JPH04202848A - シリカ固定繊維材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は反応性乳化剤存在下でオルトけい酸エチルを加
水分解、重縮合して得られた超微粒子シリカ（二酸化け
い素）を繊維素材上に固定してなる材料とその製造方法
に関する。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題）一般にス
チール戸棚、電器製品、冷蔵庫、流しプラスチック製品
、ホウロウ製品などに付着した汚垢、油の酸化物などガ
ム状あるいは樹脂状の頑固な汚れは雑巾、ペーパーなど
で拭いただけでは落ちないし、また洗剤では除去できな
いので、磨き粉などのクリーナーでこすり落す必要があ
るが、表面に傷がつく恐れがある。また、ニッケルめっ
きの水道の蛇口、ステンレススチール製品、真ちゅう、
銀、錫などの金属表面の錆や水垢の除去もペースト状や
液状の金属磨きなどの専用のクリーナー類を布などに付
けて擦り取る煩わしさがあり、ペーストなど油状の物質
が手に付いたり溶剤の悪臭や、研磨材の除去操作が面倒
であり簡便性に欠ける。

また、従来このような汚れ落しやサビ除去に使われてい
るペーストや液状のクリーナー製品はコロイドミルなど
の機械的な粉砕によって研磨材を微粒子化しているため
めっき製品や塗膜等に対しては使用上注意が必要であっ
た。

（課題を解決するための手段） Ｚ、６明者は、ガラスやセラミック薄膜の生成において
オルトけい酸エチルなどの金属アルコキシドをエタノー
ルなどを共通媒体として、６０〜８０℃で加水分解、重
縮合させて水酸化物あるいは酸化物の微粒子からなるゾ
ルを作りゲル化点の時点で薄膜を形成し、その後数百度
に加熱することによってガラスやセラミックスの薄膜を
形成させるゾル−ゲル法の利用技術について研究を行っ
ているがその改良について研究している途上において、
本来、水とは全（混合しない油状の物質であるオルトけ
い酸エチル（テトラエトキシシラン）を重合性のある官
能基を有する反応性乳化剤を用いて乳化すると、室温で
共通媒体であるエタノールなどのアルコール類を加えな
くても加水分解が促進されて、系は完全均一で透明性の
水性ゾルに変わることを見い出した。そしてこの水性ゲ
ルを繊維素材に含浸後、乾燥することにより、比較的剛
性を持った材質感の錆や頑固な油汚れなどの汚れ落しに
好適なシート材が得られることを見い出し、この知見に
基づき本発明をなすに至つた司 すなわち本発明は、 （１）繊維素材に超微粒状シリカを固定してなることを
特徴とする鎖や汚れ落しに好適な繊維材料、及び （２）反応性乳化剤存在下でオルトけい酸エチルを加水
分解、重縮合して得られる透明性の水性シリカゾルを繊
維素材に含浸後、乾燥することを特徴とする繊維材料の
製造方法、 を提供するものである。

本発明において繊維に強固に固定される超微粒子シリカ
の生成法としてはよく知られているゾル−ゲル法を利用
するが、従来、ゾル−ゲル法ではオルトけい酸エチルが
全く水と混合しないために共通媒体として多量のエタノ
ールを添加して６０〜８０℃の加温下で長時間かけて加
水分解・重縮合を行っていたが、アルコール類を用いる
ことは経済的でなく、またアルコール還流下では加水分
解反応が抑制される欠点があった。ゾル−ゲル法では加
水分解と縮合反応が同時に進行して最終的水分解と２分
子線合、さらに２次元、３次元的に重縮合が併行して起
こる複雑な反応で最終的には３次元のシロキサン結合が
増大して球状となり表面に残るシラノール５ｆＯＨを無
視すると、ネットの反応は次式で与えられ、超微粒子の
シリカ粒子（Ｓｉｎ２）を多数生成する。

（加水分解） Ｓｉ　（ＯＣＪｓ）　４　＋　４８ｇ０→Ｓｉ　（ＯＨ
）　４＋　４Ｃ２Ｈ，０Ｈ（２分子線合） （重縮合により生成する高分子） ｎＳｉ（ＯＣ２８Ｋ）４　＋　２ｎＨＪ　→２ｎＳｉＯ
ｚ＋４ｎＣＪｓＯＨ水の添加量は化学量論以上に添加さ
れることがシリカゾルの目的に応じた濃度調製を行うこ
とができる。好ましくはオルトけい酸エチルと、重量で
、等倍量（ｉｏｏ％）であるが９倍量（９００％）まで
の範囲である。水の量が多すぎると透明なゾルの形成ま
での時間が長くなり、また多量の水をかきまぜるなど効
率が悪くなる。濃厚なゾル形成後水で任意に希釈が可能
であり、水の量を多（することは意味がない。また少な
すぎると最初白色に乳化したエマルションが均一透明な
ゾルになりに（く、ビーズ状のゲル粒子を生成したり、
半透明性の粘稠なゾルを生成しやすい。

生成したゾルは一般に透明性で均一な低粘性のゾルでオ
ルトけい酸エチルの加水分解によって生成したエタノー
ルを含むために不織布、ティッシュペーパー等の繊維材
料にスプレー、或は含浸させた場合は急速に乾燥してや
や剛性のある繊維材料（シート材料）を与える。また生
成したゾルはオルトけい酸エチルの重縮合により上記の
反応式で示したように反応性のシラノール基がシリカ水
素結合などによって繊維材料と強固に結合しておりシリ
カ粒子が脱離することは全（ない。これが繊維の間隙に
進入し、この繊維素材に対するシリカ粒子の固定量は特
に制限はないがペーパーなどのシート状の場合含浸用の
ゾル中のシリカの乾燥重量で５重量％以上が好ましい。

ここで生成するシリカ粒子は化学反応によって生成する
５〜５０ｎｍといった分子レベルに近い極めて超微粒子
のシリカ粒子で粒子径も均一であるため基材に対する損
傷はな（汚れのみ除去できる特徴を有する。

本発明で用いられる反応性乳化剤とは、１つの分子の末
端もしくは両末端にメタアクロイル基、ビニル基などの
重合性の官能基を有するマクロモノマーでエチレンオキ
シド基を親木基にプロピレンオキシド基を疎水基とした
ものなど両親媒性の乳化剤であり、水不溶性のオルトけ
い酸エチルを乳化して加水分解を促進するとともに、反
応性乳化剤は最終的には重合してシリカ粒子を紙などの
１ｉ、ｌ付着させる効果があり、さらにこのものが両親
媒性の界面活性物質であるために界面張力を低下させる
作用もあり水及び油に対しても濡れ性があり汚れ落しに
も寄与している。反応性乳化剤の使用量は系全体に対し
０．５〜１０重量％重量％−るのが好ましい。この量が
少なすぎると乳化が不十分で加水分解が遅くなることと
バインダー効果が減少してシリカ粒子が脱離する恐れが
ある。反応性乳化剤があまり高濃度の場合は油類などの
乳化洗浄作用を促進するが濡らしたとき泡を生じたり粘
着性を増し、また経済性の面からも好ましくな（なる。

反応性乳化剤としては市販の種々のものが利用できるが
系のｐＨを酸性側に保持できるニューフロンテアＡ−２
２９Ｅ　（第一工業製薬社製）、カヤメール（日本化薬
社製）、ラテムルに１８０（花王石鹸社製）、アクロン
ＲＮ−２０（第一工業製薬社製）（以上いずれも商品名
）などが好適である。その他各種アニオン、ノニオン、
カチオン系の界面活性剤を混合して使用することが出来
中性では加水分解が遅（、また系がアルカリ性になると
生成シリカの粒子径が太き（なるため好ましくない。

本発明で用いられる繊維素材としては形状は特に制限は
ないが、シート状（厚さは制限はない）のものが実際上
好ましく、目的とする材料の用途等により適宜に選ぶこ
とができる。特に吸油性のあるポリプロピレンを素材と
した不織布（例えばクリネックス・クリーンクロス（商
品名）、十條キンバリー社製）やタオル地、晒木綿が頑
固な汚れ落し、錆除去には好適である。また各種作業や
研究・実験に広く使用されているＪＫワイパー（商品名
、十條キンバリー社製）、キムワイブ（商品名、十條キ
ンバリー社製）が水分、油分を吸収し、繊維の付着がな
く安価で使い捨てタイプとして好適である。

（発明の効果） 本発明の材料は不織布、タオル地、ティッシュベーパー
等に、超微粒子の水性シリカゾルを含浸さ嘗１燥したも
のであるため、シリカが繊維材料に強固に固着され、か
つ比較的剛性をもった摩擦のある材質感があり、錆や汚
れに対して手ごたえよ（迅速に汚れや錆が除去でき、か
つ汚れ自体も不織布やティッシュベーパーなどの繊維表
面に吸着させるため、そのまま擦り取るだけで表面をク
リーンにすることができる簡便性がある。したがって洗
滌剤、研磨剤いらずのワイパー型の汚れ落しとして好適
である。またこの材料は紙、布等の繊維の上に生成した
５０ｎｍ以下の極めて超微粒子のシリカの研磨作用を用
いているため、プラスチックや塗装膜表面の汚れを研磨
除去しても基材に傷をつけることなく汚れを除去でき、
かつ適度の摩擦性があり、感触よく汚れ、錆などが拭き
取る操作だけで極めて簡単に除去できる特徴を有する。

金属、ホウロウ、ガラス、タイル表面の汚れ落しに好適
に使用できるだけでなく、プラスチックスや焼付塗装膜
、ビニール、フィルム、皮革、木材などの多様な材料の
表面の汚れを除去できる。

５縁醒例） 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例１ ５ｏＯｍｌの共栓付き三角フラスコ中にオルトけい酸エ
チル１００ｇに反応性乳化剤ニューフロンテアＡ−２２
９Ｅ０．３〜３ｇを溶かし、水３０ｍ１〜４００ｍ１を
加えると直ちに白色均一な乳化状態になるが、マグネッ
トスタラーで室温１０〜３０分かき混ぜているとエタノ
ールを生成して系全体が透明な均一ゾルに変化した。

この生成した水性ゾルをキムワイブに含浸させてから自
然乾燥すると半透明性のやや剛性のある超微粒子シリカ
含有のティッシュペーパーが得られる。この水性ゾル含
浸キムワイブティツシュベーバーは水によく濡れる上、
水に濡らしても強度の低下は少ない。少量の水をつけて
スチール戸棚、冷蔵庫等の焼付は塗装膜の汚れや変色部
分を擦ると容易に汚れが除去でき、また光沢を損なうこ
となく変色部分を修復できる。また、水道蛇口ξ糎つ手
、各種装置類のニッケル鍍金の汚れと錆は本ティッシュ
ペーパーで擦り拭うことによって容易に高光沢性の鍍金
に戻すことができることを認めた。ガラス、タイル、ス
テンレススチールはもとより、プラスチック、皮革、ビ
ニールシート、木材、真ちゅう、錫、銀製品の汚れと錆
も容易に除去でき傷を付けることはなかった。

実施例２ 実施例１と同様の方法でオルトけい酸エチル１００ｇに
反応性乳化剤アクアロンＲＮ−２０，１ｇを溶かし水３
０〜４００ｍ１を加え、０．ＩＮ塩酸を滴下した。ｐＨ
を３〜５に調整したのち、室温でエマルションをかき混
ぜていると２０〜４０分位で系全体が透明で均一なゾル
に変化した。

この生成した水性ゾルをポリプロピレン製の不織布クリ
ネックス・クリーンクロスに含浸させてから自然乾燥す
ると、外観は殆ど変わらないが、より剛性のある超微粒
子シリカ含有の不織布が得られた。

＆警ア水で濡らして擦するとどんな頑固な汚れも除去で
きることを認めた。

かなり激しく擦すり取っても基材の不織布が丈夫である
ため手ごたえ良く汚れが除去でき、また水洗もしくは洗
剤で洗うことによって何度でも繰り返して使用できるこ
とを認めた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維素材に超微粒状シリカを固定してなることを
   特徴とする繊維材料。
2. （２）反応性乳化剤存在下でオルトけい酸エチルを加水
   分解、重縮合して得られる透明性の水性シリカゾルを繊
   維素材に含浸後、乾燥することを特徴とする繊維材料の
   製造方法。