KR101365147B1 - 스프레이 제품 - Google Patents

Abstract

플루오로카본 가스, 대체 플루오로카본 등을 사용하지 않고, 오존층 파괴 계수려 및 온난화 계수가 보다 낮고, 보다 저렴한 분사제를 사용하고, 또한 안전성과 보액성을 향상시킨 고품질의 스프레이 제품을 제공한다. 분사제로서 디메틸에테르와 탄산 가스의 혼합물을 사용하고, 분사제 유지용 흡수체로서, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 집합체로 구성되고, 상기 셀 로스 섬유가 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 흡수체를 사용하며, 이들 분사제와 분사제 유지용 흡수체를 분사구를 구비한 스프레이 캔에 충전하여 제진 블로워를 제조한다.

Description

스프레이 제품{SPRAY PRODUCT}

본 발명은 스프레이 캔에 분사제와 흡수체를 충전한 스프레이 제품, 구체적으로는, 각종 기기류에 부착되는 먼지나 티끌 등을 불어서 제거하기 위해 사용하는 제진 블로워에 바람직하게 사용되는 스프레이 제품에 관한 것이다.

제진 블로워는, 분사 버튼을 구비한 일회용의 금속제의 스프레이 캔에, 압축 가스 또는 액화 가스 등의 분사제(propellant)를 충전한 것이며, 분사 버튼을 눌러 가스를 분사 방출시키도록 하고 있다.

이 제진 블로워를 포함하는 스프레이 제품의 분사제로는, 종래에는 플루오로카본 가스가 사용되고 있었지만, 이 플루오로카본 가스는 오존층 파괴 물질이어서 세계적인 문제가 되고 있고, 사용 규제가 엄격하게 이루어지고 있다. 이에 따라, 오존층 파괴 계수가 보다 작은 분사제의 개발이 진행되어 현재는 이른바 대체 플루오로카본, 예를 들면 HFC134a(CH₂F-CF₃) 또는 HFC152a(CH₃-CHF₂)가 널리 사용되고 있다.

최근에, 지구 환경 보호에의 관심이 높아지고 있어, 오존층 파괴에 머무르지 않고, 분사제 성분이 대기중에 방출됨에 따른 환경 오염, 특히 지구 온난화에 주는 영향을 무시할 수 없는 것으로 되고 있다.

그런데, 이들 대체 플루오로카본 중, HFC134a는 불연성 가스이어서 연소의 위험이 없기는 하지만, 지구 온난화 계수가 1300으로 크다. 또한, HFC152a는 지구 온난화 계수가 140으로 작지만, 가연성 가스이므로 화염이 발생할 우려가 있다. 또한, 이들 대체 플루오로카본은 불소 화합물이므로, 직화로 접촉되면 맹독성을 나타내는 플루오르화수소산이 발생하는 성질이 있어, 안전성의 면에서 큰 문제가 있다. 또한, 고가이기 때문에, 보다 저렴한 재료가 바람직하다.

한편, 그린 구입법(Low on Promoting Green Purchasing)(국가 등에 의한 환경 물품 등의 조달의 추진 등에 관한 법률)에서는, 사용에 따라 배출되는 온실 효과 가스 등에 의한 환경에 대한 부하가 적은 물품을 "환경 물품"으로 정하고 있고, 제진 블로워(더스트 블로워)에 대하여는 지구 온난화 계수가 150 이상인 물질을 포함하지 않는 것이 그 "판단 기준"이 되어 있다. 또한, 하이드로플루오로카본(대체 플루오로카본)을 사용하지 않는 것이 "고려 사항"이 되고 있어, 환경 부하가 더욱 적은 분사제로의 이행이 급선무로 되고 있다.

이에 대하여, 본 발명자 등은, 특허 문헌 1에서, 오존층 파괴의 문제가 없고 지구 온난화 계수가 극히 작은 디메틸에테르(DME)를 사용하고, 다른 분사제 성분으로서 탄산 가스를 조합시키는 것을 제안하였다. 디메틸에테르(DME)는 가연성이지만, 탄산 가스와의 혼합에 의해 분사제에 난소성을 부여할 수 있어 안전성이 향상된다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 제2005-206723호 공보

그런데, 액화 가스를 충전한 제진 블로워는, 그 구조상, 거꾸로 뒤집은 상태로 사용할 경우, 분출부로부터 액화 가스가 액체 상태로 누출되는 경우가 있다. 이 대책으로서 특허 문헌 1에서는, 스프레이 캔 내에, 파지(waste paper) 등을 충전하여 액화 가스를 유지하는 흡수체로서 사용하고 있다. 그 외에 스프레이 관용 흡수체로서, 현상태에서는, 파지 등을 분쇄한 것을 부직포로 감싸서 통형으로 가공한 것이나, 발포 우레탄 등을 성형한 것이 많이 사용되고 있다.

그러나, 종래에 사용되었던 파지 등의 분쇄품은, 이미 1회 내지 수 회의 리사이클을 거쳐 손상된 섬유가 포함되어 있으므로, 보액력(liquid retaining force)이 좋지 않다. 또한, 원료의 품질이 불균일하므로, 보액력이 일정하지 않고, 하나의 캔당에 필요한 흡수체의 양이 일정하지 않게 되는 경우가 있었다. 또한, 파지에는, 많은 경우, 인쇄 잉크 등의 불순물이 부착되어 있으므로, 섬유의 표면이 액을 반발시키기 쉬운 상태로 되어 있어, 액체 흡수성이 나쁘다. 그러므로, 스프레이 캔을 뒤집은 상태로 사용할 경우에, 액체 누출의 원인이 되는 경우가 있었다. 또한, 파지에 포함되는 각종의 잉크 성분은 액화 가스에 용해 또는 반응하여 액화 가스를 착색하므로, 분출 시에 가스에 의한 착색 트러블을 초래하는 요인이 될 우려가 있었다.

그러므로, 본 발명자 등은 앞서 출원한 일본 특허 출원 2006-348736에 있어서, 스프레이 캔용의 흡수체로서, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 집합체로 구성되며, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 소정량 이상 함유하는 흡수체를 제안하였다. 이 흡수체는 셀룰로우즈 섬유를 기계적 또는 화학적인 수단에 의해 분쇄한 미세 섬유를 포함하는 것이며, 흡수 성능 및 보액성이 우수하다.

그리고, 셀룰로우즈 섬유의 미세화에 관한 종래 기술로서, 특허 문헌 2 내지 특허 문헌 4가 있다.

특허 문헌 2 : 일본 특공소60-19921호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특공소63-44763호 공보

특허 문헌 4 : 일본 특개평06-212587호 공보

특허 문헌 1에서, 디메틸에테르(DME)에 난소성을 부여하기 위해서는, 탄산 가스의 중량 비율을 비교적 높게 할 필요가 있었다. 특히, 제진 블로워는 기울어진 상태 또는 거꾸로 뒤집은 상태로 사용되고, 먼지나 티끌 등을 날려 버리기 위해 연속 분사되는 경향이 있으므로, 탄산 가스의 중량 비율이 작으면, 완전히 기화 상태에서의 분사를 계속하는 것이 어려워질 우려가 있었다. 그런데, 탄산 가스를 디메틸에테르(DME)에 고중량 비율로 혼합하고, 또한 스프레이 캔 내에서 균일한 혼합 상태를 유지하는 것은 용이하지 않으며, 스프레이 캔의 내압 강도를 높게 할 필요가 있다. 또한, 탄산 가스가 먼저 빠져 제품의 품질이 안정되지 않기도 하고, 사용감을 손상시키거나 하는 문제점이 발생하는 경우가 있었다.

그래서, 디메틸에테르(DME)에 탄산 가스를 조합한 분사제를, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 집합체로 구성되는 흡수체에 유지시키는 것을 검토하였다. 본 발명은 플루오로카본 가스, 대체 플루오로카본 등을 사용하지 않고, 오존층 파괴 계수 및 온난화 계수가 보다 낮고, 보다 저렴한 분사제를 사용하고, 또한 안전성과 보액성을 향상시킨 고품질의 스프레이 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 적어도 분사제와 분사제 유지용의 흡수체를, 분사구를 구비한 스프레이 캔에 충전하여 이루어지는 스프레이 제품이며,

분사제로서 디메틸에테르와 탄산 가스의 혼합물을 사용하는 동시에,

분사제 유지용의 흡수체로서, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 집합체로 구성되며, 상기 셀룰로우즈 섬유가 섬유 길이 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 흡수체를 사용하고 있다.

분사제 성분인 디메틸에테르(오존층 파괴 계수 0, 지구 온난화 계수 0.2) 및 탄산 가스(오존층 파괴 계수 0, 지구 온난화 계수 1)는, 모두 지구 환경에 주는 영향이 극히 작다. 또한, 불연성이고 증기압이 높은 탄산 가스를 혼합함으로써, 분사제에 난소성을 부여하고, 분사 압력을 높이는 효과가 얻어진다. 또한, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 집합체로 이루어지는 흡수체는, 소정 길이 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 소정의 비율로 포함함으로써, 보액성이 현저하게 향상되고, 스프레이 캔 내에서 분사제 성분을 흡수 지지하여, 액체 누출을 방지하므로, 인화를 억제하는 효과가 높고, 착색의 우려가 없다.

따라서, 환경 부하가 작고 저렴한 분사제와 보액성이 우수한 흡수체를 사용하여, 안전성을 크게 향상시키고, 안정된 품질을 유지할 수 있는 비(非)플루오로카본 스프레이 제품을 제공할 수 있다.

청구항 2의 발명에서, 분사제는 디메틸에테르와 탄산 가스를 혼합한 혼합 액화 가스이며, 탄산 가스의 중량 비율이 0.1∼30중량％이다.

탄산 가스의 혼합 비율을 O.1중량％ 이상으로 함으로써, 스프레이 캔을 거꾸로 뒤집은 상태로 사용한 경우의 액체 누출을 방지하는 효과가 얻어진다. 또한, 제품 압력을 종래의 분사제(HFC152a: 약 0.50MPa)의 압력 이상으로 할 수 있고, 탄산 가스의 혼합 비율을 30중량％ 이하로 함으로써 스프레이 캔의 내압을 적정한 범위로 일정하게 유지할 수 있다.

청구항 3의 발명에서, 분사제는 디메틸에테르와 탄산 가스를 혼합한 혼합 액화 가스이며, 탄산 가스의 중량 비율이 2∼30중량％이다.

탄산 가스의 혼합 비율을 2중량％ 이상으로 함으로써, 스프레이 캔을 거꾸로 뒤집은 상태로 사용한 경우의 액체 누출을 방지하는 효과가 높아진다. 또한, 제품 압력을 종래의 분사제(HFC134a: 약 0.58MPa)의 압력 이상으로 할 수 있고, 30중량％ 이하로 함으로써 스프레이 캔의 내압을 적정한 범위로 일정하게 유지할 수 있다.

청구항 4의 발명에서는, 흡수체는 원기둥형으로 성형되어 있다.

스프레이 캔의 내경에 적합한 크기의 원기둥형의 성형체로 할 수 있어, 스프레이 캔 내에 용이하게 충전하여, 안정적으로 유지할 수 있다.

청구항 5의 발명에서는, 흡수체는 시트형으로 성형되어 있다.

시트형의 성형체는 형상의 자유도가 우수하므로, 스프레이 캔 내에 임의의 형상으로 용이하게 충전할 수 있다.

청구항 6의 발명에서는, 흡수체는 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 셀룰로우즈 섬유와, 열융착성 수지로 구성된다.

셀룰로우즈 섬유로 이루어지는 흡수체에 열융착성 수지를 혼합하면, 섬유를 가열 융착시킬 수 있고, 성형을 용이하게 할 수 있다.

청구항 7의 발명에서는, 흡수체는, 셀룰로우즈 섬유와 열융착성 수지를, 셀룰로우즈 섬유 70∼95질량％, 열융착성 수지 5∼30질량％의 비율로 배합한 것으로 한다.

셀룰로우즈 섬유와 열융착성 수지의 배합 비율을 상기 범위로 하면, 보액성을 저해하지 않고, 양호한 성형성을 얻을 수 있다.

청구항 8의 발명에서는, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 스프레이 제품을 제진 블로워로서 사용한다.

본 발명의 스프레이 제품은 제진 블로워로서 바람직하게 사용할 수 있고, 안전성과 보액성을 모두 갖는 저렴한 비(非)플루오로카본 제품을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명을 적용한 제진 블로워 구성의 일례를 나타낸 것이며, 도 1의 (a), (b) 및 (c)는 각각 제진 블로워의 측면도, 제진 블로워를 바로 세운 상태의 측단면도, 및 제진 블로워를 거꾸로 뒤집은 상태의 측단면도이다.
도 2는 종래의 제진 블로워 구성의 일례를 나타낸 것이며, 도 2의 (a), (b) 및 (c)는 각각 제진 블로워를 바로 세운 상태의 측단면도, 제진 블로워를 거꾸로 뒤집은 상태의 측단면도, 및 제진 블로워를 기울어지게 한 상태의 측단면도이다.

이하에서는 본 발명의 스프레이 제품에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 스프레이 제품은, 적어도 분사제와 분사제 유지용 흡수체를, 분사구를 갖는 스프레이 캔에 충전한 것이며, 예컨대 제진 블로워로서 바람직하게 사용된다.

분사제로서는, 디메틸에테르와 탄산 가스의 혼합물을 사용하고 있고, 분사제 유지용 흡수체는 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 집합체로 구성되어 있다. 분쇄된 셀룰로우즈 섬유는 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 것이며, 그 집합체는 흡수성 및 보액성이 양호한 흡수체로서 사용된다.

분사제 성분이 되는 디메틸에테르(DME)는, 화학식이 CH₃OCH₃로 표현되는 가장 간단한 에테르이며, 비점(the boiling point)이 -25.1℃인 무색의 기체로, 화학적으로 안정하여, 20℃에서의 포화 증기압이 0.41MPa, 35℃에서의 포화 증기압이 0.688MPa 기압으로 낮다. 그러므로, 압력을 가하면 용이하게 액화하므로, 봄브(bomb)와 같은 내압 강도가 높은 용기를 사용하지 않고, 내압 강도가 비교적 낮은 금속제의 스프레이 캔에 충전하여 사용할 수 있다.

그리고, 이 디메틸에테르(DME)는, 오존층 파괴 계수가 0이고, 지구 온난화 계수가 0.2로 극히 작다. 대기중에 분사하여도, 대기중에서의 분해 시간은 수십 시간 정도이며, 온실 효과나 오존층 파괴의 염려가 없기 때문에, 종래의 플루오로카본 가스 또는 대체 플루오로카본에 비해 환경 부하가 작은 분사제로서 유용하다. 단, 디메틸에테르(DME)는 가연성을 가지므로, 단독으로 분사제로 하는 경우에는, 화기의 근처에서 사용되면 화염이 발생할 위험이 있다.

그러므로, 본 발명에서는, 디메틸에테르(DME)에, 다른 분사제 성분으로서 탄산 가스를 혼합함으로써 난소성을 부여하고 있다. 탄산 가스, 즉 이산화탄소(CO₂)는 불연성의 가스로, 비점이 -78.5℃로 낮고, 20℃에서의 포화 증기압이 5.733MPa, 35℃에서의 포화 증기압이 약 8.32MPa 기압으로 높다 또한, 디메틸에테르(DME)에 양하호게 용해되므로, 혼합 액화 가스로서 충전되어, 화염의 위험성을 저하시키는 동시에 분사 압력을 높일 수 있다.

또한, 이 혼합 액화 가스의 효과를 양호하게 발현시키기 위하여, 본 발명에서는, 특정한 구성을 가지는 분사제 유지용 흡수체에 분사제를 유지시킨다. 이 때, 혼합 액화 가스 중의 탄산 가스의 혼합량은, 중량 비율로 0.1∼30％의 범위로 하는 것이 바람직하다. 0.1중량％ 이상으로 하면, 분사제 유지용 흡수체와 조합함으로써, 거꾸로 뒤집은 상태로 사용한 경우에도 액체 누출을 발생할 우려가 작고, 또한 제품 압력을 종래의 가연성의 대체 플루오로카본(HFC152a: 약 0.50MPa)의 압력 이상으로 할 수 있다. 따라서, 사용 각도에 상관없이 기화 상태에서의 분사를 유지할 수 있으므로, 인화에 의한 화염의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 탄산 가스의 혼합량이 3O중량％를 넘으면, 스프레이 캔 내의 압력이 과도하게 높아져, 현 상태의 금속제의 스프레이 캔에서는 파열될 위험성이 있지만, 30중량％ 이하로 함으로써 스프레이 캔의 내압을 적정한 범위에서 일정하게 유지할 수 있다.

바람직하게는, 탄산 가스의 혼합량을 2∼30중량％의 범위로 한다. 2중량％ 이상으로 함으로써, 제품 압력을 종래의 불연성의 대체 플루오로카본(HFC134a: 약 0.58MPa)의 압력 이상으로 할 수 있어, 분사시의 사용감을 향상시킨다. 보다 바람직하게는, 3∼30중량％의 범위로 하는 것이 좋고, 3중량％ 이상으로 함으로써, 종래의 분사제에 비교하여 보다 높은 제품 압력을 실현하고, 또한 거꾸로 뒤집은 상태로 사용한 경우의 액체 누출 방지 효과를 장기간에 걸쳐 유지하여, 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 분사제 성분으로 되는 디메틸에테르(DME) 및 탄산 가스는, 플루오로카본이나 대체 플루오로카본에 비하여 매우 저렴하다. 특히, 분사제 성분 중 탄산 가스는 새롭게 제조할 필요는 없고, 통상 드라이아이스 등에 사용되는 경우와 마찬가지로, 석유 정제 등의 과정에서 부산물로서 발생하는 것, 또는 대기중에 통상 존재하는 것을 2차적으로 이용할 수 있으므로, 비용적으로 유리하다. 그리고, 탄산 가스는 온실 효과 가스로서 대기에의 방출이 문제시되고 있는 물질이지만, 이것은 석유화학 제품의 연소시 등에 대량으로 새롭게 발생하는 배기 가스의 경우이다. 본 발명의 스프레이 제품은, 이미 존재하는 탄산 가스를 이용함으로써, 오히려 대기중의 탄산 가스량을 감소시키는 효과가 있어, 분사에 의해 방출되었을 경우에도, 종래의 대체 플루오로카본 등보다 지구 온난화에의 영향(탄산 가스의 지구 온난화 계수 = 1)이 극히 작다.

본 발명에서는, 분사제 유지용의 흡수체를, 특정한 셀룰로우즈 섬유 집합체로 구성된 것으로 함으로써, 분사제 성분으로 되는 혼합 액화 가스의 흡수성 및 유지성을 높이고, 사용 상태 또는 보관시의 액체 누출을 방지하여 안전성을 확보하고 있다. 이 흡수체에 대하여 이하에 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 이용되는 흡수체는 분쇄된 셀룰로우즈를 흡수체의 주체로 하고, 이 셀룰로우즈 섬유는 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유한다. 셀룰로우즈 섬유의 섬유 길이를 0.35mm 이하로 함으로써, 섬유 집합체로서 스프레이 캔 내에 조밀하게 충전하여 보액력을 향상시킬 수 있다. 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유가 45질량％ 미만인 경우에는, 흡수체의 흡수 성능 및 보액력이 저하되기 때문에, 스프레이 캔을 뒤집은 경우의 액체 누출을 방지하는 효과를 충분히 얻을 수 없다.

그리고, 본 발명에서의 「섬유 길이」는, 섬유 길이 측정기 FS-200(Kajaani Process Measurements Ltd. 제조)에 의해 측정한 평균 섬유 길이를 의미한다.

본 발명의 흡수체에 포함되는 섬유 길이가 0.35mm이하인 미세 셀룰로우즈 섬유는, 원료가 되는 셀룰로우즈 섬유를 기계적 수단 또는 화학적 수단의 하나 이상을 사용하여 분쇄함으로써 제조된다. 셀룰로우즈 섬유를 분쇄함으로써, 표면적이 큰 미세 섬유로 할 수 있어, 보액성이 향상된다.

흡수체의 원료로서 사용하는 셀룰로우즈 섬유의 예로는, 침엽수 또는 활엽수의 표백 또는 미표백 화학 펄프, 용해 펄프, 재생 종이 펄프, 또는 코튼(cotton) 등의 임의의 원료의 셀룰로우즈 섬유를 들 수 있다. 이들 셀룰로우즈 섬유를 적당히 분쇄 처리하여 소정의 섬유 길이로 함으로써, 본 발명의 흡수체로 사용할 수 있다. 그 중에서도, 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP), 활엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP)가, 흡수성과 보액성 및 액화 가스에 착색을 발생시키지 않는다는 점에서 우수하고, 바람직하게 사용된다.

그리고, 재생 종이 펄프에 대하여는, 섬유의 보액성이 약간 뒤떨어져, 섬유에 인쇄 잉크가 부착되어 있는 등의 문제가 있지만, 저비용이며, 환경에의 부하가 작다고 하는 장점이 있다. 재생 종이 펄프를 사용하는 경우에는, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유의 함유량이나 충전량을 증가시키고, 또는 후술하는 형상에 대한 연구 등에 의해 원하는 보액성을 얻을 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 재생 종이 펄프를 단독으로 사용하지 않고, 다른 원료 펄프와 함께 사용할 수도 있다.

원료가 되는 셀룰로우즈 섬유의 기계적인 분쇄법으로서는, 회전형 밀(rotary mill), 제트 밀(jet mill) 등과 같은 고속 충격 분쇄법, 롤 크루서 방법(roll crusher method) 등이 주로 사용되고 있다. 또한, 셀룰로우즈는 유기물로 부드럽기 때문에, 기계적인 분쇄 처리만으로는 미세 셀룰로우즈 입자를 얻는 것이 곤란하고, 미세 셀룰로우즈 섬유를 얻기 위해서는 화학적 처리와 기계적 분쇄를 조합한 방법도 일반적으로 사용된다.

화학적 처리와 기계적 분쇄를 조합한 방법에 대하여 설명한다. 일반적으로, 셀룰로우즈는 결정 영역(crystal region)과 비결정 영역으로 이루어져 있고, 비결정 영역은 약품에 대하여 역반응성인 것으로 알려져 있다. 이로부터, 화학적 처리로서, 예를 들면, 미네랄산과 반응시킴으로써 비결정 영역을 용출시키고, 결정부를 주체로 하는 셀룰로우즈 섬유를 얻는 방법이 알려져 있다. 그리고, 이러한 결정부를 주체로 하는 셀룰로우즈 섬유를 추가로 기계적으로 처리함으로써 미세한 셀룰로우즈 입자를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 표백 펄프를 가벼운 정도로 산가수분해하고, 여과 및 세정 후에 건조 및 분쇄하여 일부 결정 영역을 포함하는 셀룰로우즈 미립자를 제조하는 방법이 있다. 또는, 정제 펄프를 염산 또는 황산으로 가수분해하고, 결정 영역만을 잔류시켜 미세하게 분쇄하는 방법을 채용할 수도 있다.

본 발명에서는, 원료가 되는 셀룰로우즈 섬유를, 전술한 기계적 수단, 화학적 수단, 또는 기계적 및 화학적 수단을 조합한 방법에 따라 분쇄하고, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유가 45질량％ 이상으로 되도록 조정한 것을 사용한다. 구체적으로는, 원료 셀룰로우즈를 분쇄할 때, 기계적 또는 화학적 수단을 적당히 선택하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유가 45질량％ 이상의 비율로 포함되는 정도로 분쇄할 수 있다.

또한, 앞서 기계적 또는 화학적 수단을 사용하여 분쇄한 셀룰로우즈 섬유를 분급(classfying)함으로써, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하도록 하거나, 분급된 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를, 함유량이 45질량％ 이상으로 되도록, 다른 임의의 셀룰로우즈 섬유에 혼합하는 것도 가능하다.

그리고, 펄프 에어 레이드 부직포(pulp air laid nonwoven fabric)의 제조 시에, 백 필터(bag filter)로부터 회수되는 셀룰로우즈 섬유에는, 미세 셀룰로우즈 섬유가 다량으로 포함되어 있기 때문에, 이것을 원료 셀룰로우즈 섬유 또는 혼합될 셀룰로우즈 섬유로서 사용할 수도 있다. 이로써, 제조 공정을 간략하게 할 수 있어 바람직하다.

본 발명의 흡수체를 구성하는 셀룰로우즈 섬유 집합체는, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 것이면, 분쇄 수단에 의하지 않고 원하는 흡수성 및 보액성을 달성하지만, 분쇄 처리 후의 셀룰로우즈 섬유를 미세화하고 또한 섬유 폭, 섬유 길이, 수분 유지력 등의 특성을 용이하게 조정할 수 있는 방법으로서, 습식 분쇄법을 이용할 수도 있다.

미세한 섬유 폭의 셀룰로우즈 섬유의 제조 방법으로서는, 셀룰로우즈 섬유의 현탁액을 직경이 작은 오리피스에 통과시켜, 그 현탁액에 적어도 3000 psi의 압력차에서 높은 속도를 부여하고, 다음에 이것을 충돌시켜 급속히 감속시킴으로써 절단 작용을 행하게 하는 공정과, 상기 공정을 반복하여 셀룰로우즈 현탁액이 실질적으로 안정적인 현탁액으로 되도록 하는 공정으로 이루어지고, 이들 공정에 의해 셀룰로우즈의 출발 재료에 실질적인 화학 변화를 일으키지 않고서 셀룰로우즈를 미세 셀룰로우즈로 변환하는 방법, 즉 고압 균질화 장치(고압 호모지나이저(high pressure homogenizer))에 의해 셀룰로우즈 섬유 현탁액을 처리하는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 2 및 특허 문헌 3을 참조).

또한, 고압 균질화 장치에 의한 셀룰로우즈 섬유의 미세화의 작용 메카니즘(크기 감소 작용), 특히 전단 작용, 절단 작용 및 마찰 작용에 기초하여, 미디어 간의 속도차에 의해 발생하는 전단력에 의해 효율적으로 미세화할 수 있는 방법으로서, 미디어 교반식의 습식 분쇄기(medium-stirring type wet pulverizer)에 의해 분쇄 처리하는 것도 가능하다(특허 문헌 4를 참조).

미디어 교반식의 습식 분쇄기는, 고정된 분쇄 용기에 삽입한 교반기(stirring machine)를 고속으로 회전시켜, 분쇄 용기 내에 충전한 미디어와 셀룰로우즈 섬유를 교반하여 전단 응력을 발생시켜 분쇄하는 장치이며, 탑식(tower-type), 탱크식(tank-type), 유통관식(feed tube-type), 매뉼러식(manular-type) 등이 있지만, 미디어 교반 방식이면 어느 장치에도 사용 가능하다. 그 중에서도, 샌드 그라인더(sand grinder), 울트라 비스코 밀(ultra visco mill), 다이노 밀(dyno mis), 다이아몬드 파인 밀(diamond fine mill)이 바람직하다.

미디어의 종류로서는, 글래스 비즈, 알루미나 비즈, 지르코니아 비즈, 지르콘 비즈, 스틸 비즈, 이산화티타늄 비즈 등이 사용 가능하며, 미디어의 입경은 평균 입경이 0.1mm의 미세한 것으로부터 평균 입경이 6mm인 대입경의 것까지 사용 가능하다. 이들 미디어의 종류 및 평균 입경과, 사용하는 분쇄기의 회전수 및 처리 농도 등의 처리 조건은, 요구되는 미세 셀룰로우즈 섬유의 물성에 의해 적당히 선택할 수 있다. 또한, 처리 방법으로서는, 배치식(batch-type) 또는 연속식의 어느 쪽의 방법이어도 되고, 여러 대의 장치를 직렬로 접속하여, 제1 단에서 러프하게 처리하고, 후단에서 미세하게 처리하는 것도 가능하다.

셀룰로우즈 섬유로서 활엽수 표백 크라프트 펄프를 예로 들면, 그 미처리 펄프의 섬유 폭은 20∼30㎛이고, 무게 하중 평균 섬유 길이(average fiber length against weight load)는 약 0.8mm이며, 형태는 매끄럽고 평탄한 원통형 구성을 가지며, 또한 뒤틀리거나 굴곡되어 있다. 이와 같은 펄프를 전술한 분쇄 장치 등으로 처리함으로써, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 다량으로 포함하는 분쇄 셀룰로우즈가 용이하게 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어진 분쇄 셀룰로우즈는, 예를 들면, 섬유 폭이 0.15㎛ 이하이고, 수평균 섬유 길이(number average fiber length)가 0.25mm 이하의 매우 미세한 것으로 할 수 있다.

이와 같이 섬유 길이가 보다 작은 미세 셀룰로우즈 섬유는 통상의 펄프 섬유와는 상이한 특성을 갖고, 흡수 성능 및 보액력이 현저히 우수하다. 이것은, 셀룰로우즈 섬유가 미세화됨에 따라, 점성이 높아지고, 물과의 친화성이 증가하며, 물을 유지하는 능력(수분 유지력)이 높아지게 된다는 성질을 획득함에 의한 것으로 추측된다.

예를 들면, 전술한 미디어 교반식 분쇄 장치에서 분쇄 처리된 셀룰로우즈 섬유는, 통상 수분 유지력이 210％ 이상, 조건에 따라서는 300％ 이상에도 도달하는 성능을 갖고 있다.

이에 대하여, 통상적으로 고해(beating)된 펄프의 수분 유지력은 이것을 밑돈다. 예를 들면, 침엽수 표백 크라프트 펄프(미처리 프리니스(freeness) 710ml, 수분 유지력 51％)를 처리 농도 2％에서 리파이너(refiner)에 의해 고해하고, 프리니스(TAPPI 스탠다드 T227m-58에 준하여 측정) 375ml, 254ml, 61ml, 30ml으로 한 펄프 섬유의 수분 유지력은 각각 138％, 151％, 181％, 195％이었다. 또한, 침엽수 아황산염 크라프트 펄프(미처리에서 프리니스 705ml, 수분 유지력 72％)를, 처리 농도 2％에서 나이아가라 비터(Niagara beater)에 의해 처리하여 프리니스 380ml, 210ml, 45ml으로 한 펄프 섬유의 수분 유지력은, 각각 161％, 182％, 208％이었다.

본 발명의 흡수체는 분사제가 되는 혼합 액화 가스를 유지하는 것이며, 수분 유지력에 기초하여 직접 보액력을 비교할 수는 없지만, 미세화되면 수분 유지력이 높아지므로, 분사제 성분의 유지에 대해서도 동일한 경향이 있는 것으로 추측된다.

그리고, 수분 유지력의 측정은, 저부에 구멍이 개방된 원통형의 원심관에 G3의 글래스 필터를 장착한 것을 사용하여, 3000G에서 15분간의 원심 처리에 의해 탈수 처리하고, 그 후 처리 시료를 인출하여 셀룰로우즈 시료의 질량의 측정을 행한다. 그 후, 이 시료를 105℃에서 적어도 5시간에 걸쳐 건조시킨 시료의 건조 질량을 측정한다. 수분 유지력은, 원심 처리 후의 습한 상태의 시료 질량으로부터 건조 시료 질량을 감산하고, 이것을 건조 시료 질량으로 나누어 100을 곱하여 얻은 값이다.

본 발명에서 이용되는 분사제 유지용의 흡수체는, 이와 같은 방법으로 얻어진 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 분쇄 셀룰로우즈 섬유의 집합체로 이루어진다. 섬유 집합체의 스프레이 캔에의 충전 방법은 임의로 선택할 수 있다. 따라서, 얻어진 분쇄 셀룰로우즈 섬유가 원하는 미세 셀룰로우즈 섬유를 함유하도록 조절하고, 스프레이 캔의 크기에 따른 소정량을 직접 스프레이 캔에 충전함으로써 분사제 유지용의 흡수체로 하는 것도 가능하다.

또한, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유를 미리 일정량 집적시킨 섬유 집합체로 형성할 수도 있다. 이것을 분사제 유지용 흡수체로 하여 추가로 스프레이 캔에 충전하는 것이, 작업성 및 생산성의 면에서 더욱 바람직하였다. 섬유의 집적 방법으로서는, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유를 소정의 통기성을 갖는 종이 또는 부직포 등의 시트로 이루어지는 백(bag)에 충전하여, 섬유 집합체로 이루어지는 흡수체를 구성하는 것이 가능하다. 섬유를 백에 충전함으로써 미리 소정 형상의 성형체로 할 수 있어, 섬유가 제조시에 산란되거나 하는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로는, 스프레이 캔 형상에 맞추어 그 내경에 적합한 크기의 원기둥형의 성형체로 하면, 충전을 용이하게 할 수 있고, 사용 중에도 안정적으로 스프레이 캔 내에 유지할 수 있다.

또한, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유를 가압 등에 의해 소정의 형상으로 성형한 섬유 집합체를 분사제 유지용 흡수체로 할 수 있다.

이 경우의 바람직한 흡수체 형상으로서는 구체적으로는 시트형의 흡수체를 들 수 있다. 분쇄된 셀룰로우즈 섬유를 시트형으로 성형한 흡수체는 그대로 스프레이 캔에 충전하는 것도 가능하지만, 형상의 자유도가 우수하므로, 적당히 접거나 스프레이 캔의 내경에 적합한 굵기의 권취 형상(원기둥 형태)으로 한 후, 스프레이 캔에 충전하여 사용할 수 있다.

그 밖에, 바람직한 흡수체 형상으로서는, 원기둥형의 성형체를 들 수 있다. 즉, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유를, 스프레이 캔의 내경에 적합한 굵기의 원기둥형으로 성형한 후, 스프레이 캔에 충전하여 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유를 그대로 성형하여 흡수체로 하기 위해서는, 섬유를 서로 결합시킬 필요가 있다. 따라서, 이와 같은 흡수체를 얻기 위해서는, 바인더가 되는 물질을 첨가하여 성형하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유에 수용성 수지 등으로 이루어지는 바인더를 분무 등에 의해 부착시킨 후, 시트형으로 퇴적시키거나, 또는 성형 다이(forming die)에 위치시킨 상태에서 건조시키는 방법에 의해 얻는 것이 가능하다.

사용할 바인더는 필요에 따라 적당히 선택할 수 있다. 예를 들면, 카세인(casein), 알긴산 나트륨(sodium alginate), 히드록시에틸 셀룰로우즈(hydroxyethyl cellulose), 카르복시메틸 셀룰로우즈 나트륨염(carboxymethy cellulose sodium salt), 폴리비닐알코올(PVA : polyvinyl alcohol), 폴리 아크릴산 소다(polyacrylic acid sodium) 등의 수용액 타입의 바인더, 또는 폴리아크릴산 에스테르, 아크릴ㆍ스티렌 공중합체, 폴리 초산 비닐, 에틸렌, 초산 비닐 공중합체, 아크릴로니트릴ㆍ부타디엔 공중합체, 메틸메타아크릴레이트ㆍ부타디엔 공중합체 등의 각각의 에멀젼, 스티렌ㆍ부타디엔 공중합체 라텍스 등의 에멀젼 타입의 바인더 등이 사용 가능하다.

단, 이 방법에 의하면 바인더에 의해 섬유의 표면을 피복하므로, 흡수체의 성능이 바인더를 사용하지 않는 경우보다 저하될 우려가 있다.

바인더를 사용하지 않는 방법으로서, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유에 열융착성 수지를 혼합하고, 이 혼합물을 가열하여 섬유를 서로 융착시켜 소정의 형상으로 성형하는 것도 가능하다. 이 방법에 의하면, 셀룰로우즈 섬유와 열융착성 섬유의 접착 부분 이외의 섬유 표면에는 바인더 등이 부착되지 않기 때문에, 흡수체의 흡수 성능이 저하되지 않는다. 또한, 생산성도 우수하므로, 흡수체를 성형하는 방법으로서 바람직하다.

이 경우, 구체적으로는, 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％이상 함유하는 셀룰로우즈 섬유 70∼95질량％와 열융착성 수지 5∼30질량％의 배합 비율로 하는 것이 바람직하다. 열융착성 수지가 5질량％ 미만인 경우에는, 흡수체를 구성하는 섬유가 서로 충분하게 결합되지 않는 경우가 있고, 다량의 종이 먼지 등이 발생하는 등의 트러블의 원인으로 될 우려가 있다. 또한, 열융착성 수지가 30질량％를 넘으면, 흡수체의 흡수성 및 보액성이 저하되는 문제점이 발생한다.

사용될 열융착성 수지로서는, 필요에 따라서 임의의 소재의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 올레핀계 섬유, 폴리에스테르(PET) 섬유, 나일론 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 융점이 상이한 합성 수지를 조합시켜 이루어지는 복합 섬유를 사용할 수 있다. 복합 섬유의 수지의 조합으로서는, PE/PP, PE/PET, PP/PET, 저융점 PET/PET, 저융점 PP/PP, 나일론-6/나일론-66, PP/PVA, PE/PVA 등이 있으며, 그 종류는 임의로 선택 가능하다. 또한, 상이한 수지를 병렬로 방적한(spun) 사이드바이사이드형 복합 섬유(side-by-side-type complex fiber), 저융점 수지가 외측이 되고 고융점 수지가 내측이 되도록 하여 방적한 초심형 복합 섬유(sheath core type complex fiber) 등이 사용 가능하다.

또한, 열융착성 수지의 형태로서는, 미립체형(granular)이어도 되지만, 섬유형인 것이, 셀룰로우즈 섬유와 엉키기 때문에, 섬유가 더욱 탈락하기 어렵고, 소량이어도 섬유를 서로 융착시킬 수 있어, 더욱 바람직하다.

그리고, 열융착성 수지로서 사용되는 각종 합성 섬유의 섬유 길이 및 섬유 직경은 임의로 선택 가능하지만, 통상적으로는, 섬유 길이가 2∼6mm의 범위, 섬유 직경이 1∼72dt, 바람직하게는 1∼5dt의 범위의 것이 바람직하게 사용 가능하다.

본 발명에서는, 흡수체의 표면이 표면 시트로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 이 시트는, 흡수체의 액흡수성을 방해하지 않도록, 종이나 부직포 등의 통기성이 있는 시트를 사용한다. 이와 같은 시트의 평균량은 12∼50 g/㎡의 것이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, 부직포로서는 에어 레이드 부직포(air laid nonwoven fabric), 서멀 본드 부직포(thermal bond nonwoven fabric), 스판레이스 부직포(spunlace nonwoven fabric), 스판본드 부직포(spunbond nonwoven fabric), 에어쓰루 부직포(air-through nonwoven fabric), 습식 부직포(wet type nonwoven fabric) 등이 사용되고, 종이로서는 티슈(tissue), 크라프트 종이(kraft paper), 크레이프 종이(crepe paper) 등이 사용된다. 본 발명에서는, 특히, 티슈, 에어 레이드 부직포, 스판본드 부직포 등이 바람직하게 사용된다.

그리고, 표면 시트에 피복하는 수단으로서는, 전술한 바와 같이 종이 또는 부직포 등의 시트를 백 형상(bag-shaped)으로 하여, 이 백에 분쇄된 셀룰로우즈 섬유의 섬유 집합체를 넣어서, 본 발명의 분사제 유지용의 흡수체로서 사용할 수 있다. 이 방법은, 흡수체의 전체면이 표면 시트로 피복되고, 작업성이 좋고, 흡수체가 성능을 발휘하기 좋기 때문에 바람직하게 행해진다.

또한, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유와 열융착성 섬유를 원하는 배합으로 혼합하고, 공지의 웹 형성법에 따라 흡수체를 시트형으로 성형하는 것도 가능하다. 이 때, 흡수체 시트의 표면재(surface material)로서 이와 같은 종이나 부직포 등의 시트를 사용하고, 흡수체의 표면을 피복하는 표면 시트로 할 수 있다.

웹 형성법은 예를 들면 습식 초지법(wet papermaking method), 공기 중에 원료를 분산시켜 포밍(forming)하는 방법인 소위 에어 레이드법(air laid method)(대표적인 제조 프로세스로서는, J&J법, K-C법, 혼슈법(Honshu method)(Kinocloth법이라고 함) 등을 들 수 있다), 카드법(carding method) 등의 방법을 이용할 수 있다.

이들 방법에 의해 형성된 웹은, 종래 공지의 열처리 장치에 의해, 열융착 섬유의 일부를 용융하고, 이 융착성 섬유 사이 및 셀룰로우즈 섬유와 열융착성 섬유 사이를 접착함으로써, 흡수체로 이루어진 시트 성형체를 얻는 것이 가능하다. 열처리의 장치로서는, 예를 들면 쓰루에어형 건조기(through-air drier), 양키형 건조기(Yankee drier), 다통 드럼형 건조기(multi-cylinder drum drier) 등의 건조 장치, 또는 열 캘린더 장치(thermal calendering device), 열 엠보싱 장치(thermal embossing device) 등의 캘린더 장치(calendering device) 등을 이용하는 것이 가능하다.

구체적으로, 웹 형성법에 의해 흡수체를 시트형으로 형성하는 방법은 아래와 같다. 먼저, 표면 시트를 메시 컨베이어 상에 풀어보내고, 건식의 웹 형성 장치에 의해 셀룰로우즈 섬유를 섬유 분리(defibrating)하여 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45∼100질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유로 하고, 이 셀룰로우즈 섬유 70∼95질량％와 열융착성 수지 5∼30질량％를 배합한 것을 공기 중에서 추가로 혼합한 후, 표면 시트 상에 연속적으로 퇴적시켜 웹을 형성한다. 이 웹 상에 추가로 표면 시트를 풀어보내어 적층하고, 이 웹을 가열 노(heating furnace) 내에서 가열하여 웹을 고착시키는 방법이 바람직하게 사용된다.

본 발명의 스프레이 제품은 각종 기기류에 부착되는 먼지나 티끌 등을 날려 버려 제거하기 위해 사용하는 제진 블로워에 특히 바람직하게 사용된다. 제진 블로워로서 사용하는 경우에는, 먼지나 티끌 등을 날려 버리기 위해서 필요한 분사 압력을 얻을 수 있도록, 분사제가 되는 디메틸에테르와 탄산 가스의 혼합 액화 가스의 배합 비율을 조정하고, 전술한 각종의 방법으로 제조되는 원하는 형상의 분사제 유지용의 흡수체와 함께 원하는 사이즈로 하여 금속제 스프레이 캔에 충전하여 사용한다.

도 1은 본 발명을 적용한 제진 블로워 구성의 일례를 나타내며, 도 1의 (a) 및 (b)는 각각 제진 블로워의 측면도와 측단면도이다. 도시한 바와 같이, 헤드부 측면에 분사구(11)를 설치한 스프레이 캔(1) 내에는, 예를 들면, 부직포 시트를 백 형상으로 하고, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 함유하도록 분쇄된 셀룰로우즈 섬유를 충전한 분사제 유지용의 흡수체(특수 흡수체(2))가 수용되어 있다. 특수 흡수체(2)는, 스프레이 캔(1)의 내경과 대략 동일한 직경의 원기둥형으로 하고 있고, 스프레이 캔(1)의 본체부보다 높이를 낮게 하여, 상부에 공간을 두고 있다. 분사제가 되는 디메틸에트르와 탄산 가스의 혼합 액화 가스(3)는, 특수 흡수체(2)를 구성하는 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 및 섬유 사이의 공극에 유지된 상태로 스프레이 캔(1) 내에 수용되어 있다.

본 발명을 적용한 제진 블로워는, 디메틸에테르(DME)와 탄산 가스의 혼합 액화 가스(3)(오존층 파괴 계수 0, 지구 온난화 계수 1 이하)를 분사제로서 사용하므로, 사용에 의한 지구 환경에의 부하가 작다. 또한, 혼합 액화 가스(3)를 특수 흡수체(2)에 유지시키고 있으므로, 보액성이 매우 높고, 사용 각도가 제한되지 않기 때문에, 기울어진 상태 또는 거꾸로 뒤집은 상태에서의 사용시 또는 보관시에도 액체 누출할 우려가 작다. 또한, 탄산 가스의 사용에 의해 난소성이 부여되고, 원하는 분사 압력으로 조정할 수 있으므로, 가연성의 디메틸에테르(DME)를 사용하고 있음에도 불구하고, 안전성이 현저하게 향상되고, 사용감도 우수하다. 따라서, 지구 환경에 우수한 비(非)플루오로카본의 고품질의 제진 블로워를 저렴한 비용으로 제공할 수 있다.

여기서, 도 1의 (b) 및 (c)에 의해, 본 발명의 제진 블로워의 보액성에 대하여 설명한다. 도 1의 (b)는 제진 블로워를 바로 세운 상태를 나타내는 도면으로, 분사제가 되는 혼합 액화 가스(3)는 자체 중량에 의해 특수 흡수체(2)보다 하부 측에 흡수 및 유지되어 있다. 이 상태로부터, 도 1의 (c)와 같이 제진 블로워를 거꾸로 뒤집은 상태로 한 경우, 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 특수 흡수체(2)는, 분사제가 되는 혼합 액화 가스(3)를 흡수하여 팽창하므로, 스프레이 캔(1) 내에 대략 고정되어 움직이지 않기 때문에, 도면의 하방 위치로 되는 분사구(11) 주변의 공간은 유지된다. 또한, 분사구(11) 주변의 공간에는 내압에 따른 기화 가스가 존재하고, 특수 흡수체(2)에 유지되는 혼합 액화 가스(3)는, 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 따라 극히 천천히 이동할 수밖에 없기 때문에, 거꾸로 사용시에 분사구(11)로부터 액체 누출이 발생할 위험성은 작다.

이에 대하여, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 흡수체를 사용하고 있지 않은 종래의 제진 블로워는, 거꾸로 뒤집은 상태로 하면, 액화 가스(3)가 스프레이 캔(1) 내를 용이하게 이동하여 분사구(11)로부터 액체 누출하게 된다. 도 2의 (b)와 같이, 기울어진 상태(예를 들면 45°)로 사용한 경우에도, 사용 각도 또는 액화 가스(3)의 양에 따라서는 액체 누출의 위험이 높고, 안전성을 저하시킨다. 흡수체를 사용하는 경우도, 거꾸로 뒤집은 상태를 장기간 유지하면, 액화 가스가 아래쪽으로 이동하여 동일한 액체 누출을 발생할 우려가 있다.

그리고, 본 발명에서, 특수 흡수체(2)에 혼합 액화 가스(3)를 충전하는 경우에는, 디메틸에테르(DME)에 탄산 가스를 미리 용해시킨 혼합 액화 가스(3)를 제조하고, 이것을 스프레이 캔(1) 내에 수용한 특수 흡수체(2)에 흡수시키는 것이 좋다. 이와 같이 하면, 특수 흡수체(2) 전체에 분사제 성분인 디메틸에테르(DME)와 탄산 가스가 균일하게 유지되고, 탄산 가스가 먼저 스프레이 캔(1)으로부터 빠져나오는 것을 억제하는 효과가 있다. 바람직하게는, 초임계 상태(supercritical state)로 한 이산화탄소에 액화 DME를 혼합하는 제조 방법을 채용하면, 제조시의 기화를 억제하여 소정의 혼합비를 유지할 수 있다.

또한, 스프레이 캔(1) 내에 또는 특수 흡수체(2)와 일체로, 탄산 가스를 유지하는 작용을 가지는 무기 다공질 재료를 수용하는 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 탄산 가스가 빠져나오는 것을 억제하는 효과를 보다 증가시키는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명에 의하면, 환경 부하가 작고 저렴한 분사제와 보액성이 우수한 흡수체를 사용하여, 안전성을 크게 향상시키고, 안정된 품질을 유지 가능한 비(非)플루오로카본의 스프레이 제품을 제공할 수 있다.

본 발명의 스프레이 제품은 제진 블로워로서 적합하게 사용되지만, 그 외의 제품에 이용하는 것도 가능하다.

실시예

다음에, 본 발명에 의한 효과를 확인하기 위해 행한 실시예에 기초하여, 보다 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

(1) 미세 셀룰로우즈 섬유의 제조

시판중인 활엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP)를 물로 농도 1.5％의 현탁액으로 하고, 이 현탁액 120g을 미디어로서 평균 입경이 0.7mm인 글래스 비즈 125ml를 넣은 6통식 샌드 글라이더(Imex Company 제조, 처리 용량 300ml)에서, 교반기의 회전수를 2000rpm으로 하고, 처리 온도를 약 20℃로 조절하여, 40분간 습식 분쇄를 행하였다.

그리고, 처리 전의 시판 중인 LBKP의 섬유 길이는 0.61mm, 섬유 폭은 20㎛, 수분 유지력은 44％이었다. 이에 대하여, 처리 후의 셀룰로우즈 섬유의 수평균 섬유 길이는 0.25mm, 섬유 폭은 1∼2㎛, 수분 유지력은 288％이며, 습식 분쇄 처리함으로써 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 다량으로 포함하는 분쇄 셀룰로우즈 섬유를 얻을 수 있었다.

(2) 분사제 유지용의 흡수체의 제조

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치(dry type defibrating device)로 섬유 분리하여 얻은 셀룰로우즈 섬유 55질량％와, (1)에서 얻은 미세 셀룰로우즈 섬유를 다량으로 포함하는 분쇄 셀룰로우즈 섬유 45질량％를 배합한 섬유 85g을, 18g/㎡의 서멀 본드 부직포(FUKUSUKE KOGYO CO., LTD 제조, 상품명:D-01518)를 소재로 하는 통형의 백에 충전하고, 약 6.3cm 직경의 대략 원기둥형의 흡수체를 얻었다.

여기서, 흡수체를 구성하는 셀룰로우즈 섬유 전체에 대하여, 섬유 길이 분포를 조사한 결과, 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유의 비율은 48질량％이었다.

(실시예 2)

미세 셀룰로우즈 섬유의 배합 비율을 60질량％으로 한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 분사제 유지용 흡수체를 얻었다.

그리고, 이 흡수체를 구성하는 셀룰로우즈 섬유 전체에 대하여, 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유의 비율은 72질량％이었다.

(실시예 3)

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 얻어진 셀룰로우즈 섬유를 분급(classifying)하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유를 사용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 분사제 유지용 흡수체를 얻었다.

(실시예 4)

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 얻어진 셀룰로우즈 섬유를 분급하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 60질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유를 사용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 분사제 유지용 흡수체를 얻었다.

(실시예 5)

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 얻어진 셀룰로우즈 섬유를 분급하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유 70질량％과 열융착성 섬유(PE/PET 초심형 열융착성 섬유, 섬유 길이 5mm, 섬유 직경 2.2dt, CHISSO CORPORATION 제조, 상품명:ETC) 30질량％를 배합한 것을, 공기 중에서 균일하게 혼합한 후, 주행하고 있는 무단 메쉬형 컨베이어(endless mesh-shaped conveyor) 상에 풀어보내진 표면 시트(티슈 페이퍼, 14g/㎡, 두께 0.15mm, NITTOKU CO. 제조) 상에, 에어 레이드 방식의 웹 포밍 장치(web forming device)에 의해 공기 흐름과 함께 낙하 퇴적시켰다.

그 위에, 추가로 전술한 표면 시트와 동일한 것을 적층시켜 웹을 형성하고, 이 웹을 온도 138℃의 쓰루 에어 건조기에 통과시켜 프레스함으로써 340g/㎡의 흡수체 시트를 얻었다. 이와 같이 하여 얻은 흡수체 시트를 또한 코어리스형의 권취 구성(coreless roll-shaped configuration)(약 6.3cm 직경의 원기둥 형태, 85g)으로 하여, 분사제 유지용 흡수체를 얻었다.

(실시예 6)

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 얻어진 셀룰로우즈 섬유를 분급하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유 70질량％과 열융착성 섬유(PE/PET 초심형 열융착성 섬유, 섬유 길이 5mm, 섬유 직경 2.2dt, CHISSO CORPORATION 제조, 상품명:ETC) 30질량％를 배합한 섬유 85g을, 6.3cm 직경, 높이 17cm의 원통 형상의 성형 다이에 넣어 가압 가열에 의해 성형하여 원기둥 형상의 분사제 유지용 흡수체를 얻었다.

(실시예 7)

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 얻어진 셀룰로우즈 섬유를 분급하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유를, 주행하고 있는 무단 메쉬형 컨베이어 상에, 에어 레이드 방식의 웹 포밍 장치에 의해 공기 흐름과 함께 낙하시켜, 4Og/㎡의 웹을 형성하였다. 동일한 웹 상에, EVA계의 수성 바인더액을, 고형분 7g/㎡로 되도록 에어 나이프 노즐에 의해 살포하고, 동시에 메쉬형의 컨베이어의 아래쪽으로부터 흡인기에 의해 흡인하였다.

이 바인더를 살포한 웹을, 또한, 분위기 온도를 170℃로 설정한 박스형 열풍 건조기에 통과시켜, 섬유를 서로 결합시켰다. 이 웹을 반전시켜, 최초에 바인더 살포를 행한 면의 반대면에, 마찬가지로 바인더 살포를 행하고 열풍 건조기에 통과시켜, 4Og/㎡의 흡수체 시트를 얻었다. 이와 같이 하여 얻은 흡수체 시트를, 또한 코어리스형의 권취 구성(약 6.3cm 직경의 원기둥 형태, 85g)으로 하여, 분사제 유지용 흡수체를 얻었다.

(실시예 8)

신문 파지를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 50질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유 85g을, 실시예 1과 마찬가지로, 부직포로 이루어진 백에 충전하여 흡수체를 얻었다.

(비교예 1)

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 얻어진 셀룰로우즈 섬유를 분급하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 20질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유를 사용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 분사제 유지용 흡수체를 얻었다.

(비교예 2)

신문 파지를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 40질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 이 셀룰로우즈 섬유 75g을 부직포 상에 매트 형상으로 펼치고, 이것을 2개로 접어 원기둥 형상으로 하여, 스템플러로 고정한 것을 흡수체로 하였다.

(비교예 3)

비교예 2와 마찬가지로 신문 파지를 섬유 분리하여 얻은 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 40질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유 85g을 사용하고, 비교예 2와 마찬가지로 하여 흡수체를 얻었다.

이들 실시예 및 비교예에서 얻은 분사제 유지용 흡수체를 사용하여, 각각 분사제로서 디메틸에테르(DME)와 탄산 가스의 혼합 액화 가스와 함께 스프레이관에 충전한 제진 블로워를 제작하고, 이하의 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(액체 누출 평가 시험)

시판중인 제진 블로워(외경 66mm, 높이 20cm)의 스프레이 캔과 동일한 형태의 용기에, 실시예 및 비교예에서 얻은 분사제 유지용 흡수체를 충전하고, 또한 디메틸에테르(DME)와 탄산 가스의 혼합 액화 가스 350ml(디메틸에테르(DME): 98중량％, 탄산 가스: 2중량％)를 충전하여 24시간 방치하였다. 그 후, 용기를 거꾸로 향하게 하여 가스를 분사하고, 분사부로부터의 액체 누출이 발생할 때까지의 시간을 계측하였다.

액체 누출이 발생할 때까지의 시간이 20초 이상인 것은 제진 블로워로서 사용이 가능하며, ○로 나타내었다. 또한, 20초 미만에서 누출이 발생하는 것은 제진 블로워로서 사용이 불가하며, ×로 나타내었다.

(변색 평가)

에어졸 개발용 테스트 유리병 내에, 실시예 및 비교예에서 얻은 분사제 유지용 흡수체와 디메틸에테르(DME)를 넣어 밀봉하고, 상온에서 2주간 방치하였다. 그 후 DME의 착색의 유무를 평가하였다.

표 1에서 명백한 바와 같이, 분사제를 유지하는 흡수체로서, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 셀룰로우즈 섬유의 집합체를 사용한 실시예 1∼8의 제진 블로워는 모두 20초 이상 거꾸로 뒤집은 상태에서 액체 누출 없이 분사를 유지할 수 있었다. 이것은, 가연성 가스를 포함하는 분사제에의 인화가, 분사시에 액화 가스가 완전히 기화되지 않는 것을 원인으로 하여 일어나는 것으로 생각되지만, 통상의 사용시에 1회의 분사 시간이 20초 이상인 경우는 거의 없고, 특히 30초 이상의 연속 분사시에는 기화열에 의한 온도 저하로 캔을 맨손으로 유지하는 것이 곤란하게 된다는 점을 감안하면, 통상의 제진 목적에서의 사용으로는 충분한 성능이다. 따라서, 분사 각도가 자유롭고, 액체 누출에 의해 화염이 발생할 우려가 작으며, 안전성이 높고, 사용감이 우수한 제진 블로워를 실현할 수 있다.

이에 대하여, 흡수체를 구성하는 셀룰로우즈 섬유 중, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유의 함유량이 45질량％에 미치지 않는 비교예 1∼3에서는 2∼8초에 액체 누출이 발생하였다. 이 중 신문 폐지를 원료로 하는 종래 흡수체를 사용한 비교예 2 및 3, 그 중에서도 흡수체의 함유량이 적은 비교예 2가 액체 누출까지의 시간이 더 짧았다. 또한, 신문 폐지를 원료로 하는 비교예 2 및 3에서는 착색도 발생하였다.

다음에, 분사제가 되는 디메틸에테르(DME)와 탄산 가스의 배합 비율을 변경하고, 각종의 흡수체를 사용하여 제조한 제진 블로워에 대하여, 내압 측정과 가연성 평가를 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

(1) 분사제의 조제

표 2에 나타낸 바와 같이, 탄산 가스의 배합 비율을 0∼30중량％의 범위에서 변경하여, 디메틸에테르(DME)와 탄산 가스의 혼합 액화 가스로 이루어지는 분사제(시료 1∼14)를 조제하였다.

(2) 제진 블로워의 제조

시판중인 LBKP를 건식 섬유 분리 장치로 섬유 분리하고, 얻어진 셀룰로우즈 섬유를 분급하여, 섬유 길이가 0.35mm 이하인 미세 셀룰로우즈 섬유가 45질량％로 되도록 조절하였다. 또한, 동일하게 하여, 미세 셀룰로우즈 섬유를 60질량％ 함유하는 셀룰로우즈 섬유를 얻었다. 얻어진 셀룰로우즈 섬유 85g을 부직포로 이루어진 백에 충전하여 원기둥형으로 형성하여 각각 분사제 유지용 흡수체로 하였다.

얻어진 흡수체를 스프레이 캔에 충전하고, 추가로 (1)에서의 시료 1∼14의 분사제를 합하여 350ml로 충전한 제진 블로워를 각각 제조했다.

(3) 비교용 제진 블로워의 제조

비교를 위하여, 신문 파지를 섬유 분리한 섬유 75g와 85g를 부직포로 이루어진 백에 충전하고, 이 백을 2개로 접어 스템플러로 고정한 흡수체를 제조하였다. 미세 셀룰로우즈 섬유(섬유 길이 0.35mm 이하)의 함유량은 모두 40질량％이었다. (2)와 동일한 방법으로, 이 흡수체를 각각 스프레이 캔에 충전하고, 추가로 (1)의 시료 1∼14의 분사제를 합하여 350ml로 충전한 제진 블로워(종래 흡수체)를 제조하였다. 또한, 흡수체를 충전하지 않고, 스프레이 캔에 1의 시료 1∼14의 분사제만을 합계하여 350ml로 충전한 제진 블로워(흡수체 없음)를 제조하였다.

(내압 측정 방법)

시료로 하는 제진 블로워를, 25±0.5℃의 고온 수조에 30분간 침지한 후, 제진 블로워의 분사 버튼을 제거하고, 스템(stem)을 압력계(JIS B 7505 버든(Bourdon) 관형 압력계)의 삽입구에 기밀하게 꽂고, 압력을 소수 한자리까지 판독하였다.

(가연성 평가)

가연성 평가는, 시료의 제진 블로워를 바로 세우거나 또는 거꾸로 뒤집은 상태로, 일본 에어졸 협회의 화염 길이 테스트에 준한 테스트를 행하고, 화염이 인정되지 않는 경우를 ◎, 화염 길이가 20cm 미만의 경우를 ○, 화염 길이가 20cm∼40cm인 경우를 △, 화염 길이가 40cm 이상인 경우를 ×로 하여 평가하였다.

화염 길이 테스트의 방법은 다음의 (1)∼(4)로 이루어진다.

(1) 24∼26℃에서의 항온 수조에 30분간 담그어 내용물의 온도를 24∼26℃로 한 시료 블로워의 분사구를 시험 장치의 버너보다 15cm 위에 위치시킨다.

(2) 버너의 화염의 길이를 4.5cm 이상 5.5cm 이하로 조절하고, 버너의 높이를 분사된 내용물의 하부가 버너의 화염의 상부 1/3을 통과하도록 조절한다.

(3) 측정자는 화염의 측면으로부터 1.5m 떨어져, 예측되는 화염의 선단과 말단에 위치하고, 눈의 높이를 분사구를 지나는 수평면에 둔다.

(4) 분사 버튼을 눌러 가장 양호하게 분사하는 상태로 분사하고, 5초 후의 화염의 선단과 말단을 수직으로 내려서 화염의 수평 거리를 화염 길이로서 측정(단위 cm)하였다. 화염 길이는 3회 반복하여 측정하였다.

그리고, 화염 길이의 측정은, 내용물의 양이 줄어들지 않은 블로잉 초기 상태(initial blowing period), 내용물이 50％까지 줄어든 블로잉 중기 상태, 내용물이 80％까지 줄어들어 나머지가 20％인 블로잉 말기 상태로 나누어 행하였다.

표 2중에서, (2)에서 제조한 제진 블로워의 연소 시험 결과를, "흡수체 있음"으로 나타내었다. 표 2에 명백한 바와 같이, 혼합 액화 가스 중의 탄산 가스의 혼합량이 증가함에 따라 제품 압력이 상승하고, 액체 누출을 억제하는 효과가 높아지고 있다. 또한, 본 발명의 흡수체를 사용한 제진 블로워는, 혼합 액화 가스 중의 탄산 가스의 혼합량이 적은 범위에서도, 바로 세운 상태와 거꾸로 뒤집은 상태에서의 연소 시험 결과에 차이가 없고, 보액성이 우수하다 것을 알 수 있다.

그리고, 흡수체를 구성하는 셀룰로우즈 섬유 중, 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유가 45질량％인 것과 60질량％인 것 모두 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

구체적으로는, 탄산 가스의 혼합량이, 중량 비율로 0.1％ 이상의 범위이면, 바로 세운 상태 및 거꾸로 뒤집은 상태 모두 블로잉 초기의 가연성 평가가 ○으로 되고 있고, 화염의 발생을 억제하여 안전성을 향상시키는 효과가 얻어진다. 또한, 종래의 가연성의 대체 플루오로카본(HFC152a: 약 0.50MPa)을 초과하는 제품 압력으로 하는 것이 가능하다. 2중량％ 이상에서는, 제품 압력이 종래의 불연성의 대체 플루오로카본(HFC134a: 약 0.58MPa)의 압력 이상으로 된다. 3중량％ 이상에서는, 블로잉 초기 및 중기의 가연성 평가가 ○로 되고, 안전성이 향상된다.

이에 대하여, 비교를 위해 제조한 제진 블로워(흡수체 없음, 종래의 흡수체)는, 바로 세운 상태에 비교하여 거꾸로 뒤집은 상태에서의 가연성 평가가 떨어지고 있다. 혼합 액화 가스 중의 탄산 가스의 혼합량이 5중량％를 초과하기까지, 가연성 평가는 모두 ×이고, 거꾸로 뒤집은 상태에서의 사용시의 안전성에 문제가 있다. 그리고, 제진 블로워(흡수체 없음)와 제진 블로워(종래의 흡수체)를 서로 비교하면, 종래 흡수체를 사용한 제진 블로워가 액체 누출이 발생하기까지의 시간은 약간 길기는 하지만, 평가 결과에 영향을 줄 정도의 차이는 없었다.

Claims (8)

1. 분사제와 분사제 유지용 흡수체를, 분사구를 구비한 스프레이 캔에 충전하여 이루어지는 스프레이 제품으로서,
   상기 분사제로는 디메틸에테르와 탄산 가스를 혼합한 혼합 액화 가스를 이용하고, 상기 탄산 가스의 중량 비율이 0.1~30중량%이며,
   상기 분사제 유지용 흡수체로는, 분쇄된 셀룰로우즈 섬유 집합체를 70질량%이상의 비율로 포함하고, 상기 셀룰로우즈 섬유가 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 흡수체를 사용하는,
   스프레이 제품.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분사제는, 탄산 가스의 중량 비율이 0.1중량% 이상 3중량％ 미만인, 스프레이 제품.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분사제는, 탄산 가스의 중량 비율이 3∼30중량％인, 스프레이 제품.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 흡수체는 원기둥형으로 성형되어 있는, 스프레이 제품.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 흡수체는 시트형으로 한 것을 말아서 코어리스형의 원기둥 형태로 성형되어 있는, 스프레이 제품.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 흡수체는, 섬유 길이 0.35mm 이하의 미세 셀룰로우즈 섬유를 45질량％ 이상 함유하는 셀룰로우즈 섬유와 열융착성 수지로 구성되고, 셀룰로우즈 섬유와 열융착성 수지를 셀룰로우즈 섬유 70~95질량%, 열융착성 수지 5~30질량%의 비율로 배합한, 스프레이 제품.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   제진 블로워로서 사용되는, 스프레이 제품.
8. 삭제

Images