擦器及其制造方法

专利名称：擦器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及作为适合在要求具有高洁净度的地方例如电子制品制造业及医药品制造业的无尘室(クリ一ンル一ム)使用的工业用擦器有用的擦器及其制造方法。
背景技术：
由无纺布材料制成的擦器被大量地在家用、医疗和工业领域中用作廉价的一次性擦器，各个领域所要求的功能不同。例如，在家用领域中，作为擦碗布或抹布的替代品，强度和体积感(ボリユ一ム感)受到重视。另外，在家庭中用作扫床的擦器等时，重要的是对尘屑(ゴミ)的吸附性能。在医疗用领域，作为棉纱布的替代品，强烈要求对人体有害的重金属或荧光性化合物的量少等。
另一方面，在工业领域中，使用一次性无纺布擦器有多种用途。其中，电子制品制造业及医药品制造业中的工业领域的无尘室内，为了维持室内的高度清洁，使用无纺布材料的一次性擦器，用手工操作擦拭天花板、墙壁、床、装置、夹具等。另外，擦去附着在制造中的部件等上的污垢及不需要的液体大多也需要使用无纺布材料的一次性擦器。另外，所述的无纺布擦器一般是以干燥的状态提供，但为了提高使用的便利性，有时也以预先用液体润湿的状态提供。另外，特别是面向医药生物产业的特殊擦器，有时进行例如EOG灭菌、加热蒸汽灭菌、γ-射线灭菌、电子射线灭菌等灭菌处理，提高其附加价值。
为了在工业领域的无尘室中使用，作为要求高清洁度的无纺布擦器的形态，考虑擦拭表面积的有效利用，同折叠的状态相比更优选平板状。也就是，因为是一次性使用，当擦器表面污染后可以废弃，但是，在折叠的形态下，内侧表面没有使用而废弃，经济上不合算。干燥状态的、湿润状态的等的各种平板状无纺布擦器现在已经作为商品大量上市，这些不仅在无尘室内使用，在要求目标物干净的许多领域都可以使用。
如上所述，在工业领域的无尘室内使用平板状的无纺布擦器，但是，近年来市场要求性能非常高而且多样化，期待出现具备所有性能的优良的工业用擦器。
也就是，市场要求的工业用擦器的第一高性能为微小异物(尘屑)的脱落、产生少。尽管灰尘有各种大小，但特别大的问题是长度为100μm以上大小的微小异物(尘屑)，多半为从擦器材料脱落产生的纤维状异物(纤维屑)。在无尘室内使用时不用说，在粉刷操作前清扫粉刷面等中使用时，这样的纤维状异物(纤维屑)的附着也是个大的问题。
现有的平板状无纺布擦器的性能如表1所示。A、B、C、D、E是木纸浆及聚酯构成的具有代表性的市售无纺布擦器，在市场中最常用。F、G是由树脂粘接剂处理的木纸浆及聚酯构成的无纺布擦器，H是人造丝及聚酯构成的无纺布擦器。以上的平板状无纺布擦器都是由无纺布构成，该无纺布是用高压喷射水流(也就是柱状流)处理纤维薄片网，使纤维交织而一体化的无纺布。I是熔喷无纺布擦器。
作为工业领域的无尘室中使用的平板状无纺布擦器，由于化学粘接无纺布或热粘接无纺布在杂质或质地方面不适合作为原材料，因而几乎不使用。
表1中的测定值是本发明者测定得到的，出乎意料的是市售平板状无纺布擦器产生的100μm以上长度的微小异物(尘屑)的脱落量最少(H)为22,500个/m2，通常，通用的擦器(A～E等)为100,000个/m2以上，因此，现有的擦器从微小异物的脱落量来看，都不能满足。产生这样多的微小异物(尘屑)是诱发各种问题的根源，要求尽可能减少。
市场要求的工业用擦器的第二性能是溶剂中的溶出物量少。使用无纺布擦器，操作者在无尘室内进行清扫时，许多情况下用有机溶剂润湿擦器后进行擦拭作业。其原理和家庭中使用抹布时用水将抹布润湿后进行擦拭的情况相同，在无尘室内不用水而使用有机溶剂。尽管在用水不能擦去的室内的顽固的树脂污物或油膜污物，当例如使用溶解力强的丙酮擦拭时可以擦洗干净。但是，产生的不利问题在于，从现有的无纺布擦器中溶于丙酮的溶出物多。这是残留在擦器中的纤维油剂、亲水处理加工剂、粘接剂、聚酯纤维材料中的低聚合物(主要是三乙二醇)等所产生的。
为了抑制前述的纤维状的微小异物的脱落，当在擦器上涂布粘接性树脂时丙酮中溶出物的量更加大。因此，只能使用尽管溶解力多少有些弱，但难以引起溶出物问题的醇(主要是IPA异丙醇)作为清扫时的溶剂，但这样在重要的清扫效果方面受到限制。因此，希望开发丙酮溶出物量少的无纺布擦器。由表1可知，就丙酮溶出物的量来说，A、B、F、G、I不能满足。
市场要求的第3性能是吸水量多。在无尘室内使用以硫酸或硝酸为主的各种水性药液，因为一定需要利用无纺布擦器将溢出、漏出或洒出的这些药液擦去的操作，因而优选无纺布的吸水量多。合成纤维因为本质上吸水量少，故在使用合成纤维作为材料时，进行亲水剂(表面活性剂)的涂覆处理或亲水加工处理，但当进行这些处理时，导致前述的丙酮溶出量增大。
现有技术中，为了提高吸水量也进行了将纤维素成分混入无纺布擦器的构成材料中的尝试，但是使用纸浆纤维作为纤维素成分时，前述的纤维状的微小异物的产生增大，由表1可知，现有的平板状无纺布擦器的吸水量为4～6ml/g，多的也不足8ml/g。
如上所述，迄今为止，还没有满足纤维状的微小异物的脱落量、丙酮中的溶出物量、吸水量的所有性能的平板状的无纺布擦器。因此，现实中，消费者经常知道上述问题，但还使用现有的产品，需要开发可以大量用作一次性产品、廉价的平板状无纺布擦器。

发明内容
本发明的目的在于提供平板状无纺布擦器及其制造方法，该擦器具有微小异物(尘屑)的脱落或丙酮溶出物的量少、吸水量多、迄今为止没有的综合的优良性能。
本发明者为了解决上述问题进行了深入地研究，结果完成了本发明。
也就是本发明如下所述。
1.一种擦器，用高压喷射水流使纤维进行交织处理而形成一体化的平板状的无纺布构成，其中长度为100μm以上的微小异物的脱落量为每1平方米20,000个以下，丙酮溶出物量为340mg/kg以下，而且，吸水量为8ml/g以上。
2.如上述1记载的擦器，其中，长度100μm以上的微小异物的脱落量为每1平方米14,000个以下，丙酮溶出物量为190mg/kg以下，而且，吸水量为9ml/g以上。
3.如上述1或2记载的擦器，其中，在前述无纺布中，含有连续纤维素长纤维40wt％以上，该连续纤维素长纤维是铜铵人造丝纤维。
4.如上述3记载的擦器，其中，连续纤维素长纤维的含量为85wt％以上。
5.擦器的制造方法，包括连续纤维素长纤维无纺布制造工序，通过使用铜铵纤维素溶液，连续地凝固、再生、洗净、交织处理、干燥、卷取的湿式纤维素纺粘法得到连续纤维素长纤维无纺布；根据需要，使该无纺布和其他的无纺布复合的工序；切断成平板状的工序；以及根据需要的用液体湿润的工序及/或进行灭菌处理的工序，其中，该交织处理是在交织前的网上覆盖开孔率10～47％的缓冲板，从该缓冲板上，利用全冲击能量值(F)为0.5×109～3.0×109[焦耳·牛顿/千克]的喷射水流，使纤维交织的处理。
下面对本发明进行详细地说明。
本发明所述的擦器是指能够将原材料无纺布切断成平板状而得到的，以薄片方式供给的擦器。薄片方式只要是平板状就可以，没有特别限定，包含正方形、长方形、圆形、多角形各种形状。
本发明的擦器通常是以平板状的原状由操作者用手抓住使用，因而要求具有耐使用的强度，而且要求平板状的方式不容易破裂或剥离。
本发明的擦器是由无纺布构成，该无纺布通过高压喷射水流使纤维之间形成一体。这样的无纺布的优点是，即使大把抓使用，其强度也可以保持其形态不剥离，另外，因为不需要添加粘接剂等，故丙酮溶出物量少。另外，即使使用比较大量的纤维素长纤维，也可以通过高压喷射水流使其交织，使其难以脱落，因而可以得到高吸水量的擦器。
本发明的擦器是由无纺布构成的，利用高压喷射水流使纤维进行交织处理使其一体化，在不影响本发明的效果的范围内，不排除由同时使用其他纤维交织手段的无纺布构成。
本发明者发现当使用仅以高压喷射水流以外的手段使纤维之间交织的无纺布时，会出现各种问题。例如，使用高压压花处理将纤维之间压接时，通过摩擦或再湿润使纤维发生剥离。另外，当利用树脂粘接剂粘接纤维之间时，会出现丙酮溶出树脂的问题。通过加热处理使预先混入的热熔接性纤维熔融，使纤维之间粘接时，为了减少微小异物的脱落量，必须混入大量的热熔接性纤维，为此，形成坚硬的质地，不适合做成擦器。
本发明的擦器不能利用熔喷法制成的无纺布进行制造。原因是在熔喷法中使用的材料限于热熔融性的合成纤维聚合物，由100％的热熔融性合成纤维构成的擦器因为检测的丙酮溶出物的量非常多，故不适合做成本发明的擦器。
本发明的擦器包括干燥状态、和根据用途由必要的液体湿润的状态。另外，本发明的擦器也包含灭菌处理的。
本发明的擦器，长度为100μm以上的微小异物的脱落量为每1平方米20,000个以下，优选14,000个以下。微小异物的脱落量越少要好，最优选零。当长度为100μm以上的微小异物的脱落量为每1平方米20,000个以下时，无尘室内的使用不用说，其性能也可以满足在涂饰操作前的涂饰面的清扫等方面应用。
本发明的擦器，其丙酮溶出量为340mg/kg以下，优选190mg/kg以下。丙酮溶出物的量越少越好，最优选零。当丙酮溶出物的量为340mg/kg以下时，可以使用溶解力高的丙酮，故使用水或醇不能擦去的容器内的顽固树脂污物或油膜污物也可以清扫干净。
本发明的擦器，其吸水量为8ml/g以上，优选9ml/g以上。当吸水量为8ml/g以上时，可以充分擦去以硫酸或硝酸为主的多种多样的水性药液。吸水量的上限只要可以用作擦器就可以，没有特别限定。但是，当吸水量超过20ml/g时，形成水性凝胶状，难以保持擦器的形状，因而吸水量不超过20ml/g。
本发明的擦器含有连续纤维素长纤维40w％以上，优选含有85wt％以上，该连续纤维素长纤维优选铜铵人造丝纤维。当连续纤维素长纤维为40wt％以上时，吸水量为8ml/g以上，当连续纤维素长纤维为85wt％时，吸水量为9ml/g以上，连续纤维素长纤维的含量越多越好，可以是100％。
制造本发明的擦器的方法例如有，将通过特定的条件下的喷射水流而交织的连续纤维素长纤维无纺布切断成平板状得到擦器。
在制造无纺布的工序中，作为纤维交织方法使用的高压喷射水流技术作为水交织法(ハイドロエンタングル法)在无纺布的制造中使用。另外，在使用铜铵纤维素原液的湿式纤维素纺粘法无纺布的制造中，作为交织技术也可以使用高压喷射水流。
对无纺布网施加的喷射水流的全冲击能量值(F)，用水流的冲击力(I)和水流能量(E)的乘积(I×E)作为系数，SI单位用[J·N/kg]表示。这里I＝2PA’、P为水流压力(帕斯卡)、A’＝0.6A、A为喷嘴的总断面积[m2]。另外，E＝PQ/wzv、Q为总喷射水流量[m3/sec]、W为单位面积的重量[kg/m2]、z为无纺布网的宽度[m]、v为无纺布网的移动速度[m/sec]。
本发明的制造方法中全冲击能量值(F)为0.5×109～3.0×109[焦耳·牛顿/千克]。
在通常的高压喷射水流技术中，F值需要为100×109以上，根据情况可以利用1800×109以上的全冲击能量值进行交织处理，但已知进行这样过度地交织处理的无纺布网制造的擦器有大量的纤维状微小异物脱落。本发明人发现，也就是，在通常条件下交织时，纤维发生复杂地弯曲，在纤维网内部相互交织，内部存在多个微小的圈，在加工成擦器时的切断工序中圈被切断，成为纤维状微小异物的产生源，根据该发现直至完成本发明。
如前所述，平板状无纺布擦器是以平板状的原状抓住使用，因而，优选干断裂强度为1.5kgf/5cm宽度以上。当交织处理时全冲击能量值过低时，作为平板状无纺布擦器的强度不够。因此，这样的无纺布只好使用折叠形态的擦器。
鉴于上述问题，本发明的制造方法是一种先进的技术，只要给予平时想不到的少量的全冲击能，就可以达到平板状无纺布必要的干断裂强度，并且可以减少无纺布中的微小圈数。
也就是，在本发明的制造方法中，在进行交织处理时，使用下述技术在用网支承的无纺布纤维网上覆盖开孔率为10～47％的缓冲板，从该缓冲板的上方施加喷射水流，使其进行交织。也就是，通过覆盖缓冲板，避免在整个无纺布纤维网上连续地施加冲击能量，在无纺布纤维网的必要的部分上斑点状、连续地添加必要的能量，使其进行交织，由此可以极大地减少纤维圈的数量，大副度地减少纤维状的微小异物的脱落量。而且，同时可以使其达到作为平板状无纺布擦器必要的干断裂强度。通过使用缓冲板，可以防止纤维侵入到支承无纺布网的网眼中，也可以使从网上剥离无纺布纤维网时不产生单丝的断裂，进一步抑制纤维状的微小异物的产生。
本发明中，当缓冲板的开孔率不足10％时，大量的喷射水流从缓冲板的上方飞散，难以稳定的运转，而且无纺布纤维网整个面上的交织不足，不能维持作为无纺布的稳定的形态。另外，当缓冲板的开孔率超过47％时，缓冲效果减小，纤维圈在纤维网的整个面上形成。缓冲板的开孔度更优选20～40％。
缓冲板也可以固定，例如，即使向无纺布纤维网的移动方向正方形或相反方向移动也没有关系。另外，缓冲板的位置可以置于喷射水流喷嘴和无纺布纤维网之间，没有特别限定，无纺布纤维网和缓冲板的距离优选5～25mm。可以用作缓冲板的代表性产品有金属制或塑料制的平织网，可以是贯通孔部和遮蔽部混合存在的片状物，例如多孔板状的，其结构没有特别限定。贯通孔部的大小优选一个为3平方毫米以下。
如上所述，本发明通过将交织处理中的喷射水流的全冲击能量(F)值和缓冲板巧妙地组合，得到良好的效果。通过这样的喷射水流处理的无纺布直接、或者在和其它的无纺布复合之后，切断成平板状，得到本发明的平板状无纺布本发明中，为了得到吸水量为8ml/g以上的平板状无纺布擦器，优选使用含有人造丝、棉、麻、纸浆、聚乙烯醇、聚丙烯腈等吸水性纤维的无纺布。
100％的非吸水性纤维(聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等)的无纺布的吸水量为3ml/g以下。为了提高吸水量也有添加亲水性油剂的无纺布擦器，但其吸水量最高保持在4.9ml/g，另外，丙酮溶出物的量也达到10,000mg/kg。另外，即使是亲水加工处理过的聚酯纤维100％的擦器，其丙酮溶出物的量也上升至1,545mg/kg。因此，为了不增加丙酮溶出物的量得到高吸水量，优选混入纤维素纤维，例如优选使用人造丝纤维(粘胶人造丝纤维、铜铵人造丝纤维等)。
本发明中，因为交织处理的喷射水流的全冲击能量轻微，与现有的产品相比，纤维网可以保持其膨松性，例如人造丝纤维的混入量为40wt％以上，可以得到吸水量8ml/g的擦器，当将人造丝纤维的混入量设定为85wt％以上时，可以得到吸水量9ml/g以上的擦器。另外，根据现有的方法，当利用全冲击能量(F)值为1180×109的喷射水流使其交织时，人造丝纤维的混入量即使是60wt％，吸水量也为6.4ml/g，不能得到本发明这样的高吸水量。
考虑到尽可能减少纤维状的微小异物的脱落，作为要使用的纤维素纤维优选使用连续人造丝长纤维，例如优选铜铵长纤维。即使使用棉纤维作为吸水性纤维成分也可以提高吸水性，但当使用单独棉纤维的无纺布时，因为残存在天然棉纤维中的油脂成分存在丙酮溶出的问题，不优选。现实中市售的棉100wt％的无纺布擦器的丙酮溶出量为1,700mg/kg左右。因此当配合使用棉纤维时，需要抑制配合量至不增大丙酮溶出物的程度。吸水性的纤维成分也可以使用纸浆纤维，但是因为纤维长度短，故纸浆纤维之间的交织不充分，纤维状的微小异物的脱落量倾向于增大。
具体实施例方式
下面，通过实施例更详细地说明本发明，本发明不限于所述的实施例。
另外，测定方法等如下所述。
(1)微小异物的脱落量根据以下步骤进行测定。将样品(擦器)放入盛有300ml洁净水的1升烧杯中，用超声波照射15分钟，使尘屑从样品中向水中脱落。取出样品之后，用直径4.7cm的黑色纤维素酯薄膜滤纸(アドバンテツク公司制、孔隙尺寸0.8μm、带格子)抽吸过滤，用彩色成象计算机(使用的软件株式会社インタ一クエスト公司制造，静像通用图象处理解析软件(Image Hyper-L，2值处理设定阈值110)进行图象处理，对过滤纸表面捕捉的长度为100μm以上的脱落尘屑的数目进行测量，换算成样品每1m2的个数，并记录。
(2)丙酮溶出物的量将40g的样品在20℃下在640ml的丙酮中静置浸渍15小时，使溶出物溶出到丙酮溶液中，用1μm截除的膜过滤器(アドバンテツク公司制、47mmφ、PTFE平坦表面过滤器)抽吸过滤溶出液，除去固体成分，测定溶出液容量A(ml)。
用蒸发器将溶出液浓缩至100ml以下，然后用烘箱蒸发干燥固化。设不挥发残渣的量为B(g)，丙酮溶出物的量用下式算出。
丙酮溶出物的量[mg/kg]＝(B/A)×16×106(3)吸水量将样品在控制20℃、65％RH(相对湿度)的室内放置15小时，调湿，切断成10cm的正方形，称量，设为W1(g)。在线径0.5mm、10目的金属网上放置样品，每个金属网在20℃的水中浸渍30秒。然后，在金属网上使样品保持水平的条件下在空气中放置10分钟，除去水分，之后再称量为W2(g)。吸水量利用下式算出。
吸水量[ml/g]＝(W2-W1)/W1[实施例1和2、比较例1和2]如表2所示，利用对全冲击能量值(F)作各种改变的喷射水流，将利用湿式法从铜铵纤维溶液中连续地凝固、再生得到的连续纤维素长纤维无纺布纤维网进行交织处理。
在交织处理中，用40目的平织网支承在无纺布纤维网的下面，在无纺布纤维网的上面覆盖开口率25％的18目平织网作为缓冲板，该缓冲板固定在无纺布纤维网的上面10mm的距离处，从它上面使用喷射水流进行交织处理。无纺布纤维网在干燥后切断成22.8cm见方的正方形，制成平板状无纺布擦器。
结果示于表2。由表2判断如下。
比较例1的J是一种几乎看不到纤维间的交织，干断裂强度为0.3kgf/5cm宽的弱布，不适合用作擦器。
实施例1的K、实施例2的L是具有优良性能的擦器。
比较例2的M是在微小异物的脱落量方面不能满足的擦器。
如表3所示，准备两片利用湿式法从溶铜铵纤维素溶液中连续地凝固、再生得到的连续纤维素长纤维的无纺布纤维网，在其中间层利用特公平8-2578503号公报记载的方法夹持规定量的人造丝短纤维或聚酯短纤维，制成复合无纺布纤维网。
将该复合无纺布纤维网，如表3所示利用对全冲击能量值(F)作各种改变的喷射水流，进行交织处理。在交织处理中，用70目的平织网支承在无纺布纤维网的下面，在无纺布纤维网的上面覆盖开孔率25％的18目平织网作为缓冲板，置于无纺布纤维网的上方20mm的距离。该缓冲板以网速的1/10的速度，沿和纤维网相同的方向移动，从它上面使用喷射水流进行交织处理。得到的无纺布纤维网在干燥后，切断成22.8cm见方的正方形，制成平板状无纺布擦器。
结果示于表3。由表3判断如下。
比较例3的N是在微小异物的脱落量和吸水量方面不能满足的擦器。
实施例3、4、5的P、Q、R是具有优良性能的擦器。
使用表4所示的各种缓冲板，利用全冲击能量值(F)为2.7×109[焦耳·牛顿/千克]的喷射水流，对利用湿式法从溶铜铵纤维素溶液中连续地凝固、再生得到的连续纤维素长纤维的无纺布纤维网进行交织处理。另外，缓冲板固定在无纺布纤维网的上方10mm的距离上。无纺布纤维网在干燥后切断成22.8cm见方的正方形，制成平板状无纺布擦器。
结果示于表4。由表4判断如下。
比较例4的S是几乎看不到纤维之间交织的强度弱的布，难以保持作为布的形态，不适合用作擦器。
实施例6、7的T、U是具有优良性能的擦器。
比较例5的V是在微小异物的脱落量方面不能满足的擦器。
表1

表2

表3

表4

在产业上应用的可能性本发明的平板状无纺布擦器，其微小异物的脱落量和丙酮溶出物量少，吸水量多，因而作为工业用擦器非常有用，在无尘室内使用不用说，其性能也满足涂饰操作前进行涂饰面清扫等。另外，由于可以使用溶解性高的丙酮，不仅可以将用水不能擦去的容器内的顽固树脂污物及油膜污物清扫干净，而且也可以充分擦去以硫酸和硝酸为主的各种各样的水性药液。
权利要求
1.一种擦器，用高压喷射水流使纤维进行交织处理而形成一体化的平板状的无纺布构成，其中长度为100μm以上的微小异物的脱落量为每1平方米20,000个以下，丙酮溶出物量为340mg/kg以下，而且，吸水量为8ml/g以上。
2.如权利要求1记载的擦器，其中，长度100μm以上的微小异物的脱落量为每1平方米14,000个以下，丙酮溶出物量为190mg/kg以下，而且，吸水量为9ml/g以上。
3.如权利要求1或2记载的擦器，其中，在前述无纺布中，含有连续纤维素长纤维40wt％以上，该连续纤维素长纤维是铜铵人造丝纤维。
4.如权利要求3记载的擦器，其中，连续纤维素长纤维的含量为85wt％以上。
5.擦器的制造方法，包括连续纤维素长纤维无纺布制造工序，通过使用铜铵纤维素溶液，连续地凝固、再生、洗净、交织处理、干燥、卷取的湿式纤维素纺粘法得到连续纤维素长纤维无纺布；根据需要，使该无纺布和其他的无纺布复合的工序；切断成平板状的工序；以及根据需要的用液体湿润的工序及/或进行灭菌处理的工序，其中，该交织处理是在交织前的网上覆盖开孔率10～47％的缓冲板，从该缓冲板上，利用全冲击能量值(F)为0.5×109～3.0×109[焦耳·牛顿/千克]的喷射水流，使纤维交织的处理。
全文摘要
一种擦器，由高压喷射水流使纤维进行交织处理而形成一体化的平板状的无纺布构成，长度为100μm以上的微小异物的脱落量为每1平方米20,000个以下，丙酮溶出物量为340mg/kg以下，而且，吸水量为8ml/g以上。
文档编号D04H3/013GK1665608SQ0381607
公开日2005年9月7日 申请日期2003年2月25日 优先权日2002年7月11日
发明者小室雄一, 弓削修治 申请人:旭化成纤维株式会社