JP4767812B2 - スポンジたわし - Google Patents
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Description
前記軟質スポンジ層は殆どがウレタンスポンジからなる。ウレタンスポンジの特性として、その密度(単位体積当たりの重量)が20〜30kg/m3と低い範囲の値をとる一方で、このような低密度にもかかわらず100%伸長時の引張り応力は60〜80kPaと少し高めである。
前記軟質スポンジは、天然ゴムラテックスとSBRラテックスとからなるゴムラテックスを含み、該ゴムラテックス中で天然ゴムラテックスが70質量%以上の割合で配合され、かつ、硫黄が加硫剤として配合されると共にヒマシ油カリ石鹸が起泡剤として配合されて加硫成形され、
前記軟質スポンジの密度(体積当たりの重量)が60〜100kg/m3であり、100%伸長時の引張り応力が20〜60kPaであることを特徴とするスポンジたわしを提供している。
その結果、軟質スポンジの密度を60〜100kg/m3の範囲としている。この密度は軟質スポンジの単位体積あたりの質量で定義され、その単位はkg/m3(g/L)である。
密度を60〜100kg/m3としているのは、60kg/m3未満では洗浄力の向上が達成できず、一方密度が100kg/m3を越えると水切れ性が悪化することによる。
前記範囲としているのは、100%伸長時引張り応力が20kPa未満では、柔らかすぎて食器等の被洗浄物を擦る力が低下するため洗浄力が弱くなる。一方、100%伸長時引張り応力が60kPaを越えると、食器等の被洗浄物との接触面積が不足して洗浄力が弱くなることに因る。
天然ゴムラテックスは、SBRラテックスと組み合わせて用いている。天然ゴムラテックスは全ゴムラテックスのゴム成分に対して50質量%以上となるようにしており、70質量%以上となるようにすることがより好ましい。
まず、前記ゴムラテックスに架橋剤をはじめとする各種配合剤を添加し、本発明の軟質スポンジの原料となる配合ラテックスを作製する。これらの配合剤の添加にあたって、非水溶性の液状配合剤は水中乳化し、非水溶性の固形粉末は水中分散体として、ゴムラテックスに添加し配合物とする。
具体的に、配合剤としては、架橋剤、起泡剤、老化防止剤、充填剤、軟化剤、着色剤、気泡安定剤、金属不活性剤、紫外線吸収剤、滑剤、難燃剤、防菌剤、付香剤等が挙げられる。
硫黄による架橋、すなわち加硫の場合、コロイド状硫黄および微粉末硫黄のほか、二塩化硫黄、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドまたはジチオモルフォリンなどの硫黄化合物などを用いることができる。
なお、有機過酸化物としては、例えばt−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシド;ベンゾイルペルオキシド、m−トルイルペルオキシドなどのアシルペルオキシド;t−ブチルクミルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブトキシペルオキシ)ヘキサンなどのアルキルペルオキシド;t−ブトキシペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサノアート、t−ブトキシペルオキシベンゾアートなどのペルオキシエステル;1,1−ビス(t−ブトキシペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブトキシペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどのペルオキシケタール;t−ブトキシペルオキシイソプロピルカルボナート、t−ブトキシペルオキシ−2−エチルヘキシルカルボナートなどのペルオキシカルボナートなどが挙げられる。
また、樹脂架橋剤としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、トリアジン・ホルムアルデヒド縮合物、ヘキサメトキシメチル・メラミン樹脂等が挙げられる。なかでも、フェノール樹脂を用いることが好ましく、フェノール樹脂としてはアルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、硫化−p−第三ブチルフェノール樹脂およびアルキルフェノール・スルフィド樹脂等が挙げられる。
加硫促進剤としては、チアゾール類、ジチオカルバミン酸類、スルフェンアミド類、チオウレア類、チウラム類、グアニジン類、アルデヒド−アニリン類、アミン類が挙げられる。より具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール(M)、2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(DM)、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩(MZ)、2−メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛(EZ)、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛(BZ)、N−エチル−N−フェニルジチオカルバミン酸亜鉛(PX)、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛(PZ)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CZ)、テトラメチルチウラムジスルフィド(TT)、テトラエチルチウラムジスルフィド(TET)、テトラエチルチウラムモノスルフィド(TS)、ジエチルチオウレア、ヘキサメチレンテトラミン(H)、ブチルアルデヒドアニリン縮合物が挙げられる。これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
加硫促進助剤としては、例えば亜鉛華等が挙げられる。
前記充填剤としては、例えば酸化チタン、カオリンクレー、ハードクレー、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられる。
ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対する軟化剤の配合量は、軟質スポンジに適度な柔軟性を与えるため、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.7質量部以上、特に好ましくは1.0質量部以上であり、軟化剤がブリードして周辺を汚染することを防ぐため、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。
また、塩化エチルなどの塩化アルキルをホルムアルデヒドおよびアンモニアと反応させて得られる、塩化アルキル・ホルムアルデヒド・アンモニア反応生成物も、本発明の気泡安定剤として使用できる。この反応生成物のアルキルの炭素数は4以下が好ましい。このような反応生成物として、例えば、エチルクロリド・ホルムアルデヒド・アンモニア反応生成物が挙げられる。
さらに、アルキル第四級アンモニウムクロリド、アルキルアリールスルホン酸塩および高級脂肪酸アンモニウムなども、本発明の気泡安定剤として使用できる。前記化合物におけるアルキルの炭素数も4以下が好ましい。
気泡安定剤の配合量は、ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、0.5〜10質量部であることがより好ましい。
配合ラテックスを起泡させるための撹拌時間および撹拌速度は、本発明で規定する特定範囲の密度と100%伸長時の引張り応力を満たすよう適宜選択する。通常、撹拌時間を長くしたり、撹拌速度を上げたりすることにより、密度および100%伸長時の引張り応力は小さくなる傾向がある。
前記ゲル化剤としては、金属酸化物、無機塩類、酸、有機酸の塩類などが挙げられる。より具体的には、例えばケイフッ化ナトリウム(珪弗化ソーダ)、ケイフッ化カリウムもしくはケイフッ化カルシウムなどのヘキサフルオロケイ酸塩;シクロヘキシルアミンの酢酸塩もしくはスルファミン酸塩などのシクロヘキシルアミン塩;硫酸アルミニウム;酢酸アンモニウム等が挙げられる。これらは通常水に分散または溶解された液状物の状態で使用される。
なかでも、ゲル化剤としては前記のヘキサフルオロケイ酸塩、特にケイフッ化ナトリウムが、ゲル化開始時間等の反応制御が容易であることから好適に使用される。
また、前記に例示した配合剤は、前行程においてゴムラテックスに配合せずに本工程においてゲル化剤とともに添加することとしてもよい。
ついで、前記ゲル状物を、流延、注型または押出し成形などの方法によって所望の形状に加工し、ついで架橋剤の種類に応じて50〜200℃に加熱して充分に架橋反応を進行させる。ここでの加熱方法はゲル化原料を架橋させ得るものであれば特に制限されない。
ついで、得られた軟質スポンジを洗浄する。洗浄は通常の天然ゴムラテックススポンジの洗浄工程に従ってよい。具体的には、洗浄液にスポンジを浸漬し、スポンジ内部の気泡の空気を洗浄液と置換し、液を行き渡らせる。その後、スポンジは浸漬静置してもよく、洗濯機等を使用し機械的に撹拌してスポンジ内部の液を入れ替えてもよい。また遠心脱水機にて重力をかけつつ液を通流してもよい。
洗浄液としては通常水が使用されるが、洗浄液には界面活性剤、ビルダー、水溶性樹脂、膨潤剤、金属イオン封止剤、柔軟仕上げ剤、親水化処理剤、蛍光漂白剤、帯電防止剤、pH調整剤、アルコールなどを配合することができ、洗浄効果を高めたりスポンジの仕上げ処理と兼ねることもできる。
洗浄を行ったスポンジは濯ぎ、乾燥を行い、必要に応じて裁断などをして、本発明の軟質スポンジとなる。また、加熱処理、リーチング処理や酸化漂白処理等の後処理を行うこともできる。
例えば、前記のようにして得られる軟質スポンジを必要に応じて一定の厚みに切断し、ついで接着剤を介して不織布シートを貼り合わせて接着し、最後に所定形状に打抜き加工して成形することにより得られる。
また、前記のようにして得られる軟質スポンジを打抜き加工し、そのまま単独でスポンジたわしとすることもできる。さらに、打抜き加工したスポンジ片をポリエステル繊維などからなるネットに封入した構造のスポンジたわしとすることもできる。
本発明のスポンジたわし10は、不織布シート1と軟質スポンジ2とを接着したものである。不織布シート1と軟質スポンジ2との接着方法としては、接着剤で接着する方法が主流であるが、不織布シート1と軟質スポンジ2とを熱溶着させてもよい。接着剤の種類は不織布シート1や軟質スポンジ2の材質等を鑑み適宜選択することができるが、不織布シート1がナイロン製の場合ウレタン系接着剤を用いることが好ましい。
また、図1においては、不織布シート1を軟質スポンジ2の一側面のみに接着しているが、対向する両側面に接着してもよく、また一側面と垂直に接する一つ以上の側面とに接着しても良い。
また、図2に示すように、スポンジたわし10’を直方体形状とした表面に凹凸2aを設けた軟質スポンジ2のみから形成してもよい。
軟質スポンジの密度は60〜100kg/m3であり、好ましくは65〜95kg/m3である。
さらに、軟質スポンジの100%伸長時引張り応力は20〜60kPaであり、好ましくは25〜55kPaであり、更に好ましくは30〜50kPaである。
天然ゴムラテックスとしては高アンモニア保存天然ゴムラテックスを用いることが好ましい。
天然ゴムラテックスおよびSBRラテックスの混合物において、天然ゴムラテックス中のゴム成分が全ゴムラテックスのゴム成分に対して70質量%以上95質量%以下となるようにしている。
まず、前記ゴムラテックスに加硫剤、加硫促進剤などの加硫系配合剤、起泡剤、老化防止剤、必要に応じて少量の充填剤および顔料などを添加し、混合することにより、本発明の軟質スポンジの原料となる配合ラテックスを作製する。
充填剤としては酸化チタンが好ましい。充填剤の配合量は、ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対して20質量部以下であることが好ましく、0.5〜10質量部であることがより好ましい。
前記撹拌装置は公知のものを用いてよい。例えば、下端に撹拌子(ホイッパー)を有する1または2以上の軸を撹拌用容器(ボール)に垂下させた撹拌装置が挙げられる。なかでも、撹拌用容器と撹拌子が対向回転する撹拌装置や、撹拌子が撹拌用容器内で公転すると同時に撹拌子取付軸が反対方向に自転する撹拌装置を用いれば、撹拌効率をより向上させることができるため好ましい。撹拌装置における撹拌子は空気を混合させ易いためワイヤー形状のものを用いることが好ましい。撹拌子におけるワイヤーの数は特に限定されないが、好ましくは2〜20本、より好ましくは6〜16本である。
撹拌時間は、配合ラテックスの組成、撹拌装置の構造または撹拌速度により異なるので一概には言えないが、例えば0.5〜5分、好ましくは1〜3分である。
後から添加されうる気泡安定剤としてはアミン化合物が好ましく、ジフェニルグアニジン、トリエチレンテトラミンがより好ましい。気泡安定剤の添加量は、ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対して0.1〜5質量部であることが好ましく、0.2〜3質量部であることがより好ましい。
加硫促進助剤としては亜鉛華が好ましい。加硫促進助剤の添加量は、ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、0.5〜10質量部であることがより好ましく、1〜5質量部であることがさらに好ましい。
ゲル化剤としては、ケイフッ化ナトリウム(珪弗化ソーダ)、ケイフッ化カリウムもしくはケイフッ化カルシウムなどのヘキサフルオロケイ酸塩が好ましく、ケイフッ化ナトリウムがより好ましい。
ゲル化剤の配合量としては、ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、0.5〜5質量部であることがより好ましい。
前述のゲル化時間が前記範囲を下回ると、凝固に至るまでの時間が速くなりすぎるために型に充填する前にラテックスが凝固してしまうなどの問題が生じる。
一方、ゲル化時間が前記範囲を超えるときは、凝固の進行が遅すぎるかあるいは凝固が進行しなくなってしまうために、生成させた泡を維持することができず凝固させるまでに潰れてしまうために、所望の微細なスポンジ構造を得ることができないか、あるいは製品そのものを成形することができなくなるおそれがある。
加硫温度は架橋剤の種類に応じて適宜選択することができるが、50〜200℃で行うことが好ましく、80〜160℃で行うことがより好ましい。
加硫時間も架橋剤の種類および加硫温度に応じて適宜選択することができるが、5〜120分で行うことが好ましい。
加硫の方法としては、蒸気、マイクロウエーブまたはラジオ波を用いる方法が挙げられる。加硫温度と時間は、およそ100℃の蒸気を用いて30〜90分間かけて加硫するのが特に好ましい。
裁断後または裁断前に後処理をしてもよい。特に後処理として後加硫を施すことが好ましい。後加硫の方法は軟質スポンジ中のゴム成分を加硫できる方法であれば特に限定されないが、100〜120℃の熱空気を用いて1〜2時間かけて加熱加硫する方法が好適である。この加熱処理は熱風オーブンや加硫缶など公知の装置を用いて容易に行うことができる。
不織布シート1としては、天然繊維または合成繊維、およびその混合物を含め様々な繊維を基材とする不織布を用いることができる。天然繊維としては、綿、ウール、ジュートまたは麻などが挙げられ、合成繊維としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、アクリル、レーヨン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマーまたは塩化ビニル−アクリロニトリルコポリマー等が挙げられる。
また、不織布シート1の形態も特に限定されず、公知の方法で製造されるものを用いてよい。例えば、湿式不織布、乾式不織布(ケミカルボンド不織布、サーマルボンド不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布、ステッチボンド不織布)、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布などいずれの形態を有していてもよい。
表1に示す4種類のゴムラテックスを調整し、得られたゴムラテックスを用いて下記方法により本発明のスポンジを作製した。なお、表1中の数値は質量部を表し、括弧内の数値は有効成分量(質量部)を表す。
・天然ゴムラテックス;高アンモニア保存天然ゴムラテックス
・SBRラテックス ;日本ゼオン(株)製「Nipol C−4850A」
・ハイスチレンブタジエンラテックス;日本ゼオン(株)製「Nipol 2507H」
・起泡剤;ヒマシ油カリ石けん(花王(株)製「FR−25」)
・加硫剤;硫黄
・加硫促進剤;ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛(大内新興化学工業(株)製「ノクセラーEZ」)
・老化防止剤;2,2’−メチレンビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)((株)エーピーアイコーポレーション製「ヨシノックス2246G」)
17℃に保った表1に記載の組成の配合ラテックス500gを、容量約8Lのボールを有するクリームホイップミキサー(ハクラ精機(株)製「業務用卓上ミキサー クリーマーC−30S」)に入れて泡立てた。ここで、求めるスポンジの密度および100%伸長時引張り応力に応じて撹拌時間および撹拌速度(具体的にはワイヤーホイッパーおよびボールの回転数)を変え、泡立て後のラテックス容積を調整した。
実施例および比較例における撹拌時間および撹拌速度を下記表2に示す。
最後に、珪弗化ソーダの分散体(有効成分30%)を、ラッテクス中のゴム成分100質量部に対し、配合Aでは4.0質量部(有効成分量1.2質量部)、配合Bでは6.0質量部(有効成分量1.8質量部)、配合Cでは4.0質量部(有効成分量1.2質量部)、配合Dでは8.0質量部(有効成分量2.4質量部)添加し、1.5分間混合した。
室温で保管し、ゲル化が始まってから30分後に100℃の蒸気中に入れて60分間加熱加硫した。
このようにして得られた厚さ12mmのスポンジは、密度および100%伸長時引張り応力の測定に用いた。
一方、厚さ25mmのスポンジシートは本発明のスポンジたわしの作製に用いた。具体的には、当該スポンジシートと、厚さ8mmのアルミナ研磨剤粒子入りナイロン不織布(金井重要工業(株)製)とを、ウレタン系接着剤(トーヨーポリマー(株)製「ポリネート955H」)を用いて接合した。接合は、両接着面に前記接着剤をスプレー塗装したのち張り合わせ、圧着することにより行った。
このようにして得られた不織布貼り合せスポンジをカットダイプレスによって70mm×100mmの形状に打ち抜き、本発明のスポンジたわしを得た。
市販のスポンジたわし3種類を比較例3〜5とした。いずれもナイロン不織布とウレタンスポンジを貼り合せた構造からなり、ナイロン不織布の厚さは8mm、ウレタンスポンジの厚さは25mmで、サイズは70mm×100mmであった。
これらのウレタンスポンジ部分を厚さ12mmに切断して、密度および100%伸長時引張り応力を測定した。
(密度)
スポンジの質量を測定し、測定値をスポンジの体積で除して、密度(kg/m3)を求めた。
(100%伸長時引張り応力)
JIS K 6400−5(2004)に従って同項に規定の2号型ダンベルを用いて測定され、具体的には40mm間隔の標線間を2倍に伸ばしたときの応力(kPa)を測定した。
参考実施例1〜4、実施例5、比較例1〜7の12種類のスポンジたわし各10個ずつ、総数120個を、60名のモニターに2個ずつ1ヶ月かけて使用してもらい、その後アンケート調査をした。
100%伸長時の引張り応力は適正な値を有するが、密度が大きい比較例1のスポンジたわしは洗浄力には優れているが水切れ性が悪く、一方で密度が小さい比較例2のスポンジたわしは水切れ性には優れているが洗浄力が悪い。
密度は適正な値を有するが、100%伸長時の引張り応力が小さい比較例6のスポンジたわしは水切れ性には優れているが洗浄力が悪く、一方で引張り応力が大きい比較例7のスポンジたわしは洗浄力には優れているが水切れ性が悪い。
2 軟質スポンジ
Claims (1)
- 軟質スポンジを少なくとも一部分の構成要素とするスポンジたわしであって、
前記軟質スポンジは、天然ゴムラテックスとSBRラテックスとからなるゴムラテックスを含み、該ゴムラテックス中で天然ゴムラテックスが70質量%以上の割合で配合され、かつ、硫黄が加硫剤として配合されると共にヒマシ油カリ石鹸が起泡剤として配合されて加硫成形され、
前記軟質スポンジの密度が60〜100kg/m3であり、100%伸長時の引張り応力が20〜60kPaであることを特徴とするスポンジたわし。
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