JP2004250640A - 化粧用弾性セル構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課 題】ずっときめが細かく、風合いが良好で、弾性セル構造体として最適な弾性セル構造体の提供。
【解決手段】ゴムラテックスのようなゴム系水分散体に空気及び珪フッ化ソーダを加えて高速撹拌して微細セル製造用原液とし、これを離型性を有する器材に注入し、直ちにマイクロ波を照射して速やかに凝固させ、乾燥後、加硫を行うことによって、０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下の見掛け密度、断面のセル数が８個／ｍｍ^２以上、５０％圧縮応力が１．０Ｎ／ｃｍ^２以下のゴム系弾性セル構造体を製造する。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、微細な気泡構造を有して極めて柔軟であり、肌に対する感触及び塗布性に優れ、化粧用塗布基材として最適に使用される弾性セル構造体、拭き取り性に優れるワイパーなどの洗浄用具、耐久性に優れるクッション材料、ろ過用シートなどの雑貨・工業用基材として最適に使用される弾性セル構造体に関する。さらに、本発明は、弾性セル構造体製造用原液にマイクロ波の照射により速やかに凝固させることにより、従来のダンロップ法では得られない０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下の見掛け密度を有し、断面のセル数が８個／ｍｍ^２以上の微細気泡のセル構造を持ち、５０％圧縮応力が１．０Ｎ／ｃｍ^２以下という極めて柔軟な弾性セル構造体を製造する方法に関する。
上記微細気泡の数は、スライスした断面における、セル壁によって区画された気泡の数を意味する。
また、本発明の弾性セル構造体とは、セル構造体製造用の天然又は合成ゴム系の水分散液からなる原液を使用して、これを速やかに凝固、加熱硬化することによって得られるもので、多数のセル又は気泡が分散した弾性の異形セル構造のものも含むことを意味する。
【０００２】
一般にゴムラテックスから弾性のあるゴムスポンジのような弾性セル構造体を製造するには、ダンロップ法が慣用されている。ダンロップ法は、ゴムラテックスを原料とするものであるが、発泡剤を使用することなく、空気を吹き込んでセル構造体を製造するもので、アルカリ性から酸性に変えることによってゴムラテックスの安定状態を崩し、凝固させる方法である。
すなわち、ダンロップ法では、ゴムラテックスに加硫剤やその他の助剤を添加・混合した液に、多量の空気を吹き込み、珪フッ化ソーダ液を添加してＰＨを酸性にしながら、オークスミキサーなどの撹拌機で高速撹拌して均一微細な気泡を含有させた気泡液とし、これを７０〜２１０秒間で凝固せしめた後、凝固体を加熱、加硫して気泡の安定したセル構造体としている。
このようなダンロップ法では、吹き込み空気量の調整が容易なことから、小さな気泡形成に適する技術とされているが、得られる気泡の小ささと柔軟性に限界があって微細な気泡で柔軟なスポンジを得ることはできなかった。弾性セル構造体の製造には、そのほかの方法としてタラレー法（凍結凝固法）や感熱ゲル化法も知られているが、いずれも微細気泡を有する柔軟なスポンジを得ることはできなかった。
【０００３】
一方、マイクロ波照射加熱により合成樹脂材料やゴム材料を加熱、加硫する方法は公知である。
例えば、特開平５−０４２５５４号公報では、ゴム成型品を製造するのにゴム材料をセラミックス金型に注入して、マイクロ波を照射して瞬時に加熱する方法、特開平６−３１５９６９号公報では、マイクロ波によって瞬間的に加熱・凝固させてゴム製品を成型する方法がある。特開平７‐１１０２５３号公報では、かまぼこ、ちくわ、ソーセージ、ゴム、セラミック等の多岐にわたる練り製品を加熱、製造するのに、口金より連続的に押し出した原料を導波管内でマイクロ波によって瞬時に加熱凝固させる方法、特開平９−１９４６２０号公報では、熱可塑性樹脂（ＰＥ、ＰＰ、塩ビ、ナイロン）と水を含有する物質（結晶水を持つ無機材料）に、適宜の発泡剤を添加した混合物にマイクロ波を照射して発泡させる方法が知られている。
【０００４】
また、マイクロ波を利用してゴムや合成樹脂の発泡体の製造に利用する技術も知られている。
例えば、スポンジゴム表面をマイクロ波加熱して表面の平滑性を改善する方法（特開昭５７−１１３０４８号公報、特開昭５８−１６３６３７号公報、特開昭５９−１８７８３５号公報、特開昭６０−２６６６７４号公報）、未加硫ゴムをローラ搬送炉でマイクロ波加熱して膨張倍率を一定にする方法（特開平２−９８４１号公報）、スポンジゴム部の表面を予め熱媒体に接触させて表面前加硫後にマイクロ波を照射する技術（特開平２−１９６６０８号公報）、押出し成形品の電子線照射前にマイクロ波加硫槽で予備加硫して、表面を微発泡させて表面の耐摩耗性を改善した自動車用ウエザーストリップ体の製造方法（特開平４−２２４８３号公報、特開平４−３０１４２７号公報）、未加硫押出し物にマイクロ波エネルギーと熱風エネルギーを与えて寸法の微調整を図る方法（特開平８−１０８４３４号公報）、熱可塑性樹脂にマイクロ波吸収剤を混合して、マイクロ波照射による発泡樹脂製品の製造方法（特開２００１−０４７４５７号公報）が知られているが、ゴム系ラテックスを用いて弾性セル構造体の製造時に、変化し易い弾性セル構造体製造用原液のゲル構造を短時間で固定するために、マイクロ波を用いる技術は知られていない。
【０００５】
【特許文献】
１．特開昭５７−１１３０４８号公報
２．特開昭５８−１６３６３７号公報
３．特開昭５９−１８７８３５号公報
４．特開昭６０−２６６６７４号公報
５．特開平２−９８４１号公報
６．特開平２−１９６６０８号公報
７．特開平４−２２４８３号公報
８．特開平４−３０１４２７号公報
９．特開平５−０４２５５４号公報
１０ 特開平６−３１５９６９号公報
１１．特開平８−１０８４３４号公報
１２．特開平９−１９４６２０号公報
１３．特開２００１−０４７４５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記ダンロップ法では、ゴムラテックスを原料とする弾性セル構造体の製造用の原液に、空気を吹き込むとともに珪フッ化ソーダを添加しながら撹拌してセル製造用原液として使用する。ゴムラテックス自体は、アルカリ性で安定であるので、珪フッ化ソーダの添加により原液のＰＨは酸性になり、不安定な状態となって凝固が開始するので、７０〜２１０秒という短時間内に離型性を有する成型トレーや容器などにラテックス原液を注入して凝固を完了させことが必要である。
この７０〜２１０秒という凝固完了までの間に、凝固の開始当初は微細な気泡構造であっても、凝固完了までの間に気泡の形状は微細なものが割れて大きな気泡に成長して大きな空隙となり、凝固開始直後の微細気泡構造のままに固定することができなかった。
そこで、本発明では、従来、ゴムラテックスを原料とするスポンジの製造法において、不可能とされていた弾性セル製造用原液の微細気泡を速やかに固定して微細な気泡を多数含む弾性セル構造体とし、極めて柔軟なスポンジを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、後述するような天然ゴムや合成ゴムラテックス等の水分散液を原料として、これに珪フッ化ソーダを加え、さらに空気を吹き込み高速撹拌によって微細セル製造用原液とし、この微細セル製造用原液を離型性を有する器材に注入した後、マイクロ波を短時間照射して速やかに凝固させ、乾燥し、加硫することによって断面のセル数が８個／ｍｍ^２以上、５０％圧縮応力が１．０Ｎ／ｃｍ^２以下で、かつ見掛け密度が、０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下の弾性セル構造体を製造することができる。
本発明における弾性セル構造体製造用原液としては、天然ゴムや合成ゴムラテックス等の水分散液を主体とするもので、例えば天然ゴム（ＮＲ）ラテックス、合成イソプレンゴム（ＩＲ）ラテックス、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）ラテックス、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）ラテックス、ブタジエンゴム（ＢＲ）ラテックス、ウレタン樹脂水分散液、シリコーン樹脂分散液等の単独又は併用によるものが挙げられる。
本発明において得られる微細気泡を多数有する弾性セル構造体は、極めて柔軟で、きめが細かく、肌に対する感触及び塗布機能に優れ、化粧用塗布基材として使用するのが効果的であるが、それ以外に洗浄用具、クッション材料、ろ過材など雑貨・工業用基材としても利用性が高い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明は、基本的に下記の構成を有するものである。
（１）弾性セル構造体の断面のセル数が８個／ｍｍ^２以上の多数の微細気泡を含有し、見掛け比重が０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下、５０％圧縮応力が１．０Ｎ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする弾性セル構造体。
（２）化粧用塗布基材に用いることを特徴とする請求項１に記載の弾性セル構造体。
（３）雑貨・工業用基材に用いることを特徴とする請求項１に記載の弾性セル構造体。
（４）ゴム系ラテックス配合液に、空気及び珪フッ化ソーダを加えて撹拌して弾性セル製造用原液とし、離型性を有する器材に注入してマイクロ波の照射により速やかに凝固させて、乾燥、加硫を行うことを特徴とする弾性セル構造体の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において得られるゴム系弾性セル構造体の見掛け密度は０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下、特に０．１２〜０．１３ｇ／ｃｍ^３のものであり、化粧用塗布具として風合いが良好で、ファンシーであり、従来きめの細かさで知られる湿式ウレタンスポンジをはるかに凌ぐものである。
また、従来技術によって得られたゴム系セル構造体の断面のセル数は、５．０〜５．７個／ｍｍ^２程度であるが、本発明で得られる弾性セル構造体の断面のセル数は、８／ｍｍ^２個以上、特に１２個／ｍｍ^２以上のものである。また、物性的には、従来法によって得られたゴム系セル構造体は、５０％圧縮応力が１．５〜１．６Ｎ／ｃｍ^２であるのに対して、本発明のゴム系弾性セル構造体では、５０％圧縮応力が１．０Ｎ／ｃｍ^２以下、特に０．４１〜０．６０Ｎ／ｃｍ^２ であり、従来品に比べて極めて柔軟性が改善されている。
【００１０】
従来のダンロップ法によりゴム系ラテックスを原液として得られたセル構造体の断面と本発明で得られるゴム系弾性セル構造体の断面を顕微鏡で観察すると、従来法のものは気泡が粗大気泡構造を形成しているのに対して、本発明のものは微細径の球形気泡が多数存在し、その一部は微細気泡が集合した異形セル構造を形成している。
すなわち、従来法では原液に吹き込まれた空気でフォーミングされた微細な気泡が、凝固完了までの間に経時的に粗大気泡に成長するが、本発明では原液を注入後直ちにマイクロ波を照射して短時間の間に凝固させるため、微細な気泡の状態で弾性セル構造体を形成していることが確認できる。
本発明の弾性セル構造体は、結果的に上述するように従来品よりずっときめが細かく、風合いが良好で、化粧用塗布具等に最適なものである。
【００１１】
ゴム系弾性セル構造体の物性を、ゴム系ラテックスとして代表的なＮＢＲラテックスを原料として本発明法によって得られた弾性セル構造体と従来のダンロップ法によって得られたものを対比すると、表１のとおりである。
なお、配合処方及び加工方法は実施例１に準ずる。
微細セル製造用原液注入からマイクロ波照射までの時間を１０秒、３０秒、５０秒、７０秒とし、それぞれの条件で得た弾性セル構造体の見掛け密度（Ｎ／ｃｍ^２）、断面のセル数（個数／ｍｍ^２）及び５０％圧縮応力（Ｎ／ｃｍ^２ ）をそれぞれ測定する。
【００１２】
【表１】

（１）圧縮応力見掛け密度試験方法は、ＪＩＳ Ｋ６７６７に準拠する。
（２）セル数の測定は、デジタルＨＤマイクロスコープ ＶＨ−７０００による。
（３）マイクロ波の周波数は、２４５０ＭＨＺものを用いる。
【００１３】
表１からみて、本発明法によれば、マイクロ波照射までが、７０秒以下であれば、いずれの場合であっても従来のダンロップ法で得られたスポンジよりはきめの細かい気泡の柔軟なものが得られることが確認できた。
【００１４】
本発明の弾性セル構造体の製造方法を具体的に説明すると、先ずゴム系ラテックスに加硫剤やその他の助剤を添加・混合した配合液に、空気を吹き込み、珪フッ化ソーダを加えてオークスミキサーなどにより強撹拌をして弾性セル構造体製造原液とする。このセル構造体製造原液の重量と容積の関係は、２５０ｇから１２０ｇの重量で１０００ｃｃ程度の容積（すなわち、４〜８倍程度）を占めるようにする。セル構造体製造原液を離型性を有する器材に注入し、マイクロ波を照射するが、注入後からマイクロ波の照射までの時間は、極力短いことが望ましいが、７０秒以内であれば充分である。マイクロ波の周波数は、周波数２４５０ＭＨＺのものを使用したが、格別限定されるものではない。
また、マイクロ波の照射時間そのものは、数十秒程度の照射時間であればよく、好ましくは２０秒以下、特に１０〜１５秒の照射時間でもよい。照射時間が３０秒を越えると、過加熱によってセル構造体が局部的に膨張するので好ましくない。
【００１５】
ダンロップ法のような弾性セル構造体を製造する従来技術ではマイクロ波を使用することのない凝固であるから、配合液の凝固に６０〜２１０秒を要し、その間に経時的に気泡径が大きくなり、最終的にはシャボン玉が割れるように各気泡が破裂し、各気泡がつながり、気泡径が拡大するので、これを防ぐために温度、時間などの凝固条件の制御がきわめて大きな要件となっていたが、本発明によれば、マイクロ波で速やかに加熱凝固するので、従来技術に求められていた温度、時間などの凝固条件の制御が不必要となるが、得られた発泡体の気泡は凝固の初期段階の微細のままで固定することができるので、結果的に得られたセル構造体はきめ細かく肌に優しい弾性セル構造体として有用である。
【００１６】
本発明で使用するゴムラテックスの固形分濃度は６０重量％以上、望ましくは６５重量％以上の高濃度のものが好ましい。
加硫剤としては活性硫黄が一般的である。加硫促進剤としてはチアゾール系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系などの加硫促進剤の内から任意のものが使用出来る。その他、酸化防止剤、抗菌・防黴剤、着色剤などを配合しても差し支えない。
ただし、配合剤が粉体の場合はボールミルなどを使用して水と混練し、水分散液の状態で使用することが好ましい。
ゴムラテックス配合液に珪フッ化ソーダを配合し、空気を吹き込み、オークスミキサーなどで攪拌して得られるセル構造製造原液としては、該原液２５０ｇで１０００ｃｃ（４倍容積）のものから、配合液１２０ｇが１０００ｃｃ（８倍容積）を呈するものまでを用いるのが適当である。
上記のセル構造体製造原液は、離型性を有する器材に注入してマイクロ波を照射して速やかに凝固し、次いでこれを乾燥、加硫することによってセル構造を固定する。加硫工程は、乾熱による加硫又は蒸熱による湿熱加硫等の慣用の手段を採用することができる。
【００１７】

【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。
なお、本発明は実施例の記載に限定されることなく、明細書記載の構成において同等の効果を発揮する。
【実施例１】
下記の配合処方により配合液を調製する。但し、各成分の数値は固型分換算した値であり、その単位は全て重量部である。

得られた配合液１００部に対して、珪フッ化ソーダ１．５部を混合しながら、空気を吹き込み、オークスミキサーで７倍発泡のセル構造体製造原液を調製した。
得られたセル構造体製造原液を４００ｍｍ×４００ｍｍの方形の成形型に注入した。
成形型では厚さ２５ｍｍのシート状として、注入後からマイクロ液の照射までの時間を５０秒とした。マイクロ波の照射時間は、１５秒間として原液を凝固させた。次いで、１００℃で４５分間乾燥して、厚さ２４ｍｍのＮＢＲセル構造体シートを得た。
得られた弾性セル構造体を１２ｍｍの厚さにスライスして面膜同士を貼り合わせて、直径６０ｍｍの円形に打ち抜いた。打ち抜きの後に、１１０℃で３０分の加熱加硫して後、縁を研磨して化粧用スポンジパフを得た。
得られたスポンジパフの見掛け密度は、０．１２０ｇ／ｃｍ^３、５０％圧縮応力は、０．４８Ｎ／ｃｍ^２であり（但し、試料の大きさは２ｃｍ角）、スライス面のセル数は１１．５個／ｍｍ^２であった。極めて微細な発泡を有する柔軟なセル構造を有していた。
得られた化粧用スポンジパフは、肌の感触がソフトで優れており、化粧用具テストモニターの実用試験でも評価の高い塗布具であることが確認できた。
【００１８】
【実施例２】
実施例１の配合により得た配合液１００部に、珪フッ化ソーダ１．５部を混合しながら、空気を吹き込み、オークスミキサーで６倍発泡のセル構造体製造原液を調製して離型性ベルト上に、厚さ５０ｍｍのシート状として２．２ｍ／分の速度で移動しながら注入した。注入後、マイクロ波の照射までの時間を５０秒とした。
マイクロ波の照射時間を１２秒間として原液を凝固させた。次いで１００℃で４５分間乾燥し、１１０℃で３０分の蒸気加硫を行い、ＮＢＲセル構造体シートを得た。
得られた弾性セル構造体の見掛け密度は、０．１３０ｇ／ｃｍ^３であり、５０％圧縮応力は０．４１Ｎ／ｃｍ^２であった。このシートを５ｍｍ厚さにスライスしたが、スライス面のセル数は１１．７個／ｍｍ^２で、工業用基材としてワイバー等に最適であった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明において得られる弾性セル構造体の見掛け密度は０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下のもので、化粧用塗布具として風合いが良好で、ファンシーであり、従来きめの細かさで知られる湿式ウレタン樹脂を原料として得られるウレタンスポンジをはるかに凌ぐものである。
また、本発明で得られる弾性セル構造体の断面のセル数は、８／ｍｍ^２個以上のものであり、５０％圧縮応力が１．０Ｎ／ｃｍ^２以下、特に０．４１〜０．５０Ｎ／ｃｍ^２ であり、極めて柔軟なスポンジとなっている。
このように本発明で得られる弾性セル構造体は、上述するように従来品よりずっときめが細かく、風合いが良好で、弾性セル構造体として最適である。

【０００８】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明は、基本的に下記の構成を有するものである。
（１）ゴムラテックス由来弾性セル構造体からなる化粧用塗布具であって、微細径の球形気泡が多数存在し、その一部は微細気泡が集合した異形セル構造を形成してなる、セル数が８個/mm²以上の多数の微細気泡を含有し、見掛け比重が0.150g/cm³以下、50％圧縮応力が1.0N/cm²以下であるゴムラテックス由来の弾性セル構造体から形成されたことを特徴とする化粧用塗布具。
（２）ゴムスポンジシートをスライスし、スライス面を外側にして貼り合わされた接合されたものであることを特徴とする（１）の化粧用塗布具。
（３）ゴム系ラテックス配合液に、空気及び珪フッ化ソーダを加えて撹拌して弾性セル製造用原液とし、離型性を有する器材に注入してマイクロ波の照射により速やかに凝固させて、乾燥、加硫を行うことによって、微細径の球形気泡が多数存在し、その一部は微細気泡が集合した異形セル構造を形成し、セル数が８個/mm²以上の多数の微細気泡を含有し、見掛け比重が0.150g/cm³以下、50％圧縮応力が1.0N/cm²以下以下であることを特徴とするゴムラテックス由来弾性セル構造体の製造方法。

Claims (4)

1. 弾性セル構造体の断面のセル数が８個／ｍｍ^２以上の多数の微細気泡を含有し、見掛け比重が０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下、５０％圧縮応力が１．０Ｎ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする弾性セル構造体。
2. 化粧用塗布基材に用いることを特徴とする請求項１に記載の弾性セル構造体。
3. 雑貨・工業用基材に用いることを特徴とする請求項１に記載の弾性セル構造体。
4. ゴム系ラテックス配合液に、空気及び珪フッ化ソーダを加えて撹拌して弾性セル製造用原液とし、離型性を有する器材に注入してマイクロ波の照射により速やかに凝固させて、乾燥、加硫を行うことを特徴とする弾性セル構造体の製造方法。