CN117716087A - 纤维毡的制造方法和纤维毡 - Google Patents

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Abstract

纤维毡的制造方法具备:使具有热塑性的微细纤维分散于分散介质的工序,以及将已分散的微细纤维在支承体上进行毡化的工序。进行毡化的工序包括:将微细纤维抄起到支承体上而形成纤维毡(30)的工序,以及对位于与支承体所处的一侧相反的一侧的纤维毡(30)的第1主面(31)进行光照射的工序。在对纤维毡(30)的第1主面(31)进行光照射的工序中,使位于第1主面(31)侧的微细纤维熔接。

Description

纤维毡的制造方法和纤维毡
技术领域
本发明涉及纤维毡的制造方法和纤维毡。
背景技术
作为以往的纤维片(纤维毡)的制造方法,在日本特开2013-076196号公报(专利文献1)中公开了使用抄纸法制作纤维片的方法。具体而言,将分散有纤维的纤维悬浮液供给到抄纸网上,使纤维堆积在抄纸网上,由此在抄纸网上形成纤维片的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-076196号公报
发明内容
近年来,无纺布等纤维片除过滤器、吸附材料或隔热材料等以外,还含有环氧树脂而作为印刷配线基板材料使用,其用途广泛。
构成纤维片的纤维越微细,纤维片越薄,也能够抑制厚度偏差。另外,对纤维片要求提高过滤性能,为了增加比表面积、或者通过减小孔径来捕集细小的物质,期待使用微细的纤维来制造纤维片。
作为将纤维进行片化(毡化)的技术,涂布机法、抄纸法为主流,但纤维越变细而比表面积越增大,润湿纤维所需的溶剂的量越增加。因此,抄纸法这样的溶剂回收型的方法在成本上有利。
使用抄纸法抄起纸浆这样的具有氢键的纤维时,通过在抄纸后进行脱水、干燥,从而所形成的纤维毡内的纤维彼此通过氢键而具有强度。
然而,在不具有氢键的化学纤维的情况下,如果是仅通过纤维彼此的缠绕而结合,特别是如微细纤维那样的纤维长度短的纤维,则难以得到足以进行处理的强度。因此,考虑了与作为粘结剂的物质混合而使纤维毡具有强度的方法,但这种情况下,纤维毡的电特性变差,或者耐热性变差,作为纤维毡的性能劣化。
作为其它方法,广泛使用利用压延机进行加热加压使纤维彼此压接而具有强度的技术。然而,利用压延机进行热压接时,需要将纤维毡从筛网或抄纸网等剥离。在使用微细且特别是超短纤维的情况下,纤维毡不具有可耐剥离程度的强度。
如果不进行剥离而进行压延机处理,则纤维毡与筛网或抄纸网一体化而无法剥离。另外,与抄纸的纤维相比,筛网或抄纸网需要使用高熔点的材料,在使用如液晶聚合物(LCP)那样的高熔点树脂的微细纤维的情况下,不存在能够与其对应的廉价的材料。
本发明是鉴于如上所述的问题而作出的,本发明的目的在于提供包含微细纤维且具有高强度的纤维毡的制造方法和纤维毡。
基于本公开的纤维毡的制造方法具备:使具有热塑性的微细纤维分散于分散介质的工序,以及将已分散的上述微细纤维在支承体上进行毡化的工序。上述进行毡化的工序包括:将上述微细纤维抄起到上述支承体上而形成纤维毡的工序,以及对位于与上述支承体所处的一侧相反的一侧的上述纤维毡的第1主面进行光照射的工序。在对上述纤维毡的上述第1主面进行光照射的工序中,使位于上述第1主面侧的上述微细纤维熔接。
上述基于本公开的纤维毡的制造方法中,作为上述微细纤维,可以使用熔点比上述支承体高的微细纤维。
上述基于本公开的纤维毡的制造方法中,在上述进行光照射的工序中,优选照射脉冲光。
上述基于本公开的纤维毡的制造方法中,上述进行毡化的工序可以进一步包括:将已对上述第1主面进行了光照射的上述纤维毡从上述支承体剥离,对位于与上述第1主面所处的一侧相反的一侧的上述纤维毡的第2主面进行光照射的工序。这种情况下,在对上述纤维毡的上述第2主面进行光照射的工序中,优选使位于上述第2主面侧的上述微细纤维熔接。
上述基于本公开的纤维毡的制造方法中,作为上述微细纤维,可以使用液晶聚合物粉末。
上述基于本公开的纤维毡的制造方法中,作为上述液晶聚合物粉末,优选使用包含纤维部的液晶聚合物粉末,该纤维部是长边方向的长度与纤维直径的比即长径比为10倍~500倍的短纤维状的粒子,且平均直径为2μm以下。
基于本公开的纤维毡由具有热塑性的微细纤维构成,在厚度方向的一方侧具有第1主面。上述纤维毡中,在上述第1主面侧,上述微细纤维被熔接。
上述基于本公开的纤维毡中,断裂强度优选为45cN/20mm以上。
上述基于本公开的纤维毡中,上述微细纤维可以为液晶聚合物粉末。
上述基于本公开的纤维毡中,上述液晶聚合物粉末优选包含纤维部,该纤维部是长边方向的长度与纤维直径的比即长径比为10倍~500倍的短纤维状的粒子,且平均直径为2μm以下。
根据本发明,能够提供包含微细纤维且具有高强度的纤维毡的制造方法和纤维毡。
附图说明
图1是将实施方式的纤维毡的第1主面放大而示出的扫描式电子显微镜照片。
图2是表示实施方式的纤维毡的厚度方向的截面的扫描式电子显微镜照片。
图3是表示实施方式的纤维毡的制造工序的流程图。
图4是表示在纤维毡的制造工序中将液晶聚合物粉末进行毡化的毡化工序的图。
图5是表示对纤维毡的第2面进行光照射的工序的图。
图6是表示实施例1、实施例2和比较例中的评价条件和评价结果的图。
图7是表示实施例3和实施例4中的评价条件和评价结果的图。
图8是表示实施例1~4的断裂强度的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。应予说明,以下所示的实施方式中,对同一或共同的部分在图中标注同一符号,不重复其说明。
<纤维毡>
本实施方式的纤维毡30由具有热塑性的微细纤维构成,具体而言,由液晶聚合物被微粉碎而纤维化的液晶聚合物粉末构成。液晶聚合物粉末中使用的液晶聚合物例如为热致液晶聚合物。另外,液晶聚合物的分子在分子轴的轴向具有负的热膨胀系数,在分子轴的径向具有正的热膨胀系数。本实施方式的液晶聚合物不具有酰胺键。
本实施方式的纤维毡30具有板状形状,具有在厚度方向彼此相对的第1主面31(参照图4)和第2主面32(参照图4)。
如图1所示,为将实施方式的纤维毡的第1主面放大而示出的扫描式电子显微镜照片。图2是表示实施方式的纤维毡的厚度方向的截面的扫描式电子显微镜照片。应予说明,图2中,由虚线包围的区域是位于第1主面侧的纤维毡30的第1表层部R1。
如图1和图2的由虚线包围的区域所示,实施方式的纤维毡30中,在第1主面31侧,液晶聚合物粉末熔接。即,在位于第1主面31侧的纤维毡30的第1表层部R1,液晶聚合物粉末熔接。另一方面,在与第1主面31侧相比位于厚度方向的中央侧的中间层部R2,液晶聚合物粉末没有熔接。由此,在纤维毡30中,在厚度方向从第1主面31侧到中央部具有密度梯度。具体而言,在厚度方向,第1主面31侧的密度大于中央部侧的密度。
应予说明,如后所述,位于第2主面32侧的液晶聚合物粉末也可以熔接。即,在位于第2主面32侧的纤维毡30的第2表层部,液晶聚合物粉末也可以熔接。
如上所述,通过使液晶聚合物粉末至少在第1主面31侧熔接以便在厚度方向具有密度梯度,从而能够提高纤维毡30的强度。在使液晶聚合物粉末在第1主面31侧和第2主面32侧这两侧熔接的情况下,能够进一步提高纤维毡30的强度。
纤维毡30的断裂强度优选为45cN/20mm以上,更优选为50cN/20mm以上。进而,纤维毡30的断裂强度可以为115cN/20mm以上,也可以为350cN/20mm以上。
纤维毡30的断裂强度可以使用万能试验机(岛津制作所制AG-XDplus)测定。这种情况下,测定时的纤维毡30的宽度为20mm。
纤维毡30的整体的基重约为30~40g/m2。纤维毡30的整体的密度例如为0.30~0.60g/m3,随着厚度方向的液晶粉末聚合物的熔接区域变大,密度增加。
纤维毡30的厚度约为50~100μm,随着厚度方向的液晶粉末聚合物的熔接区域变大,厚度减少。
<膜>
通过对上述纤维毡30进行压制加工而制成膜(更特定而言为液晶聚合物膜)来使用。该液晶聚合物膜可以在至少一面接合铜箔等金属箔,也可以在两面接合上述金属箔。这种情况下,本实施方式的液晶聚合物膜可以作为一个层压状的成型体,例如作为能够利用减成法形成电路的FCCL(Flexible Copper Clad Laminates:挠性覆铜板)使用。
<纤维毡的制造方法>
图3是表示纤维毡的制造工序的流程图。参照图3对本实施方式的纤维毡的制造方法进行说明。
如图3所示,本实施方式的纤维毡的制造方法依次具备粗粉碎工序(S11)、微粉碎工序(S12)、粗粒除去工序(S13)和纤维化工序(S14)作为前工序(S10),进一步包括分散工序(S21)和毡化工序(S22)作为前工序(S10)之后的后工序(S20)。
<前工序>
在作为前工序(S10)的最初工序的粗粉碎工序(S12)中,首先,作为原料,准备液晶聚合物的成型物。作为液晶聚合物的成型物,可举出单轴取向的颗粒状、双轴取向的膜状、或者粉体状的液晶聚合物。作为液晶聚合物的成型物,从制造成本的观点考虑,优选比膜状的液晶聚合物廉价的颗粒状或粉体状的液晶聚合物,更优选颗粒状的液晶聚合物。本实施方式中,液晶聚合物的成型物中优选不包含通过电解纺丝法或熔喷法等直接成型为纤维状的液晶聚合物。但是,液晶聚合物的成型物中可以包含通过将颗粒状的液晶聚合物或粉体状的液晶聚合物破碎而加工成纤维状的液晶聚合物。
接下来,通过将液晶聚合物的成型物粗粉碎而得到粗粉碎液晶聚合物。例如通过利用切碎机装置将液晶聚合物的成型物进行粗粉碎而得到粗粉碎液晶聚合物。粗粉碎液晶聚合物的粒子的大小只要能够用作后述的微粉碎工序的原料就没有特别限定。粗粉碎液晶聚合物的最大粒径例如为3mm以下。
本实施方式中的液晶聚合物膜的制造方法可以不一定具备粗粉碎工序(S11)。例如,液晶聚合物的成型物只要能够用作微粉碎工序的原料,则可以将液晶聚合物的成型物直接用作微粉碎工序的原料。
接着,在微粉碎工序(S12)中,作为液晶聚合物,在使粗粉碎液晶聚合物分散于液氮的状态下粉碎而得到粒状的微粉碎液晶聚合物。在微粉碎工序(S12)中,使用介质将分散于液氮的粗粉碎液晶聚合物粉碎。介质例如为珠。在微粉碎工序(S12)中,从处理液氮的观点考虑,优选使用技术问题较少的珠磨机。作为能够用于微粉碎工序(S12)的装置,例如可举出IMEX公司制的液氮珠磨机即“LNM-08”。
在本实施方式的微粉碎工序(S12)中,在使液晶聚合物分散于液氮的状态下粉碎的粉碎方法与现有的冷冻粉碎法不同。现有的冷冻粉碎法是一边向被粉碎原料和粉碎装置主体注入液氮一边将被粉碎原料粉碎的方法,但在被粉碎原料被粉碎的时刻,液氮的大部分气化。即,在现有的冷冻粉碎法中,在被粉碎原料被粉碎的时刻,被粉碎原料的大部分没有分散于液氮。
在现有的冷冻粉碎法中,被粉碎原料本身所具有的热、从粉碎装置产生的热、以及通过被粉碎原料的粉碎而产生的热使液氮在极短的时间内气化。因此,在现有的冷冻粉碎法中,位于粉碎装置内部的粉碎中的原料成为远高于作为液氮的沸点的﹣196℃的温度。即,在现有的冷冻粉碎法中,粉碎装置的内部的温度通常在﹣100℃~0℃左右的条件下实施粉碎。在现有的冷冻粉碎法中,即使在尽可能供给液氮的情况下,粉碎装置的内部的温度最低时也约为﹣150℃。
因此,在现有的冷冻粉碎法中,例如在将单轴取向的颗粒状的液晶聚合物或颗粒状的液晶聚合物的粗粉碎物粉碎的情况下,粉碎沿着与液晶聚合物的分子轴的轴向大致平行的面进行,因此,得到长径比非常大且纤维直径远大于3μm的纤维状的液晶聚合物。即,在现有的冷冻粉碎方向中,即使将单轴取向的颗粒状的液晶聚合物或颗粒状的液晶聚合物的粗粉碎物粉碎,也无法得到本实施方式中使用这样的粒状的微粉碎液晶聚合物。
在本实施方式中,由于在使被粉碎原料分散于液氮的状态下粉碎,因此与现有的冷冻粉碎法相比,能够将更进一步冷却的状态的原料粉碎。具体而言,能够将比作为液氮的沸点的﹣196℃低的温度的被粉碎原料粉碎。如果将低于﹣196℃的温度的被粉碎原料粉碎,则通过反复进行被粉碎原料的脆性破坏而进行原料的粉碎。由此,例如即使在将单轴取向的液晶聚合物粉碎的情况下,不仅与液晶聚合物的分子轴的轴向大致平行的面的破坏进行,而且沿着与上述轴向交叉的面也进行脆性破坏,因此能够得到粒状的微粉碎液晶聚合物。
另外,在微粉碎工序(S12)中,在液氮中,对于通过脆性破坏而成为粒状的液晶聚合物,在脆化的状态下利用介质等持续给予冲击。由此,对于微粉碎工序(S12)中得到的液晶聚合物,从外侧表面到内部形成有多个微细的裂纹。
通过微粉碎工序(S12)而得到的粒状的微粉碎液晶聚合物利用基于激光衍射散射法的粒径分布测定装置测定的D50优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下。由此,能够抑制在下述所示的纤维化工序中粒状的微粉碎液晶聚合物堵塞喷嘴。
接下来,在粗粒除去工序(S13)中,从上述微粉碎工序(S12)中得到的粒状的微粉碎液晶聚合物除去粗粒。例如将粒状的微粉碎液晶聚合物在筛网上过筛,得到筛下的粒状的微粉碎液晶聚合物,并且通过除去筛上的粒状的液晶聚合物,能够除去粒状的微粉碎液晶聚合物中所含的粗粒。筛网的种类只要适当地选择即可,作为筛网,例如可举出网眼为100μm的筛网。应予说明,筛网的网眼可以根据想要得到的液晶聚合物粉末的纤维长度而适当地变更。例如,可以使用具有5μm~50μm左右的网眼的筛网。另外,本实施方式的液晶聚合物粉末的制造方法可以不一定具备粗粒除去工序(S13)。
接下来,在纤维化工序(S14)中,利用湿式高压破碎装置将粒状液晶聚合物破碎而得到液晶聚合物粉末。在纤维化工序(S14)中,首先使微粉碎液晶聚合物分散于纤维化工序用的分散介质。分散的微粉碎液晶聚合物可以不除去粗粒,但优选除去粗粒。作为纤维化工序用的分散介质,例如可举出水、乙醇、甲醇、异丙醇、甲苯、苯、二甲苯、苯酚、丙酮、甲乙酮、二乙醚、二甲醚、己烷或它们的混合物等。
然后,使分散于纤维化工序用的分散介质的状态的微粉碎液晶聚合物、即浆料状的微粉碎液晶聚合物在以高压加压的状态下通过喷嘴。通过以高压通过喷嘴,喷嘴中的高速流动所带来的剪切力或碰撞能量作用于液晶聚合物,将粒状的微粉碎液晶聚合物破碎,由此进行液晶聚合物的纤维化,能够得到可以在后工序中使用的液晶聚合物粉末。从给予高剪切力或高碰撞能量的观点考虑,优选以在上述喷嘴中不产生微粉碎液晶聚合物的堵塞的范围尽可能减小上述喷嘴的喷嘴直径。本实施方式中的粒状的微粉碎液晶聚合物的粒径较小,因此能够减小纤维化工序中使用的湿式高压破碎装置的喷嘴直径。喷嘴直径例如为0.2mm以下。
在本实施方式中,如上所述,在粒状的微粉碎液晶聚合物粉末中形成有多个微细的裂纹。因此,通过湿式高压破碎装置中的加压,分散介质从微细的裂纹侵入到微粉碎液晶聚合物的内部。然后,浆料状的微粉碎液晶聚合物通过喷嘴并位于常压下时,侵入到微粉碎液晶聚合物内部的分散介质在少许时间内膨胀。通过侵入到微粉碎液晶聚合物内部的分散介质膨胀,由此从微粉碎液晶聚合物的内部进行破坏。因此,纤维化进行至微粉碎液晶聚合物的内部,且分离成液晶聚合物的分子在单向排列的结构域单元。如此,在本实施方式的纤维化工序中,通过将本实施方式的微粉碎工序中得到的粒状的微粉碎液晶聚合物进行解纤,能够得到与通过将现有的冷冻粉碎法中得到的粒状的液晶聚合物破碎而得到的液晶聚合物粉末相比,块状部的含有率低且为微细短纤维状的液晶聚合物粉末。
在本实施方式的纤维化工序(S14)中,可以通过利用湿式高压破碎装置将微粉碎液晶聚合物破碎多次而得到液晶聚合物粉末。利用湿式高压破碎装置进行的破碎的次数优选少。利用湿式高压破碎装置进行的破碎的次数例如可以为5次以下。
将得到的液晶聚合物粉末用作后工序的原料。在此,对作为微细纤维的液晶聚合物粉末进行详细说明。
液晶聚合物粉末至少包含纤维部。纤维部是指长边方向的长度与纤维直径的比即长径比为10倍~500倍的短纤维状的粒子,且平均直径为2μm以下的粒子。包含这样的长径比为10倍~500倍且平均直径为2μm以下的微细短纤维状的纤维部的液晶聚合物粉末无法通过现有公知的制造方法制造。
例如,包含长径比为10倍~500倍的纤维部的液晶聚合物粉末无法仅通过用于制造极细连续长纤维的方法即静电纺丝法制造。应予说明,认为将通过静电纺丝法制造的连续长纤维的液晶聚合物极细长纤维在纺丝后切断而进行短纤维化。但是,将纤维直径极小且长径比约为无穷大的上述连续长纤维的液晶聚合物极细长纤维切短是有限度的。将通过静电纺丝法制造的连续长纤维的液晶聚合物极细长纤维切割后的液晶聚合物极细长纤维的长径比超过500倍。
纤维部的平均直径的值是构成纤维部的多个纤维状的粒子的纤维直径的平均值。如此,本实施方式的液晶聚合物粉末包含微细纤维状的粒子。纤维直径可以根据用扫描式电子显微镜观察纤维状的粒子时得到的纤维状的粒子的图像数据来测定。
纤维部的长径比优选为300以下,更优选为100以下。纤维部的平均直径优选为1μm以下。
上述纤维部可以作为纤维状的粒子凝集而成的凝集部而包含在液晶聚合物粉末中。另外,上述纤维部的构成纤维部的液晶聚合物的分子的轴向与纤维部的长边方向相互一致。应予说明,在本实施方式的纤维毡的制造方法中,由于经过上述的纤维化工序而制造液晶聚合物粉末,因此在通过液晶聚合物的分子成为束而形成的多个结构域彼此之间产生破坏,由此液晶聚合物分子的轴向沿着纤维部的长边方向强烈取向。
液晶聚合物粉末优选以含有率20%以下含有实质上未被纤维化的块状部。另外,液晶聚合物粉末更优选不含有块状部。块状部的含有率由液晶聚合物粉末中所含的块状部的数量相对于凝集部的数量来评价。本实施方式中,将液晶聚合物粉末载置于平面时最大高度大于10μm的凝集部为块状部,最大高度为10μm以下的凝集部为纤维部。
块状部可以作为包含块状的粒子且凝集而成的凝集部包含在液晶聚合物粉末中。块状部是实质上未被纤维化的液晶聚合物粉末。块状部可以具有扁平状的外形。
本实施方式中,液晶聚合物粉末通过使用基于激光衍射散射法的粒径分布测定装置的粒度测定而测定的D50的值例如可以为13μm以下。
应予说明,用作后工序的原料的液晶聚合物粉末并不限于上述的前工序中制造的液晶聚合物粉末。
<后工序>
接下来,对后工序(S20)进行说明。在作为后工序(S20)的最初工序的分散工序(S21)中,通过使上述的液晶聚合物粉末分散于分散介质而制成浆料状。由于使用上述的微细短纤维状的液晶聚合物粉末,因此能够使液晶聚合物粉末分散于高粘度的分散介质中,进而能够制造均质的纤维毡。
作为分散工序(S21)中使用的分散介质,可举出水或乙醇以及它们的混合物等。通过使用这样的分散介质,能够降低分散介质的成本,廉价地制造纤维毡。
应予说明,认为分散于分散介质的上述液晶聚合物粉末中的纤维部的长边方向在分散介质中没有在特定的方向取向。
接下来,在毡化工序(S22)中,通过抄纸法将浆料状的液晶聚合物粉末成型为液晶聚合物纤维毡。在抄纸法中,能够回收分散工序中使用的分散介质进行再利用,能够廉价地制造纤维毡。
图4是表示在纤维毡的制造工序中将液晶聚合物粉末进行毡化的毡化工序的图。参照图4对毡化工序进行详细说明。
如图4所示,毡化工序中使用抄纸机100。抄纸机100具备:供给微多孔片10的供给辊15、回收微多孔片10的卷绕辊(未图示)、抄纸网20、输送辊25、26、储存分散有上述液晶聚合物粉末的分散介质41的储存部40、加热装置50以及光照射装置60。
抄纸网20例如为80~100目左右的抄纸网。即,抄纸网20具有150μm~180μm左右的孔径。抄纸网20由在输送方向排列的输送辊25、26输送。输送辊26被配置于输送辊26的下游侧。抄纸网20利用这些输送辊25、26输送以便通过储存部40。
供给辊15将微多孔片10供给到抄纸网20上。微多孔片10作为支承液晶聚合物粉末的支承体发挥功能。配置于抄纸网20上的微多孔片10利用抄纸网20输送以便通过储存部40。通过储存部40的微多孔片10被从抄纸网20剥离,由卷绕辊卷绕。
微多孔片10具有比抄纸网20细的网孔。微多孔片10优选大致157目以上。即,微多孔片10优选具有大致100μm以下的孔径。由此,能够捕集分散于分散介质中的微细的液晶聚合物粉末。
更优选微多孔片10具有5μm~50μm左右的孔径。微多孔片10的孔径过小时,滤水性变差,脱水所花费的时间变长。另一方面,微多孔片10的孔径过大时,难以捕集微细纤维(微细的液晶聚合物粉末),成品率变差。
选择孔径存在偏差这样的微多孔片10时,对所形成的纤维毡的质地有影响,因此在对纤维毡要求高的均匀性的情况下,优选周期性地编织成网眼状的网。即,作为微多孔片10,优选使用孔径均匀且孔的位置没有偏差的网。
作为微多孔片10,例如,可以利用孔径为50μm以下的织物网。作为织物网,例如,可以采用由聚酯等合成纤维构成的网。
另外,作为微多孔片10,例如,可以利用单位面积重量为15g/m2以下的湿式无纺布。作为该湿式无纺布,可以利用由微纤维构成的无纺布。微纤维例如由聚酯等合成纤维构成。
在输送方向,在储存部40的下游侧配置有加热装置50。加热装置50将抄起到微多孔片10的液晶聚合物粉末30加热使其干燥。由此,在微多孔片10上形成纤维毡。
在输送方向,在加热装置50的下游侧配置有光照射装置60。光照射装置60对形成于微多孔片10上的纤维毡照射光。光照射装置60例如可以采用闪光灯。
光照射装置60优选照射脉冲光。由于脉冲光被纤维毡的表面(第1主面31)吸收,因此支承纤维毡的支承体(微多孔片10)不会因光照射而劣化。因此,即使是熔点比纤维毡低的材质也可以用作支承体,支承体的选择范围广。另外,能够防止纤维毡熔接在支承体上,因此能够反复利用支承体。作为光照射装置60,可以采用(NovaCentrix公司制PulseForge(注册商标)1300)。
毡化工序(S21)包括抄起工序、剥离工序、干燥工序和光照射工序。毡化工序(S21)中,首先,通过抄起工序将分散的液晶聚合物粉末抄起到微多孔片10。具体而言,将供给到抄纸网20的微多孔片10用抄纸网20输送,使其通过储存部40。此时,分散于在储存部40内储存的分散介质41的液晶聚合物粉末被抄起到微多孔片10。
接着,在剥离工序中,将抄起了分散的液晶聚合物粉末的微多孔片从抄纸网20剥离。具体而言,通过将微多孔片10用卷绕辊卷绕,在与抄纸网20不同的方向输送微多孔片10。应予说明,也可以利用输送辊26在与微多孔片10不同的方向输送抄纸网20
接下来,在干燥工序中,将抄起到微多孔片10的液晶聚合物粉末利用加热装置50加热干燥。由此,在微多孔片10上形成由液晶聚合物构成的纤维毡30。
接着,在光照射工序中,对位于与微多孔片10所处的一侧相反的一侧的纤维毡30的第1主面31进行光照射。由此,使位于第1主面31侧的液晶聚合物粉末熔接。其结果,纤维毡30的强度提高,能够将纤维毡30在不破损的情况下运往下一个工序。
进而,由于仅位于第1主面31侧的表层的液晶聚合物粉末熔接,因此,纤维毡30整体的密度低。由此,能够确保高的通气性和高的捕集效率。
将光照射后的纤维毡30以配置于微多孔片10上的状态在卷绕工序中由上述卷绕辊卷绕。
图5是表示对纤维毡的第2面进行光照射的工序的图。如图5所示,毡化工序可以进一步包括:将已对第1主面31进行了光照射的纤维毡30从微多孔片10剥离,对位于与该第1主面31所处的一侧相反的一侧的纤维毡30的第2主面32进行光照射的工序。该工序中,通过来自光照射装置612的光照射使位于第2主面32侧的微细纤维熔接。作为光照射装置61,可以使用与上述的光照射装置60同样的装置。进行光照射时,一边输送纤维毡30一边照射。
使液晶聚合物粉末在第1主面31侧和第2主面32侧这两侧熔接的情况下,能够进一步提高纤维毡30的强度。
另外,将纤维毡30从微多孔片10剥离时,在第1主面31侧液晶聚合物粉末熔接,纤维毡30具有充分的强度,因此能够将纤维毡30在不破损的情况下剥离。
<膜的制造方法>
接着,从微多孔片10剥离纤维毡30,对纤维毡30进行加热压制,由此得到液晶聚合物膜。通过加热压制工序,液晶聚合物膜的厚度比纤维毡30薄。
加热压制工序中,将纤维毡30与例如铜箔一起进行加热压制。由此,加热压制工序兼作使液晶聚合物膜与铜箔相互接合的工序,因此能够廉价地得到接合有铜箔的状态的液晶聚合物膜。应予说明,加热压制工序中,在长时间加热的情况下,优选对纤维毡30进行真空加热压制。
加热压制工序中,优选在比构成液晶聚合物粉末的液晶聚合物的熔点低约5℃~15℃的温度下进行加热压制。如果在比上述吸热峰温度低约5℃~15℃的温度下进行加热压制,则容易进行液晶聚合物彼此的烧结。
另外,加热压制工序中,在加热压制工序中使用的压制机与纤维毡30之间可以夹持聚酰亚胺膜、PTFE膜、或者由玻璃纤维织物等增强材料和耐热性树脂构成的复合片等作为脱模膜(Release Film)。另外,也可以在压制机与纤维毡30之间夹持追加的铜箔代替聚酰亚胺膜。由此,能够得到在两面接合有铜箔的液晶聚合物膜。在两面接合有铜箔的液晶聚合物膜可以用作两面覆铜FCCL。
应予说明,根据需要,可以通过蚀刻等除去与液晶聚合物膜接合的金属箔。由此,可得到未接合金属箔的单体的液晶聚合物膜。
<实验例>
以下,举出实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明不限于这些。实验例中,准备实施例1~4的纤维毡30,对实施例1、2测定基重、厚度、密度、断裂强度,对实施例3、4测定断裂强度。断裂强度准备宽度20mm的纤维毡30,并使用万能试验机(岛津制作所制AG-XDplus)测定。
图6是表示实施例1、实施例2和比较例中的评价条件和评价结果的图。图7是表示实施例3和实施例4中的评价条件和评价结果的图。图8是表示实施例1~4的断裂强度的图。
(实施例1)
实施例1中,首先,通过将作为原料的液晶聚合物成型体的颗粒状的液晶聚合物投入到切碎机装置中进行粗粉碎。实施例1中,作为液晶聚合物,使用具有315℃的熔点且波长500nm处的吸收率为60%的聚合物。将经粗粉碎的膜状的液晶聚合物从设置于切碎机装置的3mm直径的排出孔排出,由此得到粗粉碎液晶聚合物。
接下来,将粗粉碎液晶聚合物用液氮珠磨机(IMEX公司制,LNM-08)进行微粉碎。在利用液氮珠磨机的粉碎中,使容器容量为0.8L,使用直径为5mm的氧化锆制的珠作为介质,使介质的投入量为500mL,投入30g的粗粉碎液晶聚合物,以转速2000rpm进行120分钟粉碎处理。在液氮珠磨机中,使粗粉碎液晶聚合物分散在液氮中进行湿式粉碎处理。如此,通过将粗粉碎液晶聚合物用液氮珠磨机进行粉碎,得到了粒状的微粉碎液晶聚合物。
接下来,将微粉碎液晶聚合物用网眼100μm的筛网进行湿式分级,除去微粉碎液晶聚合物中所含的粗粒,并且回收通过了筛网的微粉碎液晶聚合物。应予说明,实施例1中使用网眼100μm的筛网,但也可以使用网眼比该筛网小的筛网进行分级。
接下来,使除去了粗粒的微粉碎液晶聚合物分散于20wt%乙醇水溶液中。使用湿式高压破碎装置在喷嘴直径0.2mm、压力200MPa的条件下将分散有微粉碎液晶聚合物的乙醇浆料反复破碎5次,由此进行纤维化。作为湿式高压破碎装置,使用SUGINO MACHINE制Star Burst HJP-25060。由此,得到了分散于乙醇水溶液的状态的液晶聚合物粉末。
接下来,添加必要量的水和乙醇,配制成相对于50wt%乙醇水溶液30L,液晶聚合物粉末为2.2g,将该浆料状的液晶聚合物粉末通过抄纸法成型为纤维毡30。作为抄纸机,使用熊谷理机公司制的方型抄片机2555将分散于分散介质的液晶聚合物粉末抄起到孔径11μm的聚酯网的微多孔片上。
接着,使用热风式干燥机在100℃的温度下进行加热干燥,将纤维毡30在微多孔片上成型。纤维毡30的单位面积重量为35g/m2左右。
接下来,准备多个纤维毡30,改变光照射装置(NovaCentrix公司制PulseForge(注册商标)1300)的电压条件,对各个纤维毡30所具有的第1主面31进行光照射。电压为230V、250V、270V,脉冲长度为3.5ms。
将在这样的条件下进行了光照射的纤维毡30从微多孔片剥离,使用厚度测定器(数字线性规DG-525H(小野精机公司制))、密度测定装置,或者实施拉伸试验等,测定实施例1的纤维毡30的基重、厚度、密度、断裂强度。
实施例1中,以230V进行了光照射的毡的基重、厚度、密度、断裂强度分别为33.9g/m2、95.3μm、0.36g/m3、50cN/20mm。
实施例1中,以250V进行了光照射的毡的基重、厚度、密度、断裂强度分别为34.2g/m2、84.1μm、0.41g/m3、130cN/20mm。
实施例1中,以270V进行了光照射的毡的基重、厚度、密度、断裂强度分别为34g/m2、79.2μm、0.43g/m3、350cN/20mm。
(实施例2)
实施例2中,与实施例1大致同样地制作纤维毡30,以与实施例1同样的能量对位于与第1主面31相反的一侧的第2主面32进行光照射。即,实施例2中,将已对第1主面31进行了光照射的纤维毡30从微多孔片剥离后,进一步对第2主面32进行光照射。对第2主面32进行光照射时的光照射装置(NovaCentrix公司制PulseForge(注册商标)1300)的电压与实施例1同样地为230V、250V、270V,脉冲长度为3.5ms。实施例2的纤维毡30中,也与实施例1同样地测定基重、厚度、密度、断裂强度。
实施例2中,以230V对第1主面31、第2主面32这两者进行了光照射的毡的基重、厚度、密度、断裂强度分别为33.9g/m2、92.8μm、0.37g/m3、120cN/20mm。
实施例2中,以250V对第1主面31、第2主面32这两者进行了光照射的毡的基重、厚度、密度、断裂强度分别为34.2g/m2、78.5μm、0.44g/m3、380cN/20mm。
实施例2中,以270V对第1主面31、第2主面32这两者进行了光照射的毡的基重、厚度、密度、断裂强度分别为34g/m2、65μm、0.52g/m3、720cN/20mm。
(比较例)
比较例与实施例1相比,在毡化工序中省略了光照射工序,在这一点上不同。即,比较例的纤维毡与实施例1的纤维毡30相比,没有对表面(第1主面)进行光照射,表面的纤维没有熔融。
在这种情况下,毡的基重、厚度、密度、断裂强度分别为34.2g/m2、105.2μm、0.33g/m3、19.8cN/20mm。
(实施例3)
实施例3中,作为液晶聚合物,使用具有315℃的熔点且波长500nm处的吸收率为70%的聚合物。对于上述以外的点,与实施例1大致同样地得到纤维毡30。
实施例3中,以230V、250V、270V进行了光照射的毡的断裂强度分别为400cN/20mm、830cN/20mm、1720cN/20mm。
(实施例4)
实施例4中,作为液晶聚合物,使用具有315℃的熔点且波长500nm处的吸收率为70%的聚合物。对于上述以外的点,与实施例2大致同样地得到纤维毡30。
实施例4中,以230V、250V、270V进行了光照射的毡的断裂强度分别为930cN/20mm、1690cN/20mm、2410cN/20mm。
如上所述,确认了实施例1~4中的任一者与比较例相比,各纤维毡30均具有充分的强度(断裂强度)。另外,确认了通过增大光照射时的电压,熔接的液晶聚合物粉末的量增加,虽然厚度变薄,但密度和断裂强度增加。
进而,确认了如实施例2和实施例4那样通过除第1主面31侧以外还对第2主面32侧进行光照射,断裂强度进一步增加。此外,将实施例1、2与实施例3、4相比,确认了通过使用吸收率高的液晶聚合物粉末,断裂强度进一步增加。
<其它变形例>
在上述实施方式和实施例中,例示微细纤维为液晶聚合物粉末的情况进行了说明,但微细纤维不限于液晶聚合物粉末。作为微细纤维,如上所述,只要具有热塑性,则也可以使用不具有氢键的化学纤维。
上述的实施方式和实施例中,例示抄起微细纤维的支承体为微多孔片的情况进行了说明,但并不限定于此。可以省略微多孔片,使用抄纸网20作为支承体。这种情况下,作为微细纤维,可以使用纤维长度比抄纸网20的孔径大的微细纤维,纤维长度可以为200μm以下。进而可以使用纤维长度为1mm以下的微细纤维。
以上,本次发明的实施方式和实施例的所有方面为例示而并非限制性的。本发明的范围由请求保护的范围示出,包括与请求保护的范围均等的含义和范围内的全部变更。
符号说明
10微多孔片、15供给辊、20抄纸网、25、26输送辊、30纤维毡、31第1主面、32第2主面、40储存部、41分散介质、50加热装置、60光照射装置、100抄纸机。

Claims (11)

1.一种纤维毡的制造方法,具备:
使具有热塑性的微细纤维分散于分散介质的工序,以及
将已分散的所述微细纤维在支承体上进行毡化的工序;
所述进行毡化的工序包括:将所述微细纤维抄起到所述支承体上而形成纤维毡的工序,以及对位于与支承体所处的一侧相反的一侧的所述纤维毡的第1主面进行光照射的工序;
在对所述纤维毡的所述第1主面进行光照射的工序中,使位于所述第1主面侧的所述微细纤维熔接。
2.根据权利要求1所述的纤维毡的制造方法,其中,作为所述微细纤维,使用熔点比所述支承体高的微细纤维。
3.根据权利要求1或2所述的纤维毡的制造方法,其中,在所述进行光照射的工序中,照射脉冲光。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的纤维毡的制造方法,其中,所述进行毡化的工序进一步包括:将已对所述第1主面进行了光照射的所述纤维毡从所述支承体剥离,对位于与所述第1主面所处的一侧相反的一侧的所述纤维毡的第2主面进行光照射的工序,
在对所述纤维毡的所述第2主面进行光照射的工序中,使位于所述第2主面侧的所述微细纤维熔接。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的纤维毡的制造方法,其中,作为所述微细纤维,使用液晶聚合物粉末。
6.根据权利要求5所述的纤维毡的制造方法,其中,作为所述液晶聚合物粉末,使用包含纤维部的液晶聚合物粉末,该纤维部是长边方向的长度与纤维直径的比即长径比为10倍~500倍的短纤维状的粒子且平均直径为2μm以下。
7.一种纤维毡,由具有热塑性的微细纤维构成,
在厚度方向的一侧具有第1主面,
在所述第1主面侧,所述微细纤维被熔接。
8.根据权利要求7所述的纤维毡,其中,在所述厚度方向,从所述第1主面侧到所述纤维毡的中央部侧具有密度梯度,
所述第1主面侧的密度比所述中央部侧的密度高。
9.根据权利要求7或8所述的纤维毡,其中,断裂强度为45cN/20mm以上。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的纤维毡,其中,所述微细纤维为液晶聚合物粉末。
11.根据权利要求10所述的纤维毡,其中,所述液晶聚合物粉末包含纤维部,该纤维部是长边方向的长度与纤维直径的比即长径比为10倍~500倍的短纤维状的粒子且平均直径为2μm以下。
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