CN1946516A - 研磨布和纳米纤维结构体的制造方法 - Google Patents
研磨布和纳米纤维结构体的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1946516A CN1946516A CN200580012673.8A CN200580012673A CN1946516A CN 1946516 A CN1946516 A CN 1946516A CN 200580012673 A CN200580012673 A CN 200580012673A CN 1946516 A CN1946516 A CN 1946516A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanofiber
- fiber
- nano
- polymer
- tablet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
Abstract
本发明提供一种研磨特性优异的研磨布,还提供一种在支撑体上复合有纳米纤维的纳米纤维结构体的制造方法。本发明的研磨布,由至少部分地具有由热塑性聚合物构成的纳米纤维的片状物构成,纵向的伸长10%时的应力是5~200N/cm宽度,所述的纳米纤维,数均单纤维纤度为1×10-8~4×10-4dtex,单纤维纤度1×10-8~4×10-4dtex的单纤维纤度比率之和为60%以上的范围。另外,本发明的纳米纤维结构体的制造方法,是使纳米纤维分散液附着在支撑体上后,除去该分散介质的制造纳米纤维结构体的方法,所述的纳米纤维分散液是在分散介质中分散有数均直径为1~500nm的由热塑性聚合物构成的纳米纤维的分散液。
Description
技术领域
本发明涉及一种研磨布,更详细地讲,涉及一种在基板上实施纹理加工,再在其上形成磁记录层来制造磁记录介质时,在上述纹理加工中使用的研磨布。
另外,本发明涉及一种制造在支撑体上复合纳米纤维的纳米纤维结构体的方法。
背景技术
近年,磁盘等磁记录介质由于惊人的技术革新,对其高容量化、高记忆密度化的要求提高,因此要求各种基板表面加工的高精度化。
近年,随着高容量化、高记忆密度化,记录盘和磁头的间隔,即磁头的浮起高度变小,由于磁头的浮起高度显著地变小,当磁盘的表面有突起时,该突起和磁头接触,会引起磁头碰撞,磁盘表面产生损伤。另外,即使是不至于引起磁头碰撞的程度的微小突起,由于与磁头接触,也会成为在读写信息时发生的错误的原因。此外,还会引起磁头与记录盘表面密合、不浮起的故障。
作为防止该记录盘和磁头的密合的手段,是进行在记录盘的基板表面形成微细的条痕的纹理加工这一表面处理,通过进行这种纹理加工,来控制在磁盘基板上形成金属磁性层时的晶体生长的方向性,由此可提高记录方向的抗磁力,即提高磁盘的记录密度。
作为纹理加工的方法,可使用在研磨布表面附着游离磨粒的浆液来进行研磨的浆液研磨等。然而,进行纹理加工的场合,为了与随着最近的高记录容量化而要求的高记录密度化对应,需要降低研磨后的表面波纹,将现在平均表面粗糙度为1nm以上的硬盘表面进一步平滑化(目标是平均表面粗糙度为0.5nm以下)。因此,希望实现将用于研磨硬盘表面用的研磨布的纤维进一步超细化的纤维。
然而,利用了现在的海岛复合纺丝技术的研磨布,单纤维纤度的极限是0.01dtex(相当于直径1μm),不是能充分满足上述要求的水平(专利文献1)。
另外,也记载了利用聚合物掺混纤维获得超极细无纺布的方法(专利文献2),这里得到的单纤维纤度最细为0.001dtex(相当于直径0.3μm),仍不是能充分满足上述要求的水平。此外,还公开了一种利用聚合物掺混纤维得到的单纤维纤度为0.3dtex以下的研磨布(专利文献3),确实地记载了单纤维纤度细达0.0003dtex(相当于直径0.2μm)的超细纤维。然而,该专利文献3得到的超极细丝的单纤维纤度,由聚合物掺混纤维中的岛聚合物的分散决定,在该专利文献3中使用的聚合物掺混丝中,据记载由于岛聚合物的分散不充分,因此混合存在单纤维纤度为0.0003dtex(相当于直径0.2μm)的纤维和0.004dtex(相当于直径0.6μm)的纤维,所得到的超极细丝的单纤维纤度的波动大。此外,作为上述的硬盘用的表面研磨布使用的场合,由于其纤度波动大,因此磨粒不能均匀地担载在研磨布上,结果也存在硬盘表面的平滑性反而降低的问题。
作为将构成无纺布的纤维极细化的技术,近年来显露头脚的有静电纺丝技术。
这是将聚合物溶解于电解质溶液中,从喷丝头挤出的技术,但此时对聚合物溶液外加数千~3万伏的高电压,通过聚合物溶液的高速喷射和与之接续的喷射的弯曲、膨胀来进行极细化。使用这种技术时,单纤维纤度为10-5dtex级(相当于单纤维直径为几十nm),有时与以往的聚合物掺混技术的单纤维纤度比,纤度可达到1/100以下,直径可达到1/10以下。成为对象的聚合物大半是胶原等生体聚合物、水溶性聚合物,但也有时将热塑性聚合物溶解于有机溶剂中进行静电纺丝。然而,如书籍“Polymer,Vol.40,4585(1999)”所述(非专利文献1),作为超极细丝部分的细线(string)利用作为聚合物滞留部分的粗节纱(bead)(直径0.5μm左右)来连结的情况居多,在作为超极细丝无纺布来看的场合,无纺布中的单纤维纤度有大的波动。因此,也正在进行下述的尝试:抑制粗节纱(bead)的生成,使纤维直径均匀,但单纤维纤度波动仍然大(非专利文献2)。
另外,通过静电纺丝得到的无纺布,是通过在纤维化的过程中溶剂进行蒸发而得到的,因此其纤维集合体大多不进行取向结晶化,强度也比通常的无纺布略弱,在开展应用上有大的制约。此外,静电纺丝作为制法也存在大的问题,得到的无纺布的大小至多是100cm2左右,另外生产效率最大为几克/小时,存在与通常的熔融纺丝相比生产效率非常低的问题。此外,需要高电压,还存在有机溶剂、超极细丝飘浮在空气中的问题。
另外,作为制造极细纤维的无纺布的方法,已知利用纤维素·原纤维的方法(专利文献4)。更具体地讲,是将纸浆的打浆技术应用于铜氨人造丝,使纤维的平均直径细到200~300nm左右,将其采用抄造法呈网状地配置在聚酯的极细纤维无纺布上的方法。
然而,以往打浆技术确立的只是纤维素,聚酯和尼龙等合成聚合物不能通过打浆使直径细到200~300nm。这是因为,纤维素本来是由微原纤维的集合体构成,而对于合成聚合物而言,这样的原纤维结构不明确,因此通过打浆并未原纤维化,而是粉体化的缘故。专利文献4也记载了一种利用乙酸菌产生纤维素,将纤维素·纳米纤维以网状配置在聚酯的极细纤维无纺布上的结构的制作方法,但该方法的生产效率过低,难以在工业上利用。
如上述那样的纤维素纤维,由于原本就存在由水、湿度引起的尺寸稳定性差的问题,因此需求由尺寸稳定性好的合成聚合物构成的纳米纤维。
另外,采用以往的打浆技术得到的纤维素·原纤维,由于纤维直径不均匀,因此孔隙的孔径也往往不一致,希望得到纤维素·原纤维以外的方法。
此外,从控制形成网状结构的极细纤维的耐化学性和耐热性、与支撑体的亲合性等的必要性考虑,也期望得到一种制作不是由纤维素而是由多变的合成聚合物构成的纳米纤维形成的网状结构的方法。
如以上说明的那样,要求实现对形状、聚合物没有限制,可广泛开展应用的单纤维纤度波动小,并且单纤维直径极小的应被称为纳米纤维的纤维。
另外,为了实行更高精度的研磨,需求构成研磨布的纤维更细、且更柔软的片材,但一般地研磨量随之而降低。因此,为了争取研磨量,一般采用在研磨加工时高高地设定赋予研磨布的张力,强化研磨布和被研磨体的接触的方法。然而,当高高地设定张力时,加工时的稳定性降低,或研磨布片材本身的伸长率产生问题,由此有时新招致被研磨体表面产生划痕等的疵点的问题等,为了防止这种问题,要求实现可耐受高张力的研磨布。
专利文献1:日本国特开2002-224945号公报
专利文献2:日本国特开平10-53967号公报
专利文献3:日本国特开2002-79472号公报
专利文献4:国际公开第97/23266号小册子
非专利文献1:Polymer,Vol.40,4585(1999)
非专利文献2:Science,Vol.285,2113(1999)
发明内容
本发明的目的在于,通过使用以往所没有的单纤维纤度波动小的纳米纤维,并且使在研磨时的伸长变小,来提供研磨特性非常优异的新型的研磨布。
另外,本发明的另一目的在于,提供一种新型纳米纤维结构体的制造方法,该方法可制造在支撑体上容易地以网状配置由热塑性聚合物形成的纳米纤维从而形成的纳米纤维结构体。
本发明为了解决上述课题,具有以下的构成。
(1)一种研磨布,其特征在于,由至少部分地具有由热塑性聚合物构成的纳米纤维的片状物构成,纵向的伸长10%时的应力是5~200N/cm宽度,所述的纳米纤维,数均单纤维纤度为1×10-8~4×10-4dtex,单纤维纤度1×10-8~4×10-4dtex的单纤维纤度比率之和为60%以上。
(2)一种研磨布,其特征在于,由至少部分地具有由热塑性聚合物构成的纳米纤维的片状物构成,纵向的伸长10%时的应力是5~200N/cm宽度,所述的纳米纤维,数均单纤维纤度为1×10-8~2×10-4dtex,单纤维纤度1×10-8~2×10-4dtex的单纤维纤度比率之和为60%以上。
(3)如上述(1)或(2)所述的研磨布,其特征在于,该纳米纤维其单纤维纤度比率为50%以上,单纤维直径差在30nm的范围内。
(4)如上述(1)~(3)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物由无纺布构成。
(5)如上述(1)~(3)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物由织物构成。
(6)如上述(1)~(3)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物由编织物构成。
(7)如上述(1)~(6)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物在0.1kg/cm2载荷下的压缩弹性和在0.5kg/cm2载荷下的压缩弹性之比S是4.0以下。
(8)如上述(1)~(7)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物的耐磨系数是50mg以下。
(9)如上述(1)~(8)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物的表面粗糙度是100nm以下。
(10)如上述(1)~(9)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物的表面硬度是20以上。
(11)如上述(1)~(10)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物在其至少一面具有由纳米纤维形成的拉毛面。
(12)如上述(1)~(11)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物是将纳米纤维层合在支撑体上而制成的片状物。
(13)如上述(12)所述的研磨布,其特征在于,纳米纤维的层合厚度,相对于该片状物的整体厚度为70%以下。
(14)如上述(1)~(13)的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物是在其内部具有空间,并且在该空间中含浸有聚合物弹性体而成。
(15)如上述(14)所述的研磨布,其特征在于,该聚合物弹性体是聚氨酯。
(16)如上述(14)或(15)所述的研磨布,其特征在于,该聚合物弹性体的含有率,相对于片状物的纤维重量为20~60重量%。
(17)一种纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,使纳米纤维分散液附着在支撑体上后,除去该分散介质,所述的纳米纤维分散液是在分散介质中分散有数均直径为1~500nm的由热塑性聚合物形成的纳米纤维的分散液。
(18)如上述(17)所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,由热塑性聚合物形成的纳米纤维,是数均直径为1~200nm的纳米纤维。
(19)如上述(17)或(18)所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,在使纳米纤维分散液附着在支撑体上时,将纳米纤维分散液进行喷雾,使之附着。
(20)如上述(17)或(18)所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,在使纳米纤维分散液附着在支撑体上时,将支撑体浸渍在纳米纤维分散液中,使该纳米纤维分散液附着。
(21)如上述(17)或(18)所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,在使纳米纤维分散液附着在支撑体上时,在支撑体上涂布纳米纤维分散液体,使之附着。
(22)如上述(17)~(21)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,作为支撑体使用多孔质的支撑体。
(23)一种纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,将数均直径为1~500nm的由热塑性聚合物形成的纳米纤维分散在分散介质中制成纳米纤维分散液,使用多孔质的支撑体作为基材来进行抄造。
(24)如上述(17)~(23)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维分散液中所含的纳米纤维的浓度是0.0001~1重量%。
(25)如上述(17)~(23)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维分散液中所含的纳米纤维的浓度是0.001~0.1重量%。
(26)如上述(17)~(25)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维分散液中所含的分散剂的浓度是0.00001~20重量%。
(27)如上述(17)~(25)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该分散剂的浓度是0.0001~5重量%。
(28)如上述(26)或(27)所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该分散剂是选自非离子系分散剂、阴离子系分散剂、阳离子系分散剂之中的至少一种。
(29)如上述(28)所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该纳米纤维的Z-电位是-5~+5mV的范围内,该分散剂是非离子系分散剂。
(30)如上述(28)所述的乳液,其特征在于,该纳米纤维的Z-电位为-100mV以上、小于-5mV,该分散剂是阴离子系分散剂。
(31)如上述(28)所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该纳米纤维的Z-电位超过+5mV,但为100mV以下,该分散剂是阳离子系分散剂。
(32)如上述(26)~(31)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该分散剂的分子量是1000~50000。
(33)如上述(17)~(32)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维中所含的在大于500nm、但为1μm以下的直径范围的单纤维的纤维比率是3%以下。
(34)如上述(17)~(33)的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,支撑体由选自无纺布、纸、织物、编织物和泡沫体之中的至少1种结构物构成。
发明效果
根据本发明,使用以往所没有的单纤维纤度波动小的纳米纤维,并在研磨时减少伸长率,由此可提供研磨特性优异的研磨布。
另外,根据本发明的纳米纤维结构体的制造方法,可在支撑体上容易地以所希望的网状形态配置由能够熔融纺丝的热塑性聚合物构成的纳米纤维,在生产过程中不会产生问题,具有高的生产效率,可制造具有目标性能的纳米纤维结构体。
附图说明
图1是表示作为本发明中的一例纳米纤维的尼龙纳米纤维的纤维横截面的TEM照片。
图2是表示实施例1中使用的聚合物合金纤维的横截面的TEM照片。
图3是表示实施例1的纳米纤维的单纤维纤度波动的图。
图4是表示实施例1的纳米纤维的单纤维纤度波动的图。
图5是表示比较例1的超极细丝的单纤维纤度波动的图。
图6是表示比较例1的超极细丝的单纤维纤度波动的图。
图7是表示在实施例中使用的纺丝机的图。
图8是表示在实施例中使用的喷丝头的图。
图9是表示在实施例中使用的拉伸机的图。
图10是表示在比较例1中使用的纺丝机的图。
图11是表示采用SEM观察实施例29的纳米纤维结构体表面的结果的图。
图12是表示采用SEM观察实施例42的纳米纤维结构体表面的结果的图。
图13是表示采用SEM观察实施例43的纳米纤维结构体表面的结果的图。
符号说明
1:料斗
2:熔融部
3:纺丝头组合
4:纺丝组件
5:喷丝头
6:通风筒(chimney)
7:丝条
8:集束给油导线器
9:第1牵引辊
10:第2牵引辊
11:卷绕丝
12:计量部
13:喷出孔长度
14:喷出孔径
15:未拉伸丝
16:进料辊
17:第1热辊
18:第2热辊
19:第3辊(室温)
20:拉伸丝
21:双螺杆挤出混炼机
22:片料计量装置
实施发明的最佳方案
以下,对本发明的研磨布、和本发明的纳米纤维结构体的制造方法进一步详细说明。关于这些在本发明的说明中使用的“纳米纤维”这一用语的定义,在两发明中纳米纤维的实体几乎没有差异,但在对其定义的内容上,本发明有少许差别地进行定义,关于此点首先进行说明。
即,在本说明书中,在对“研磨布的发明”进行说明时,纳米纤维这一概念,是指单纤维直径为1~250nm(在为尼龙6纤维(以下有时称为N6)的场合,为1×10-8~6×10-4dtex)的纤维。
与此相对,在本说明书中,在对“纳米纤维结构体的制造方法的发明”进行说明时,纳米纤维这一概念是指单纤维直径为1~1000nm(1μm)的纤维。
这2种定义的差异与下述点相关:在各个本发明的说明中,在取多数纤维的测量值的平均值,求出“纳米纤维的单纤维纤度”和“纳米纤维的单纤维直径”等时,在其母体中是包含还是不包含大于250nm且小于1000nm的纤维。即,“研磨布的发明”的场合是不包含的,而“纳米纤维结构体的制造方法的发明”的场合是包含的。
在任何一项本发明中,本来共通的前提是:纳米纤维这一概念基本上是单纤维直径为1~1000nm(1μm)的纤维的总称,但“研磨布的发明”的场合,与包含大于250nm且小于1000nm的纤维在内求出平均值、并将其作为基础来讨论相比,为了实现精度更高的良好纹理加工的实施,把单纤维直径为1~250nm(N6的场合,为1×10-8~6×10-4dtex)的纤维作为母体求出平均值、并将其作为基础来讨论,能弄清作为研磨布的结构特征。
另一方面,“纳米纤维结构体的制造方法的发明”的场合,尤其并不仅限于作为结构体有限的用途领域,特别是不一定需要那么窄的单纤维直径为前提的技术,在连单纤维直径大于250nm且小于1000nm的纤维也包括的基础上,求出平均值、并将其作为基础来讨论,能够弄清技术特征。
但是,无论怎样,在包含单纤维直径大于250nm且小于1000nm的纤维的场合、或不包含单纤维直径大于250nm且小于1000nm的纤维的场合,在本发明中作为对象的纳米纤维的各种平均值、分布均没有那么大的差异。
通常的场合,本发明可以实现单纤维直径为1~250nm的纤维,大部分纤维都在该范围内,那些纤维占大部分的母体成为对象。
下面在以上的前提下进行说明。
首先,本发明的研磨布,其第一要件是:由至少部分地具有由热塑性聚合物构成的纳米纤维的片状物构成,所述的纳米纤维,数均单纤维纤度为1×10-8~4×10-4dtex,单纤维纤度1×10-8~4×10-4dtex的单纤维纤度比率之和为60%以上。
这里,如上所述,在本发明中,把直径在1~10000nm(1μm)范围内的单纤维称为纳米纤维,但具体地,作为纳米纤维,更优选使用平均单纤维直径为1~250nm(N6的场合,为1×10-8~6×10-4dtex)的纤维。
在形态上是其单纤维七散八落地分散的形态、单纤维部分地结合的形态、或多根单纤维聚集的集合体(例如,束状的形态)等的全部的总称,对其纤维长度和截面形状等没有限定。
此外,在本发明中重要的是该纳米纤维的单纤维纤度的平均值和波动。
这是使用透射电镜(TEM)或扫描电镜(SEM)观察包含纳米纤维的片状物(研磨布)的横截面,测定在同一横截面内任意地抽出的50根以上单纤维的直径得到的,可通过在3个部位以上进行测定,测定至少合计为150根以上的单纤维直径而求出。此时,除了超过相当于250nm(尼龙6的场合(比重1.14g/cm3),为6×10-4dtex)的其他纤维以外,只对该数值以下的、1~250nm范围内的单纤维直径的纤维进行任意地选择、测定。另外,构成片状物的纳米纤维为异形截面的场合,首先测定单纤维的截面积,将该面积暂且作为截面为圆的场合的面积。可通过由其面积算出直径来求出单纤维直径。这里,单纤维纤度的平均值如以下所述地求出。首先,按nm单位测定单纤维直径直到小数点后第1位,将小数点以后进行四舍五入。由该单纤维直径算出单纤维纤度,求出它的单纯的平均值。在本发明中把该平均值称为“数均单纤维纤度”。这里,把在本发明的研磨布中使用的纳米纤维的纤维横截面照片的一例示于图1。在该图1中,也一并示出了100nm的标度,但可知大致全是单纤维直径小于100nm的纤维。
对于本发明的研磨布而言,重要的是纳米纤维的数均单纤维纤度为1×10-8~4×10-4dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为1~200nm)。这是与以往的海岛复合纺丝的研磨布相比,单纤维直径为1/10~1/1000的粗细度,可获得具有与现有的研磨布完全不同的质感的研磨布、或硬盘的平滑性能够远比以往提高的研磨布。数均单纤维纤度优选为1×10-8~2×10-4dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为1~150nm),更优选是1×10-8~1×104dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为1~100nm),进一步优选是0.8×10-5~6×10-5dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为30~80nm)。
另外,构成本发明的研磨布的纳米纤维的单纤维纤度波动,如以下那样进行评价。即,将研磨布中的每根纳米纤维的单纤维纤度记为dti,将单纤维纤度的总和记为总纤度(dt1+dt2+...+dtn)。另外,统计具有相同的单纤维纤度的纳米纤维的频度(个数),其积除以总纤度得到的值作为其单纤维纤度的纤度比率。这相当于各单纤维纤度成分相对于无纺布中所含的纳米纤维总体的重量分率(体积分率),该值大的单纤维纤度成分,对纳米纤维研磨布的性质的贡献大。
此外,在本发明中,所述的纳米纤维的单纤维纤度波动,与求出上述的单纤维纤度的平均值同样地,使用透射电镜(TEM)或扫描电镜(SEM)观察至少部分地含有纳米纤维的片状物的横截面,测定在同一横截面内任意抽出的50根以上的纳米纤维的单纤维直径,在3个部位以上进行该测定,通过测定至少合计为150根以上的单纤维直径而求出,作为与求上述的单纤维纤度的平均值同样的N数而求出即可。
在本发明中,重要的是纤度比率的60%以上在1×10-8~4×10-4dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为1~200nm)的范围。即,意味着大于4×10-4dtex的纳米纤维的存在接近于零。由此,在可充分发挥纳米纤维研磨布的功能的同时,制品的品质稳定性也良好,此外,由于纤度波动非常小,因此可均匀担载磨粒,结果可大幅度提高硬盘表面的平滑性。优选纤度比率的60%以上是1×10-8~2×10-4dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为1~150nm),更优选是1×10-8~1×10-4dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为1~100nm),进一步优选是1×10-8~6×10-5dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为1~80nm)的范围。进一步优选纤度比率的75%以上是0.8×10-5~6×10-5dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为30~80nm)的范围。
本发明中所说的热塑性聚合物,可举出聚酯(以下有时称为PET)和聚酰胺、聚烯烃、聚苯硫醚(以下有时称为PPS)等,由聚酯、聚酰胺代表的缩聚系聚合物,熔点高的较多,为更优选。聚合物的熔点为165℃以上时,纳米纤维的耐热性良好,为优选。例如,聚乳酸(以下有时称为PLA)的熔点是170℃,PET的熔点是255℃,N6的熔点是220℃。另外,聚合物中可以具有粒子、阻燃剂、抗静电剂等添加物。另外,在聚合物的性质不遭到损害的范围也可以共聚有其他的成分。此外,从熔融纺丝的容易性考虑,优选熔点为300℃以下的聚合物。
本发明所说的片状物中,优选使用:使用卡片铺网机形成把短纤维在片材宽度方向排列的层合网之后,进行针刺,或由熔体吹塑、纺粘等纺丝直接形成,或采用抄纸法得到的无纺布,在支撑体上对纳米纤维进行喷雾、浸渍或涂布,使之附着而得到的片状物、织编物等,其中,在研磨布中,为了在研磨布上均匀地担载磨粒,优选极细纤维相互的络合和表面纤维的致密性高,并且表面纤维密度的粗密不匀少的研磨布,优选使用将短纤维网进行了针刺处理的无纺布、湿式抄纸、高密度织物。
作为对短纤维网进行针刺处理的钢针(punching)根数,从由纤维的高络合化带来的纤维高密度化(形成致密的拉毛面)的观点考虑,优选是1000~3500根/cm2。小于1000根/cm2时,研磨布表面纤维的致密性差,超过3500根/cm2时,在招致加工性恶化的同时,纤维损伤变大,因此不优选。湿式抄纸的场合,优选调整纤密度,以便达到3g/m2以上,高密度织物的场合,优选调节纤密度,以便织物的经向和纬向的布面覆盖系数值分别达到500以上,布面覆盖系数小于400的场合,单纤维间空隙大、致密性差。
这里,经向的布面覆盖系数值、纬向的布面覆盖系数值是分别用下述式表示的值。
经向布面覆盖系数值=经织密度[根/英寸]×(经丝纤度[dtex])1/2
纬向布面覆盖系数值=纬织密度[根/英寸]×(纬丝纤度[dtex])1/2
作为上述短纤维网、用于直接获得片状物的纤维的制造方法,没有特别限定,可以采用通过单成分纺丝、海岛复合纺丝、分割复合纺丝而得到的短纤维网、纤维等,其中,海岛复合纤维的海成分为易溶解性聚合物,岛成分为作为本发明的纳米纤维的前体的聚合物合金,并从中溶出了易溶解性聚合物的海岛复合纤维,由于可以减小纳米纤维集合体的纤维径,因此将其作为研磨布进行研磨时,可减少划痕,因此优选。此外,关于岛芯鞘型的海岛复合纤维中的芯鞘型的岛成分,由于鞘部分为聚合物合金、芯成分为难溶出性聚合物,海成分为易溶出性聚合物,并从中溶出了易溶解聚合物的海岛复合纤维,为纤维径小的芯鞘型的极细纤维,并且成为在难溶解性的岛的周围配置有纳米纤维鞘的形态,因此将其作为研磨布进行研磨时,不仅划痕减少,而且芯具有某种程度的硬度,因此可提高研磨加工时的速率。
另外,在分割复合纤维的至少任何一方配置聚合物合金,将其分割后溶出了聚合物合金中的易溶解聚合物的复合纤维,也可以得到与上述海岛复合纤维的场合同样的效果。
作为针对本发明研磨布的伸长率的特性,重要的是该研磨布在干燥时(室温20℃、湿度40%的条件下)的纵向的伸长10%时的应力是5~200N/cm宽度。
作为使用本发明的研磨布进行纹理加工的方法,从加工效率和稳定性的观点考虑,把所述的研磨布裁剪成30~50mm宽度的带状,作为纹理加工用带使用。
接着,在使基板连续旋转的状态下,边将带状的该研磨布按压在基板上,边在基板的径向使研磨布或基板往复运动,使研磨布连续地行走。此时,优选的方法是:向研磨布表面供给含游离磨粒的浆液,使含游离磨粒的浆液附着在带状的该研磨布的表面上,对铝合金磁记录盘、玻璃磁记录盘的表面进行研磨。作为研磨条件,浆液优选使用在水系分散介质中分散了金刚石微粒子等的高硬度磨粒的浆液。
在使该浆液附着在该研磨布表面上、进行基板表面的研磨时,为了均匀控制研磨布表面与基板的接触、进行均匀的研磨,优选在对该研磨布施加10~20N左右的加工张力的状态下进行研磨。
通过将该研磨布的纵向的伸长10%时的应力控制在5~200N/cm宽度,在上述纹理加工张力下,可以把带状的研磨布的伸长率抑制在3%以下,可以不降低表面纤维的致密性而实现超高精度的基板表面粗糙度,并且可抑制划痕疵点使其很少。
该研磨布的纵向的伸长10%时的应力小于5N/cm宽度时,由于纹理加工张力下的研磨布的伸长率过大,因此表面纤维的致密性降低,不能实现超高精度的基板表面粗糙度,同时磨料凝聚在因伸长而显现的研磨布表面的不存在纤维的空隙部中,容易产生划痕疵点,因此不优选。
另一方面,当超过200N/cm宽度时,被含游离磨粒的浆液湿润的状态的研磨布按压在盘面,水分被挤出,变成干燥的状态,磨粒强力地按压在基板表面上,容易产生划痕疵点,同时基板表面粗糙度变大,因此不优选。更优选伸长10%时的应力是10~200N/cm宽度,进一步优选是30~200N/cm宽度。
作为把该研磨布的纵向的伸长10%时的应力控制在5~200N/cm宽度来进行制造的方法,并不特别限定,例如可以采用以下的方法。
即,作为研磨布的片状物为无纺布的场合,通过采用针刺处理、湿式喷刺处理等整理纤维取向,来进行调整,或在只为该纳米纤维时、伸长时的应力不能调整到5N/cm宽度以上的场合,可以通过与单纤维纤度为1×10-3dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为0.3μm)以上的其他纤维、或由该其他纤维制成的织编物、无纺布、或薄膜等进行混用,来实现伸长10%时的应力。
作为混用方法,可以采用层合法、贴合法或混合法。
这里所说的层合法,是指:在由其他的纤维构成的片状物上层合纳米纤维,或者在只由纳米纤维构成的片状物上层合其他的纤维的方法。例如,可以采用下述种种的方法:利用湿式抄纸法、气流成网法在由其他的纤维构成的无纺布上层合纳米纤维的方法;在各种支撑体上将纳米纤维分散液进行喷雾、浸渍、涂布,使之附着,由此进行层合的方法;或者,在由纳米纤维构成的无纺布上采用上述的方法层合其他纤维的方法;等等。
另外,这里所说的贴合法,是指采用常规方法各别地制作只由纳米纤维构成的片状物和其他的片状物、薄膜,进行重叠、贴合。例如,可以采用下述种种的方法:把由纳米纤维构成的片状物和由其他的纤维构成的片状物、薄膜利用粘合剂粘合的方法;利用针刺、高压水流进行的络合方法;预先在由纳米纤维或其他的纤维构成的片状物中混入另外的热熔合纤维,利用加热辊进行热熔合的方法;或者,采用熔体吹塑法、纺粘法把作为纳米纤维前体的聚合物合金纤维直接贴合在由其他的纤维构成的片状物上后,从聚合物合金纤维中溶出除去海成分的方法;或者采用熔体吹塑法、纺粘法将其他的纤维直接贴合在由纳米纤维构成的片状物上;等等。
其中,具有纳米纤维的片状物和薄膜的贴合,由于薄膜的表面平滑性优异,因此不会损害研磨布表面的平滑性并能控制伸长时的应力,因此可以进行高精度的加工,因此优选。
作为这里所说的成为薄膜的原材料,如果是聚烯烃系、聚酯系、聚苯硫醚系等的具有薄膜形状的材料就能使用,但考虑通用性时,优选使用聚酯薄膜。
此外,这里所说的混合法,是指纳米纤维与其他的纤维相互混合,形成片状物。例如,可以采用将纳米纤维与其他的纤维混棉后,采用针刺、高压水流来进行络合的方法、进行混合抄纸的方法等等的种种方法。
作为研磨布的片状物是织物、编织物的场合,纤维间的拘束力强,在帛内构成丝条的移动少,通过增多每单位面积的丝条根数、纤维量以使之为高密度,可实现伸长10%时的应力为5N/cm宽度以上,或与上述的无纺布同样地,通过与单纤维纤度为1×10-3dtex(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,相当于单纤维直径为0.3μm)以上的其他的纤维、由该其他的纤维形成的织编物、无纺布、或薄膜等混用,可实现伸长时的应力。
另外,可以根据片状物的表面形态、伸长10%时的应力、强伸度、缓冲性等的要求特性,采用与上述的无纺布同样的方法混用无纺布、织物和编织物。
另外,作为纤度波动的另一个指标,有研磨布中的纳米纤维的单纤维直径差在30nm的幅度内的单纤维的纤度比率,但这意味着在中心纤度附近的波动集中度,该单纤维纤度比率越高,意味着波动越小。在本发明中,单纤维直径差在30nm(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,单纤维纤度为8×10-6dtex)的幅度内的单纤维纤度比率优选是50%以上,更优选是70%以上。
本发明的研磨布,该片状物的在0.1kg/cm2载荷下的压缩弹性与在0.5kg/cm2载荷下的压缩弹性的比S优选是4.0以下。这里,压缩弹性的比S如以下所述那样求出。即,采用后述的实施例中所述的测定法,首先测定片状物的压缩特性,由该压缩特性作成变形和压缩载荷的曲线。把该曲线的在0.1kg/cm2和0.5kg/cm2下的切线的斜率作为各自的压缩特性值,把该0.5kg/cm2时的压缩弹性值除以0.1kg/cm2时的压缩弹性值所得的值定义为S。该压缩弹性的比S小意味着:在低载荷下的变形的大小和在高载荷下的变形的大小之差小,即研磨时将片状物按压与被研磨体接触时,即使是局部性压力变动的场合,片状物的变形之差也小。由此,不仅维持了片状物的平滑性,能够进行高精度的研磨,而且对片状物赋予了适度的缓冲性,因此缓和了研磨加工时的浆液的局部性凝聚,可抑制划痕疵点的发生。压缩弹性的比S优选是3.0以下,更优选是2.5以下。作为压缩特性的比S的下限值,优选是0.01以上。
另外,在该片状物中,优选耐磨系数是50mg以下。这里,耐磨系数采用后述的实施例中所述的测定法,由从片状物上脱落的纤维的量求出。耐磨系数大的场合,研磨时纤维从该片状物上脱落,容易变成绒球,变成绒球的部分中凝聚有浆液,容易产生划痕疵点。因此,作为该片状物,希望研磨时也难磨损,即耐磨系数小。耐磨系数优选是40mg以下,进一步优选是30mg以下。作为耐磨系数的下限,优选是0.1mg以上。
本发明的研磨布,该片状物的表面粗糙度优选是100μm以下。这里表面粗糙度采用后述的实施例中所述的测定法,测定片状物的研磨面,即片状物与被研磨体接触的面而求出。表面粗糙度小时,该片状物的表面平滑性提高,不仅研磨时的加工精度提高,而且由于片状物表面的纤维的取向均匀,因此能均匀地担载磨粒,因此不易引起磨粒的凝聚,可抑制划痕的产生。表面粗糙度优选是60μm以下,进一步优选是40μm以下。作为表面粗糙度的下限,优选是0.5μm以上。
另外,该片状物的表面硬度优选是20以上。这里,表面硬度采用后述的实施例中所述的测定法求出。表面硬度大时,不仅研磨时该片状物的耐久性提高,而且由于该片状物的形态稳定性变得良好,因此也保持了片状物表面的平滑性,此外,由于该片状物有某种程度的硬度,因此研磨时的磨削效率提高。表面硬度优选是30以上,进一步优选是40以上。作为表面硬度的上限优选是100以下。
在本发明的研磨布中,优选在片状物的至少一面具有由纳米纤维构成的拉毛面。为了获得该拉毛面,优选对片状物进行磨光(buffing)处理。这里所说的磨光处理,一般是使用针布、砂纸来进行,这样起毛处理过的片状物,形成均匀而致密的拉毛,可以使硬盘纹理加工时所附着的浆液中的磨粒微细地分散,可实现高精度的加工。在本发明中,可以在支撑体上层合纳米纤维而制成片状物,纳米纤维的层合厚度,相对于该片状物整体,优选是70%以下。通过使层合厚度为70%以下,由于由支撑体带来的对片状物的补强效果,可使研磨的加工稳定性良好,作为层合厚度,更优选是50%以下,进一步优选是20%以下。作为层合厚度的下限值,优选是1%以上。
另外,该片状物,优选在其内部具有空间,并且该空间中浸渗有聚合物弹性体,聚合物弹性体的浸渗,可通过对有该空间的片状物赋予聚合物弹性体而获得。
聚合物弹性体具有用于表面凹凸或吸收振动的缓冲、保持纤维形态等的作用,通过与片状物一体化,对硬盘等被研磨物的适用性和抑制对被研磨物的擦伤的效果优异。作为所述的聚合物弹性体,可以使用聚氨酯系、聚硅氧烷系、丙烯酸系聚合物等。其中,从本发明的工艺的加工性、缓冲性上考虑,优选聚氨酯。此外,在聚氨酯中,作为其软链段,可以使用由聚醚系、聚酯系、聚碳酸酯系或它们共聚的共聚物构成的软链段,赋予聚氨酯后的磨光处理时,为了使研磨布表面上的拉毛纤维成为致密而均匀地分散的状态,从片材弹性的观点考虑,在这些聚氨酯中特别优选使用单一聚醚系聚氨酯、或将聚醚系与聚酯系、聚碳酸酯系的至少1种共聚而得到的聚氨酯。研磨时的缓冲性和适用性,在研磨精度上很重要,可利用片状物中的纤维和聚合物弹性体的比例、空隙率来进行控制,根据研磨精度、研磨目的进行调节。
聚合物弹性体的含量,在成型上,相对于纤维重量优选是20~60重量%,可以根据含量调节研磨布的表面状态、空隙率、缓冲性、硬度、强度等。含量小于20重量%时,由于缓冲性差,容易发生划痕,因此不优选。超过60重量%时,加工性和生产效率差,同时表面上容易露出聚合物弹性体,容易引起由磨粒凝聚造成的划痕,因而不优选。
作为所述聚合物弹性体的赋予方法,可以采用涂布或浸渗聚合物弹性体后使之凝固的方法等。聚合物弹性体的含量,使用面积1m2的研磨布作为试样进行测定。聚合物弹性体含量的确认,可使用溶剂等从试样面积1m2的研磨布中溶出除去聚合物弹性体,分别求出该溶出除去处理前后的重量,由此可确认。
硬盘等的磁记录介质,在进行记录的大容量化、高记录密度化,由此要求基板表面的研磨加工的高精度化。为此,为使研磨加工高精度化,研磨所使用的磨粒也使用颗粒更微细的、而且高分散的磨粒。随之,对于研磨布,也要求是均匀担载这样微细的磨粒,为纤维经更小、纤维的分散性高以避免研磨时磨粒在基板表面局部存在,并且平滑性高的片状物。因此,本发明的研磨布也与磨粒同样地,优选在片状物中纳米纤维良好地分散达到单纤维一根一根的水平。
这样,本发明的研磨布,优选纳米纤维在片状物中良好地分散达到单纤维一根一根的水平,为了达到这种水平,本发明通过采用后述的纳米纤维结构体的制造方法,也可制造更高性能的研磨布。
以下,对本发明的纳米纤维结构体的制造方法进行说明。
即,通过在支撑体上附着纳米纤维分散液,从而在片状物中良好地分散纳米纤维直到一根一根单纤维的水平,得到纳米纤维结构体,这里,所谓纳米纤维结构体不特别限定,但举一个例子,是进一步被加工,形成为例如研磨布等的纳米纤维结构体。
通过采用这样的纳米纤维结构体的制造方法,不仅在片状物中能容易地分散纳米纤维,而且能够自由控制片状物中的纳米纤维的配置,因此能够制成高性能的研磨布。
以下对本发明的纳米纤维结构体的制造方法更详细地说明。
本发明的纳米纤维结构体的制造方法中所说的所谓纳米纤维结构体,是指一维、二维或三维地排列纳米纤维的结构体,优选是二维或三维的网状结构的结构体。
本发明中,重要的是首先在支撑体上附着在分散介质中分散有数均直径1~50nm的纳米纤维的液体(以下,称为纳米纤维分散液)。使用这种方法时,与静电纺丝不同,具有生产效率高,并且没有有害的有机溶剂的蒸气、纳米纤维的飘浮,因此具有安全性非常高的大优点。
另外,在本发明的纳米纤维结构体的制造方法中,重要的是纳米纤维的数均直径是1~500nm,由此,可以获得作为纤维所要求的绝对强力,例如使用纳米纤维结构体作为过滤器时,即使过滤的物体冲撞,也抑制纤维的断开,而且由于孔隙的孔径充分地小,比表面积明显地增大,因此可提高微粒子的捕捉性能。作为纳米纤维的数均直径,优选为1~200nm,更优选是30~100nm。
例如,纳米纤维结构体的场合,纳米纤维单纤维的数均直径可以如以下所述求出。
即,使用透射电镜(TEM)观察分散在分散介质中之前的纳米纤维束的横截面,利用图象处理软件解析在同一横截面内任意地抽出的50根以上的单纤维的横截面积,再求出换算成圆的直径。另外,进行已分散在分散介质中的纳米纤维的直径解析的场合,可以采用以下那样的方法。即,使分散有纳米纤维的液体附着在扫描电镜(SEM)的观察台上,将液体干燥后进行金属蒸镀、制作样品,使用SEM观察该试样,测定纳米纤维的单纤维直径,可与上述同样地求出数均直径(比重1.14g/cm3)。
另外,由纳米纤维结构体进行解析的场合,可以使用SEM观察纳米纤维部分的表面,或使纳米纤维的横截面露出地切取超薄切片使用TEM进行观察。
另外,在本发明的纳米纤维结构体中使用的纳米纤维,相当于单纤维的直径大于500nm、为1μm以下的、本发明所说的纳米纤维,优选比较粗大的纤维的纤维比率是3重量%以下。这里,所谓粗大纤维的纤维比率,意味着粗大单纤维(直径大于500nm、为1μm以下的纳米纤维)的重量相对于直径大于1nm、为1μm以下的纳米纤维整体的重量的比率,如以下所述进行计算。即,将各个纳米纤维的单纤维直径记为di,算出其平方的总和(d1 2+d2 2+...+dn 2)=∑di 2(i=1~n)。另外,将大于500nm、1μm以下的直径范围的各个纳米纤维的纤维直径记为Di,算出其平方的总和(D1 2+D2 2+...+Dm 2)=∑Di 2(i=1~m)。通过算出∑Di 2相对于∑di 2的比例,可以求出粗大纤维与全部纳米纤维的面积比率,即重量比率。
在本发明的纳米纤维结构体的制造方法中使用的纳米纤维,在大于500nm、为1μm以下的直径范围的单纤维的纤维重量比率优选是3%以下,更优选为1%以下,进一步优选是0.1%以下。即意味着直径大于500nm的粗大的纳米纤维的存在接近于零。
另外,纳米纤维的数均直径为200nm以下的场合,直径大于200nm的单纤维的纤维重量比率优选是3%以下,更优选是1%以下,进一步优选是0.1%以下。而纳米纤维的数均直径为100nm以下的场合,直径大于100nm的单纤维的纤维重量比率优选是3%以下,更优选为1%以下,进一步优选是0.1%以下。由此可以充分地发挥采用本发明的纳米纤维结构体的制造方法得到的纳米纤维结构体的功能,同时也可以使制品的品质稳定性良好。
在本发明的纳米纤维结构体的制造方法中,作为使纳米纤维分散在分散介质中的方法,可以使用尼亚加拉打浆机、匀浆机、割刀、试验用粉碎器、生物混合机、家用混合机、辊磨机、乳钵或PFI打浆机等对纳米纤维赋与剪切力,使之分散成一根一根纤维投到分散介质中,另外,为了抑制再凝聚,可以根据需要使用分散剂。另外,对分散剂没有特殊限制,但从安全性的观点考虑,优选使用水。
使这样地制得的纳米纤维分散液附着在支撑体上,这里,所谓纳米纤维分散液附着在支撑体上是指以下的状态。
即,指纳米纤维分散液与支撑体表面和/或内部接触着。另外,此时纳米纤维和支撑体之间可以产生相互作用也可以不产生相互作用。即,可以只是纳米纤维分散液载置在支撑体上,也可以产生范德华力、氢键、离子相互作用等,还可以生成化学键。
使纳米纤维分散液附着在支撑体上的方法没有特殊限制,可根据目的适当选择。
例如,作为第1种方法,是把纳米纤维分散进行喷雾附在支撑体上的方法。本发明所使用的纳米纤维由于基本上不含单纤维直径大于500nm的粗大纤维,故即使是从喷雾器、喷嘴等的细的喷头喷雾也可以不堵塞地喷射,可以使纳米纤维分散液呈雾状附着在支撑体上。这种方法,在想要在支撑体上形成纳米纤维层时,另外,在想要使该纳米纤维层的厚度非常薄时是有效的。通过调节纳米纤维分散液的浓度、喷雾时间等,可以使纳米纤维层的厚度为1μm以下。
作为使支撑体上附着纳米纤维液的第2种方法,可举出在纳米纤维分散液中浸渍支撑体的方法。作为进行浸渍的方法,有将支撑体完全沉在纳米纤维分散液中,或只浸渍表面的方法。这种方法容易使支撑体中吸尽纳米纤维分散液,尤其是支撑体为多孔质的场合,在支撑体内部容易三维地形成纳米纤维的网状结构,具有上述的优点。对于纳米纤维分散液完全被吸到支撑体中,如果再增加使用碾压机等的挤压工序则效果更好。此外,由于可以使纳米分散液均匀地附着在支撑体上,故即使是进行宽幅加工、连续加工也可以抑制针孔等的疵点,此外,也具有由纳米纤维形成的网状结构的均匀性高的优点。
作为使支撑体上附着纳米纤维分散液的第3种方法,有在支撑体上涂布纳米纤维分散液的方法。通过浓化纳米纤维分散液中的纳米纤维浓度、并用增粘剂等,使纳米纤维分散液高浓度化,通过使用刮刀涂布机进行涂布时,可以所期望的厚度并且均匀地形成纳米纤维层,具有这一优点。作为具体的涂布法,可以使用模头涂布机、辊涂布机、棒涂布机、刮刀涂布机、气刀涂布机等各种公知的装置进行涂布,然后可使用进行干燥的方法和层压法等。
另外,也可以采用单纯地把纳米分散液撒在支撑体上的方法。本发明中使用的纳米纤维由于基本上不含单纤维直径大于500nm的粗大的纳米纤维,故均匀地分散在分散介质中,容易形成宛如纳米纤维溶入分散介质中的溶液状,使之浸渍支撑体,或者进行涂布使纳米纤维分散液附着,可使纳米纤维均匀地附着在支撑体上。
这样使纳米分散液附着在支撑体上后,通过除去分散介质,可以得到纳米纤维呈网状附着在支撑体上的纳米纤维结构体,这可认为是因为,即使纳米纤维在分散液中成为七零八落的单纤维,在分散介质干燥的过程中纳米纤维在分散液中被浓缩,进而纳米纤维部分地络合,形成网状结构的缘故。此外,除去分散介质的方法没有特殊限制,可以原样地直接进行干燥,在采用浸渍法等使支撑体中含大量的分散介质的场合,先采用碾压机等挤出分散介质也有效。
另外,本发明中重要的是制成使数均直径为1~500nm的由热塑性聚合物构成的纳米纤维分散在分散介质中的纳米纤维分散液,并抄造在多孔质的支撑体上。这里所说的抄造,是指使纳米纤维分散液在多孔质的支撑体上通过,使多孔质支撑体附着作为分散质的纳米纤维,然后通过擦拭、干燥除去分散介质的方法。若采用这种方法,则与静电纺丝不同,由于生产效率高,并且没有有害的有机溶剂的蒸气和纳米纤维的飘浮,故具有安全性非常高这种大优点。另外,这种方法由于纳米纤维进入到多孔质的支撑体的内部,在多孔质的支撑体内部也形成纳米纤维的三维网状结构,故是最合适的方法。
然而,如果纳米纤维的纤维长度缩短为5mm以下,则采用浸渍法、抄造法等时,纳米纤维侵入到多孔质支撑体的内部深处,容易形成网状结构而优选。从这种观点考虑,纳米纤维的纤维长度更优选是2mm以下。另外,纳米纤维的纤维长度的下限,只要是可抄造的范围则没有特殊限制,但从网状结构形成效率的观点考虑优选是0.1mm以上。
另外,纳米纤维分散液中所含的纳米纤维浓度优选是0.0001~1重量%,更优选是0.001~0.1重量%。这里,所谓纳米纤维浓是指纳米纤维成分与纳米纤维分散液整体的重量的重量比。通过使纳米纤维浓度为1重量%以下,优选为0.1重量%以下,容易抑制纳米纤维相互的凝聚,可容易使纳米纤维均匀地附着在支撑体上。另外,由于浓度低,故容易调节支撑体上的纳米纤维附着量,也具有容易控制由本发明方法制造的纳米纤维结构体的通液度、透气性、微粒子的捕捉性能等的性能的优点。另一方面,通过使纳米纤维浓度为0.0001重量%以上,优选为0.001重量%以上,可以容易地使纳米纤维彼此容易地络合,可容易形成网状结构,此外,不需要对大量的纳米纤维分散液进行保管、操作,而且使纳米纤维分散液附着在支撑体上的处理时间也短,故也有可提高生产效率的优点。
此外,纳米纤维网状结构可利用种种的要素来控制。特别需要注意的点是在纳米纤维分散液中的纳米纤维的分散状态。这可利用纳米纤维浓度、构成纳米纤维的聚合物与分散介质的亲合性、分散剂的添加等来控制,作为分散剂的种类,例如按水系使用的场合,优选从聚羧酸盐等的阴离子系、季铵盐等的阳离子系、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯等的非离子系的分散剂中进行选择。为了选定适宜的分散剂,例如,利用纳米纤维间电荷的相斥来分散的场合,根据其表面电位(Z-电位)来选定分散剂的种类。在pH=7时Z-电位为-5~+5mV范围内的纳米纤维的场合,优选添加非离子系分散剂,Z-电位为-100mV以上、小于-5mV的场合,优选添加阴离子系分散剂,Z-电位超过+5mV、为100mV以下的场合,优选添加阳离子分散剂,例如N6(尼龙6)纳米纤维,采用激光多普勒电泳法测定的Z-电位(pH=7左右)为-14mV,表面带负电,因此为了增大该电位的绝对值,使用阴离子系分散剂作为分散剂时,Z-电位变为-50mV,故可以提高分散的均匀性。另外,利用立体相斥来分散的场合,分子量过大时,由于与其说是分散剂,不如说作为凝聚剂的效果变大,故优选控制分散剂的分子量,作为分散剂的分子量优选是1000~50000,更优选是5000~15000。但即使是相同的化学组成的分散剂,由于也受到分散剂的分子量、构成纳米纤维的聚合物的种类、纤维的浓度或其他的配合剂的影响,故优选根据纳米纤维的种类、用途、目的来选择适宜的分散剂、制备分散液。分散剂的浓度,相对于分散液全部优选是0.00001~20重量%,更优选为0.0001~5重量%,最优选是0.01~1重量%,由此可获得充分的效果。另外,由于干燥过程是纳米纤维分散液的浓缩过程,故有时对网状结构有影响。因此,当在干燥过程中纳米纤维浓度变高时,纳米纤维容易2次凝聚,随之网状结构的孔隙孔径容易变大。另外,干燥速度快时,分散剂在纳米纤维进行凝聚前先蒸发,纳米纤维的2次凝聚受到抑制,网状结构的孔隙孔径容易变小。
另外,尤其是纳米纤维分散液以膜状附着的场合容易产生影响,但有时纳米纤维分散液的表面自由能、与支撑体的润湿性也对网状结构有影响,这是因为,表面自由能高的场合或与支撑体的润湿性低的场合,纳米纤维分散液膜的稳定性降低,随着分散介质蒸发的进行,纳米纤维分散液膜部分地被破坏,有时这部分成为孔隙。这种场合存在孔隙的孔径变大的倾向。从这样的观点考虑,也可以使之含有控制在干燥过程中的纳米纤维分散液的稳定性的添加剂。
另外,纤维长度越长越容易络合,容易形成牢固的网状结构,另一方面,由于也容易引起由凝聚造成的纳米纤维的集合,故存在孔隙的孔径容易变大的倾向。此外,作为聚合物的分子结构具有官能团、或象液晶聚合物那样苯环多时,由于也容易引起由凝聚造成的纳米纤维的集合,故存在孔隙的孔径容易变大的倾向。
本发明中,对支撑体没有特殊限制,可以使用无纺布、纸、织物、编织物、泡沫体、薄膜、片材、三维的成型体及它们的复合体等。另外,通过使用多孔质的支撑体,可在支撑体的孔隙上或孔隙空间中形成纳米纤维的网状结构,因此优选。支撑体的种类,可考虑形成纳米纤维结构体时的透气度、强度、形态稳定性等的性能而进行选择。例如,用于过滤器用途时,为了增大透气度、通液性,优选在使用环境下孔隙的孔径大、孔隙连通的支撑体。另外,在表面配置纳米纤维层,用于磨擦、磨光、研磨等的用途的场合,优选强度、形态稳定性高的支撑体。另外,在表面配置纳米纤维层的场合,支撑体表面的平滑性高的支撑体,纳米纤维层的厚度、网状结构的均匀性提高,因此优选。此外,为了使纳米纤维与支撑体的亲合性良好,提高网状结构的均匀性,支撑体所使用的纤维优选是单纤维直径为大于1μm、10μm以下的极细丝,更优选是单纤维直径大于1μm、5μm以下的超极细丝。另外,对支撑体的材质没有特殊限制,但优选进行选择,以使得支撑体的形态稳定性不会因纳米纤维分散液而劣化。再者,采用抄造法的场合,由于需要使纳米纤维分散液从支撑体中通过,故重要的是支撑体预先形成为多孔质。
本发明中重要的是使用由热塑性聚合物构成的纳米纤维,由此即使是进行打浆也与以往的合成纤维不同,可以大大地抑制粉体化。
本发明的纳米纤维研磨布、纳米纤维结构体的制造所使用的聚合物合金纤维的制造方法没有特殊限定,例如,可以采用以下那样的方法。
即,把对溶剂的溶解性不同的2种以上的聚合物形成为聚合物合金熔融体,将其纺丝后冷却固化、进行纤维化。根据需要实施拉伸·热处理得到聚合物合金纤维。然后,采用常规方法形成布帛,使用溶剂除去易溶解性聚合物,或者在形成布帛前使用溶剂除去易溶解性聚合物再形成布帛,可得到纳米纤维片状物。
另外,通过使用溶剂从聚合物合金纤维中除去易溶解性聚合物,可以得到在本发明中使用的纳米纤维束。
这里,重要的是在作为纳米纤维前体的聚合物合金纤维中使易溶解性聚合物为海(基体),难溶解性聚合物为岛(域),并控制该岛的尺寸。这里,所谓岛尺寸是使用透射电镜(TEM)观察聚合物合金纤维的横截面,按直径换算来评价的尺寸,纳米纤维的直径大致由前体中的岛尺寸决定,故按照纳米纤维的直径分布来设计岛尺寸的分布。因此,进行合金化的聚合物的混炼非常重要,优选使用混炼挤出机、静止混炼器等进行高混炼。此外,单纯的片料混合(例如,特开平6-272114号公报、特开平10-53967号公报)时,混炼不充分,故难使岛按几十nm尺寸分散。
具体地作为进行混炼时的目标,也取决于组合的聚合物,但使用混炼挤出机时,优选使用双螺杆挤出混炼机,使用静止混炼器的场合,优选混炼器的分割数为100万以上。另外,为了避免混合不匀、混合比率随时间的变动,优选独立地计量各个聚合物,独立地把聚合物供给到混炼装置中。此时聚合物可以作为粒料分开地供给,或者,也可以以熔融状态分开地供给。另外,可以将2种以上的聚合物供给挤出混炼机的中枢,或者,也可以为从挤出混炼机的中途供给一种成分的侧面进料。
作为混炼装置使用双螺杆挤出混炼机的场合,优选兼具高度的混炼和聚合物停留时间的抑制。螺杆由送料部和混炼部构成,通过使混炼部的长度为螺杆有效长度的20%以上,可达到高混炼,因此优选。另外,通过使混炼部的长度为螺杆有效长度的40%以下,可以避免过度的剪切应力,并且可缩短停留时间,可以抑制聚合物的热老化、聚酰胺成分等的凝胶化。另外,通过使混炼部尽量位于双螺杆挤出机的排出侧,可以缩短混炼后的停留时间,抑制岛聚合物的再凝聚。此外,强化混炼的场合,也可以在挤出混炼机中设置具有反向地输送聚合物的回流功能的螺杆。
另外,为使岛按几十nm尺寸进行超微分散,聚合物的组合也重要。
为了使岛域(纳米纤维截面)接近圆形,优选岛聚合物和海聚合物是非相溶,然而,单一的非相溶聚合物的组合时,岛聚合物难充分地超微分散化。因此,优选使组合的聚合物的相溶性最佳化。作为相溶性最佳化的一种指标是溶解度参数(SP值)。这里,所谓SP值是使用(蒸发能/摩尔容积)1/2定义的反映物质凝聚力的参数,SP值相近的物质间有获得相容性良好的聚合物合金的可能性。SP值在各种聚合物中均已知,例如:“塑料·数据手册”旭化成アミダス株式会社/塑料编集部共编、189页等有述。2种聚合物的SP值之差为1~9(MJ/m3)1/2时,容易兼具由非相溶化带来的岛域的圆形化和超微分散化,因此优选。例如,可举出N6与PET的SP值之差为6(MJ/m3)1/2左右,是优选例,而N6与PE的SP值之差为11(MJ/m3)1/2左右,为不优选例。
另外,聚合物相互的熔点差是20℃以下时,尤其是使用挤出混炼机的混炼时,由于难使挤出混炼机中的熔解状况产生差别,因此容易高效率进行混炼,因而优选。
另外,1种成分使用容易热分解、热老化的聚合物时,必须将混炼、纺丝温度抑制得低对其才有利。这里,非晶性聚合物的场合,由于不存在熔点,因此用玻璃化转变温度或维卡软化温度或热变形温度对其代替。
此外,熔融粘度也重要,设定形成岛的聚合物的熔融粘度比海低时,由于容易引起剪切力造成的岛聚合物的变形,故从岛聚合物容易进行微分散化、纳米纤维化的观点考虑而优选。但是,使岛聚合物过度地成为低粘度时容易海化,或由于不能提高相对于纤维全部的混合比,故优选岛聚合物粘度为海聚合物粘度的1/10以上。
另外,海聚合物的熔融粘度有时对纺丝性有大的影响,作为海聚合物使用100Pa·s以下的低粘度聚合物时容易使岛聚合物分散而优选。另外,由此可以显著地提高纺丝性。此时,熔融粘度是在纺丝时喷丝头面温度下,剪切速度1216秒-1时的值。
将本发明中使用的超微分散化的聚合物合金进行纺丝时,纺丝头设计很重要,但丝的冷却条件也重要。如上述那样由于聚合物合金是非常不稳定的熔融流体,故优选从喷丝头喷出后迅速地使之冷却固化。为此,优选从喷丝头到开始冷却的距离为1~15cm。这里,所谓开始冷却意味着丝开始主动的冷却的位置,但实际的熔融纺丝装置使用通风筒上端部来对其代替。
使用本发明的纳米纤维研磨布可以使硬盘的基板表面粗糙度达到0.5nm以下。
另外,使用本发明的纳米纤维研磨布,可使硬盘的刮痕点数为300个/10枚。
本发明的研磨布不只限于硬盘的研磨用途,还可适合用作为有效利用其表面平滑性、柔软性、擦拭性的IT部件用途等的精密仪器的研磨、磨光、抹布。
另外,采用本发明的纳米纤维结构体制造方法得到的纳米纤维结构体不只是上述的研磨用途,利用其网状结构,也适用于过滤器用途等,还可用于从口罩等的生活用途到空气过滤器、液体过滤器等的产业用途和血液过滤器等的医疗用途。
例如,可举出适用净化室用、汽车用、工厂、焚烧场等的排气用、住宅用等的空气过滤器、化学工艺、食品、医药·医疗用的液体过滤器、HEPA过滤器、ULPA过滤器的领域等。
尤其适合于利用了网状结构的HEPA过滤器、ULPA过滤器、血液过滤器。
当然,也适合于衣料用途(透湿防水材料等)、室内装饰用途(窗帘、地毯、垫、壁纸、家具)、车辆内装饰用途(垫、车座、车顶材料等)、美容用途(化妆用具、卸妆片、护肤片等)、产业资料用途(电池隔膜、建材等)、生活资料用途(抹布、去污片、健康用品等)、IT部件用途(传感器部件等)、医药用途(体外循环柱、橡皮膏、贴布材料、细胞培养基材料等)等的一般纤维用途。
实施例
以下,利用实施例详细地说明本发明。再者,实施例中的测定方法采用以下的方法。
A.聚合物的熔融粘度
使用东洋精机制作所制的キヤピログラフ1B测定聚合物的熔融粘度。再者,从投入试样到开始测定聚合物的停留时间为10分钟。
B.熔点
使用Perkin Elmaer DSC-7,以2nd run把显示聚合物熔化的峰顶温度作为聚合物的熔点。此时的升温速度为16℃/分、样品量为10mg。
C.在喷丝头喷出孔中的剪切应力
喷丝头孔壁与聚合物之间的剪切应力,由哈根·泊肃叶公式(剪切应力(dyne/cm2)=R×P/2L)进行计算。
式中,R:喷丝头喷出孔的半径(cm)、P:在喷丝头喷出孔中的压力损失(dyne/cm2)、L:喷丝头喷出孔长度(cm)。
另外,P=(8LηQ/πR4)、η:聚合物粘度(poise)、Q:喷出量(cm3/秒)、π:圆周率。
另外,CGS单位系的1dyne/cm2在SI单位系中为0.1Pa。
D.聚合物合金纤维的乌斯特不匀率(U%)
使用ツェルベガ一ウスタ一株式会社制的USTER TESTER 4,在给丝速度200m/分条件下采用标准模式进行测定。
E.使用TEM观察片状物的横截面
研磨布的场合,使用环氧树脂包埋片状物,沿横截面方向切取超薄切片,使用透射电镜(TEM)观察片状物的横截面,并且,根据需要实施金属染色。
另外,结构体的场合,使用分散前的纳米纤维束,沿纳米纤维束的横截面方向切取超薄切片,使用TEM观察纳米纤维的横截面,并且,根据需要实施金属染色。
TEM装置:(株)日立制作所制H-7100 FA型
F.纳米纤维的数均单纤维纤度、直径
使用透射电镜(TEM)或扫描电镜(SEM)观察含纳米纤维的片状物的横截面,测定在同一横截面内任意地抽出的50根以上的单纤维的直径。测定是使用图像处理软件(WINROOF)对TEM或SEM的片状物的横截面照片进行图象处理,求出单纤维直径和单纤维纤度,通过在3处以上进行测定,并至少测定合计为150根以上的单纤维直径,从而求出。
这里,涉及本发明的研磨布的场合,象以下的(1)那样地决定测定的母体,涉及本发明的纳米结构体的制造方法的场合,象以下的(2)那样地决定测定的母体。
(1)涉及本发明的研磨布的场合
超过250nm(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,为6×10-4dtex)的其他的纤维除外,只任意地选择、测定1nm~250nm的单纤维直径的纤维。
(2)涉及本发明的纳米纤维结构体的制造方法的场合
超过1000nm(尼龙6(比重1.14g/cm3)的场合,单纤维纤度为9×10-3dtex)的其他纤维除外,只任意地选择、测定1nm~1000nm的单纤维直径的纤维。
此外,构成片状物的纳米纤维为异形截面的场合,首先测定单纤维的截面积,假定该面积为截面为圆的场合的面积,通过由该面积算出直径,求出单纤维直径。
单纤维纤度的平均值如以下所述求出。首先按nm单位测定单纤维直径,直到小数点后第1位,将小数点以后进行四舍五入。由该单纤维直径算出单纤维纤度,再求出该单纤维纤度的单纯的平均值。本发明将该平均值作为“数均单纤维纤度”。
对单纤维的数均直径,也采用同样的统计方法求出。
G.纳米纤维的数均直径
纳米纤维的数均直径如以下所述求出。
即,由上述TEM观察得到的横截面照片,使用图像处理软件(WINROOF),按圆换算来计算纳米纤维的单纤维直径,求出该单纤维直径的单纯的平均值。此时,解析在同一横截面内任意地抽出的150根以上的纳米纤维的直径,用于计算。
H.纳米纤维的数均单纤维纤度波动
构成研磨布的纳米纤维的单纤维纤度波动,如本说明书中已述的那样,象以下所述那样进行评价。
即,求出研磨布中的各个纳米纤维的单纤维纤度,直到有效数字一位,作为dti,把单纤维纤度的总和记为总纤度(dt1+dt2+...+dtn)。另外,如上述那样,统计求出直到有效数字一位、并具有相同的单纤维纤度的纳米纤维的频度(个数),其积除以总纤度所得到的值作为该纳米纤维的单纤维纤度的纤度比率。
这相当于各单纤维纤度成分相对于研磨布中所含的纳米纤维全体的重量分率(体积分率),该值大的单纤维纤度成分,对纳米纤维研磨布的性质的贡献大。
此外,本发明中所述的纳米纤维的单纤维纤度波动,与求出上述的单纤维纤度的平均值同样地,使用透射电镜(TEM)或扫描电镜(SEM)观察至少部分地含有纳米纤维的片状物的横截面,测定在同一横截面内任意地抽出的50根以上的纳米纤维的单纤维直径,但是在3处以上进行测定,通过测定至少合计为150根以上的单纤维直径而求出,使用与求上述的单纤维纤度的平均值时相同的N数和相同的数据求出。
I.纤维比率
利用上述纳米纤维横截面的直径解析,把各个纳米纤维的单纤维直径记为di,算出该单纤维直径的平方的总和(d1 2+d2 2+...+dn 2)=∑di 2(i=1~n)。另外,把在大于500nm、但为1μm以下的直径范围的各个纳米纤维的纤维直径记为Di,算出该纤维直径的平方的总和(D1 2+D2 2+...+Dm 2)=∑Di 2(i=1~m)。通过算出∑Di 2相对于∑di 2的比例,作为粗大的纳米纤维相对于全部纳米纤维的面积比率(重量比率)即纤维比率。
J.纳米纤维的直径波动幅度
纳米纤维的直径波动幅度,象以下所述那样进行评价。即采用在纳米纤维的单纤维直径的中心值附近单纤维直径差在30nm幅度内的单纤维的纤度比率进行评价。这意味着波动向中心纤度附近的集中度,该纤度比率越高意味着波动越小。这也使用与求上述的数均单纤维纤度时使用的相同的N数和相同的数据来求出。
K.片状物的拉伸强力和伸长10%时的应力
按照JIS L1096 8.12.1(1999),从片状物(研磨布)制取宽度5cm、长度20cm的样品,以夹持间隔为10cm,使用恒速伸长型拉伸试验机,以拉伸速度10cm/分使之伸长、进行测定,根据得到的值,将每1cm宽度的载荷作为拉伸强力(单位:N/cm宽度)。
另外,伸长1cm时的应力作为伸长10%时的应力。
L.硬盘的纹理加工
将研磨布制成40mm宽度的带,作为被研磨物,使用在市售的铝板上镀Ni-P后进行抛光加工的基板(平均粗糙度=0.28nm),在对研磨布施加20N的加工张力的状态下,按5cm/分的速度使研磨布行走,在研磨布表面滴加由平均粒径0.2μm的金刚石晶体构成的游离磨粒的浆液,实施25秒钟研磨。
另外,被研磨物的平均表面粗糙度和划痕点数如以下所述求出。
<基板表面粗糙度>
按照JIS B0601,对盘基板样品表面的任意10个部位测定平均粗糙度,通过将10个部位的测定值进行平均,算出基板表面粗糙度。
<划痕点数>
把纹理加工后的5片基板的两面,即共10个表面作为测定对象,使用Candela 5100光学表面分析计,测定划痕点数,使用10个表面的测定值的平均值进行评价,300点以下为合格。
M.聚合物弹性体的含量
聚合物弹性体含量的确认,使用溶剂等从试样面积1m2的研磨布中溶出除去聚合物弹性体,通过分别求该溶出除去处理前后的重量来进行确认。
N.SEM观察
对样品蒸镀铂,使用超高分解能力电解放射型扫描电镜进行观察。
SEM装置:(株)日立制作所制UHR-FE-SEM
O.力学特性
在室温(25℃)下,初始试样长度=200mm、拉伸速度=200mm/分,在JIS L 1013所示的条件下,求载荷-伸长曲线。然后断裂时的载荷值除以初始的纤度,将结果作为强度,断裂时的伸长长度除以初始试样长度,其值作为伸长率,从而求出强伸度曲线。
P.压缩弹性比
压缩弹性比S按以下定义。首先在下述条件下测定压缩弹性。
测定装置:岛津制作所(株)制才一トグラフAGS 500B
试样片尺寸:φ50mm
试样厚度:0.4mm以上
(试样小于0.4mm的场合,把试样多片重叠成为0.4mm以上,且使之达到最接近0.4mm的厚度来进行测定。)
压缩速度:0.5mm/分
绘制由该测定得到的变形和压缩载荷的曲线,把曲线的在0.1kg/cm2和0.5kg/cm2下的切线的斜率作为各自的压缩弹性值。该0.5kg/cm2时的压缩弹性值除以0.1kg/cm2时的压缩弹性值所得到的值定义为S。
Q.耐磨损性
按照ASTM D-1175进行试验。具体地,使用日本电子科学(株)制的シ一フア一磨损试验机,载荷为3628.8g,作为刷子使用毛绒长为13mm的尼龙,采用以45转擦过时试样的减少量mg进行定义。
n数为3,求它们的平均值。
R.表面粗糙度
准备10片以上的大小为7cm×7cm的研磨布试样,在温度20℃、湿度60%的干燥器中放置12小时以上。把其中的1片研磨布安装在TAYLORHOBSON公司制的タリサ一フ4型的表面粗糙度计上。在温度20℃、湿度60%环境下,在测定检测部的曲率半径1.25μm,检测部速度30cm/分、粗糙度灵敏度500倍的测定条件下,对1片试样测定5mm长度的试样表面的粗糙度,使用10片试样进行该测定,用它们的单纯平均值求出。
S.表面硬度
用基于JIS K-6253A的规定而测定的硬度表示。即,准备10片以上的大小为7cm×7cm的研磨布试样,在温度20℃、湿度60%的干燥器中放置12小时以上。将其中的1片安装在装有聚合物计器(株)制的ASKER A型感知部的CL-150恒压载荷硬度计上。在温度20℃、湿度60%环境下测定硬度,使用10片试样进行该测定,用它们的单纯平均值求出。
T.层合厚度
纳米纤维的层合厚度如以下所述求出。首先为了只对支撑体测定厚度,从支撑体的任意部位切取10片的10cm见方的样品,置于带有测微计的试样台上,在20℃、65%条件下使用测微计测定厚度,对每1片试样测定10个部位,将测定结果进行单纯平均,作为厚度Ts(μm)。同样地,测定片状物的厚度,作为厚度Tn(μm)。此外,由下式(1)求出纳米纤维相对于片状物整体的层合厚度。
层合厚度=(Tn-Ts)/Tn ×100 (1)
U.Z-电位测定
预先向纳米纤维分散液中添加0.001M的KCl,在pH=7下使用电泳光散射光度计ELS-800(大塚电子(株)制)进行测定。
实施例1
使用双螺杆挤出混炼机,将熔融粘度53Pa·s(262℃,剪切速度121.6秒-1)、熔点220℃的N6(20重量%),和对熔融粘度310Pa·s(262℃,剪切速度121.6秒-1)、熔点225℃的间苯二甲酸8mol%和双酚A 4mol%进行共聚得到的、熔点225℃的共聚PET(80重量%)在260℃下进行混炼,得到聚合物合金片料,再者,该共聚PET在262℃、1216秒-1下的熔融粘度是180Pa·s。此时的混炼条件如下。
聚合物供给,分别计量N6(尼龙6)和共聚PET,分开地向混炼机供给,使用直径37mm、有效长度1670mm、L/D=45.1的螺杆,温度为260℃。
在275℃的熔融部2将该聚合物合金片料熔融,导入纺丝温度280℃的纺丝头组合3中。如图7所示,使用超滤径15μm的金属无纺布过滤聚合物合金熔融体后,由喷丝头面温度为262℃的喷丝头5进行熔融纺丝。图7中各符号分别是:1-料斗、2-熔融部、3-纺丝头组合、4-纺丝组件、5-纺丝头、6-通风筒、7-丝条、8-集束给油导线器、9-第1牵引辊、10-第2牵引辊、11-卷绕丝。
此时,作为喷丝头,如图8所示,使用在喷出孔上部有直径0.3mm的计量部12的、喷出孔径14为0.7mm、喷出孔长度13为1.75mm的喷丝头,此时每个单孔的喷出量为2.9g/分。
此时的喷丝头孔壁和聚合物间的剪切应力为0.13MPa(聚合物合金的粘度为105Pa·s、262℃、剪切速度1248秒-1),该剪切应力十分低。此外,从喷丝头下面到冷却开始点(通风筒6的上端部)的距离是9cm,喷出的丝条利用20℃的冷却风在1m范围内冷却固化,利用在距喷丝头5为1.8m的下方设置的给油导线器8给油后,通过非加热的第1牵引辊9和第2牵引辊10以900m/分进行卷绕。
如图9所示,使第1热辊17的温度为90℃、第2热辊18的温度为130℃,对上述丝条进行拉伸热处理。此时,第1热辊17和第2热辊18间的拉伸倍率为3.2倍。图9中的符号分别是:15-未拉伸丝、16-进料辊、19-第3辊(室温)、20-拉伸丝。得到的聚合物合金纤维显示出120dtex、12根单丝、强度4.0cN/dtex、伸长率35%、U%=1.7%的优异特性。
另外,用TEM观察所得的聚合物合金纤维的横截面的结果,如图2所示,显示出共聚PET为海(淡的部分)、N6(浓的部分)为岛的海岛结构,岛N6的数均直径是53nm,得到N6超微分散化了的作为N6纳米纤维前体的聚合物合金纤维。对该聚合物合金纤维赋予卷曲和进行裁剪,得到切断长度为51mm的聚合物合金原棉(A)。
对这样得到的聚合物合金原棉(A)实施梳理和铺网(lapping),再以3500根/cm2的钢针根数实施针刺,得到单位面积为500g/m2的由聚合物合金原棉构成的无纺布。
通过在95℃的5%氢氧化钠水溶液中将上述无纺布浸渍1小时,水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
由TEM照片只解析该无纺布中的N6纳米纤维的结果,N6纳米纤维的数均单纤维直径是56nm(3×10-5dtex),是以往没有的细度。
另外,单纤维纤度在1×10-8~4×10-4dtex范围内的纤维的纤度比率是100%,此外,在1×10-8~2×10-4dtex内的纤维的纤度比率是100%(以下的各实施例中,这些结果相同)。1×10-8~1×10-4dtex的纤度比率是99%。
单纤维直径为55~84nm之间的单纤维纤度比率是71%,如表1所示,单纤维纤度的波动极小。把N6纳米纤维的单纤维直径和单纤维纤度的柱式图示于图3、图4,但此时以单纤维直径的10nm刻度统计根数(频度)和纤度比率。所谓单纤维直径的10nm刻度,意指:例如,单纤维直径为55~64nm的单纤维,统计为单纤维直径60nm,而单纤维直径为75~84nm的单纤维,统计为单纤维直径80nm。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,并使得聚乙烯醇相对于无纺布中的纤维,按固体成分计为20重量%。
此外,对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,并使得其按固体成分计,相对于无纺布中的纤维,固体成分为30重量%,进行湿式凝固,得到了由N6纳米纤维构成的无纺布。
将得到的无纺布的表面用JIS#240、#350、#500号的砂纸磨光,再将其用间隙为1.0mm的表面温度150℃的上下两根进行氟加工后的加热辊夹住,在0.7kg/cm2的压力下加压后,使用表面温度15℃的冷却辊进行急冷得到将表面平滑化了的研磨布。该研磨布的压缩弹性的比S是3.0,耐磨系数是30mg,表面粗糙度是20μm,表面硬度是38。另外,该研磨布的伸长10%时的应力是12N/cm宽度,纹理加工中的研磨布的伸长少,对硬盘纹理加工的结果,基板的平均表面粗糙度小,为0.24nm,划痕点数为96个,疵点显著减少,是电磁转换特性优异的硬盘,此外,纹理加工表面残留的研磨屑、磨粒片极少。
实施例2
对在实施例1中得到的聚合物合金原棉(A)实施梳理和铺网,再以针密度500根/cm2实施针刺,得到单位面积450g/m2的由聚合物合金原棉构成的无纺布。
另外,对单纤维纤度1.9dtex的PP原棉(B)实施梳理和铺网,再以500根/cm2实施针刺,得到PP无纺布,把上述得到的由聚合物合金原棉构成的无纺布和PP无纺布各1张进行重叠,再以3000根/m2的钢针根数实施针刺,得到由聚合物合金原棉(A)和PP原棉(B)构成的贴合型无纺布。
然后,与实施例1同样地,把该无纺布在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,使聚乙烯醇相对于无纺布中的纤维,按固体成分计为20重量%。
此外,对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,并使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到单位面积390g/m2的由N6纳米纤维和PP纤维构成的混合型无纺布。
与实施例1同样地对得到的无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例3
海成分使用碱可溶型共聚聚酯树脂60重量%,岛成分使用N6树脂40重量%,采用熔融纺丝作成岛成分为100岛、5.3dtex的高分了排列体复合纤维(以下,称为复合纤维)后,进行2.5倍拉伸,得到2.1dtex的复合纤维。该复合纤维的强度是2.6cN/dtex、伸长率是35%。另外,由TEM照片解析成为岛成分的极细纤维的部分的平均单丝纤度,结果相当于0.02dtex。对该纤维赋予卷曲和进行剪裁,得到剪裁长度为51mm的复合原棉(C)。
将该复合原棉(C)和在实施例1中得到的聚合物合金原棉(A)按重量比A/C=50/50进行混棉,实施梳理和铺网,再以3500根/cm2的钢针根数实施针刺,得到单位面积500g/m2的由聚合物合金原棉(A)和复合原棉(C)构成的混合型无纺布。
然后,与实施例1同样地,把该无纺布在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计,为20重量%。
此外,对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,并使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由N6纳米纤维和极细N6纤维构成的混合型无纺布。
与实施例1同样地对得到的无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例4
把在实施例1中得到的聚合物合金纤维在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥,切断成2mm长度,得到N6纳米纤维的切断纤维。在Tappi标准尼亚加拉试验打浆机(东洋精机制作所(株)制)中加入水23L和刚才得到的切断纤维30g,进行5分钟的预打浆,然后除去多余的水,回收纤维,该纤维的重量是250g,其含水率是88%。把含水状态的纤维250g原样地直接加到自动式PFI磨机(熊谷理机工业(株)制)中,在转速1500rpm、间隙0.2mm的条件下打浆6分钟。在纤维混合机MX-X103(松下电器产业(株)制)中加入打浆后的纤维4.2g、作为分散剂的阴离子系分散剂シヤロ一ルAN-103P(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌5分钟,得到N6纳米纤维的水分散体。该水分散体中的纳米纤维的Z-电位是-50mV。把该N6纳米纤维的水分散体500g、水20L装进半自动多角形抄片机(熊谷理机工业(株)制),在纤维直径45μm、200根/英寸的聚酯平织物(NBC株式会社制的产业资料用网眼织物商品号T-NO.200S)上进行抄纸,保持原样地使用高温用旋转型干燥机(熊谷理机工业(株)制)在110℃干燥2分钟,得到单位面积8g/m2的N6纳米纤维,以聚酯平织物为支撑体而层合的研磨布。聚酯平织物的厚度是70μm,层合研磨布总厚度是100μm,纳米纤维相对于该片状物整体的层合厚度是30%。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、表面粗糙度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例5
对实施例4的研磨布赋予聚乙烯醇,使之相对于研磨布中的纤维,按固体成分计达到20重量%,再对该研磨布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,并使得作为固体成分,相对于研磨布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由N6纳米纤维和聚酯平织物构成的层合型研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、表面粗糙度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例6
除了使实施例4的层合的N6纳米纤维的单位面积为60g/m2以外,其他与实施例4同样地得到N6纳米纤维层合在聚酯平织物上的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、表面粗糙度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例7
对实施例6的研磨布赋予聚乙烯醇,使之相对于研磨布中的纤维,按固体成分计达到20重量%,再对该研磨布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,并使得作为固体成分,相对于研磨布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由N6纳米纤维和聚酯平织物构成的层合型研磨布。
与实施例1同样地对得到的研磨布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、表面粗糙度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例8
使用在实施例1中使用的N6和重均分子量12万、熔融粘度30Pa·s(240℃,剪切速度2432秒-1)、熔点170℃的聚L乳酸(光学纯度99.5%以上),N6的含有率为20重量%、混炼温度为220℃,与实施例1同样地进行熔融混炼,得到聚合物合金片料。这里,聚L乳酸的重均分子量如以下所述求出。即把THF(四氢呋喃)混合在试样的氯仿溶液中制成测定溶液。然后使用Waters公司制的凝胶渗透色谱仪(GPC)Waters2690在250℃对其进行测定,按聚苯乙烯换算,求出重均分子量。
此外,在实施例1中使用的N6在剪切速度2432秒-1下的熔融粘度为57Pa·s。另外,该聚L乳酸在215℃、剪切速度1216秒-1下的熔融粘度为86Pa·s。使用得到的聚合物合金片料,在熔融温度230℃、纺丝温度230℃(喷丝头面温度215℃)、纺丝速度3200m/分下,与实施例1同样地进行熔融纺丝,得到未拉伸丝。将得到的未拉伸丝在拉伸温度90℃、拉伸倍率1.5倍、热定型温度130℃下与实施例1同样地进行拉伸热处理,得到聚合物合金纤维。该聚合物合金纤维是70dtex、36单丝、强度3.4cN/dtex、伸长率38%、U%=0.7%。使用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横截面的结果,显示聚L乳酸为海、N6为岛的海岛结构,作为岛成分的N6的数均直径是55nm,是N6以纳米尺寸进行了均匀分散的聚合物合金纤维。对该纤维赋予卷曲和进行裁剪,得到切断长度为51mm的复合原棉(D)。
对上述聚合物合金原棉(D)实施梳理和铺网后,再以3500根/cm2的钢针根数实施针刺,得到单位面积500g/m2的由聚合物合金原棉构成的无纺布。
把该无纺布在95℃的3%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
从该无纺布中只抽出N6纳米纤维进行解析的结果,N6纳米纤维的数均单纤维直径为56nm(3×10-5dtex),是以往所没有的细度,单纤维纤度波动如表1所示,是极小的。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,并使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,并使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到单位面积390g/m2的由N6纳米纤维构成的无纺布。
与实施例1同样地对得到的无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例9
作为熔融粘度500Pa·s(262℃,剪切速度121.6秒-1)、熔点220℃的N6(40重量%),与实施例1同样地进行熔融纺丝。此时的喷丝头孔壁与聚合物间的剪切应力为0.1MPa(聚合物合金的粘度为200Pa·s、262℃、剪切速度416秒-1),与实施例1同样地得到聚合物合金纤维。得到的聚合物合金纤维显示出126dtex、36单丝、强度4.2cN/dtex、伸长率38%、U%=1.8%的优异特性。另外,使用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横截面的结果,与实施例1同样地显示出共聚PET为海、N6为岛的海岛结构,岛N6的数均直径是80nm,得到了N6超微分散化了的聚合物合金纤维。对该聚合物合金纤维赋予卷曲和进行裁剪,得到切断长度为51mm的聚合物合金原棉(D)。
对上述聚合物合金原棉(D)实施梳理和铺网后,再以3500根/cm2的钢针根数实施针刺,得到单位面积450g/m2的由聚合物原棉构成的无纺布。
然后,与实施例1同样地,把该无纺布在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
从该无纺布中只抽出纳米纤维进行解析的结果,纳米纤维的数均单纤维直径为84nm(6×10-5dtex),是以往所没有的细度,单纤维纤度波动如表1所示,是极小的。然后对该无纺布赋予聚乙烯醇,并使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,并使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由N6纳米纤维构成的无纺布。
与实施例1同样地对得到的无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例10
将44dtex-34单丝的N6作为经丝,将在实施例9中得到的聚合物合金纤维2根并丝,作为纬丝,得到织组织为5片缎纹(satin)、下机密度(经×纬)为122×130根/英寸的织物。
然后,与实施例1同样地,把该织物在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。得到织物研磨布。织物的布面覆盖系数(经×纬)是860×1405。
得到的研磨布的伸长10%时的应力和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例11
使用28号针的圆编织机编织在实施例9中得到的聚合物合金纤维,得到编组织光滑的横纹编织物。
然后,与实施例1同样地,把该织物在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥,得到编织物研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例12
使用熔融粘度120Pa·s(262℃,121.6秒-1)、熔点225℃的PBT和共聚了22%的丙烯酸-2-乙基己酯的聚苯乙烯(以下,有时称为co-PS),PBT的含有率为20重量%、混炼温度为240℃,与实施例1同样地进行混炼,得到聚合物合金片料。
在熔融温度260℃、纺丝温度260℃(喷丝头面温度245℃)、单孔喷出量1.0g/分、纺丝速度1200m/分条件下与实施例1同样地将聚合物合金进行熔融纺丝。在拉伸温度100℃、拉伸倍率为2.49倍、热定型温度为115℃下对得到的未拉伸丝与实施例1同样地进行拉伸热处理。得到的拉伸丝是161dtex、36单丝、强度1.4cN/dtex、伸长率33%、U%=2.0%。
使用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横截面的结果,显示出co-PS为海、PBT为岛的海岛结构,PBT的数均直径是45nm,得到PBT以纳米尺寸均匀分散化的聚合物合金纤维。对该纤维赋予卷曲和进行裁剪,得到切断长度51mm的聚合物合金原棉(E)。
对上述聚合物合金原棉(E)实施梳理和铺网,再以3500根/cm2的钢针根数实施针刺,得到单位面积500g/m2的由聚合物合金构成的无纺布。把该无纺布浸渍在三氯乙烯中,由此溶出作为海成分的聚苯乙烯树脂和co-PS的99%以上。
从该无纺布中只抽出PBT纳米纤维,与实施例1同样地进行解析的结果,PBT纳米纤维的数均单纤维直径为50nm(3×10-5dtex),是以往所没有的细度,另外,单纤维纤度波动极小。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由PBT纳米纤维构成的无纺布。
与实施例1同样地对得到的无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表1所示。
实施例13、14、15、16、17、18
实施例13、14、15、16、17、18分别与实施例1、8、9、10、11、12对应,是在各自对应的实施例所得到的研磨布的背面涂布以NBR(丁腈橡胶;nitrile rubber)为主体的粘合剂,压接厚度50μm的聚酯薄膜,得到由N6纳米纤维无纺布和聚酯薄膜构成的贴合型无纺布。
得到的无纺布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表2所示。
实施例19、20、21、22、23
实施例19、20、21、22、23分别与实施例1、实施例8、实施例9、实施例10、实施例11对应,是使各自对应的实施例的聚合物合金纤维的聚酯成分的水解除去率为50%,除此以外,分别与实施例1、8、9、10、11同样地得到研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表3所示。
实施例24、25、26、27
实施例24、25、26、27分别与实施例13、14、15、17对应,是使各自对应的实施例所得到的研磨布在水中浸渍30分钟,在对纳米纤维充分浸透水的状态下实施硬盘的纹理加工,结果示于表4。
比较例1
使用在图10中表示出概况的装置,将熔融粘度150Pa·s(262℃,121.6秒-1)、熔点220℃的N6和熔融粘度145Pa·s(262℃,121.6秒-1)、熔点105℃的PE,边计量各个聚合物边导入双螺杆挤出机中,并使得N6的掺混比率达到20重量%,双螺杆挤出机21的温度为260℃,进行熔融后,由喷丝头孔数为12、喷出孔径0.30mm、喷出孔长度50mm的竹筒式喷丝头与实施例1同样地进行熔融纺丝。22是片料计量装置。然而,N6和PE的掺混不匀大,不仅在喷丝头下发生大的膨化效应,而且也缺乏拉丝性,不能稳定地卷绕丝,但得到少量的未拉伸丝,与实施例1同样地进行拉伸·热处理,得到82dtex、12单丝的拉伸丝。此时的拉伸倍率为2.0倍。对该纤维赋予卷曲和进行裁剪,得到切断长度51mm的由N6和PE构成的原棉。
对上述原棉实施梳理和铺网,再以2000根/cm2的钢针根数实施针刺,得到单位面积500g/m2的无纺布。
使用85℃的甲苯对该无纺布浸渍1小时以上,由此溶出除去无纺布中的PE的99%以上,得到由极细N6丝构成的无纺布。从得到的无纺布中抽出极细N6丝进行解析的结果,已确认生成了单纤维直径为100nm~1μm(单纤维纤度9×10-5~9×10-3dtex)的超极细丝。该无纺布的数均单纤维纤度为1×10-3dtex(单纤维直径334μm),是较大的,单纤维纤度波动也象图5和图6所示那样是大的。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,然后进行了湿式凝固。
然后,与实施例1同样地对无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
硬盘的纹理加工的结果,划痕点数为约2000个,疵点个数极多,电磁转换特性差。
比较例2
除了使实施例1的针刺为钢针根数100根/cm2以外,其他与实施例1同样地得到研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力为0.9N/cm宽度,在硬盘的纹理加工中研磨布伸长不恢复,不能进行纹理加工。
对以上的比较例1和比较例2进行归纳的结果如表5所示。
实施例28
使用在实施例3中得到的复合原棉(C),实施梳理和铺网,再以3500根/cm2的钢针根数实施针刺,得到单位面积600g/m2的由复合原棉(C)构成的无纺布。
然后,与实施例1同样地将该无纺布在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
接着对该无纺布赋予聚乙烯醇,使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,再与实施例1同样地磨光,得到由极细N6纤维构成的无纺布。
另外,进一步用水稀释在实施例4中得到的分散液,得到N6纳米纤维浓度为0.05重量%的水分散体。使用喷雾器喷嘴对上述得到的无纺布喷吹0.05重量%浓度的水分散体100次,在由极细N6纤维构成的片状物上形成N6纳米纤维层,干燥后进行加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。由极细N6纤维构成的片状物的厚度是500μm,研磨布的总厚度是530μm,纳米纤维相对于该片状物整体的层合厚度是5.7%。
由TEM照片只解析该研磨布中的N6纳米纤维的结果,N6纳米纤维的数均单纤维直径(数均直径)是56nm(3×10-5dtex),另外,单纤维纤度1×10-8~1×10-4dtex的纤度比率是99%,尤其是单纤维直径55~88nm间的单纤维纤度比率是71%,单纤维纤度的波动如表6所示,是极小的。另外,单纤维直径大于100nm的单纤维的纤维比率是0%。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表6所示。
在以下的参考例中示出在实施例中使用的纳米纤维分散液的制造。
参考例1
使用双螺杆挤出机,在220℃下将熔融粘度57Pa·s(240℃,剪切速度2432秒-1)、熔点220℃的N6(20重量%)和重均分子量12万、熔融粘度30Pa·s(240℃,剪切速度2432秒-1)、熔点170℃的聚L乳酸(光学纯度99.5%以上)(80重量%)进行熔融混炼,得到聚合物合金片料。这里,聚L乳酸的重均分子量如以下所述求出。即把THF(四氢呋喃)混合到试样的氯仿溶液中,制成测定溶液,然后使用Waters公司制的凝胶渗透色谱仪(GPC)Waters 2690在25℃下对其进行测定,按聚苯乙烯换算,求出重均分子量。再者,N6在262℃、剪切速度121.6秒-1下的熔融粘度是53Pa·s。另外,该聚L乳酸在215℃、剪切速度1216秒-1下的熔融粘度是86Pa·s。另外,此时的混炼条件如下述。
聚合物供给:分别计量N6和共聚PET,分开地投入到混炼机中。
螺杆型式:同向完全啮合型,双螺纹
螺杆:直径37mm,有效长度1670mm
L/D=45.1
混炼部长度位于比螺杆有效长度的1/3更靠近喷出的一侧。
温度:220℃
排气口:2个部位
将该聚合物合金片料在230℃的熔融部中熔融,导入纺丝温度230℃的纺丝组合中。使用超滤径15μm的金属无纺布过滤聚合物熔融体之后,由喷丝头面温度215℃的喷丝头进行熔融纺丝。此时,作为喷丝头使用喷丝头孔径0.3mm、孔长度0.55mm的喷丝头,但几乎观察不到膨化现象。此时每个单孔的喷出量是0.94g/分。此外,从喷丝头下面到冷却开始点(通风筒的上端部)的距离是9cm。喷出的丝条由20℃的冷却风在1m的范围内冷却固化,由设于距喷丝头1.8m的下方的给油导线器给油后,通过非加热的第1牵引辊和第2牵引辊卷绕。然后设定第1热辊的温度为90℃、第2热辊的温度为130℃对其进行拉伸热处理。此时第1热辊和第2热辊间的拉伸倍率为1.5倍。得到的聚合物合金纤维显示出62dtex、36单丝、强度3.4cN/dtex、伸长率38%、U%=0.7%的优异特性。另外,使用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横截面的结果,显示出聚L乳酸为海、N6为岛的海岛结构,岛N6的数均直径是55nm,得到N6超微分散化了的作为N6纳米纤维前体的聚合物合金纤维。
把得到的聚合物合金纤维在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去聚合物合金纤维中的聚L乳酸成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥,得到N6纳米纤维的纤维束。由TEM照片解析该纤维束的结果,N6纳米纤维的数均直径为60nm,是以往所没有的细度,单纤维直径大于100nm的纤维的纤维比率是0%。
把得到的N6纳米纤维的纤维束切断成2mm长度,得到N6纳米纤维的切断纤维。在Tappi标准尼亚加拉试验打浆机(东洋精机制作所(株)制)中装入水23L和刚才得到的切断纤维30g,预打浆5分钟,然后除去多余的水,回收纤维,该纤维的重量是250g,其含水率是88重量%。把含水状态的纤维250g原样地直接装到自动式PFI磨机(熊谷理机工业(株)制)中,在转速1500rpm、间隙0.2mm下打浆6分钟。在纤维混合机MX-X103(松下电器产业(株)制)中装入打浆过的纤维4.2g、作为分散剂的阴离子系分散剂シヤロ-ルAN-103P(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌30分钟,得到N6纳米纤维的含有率为0.1重量%的N6纳米纤维分散液。该分散体中的纳米纤维的Z-电位是-50mV。
参考例2
将参考例1的N6变更为熔融粘度212Pa·s(262℃,剪切速度121.6秒-1)、熔点220℃的N6(45重量%),除此以外,其他与参考例1同样地进行熔融混炼,得到聚合物合金片料。接着,与参考例1同样地将该聚合物合金片料进行熔融纺丝、拉伸热处理,得到聚合物合金纤维。所得到的聚合物合金纤维显示出67dtex、36单丝、强度3.6cN/dtex、伸长率40%、U%=0.7%的优异特性。另外,使用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横截面的结果,与参考例1同样地,显示出聚L乳酸为海、N6为岛的海岛结构,N6的数均直径是110nm,得到N6超微分散化了的聚合物合金纤维。
对得到的聚合物合金纤维与参考例1同样地水解除去聚合物合金纤维中的聚L乳酸成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥,得到N6纳米纤维的纤维束。由TEM照片解析该纤维束的结果,N6纳米纤维的数均直径是120nm,是以往所没有的细度,单纤维直径大于500nm的单纤维的纤度比率是0%,单纤维直径大于200nm的单纤维的纤维比率是1%。
把得到的N6纳米纤维的纤维束切断成2mm长度,得到N6纳米纤维的切断纤维。然后与参考例1同样地对其实施预打浆,得到含水率88重量%的N6纳米纤维后,再与参考例1同样地打浆,使用作为分散剂的阴离子系分散剂シヤロ-ルAN-103P(第一工业制药(株)制:分子量10000),与参考例1同样地进行搅拌,得到N6纳米纤维的含有率为0.1重量%的N6纳米纤维分散液。
参考例3
使用熔融粘度120Pa·s(262℃,121.6秒-1)、熔点225℃的PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)和共聚了22%的丙烯酸-2-乙基己酯的聚苯乙烯(PS),PBT的含有率为20重量%,混炼温度为240℃,与参考例1同样地进行熔融混炼,得到聚合物合金片料。此时,共聚PS在262℃、121.6秒-1下的熔融粘度是140Pa·s,在245℃、1216秒-1下的熔融粘度是60Pa·s。
将该聚合物合金片料在纺丝温度260℃(喷丝头面温度245℃)、纺丝速度1200m/分下与参考例1同样地进行熔融纺丝。此时,作为喷丝头使用在喷出孔上部具有直径0.3mm的计量部的、喷出孔径为0.7mm、喷出孔长度为1.85mm的喷丝头。纺丝性良好,在1吨的纺丝中断丝1次。此时每个单孔的喷出量为1.0g/分。对得到的未拉伸丝在拉伸温度100℃、拉伸倍率为2.49倍、热定型温度为115℃下与参考例1同样地进行拉伸热处理。得到的拉伸丝是161dtex、36单丝、强度1.4cN/dtex、伸长率33%、U%=2.0%。使用TEM观察得到的聚合物合金纤维的横截面的结果,显示出共聚PS为海、PBT为岛的海岛结构,PBT的数均直径是70nm,得到PBT以纳米尺寸均匀分散化的聚合物合金纤维。
把得到的聚合物合金纤维浸渍在三氯乙烯中,由此溶出作为海成分的共聚PS的99%以上,然后对其进行干燥,得到PBT纳米纤维的纤维束。由TEM照片解析该纤维束的结果,PBT纳米纤维的数均直径为85nm,是以往所没有的细度,单纤维直径大于200nm的单纤维的纤维比率是0%,单纤维直径大于100nm的单纤维的纤维比率是1%。
把得到的PBT纳米纤维的纤维束切断成2mm长度,得到PBT纳米纤维的切断纤维。然后与参考例1同样地对其进行预打浆,得到含水率80重量%的PBT纳米纤维后,再与参考例1同样地进行打浆。加入该打浆过的纤维2.5g、作为分散剂的非离子系分散剂ノイゲンEA-87(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌30分钟得到PBT纳米纤维的含有率为0.1重量%的PBT纳米纤维分散液。
参考例4
将熔融粘度220Pa·s(262℃,121.6秒-1)、熔点225℃的PTT(聚对苯二甲酸三亚甲基酯)和新日铁化学(株)制的共聚PS(聚苯乙烯)(“エスチレン”KS-18、甲基丙烯酸甲酯共聚、熔融粘度110Pa·s、262℃、121.6秒-1),在PTT的含有率为25重量%、混炼温度为240℃的条件下与参考例1同样地进行熔融混炼,得到聚合物合金片料。另外,该共聚PS在245℃、1216秒-1下的熔融粘度是76Pa·s。
将该聚合物合金片料在熔融温度260℃、纺丝温度260℃(喷丝头面温度245℃)、纺丝速度1200m/分的条件下与参考例3同样地进行熔融纺丝。此时,作为喷丝头,与在参考例3中使用的喷丝头同样地使用在喷出孔上部具有直径0.23mm的计量部的、喷出孔径为2mm、喷出孔长度为3mm的纺丝喷丝头。纺丝性良好,在1吨的纺丝中断丝1次。此时的单孔喷出量为1.0g/分。把得到的未拉伸丝在90℃的温水浴中进行2.6倍拉伸。用TEM观察该拉伸丝的横截面的结果,显示出共聚PS为海、PTT为岛的海岛结构,PTT的数均直径是75nm,得到PTT以纳米尺寸均匀分散化的聚合物合金纤维。另外,该聚合物合金纤维的单纤维纤度是3.9dtex、强度是1.3cN/dtex、伸长率是25%。
对得到的聚合物合金纤维与参考例3同样地溶出聚合物合金纤维中的PS成分的99%以上,进行干燥,得到PTT纳米纤维的纤维束。由TEM照片解析该纤维束的结果,PTT纳米纤维的数均直径为95nm,是以往所没有的细度,单纤维直径大于200nm的单纤维的纤维比率是0%,单纤维直径大于100nm的单纤维的纤维比率是3%。
把得到的PTT纳米纤维的纤维束切断成2mm长度,得到PTT纳米纤维的切断纤维。然后将其与参考例1同样地进行预打浆,得到含水率80重量%的PTT纳米纤维后,再与参考例1同样地打浆。加入该打浆过的纤维2.5g、作为分散剂的非离子系分散剂ノイゲンEA-87(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌30分钟,得到PBT纳米纤维的含有率为0.1重量%的PBT纳米纤维分散液。
参考例5
除了将参考例1的N6变更为熔融粘度350Pa·s(220℃,121.6秒-1)、熔点162℃的PP(聚丙烯)(23重量%)以外,其他与参考例1同样地进行熔融混炼,得到聚合物合金片料。再者,聚L乳酸在220℃、121.6秒-1下的熔融粘度是107Pa·s。将该聚合物合金片料在熔融温度230℃、纺丝温度230℃(纺丝头面温度215℃)、单孔喷出量1.5g/分、纺丝速度900m/分下与参考例1同样地进行熔融纺丝。得到的未拉伸丝在拉伸温度为90℃、拉伸倍率为2.7倍、热定型温度为130℃下与参考例1同样地进行拉伸热处理。
得到的聚合物合金纤维在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去聚合物合金纤维中的聚L乳酸成分的99%以上,使用醋酸中和后进行水洗、干燥,得到PP纳米纤维的纤维束。由TEM照片解析该纤维束的结果,N6纳米纤维的数均直径是240nm,单纤维直径大于500nm的单纤维的纤维比率是0%。
把得到的PP纳米纤维的纤维束切断成2mm长度,得到PP纳米纤维的切断纤维。与参考例1同样地对其实施打浆,得到含水率75重量%的PP纳米纤维后,再与参考例1同样地打浆。加入该打浆过的纤维2.0g、作为分散剂的非离子系分散剂ノイゲンEA-87(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌30分钟,得到PP纳米纤维的含有率为0.1重量%的PP纳米纤维分散液。
参考例6
将参考例3的PBT变更为在参考例5中使用的PP,与参考例3同样地得到PP极细纤维的纤维束。由TEM照片解该纤维束的结果,PP极细纤维的数均直径是600nm。
把得到的PP级细纤维的纤维束切断成2mm长度,得到PP极细纤维的切断纤维。与参考例1同样地对其实施预打浆,得到含水率75重量%的PP极细纤维后,再与参考例1同样地打浆。加入该打浆过的纤维2.0g、作为分散剂的非离子系分散剂ノイゲンEA-87(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌30分钟,得到PP极细纤维的含有率为0.1重量%的PP极细纤维分散液。
参考例7
海成分为PS,岛成分为PET,海岛比率为50∶50,岛条数为36条,纺丝速度为1300m/分,进行聚合物相互排列体纤维的纺丝,然后进行拉伸使得拉伸倍率为3.0倍,得到单丝纤度3dtex的聚合物相互排列体纤维的拉伸丝。将其与参考例3同样地溶出海岛型纤维中的PS成分的99%以上,干燥,得到纤维径2μm的PET极细纤维束。把得到的PET极细纤维束切断成2mm长度,得到PET极细纤维的切断纤维。然后与参考例1同样地对其实施预打浆,得到含水率75重量%的PET极细纤维后,再与参考例1同样地打浆。加入该打浆过的纤维2.0g、作为分散剂的非离子系分散剂ノイゲンEA-87(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌30分钟,得到PET极细纤维的含有率为0.1重量%的PET极细纤维的分散液。
参考例8
使用参考例1的纤维混合机MX-X103(松下电器产业(株)制)搅拌N6纳米纤维时,不使用分散剂,除此以外,其他与参考例1同样地得到0.1重量%的N6纳米纤维分散液,该分散液中的纳米纤维的Z-电位是-14mV。
参考例9
将熔融粘度280Pa·s(300℃,1216秒-1)的PET 80重量%、熔融粘度160Pa·s(300℃,1216秒-1)的聚苯硫醚(PPS)20重量%,在下述条件下使用双螺杆挤出混炼机进行熔融混炼,得到聚合物合金片料。这里,PPS使用了直链型、且分子链末端被钙离子取代的PPS。
螺杆 L/D=45
混炼部长度是螺杆有效长度的34%
混炼部在螺杆整体中分散
具有中途2个部位的回流部
聚合物供给 分别计量PPS和PET,分开地向混炼机供给
温度 300℃
排气口 无
把在此得到的聚合物合金片料与参考例1同样地导入纺丝机中,进行纺丝。此时,纺丝温度为315℃,使用超滤径15μm的金属无纺布过滤聚合物合金熔融体后,由喷丝头面温度为292℃的喷丝头进行熔融纺丝。此时,作为喷丝头,使用喷出孔上部具有直径0.3mm计量部的、喷出孔径为0.6mm喷丝头。此时的每个单孔的喷出量为1.1g/分。此外,从喷丝头下面到冷却开始点的距离是7.5cm。所喷出的丝条由20℃的冷却风在1m的范围内冷却固化,供给脂肪酸酯为主体的工艺油剂之后,通过非加热的第一牵引辊和第2牵引辊以1000m/分进行卷绕。此时的纺丝性良好,24小时连续纺丝期间的断丝是0。然后将得到的未拉伸丝在第1热辊的温度为100℃、第2热辊的温度为130℃的条件下进行拉伸热处理。此时,第1热辊和第2热辊间的拉伸倍率为3.3倍。得到的聚合物合金纤维显示出400dtex、240单丝、强度4.4cN/dtex、伸长率27%、U%=1.3%的优异特性。另外,由TEM观察得到的聚合物合金纤维的横截面的结果,在作为海聚合物的PET中均匀地分散着直径小于100nm的作为岛的PPS。另外,用图象解析软件WINROOF解析岛的换算成圆的直径,结果岛的平均直径是65nm,得到PPS超微分散化了的聚合物合金纤维。
把得到的聚合物合金纤维在98℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍2小时,由此水解除去聚合物合金纤维中的PET成分的99%以上,使用醋酸中和后进行水洗、干燥,得到PPS纳米纤维的纤维束。由TEM照片解析该纤维束的结果,PPS内米纤维的数均直径是60nm,是以往所没有的细度,单纤维直径大于100nm的单纤维的纤维比率是0%。
把得到的N6纳米纤维的纤维束切断成3mm长度,得到PPS纳米纤维的切断纤维。与参考例1同样地对其实施预打浆,得到含水率80重量%的PPS纳米纤维后,再与参考例1同样地打浆。加入打浆过的纤维2.5g、作为分散剂的非离子系分散剂ノイゲンEA-87(第一工业制药(株)制:分子量10000)0.5g、水500g,搅拌30分钟,得到PPS纳米纤维的含有率为0.1重量%的PPS纳米纤维分散液。
参考例10、11
参考例10中N6纳米纤维的切断长度为0.5mm,参考例11中N6纳米纤维的切断长度为0.2mm,除此以外,其他与参考例1同样地操作,得到N6纳米纤维的含有率为0.1重量%的N6纳米纤维分散液。
实施例29~33和比较例3、4
实施例29~33将在参考例1~5中得到的纳米纤维分散液,比较例3、4将在参考例6、7中得到的极细纤维分散液用水稀释10倍(分散液中的纤维浓度为0.01重量%),导入喷雾器中,向作为多孔质的支撑体的、与也为PET极细纤维无纺布的人造皮革“エクセ-ヌ”(东丽(株)注册商标)7000T相同结构的无纺布喷涂3次,在40℃干燥30分钟。由SEM照片观察该无纺布的表面的结果,使用参考例1~5的分散液的实施例29~33,可确认细的纳米纤维呈网状地在构成多孔质的支撑体的直径7.3μm的粗纤维之间布满。图11是表示采用SEM观察在实施例29中得到的纳米纤维结构体表面的结果的图,可知,虽然也有纳米纤维进行单纤维分散、形成网状结构的部分,但也有纳米纤维多根部分地结合、形成网状结构的部分。另外,网状结构的孔隙的孔径是100nm~3μm左右。另外可确认在构成支撑体的纤维上也以同样的形态呈网状地贴附有纳米纤维。
另一方面,使用了参考例6、7的分散液的比较例3、4,在打浆时纤维彼此未充分分散,因此纤维的块状物成为球而附着,不呈网状结构。另外,纤维堵塞喷雾器,喷雾本身是困难的。
实施例34
把在实施例29中使用的多孔质的支撑体在用水将参考例1所得到的N6纳米纤维分散液稀释100倍所得到的分散液(纳米纤维浓度0.001重量%)中完全浸渍1分钟后,使用碾压机挤出附着在支撑体上的多余的纳米纤维分散液,在60℃下干燥1小时,除去分散介质,得到纳米纤维结构体。使用SEM照片观察该结构体的表面和内部的结果,可确认在纳米纤维结构体的表面和内部,细的纳米纤维以三维网状在构成多孔质的支撑体的直径7.3μm的粗纤维之间布满。观察网状结构,可知也有纳米纤维进行单纤维分散、形成网状结构的部分,但也有纳米纤维多根部分地结合、形成网状结构的部分。另外,网状结构的孔隙的孔径是60nm~1.5μm左右。另外,可确认构成支撑体的纤维中纳米纤维以同样的形态呈网状地贴附。
实施例35
在参考例1中得到的N6纳米纤维分散液中添加作为增粘剂的セロゲンF-SL(第一工业制药(株)制)0.1重量%,将这样得到的分散液(纳米纤维浓度0.1重量%)以1g/cm2涂布于在实施例1中使用的多孔质的支撑体上后,在60℃干燥1小时,除去分散介质,得到纳米纤维结构体。使用SEM照片观察该结构体的表面的结果,可确认纳米纤维以网状在构成多孔质的支撑体的直径7.3μm的粗纤维之间布满。观察网状结构,可知既有纳米纤维进行单纤维分散、形成网状结构的部分,也有纳米纤维多根部分地结合、形成网状结构的部分。另外,也有时纳米纤维分散液的纳米纤维浓度高,纳米纤维量较多并均匀地层合着,网状结构的孔隙的孔径比较小,为50nm~80nm。另外,已确认对于构成支撑体的纤维也以网状贴附着纳米纤维。
实施例36
对单丝纤度1.9dtex的PP原棉实施梳理和铺网,再以500根/cm2的钢针密度实施针刺,得到单位面积240g/m2的PP无纺布。把在参考例1中得到的N6纳米纤维分散液500g用水稀释40倍(纳米纤维浓度0.0025重量%),加到方形抄片机(熊谷理机工业(株)制)中,在PP无纺布上进行抄纸后,使用No.2定性用滤纸(东洋滤纸(株)制)吸掉附着在支撑体上的多余的纳米纤维分散液,使用高温用旋转型干燥机(熊谷理机工业(株)制)在110℃干燥2分钟,除去分散介质,得到纳米纤维结构体。对得到的纳米纤维结构体进行SEM观察的结果是不仅在多孔质支撑体的表面,甚至在内部纳米纤维也以三维的网状粘满。观察网状结构可知,既有纳米纤维进行单纤维分散、形成网状结构的部分,也有纳米纤维多根部分地结合、形成网状结构的部分。另外,网状结构的孔隙的孔径是50nm~1μm左右。另外,已确认对于构成支撑体的纤维也以同样的形态贴附着纳米纤维。
实施例37~41
实施例37,除了多孔质支撑体为使用83dtex-36单丝、以密度100根/英寸织成的PET平织物以外,其他与实施例29同样地得到纳米纤维结构体。
实施例38,除了多孔质支撑体为使用83dtex-36单丝、并使用28号针的圆编机编织的、编织组织平滑的PET横编织物以外,其他与实施例29同样地得到纳米纤维结构体。
实施例39,除了多孔质支撑体为No.2定性用滤纸(东洋滤纸(株)制)以外,其他与实施例29同样地得到纳米纤维结构体。
实施例40,除了多孔质支撑体为按JIS K6767测定的表观密度为0.033g/cm3、按JIS K6402测定的表观平均气泡径为0.6mm的聚乙烯泡沫体以外,其他与实施例29同样地得到纳米纤维结构体。
实施例41,除了多孔质支撑体为厚度10μm的PET薄膜以外,其他与实施例29同样地得到纳米纤维结构体。
对在这些实施例37~41中分别得到的纳米纤维结构体进行SEM观察的结果,纳米纤维在任何一种多孔质支撑体的孔部分都以网状粘满。
此外,观察网状结构可知,既有纳米纤维以单纤维状分散、形成网状结构的部分,也有纳米纤维多根部分地结合、形成网状结构的部分。另外,已确认对于实施例37~41的支撑体纳米纤维也以同样的形态呈网状地贴附着。
实施例42、43
实施例42使用参考例1的分散液,实施例43使用参考例8的分散液,分别用水稀释至10倍(纳米纤维浓度0.01重量%),在直径33μm、325根/英寸的不锈钢金属网上滴加2滴(0.1g),然后在70℃干燥10分钟,迅速除去分散介质,得到N6纳米纤维结构体。
图12是表示采用SEM观察实施例42的纳米纤维结构体表面的结果的图,可知虽然也有纳米纤维分散成单纤维状、形成网状结构的部分,但基本上纳米纤维边多根部分地结合、边形成网状结构。另外,网状结构的孔隙的孔径是100nm~1.5μm左右。
另一方面,图13是表示采用SEM观察实施例43的纳米纤维结构体表面的结果的图,凝聚着多根纳米纤维的束状部分层积,在其上纳米纤维单纤维分散、形成了网状结构。另外,网状结构的孔隙的孔径为50nm~0.8μm左右,与实施例42比较,是更小的孔径。
在实施例42和43中,由于与金属网的湿润性低,因此滴加的纳米纤维分散液呈接近于半球状的形态,滴加液的形状与喷雾、浸渍、抄纸等明显地不同。因此可认为当急速干燥时,朝滴加液的厚度方向引起急剧的纳米纤维的浓缩。
此外可认为,由于实施例43不含分散剂,因此从滴加分散液时一部分的纳米纤维就已凝聚,可认为其通过急速的干燥,单纯地在厚度方向被压缩,变成图13那样的形态。另一方面可认为,由于实施例42含分散剂,因此滴加了分散液时分散成单纤维状,但可认为在浓缩过程中纳米纤维引起2次凝聚。可是,由于是急速干燥,因此可认为2次凝聚未那么地进行,变成图12那样的形态。
这样,可以利用采用了分散剂的纳米纤维分散液中的纳米纤维的分散状态、干燥速度、纳米纤维分散液与支撑体的湿润性、附着液的形态来控制所得到的网状结构。
实施例44~46
实施例44~46分别使用在参考例9~11中得到的纳米纤维分散液,用水稀释至10倍(纳米纤维浓度0.01重量%),导入喷雾器中,与实施例29同样地,在作为多孔质的支撑体的、与也为PET极细纤维无纺布的人造皮革“エクセ-ヌ”(东丽(株)注册商标)7000T相同的结构的无纺布上喷涂3次,在40℃下干燥30分钟。
使用SEM照片观察喷涂后的无纺布表面的结果,可确认在实施例44~46中,细的纳米纤维在构成多孔质支撑体的直径7.3μm的粗纤维之间以网状布满。观察网状结构可知,也有纳米纤维进行单纤维分散、形成网状结构的部分,但也有纳米纤维边多根部分地结合、边形成网状结构的部分。另外,网状结构的孔隙的孔径是100nm~3μm左右。另外已确认在构成支撑体的纤维上纳米纤维也以同样的形态呈网状地贴附着。
实施例47
海成分使用在实施例8中使用的聚L乳酸60重量%,岛成分使用在实施例8中得到的聚合物合金40重量%,采用熔融纺丝作成岛成分为100岛、8.0dtex的复合纤维,进行2.5倍拉伸,得到3.2dtex的复合纤维。
该复合纤维的强度是2.8cN/dtex,伸长率是40%。采用TEM观察所得到的复合纤维的横截面的结果,岛成分中N6部分的数均直径是56nm。对该纤维赋予卷曲和进行裁剪,得到切断长度51mm的复合原棉(F)。
对该复合原棉(F)实施梳理和铺网,再以针根数500根/cm2实施针刺,得到单位面积500g/m2的由复合原棉(F)构成的无纺布。
另外,对在实施例3中使用的复合原棉(C)实施裁剪和铺网,再以500根/cm2实施针刺,得到单位面积500g/m2的由复合原棉(C)构成的无纺布。
把上述得到的由复合原棉(F)构成的无纺布和由复合原棉(C)构成的无纺布各1片进行重叠,再以3000根/m2的针根数实施针刺,得到由复合原棉(F)和复合原棉(C)构成的贴合型无纺布。
然后,与实施例1同样地,把该无纺布在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渍DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由N6纳米纤维和极细N6纤维构成的贴合型无纺布。
与实施例1同样地对所得的无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表9所示。
实施例48
海成分使用在实施例8中使用的聚L乳酸40重量%,芯成分使用N6树脂35重量%,鞘成分使用在实施例8中得到的聚合物合金25重量%,使用三成分纺丝装置,将岛芯鞘型的海岛复合纤维(岛数为36)进行纺丝,得到未拉伸丝。对该未拉伸丝以拉伸倍率2.0倍进行拉伸,作成7.0dtex的复合纤维。
该复合纤维的强度是2.8cN/dtex,伸长率是45%。使用TEM观察所得的复合纤维的横截面的结果,鞘成分中的N6部分的数均直径是56nm。对该纤维赋予卷曲和进行裁剪,得到切断长度51mm的复合原棉(G)。
将该复合原棉(G)实施梳理和铺网,再以3500根/cm2的针根数实施针刺,得到单位面积750g/m2的由复合原棉(G)构成的无纺布。
然后,与实施例1同样地,将该无纺布在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由N6纳米纤维构成的无纺布。
与实施例1同样地对制得的无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面粗糙度、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表9所示。
实施例49
由喷丝头纺出由在实施例8中使用的聚L乳酸和在实施例8中得到的聚合物合金构成的中空环状花瓣型24分割·割纤型的复合纤维(单纤维纤度2.4dtex,复合比1∶1),使用喷射器以纺丝速度2900m/分捕集到处于吸引下的网状传送带(捕集片)上。此时,喷射器压力为0.1MPa。将捕集到网状传送带上的复合纤维无纺布(单位面积300g/m2)在室温下采用压延-加压法进行临时固定。
另行对在实施例3中使用的复合原棉(C)实施梳理和铺网,再以300根/cm2的针根数实施针刺,得到单位面积250g/m2的由复合原棉(C)构成的无纺布。
把上述得到的复合纤维无纺布和复合原棉(C)构成的无纺布各1片进行重叠,采用湿喷刺(WJP)进行表面10MPa、背面(与修补时的网状传送带接触的面)10MPa、表面20MPa、背面20MPa的4次拍打,在将无纺布贴合的同时,进行致密化。
然后,与实施例1同样地,将该无纺布在95℃的5%氢氧化钠水溶液中浸渍1小时,由此水解除去无纺布中的聚酯成分的99%以上,使用醋酸中和后,进行水洗、干燥。
使用TEM观察所得的无纺布的横截面的结果,鞘成分中的N6成分的数均直径是56nm。
接着,对该无纺布赋予聚乙烯醇,使之相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到20重量%。
再对该无纺布浸渗DMF系的聚酯-聚醚系聚氨酯,使得作为固体成分,相对于无纺布中的纤维,按固体成分计达到30重量%,进行湿式凝固,得到由N6纳米纤维和极细N6纤维构成的贴合型无纺布。
与实施例1同样地对所得无纺布的表面进行磨光、加压、急冷,得到将表面平滑化了的研磨布。
得到的研磨布的伸长10%时的应力、压缩弹性的比S、耐磨系数、表面硬度和硬盘的纹理加工的结果如表9所示。
表1
纳米纤维聚合物种类 | 片状物形态 | 纳米纤维数均 | 纳米纤维波动 | 片状物 | 研磨特性 | |||||||||
纤度比率(%) | 范围 | 伸长10%时应力(N/cm宽度) | 压缩弹性的比S | 耐磨系数(mg) | 表面粗糙度(μm) | 表面硬度(A) | 硬盘纹理加工 | |||||||
直径(nm) | 纤度(dtex) | 直径范围(nm) | 面积比率(%) | 基板表面粗糙度(nm) | 划痕点数(个/10片) | |||||||||
实施例1 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 12 | 3.0 | 30 | 20 | 38 | 0.24 | 96 |
实施例2 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 16 | 2.4 | 29 | 32 | 46 | 0.23 | 90 |
实施例3 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 14 | 2.8 | 27 | 18 | 44 | 0.25 | 150 |
实施例4 | N6 | 湿式抄纸 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 100 | - | - | 49 | - | 0.30 | 160 |
实施例5 | N6 | 湿式抄纸 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 100 | - | - | 55 | - | 0.29 | 150 |
实施例6 | N6 | 湿式抄纸 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 100 | - | - | 39 | - | 0.24 | 100 |
实施例7 | N6 | 湿式抄纸 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 100 | - | - | 44 | - | 0.23 | 90 |
实施例8 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 12 | 3.0 | 30 | 21 | 39 | 0.24 | 95 |
实施例9 | N6 | 针刺无纺布 | 84 | 6×10-5 | 78 | 75~104 | 64 | 13 | 3.2 | 29 | 33 | 41 | 0.27 | 140 |
实施例10 | N6 | 编织物 | 84 | 6×10-5 | 78 | 75~104 | 64 | 8 | - | - | - | - | 0.29 | 170 |
实施例11 | N6 | 编织物 | 84 | 6×10-5 | 78 | 75~104 | 64 | 6 | - | - | - | - | 0.30 | 190 |
实施例12 | PBT | 针刺无纺布 | 50 | 3×10-5 | 98 | 45~74 | 70 | 13 | 2.6 | 33 | 23 | 42 | 0.28 | 150 |
纤度比率:单丝纤度为1×10-8~1×10-4dtex范围的纤度比率
范围:直径为30nm之间的纤度比率的一例
表2
贴合薄膜的无纺布 | 片状物 | 研磨特性 | ||||||
伸长10%时应力(N/cm宽度) | 压缩弹性的比S | 耐磨系数(mg) | 表面粗糙度(μm) | 表面硬度(A) | 硬盘纹理加工 | |||
基板表面粗糙度(nm) | 划痕点数(个/10片) | |||||||
实施例13 | 实施例1 | 70 | 3.0 | 30 | 20 | 39 | 0.23 | 90 |
实施例14 | 实施例8 | 70 | 3.0 | 30 | 21 | 40 | 0.23 | 89 |
实施例15 | 实施例9 | 70 | 3.2 | 29 | 33 | 42 | 0.25 | 120 |
实施例16 | 实施例10 | 70 | - | - | - | - | 0.28 | 140 |
实施例17 | 实施例11 | 70 | - | - | - | - | 0.29 | 185 |
实施例18 | 实施例12 | 70 | 2.6 | 33 | 23 | 43 | 0.26 | 140 |
表3
使用的聚合物合金纤维 | 片状物 | 研磨特性 | ||||||
伸长10%时应力(N/cm宽度) | 压缩弹性的比S | 耐磨系数(mg) | 表面粗糙度(μm) | 表面硬度(A) | 硬盘纹理加工 | |||
基板表面粗糙度(nm) | 划痕点数(个/10片) | |||||||
实施例19 | 实施例1 | 14 | 3.0 | 31 | 22 | 36 | 0.26 | 100 |
实施例20 | 实施例8 | 14 | 3.0 | 31 | 23 | 37 | 0.26 | 98 |
实施例21 | 实施例9 | 15 | 3.2 | 30 | 35 | 39 | 0.29 | 145 |
实施例22 | 实施例10 | 10 | - | - | - | - | 0.30 | 174 |
实施例23 | 实施例11 | 8 | - | - | - | - | 0.30 | 195 |
表4
使用的研磨布 | 片状物 | 研磨特性 | ||||||
伸长10%时应力(N/cm宽度) | 压缩弹性的比S | 耐磨系数(mg) | 表面粗糙度(μm) | 表面硬度(A) | 硬盘纹理加工 | |||
基板表面粗糙度(nm) | 划痕点数(个/10片) | |||||||
实施例24 | 实施例13 | 70 | 3.0 | 30 | 20 | 39 | 0.22 | 80 |
实施例25 | 实施例14 | 70 | 3.0 | 30 | 21 | 40 | 0.21 | 84 |
实施例26 | 实施例15 | 70 | 3.2 | 29 | 33 | 42 | 0.23 | 100 |
实施例27 | 实施例16 | 70 | - | - | - | - | 0.24 | 105 |
表5
纳米纤维聚合物种类 | 片状物形态 | 纳米纤维数均 | 纳米纤维波动 | 片状物 | 研磨特性 | |||||||||
纤度比率(%) | 范围 | 伸长10%时应力(N/cm宽度) | 压缩弹性的比S | 耐磨系数(mg) | 表面粗糙度(μm) | 表面硬度(A) | 硬盘纹理加工 | |||||||
直径(nm) | 纤度(dtex) | 直径范围(nm) | 面积比率(%) | 基板表面粗糙度(nm) | 划痕点数(个/10片) | |||||||||
比较例1 | N6 | 针刺无纺布 | 334 | 1×10-3 | 0 | 395~424 | 10 | 5 | - | - | - | - | 0.25 | 96 |
比较例2 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 2 | 3.5 | 67 | 62 | 21 | - | - |
纤度比率:单丝纤度为1×10-8~1×10-4dtex范围的纤度比率
范围:直径为30nm之间的纤度比率的一例
表6
纳米纤维聚合物种类 | 片状物形态 | 纳米纤维数均 | 纳米纤维波动 | 片状物 | 研磨特性 | |||||||||
纤度比率(%) | 范围 | 伸长10%时应力(N/cm宽度) | 压缩弹性的比S | 耐磨系数(mg) | 表面粗糙度(μm) | 表面硬度(A) | 硬盘纹理加工 | |||||||
直径(nm) | 纤度(dtex) | 直径范围(nm) | 面积比率(%) | 基板表面粗糙度(nm) | 划痕点数(个/10片) | |||||||||
实施例28 | N6 | 针刺无纺布(喷涂) | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 13 | 2.7 | 30 | 18 | 36 | 0.24 | 92 |
纤度比率:单丝纤度为1×10-8~1×10-4dtex范围的纤度比率
范围:直径为30nm之间的纤度比率的一例
表7
纳米纤维分散液中的分散剂 | 纳米纤维 | ||||
聚合物 | 数均直径 | 粗大单纤维的纤维比率 | 分散液浓度(wt%) | ||
参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.1 |
参考例2 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 120nm | 直径大于500nm的纤维为0%直径大于200nm的纤维为1% | 0.1 |
参考例3 | ノイゲンEA-87 | PBT | 85nm | 直径大于200nm的纤维为0%直径大于100nm的纤维为1% | 0.1 |
参考例4 | ノイゲンEA-87 | PTT | 95nm | 直径大于200nm的纤维为0%直径大于100nm的纤维为3% | 0.1 |
参考例5 | ノイゲンEA-87 | PP | 240nm | 直径大于500nm的纤维为0% | 0.1 |
参考例6 | ノイゲンEA-87 | PET | 600nm | - | 0.1 |
参考例7 | ノイゲンEA-87 | PP | 2μm | - | 0.1 |
参考例8 | 无 | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.1 |
参考例9 | ノイゲンEA-87 | PPS | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.1 |
参考例10 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.1 |
参考例11 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.1 |
表8
纳米纤维分散液 | 纳米纤维分散液中的分散剂 | 纳米纤维 | 多孔质支撑体 | 纳米纤维附着方法 | ||||
聚合物 | 数均直径 | 粗大单纤维的纤维比率 | 分散液浓度(wt%) | |||||
实施例29 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例30 | 参考例2 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 120nm | 直径大于500nm的纤维为0%直径大于200nm的纤维为1% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例31 | 参考例3 | ノイゲンEA-87 | PBT | 85nm | 直径大于200nm的纤维为0%直径大于100nm的纤维为1% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例32 | 参考例4 | ノイゲンEA-87 | PTT | 95nm | 直径大于200nm的纤维为0%直径大于100nm的纤维为3% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例33 | 参考例5 | ノイゲンEA-87 | PP | 240nm | 直径大于500nm的纤维为0% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
比较例3 | 参考例6 | ノイゲンEA-87 | PET | 600nm | - | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
比较例4 | 参考例7 | ノイゲンEA-87 | PP | 2μm | - | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例34 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.001 | PET极细纤维无纺布 | 在纳米纤维分散液中浸渍 |
实施例35 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.1 | PET极细纤维无纺布 | 涂布纳米纤维分散液 |
实施例36 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.0025 | PP无纺布 | 制成纳米纤维分散液来抄造 |
实施例37 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | PET织物 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例38 | 参考例1 | シヤロ一ルAN | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | PET编织物 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例39 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | 纸 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例40 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | 泡沫体 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例41 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | PET薄膜 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例42 | 参考例1 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | 不锈钢金属网 | 滴加(涂布)纳米纤维分散液 |
实施例43 | 参考例8 | 无 | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | 不锈钢金属网 | 滴加(涂布)纳米纤维分散液 |
实施例44 | 参考例9 | ノイゲンEA-87 | PPS | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例45 | 参考例10 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
实施例46 | 参考例11 | シヤロ一ルAN-103P | N6 | 60nm | 直径大于100nm的纤维为0% | 0.01 | PET极细纤维无纺布 | 将纳米纤维分散液喷雾 |
表9
纳米纤维聚合物种类 | 片状物形态 | 纳米纤维数均 | 纳米纤维波动 | 片状物 | 研磨特性 | |||||||||
纤度比率(%) | 范围 | 伸长10%时应力(N/cm宽度) | 压缩弹性的比S | 耐磨系数(mg) | 表面粗糙度(μm) | 表面硬度(A) | 硬盘纹理加工 | |||||||
直径(nm) | 纤度(dtex) | 直径范围(nm) | 面积比率(%) | 基板表面粗糙度(nm) | 划痕点数(个/10片) | |||||||||
实施例47 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 15 | 2.6 | 30 | 19 | 40 | 0.22 | 88 |
实施例48 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 10 | 2.7 | 28 | 18 | 34 | 0.21 | 85 |
实施例49 | N6 | 针刺无纺布 | 56 | 3×10-5 | 99 | 55~84 | 71 | 14 | 2.5 | 29 | 21 | 42 | 0.23 | 91 |
纤度比率:单丝纤度为1×10-8~1×10-4dtex范围的纤度比率
范围:直径为30nm之间的纤度比率的一例
产业上的可利用性
使用本发明的纳米纤维,可以得到在通常的超极细丝程度下看不到的、迄今所没有的质量风格的布帛、高性能研磨布。
另外,本发明的纳米纤维结构体的制造方法,可适用于在支撑体上复合纳米纤维而构成的一切的纳米纤维结构体的制造,尤其是也适合于有效利用了纳米纤维结构体的表面平滑性、柔软性、擦拭性的研磨、擦抹、磨光用途。另外,适合用于从生活资料用途到各种产业领域的过滤器、血液过滤器等的医疗用纳米纤维过滤器的制造。此外,不限于只是过滤器,当然也适合于衣料、室内装饰、车辆内装饰、美容等的生活资料用途等的一般纤维用途。
Claims (34)
1.一种研磨布,其特征在于,由至少部分地具有由热塑性聚合物形成的纳米纤维的片状物构成,纵向的10%伸长时的应力是5~200N/cm宽度,所述的纳米纤维,其数均单纤维纤度为1×10-8~4×10-4dtex,单纤维纤度1×10-8~4×10-4dtex的单纤维纤度比率之和为60%以上。
2.一种研磨布,其特征在于,由至少部分地具有由热塑性聚合物构成的纳米纤维的片状物构成,纵向的伸长10%时的应力是5~200N/cm宽度,所述的纳米纤维,其数均单纤维纤度为1×10-8~2×10-4dtex,单纤维纤度1×10-8~2×10-4dtex的单纤维纤度比率之和为60%以上。
3.如权利要求1或2所述的研磨布,其特征在于,该纳米纤维其单纤维纤度比率为50%以上,单纤维直径差在30nm的范围内。
4.如权利要求1~3的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物由无纺布构成。
5.如权利要求1~3的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物由织物构成。
6.如权利要求1~3的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物由编织物构成。
7.如权利要求1~6的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物在0.1kg/cm2载荷下的压缩弹性和在0.5kg/cm2载荷下的压缩弹性之比S是4.0以下。
8.如权利要求1~7的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物的耐磨系数是50mg以下。
9.如权利要求1~8的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物的表面粗糙度是100nm以下。
10.如权利要求1~9的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物的表面硬度是20以上。
11.如权利要求1~10的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物在其至少一面具有由纳米纤维形成的拉毛面。
12.如权利要求1~11的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物是将纳米纤维层合在支撑体上而制成的片状物。
13.如权利要求12所述的研磨布,其特征在于,纳米纤维的层合厚度,相对于该片状物的整体厚度为70%以下。
14.如权利要求1~13的任一项所述的研磨布,其特征在于,该片状物是在其内部具有空间,并且在该空间中含浸有聚合物弹性体而成。
15.如权利要求14所述的研磨布,其特征在于,该聚合物弹性体是聚氨酯。
16.如权利要求14或15所述的研磨布,其特征在于,该聚合物弹性体的含有率,相对于片状物的纤维重量为20~60重量%。
17.一种纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,使纳米纤维分散液附着在支撑体上后,除去该分散介质,所述的纳米纤维分散液是在分散介质中分散有数均直径为1~500nm的由热塑性聚合物形成的纳米纤维的分散液。
18.如权利要求17所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,由热塑性聚合物构成的纳米纤维,是数均直径为1~200nm的纳米纤维。
19.如权利要求17或18所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,在使纳米纤维分散液附着在支撑体上时,将纳米纤维分散液进行喷雾,使之附着。
20.如权利要求17或18所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,在使纳米纤维分散液附着在支撑体上时,将支撑体浸渍在纳米纤维分散液中,使该纳米纤维分散液附着。
21.如权利要求17或18所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,在使纳米纤维分散液附着在支撑体上时,在支撑体上涂布纳米纤维分散液体,使之附着。
22.如权利要求17~21的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,作为支撑体使用多孔质的支撑体。
23.一种纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,将数均直径为1~500nm的由热塑性聚合物形成的纳米纤维分散在分散介质中制成纳米纤维分散液,使用多孔质的支撑体作为基材来进行抄造。
24.如权利要求17~23的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维分散液中所含的纳米纤维的浓度是0.0001~1重量%。
25.如权利要求17~23的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维分散液中所含的纳米纤维的浓度是0.001~0.1重量%。
26.如权利要求17~25的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维分散液中所含的分散剂的浓度是0.00001~20重量%。
27.如权利要求17~25的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该分散剂的浓度是0.0001~5重量%。
28.如权利要求26或27所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该分散剂是选自非离子系分散剂、阴离子系分散剂、阳离子系分散剂之中的至少一种。
29.如权利要求28所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该纳米纤维的Z-电位是-5~+5mV的范围内,该分散剂是非离子系分散剂。
30.如权利要求28所述的乳液,其特征在于,该纳米纤维的Z-电位为-100mV以上、小于-5mV,该分散剂是阴离子系分散剂。
31.如权利要求28所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该纳米纤维的Z-电位超过+5mV、但为100mV以下,该分散剂是阳离子系分散剂。
32.如权利要求26~31的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,该分散剂的分子量是1000~50000。
33.如权利要求17~32的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,纳米纤维中所含的在大于500nm、但为1μm以下的直径范围的单纤维的纤维比率是3%以下。
34.如权利要求17~33的任一项所述的纳米纤维结构体的制造方法,其特征在于,支撑体由选自无纺布、纸、织物、编织物和泡沫体之中的至少1种结构物构成。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP125293/2004 | 2004-04-21 | ||
JP125511/2004 | 2004-04-21 | ||
JP2004125511 | 2004-04-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1946516A true CN1946516A (zh) | 2007-04-11 |
CN100577360C CN100577360C (zh) | 2010-01-06 |
Family
ID=38045453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200580012673A Expired - Fee Related CN100577360C (zh) | 2004-04-21 | 2005-04-20 | 研磨布和纳米纤维结构体的制造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100577360C (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102421499A (zh) * | 2009-04-29 | 2012-04-18 | 纱帝公司 | 一种作为过滤工具使用的织物材料复合结构 |
CN102596506A (zh) * | 2009-10-14 | 2012-07-18 | 株式会社可乐丽 | 研磨垫 |
CN103144012A (zh) * | 2011-11-15 | 2013-06-12 | 信越化学工业株式会社 | 制造基板的方法 |
CN104114479A (zh) * | 2012-02-15 | 2014-10-22 | 北越纪州制纸株式会社 | 多孔介质及其制造方法 |
CN115233446A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-10-25 | 武汉维晨科技有限公司 | 尼龙纳米纤维悬浮液的制备方法、尼龙纳米纤维膜及应用 |
-
2005
- 2005-04-20 CN CN200580012673A patent/CN100577360C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102421499A (zh) * | 2009-04-29 | 2012-04-18 | 纱帝公司 | 一种作为过滤工具使用的织物材料复合结构 |
CN102421499B (zh) * | 2009-04-29 | 2015-03-25 | 纱帝公司 | 作为过滤工具使用的织物材料复合结构 |
CN102596506A (zh) * | 2009-10-14 | 2012-07-18 | 株式会社可乐丽 | 研磨垫 |
CN102596506B (zh) * | 2009-10-14 | 2015-02-25 | 株式会社可乐丽 | 研磨垫 |
CN103144012A (zh) * | 2011-11-15 | 2013-06-12 | 信越化学工业株式会社 | 制造基板的方法 |
TWI615238B (zh) * | 2011-11-15 | 2018-02-21 | 信越化學工業股份有限公司 | 基板之製造方法 |
US10065285B2 (en) | 2011-11-15 | 2018-09-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of preparing substrate |
CN104114479A (zh) * | 2012-02-15 | 2014-10-22 | 北越纪州制纸株式会社 | 多孔介质及其制造方法 |
CN104114479B (zh) * | 2012-02-15 | 2016-04-27 | 北越纪州制纸株式会社 | 多孔介质及其制造方法 |
US11969695B2 (en) | 2012-02-15 | 2024-04-30 | Hokuetsu Corporation | Porous body and process for manufacturing same |
CN115233446A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-10-25 | 武汉维晨科技有限公司 | 尼龙纳米纤维悬浮液的制备方法、尼龙纳米纤维膜及应用 |
CN115233446B (zh) * | 2022-06-07 | 2024-02-20 | 武汉维晨科技有限公司 | 尼龙纳米纤维悬浮液的制备方法、尼龙纳米纤维膜及应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100577360C (zh) | 2010-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1675413A (zh) | 多孔纤维 | |
KR101239720B1 (ko) | 연마포 및 나노파이버 구조체의 제조방법 | |
CN1221688C (zh) | 闪蒸纺制的薄片材料 | |
CN1279097C (zh) | 高吸收性复合组合物,该组合物制备的吸收性片材,和它们的制备方法 | |
CN1311111C (zh) | 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维及其制造方法 | |
CN1946516A (zh) | 研磨布和纳米纤维结构体的制造方法 | |
CN1720358A (zh) | 纳米纤维集合体、聚合物合金纤维、混合纤维、纤维结构体以及它们的制造方法 | |
CN1163179C (zh) | 整体模塑的磨刷,刷子组合件及其制造和使用方法 | |
CN1130174C (zh) | 吸收性片材及其制法和用其制得的吸收性制品 | |
CN1109137C (zh) | 原纤化纤维及其制造方法,所使用的喷丝板,和由其获得的成型产品 | |
CN1278662C (zh) | 高吸水性片材及其制造方法 | |
CN1172037C (zh) | 可降解的聚合物纤维、制备、产品及使用方法 | |
CN105531345B (zh) | 复合体及其制造方法 | |
CN1678777A (zh) | 聚乳酸纤维、丝筒和纤维制品 | |
CN1130488C (zh) | 既蓬松又平滑的纸幅 | |
CN1117902C (zh) | 蓬松且平滑的纸幅的制造方法 | |
CN101040084A (zh) | 纤维素非织造织物 | |
CN1675428A (zh) | 仿皮革片状物及其制造方法 | |
CN1829487A (zh) | 片状加温用具 | |
CN1942311A (zh) | 经处理的纺织品衬底及制造纺织品衬底方法 | |
CN1281469A (zh) | 纤维素分散体 | |
JP2005329534A (ja) | 研磨布 | |
CN1273659C (zh) | 聚酯系复合纤维纬纱管及其制造方法 | |
CN1708271A (zh) | 具有液体不渗透性表面薄片的吸收体产品 | |
CN1255844A (zh) | 使粘弹性流体受控定位的贴身制品用的稳定的吸湿材料与系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100106 Termination date: 20190420 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |