JP2000054249A

JP2000054249A - 不織布

Info

Publication number: JP2000054249A
Application number: JP21937398A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Nakada; 一之中田; Hitoshi Tateno; 均舘野
Original assignee: Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
Current assignee: Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】スルフォン化等煩雑な繊維の後処理を行うこ
となく、親水性、制電性、強度等に優れた不織布、特に
電池セパレーターに使用した場合に初期親水性、保水
性、耐久性に優れた不織布の提供。【解決手段】（Ａ）不飽和カルボン酸含有量が10〜30
重量％であるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体の中
和度が60％以上のカリウムアイオノマーと（Ｂ）融点が
125 ℃以上の疎水性重合体からなり、少なくともその表
面積の30％以上が（Ａ）成分で占められる複合繊維
（例：（Ａ）を鞘成分、（Ｂ）を芯成分とする芯鞘構
造、又は（Ａ）と（Ｂ）からなる並列型の複合繊維
等）、または上記複合繊維・・40〜 100重量％と、
（Ｃ）融点が 125℃以上の疎水性重合体の繊維・・60〜
０重量％から構成される不織布。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、親水性、制電性、
強度等に優れた不織布に関する。とくに電池セパレータ
ーに使用した場合に優れた特性を示す、初期親水性、耐
久性に優れた不織布に関する。

【０００２】

【従来の技術】ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィ
ンなどの疎水性重合体の繊維は、優れた物理的、化学的
特性を有するところから、包装、医療、寝具、家具、医
療用衛生材料、フィルター、電池用セパレーター等の多
方面で利用されている。しかしながら親水性が要求され
る分野においては、充分な対応ができていないのが現状
である。

【０００３】たとえば２次アルカリ電池用セパレーター
として、耐アルカリ性、耐酸化性の良好なポリオレフィ
ン系不織布、とくにポリプロピレン系樹脂を主構成成分
とするポリオレフィン系不織布の利用が検討されている
が、親水性、保水性の点で問題を抱えている。

【０００４】こうした問題点を解決するために、いくつ
かの親水性を改良する方法が提案されている。例えば、
界面活性剤をポリオレフィン系不織布の表面に付着させ
る方法があるが、界面活性剤が電解液中に溶解する結
果、自己放電を増加させる原因となってしまうため、長
期使用に耐えられないという問題があった。また、特開
昭６３−３４８４９号公報では、エチレン・ビニルアル
コール共重合体を芯鞘繊維の鞘部分に用いることによ
り、また特開平４−３４０５６号公報によれば、エチレ
ン・（メタ）アクリル酸共重合体を使用することによ
り、親水性の改良が行われているが、初期親水性が不充
分であることが分かっている。

【０００５】さらに特開昭５８−１７５２５６号、特開
昭６４−５７５６８号、特開平１−１３２０４３号、特
公平７−１２２１６４号などの各公報によれば、ポリエ
チレン繊維、ポリプロピレン繊維、エチレン・アクリル
酸共重合体などを鞘成分に用い、芯成分として、耐熱
性、機械強度が優れ、鞘成分より高融点の重合体を用い
た芯鞘複合繊維の表面をスルホン化処理したものを使用
する例が開示されている。これらの方法では、確かに長
期の安定した親水性を付与することが可能であり、機械
的強度の保持も満足できるものであった。しかしながら
スルホン化処理の工程は、発煙硫酸や濃硫酸に不織布を
浸漬させるものであり、装置の腐食、作業環境、廃液処
理等の点で、工業的には重大な問題を伴うものであっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
このような後処理を行わなくても、疎水性繊維に初期及
び長期の親水性を付与することが可能であり、また不織
布として充分な強度及び耐久性を有し、またその製造が
容易な処方を見いだすべく検討を行った。その結果、後
記する不織布がこのような性能をすべて備えていること
を見いだすに至った。またこのような不織布は、電池セ
パレーターのみならず、種々の用途に利用できることも
知見した。したがって本発明の目的は、親水性、耐久性
等に優れた新規な不織布を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、不飽和カルボ
ン酸含有量が１０〜３０重量％であるエチレン・不飽和
カルボン酸共重合体の中和度が６０％以上のカリウムア
イオノマー（Ａ）と融点が１２５℃以上の疎水性重合体
（Ｂ）からなり、その表面積の３０％以上が（Ａ）成分
で占められる複合繊維を構成成分とする不織布に関す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明においては、親水性重合体
であるカリウムアイオノマー（Ａ）と疎水性重合体
（Ｂ）からなり、その表面積の３０％以上が（Ａ）成分
で占められる複合繊維を構成成分とすることによって親
水性が付与された不織布に関するものである。

【０００９】ここにカリウムアイオノマー（Ａ）は、不
飽和カルボン酸含有量が１０〜３０重量％、好ましくは
１５〜２５重量％のエチレンと不飽和カルボン酸、さら
には任意に他の単量体からなるエチレン共重合体のカル
ボキシル基の６０％以上、好ましくは７０〜９０％がカ
リウムで中和されたものである。上記不飽和カルボン酸
としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マ
レイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチ
ルなどを例示することができるが、とくにアクリル酸ま
たはメタクリル酸が最も好ましい。また任意に使用され
る上記他の単量体としては、アクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチ
ル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸メチ
ル、マレイン酸ジエチルのような不飽和カルボン酸エス
テル、酢酸ビニルのようなビニルエステルを例示するこ
とができる。

【００１０】上記共重合体として、不飽和カルボン酸含
有量が上記範囲より少ないものを使用すると、親水性、
とくに初期親水性良好な不織布を得ることができない。
また不飽和カルボン酸含有量が上記範囲より大きいもの
を使用すると、カリウムアイオノマーとした場合に、溶
融流れが小さくなりすぎたり、あるいは吸湿性が大きく
なりすぎ、またもろくなり、成形加工時のトラブルの原
因となりやすくなる。しかしながら、上記のような不飽
和カルボン酸含有量の少ない共重合体は、改質の目的で
不飽和カルボン酸含有量の適正な共重合体に配合して使
用することはできる。また任意に共重合されていてもよ
い上記他の単量体は、例えば２０重量％以下の割合で含
有することができる。

【００１１】カリウムアイオノマー（Ａ）は、組成や分
子量の異なる２種以上の混合物であってもよい。カリウ
ムアイオノマーとしてはまた、繊維成形性、機械的強度
などを考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重における
メルトフローレートが、０．５〜２００ｇ／１０分、と
くに１〜１００ｇ／１０分程度のものを使用するのが好
ましい。

【００１２】カリウムアイオノマーの原料となる上記エ
チレン・不飽和カルボン酸共重合体は、高温、高圧下、
各重合成分をランダム共重合することによって得ること
ができる。またカリウムアイオノマーは、この共重合体
を、共重合体をアイオノマー化することが可能なカリウ
ム化合物と反応させることにより得ることができる。

【００１３】本発明の複合繊維の他の成分は、融点が１
２５℃以上、好ましくは１３０〜４００℃の疎水性重合
体（Ｂ）である。このような疎水性重合体としては、例
えば、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン（単独重合
体、エチレン等の他のオレフィンとのランダムまたはブ
ロック共重合体など）、ポリ−４−メチル−１−ペンテ
ン、ポリ−３−メチル−１−ブテンのようなポリオレフ
ィン類、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチ
レンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、全芳
香族ポリエステルのようなポリエステル、ナイロン６、
ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン
６／６６，ＭＸナイロンのようなポリアミド、ポリアク
リロニトリル、ポリカーボネート、ポリスルフィド、ポ
リフェニレンオキシド、ポリアセタール、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデンなどを例示することができる。
これらの中では、ポリオレフィン類、ポリエステル、ポ
リアミドなどの使用が好ましく、とりわけポリオレフィ
ン類の使用が最も好ましい。

【００１４】このような疎水性重合体として融点が前記
範囲より低いものを用いた場合には、充分な耐熱強度が
得られず、不織布製造時におけるエンボスロールでの融
着時に溶融してしまうので好ましくない。

【００１５】本発明においては、カリウムアイオノマー
（Ａ）と疎水性重合体（Ｂ）の複合繊維であって、その
表面積の３０％以上、好ましくは４０％以上が（Ａ）成
分で占められるものが使用される。表面積に占める
（Ａ）成分の割合が３０％より少ないものを使用する
と、充分な親水性が得られない。

【００１６】ここにカリウムアイオノマー層あるいは疎
水性重合体層には、任意に各種添加剤が配合されていて
もよい。このような添加剤の例としては、酸化防止剤、
熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、核
剤、顔料、染料、親水性付与剤、無機充填剤、繊維強化
材などを挙げることができる。

【００１７】とくにカリウムアイオノマーの層には、親
水性付与剤として、多価アルコールを配合することが望
ましい。このような多価アルコールの例としては、グリ
セリン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、
ソルビトール、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグ
リセリンなどの水酸基を３個以上有する多価アルコー
ル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレングリコ
ールなどのポリアルキレングリコール類、式

【化１】で示されるアルキルアミンのアルキレンオキシド付加
物、式

【化２】で示されるアルキルアミドのアルキレンオキシド付加
物、上記水酸基を３個以上有する多価アルコールの部分
脂肪酸エステルなどを例示することができる。

【００１８】このような多価アルコールは、２種以上併
用することができる。多価アルコールの効果的な配合量
は、カリウムアイオノマー１００重量部あたり、０．１
〜１０重量部、特に０．５〜５重量部である。

【００１９】上記複合繊維としては、カリウムアイオノ
マーを鞘成分とし、疎水性重合体を芯成分とする芯鞘型
複合繊維、あるいはカリウムアイオノマーと疎水性重合
体からなる並列型繊維を例示することができるが、芯鞘
型複合繊維であれば、複合繊維の表面積に占める（Ａ）
成分の割合をほぼ１００％とすることができるので、と
くに少量のカリウムアイオノマーの使用で充分な効果を
発揮することができるところから、前者のものがとくに
好ましい。

【００２０】複合繊維におけるカリウムアイオノマーと
疎水性重合体の割合は、表面積に占めるカリウムアイオ
ノマーの比率が３０％以上である限り任意であるが、目
的とする不織布の強度を考慮すると、カリウムアイオノ
マー１０〜５０重量％、好ましくは１５〜４５重量％と
なる割合とするのが好ましい。

【００２１】尚、従来、疎水性重合体にアイオノマーを
少量配合した組成物から形成した繊維を使用した不織布
が知られているが、本発明におけるような親水性付与を
目的とするものではなく、また仮に上記方法でカリウム
アイオノマーを配合することによって親水性を付与する
ためには、相当量配合する必要があり、疎水性重合体の
有する優れた特性を損なうおそれがあるので、好んで採
用する方法ではない。

【００２２】芯鞘型複合繊維あるいは並列型複合繊維
は、従来公知の溶融紡糸法によって行うことができる。
複合繊維として、例えば０．１〜１００デニール、とく
に０．５〜２０デニール程度のものに紡糸するのが好ま
しい。また不織布製造に先立って、常法により、延伸、
収縮、捲縮などの処理を、任意に行うことができる。

【００２３】本発明の不織布は、上記複合繊維のみで形
成してもよく、また疎水性重合体（Ｃ）の繊維と混合し
て形成してもよい。ここに疎水性重合体（Ｃ）は、疎水
性重合体（Ｂ）と同一又は異なるものであってよい。後
者の態様においては、複合繊維４０〜１００重量％、好
ましくは６０〜１００重量％に対し、疎水性重合体
（Ｃ）の繊維６０〜０重量％、好ましくは４０〜０重量
％とするのがよい。

【００２４】不織布の製造は、例えば上記複合繊維のウ
ェブあるいは複合繊維と疎水性繊維とからなるウェブ
を、平ロールからなる一対の加熱ロールを通過させ、加
熱、加圧を行い、カリウムアイオノマーの溶融により、
構成繊維相互を熱接着することにより行うことができ
る。これにより強度の大きい不織布を得ることができ
る。不織布の厚みや目付けは目的とする用途によって任
意に選びうるが、例えば厚みが０．０５〜２．０ｍｍ程
度で、目付けが１０〜２００ｇ／ｍ² 程度とすることが
できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、煩雑な繊維の後処理を
行うことなく、電池セパレーターとして好適な不織布を
提供することができる。このような不織布は、アルカリ
電池セパレーターとして使用したときに、初期親水性及
び保水性に優れるとともに、耐久性にも優れている。か
かる不織布はまた、不織布強度や永久制電性に優れてい
るところから、これら特性を生かした用途に使用するこ
とができる。例えば、包装、衣料、寝具、家具、医療用
衛生材料、フィルターなどに使用することができる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。なお実施例、比較例に使用した原料物質及
び得られた不織布の物性測定方法は下記のとおりであ
る。

【００２７】１．原料物質（１）カリウムアイオノマーエチレン・メタクリル酸共重合体（メタクリル酸１２．
５％）の８２％中和カリウム塩（金属カチオン含有量
１．２モル／ｋｇアイオノマー）

【００２８】（２）エチレン不飽和カルボン酸共重合体（ＥＡＡ）エチレン・アクリル酸共重合体アクリル酸含量：１２．５％ＭＦＲ：２０ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃）

【００２９】（３）低密度ポリエチレン三井化学社製“ミラソン４０１” ＭＦＲ：１．６ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃）密度：９２０ｋｇ／ｍ³ 融点：１０９℃

【００３０】（４）ポリプロピレン三井化学社製“ハイポールＪ３００” ＭＦＲ：１．４ｇ／１０ｍｉｎ（２３０℃）密度：９１０ｋｇ／ｍ³ 融点：１６１℃

【００３１】２．物性測定方法（１）水浸透性調製した不織布を直径５０ｍｍの円形に切り取ったもの
を試験片とし、これを純水の表面に浮かせた時に試験片
が完全に濡れるまでの時間を測定した。

【００３２】（２）保水率調製した不織布を直径５０ｍｍの円形に切り取ったもの
を試験片とし、これを純水に１０分間浸漬した。浸漬前
後の重量を測定し、下式により算出した。保水率＝［（浸漬後重量−浸漬前重量）／浸漬前重量］
×１００

【００３３】（３）電解液耐久性調製した不織布を直径５０ｍｍの円形に切り取ったもの
を試験片とし、これを３０重量％のＫＯＨ水溶液に５０
℃で３０日間浸漬し、オーブンで加熱乾燥（８０℃、１
０分間）した後、（１）の方法に準じて電解液浸透性の
試験を行い、電解液の濡れ時間を測定した。

【００３４】（４）電解液吸収速度調製した不織布を２５ｍｍ×２００ｍｍの短冊状に切り
取ったものを試験片とし、この試験片の底部５ｍｍを３
０重量％ＫＯＨ水溶液に浸し、３０分後に濡れている高
さを測定した。

【００３５】［実施例１］鞘成分としてカリウムアイオ
ノマーを、芯成分としてポリプロピレンを用い、鞘成分
と芯成分の重量比が５０／５０である芯鞘複合繊維を紡
糸温度２５０℃で溶融紡糸した。紡糸後、６０℃の温水
中で延伸し、繊度２デニールの複合繊維を得た。この複
合繊維をクリーンベルト上にランダムに配列させ、１２
０℃に加熱されたエンボスロール間を通過させることに
より目付け７０ｇ／ｍ² 、厚さ０．２ｍｍの不織布シー
トを得た。得られた不織布シートの水浸透性、保水性、
電解液耐久性、電解液吸収速度を測定した。評価結果を
表１に示す。

【００３６】［実施例２］カリウムアイオノマーとポリ
プロピレンを重量比で４０／６０となるような割合で紡
糸温度２５０℃で並列構造複合繊維に溶融紡糸した。紡
糸後、実施例１と同様の方法で加工し、目付け７０ｇ／
ｍ² 、厚さ０．２ｍｍの不織布シートを得た。得られた
不織布シートの各物性を測定した。評価結果を表１に示
す。

【００３７】［比較例１］実施例１において、カリウム
アイオノマーの代わりに低密度ポリエチレンを用いた以
外は実施例１と同様にして、低密度ポリエチレンを鞘成
分とする芯鞘複合繊維から不織布シートを作成し、物性
を測定した。評価結果を表１に示す。

【００３８】［比較例２］実施例１において、カリウム
アイオノマーの代わりにエチレンカルボン酸共重合体
（ＥＡＡ）を用いた以外は実施例１と同様にして、ＥＡ
Ａを鞘成分とする芯鞘複合繊維から不織布シートを作成
し、物性を測定した。評価結果を表１に示す。

【００３９】［比較例３］カリウムアイオノマーを用い
ず、実施例１で用いたポリプロピレンのみで、実施例１
と同様にして不織布シートを作成し、物性を測定した。
評価結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4L041 AA07 AA20 BA02 BA05 BA09 BA21 BC02 BC08 BC20 BD06 BD07 BD08 BD11 BD20 CA38 CA44 DD01 DD03 DD14 4L047 AA14 AA27 BA08 BB01 BB09 CB01 CB07 CC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不飽和カルボン酸含有量が１０〜３０重
量％であるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体の中和
度が６０％以上のカリウムアイオノマー（Ａ）と融点が
１２５℃以上の疎水性重合体（Ｂ）からなり、少なくと
もその表面積の３０％以上が（Ａ）成分で占められる複
合繊維を構成成分とする不織布。
【請求項２】請求項１記載の複合繊維４０〜１００重
量％と、融点が１２５℃以上の疎水性重合体（Ｃ）の繊
維６０〜０重量％から構成される不織布。
【請求項３】該複合繊維が、カリウムアイオノマー
（Ａ）を鞘成分とし、疎水性重合体（Ｂ）を芯成分とす
る複合繊維である請求項１または２記載の不織布。
【請求項４】該複合繊維が、カリウムアイオノマー
（Ａ）と疎水性重合体（Ｂ）からなる並列型複合繊維で
ある請求項１または２記載の不織布。