JP2002105749A - ポリビニリデンフルオライド系繊維およびその製造方法 - Google Patents

ポリビニリデンフルオライド系繊維およびその製造方法

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JP2002105749A
JP2002105749A JP2000295850A JP2000295850A JP2002105749A JP 2002105749 A JP2002105749 A JP 2002105749A JP 2000295850 A JP2000295850 A JP 2000295850A JP 2000295850 A JP2000295850 A JP 2000295850A JP 2002105749 A JP2002105749 A JP 2002105749A
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polyvinylidene fluoride
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based fiber
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Toshiyuki Ishizaki
利之 石崎
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】産業用途や衣料用途に使用できるポリビニリデ
ンフルオライド系の極細繊維に分割できる易割繊維およ
びその製造方法を提供する。 【解決手段】外力を与えることにより極細繊維状に分割
および/または開繊可能な易分割性の繊維であって、該
繊維内部に不特定で多数の空隙を形成する筋状に分岐し
た極細の繊維組織を有することを特徴とするポリビニリ
デンフルオライド系繊維。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外力によって容易
に極細繊維状に分割および/または開繊可能なポリビニ
リデンフルオライド系繊維およびその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】8種類ほどのフッ素樹脂の中にあって、
最も結晶化度の高いポリテトラフルオロエチレン(PT
FE)樹脂の成形加工性や機械的強度などを改良するた
めに多くの試みがなされてきた。例えば、テトラフルオ
ロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂
(PFA)、テトラフルオロエチレン・エチレン樹脂
(ETFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオ
ロプロピレン樹脂(FEP)、ポリビニリデンフルオラ
イド樹脂(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PV
F)などである。この中にあってポリビニリデンフルオ
ライド樹脂は、耐薬品性、耐熱性、機械的物性に優れた
特長をもつ樹脂である。溶融成形にあって融点と熱分解
温度との差が大きくとれること、特定の有機溶剤に溶け
ることで溶液成形も可能であるなどの加工性に優れてい
る。
【0003】従来、極細繊維を得る方法として、例えば
芯鞘の複合紡糸孔を用いて、海島構造の海成分を溶解さ
せて、極細繊維である島成分を得る紡糸法、あるいはポ
リマーブレンド紡糸により多数の空隙を含む繊維から叩
解して極細の繊維を得る方法などが知られている。しか
し、フッ素樹脂の場合、例えば特開平7−229028
号公報にフッ素樹脂フィルムをスリットした後に、延伸
を施して単糸を得る方法が記載されているが、比較的、
太い繊維径を有している。また、釣り糸のようなモノフ
ィラメントが溶融紡糸法で造られているのみで、後から
外力によって容易に分割して極細繊維になるポリビニリ
デンフルオライド系繊維は知られていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、外力
によって容易に極細の繊維に分割できるポリビニリデン
フルオライド系繊維およびその製造方法を提供するもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のポリビニリデンフルオライド系繊維は、外
力を与えることにより極細繊維状に分割および/または
開繊可能な易分割性の繊維であって、該繊維内部に不特
定で多数の空隙を形成する筋状に分岐した極細の繊維組
織を有することを特徴とするものである。
【0006】また、本発明のポリビニリデンフルオライ
ド系繊維の製造方法は、少なくとも有機溶媒に85重量
%以上のポリビニリデンフルオライドホモポリマーを含
むポリビニリデンフルオライド系樹脂とケン化度50〜
95モル%で平均重合度300〜1000のポリビニー
ルアルコールを溶解させてなる粘度が1〜100Pa・
sの紡糸溶液をチューブインオリフィス(2重管状ノズ
ル)を通して凝固浴に押し出して製造すこと特徴とする
ものである。
【0007】さらに本発明のポリビニリデンフルオライ
ド系繊維を用いてなる不織布、フィルター、あるいは混
繊糸も好ましい。
【0008】本発明のポリビニリデンフルオライド系繊
維は、不織布製造工程における高圧水流のパンチング
や、紡績工程などで用いるカード法(クロスレヤー、ラ
ンダムカードなど)などで繊維に受ける応力によって、
繊維が分割され、および/または開繊されるものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1〜図4は、本発明によって得
られるポリビニリデンフルオライド系繊維の繊維の形状
の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【0010】図1は本発明のポリビニリデンフルオライ
ド系繊維の横断面における繊維の形状を示す走査型電子
顕微鏡写真(倍率50倍)であり、該繊維は中空部を有
する中空繊維の形状をしている。
【0011】図2は図1の中空繊維の縦断面における繊
維の形状を示す走査型電子顕微鏡写真(倍率150倍)
であり、軸方向に筋状の極細繊維の組織が形成する不特
定で多数の空隙を形成しているものである。
【0012】このように筋状に分岐した極細の繊維組織
を形成することが、例えば高圧水流などの外力によっ
て、繊維軸方向に裂けて容易に分割して、開繊される。
【0013】本発明のポリビニリデンフルオライド系繊
維の繊維軸方向の引き裂き強度は2〜40gf/mm程
度有するものである。
【0014】引き裂き強度は、TENSILON/RT
M−100(東洋ボールドウイン社製)を使用し、繊維
(試料)横断面中央から軸方向に2分割にスリットし、
それぞれの繊維端部をつかみ部分に把持し、引張り速度
を50(mm/分)で引き裂き強力(gf)を測定し、
単位長さ当たり平均強度(gf/mm)とした。
【0015】例えば、上記本発明のポリビニリデンフル
オライド系繊維を不織布に使用し、不織布工程におい
て、高圧水流などの処理で繊維は分割されるとともに、
分割と同時に繊維の交絡をおこなうことができる。ま
た、フィルターや混繊糸などにも用いることができる。
【0016】また、ポリエステルやポリアミドなどの合
成繊維あるいは天然繊維などの他の繊維と混ぜる混繊糸
などに本発明のポリビニリデンフルオライド系繊維を用
いる例では、カード法により単糸化されるために短繊維
状にカットされて、好ましくは30mm以上の繊維長
で、直径15μm以下のものであることが好ましいが、
繊維分布を示すもので長い繊維長と細い繊維径であるほ
ど良い。また、実質的には枝毛のように分岐するもの、
網状に互いに極細繊維が開繊されているものであっても
何らかまわない。
【0017】さらに、短繊維状ではなく、連続状のフィ
ラメント繊維であってもかまわない。
【0018】本発明のポリビニリデンフルオライド系繊
維は中空糸用の紡糸口金(ノズル)を使用して紡糸する
ことができる。そのため、紡糸条件や外力などで中空部
分が座屈して潰れて偏平の形状を示すものもあるが、基
本的には中空糸の形状を示す。紡糸口金の変更で、中実
の単糸を得ることは可能であるが、繊維軸内部の細かな
空隙形成が難しいので、微細な筋状繊維が得られにくく
なる。中空状にすることは、内部に微細な空隙を形成さ
せる手段であり、引き裂きなど外力で微細に分割・開繊
を容易にする。
【0019】本発明における微細な筋状繊維は、0.1
〜0.5dtexの太さであることが好ましい。分割後
においてもほぼ同じ太さである。
【0020】このような本発明のポリビニリデンフルオ
ライド系繊維に使用されるポリビニリデンフルオライド
樹脂は、少なくとも85重量%以上のビニリデンフルオ
ライドホモポリマーとビニリデンフルオライド共重合体
の混合物、あるいはビニリデンフルオライドホモポリマ
ーが適用できる。
【0021】ビニリデンフルオライド共重合体として
は、ビニリデン・テトラフルオロエチレン共重合体、ビ
ニリデンフルオライド・6フッ化プロピレン共重合体、
エチレン・4フッ化エチレン共重合体であるものが用い
られるが、好ましくはビニリデンフルオライドホモポリ
マーが用いられる。ブレンドされるポリビニールアルコ
ールは、ケン化度50〜95モル%で平均重合度300
〜1000のものを紡糸溶液全体の5〜15重量%であ
るものが好ましい。例えば、ブレンド量が5重量%未満
であると、ポリマー凝固で得られる空隙の少ない網目状
の繊維形態を呈して分割が困難になる。また、15重量
%を越えると凝固性が低下して糸状形成が難しくなる。
有機溶媒としては、ポリビニリデンフルオライド樹脂の
溶媒であれば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジ
メチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド
(DMAc)、N−メチルピロドン(NMP)が例示で
きるが、ポリビニールアルコールの溶解に適したジメチ
ルスルホキシド(DMSO)が好ましく用いられる本発
明のポリビニリデンフルオライド系繊維は、上述したブ
レンドポリマー紡糸溶液を、その凝固浴にノズルなどで
押し出す湿式法、あるいは乾湿式法で行うことができる
が、好ましくは溶液温度と凝固体温度差を取ることがで
きる乾湿式法の紡糸が用いられる。
【0022】さらに、チューブインオリフィス(2重管
状口金)のように、溶液内部に凝固液体を注入できるも
のが、速やかに溶媒の内部拡散が進むので好ましい。
【0023】紡糸溶液の粘度は1〜100Pa・sの範
囲にあるものである。なお、粘度は回転式のB型粘度計
を使用して、45℃で測定したものである。
【0024】チューブインオリフィス(2重管状口金)
とは、金属製の円形ノズル内に管状パイプ(チューブ)
が挿入されており、円形ノズルと管状パイプに間隙を設
けたものであり、一般的には、該間隙に紡糸溶液を通液
し、管状パイプに凝固液体を通液するものである。
【0025】本発明においては、粘度が100Pa・s
を越えると吐出紡糸溶液が雰囲気中で表面固化し易く、
溶液拡散のバランスが崩れ、本発明の極細の繊維組織を
繊維内部に形成することができない。また、1Pa・s
未満では曳糸性不良が起きやすく繊維形成に問題が生じ
易い。このような紡糸溶液でエアーギャツプを10〜5
0cmの範囲で行うと図1のように中空糸の形態を保持
し易い。
【0026】一方でエアーギャツプを10cm未満にす
ると、図4の繊維の縦断面写真(倍率200倍)のよう
に極細の繊維組織を形成して、図3に示す横断面写真
(倍率50倍)のように中空糸が座屈した扁平状を形成
する。このような繊維の凝固体としては、水あるいは、
溶媒を含む水が適用できる。なお、得られた単繊維を後
からさらに延伸を施しても良い。エアーギャップとは口
金の溶液吐出面と凝固浴液面間の距離をいう。
【0027】本発明においては、図3に示すような偏平
形状になるものもある。これは中空糸の内部構造に形成
する空隙が多くなって中空部が座屈強度が低下し、紡糸
工程での糸張力や自重で中空部の潰れが発生し、偏平形
状となるものである。
【0028】図4は、偏平状に潰れた中空糸内部の繊維
組織を示し、図2は潰れが生じていない中空糸内部の繊
維組織を示す。
【0029】本発明のポリビニリデンフルオライド系繊
維は、産業用途や衣料用途に使用できる。例えば、建装
用のカーペット、カーテン、シート、撥水性の雨具など
に好適に使用できる。
【0030】
【実施例】実施例1 溶媒としてN−メチルピロドン(NMP)に、ケン化度
88モル%、平均重合度500のポリビニールアルコー
ル(PVA)を10重量%と、ポリビニリデンフルオラ
イドホモポリマーを17.5重量%を80℃で溶解さ
せ、粘度52Pa・sの均一な紡糸溶液を得た。この紡
糸溶液を70℃のチューブインオリフィス(オリフィス
外径=2.1mm、チューブ外径=0.7mm)のオリ
フィスから押し出し、同時にチューブから水を注入し
た。この際、25cmのエアーギャップで70℃の凝固
浴水槽で凝固させた後、水洗浴で脱溶媒を繰り返して、
図1のポリビニリデンフルオライド中空繊維を得た。こ
の繊維を定長カッターで30mmにカットし、スライバ
ーに引き揃えた微細繊維の集合体になった。
【0031】この繊維を定長カッターで30mmにカッ
トし、カードにかけてスライバー状に引き揃った繊維集
合体を得た。
【0032】実施例2 溶媒としてジメチルスルホキシド(DMSO)に、ケン
化度88モル%、平均重合度500のポリビニールアル
コール(PVA)を7重量%と、ポリビニリデンフルオ
ライドホモポリマー20重量%を80℃で溶解させ、粘
度68Pa・sの均一な紡糸溶液を得た。この紡糸溶液
を80℃のチューブインオリフィス(オリフィス外径=
2.1mm、チューブ外径=0.7mm)のオリフィス
から押し出し、同時にチューブから水を注入した。この
際、3cmのエアーギャップで40℃の凝固浴水槽で凝
固させた後、水洗浴で脱溶媒を繰り返して、図3のポリ
ビニリデンフルオライド中空繊維を得た。この繊維を直
径0.1mmのノズルから4MPaの圧力で噴出する高
圧水流で10回処理したところ、該繊維は微細な繊維の
集合体になった。
【0033】比較例 ポリビニールアルコール(PVA)の平均重合度を20
00に変更した以外は、実施例1と同じ条件で溶液を得
て、同じ紡糸条件で繊維化した。得られたポリビニリデ
ンフルオライド繊維は、中空繊維であったが網目状にネ
ットワークしたポリマー構造で、連通孔を形成してお
り、カード方法による極細繊維の獲得は困難であった。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、高圧水流など外力によ
って容易に極細な繊維に分割ができるポリビニリデンフ
ルオライド系繊維を得ることができる。このような繊維
を使った微細な不織布、フィルターの作製が可能にな
り、また他の混繊糸として使用すると撥水性などを付与
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様に係るポリビニリデンフルオ
ライド系繊維の横断面における繊維の形状を示す走査型
電子顕微鏡写真である。
【図2】図1に示したポリビニリデンフルオライド系繊
維の縦断面における繊維の形状を示す走査型電子顕微鏡
写真である。
【図3】本発明の他の実施態様に係るポリビニリデンフ
ルオライド系繊維の横断面における繊維の形状を示す走
査型顕微鏡写真である。
【図4】図3に示したポリビニリデンフルオライド系繊
維の縦断面における繊維の形状を示す走査型顕微鏡写真
である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外力を与えることにより極細繊維状に分割
    および/または開繊可能な易分割性の繊維であって、該
    繊維内部に不特定で多数の空隙を形成する筋状に分岐し
    た極細の繊維組織を有することを特徴とするポリビニリ
    デンフルオライド系繊維。
  2. 【請求項2】少なくとも有機溶媒に85重量%以上のポ
    リビニリデンフルオライドホモポリマーを含むビニリデ
    ンフルオライド系樹脂とケン化度50〜95モル%で平
    均重合度300〜1000のポリビールアルコールを溶
    解させてなる粘度が1〜100Pa・sの紡糸溶液を、
    チューブインオリフィスを通して凝固浴に押し出すこと
    を特徴とするポリビニリデンフルオライド系繊維の製造
    方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のポリビニリデンフルオラ
    イド系繊維を用いてなることを特徴とする不織布。
  4. 【請求項4】請求項1に記載のポリビニリデンフルオラ
    イド系繊維を用いてなることを特徴とするフィルター。
  5. 【請求項5】請求項1に記載のポリビニリデンフルオラ
    イド系繊維を用いてなることを特徴とする混繊糸。
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