JP2010202987A - 複合シート材料及びその製法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】目付が5g/m2以上100g/m2の範囲にあり、数平均繊維径が2nm以上300nm以下のセルロースミクロフィブリル(A成分)と、無機粒子、及び高分子粒子からなる群から選択される1種以上のフィラー材(B成分)とを含み、該A成分の分率が30重量%以上90重量%以下であり、かつ、10g/m2目付相当の透気抵抗度が10s/100cc以上2,000s/100cc以下であることを特徴とする複合シート材料。
【選択図】図1
Description
すなわち、特許文献3で開示されている微細なセルロース繊維からなる不織布シートは、従来の微多孔膜シートと同等レベルの微小な孔径を有し、耐熱性、耐有機溶媒性、透液性に優れたシート材料としてのポテンシャルを有してはいるが、実用上必要となる性能バランスを兼ね備えるために、より広範囲のニーズに対応した設計が可能となる材料として、かつ、より低コストである簡便な製造プロセスで提供し得ることが望まれていた。
即ち、本発明は、以下のとおりである。
[1]目付が5g/m2以上100g/m2の範囲にあり、数平均繊維径が2nm以上300nm以下のセルロースミクロフィブリル(A成分)と、無機粒子、及び高分子粒子からなる群から選択される1種以上のフィラー材(B成分)とを含み、該A成分の分率が30重量%以上90重量%以下であり、かつ、10g/m2目付相当の透気抵抗度が10s/100cc以上2,000s/100cc以下であることを特徴とする複合シート材料。
本発明は、複合シート材料及びその製法に関する。発明者らは、セルロースミクロフィブリルの水分散体中に種々の微細なフィラー材を適当量、共存させると、適当な分散下で元々セルロースミクロフィブリルが水中にて形成する緩やかな凝集体の内部にフィラー材が効率良く取り込まれ、一体となって複合軟凝集体を形成する傾向があること、さらには、これを抄紙法により濃縮、脱水し、乾燥させると、セルロースミクロフィブリルの中に高度に分散したフィラー材がセルロースミクロフィブリルの強い凝集を抑え、通気性のあるシート材料が得られることを見出し、本発明に到った。
ここで、(A)成分のセルロースミクロフィブリルは、セルロースの大部分又は全部がフィブリル化した状態の微細セルロース繊維であるミクロフィブリル化セルロース(非特許文献1参照)であることが好ましい。ミクロフィブリル化セルロースは、パルプ原料等のセルロースを水中に分散させ、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、グラインダー等の高度にせん断力の加わる装置で処理することにより、セルロース繊維のフィブリル化に留まらず、繊維表面から引き剥がれた独立したフィブリル繊維(一般に、ミクロフィブリルとも呼ばれる)のレベルにまでばらばらにしたものである。
非木材パルプとしては、コットンリンターパルプを含むコットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプ、ワラ由来パルプ等を挙げることができる。コットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプは、各々、コットンリントやコットンリンター、麻系のアバカ(例えば、エクアドル産又はフィリピン産のものが多い)あるいはザイサル、バガス、ケナフ、竹等の原料を蒸解処理による脱リグニン等の精製工程や漂白工程を経て得られる精製パルプを意味する。
これらの中でも、原料調達の容易さ、品質の安定度、セルロース純度の観点から木材由来パルプ、コットン由来パルプ、麻由来パルプ、竹由来パルプ、バガス由来パルプ、及びケナフ由来パルプの中から選ばれる少なくとも一つを選択するのがより好ましい。
これらの処理は、微細化処理の負荷を軽減するだけでなく、セルロース繊維を構成するミクロフィブリルの表面や間隙に存在するリグニンやヘミセルロースなどの不純物成分を水相へ排出し、その結果、微細化された繊維のα−セルロース純度を高める効果もあるため、大変有効であることもある。
ミクロフィブリル化セルロースの製造には、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、グラインダー等を用いることができる。この際の水分散体中の固形分濃度は、上述した叩解処理に準じ、0.5重量%以上4重量%以下、好ましくは0.8重量%以上3重量%以下、より好ましくは1.0重量%以上2.5重量%以下の固形分濃度とすると詰まりが発生せず、しかも効率的な微細化処理が達成できる。
ここで、無機粒子としては、後述する分散媒体に溶解しない粒子であって、金、銀、銅、鉄、亜鉛、錫、ニッケル、チタンや各種合金(例えばステンレス)等の化学的に安定な金属粒子、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化錫、酸化銅、酸化銀、酸化ジルコニウム等の金属酸化物粒子、チタン酸バリウム等の複合金属酸化物粒子、窒化アルミニウム等の金属窒化物粒子、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、ゼオライト、マイカ、スメクタイト等のシリカ系粒子、活性炭やグラファイト、カーボンナノチューブ等の炭素系粒子を挙げることができるがこれらに限定されない。
ここで、無機繊維としては、後述する分散媒体に溶解しない繊維であって、ガラス繊維、金属繊維や高分子繊維を焼成、炭化させて得られるカーボンナノチューブなどの炭素系繊維を挙げることができるがこれらに限定されない。
10×z/w (s/100ml)
で定義されるものである。ここで、zは、一つの不織布サンプルに対して種々の異なる位置について5点の測定を行い、その平均値である。
さらに、フィラー材が、粒径が10nm以上5,000nm以下、好ましくは20nm以上600nm以下、より好ましくは30nm以上300nm以下の球状の高分子粒子(例えば、上述したようなラテックス)であれば、高分子粒子のもつガラス転移温度以上の温度(当然、室温以下のガラス転移温度を有する高分子粒子でもよい)でアニール、又はカレンダー処理等を施すことにより、高分子粒子同士は接着する性質をもつため、強度の面でも優位であり、しかも耐水性に優れた複合シート材料を提供することもできるため、耐水性や高強度が要求される場合には有効である。ここで粒径とは数平均粒径を意味する。
上述した要件を満足する本発明の複合シート材料からなる層を多層構造の一層として含み、多層化シート材料としての目付が、8g/m2以上100g/m2以下、好ましくは10g/m2以上90g/m2以下であって、さらに、透気抵抗度が、10s/100ml以上3,000s/100ml以下、好ましくは20s/100ml以上2,000s/100ml以下であると、本発明の複合シート材料の種々の機能を発現できる多層化シート材料を提供することが可能となる。ここで多層化シート材料の目付が8g/m2より小さいものは安定に製造することが困難であるため相応しくなく、一方、目付が100g/m2よりも大きくなると後述する透気抵抗度範囲のシートを構造上のバランスを保って作ることが困難となるため、やはり好ましくない。また、透気抵抗度が、10s/100mlよりも小さなシートだと、本発明の主張する微多孔構造に起因する物性が期待できなくなるため相応しくなく、一方、透気抵抗度が、3,000s/100mlよりも大きなシートでは、高透液性を有するという本発明の多層化シート材料のもつ特性が損なわれるため、やはり好ましくない。
例えば、不織布を支持体として用いる場合、支持体としての不織布は、セルロース不織布(紙や再生セルロース不織布)は当然使用できるが、セルロース不織布以外のものであっても構わない。例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ナイロン−6,6繊維、ナイロン−6繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリフッ化ビニル繊維、セルロースアセテート系繊維、全芳香族ポリアミド繊維等から成る不織布を挙げることができる。さらに、その繊維径に関しても、数平均繊維径が10μm以上の通常の繊維径の不織布は当然使用できるが、それよりも微小な繊維径を有する不織布(例えば、メルトブロウン法やエレクトロスピニング法により得られる数μm〜0.2μm程度の数平均繊維径を有する繊維からなる不織布)やそれらが多層化された不織布シートも使用できる。
カルボキシメチルセルロース(酸型、塩型の双方を含む)、ポリアクリル酸(酸型、塩型の双方を含む)、ポリメタクリル酸(酸型、塩型の双方を含む)、アルギン酸(酸型、塩型の双方を含む)、アクリルアミド・アクリル酸ソーダ共重合物(ダイヤニトリックス社のアクリパーズP−NS等)、ポリメタクリル酸ジメチルアミノエチル(ダイヤニトリックス社のダイヤフロックKP201等)、アクリルアミド・アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物(ダイヤニトリックス社のダイヤフロックAP825等)、アクリルアミド・アクリル酸ジメチルアミノエチル・アクリル酸3元共重合体(ダイヤニトリックス社のダイヤフロックKA205等)、ポリビニルアミン(ダイヤニトリックス社のPVAM等)、N−ビニルホルムアミド・アクリロニトリル共重合体変性物(ダイヤニトリックス社のダイヤフロックKP700等)、アミノ変性シリコーン(東レ・ダウコーニング社のSM8704等)、メチルハイドロジェンポリシロキサン(東レ・ダウコーニング社のSM8707EX等)、部分ケン化ポバール、アクリルエステル・マレイン酸共重合物、スチレン・メタクリル酸共重合物、スチレン・マレイン酸共重合物、カチオン化でんぷん、カゼイン、イオン性基を有する天然多糖類(グアガム等)、ポリアミドポリアミン/エピクロロヒドリン組成物(荒川化学工業社のアラフィックスAF−100)等。
さらに、分散体の分散媒はコスト面の理由から水であることが好ましいが、場合によっては有機溶剤(特に水に可溶な有機溶剤)を適当な組成で混在させても構わない。分散体の安定性を考慮に入れると、分散媒に占める有機溶剤の総重量分率は80重量%以下であることが好ましい。このようなケースとして例えば、金属粒子やカーボン系粒子のように水との馴染みの悪いものを使用する場合、分散性を高めるために、水に可溶なアルコール(例えば、エタノール、iso−プロパノール、tert−ブタノール、iso−ブタノール)や他の有機溶媒(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)を適当な組成で混在させることも場合によっては有効である。
膜質均一性を高めるために、一機又は二機以上(例えば、下地層抄紙は傾斜ワイヤー型抄紙機、上地層抄紙では丸網式抄紙機を用いる等)の抄紙機を用いて多段式の抄紙を施すのも場合によっては有効である。多段式の抄紙とは、例えば、1段目で5g/m2の目付で抄紙を行い、そこで得られた湿紙上で2段目の5g/m2の抄紙を行って、合計10g/m2の目付の本発明の複合シート材料を得るという技術である。多段抄紙の場合は、上層と下層を同じ分散体から製膜する場合には単層の本発明の複合シート材料となるが、下層として第1段で例えば、フィブリル化繊維を用いて目の細かな湿紙の層を形成させ、その上から第2段で前述した分散体による抄紙を行い、下層である湿紙を後述するフィルターとして機能させることもできる。
バッチ式抄紙機(例えば、熊谷理機工業社製の自動角型シートマシーン)に評価対象となるフィルター(ワイヤーメッシュまたは濾布)を設置するにおいて、ワイヤーメッシュの場合はそのまま、濾布の場合は、80〜120メッシュの金属メッシュ(濾水抵抗がほとんど無いものとして)上に濾布を設置し、抄紙面積がxcm2の抄紙機内に十分な量(ymlとする)の水を注入し、大気圧下で濾水時間を測定する。濾水時間がzs(秒)であった場合の水透過量を、y/(xz)(ml/cm2・s)と定義する。
上記により得た湿紙を乾燥させることにより本発明の複合シート材料を得ることができる。乾燥は、ドラムドライヤーや乾燥室での大気圧下での乾燥を通常行うが、場合によっては加圧下又は真空下での乾燥を実施しても構わない。この際、物性の均一性を確保し、幅方向の収縮を抑える目的により、湿紙は有効に定長乾燥させることができるドラムドライヤーにより乾燥させることがより好ましい。乾燥温度は、60℃〜150℃の範囲で適宜選択すればよい。場合によっては、60〜80℃程度の低い温度で粗乾燥して湿紙に自立性を与え、100℃以上での本乾燥工程とするような多段式の乾燥も操作上、有効であることもある。
ここで、乾燥後の本発明の複合シート材料に対し、さらにカレンダー装置による平滑化処理を施すことにより、上述した薄膜化が可能となり、広範囲の、膜厚/透気抵抗度/強度の組み合わせの本発明の複合シート材料を提供することが可能となる。カレンダー装置としては単一プレスロールによる通常のカレンダー装置の他に、これらが多段式に設置された構造をもつスーパーカレンダー装置を用いてもよい。これらの装置、カレンダー処理時におけるロール両側それぞれの材質(材質硬度)や線圧を目的に応じて選定することにより、多種の物性バランスをもつ本発明の複合シート材料を得ることができる。
まず1)の理由について説明する。多くの蓄電デバイス(電池、電解コンデンサ、電気2重層キャパシタ、リチウム系大容量キャパシタ)において、内部抵抗を低減化し、より高電流が流れるようにすることは、蓄電デバイスとして問われる性能であるだけでなく、高出力性という観点からも望まれる。元来、蓄電デバイスは正極と負極の間の物質(電解質等)の移動と電極反応、電極吸着等の現象を介して蓄電特性を発現するものであり、その効率を高めるためには、正負極間の距離は通電(ショート)しない範囲で限りなく近いのが理想である。しかし、実際には電極間距離を利用上意味のあるレベルにまで近づけようとすると隔膜を使わずしてショートを防ぐことが困難であるため、隔膜としてのセパレータが使われる。すなわち、セパレータには、できる限り薄く、しかも透液性があって正負極間の物質のやりとりを妨げない構造が問われる。しかし、一方で従来のセパレータを薄く設計するには、薄膜化そのものに技術的限界がある場合もあり、また、一部の蓄電デバイスでは電極として導電性の微粒子を使用する場合があり、より高い耐ショート性が問われるため、孔径との兼ね合いによって、薄くするのに限界があった。すなわち、耐ショート性の観点からはできる限り小孔径の薄い膜を、抵抗を低減する目的では、膜を通した物質移動を妨げることのない範囲で提供されることが要望されていた。
この結果、微多孔膜系セパレータの使用に当たっては、電解液の含浸性を高めるために、含浸工程において真空含浸を実施するか、又はセパレータの表面親水化処理を行う必要が生じる。これらの処置を施してもなお、クローズドポアの空気が抜けきっているかは保障の限りではない。
2)の観点においては、本発明の複合シート材料に占めるセルロースミクロフィブリルの分率は、30重量%以上、好ましくは50重量%以上であるが、含浸性に関してはフィラー材の電解液媒体への濡れ性も当然重要であるので、総合的に濡れ性に支障のない設計とするのが好ましい。
既に本発明者らは、特許文献1に開示されているように、ナノファイバーによって構成される不織布が従来の不織布に比べ大幅な薄膜化を達成でき、蓄電デバイス用セパレータとして上述したような有効な機能を発現され得ることを指摘していた。しかしながら、目付の低い設計においては、蓄電デバイスの製造工程でセパレータにかかる張力に耐えるだけの引張り強度を保有しているセルロース不織布を具体的に製造できる方法については、特許文献1には開示がなかった。従って、本発明によって、上述した性能バランスに優れた蓄電デバイス用セパレータの提供が工業的に可能となる。
まず、本発明の複合シート材料が、上述したように本質的にオープンポアのみから成るネットワーク構造(不織布構造)を有しており、微多孔膜系と比較すると開孔率が著しく高いことが挙げられる。当然のことながら、他の不織布材料と比べるとより微細なネットワークから成るため、相対的には著しく小さな孔径を有する。本発明の複合シート材料を機能性フィルターとして使用する際に制御できる孔径範囲は、最大孔径(バブルポイント法)で凡そ0.001μm〜0.5μmの範囲である。
本発明の複合シート材料は、低目付で薄膜化可能な多孔質シート材料として、上記液相系の機能性フィルターの範疇ではあるが、血液中の成分やウィルス除去等のサイズ分離用の医療用分離フィルターとして使用すると好適に機能を発現させることが可能である。その分画性能等については、機能性フィルターにおける記載の通りである。
(実施例1〜7)
セルロース原料としてコットンリンターパルプ(日本紙パルプ商事(株))を使用し、該パルプを固形分10重量%となるように水中に浸漬させて130℃、4時間のオートクレーブ処理をした後、得られた膨潤パルプを何度も水洗し、水を含浸した状態の膨潤パルプを得た。該膨潤パルプの乾燥体について、α−セルロース含有率を測定したところ98.0重量%(全セルロース含有率は100重量%)であった。
次にこのM1を用いて、以下の表1に示す実施例1〜7の組成となるように各種フィラー材及び水を加え調製し、家庭用ミキサーで4分間、分散処理を行い、抄紙用の水分散体を得た。
セルロースミクロフィブリルのみの水分散体からそのまま抄紙、乾燥させて得られるシート材料(比較例1)、及びセルロースミクロフィブリルからなる通気性のセルロース不織布を得る方法として、特許文献3等にて開示されている、水分散体から抄紙法で製膜して得た湿紙を有機溶媒で置換して得る方法により通気性のシート材料を製膜し(比較例2)、各々実施例と比較した。
実施例1と2におけるフィラー材と同じものを使用し、抄紙用分散体中のフィラー材の組成を、それぞれ、以下の表1に示す通りとし、実施例1と同様の手順により抄紙及び乾燥処理を行って濾布上にシート状に張り付いたサンプルH3とH4(それぞれ、比較例3と比較例4)を得た。
H3は、濾布からの剥離をしようとするとシートが自立性を有しておらず、ぼろぼろと崩れた。すなわち、H3は、複合シート材料としては不完全なものであった。また、H4は、10g/m2の目付の半透明の自立膜として剥離できたが、透気抵抗度は5,000sを超えており、本発明の複合シート材料とは言えないものであった。
フィラー材として高分子繊維からなる微細繊維を使用し、本発明の複合シート材料を作製した。アラミド繊維の微細化繊維であるダイセル化学工業(株)製ティアラKY−400D(繊維径;0.2〜0.3μm、繊維長;500〜600μm,粉末状で固形分20重量%のクリームイエローの水分散体として提供)と水を混合して、固形分1.5重量%とし、これをディスパー型の攪拌部を装着したホモミキサー(プライミクス(株)製T.K.ホモミキサー)にて5,000rpmの回転数で約15分間分散して予備スラリーを調製した。
実施例8において、固形分1.5重量%の予備スラリーと実施例1にて調製した叩解スラリーM0を混合し、総固形分濃度1.5重量%、総固形分に占める微細化アラミド繊維の重量分率を75重量%の混合スラリーとして調製し、その他は実施例8と全く同等の方法で抄紙用の水分散体を調製、抄紙及び乾燥も実施例8と全く同様にしてクリームイエローの複合シート材料H5を得た。H5の物性等を以下の表1に示す。H5は、透気抵抗度は本発明の範囲にあるものの、引張強度は比較例2のH2と同等並みに低いことが確認された。
実施例1で調製したミクロフィブリル化セルロースの水分散体M1を用い、以下に示す方法により抄紙用水分散体を調製し、連続式抄紙機を用いて本発明のセルロース不織布を連続的に製膜した。抄紙用水分散体の調製に当たっては、以下の表1に示す実施例12及び実施例13に記載した組成になるように各々、酸化チタンウィスカー(前述FT100)とM1と水を、総量400Kgとなるように混合し、実施例1で叩解装置として用いたディスクレファイナーを用い、連続的に350L/minの速度で循環させ、徐々にディスク間のクリアランスを低減していき、ほぼゼロとなった時点から25分間処理を続けて、得られた白色の分散液を抄紙用の水系分散体とした。
S12及びS13の物性等を以下の表1に示す(それぞれ、実施例12及び実施例13)。両サンプル共に均一性の高いシート材料であり、引張強度もバッチ式抄紙で得たものと遜色ないものとなっており、本発明の連続シートの安定な製膜が可能であることが示された。
次に、S12に対して、カレンダー処理を施した。本実施例では上部ロールを金属製鏡面ロールとし、下部ロールを樹脂製ロール(硬度D85)として180℃、線圧1.0トンで2m/minの走行速度でカレンダー処理を施し、やや光沢のある白色のセルロース不織布S12’を得た。S12’の膜厚は、12.6μm、透気抵抗度は、280s/100ml、引張強度は、0.65kgf/15mmであった。カレンダー処理により、平滑化による薄膜化が達成されると同時に透気抵抗度も増大しており、シートの厚み方向の圧縮により孔径が微小化している傾向が示された。すなわち、製膜条件だけでなくカレンダー処理によってもシートの内部構造(孔構造等)の制御が可能であることが示された。
本発明の複合シート材料の耐熱性を調べるために、サンプルS2と以下の方法で作製したパルプ由来の不純物を比較的多く含むアバカA’パルプ(東邦特殊パルプ(株)、α−セルロース含有率:85.2重量%)を出発原料として得られるセルロースミクロフィブリルのみからなるシート材料H6との比較を行った。
H6の製膜においては、まず原料パルプを水中に分散させ、固形分率1.5wt%の状態として実施例1で記載した叩解条件と同様にして、CSF値で119ml↑の叩解スラリーを調製し、得られた叩解スラリーを、そのまま高圧ホモジナイザー(ニロ・ソアビ社(伊)製NS3015H)を用いて操作圧力100MPa下で5回の微細化処理を実施し、数平均繊維径が76μmであるミクロフィブリル化セルロースの水分散体(固形分濃度:1.5重量%)M2を得た。得られたM2を用いて、比較例2と全く同じ方法で、白色のセルロースミクロフィブリルのみからなるシート材料H6を得た。
S2とH6の耐熱性を比較するために、大気環境下で180℃に設定されたオーブン中にサンプルを保管し、100時間経た後のサンプルの着色度を比較した。その結果、S2にて殆ど着色が見られなかったのに対し、H6では、明らかに黄色化しており、熱劣化がより進んでいることが示唆された。
シート材料としての強酸化環境下での耐性を調べるために、濃硫酸(和光純薬(株)特級)への接液時の着色程度を比較した。一般に、純度の低いセルロース製品(汎用紙など)を濃硫酸に接液させると直ちに、リグニンやヘミセルロースのような酸化耐性がセルロースよりも低い混合物の化学反応を伴う酸化劣化により、褐色化(炭化)が進行する。上記S2及び微細化アラミド繊維を含有した複合シートS9、さらには上述したサンプルH6について、室温でガラス板上に乗せたシートサンプル上にスポイトで濃硫酸を数滴滴下して接液させ、10分後のシートの変色程度を調べた。その結果、3つのサンプルすべてで、セルロース特有の濃硫酸による酸加水分解に基づく微粒子化または溶解が進行するため、シートそのものは構造崩壊したが、純度の高いセルロースミクロフィブリルを原料として使用しているS2およびS9では変色がほとんど進行しなかった(実施例15)のに対し、H6は接液と同時に徐々にピンクから褐色への変色を呈し(比較例7)、酸化劣化反応が相対的に進行し易いことが示された。同時にS2およびS10では、フィラー材としているそれぞれ、酸化チタンウィスカー(ルチル型結晶)および微細アラミド繊維はほぼそのままの形状を保っており、上記酸化条件下での耐性を有することも明らかになった。
上記S2及びS9の2種類の複合シートサンプルについて、フィルター性能の一つとして、最大孔径と5KPaの加圧下における透液量(溶媒:エタノール)を測定し、市販のフィルターでの測定値と比較した。最大孔径は、住友スリーエム(株)製のパーフルオロカーボンクーラント,FX−3250(表面張力γ=12mN/m)を湿潤溶媒として用い、バブルポイント法で、湿潤曲線における最初のバブルが発生した圧力P(Pa)から、次式:
D=2890×12/P
により最大孔径D(μm)を求めた。
多層化シート材料の製膜を行った。支持体として、旭化成せんい(株)製のナイロン繊維不織布、エルタス(登録商標)N05030(厚み0.17mm、目付30g/m2)を用い、実施例2で調製した抄紙用分散体と同じものを用い、実施例1〜7で行ったバッチ式抄紙と同じ条件で抄紙および乾燥を行った。ただし、支持体は該バッチ式抄紙における濾布上に設置し、その上から抄紙用の分散体を投入し、抄紙を実施した。得られた乾燥シートS17は、不織布と複合シート層が一体化した膜厚が0.19mmかつ膜質均一性に優れた本発明の多層化シート材料であった。S17の透気抵抗度は72s/mlであり、目付は40g/m2であった。複合シート層の目付は10g/m2と計算され、単層シートであるS2とほぼ同等の値を示すことから、支持体不織布上に複合シート層が積層された構造となっていることが推定された。
Claims (23)
- 目付が5g/m2以上100g/m2の範囲にあり、数平均繊維径が2nm以上300nm以下のセルロースミクロフィブリル(A成分)と、無機粒子、及び高分子粒子からなる群から選択される1種以上のフィラー材(B成分)とを含み、該A成分の分率が30重量%以上90重量%以下であり、かつ、10g/m2目付相当の透気抵抗度が10s/100cc以上2,000s/100cc以下であることを特徴とする複合シート材料。
- 目付が5g/m2以上100g/m2の範囲にあり、数平均繊維径が2nm以上300nm以下のセルロースミクロフィブリル(A成分)と、無機繊維、及び高分子繊維からなる群から選択される1種以上のフィラー材(B成分)とを含み、該A成分の分率が30重量%以上90重量%以下であり、かつ、10g/m2目付相当の透気抵抗度が10s/100cc以上2,000s/100cc以下であることを特徴とする複合シート材料。
- 前記フィラー材(B成分)が、1次粒子の長軸径/短軸径比が2以下であり、かつ、長軸径と短軸径の平均値が5nm以上5,000nm以下である粒子、又は1次粒子の長軸径/短軸径比が3以上であり、かつ、短軸径が10nm以上1,000nm以下である粒子である、請求項1に記載の複合シート材料。
- 前記フィラー材(B成分)が、繊維径が10nm以上1,000nm以下の微細繊維である、請求項2に記載の複合シート材料。
- 前記フィラー材(B成分)が、シリカ粒子又は金属酸化物粒子である、請求項1又は3に記載の複合シート材料。
- 前記フィラー材(B成分)が、粒径が10nm以上5,000nm以下の球状の高分子粒子である、請求項1又は3に記載の複合シート材料。
- 10g/m2目付相当の透気抵抗度が30s/100cc以上500s/100cc以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合シート材料。
- 膜厚が25μm以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合シート材料。
- 前記セルロースミクロフィブリル(A成分)が、α−セルロース含有率が95重量%以上のセルロースである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合シート材料。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合シート材料からなる層を含む複数の層積層されてなる多層化シート材料であって、該多層化シート材料の目付が8g/m2以上100g/m2以下であり、かつ、透気抵抗度が10s/100ml以上3,000s/100ml以下である前記多層化シート材料。
- 数平均繊維径が2nm以上300nm以下のセルロースミクロフィブリル(A成分)と、無機粒子、高分子粒子、無機繊維、及び高分子繊維からなる群から選択される1種以上のフィラー材(B成分)とを、固形分濃度が0.1重量%以上0.5重量%以下であり、かつ、固形分に占める該A成分の分率が30重量%以上90重量%以下となるように水に分散させて分散体を調製する調製工程、該分散体を原料として抄紙法により湿紙を製膜する製膜工程、及び製膜工程により得られた湿紙を乾燥させる乾燥工程を含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合シート材料の製造方法。
- 前記セルロースミクロフィブリル(A成分)が、木材由来パルプ、コットン由来パルプ、麻由来パルプ、竹由来パルプ、バガス由来パルプ、及びケナフ由来パルプの中から選ばれる少なくとも一つを原料として得られるミクロフィブリル化セルロースである、請求項11に記載の複合シート材料の製造方法。
- セルロースミクロフィブリル(A成分)の原料パルプを、α−セルロース含有率が95重量%以上となるように精製する精製工程をさらに含む、請求項11又は12に記載の複合シート材料の製造方法。
- 乾燥工程後に得られたシート材料に対し、カレンダー処理により膜厚を80%以下に低減させるプレス工程をさらに含む、請求項11〜13のいずれか1項に記載の複合シート材料の製造方法。
- 数平均繊維径が2nm以上300nm以下のセルロースミクロフィブリル(A成分)と、無機粒子、高分子粒子、無機繊維、及び高分子繊維からなる群から選択される1種以上のフィラー材(B成分)とを、固形分濃度が0.1重量%以上0.5重量%以下であり、かつ、固形分に占める該A成分の分率が30重量%以上90重量%以下となるように水に分散させて分散体を調製する調製工程、該分散体を原料とし、抄紙機に通水性のあるシート状の支持体をのせて、該支持体上で抄紙法により製膜することにより湿紙からなる層を該支持体と積層一体化させる抄紙工程、及び製膜工程により得られた積層一体化した支持体と湿紙を乾燥させる乾燥工程を含むことを特徴とする、請求項10に記載の多層化シート材料の製造方法。
- 前記セルロースミクロフィブリル(A成分)が、木材由来パルプ、コットン由来パルプ、麻由来パルプ、竹由来パルプ、バガス由来パルプ、及びケナフ由来パルプの中から選ばれる少なくとも一つを原料として得られるミクロフィブリル化セルロースである、請求項15に記載の多層化シート材料の製造方法。
- 前記セルロースミクロフィブリル(A成分)の原料パルプを、α−セルロース含有率が95重量%以上となるように精製する精製工程をさらに含む、請求項15又は16に記載の多層化シート材料の製造方法。
- 乾燥工程後に得られた多層化シート材料に対し、カレンダー処理により膜厚を80%以下に低減させるプレス工程をさらに含む、請求項15〜17のいずれか1項に記載の多層化シート材料の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合シート材料を含む蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記蓄電デバイスが、アルミ電解コンデンサ、電気2重層キャパシタ、リチウム系大容量キャパシタ、ニッケル・水素電池、及びリチウムイオン2次電池からなる群から選択される、請求項19に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合シート材料を含む機能性フィルター。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合シート材料を含む医療用分離フィルター。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合シート材料を含む拭き取り用シート。
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