JP2012512336A - 鞘/芯構造を有する繊維を含有する不織シート - Google Patents

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Abstract

不織シートは、鞘/芯ポリマー繊維を含有し、鞘のポリマーは、芯のポリマーの融点よりも少なくとも摂氏15度高い融点を有する。好ましくは、鞘のポリマーはポリフェニレンスルフィドであり、かつ芯のポリマーはポリエチレンテレフタレートである。不織シートは、電気絶縁に使用するのに好適な複合積層体を製造するためにフィルムと共に使用可能である。

Description

本特許出願は、2008年12月15日出願の特許出願第12/334,904号の一部継続出願である。
本発明は、特定の繊維の選択により改良された耐電圧特性を有する不織シートに関する。
米国特許出願公開第2005/0269011A1号明細書には、ポリアリーレンスルフィドと結晶促進剤とのブレンドからスパンボンド布を製造する方法が開示されている。米国特許第6,949,288号明細書には、ポリアリーレンスルフィド成分を有する多成分繊維および種々の製品へのその繊維の組込みが開示されている。
公知の布よりも優れた性質を有する不織シートの必要性が存在する。
本発明は、実質的に連続な熱可塑性ポリマーフィラメントの網状構造を含む不織シートに関する。このポリマーフィラメントは、それぞれ個別に、少なくとも第1のポリマーと第2のポリマーとを含む複数のポリマーを含み、第1のポリマーの融点は、第2のポリマーの融点よりも少なくとも15℃高く、個別のポリマーフィラメントはさらに、
(1)第1のポリマーが第1および第2のポリマーの全重量の10〜70重量パーセントを占め、
(2)第2のポリマーが第1および第2のポリマーの全重量の30〜90重量パーセントを占め、かつ
フィラメントの網状構造が、
(a)第1のポリマーが融着固結網状構造の連続相を形成し、かつ
(b)第2のポリマーが融着固結網状構造の分散相を形成するように、
固結かつ融着されていることを特徴とする。
不織シートは、とくにさらなる誘電体シートと組み合わされた場合、絶縁材料として有用である。
繊維を製造して繊維から不織ウェブまたは不織シートを形成する典型的なプロセスを示している。 本発明で利用される追加のカレンダープロセスを示している。 本発明で使用される他の選択肢のカレンダープロセスを示している。 電気絶縁積層体の製造に使用されるプロセスの概略図である。
定義:
多成分繊維とは、繊維が1種超のポリマーで構成されていることを意味する。繊維が2成分である好ましい一実施形態では、2種の熱可塑性ポリマーを用いて鞘芯配置で溶融紡糸されていることを意味する。
「1種超のポリマー」という語句は、異なる化学構造を有するポリマーだけでなく、類似構造を有するが異なる融点を有するポリマーをも包含することを意味する。
不織とは、機械的連結により、繊維の融着により、または接合媒体を用いて結合することにより保持一体化されたランダムウェブまたはランダムマットの形態のテキスタイル繊維の集成体を意味する。
考察:
本発明に係る好ましい最終物品は、誘電体フィルムと組み合わされた不織シートであり、この物品は、電気絶縁に使用するのに好適である。不織シートは、優れた機械的強度、耐初期引裂き性、および伸び率を有する。不織シートはまた、増強された耐電圧性を電気絶縁成分に付与する。
不織シートは、7ミクロン超の平均直径を有する多成分鞘/芯高分子繊維から製造される。平均繊維直径の好ましい範囲は、14〜21ミクロンの範囲である。
例示を目的として、多成分鞘/芯高分子繊維は、断面が丸形、三葉形、五葉形、八葉形、クリスマスツリー形、ダンベル形、海島形、さもなければ星形でありうる。繊維はまた、サイドバイサイド配置であってもよい。鞘のポリマー成分は、第1のポリマーとして参照され、芯のポリマー成分は、第2のポリマーとして参照される。
芯成分は、芯および鞘のポリマーの全重量を基準にして30〜90重量パーセントの範囲内で存在する第2のポリマーを含有する。したがって、鞘成分は、10〜70重量パーセントの範囲内の第1のポリマーを含有する。第2のポリマーの好ましい範囲は、30〜50重量パーセントの範囲であり、したがって、第1のポリマーの好ましい範囲は、50〜70重量パーセントの範囲である。
繊維の鞘/芯構造のさらなる要件は、第2のポリマー(芯)の融点よりも少なくとも摂氏15度高い第1のポリマー(鞘)の融点である。典型的には、融点の差は、少なくとも摂氏20度である。したがって、鞘は、芯よりも高い熱安定性を有する。
本発明の好ましい一実施形態は、芯がポリオレフィン、ポリエステル、またはポリアミドのようなポリマー(第2のポリマー)から形成され、かつ鞘がポリアリーレンスルフィド、ポリイミド、液晶ポリエステル、またはポリテトラフルオロエチレンのような溶融加工性ポリマー(第1のポリマー)から形成された鞘/芯繊維から製造される不織シートに関する。好ましい実施形態では、鞘は、300℃で測定した場合に2300〜2700ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有するポリフェニレンスルフィドを含有し、かつ芯成分は、ポリエチレンテレフタレートである。
第1および第2のポリマーは、鞘の融点が芯の融点よりも少なくとも15℃高いことを条件として、第2のポリマー中にポリオレフィン、ポリエステル、またはポリアミド、および第1のポリマー中にポリアリーレンスルフィド、ポリイミド、液晶ポリエステル、またはポリテトラフルオロエチレンを単独または組合せのいずれかで含みうる。
多成分繊維を形成する高分子成分は、従来の添加剤および性能向上剤、たとえば、染料、顔料、酸化防止剤、紫外線安定剤、紡糸仕上げ剤、耐電圧性増量剤などを含みうる。高分子組成物中で結晶化促進添加剤を使用してもよい。
本発明の一実施形態では、第1のポリマーは、任意選択量の無機耐電圧性増量剤を含有し、一方、第2のポリマーは、含有しない。好適な耐電圧性増量材料としては、ヒュームドシリカおよびヒュームド二酸化チタンが挙げられる。
ステープル形態の多成分繊維からシートを単独で形成するプロセスをはじめとして、多成分繊維を有する不織シートを形成する先行技術のプロセスを使用することが可能である。そのようなステープル繊維不織布は、繊維のカーディングまたはガーネッティングまたはエアレイイングまたはウェットレイイングをはじめとするいくつかの当該技術分野で公知の方法により作製可能である。ステープル繊維は、好ましくは、約0.5〜6.0デニール毎フィラメントおよび約0.6cm〜10cmの繊維長さを有する。
不織シート中の繊維は、フィラメントのいかなる意図的な切断をも行うことなく紡糸されて直接シートにされた連続フィラメントでありうる。不織シートは、スパンボンディングやメルトブローイングのように当該技術分野で公知の連続フィラメント熱可塑性ウェブを紡糸かつ固結するための図1中の10に概略的に示されたプロセスから製造可能である。図1は、溶融押出し機1、繊維細化・分散装置2、コンベヤーテーブル3、加熱結合カレンダー4、および引取りロール5を示している。細化力は、矩形スロットジェットにより繊維束に提供されなければならない。3500〜5000m/分の線速度で繊維を紡糸することにより、有意量の第2のポリマーは結晶化され、一方、第1のポリマーは結晶化されない。積層品の作製に好適な多成分スパンボンドウェブは、当該技術分野で公知の方法を用いて、たとえば、Bansalらに付与された米国特許第6,548,431号の明細書に記載されるように、作製可能である。多成分繊維は、Rudisillらに付与された米国特許第5,885,909号の明細書に開示されるように、多数の孔を有する紡糸ビームから可動水平ベルト上に繊維を溶融紡糸することにより不織シートに組込み可能である。不織布の作製に好適な連続フィラメントウェブは、好ましくは、0.5〜20デニール毎フィラメントの連続フィラメントを含み、好ましいデニール毎フィラメント範囲は1〜5である。
不織シートは、所望の多孔度レベル、第1のポリマーの結晶化度、および坪量を有するシートが得られるように、図2中の20に概略的に示されるさらなるカレンダー工程に付さなければならない。図2には、供給ロール25、一連の平滑カレンダーロール21〜24、および引取りロール26が存在する。カレンダーロールの個数は、所要により、増加または減少が可能である。図3は、カレンダーロールの他の選択肢の構成を示している。30に概略的に示されているのは、供給ロール31、2個の平滑カレンダーロール32、および1個の引取りロール33である。平滑カレンダー処理とは、ロールが平滑でありかついかなるエンボスパターンをも含まないことを意味する。このカレンダー工程は、個別の操作として実施可能であるか、または図1に示されるウェブ形成ラインに組み込んでフィラメント結合ロールの後に配置可能である。カレンダープロセス時、実質的にアモルファスである鞘ポリマーは、流動し、実質的に結晶質になり、そして連続相を形成する。芯材の結晶化のいくらかの増加も観察される。しかしながら、芯繊維は、鞘材の連続相中に繊維状フィラメントの個別領域として残存する。カレンダー処理された不織シートの良好な性質を得るのに必要なパラメーター、たとえば、ロール温度、ロール圧力、線速度、ローラーとの接触時間などは、繊維鞘の高分子組成に依存しておよびそれほどでもないが芯の高分子組成に依存して異なる。カレンダー処理は、90℃〜240℃の温度範囲内で実施可能であり、温度を高くするほど、より速い線速度が可能になる。好ましいカレンダー処理条件は、約3500N/cmのニップ圧で約200℃である。これにより、30〜350gsmの範囲内の坪量を有する不織シートまたは不織ウェブが製造される。より好ましくは、坪量範囲は、30〜300gsm、最も好ましくは50〜150gsmである。カレンダープロセスは、図1に従って製造されたカレンダー処理されていないシートの引裂き強度と比較した場合、カレンダー処理された不織シートの引裂き強度にいかなる劣化をも引き起こさなかった。
不織シートは、電気絶縁に使用するのに好適な複合積層体を製造するためにフィルムと共に使用可能である。そのような積層体では、フィルムは、所望の誘電性を提供し、低多孔度の不織シートは、その誘電性の損失を最小限に抑える。不織シートは、電気部品で耐電圧性を向上させるのにとくに好適である。フィルムは、少なくとも1枚の不織シートに隣接して定置かつ接合されて複合体を形成する。2枚の不織シートを使用する場合、フィルムを2枚のシート間に挟置することにより、電気デバイスに実装する前またはデバイスに実装した後、複合積層体をマトリックス樹脂またはワニスで含浸させることが可能である。含浸樹脂はまた、添加剤を含みうる。フィルムは、フィルム、液体、粉末、またはペーストであってもよい接着剤により不織シートに接合される。接着剤の硬化温度は、繊維のポリマーの融点よりも、好ましくは少なくとも摂氏10度低くなければならない。熱硬化性接着剤または熱可塑性接着剤のいずれも、使用可能である。ウレタン接着剤はとくに好適である。いくつかの状況下では、PPSフィルムまたは結合性フィルムを利用するのであれば、加熱積層もまた可能なこともある。好適な結合性フィルムとしては、PETフィルムの外側に1層または複数層のアモルファスPET層を有するPETフィルムが挙げられる。加熱積層用の好適なPPSフィルムとしては、東レ製のトレリナ(登録商標)PPSが挙げられる。図4は、電気絶縁積層体を製造するためのプロセスの一実施形態を40に示している。スプレーヘッド42を利用してフィルム41の片面または両面に接着剤を適用し、次に、オーブン43に通して接着剤中に存在する溶媒の大部分を除去する。グラビアコーティングは、接着剤を適用する代替手段42である。次に、本発明に係る不織シート44をフィルムの少なくとも一方の表面上に配置し、続いて、カレンダーロール45で積層体を固結する。
フィルムの片面上の単層不織シートが好ましい実施形態であるが、フィルムに接触する多層不織布の層が以上に記載の多成分繊維から製造されるかぎり、多層不織布を使用することが可能である。不織シートの坪量および厚さは、決定的なものでなく、最終積層体の最終用途に依存する。いくつかの好ましい実施形態では、坪量は、50〜150グラム毎平方メートルであり、積層構造体中の不織シートの最終厚さは、50〜125マイクロメートルである。
任意の好適なフィルムを使用することが可能である。熱可塑性フィルムを選択する場合、有用な例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)、および/または他の熱可塑性材料が挙げられる。熱可塑性フィルムは、均一材料でありうるか、または異なる層中に異なる熱可塑性プラスチックを有する層状構造体でありうる。いくつかの実施形態では、好ましいポリエステルとしては、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンナフタレート)、および液晶ポリエステルが挙げられる。
ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)は、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリ(エチレングリコール)、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸などをはじめとするさまざまなコモノマーを含みうる。これらのコモノマーに加えて、トリメシン酸、ピロメリト酸、トリメチロールプロパンおよびトリメチロールエタン、ならびにペンタエリトリトールのような分岐剤を使用することが可能である。ポリ(エチレンテレフタレート)は、テレフタル酸もしくはその低級アルキルエステル(たとえば、ジメチルテレフタレート)のいずれかとエチレングリコールとから、またはこれらのブレンドもしくは混合物から、公知の重合技術により取得可能である。ポリ(エチレンナフタレート)(PEN)は、2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコーとから公知の重合技術により取得可能である。市販のPETフィルムおよびPENフィルムの例は、それぞれDuPont−Teijin Filmsにより販売されているMYLAR(登録商標)フィルムおよびTEONEX(登録商標)フィルムである。
「液晶ポリエステル」(LCP)とは、本明細書中では、米国特許第4,118,372号明細書に記載されるように、TOT試験または任意の合理的なその変法を用いて試験した場合に異方性であるポリエステルを意味する。液晶ポリエステルの好ましい一形態は、全芳香族である。フィルム用として可能なLCP組成物およびフィルムのタイプは、たとえば、Jesterらに付与された米国特許第5,248,530号明細書に記載されている。PPSフィルムの市販品の一例は、東レ社により販売されているトレリナ(登録商標)フィルムである。
他の材料、とくに、熱可塑性組成物中に見いだされることが多いものまたは熱可塑性組成物中で使用すべく製造されたものもまた、フィルム中に存在可能である。これらの材料は、好ましくは、使用時の物品の操作環境下で化学的に不活性であり、かつ適度に熱安定性でなければならない。そのような材料としては、たとえば、充填剤、補強剤、染料、顔料、酸化防止剤、安定剤、および核剤のうちの1つ以上が挙げられうる。他のポリマーもまた、存在可能であり、したがって、ポリマーブレンドを形成する。いくつかの実施形態では、組成物は、約1〜約55重量パーセントの充填剤および/または補強剤、より好ましくは約5〜約40の重量パーセントのこれらの材料を含有可能である。
一実施形態では、熱可塑性フィルムはまた、熱硬化性材料の内層を含有可能である。たとえば、DuPontにより販売されているKAPTON(登録商標)EKJフィルムは、構造体の内部に熱硬化性ポリイミド層を含む熱可塑性ポリイミド外層を有する。
複合体を製造する加熱積層プロセスは、当該技術分野で周知であり、例としては、プラテンプレスもしくは真空バッグのようなバッチプロセスまたはダブルベルトプレスのような連続プロセスが挙げられる。
本発明に係る不織ウェブを含む積層体から製造される絶縁部品としては、スロットライナー、クロージャー、ウェッジ、およびスティックが挙げられる。
以下の実施例では、とくに指定がないかぎり、部およびパーセントはすべて重量基準であり、度は摂氏である。本発明に従って作製された実施例は、数値により表される。対照または比較例は、文字により表される。比較例および本発明の実施例に関するデータおよび試験結果を表1に示す。
試験方法
ASTM D828−97に準拠して、幅2.54cmおよびゲージ長18cmの試験試料を用いて、Instron型試験機により、不織シートの引張り強度および破断伸びを測定した。機械方向の結果のみを報告する。
7.62cmのゲージ長でASTM D1004−07に準拠してInstron型試験機により耐初期引裂き性をも測定した。機械方向の結果のみを報告する。
ASTM D374−99 Method Eに準拠して不織シートの厚さを測定した。ASTM D646−96に準拠して不織シートの坪量を取得した。
ASTM D2275に準拠して耐電圧性を調べた。360Hzの周波数で材料0.001インチあたり250Vを印加して23℃で試験を行った。
1.22kPAの圧力差で100mLの空気がシートを貫通する時間量として、TAPPI T460 om−02に準拠して、不織シートの空気抵抗を測定した。データを秒単位で報告する。
ASTM Method D3418により融点ならびに融解および結晶化のエンタルピーを測定した。融点は、融解吸熱グラフの最大値として取得され、10℃/分の加熱速度で示差走査熱量計(DSC)を用いて最初の加熱サイクルで測定される。
以下のように平均繊維直径を決定した。細化ジェットの真下で繊維束を注意深く捕集した。次に、光学顕微鏡下で観察するために、繊維束を準備した。次に、コンピューターを用いて繊維束のディジタル画像を取り込んだ。明確に識別可能な少なくとも30本の微細な繊維の直径を写真から測定して記録した。欠陥(すなわち、微細な繊維の塊、ポリマーの液滴、および微細な繊維の交差)は、含まれていなかった。各サンプルの平均(期待値)繊維直径を計算した。
銅放射線を用いてPANalytical X’Pert MPD回折計によりX線回折サンプルを試験した。入射ビーム用および回折ビーム用の光学素子に対する固定1/2度スリットおよび0.3mmの受光スリットを用いて反射モードで分析を行った。この装置は、湾曲グラファイトモノクロメーターを備えた比例検出器を有していた。走査パラメーターは、1点あたり20秒間で0.15度のステップサイズを用いて5〜40度の2θであった。PANalyticalにより提供されたシリコンのサンプルを用いて機器を校正した。
走査型電子顕微鏡(SEM)画像化サンプルを適切な実施例から切り取って、アルミニウム製SEMスタブ上に配置した。スタブをスパッターコーター中に配置して、金/パラジウムの薄層(1〜2オングストローム)で80〜100秒間コーティングした。このコーティングは、SEMに必要な導体として機能する。スタブをマウント中に挿入し、SEMチャンバー内に配置した。真空引きを行った後、二次放出(SE)モードで8〜11mmの作動距離でさまざまな倍率で各サンプルを画像化した。すべての画像を電子的に取り込んで保存した。PET/PPSマトリックスからPETを溶解除去するために、いくつかの実施例を室温でヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)中に3〜4時間浸漬した。これらの実施例のサンプルを2インチ×6インチストリップに切り出して、100mLのHFIP中に3〜4時間浸漬した。浸漬後、サンプルをHFIP溶液から取り出し、メタノールで濯ぎ、そして空気乾燥させた。
実施例1
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemours(Wilmington,DE)から入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymers(Florence,KY)から入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。そのような処理は、当業者に周知である。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを0.8g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の70重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を50.1m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。繊維は、14.5ミクロンの平均直径を有していた。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および875N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、すでに結合されている不織ウェブのさらなる緻密化を達成するために、追加の工程で、不織ウェブを平滑カレンダー処理した。使用したプロセスは、図2に示される。線速度は、18.3m/分であった。カレンダーロール1および4は、50cmの外径を有するナイロン複合材シェル付き平滑非加熱ロールであった。カレンダーロール2および3は、46cmの外径を有する加熱ステンレス鋼ロールであった。鋼ロールを200℃の表面温度に加熱した。3100N/cmのニップ圧下のカレンダーロール1および2間のニップにシートを通した。次に、シートは、カレンダーロール2の周りを移動し、カレンダーロール2および3間のオープンニップを通過した。次に、シートは、カレンダーロール3の周りを抱いてカレンダーロール3および4間のニップを通過した。カレンダーロール3および4間のニップ圧は、3500N/cmであった。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、90g/m2の坪量を有していた。
実施例2
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemoursから入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymersから入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
2158個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを1.4g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の50重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を43.8m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。繊維は、17.5ミクロンの平均直径を有していた。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および875N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、実施例1の場合と同様に不織ウェブを平滑カレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、78g/m2の坪量を有していた。
この不織ウェブのエッチング断面像を走査型電子顕微鏡下で検査した。エッチング媒体は、ポリエステル成分を溶解するがPPS材料を元のまま保持するヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)であった。PPSの連続結晶相さらにはPET繊維成分が除去された空隙を明瞭に観察することが可能であった。
実施例3
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemoursから入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymersから入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを1.0g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の60重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を65.9m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および1050N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、実施例1の場合と同様に不織ウェブを平滑カレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、76g/m2の坪量を有していた。
実施例4
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.67dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4434)という商品名でE.I.DuPont de Nemoursから入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymersから入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを0.8g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の70重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を52.7m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および1050N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、実施例1の場合と同様に不織ウェブを平滑カレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、78g/m2の坪量を有していた。
実施例5
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemoursから入手可能である。PPS成分は、2.16kgの荷重下316℃で101g/10minのメルトフローインデックスを有し、Fortron PPS0309C1という商品名でTicona Engineering Polymersから入手可能である。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを0.8g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の50重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を50.1m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。繊維は、14.5ミクロンの平均直径を有していた。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、120℃のロール温度および350N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、実施例1の場合と同様に不織ウェブを平滑カレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、83g/m2の坪量を有していた。
実施例6
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemoursから入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymersから入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを1.0g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の50重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を83.4m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および875N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、実施例1の場合と同様に不織ウェブを平滑カレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、53g/m2の坪量を有していた。
実施例7
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemoursから入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymersから入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有する。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを1.0g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の50重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を71.5m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、145℃のロール温度および875N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。この不織ウェブ材料のDSCスペクトルは、一方または両方の成分の結晶化エンタルピーに関連付けられる119℃における11.63J/gの発熱ピークまたは冷結晶化ピーク、ならびにそれぞれPET成分およびPPS成分の融点に関連付けられる258℃における24.08J/gおよび281℃における12.37J/gの吸熱ピークを有していた。このスパンボンドシートの広角X線回折パターンを取得したところ、スペクトル中にPPS結晶化の証拠は見られなかった。いくらのPET結晶化は、はっきりと認められた。
次に、実施例1の場合と同様に不織ウェブを平滑カレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、68g/m2の坪量を有していた。この平滑カレンダー工程後の材料のDSCスペクトルは、119℃における発熱ピークを有していなかったが、PET成分およびPPS成分の融解エンタルピーに関連付けられる258℃および281℃における吸熱ピークは残っていた。この実施例の50wt%を占めるPPSの質量に基づいて、カレンダー処理前の結晶化エンタルピーとカレンダー処理後のPPS融解エンタルピーとの大きさの差は、1.42J/gであった。実施例7の2つのDSCスペクトル間の差から、追加の平滑カレンダープロセス工程は、繊維の成分の結晶化度を有意に増加させることが示唆される。それらは、この時点で実質的に結晶である。カレンダー処理されたスパンボンドシートの広角X線回折パターンを取得したところ、PPS結晶化に関連付けられるピークが見られた。それに加えて、PET結晶化に関連付けられるピークは、強度が増加した。このことから、カレンダー工程は、アモルファスPPSを結晶相に変換し、PET結晶化をさらに増強することが再度確認される。カレンダー処理されていないシートおよびカレンダー処理されたシートの両方で結晶PPSを同定するための参照文書は、“X−Ray Diffraction Analysis Technique for Determining the Polymer Crystallinity in a Polyphenylene Sulfide Composite by Lee et al,Polymer Composites,December 1995,Vol.16,No6,pages 481 to 488である。
実施例8
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemours(Wilmington,DE)から入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymers(Florence,KY)から入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。そのような処理は、当業者に周知である。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを1.1g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の70重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を91.8m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および875N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、すでに結合されている不織ウェブのさらなる緻密化を達成するために、追加の工程で、不織ウェブを平滑カレンダー処理した。図3に示されるように、4200N/cmのニップ圧で76.2cmの直径を有する2個の加熱ステンレス鋼ロール間にウェブを通した。線速度は61m/分であり、ロールは200℃の温度に加熱された。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、51g/m2の坪量を有していた。
スプレー接着剤を利用してポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの両面に接合された実施例8の不織層を含む電気絶縁積層体を製造した。PETフィルムは、厚さ0.076mmであり、Mylar(登録商標)ELという商品名でDuPont Teijin filmsから入手した。不織シートをフィルムに結合するために使用した接着剤は、3M Corporationにより供給されるSuper 77 Spray Adhesiveであった。PETフィルムの片面に接着剤をスプレーし、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルム上に配置し、そして2.3kgのゴム被覆ハンドローラーを積層体上で転がすことにより、室温で積層体を形成した。次に、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルムの他方の面に接合するために、この手順にもう一度従った。積層体のサンプルを耐電圧性に関して試験したところ、72.2時間のメジアン破壊時間を有していた。
実施例9
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemours(Wilmington,DE)から入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymers(Florence,KY)から入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。そのような処理は、当業者に周知である。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを1.1g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の70重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を91.8m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および875N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、すでに結合されている不織ウェブのさらなる緻密化を達成するために、追加の工程で、不織ウェブを平滑カレンダー処理した。図3に示されるように、4200N/cmのニップ圧で76.2cmの直径を有する2個の加熱ステンレス鋼ロール間にウェブを通した。線速度は61m/分であり、ロールは200℃の温度に加熱された。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、51g/m2の坪量を有していた。
接着剤を利用してポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの両面に接合された実施例9の不織層を含む電気絶縁積層体を製造した。グラビアロールにより接着剤を適用した。PETフィルムは、0.051mmの厚さであった。溶媒系熱硬化性接着剤をPETフィルムの両面に適用した。次に、フィルムを加熱して溶媒の大部分を除去した。次に、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルムの両面に接合してニップに通した。積層体のサンプルを耐電圧性に関して試験したところ、302.3時間のメジアン破壊時間を有していた。
実施例10
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.DuPont de Nemours(Wilmington,DE)から入手可能である。Fortron(登録商標)PPSという商品名でTicona Engineering Polymers(Florence,KY)から入手可能なPPS成分は、70wt%のグレード0309C1と30wt%のグレード0317C1との混合物であった。PPS成分は、300℃で測定された約2500ポアズの推定ゼロ剪断粘度を有していた。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。115℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。PETポリマーを290℃の押出し機で加熱し、PPS樹脂を295℃の個別の押出し機で加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。そのような処理は、当業者に周知である。PET成分は芯を構成し、PPS成分は鞘を構成した。
4316個の丸形キャピラリー開口からなる紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、PPSポリマーおよびPETポリマーを1.1g/孔/分のポリマースループット量で各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の70重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、92.5cmであった。ジェットから出た繊維を91.8m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、135℃のロール温度および875N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、すでに結合されている不織ウェブのさらなる緻密化を達成するために、追加の工程で、不織ウェブを平滑カレンダー処理した。図3に示されるように、4200N/cmのニップ圧で76.2cmの直径を有する2個の加熱ステンレス鋼ロール間にウェブを通した。線速度は61m/分であり、ロールは200℃の温度に加熱された。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、51g/m2の坪量を有していた。
接着剤を利用してポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの片面に接合された比較例Gの不織層を含む電気絶縁積層体を製造した。グラビアロールにより接着剤を適用した。PETフィルムは、0.051mmの厚さであった。0.038mmの厚さを有するNomex(登録商標)紙タイプ464の層をフィルムの他方の面に接合した。溶媒系熱硬化性接着剤をPETフィルムの両面に適用した。次に、フィルムを加熱して溶媒の大部分を除去した。次に、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルムの片面に接合し、一方、Nomex(登録商標)紙をフィルムの他方の面に適用し、そしてニップに通した。積層体のサンプルを耐電圧性に関して試験したところ、157.1時間のメジアン破壊時間を有していた。
比較例A
この実施例では、ポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)から単一成分スパンボンド布を製造した。PPSは、2.16kgの荷重下316℃で101g/10minのメルトフローインデックスを有し、Fortron PPS0309C1という商品名でTicona Engineering Polymersから入手可能である。105℃の温度の通気乾燥機でPPS樹脂を150百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。ポリマーを押出し機で295℃に加熱した。ポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで溶融体ストリームを濾過し、次に、分配プレートのスタックに通して分配し、多列のスパンボンド繊維を提供した。
紡糸パックアセンブリーは、4316個の丸形キャピラリー開口で構成されていた。紡糸パックアセンブリーを290℃に加熱し、1.2g/孔/分のポリマースループット量でポリマーを各キャピラリーに通して紡糸した。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、127cmであった。ジェットから出た繊維を108m/分で移動する形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、図1に示されるように、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間に通して、フィラメント間結合を達成した。結合条件は、145℃のロール温度および700N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、実施例1の場合と同様に不織ウェブを平滑カレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、66g/m2の坪量を有していた。
比較例B
この実施例では、不連続ポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)ステープル繊維から製造された単一成分カーディング処理不織ウェブは、Bondex, Inc.(Trenton,SC.)から取得した。材料のグレードは、R073G008であった。この材料のDSCスペクトルは、PPSの結晶化エンタルピーに関連付けられる122.5℃における0.5733J/gの発熱ピーク、およびPPSの融解エンタルピーに関連付けられる281.2℃における58.35J/gの吸熱ピークを有していた。次に、実施例1の場合と同様にこの不織ウェブを平滑カレンダー処理した。平滑カレンダー処理後、スパンボンドシートは、86g/m2の坪量を有していた。この後カレンダー処理材料のDSCスペクトルは、PPSの結晶化エンタルピーに関連付けられる123.0℃における1.064J/gの発熱ピーク、およびPPSの融解エンタルピーに関連付けられる281.2℃における57.59J/gの吸熱ピークを有していた。PPSの質量に基づいて、カレンダー処理前の結晶化エンタルピーとカレンダー処理後のPPS融解エンタルピーとの大きさの差は、57.02J/gであった。この実施例の2つのDSCスペクトル間の比較から、入手したままの材料は、すでに高結晶であり、カレンダー処理は、結晶化をさらに増大させなかったことが示唆される。
比較例C
この実施例では、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)成分とコポリエステル(coPET)成分とから二成分スパンボンド布を製造した。PET成分は、0.63dL/gの固有粘度を有し、Crystar(登録商標)ポリエステル(Merge 4415)という商品名でE.I.du Pont de Nemoursから入手可能である。coPET成分は、17重量パーセント修飾型ジメチルイソフタレートPETコポリマーであり、同様にDuPontからCrystar(登録商標)Merge 4446として入手可能である。120℃の温度の通気乾燥機でPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。100℃の温度の通気乾燥機でcoPET樹脂を50百万分率未満の湿分含有率まで乾燥させた。ポリマーを個別の押出し機で加熱し、PET樹脂を290℃に加熱し、coPET樹脂を275℃に加熱した。2種のポリマーを紡糸パックアセンブリーに計量導入し、そこで2種の溶融体ストリームを個別に濾過し、次に、組み合わせて分配プレートのスタックに通し、鞘芯断面を有する多列のスパンボンド繊維を提供した。PET成分は芯を構成し、coPET成分は鞘を構成した。
紡糸パックアセンブリーは、4316個の丸形キャピラリー開口で構成されていた。紡糸パックアセンブリーを295℃に加熱し、0.8g/孔/分のポリマースループット量でポリマーを各キャピラリーに通して紡糸した。PET成分は、スパンボンド繊維の全重量の70重量%を占めた。122cmの長さにわたり延在するクロスフロークエンチで繊維を冷却した。矩形スロットジェットにより繊維束に細化力を提供した。紡糸パックとジェット入口との間の距離は、127cmであった。ジェットから出た繊維を形成ベルト上に捕集した。ベルトの下側に真空を適用して繊維をベルトに押し付けるのを支援した。次に、スパンボンド層をエンボスロールとアンビルロールとの間で軽く結合させた。結合条件は、160℃のロール温度および700N/cmのニップ圧であった。加熱結合の後、巻取り機を用いてスパンボンドシートからロールを形成した。
次に、線速度が15.2m/分であり、鋼ロール温度が110℃であり、かつニップ圧が1400N/cmであったこと以外は実施例1の場合と同様に、不織ウェブをさらにカレンダー処理した。カレンダー処理後、スパンボンドシートは、70g/m2の坪量を有していた。
比較例D
この実施例では、市販の不織ウェブをInnovative Paper Technologies(Tilton,NH.)から入手した。ThermalShieldという商品名で市販されているウェブは、ポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)繊維とポリ(エチレンテレフタレート)(PET)繊維との混合物を含んでいた。シートは、0.5mmの厚さおよび44g/m2の坪量を有していた。いかなる追加の平滑カレンダー処理をも行うことなく入手したままで、この不織布を評価した。
表1は、以上の実施例の繊維製造に関連する主要なパラメーターをまとめたものであり、表2は、これらの繊維から製造されたウェブの機械的試験結果をはじめとする主要な不織ウェブ特性を列挙したものである。
試験結果から、PPS鞘/PET芯繊維のカレンダー処理不織布は、規格化空気抵抗により測定した場合、非鞘/芯構造の比較例または鞘/芯構造であるが異なる高分子成分である比較例と比較して、きわめて低い多孔度のウェブを提供することが示される。
機械的性質は、類似の傾向を示す。この不織ウェブのエッチング断面像を走査型電子顕微鏡下で検査した。エッチング媒体は、ポリエステル成分を溶解するがPPS材料を元のまま保持するヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)であった。不連続PPS相を明瞭に観察することが可能であった。
比較例E
スプレー接着剤を利用してPETフィルムの両面に接合されたNomex(登録商標)紙タイプ464の層を含む電気絶縁積層体を製造した。紙は、0.053mmの厚さを有し、DuPont(Wilmington DE.)から入手した。PETフィルムは、0.076mmの厚さのMylar(登録商標)ELであった。紙をフィルムに結合するために使用した接着剤は、Super 77 Spray Adhesiveであった。PETフィルムの片面に接着剤をスプレーし、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルム上に配置し、そして2.3kgのゴム被覆ハンドローラーを積層体上で転がすことにより、室温で積層体を形成した。次に、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルムの他方の面に接合するために、この手順にもう一度従った。積層体のサンプルを耐電圧性に関して試験したところ、37.6時間のメジアン破壊時間を有していた。
比較例F
スプレー接着剤を利用してPETフィルムの両面に接合されたThermalShield(登録商標)紙(ポリ(フェニレンスルフィド)(PPS)繊維とポリ(エチレンテレフタレート)(PET)繊維との混合物)の層を含む電気絶縁積層体を製造した。紙は、0.061mmの厚さを有し、Innovative Paper Technologiesから入手した。PETフィルムは、0.076mmの厚さのMylar(登録商標)ELであった。紙をフィルムに結合するために使用した接着剤は、Super 77 Spray Adhesiveであった。PETフィルムの片面に接着剤をスプレーし、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルム上に配置し、そして2.3kgのゴム被覆ハンドローラーを積層体上で転がすことにより、室温で積層体を形成した。次に、カレンダー処理されたスパンボンドをフィルムの他方の面に接合するために、この手順にもう一度従った。積層体のサンプルを耐電圧性に関して試験したところ、16.1時間のメジアン破壊時間を有していた。
比較例G
この実施例では、接着剤を利用してPETフィルムの両面に接合されたNomex(登録商標)紙タイプ464の層を含む電気絶縁積層体を製造した。グラビアロールにより接着剤を適用した。PETフィルムは、0.051mmの厚さであった。紙は、0.053mmの厚さを有し、DuPont(Wilmington DE.)から入手した。溶媒系熱硬化性接着剤をPETフィルムの両面に適用した。次に、フィルムを加熱して溶媒の大部分を除去した。次に、Nomex(登録商標)紙をフィルムの両面に接合してニップに通した。積層体のサンプルを耐電圧性に関して試験したところ、37.6時間のメジアン破壊時間を有していた。
実施例8、9、および10と比較例E、F、およびGとの間の耐電圧性能の比較を表3に示す。これにより、電気絶縁積層体で伝統的に使用される他の紙材料と比較した場合の本発明に係る不織シートの利点が明確に実証される。
実施例10に係る積層体の外層の一方のみを交換しても、依然として非常に良好な平均破壊時間性能を与える。また、本発明に係る不織シートの規格化空気抵抗は、ほとんどの場合、比較例のものよりも著しく良好であることが観測された。
Figure 2012512336
Figure 2012512336
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Claims (15)

  1. 実質的に連続な熱可塑性ポリマーフィラメントの網状構造を含む不織シートであって、前記ポリマーフィラメントが、それぞれ個別に、少なくとも第1のポリマーと第2のポリマーとを含む複数のポリマーを含み、前記第1のポリマーの融点が、前記第2のポリマーの融点よりも少なくとも15℃高く、前記個別のポリマーフィラメントがさらに、
    (1)前記第1のポリマーが前記第1および前記第2のポリマーの全重量の10〜70重量パーセントを占め、
    (2)前記第2のポリマーが前記第1および前記第2のポリマーの全重量の30〜90重量パーセントを占め、かつ
    前記フィラメントの網状構造が、
    (a)前記第1のポリマーが融着固結網状構造の連続相を形成し、かつ
    (b)前記第2のポリマーが融着固結網状構造の分散相を形成するように、
    固結かつ融着されていることを特徴とする、不織シート。
  2. 前記第1のポリマーが、ポリアリーレンスルフィド、ポリイミド、液晶ポリエステル、フルオロポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の不織シート。
  3. 前記ポリアリーレンスルフィドがポリフェニレンスルフィドである、請求項2に記載の不織シート。
  4. 前記第2のポリマーが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の不織シート。
  5. 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである、請求項2に記載の不織シート。
  6. 請求項1に記載の不織シートを含む、電気デバイス用の電気絶縁部品。
  7. 高分子フィルムの少なくとも片面に隣接して定置されかつそれに接合された1枚以上の不織シートを含む、電気デバイスに有用な絶縁部材であって、前記不織シートが、
    実質的に連続な熱可塑性ポリマーフィラメントの網状構造を含み、前記ポリマーフィラメントが、それぞれ個別に、少なくとも第1のポリマーと第2のポリマーとを含む複数のポリマーを含み、前記第1のポリマーの融点が、前記第2のポリマーの融点よりも少なくとも15℃高く、前記個別のポリマーフィラメントがさらに、
    (1)前記第1のポリマーが前記第1および前記第2のポリマーの全重量の10〜70重量パーセントを占め、
    (2)前記第2のポリマーが前記第1および前記第2のポリマーの全重量の30〜90重量パーセントを占め、かつ
    前記フィラメントの網状構造が、
    (a)前記第1のポリマーが融着固結網状構造の連続相を形成し、かつ
    (b)前記第2のポリマーが融着固結網状構造の分散相を形成するように、
    固結かつ融着されていることを特徴とする、絶縁部材。
  8. 前記高分子フィルムがポリエステルフィルムである、請求項7に記載の絶縁部材。
  9. スロットライナー、クロージャー、ウェッジ、またはスティックの形態を有する、請求項7に記載の絶縁部材。
  10. 請求項7に記載の絶縁部材を含む、電気デバイス。
  11. 以下の工程、すなわち、
    (i)矩形スロットジェットにより提供される細化力の存在下で7ミクロン超の平均繊維直径を有する繊維を3500〜5000m/分で溶融紡糸する工程(ただし、前記繊維はさらに、芯および鞘のポリマーの全重量を基準にして10〜70重量パーセントの第1のポリマーのアモルファス鞘成分と、芯および鞘のポリマーの全重量を基準にして30〜90重量パーセントの繊維状の第2のポリマーの芯成分と、を含み、前記第1のポリマーの融点は、前記第2のポリマーの融点よりも少なくとも15℃高いものとする)、
    (ii)形成ベルト上に繊維の不織ウェブを形成する工程、
    (iii)前記繊維の不織ウェブを加熱結合ロールに通して前記繊維を融着させる工程、その後、
    (iv)前記融着繊維ウェブを平滑カレンダー処理することにより、前記第1のポリマー材料のアモルファス鞘を実質的に結晶の連続相に変換し、さらに前記不織ウェブを圧縮および緻密化して前記繊維状の第2のポリマーを前記第1のポリマーの連続相中に包埋する工程、
    を含む、多成分高分子繊維の不織シートの製造方法。
  12. 前記第1のポリマーが、ポリアリーレンスルフィド、ポリイミド、液晶ポリエステル、フルオロポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
  13. 前記ポリアリーレンスルフィドがポリフェニレンスルフィドである、請求項12に記載の方法。
  14. 前記第2のポリマーが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
  15. 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである、請求項14に記載の不織シート。
JP2011540948A 2008-12-15 2009-12-14 鞘/芯構造を有する繊維を含有する不織シート Pending JP2012512336A (ja)

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