JP2020125556A - 不織布、および、該不織布を支持体として備える複合膜 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、厚さが薄い膜は機械的強度が劣ることや、水や電解液などの液体中で寸法変化し易いことから、従来より不織布などの繊維集合体を膜の支持体として用いることで、薄膜における機械的強度を向上することが試みられている。なお、不織布を支持体として備える複合膜は、膜構成樹脂の溶液あるいは分散液を不織布へ付与した後、付与した溶液あるいは分散液中の溶媒あるいは分散媒を除去することで製造できる。
このような複合膜の支持体として使用可能な不織布について、本願出願人はこれまで、例えば、特開2012−046844号公報(特許文献1)や特開2016−211092号公報(特許文献2)に記載の技術など、平均繊維径が3μm以下の構成繊維からなる不織布を提案した。
「[1]平均繊維径が3μm以下の不織布であって、前記不織布を一方向へ5%延伸したときの延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の収縮率と、前記不織布を前記方向Bへ5%延伸したときの前記方向Aの収縮率の平均値が、3.1%より高く32.6%より低い、不織布。」
ならびに、
「[2]請求項1に記載の不織布を支持体として備える、複合膜。」
である。
本発明が規定する収縮率の平均値が3.1%より高い不織布は、追従性に優れる。そのため、不織布へ膜構成樹脂の溶液あるいは分散液など液体を付与した際に生じる不織布を膨潤や収縮させようとする力(例えば、液体が有する表面張力など)に対し、不織布が追従できると考えられる。
一方、追従性が過度に高い不織布へ膜構成樹脂の溶液あるいは分散液など液体を付与すると、該力に対し不織布が過度に追従することで大きく変形し易い。それに対し、本発明が規定する収縮率の平均値が32.6%より低い不織布は、過度に追従し難い。そのため、不織布へ膜構成樹脂の溶液あるいは分散液を付与した際に生じる該力に対し、不織布が必要以上に追従し大きく変形することが防止されていると考えられる。
以上から、本発明にかかる不織布は、適度な追従性を有するため、該不織布を支持体として備える複合膜に皺や凹凸が発生するのを防止できる。
また、本発明で説明する各種測定結果は特に記載のない限り、測定によって求める値よりも一桁小さな値まで求め、該値を四捨五入することで求める値を算出した。具体例として、少数第一位までが求める値である場合、測定によって少数第二位まで値を求め、得られた少数第二位の値を四捨五入することで少数第一位までの値を算出し、この値を求める値とした。
不織布の構成繊維の平均繊維径が3μm以下と細いことによって、機械的強度が向上した複合膜や、水や電解液などの液体中で生じる膨潤や収縮を効果的に抑制してなる複合膜を提供できる。また、該平均繊維径が細いほど前述した効果が発揮され易いことから、構成繊維の平均繊維径は2μm以下であるのが好ましく、1μm以下であるのがより好ましく、800nm以下であるのが更に好ましく、600nm以下であるのが最も好ましい。一方、構成繊維の平均繊維径の下限値は適宜選択できるが、上述の機能に優れる複合膜を提供できるよう20nm以上であるのが現実的であり、100nm以上であるのが好ましい。
ここでいう「平均繊維径」は、不織布など対象物の断面や表面などを撮影した5000倍の電子顕微鏡写真をもとに測定した、50点の繊維における各繊維径の算術平均値をいう。また、繊維径が細過ぎて測定が困難である場合には、5000倍よりも高い倍率の電子顕微鏡写真をもとに測定することができる。なお、繊維の断面形状が非円形である場合には、断面積と同じ面積の円の直径を繊維径とみなす。
特に、例えば、特開2017−197876、特開2016−199828、特開2011−047089などに開示されているように、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて紡糸した繊維を捕集することで、平均繊維径が3μm以下の不織布を調製することができる。
加熱処理の方法は適宜選択できるが、例えば、カレンダーロールにより加熱加圧する方法、熱風乾燥機により加熱する方法、無圧下で赤外線を照射して含まれている有機樹脂を加熱する方法などを用いることができる。
あるいは、直接紡糸法を用いて、紡糸を行うと共に繊維を捕集して繊維ウェブや不織布を調製してもよい。なお、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて紡糸した繊維を捕集することで、平均繊維径が細いと共に繊維径の均一な繊維からなる繊維ウェブや不織布を調製でき好ましい。
複合膜を支持する不織布における繊維端部の数が少ないことで、表面が平滑で厚さが均一かつ機械的強度などの各種物性に優れる厚さが薄い複合膜や、水や電解液などの液体中で生じる寸法変化が効果的に抑制された複合膜を提供できることから、不織布は構成繊維として連続長を有する繊維を含んでいるのが好ましく、不織布の構成繊維は連続長を有する繊維のみであるのがより好ましい。
ここでいう「繊維長」は、不織布や複合膜など対象物の断面や表面などを撮影した5000倍の電子顕微鏡写真をもとに測定できる。繊維の繊維長が長すぎて測定が困難である場合には、5000倍より低い倍率の電子顕微鏡写真をもとに測定することができる。
なお、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて紡糸した繊維を捕集することで、連続長を有する繊維のみで構成された繊維ウェブや不織布を調製でき好ましい。
機能材は不織布の表面や内部空隙中に、不織布の構成繊維の一部が溶融することで機能材が担持されている、または、バインダによって担持されているなどの態様であることができる。あるいは、構成繊維に機能材が埋め込まれている態様であることができる。
(1)不織布から、長方形の試料(短辺:15mm、長辺:80mm)を採取した。
(2)手動一軸延伸機(つかみ間隔:50mm)を使用し、つかみ間隔が52.5mmとなるまで試料を長辺方向に引張った。なお、試料を引張る方向を方向Aとした。
(3)長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が52.5mmの状態下)における試料の短辺方向の長さ(mm)を、デジタルノギスを用いて測定し、得られた測定値のうち最も短い長さを、延伸時における該試料の延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の長さ(mm)とした。
(4)この時、次の式から得られる値を「不織布を一方向へ5%延伸したときの延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の収縮率」とした。なお、算出された数値は小数第2位以下を四捨五入して、値を小数第1位まで求めた。
C1={1−(B1/15)}×100
ここで、C1は収縮率(単位:%)、B1は試料が長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が52.5mmの状態下)における該試料の延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の長さ(単位:mm)をそれぞれ意味する。
(5)不織布から、不織布における方向Bと長辺方向が平行を成すようにして、新たに長方形の試料(短辺:15mm、長辺:80mm)を採取した。
(6)手動一軸延伸機(つかみ間隔:50mm)を使用し、つかみ間隔が52.5mmとなるまで試料を長辺方向に引張った。なお、試料を引張る方向を方向Bとした。
(7)長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が52.5mmの状態下)における試料の短辺方向の長さ(mm)を、デジタルノギスを用いて測定し、得られた測定値のうち最も短い長さを、延伸時における該試料の延伸方向(方向B)に対し垂直をなす方向(方向A)の長さ(mm)とした。
(8)この時、次の式から得られる値を「不織布を方向Bへ5%延伸したときの方向Aの収縮率」とした。なお、算出された数値は小数第2位以下を四捨五入して、値を小数第1位まで求めた。
C2={1−(B2/15)}×100
ここで、C2は収縮率(単位:%)、B2は試料が長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が52.5mmの状態下)における該試料の延伸方向(方向B)に対し垂直をなす方向(方向A)の長さ(単位:mm)をそれぞれ意味する。
(9)C1およびC2の平均値を算出し、算出した値を本発明が規定する収縮率の平均値とした。なお、算出された数値は小数第2位以下を四捨五入して、値を小数第1位まで求めた。
(1)不織布から、長方形の試料(短辺:15mm、長辺:80mm)を採取した。
(2)手動一軸延伸機(つかみ間隔:50mm)を使用し、つかみ間隔が60mmとなるまで試料を長辺方向に引張った。なお、試料を引張る方向を方向Aとした。
(3)長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が60mmの状態下)における試料の短辺方向の長さ(mm)を、デジタルノギスを用いて測定し、得られた測定値のうち最も短い長さを、延伸時における該試料の延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の長さ(mm)とした。
(4)この時、次の式から得られる値を「不織布を一方向へ20%延伸したときの延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の収縮率」とした。なお、算出された数値は小数第2位以下を四捨五入して、値を小数第1位まで求めた。
C3={1−(B3/15)}×100
ここで、C3は収縮率(単位:%)、B3は試料が長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が60mmの状態下)における該試料の延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の長さ(単位:mm)をそれぞれ意味する。
(5)不織布から、不織布における方向Bと長辺方向が平行を成すようにして、新たに長方形の試料(短辺:15mm、長辺:80mm)を採取した。
(6)手動一軸延伸機(つかみ間隔:50mm)を使用し、つかみ間隔が60mmとなるまで試料を長辺方向に引張った。なお、試料を引張る方向を方向Bとした。
(7)長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が60mmの状態下)における試料の短辺方向の長さ(mm)を、デジタルノギスを用いて測定し、得られた測定値のうち最も短い長さを、延伸時における該試料の延伸方向(方向B)に対し垂直をなす方向(方向A)の長さ(mm)とした。
(8)この時、次の式から得られる値を「不織布を方向Bへ20%延伸したときの方向Aの収縮率」とした。なお、算出された数値は小数第2位以下を四捨五入して、値を小数第1位まで求めた。
C4={1−(B4/15)}×100
ここで、C4は収縮率(単位:%)、B4は試料が長辺方向に引張られている状態下(試料に破断や亀裂が発生しておらず、つかみ間隔が60mmの状態下)における該試料の延伸方向(方向B)に対し垂直をなす方向(方向A)の長さ(単位:mm)をそれぞれ意味する。
(9)C3およびC4の平均値を算出し、算出した値を本発明が規定する収縮率の平均値とした。なお、算出された数値は小数第2位以下を四捨五入して、値を小数第1位まで求めた。
P=[1−Mn/(t×SG)]×100
ここで、Pは空隙率(%)、Mnは目付(g/m2)、tは厚さ(μm)、SGは構成繊維の比重(g/cm3)をそれぞれ表す。
(1)不織布から長方形の試料(短辺:15mm、長辺:200mm)を採取した。
(2)引張り試験機(オリエンテック社製、商品名:テンシロン(登録商標)、TM−111−100)を使用し、つかみ間隔100mm、引張り速度50mm/min.の条件で、試料に破断が生じるまで長辺方向へ引張った。なお、試料を引張った方向を延伸方向(方向A)とする。
(3)この時、次の式から得られる値を「伸度」とした。
L={(D−100)/100}×100
ここで、Lは伸度(単位:%)、Dは試料が破断した時のつかみ間隔の長さ(単位:mm)をそれぞれ意味する。このようにして、不織布における方向Aの伸度(%)を測定した。
(4)不織布から、不織布における前記試料の長辺方向と平行を成す方向に対し、短辺方向が平行を成すようにして新たに長方形の試料(短辺:15mm、長辺:200mm)を採取した。
(5)上述した(4)の工程で採取した試料を(2)〜(3)の工程へ供することで、不織布における方向Bの伸度(%)を測定した。
(1)不織布から長方形の試料(短辺:15mm、長辺:200mm)を採取した。
(2)引張り試験機(オリエンテック社製、商品名:テンシロン(登録商標)、TM−111−100)を使用し、つかみ間隔100mm、引張り速度50mm/min.の条件で、試料に破断が生じるまで長辺方向へ引張った。なお、試料を引張った方向を延伸方向(方向A)とする。
(3)試料が破断するまでに測定される最大応力を「強度」とした。このようにして、不織布における試料の長辺方向と平行を成す方向(方向A)の強度(N)を測定した。
(4)不織布から、不織布における前記試料の長辺方向と平行を成す方向に対し、短辺方向が平行を成すようにして新たに長方形の試料(短辺:15mm、長辺:200mm)を採取した。
(5)上述した(4)の工程で採取した試料を(2)〜(3)の工程へ供することで、不織布における方向Bの強度(N)を測定した。
そのため、不織布の単位目付あたりの降伏強度は0.14N/(g/m2)以上であるのがより好ましい。一方、不織布の単位目付あたりの降伏強度が高過ぎると、膜構成樹脂の溶液あるいは分散液など液体を付与した際に膨潤や収縮し易くなる傾向があることから、不織布の単位目付あたりの降伏強度は1N/(g/m2)以下であるのが好ましく、0.8N/(g/m2)未満であるのがより好ましく、0.7N/(g/m2)以下であるのがより好ましく、0.27N/(g/m2)未満であるのがより好ましく、0.24N/(g/m2)以下であるのが最も好ましい。
なお、本発明の「単位目付あたりの降伏強度」は、以下に述べる方法へ不織布を供することで測定できる。なお、試料の採取方向は(収縮率の平均値の測定方法)で説明した採取方向と同じにする。
(1)不織布から長方形の試料(短辺:15mm、長辺:200mm)を採取した。
(2)引張り試験機(オリエンテック社製、商品名:テンシロン(登録商標)、TM−111−100)を使用し、つかみ間隔100mm、引張り速度50mm/min.の条件で、試料に破断が生じるまで長辺方向へ引張り、応力―歪曲線を得た。なお、試料を引張った方向を延伸方向(方向A)とする。
(3)得られた応力―歪曲線における弾性変形部分と塑性変形部分の接線を直線にて描き、両直線の交点を降伏点とした。なお、不織布に力を加え引張った際に、当初は弾性的に変形し、力を緩めると元に戻るが、ある点を越えてさらに力を加えて変形させると、力を緩めても元に戻らなくなる。前者を弾性変形部分、後者を塑性変形部分と呼ぶ。そして、降伏点における強度値を小数点2桁まで四捨五入して降伏強度(N)を求めた。このようにして、不織布における試料の長辺方向と平行を成す方向(方向A)の降伏強度(N)を測定した。
(4)得られた降伏強度(N)を目付で除し、小数点2桁まで四捨五入することで、不織布における試料の長辺方向と平行を成す方向(方向A)の単位目付あたりの降伏強度(N/(g/m2))を算出した。
(5)不織布から、不織布における前記試料の長辺方向と平行を成す方向に対し、短辺方向が平行を成すようにして新たに長方形の試料(短辺:15mm、長辺:200mm)を採取した。
(6)上述した(5)の工程で採取した試料を(2)〜(4)の工程へ供することで、不織布における方向Bの降伏強度(N)を測定し、不織布における試料の長辺方向と平行を成す方向(方向B)の単位目付あたりの降伏強度(N/(g/m2))を算出した。
他にも、ポリビニルアルコール、でんぷん、プルラン、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリアルコール(例えば、エチレングリコール、グリセロールなど)、ポリアミン、ポリビニルピロリドン、キサンタンガム、アルギン酸ナトリウム、カラギーナン、グルコマンナンなどを挙げることができる。
例えば、目付は2〜400g/m2であることができ、6〜200g/m2であることができ、10〜100g/m2であることができる。
例えば、厚さは1〜200μmであることができ、3〜100μmであることができ、5〜50μmであることができる。
(1)紡糸液を用意する工程、
(2)紡糸液を細径化することで紡糸し、得られた繊維を捕集して不織布を調製する工程、
(3)複合膜を構成可能な膜構成樹脂の溶液あるいは分散液を用意する工程、
(4)上述(3)の工程で調製した溶液あるいは分散液を不織布へ付与する工程、
(5)上述(4)の工程で調製した膜構成樹脂の溶液あるいは分散液を含む不織布から、該溶液あるいは分散液中の溶媒あるいは分散媒を除去することで、複合膜を調製する工程、
を備える不織布および複合膜の製造方法を挙げることができる。
本発明にかかる繊維の構成樹脂を溶媒あるいは分散媒に溶解あるいは分散させて、不織布の構成繊維を調製可能な紡糸液を調製できる。
樹脂の種類は、求める不織布を調製できるよう適宜選択するものであるが、繊維を構成可能であるとして上述した樹脂などを採用できる。なお、紡糸液に含まれる樹脂の種類は一種類であっても、複数種類であってもよい。
また、紡糸液中に上述したような粒子など機能材を含んでいても良い。紡糸液中に含まれる機能材の質量(固形分質量)は、求める不織布を調製できるよう、適宜選択するが、0.1〜30質量%であることができ、0.5〜20質量%であることができ、1〜15質量%であることができる。
紡糸液の温度や粘度は求める不織布を調製できるよう、適宜選択する。紡糸液の温度は5〜40℃であることができ、10〜35℃であることができ、15〜30℃であることができる。また、紡糸液の粘度は0.05〜8Pa・sであることができ、0.1〜6Pa・sであることができ、0.2〜5Pa・sであることができる。なお、この「粘度」は粘度測定装置を用い、温度25℃で測定したシェアレート100s−1時の値をいう。
紡糸液を細径化することで紡糸する方法は、求める不織布を調製できるよう適宜選択するが、例えば、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を採用できる。静電紡糸法を採用する場合、紡糸液に電圧を付与すると共に、該紡糸液の吐出部分と離間させ設けた金属板などの対抗電極へ該電圧と反対の電圧を付与することで、紡糸液を対抗電極へ向け飛翔させ細径化させる。そして、細径化した紡糸液を捕集体へ捕集することで、該捕集体上に繊維ウェブを形成する。なお、上述した金属板などの対抗電極を捕集体としてもよい。
このようにして調製した繊維ウェブは、そのまま不織布としてもよいが、繊維ウェブ中に含まれている溶媒あるいは分散媒を除去するため、あるいは、繊維ウェブの構成繊維中に架橋可能な樹脂が存在する場合は該架橋可能な樹脂を架橋させるため、繊維ウェブを加熱処理へ供してもよい。加熱処理における温度は適宜選択するが、溶媒あるいは分散媒を除去できると共に繊維ウェブを構成している成分を変性させ難い温度となるように調整する、あるいは、溶媒あるいは分散媒を除去できると共に繊維ウェブを構成している樹脂を架橋できる温度となるように調整するのが好ましい。
複合膜を構成可能な膜構成樹脂の溶液あるいは分散液は、複合膜を構成する膜構成樹脂を溶媒あるいは分散媒に溶解あるいは分散させ調製できる。
膜構成樹脂の種類は、求める複合膜を調製できるよう適宜選択するものであるが、上述した複合膜を構成可能であるとして挙げた樹脂を採用できる。なお、溶液あるいは分散液に含まれる膜構成樹脂の種類は一種類であっても、複数種類であってもよい。
溶媒あるいは分散媒の種類は適宜選択するものであり、水、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,4−ジオキサン、ピリジン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどを挙げることができる。なお、溶媒あるいは分散媒は一種類であっても、複数種類混合してなる混合溶媒あるいは混合分散媒であってもよい。これらの中でも、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなど)を含んでいると、揮発性が高く、後工程の乾燥時間を短くできるため、好適である。なお、溶媒あるいは分散媒は一種類であっても、複数種類混合してなる混合溶媒あるいは混合分散媒であってもよい。
該溶液あるいは分散液は膜構成樹脂と溶液あるいは分散液のみで構成されていても良いが、該溶液あるいは分散液中に上述したような粒子など機能材を含んでいても良い。該溶液あるいは分散液中に含まれる機能材の質量(固形分質量)は、求める複合膜を調製できるよう、適宜選択するが、0.1〜30質量%であることができ、0.5〜20質量%であることができ、1〜15質量%であることができる。
該溶液あるいは分散液の温度や粘度は求める不織布を調製できるよう、適宜選択する。該溶液あるいは分散液の温度は5〜40℃であることができ、10〜35℃であることができ、15〜30℃であることができる。また、該溶液あるいは分散液の粘度は0.05〜8Pa・sであることができ、0.1〜6Pa・sであることができ、0.2〜5Pa・sであることができる。なお、この「粘度」は粘度測定装置を用い、特定の温度(特に記載がなければ温度25℃)で測定したシェアレート100s−1時の値をいう。
不織布へ溶液あるいは分散液を付与する方法は適宜選択するが、溶液あるいは分散液中に不織布を浸漬する方法以外にも、スプレーやスピンコート、グラビアコート、バーコート、ダイコート、ブレードコート、エアナイフコート、ロールコーティング、リップコート、フロートコート、コンマロールコート、キスコート、スクリーン印刷、インクジェット印刷、などを用いて該溶液あるいは分散液を不織布へ散布あるいは塗布する方法などを採用できる。
不織布に含まれる該溶液あるいは分散液の質量は、求める複合膜を調製できるよう適宜選択する。
このようにして、不織布を構成する繊維の表面および不織布の構成繊維間に該溶液あるいは分散液を存在させる。
溶媒あるいは分散媒を除去する方法は適宜選択できるが、該溶液あるいは分散液を含む不織布を室温雰囲気下や減圧雰囲気下に置くことで溶媒あるいは分散媒を除去する方法や、加熱装置へ供することで溶媒あるいは分散媒を除去する方法を採用できる。加熱装置の種類や温度は適宜選択するが、溶媒あるいは分散媒を除去できると共に膜構成樹脂や不織布を構成している成分を変性させ難い温度となるように調整するのが好ましい。
下記の構造単位を有する、ポリエーテルスルホン樹脂(PESU)を用意した。
そして、ポリエーテルスルホン樹脂をジメチルアセトアミド(沸点:165℃)に溶解させ、紡糸液A(ポリエーテルスルホン樹脂の固形分濃度:25%、23℃における粘度:2Pa・s)を調製した。
そして、ポリフッ化ビニリデン樹脂をジメチルホルムアミド(沸点:153℃)に溶解させ、紡糸液B(ポリフッ化ビニリデン樹脂の固形分濃度:14%、23℃における粘度:3Pa・s)を調製した。
そして、ポリベンゾイミダゾール樹脂をジメチルアセトアミド(沸点:165℃)に溶解させ、紡糸液C(ポリベンゾイミダゾール樹脂の固形分濃度:20%、23℃における粘度:7Pa・s)を調製した。
そして、ポリアクリロニトリル樹脂をジメチルホルムアミド(沸点:153℃)に溶解させ、紡糸液D(ポリアクリロニトリル樹脂の固形分濃度:13%、23℃における粘度:1Pa・s)を調製した。
上述のようにして用意した各紡糸液を、以下の構成を備える静電紡糸装置AあるいはBへ供すると共に、以下の静電紡糸条件に基づき細径化することで紡糸し、得られた繊維を繊維捕集体である金属板の表面上に捕集して、繊維ウェブを調製することを試みた。
(紡糸装置A)
・金属製ノズル(紡糸液吐出部分)における、紡糸液吐出部分の形状:内径0.44mmの円形状
・金属製ノズルの先端と、繊維捕集体(金属板)との距離:5.5cm
・紡糸液へ印加した電圧:12kV
・金属製ノズルから吐出された紡糸液:1g/時間
・静電紡糸環境の雰囲気:温度25℃、湿度40%RH
(紡糸装置B)
・金属製ノズル(紡糸液吐出部分)における、紡糸液吐出部分の形状:内径0.44mmの円形状
・金属製ノズルの先端と、繊維捕集体(金属板)との距離:4.5cm
・紡糸液へ印加した電圧:10kV
・金属製ノズルから吐出された紡糸液:1g/時間
・静電紡糸環境の雰囲気:温度25℃、湿度40%RH
紡糸液Aを紡糸装置Aへ供することで調製した繊維ウェブを繊維捕集体(金属板)の表面上から剥がし、得られた繊維ウェブをそのまま不織布(平均繊維径:350nm)とした。
比較例1で作製した繊維ウェブを、表面温度を180℃に調整した加熱ロールに10分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
比較例1で作製した繊維ウェブを、表面温度を210℃に調整した加熱ロールに1分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
比較例1で作製した繊維ウェブを、表面温度を230℃に調整した加熱ロールに1分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
比較例1で作製した繊維ウェブを、表面温度を230℃に調整した加熱ロールに30秒間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
比較例1で作製した繊維ウェブを、表面温度を230℃に調整した加熱ロールに10分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
比較例1で作製した繊維ウェブをメッシュで挟み、そのまま混合溶媒(水/ジメチルアセトアミド=99/1)に1分間含浸した。その後、混合溶媒から取り出し、メッシュ越しに余分な混合溶媒を軽く拭き取り、加熱温度を180℃に調整したオーブンへ30分間供することで、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
比較例1で作製した繊維ウェブを、表面温度を240℃に調整した加熱ロールに10分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
紡糸液Aを紡糸装置Bへ供することで調製した繊維ウェブを繊維捕集体(金属板)の表面上から剥がし、得られた繊維ウェブを、表面温度を230℃に調整した加熱ロールに1分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:350nm)を調製した。
紡糸液Bを紡糸装置Aへ供することで調製した繊維ウェブを繊維捕集体(金属板)の表面上から剥がし、得られた繊維ウェブをそのまま不織布(平均繊維径:450nm)とした。
比較例5で作製した繊維ウェブを、表面温度を100℃に調整した加熱ロールに1分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:450nm)を調製した。
比較例5で作製した繊維ウェブを、表面温度を150℃に調整した加熱ロールに10分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:450nm)を調製した。
比較例5で作製した繊維ウェブを、表面温度を170℃に調整した加熱ロールに10分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:450nm)を調製した。
紡糸液Cを紡糸装置Aへ供することで調製した繊維ウェブを繊維捕集体(金属板)の表面上から剥がし、得られた繊維ウェブを、表面温度を200℃に調整した加熱ロールに10分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:300nm)を調製した。
紡糸液Dを紡糸装置Aへ供することで調製した繊維ウェブを繊維捕集体(金属板)の表面上から剥がし、得られた繊維ウェブを、表面温度を180℃に調整した加熱ロールに10分間接触させ、繊維ウェブから溶媒を除去して不織布(平均繊維径:300nm)を調製した。
(複合膜の調製方法と評価方法)
ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ:125μm)の一方の主面上に、塗布装置(スリット厚さ:400μm)を用いてナフィオン樹脂分散液(登録商標、固形分濃度:5質量%)を短辺10cm、長辺15cmの長方形形状に塗布した。
次いで、塗布されているナフィオン樹脂分散液上から、上述のようにして調製した各不織布から切り取った5cm角の各試料を乗せ、この状態のまま加熱温度を80℃に調整したオーブンへ1時間供することで、ナフィオン樹脂分散液中の分散媒を揮発させ除去し、その後、室温まで放冷した。
このようにして、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に、ナフィオン樹脂中に不織布が支持体として存在してなる複合膜を調製した。
そして、調製した複合膜の表面に皺や凹凸が存在しているか否かを、目視にて確認した。
なお、表2の「5%延伸時の収縮率(%)」および「20%延伸時の収縮率(%)」の項目において、「延伸方向:A方向」の欄に記載されている数値は、不織布のMD方向と長辺方向が平行をなすようにして採取した試料を、長辺方向へ5%または20%延伸したときの試料の短辺方向(不織布のCMD方向)で生じた収縮率を示し、「延伸方向:B方向」の欄に記載されている数値は、不織布のCMD方向と長辺方向が平行をなすようにして採取した試料を、長辺方向へ5%または20%延伸したときの試料の短辺方向(不織布のMD方向)で生じた収縮率を示す。
また、表2の「複合膜の評価」の項目において、調製した複合膜の表面を目視にて確認した結果、表面に皺や凹凸が存在していない複合膜を調製できた不織布には○、表面に皺や凹凸が存在していない複合膜を調製できなかった不織布には×を記入した。
また、実施例3と比較例4を比較した結果から、不織布の構成(厚さや空隙率など)や紡糸条件あるいは紡糸装置のごく僅かな違いによって、調製された不織布は例え平均繊維径が同一の不織布であるとしても、本願発明の規定する収縮率の平均値を満足するか否かに違いが生じるものであるという知見が得られた。
そして、本発明にかかる不織布によって、厚さが薄い場合であっても品位が良く、各種物性や機能性に優れる複合膜を提供できる。
Claims (2)
- 平均繊維径が3μm以下の不織布であって、
前記不織布を一方向へ5%延伸したときの延伸方向(方向A)に対し垂直をなす方向(方向B)の収縮率と、前記不織布を前記方向Bへ5%延伸したときの前記方向Aの収縮率の平均値が、3.1%より高く32.6%より低い、不織布。
- 請求項1に記載の不織布を支持体として備える、複合膜。
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