JP3063074B2

JP3063074B2 - 混繊不織布

Info

Publication number: JP3063074B2
Application number: JP27781195A
Authority: JP
Inventors: 浩之坂本; 茂樹田中
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2015-10-25
Also published as: JPH09119050A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メルトブロー法で
紡糸された極細繊維よりなる混繊不織布に関し、さらに
詳しくは疎水性繊維と親水性繊維より構成された混繊不
織布であって、異なった素材が有する特性を利用するこ
とにより、アルカリ水溶液を中心とした水系薬剤に対す
る耐薬品性と親水性のバランスが優れたアルカリ２次電
池セパレータや、透湿性にすぐれ、ドライ感のある衣料
芯地などに好適な混繊不織布に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】メルトブロー法で得られる不織布は、繊
維の極細特性により得られる表面積の大きさ、嵩高性、
遮蔽性などの特徴を生かしてフィルター、マスク、ワイ
ピングクロス、電池セパレータ、衣料芯地、保温材など
種々の用途に利用されている。ポリアミドからなるメル
トブローン不織布を電池セパレータとして用いる例につ
いては特公平５−６４４１８号公報に［ＣＯＮＨ／ＣＨ
₂の比］が１／９〜１／１２の繊維径が３μｍ〜１０μ
ｍの不織布が開示されている。

【０００３】また、混繊型のメルトブロー法としては特
開昭６０−９９０５７号公報に、２種類の熱可塑性樹脂
を並列型に複合してメルトブロー法で紡糸する極細繊維
不織布の製造方法が開示されている。また特開昭７−８
２６４９号公報には１０℃以上の融点差がある高融点成
分と低融点成分からなる極細混合繊維製品及び製造方法
が開示されている。さらに特開平７−１０２４０８号公
報には製造方法としてメルトブロー紡糸口金装置が開示
されている。これらの混繊型の不織布は繊維相互の接着
強度が低く、カレンダー加工などの後加工により融着処
理して不織布の寸法安定性を改善している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の極細繊維からな
る不織布は、主として繊維同士の絡合と融着により構造
が安定化されていないので強度が弱いとか毛羽立ちが多
いという欠点があり、そのために工程通過性に問題があ
ったり、耐摩耗性や耐洗濯性が必要な衣料芯地には不適
当であった。このような不織布の低い構造安定性を高め
るための方法としては加熱プレスローラーや超音波ウェ
ルダー等を用いて熱処理するなどの方策が採られてき
た。しかしながら、工程数が増えコストアップしたり、
接着部分の繊維が融解して不織布はフイルム状となって
風合いが低下するなどの問題を生じることがあった。

【０００５】従来、メルトブロー不織布に供されるポリ
マーとしては、生産性の高さや極細化の容易さ、そして
耐薬品性等の理由からほとんどの素材がポリプロピレン
であった。しかし親水性の必要な電池セパレータ用途な
どでは後加工が必要であり、効果の持続性も十分でなか
った。

【０００６】また、ナイロンのメルトブローン不織布
は、親水性に優れるが、毛羽立ちやすくシートのハンド
リングに問題を生じやすかった。特にアルカリ水溶液中
での耐久性が重要なアルカリ２次電池等では、不織布が
酸化されて形態が保持できなくなるという問題を生じ
た。

【０００７】これらの問題の解決手段として異なった繊
維特性を有する繊維を混合することも考えられるが、表
面張力差の大きい繊維は相互に融着しにくく、寸法安定
性が良くないという問題があった。また、異種繊維を均
一に混合する方法は知られていない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ね、電池セパレータ、衣料芯
地、保温材などに好適な疎水性繊維と親水性繊維からな
る、実質的に繊維の脱落がほとんどないリントフリー性
に優れた混繊不織布であって繊維が均一に分散され、工
程通過性に優れた混繊不織布の発明に至った。以下に本
発明を詳しく説明する。

【０００９】第１の発明は、メルトブロー法で紡糸され
た疎水性繊維と親水性繊維とが相互に混合されており、
それぞれの繊維を構成するポリマーの表面張力が４５ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ未満、４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であり、該
疎水性繊維が１０〜８０重量％、該親水性繊維が９０〜
２０重量％含有され毛羽立ちの少ない混繊不織布であ
る。

【００１０】また、第２の発明は、第１の発明の少なく
ともいずれか一方の繊維が平均繊維径０．５μｍ以上１
０μｍ以下であり、不織布全体の目付が５ｇ／ｍ² 以上
１００ｇ／ｍ² 以下であり、かつ不織布の厚みが０．１
ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である混繊不織布である。

【００１１】そして、第３の発明は、疎水性繊維はポリ
オレフィンまたはフッ素系ポリマーよりなり、親水性繊
維はポリアミドよりなる請求項１または２に記載の混繊
不織布である。

【００１２】第４の発明は、疎水性繊維がポリエステル
よりなり、親水性繊維がポリアミドよりなる請求項１ま
たは２に記載の混繊不織布である。

【００１３】第５の発明は、０．１〜３％親水化処理し
た混繊不織布の保水率が２００％以上であり、吸水速度
が３０ｍｍ／３０分以上であり、耐アルカリ性が５％以
下、１０分間の水浸漬後の吸水速度が２０ｍｍ／３０分
以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の混繊不
織布である。

【００１４】以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明で適用する不織布の製造方法であるメルトブロー
法とは、紡糸孔より押し出された溶融した熱可塑性樹脂
を、紡糸孔の周囲より吹き出された高温高速の気体によ
り繊維化し、捕集コンベアネットまたは回転ドラム上に
吹き付け、繊維ウェブを得る方法であり、米国特許第
３，５３２，８００号に開示されている。

【００１５】本発明の混繊不織布の製造法は、例えば疎
水性樹脂と親水性樹脂がそれぞれ別の押出機により紡糸
口金に送り込まれ、疎水性樹脂用吐出孔が親水性樹脂用
吐出孔が交互に並んだ紡糸口金より押し出された溶融ポ
リマーが高温高速流体により細化されるメルトブロー法
で製造される。その結果、疎水性樹脂と親水性樹脂は繊
維径１０μｍ以下まで細化され、繊維が固化するまでに
コンベアに引き取られることにより自己融着した寸法安
定性のよい不織布として引き取られる。繊維を自己融着
させて寸法安定化させるためには、オリフィス間の距離
が１．５ｍｍ以下０．４ｍｍ以上であり、コンベア上で
の繊維の温度が構成樹脂の少なくとも片方のガラス転移
温度より高いことが必要である。また、自己融着可能な
条件でシートを引き取った際には隣接する繊維相互での
融着が生じるために繊維移動が抑制され、繊維の遍在が
起こりにくく、均質に繊維を分散させることができる。
繊維が均一に分散されているかどうかの判断は不織布を
染色して、素材差による染色性の差から分散状況が把握
できる。本発明の混繊不織布は繊維が細く、均一に繊維
が分散されているため斑を目視で確認することはできな
かった。

【００１６】また疎水性樹脂と親水性樹脂をそれぞれ独
立した押出機により紡糸口金に送り込む際には、それぞ
れのポリマーの粘度を調整したり吐出量をそれぞれ別個
に制御可能であり、その結果、疎水性繊維と親水性繊維
の個々の繊維径や構成比率を制御できる。それによって
混繊不織布のシート特性を制御することができる。その
結果、ドライ感や吸水性などの相反する特性のバランス
が制御できる。

【００１７】本発明の混繊不織布の製造に使用する疎水
性繊維のポリマーの表面張力は４５ｄｙｎｅ／ｃｍ未満
であり、親水性繊維のポリマーの表面張力は４５ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ以上である。臨界値が４５ｄｙｎｅ／ｃｍにな
る理由については明らかではないが、種々の実験により
特性の差がこの値で変化することが明らかとなった。す
なわち、表面張力が４５ｄｙｎｅ／ｃｍより小さい繊維
が存在すると防水性や水系の薬剤に対する耐薬品性、例
えば電池セパレーター用途で重要なＫＯＨ水溶液などに
対する耐アルカリ性が良くなる。これは、繊維が水溶液
に濡れないため侵食を受けにくいものと推定される。他
方、表面張力が４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以上の繊維が存在す
ると、不織布シートの透湿性や吸水性などの特性が良く
なる。表面張力の測定は、ＪＩＳＫ６７６８に準じ表
面張力４５ｄｙｎｅ／ｃｍの標準溶液（ホルムアミド８
０．３体積％、エチレングリコールモノエチルエーテル
１９．７体積％の混合溶液）に綿棒を浸し、各ポリマー
よりなるフイルム上に標準溶液を塗布し、２秒後の液膜
状態より判断する。液膜が破れず、２秒以上塗布された
状態を保つポリマーの表面張力を４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以
上、液膜が破れ、液滴を生じるポリマーを４５ｄｙｎｅ
／ｃｍ未満とした。

【００１８】本発明の混繊不織布に用いる熱可塑性繊維
の樹脂として、疎水性樹脂の場合はポリエチレン、ポリ
プロピレン、共重合ポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン系樹脂およびポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂及びフッ
素系樹脂であり、また親水性樹脂の場合はナイロン６、
ナイロン６６、ナイロン４、ナイロン６１０などのポリ
アミド系樹脂である。

【００１９】本発明の混繊不織布は、混合繊維中に疎水
性繊維を１０〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量
％、さらに好ましくは４０〜６０重量％含有する。混繊
不織布中の疎水性繊維が１０重量％未満の場合、疎水性
繊維の持つ特性と親水性繊維の持つ特性のバランスをと
ることが難しくなる。例えば、防水性と吸湿性のバラン
スを例に考えると、防水性の乏しい不織布となってしま
う。一方、混繊不織布中の疎水性繊維が８０重量％を超
えると吸湿性の乏しい不織布となる。

【００２０】本発明の混繊不織布は、疎水性繊維および
親水性繊維の少なくともいずれか一方の繊維径が０．５
μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上５μｍ以
下、さらに好ましくは１．５μｍ以上３μｍ以下であ
る。少なくともいずれか一方の繊維径が０．５μｍ未満
である場合、単糸強度が小さいため毛羽立ちやすく、工
程通過性が悪い。また両者の繊維径が１０μｍを超える
と繊維間の空隙が大きくなり、例えば電池セパレータと
して使用した場合に電解質の遮蔽性に問題が生じるし、
衣料芯地として使用した場合に接着剤の通り抜けである
耐ストライクバック性に問題が生じる。他方、両者の繊
維径が０．５μｍより小さくなるとシートが毛羽立ちや
すくなりハンドリングに問題を生じる。

【００２１】本発明の混繊不織布は、目付が５ｇ／ｍ²
以上１００ｇ／ｍ² 以下、好ましくは１０ｇ／ｍ² 以上
５０ｇ／ｍ² 以下である。目付がこの領域をはずれる
と、複合化した機能を実現できなくなる。すなわち、目
付が小さくシート厚みが薄いと厚み方向での繊維積層本
数が少なくなり、双方の繊維特性を発現させるのが難し
い。また、目付が大きすぎても機能の向上を期待できな
い。例を挙げて説明すると、セパレータとして使用する
場合、目付が５ｇ／ｍ² 未満であると電解質の遮蔽性に
問題を生じる。衣料芯地として使用する場合、目付は小
さいほど表地とのなじみが良く、風合いが良くなり、婦
人物の薄物軽量衣料芯地として好適である。しかし目付
が５ｇ／ｍ² 未満であると抗ストライクバック性に問題
を生じる。

【００２２】本発明の混繊不織布は、厚みが０．１ｍｍ
以上１．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以上１．０
ｍｍ以下である。例えば、電池セパレータとして本発明
の混繊不織布を使用する場合、厚みが０．１ｍｍ未満で
あると繊維充填率が大きくなりすぎて保水率が悪くなる
ばかりでなく、電解液の遮蔽性にも問題を生じる。また
厚みが１．５ｍｍを超えると電池の小型化が困難となる
ために不適当である。また、衣料芯地に本発明の混繊不
織布を使用する場合には、厚みが小さくなりすぎると繊
維充填率が大きくなって吸水性や通気性が悪くなる。他
方、厚みが大きすぎると風合いが硬くなるという問題が
ある。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の混繊不織布を電池セパレ
ータとして用いる際には、親水化処理による親水性の改
善が好ましい。親水化剤としては一般にポリオキシエチ
レン系の親水化剤が用いられることが多いが、必ずしも
それに限定されるものではない。しかし、電池セパレー
タとして用いられる際にはポリオキシエチレン系の親水
化剤が特に有用である。付与する親水化剤の量は不織布
の重量に対して０．１重量％〜３重量％であることが好
ましい。付与量が０．１重量％未満であると親水化剤が
不織布に均一に付かなかったり、親水性が不足するとい
う問題を生じる。他方、親水化剤の付与量が３重量％を
超えると、過剰の親水化剤が液中に溶出し、セパレータ
として用いる際には電解液の性能を悪化させるため好ま
しくない。

【００２４】本発明の混繊不織布をアルカリ２次電池な
どの電池セパレータとして使用する場合には親水化処理
されることが多いが、保水率は２００％以上が好まし
い。保水率が２００％未満であると十分に電解液を保持
できず、電池セパレータの性能を悪化させる。保水率に
ついてはその上限は特にないが１０００％程度までが望
ましい。

【００２５】本発明の親水化処理した混繊不織布は、吸
水速度が３０ｍｍ／３０分以上、好ましくは５０ｍｍ／
３０分以上である。吸水速度が３０ｍｍ／分未満である
発明の混繊不織布を電池セパレータに使用すると、本発
明の混繊不織布が電解液となじまず、電池の性能を悪化
させる。

【００２６】本発明の親水化処理した混繊不織布を電池
セパレータとして使用する場合、耐アルカリ性は不織布
重量に対して５％以下であり、好ましくは３％以下であ
る。耐アルカリ性が５％を超える場合、電池セパレータ
としての形態保持が困難となり長時間使用時にはシート
が液中に溶け出して形態を保てなくなることがある。ま
た溶出した樹脂による電解液の悪化によって電池の性能
を悪化させるという問題がある。本発明の混繊不織布は
例えばポリプロピレンがその耐酸化性の良さから形態保
持を改良し、ポリアミドが親水性の低下を抑制するとい
う機能分担することにより電池セパレータとして好適で
ある。

【００２７】本発明の混繊不織布を親水化処理して電池
セパレータとして用いる際には、１０分間の水浸漬後の
吸水速度が２０ｍｍ／３０分以上であることが好まし
い。１０分間の水浸漬後の吸水速度が２０ｍｍ／３０分
未満である場合、電池セパレータの親水化剤が溶出して
おり、電池の性能を悪化させる原因となる。

【００２８】また、混繊不織布を構成する素材がフッ素
系ポリマーとポリアミドである場合には、不織布をニー
ドルパンチ機などを用いて摩擦帯電させた際に、電荷の
減衰が小さくエレクトレットフィルターとしての性能が
長期に保持できるという利点もある。また、ポリマー表
面特性の異なる繊維が存在することから、表面電位の異
なる浮遊物を濾過する液体フィルターとして用いる際に
性能が良くなるという利点がある。

【００２９】

【実施例】以下に本発明の効果を実施例を用いて具体的
に説明する。なお実施例中に示した物性値は以下の方法
で測定した。

【００３０】イ．繊維径の測定繊維の走査型顕微鏡写真を倍率１０００倍で写し、その
写真より任意に抽出した５００本の繊維側面の幅を測定
し、算術平均により決定した。

【００３１】ロ．目付の測定一定面積でシートを５枚切り出し、精密天秤で秤量す
る。測定値を算術平均して、それを１ｍ² 当たりに換算
して目付とした。

【００３２】ハ．厚みの測定試料を幅２ｃｍ、長さ１０ｃｍに切り出し、厚みをＪＩ
ＳＬ１０９６（一般織物物性試験方法）に準じ、７ｇ
／ｃｍ² の荷重で測定し平均値を求めた。

【００３３】ニ．保水率試料を幅１０ｃｍ、長さ１０ｃｍに切り出し、前処理と
して２０℃、相対湿度６５％の状態で２４時間以上放置
する。試料を精密天秤で秤量し、蒸留水に１時間浸漬さ
せた後、１０分間液滴を切り、既知重量容器に入れて秤
量する。試験前後の重量差より、保水率を求めた。

【００３４】ホ．吸水速度試料を幅２ｃｍ、長さ３０ｃｍの短形に切り出し、試料
が垂直となるように保持する。蒸留水にシート下端が５
ｍｍ浸漬させ、３０分後の吸い上げ高さを求めた。

【００３５】ヘ．耐アルカリ性試料を一定大きさに切り出し、前処理として２０℃、相
対湿度６５％の状態で２４時間以上放置する。試料を精
密天秤で秤量し、煮沸３１％ＫＯＨ水溶液に１時間浸漬
させる。浸漬後、試料を蒸留水で洗浄し乾燥後、２０
℃、相対湿度６５％の状態で２４時間以上放置し、試料
の重量を秤量する。処理前後の重量変化より耐アルカリ
性を評価する。

【００３６】実施例１孔径が０．３ｍｍのＭＩが６０のポリプロピレンの吐出
孔とナイロン６の吐出孔が交互に一列に並んだ、メルト
ブロー用紡糸口金を用い、紡糸温度２７５℃とし、ＭＩ
が６０のポリプロピレンの単孔吐出量を０．１０ｇ／
分、相対粘度２．２のナイロン６の単孔吐出量を０．１
０ｇ／分とし、牽引空気温度４２０℃、牽引空気圧力
０．７ｋｇ／ｃｍ² の条件で紡糸し、吸引装置付きのコ
ンベアネット上に吹き付けて、ポリプロピレン繊維とナ
イロン６繊維との混合比が５０／５０（重量）で目付３
０．８ｇ／ｍ² の混繊不織布を得た。得られた混繊不織
布は毛羽立ちのない工程通過性の良い不織布であった。
この混繊不織布を親水性改善のため、ポリオキシエチレ
ン系の親水剤であるペレックスＲＰ（花王製）の０．５
％水溶液に浸漬させ、親水化剤を付与させた。この不織
布特性を表１に示す。該不織布は電池セパレータとして
の要求特性をすべて満足した。また、衣料芯地として用
いた際にはストライクバックも問題がなく、かつ吸水性
とドライ感が優れた風合となった。

【００３７】実施例２実施例１で用いたメルトブロー用紡糸口金を用い、紡糸
温度２７５℃とし、ＭＩが３００のポリプロピレンの単
孔吐出量を０．１５ｇ／分、相対粘度２．２のナイロン
６の単孔吐出量を０．１０ｇ／分とし、牽引空気温度４
２０℃、牽引空気圧力０．７ｋｇ／ｃｍ² の条件で紡糸
し、吸引装置付きのコンベアネット上に吹き付けて、ポ
リプロピレン繊維とナイロン６繊維との混合比が６０／
４０（重量）で目付３１．４ｇ／ｍ² の混繊不織布を得
た。得られた混繊不織布は毛羽立ちのない工程通過性の
良い不織布であった。この混繊不織布を親水性改善のた
め、実施例と同様の親水化処理を行った。この不織布特
性も表１に示す。該不織布も電池セパレーターとしての
要求特性をすべて満足した。また、衣料芯地として用い
た際にストライクバックの問題がなく、吸水性とドライ
感が優れた風合いとなった。

【００３８】比較例１孔径０．３ｍｍの吐出孔が一列に並んだメルトブロー用
紡糸口金を用い、紡糸温度２７５℃とし、相対粘度２．
２のナイロン６の単孔吐出量を０．１５ｇ／分とし、牽
引空気温度４２０℃、牽引空気圧力１．１ｋｇ／ｃｍ²
の条件で紡糸し、吸引装置付きのコンベアネット上に吹
き付けて、目付３１．０ｇ／ｍ² の極細ナイロン６不織
布を得た。この不織布は繊維同士が互いに融着してお
り、毛羽立ちのないものであった。この不織布を親水性
改善のため、実施例と同様の親水化処理を行った。この
不織布の特性を表１に示す。この不織布は親水化後の耐
アルカリ性が７％であり、アルカリ２次電池セパレータ
としての使用に問題を生じた。

【００３９】比較例２孔径０．３ｍｍの吐出孔が一列に並んだメルトブロー用
紡糸口金を用い、紡糸温度２６０℃とし、ＭＩが５００
のポリプロピレンの単孔吐出量を０．１５ｇ／分とし、
牽引空気温度４５０℃、牽引空気圧力０．９ｋｇ／ｃｍ
² の条件で紡糸し、吸引装置付きのコンベアネット上に
吹き付けて、目付３０．２ｇ／ｍ² の極細ポリプロピレ
ン不織布を得た。この不織布は繊維同士が互いに融着し
ており、毛羽立ちのないものであった。この不織布の特
性を表１に示す。この不織布は吸い上げ高さ、保液性が
悪く、電池セパレータとしての要求特性を満足できなか
った。

【００４０】比較例３実施例１で用いたメルトブロー用紡糸口金を用い、紡糸
温度２７５℃とし、ＭＩが１０００のポリプロピレンの
単孔吐出量を０．０５ｇ／分、相対粘度２．２のナイロ
ン６の単孔吐出量を０．２ｇ／分とし、牽引空気温度４
５０℃、牽引空気圧力１．５ｋｇ／ｃｍ² の条件で紡糸
し、吸引装置付きのコンベアネット上に吹き付けて、ポ
リプロピレン繊維とナイロン６繊維との混合比が２０／
８０（重量）で目付３０．４ｇ／ｍ² の混繊不織布を得
た。この混繊不織布の製造中は繊維飛散が多発し、その
飛散した繊維が不織布中に混入し、毛羽立ちの多い不織
布となった。不織布特性を表１に示す。この混繊不織布
は上述したように毛羽立ちの多い不織布であり、後加工
時の工程通過性が悪く、親水化やカレンダー加工などの
処理が困難であった。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【発明の効果】本発明は、疎水性繊維と親水性繊維より
なる混繊不織布であって、その素材に由来する疎水性と
親水性とのバランスの優れた電池セパレータやドライ感
と吸水性のバランスの優れた衣料芯地などに利用可能で
ある。また、３種類以上のポリマーを組み合わせて使用
することも好ましい。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メルトブロー法により紡糸された疎水性
繊維と親水性繊維とが相互に混合されており、それぞれ
の繊維を構成するポリマーの表面張力が４５ｄｙｎｅ／
ｃｍ未満、４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であり、該疎水性繊
維が１０〜８０重量％、該親水性繊維が９０〜２０重量
％含有され毛羽立ちの少ない混繊不織布。
【請求項２】請求項１において、少なくともいずれか
一方の繊維が平均繊維径０．５μｍ以上１０μｍ以下で
あり、不織布全体の目付が５ｇ／ｍ² 以上１００ｇ／ｍ
² 以下であり、かつ不織布の厚みが０．１ｍｍ以上１．
５ｍｍ以下である混繊不織布。
【請求項３】疎水性繊維はポリオレフィンまたはフッ
素系ポリマーよりなり、親水性繊維はポリアミドよりな
る請求項１または請求項２に記載の混繊不織布。
【請求項４】疎水性繊維はポリエステルよりなり、親
水性繊維はポリアミドよりなる請求項１または請求項２
に記載の混繊不織布。
【請求項５】０．１〜３％親水化処理した混繊不織布
の保水率が２００％以上であり、吸水速度が３０ｍｍ／
３０分以上であり、耐アルカリ性が５％以下であり、１
０分間の水浸漬後の吸水速度が２０ｍｍ／３０分以上で
ある請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載の混繊
不織布。