JP3246787B2 - 多孔質繊維を用いた不織布およびその製造方法 - Google Patents

多孔質繊維を用いた不織布およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、多孔質繊維を用いた
不織布およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】医学,工
学,民生などの広い範囲に利用されている多孔質繊維と
して、ポリオレフィン系の微細孔繊維で構成した分離用
中空糸膜が知られている。ところが、この種の中空糸膜
用の多孔質繊維は、デニールが比較的大きく、孔径も小
さいため、例えば、保液性や断熱性が要求される電池用
セパレータなどとしては好適なもではなかった。
【0003】そこで、本出願人は、保液性や断熱性に優
れ、かつ、比較的小さいデニールに加工できる多孔質繊
維を開発し、特願平2−111730号で既に出願して
いる。この出願にかかる多孔質繊維は、原料が高密度ポ
リエチレンであって、前記特徴点以外に、耐薬品性に優
れているので、不織布形態に加工すると、酸やアルカリ
などの電界液を保持する電池用セパレータなどの用途に
適している。
【0004】ところが、このような多孔質繊維を不織布
に加工する際に以下に説明する技術的課題があった。す
なわち、上述したような電池用セパレータに用いられる
不織布としては、不織布を構成する繊維の分散が均一で
あることが不可欠である。繊維の分散が不均一である
と、分散密度の低い部分でショートする恐れがある。繊
維が均一に分散した不織布の製造方法として、繊維を水
中に分散させ、これを抄紙し、乾燥後加熱して、繊維同
士の交点を熱融着する湿式抄紙方法がある。
【0005】多孔質繊維で湿式法により不織布をつくる
際の問題点は、熱融着時に繊維同士の交点が潰れるのみ
ならず、熱により多孔質繊維の細孔が全面的に潰れてし
まい、多孔質繊維の特徴である保液性の向上を達成する
ことができないことである。このため、溶融温度の低い
EVA樹脂(エチレンー酢酸ビニル共重合体)のような
原料を用いたバインダー繊維を多孔質繊維とともに分散
させ、抄紙する試みがなされているが、十分な結合強力
が得られず、また、各種の電解液に対する耐久性が不十
分であった。
【0006】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、構成繊維
を均一分散できるとともに、細孔が閉塞されることのな
い多孔質繊維を用いた不織布およびその製造方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、多孔質繊維と、この多孔質繊維と鞘部と
が融着される鞘芯型複合繊維とを有する不織布におい
て、前記多孔質繊維は、高密度ポリエチレンを原料と
し、繊度が50デニール以下で、比表面積が20m2
g以上であって、繊維本体に対する細孔の比率が20%
以上のものであり、前記鞘芯型複合繊維は、鞘部と芯部
とを備え、前記鞘部が密度0.912g/cc以下の短
鎖分岐度の大きいエチレンとαーオレフィンとの直鎖状
共重合体から構成されるとともに、前記芯部がポリプロ
ピレンから構成されることを特徴とする。
【0008】また、この多孔質繊維を用いた不織布の製
造方法として、高密度ポリエチレンを原料とし、繊度が
50デニール以下で、比表面積が20m2 /g以上であ
って、繊維本体に対する細孔の比率が20%以上の多孔
質繊維と、鞘部と芯部とを備え、前記鞘部が密度0.9
12g/cc以下の短鎖分岐度の大きいエチレンとαー
オレフィンとの直鎖状共重合体から構成されるととも
に、前記芯部がポリプロピレンから構成された鞘芯型複
合繊維とをそれぞれ短繊維にした後に、前記2種類の繊
維を水中に分散,混合し、抄紙して湿ったウエブを作成
し、この湿ったウエブを乾燥した後に、前記鞘部が溶融
する温度まで加熱して、前記繊維同士を結合させること
を特徴とする。
【0009】本発明をより詳細に説明すると、本発明に
使用される多孔質繊維は、メルトフローレート(MF
R)が0.3〜20g/分の高密度ポリエチレンと、パ
ラフィンワックスとを溶融混合し、ドラフト率200以
下で押出機にて溶融紡糸し、その後、延伸,熱処理を施
して、しかる後に、パラフィクワックスを除去すること
により形成される。
【0010】このとき、パラフィンワックスを除去する
ことにより形成される細孔の比率を20%以上にするた
めに、高密度ポリエチレンに対するパラフィンワックス
の添加量を調整する。細孔の比率が20%以下になる
と、保液量が十分に確保されないので、比率は20%以
上に保つ必要がある。本発明の不織布およびその製造方
法に用いられる2種類の繊維は、均一分散性の点から短
繊維とされるが、抄紙法により湿ったウエブを形成する
際には、繊度が5デニール以下で、繊維長が3〜15m
m程度が好ましい。
【0011】一方、バインダー繊維となる鞘芯型の複合
繊維は、密度が0.912g/cc以下の低密度で、短
鎖分岐度の大きいエチレンとαーオレフィンとの直鎖状
共重合体を鞘部とし、ポリプロピレンを芯部として、溶
融紡糸した後、延伸することにより形成される。以上の
ようにして形成された多孔質繊維と複合繊維との混合比
率は、多孔質繊維/複合繊維=7/3〜3/7の範囲が
望ましい。その理由は、この範囲の上限値以上の混合比
率になると、不織布の強度が低下して、抄紙が困難にな
るとともに、下限値以下の混合比率になると、保液性が
低下するので、前述した範囲が望ましい。
【0012】
【作用】上記構成の多孔質繊維を用いた不織布およびそ
の製造方法によれば、多孔質繊維の原料が高密度ポリエ
チレンであり、不織布のバインダー繊維となる複合繊維
の鞘部の原料が、密度が0.912g/cc以下の低密
度で、短鎖分岐度の大きいエチレンとαーオレフィンと
の直鎖状共重合体から構成されているので、多孔質繊維
の細孔の比率を損なうことなく、耐薬品性に優れ、か
つ、均一な不織布が得られる。
【0013】この作用の理由をより具体的に述べると、
本発明の不織布およびその製造方法では、多孔質繊維の
原材料が高密度ポリエチレンであり、その軟化温度が1
25℃であるため、繊維同士を接合する温度は、安全を
考慮すると、100℃程度にしないと、多孔質繊維の細
孔が変形して、その比率が低下する。このため、バイン
ダー繊維となる複合繊維の原料は、溶融温度が100℃
程度のものを選定する必要がある。
【0014】一方、不織布としての耐薬品性を考慮する
と、バインダー繊維としては、ポリオレフィン系のもの
が適している(この場合、溶融温度の条件を満足するエ
チレン酢酸ビニル共重合体は、耐薬品性の点で不適当と
なる。)。このような条件に対して、本発明で使用する
複合繊維は、密度が0.912g/cc以下の低密度
で、短鎖分岐度の大きいエチレンとαーオレフィンとの
直鎖状共重合体を鞘部とし、ポリプロピレンを芯部とし
ているので、鞘部の溶融温度が100℃であり、不織布
を形成する際の加熱温度が多孔質繊維の軟化温度よりも
低い条件で接合でき、多孔質繊維の細孔の比率を低下さ
せることなく、鞘部のみを溶融することが可能になり、
このような加熱条件では、芯部は、繊維形態を維持して
おり、処理後に冷却すると、短繊維間が結合して不織布
の強度が発現される。
【0015】なお、溶融温度および耐薬品性が共に適し
ている低密度ポリエチレン(高圧法,長鎖分岐)を鞘部
とし、ポリプロピレンを芯部とした複合繊維は、延伸性
が不良で、5デニール以下の繊維が得られず、電池用セ
パレータなどに使用する不織布用には不適であった。ま
た、本発明の製造方法では、抄紙法により不織布を形成
するが、これは、短繊維を水中に均一分散させ易いこ
と、および、均一で緻密な組織のウエブが得られること
などにより採用した方法である。この場合、短繊維を水
中に均一に分散させるため、また、湿ったウエブの繊維
同士の絡み合い強度を維持するために、短繊維の繊度は
5デニール以下、繊維長は33〜15mm程度が望まし
い。
【0016】
【実施例】以下本発明の好適な実施例について詳細に説
明する。実施例 多孔質繊維の製造 MFR値が5.5g/分の高密度ポリエチレン(三井石
油化学株式会社製;商品名ハイゼックス2200J)1
00部と、パラフィンワックス(日本石油化学株式会社
製;商品名145°パラフィン)100部とを、機械的
な手段より混合して原料を作成した。作成した原料を、
スクリュウ径が25mm,0.4mmφ×160ホール
のノズルを取り付け、145〜180℃に設定された溶
融紡糸機に供給し、巻取速度が200m/分で、ドラフ
ト率が80で単糸の繊度が10デニールの未延伸糸16
0本の繊維束を作成した。
【0017】得られた未延伸糸の繊維束を12本集め
て、ローラ式延伸機を用いて、110℃の雰囲気温度で
全延伸倍率が3.0倍,歪み速度40%/分で延伸し、
巻き取った。引き続いて、この繊維を紙管に巻いた状態
で、110℃のオーブン中で1時間定長熱処理を施し、
5mmにカットして、短繊維とした後に、nーヘキサン
でソックスレー抽出して、パラフィンワックスを抽出し
た。得られた多孔質短繊維は、空隙率(細孔の比率)が
45%、比表面積が39m2 /g、繊度が2デニールで
あった。繊維表面の細孔径は、0.5〜1μmであっ
た。 鞘芯型複合繊維の製造 鞘成分として、MFR値が20g/10分、密度が0.
905g/ccの直鎖状ポリエチレン(住友化学株式会
社製;商品名エクセレンVL800)を用い、芯成分と
して、MFR値が30g/10分のポリプロピレン(宇
部興産株式会社製;商品名S130MV)を用いて、両
成分の比率が1/1の複合繊維を240℃の紡糸温度で
溶融紡糸して未延伸糸とした。
【0018】得られた未延伸糸を3.5倍で延伸し、そ
の後5mmにカットして、短繊維とした。得られた複合
短繊維は、繊度が1.5デニール、強度が3.4g/
d、伸度が90%であった。 湿式法による不織布の製造 上記多孔質短繊維2.4gと複合短繊維1.6gとを、
界面活性剤を加えた水15l中に均一に分散させ、寸法
250×200mmのメッシュ上に抄紙して、湿ったウ
エブを作成した。得られた湿ったウエブを2枚の加熱板
(ゴム製)間に挟持し、温度110℃で10分間プレス
して乾燥するとともに、複合短繊維の鞘部を溶融させ
て、ウエブ構成繊維間を接合し、不織布を作成した。
【0019】得られた不織布は、繊維の分散が均一なも
のであって、目付が75g/m2 であった。また、得ら
れた不織布の保水率と強力とを以下に説明する方法によ
り測定した。得られた測定結果を表1に示している。表
1の結果から明らかなように、非常に大きな保水率を示
し、本発明の製造方法によれば、細孔が損なわれていな
いことを示唆しているとともに、強力も満足できる値で
あった。
【0020】次に、上記不織布の製造過程において、加
熱板の設定温度を120℃として、これで10分間プレ
スして不織布を製造してみた。このような方法で得られ
た不織布は、強力がさらに向上するが、外観上多孔質短
繊維の透明化が進行し、保水率の低下がみられ、このこ
とからも上述したような短繊維を組み合わせる不織布の
製造では、加熱板温度は110℃以下が好ましいことが
判る。 (保水率の測定方法)寸法が150×100mmの不織
布サンプルの初期重量(W1 g)を測定し、これをメタ
ノール中に10分間浸漬した後に、水中に10分間浸漬
し、水中から引き上げて30秒間吊るして水を滴下さ
せ、その後の重量(W2 g)を測定し、以下の式より保
水率を求めた。
【0021】 保水率(%)=(W2 −W1 )/W1 ×100 (強力の測定)ロードセル型引っ張り試験機を用い、試
験片の幅を5cm、チャツク間間隔を10cm、クロス
ヘッド移動距離を100mm/minとして測定した。比較例1 複合短繊維の鞘成分として、MFR値が20g/10
分、密度が0.96g/ccの高密度ポリエチレン(旭
化成株式会社製;商品名サンテックJ310)を用いた
以外は、上記実施例と同様な条件で複合短繊維を作成し
た。得られた複合短繊維は、繊度が1.5デニールであ
って、これをカット長5mmに切断した。繊維の強度
は、3.5g/dで、伸度が100%であった。
【0022】この複合短繊維と実施例の多孔質繊維とを
用い、上記実施例と同一の条件で不織布を作成した。得
られた不織布の試験結果を表1に示している。この比較
例では、多孔質繊維の細孔が損なわれることがないよう
に加熱板の温度を110℃に設定したが、十分な不織布
強力が得られなかった。その理由は、複合短繊維の鞘部
の原材料に対する温度設定が不十分なため、溶融が十分
に行われないからである。比較例2 複合短繊維の鞘成分として、MFR値が22g/10
分、密度が0.919g/ccの直鎖状低密度ポリエチ
レン(日本石油化学株式会社製;商品名リニレックスA
J6380)を用いた以外は、上記実施例と同様な条件
で複合短繊維を作成した。得られた複合短繊維は、繊度
が1.6デニールであって、これをカット長5mmに切
断した。繊維の強度は、2.8g/dで、伸度が80%
であった。
【0023】この複合短繊維と実施例の多孔質繊維とを
用い、上記実施例と同一の条件で不織布を作成した。得
られた不織布の試験結果を表1に示している。この比較
例では、十分な不織布強力が得られなかった。比較例3 複合短繊維の鞘成分として、MFR値が20g/10
分、密度が0.92g/ccの低密度ポリエチレン(宇
部興産株式会社製;商品名J2522)を用いた以外
は、上記実施例と同様な条件で溶融紡糸し、繊度が6デ
ニールの未延伸糸を作成した。この未延伸糸について、
延伸を試みたが、切断が発生して延伸糸を作成すること
ができなかった。未延伸糸について、実施例と同様にし
て、湿式法による不織布の作成を試みたが、不織布の密
度が不均一であり、強力も実施例に比べて劣るものであ
った。
【表1】
【0024】
【発明の効果】表1に示した試験結果から明らかなよう
に、本発明にかかる多孔質繊維を用いた不織布およびそ
の製造方法によれば、多孔質繊維の細孔が塞がることが
回避されるので、保水率を大きくすることができるとと
もに、不織布の強力も大きくすることができ、電池用セ
パレータなどに好適に使用することができる。また、本
発明の不織布をイオン交換樹脂膜の基布として用いる
と、モノマーあるいはシラップが繊維間の隙間だけでな
く、繊維内の孔まで含浸し重合するため、基布から樹脂
の剥離がなくなり、耐久性が向上する。さらに、非多孔
質繊維の場合に発生するような繊維のある部分での性能
低下も解消することができるといった効果を発揮する。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−106677(JP,A) 特開 昭50−132265(JP,A) 特開 昭63−31502(JP,A) 特開 昭59−201365(JP,A) 特開 平4−18112(JP,A) 特開 平2−49351(JP,A) 特開 平6−49705(JP,A) 国際公開92/15734(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D04H 1/00 - 18/00 D01F 6/00 - 8/18 D21H 11/00 - 27/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質繊維と、この多孔質繊維と鞘部と
    が融着される鞘芯型複合繊維とを有する不織布におい
    て、 前記多孔質繊維は、高密度ポリエチレンを原料とし、繊
    度が50デニール以下で、比表面積が20m2 /g以上
    であって、繊維本体に対する細孔の比率が20%以上の
    ものであり、 前記鞘芯型複合繊維は、鞘部と芯部とを備え、前記鞘部
    が密度0.912g/cc以下の短鎖分岐度の大きいエ
    チレンとαーオレフィンとの直鎖状共重合体から構成さ
    れるとともに、前記芯部がポリプロピレンから構成され
    ることを特徴とする多孔質繊維を用いた不織布。
  2. 【請求項2】 高密度ポリエチレンを原料とし、繊度が
    50デニール以下で、比表面積が20m2 /g以上であ
    って、繊維本体に対する細孔の比率が20%以上の多孔
    質繊維と、 鞘部と芯部とを備え、前記鞘部が密度0.912g/c
    c以下の短鎖分岐度の大きいエチレンとαーオレフィン
    との直鎖状共重合体から構成されるとともに、前記芯部
    がポリプロピレンから構成された鞘芯型複合繊維とをそ
    れぞれ短繊維にした後に、 前記2種類の繊維を水中に
    分散,混合し、抄紙して湿ったウエブを作成し、この湿
    ったウエブを乾燥した後に、前記鞘部が溶融する温度ま
    で加熱して、前記繊維同士を結合させることを特徴とす
    る多孔質繊維を用いた不織布の製造方法。
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