JP4064880B2

JP4064880B2 - フィブリル化繊維偏在不織布の製造方法

Info

Publication number: JP4064880B2
Application number: JP2003189978A
Authority: JP
Inventors: 貴裕佃; 正敏緑川
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: JP2005023471A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィブリル化繊維が偏在し、通気性を有するピンホールフリーの緻密な不織布の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、厚み方向に密度勾配や特定繊維の分布変化を有する不織布を製造する方法としては、例えば、密度の異なる不織布同士を熱圧処理や樹脂接着で貼り合わせる方法、水流交絡処理やニードルパンチで一体化する方法、複数の抄網を用いて抄合わせる方法が行われている。円網抄紙機ワイヤー上のスラリーからの脱水を２段階で行う方法（例えば、特許文献１参照）も提案されている。
【０００３】
しかしながら、熱圧処理すると不織布全体が高密度になる問題がある。樹脂接着は、不織布の通気性が著しく低下するか無くなってしまう問題と、樹脂の種類によっては耐薬品性やその他の特性上の問題が生じやすい。水流交絡やニードルパンチでは、ピンホールフリーの緻密な不織布が得られない。複数の抄網を用いて抄合わせる方法や円網抄紙機ワイヤー上のスラリーからの脱水を２段階にする方法は、繊維長が短く、細いフィブリル化繊維を主体とするスラリーを抄紙する場合は、非常に微細なフィブリル化繊維分が、抄網を通り抜けてしまうため、目標とする低通気性やピンホールフリーの緻密な不織布が得られにくい。かといって、フィブリル化繊維が抄網を通り抜けないように抄網の目を細かいメッシュにするとフィブリル化繊維が抄網に絡め取られて抄網からの剥離が不完全になってしまい、結果としてピンホールフリーの緻密な不織布が得られにくい。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１０４１５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術に見られる上記問題点を解決するものである。即ち、本発明の目的は、フィブリル化繊維が偏在し、通気性を有するピンホールフリーの緻密な不織布の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点を解決するため鋭意検討した結果、特殊な抄紙方法により、フィブリル化繊維が偏在し、通気性を有するピンホールフリーの緻密な不織布を実現できることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００７】
すなわち本発明は、フィブリル化繊維が偏在し、該繊維の含有量が、片表面＞反対側表面であるフィブリル化繊維偏在不織布の製造方法であって、抄紙機の抄網上にフィブリル化繊維含有量が相対的に少ない第１原料スラリーを送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、該湿潤ウェブ上にフィブリル化繊維含有量が相対的に多い第２原料スラリーを送出して湿式抄紙することを特徴とするフィブリル化繊維偏在不織布の製造方法である。
【０００８】
本発明においては、フィブリル化繊維の少なくとも一部が、融点又は熱分解温度が２５０℃以上の耐熱性有機繊維であることが好ましい。
【０００９】
本発明においては、耐熱性有機繊維が、全芳香族ポリアミドであることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、耐熱性有機繊維が、全芳香族ポリエステルであることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフィブリル化繊維偏在不織布について詳細に説明する。
【００１２】
本発明におけるフィブリル化繊維とは、主に繊維軸と平行な方向に非常に細かく分割された部分を有する繊維状で、少なくとも一部が繊維径１μｍ以下になっている繊維を指し、米国特許第５８３３８０７号明細書や米国特許第５０２６４５６号明細書に明記されているようなフィブリッドとは異なる。本発明におけるフィブリルは、長さと巾のアスペクト比が２０：１〜１０００００：１の範囲に分布し、カナダ標準形濾水度が０ｍｌ〜５００ｍｌの範囲にある。さらに、重量平均繊維長が０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲にあるものが好ましい。
【００１３】
フィブリル化繊維は、高圧ホモジナイザー、リファイナー、ビーター、ミル、摩粉装置などを用いて製造される。
【００１４】
本発明のフィブリル化繊維としては、天然繊維、レーヨン、ポリノジック、溶剤紡糸セルロース、アクリル、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）などの樹脂からなる単繊維や複合繊維をフィブリル化したもの、耐熱性有機繊維をフィブリル化したもの、バクテリアセルロースなどが挙げられる
【００１５】
本発明における耐熱性有機繊維とは、融点又は熱分解温度が２５０℃以上の有機繊維を指す。そのような材料としては、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール（ＰＢＺＴ）、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが挙げられ、これら単独でも良いし、２種類以上の組み合わせでも良い。ＰＢＺＴはトランス型、シス型の何れでも良い。また、全芳香族ではない芳香族ポリアミドや芳香族ポリエステルの中にもモノマーの種類と組成比によっては、融点または熱分解温度が２５０℃以上のものがあり、これらを用いることができる。ここで、全芳香族ではない芳香族とは、主鎖の一部に例えば脂肪鎖などを有するものを指す。これらの中でも、液晶性のため均一にフィブリル化されやすい全芳香族ポリアミド、特にパラ系全芳香族ポリアミドと全芳香族ポリエステルが好ましい。
【００１６】
パラ系全芳香族ポリアミドは、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド、ポリ−ｐ−ベンズアミド、ポリ−ｐ−アミドヒドラジド、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド−３，４−ジフェニルエーテルテレフタルアミドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
全芳香族ポリエステルは、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸などのモノマーを組み合わせて、組成比を変えて合成される。例えば、ｐ−ヒドロキシ安息香酸と２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸との共重合体が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１８】
本発明におけるフィブリル化繊維以外の繊維としては、非フィブリル化繊維（チョップドファイバーなど）が用いられる。非フィブリル化繊維としては、天然繊維、レーヨン、ポリノジック、溶剤紡糸セルロース、アクリル、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの樹脂からなる単繊維や複合繊維、上記した耐熱性有機繊維が挙げられる。非フィブリル化繊維の繊維径は４０μｍ以下が好ましく、明確な繊度を有する場合には、３ｄｔｅｘ以下が好ましく、均一性の高い不織布が得られる点で細い程好ましい。非フィブリル化繊維の繊維長は１ｍｍ以上、３０ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下がより好ましい。非フィブリル化繊維の断面は円形、異形何れでも良い。
【００１９】
本発明のフィブリル化繊維偏在不織布、すなわちフィブリル化繊維が偏在し、該繊維の含有量が、片表面＞反対側表面であるフィブリル化繊維偏在不織布は、抄紙機の抄網上にフィブリル化繊維含有量が相対的に少ない第１原料スラリーを送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、該湿潤ウェブ上にフィブリル化繊維含有量が相対的に多い第２原料スラリーを送出して湿式抄紙して製造される。フィブリル化繊維量が相対的に少ない第１原料スラリーを先に送出して湿潤ウェブを形成しないと、その上に送出される第２原料スラリーからの脱水がしにくくなり、不織布の製造が難しくなるためである。搾水は、抄網の下からサクションボックスなどを用いて吸引し、スラリーから脱水させる方法が好ましい。
【００２０】
第１原料スラリーから形成される湿潤ウェブ上に第２原料スラリーを送出して搾水し、湿潤ウェブを形成した後は、通常の湿式抄紙と同様にして、（ロール）プレス工程や乾燥工程を経て不織布を作製する。乾燥は熱ロールに接触させる方法、熱風乾燥する方法、赤外線を使用する方法、これらを併用する方法の何れを採用しても良いが、緻密な不織布が得られやすい点で熱ロールに接触させる方法が好ましい。
【００２１】
本発明では、長網抄紙機、短網抄紙機、円網抄紙機、傾斜型抄紙機、これらの複合抄紙機から選ばれる抄紙機の何れを用いても良いが、短網、傾斜型、長網抄紙機、これらの複合抄紙機が好ましい。
【００２２】
本発明のフィブリル化繊維偏在不織布において、フィブリル化繊維が偏在する様子は、該不織布の断面を電子顕微鏡やレーザー光学顕微鏡などを用いて観察することにより確認することができる。同時にフィブリル化繊維が傾斜分布する様子も確認することができる。
【００２３】
本発明のフィブリル化繊維偏在不織布は、厚み調整、強度向上、不純物除去、耐熱寸法安定性付与などの目的に応じて、カレンダー処理、熱処理、熱圧処理などが施される。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明の内容は実施例に限定されるものではない。
【００２５】
＜フィブリル化繊維１の作製＞
パラ系全芳香族ポリアミド（繊度２．７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍ）を初期濃度５ｗｔ％になるように水に分散させ、ダブルディスクリファイナーを用いて、１５回繰り返し叩解処理した後、高圧ホモジナイザーを用いて５００ｋｇ／ｃｍ²の条件で３０回繰り返し処理し、重量平均繊維長０．４２ｍｍのフィブリル化パラ系全芳香族ポリアミド繊維を作製した。以下、これをフィブリル化繊維１またはＦＢ１と表記する。
【００２６】
＜フィブリル化繊維２の作製＞
パラ系全芳香族ポリアミド（繊度２．７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍ）を初期濃度５ｗｔ％になるように水に分散させ、ダブルディスクリファイナーを用いて、３０回繰り返し叩解処理し、重量平均繊維長１．１ｍｍのフィブリル化パラ系全芳香族ポリアミド繊維を作製した。以下、これをフィブリル化繊維２またはＦＢ２と表記する。
【００２７】
＜フィブリル化繊維３の作製＞
全芳香族ポリエステル（繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍ）を初期濃度５ｗｔ％になるように水中に分散させ、ダブルディスクリファイナーを用いて１５回繰り返し叩解処理した後、高圧ホモジナイザーを用いて５００ｋｇ／ｃｍ²の条件で２０回繰り返し処理し、重量平均繊維長０．３５ｍｍのフィブリル化全芳香族ポリエステル繊維を作製した。以下、これをフィブリル化繊維３またはＦＢ３と表記する。
【００２８】
＜フィブリル化繊維４の作製＞
ポリイミド繊維（繊度２．７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍ）を初期濃度５ｗｔ％になるように水中に分散させ、ダブルディスクリファイナーを用いて、２５回繰り返し叩解処理した後、高圧ホモジナイザーを用いて５００ｋｇ／ｃｍ²の条件で２０回繰り返し処理し、重量平均繊維長０．６６ｍｍのフィブリル化ポリイミド繊維を作製した。以下、これをフィブリル化繊維４またはＦＢ４と表記する
【００２９】
＜フィブリル化繊維５の作製＞
リンターを５ｗｔ％濃度になるようにイオン交換水中に分散させ、高圧ホモジナイザーを用いて５００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で２０回繰り返し処理して、重量平均繊維長０．３３ｍｍのフィブリル化セルロース繊維を作製した。以下、これをフィブリル化繊維５またはＦＢ５と表記する。
【００３０】
＜スラリー１＞
繊度０．１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維７５ｗｔ％、繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの芯鞘複合繊維（芯部に融点２６５℃のポリエチレンテレフタレート、鞘部にポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートの共重合体（融点１１０℃）を配してなる）２５ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー１を調製した。
【００３１】
＜スラリー２＞
ＦＢ５を１０ｗｔ％、繊度０．１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維６５ｗｔ％、繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維２５ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー２を調製した。
【００３２】
＜スラリー３＞
ＦＢ１を１０ｗｔ％、繊度０．１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維６５ｗｔ％、スラリー１で用いた芯鞘複合繊維２５ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー３を調製した。
【００３３】
＜スラリー４＞
ＦＢ２を３０ｗｔ％、ＦＢ５を５ｗｔ％、繊度０．０５ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍの芳香族ポリアミド繊維（融点２６５℃）４０ｗｔ％、繊度０．５ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの芳香族ポリアミド繊維（融点２６５℃）２５ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー４を調製した。
【００３４】
＜スラリー５＞
ＦＢ３を４０ｗｔ％、繊度０．３ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍの全芳香族ポリエステル繊維３５ｗｔ％、スラリー１で用いた芯鞘複合繊維２５ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー５を調製した。
【００３５】
＜スラリー６＞
ＦＢ４を１５ｗｔ％、ＦＢ５を１０ｗｔ％、繊度０．０８ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維４５ｗｔ％、繊度０．７ｄｔｅｘ、繊維長６ｍｍのポリイミド繊維３０ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー６を調製した。
【００３６】
＜スラリー７＞
ＦＢ１を１００ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー７を調製した。
【００３７】
＜スラリー８＞
ＦＢ１を２０ｗｔ％、ＦＢ２を５０ｗｔ％、ＦＢ５を１０ｗｔ％、繊度０．１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維２０ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー８を調製した。
【００３８】
＜スラリー９＞
ＦＢ２を９０ｗｔ％、ＦＢ５を１０ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー９を調製した。
【００３９】
＜スラリー１０＞
ＦＢ２を８０ｗｔ％、スラリー１で用いた芯鞘複合繊維２０ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー１０を調製した。
【００４０】
＜スラリー１１＞
ＦＢ３を６０ｗｔ％、スラリー５で用いた全芳香族ポリエステル繊維２０ｗｔ％、スラリー１で用いた芯鞘複合繊維２０ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー１１を調製した。
【００４１】
＜スラリー１２＞
ＦＢ４を９０ｗｔ％、ＦＢ５を１０ｗｔ％の配合比でパルパーを用いて水中に均一分散させたスラリー１２を調製した。
【００４２】
実施例１
傾斜型抄紙機を用い、８０メッシュの抄網上に乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー１を送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、乾燥時の坪量が１４ｇ／ｍ²となる量のスラリー７を送出して搾水し、プレス、乾燥工程を経て、坪量２４ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布１を作製した。
【００４３】
実施例２
スラリー１とスラリー９を用いた以外は、実施例１と同様にして湿式抄紙し、坪量２４ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布を作製した。このとき、抄網上へはスラリー１から先に送出した。次いで、該不織布をスーパーカレンダー処理して厚みを５０μｍに調整し、フィブリル化繊維偏在不織布２とした。
【００４４】
実施例３
傾斜型抄紙機を用い、８０メッシュの抄網上に乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー２を送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、乾燥時の坪量が１４ｇ／ｍ²となる量のスラリー８を送出して搾水し、プレス、乾燥工程を経て、坪量２４ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布３を作製した。
【００４５】
実施例４
スラリー２とスラリー１２を用いた以外は、実施例３と同様にして湿式抄紙し、坪量２４ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布４を作製した。このとき、抄網上へはスラリー２から先に送出した。
【００４６】
実施例５
傾斜型抄紙機を用い、８０メッシュの抄網上に乾燥時の坪量が１４ｇ／ｍ²となる量のスラリー３を送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー７を送出して搾水し、プレス、乾燥工程を経て、坪量２４ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布５を作製した。
【００４７】
実施例６
スラリー３とスラリー９を用いた以外は、実施例５と同様にして湿式抄紙し、坪量２４ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布を作製した。このとき、抄網上へはスラリー３から先に送出した。次いで、該不織布をスーパーカレンダー処理して厚みを５０μｍに調整し、フィブリル化繊維偏在不織布６とした。
【００４８】
実施例７
傾斜型抄紙機を用い、８０メッシュの抄網上に乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー４を送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー９を送出して搾水し、プレス、乾燥工程を経て、坪量２０ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布７を作製した。
【００４９】
実施例８
スラリー４とスラリー１０を用いた以外は実施例７と同様にして湿式抄紙し、坪量２０ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布８を作製した。このとき、抄網上へはスラリー４から先に送出した。
【００５０】
実施例９
傾斜型抄紙機を用い、８０メッシュの抄網上に乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー５を送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー１１を送出して搾水し、プレス、乾燥工程を経て、坪量２０ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布９を作製した。
【００５１】
実施例１０
傾斜型抄紙機を用い、８０メッシュの抄網上に乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー６を送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²となる量のスラリー１２を送出して搾水し、プレス、乾燥工程を経て、坪量２０ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布１０を作製した。
【００５２】
比較例１
２連式の円網抄紙機（抄網は何れも８０メッシュ）を用いて、スラリー１とスラリー７からそれぞれ乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²になるように抄合わせ、坪量２０ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布１１を作製した。
【００５３】
比較例２
スラリー２とスラリー８を用いた以外は、比較例１と同様にして湿式抄紙し、坪量２０ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布１２を作製した。
【００５４】
比較例３
８０メッシュの円網抄紙機を用いて、スラリー４から乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²になるように、８０メッシュの長網抄紙機を用いて、スラリー９から乾燥時の坪量が１０ｇ／ｍ²になるように抄合わせ、坪量２０ｇ／ｍ²のフィブリル化繊維偏在不織布１３を作製した。
【００５５】
フィブリル化繊維偏在不織布１〜１３について、下記の試験方法により測定し、その結果を下記表１に示した。
【００５６】
＜ガーレー透気度＞
外径２８．６ｍｍの円孔を有するガーレー透気度計を用いて、１００ｍｌの空気がセパレータ試料を通過する時間を計測し、１０箇所の平均値を示した。
【００５７】
＜最大孔径＞
ＡＳＴＭＦ３１６−８６に規定されるバブルポイント法に準拠して最大孔径を測定した。
【００５８】
＜ピンホール＞
目視により、ピンホールの有無を確認した。
【００５９】
【表１】

【００６０】
評価：
表１の結果から明らかなように、実施例１〜１０で作製したフィブリル化繊維偏在不織布は、フィブリル化繊維含有量が相対的に少ない第１原料を送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、該湿潤ウェブ上にフィブリル化繊維含有量が相対的に多い第２原料スラリーを送出して湿式抄紙して製造されてなるため、通気性を有し、ピンホールがなく緻密な不織布であった。
【００６１】
一方、比較例１〜３で作製したフィブリル化繊維偏在不織布は、複数の抄網を用いて抄合わせてなるため、フィブリル化繊維の脱落が多く、ピンホールの多い不織布になった。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明した如く、本発明によれば、フィブリル化繊維が偏在し、通気性を有するピンホールフリーの緻密な不織布が得られる。

Claims

フィブリル化繊維が偏在し、該繊維の含有量が、片表面＞反対側表面であるフィブリル化繊維偏在不織布の製造方法であって、フィブリル化繊維の少なくとも一部が、融点又は熱分解温度が２５０℃以上の耐熱性有機繊維であり、抄紙機の抄網上にフィブリル化繊維含有量が相対的に少ない第１原料スラリーを送出し、搾水して湿潤ウェブを形成した後、該湿潤ウェブ上にフィブリル化繊維含有量が相対的に多い第２原料スラリーを送出して湿式抄紙することを特徴とし、不織布の最大孔径が１．４〜３．０μｍであるフィブリル化繊維偏在不織布の製造方法。
耐熱性有機繊維が、全芳香族ポリアミドであることを特徴とする請求項１記載のフィブリル化繊維偏在不織布の製造方法。
耐熱性有機繊維が、全芳香族ポリエステルであることを特徴とする請求項１記載のフィブリル化繊維偏在不織布の製造方法。