JP4950472B2

JP4950472B2 - 短カットナノファイバーの製造方法

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Publication number: JP4950472B2
Application number: JP2005301764A
Authority: JP
Inventors: 健治稲垣
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2025-10-17
Also published as: JP2007107160A

Description

本発明は、繊維直径が１０〜１０００ｎｍでありかつ水分散性が良好な短カットナノファイバーの製造方法、および該製造方法により得られた短カットナノファイバーを用いてなる湿式不織布に関する。

従来、湿式不織布用極細繊維としては、マイクロガラスや合成パルプ（ポリエチレン合成パルプ：三井化学（株）製ＳＷＰ、パラアラミド合成パルプ：帝人トワロン（株）製トワロンパルプ等）等が知られている。また、湿式不織布用極細繊維の製造方法としては、水分散させた易フィブリル繊維に叩解処理を施して短繊維化する方法（例えば、特許文献１参照）、非アルカリ分解性繊維の袋に入れて減量処理を施す方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。しかしながら、これら湿式不織布用極細繊維の繊径は１〜１０μｍ程度であり、ナノファイバーといえるものではなかった。

他方、最近では超極細繊維としてナノファイバーの研究開発（例えば、特願２００４−９８３９２号参照）が盛んに行われているが、そのほとんどが長繊維として織物や編物に利用を想定しており、湿式不織布に適応出来る短カットナノファイバーはあまり提案されていない。

特開平４−１００９９２号公報特許第３６７８５１１号公報

本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、繊維直径が１０〜１０００ｎｍでありかつ水分散性が良好な短カットナノファイバーの製造方法、および該製造方法により得られた短カットナノファイバーを用いてなる湿式不織布を提供することにある。

本発明者は上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、複合繊維の島径（Ｄ）に対する繊維長（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が特定の範囲内となるように海島型複合繊維をカットした後、該海島型複合繊維にアルカリ減量加工を施すことにより、繊維直径が１０〜１０００ｎｍでありかつ水分散性が良好な短カットナノファイバーが得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。

かくして、本発明によれば「繊維形成性熱可塑性ポリマーからなりかつその島径（Ｄ）が１０〜１０００ｎｍである島成分と、前記の繊維形成性熱可塑性ポリマーよりもアルカリ水溶液易溶解性ポリマーからなる海成分とを有する複合繊維を、島径（Ｄ）に対する繊維長（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が１００〜２５００の範囲内となるようにカットした後に、該複合繊維に、次式で算出されるアルカリ減量定数Ｋが２０〜２００の範囲内であり、かつアルカリ液温度定数が０．４〜０．８の範囲内であるアルカリ減量加工を施すことを特徴とする短カットナノファイバーの製造方法。」が提供される。
アルカリ減量定数Ｋ＝Ｂ×Ｃ÷Ａ
ただし、Ａ：浴比（繊維質量（ｇｒ）／アルカリ水溶液質量（ｇｒ）×１００）、Ｂ：処理時間（分）、Ｃ：アルカリ濃度（％）である。
アルカリ液温度定数＝（アルカリ液温度−Ｔｇａ）／（Ｔｇｂ−Ｔｇａ）
ただし、Ｔｇａ：前記アルカリ水溶液易溶解性ポリマーのガラス転移点、Ｔｇｂ：前記繊維形成性熱可塑性ポリマーのガラス転移点：である。

その際、前記の複合繊維において、海成分を形成するアルカリ水溶液易溶解性ポリマーの、島成分を形成する繊維形成性熱可塑性ポリマーに対する溶解速度比が２００以上であることが好ましい。かかる複合繊維において、海成分が、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリエチレングリコール系化合物共重合ポリエステル、およびポリエチレングリコール系化合物と５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合ポリエステルから選択される少なくとも１種のアルカリ水溶液易溶解性ポリマーであることが好ましい。特に、海成分が、５-ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。一方、島成分がポリエステルであることが好ましい。また、前記の複合繊維において島数が１００以上であることが好ましい。また、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）としては２０：８０〜８０：２０の範囲内であることが好ましい。

本発明の製造方法において、前記の複合繊維が、アルカリ水溶液易溶解成分と易溶解成分よりも溶融粘度が低い難溶解成分とを、前者を海成分とし後者を島成分として溶融・押し出し、紡糸速度２００ｍ／分〜５０００ｍ／分で海島型複合未延伸糸として引き取り、延伸されたものであることが好ましい。また、溶融紡糸温度における海成分と島成分との溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０であることが好ましい。

また、前記のアルカリ減量加工において、浴比が０．１〜５．０％の範囲内であることが好ましい。ただし、浴比は下記式にて定義する。
浴比（％）＝（繊維質量（ｇｒ）／アルカリ水溶液質量（ｇｒ）×１００）

本発明の製造方法において、アルカリ減量加工に続いて、中和および／または脱水を施すことが好ましい。その際、最終脱水後の対繊維水分率が５０〜３００％の範囲内であることが好ましい。またアルカリ減量加工の後、分散剤を繊維表面に、繊維重量に対して０．１〜５．０重量％付着させることが好ましい。

本発明によれば、繊維直径が１０〜１０００ｎｍでありかつ水分散性が良好な短カットナノファイバーの製造方法、および該製造方法により得られた短カットナノファイバーを用いてなる湿式不織布が得られる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明で用いる複合繊維は、繊維形成性熱可塑性ポリマー（以下、「難溶解性ポリマー」ということもある。）からなりかつその島径（Ｄ）が１０〜１０００ｎｍ（好ましくは１００〜８００ｎｍ）である島成分と、前記の繊維形成性熱可塑性ポリマーよりもアルカリ水溶液易溶解性ポリマー（以下、「易溶解性ポリマー」ということもある。）からなる海成分とを有する。島径（Ｄ）が１０ｎｍ未満では、島を多数並べる為の口金設計が極めて困難であり操業性に乏しくなるおそれがある。逆に、島径（Ｄ）が１０００ｎｍを超える場合、通常の紡糸〜延伸から得られる短カット繊維との差が小さく、湿式不織布とした後にフィルター用途などに使用すると優れたフィルター性能が得られず好ましくない。かかる島径は、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。なお、島の形状が丸断面以外の異型断面である場合には、前記の島径（Ｄ）は丸断面に換算した直径を島径とする。

ここで、海成分を形成するアルカリ水溶液易溶解性ポリマーの、島成分を形成する繊維形成性熱可塑性ポリマーに対する溶解速度比が２００以上（好ましくは３００〜３０００）であると、島分離性が良好となり好ましい。溶解速度が２００倍未満の場合には、繊維断面中央部の海成分を溶解する間に、分離した繊維断面表層部の島成分が、繊維径が小さいために溶解されるため、海相当分が減量されているにもかかわらず、繊維断面中央部の海成分を完全に溶解除去できず、島成分の太さ斑や島成分自体の溶剤侵食につながり、本発明の目的とする均一な繊維径の超極細短繊維が得ることができないおそれがある。

海成分を形成する易溶解性ポリマーとしては、特に繊維形成性の良いポリエステル類、脂肪族ポリアミド類、ポリエチレンやポリスチレン等のポリオレフィン類を好ましい例としてあげることができる。更に具体例を挙げれば、アルカリ水溶液易溶解性ポリマーとして、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリアルキレングリコール系化合物と５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合ポリエステルが最適である。ここでアルカリ水溶液とは、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム水溶液などを言う。これ以外にも、ナイロン６やナイロン６６等の脂肪族ポリアミドに対するギ酸、ポリスチレンに対するトリクロロエチレン等やポリエチレン（特に高圧法低密度ポリエチレンや直鎖状低密度ポリエチレン）に対する熱トルエンやキシレン等の炭化水素系溶剤、ポリビニルアルコールやエチレン変性ビニルアルコール系ポリマーに対する熱水を例として挙げることができる。

ポリエステル系ポリマーの中でも、５−ナトリウムスルホイソフタル酸６〜１２モル％と分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合させた固有粘度が０．４〜０．６のポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルが好ましい。ここで、５−ナトリウムスルホイソフタル酸は親水性と溶融粘度向上に寄与し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は親水性を向上させる。また、ＰＥＧは分子量が大きいほど、その高次構造に起因すると考えられる親水性増加作用があるが、反応性が悪くなってブレンド系になるため、耐熱性や紡糸安定性の面で問題が生じる可能性がある。また、共重合量が１０重量％以上になると、溶融粘度低下作用があるので、好ましくない。

一方、島成分を形成する難溶解性ポリマーとしては、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリオレフィン類などが好適な例として挙げられる。具体的には、機械的強度や耐熱性を要求される用途では、ポリエステル類では、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、これらを主たる繰返し単位とする、イソフタル酸や５−スルホイソフタル酸金属塩等の芳香族ジカルボン酸やアジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸やε−カプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸縮合物、ジエチレングリコールやトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等のグリコール成分等との共重合体が好ましい。また、ポリアミド類では、ナイロン６、ナイロン６６等の脂肪族ポリアミド類が好ましい。一方、ポリオレフィン類は酸やアルカリ等に侵され難いことや、比較的低い融点のために超極細繊維として取り出した後のバインダー成分として使える等の特徴があり、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体、無水マレイン酸などのビニルモノマーのエチレン共重合体等を好ましい例としてあげることができる。さらに島成分は丸断面に限らず、異型断面であってもよい。特にポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、イソフタル酸共重合率が２０モル％以下のポリエチレンテレフタレートイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、等の脂芳族ポリエステル類、あるいは、ナイロン６、ナイロン６６等の脂肪族ポリアミド類が、高い融点による耐熱性や力学的特性を備えているので、特許文献２に記載されているようなポリビニルアルコール／ポリアクリロニトリル混合紡糸繊維からなる超極細フィブリル化繊維に比べ、耐熱性や強度を要求される用途へ適用でき、好ましい。

なお、海成分を形成するポリマーおよび島成分を形成するポリマーについて、製糸性および抽出後の超極細短繊維の物性に影響を及ぼさない範囲で、必要に応じて、有機充填剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、防錆剤、架橋剤、発泡剤、蛍光剤、表面平滑剤、表面光沢改良剤、フッ素樹脂等の離型改良剤、等の各種添加剤を含んでいても差しつかえない。

前記の海島型複合繊維において、溶融紡糸時における海成分の溶融粘度が島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きいことが好ましい。かかる関係にある場合には、海成分の複合重量比率が４０％未満と少なくなっても、島同士が接合したり、島成分の大部分が接合して海島型複合繊維とは異なるものになり難い。

好ましい溶融粘度比（海／島）は、１．１〜２．０、特に１．３〜１．５の範囲である。この比が１．１倍未満の場合には溶融紡糸時に島成分が接合しやすくなり、一方２．０倍を越える場合には、粘度差が大きすぎるために紡糸調子が低下しやすい。

次に島数は、１００以上（より好ましくは３００〜１０００）であることが好ましい。また、その海島複合重量比率（海：島）は、２０：８０〜８０：２０の範囲が好ましい。かかる範囲であれば、島間の海成分の厚みを薄くすることができ、海成分の溶解除去が容易となり、島成分の極細繊維への転換が容易になるので好ましい。ここで海成分の割合が８０％を越える場合には海成分の厚みが厚くなりすぎ、一方２０％未満の場合には海成分の量が少なくなりすぎて、島間に接合が発生しやすくなる。

さらに、前記の海島型複合繊維において、島径（Ｘｄ）と島間の海の厚み（Ｓ）が以下の関係式を満たすことが好ましい。ここで、Ｓ／Ｘｄ値が０．５より大である場合には、高速紡糸性が悪くなる、また延伸倍率を上げることができないので、海島繊維の延伸糸物性そして海溶解後の極細繊維強度が低くなるおそれがある。逆に、Ｓ／Ｘｄ値が０．００１より小である場合には島同士が膠着する可能性がある。
０．００１≦Ｓ／Ｘｄ≦０．５

溶融紡糸に用いられる口金としては、島成分を形成するための中空ピン群や微細孔群を有するものなど任意のものを用いることができる。例えば、中空ピンや微細孔より押し出された島成分とその間を埋める形で流路を設計されている海成分流とを合流し、これを圧縮することにより海島断面が形成されるといった紡糸口金でもよい。好ましく用いられる紡糸口金例を図１および２に示すが、必ずしもこれらに限定されるものではない。なお図１は、中空ピンを海成分樹脂貯め部分に吐出してそれを合流圧縮する方式であり、図２は、中空ピンのかわりに微細孔方式で島を形成する方法である。吐出された海島型複合繊維は冷却風により固化され、所定の引き取り速度に設定した回転ローラーあるいはエジェクターにより引き取られ、未延伸糸を得る。この引き取り速度は特に限定されないが、２００m/分〜５０００m/分であることが望ましい。２００m/分以下では生産性が悪い。また、５０００m/分以上では紡糸安定性が悪い。

得られた未延伸糸は、海成分を抽出後に得られる超極細繊維の用途・目的に応じて、そのままカット工程あるいはその後の抽出工程に供してもよいし、目的とする強度・伸度・熱収縮特性に合わせるために、延伸工程や熱処理工程を経由して、カット工程あるいはその後の抽出工程に供することができる。延伸工程は紡糸と延伸を別ステップで行う別延方式でもよいし、一工程内で紡糸後直ちに延伸を行う直延方式を用いてもかまわない。

本発明において、次に、かかる複合繊維を、島径（Ｄ）に対する繊維長（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が１００〜２５００の範囲内となるようにカットすることが肝要である。該比（Ｌ／Ｄ）が１００未満では繊維同士の絡みが極めて小さいため、不織布製造時の絡強度が小さく工程が安定しないため、好ましくない。一方、２５００を超える場合、逆に繊維同士の絡みが大きいため、繊維と繊維が擬似膠着し、繊維を紡いだような状態となりやすく、結果として分散しにくくなり、地合い悪化の要因となるため好ましくない。
なお、前記のカットは、未延伸糸または延伸糸をそのまま、またいは数十本〜数百万本単位に束ねたトウにしてギロチンカッターやロータリーカッターなどでカットすることが好ましい。

本発明において、次に、該複合繊維にアルカリ減量加工を施すことが重要である。その際、繊維とアルカリ液の比率（浴比）は０．１〜５％である事が好ましく、さらには０．４〜３％である事が好ましい。０．１％未満では繊維とアルカリ液の接触は多いものの、排水等の工程性が困難となるおそれがある。一方、５％以上では繊維量が多過ぎるため、アルカリ減量加工時に繊維同士の絡み合いが発生するおそれがある。なお、浴比は下記式にて定義する。
浴比（％）＝（繊維質量（ｇｒ）／アルカリ水溶液質量（ｇｒ）×１００）

また、アルカリ減量加工の処理時間は５〜６０分である事が好ましく、さらには１０〜３０分である事が好ましい。５分未満ではアルカリ減量が不十分となるおそれがある。一方、６０分以上では島成分までも減量されるおそれがある。
また、アルカリ減量加工において、アルカリ濃度は２％〜１０％である事が好ましい。２％未満では、アルカリ不足となり、減量速度が極めて遅くなるおそれがある。一方、１０％を越えるとアルカリ減量が進みすぎ、島部分まで減量されるおそれがある。

特に、下記式で定義するアルカリ減量係数は２０〜４００である事が好ましく、更には４０〜２００である事が好ましい。２０未満ではアルカリ減量が不十分となり、目的とした超極細繊維（島成分）を取り出す事ができないおそれがある。４００を超える場合、海成分だけでなく、島成分まで減量が進むおそれがある。
アルカリ減量定数Ｋ＝Ｂ×Ｃ÷Ａ
ただし、Ａ：浴比（繊維質量（ｇｒ）／アルカリ水溶液質量（ｇｒ）×１００）、Ｂ：処理時間（分）、Ｃ：アルカリ濃度（％）である。

また、アルカリ減量加工において、下記式で定義するアルカリ液温度定数が０．４〜０．８である事が好ましい。０．４未満ではアルカリ液の温度が低く、減量速度が上がり難い為、所定の減量率を確保し、島部分を取り出す事が困難となるおそれがある。一方、０．８を超える場合、島成分のガラス転移点付近となり、海成分だけでなく、島成分に関しても減量が開始されるおそれがある。
アルカリ液温度定数＝（アルカリ液温度−Ｔｇａ）／（Ｔｇｂ−Ｔｇａ）
ただし、Ｔｇａ：前記アルカリ水溶液易溶解性ポリマーのガラス転移点、Ｔｇｂ：前記繊維形成性熱可塑性ポリマーのガラス転移点：である。

アルカリ減量の方法としては、カットされた複合繊維をアルカリ液に投入し、所定の条件、時間で処理した後に一度、脱水工程を経てから、再度、水中に投入し酢酸、シュウ酸などの有機酸を使用して中和、希釈を進め最終的脱水する方法や、または、所定の時間処理した後に、先に中和処理を施し、更に水を注入し希釈を進めその後脱水をする方法等が挙げられる。前者は、バッチ式に処理する為、少量での製造（加工）を行える事ができる反面、中和処理に時間を要す為、若干生産性が悪い。後者は半連続生産が可能であるが、中和処理時に多くの酸系水溶液及び希釈に多くの水を必要とする点がある。処理設備は何ら制限されるものではないが、脱水時に繊維脱落を防止する観点から、特許第３６７８５１１号公報に開示されているような開口率（単位面積当たりの開口部分の面積のこと）が１０〜５０％であるメッシュ状物（例えば非アルカリ加水分解性袋など）を適応する事が好ましい。該開口率が１０％未満では水分の抜けが極めて悪く、５０％を超えると、繊維の脱落が発生するおそれがある。

本発明において、最終脱水後の水分率が繊維重量対比で５０〜３００％の範囲内であることが好ましい。該水分率が５０％よりも小さいと、本繊維を用いて不織布を作成する際の抄紙工程において、分散不良のおそれがある。逆に、該水分率が３００％よりも大きいと、均一に水分率ではなく凝集し易くなり分散斑となるおそれがある。

さらには、アルカリ減量加工の後、分散性を高めるために分散剤（例えば、高松油脂（株）製の型式ＹＭ−８１）を繊維表面に、繊維重量に対して０．１〜５．０重量％付着させることが好ましい。

次に、本発明の湿式不織布は、前記の製造方法により得られた短カットナノファイバーを主体繊維として用いてなるものである。かかる短カットナノファイバーは水分散性が良好なので、均質で極めて孔径の小さい湿式不織布が得られる。

かかる湿式不織布を構成する主体繊維とバインダー繊維の比率は８０／２０〜２０／８０である事が好ましい。主体繊維が８０％を超える（バインダーが２０％未満）と不織布の形態を構成する接着点が少なくなり過ぎ、強度不足となるおそれがある。主体繊維が２０％未満（バインダーが８０％以上）では、接着点が多くなり過ぎるため、不織布そのものが硬くなるおそれがある。

不織布を構成する繊維としては、前記の短カットナノファイバー以外に各種合成繊維（ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ナイロン、オレフィン系、アラミド系）を用いる事が出来る。特にポリエチレンテレフタレートが寸法安定性等の観点から好ましい。

かかる湿式不織布を製造する装置としては、通常の長網抄紙機、短網抄紙機、丸網抄紙機或いはこれらを複数台組み合わせて多層抄き等にしても何ら問題ない。また、熱処理工程としては、抄紙工程後、ヤンキードライヤー、エアースルードライヤーのどちらでも可能である。また、その後、金属／金属ローラー、金属／ペーパーローラー、金属／弾性ローラー等に言ったカレンダー／エンボスを施しても良い。

バインダー繊維の形態としては、未延伸タイプ、芯鞘複合タイプを用いる事が出来る。但し、未延伸タイプのバインダー繊維を用いる場合、抄紙後のドライヤーの後、熱圧着工程が必要である為、カレンダー／エンボス処理が必要となる。

不織布の目付は１０〜２００ｇ／ｍ^２である事が好ましい。１０ｇ／ｍ^２未満では、不織布が薄過ぎる為、強度が弱くなりすぎるおそれがある。また、２００ｇ／ｍ^２を超えると、不織布の剛性が増すおそれがある。

本発明の湿式不織布は、均質で極めて孔径が小さいので各種フィルターとして極めて好適に使用することができるが、孔版印刷用原紙、ワイパー、電池セパレーター、人工皮革などとしても使用することができる。

次に本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
（１）溶融粘度
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー溶融温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１０００秒^−１の時の溶融粘度を見る。
（２）溶解速度測定
海成分および島成分のポリマーを、各々、径０．３ｍｍ、長さ０．６ｍｍのキャピラリーを２４孔もつ口金から吐出し、１０００〜２０００m/分の紡糸速度で引き取って得た未延伸糸を残留伸度が３０〜６０％の範囲になるように延伸して、８３ｄｔｅｘ／２４フィラメントのマルチフィラメントを作成した。これを所定の溶剤および溶解温度で浴比１００として、溶解時間と溶解量から減量速度を算出した。表中では海島溶解速度差が２００倍以上の場合を合格、２００倍以下の場合を不合格とした。
（３）島径との測定
透過型電子顕微鏡ＴＥＭで、倍率３００００倍で繊維断面写真を撮影し、測定した。ＴＥＭの機械によっては測長機能を活用して測定し、また無いＴＥＭについては、撮った写真を拡大コピーして、縮尺を考慮した上で定規にて測定すればよい。ただし、繊維径は、繊維断面における長径と短径の平均値（ｎ数＝２０）を用いた。
（４）繊維長
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、海成分溶解除去前の超極細短繊維を基盤上に寝かせた状態とし、２０〜５００倍で測定した。ＳＥＭの測長機能を活用して測定した。
（５）分散性
目付２０ｇ／ｍ^２となるように、ＪＩＳＰ８２２２に記載の手抄き装置で超極細短繊維の１００％繊維ウェブを作成し、ロータリー型乾燥機を用いて、１２０℃で５分間乾燥した。得られたサンプルから５ｍｍ角の正方形を３箇所切り取って、切って静かに走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の試料台に乗せ、この表面を２０〜５００倍で観察し、目視で未開繊束状、毛玉状（糸の絡まり）等の分散不良を確認し、明らかにできるものの数を測定した。分散不良が５ｍｍ角中、２１箇所以上確認された場合は×（不良）、２０箇所以下の場合は○（良）と判定した。

［実施例１］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２０Ｐａ・ｓｅｃのポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ７９℃）、海成分に２８５℃での溶融粘度が１３５Ｐａ・ｓｅｃである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを４重量％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を９ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ５６℃）を使用し、海：島＝１０：９０の重量比率で島数４００の口金を用いて紡糸し、紡糸速度１５００ｍ／ｍｉｎで引き取った。アルカリ減量速度差は１０００倍であった。これを３．９倍に延伸した後、ギロチンカッターで１０００μｍにカットして、超極細短繊維前駆体を得た。これを４％ＮａＯＨ水溶液で７５℃にて１０％減量したところ、繊維径と繊維長が比較的均一である超極細短繊維が生成していることを確認した。また、繊維径、繊維長、アスペクト比、分散性について表１に記す通り、分散性の良好であることが確認できた。

［実施例２〜３、比較例１］
実施例１におけるカット長を変更した結果を表１に示す。

［実施例４］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１１５Ｐａ・ｓｅｃのポリエチレンテレフタレートを使用し、海成分に２８５℃での溶融粘度が１３０Ｐａ・ｓｅｃである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを３重量％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を１０ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを海：島＝３０：７０の重量比率で、島数９００の口金（図１と同型）を用いて紡糸し、３５００ｍ／ｍｉｎで引き取った。アルカリ減量速度差は２０００倍であった。これを２．３倍に延伸した後、ギロチンカッターで５００μｍにカットして、超極細短繊維前駆体を得た。これを４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０％減量したところ、繊維径と繊維長が比較的均一である超極細短繊維が生成していることを確認した。超極細短繊維前駆体（海島複合短繊維）の断面をＴＥＭ観察して島径（Ｘｄ）と島間の海の厚み（Ｓ）を調べたところ、Ｓ／Ｘｄ＝０．２２であった。また、繊維径、繊維長、アスペクト比、分散性について表１に記す通り、分散性の良好であることが確認できた。

［実施例５］
島成分に２８５℃での溶融粘度が１２０Ｐａ・ｓｅｃのポリエチレンテレフタレートを使用し、海成分に２８５℃での溶融粘度が１３５Ｐａ・ｓｅｃである平均分子量４０００のポリエチレングリコールを３重量％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を９ｍｏｌ％共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを用いて、海：島＝３０：７０の重量比率で、島数１０００の口金（図１と同型）を用いて紡糸し、１０００ｍ／ｍｉｎで引き取り、未延伸糸を得た。アルカリ減量速度差は１２００倍であった。これを８０℃の温水バス中で２２倍に延伸した後、更に９０℃の加熱ローラー通過後乾熱状態で２．３倍延伸して、ギロチンカッターで１００μｍにカットして、超極細短繊維前駆体を得た。これを海成分のみを溶解除去するため、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて３０％減量したところ、繊維径と繊維長が比較的均一である超極細短繊維が生成していることを確認した。超極細短繊維前駆体（海島複合短繊維）の断面をＴＥＭ観察して、島径（Ｘｄ）と島間の海の厚み（Ｓ）を調べたところ、Ｓ／Ｘｄ＝０．２４であった。また、繊維径、繊維長、アスペクト比、分散性について表１に記す通り、分散性の良好であることが確認できた。

［実施例６］
島成分に２７０℃での溶融粘度が６０Ｐａ・ｓｅｃのポリエチレンテレフタレートを使用し、海成分に２７０℃での溶融粘度が１７５Ｐａ・ｓｅｃであるＤ体純度が９９％のポリ乳酸を用いて、海：島＝２０：８０の重量比率で、島数５００の口金（図１と同型）を用いて紡糸し、１０００ｍ／ｍｉｎで引き取り、未延伸糸を得た。アルカリ減量速度差は１０００倍であった。これを２．０倍に延伸した後、ギロチンカッターで１０００μｍにカットして、超極細短繊維前駆体を得た。これを海成分のみを溶解除去するため、４％ＮａＯＨ水溶液で９５℃にて２０％減量したところ、繊維径と繊維長が比較的均一である超極細短繊維が生成していることを確認した。超極細短繊維前駆体（海島複合短繊維）の断面をＴＥＭ観察して、島径（Ｘｄ）と島間の海の厚み（Ｓ）を調べたところ、Ｓ／Ｘｄ＝０．２９であった。また、繊維径、繊維長、アスペクト比、分散性について表１に記す通り、分散性の良好であることが確認できた。

本発明によれば、繊維直径が１０〜１０００ｎｍでありかつ水分散性が良好な短カットナノファイバーの製造方法、および該製造方法により得られた短カットナノファイバーを用いてなる湿式不織布が提供される。かかる湿式不織布はフィルター用として極めて好適であり、その工業的価値は極めて大である。

本発明において、用いることのできる海島型複合繊維を紡糸するために用いられる紡糸口金の一例を示す概略図である。本発明において、用いることのできる海島型複合繊維を紡糸するために用いられる紡糸口金の他の例を示す概略図である。

符号の説明

１：分配前島成分ポリマー溜め部分
２：島成分分配用導入孔
３：海成分導入孔
４：分配前海成分ポリマー溜め部分
５：個別海／島＝鞘／芯構造形成部
６：海島全体合流絞り部

Claims

繊維形成性熱可塑性ポリマーからなりかつその島径（Ｄ）が１０〜１０００ｎｍである島成分と、前記の繊維形成性熱可塑性ポリマーよりもアルカリ水溶液易溶解性ポリマーからなる海成分とを有する複合繊維を、島径（Ｄ）に対する繊維長（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が１００〜２５００の範囲内となるようにカットした後に、該複合繊維に、次式で算出されるアルカリ減量定数Ｋが２０〜２００の範囲内であり、かつアルカリ液温度定数が０．４〜０．８の範囲内であるアルカリ減量加工を施すことを特徴とする短カットナノファイバーの製造方法。
アルカリ減量定数Ｋ＝Ｂ×Ｃ÷Ａ
ただし、Ａ：浴比（繊維質量（ｇｒ）／アルカリ水溶液質量（ｇｒ）×１００）、Ｂ：処理時間（分）、Ｃ：アルカリ濃度（％）である。
アルカリ液温度定数＝（アルカリ液温度−Ｔｇａ）／（Ｔｇｂ−Ｔｇａ）
ただし、Ｔｇａ：前記アルカリ水溶液易溶解性ポリマーのガラス転移点、Ｔｇｂ：前記繊維形成性熱可塑性ポリマーのガラス転移点：である。
前記の複合繊維において、海成分を形成するアルカリ水溶液易溶解性ポリマーの、島成分を形成する繊維形成性熱可塑性ポリマーに対する溶解速度比が２００以上である、請求項１に記載の短カットナノファイバーの製造方法。
前記の複合繊維において、海成分が、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリエチレングリコール系化合物共重合ポリエステル、およびポリエチレングリコール系化合物と５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合ポリエステルから選択される少なくとも１種のアルカリ水溶液易溶解性ポリマーである、請求項１または請求項２に記載の短カットナノファイバーの製造方法。
前記の複合繊維において、海成分が、５-ナトリウムスルホン酸を６〜１２モル％および分子量４０００〜１２０００のポリエチレングリコールを３〜１０重量％共重合したポリエチレンテレフタレートである、請求項３に記載の短カットナノファイバーの製造方法。
前記の複合繊維において、島成分がポリエステルである、請求項１〜４のいずれかに記載の短カットナノファイバーの製造方法。
前記の複合繊維において島数が１００以上である、請求項１〜５のいずれかに記載の短カットナノファイバーの製造方法。
前記複合繊維において、海成分と島成分との複合重量比率（海：島）が２０：８０〜８０：２０の範囲内である、請求項１〜６のいずれかにに記載の短カットナノファイバーの製造方法。
前記の複合繊維が、アルカリ水溶液易溶解成分と、該易溶解成分よりも溶融粘度が低い難溶解成分とを、前者を海成分とし後者を島成分として溶融・押し出し、紡糸速度２００ｍ／分〜５０００ｍ／分で海島型複合未延伸糸として引き取り、延伸されたものである、請求項１〜７のいずれかに記載の短カットナノファイバーの製造方法。
溶融紡糸温度における海成分と島成分との溶融粘度比（海／島）が１．１〜２．０である、請求項８に記載の短カットナノファイバーの製造方法。
前記のアルカリ減量加工において、浴比が０．１〜５．０％の範囲内である、請求項１〜９のいずれかに記載の短カットナノファイバーの製造方法。
ただし、浴比は下記式にて定義する。
浴比（％）＝（繊維質量（ｇｒ）／アルカリ水溶液質量（ｇｒ）×１００）
アルカリ減量加工に続いて、中和および／または脱水を施す、請求項１〜１０のいずれかに記載の短カットナノファイバーの製造方法。
最終脱水後の対繊維水分率が５０〜３００％の範囲内である、請求項１１に記載の短カットナノファイバーの製造方法。
アルカリ減量加工の後、分散剤を繊維表面に、繊維重量に対して０．１〜５．０重量％付着させる、請求項１〜１２のいずれかに記載の短カットナノファイバーの製造方法。