JP6211882B2

JP6211882B2 - 湿式不織布およびセパレーター

Info

Publication number: JP6211882B2
Application number: JP2013212008A
Authority: JP
Inventors: 稲垣　健治; 健治稲垣; 愛能登; 義久御子柴
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: JP2015074851A

Description

本発明は、高温下でも強度を維持し高い空隙を有する湿式不織布および繊維製品に関する。

従来、耐熱性を有する不織布としては、ニードルパンチ不織布などの乾式不織布がほとんどであり、湿式不織布はあまり提案されていない。乾式不織布では、繊維同士の絡合によるためバインダー繊維は特に必要なく、主体繊維が耐熱性の繊維群であればよく、種々用途に展開されてきている。しかしながら、乾式不織布では工程性の観点から、繊維径の細い繊維を使用し難いこと等から、地合い（均一性）は必ずしも良いものではなく、また、目付けも比較的高いものでしかなかった。

一方、以前より、乾式不織布で用いられる耐熱性の主体繊維を短くカットすることで、湿式不織布への展開が検討されてきた。しかしながら、耐熱性を維持できるようなバインダー繊維が無かったこともあり、高温条件下で使えるような湿式不織布はこれまであまり提案されていない。
なお、基材層との複合化を前提として、フィルターメディアの提案はなされているが、剥離やコストアップ等の懸念があった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３３４４５７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、高温下でも強度を維持し高い空隙を有する湿式不織布および繊維製品を提供することである。

本発明者らは上記課題を達成するため鋭意検討した結果、パラ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミドからなるフィブリッドとで湿式不織布を構成し、湿式不織布の密度を特定の範囲内とすることにより、高温下でも強度を維持し高い空隙を有する湿式不織布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「湿式不織布であって、パラ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミドからなるフィブリッドとを含み、その密度が０．２０〜０．４０ｇ／ｃｍ ^３の範囲内であり、かつ前記パラ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミドからなるフィブリッドとの重量比率が（前者／後者）８０／２０〜６５／３５の範囲内であり、かつセパレーター用であることを特徴とする湿式不織布。」が提供される。
その際、前記パラ型芳香族ポリアミド繊維において、単繊維径が５〜２０μｍの範囲内であり、かつ繊維長が３〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。

本発明の湿式不織布において、目付けが１５〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲内であることが好ましい。また、２０℃での引張強度に対して、１００℃での引張強度の比（強度保持率％）が８０％以上であることが好ましい。
また、本発明によれば、前記の湿式不織布を用いてなる、セパレーターが提供される。

本発明によれば、高温下でも強度を維持し高い空隙を有する湿式不織布および繊維製品が提供される。

まず、本発明における「パラ型芳香族ポリアミド繊維」とは、アミド結合の６０％以上、好ましくは８５％以上が芳香環に直接結合した線状高分子化合物からなるパラ型全芳香族ポリアミド繊維を意味する。このようなパラ型芳香族ポリアミド繊維としては特に限定されないが、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人アラミド社製、商品名トワロン）、コパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人社製、商品名テクノーラ）などが挙げられる。

前記パラ型芳香族ポリアミド繊維において、単繊維径は５〜２０μｍ（より好ましくは７〜１５μｍ）の範囲内であることが好ましい。該単繊維径が５μｍ未満では不織布としての地合い（均一性）は向上するものの、濾水性が悪くなるおそれがある。逆に、該単繊維径が２０μｍを越えると、不織布の占める繊維の本数が少なくなり、均一性に欠けるものとなるおそれがある。

また、前記パラ型芳香族ポリアミド繊維において、繊維長としては３〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。該繊維長が３ｍｍ未満ではカット工程においてミスカットの発生する可能性が高くなり、カット端面が膠着し分散性不良となるおそれがある。逆に、該繊維長が１０ｍｍを越えると、繊維同士の絡みが生じる為、均一な不織布が得られないおそれがある。

本発明において、フィブリッドとは、パラ型芳香族ポリアミドポリマーからなり、微小なフィブリルを有する薄葉状、鱗片状の小片、または、ランダムにフィブリル化した微小短繊維で繊維の結晶構造が強固に形成されることなく、非結晶状態で水分子または水分が結晶構造内に存在するようなものをさす。
かかるフィブリッドを用いて湿式抄造法によりシート化すると、微小なフィブリルが互いに交絡して繊維ネットワークを形成し、丈夫なシートとなる。

上述したフィブリッドとしては、繊維形成性高分子重合体溶液を水系凝固浴に導入して得られた成形物を、乾燥することなく回収し、必要に応じて叩解等のフィブリル化することにより得られる。例えば、ＷＯ２００４／０９９４７６Ａ１、特公昭３５−１１８５１号公報、特公昭３７−５７３２号公報等に記載された方法により、ポリマー重合体溶液をその沈澱剤と剪断力の存在する系において混合することにより製造されるフィブリッドや、特公昭５９−６０３号公報に記載された方法により、光学的異方性を示す高分子重合体溶液から成形した分子配向性を有する非晶質含水成形物であり、必要に応じて叩解処理を施すことができる。この叩解処理は、デイスクリファイナー、ビーター、その他の機械的切断作用を及ぼす抄紙原料処理機器によって実施することができる。

かかるフィブリッドは結晶構造内に存在する水分が加熱・減圧などにより除去される際に大きく収縮し、繊維ネットワークを強固にする。したがって、フィブリッドの含水率は５０％以上であることが好ましい。５０％未満であれば成形前にフィブリッドが収縮してしまい、湿式不織布の強度が低下するおそれがある。

本発明の湿式不織布は、前記のようなパラ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミドからなるフィブリッドとを用いて常法により湿式抄造し、乾燥することにより製造することができる。その際、例えば、通常用いられる、長網抄紙機、傾斜短網抄紙機、円網抄紙機及びこれらの組み合わせ等を適応することができる。抄紙前のスラリーの状態によっては、叩解機（ビーター、リファイナー等）を使用して分散性を上げたり、分散剤、増粘剤、消泡剤等を添加してもよい。得られた湿紙は、その後、ヤンキードライヤーや多筒ドライヤーによって接着が施された、必要に応じて、カレンダー設備等を用いても何ら問題ない。

ここで、前記パラ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミドからなるフィブリッドとの重量比率が（前者／後者）９５／５〜５０／５０（より好ましくは９０／１０〜７０／３０）の範囲内であることが好ましい。フィブリッドの含有量が該範囲よりも小さいと、湿式不織布の強度が低下し構造を維持することが難しくなるおそれがある。逆に、フィブリッドの含有量が該範囲よりも大きいと、乾燥時に収縮が大きくなり、湿式不織布に斑が生じやすくなるおそれがある。

また、前記のような芳香族ポリアミド繊維と芳香族ポリアミドからなるフィブリッドのみを用いることが最も好ましいが、他の繊維やパルプなどを同時に用いてもよい。例えば、芳香族ポリアミド繊維からなる合成繊維パルプを添加してもよい。その際、他の繊維やパルプの重量は湿式不織布全体重量に対して１５％重量以内であることが好ましい。

かくして得られた湿式不織布において、高い空隙を得る上で、密度としては０．１２〜０．４０ｇ／ｃｍ^３（好ましくは０．１５〜０．３０ｇ／ｃｍ^３）の範囲内でることが肝要である。密度が０．１２ｇ／ｃｍ^３未満の場合、空隙が大き過ぎるため、不織布としての強度が低くなるおそれがあり、実使用に耐え難いものとなるため好ましくない。逆に、密度が０．４０ｇ／ｃｍ^３を越えると、空隙が低下するため、不織布としての通気度が低下したり、保水率が低下するおそれがあり好ましくない。

また、湿式不織布の目付けとしては１５〜１５０ｇ／ｍ^２（より好ましくは５０〜１００ｇ／ｍ^２）であることが好ましい。目付けが１５ｇ／ｍ^２未満では、抄紙工程での安定性に欠け、均一な地合いを有する不織布を得ることが困難になるおそれがある。逆に、目付けが１５０ｇ／ｍ^２を越えると、濾水性が悪化するおそれがある。

かくして得られた湿式不織布は、前記の構成を有するので高温下でも強度を維持することができる。その際、耐熱強度保持率としては、２０℃での引張強度に対して、１００℃での引張強度の比（強度保持率％）が８０％以上（より好ましくは８５％以上）であることが好ましい。

次に、本発明の繊維製品は、前記の湿式不織布を用いてなる、フィルター、セパレーター、車両資材、クッション材、吸音材、電気資材、建築資材、土木資材、および農業資材からなる群より選択される繊維製品である。
かかる繊維製品は前記の湿式不織布を用いているので、高温下でも強度を維持し高い空隙を有する。

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）目付け
下記式で算出した。
目付け（ｇ／ｍ^２）＝重量（ｇ）／不織布の面積（ｍ^２）
（２）不織布の厚さ
厚み計（ピーコック式）を用いて測定した。
（３）密度
下記式によって計算した。
嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）＝坪量／厚さ
（４）強度および伸度
１５ｍｍ巾の試験片を測定長１０ｍｍで定伸長型引張試験機（インストロン）により測定した。

［実施例１］
パラ型芳香族ポリアミド繊維（帝人社製、商品名テクノーラＴ３２０ＮＷ６−１２、直径１２μｍ、繊維長６ｍｍ）とポリパラフェニレンテレフタルアミドからなる水膨潤芳香族ポリアミドフィブリッド（帝人アラミド社製、商品名トワロンジェットスパンフィブリッド）をこの順の重量比で８０／２０で準備を行い、パルパーにて分散させて、チェストにて希釈した後、傾斜短網抄紙機（抄紙速度：２０ｍ／分）にて湿紙を得た後、ヤンキードライヤー（１３５℃）にて熱処理を施し、シートを得た（目付７５ｇ／ｍ^２）。得られたシートの物性を表１に示す。
次いで、該シートを用いて、繊維製品としてセパレータを得て使用したところ耐熱性、電解液保持、高強度の点で優れていた。

［実施例２］
パラ型芳香族ポリアミド繊維を変更（帝人製、商品名テクノーラＴ３２０ＮＷ３−１２、直径１２μｍ、繊維長３ｍｍ）したこと以外は実施例１と同様の方法で、不織布シートを得た（目付け７４．１ｇ／ｍ^２）。得られたシートの物性を表１に示す。

［実施例３］
パラ型芳香族ポリアミド繊維のかわりにメタ型アラミド繊維（帝人製、商品名コーネックスＣＮＸ１．７×３、直径１２μｍｍ、繊維長３ｍｍ）としたこと以外は実施例１と同様の方法で、不織布シートを得た。得られたシートの物性を表１に示す。

［実施例４］
実施例１で用いた繊維の比率を変更（パラ型芳香族ポリアミド繊維／フィブリッド＝６５／３５）にした以外は実施例１と同様の方法で不織布を得た。得られた不織布の物性を表１に示す。

［実施例５］
実施例１で用いた繊維を使い、目付けを変更（１００ｇ／ｍ^２）したこと以外は実施例１と同様の方法で不織布を得た。得られた不織布の物性を表１に示す。

［実施例６］
実施例１で用いた繊維を使い、目付けを変更（３０ｇ／ｍ^２）したこと以外は実施例１と同様の方法で不織布を得た。得られた不織布の物性を表１に示す。

［比較例１］
実施例１で用いた繊維の中でフィブリッドに変えて、ポリエステル系芯鞘複合繊維（帝人社製、ＴＪ０４ＣＮＳＤ１．７×５、直径１２μｍ、繊維長５ｍｍ）を用いたこと以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布の物性を表１に示す。

［比較例２］
実施例１で用いた繊維の中でパラ型芳香族ポリアミド繊維にかえて、ポリエチレンテレフタレート繊維（帝人社製、商品名テピルスＴＴ０４ＮＳＤ１．７×５、直径１２μｍ、繊維長５ｍｍ）を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で不織布を得た。得られた不織布の物性を表１に示す。

本発明によれば、高温下でも強度を維持し高い空隙を有する湿式不織布および繊維製品が得られ、その工業的価値は極めて大である。

Claims

湿式不織布であって、パラ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミドからなるフィブリッドとを含み、その密度が０．２０〜０．４０ｇ／ｃｍ ^３の範囲内であり、かつ前記パラ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミドからなるフィブリッドとの重量比率が（前者／後者）８０／２０〜６５／３５の範囲内であり、かつセパレーター用であることを特徴とする湿式不織布。
前記パラ型芳香族ポリアミド繊維において、単繊維径が５〜２０μｍの範囲内であり、かつ繊維長が３〜１０ｍｍの範囲内である、請求項１に記載の湿式不織布。
目付けが１５〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲内である、請求項１または請求項２に記載の湿式不織布。
２０℃での引張強度に対して、１００℃での引張強度の比（強度保持率％）が８０％以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の湿式不織布。
請求項１〜４のいずれかに記載の湿式不織布を用いてなる、セパレーター。