JP6978269B2 - Manufacturing method of fiber and fiber sheet - Google Patents
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Description
本発明は、繊維及び繊維シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fiber and a fiber sheet.
電界紡糸法(エレクトロスピニング法)は、機械力や熱力を使わずにナノサイズの直径の繊維(以下、ナノファイバともいう。)を比較的簡単に製造できる技術として注目を浴びている。電界紡糸法では、繊維の原料となる樹脂の溶液又は溶融液に高電圧を印加して樹脂の溶液又は溶融液を帯電させ、帯電した樹脂の溶液又は溶融液がクーロン力で延伸されることによって繊維径が細い繊維を形成させる方法である。そのうち、樹脂溶融液を使用する電界紡糸法(以下、溶融電界紡糸法ともいう。)は生産性が高い方法として着目されていることに伴って、繊維への親水性などの機能性の付加や、溶融法によって得られる繊維の更なる細径化が望まれるようになった。そこで近年、これらの問題を解決した紡糸法又は樹脂繊維に関する提案が種々なされている。 The electrospinning method (electrospinning method) is attracting attention as a technology that can relatively easily manufacture fibers having a nano-sized diameter (hereinafter, also referred to as nanofibers) without using mechanical force or thermal force. In the electric field spinning method, a high voltage is applied to the resin solution or melt that is the raw material of the fiber to charge the resin solution or melt, and the charged resin solution or melt is stretched by Coulomb force. This is a method for forming fibers having a small fiber diameter. Among them, the electric field spinning method using a resin melt (hereinafter, also referred to as a molten electric field spinning method) has been attracting attention as a highly productive method, and has added functionality such as hydrophilicity to fibers. , Further reduction in the diameter of the fiber obtained by the melting method has been desired. Therefore, in recent years, various proposals have been made regarding spinning methods or resin fibers that solve these problems.
特許文献1には、疎水性のポリオレフィン樹脂にアルキルスルフォネートナトリウム塩を含有させて紡糸した高親水性のポリオレフィン系繊維が開示されている。このポリオレフィン系繊維は一般的な溶融紡糸法によって製造されるものである。 Patent Document 1 discloses a highly hydrophilic polyolefin-based fiber spun by containing an alkyl sulfonate sodium salt in a hydrophobic polyolefin resin. This polyolefin fiber is manufactured by a general melt spinning method.
特許文献2には、親水剤を含有するオレフィン系重合体からなる不織布に加熱処理を所定時間施すことで、該不織布に液透過性の向上を発現できることが開示されている。 Patent Document 2 discloses that a nonwoven fabric made of an olefin polymer containing a hydrophilic agent can be heat-treated for a predetermined time to improve the liquid permeability of the nonwoven fabric.
特許文献3には、熱可塑性樹脂100質量部に対して、炭素数が12〜24の飽和脂肪酸系化合物等の減粘剤を0.001〜5質量部含有してなる該樹脂を加熱溶融して溶融電界紡糸を行う方法が開示されている。 Patent Document 3 describes that 100 parts by mass of a thermoplastic resin is heated and melted by heating and melting the resin containing 0.001 to 5 parts by mass of a slimming agent such as a saturated fatty acid compound having 12 to 24 carbon atoms. Disclosed is a method of performing melt electrospinning.
しかし、特許文献1及び特許文献2のポリオレフィン系繊維は、溶融電界紡糸法によって製造されたものではないので、繊維径が細い所望の繊維を得ることはできない。また、特許文献3の方法では、樹脂の減粘に起因した繊維の断裂や融着によって繊維密度が上昇し、繊維からシートを製造した際に質感や柔軟性が悪くなってしまう。 However, since the polyolefin fibers of Patent Document 1 and Patent Document 2 are not produced by the melt electrospinning method, it is not possible to obtain desired fibers having a small fiber diameter. Further, in the method of Patent Document 3, the fiber density is increased due to the tearing and fusion of the fibers due to the thinning of the resin, and the texture and flexibility are deteriorated when the sheet is manufactured from the fibers.
特に、特許文献1及び2の技術を溶融電界紡糸繊維に用いた場合、溶融電界紡糸繊維は細径であり繊維の表面積が大きいこと及び繊維形成後の冷却時間が極めて短いことに起因して、親水化剤が樹脂中で凝集体を形成し、樹脂の表面にブリードアウトできなくなってしまう。その結果、親水化剤を含んでいるにもかかわらず、溶融電界紡糸繊維シートの表面の疎水性が高いものとなってしまい、該シートをフェイスマスクやウエットシート等の水系溶剤に含浸される製品に利用することが困難となる。 In particular, when the techniques of Patent Documents 1 and 2 are used for molten electrospun fibers, the molten electrospun fibers have a small diameter, a large surface area of the fibers, and an extremely short cooling time after fiber formation. The hydrophilizing agent forms aggregates in the resin, making it impossible to bleed out to the surface of the resin. As a result, the surface of the molten electrospun fiber sheet becomes highly hydrophobic even though it contains a hydrophilic agent, and the sheet is impregnated with an aqueous solvent such as a face mask or a wet sheet. It becomes difficult to use it.
したがって、本発明の課題は、従来技術の欠点を解消し、親水性に優れる溶融電界紡糸繊維及びその繊維シートの製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art and provide a method for producing a molten electrospun fiber having excellent hydrophilicity and a fiber sheet thereof.
本発明は、熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、前記繊維を前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有する、繊維の製造方法を提供するものである。 The present invention comprises a spinning step of spinning a melt of a resin composition containing a thermoplastic resin and a surfactant by an electrospinning method to obtain fibers, and heating the fibers at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin. It provides a method for producing a fiber having a heating step.
また本発明は、界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、前記繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、前記繊維シートを前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、前記成形工程と前記加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う、繊維シートの製造方法を提供するものである。 The present invention also has a spinning step of spinning a melt of a resin composition containing a surfactant and a thermoplastic resin by an electrospinning method to obtain fibers, and a molding step of pressing the fibers to obtain a fiber sheet. A method for producing a fiber sheet, which comprises a heating step of heating the fiber sheet at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin, and the molding step and the heating step are performed in this order, in the reverse order, or at the same time. It is to provide.
本発明によれば、親水性に優れ、且つ細径の溶融電界紡糸繊維を製造することができる。また、細径の溶融電界紡糸繊維からなる親水性に優れた繊維シートを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce a molten electrospun fiber having excellent hydrophilicity and a small diameter. In addition, it is possible to produce a fiber sheet having excellent hydrophilicity, which is made of molten electrospun fibers having a small diameter.
以下に本発明の繊維及び繊維シートの製造方法について、その好ましい実施形態を図1に示す溶融電界紡糸装置10を参照しながら説明する。図1に示す溶融電界紡糸装置10は、溶融組成物供給部10A、電極部10B、流体噴射部10C、捕集部10D及び加工部10Eに大別される。
Hereinafter, a method for producing a fiber and a fiber sheet of the present invention will be described with reference to a preferred embodiment thereof with reference to the molten electric
本発明の繊維の紡糸に用いられる電界紡糸法とは、高電圧が印加されている状態下で、樹脂の溶融液を吐出することによって、吐出された溶融液が細長く引き伸ばされ、繊維径が細い繊維を形成することができる方法である。以下、この方法を溶融電界紡糸法ともいう。 The electric field spinning method used for spinning the fiber of the present invention is a method in which a molten resin liquid is discharged under a state where a high voltage is applied, so that the discharged molten liquid is elongated and has a small fiber diameter. It is a method that can form fibers. Hereinafter, this method is also referred to as a molten electric field spinning method.
溶融電界紡糸装置10は、溶融組成物供給部10Aを備えている。溶融組成物供給部10Aは、後述する熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液Rを吐出する吐出ノズル12と、該樹脂組成物を供給するホッパー19とを筐体11に備えている。
The melt electric
筐体11では、ホッパー19から供給された樹脂組成物を筐体11内で加熱溶融して、樹脂組成物の溶融液Rとすることができる。この溶融液Rは、筐体11内に設けられたスクリュー(図示せず)によって、後述する吐出ノズル12の方向に向けて溶融液Rを供給できるようになっている。
In the
吐出ノズル12は、樹脂組成物の溶融液Rを電場中に吐出する部材であり、ノズルベース13と吐出ノズル先端部14とを備えている。吐出ノズル12は金属などの導電性材料から構成されている。ノズルベース13と吐出ノズル先端部14とは、絶縁性部材(図示せず)で電気的に絶縁されている。したがって、吐出ノズル先端部14に高電圧を加えても、筐体11に直接電圧が加わることが阻止される。筐体11と吐出ノズル12とは連通しており、筐体11内の溶融液Rは、吐出ノズル先端部14の吐出口から吐出できるようになっている。吐出ノズル先端部14にはアースを施してあり、接地されている。
The
吐出ノズル先端部14は、例えばノズルベース13に設けられたヒーター(図示せず)からの伝熱や筐体11内の溶融液Rからの伝熱によって加熱されている。吐出ノズル先端部14における溶融液Rの加熱温度は、使用する熱可塑性樹脂及び界面活性剤の種類にもよるが、100℃以上、特に200℃以上であることが好ましく、400℃以下、特に350℃以下であることが好ましい。
The
溶融電界紡糸装置10は、更に電極部10Bを備えている。電極部10Bは、吐出ノズル12と対向する位置に離間して配置された帯電電極21とこれに接続された高電圧発生装置22を備えている。
The melt electric
帯電電極21は吐出ノズル12の該先端部14から所定距離を隔てた位置に、吐出ノズル12と向かい合わせに離間して配置されている。また帯電電極21は高電圧発生装置22に接続されている。これらの構成によって、吐出ノズル12の該先端部14と、高電圧発生装置22によって高電圧が印加された帯電電極21との間に電場を形成することができ、吐出ノズル先端部14から吐出された溶融液Rを帯電できるようになっている。帯電電極21は金属などの導電性材料で構成されているか、或いは誘電体で覆われていることが好ましい。
The
吐出ノズル12と帯電電極21との距離は、所望の繊維径(直径)や後述する捕集電極27への集積性に依存するが、好ましくは10mm以上150mm以下、更に好ましくは30mm以上75mm以下であることが好ましい。この範囲であると、溶融液Rが電場中で帯電しやすくなる。また吐出ノズル12と帯電電極21との間でスパークやコロナ放電が起こりにくくなり、装置10の動作不良が起こりにくくなる。印加する電圧の正負はどちらでも構わない。
The distance between the
溶融電界紡糸装置10は、更に流体噴射部10Cを備えている。流体噴射部10Cは、溶融組成物供給部10Aと電極部10Bとを結ぶ仮想直線の下側に、流体噴射装置23を備えている。流体噴射装置23は、溶融組成物供給部10Aと電極部10Bとの間に設けられている。
The melt electric
吐出ノズル先端部14の先端と帯電電極21との間には、両者を結ぶ方向と交差する方向に向けて空気流Aが流れている。この空気流Aは流体噴射装置23から噴出している。吐出ノズル先端部14から吐出された溶融液Rは、空気流Aに搬送されることによって一層極細化した繊維を形成することができる。この目的のために、空気流Aとして、加熱流体である空気を用いることが好ましい。加熱された空気の温度は、熱可塑性樹脂及び界面活性剤の種類にもよるが、100℃以上500℃以下であることが好ましく、200℃以上400℃以下であることが更に好ましい。同様の目的のために、空気流Aを噴出させるときの流体噴射装置23の吐出口における空気流Aの流量は、50L/min以上350L/min以下であることが好ましく、150L/min以上250L/min以下であることがより好ましい。
An air flow A flows between the tip of the
溶融電界紡糸装置10は、繊維Fを捕集するための捕集部10Dを備えている。捕集部10Dは、捕集シート24、搬送コンベア25、高電圧発生装置26及び捕集電極27を備えている。捕集部10Dは、溶融組成物供給部10Aと電極部10Bとを結ぶ仮想直線に交差する直線上の位置であって、且つ該流体噴射部10Cと対向する位置に設けられている。捕集部10Dは、それぞれが電気的に接続されている。
The molten electric
捕集シート24は、空気流Aに搬送され引き延ばされて形成された繊維Fを捕集するものである。捕集シート24は、例えば長尺帯状のものとすることができる。捕集シート24は、原反ロール24aから繰り出されて搬送コンベア25に搬送される。捕集シート24は、ポリプロピレンなどの樹脂製とすることができる。
The
搬送コンベア25は、捕集シート24上に捕集された繊維Fを下流の工程に搬送するものである。搬送コンベア25の内部には、繊維Fを捕集するための捕集電極27が配置されている。捕集電極27には高電圧発生装置26が接続されており、該高電圧発生装置26によって捕集電極27に高電圧が印加される。捕集電極27に高電圧が印加されることで、繊維Fは負に帯電している搬送コンベア25側に引き寄せられて捕集シート24の表面に堆積する。また捕集電極27は、高電圧発生装置26ではなく、アースに接地されていても構わない。
The
溶融電界紡糸装置10は、捕集部10Dの下流に、更に加工部10Eを備えている。加工部10Eは、一対のプレスロール31,31及び加熱装置32を備えている。
The melt electric
一対のプレスロール31,31は、捕集シート24の表面に堆積している繊維Fにプレス加工を施して、繊維シートF’を形成させるものである。図1に示すとおり、一対のプレスロール31,31は互いに対向して配置されている。一対のプレスロール31,31は、それらの間に繊維Fを導入することによって、繊維Fをプレス加工できるようになっている。なお、繊維Fをシート状に成形しない場合は、一対のプレスロール31,31は備えていなくてもよい。
The pair of press rolls 31 and 31 press the fibers F deposited on the surface of the
加熱装置32は、捕集シート24の表面に堆積している繊維F、あるいは一対のプレスロール31,31によって加工成形された繊維シートF’を加熱する装置である。図1では、加熱装置32は一対のプレスロール31,31の下流に備えられている。加熱装置32は捕集シート24の上下面全体を覆うように配置されており、繊維シートF’を加熱できるようになっている。一対のプレスロール31,31を用いて繊維Fをシート状に成形しない場合は、捕集シート24の表面に堆積している繊維Fを加熱装置32内に直接導入して加熱することもできる。
The
以上は、図1に示す溶融電界紡糸装置10の説明であったところ、以下に溶融電界紡糸装置10を用いた繊維及び繊維シートの製造方法を説明する。本発明の製造方法は、紡糸工程、成形工程、加熱工程の三つの工程に大別される。
The above is the description of the molten electric
<紡糸工程>
まず、ホッパー19に熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物を充填し、その樹脂組成物を筐体11内で加熱溶融する。加熱溶融後の樹脂組成物の溶融液Rをスクリューの回転により吐出ノズル12に向けて押し出して、吐出ノズル先端部14の吐出口へ供給する。
<Spinning process>
First, the
次に、吐出ノズル先端部14から樹脂組成物の溶融液Rを吐出して、電界紡糸法によって紡糸する。詳細には、吐出ノズル12の先端部14を接地するとともに、帯電電極21を高電圧発生装置22に接続して電圧を印加することによって、吐出ノズル12の先端部14と帯電電極21との間に電場を発生させる。この電場中に溶融液Rを吐出ノズル12から吐出させることで、溶融液Rは高い電荷を帯電する。帯電した溶融液Rは帯電電極21に向けて電気的引力により引き寄せられる。その際に引力と自己反発力とから延伸を繰り返して極細繊維化するように紡糸される。
Next, the melt R of the resin composition is discharged from the
その後、吐出された溶融液Rに向けて流体噴射装置23から空気流Aを更に吹き付けることにより、溶融液Rから一層極細の繊維を生成させながら、捕集部10D側へ搬送する。溶融液Rは、帯電電極21に到達する前に空気流Aに搬送されることで、その飛翔方向が変化する。更に空気流Aによって、溶融液Rが引き延ばされて更に極細化されながら固化することで、より細径の繊維Fを生成する。溶融液Rから生成した繊維Fは、空気流Aによって搬送されるとともに、捕集電極27に生じている電気的引力により引き寄せられて捕集され、捕集シート24の表面に堆積する。
After that, by further spraying the air flow A from the
このように製造された繊維Fは、吐出ノズル12から捕集シート24までの間で、連続した1本の繊維と考えられる。仮に、製造の条件や周囲の環境等によって、一時的に繊維が切断したとしても、すぐに切断した繊維どうしが接触するようになり、結果として繊維Fは、吐出ノズル12から捕集シート24までの間で、あたかも連続した1本の繊維になっていると考えられる。この繊維は、後述する熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物を原料として紡糸されたものであり、溶融電界紡糸による変質は実質的にないので、原料である樹脂組成物の組成と、紡糸工程による製造物である繊維Fの組成とは実質的に同一である。
The fiber F thus produced is considered to be one continuous fiber between the
溶融液Rの引き延ばしを効果的に行う観点から、吐出される樹脂組成物の流動性指数(MFR)を、吐出ノズル先端部14の吐出口において、10g/min以上、特に100g/min以上に設定することが好ましい。流動性指数(MFR)は、JIS K7210−1999に従い、例えば原料樹脂としてポリプロピレンを用いた場合は、230℃、2.16kgの荷重下に、孔径2.095mm、長さ8mmのダイを用いて測定される。
From the viewpoint of effectively stretching the melt R, the fluidity index (MFR) of the resin composition to be discharged is set to 10 g / min or more, particularly 100 g / min or more, at the discharge port of the
本発明の製造方法おいて吐出ノズル12から吐出された樹脂組成物の溶融液Rは、電場中に吐出されることに起因して、高い電荷を帯びている。樹脂組成物の溶融液Rへの帯電量は、電界紡糸によって繊維を極細化する観点から、2000nC/g以上とすることが好ましく、3000nC/g以上とすることが更に好ましく、5000nC/g以上とすることが一層好ましい。溶融液Rへの帯電量は、例えばファラデーケージ(春日電機株式会社製、KQ1400)内に配置した金属容器に、本発明の繊維の製造方法と同様の条件で吐出させた溶融液Rを1分間捕集し、該ファラデーケージに接続したクーロンメータ(春日電機株式会社製、NK−1002A)によって測定することができる。
In the production method of the present invention, the melt R of the resin composition discharged from the
溶融液Rを十分に帯電させる観点から、吐出ノズル12と帯電電極21又は捕集電極27との間に印加する印加電圧は、好ましくは5kV以上100kV以下、更に好ましくは10kV以上80kV以下である。印加電圧がこの範囲であると、溶融液Rが良好に帯電しやすくなり、細径の繊維の製造効率を一層高めることができる。また吐出ノズル12と帯電電極21又は捕集電極27との間でスパークやコロナ放電が起こりにくくなり、装置の動作不良が起こりにくくなる。印加する電圧の正負はどちらでも構わない。
From the viewpoint of sufficiently charging the melt R, the applied voltage applied between the
<成形工程>
本工程は、本発明の繊維シートの製造方法の際に採用される工程であるので、繊維シートを製造しない場合は本工程を実施せずに、後述する加熱工程を実施してもよい。
<Molding process>
Since this step is a step adopted in the method for manufacturing a fiber sheet of the present invention, when the fiber sheet is not manufactured, the heating step described later may be carried out without carrying out this step.
成形工程は、上述の<紡糸工程>によって得られた繊維Fにプレス加工を施して、繊維シートF’を得る工程である。捕集シート24の表面に堆積している繊維Fは、捕集シート24の走行によって、その走行方向下流に配置されている一対のプレスロール31,31の間に導入される。繊維Fは一対のプレスロール31,31のプレス圧によりプレス加工が施され、繊維シートF’に成形される。
The molding step is a step of pressing the fiber F obtained by the above-mentioned <spinning step> to obtain a fiber sheet F'. The fibers F deposited on the surface of the
一対のプレスロール31,31によって繊維Fに与えられるプレス圧(線圧)は、繊維シートの柔軟性を保つ観点から、1N/mm以上40N/mm以下であることが好ましく、1N/mm以上15N/mm以下であることがより好ましい。 The press pressure (linear pressure) applied to the fibers F by the pair of press rolls 31, 31 is preferably 1 N / mm or more and 40 N / mm or less, preferably 1 N / mm or more and 15 N, from the viewpoint of maintaining the flexibility of the fiber sheet. It is more preferably / mm or less.
<加熱工程>
最後に、上述の<紡糸工程>によって得られた繊維F、又は<成形工程>得られた繊維シートF’を加熱装置32に通過させて、繊維F又は繊維シートF’を加熱する。この加熱工程を経ることにより、繊維F又は繊維シートF’に親水性が発現した本発明の繊維又は繊維シートを製造することができる。加熱方法は特に制限されないが、例えば熱風を吹き付けて処理する方法や、赤外線を照射する方法、熱水などの加熱液体に浸漬する方法、加熱した一対のロール間を通過させる方法、恒温槽などの加熱された空間に保持する方法、加熱した金属板で挟んでプレスする方法等が挙げられる。
<Heating process>
Finally, the fiber F obtained by the above-mentioned <spinning step> or the fiber sheet F'obtained in the <molding step> is passed through the
なお、本発明における「親水性」とは、水又は水性液への繊維の分散性が高くなること、及び繊維間での水又は水性液の保持性が高くなることを指す。親水性は、例えば濡れ時間や含浸率を指標として評価することができる。これらの評価方法は後述する実施例にて詳述する。 The term "hydrophilic" in the present invention means that the dispersibility of the fibers in water or an aqueous liquid is high, and that the retention of water or water liquid between the fibers is high. The hydrophilicity can be evaluated using, for example, the wetting time and the impregnation rate as an index. These evaluation methods will be described in detail in Examples described later.
ところで、繊維F及び繊維シートF’はいずれも熱可塑性樹脂を原料の一つとしているところ、繊維F又は繊維シートF’を熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱してしまうと、構成繊維が溶融し、互いに融着する。その結果、繊維径や繊維密度が大きくなってしまい、柔軟性や液保持性が維持された繊維又は繊維シートが製造できなくなる。この理由から、加熱工程においては、繊維F又は繊維シートF’を熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱することが好ましい。繊維F又は繊維シートF’を熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱することによって、親水性が良好に発現した繊維又は繊維シートを製造することができる。 By the way, both the fiber F and the fiber sheet F'use a thermoplastic resin as one of the raw materials. However, when the fiber F or the fiber sheet F'is heated at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin, the constituent fibers become the constituent fibers. It melts and fuses with each other. As a result, the fiber diameter and fiber density become large, and it becomes impossible to manufacture fibers or fiber sheets that maintain flexibility and liquid retention. For this reason, in the heating step, it is preferable to heat the fiber F or the fiber sheet F'at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin. By heating the fiber F or the fiber sheet F'at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin, the fiber or the fiber sheet having good hydrophilicity can be produced.
加熱工程における加熱温度は、熱可塑性樹脂の融点をMP(℃)としたときに、(MP−100)℃以上(MP−10)℃以下であることがより好ましく、(MP−80)℃以上(MP−10)℃以下であることが更に好ましく、(MP−60)℃以上(MP−10)℃以下であることが一層好ましく、(MP−40)℃以上(MP−10)℃以下であることがより一層好ましい。また同様の観点から、例えば加熱工程における加熱方法を恒温槽などの加熱された空間に保持する方法とした場合、加熱時間は5分以上30分以下であることが好ましく、5分以上20分以下であることがより好ましい。この温度範囲で加熱することによって、本発明の繊維及び繊維シートの親水性をより高く発現させることに加えて、繊維の剛性を向上させることができる。 The heating temperature in the heating step is more preferably (MP-100) ° C. or higher (MP-10) ° C. or lower, and (MP-80) ° C. or higher, when the melting point of the thermoplastic resin is MP (° C.). It is more preferably (MP-10) ° C. or lower, further preferably (MP-60) ° C. or higher and (MP-10) ° C. or lower, and (MP-40) ° C. or higher and (MP-10) ° C. or lower. It is even more preferable to have. From the same viewpoint, for example, when the heating method in the heating step is a method of holding in a heated space such as a constant temperature bath, the heating time is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less, and 5 minutes or more and 20 minutes or less. Is more preferable. By heating in this temperature range, the rigidity of the fiber can be improved in addition to the higher hydrophilicity of the fiber and the fiber sheet of the present invention.
加熱工程における加熱温度は、例えば熱可塑性樹脂としてポリプロピレン(融点:約150℃)を含む場合、50℃以上140℃以下であることがより好ましく、70℃以上140℃以下であることが更に好ましく、90℃以上140℃以下であることが一層好ましく、110℃以上140℃以下であることがより一層好ましい。また同様の観点から、例えば加熱工程における加熱方法を恒温槽などの加熱された空間に保持する方法とした場合、加熱時間は5分以上30分以下であることが好ましく、5分以上20分以下であることがより好ましい。この温度範囲で加熱することにより、本発明の繊維及び繊維シートの親水性をより高く発現させることに加えて、繊維の剛性を向上させることができる。 When polypropylene (melting point: about 150 ° C.) is contained as the thermoplastic resin, the heating temperature in the heating step is more preferably 50 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, and further preferably 70 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. It is more preferably 90 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, and even more preferably 110 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. From the same viewpoint, for example, when the heating method in the heating step is a method of holding in a heated space such as a constant temperature bath, the heating time is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less, and 5 minutes or more and 20 minutes or less. Is more preferable. By heating in this temperature range, the rigidity of the fiber can be improved in addition to the higher hydrophilicity of the fiber and the fiber sheet of the present invention.
図1に示す実施形態では、加熱装置32は一対のプレスロール31,31の下流に別個に設けられているので、紡糸工程の後に、成形工程、加熱工程の順で行って繊維シートを製造したが、成形工程と加熱工程とを同時に行って繊維シートを製造してもよい。成形工程と加熱工程とを同時に行う場合は、例えば加熱装置32を設けない代わりに、一対のプレスロール31,31にヒーター等の加熱手段を設けて行うことができる。あるいは、加熱装置32を一対のプレスロール31,31の上流に設けて、紡糸工程の後に加熱工程、成型工程の順で行って繊維シートを製造してもよい。すなわち、成形工程及び加熱工程を図1に示す実施形態と逆順で行って繊維シートを製造してもよい。いずれの製造方法を採用した場合でも、繊維シートに高い親水性を発現させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, since the
加熱工程を経ることによって得られた本発明の繊維及び繊維シートは、熱可塑性樹脂と界面活性剤とが含まれていることに起因して、親水性が発現しているものである。繊維及び繊維シートを加熱することによって親水性が発現する理由は明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。 The fiber and fiber sheet of the present invention obtained through the heating step are hydrophilic due to the inclusion of the thermoplastic resin and the surfactant. The reason why the hydrophilicity is developed by heating the fiber and the fiber sheet is not clear, but the present inventor speculates as follows.
図2(a)及び(b)に示すように、界面活性剤5は親水基5aと疎水基5bとを有しており、熱可塑性樹脂6に混合されている。図2(a)に示すように、加熱工程前の繊維F及び繊維シートF’は、疎水性である熱可塑性樹脂を主原料として含むことに起因して、熱可塑性樹脂6と混合している界面活性剤5は、樹脂6の内部で遊離して存在するか、樹脂6と外気との界面6Sに親水基5aが外気側に向くように存在しているか、又は樹脂6内で界面活性剤5がその疎水基5bを樹脂6側に向けるように、つまりW/O型のミセル5Mを形成して存在している。図2(b)に示すように、繊維F又は繊維シートF’を加熱することによって、界面活性剤5及び樹脂6の分子運動を促進させ、界面活性剤5が樹脂6と外気との界面6Sにより多く浮き出る(ブリードアウトする)ようになる。樹脂6と外気との界面6Sにブリードアウトした界面活性剤5は、界面活性剤5と樹脂6との親和性に起因して、界面活性剤5の親水基5aを外側に向けて、且つ疎水基5bを樹脂6側に向けて存在するようになる。この樹脂6の界面6Sの外部に存在している親水基5aと水とが相互作用できることによって、本発明の繊維及び繊維シートは親水性が発現したものとなっている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
以上のとおり、本発明の製造方法によれば、溶融電界紡糸法を実施する条件に応じて様々な繊維径の繊維を製造することができる。特に、ナノファイバと呼ばれる繊維径が極めて細い繊維を製造することができる。本発明の繊維の繊維径は、その繊維径を円相当直径で表した場合、100nm以上3000nm以下であることが好ましく、300nm以上2000nm以下であることがより好ましく、500nm以上1500nm以下であることが更に好ましく、600nm以上1200nm以下であることが一層好ましい。この範囲の繊維径を有することにより、加熱工程後の親水性の効果をより高く発現させることができる。 As described above, according to the production method of the present invention, fibers having various fiber diameters can be produced depending on the conditions for carrying out the molten electric field spinning method. In particular, it is possible to produce a fiber called nanofiber, which has an extremely fine fiber diameter. When the fiber diameter of the fiber of the present invention is expressed as a circle-equivalent diameter, it is preferably 100 nm or more and 3000 nm or less, more preferably 300 nm or more and 2000 nm or less, and 500 nm or more and 1500 nm or less. It is more preferably 600 nm or more and 1200 nm or less. By having a fiber diameter in this range, the hydrophilic effect after the heating step can be more exhibited.
また同様の観点から、繊維シートにおける繊維の繊維径は、その繊維径を円相当直径で表した場合、100nm以上3000nm以下であることが好ましく、300nm以上2000nm以下であることがより好ましく、500nm以上1500nm以下であることが更に好ましく、600nm以上1200nm以下であることが一層好ましい。この範囲の繊維径を有することにより、加熱工程後の繊維シートに親水性の効果をより高く発現させることができる。 From the same viewpoint, the fiber diameter of the fiber in the fiber sheet is preferably 100 nm or more and 3000 nm or less, more preferably 300 nm or more and 2000 nm or less, and more preferably 500 nm or more when the fiber diameter is expressed as a circle-equivalent diameter. It is more preferably 1500 nm or less, and further preferably 600 nm or more and 1200 nm or less. By having a fiber diameter in this range, the hydrophilic effect can be more exhibited in the fiber sheet after the heating step.
溶融電界紡糸繊維の繊維径は、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)観察による二次元画像から溶融電界紡糸繊維の塊、溶融電界紡糸繊維の交差部分、ポリマー液滴といった欠陥を除いた繊維を任意に10本選び出し、繊維の長手方向に直交する線を引いたときの長さを繊維径として直接読み取ることで測定することができる。 The fiber diameter of the molten electrospun fiber can be arbitrarily selected from a two-dimensional image observed by a scanning electron microscope (SEM), excluding defects such as a mass of the molten electrospun fiber, an intersection of the fused electrospun fibers, and polymer droplets. It can be measured by selecting 10 fibers and directly reading the length when a line orthogonal to the longitudinal direction of the fiber is drawn as the fiber diameter.
繊維シートにおける水の含浸率は、上述の繊維の繊維径を満たすことを条件として、500質量%以上であることが好ましく、700質量%以上であることがより好ましく、1000質量%以上であることが更に好ましい。水の含浸率の測定方法は後述する。 The impregnation rate of water in the fiber sheet is preferably 500% by mass or more, more preferably 700% by mass or more, and more preferably 1000% by mass or more, provided that the fiber diameter of the above-mentioned fiber is satisfied. Is more preferable. The method for measuring the impregnation rate of water will be described later.
本発明の製造方法によって得られた繊維シートは、繊維シートの柔軟性及び親水性の向上の観点から、その目付が1g/m2以上100g/m2以下であることが好ましく、10g/m2以上50g/m2以下であることがより好ましい。 The fiber sheet obtained by the production method of the present invention preferably has a basis weight of 1 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less from the viewpoint of improving the flexibility and hydrophilicity of the fiber sheet, and is preferably 10 g / m 2. More preferably, it is 50 g / m 2 or less.
以上は、本発明の繊維の製造方法及び繊維シートの製造方法に関する説明であったところ、以下に本発明の製造方法に用いられる樹脂組成物を説明する。 The above has been described with respect to the method for producing a fiber and the method for producing a fiber sheet of the present invention, and the resin composition used in the method for producing a fiber sheet of the present invention will be described below.
本発明の繊維の製造方法に用いられる樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含んでいる。熱可塑性樹脂としては、溶融電界紡糸において繊維形成性を有するものを用いることが好ましい。また融点を有する樹脂を用いることが好ましい。融点を有する樹脂とは、示差走査熱量測定法(DSC法)において樹脂を加熱していったときに、該樹脂が熱分解する前に、固体から液体へ相変化することに起因する吸熱ピークを示す樹脂のことである。 The resin composition used in the method for producing a fiber of the present invention contains a thermoplastic resin and a surfactant. As the thermoplastic resin, it is preferable to use a resin having fiber-forming property in molten electric field spinning. Further, it is preferable to use a resin having a melting point. A resin having a melting point is a heat absorption peak caused by a phase change from a solid to a liquid before the resin is thermally decomposed when the resin is heated by the differential scanning calorimetry method (DSC method). It is the resin shown.
熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィンコポリマー等のポリオレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer)等のポリエステル樹脂;ナイロン6及びナイロン66等のポリアミド樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン及びポリスチレン等のビニル系ポリマー;ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸及びポリメタクリル酸エステル等のアクリル系ポリマー;ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル−エチレン共重合体;などが挙げられる。これらの樹脂は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene and ethylene-α-olefin copolymers; polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polylactic acid and liquid crystal polymers;
これらの熱可塑性樹脂のうち、低融点、高流動性、高延性といった性質に起因して紡糸し易いという観点からという観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィンコポリマー等のポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。特に本発明に用いられる樹脂組成物は、樹脂を含む溶液による電界紡糸が行えないポリオレフィン樹脂を含む場合であっても、樹脂溶融液による電界紡糸を好適に行うことができる点で有利である。 Among these thermoplastic resins, polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-α-olefin copolymers should be used from the viewpoint of easy spinning due to their properties such as low melting point, high fluidity, and high ductility. Is preferable. In particular, the resin composition used in the present invention is advantageous in that it can suitably perform electric field spinning with a resin melt even when it contains a polyolefin resin that cannot be electrospun with a solution containing the resin.
本発明に用いられる樹脂組成物は、熱可塑性樹脂に加えて、界面活性剤を含む。本発明における界面活性剤は、一般的に疎水性である熱可塑性樹脂を改質し、親水性を発現させるために用いられる。界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤とに大別される。イオン性界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤が挙げられる。溶融電界紡糸の際に溶融液に高い電荷を付与し、紡糸性を向上させる観点から、界面活性剤は、電離可能な構造を有するイオン性界面活性剤を用いることが好ましい。 The resin composition used in the present invention contains a surfactant in addition to the thermoplastic resin. The surfactant in the present invention is used to modify a thermoplastic resin, which is generally hydrophobic, to develop hydrophilicity. Surfactants are roughly classified into nonionic surfactants and ionic surfactants. Examples of the ionic surfactant include anionic surfactant and cationic surfactant. From the viewpoint of imparting a high charge to the melt liquid during melt electric field spinning and improving the spinnability, it is preferable to use an ionic surfactant having an ionizable structure as the surfactant.
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルなどが挙げられる。これらの界面活性剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, sorbitan fatty acid ester, glycerin fatty acid ester and the like. These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
アニオン性界面活性剤としては、例えば脂肪酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等が挙げられる。これらの塩としては、例えばNa、K、Li、Zn、Caなどの金属塩や、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the anionic surfactant include fatty acid salts, alkyl sulfonates, alkyl sulfates, alkyl phosphates and the like. Examples of these salts include metal salts such as Na, K, Li, Zn and Ca, ammonium salts, amine salts and the like. These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
カチオン性界面活性剤としては、例えばアルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩、アルキルベタイン等が挙げられる。これらの塩としては、例えばCl、Brなどのハロゲン化塩や、アセチル化塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the cationic surfactant include an alkylamine salt, a quaternary ammonium salt, an alkylbetaine and the like. Examples of these salts include halogenated salts such as Cl and Br, acetylated salts and the like. These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、これらの界面活性剤の中でも、イオン性界面活性剤を含むことが好ましく、特にアルキルスルホン酸塩を含むことが一層好ましい。アルキルスルホン酸塩を含むことによって、溶融電界紡糸法による電界紡糸の際に溶融液の帯電性を高めることによって紡糸性を向上することができ、より細径の繊維を製造することができる。更に、加熱工程における界面活性剤の繊維表面へのブリードアウトを良好に行うことができ、繊維及び繊維シートの親水性を好適に発現させることができる。つまり、溶融電界紡糸法での紡糸性の向上と親水性の発現とを両立できる点で有利である。 In the present invention, among these surfactants, it is preferable to contain an ionic surfactant, and it is more preferable to contain an alkyl sulfonate. By containing the alkyl sulfonate, the spinnability can be improved by increasing the chargeability of the melt during electrospinning by the melt electrospinning method, and fibers having a smaller diameter can be produced. Further, the bleed-out of the surfactant to the fiber surface in the heating step can be satisfactorily performed, and the hydrophilicity of the fiber and the fiber sheet can be suitably developed. That is, it is advantageous in that the improvement of spinnability and the development of hydrophilicity in the molten electric field spinning method can be achieved at the same time.
本発明における「アルキルスルホン酸塩」とは、分子構造中の末端にアルキル基を有するか、あるいは分子構造中の一部にアルキレン基を有し、且つ分子構造中の任意の位置に塩構造をもったスルホン酸基を有する有機スルホン酸塩のことを指す。アルキルスルホン酸塩としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩(R−Ph−SO3M)、高級アルコール硫酸エステル塩(R−O−SO3M)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩(R−O−(CH2CH2O)n−SO3M)、アルキルスルホこはく酸塩(R−O−CO−C−C(−SO3M)−O−CO−M)、ジアルキルスルホこはく酸塩(R−O−CO−C−C(−SO3M)−O−CO−R)、α−スルホ脂肪酸エステル(R−CH(−SO3M)−COOCH3)、α−オレフィンスルホン酸塩(R−CH=CH−(CH2)n−SO3M、R−CH(−OH)(CH2)n−SO3M)、アシルタウリン塩(R−CO−NH−(CH2)2−SO3M)、アシルアルキルタウリン塩(R−CO−N(−R’)−(CH2)2−SO3M)、アルカンスルホン酸塩(R−SO3M)、アシルイセチオン酸塩(R−CO−O−(CH2CH2)−SO3M)などが挙げられる。 The "alkyl sulfonate" in the present invention has an alkyl group at the terminal in the molecular structure, or has an alkylene group in a part of the molecular structure, and has a salt structure at an arbitrary position in the molecular structure. It refers to an organic sulfonate having a sulfonic acid group. Examples of the alkyl sulfonate include an alkylbenzene sulfonate (R-Ph-SO 3 M), a higher alcohol sulfate ester salt (RO-SO 3 M), and a polyoxyethylene alkyl ether sulfate (RO- (RO-). CH 2 CH 2 O) n- SO 3 M), Alkyl Sulfonate (RO-CO-C-C (-SO 3 M) -O-CO-M), Dialkyl Sulfonate (R-) O-CO-C-C (-SO 3 M) -O-CO-R), α-sulfo fatty acid ester (R-CH (-SO 3 M) -COOCH 3 ), α-olefin sulfonate (R- CH = CH- (CH 2 ) n- SO 3 M, R-CH (-OH) (CH 2 ) n- SO 3 M), acyl taurine salt (R-CO- NH- (CH 2 ) 2- SO 3 M), acylalkyl taurine salt (R-CO- N (-R')-(CH 2 ) 2- SO 3 M), alkane sulfonate (R-SO 3 M), acyl acetylionate (R-CO) -O- (CH 2 CH 2 ) -SO 3 M) and the like can be mentioned.
これらのアルキルスルホン酸塩において、Rはアルキル基又はアルキレン基を表し、その炭素数は好ましくは8以上22以下、更に好ましくは10以上20以下、一層好ましくは12以上18以下である。R’もまたアルキル基を表し、その炭素数は好ましくは5以下である。Phは、置換されていてもよいフェニル基を表す。Mは金属やアンモニウム、第1〜3級アミン、第4級アンモニウム、イミダゾリウム、ホスホニウム、ピペリジニウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、スルホニウム、モルホリニウム等の1価の陽イオンを表し、好ましくは金属イオンであり、更に好ましくはナトリウムイオンである。nは、好ましくは6以上24以下、更に好ましくは8以上22以下、一層好ましくは10以上20以下の数を表す。これらのアルキルスルホン酸塩は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせた混合物として用いてもよい。 In these alkyl sulfonates, R represents an alkyl group or an alkylene group, and the number of carbon atoms thereof is preferably 8 or more and 22 or less, more preferably 10 or more and 20 or less, and further preferably 12 or more and 18 or less. R'also represents an alkyl group, the number of carbon atoms of which is preferably 5 or less. Ph represents a optionally substituted phenyl group. M represents a monovalent cation such as metal, ammonium, quaternary amine, quaternary ammonium, imidazolium, phosphonium, piperidinium, pyridinium, pyrrolidinium, sulfonium, morpholinium, etc., and is preferably a metal ion, and further. It is preferably a sodium ion. n represents a number of preferably 6 or more and 24 or less, more preferably 8 or more and 22 or less, and further preferably 10 or more and 20 or less. These alkyl sulfonates may be used alone or as a mixture of two or more.
これらのアルキルスルホン酸塩のうち、アルカンスルホン酸塩(R−SO3M)、アルキルベンゼンスルホン酸塩(R−Ph−SO3M)、アシルイセチオン酸塩(R−CO−O−(CH2CH2)−SO3M)、アシルアルキルタウリン塩(R−CO−N(−R’)−(CH2)2−SO3M)を用いることが好ましく、アルカンスルホン酸塩(R−SO3M)を用いることがより好ましく、アルカンスルホン酸ナトリウム(R−SO3Na)を用いることが一層好ましい。特にアルカンスルホン酸塩(R−SO3M)又はそのナトリウム塩(R−SO3Na)を用いることによって、界面活性剤の添加量が少ない場合でも、紡糸性を高めることができることに加えて、更に加熱工程における界面活性剤の繊維表面へのブリードアウトを良好に行うことができ、繊維及び繊維シートの親水性を一層好適に発現させることができる。
Of these alkyl sulfonates, alkane sulfonate (R-SO 3 M), alkylbenzene sulfonate (R-Ph-SO 3 M), acyl acetylionate (R-CO-O- (CH 2 CH 2)) ) -SO 3 M), acylalkyl taurine salt (R-CO- N (-R')-(CH 2 ) 2- SO 3 M), preferably alcan sulfonate (R-SO 3 M). Is more preferred, and sodium alkanesulfonate (R-SO 3 Na) is even more preferred. In particular, by using alkane sulfonate (R-SO 3 M) or a sodium salt thereof (R-SO 3 Na), in addition to being able to improve the spinnability even when the amount of the surfactant added is small, in addition to being able to improve the spinnability. Further, it is possible to satisfactorily bleed out the surfactant to the fiber surface in the heating step, and it is possible to more preferably develop the hydrophilicity of the fiber and the fiber sheet.
同様の観点から、アルキル基の炭素数の異なる二種以上のアルカンスルホン酸塩(R−SO3M)の混合物を用いることも好ましい。アルカンスルホン酸塩(R−SO3M)には、構造の末端にスルホン酸塩基が結合している第1級アルカンスルホン酸塩と、構造の途中にスルホン酸塩基が結合している第2級アルカンスルホン酸塩とが存在するところ、樹脂組成物を更に一層安定的に帯電させられる点から第2級アルカンスルホン酸塩を用いることが好ましく、アルキル基の炭素数の異なる二種以上の第2級アルカンスルホン酸塩を組み合わせた混合物を用いることが一層好ましい。アルキル基の炭素数の異なる二種以上のアルカンスルホン酸塩(R−SO3M)の混合物を用いる場合は、少なくとも1種にアルカンスルホン酸ナトリウム(R−SO3Na)を用いることが一層好ましい。 From the same viewpoint, it is also preferable to use a mixture of two or more alkane sulfonates having different numbers of carbon atoms in the alkyl group (R-SO 3 M). Alcan sulfonate (R-SO 3 M) has a primary alkane sulfonate having a sulfonic acid base bonded to the end of the structure and a secondary sulfonic acid base having a sulfonic acid base bonded to the middle of the structure. Where the alkane sulfonate is present, it is preferable to use the secondary alcan sulfonate from the viewpoint that the resin composition can be charged more stably, and two or more kinds of second or more secondary having different alkyl groups having different carbon atoms are preferable. It is more preferred to use a mixture of graded alkane sulfonates. When using a mixture of two or more alkane sulfonates (R-SO 3 M) having different alkyl groups and different carbon atoms, it is more preferable to use sodium alkane sulfonate (R-SO 3 Na) as at least one of them. ..
樹脂組成物における界面活性剤の含有量は、本発明の繊維及び繊維シートに親水性を付与する観点から、好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、一層好ましくは3質量%以上、更に一層好ましくは5質量%以上である。また、同様の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、一層好ましくは30質量%以下、更に一層好ましくは20質量%以下である。また、樹脂組成物における界面活性剤の含有量は、好ましくは0.5質量%以上50質量%以下、更に好ましくは1質量%以上40質量%以下、一層好ましくは3質量%以上30質量%以下、更に一層好ましくは5質量%以上20質量%以下である。つまり、上述の紡糸工程に用いられる樹脂組成物は熱可塑性樹脂を主体とするものである。 The content of the surfactant in the resin composition is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 3% by mass, from the viewpoint of imparting hydrophilicity to the fibers and fiber sheets of the present invention. % Or more, and even more preferably 5% by mass or more. From the same viewpoint, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less. The content of the surfactant in the resin composition is preferably 0.5% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, and further preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less. Even more preferably, it is 5% by mass or more and 20% by mass or less. That is, the resin composition used in the above-mentioned spinning process is mainly composed of a thermoplastic resin.
この範囲で界面活性剤を含むことによって、加熱工程における界面活性剤の繊維表面へのブリードアウトを良好に行うことができ、繊維及び繊維シートの親水性を良好に発現させることができる。一方、樹脂組成物中に界面活性剤が50質量%を超えて含まれる場合には、熱可塑性樹脂に占める樹脂の割合が少なくなることから、溶融電界紡糸によって紡糸される極細繊維を安定して得にくくなる。 By including the surfactant in this range, the bleed-out of the surfactant to the fiber surface in the heating step can be satisfactorily performed, and the hydrophilicity of the fiber and the fiber sheet can be satisfactorily exhibited. On the other hand, when the surfactant is contained in the resin composition in an amount of more than 50% by mass, the ratio of the resin to the thermoplastic resin is small, so that the ultrafine fibers spun by the molten electric field spinning can be stably produced. It becomes difficult to obtain.
上述の紡糸工程において用いられる樹脂組成物は、界面活性剤に加えて、本発明の効果を損なわない限り、他の各種の添加剤を樹脂に配合して使用することもできる。他の添加剤としては、例えば酸化防止剤、中和剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、金属不活性剤などが挙げられる。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、フォスファイト系酸化防止剤及びチオ系酸化防止剤などが例示できる。中和剤としては、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸塩類が例示できる。光安定剤及び紫外線吸収剤としては、ヒンダードアミン類、ニッケル錯化合物、ベンゾトリアゾール類、ベンゾフェノン類などが例示できる。滑剤としては、ステアリン酸アマイドなどの高級脂肪酸アマイド類が例示できる。帯電防止剤としては、グリセリン脂肪酸モノエステルなどの脂肪酸部分エステル類が例示できる。金属不活性剤としては、フォスフォン類、エポキシ類、トリアゾール類、ヒドラジド類、オキサミド類などが例示できる。 In addition to the surfactant, the resin composition used in the above-mentioned spinning step can also be used by blending various other additives with the resin as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other additives include antioxidants, neutralizers, light stabilizers, ultraviolet absorbers, lubricants, antistatic agents, metal deactivators and the like. Examples of the antioxidant include a phenol-based antioxidant, a phosphite-based antioxidant, and a thio-based antioxidant. Examples of the neutralizing agent include higher fatty acid salts such as calcium stearate and zinc stearate. Examples of the light stabilizer and the ultraviolet absorber include hindered amines, nickel complex compounds, benzotriazoles, benzophenones and the like. Examples of the lubricant include higher fatty acid amides such as stearic acid amide. Examples of the antistatic agent include fatty acid partial esters such as glycerin fatty acid monoester. Examples of the metal deactivator include phosphons, epoxies, triazoles, hydrazides, oxamides and the like.
樹脂組成物を製造する方法は特に制限はなく、例えば加熱して溶融させた熱可塑性樹脂に界面活性剤を添加し、必要に応じて他の添加剤を更に添加して、これらを混練することによって製造することができる。このような樹脂組成物は、予め溶融した熱可塑性樹脂中に界面活性剤を添加して混練することでマスターバッチとして製造してもよく、上述の紡糸工程のように、熱可塑性樹脂と界面活性剤とを個別に溶融電界紡糸装置10へ供給し、装置10内で加熱溶融及び混練して製造してもよい。本発明の樹脂組成物をマスターバッチとして製造した場合は、冷却してペレット状等の形状に成形して固形物として保管することができる。
The method for producing the resin composition is not particularly limited. For example, a surfactant is added to a thermoplastic resin melted by heating, and if necessary, other additives are further added and kneaded. Can be manufactured by. Such a resin composition may be produced as a masterbatch by adding a surfactant to a previously melted thermoplastic resin and kneading it, and as in the above-mentioned spinning step, the thermoplastic resin and the surfactant may be produced. The agent may be individually supplied to the
本発明の製造方法によって得られた繊維は、それを集積させた繊維の成形体として各種の目的に使用することができる。成形体の形状としては、シートの他に、綿状体、糸状体などが挙げられる。本発明の製造方法によって得られた繊維は、例えば綿状体として防音材や断熱材等として好適に用いられる。繊維の成形体は他のシートと積層したり、各種の液体、微粒子、ファイバなどを含有させたりして使用してもよい。特に本発明の製造方法によって得られた繊維は、親水性が高いものとなっているので、化粧液や洗浄液、消毒液等の水溶液を含浸させる用途に一層好適に用いることができる。 The fiber obtained by the production method of the present invention can be used for various purposes as a molded body of the fiber in which it is integrated. Examples of the shape of the molded body include a cotton-like body and a thread-like body in addition to the sheet. The fiber obtained by the production method of the present invention is suitably used as a soundproofing material, a heat insulating material, or the like as a cotton-like body, for example. The molded body of the fiber may be used by laminating it with another sheet or by containing various liquids, fine particles, fibers and the like. In particular, since the fiber obtained by the production method of the present invention has high hydrophilicity, it can be more preferably used for impregnating an aqueous solution such as a cosmetic solution, a cleaning solution, or a disinfectant solution.
また、本発明の製造方法によって得られた繊維シートは、長繊維や短繊維として織布や不織布などの繊維製品として利用でき、例えばガーゼ等の医療目的や、フェイスマスクや化粧シート等の美容目的、ワイピングシートやウエットティッシュなどの清掃目的、装飾目的等の非医療目的でヒトの肌、歯、歯茎、毛髪、非ヒト哺乳類の皮膚、歯、歯茎、枝や葉等の植物表面や、床、壁、家具などの物体等に付着されるシートとしても好適に用いられる。本発明の製造方法によって得られた繊維シートも親水性が高いものとなっているので、化粧液や洗浄液、消毒液等の水溶液を含浸させる用途に一層好適に用いることができる。また、高集塵性で且つ低圧損の高性能フィルタ、高電流密度での使用が可能な電池用セパレータ、高空孔構造を有する細胞培養用基材等としても好適に用いられる。上述の用途以外にも、電磁波シールド材、生体人工器材、ICチップ、有機EL、太陽電池、エレクトロクロミック表示素子、光電変換素子などに用いることもできる。 Further, the fiber sheet obtained by the production method of the present invention can be used as a long fiber or a short fiber as a textile product such as a woven fabric or a non-woven fabric, for example, for medical purposes such as gauze, or for cosmetic purposes such as face masks and decorative sheets. , Human skin, teeth, gums, hair, non-human mammalian skin, teeth, gums, plant surfaces such as branches and leaves, floors, etc. for non-medical purposes such as cleaning of wiping sheets and wet wipes, and decorative purposes. It is also suitably used as a sheet attached to an object such as a wall or furniture. Since the fiber sheet obtained by the production method of the present invention is also highly hydrophilic, it can be more preferably used for impregnating an aqueous solution such as a cosmetic solution, a cleaning solution, or a disinfectant solution. It is also suitably used as a high-performance filter having high dust collection and low pressure loss, a battery separator that can be used at a high current density, a cell culture substrate having a high pore structure, and the like. In addition to the above-mentioned applications, it can also be used for electromagnetic wave shielding materials, bioartificial equipment, IC chips, organic EL, solar cells, electrochromic display elements, photoelectric conversion elements and the like.
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態では、紡糸工程、成形工程及び加熱工程を一連の工程として実施したが、これらの工程は一連の工程として実施しなくてもよい。具体的には、上述の紡糸工程で紡糸された繊維Fをそのまま回収して、その後、成形工程及び加熱工程を別途行ってもよい。このように製造された繊維又は繊維シートであっても、本発明の効果は十分に奏される。 Although the present invention has been described above based on the preferred embodiment thereof, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the spinning step, the molding step and the heating step are carried out as a series of steps, but these steps do not have to be carried out as a series of steps. Specifically, the fiber F spun in the above-mentioned spinning step may be recovered as it is, and then a molding step and a heating step may be performed separately. Even with the fiber or fiber sheet produced in this way, the effect of the present invention is sufficiently exhibited.
上述した実施形態に関し、本発明は更に以下の繊維の製造方法、及び繊維シートの製造方法を開示する。
<1>
熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維を前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有する、繊維の製造方法。
With respect to the above-described embodiment, the present invention further discloses the following method for producing a fiber and a method for producing a fiber sheet.
<1>
A spinning process in which a melt of a resin composition containing a thermoplastic resin and a surfactant is spun by an electrospinning method to obtain fibers.
A method for producing a fiber, which comprises a heating step of heating the fiber at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin.
<2>
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂である、前記<1>に記載の繊維の製造方法。
<3>
前記界面活性剤がイオン性界面活性剤である、前記<1>又は<2>に記載の繊維の製造方法。
<4>
前記界面活性剤がアルキルスルホン酸塩である、前記<1>ないし<3>のいずれか1に記載の繊維の製造方法。
<5>
前記界面活性剤がアルカンスルホン酸塩である、前記<1>ないし<4>のいずれか1に記載の繊維の製造方法。
<6>
前記樹脂組成物における前記界面活性剤の含有量が0.5質量%以上50質量%以下である、前記<1>ないし<5>のいずれか1に記載の繊維の製造方法。
<2>
The method for producing a fiber according to <1>, wherein the thermoplastic resin is a polyolefin resin.
<3>
The method for producing a fiber according to <1> or <2>, wherein the surfactant is an ionic surfactant.
<4>
The method for producing a fiber according to any one of <1> to <3>, wherein the surfactant is an alkyl sulfonate.
<5>
The method for producing a fiber according to any one of <1> to <4>, wherein the surfactant is an alkane sulfonate.
<6>
The method for producing a fiber according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the surfactant in the resin composition is 0.5% by mass or more and 50% by mass or less.
<7>
前記加熱工程における加熱温度が、50℃以上140℃以下である、前記<1>ないし<6>のいずれか1に記載の繊維の製造方法。
<8>
前記繊維の繊維径が100nm以上3000nm以下である、前記<1>ないし<7>のいずれか1に記載の繊維の製造方法。
<9>
前記紡糸工程は、前記溶融液を吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルと離間して配置された帯電電極との間に電場を形成し、該電場中に前記溶融液を吐出ノズルより供給して電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る、前記<1>ないし<8>のいずれか1に記載の繊維の製造方法。
<10>
前記溶融液を吐出する吐出ノズルを接地するとともに、該吐出ノズルと離間して配置された帯電電極を高電圧発生装置に接続して、前記吐出ノズルと前記帯電電極との間に前記電場を発生させる、前記<9>に記載の繊維の製造方法。
<11>
前記吐出ノズルと前記帯電電極とは別に、前記溶融液から生成した繊維を捕集する捕集部を用い、前記捕集部が電気的に接続されている状態で該捕集部に繊維を捕集する、前記<9>又は<10>に記載の繊維の製造方法。
<7>
The method for producing a fiber according to any one of <1> to <6>, wherein the heating temperature in the heating step is 50 ° C. or higher and 140 ° C. or lower.
<8>
The method for producing a fiber according to any one of <1> to <7>, wherein the fiber diameter is 100 nm or more and 3000 nm or less.
<9>
In the spinning step, an electric field is formed between a discharge nozzle for discharging the molten liquid and a charged electrode arranged apart from the discharge nozzle, and the molten liquid is supplied into the electric field from the discharge nozzle. The method for producing a fiber according to any one of <1> to <8>, wherein the fiber is obtained by spinning by an electric field spinning method.
<10>
The discharge nozzle for discharging the molten liquid is grounded, and the charging electrode arranged apart from the discharge nozzle is connected to the high voltage generator to generate the electric field between the discharge nozzle and the charging electrode. The method for producing a fiber according to <9> above.
<11>
Separately from the discharge nozzle and the charged electrode, a collecting unit for collecting fibers generated from the molten liquid is used, and the fibers are collected in the collecting unit in a state where the collecting unit is electrically connected. The method for producing a fiber according to <9> or <10>.
<12>
前記吐出ノズルから吐出された前記溶融液に向けて加熱流体を吹き付けて、該溶融液から生成した繊維を搬送する、前記<9>ないし<11>のいずれか1に記載の繊維の製造方法。
<13>
界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、
前記繊維シートを前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、
前記成形工程と前記加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う、繊維シートの製造方法。
<14>
前記成形工程と前記加熱工程とを同時に行う、前記<13>に記載の繊維シートの製造方法。
<15>
前記繊維シートにおける前記繊維の繊維径が100nm以上3000nm以下であり、且つ水の含浸率が500質量%以上である、前記<13>又は<14>に記載の繊維シートの製造方法。
<12>
The method for producing fibers according to any one of <9> to <11>, wherein the heating fluid is sprayed toward the molten liquid discharged from the discharge nozzle to convey the fibers generated from the molten liquid.
<13>
A spinning process in which a melt of a resin composition containing a surfactant and a thermoplastic resin is spun by an electrospinning method to obtain fibers.
The molding process of pressing the fiber to obtain a fiber sheet and
It has a heating step of heating the fiber sheet at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin.
A method for producing a fiber sheet, in which the molding step and the heating step are performed in this order, in the reverse order, or at the same time.
<14>
The method for producing a fiber sheet according to <13>, wherein the molding step and the heating step are performed at the same time.
<15>
The method for producing a fiber sheet according to <13> or <14>, wherein the fiber diameter of the fiber in the fiber sheet is 100 nm or more and 3000 nm or less, and the impregnation rate of water is 500% by mass or more.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the scope of the invention is not limited to such examples.
<1.繊維>
〔実施例1ないし3〕
図1に示す溶融電界紡糸装置10を用いて、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン(PP;PolyMirae社製、MF650Y)と、界面活性剤としてアルカンスルホン酸ナトリウム(バイエル社製、メルソラートH95、アルキル基の炭素数10〜18)とを表1に示す分量で筐体11内に供給し、これらを筐体11内で加熱溶融して混練した後、樹脂組成物からなる溶融液Rを電界紡糸法によって紡糸した。電界紡糸して得られた繊維Fは、プレスロール31でのプレス加工、及び加熱装置32での加熱を行わずに、綿状の繊維としてそのまま回収した。この綿状の繊維Fを、130℃に加熱した恒温槽に20分間保持することによって目的の繊維を得た。なお、プレス加工を行わなかった。電界紡糸法の紡糸条件は以下のとおりとした。
<1. Fiber>
[Examples 1 to 3]
Using the
・製造環境:27℃、50%RH
・筐体11内の加熱温度:220℃
・溶融液Rの吐出量:1g/min
・吐出ノズル先端部14(ステンレス製)への印加電圧:0kV(アースに接地されている。)
・帯電電極21(80mm×80mm、厚さ10mm、ステンレス製)への印加電圧:−20kV
・吐出ノズル先端部14と帯電電極21との間の距離:35mm
・流体噴射装置23から噴出される空気流の温度:340℃
・流体噴射装置23から噴出される空気流の流量:200L/min
・捕集電極27への印加電圧::−20kV
-Manufacturing environment: 27 ° C, 50% RH
-Heating temperature inside the housing 11: 220 ° C
Discharge amount of melt R: 1 g / min
-Voltage applied to the discharge nozzle tip 14 (stainless steel): 0 kV (grounded to ground)
-Voltage applied to the charged electrode 21 (80 mm x 80 mm,
Distance between the tip of the
-Temperature of the air flow ejected from the fluid injection device 23: 340 ° C.
-Flow rate of air flow ejected from the fluid injection device 23: 200 L / min
-Voltage applied to the collection electrode 27 :: -20 kV
〔参考例1ないし3〕
実施例1ないし3と同様の条件で電界紡糸を行った。電界紡糸して得られた繊維には加熱を行わなかった。
[Reference Examples 1 to 3]
Electric field spinning was performed under the same conditions as in Examples 1 to 3. The fibers obtained by electrospinning were not heated.
〔比較例1〕
界面活性剤を使用しなかった他は、実施例1と同様に電界紡糸を行った。
[Comparative Example 1]
Electric field spinning was performed in the same manner as in Example 1 except that no surfactant was used.
〔比較例2〕
樹脂組成物中のポリプロピレン含有量を99.9質量%とし、アルキルスルホン酸ナトリウムの含有量を0.1質量%とした他は、実施例1と同様に電界紡糸を行った。
[Comparative Example 2]
Electrospinning was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polypropylene content in the resin composition was 99.9% by mass and the content of sodium alkylsulfonate was 0.1% by mass.
〔評価1−1:紡糸性〕
溶融電界紡糸装置による連続帯電運転の良否、すなわち紡糸性について評価した。連続帯電運転は、実施例1と同様の条件で連続で5分間運転して紡糸を行った。評価は以下の基準で行った。その結果を表1に示す。
A:樹脂組成物の溶融液での溶融電界紡糸が連続してできた。
B:樹脂組成物の溶融液での溶融電界紡糸ができなかった。
[Evaluation 1-1: Spinnability]
The quality of the continuous charging operation by the molten electric field spinning device, that is, the spinnability was evaluated. In the continuous charging operation, spinning was performed by continuously operating for 5 minutes under the same conditions as in Example 1. The evaluation was performed according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
A: The molten electric field spinning with the molten liquid of the resin composition was continuously formed.
B: The molten electric field spinning of the resin composition with the molten liquid could not be performed.
〔評価1−2:平均繊維径の測定〕
電界紡糸された繊維の平均繊維径を測定した。詳細には、走査型電子顕微鏡(SEM)観察による二次元画像から繊維の塊、繊維の交差部分、ポリマー液滴といった欠陥を除いた繊維を任意に10本選び出し、該繊維の長手方向に直交する線を引いたときの長さを繊維径として直接読み取ることで測定し、これらの平均値を平均繊維径(nm)とした。結果を以下の表1に示す。
[Evaluation 1-2: Measurement of average fiber diameter]
The average fiber diameter of the electrospun fibers was measured. Specifically, 10 fibers are arbitrarily selected from the two-dimensional image observed by a scanning electron microscope (SEM) excluding defects such as fiber lumps, fiber intersections, and polymer droplets, and are orthogonal to the longitudinal direction of the fibers. The length when the line was drawn was directly read as the fiber diameter, and the average value of these was taken as the average fiber diameter (nm). The results are shown in Table 1 below.
〔評価1−3:親水性〕
実施例1ないし3、参考例1ないし3、並びに比較例1及び2の繊維各0.25gを、イオン交換水50mLに1分間浸漬し、親水性の評価を行った。評価は以下の基準で目視により行った。
A:繊維が水中に沈降または分散する。
B:繊維が水面に浮く。
[Evaluation 1-3: Hydrophilicity]
0.25 g of each of the fibers of Examples 1 to 3, Reference Examples 1 to 3, and Comparative Examples 1 and 2 was immersed in 50 mL of ion-exchanged water for 1 minute to evaluate the hydrophilicity. The evaluation was performed visually according to the following criteria.
A: Fibers settle or disperse in water.
B: Fibers float on the surface of the water.
実施例1ないし3、参考例1ないし3では、表1に示すとおり、綿状の細径繊維を製造することができた。特に電界紡糸後の繊維に加熱を行った実施例1ないし3は、参考例1ないし3と比較して、親水性が優れていることが判る。それに対して、比較例1及び2では電界紡糸を行うことができず、繊維を製造することができなかった。 In Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 to 3, cotton-like fine-diameter fibers could be produced as shown in Table 1. In particular, it can be seen that Examples 1 to 3 in which the fibers after electrospinning are heated are superior in hydrophilicity as compared with Reference Examples 1 to 3. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, electrospinning could not be performed and fibers could not be produced.
<2.繊維シート>
〔実施例4ないし7〕
実施例1と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径550nmの繊維Fを得た。捕集された繊維は、210mm×297mm(JIS A4サイズ)に回収した後、回収した繊維をハンドプレス機(株式会社東洋精機製作所、ミニテストプレスMP−WCL)を用いて常温で10MPa、10秒間の条件でプレス加工することでシートを作製した。この繊維シートを130℃に加熱した恒温槽に20分間保持することによって、目的の繊維シートを得た。この繊維シートの坪量は20g/m2であった。
<2. Fiber sheet>
[Examples 4 to 7]
The fibers F having an average fiber diameter of 550 nm were obtained by electrospinning under the same spinning conditions as in Example 1. The collected fibers are collected in 210 mm x 297 mm (JIS A4 size), and then the collected fibers are used in a hand press machine (Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., Minitest Press MP-WCL) at room temperature for 10 MPa for 10 seconds. A sheet was produced by pressing under the conditions of. The desired fiber sheet was obtained by holding the fiber sheet in a constant temperature bath heated to 130 ° C. for 20 minutes. The basis weight of this fiber sheet was 20 g / m 2 .
〔実施例8〕
溶融液Rの吐出量を1.2g/minの条件に変更した他は、実施例1と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径1000nmの繊維Fを得た。この繊維Fを実施例4と同様の条件でプレス加工及び加熱することにより目的の繊維シートを得た。
[Example 8]
Fiber F having an average fiber diameter of 1000 nm was obtained by electrospinning under the same spinning conditions as in Example 1 except that the discharge rate of the melt R was changed to 1.2 g / min. The fiber F was pressed and heated under the same conditions as in Example 4 to obtain a desired fiber sheet.
〔実施例9〕
溶融液Rの吐出量を1.5g/minの条件に変更した他は、実施例1と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径1500nmの繊維Fを得た。この繊維Fを実施例4と同様の条件でプレス加工及び加熱することにより目的の繊維シートを得た。
[Example 9]
Fiber F having an average fiber diameter of 1500 nm was obtained by electrospinning under the same spinning conditions as in Example 1 except that the discharge rate of the melt R was changed to 1.5 g / min. The fiber F was pressed and heated under the same conditions as in Example 4 to obtain a desired fiber sheet.
〔実施例10〕
流体噴射装置23から噴出される空気流の温度を25℃の条件に変更した他は、実施例1と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径5000nmの繊維Fを得た。この繊維Fを実施例4と同様の条件でプレス加工及び加熱することにより目的の繊維シートを得た。
[Example 10]
Fiber F having an average fiber diameter of 5000 nm was obtained by electrospinning under the same spinning conditions as in Example 1 except that the temperature of the air flow ejected from the
〔参考例4〕
実施例4と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
[Reference Example 4]
A fiber sheet was obtained by electrospinning and pressing under the same conditions as in Example 4. The fiber sheet was not heated.
〔参考例5〕
実施例8と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
[Reference Example 5]
A fiber sheet was obtained by electrospinning and pressing under the same conditions as in Example 8. The fiber sheet was not heated.
〔参考例6〕
実施例9と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
[Reference Example 6]
A fiber sheet was obtained by electrospinning and pressing under the same conditions as in Example 9. The fiber sheet was not heated.
〔参考例7〕
実施例10と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
[Reference Example 7]
A fiber sheet was obtained by electrospinning and pressing under the same conditions as in Example 10. The fiber sheet was not heated.
〔評価2−1:平均繊維径の測定〕
実施例4ないし10並びに参考例4ないし7の繊維シートにおける平均繊維径の測定は、上述の〔評価1−2:平均繊維径の測定〕と同様に実施した。結果を以下の表2に示す。
[Evaluation 2-1: Measurement of average fiber diameter]
The measurement of the average fiber diameter in the fiber sheets of Examples 4 to 10 and Reference Examples 4 to 7 was carried out in the same manner as in the above-mentioned [Evaluation 1-2: Measurement of average fiber diameter]. The results are shown in Table 2 below.
〔評価2−2:濡れ時間の測定〕
実施例4ないし10並びに参考例4ないし7の繊維シートを5cm四方に切り取り、これを含浸液(イオン交換水)に浸漬した。水が繊維シート全面に広がるまでの時間を計測し、これを濡れ時間(sec)とした。結果を以下の表2に示す。
[Evaluation 2-2: Measurement of wetting time]
The fiber sheets of Examples 4 to 10 and Reference Examples 4 to 7 were cut into 5 cm squares and immersed in an impregnating solution (ion-exchanged water). The time required for water to spread over the entire surface of the fiber sheet was measured, and this was defined as the wetting time (sec). The results are shown in Table 2 below.
〔評価2−3:含浸率の測定〕
上述の〔評価2−2:濡れ時間の測定〕で測定された濡れ時間(sec)における水の含浸率(%)を以下の式から算出した。結果を以下の表2に示す。
含浸率(%)=100×(濡れ時間における繊維シートの質量(g)−浸漬前の繊維シートの質量(g))/浸漬前の繊維シートの質量(g)
なお濡れ時間における繊維シートの質量(g)は、〔評価2−2:濡れ時間の測定〕の測定後に含浸液から繊維シートをピンセットで引き揚げ、1分間後に測定した質量を意味する。なお1時間以上浸漬しても水が繊維シート全面に広がらない場合、1時間後の繊維シートの質量を濡れ時間における繊維シートの質量とした。
[Evaluation 2-3: Measurement of impregnation rate]
The water impregnation rate (%) at the wetting time (sec) measured in the above [Evaluation 2-2: Measurement of wetting time] was calculated from the following formula. The results are shown in Table 2 below.
Impregnation rate (%) = 100 × (mass of fiber sheet at wetting time (g) -mass of fiber sheet before immersion (g)) / mass of fiber sheet before immersion (g)
The mass (g) of the fiber sheet at the wetting time means the mass measured after 1 minute by pulling up the fiber sheet from the impregnating solution with tweezers after the measurement of [Evaluation 2-2: Measurement of wetting time]. When water did not spread over the entire surface of the fiber sheet even after being immersed for 1 hour or more, the mass of the fiber sheet after 1 hour was taken as the mass of the fiber sheet at the wetting time.
表2に示されるとおり、繊維シートを加熱した実施例4ないし10は、参考例4ないし7と比較して、溶融電界紡糸によって得られた繊維をシートに成形した場合でも、濡れ時間が短い、又は含水率の高い、すなわち親水性が高い繊維シートが製造できることが判る。特に、繊維径が1200nm以下である繊維シートを加熱した実施例4ないし8は、参考例4及び5と比較して極めて高い含浸率であった。なお、実施例10及び参考例7は繊維径が大きいため、水に対して濡れにくく、1時間以内に水が繊維シート全面に広がらなかったが、実施例10の繊維シートにおける含浸率は、参考例7と比較して高かった。 As shown in Table 2, Examples 4 to 10 in which the fiber sheet is heated have a shorter wetting time than Reference Examples 4 to 7 even when the fiber obtained by melt electrospinning is molded into the sheet. Alternatively, it can be seen that a fiber sheet having a high water content, that is, a high hydrophilicity can be produced. In particular, Examples 4 to 8 in which the fiber sheet having a fiber diameter of 1200 nm or less was heated had an extremely high impregnation rate as compared with Reference Examples 4 and 5. Since the fiber diameter of Example 10 and Reference Example 7 was large, it was difficult to get wet with water, and water did not spread over the entire surface of the fiber sheet within 1 hour. However, the impregnation rate in the fiber sheet of Example 10 is reference. It was higher than that of Example 7.
10 溶融電界紡糸装置
11 筐体
12 吐出ノズル
13 ノズルベース
14 吐出ノズル先端部
19 ホッパー
21 帯電電極
22 高電圧発生装置
23 流体噴射装置
24 捕集シート
25 搬送コンベア
26 高電圧発生装置
27 捕集電極
31 プレスロール
32 加熱装置
A 空気流
F 繊維
F’ 繊維シート
R 樹脂組成物の溶融液
10 Melt electric
Claims (11)
前記繊維を前記ポリオレフィン樹脂の融点以下の温度で且つ120℃以上140℃以下で加熱する加熱工程とを有する、繊維の製造方法。 A spinning process in which a melt of a resin composition containing a polyolefin resin and a surfactant is spun by an electrospinning method to obtain a fiber having a fiber diameter of 1210 nm or less.
A method for producing a fiber, comprising a heating step of heating the fiber at a temperature equal to or lower than the melting point of the polyolefin resin and at 120 ° C. or higher and 140 ° C. or lower.
前記有機スルホン酸塩は、分子構造中の末端にアルキル基を有するか、あるいは分子構造中の一部にアルキレン基を有し、且つ分子構造中の任意の位置に塩構造をもったスルホン酸基を有する、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。 The surfactant is an organic sulfonate and
The organic sulfonate has an alkyl group at the terminal in the molecular structure, or has an alkylene group in a part of the molecular structure and has a sulfonic acid group having a salt structure at an arbitrary position in the molecular structure. The method for producing a fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the fiber is produced.
界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、
前記繊維シートを前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、
前記成形工程と前記加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う、繊維シートの製造方法。 A method for producing a fiber sheet containing fibers obtained by the production method according to any one of claims 1 to 8.
A spinning process in which a melt of a resin composition containing a surfactant and a thermoplastic resin is spun by an electrospinning method to obtain fibers.
The molding process of pressing the fiber to obtain a fiber sheet and
It has a heating step of heating the fiber sheet at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin.
A method for producing a fiber sheet, in which the molding step and the heating step are performed in this order, in the reverse order, or at the same time.
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