JP7364829B2 - 分割型複合繊維及びこれを用いた繊維構造物 - Google Patents

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Description

本発明は、分割型複合繊維及びこれを用いた繊維構造物に関する。
極細繊維及び極細繊維を含む繊維構造物を得るために、複数の熱可塑性樹脂を使用し、繊維断面を観察したときに、断面が2個以上の樹脂セグメント(以下、単にセグメントと称す)で構成される分割型複合繊維を用いる方法が知られている。分割型複合繊維を用いると、繊維を各セグメントに分割することで、極細繊維を容易に得ることができる。しかし、分割処理が不十分であると、分割されていない部分、すなわち、セグメント同士が膠着したままの状態で残っている部分(一般的には未分割繊維とも称される)が残ることが知られている。
また、分割型複合繊維を構成するセグメントは、一般的に単一の樹脂成分(複数種類の熱可塑性樹脂を混合した樹脂成分であっても、セグメント内ではそれらが均一に混ざった単一の樹脂成分)で構成されているため、分割処理を十分に行うと極細繊維を得られるが、それらの極細繊維間を接着させる場合、極細繊維よりも繊維径の大きな熱接着繊維、例えば表面が前記極細繊維を構成する熱可塑性樹脂よりも低融点の熱可塑性樹脂で構成された芯鞘型複合繊維を混合することが必要となる。その結果、極細繊維間を当該極細繊維よりも繊維径の大きい熱接着繊維を用いて接着させて得られる繊維構造物は、その緻密性が低下することが知られている。
また、分割型複合繊維を構成する2個以上のセグメントについて、隣接するセグメントを構成する熱可塑性樹脂として、ポリプロピレンとポリエチレンといった、ポリオレフィン系樹脂同士、またポリエチレンテレフタレートと共重合ポリエステルといったポリエステル系樹脂同士といった、相溶性の高い樹脂を組み合わせた分割型複合繊維の場合、隣接するセグメント間の膠着が強くなりやすく、得られる繊維構造物において未分割部分(未分割繊維)が残存しやすくなる。
例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン-プロピレン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン三元共重合体等のポリオレフィン樹脂同士を組み合わせた分割型複合繊維;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、ポリブチレンテレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル樹脂同士を組みあわせた分割型複合繊維を例示できる。そのような分割型複合繊維は未分割部分を残さないようにするため、繊維構造物の製造段階において繊維同士を混合する際に強く撹拌する、得られた繊維構造物に高圧水流を噴射する、得られた繊維構造物を2本の金属ロールで挟み、プレスする、といった強い衝撃を与える分割処理を行う必要がある。
分割性を向上し、得られる繊維構造物が極細繊維のみで構成され、前記極細繊維のうち一部の極細繊維について極細繊維表面を融解させることで極細繊維間が接着し、引張強力や突刺強度といった機械的特性に優れる繊維構造物を得るために、分割型複合繊維を構成する2個以上のセグメントの中で、一方は単一成分のセグメント(単一型セグメント)のままで、他方のセグメントの断面形状を、芯鞘型断面形状にすること(芯鞘型セグメントにすること)等が検討されている(例えば、特許文献1~4参照)。
特許文献1は、単一成分のセグメント(単一型セグメント)と、芯鞘型セグメントの芯成分が同じ高融点のα-オレフィン重合体成分からなり、芯鞘型セグメントの鞘成分は、低融点のα-オレフィン重合体成分で構成され、低融点のα-オレフィン重合体成分及び高融点のα-オレフィン重合体成分のロックウェル硬度Rが共に60以上であることで分割性に優れる分割型複合繊維を報告する。
特許文献2は、芯鞘型セグメントの断面を特定の形状にすることで分割性に優れる分割型複合繊維を報告する。また、特許文献3及び4は、単一型セグメントが特定のz平均分子量(Mz)及び特定の重量平均分子量(Mw)を有するポリプロピレン樹脂を主成分として含むことで、分割性に優れる分割型複合繊維を報告する。
特許文献1~4に記載の分割型複合繊維は、高圧水流による分割処理を行わなくても、セグメントとセグメントの界面が剥がれセグメント毎に分割することで極細繊維が発生する。加えて芯鞘型セグメントを有するので、これらの分割型複合繊維のみで構成された繊維構造物であっても繊維間を熱接着することが可能である。
特開平4-163315号公報 特開2011-9150号公報 特開2012-142235号公報 特開2012-140734号公報
しかし、繊維構造物の緻密性が求められる用途、例えば、繊維構造物を電極間のセパレータとして使用する各種二次電池;より高いろ過精度が求められる、液体、気体用の各種フィルターのろ過材(フィルター材);逆浸透膜(RO膜)やナノろ過膜(NF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、精密ろ過膜(MF膜)といった各種ろ過膜の支持体として使用される、各種膜支持体用の繊維構造物;拭き取る部分への刺激、傷付きの低下を求められる対人及び対物ワイピング材;肌に接触したときに柔らかい風合いが必要とされる化粧料含浸皮膚被覆シート(一般的にはフェイスマスクとも称される);及び吸収性物品用シート等の用途では分割型複合繊維の更なる性能の向上が要求されている。特許文献1~4の分割型複合繊維についても、全体的な性能、特に繊維製造時の生産性(例えば、繊維製造時に分割型複合繊維を構成する各セグメントの形状及び配置が整いやすく、溶融紡糸及び延伸工程時に糸切れが発生しにくいこと等)及び分割性等を更に向上させることが求められている。
本発明者等は、驚くべきことに、第1セグメントと第2セグメントで構成される分割型複合繊維であって、第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントであり、第2セグメントの断面構造が前記第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントとなっている分割型複合繊維において、第1セグメントが、紡糸後のQ値(重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比であり、Mw/Mnと表される)が特定の範囲を満たすポリプロピレン樹脂を含み、得られた分割型複合繊維について、示差走査熱量測定(以下、単にDSCとも称す)を行うことで得られるDSC曲線において、ポリプロピレン樹脂の融解によって発生する吸熱ピーク(ポリプロピレン樹脂の融解ピーク)の形状が特定の形状を示すポリプロピレン樹脂を含む樹脂成分を用いることで、繊維製造時の生産性及び得られた分割型複合繊維の分割性等が更に向上することをみいだした。
さらに、本発明者等は、そのような分割型複合繊維において、得られる分割型複合繊維を使用して製造される不織布(繊維構造物)は、分割型複合繊維を分割して得られた芯鞘型樹脂セグメントの鞘部分を溶融させることで前記不織布を構成する繊維同士(例えば極細繊維同士)を接着できることを見いだした。このような不織布は、極細繊維を主な繊維として構成されるので内部の構造が緻密であるだけでなく、極細の芯鞘型複合繊維を構成する鞘成分によって極細繊維間が接着しており、引張強度及び突刺強度等の機械的特性に優れる繊維構造物となることを見いだして、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は一の要旨において、
第1セグメントと第2セグメントを含む分割型複合繊維であり、
前記第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントであり、
前記第2セグメントは、断面構造が第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントであり、
前記第1成分は、ポリプロピレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分であり、
前記第2成分は、ポリエチレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分であり、
紡糸後に測定される、前記ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が、6以下であり、
紡糸後にJIS K 7121(1987年) プラスチックの転移温度測定方法に基づいて測定される、示差走査熱量測定(DSC)のDSC曲線における前記ポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピーク形状である、分割型複合繊維を提供する。
本願発明は、上述のような特徴を有するので、繊維製造時の生産性及び分割性等の問題の少なくとも一つが向上する。更に、そのような分割型複合繊維を使用して製造される不織布(繊維構造物)は、繊維構造物の構造が緻密であり、かつ適度な通気性を有する。更に前記第2セグメントの断面構造が芯鞘型樹脂セグメントである当該芯鞘型セグメントの鞘成分を構成する第2成分(即ちポリエチレン樹脂)を溶融させることで極細繊維間が接着し、機械的特性の優れた不織布(繊維構造物)となる。
なお、本明細書において、「~」の記号は、両端点を含む意味で用いるものとする。
図1は、本発明の形態の分割型複合繊維の断面を模式的に示す。 図2は、本発明の他の形態の分割型複合繊維の断面を模式的に示す。 図3は、参考例で用いた分割型複合繊維の断面を模式的に示す。 図4は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、低温側に第1融解ピーク(a)が明確に現れた後、高温側に第2融解ピーク(a)が現れることを模式的に示す。 図5は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、高温側の第2融解ピーク(a)の伸びを模式的に示す。 図6は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、第1融解ピーク面積(S)を模式的に示す。 図7は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、第2融解ピーク面積(S)を模式的に示す。 図8は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、低温側に第1融解ピーク(a)が肩のピークとして現れた後、高温側に第2融解ピーク(a)が現れることを模式的に示す。 図9は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、高温側の第2融解ピークの伸びを模式的に示す。 図10は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、第1融解ピーク面積(S)を模式的に示す。 図11は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、第2融解ピーク面積(S)を模式的に示す。 図12は、ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、1つの融解ピークが明確に現れることを模式的に示す。 図13は、実施例1の分割型複合繊維について行った示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線を示す。 図14は、実施例7の分割型複合繊維について行った示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線を示す。 図15は、比較例1の分割型複合繊維について行った示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線を示す。 図16は、比較例3の分割型複合繊維について行った示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線を示す。 図17は、比較例5の分割型複合繊維について行った示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線を示す。 図18は、比較例6の分割型複合繊維について行った示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線を示す。
図1~2に本発明の形態の分割型複合繊維(10、20)の断面を模式的に示す。いずれも第1セグメント(1)及び第2セグメント(2)を含み、第1セグメント(1)は、単一構造のセグメントであるが、第2セグメント(2)は、芯鞘型セグメント(図1及び図2)である。芯鞘型セグメントは、芯成分(4、14)と鞘成分(6、16)を有することができる。更に、分割型複合繊維は、中空(8)を有してよい(図1)。
<第1セグメント>
第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントである。第1セグメントは、分割型複合繊維の割繊により極細繊維1を形成する。言い換えるならば、第1セグメントは、第1成分から構成されており、断面が単一構造の単一型セグメントである。前記第1成分は、ポリプロピレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分である。前記第1成分は、ポリプロピレン樹脂を75質量%以上含むことが好ましく、80質量%以上含むことがより好ましい。
第1成分は、ポリプロピレン樹脂から実質的に成ることが特に好ましい。ここで、「実質的に」という用語は、通常、製品として提供されるポリプロピレン樹脂は安定剤等の添加剤を含むため、及び/又は繊維の製造の際に、各種添加剤が添加されるため、ポリプロピレン樹脂のみから成り、他の成分を全く含まない形態の繊維を得られないことを考慮している。通常、第1成分は、添加剤を最大で15質量%含むことができる。
本発明において、紡糸後に測定した、ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)(以下「Q値」ともいう)は、6以下であり、2~6であることが好ましく、2.2~5.6であることがより好ましく、2.3~5.2であることが特に好ましく、2.4~5.0が最も好ましい。上述のMw/Mnの範囲の下限は、いずれも2以上であってもよく、2.4以上であってもよい。例えば、2以上6であってよく、2.5以上6以下であってよく、2.8以上6以下であってよく、3.4以上6未満であってよい。Q値が6以下であることで、紡糸後のポリプロピレン樹脂は、その中に含まれるポリプロピレン分子の大きさ(ポリプロピレン分子鎖の長さ)が揃っていて、その分布の幅がより狭いためポリプロピレン分子の挙動が揃いやすい。その結果、分割型複合繊維において繊維の断面形状、各セグメントの断面形状が整いやすいだけでなく、紡糸及び延伸時の糸切れが発生しにくい、生産性の高い繊維が得られやすくなる。繊維の生産性が良好であるため、得られた分割型複合繊維、及びそれを用いた繊維構造物の諸物性がより向上する。
紡糸後に測定した、ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量(Mw)は、150000~700000であることが好ましく、200000~500000であることがより好ましく、230000~400000であることが特に好ましい。また、紡糸後に測定した、ポリプロピレン樹脂の数平均分子量(Mn)は、43000~150000であることが好ましく、48000~120000であることがより好ましく、55000~100000であることが特に好ましい。ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の測定方法は、実施例に記載した。
ポリプロピレン樹脂は、プロピレンのホモポリマー(プロピレンをモノマーとする単独重合体)であってもよいし、プロピレンをモノマーとして含む共重合体(以下、ポリプロピレン系樹脂と称す)であってもよい。ポリプロピレン樹脂は本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、特に限定されることはない。ポリプロピレン系樹脂としてはプロピレンをモノマーとして含むランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体又はそれらの混合物を用いることができる。上記ランダム共重合体、ブロック共重合体及びグラフト共重合体として、例えば、エチレン及び炭素数4以上のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも一種のα-オレフィンとの共重合体を例示できる。
上記炭素数4以上のα-オレフィンは、本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、特に限定されることはないが、例えば、1-ブテン、1-ペンテン、3,3-ジメチル-1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-オクタデセンなどを例示できる。上記共重合体におけるプロピレンの含有量は、50質量%より多いことが好ましい。第一成分としては、プロピレンのホモポリマーや上記ポリプロピレン系樹脂が使用できるが、製造し易さ及び経済性(製造コスト)等を考慮すると、プロピレンのホモポリマーが特に好ましい。これらは、単独で用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
ポリプロピレン樹脂は、JIS K 7210に準ずるメルトフローレート(以下、「MFR230」ともいう;測定温度230℃、荷重2.16kgf(21.18N))は、8g/10分以上60g/10分以下であることが好ましく、15g/10分以上60g/10分以下であることがより好ましく、20g/10分以上45g/10分以下であることが特に好ましく、25g/10分以上40g/10分以下であることが最も好ましい。
本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、第1セグメントは、公知の分割促進剤を含むことができる。公知の分割促進剤として、例えば、シリコン化合物系分割促進剤、不飽和カルボン酸系分割促進剤、(メタ)アクリル酸系化合物分割促進剤などを使用できるが、この中でも分割性を向上させる観点から、(メタ)アクリル酸系化合物の分割促進剤が好ましく、(メタ)アクリル酸金属塩がより好ましい。分割促進剤として第1セグメントに(メタ)アクリル酸金属塩を含有させる場合、第1セグメント全体に対して、(メタ)アクリル酸金属塩を、1~10質量%含有させてよい。
<第2セグメント>
本発明の分割型複合繊維は、第2セグメントを含む。第2セグメントは、分割型複合繊維の割繊により第2セグメントに由来する極細繊維2を形成することが好ましい。第2セグメントは、断面構造が第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントである。
第2成分は、ポリエチレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分である。好ましくは、上記第2成分は、ポリエチレン樹脂を75質量%以上含む樹脂成分であり、ポリエチレン樹脂を80質量%以上含むことがより好ましい。第2成分は、ポリエチレン樹脂から実質的に成ることが特に好ましい。ここで、「実質的に」という用語は、通常、製品として提供されるポリエチレン樹脂は安定剤等の添加剤を含むため、及び/又は繊維の製造の際に、各種添加剤が添加されるため、ポリエチレン樹脂のみから成り、他の成分を全く含まない形態の繊維を得られないことを考慮している。通常、第2成分は、添加剤を最大で15質量%含むことができる。
ポリエチレン樹脂は、ポリプロピレン樹脂との相溶性がよく、これらを組み合わせた分割型複合繊維は一般的に分割性が低い。本発明では、ポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂との組み合わせであっても、優れた分割性を得ることができる。
ポリエチレン樹脂は、エチレンのホモポリマー(エチレンをモノマーとする単独重合体であり、密度、分子構造の違いから高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンがある)であってもよいし、エチレンをモノマーとして含む共重合体(以下、ポリエチレン系樹脂と称す)であってもよい。ポリエチレン樹脂は本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、特に限定されることはない。ポリエチレン系樹脂としてはエチレンをモノマーとして含むランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体又はそれらの混合物を用いることができる。上記ランダム共重合体、ブロック共重合体及びグラフト共重合体として、例えば、エチレン及び炭素数3以上のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも一種のα-オレフィンとの共重合体を例示できる。
上記炭素数3以上のα-オレフィンは、本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、特に限定されることはないが、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3,3-ジメチル-1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-オクタデセンなどを例示できる。上記共重合体におけるエチレンの含有量は、50質量%以上であることが好ましい。第二成分としては、エチレンのホモポリマーや上記ポリエチレン系樹脂が使用できるが、製造し易さ及び経済性(製造コスト)を考慮すると、エチレンのホモポリマーが特に好ましい。これらは、単独で用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
ポリエチレン樹脂は、JIS K 7210に準ずるメルトフローレート(以下、「MFR190」ともいう;測定温度190℃、荷重2.16kgf(21.18N))は、5g/10分以上30g/10分未満であることが好ましく、8g/10分以上28g/10分未満であることがより好ましく、10g/10分以上25g/10分未満であることが特に好ましい。ポリエチレン樹脂のMFR190が、5g/10分以上30g/10分未満の範囲にある場合、分割型複合繊維の生産性がより向上する。
本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、第2セグメントは、公知の分割促進剤を含むことができる。公知の分割促進剤として、例えば、シリコン化合物系分割促進剤、不飽和カルボン酸系分割促進剤、(メタ)アクリル酸系化合物分割促進剤などを使用できるが、この中でも分割性を向上させる観点から、(メタ)アクリル酸系化合物の分割促進剤が好ましく、(メタ)アクリル酸金属塩がより好ましい。分割促進剤として第2セグメントに(メタ)アクリル酸金属塩を含有させる場合、第2セグメント全体に対して、(メタ)アクリル酸金属塩を、1~10質量%含有させてよい。
第2セグメントは、断面構造が第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントである。第2セグメントが、芯鞘型樹脂セグメントであることで、分割型複合繊維を割繊させることにより、繊維断面が芯鞘型の複合繊維となっている極細繊維が形成される。その芯鞘型極細複合繊維の鞘成分である第2成分(ポリエチレン樹脂を50重量%以上含む)のみを溶融させることにより、分割型複合繊維の割繊により形成された極細繊維同士を熱接着させることができる。そして、突刺強度及び引張強度等の機械的特性のより優れる繊維構造物を得ることができる。
第2セグメントは芯鞘型樹脂セグメントであり、芯成分は第1成分であるので、分割型複合繊維が2種の樹脂成分で構成されることになり、ノズル設計および複合紡糸がより容易となる。
第2セグメントは芯鞘型樹脂セグメントであり、第2セグメントの芯成分の断面形状は、本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、特に限定されることはない。芯成分の断面は、例えば、楕円形状を有してよく、あるいは真円形状を有してよい。また、芯成分は、第2セグメントの中心に位置してよく、あるいは中心に位置せず、偏心していてよい。
第2成分(鞘成分を構成し得る)は、第1成分(芯成分を構成し得る)の融点より、低い融点を有することが好ましい。第2成分の融点は、第1成分の融点より、10℃以上低いことが好ましく、20℃以上低いことがより好ましい。
<分割型複合繊維>
本発明の形態の分割型複合繊維は、第1セグメントと第2セグメントを含むが、更に、他の樹脂セグメント、例えば第3のセグメントを含んでもよい。本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、他の樹脂セグメントは特に制限されることはない。他のセグメントを構成する樹脂成分として、例えば、ポリブテン-1、ポリメチルペンテン、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンプロピレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン6、又はナイロン66等を単独又は、二種以上を組み合せて用いてよい。他のセグメントは、1種又は2種以上であってよい。
分割型複合繊維は、各セグメントが相互に配置されていることが好ましい。例えば、放射状、多層状、十字状などであってよい。中でも、分割型複合繊維の分割性をさらに向上させる観点から、分割型複合繊維の各セグメントの配列は放射状であることが好ましい。
分割型複合繊維において、分割数(セグメント総数)は、分割型複合繊維の繊度、得ようとする極細繊維の繊度などに応じて決定されてよい。分割数は、例えば、4~30であることが好ましく、6~24であることがより好ましく、8~18であることが最も好ましく、8~16であることが更に最も好ましい。分割数が4~30である場合、繊維の生産性が適度で有り得、より紡糸し易いにもかかわらず、分割性も適度に保たれ得る。
分割型複合繊維は、繊維断面からみて繊維中心部に中空部を有することが好ましい。繊維中心部に中空部を有する場合、繊維中心部に中空部を有しない分割型複合繊維と比較して、繊維構造物の突刺強度をより高くすることができる。これは、分割型複合繊維の割繊により形成される極細繊維の繊維断面がより円形に近い形状となるためであると予想される。更に、分割型複合繊維の紡糸時の糸切れを抑制することができる。
分割型複合繊維が中空部を有する場合、その中空率は、分割率および極細繊維の断面形状などに応じて決定することができる。中空率は、繊維断面に占める中空部の面積の割合である。例えば、中空率は、1%~50%程度であることが好ましく、5%~40%程度であることが好ましい。より具体的には、分割数が6~10である場合、中空率は5%~20%であることが好ましく、分割数が12~20である場合、中空率は15%~40%であることが好ましい。中空率は、1%~50%程度である場合、中空部を設けることによる効果を得やすいにもかかわらず、製造工程で分割型複合繊維が分割し難いので、取り扱い易く好ましい。
分割型複合繊維の繊維断面において、第1セグメントは、面積で20%~80%を占めることが好ましく、面積で40%~60%を占めることがより好ましい。分割型複合繊維の第1セグメントが面積で20%~80%を占める場合、分割型複合繊維の分割性が低下し難く、容易に分割して、第1セグメントに由来する極細繊維1を形成できる。
本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、分割型複合繊維を構成する第1セグメントと第2セグメントとの容積比は、特に限定されることはない。例えば、第1セグメントの容積と第2セグメントの容積(第2セグメントの断面構造が、第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントであるため、第2セグメントの芯成分と鞘成分とを合わせた容積)の比は、2/8~8/2(第1セグメントの容積/第2セグメントの容積)であることが好ましく、4/6~6/4であることがより好ましい。容積比が2/8~8/2である場合、紡糸性及び分割性がより向上し好ましい。
第2セグメントは芯鞘型樹脂セグメントであり、繊維断面の[第1セグメント+第2セグメント芯成分]/[第2セグメントの鞘成分]の容積比は、2/8~8/2であることが好ましく、4/6~6/4であることがより好ましい。容積比が2/8~8/2である場合、紡糸性及び分割性がより向上し好ましい。尚、例えば、[第1セグメント+第2セグメントの芯成分]/[第2セグメントの鞘成分]の容積比が5/5である場合、第1セグメントの容積は、第2セグメント全体の容積よりも小さくなることに留意すべきである。
本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、第1成分と第2成分との容積比は、特に限定されることはない。例えば、第1成分の容積と第2成分の容積(芯成分と鞘成分とを合わせた容積)の比は、8/2~3/7(第1成分の容積/第2成分の容積)であることが好ましく、75/25~35/65であることがより好ましく、70/30~40/60であることが特に好ましい。容積比が8/2~3/7である場合、紡糸性及び分割性がより向上し好ましい。
本発明が目的とする分割型複合繊維を得ることができる限り、分割型複合繊維の分割前の繊度は、特に限定されることはないが、0.5dtex~4.8dtexであることが好ましく、0.8dtex~3.6dtexであることがより好ましく、1.1dtex~2.4dtexであることがさらに好ましく、1.1dtex~2.0dtexであることが最も好ましい。分割型複合繊維の分割前の繊度が、0.5dtex~4.8dtexである場合、紡糸をよりし易く、生産性がより向上し好ましい。
分割型複合繊維の分割前の単繊維強度は、2.5~7.0cN/dtexであることが好ましく、2.7~6.5cN/dtexであることがより好ましく、2.8~6.0cN/dtexであることが更により好ましく、3.0~5.8cN/dtexであることが特に好ましい。単繊維強度は、実施例に記載の方法で、測定する。
分割型繊維の分割前の伸度は、10~120%であることが好ましく、15~80%であることがより好ましく、20~60%であることが更により好ましく、20~55%であることが特に好ましい。伸度は、実施例に記載の方法で、測定する。
分割型複合繊維について、DSC(示差走査熱量測定)を行い、得られるDSC曲線について説明する。分割型複合繊維全体のDSCによるDSC曲線は、分割型複合繊維に含まれるポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂の各々の融点、分子量分布、結晶状態、結晶化度、分割型複合繊維中に含有される量、また、分割型複合繊維中に含まれる他の熱可塑性樹脂の種類、量、それらの結晶状態によって変わり得る。
本発明の分割型複合繊維は、DSCを行い、得られるDSC曲線のうち、ポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状によって、分割型複合繊維の諸物性、特に分割型複合繊維の分割性が影響される。以下、本発明の分割型複合繊維についてDSCを行って得られるDSC曲線によって示されるポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状について説明する。ポリプロピレン樹脂を含む分割型複合繊維では、DSC曲線において、ポリプロピレン樹脂の融解ピークが図4~11に示す形状のピークとなって現れる。
図4~11の各符号は次のものを示す。
a:分割型複合繊維に含まれるポリプロピレン樹脂の融解ピーク
:ポリプロピレン樹脂の第1融解ピーク(第1融解ピーク)
:ポリプロピレン樹脂の第2融解ピーク(第2融解ピーク)
:ポリプロピレン樹脂の融解ピークにおける谷間(融解ピークの谷間)
:ポリプロピレン樹脂の第1融解ピーク温度(℃)
(以下、単に第1融解ピーク温度とも称す)
:ポリプロピレン樹脂の第2融解ピーク温度(℃)
(以下、単に第2融解ピーク温度とも称す)
:ポリプロピレン樹脂の第2融解ピークにおける熱流束(mW)
:ポリプロピレン樹脂の第1融解ピークと第2融解ピークの間に存在する谷間(前記a)における熱流束(mW)
:ポリプロピレン樹脂の第1吸熱ピークの面積(第1融解ピーク面積)
:ポリプロピレン樹脂の第2吸熱ピークの面積(第2融解ピーク面積)
BLLT:DSC曲線における低温側のベースライン
BLHT:DSC曲線における高温側のベースライン
BL:DSC曲線において、低温側のベースラインを、その高温側の終端部(BLLTの右端部分)から、高温側ベースラインの低温側終端部(BLHTの左端部)に向けて延長した直線
なお、図4~11において縦軸は熱流束(heat flux)(通常、単位はmW:ミリワット)で吸熱エネルギーに相当し、横軸は時間(通常単位は秒又は分)を示している。
本発明の分割型複合繊維は、DSC曲線において、ポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピーク形状であることを特徴とする。ポリプロプレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピーク形状であるとは、以下の(1)又は(2)のいずれかに相当する形状であることを指す。
(1)ポリプロピレン樹脂の吸熱ピークにおいて、低温側(言い換えるならば、昇温開始から経過した時間が短い側)に第1融解ピーク(a)が現れた後、ポリプロピレン樹脂の融解ピークにおける谷間(a)が明確に現れた後、高温側(言い換えるならば昇温開始から経過した時間が長い側)に第2融解ピーク(a)が現れる。
(2)ポリプロピレン樹脂の融解ピークにおいて、低温側に第1融解ピークが現れるが、第1融解ピークと第2融解ピークが明確に分離できる2つの頂点として現れず、(言い換えるならば、ポリプロピレン樹脂の融解ピークにおける谷間(a)が明確に現れず)、図8~11で示されるごとく肩のような形状(肩状ピーク)が現れる。
まず、前記(1)の条件を満たす、ポリプロピレン樹脂の融解ピーク形状について説明する。
前記(1)の条件を満たす融解ピーク形状の概略図を図4~7に示す。前記(1)の条件を満たす融解ピークでは、DSCにおいて試料温度が145℃付近より、ポリプロピレン樹脂の融解が開始され、試料温度が約157~165℃の範囲で第1融解ピーク(a)が計測される。時間がさらに経過して、試料温度がさらに上昇すると、ポリプロピレン樹脂の融解ピークにおける谷間(a)が明確に現れた後、試料温度が約165~175℃の範囲で第2融解ピーク(a)が現れ、試料温度が180℃に達する頃にはポリプロピレン樹脂の融解が完了する。
次に、前記(2)の条件を満たす、ポリプロピレン樹脂の融解ピーク形状について説明する。
前記(2)の条件を満たす融解ピーク形状の概略図を図8~11に示す。前記(2)の条件を満たす融解ピークでは、DSCにおいて試料温度が145℃付近より、ポリプロピレン樹脂の融解が開始するが、極小値となる第1融解ピークが測定されず、肩状のピークが測定された後、時間が経過して、試料の温度上昇に伴い、第2融解ピーク(a)が現れ、試料温度が180℃に達する頃にはポリプロピレン樹脂の融解が完了する。このような融解ピークの形状は第1融解ピークと第2融解ピークの温度が近い場合に測定される。
DSC曲線において、ポリプロピレン樹脂の融解ピーク形状がダブルピークであるか否かは、前記(1)~(2)の条件のうちの一つを満たす場合ダブルピークの形状であり、いずれも満たさない場合は、融解ピークの形状がダブルピークではない、いわゆるシングルピークの形状となる(図12)。シングルピーク形状は、DSC曲線を微分したDDSC曲線を調べることで判定することができる。DDSC曲線とは、DSC曲線を時間で一次微分した曲線であり、DSC曲線の傾きを示す。そのため、DSC曲線の傾きがゼロになる時にゼロとなることから、DSC曲線における極大値や極小値ではDDSC曲線の値がゼロとなる。
本発明の分割型複合繊維において、ポリプロピレン樹脂の融解ピーク(a)の形状はダブルピークの形状、より具体的には前記(1)~(2)の条件のうち、いずれか一つを満たせばよいが、前記(1)の条件を満たすことが特に好ましい。DSC曲線におけるポリプロピレン樹脂の融解に起因する吸熱ピークの形状が前記(1)の条件を満たす場合、言い換えるならばDSC曲線において、極小値となる融解ピークが2点存在し、前記2つの融解ピークの間に明確な融解ピークの谷間(a)が存在しているとき、分割型複合繊維に含まれるポリプロピレン樹脂は、結晶化度が高い状態となっているだけでなく、より低温で融解する領域と、より高温で融解する領域に分かれて結晶化していると考えられる。前記(1)の条件を満たす場合、得られる分割型複合繊維の分割性が高められる理由は定かではないが、選定した樹脂の特性および分割型複合繊維のDSC曲線から次のように考えられる。
上述したように、分割型複合繊維のDSC曲線において、ポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状が前記(1)の条件を満たすとき、ポリプロピレン樹脂は、より低温で融解する領域と、より高温で融解する領域に分かれて結晶化していると考えられる。
より低温で融解する領域は、非晶質の相、より低温で融解する結晶相、結晶化した相だが分子量が小さい相、結晶化しているが、延伸工程により分子鎖に歪み・切断が生じている相等が含まれていると推測される。
一方、より高温で融解する結晶領域は、溶融紡糸時に結晶化していないポリプロピレン分子は、延伸工程においてポリプロピレンのガラス転移温度以上にて高い延伸倍率で延伸された結果、ポリプロピレンが十分に結晶化することで生じた領域だと考えられる。
尚、本発明は、このような理由で優れた効果を奏すると考えられるが、このような理由によって、本発明は、何ら制限されることはない。
分割型複合繊維に含まれるポリプロピレン樹脂の結晶化度を高めるには、延伸工程にて、ポリプロピレン分子の大部分を結晶化させることが好ましいと考えられる。そのために、ポリプロピレン分子の大きさ、即ち、ポリプロピレン分子の分子量を揃え、その挙動を揃えた方が好ましいと考えられる。従って、本発明の分割型複合繊維では、樹脂セグメントを構成するポリプロピレン樹脂として、分子量の分布幅がより狭い樹脂、即ち、紡糸後の重量平均分子量と数平均分子量の比であるQ値が6以下のポリプロプレン樹脂を含む。紡糸後のQ値が6より大きいポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレン分子の分子量の幅が大きい、即ち分子量が大きすぎる(分子が長すぎる)ポリプロピレン分子がより多く存在する、及び/又は分子量が小さすぎる(分子が短すぎる)ポリプロピレン分子がより多く存在するため、前者は紡糸工程で結晶化してしまい、延伸工程では伸びにくくなることで延伸工程の工程性悪化を招くおそれがあり、後者は延伸工程を経ても結晶化しにくいため、樹脂セグメント中に軟質な領域として残存し、分割型複合繊維において分割性を低下させる原因となりうる。
なお、本発明において、分割型複合繊維の示差走査熱量測定(DSC)はJIS K 7121(1987年) プラスチックの転移温度測定方法に基づいて測定する。
本発明の形態の分割型複合繊維は、次に示す(A)及び(B)の少なくとも一方を満たすことが好ましい。
(A)前記条件で行った示差走査熱量測定(DSC)において、前記ポリプロピレン樹脂の融解ピークを低温側領域、高温側領域に分け、それぞれの領域の面積を第1融解ピーク面積、第2融解ピーク面積としたとき、第2融解ピーク面積と第1融解ピーク面積の比率(第2融解ピーク面積/第1融解ピーク面積)が0.85以上3.5以下である、好ましくは0.9以上3.2以下である、より好ましくは0.95以上3.0以下である、更により好ましくは1.0以上2.5以下である。
(B)前記条件で行った示差走査熱量測定(DSC)において、前記ポリプロピレン樹脂のDSC曲線における融解ピークについて、後述する方法で求められるW、Wの値から求められる第2ピークの伸びが0.6以上である、第2ピークの伸びは好ましくは0.7以上であり、より好ましくは0.8以上であり、更により好ましくは0.85以上である。
本発明の分割型複合繊維において好ましい条件である、前記(A)の条件について説明する。
分割型複合繊維のDSCにおいて、測定されたポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状が前記(1)の条件を満たす融解ピークである場合、ポリプロピレン樹脂の融解ピークにおける谷間(a)を通過し、グラフの横軸に対して垂直に交わる直線を引き、その直線を境界線として、ポリプロピレンの融解ピークを低温側の領域、高温側領域に分ける。この直線と、DSC曲線、及び、ポリプロピレンの融解ピークにおいて、低温側のベースライン(BLLT)を、その高温側終端部から高温側ベースライン(BLHT)に向けて延長した直線(BL)で囲まれるそれぞれの領域の面積を第1融解ピーク面積、第2融解ピーク面積と称す。より具体的には、図6において、斜線で塗りつぶされている領域Sが第1融解ピーク面積であり、図7において斜線で塗りつぶされている領域Sが第2融解ピーク面積である。
本発明の分割型複合繊維において好ましい条件である、前記(A)の条件について、さらに説明する。
分割型複合繊維のDSCにおいて、測定されたポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状が、前記(2)の条件を満たす融解ピークである場合、ポリプロピレンの融解ピーク(a)において測定された肩状ピークについて、TとTの間でDSC曲線の1次微分の絶対値が最も小さくなる点を通り、グラフの横軸に対して垂直に交わる直線を引き、その直線を境界線として、ポリプロピレンの融解ピークを低温側の領域、高温側の領域に分ける。
この直線と、DSC曲線、およびポリプロピレンの融解ピークにおいて、低温側のベースライン(BLLT)を、その高温側終端部から高温側ベースライン(BLHT)に向けて延長した直線(BL)で囲まれるそれぞれの領域の面積を、第1融解ピーク面積、第2融解ピーク面積と称す。より具体的には、図10において、斜線で塗りつぶされている領域Sが第1融解ピーク面積であり、図11において斜線で塗りつぶされている領域Sが第2融解ピーク面積である。
第2融解ピーク面積と第1融解ピーク面積の比(第2融解ピーク面積/第1融解ピーク面積)を求める場合、DSC曲線を紙に印刷した後前記の方法で境界線を作図した後、第1融解ピーク面積に相当する部分、第2融解ピーク面積に相当する部分を切り取りそれらの質量を測定して、第2融解ピーク面積と第1融解ピーク面積の比(第2融解ピーク面積/第1融解ピーク面積)を得ることができる。又はDSC曲線を任意の区間において自動的に積分できる測定機器を用いて(その測定機器に付属する機能を用いて)、第1融解ピーク面積、第2融解ピーク面積を求め、それらの比を算出することもできる。
本発明の分割型複合繊維において好ましい条件である、前記(B)の条件について説明する。
(B):前記示差走査熱量測定(DSC)において、前記ダブルピーク形状のポリプロピレン樹脂の融解ピークを第1融解ピーク及び第2融解ピークに分け、
第2融解ピーク温度となったときのDSC曲線の値をW(mW)とし、
第1融解ピークと第2融解ピークの間で、DSC曲線の一次微分の絶対値が最小になるDSC曲線の値をW(mW)として、
・第2融解ピークの伸び=(Wの絶対値)-(Wの絶対値)
で定義する第二ピークの伸びが0.6以上である。
より具体的には、図5に示すようにポリプロピレンの融解ピーク(a)において、第2融解ピーク(a)、第1融解ピーク(a)およびa、aの間で測定されるポリプロピレン樹脂の融解ピークにおける谷間(a)が存在する場合、aにおけるDSCの値(W)、融解ピークの谷間(a)となった時のDSCの値(W)を測定し、W、Wそれぞれの絶対値の差が第2融解ピークの伸びである。
本発明の分割型複合繊維において好ましい条件である、前記(B)の条件についてさらに説明する。
分割型複合繊維のDSCにおいて、測定されたポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状が、前記(2)の条件を満たす場合、第2融解ピークの伸びは以下のように定義される。
即ち、(B):前記示差走査熱量測定(DSC)において、前記ダブルピーク形状のポリプロピレン樹脂の融解ピークを第1融解ピーク及び第2融解ピークに分け、
第2融解ピーク温度となったときのDSC曲線の値をW(mW)とし、
第1融解ピークと第2融解ピークの間で、DSC曲線の一次微分の絶対値が最小になるDSC曲線の値をW(mW)として、
・第2融解ピークの伸び=(Wの絶対値)-(Wの絶対値)
で定義する第二ピークの伸びが0.6以上である。
より具体的には、図9に示すようにポリプロピレンの融解ピーク(a)において、第2融解ピーク(a)とその低温側で測定された肩状ピークが存在し、aにおけるDSCの値(W)、TとTの間でDSC曲線の1次微分の絶対値が最も小さくなる点で測定されるDSCの値(W)を測定し、W、Wそれぞれの絶対値の差が第2融解ピークの伸びである。
なお、本発明の形態の分割型複合繊維についてDSCを行い、得られるDSC曲線の説明を図4~11を用いて説明したが、図4~11はあくまで一例である。例えば、これらのDSC曲線の形状、即ち、ポリプロピレン樹脂の融解ピーク形状は、低温側の融解ピーク(第1融解ピーク)の方が高温側の融解ピーク(第2融解ピーク)よりも小さい、逆にいえば高温側の融解ピーク(第2融解ピーク)が低温側の融解ピーク(第1融解ピーク)よりも大きいが、そのような形状に必ずしもなるわけではない。よって、第1融解ピーク、第2融解ピークの大きさの関係が逆転し、第1融解ピークの方が第2融解ピークよりも大きい(融解ピークがシャープで、伸びている)場合であっても、前記の条件、即ち、本発明におけるポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピークであることの定義を満たし、第2融解ピーク面積と第1融解ピーク面積の比率や、第2融解ピークの伸びを満たす分割型複合繊維が本発明に含まれることはいうまでもない
<極細繊維>
分割型複合繊維は、割繊して、第1セグメントに由来する極細繊維1を形成し、第2セグメントに由来する極細繊維2を形成する。他のセグメントを含む場合、他のセグメントに由来する他の極細繊維を形成する。
分割型複合繊維の繊維断面構造は、各セグメントが放射状に交互に配列された維断面構造であることが好ましい。更に、分割型複合繊維において、繊維中心部に中空部を有する繊維断面構造とすることも好ましい。
極細繊維1及び/又は極細繊維2は、繊度が0.6dtex未満であることが好ましく、0.4dtex未満であることがより好ましい。極細繊維の繊度が0.6dtex未満である場合、厚さの薄い繊維構造物をより容易に得ることができる。なお、極細繊維1と極細繊維2の繊度は、互いに同じでも異なっていてもよく、いずれの極細繊維についても、繊度の下限は、好ましくは0.006dtexである。
特に、極細繊維2は芯鞘型であることから、極細繊維2の繊度は、0.4dtex未満であることが好ましい。繊維構造物において、芯鞘型複合繊維が含まれる場合、複合繊維の繊度が小さいほど、複合繊維の表面積が大きくなるため、熱接着面積が大きくなり、熱接着後の繊維構造物の機械的強度がより高くなる。極細繊維2が、芯鞘型極細複合繊維である場合、特により小さい繊度を有することが好ましい。
<分割型複合繊維の製造方法>
本発明は他の要旨において、新たな分割型複合繊維の製造方法を提供し、それは、
繊維断面において、第1セグメントと第2セグメントを含む分割型複合繊維であって、
前記第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントであり、
前記第2セグメントは、断面構造が前記第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントである分割型複合繊維となる分割型複合ノズルを装着した溶融紡糸機を準備すること;
Mw/Mnが6以下のポリプロピレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分を第1成分とし、ポリエチレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分を第2成分として使用して、溶融紡糸機で溶融紡糸して、紡糸フィラメントを製造すること;
60℃以上125℃以下の延伸温度、1.1倍以上の延伸倍率で、紡糸フィラメントを延伸して、分割型複合繊維を得ること
を含む、分割型複合繊維の製造方法である。
上述の本発明の形態の分割型複合繊維は、目的とする分割型複合繊維を得られる限り、その製造方法は、特に制限されることはないが、上述の分割型複合繊維の製造方法を用いて、上述の本発明の形態の分割型複合繊維を好ましく製造することができる。
以下、分割型複合繊維の製造方法をより詳細に説明する。
分割型複合繊維は、所望の繊維断面構造が得られるように、適切な複合紡糸ノズルを用いて、常套の溶融紡糸機を用いて、複合紡糸することができる。紡糸温度(ノズル温度)は、使用する樹脂成分に応じて選択され、例えば200℃以上360℃以下としてよい。
具体的には、溶融紡糸機に所定の繊維断面を得る分割型の複合ノズルを装着し、繊維断面において第1セグメントと第2セグメントが隣接し、互いに分割された構造となるように、紡糸温度200~360℃で、第1セグメントを構成するポリプロピレン樹脂及び第2セグメントを構成するポリエチレン樹脂を押し出して溶融紡糸し、紡糸フィラメント(未延伸繊維束)を得ることができる。
紡糸フィラメント(未延伸繊維束)の繊度は、1dtex以上30dtex以下の範囲内であってよい。紡糸フィラメントの繊度が1dtex以上30dtex以下の場合、より紡糸を容易にすることができる。紡糸フィラメントを高度に延伸して、分割性を向上させる場合、紡糸フィラメントの繊度は、2.0~15dtexであることが好ましく、2.5~12dtexであることがより好ましく、3~10dtexであることがさらに好ましく、4.0~8.0dtexであることが特に好ましく、4.5~7.5dtexが最も好ましい。
次いで、紡糸フィラメントを公知の延伸処理機を用いて延伸処理して、延伸フィラメントを得ることができる。延伸処理は、延伸温度を60℃ 以上125℃ 以下の範囲内にある温度に設定して実施することが好ましく、80℃以上120℃以下の範囲内にある温度で行うことがより好ましい。なお、延伸処理は、分割型複合繊維を構成する樹脂成分のうち、もっとも融点の低い樹脂の融点以下で行うことが好ましい。延伸倍率は、1.1倍以上とすることが好ましく、1.5倍以上とすることがより好ましく、2~8倍とすることがさらに好ましく、3~6倍とすることが特に好ましく、3.5~5.5倍とすることが最も好ましい。延伸倍率を1.1倍以上とすると、繊維を構成する分子が繊維の長さ方向に配向することに起因して、分割性が向上する。
延伸方法は、使用する樹脂成分に応じて、温水または熱水中で実施する湿式延伸法、熱風吹付け、高温雰囲気中で実施する乾式延伸法、あるいはシリコンオイルなどの水以外の液体熱媒中で延伸処理を行う方法などで実施すればよいが、熱効率がよく、生産性に優れることから、乾式延伸法、湿式延伸法、水蒸気延伸法で行うことが好ましく、乾式延伸法又は湿式延伸法がより好ましい。延伸方法は、得られる分割型複合繊維の用途を考慮して選択できる。すなわち、高圧水流に晒さなくても高い割合で分割することや、高い単繊維強度が求められる用途に対し、本発明の分割型複合繊維を使用する場合は、延伸方法はより高温で延伸できる乾式延伸や水蒸気延伸を行う方が好ましい。逆に、水流交絡不織布を構成する繊維として本発明の分割型複合繊維を使用する場合、また、得られる分割型複合繊維や、分割後に得られる極細繊維に対し、高い単繊維強度が求められない用途に使用するのであれば、生産性が安定しやすい湿式延伸を行う方が好ましい。湿式延伸法の場合には延伸温度を60℃以上98℃以下の範囲としてもよく、60℃以上95℃以下の範囲内としてもよく、70℃以上95℃以下の範囲としてもよく、80℃以上95℃以下の範囲としてもよい。乾式延伸法の場合には延伸温度を80℃以上125℃以下の範囲内としてよく、90℃以上125℃以下の範囲内としてもよく、100℃以上125℃以下の範囲内としてもよく、100℃以上120℃以下の範囲内としてもよい。
延伸倍率は、最大延伸倍率(Vmax)の0.7倍以上0.98倍以下(延伸倍率/Vmax=0.7以上0.98以下)であることが好ましく、0.75倍以上0.97倍以下であることがより好ましく、0.8倍以上0.96倍以下であることが更により好ましく、0.85倍以上0.96倍以下であることが特に好ましい。延伸倍率が最大延伸倍率(Vmax)の0.7倍以上0.98倍以下(延伸倍率/Vmax=0.7以上0.98以下)である場合、紡糸フィラメントに対し、高い延伸倍率で延伸処理を行うことになり、紡糸フィラメントを構成するポリプロピレン樹脂に含まれるポリプロピレン分子や、ポリエチレン樹脂を構成するポリエチレン分子が延伸処理により結晶化が進んだり、分子配列の配向が進んだりするため、得られる分割型複合繊維が、各セグメントに分割されやすくなる、という有利な効果がある。
最大延伸倍率は、実施例に記載の方法で求める。
得られた延伸フィラメントに、必要に応じて所定量の繊維処理剤が付着させられ、さらに必要に応じてクリンパー(捲縮付与装置)で機械捲縮が与えられる。繊維処理剤は、後述するように、不織布を湿式抄紙法で製造する場合には、繊維を水等に分散させることを容易にする。また、繊維処理剤が付着した繊維に、繊維表面から外力を加えて(外力は、例えば、クリンパーによる捲縮付与の際に加わる力である)、繊維処理剤を繊維に染み込ませると、さらに水等への分散性が向上する。
繊維処理剤付与後の(又は繊維処理剤が付与されていないがウェットな状態にある) フィラメントに80℃以上110℃以下の範囲内にある温度で、数秒~約30分間、乾燥処理を施し、繊維を乾燥させる。乾燥処理は場合により省略してよい。その後、フィラメントは、好ましくは、繊維長が1mm~100mm、より好ましくは、2mm~70mmとなるように切断される。後述するように、不織布を湿式抄紙法で製造する場合、繊維長を3mm~20mmとすることがより好ましい。湿式抄紙法で不織布を製造する場合、繊維長が短いほど、分割型複合繊維の分割率が高くなる。不織布をカード法で製造する場合、繊維長を20mm~100mmとすることがより好ましい。
<繊維構造物>
本発明の繊維構造物について説明する。繊維構造物の形態としては、特に限定されないが、例えば織物、編物及び不織布などが挙げられる。また、上記不織布の繊維ウェブ形態も特に限定されず、例えば、カード法により形成されたカードウェブ、エアレイ法により形成されたエアレイウェブ、湿式抄紙法により形成された湿式抄紙ウェブなどが挙げられる。
繊維構造物は、分割型複合繊維の分割により形成された極細繊維を5質量%以上の割合で含むことが好ましい。すなわち、繊維構造物は、極細繊維1と極細繊維2とを合わせて5質量%以上の割合で含んでよい。繊維構造物は、好ましくは極細繊維を10質量%以上の割合で含み、より好ましくは20質量%以上の割合で含み、最も好ましくは25質量%以上の割合で含む。好ましい上限は100質量%である。繊維構造物中の分割型複合繊維の占める割合が多いと、緻密な不織布が得られやすい傾向がある。
繊維構造物が、リチウムイオン電池及びニッケル水素電池等の各種二次電池、各種コンデンサー及び各種キャパシタ等の各種蓄電デバイスに使用するセパレータ用の繊維構造物;液体及び気体等の流体から異物を捕捉及び/又は除去するカートリッジフィルター及び積層フィルター等の各種フィルターを構成するろ過層用の繊維構造物;逆浸透膜(RO膜)やナノろ過膜(NF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、精密ろ過膜(MF膜)といった各種ろ過膜の支持体として使用される、各種膜支持体用の繊維構造物;対人及び/又は対物ワイパー等の各種ワイピングシート用の繊維構造物;フェイスマスク等の化粧料含浸皮膚被覆シート用の繊維構造物;乳幼児用紙おむつ、介護用紙おむつ、生理用ナプキン等の吸収性物品を構成する表面シート、セカンドシート及びバックシート等の吸収性物品用シートの繊維構造物である場合であっても、上記分割型複合繊維の割合が100質量%となる繊維構造物を使用してもよい。上記分割型複合繊維を含む繊維構造物に対し、ある程度の構成繊維間の空隙やそれに伴う通気性、通液性が求められるのであれば、繊維構造物全体に占める分割型複合繊維の含有量は、90質量%以下でもよいし、80質量%以下でもよいし、75質量%以下でもよい。なお、繊維構造物に含まれる上記分割型複合繊維の下限は上記の通り、10質量%以上であってよく、20質量%以上であってよく、25質量%以上であってよい。
乾式不織布、湿式不織布などの繊維構造物中に含まれる上記分割型複合繊維の割合が90質量%以下である場合、得られた繊維構造物に占める分割型複合繊維から発生した極細繊維の割合が適度となり、繊維構造物の用途によってはその構造が適度に緻密な不織布となり好ましい。
繊維構造物は、極細繊維2を10質量%以上の割合で含むことがより好ましく、極細繊維1を20質量%以上の割合で含むことがさらに好ましく、極細繊維2を35質量%以上の割合で含むことが最も好ましい。好ましい上限は50質量%である。不織布中に極細繊維2として芯鞘型極細複合繊維をかかる範囲の割合で含む場合、小さい繊度(0.6dtex未満)の芯鞘型複合繊維を含むので、大きい繊度の芯鞘型複合繊維を同量含む不織布と比較して、より高い機械的強度を有する。また、薄くかつ機械的強度に優れた繊維構造物を得ることができる。
極細繊維が5質量%以上含まれる場合、繊維構造物は、前記分割型複合繊維から形成される極細繊維以外の他の繊維を95質量%以下の量で含んでよい。他の繊維は、天然繊維もしくは再生繊維であってよく、または合成樹脂から成る単一繊維および複合繊維であってよい。あるいはまた、他の繊維は、別の分割型複合繊維から形成される極細繊維を含んでよい。あるいは、他の繊維は、分割型複合繊維から形成された極細繊維ではなく、単一紡糸法により製造された、繊度0.6dtex未満の極細繊維であってよい。あるいはまた、繊維構造物は、前記分割型複合繊維に由来する繊維のみ(第1セグメントに由来する極細繊維1、第2セグメントに由来する極細繊維2、ならびに分割が完全に進行しなかったために発生する繊度の大きい繊維および一本の繊維において枝分かれが生じている繊維等を含む)で構成されてよく、あるいは前記分割型複合繊維から形成される極細繊維のみで構成されてよい。
繊維構造物は、好ましくは、繊維構造物に占める小さい繊度(0.6dtex未満)の繊維の総量が、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらにより好ましく、70質量%以上であることが最も好ましい。なお、好ましい上限は100質量%である。繊維構造物に占める小さい繊度(0.6dtex未満)の繊維の総量が上記範囲内であると、容易に厚さの薄い繊維構造物を得ることができる。繊維構造物に占める小さい繊度(0.6dtex未満)の繊維は、極細繊維1のみ、或いは極細繊維1および極細繊維2のみであってよく、又は、これらと他の極細繊維とで構成されてよい。
上記繊維構造物において、本発明の分割型複合繊維は、物理的衝撃を与えることにより分割させることができる。例えば、水流交絡処理(高圧水流を噴射すること)により実施することができ、あるいは、湿式抄紙法により不織布を製造する場合、抄紙の際の離解処理時に受ける衝撃を利用して実施することができる。
水流交絡処理は、孔径0.05~0.5mmのオリフィスが0.5~1.5mmの間隔で設けられたノズルから、水圧3~20MPaの柱状水流を不織布の表裏にそれぞれ1回以上噴射することが好ましい。そして、本発明の分割型複合繊維であれば、繊維ウェブの地合の乱れや高圧水流による開孔が発生しにくい水圧10MPa以下という従来の分割型複合繊維では十分に分割し得なかった低圧下でも分割させることが可能であり、さらには水圧8MPa以下でも分割させることが可能であり、特には水圧6MPa以下でも分割させることができる。
繊維構造物の製造方法について、不織布を例に挙げて説明する。不織布は、公知の方法に従って、繊維ウェブを作製した後、必要に応じて、熱処理に付して繊維同士を熱接着させて作製する。また、必要に応じて、繊維ウェブを繊維交絡処理に付してよい。繊維ウェブは、例えば、繊維長が10mm以上80mm以下の範囲内にある分割型複合繊維を用いてカード法またはエアレイ法等の乾式法により、または繊維長が2mm以上20mm以下の範囲内にある分割型複合繊維を用いて湿式抄紙法により作製する。対人・対物ワイパーやフィルターなどの分野に用いる場合、カード法またはエアレイ法等の乾式法により製造された不織布であることが好ましい。乾式法により製造された不織布は、風合いが柔らかであり、適度な密度を有しているからである。また、電池セパレータなどの分野に用いる場合、湿式抄紙ウェブから製造された不織布であることが好ましい。湿式抄紙ウェブを使用して作製する不織布は、一般的に緻密であって、良好な地合いを有するからである。さらに、湿式抄紙法によれば、抄紙の際の解離処理の条件を調節することによって、解離処理のみで分割型複合繊維を所望の分割率で分割することが可能である。
次いで、繊維ウェブを熱接着処理に付してよい。例えば、分割型複合繊維の他に芯鞘型複合繊維を加えて、芯鞘型複合繊維の鞘成分により繊維同士を接着してよい。或いは、極細繊維2を含み、極細繊維2は芯鞘型極細複合繊維であるから、芯鞘型極細複合繊維の鞘成分により繊維同士を接着してよい。熱接着処理の条件は、繊維ウェブの目付、芯鞘型極細複合繊維の断面形態、および不織布に含まれる繊維を構成する樹脂の種類等に応じて適宜選択される。例えば、熱処理機としては、シリンダードライヤー( ヤンキードライヤー)、熱風吹き付け加工機、熱ロール加工機、または熱エンボス加工機等を用いることができる。特にシリンダードライヤー(ヤンキードライヤー)は、不織布の厚みを調整しながら、繊維同士を熱接着させることができる点で好ましい。シリンダードライヤーの熱処理温度は、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体が鞘成分である場合、80~160℃であることが好ましく、ポリエチレンが鞘成分である場合、100~160℃であることが好ましい。
熱接着処理は、後述のように、繊維ウェブを水流交絡処理に付す場合、水流交絡処理の前に実施することが好ましい。繊維ウェブの繊維同士を予め接合してから水流交絡処理を実施すると、繊維に高圧水流があたるときに繊維の「逃げ」が生じにくくなり、繊維同士を緊密に交絡させることができ、分割型複合繊維の分割がより促進される。尤も、熱接着処理は、繊維同士を交絡させた後に実施してもよい。即ち、熱接着処理と水流交絡処理の順序は、所望の不織布が得られる限りにおいて特に限定されない。
本発明の繊維構造物において、繊維同士を交絡させてよい。繊維同士を交絡させる処理として、高圧水流の作用により繊維同士を交絡させる水流交絡処理が好ましく用いられる。水流交絡処理によれば、不織布全体の緻密さを損なうことなく、繊維同士を強固に交絡させることができる。また、水流交絡処理によって、繊維同士の交絡と同時に当該分割型複合繊維の分割および分割により生じた極細繊維同士の交絡も進行させることができる。
水流交絡処理の条件は、使用する繊維ウェブの種類および目付、ならびに繊維ウェブに含まれる繊維の種類および割合等に応じて、適宜選択される。例えば、目付10~100g/m2の湿式抄紙ウェブを水流交絡処理に付す場合、繊維ウェブを70~100メッシュ程度の平織り構造等の支持体に載置して、孔径0.05~0.3mmのオリフィスが0.5~1.5mmの間隔で設けられたノズルから、水圧1~15MPa、より好ましくは2~10MPaの柱状水流を繊維ウェブの片面または両面にそれぞれ1~10回ずつ噴射するとよい。水流交絡処理後の繊維ウェブは、必要に応じて乾燥処理に付される。
繊維構造物は、必要に応じて親水化処理に付してよい。親水化処理は、フッ素ガス処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理、スルホン化処理、放電処理、界面活性剤処理または親水性樹脂付与処理等の任意の方法を用いて実施してよい。
繊維構造物は、好ましくは2g/m2以上100g/m2以下の目付を有し、より好ましくは10g/m2以上100g/m2以下の目付を有し、さらに好ましくは20g/m2以上80g/m2以下の目付を有し、特に好ましくは30g/m2以上60g/m2以下の目付を有する。繊維ウェブの目付が2g/m2以上であると、得られる繊維ウェブ及び繊維構造物の地合が良好になり、繊維構造物の強力や突刺強度が高いものとなりやすい。繊維ウェブの目付が100g/m2以下であると、繊維構造物の通気性は低下せず、また、繊維ウェブに含まれる本発明の分割型複合繊維を後述する水流交絡処理により各成分に分割させる際、高圧水流が繊維ウェブ全体に均一に作用しやすくなり、上記分割型複合繊維を充分に分割させることが容易になる。
また、本発明は、第2セグメントから形成される芯鞘型極細複合繊維の鞘成分により極細繊維同士を接着することができるため、極細繊維のみで繊維間を接着した繊維構造物を形成することができる。このような繊維構造物は、例えば、不織布の形態が好ましく、電池セパレータ、各種ろ過材、各種膜支持体として用いることができる。このような場合、繊維構造物の目付は、好ましくは5g/m2以上80g/m2以下の目付を有し、より好ましくは5g/m2以上60g/m2以下の目付を有し、特に好ましくは5g/m2以上50g/m2以下の目付を有し、最も好ましくは10g/m2以上30g/m2以下の目付を有する。
本発明の形態の繊維構造物は、分割型複合繊維の分割率が、90%以上であることが好ましく、92%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更により好ましく、97%以上であることが特に好ましい。
本発明の形態の繊維構造物は、通気度が、5~24cm3/cm2・秒であることが好ましく、8~22cm3/cm2・秒であることがより好ましく、10~20cm3/cm2・秒であることが更により好ましく、12~18cm3/cm2・秒であることが特に好ましい。
通気度は、実施例で記載の方法で測定する。
本発明の形態の繊維構造物は、平均孔径が1~16μmであることが好ましく、2~15μmであることがより好ましく、3~12μmであることが特に好ましく、5~10μmであることが最も好ましい。繊維構造物の平均孔径が1~16μmであると、繊維構造物に存在する細孔が十分に小さく、繊維構造物全体が緻密な構造になっていると考えられ、各種蓄電デバイスに使用するセパレータ用の繊維構造物;各種フィルターを構成するろ過層用の繊維構造物;各種ろ過膜の支持体として使用される、各種膜支持体用の繊維構造物に特に適した繊維構造物となる。また、本発明の形態の繊維構造物は、最大孔径が5~30μmであることが好ましく、8~24μmであることがより好ましく、10~20μmであることが特に好ましく、12~18μmであることが最も好ましい。繊維構造物の最大孔径が5~30μmであると、繊維構造物に存在する細孔の中で、最も大きな細孔の径が十分に小さくなっているといえ、異物の通過や不純物の通過を阻止することが求められるセパレータ用繊維構造物、ろ過層用繊維構造物、膜支持体用繊維構造物に特に適した繊維構造物となる。
本発明の形態の繊維構造物は、最小孔径が1~10μmであることが好ましく、2~8μmであることがより好ましく、2.5~6μmであることが特に好ましく、3~5μmであることが最も好ましい。また、本発明の形態の繊維構造物は、最多孔径が1~15μmであることが好ましく、2~12μmであることがより好ましく、2.5~10μmであることが特に好ましく、3~8μmであることが最も好ましい。繊維構造物の最小孔径が1~10μmであったり、繊維構造物の最多孔径が1~15μmであると、繊維構造物に存在する細孔が十分に小さく、緻密な構造になっているだけでなく、繊維構造物が水や気体といった異物以外の物質を透過させたり、保持したりすることができるため、セパレータ用繊維構造物、ろ過層用繊維構造物、膜支持体用繊維構造物に特に適した繊維構造物となる。平均孔径、最大孔径、最小孔径、及び最多孔径といった細孔分布は、実施例で記載の方法で測定する。
本発明の形態の繊維構造物は、突刺強度が6N以上であると好ましく、8N以上であるとより好ましく、10N以上であると特に好ましく、12N以上であると最も好ましい。繊維構造物の突刺強度が大きいと異物との接触による破損や破れ、異物の貫通が発生しにくくなる。突刺強度の大きい繊維構造物をセパレータ材料として使用すると、金属のバリを始めとする混入した異物や、二次電池を繰り返し使用した際に発生する針状の結晶(デンドライト)に起因する短絡(ショート)が発生しにくくなり好ましい。また、突刺強度の大きい繊維構造物を、液体や気体をろ過する各種ろ過材やRO膜やNF膜といった各種ろ過膜の支持体として使用すると、使用中に異物によって破損したり、ろ過時の圧力によってろ過材やろ過膜が破損したりすることが抑えられ好ましい。本発明の形態の繊維構造物は、突刺強度の上限は特に限定されないが、繊維構造物の生産性、取り扱い性を考慮すると30N以下であることが好ましく、27N以下であることがより好ましく、25N以下であることが特に好ましい。
突刺強度は、実施例で記載の方法で測定する。
本発明の形態の繊維構造物において、その突刺強度は繊維構造物の目付によって左右される。すなわち目付の大きい繊維構造物ほど突刺強度が大きくなる傾向がある。本発明の形態の繊維構造物は、容易に分割する分割型複合繊維を含み、好ましくは芯鞘型の断面構造を有する極細繊維を含んでいるため、得られる繊維構造物の目付が小さくても突刺強度が大きい物が得られやすい。本発明の形態の繊維構造物は、単位目付(g/m)あたりの突刺強度(N)が0.15N以上であると好ましく、0.2N以上であるとより好ましく、0.25N以上であると特に好ましく、0.3N以上であると最も好ましい。単位目付あたりの突刺強度が大きくなることで、低目付の繊維構造物であっても使用中の破損や破れの発生しにくい繊維構造物となり好ましい。本発明の形態の繊維構造物は、単位目付(g/m)あたりの突刺強度(N)の上限は特に限定されないが、繊維構造物の生産性、取り扱い性を考慮すると0.8N以下であることが好ましく、0.7N以下であることがより好ましく、0.65N以下であることが特に好ましい。
単位目付(g/m)あたりの突刺強度(N)は、実施例で記載の方法で測定した突刺強度(N)を、測定に用いた試料の目付(g/m)で除すことで求められる。
本発明の分割型複合繊維は、上記のように優れた分割性を有し、緻密で地合いのよい不織布などの繊維構造物を作製できる。本発明の分割型複合繊維を含む繊維構造物は、例えば、リチウムイオン電池及びニッケル水素電池等の各種二次電池、各種コンデンサー及び各種キャパシタ等の各種蓄電デバイスに使用するセパレータ、液体及び気体等の流体から異物を捕捉及び/又は除去するカートリッジフィルター及び積層フィルター等の各種フィルターを構成するろ過材料、逆浸透膜(RO膜)やナノろ過膜(NF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、精密ろ過膜(MF膜)といった各種ろ過膜の支持体として使用される、各種膜支持体用の繊維構造物、対人及び/又は対物ワイパー等の各種ワイピングシート、フェイスマスク等の化粧料含浸皮膚被覆シート、乳幼児用紙おむつ、介護用紙おむつ、生理用ナプキン等の吸収性物品を構成する表面シート、セカンドシート及びバックシート等の吸収性物品用シート等として有用である。
以下に本発明を実施例及び、比較例を用いて説明するが、これらの例は本発明を説明するためのものであり、本発明を何ら限定するものではない。
実施例及び、比較例の不織布を製造するために使用した成分を以下に示す。
<第1成分:ポリプロピレン(PP)>
PP1:紡糸後Mn=9.6×10、紡糸後Mw=2.5×105、紡糸後Mz=5.3×105、紡糸後Q値=2.63、MFR (g/10分)=30の日本ポリプロ株式会社 製のSA03(商品名)
PP2:紡糸後Mn=5.3×10、紡糸後Mw=2.8×105、紡糸後Mz=8.3×105、紡糸後Q値=5.21、MFR (g/10分)=30のプライムポリマー株式会社 製のS105HG(商品名)
PP3:紡糸後Mn=9.5×10、紡糸後Mw=3.1×105、紡糸後Mz=7.8×105、紡糸後Q値=3.28、MFR (g/10分)=9の日本ポリプロ株式会社 製のSA01A(商品名)
PP4:紡糸後Mn=4.3×10、紡糸後Mw=2.9×105、紡糸後Mz=10.6×105、紡糸後Q値=6.68、MFR (g/10分)=10のプライムポリマー株式会社 製のCJ700(商品名)
<第2成分:ポリエチレン(PE)>
PE1:MFR (g/10分)=20の日本ポリエチレン株式会社 製のHE490(商品名)
PE2:MFR (g/10分)=10の日本ポリエチレン株式会社 製のHE481(商品名)
<数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、z平均分子量(Mz)、Q値の測定>
ポリプロピレン樹脂の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、z平均分子量(Mz)、及びMwとMnの比であるQ値(Mw/Mn)ゲル浸透クロマトグラフ分析(GPC)により測定した。測定には、検出器として示差屈折率検出器RIを備えるゲル浸透クロマトグラフ装置(高温GPC装置 Polymer Laboratories 製 PL-220)を使用した。
ポリプロピレン樹脂を含む試料を5mg秤量し、この試料に対し、安定剤及び酸化防止剤としてブチルヒドロキシトルエン(BHT)を0.1%含む1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)を5mL秤量して加え、160℃から170℃に加熱しながら30分間攪拌してポリプロピレン樹脂を溶媒に溶解させた。次に、試料を溶解させた溶液から未溶解の試料といった異物を除去するため、この溶液を金属フィルターでろ過して測定用試料溶液を得た。得られた測定用試料溶液を、前記ゲル浸透クロマトグラフ装置に対し、流速を1.0mL/分、注入量0.2mL(200μL)の条件で注入して数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、z平均分子量(Mz)を測定した。測定する際、測定溶媒としてBHTを0.1%含むTCBを用い、カラムとしてShodex製 HT-Gを1本、昭和電工株式会社製 HT-806Mを2本使用し、カラム恒温槽の温度を145℃として測定した。
<メルトフローレート(MFR)の測定>
ポリプロピレン樹脂のメルトフローレートは、JIS K 7210に準じ、230℃、荷加重21.18Nでメルトフローレートを測定した。ポリエチレン樹脂のメルトフローレートは、JIS K 7210に準じ、190℃、荷加重21.18Nでメルトフローレートを測定した。
<実施例1の分割型複合繊維の製造>
図1に示す繊維断面形状を有し、第1セグメントおよび芯鞘型第2セグメントの芯成分として、ホモポリプロピレン樹脂のPP1を用い、芯鞘型第2セグメントの鞘成分として、高密度ポリエチレンのPE1を用いて、分割数が16である、実施例1の分割型複合繊維を製造した。
実施例1の分割型複合繊維の製造は、下記の紡糸条件及び延伸条件で行った。ノズル孔が205個設けられ、押し出された溶融樹脂断面構造が図1の断面となる分割型複合ノズルを用い、ホモポリプロピレン樹脂(PP1)、高密度ポリエチレン(PE1)を別々の押出機に投入し、十分に溶融させた。溶融させた前記ホモポリプロピレン樹脂と高密度ポリエチレン樹脂を吐出量が、PP1/PE1の容積比=5/5(第1セグメント/第2セグメントの容積比 =2.5/7.5)の割合になるようにそれぞれの押出機より押し出し、紡糸温度290℃、一つのノズル孔あたりの吐出量を0.51g/分とし、引取速度840m/分の条件で溶融樹脂を引き取り、冷却することで、繊度6.0dtexの紡糸フィラメントを得た。次に、紡糸フィラメントを105℃で4.2倍の延伸倍率で乾式延伸し、繊度1.60dtexの延伸フィラメントを得た。
紡糸フィラメントの延伸性を評価するため、下記の方法で最大延伸倍率(Vmax)を測定した。まず、得られた紡糸フィラメントを、所定の延伸温度に合わせた延伸装置にセットする。この際、前記紡糸フィラメントを送り出すロールの送り出し速度(V)を5m/秒とし、巻き取る側の金属ロールの巻き取り速度(V)を5m/秒より徐々に増加させる。そして、紡糸フィラメントが破断したときの巻き取る側の金属ロールの巻き取り速度を最大延伸速度とし、上記最大延伸速度と未延伸繊維束を送り出すロールの送り出し速度との比(V/V)を求め、得られた速度比を最大延伸倍率(Vmax)とする。最大延伸倍率が3以上であると、高い延伸倍率で延伸処理が行えるため、繊度の小さい分割型複合繊維が容易に得られるため、好ましい。最大延伸倍率が3未満であっても延伸処理には影響を与えないが、最大延伸倍率が低いため、所望の繊度の分割型複合繊維が得にくい恐れがある。
実施例1の紡糸フィラメントについて上記の方法で最大延伸倍率を測定したところ、最大延伸倍率は(Vmax)は、4.4倍であった。従って、延伸倍率は、最大延伸倍率の0.95倍(延伸倍率/Vmax=0.95)であった。延伸フィラメントに繊維処理剤を付与した後、3mmの繊維長に切断して、実施例1の分割型複合繊維を、短繊維の形態で得た。
実施例1の分割型複合繊維の製造、構成及び繊度等を、表1に示す。
<実施例2~8及び比較例1~4の分割型複合繊維の製造>
表1~3に記載した成分、紡糸条件及び延伸条件を用いた以外は、実施例1の分割型複合繊維の製造方法と同様の方法に従って、実施例2~8及び比較例1~4の分割型複合繊維を、繊維長3mmの短繊維の形態で得た。
実施例2~8及び比較例1~4の分割型複合繊維の製造、構成及び繊度等を、表1~3に示す。
<比較例5の分割型複合繊維の製造>
比較例5の分割型複合繊維の製造は、下記の紡糸条件及び延伸条件で行った。ノズル孔が300個設けられた、繊維断面が図3に示す中空16分割型(第1セグメントと第2セグメントの両方共単一型である)となる分割型複合ノズルを用い、ホモポリプロピレン樹脂(PP2)、高密度ポリエチレン(PE1)を別々の押出機に投入し、十分に溶融させた。溶融させた前記ホモポリプロピレン樹脂と高密度ポリエチレン樹脂を、吐出量が、PP2/PE1の容積比=5/5(第1セグメント/第2セグメントの容積比=5/5)の割合になるようにそれぞれの押出機より押し出し、紡糸温度(紡糸ヘッドの温度)290℃、一つのノズル孔あたりの吐出量を0.51g/分とし、引取速度840m/分 の条件で溶融樹脂を引き取り、冷却することで、PP2及びPE1を溶融押出し、繊度7.1dtexの紡糸フィラメントを得た。次に、紡糸フィラメントを90℃の温水で満たした温水槽を使用し、90℃にて5.0倍の延伸倍率で湿式延伸した後、90℃の温水槽にて延伸倍率1.0倍にて熱セットを行い、繊度1.70dtexの延伸フィラメントを得た。延伸したフィラメントに実施例1の分割型複合繊維と同じ繊維処理剤を付与した後、3mmの繊維長に切断して、比較例5の分割型複合繊維を、短繊維の形態で得た。なお、比較例5の紡糸フィラメントは、最大延伸倍率が5.9倍である。
<比較例6の分割型複合繊維の製造>
比較例5と同じ方法で得られた紡糸フィラメントに対し、加熱した金属ロールを用いた乾式延伸処理を行い、分割型複合繊維を製造した。すなわち、比較例5と同じ方法で紡糸フィラメントを製造し、得られた紡糸フィラメントを105℃に加熱した金属ロール間で、延伸倍率が4.95倍になるように乾式延伸処理を行い、繊度1.51dtexの延伸フィラメントを得た。延伸したフィラメントに実施例1の分割型複合繊維と同じ繊維処理剤を付与した後、3mmの繊維長に切断して、比較例6の分割型複合繊維を、短繊維の形態で得た。なお、比較例6の紡糸フィラメントは、最大延伸倍率が5.2倍である。
<短繊維強度及び伸度の測定>
JIS L 1015(2010年)に準じ、引張試験機を用いて、試料のつかみ間隔を20mmとし、繊維が切断したときの荷重値を単繊維強度とし、切断したときの伸びを伸度とした。
<DSCによるポリプロピレン樹脂の融解ピーク形状、第2融解ピーク面積/第1融解ピーク面積、第2融解ピークの伸びの測定>
得られた実施例、比較例の分割型複合繊維について、DSCを行い、前記の定義に従ってポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状に関する判定、第2融解ピーク面積、第1融解ピーク面積の特定、第2融解ピークの伸びの測定を行った。第2融解ピーク面積と第1融解ピーク面積の比率は、求めるDSC曲線を紙に拡大して印刷し、ポリプロピレン樹脂の融解ピーク部分にベースラインなどの境界線を作図した後、境界線に沿って第1ピーク面積に相当する部分、第2ピーク面積に相当する部分を切り抜き、切り抜いた部分の質量を測定し、その比率を求めた。なお、分割型複合繊維の示差走査熱量測定(DSC)はJIS K 7121(1987年) プラスチックの転移温度測定方法に基づき、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社 製、商品名「EXSTAR6000/DSC6200」)を用いて測定した。
<実施例1の不織布の製造>
実施例1の分割型複合繊維を用いて、湿式抄紙法で繊維ウェブを作製した。具体的には、繊維の濃度が0.01質量%となるようにスラリーを調製し、パルパーにて回転数2000rpmで5分間攪拌して、繊維を解離させるとともに、分割型複合繊維を割繊させて、第1セグメントの極細繊維1および第2セグメントの極細繊維2を形成させた。円網式湿式抄紙機を用いて、湿式抄紙して、目付80g/m2のウェブを得た。ウェブを、搬送用支持体で搬送し、140℃に加熱したシリンダードライヤーを用いて、45秒間、ウェブに加熱処理を施して、ウェブを乾燥させると同時に、極細繊維2の鞘成分で繊維同士を接着させて、実施例1の不織布を得た。
実施例2~8及び比較例1~6の分割型複合繊維を用いた以外は、実施例1に記載の方法と同様の方法を用いて、実施例2~8及び比較例1~6の不織布を得た。
<分割率の測定>
加熱処理を施す前の段階で、湿式抄紙ウェブの厚さ方向の切断面が露出するように、ウェブを、筒に、できるだけ密に詰めた。筒に詰めた不織布を、電子顕微鏡で300倍に拡大して、0.4mm×0.3mmの領域を撮影した。撮影した写真において現れている繊維断面を1つずつ確認し、極細繊維1の数、および極細繊維2の数をカウントした。また、未分割の繊維について、それぞれの第1セグメント及び第2セグメントの合計の数を測定して求め(例えば、図1~3の繊維断面を有する場合、全く分割していない繊維の第1セグメント及び第2セグメントの合計の数は16であり、半分に分割している繊維の第1セグメント及び第2セグメントの合計の数は8である)、第1セグメント及び第2セグメントの合計の数を各未分割の繊維の数としてカウントした。よって、例えば未分割の繊維が1本存在し、その第1セグメント及び第2セグメントの合計の数が16であると、その繊維は16本とカウントされる。カウント結果より、下記の式に基づいて分割率を算出した。
分割率(%)=[極細繊維1の数+極細繊維2の数]÷[極細繊維1の数+極細繊維2の数+未分割の繊維の数の合計]×100
分割率は、表1~3に示した。
<通気性>
不織布の通気性を、通気度を測定して評価した。通気度の測定はJIS L 1096(2010年)8.26A(フラジール形法)に準じて測定した。
Figure 0007364829000001
Figure 0007364829000002
Figure 0007364829000003
実施例1~8の不織布は、いずれも、実施例1~8の分割型複合繊維を使用して得られ、ポリプロピレン樹脂のMw/Mnが6以下であり、DSC曲線が示すポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピーク形状であるので、繊維製造時の生産性及び分割性等の問題の少なくとも一つが向上する。
実施例1~6及び8の不織布は、更に、(A)第2融解ピーク面積/第1融解ピーク面積が0.85以上3.5以下である;及び(B)第二ピークの伸びが0.6以上であるの少なくとも1つを満たすので、更に分割性及び通気性の両方に優れる。
これに対し、比較例1~4の不織布は、ポリプロピレン樹脂のMw/Mnが6以下でない、又はDSC曲線が示すポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピーク形状でないので、繊維製造時の生産性及び分割性等の問題のいずれも向上しない。また、比較例5、比較例6の分割型複合繊維は実施例5の分割型複合繊維と同じポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂を使用しているが、得られた分割型複合繊維の分割率は低かった。これは、繊維断面において、第2セグメントが芯鞘型断面になっていないことで溶融紡糸時の冷却過程、冷却過程で発生した熱可塑性樹脂の結晶化状態、溶融紡糸時や延伸処理時に繊維内部に発生するひずみの状態が異なることで、樹脂セグメント間が強固に膠着した、あるいは分割型複合繊維に対して力を加えたときに、その衝撃を吸収する作用が高まったため、割れにくくなったと推測される。
<繊維構造物の評価>
[実施例9]
本発明の分割型複合繊維の各種繊維構造体、特に機械的強度、緻密性が要求される各種電池セパレータ用途、ろ過材、各種膜支持体(例えばRO膜支持体が挙げられる)といった液体処理材用途への適応性を調べるため、本発明の分割型複合繊維を用いた熱接着不織布を作製した。
実施例5の分割型複合繊維を用いて、上記の製造条件と同じスラリーの濃度、回転数にてスラリーを調製し、分割型複合繊維を割繊させて、第1セグメントの極細繊維1および第2セグメントの極細繊維2を形成させた。円網式湿式抄紙機を用いて、湿式抄紙して、目付が約40g/m2のウェブを得た。ウェブを、搬送用支持体で搬送し、140℃に加熱したシリンダードライヤーを用いて、45秒間、ウェブに加熱処理を施して、ウェブを乾燥させると同時に、極細繊維2の鞘成分で繊維同士を接着させて熱接着不織布とした。
得られた熱接着不織布に、温度80℃、線圧約760N/cmの条件で熱ロールを用いた厚さ加工を行い、熱接着不織布の厚みを約120μmに厚さを調整し、実施例9の熱接着不織布を得た。
得られた実施例9の熱接着不織布について以下の方法で評価を行った。
[厚さ]
得られた熱接着不織布の厚さを、マイクロメータ(株式会社 ミツトヨ 製 マイクロメータ MDC-25MJ)を用い、JIS B 7502に準じ、3枚の試料のそれぞれ異なる10箇所で、荷重が175kPaになるようにして厚さを測定し、計30箇所の平均値を求め、試料の厚さとした。
[細孔分布]
得られた実施例9の熱接着不織布の孔径分布をASTM F 316-86(バブルポイント法)に準じて測定を行い、熱接着不織布の平均孔径、最大孔径、最多孔径および最小孔径を測定した。
[引裂強さ]
JIS L 1085 5.5.A-1法(シングルタング法)に準じ、引張試験機((株式会社 エー・アンド・ディー製、テンシロン(登録商標)UCT-1(商品名))を用いて測定した。本実施例では、試験片として、幅5cm×長さ15cmにカットした長方形片の短辺の中央に辺と直角に8cmの切れ目を入れて2枚の舌をつくったものを用い、つかみ間隔10cmとして、引張速度30cm/分で引き裂いたときの最大荷重を測定した。
[引張強さ]
JIS L 1096 8.12.1 A法(ストリップ法)に準じて、定速緊張形引張試験機を用いて、幅5cm、長さ30cmの試料片を、つかみ間隔10cm、引張速度30±2cm/分の条件で引張試験に付し、荷重が最大となったときの荷重値を測定し、引張強度とした。引張試験は、不織布のタテ方向(機械方向)について実施した。
[突刺強度]
突刺強度は、ニードル貫通力測定による貫通点での応力(最大貫通力F)をいい、下記の方法で測定した。まず、縦30mm、幅100mmの大きさに裁断した不織布を試料として準備した。この試料を、ハンディー圧縮試験機(カトーテック株式会社 製 KES-G5)の円筒状貫通孔(直径11mm)を有する支持体の上に置いた。次いで、支持体の上に配置された試料の上に、縦46mm、横86mm、厚み7mmであり、中央部に直径11mmの孔を有するアルミ板からなる押さえ板を、押さえ板の孔と支持体の円筒状貫通孔と一致するように載置した。次いで、高さ18.7mm、底面直径2.2mm、先端部形状が1mmの球形である円錐形状の針を、2mm/秒の速度で押さえ板の中央に垂直に突き刺した時の荷重と、上記円錐状の針によって試料が押され、変形した長さを測定し、測定した荷重のうち、上記円錐状の針が試料を貫通する貫通点での応力を最大貫通力F(N)すなわち突刺強度とした。突刺強度は、1枚の不織布(電池セパレータ)から4枚の試料を採取し、それぞれの試料について異なる5箇所で測定し、計20箇所で測定した値の平均値とした。また、単位目付(g/m)あたりの突刺強度(N)は、この値を試料の目付で除すことにより求めた。
Figure 0007364829000004
実施例9の不織布は分割型複合繊維を使用したことに加え、使用した分割型複合繊維が抄紙前のスラリーを調整する際に行った攪拌処理で十分に分割されたため、得られる不織布を構成する繊維の大半が極細繊維となり、熱接着及び厚み加工を行うことで、緻密な不織布になったと考えられる。
細孔分布の測定結果から、実施例9の不織布は、測定を行った平均孔径、最小孔径、最大孔径、最多孔径の全てが小さくなっている。不織布の内部に構成される空隙部分が小さくなっただけでなく、不織布にできる細孔が小さく、均一になったと考えられる。
得られた不織布の機械的強度(引裂強さ、引張強さ)から、実施例9の不織布は薄いが、引裂強さ、及び引張強さが高くなっている。これは、実施例9の不織布は一方の樹脂セグメントが芯鞘型断面となっている分割型複合繊維から得られた不織布であるため、不織布を構成する繊維の半数が、適度な加熱により、繊維同士を熱接着させる極細繊維となり、得られた繊維ウェブに対し、加熱処理を行うことで極細繊維同士を強固に熱接着したためと考えられる。
本明細書は、下記の形態を含む。
1.
第1セグメントと第2セグメントを含む分割型複合繊維であり、
前記第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントであり、
前記第2セグメントは、断面構造が前記第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントであり、
前記第1成分は、ポリプロピレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分であり、
前記第2成分は、ポリエチレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分であり、
紡糸後に測定された、前記ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が、6以下であり、
紡糸後に、JIS K 7121(1987年) プラスチックの転移温度測定方法に基づいて示差走査熱量測定(DSC)されたDSC曲線が示す前記ポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピーク形状である、分割型複合繊維。
2.
下記(A)及び(B)の少なくとも一方を満たす、上記1に記載の分割型複合繊維。
(A):前記DSC曲線が示す前記ポリプロピレン樹脂のダブルピーク形状の融解ピークを、第1融解ピーク及び第2融解ピークに分け、
それぞれの領域の面積を第1融解ピーク面積及び第2融解ピーク面積とすると、
第2融解ピーク面積と第1融解ピーク面積の比率(第2融解ピーク面積/第1融解ピーク面積)が0.85以上3.5以下である;及び
(B):前記示差走査熱量測定(DSC)において、前記ダブルピーク形状のポリプロピレン樹脂の融解ピークを第1融解ピーク及び第2融解ピークに分け、
第2融解ピーク温度となったときのDSC曲線の値をW(mW)とし、
第1融解ピークと第2融解ピークの間で、DSC曲線の一次微分の絶対値が最小になるDSC曲線の値をW(mW)として、
第2融解ピークの伸び=(Wの絶対値)-(Wの絶対値)
で定義する第二ピークの伸びが0.6以上である。
3.
前記分割型複合繊維の単繊維強度が3.0cN/dtex以上8.0cN/dtex以下であり、伸度が20%以上120%以下である上記1または2に記載の分割型複合繊維。
4.
前記分割型複合繊維に含まれる第1成分と第2成分の比率(第1成分/第2成分)が8/2~3/7(体積比)である上記1~3のいずれか1つに記載の分割型複合繊維。
5.
上記1~4のいずれか1つに記載の分割型複合繊維を10質量%以上含む繊維構造物。
6.
フラジール型試験機を用い、JIS L 1096に準じて測定される通気度が8cm3/cm2・秒以上22cm3/cm2・秒以下である上記5に記載の繊維構造物。
7.
上記5または6に記載の繊維構造物を含むセパレータ材料。
8.
上記5または6に記載の繊維構造物を含むろ過材料。
9.
繊維断面において、第1セグメントと第2セグメントを含む分割型複合繊維であって、
前記第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントであり、
前記第2セグメントは、断面構造が前記第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントである分割型複合繊維となる分割型複合ノズルを装着した溶融紡糸機を準備すること;
Mw/Mnが6以下のポリプロピレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分を第1成分とし、ポリエチレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分を第2成分として使用して、溶融紡糸機で溶融紡糸して、紡糸フィラメントを製造すること;
60℃以上125℃以下の延伸温度、1.1倍以上の延伸倍率で、紡糸フィラメントを延伸して、分割型複合繊維を得ること
を含む、上記1~4のいずれか1つに記載の分割型複合繊維の製造方法。
10.
3倍以上8倍以下の延伸倍率で、紡糸フィラメントを延伸することを含む、上記9に記載の製造方法。
11.
60℃以上95℃以下の延伸温度で、紡糸フィラメントを湿式延伸することを含む、上記9又は10に記載の製造方法。
12.
80℃以上125℃以下の延伸温度で、紡糸フィラメントを乾式延伸することを含む、上記9又は10に記載の製造方法。
13.
最大延伸倍率の0.7倍以上0.98倍以下の延伸倍率で、紡糸フィラメントを延伸することを含む、上記9~12のいずれか1つに記載の製造方法。
14.
上記9~13のいずれか1つに記載の製造方法で製造された、分割型複合繊維。
15.
上記14に記載の分割型複合繊維を10質量%以上含む繊維構造物。
<関連出願>
本出願は、2017年3月31日に日本国で出願された出願番号2017-72525を基礎出願とするパリ条約第4条に基づく優先権を主張する。この基礎出願の内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
本発明の分割型複合繊維は生産性が高く、分割性に優れる。更に一方の樹脂セグメントを芯鞘型樹脂セグメントとすることで、加熱により極細繊維間を接着できる分割型複合繊維となる。本発明の分割型複合繊維は緻密な繊維構造物、構成繊維の繊維径が細い繊維構造物が求められる用途、例えば、リチウムイオン電池及びニッケル水素電池等の各種二次電池、各種コンデンサー及び各種キャパシタ等の各種蓄電デバイスに使用するセパレータ用の繊維構造物、液体及び気体等の流体から異物を捕捉及び/又は除去するカートリッジフィルター及び積層フィルター等の各種フィルターを構成するろ過層用の繊維構造物、逆浸透膜(RO膜)やナノろ過膜(NF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、精密ろ過膜(MF膜)といった各種ろ過膜の支持体として使用される各種膜支持体用の繊維構造物、対人及び/又は対物ワイパー等の各種ワイピングシート用の繊維構造物、フェイスマスク等の化粧料含浸皮膚被覆シート用の繊維構造物、乳幼児用紙おむつ、介護用紙おむつ、生理用ナプキン等の吸収性物品を構成する表面シート、セカンドシート及びバックシート等の吸収性物品用シートの繊維構造物、人工皮革に使用する繊維構造物に用いることができる。
1:第1セグメント、2:第2セグメント、4:芯成分、6:鞘成分、8:中空、
10:分割型複合繊維、14:芯成分、16:鞘成分、20:分割型複合繊維、
a:ポリプロピレン樹脂の融解ピーク、a:ポリプロピレン樹脂の第1融解ピーク
:ポリプロピレン樹脂の第2融解ピーク、a:ポリプロピレン樹脂の融解ピークにおける谷間
:ポリプロピレン樹脂の第1融解ピーク温度、T:ポリプロピレン樹脂の第2融解ピーク温度
:ポリプロピレン樹脂の第2融解ピークにおける熱流束、W:ポリプロピレン樹脂の第1融解ピークと第2融解ピークの間に存在する谷間における熱流束
:ポリプロピレン樹脂の第1吸熱ピークの面積、S:ポリプロピレン樹脂の第2吸熱ピークの面積
BLLT:DSC曲線における低温側のベースライン、BLHT:DSC曲線における高温側のベースライン、BL:DSC曲線において、低温側のベースラインを、その高温側の終端部から、高温側ベースラインの低温側終端部に向けて延長した直線

Claims (12)

  1. 第1セグメントと第2セグメントを含む分割型複合繊維であり、
    前記第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントであり、
    前記第2セグメントは、断面構造が前記第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントであり、
    前記第1成分は、ポリプロピレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分であり、
    前記第2成分は、ポリエチレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分であり、
    紡糸後に測定された、前記ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が、5.21以下であり、
    紡糸後に、JIS K 7121(1987年) プラスチックの転移温度測定方法に基づいて示差走査熱量測定(DSC)されたDSC曲線が示す前記ポリプロピレン樹脂の融解ピークの形状がダブルピーク形状であり、
    下記(A)及び(B)の少なくとも一方を満たす、分割型複合繊維。
    (A):前記DSC曲線が示す前記ポリプロピレン樹脂のダブルピーク形状の融解ピークを、第1融解ピーク及び第2融解ピークに分け、
    それぞれの領域の面積を第1融解ピーク面積及び第2融解ピーク面積とすると、
    第2融解ピーク面積と第1融解ピーク面積の比率(第2融解ピーク面積/第1融解ピーク面積)が0.85以上3.5以下である;及び
    (B):前記示差走査熱量測定(DSC)において、前記ダブルピーク形状のポリプロピレン樹脂の融解ピークを第1融解ピーク及び第2融解ピークに分け、
    第2融解ピーク温度となったときのDSC曲線の値をW (mW)とし、
    第1融解ピークと第2融解ピークの間で、DSC曲線の一次微分の絶対値が最小になるDSC曲線の値をW (mW)として、
    第2融解ピークの伸び=(W の絶対値)-(W の絶対値)
    で定義する第二ピークの伸びが0.6以上である。
  2. 前記分割型複合繊維の単繊維強度が3.0cN/dtex以上8.0cN/dtex以下であり、伸度が20%以上120%以下である請求項に記載の分割型複合繊維。
  3. 前記分割型複合繊維に含まれる第1成分と第2成分の比率(第1成分/第2成分)が8/2~3/7(体積比)である請求項1又は2に記載の分割型複合繊維。
  4. 請求項1~のいずれか1項に記載の分割型複合繊維を10質量%以上含む繊維構造物。
  5. フラジール型試験機を用い、JIS L 1096に準じて測定される通気度が8cm3/cm2・秒以上22cm3/cm2・秒以下である請求項に記載の繊維構造物。
  6. 請求項4又は5に記載の繊維構造物を含むセパレータ材料。
  7. 請求項4又は5に記載の繊維構造物を含むろ過材料。
  8. 繊維断面において、第1セグメントと第2セグメントを含む分割型複合繊維であって、
    前記第1セグメントは、第1成分からなる樹脂セグメントであり、
    前記第2セグメントは、断面構造が前記第1成分を芯成分とし、第2成分を鞘成分とする芯鞘型樹脂セグメントである分割型複合繊維となる分割型複合ノズルを装着した溶融紡糸機を準備すること;
    Mw/Mnが5.21以下のポリプロピレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分を第1成分とし、ポリエチレン樹脂を50質量%以上含む樹脂成分を第2成分として使用して、溶融紡糸機で溶融紡糸して、紡糸フィラメントを製造すること;
    60℃以上125℃以下の延伸温度、1.1倍以上の延伸倍率で、紡糸フィラメントを延伸して、分割型複合繊維を得ること
    を含む、
    請求項1に記載の分割型複合繊維の製造方法。
  9. 3倍以上8倍以下の延伸倍率で、紡糸フィラメントを延伸することを含む、請求項に記載の製造方法。
  10. 60℃以上95℃以下の延伸温度で、紡糸フィラメントを湿式延伸することを含む、請求項8又は9に記載の製造方法。
  11. 80℃以上125℃以下の延伸温度で、紡糸フィラメントを乾式延伸することを含む、請求項8又は9に記載の製造方法。
  12. 最大延伸倍率の0.7倍以上0.98倍以下の延伸倍率で、紡糸フィラメントを延伸することを含む、請求項8~11のいずれか1項に記載の製造方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR118565A1 (es) * 2019-04-16 2021-10-20 Dow Global Technologies Llc Fibras bicomponentes, redes no tejidas y procesos para elaborarlas
CN110565237B (zh) * 2019-09-12 2021-04-27 广东蒙泰高新纤维股份有限公司 一种pe-pp桔瓣型复合纺超细旦纤维制造锂电池隔膜的方法
CN112921498A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 财团法人纺织产业综合研究所 不织布的制作方法
BR112022013645A2 (pt) * 2020-01-10 2022-09-13 Trevira Gmbh Fibra de polímero biodegradável de matérias-primas renováveis
WO2023191101A1 (ja) * 2022-03-31 2023-10-05 大和紡績株式会社 芯鞘型複合繊維、その製造方法、およびそれを含む繊維集合物

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002220740A (ja) 2001-01-25 2002-08-09 Daiwabo Co Ltd 分割型複合繊維、その製造方法、およびそれを用いた極細繊維不織布
JP2002235244A (ja) 2001-02-08 2002-08-23 Chisso Corp 熱接着性複合繊維とこれを用いた不織布及び成形体
WO2011122657A1 (ja) 2010-03-30 2011-10-06 ダイワボウホールディングス株式会社 ポリオレフィン系分割型複合繊維とこれを用いた繊維集合物及び電池セパレータ、並びにその製造方法
JP2012140734A (ja) 2011-01-05 2012-07-26 Daiwabo Holdings Co Ltd 分割型複合繊維及びこれを用いた繊維集合物

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04163315A (ja) * 1990-10-22 1992-06-08 Daiwabo Create Kk 分割型複合繊維
US6495255B2 (en) * 2000-06-26 2002-12-17 Chisso Corporation Polyolefin splittable conjugate fiber and a fiber structure using the same
JP5168467B2 (ja) * 2007-03-20 2013-03-21 Esファイバービジョンズ株式会社 ポリアセタールを含む分割型複合繊維、これを用いた繊維成形体および製品
WO2010138253A2 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Polyolefin adhesive compositions and method of making thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002220740A (ja) 2001-01-25 2002-08-09 Daiwabo Co Ltd 分割型複合繊維、その製造方法、およびそれを用いた極細繊維不織布
JP2002235244A (ja) 2001-02-08 2002-08-23 Chisso Corp 熱接着性複合繊維とこれを用いた不織布及び成形体
WO2011122657A1 (ja) 2010-03-30 2011-10-06 ダイワボウホールディングス株式会社 ポリオレフィン系分割型複合繊維とこれを用いた繊維集合物及び電池セパレータ、並びにその製造方法
JP2012140734A (ja) 2011-01-05 2012-07-26 Daiwabo Holdings Co Ltd 分割型複合繊維及びこれを用いた繊維集合物

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