JPH0679832A - 親水性繊維シート及びその製造方法 - Google Patents

親水性繊維シート及びその製造方法

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JPH0679832A
JPH0679832A JP4288739A JP28873992A JPH0679832A JP H0679832 A JPH0679832 A JP H0679832A JP 4288739 A JP4288739 A JP 4288739A JP 28873992 A JP28873992 A JP 28873992A JP H0679832 A JPH0679832 A JP H0679832A
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sheet
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hydrophilic fiber
woven fabric
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Toshimitsu Tachibana
俊光 橘
Masakatsu Urairi
正勝 浦入
Kenji Matsumoto
憲嗣 松本
Shuji Yano
周治 矢野
Toshihiko Shinomura
俊彦 篠村
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Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】疎水性繊維を用いた多孔質繊維シートを特定の
条件下で低温プラズマ処理することにより、十分な親水
性を付与する。 【構成】不織布シートなどの構成繊維の少なくとも一部
に対して、５〜１５ＭＨｚの高周波出力処理密度と処理
時間の積が０．１〜５０Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ2 、ガス圧
０．０１〜１０ｔｏｒｒの条件下で低温プラズマ処理し
て親水化する。これによりシートが本来有する構造、強
度などの特性を変化させることなく、純水の吸い上げ速
度が２分間に１０ｍｍ以上の親水性を付与された多孔質
繊維シートが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、疎水性繊維を用いた不
織布などを親水性化した繊維シート及びその製造方法に
関する。さらに詳しくは、繊維シートの内部まで親水性
化し、例えば液体濾過装置のプレフィルター、膜支持
体、電池用セパレーター、また電池用セパレーターの保
液材などに有用な親水性繊維シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ポリプロピレン、またはポリエチ
レンの不織布、またはポリエチレンとポリプロピレンの
複合体の不織布や、ポリエステル不織布が、液体濾過装
置のプレフィルターや、膜支持体として用いられてい
る。ここで、複合体の不織布とは上記２種の材料をブレ
ンド後に溶融紡糸／延伸したブレンド延伸型不織布、ま
たは上記２種の材料の一方を芯とし、他方がその周囲を
被覆してなる複合繊維（コンジュゲート型繊維）を熱融
着してなる芯鞘構造型不織布であり、ポリプロピレンの
マトリックス強度とポリエチレンの熱化学的特性を利用
したものである。例えば芯成分に高融点のポリプロピレ
ンを用い、鞘成分に低融点のポリエチレンを用いた熱融
着タイプの不織布がよく知られている。
【０００３】しかし、これらの不織布は、撥水性である
ため、上記濾過プレフィルターや、膜支持体として使用
する際には、透過抵抗が大きくなるため透水性が劣ると
いう問題があった。そこで、親水化の手法としては、例
えば孔径を制御されたフィルターの場合には、プラズマ
やスパッタリングによる表面処理、放射線照射など（特
開昭６１−１３３１０２号公報、特開昭５３−９２７７
号公報、特開昭５９−１８６６４号公報、特開平１−９
８６４０号公報など）が開示されている。また、電池セ
パレータでは特開昭６４−８６４４５号公報、特開昭５
８−１６６６３１号公報及び特開平４−１６７３５５号
公報などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、不織布の厚み方向には吸水するが親水化が不
十分のため、不織布を水面に垂直に浸しても水の吸い上
げ力は弱く、従って、水の保持力も弱かった。また他の
織編物のような多孔質繊維シートの親水化にも不十分で
あったり、十分親水化するためには、多孔質繊維シート
そのものの強度が低下したり、熱収縮してしまうという
問題があった。
【０００５】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、繊維の強度などの特性を低下させずに、親水性化
した合成繊維製シート及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の親水性繊維シートは、合成繊維で構成される通
気性シートであって、２５℃、湿度６０％の雰囲気下で
シートの一端を純水に浸した時の純水の吸収速度が、２
分間で１０ｍｍ以上であることを特徴とする。
【０００７】前記構成においては、親水性繊維シートが
ポリエステル系繊維で構成される不織布であることが好
ましい。また前記構成においては、親水性繊維シートが
ポリオレフィン系繊維で構成される不織布であることが
好ましい。
【０００８】また前記構成においては、親水性繊維シー
トが、ポリプロピレン繊維の表面がポリエチレンで鞘状
に被覆されてなる複合繊維で構成される不織布、または
前記複合繊維とポリプロピレン繊維を含む不織布であっ
て、電子分光法（ＥＳＣＡ）による表面のＯ／Ｃの比が
０．０５〜０．７の範囲であることが好ましい。より好
ましいＯ／Ｃの比は、０．１０〜０．３５の範囲であ
る。
【０００９】次に本発明の親水性繊維シートの製造方法
は、合成繊維で構成される通気性シートの製造方法であ
って、構成繊維の少なくとも一部に対して、５〜１５Ｍ
Ｈｚの高周波出力処理密度と処理時間の積が０．１〜５
０Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ2 、ガス圧０．０１〜１０ｔｏｒｒ
の条件下で低温プラズマ処理して親水化することを特徴
とする。
【００１０】なお本発明においては、繊維シートの透気
度は、ＪＩＳ Ｐ−８１１７で規定する透気度測定法
（またはガーレ法）による測定で、１００ｓｅｃ／１０
０ｍｌ以下が好ましく、より好ましくは２０ｓｅｃ／１
００ｍｌ以下であり、下限値は０．１ｓｅｃ／１００ｍ
ｌ以上が好ましい。
【００１１】また本発明においては、繊維シートの吸水
速度は３０ｍｍ／２分以上であることがさらに好まし
い。
【００１２】
【作用】前記した本発明の構成によれば、合成繊維で構
成される疎水性繊維シートであっても、２５℃、湿度６
０％の雰囲気下でシートの一端を純水に浸した時の純水
の吸収速度が、２分間で１０ｍｍ以上であるので、十分
な親水性を有する繊維シートとなる。
【００１３】また、繊維シートがポリエステル系繊維で
構成される不織布であるという好ましい構成によれば、
本質的には疎水性繊維ではあるが繊維表面は好ましい親
水性を示し、寸法安定性、耐久性などの物理的特性に優
れた多孔質繊維シートを得ることができる。
【００１４】また、繊維シートがポリオレフィン系繊維
で構成される不織布であるという好ましい構成によれ
ば、同様に寸法安定性、耐久性などの物理的特性に優れ
た多孔質繊維シートを得ることができる。
【００１５】また、親水性繊維シートが、ポリプロピレ
ン繊維の表面がポリエチレンで鞘状に被覆されてなる複
合繊維で構成される不織布、または前記複合繊維とポリ
プロピレン繊維を含む不織布であるという好ましい構成
によれば、同様に寸法安定性、耐久性などの物理的特性
に優れた多孔質繊維シートを得ることができる。すなわ
ち、ポリプロピレン繊維からなる不織布の場合、プラズ
マ処理による親水化処理で得られた改質繊維の吸水性は
経時的に変化するが、表面にポリエチレンを被覆した芯
鞘複合繊維の場合、その低下は大幅に低減され、優れた
親水性を維持できる。また、強度を維持させるためにポ
リプロピレン繊維を１〜５０重量％混合してなる不織布
の場合も、ポリエチレン表面の親水性維持効果で、経時
的な吸水性の低下度は小さい。
【００１６】次に本発明の製造方法によれば、特定の条
件下で低温プラズマ処理することにより、その多孔質繊
維シートが本来有する構造、強度などの特性を変化させ
ることなく、純水の吸い上げ速度が２分間に１０ｍｍ以
上の親水性を付与された多孔質繊維シートが得られる。
【００１７】
【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。本発明は、親水性モノマー類を使わないため
純粋で耐久性、耐酸性、耐アルカリ性を有し、液体濾過
装置のプレフィルター、膜の支持体、電池用セパレータ
の保液材等に用いることのできる多孔質繊維シートを得
ることができる。
【００１８】さらに本発明は、多孔質繊維シートを構成
する繊維の表面が、５〜１５ＭＨｚの高周波出力処理密
度と処理時間の積が０．５〜５０Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ2 、
ガス全圧０．０１〜１０torrの条件下で、低温プラズマ
処理により、親水化させるものである。処理温度（雰囲
気温度）は、好ましくは１００℃以下、特に好ましくは
常温（室温）付近である。
【００１９】多孔質繊維シートは、公称孔径１μｍ〜２
００μｍ、空孔率３０％〜８０％、厚み２０μｍ〜５０
０μｍ、小繊維径１μｍ〜１００μｍ、坪量５〜１００
ｇ／ｍ2 のものを好適に用いることができる。
【００２０】多孔質繊維シートの材質としては、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン類、ポリエ
チレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリアミド
類、ポリフェリレンスルフィド等が好適に用いられる。
特に、ポリオレフィン類については、ポリプロピレン
や、ポリエチレン等の単独であっても、ポリプロピレン
とポリエチレンをブレンドしたり、アロイ化したり、芯
鞘構造または他のタイプのコンジュゲート繊維にするな
ど複合化したものでもよい。ポリプロピレン繊維の表面
がポリエチレンで鞘状に被覆されてなる複合繊維で構成
される不織布、または前記複合繊維とポリプロピレン繊
維を含む不織布からなる多孔質繊維シートの場合、親水
化処理することで表面のＥＳＣＡ分析によるＯ／Ｃの比
が０．０５〜０．７とすることが好ましい。ＥＳＣＡ分
析によるＯ／Ｃの比が０．０５未満では十分に親水性化
されず、吸水速度も１０ｍｍ／２ｍｉｎの純水の吸水速
度は得にくい場合がある。また前記値が０．７を越える
と、破断強度・破断伸度の低下がみられ、多孔質繊維シ
ートの機械的強度が損なわれる傾向となる。
【００２１】本発明においては、上記多孔質繊維シート
を例えば特定の条件下で低温プラズマ処理することによ
り、多孔質繊維シートを構成する繊維の表面を親水化す
ることにより得られる。かかるプラズマ処理は減圧条件
でガス種（Ｏ2 、Ｈ2 、Ｎ2、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈｅ、
Ａｒ，ＮＯなど）を導入し、通常、０．０１〜１０ｔｏ
ｒｒ、好ましくは０．０１〜１．０ｔｏｒｒに調整し、
ラジオ周波数（５〜１５ＭＨｚ）で高周波出力処理密度
と処理時間の積が０．１〜５０Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ2 、好
ましくは０．１〜１０Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ2 となるように
処理すればよい。
【００２２】この高周波出力処理密度と処理時間の積が
上記範囲より小さいと、親水化が不十分となり、逆に大
きいと多孔質繊維シートの小繊維が切断されてしまい、
また、熱によって多孔質繊維シートが収縮し変形したり
黄着色するという問題がある。
【００２３】また、ガス全圧が０．０１ｔｏｒｒ以下で
は、膜の改質が不十分であり、１０ｔｏｒｒ以上になる
とガス分子が多いために見かけ上プラズマの強度が上が
り、小繊維の切断が生じるので好ましくない。
【００２４】またこの際、処理される多孔質繊維シート
を電極板上に直接位置させると、加速した電子及び荷電
粒子の衝突のため、多孔質繊維シート表面が損傷し、小
繊維の切断が生じる恐れがあるため好ましくなく、通常
電極からシートまでの距離が１〜２０ｃｍ、好ましくは
２〜１０ｃｍの位置とする。この処理により、多孔質繊
維シート内には水酸基、カルボニル基、カルボキシル基
等が導入され、親水化される。
【００２５】以下具体的実施例を説明する。 実施例１〜４ ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）が芯鞘構造
をなし、表面の化学的特性がポリエチレンである多孔質
繊維シート（ニッポン高度紙工業（株）製；厚み１４０
μｍ、繊維径２０〜５０μｍ、空孔率５５％、坪量（ま
たは目付）５５ｇ／ｍ2 、不織布）をプラズマ処理装置
の電極板より１０ｃｍの位置に、電極板に平行にセット
して減圧し、Ｏ2 ガスを流量１０ｃｃ（ＳＴＰ）／ｍｉ
ｎで供給し、０．０６ｔｏｒｒに調整し、１３．５６Ｍ
Ｈｚで高周波出力処理密度と処理時間の積が所定の値と
なるように処理した後、多孔質繊維シートを取り出し
て、本発明の多孔質繊維シート（実施例１〜４）を得
た。
【００２６】この多孔質繊維シートを５ｃｍ幅に切り取
り、一端を純水中に浸漬し、２分後の吸水高さ（ｍｍ）
を測定した。また、破断強度、破断伸度をＪＩＳＬ−１
０９６に準じて測定した。また、多孔質繊維シート自重
に対する吸水重量比を求めた。結果を表１に示す。
【００２７】また、実施例１の多孔質繊維シートに水滴
を落とすと速やかに吸収し、単位面積あたりでの１．８
倍の質量の水を保持する能力があった。未処理のもの
は、水滴を落としても接触角１０６゜で球状のまま弾か
れ、水の保持能力もなかった。さらにこの多孔質繊維シ
ートの透過性能は、０．０１ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で３０
ｍｌ／（ｃｍ2 ・ｍｉｎ）の純水透過流束があった。処
理しないものは、０．０５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力まで透過
せず、その時の純水透過流束は２１ｍｌ／（ｃｍ 2 ・ｍ
ｉｎ）であった。
【００２８】さらに、電池の電解液として用いられる水
酸化カリウム４０％水溶液に実施例１の多孔質繊維シー
トの一端をＪＩＳＰ−８１４１に準じて浸漬したとこ
ろ、吸収速度は９５ｍｍ／３０ｍｉｎあった。また、多
孔質繊維シート単位質量あたり１．８倍の液の吸収が可
能であった。未処理のものは、吸収速度、吸収能力共に
０であった。
【００２９】実施例５ 実施例１と同じ芯鞘構造の複合繊維と、ポリプロピレン
繊維（繊維直径２０〜５０μｍ）が４：１の比率で混合
された不織布（ポリプロピレン繊維２０重量％）を、実
施例１と同様な方法でプラズマ処理を行い、本発明の多
孔質繊維シートを得た。
【００３０】比較例１〜２ 実施例１で用いた多孔質繊維シートに電子線加速装置に
より、加速電圧２００万ボルト、ビーム電流２０ミリア
ンペアの条件下において、空気中で２０メガラッドの電
子線を照射し、その後メタクリル酸の３０％メタノール
溶液中に浸漬し、７０℃で所定時間グラフト重合を行
い、６０℃の熱水にて３０分洗浄乾燥後、グラフト率の
異なる２種の親水化多孔質繊維シートを得た。実施例と
同じ評価を行い結果を表１に示す。グラフトの結果とし
て、破断強度、破断伸度共に、実施例１〜４に比べて低
く、また、液体の浸透性も低かった。
【００３１】比較例３ 実施例１で用いた多孔質繊維シートを未処理のまま、実
施例と同じ評価を行った。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】実施例６〜８ 実施例１と同様な方法でポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリア
ミドの多孔質繊維シートをそれぞれプラズマ処理を行っ
た。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】比較例４ 実施例１と同じ多孔質繊維シートを実施例１と同様にプ
ラスマ処理を行った。高周波出力処理密度と処理時間の
積を小さくしたところ、ＥＳＣＡによるＯ／Ｃの値が
０．０３であった。この時、純水の吸水速度は、２分間
に１ｍｍ以下であった。この繊維シートは親水性が低
く、電池セパレーターとして好ましくなかった。
【００３６】比較例５ 比較例４よりも高周波出力処理密度と処理時間の積を大
きくしてプラスマ処理を行った。ＥＳＣＡによるＯ／Ｃ
の値は０．７８であった。この時、破断強度は８ｋｇ／
５０ｍｍ幅、破断伸度は１０％で、比較例３の未処理の
基材に比べて低下していた。
【００３７】以上説明した通り、本発明の実施例によれ
ば、高分子重合体からなる多孔質繊維シートを、温度２
５℃、湿度６０％の雰囲気下で純水の吸い上げ速度が２
分間に１０ｍｍ以上になるまで親水化し、かつ破断強
度、破断伸度の機械的強度は低下させない効果がある。
また、親水性モノマーを使用しないので、純粋なまま親
水化した多孔質繊維シートが得られ、性能が安定した液
体の濾過膜のプレフィルター、支持体、または電池用セ
パレーター及び電池用セパレーターの保液シート等に有
用である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、疎水
性繊維を用いた多孔質繊維シートであっても、２５℃、
湿度６０％の雰囲気下でシートの一端を純水に浸した時
の純水の吸収速度が２分間に１０ｍｍ以上であるので、
十分な親水性のシートを実現できる。
【００３９】また本発明の製造方法によれば、特定の条
件下で低温プラズマ処理することにより、その多孔質繊
維シートが本来有する構造、強度などの特性を変化させ
ることなく、純水の吸い上げ速度が２分間に１０ｍｍ以
上の親水性を付与された多孔質繊維シートが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 憲嗣 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 矢野 周治 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 篠村 俊彦 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合成繊維で構成される通気性シートであ
    って、２５℃、湿度６０％の雰囲気下でシートの一端を
    純水に浸した時の純水の吸収速度が、２分間で１０ｍｍ
    以上であることを特徴とする親水性繊維シート。
  2. 【請求項２】 親水性繊維シートがポリエステル系繊維
    で構成される不織布である請求項１に記載の親水性繊維
    シート。
  3. 【請求項３】 親水性繊維シートがポリオレフィン系繊
    維で構成される不織布である請求項１に記載の親水性繊
    維シート。
  4. 【請求項４】 親水性繊維シートが、ポリプロピレン繊
    維の表面がポリエチレンで鞘状に被覆されてなる複合繊
    維で構成される不織布、または前記複合繊維とポリプロ
    ピレン繊維を含む不織布であって、電子分光法（ＥＳＣ
    Ａ）による表面のＯ／Ｃの比が０．０５〜０．７の範囲
    である請求項１に記載の親水性繊維シート。
  5. 【請求項５】 合成繊維で構成される通気性シートの製
    造方法であって、構成繊維の少なくとも一部に対して、
    ５〜１５ＭＨｚの高周波出力処理密度と処理時間の積が
    ０．１〜５０Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ2 、ガス圧０．０１〜１
    ０ｔｏｒｒの条件下で低温プラズマ処理して親水化する
    ことを特徴とする親水性繊維シートの製造方法。
JP4288739A 1992-05-26 1992-10-27 親水性繊維シート及びその製造方法 Pending JPH0679832A (ja)

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