KR101239720B1 - 연마포 및 나노파이버 구조체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연마 특성이 우수한 연마포를 제공하는 것이며, 또한 지지체에 나노파이버를 복합한 나노파이버 구조체의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 연마포는 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10-8~2×10-4dtex이며, 단섬유 섬도 1×10-8~2×10-4dtex의 단섬유 섬도비율의 합이 60%이상의 범위인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 적어도 일부에 갖는 시트상물로 이루어지고, 길이방향의 10% 신장시 응력이 5~200N/cm폭인 연마포이다. 또한, 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법은, 수평균 직경이 1~500㎚인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 분산매 중에 분산시킨 나노파이버 분산액을 지지체에 부착시킨 후, 상기 분산매를 제거하는 나노파이버의 구조체의 제조방법이다.

Description

연마포 및 나노파이버 구조체의 제조방법{ABRASIVE CLOTH AND METHOD FOR PREPARING NANO-FIBER STRUCTURE}
본 발명은, 연마포에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기판상에 텍스쳐 가공을 실시하여, 그 위에 자기기록층을 형성해서 자기기록매체를 제조할 때, 상기 텍스쳐 가공에 사용하는 연마포에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 지지체에 나노파이버를 복합한 나노파이버 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
자기 디스크 등의 자기기록매체는 최근, 놀라운 기술혁신에 의해 고용량화, 고기억 밀도화의 요구가 높아지고, 이 때문에 각종 기판 표면 가공의 고정밀도화가 요구되고 있다.
최근, 고용량화, 고기억 밀도화에 따라, 기록 디스크와 자기헤드의 간격, 즉, 자기헤드의 부상 높이는 작아져 오고 있고, 자기헤드의 부상 높이가 현저하게 작아짐으로써, 자기 디스크의 표면에 돌기가 있으면 그 돌기와 자기헤드가 접촉해서 헤드 크래쉬를 일으켜, 디스크 표면에 상처가 발생한다. 또한, 헤드 크래쉬에는 이르지 않는 정도의 미소한 돌기로도, 자기헤드와의 접촉에 의해 정보를 읽고 쓸 때에 발생하는 에러의 원인이 된다. 또한 자기헤드가 기록 디스크 표면과 밀착되 어, 부상하지 않게 된다는 트러블을 일으킨다.
이 기록 디스크와 자기헤드의 밀착을 방지하는 수단으로서, 기록 디스크의 기판 표면에 미세한 조흔을 형성하는 텍스쳐 가공이라는 표면처리가 행해져 있다. 이 텍스쳐 가공을 행함으로써, 디스크 기판상에 금속자성층을 형성할 때의 결정성장의 방향성을 제어함으로써 기록방향의 항자력을 향상시키는 것, 즉, 디스크의 기록 밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
텍스쳐 가공의 방법으로서는, 유리 숫돌입자의 슬러리를 연마포 표면에 부착시켜 연마를 행하는 슬러리 연마 등이 이용되고 있다. 그러나, 텍스쳐 가공을 행하는 경우, 최근 급격한 고기록 용량화를 위한 고기록 밀도화에 대응하기 위해서는, 연마후의 굴곡을 낮게 하고, 현재는, 평균 표면 거칠기가 1㎚이상인 하드 디스크 표면을 더욱 평활화하는 것이 필요하다고 되어 있다(목표는, 평균 표면 거칠기 0.5㎚이하). 이 때문에, 하드 디스크 표면을 연마하기 위한 연마포에 사용하는 섬유를 더욱 극세화한 섬유의 실현이 기대되고 있었다.
그러나, 현재의 해도복합방사 기술을 이용한 연마포에서는, 단섬유 섬도가 0.01dtex(직경 1㎛상당)가 한계이며, 상술의 요구에 충분히 응할 수 있는 레벨은 아니였다(특허문헌1).
또한, 폴리머 블렌드 섬유에 의해 초극세 부직포를 얻는 방법도 기재되어 있지만(특허문헌2), 여기에서 얻어지는 단섬유 섬도도 가장 미세하더라도 0.001dtex(직경 0.3㎛상당)이며, 역시 상술의 요구에 충분히 응할 수 있는 레벨은 아니였다. 또한, 폴리머 블렌드 섬유에 의해, 단섬유 섬도가 0.3dtex이하인 연마포 에 대해서 개시되어 있고(특허문헌3), 확실히 단섬유 섬도로서 미세한 것으로 0.0003dtex(직경 0.2㎛상당)인 것이 얻어지는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 특허문헌3에서 얻어지는 초극세사의 단섬유 섬도는 폴리머 블렌드 섬유 중에서의 도폴리머의 분산으로 결정되고, 상기 특허문헌3에서 이용되고 있는 폴리머 블렌드계에서는 도폴리머의 분산이 불충분하기 때문에, 단섬유 섬도가 0.0003dtex(직경 0.2㎛상당)인 것과 0.004dtex(직경 0.6㎛상당)인 것이 혼재하는 것도 기재되어 있어, 얻어지는 초극세사의 단섬유 섬도의 편차는 큰 것이었다. 또한, 상술의 하드 디스크용 표면 연마포로서 이용한 경우, 그 섬도 편차가 큰 것에 기인해서, 숫돌입자를 연마포에 균일하게 담지할 수 없어, 결과적으로 하드 디스크 표면의 평활성이 오히려 저하된다는 문제도 있었다.
그러나, 부직포를 구성하는 섬유를 극세화하는 기술로서 최근 각광을 받고 있는 것에 일렉트로 스피닝이라는 기술이 있다.
이것은, 폴리머를 전해질 용액에 용해하여, 구금으로부터 밀어내는 것이지만, 이 때에 폴리머 용액에 수천~3만 볼트라는 고전압을 인가하고, 폴리머 용액의 고속 제트 및 이것에 계속되는 제트의 절곡, 팽창에 의해 극세화하는 기술이다. 이 기술을 이용하면, 단섬유 섬도는 10-5dtex오더(단섬유 직경으로 수십㎚ 상당)와 종래의 폴리머 블렌드 기술에 의한 것에 비해서, 섬도로 1/100이하, 직경으로 1/10이하로 할 수 있는 경우도 있다. 대상이 되는 폴리머는 콜라겐 등의 생체 폴리머나 수용성 폴리머가 대부분이지만, 열가소성 폴리머를 유기용매에 용해해서 일렉트로 스피닝하는 경우도 있다. 그러나, 서적 「Polymer,vol.40,4585(1999)」에 기재되어 있는 바와 같이(비특허문헌1), 초극세사 부분인 스트링(string)은 폴리머가 쌓인 부분인 비드(bead)(직경 0.5㎛정도)에 의해 연결되어 있는 경우가 많아, 초극세사부직포로서 본 경우에 부직포 중의 단섬유 섬도에 큰 편차가 있었다. 이 때문에, 비드(bead)의 생성을 억제해서 섬유직경을 균일하게 하고자 하는 시도도 이루어져 있지만, 그 편차는 아직까지도 큰 것이었다(비특허문헌2).
또한, 일렉트로 스피닝으로 얻어지는 부직포는, 섬유화의 과정에서 용매가 증발됨으로써 얻어지기 때문에, 그 섬유 집합체는 배향 결정화되지 않는 경우가 많고, 강도도 통상의 부직포에 비해서 매우 약한 것으로서 응용 전개에 큰 제약이 있었다. 또한, 일렉트로 스피닝은, 제법으로서도 큰 문제를 안고 있고, 얻어지는 부직포의 크기는 기껏해야 100㎠정도인 것, 또는 생산성이 최대라도 수g/시간과 통상의 용융방사에 비해 매우 낮다는 문제가 있었다. 또한, 고전압을 필요로 하는 것, 또한, 유기용매나 초극세사가 공기 중에 부유한다는 문제가 있었다.
또한, 극세섬유의 부직포를 제조하는 방법으로서 셀룰로오스 피브릴을 이용하는 방법이 알려져 있다(특허문헌4). 보다 구체적으로는, 동암모니아 레이온에 펄프의 고해기술을 응용하여, 섬유의 평균 직경을 200~300㎚정도까지 미세하게 하고, 이것을 초조법에 의해 폴리에스테르의 극세섬유 부직포상에 메시상으로 배치하는 방법이다.
그러나, 종래 고해기술이 확립하고 있는 것은 셀룰로오스뿐이며, 폴리에스테르나 나일론 등의 합성 폴리머에서는 고해에 의해 직경 200~300㎚까지 미세하게 하 는 것은 불가능했다. 이것은, 셀룰로오스가 원래 미크로피브릴의 집합체로 구성되어 있는 것에 대해, 합성 폴리머에서는 이러한 피브릴 구조가 명확하지 않기 때문에, 고해에 의해 피브릴화되는 것은 아니고, 분체화되어 버리기 때문이였다. 또한, 특허문헌4에는, 초산균에 의해 셀룰로오스를 생산시켜서 셀룰로오스 나노파이버를 폴리에스테르의 극세섬유 부직포상에 메시상으로 배치한 구조를 만든다고 하는 방법도 기재되어 있지만, 상기 방법은 생산성이 지나치게 낮아, 공업적인 이용은 곤란했다.
그러나, 상술한 바와 같은 셀룰로오스 섬유는 원래, 물이나 습도에 의한 치수안정성이 나쁘다는 문제가 있으므로, 치수안정성이 좋은 합성 폴리머로 이루어지는 나노파이버가 요구되고 있었다.
또한, 종래의 고해기술에 의한 셀룰로오스 피브릴에서는 섬유직경이 균일해지지 않기 때문에, 포어의 구멍 직경도 맞춰지지 않게 되기 쉬워, 셀룰로오스 피브릴 이외의 방법이 기대되고 있었다.
또한, 메시상 구조를 형성하는 극세섬유의 내약품성이나 내열성, 지지체와의 친화성 등을 컨트롤하는 필요성으로부터도, 셀룰로오스가 아니라 베리에이션이 많은 합성 폴리머로 이루어지는 나노파이버에 의한 메시상 구조를 제작하는 방법이 요구되고 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 형상이나 폴리머에 제약이 없고, 널리 응용 전개가능한 단섬유 섬도 편차가 작은, 또한 단섬유 직경이 매우 작고, 나노파이버라고 불려야 하는 섬유의 실현이 요구되고 있었다.
또한, 보다 고정밀도의 연마를 실행하기 위해서는, 연마포를 구성하는 섬유는 보다 미세하고, 또한, 보다 부드러운 시트가 요구되는 것이지만, 일반적으로 연마량은 그것에 따라서 저하되는 것이다. 따라서, 연마량을 늘리기 위해서, 연마가공시에 연마포에 부여하는 텐션을 높게 설정하여, 피연마체에의 연마포의 접촉을 강하게 하는 방법이 일반적으로 행해져 있다. 그러나, 텐션을 높게 설정하면, 가공시의 안정성이 저하되거나, 연마포 시트 자체의 신장의 문제가 발생하고, 이것에 의해 피연마체 표면에 스크래치 등의 결점이 발생한다는 문제 등을 새롭게 초래하는 일이 있고, 이것을 막기 위해서, 고텐션에도 견딜 수 있는 연마포의 실현이 요구되어 오고 있다.
특허문헌1: 일본국 특허공개 2002-224945호 공보
특허문헌2: 일본국 특허공개 평 10-53967호 공보
특허문헌3: 일본국 특허공개 2002-79472호 공보
특허문헌4: 국제공개 제 97/23266호 팸플렛
비특허문헌1: Polymer,vol.40,4585(1999)
비특허문헌2: Science,vol.285,2113(1999)
본 발명의 목적은, 종래에는 없던 단섬유 섬도 편차가 작은 나노파이버를 이용해서, 연마시에 신장을 적게 함으로써, 연마특성이 매우 뛰어난 신규인 연마포를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 지지체에 용이하게 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 소정의 메시상으로 배치해서 이루어지는 나노파이버 구조체를 제작하는 것을 가능하게 하는 신규인 나노파이버 구조체의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하의 구성을 갖는다.
(1) 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10-8~4×10-4dtex이며, 단섬유 섬도 1×10-8~4×10-4dtex의 단섬유 섬도비율의 합이 60%이상인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 적어도 일부에 갖는 시트상물로 이루어지고, 길이방향의 10% 신장시 응력이 5~200N/cm폭인 것을 특징으로 하는 연마포.
(2) 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10-8~2×10-4dtex이며, 단섬유 섬도 1×10-8~2×10-4dtex의 단섬유 섬도비율의 합이 60%이상인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 적어도 일부에 갖는 시트상물로 이루어지고, 길이방향의 10% 신장시 응력이 5~200N/cm폭인 것을 특징으로 하는 연마포.
(3) 상기 나노파이버가 단섬유 섬도비율로 50%이상이 단섬유 직경차로 30㎚의 폭에 들어가는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 연마포.
(4) 상기 시트상물이 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(5) 상기 시트상물이 직물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(6) 상기 시트상물이 편물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(7) 상기 시트상물이 0.1㎏/㎠ 하중하의 압축탄성과 0.5㎏/㎠ 하중하의 압축탄성의 비 S가 4.0이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(6) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(8) 상기 시트상물의 내마모 계수가 50mg이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(9) 상기 시트상물의 표면 거칠기가 100㎛이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(8) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(10) 상기 시트상물의 표면경도가 20이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(9) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(11) 상기 시트상물이 그 적어도 편면에 나노파이버로 이루어지는 입모면을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(10) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(12) 상기 시트상물이 나노파이버를 지지체에 적층해서 시트상물로 되어 이루어지 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(11) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(13) 나노파이버의 적층두께가 상기 시트상물의 전체의 두께에 대하여 70%이하인 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 연마포.
(14) 상기 시트상물이 그 내부에 공간을 갖고 있고, 또한 상기 공간에 고분자 탄성체가 함침되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(13) 중 어느 하나에 기재된 연마포.
(15) 상기 고분자 탄성체가 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 상기 (14)에 기재된 연마포.
(16) 상기 고분자 탄성체의 함유율이 시트상물의 섬유중량에 대하여 20~60중량%인 것을 특징으로 하는 상기 (14) 또는 (15)에 기재된 연마포.
(17) 수평균 직경이 1~500㎚인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 분산매 중에 분산시킨 나노파이버 분산액을 지지체에 부착시킨 후, 상기 분산매를 제거하는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
(18) 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버가 수평균 직경이 1~200㎚인 것임을 특징으로 하는 상기 (17)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(19) 지지체에 나노파이버 분산액을 부착시킬 때, 나노파이버 분산액을 분무해서 부착시키도록 한 것을 특징으로 하는 상기 (17) 또는 (18)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(20) 지지체에 나노파이버 분산액을 부착시킬 때, 지지체를 나노파이버 분산액에 침지시켜, 상기 나노파이버 분산액을 부착시키는 것을 특징으로 하는 상기 (17) 또는 (18)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(21) 지지체에 나노파이버 분산액을 부착시킬 때, 지지체에 나노파이버 분산액을 코팅해서 부착시키는 것을 특징으로 하는 상기 (17) 또는 (18)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(22) 지지체로서 다공질인 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (17)~(21) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(23) 수평균 직경이 1~500㎚인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 분산매 중에 분산시킨 나노파이버 분산액으로 해서 다공질의 지지체를 기재에 이용하여 초조하는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
(24) 나노파이버 분산액 중에 함유되는 나노파이버 농도가 0.0001~1중량%인 것을 특징으로 하는 상기 (17)~(23) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(25) 나노파이버 분산액 중에 함유되는 나노파이버 농도가 0.001~0.1중량%인 것을 특징으로 하는 상기 (17)~(23) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(26) 나노파이버 분산액 중에 함유되는 분산제의 농도가 0.00001~20중량%인 것을 특징으로 하는 상기 (17)~(25) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(27) 상기 분산제의 농도가 0.0001~5중량%인 것을 특징으로 하는 상기 (17)~(25) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(28) 상기 분산제가 비이온계 분산제, 음이온계 분산제, 양이온계 분산제의 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 상기 (26) 또는 (27)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(29) 상기 나노파이버의 제타전위가 -5~+5mV의 범위 내이며, 상기 분산제가 비이온계 분산제인 것을 특징으로 하는 상기 (28)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(30) 상기 나노파이버의 제타전위가 -100mV이상, -5mV미만이며, 상기 분산제가 음이온계 분산제인 것을 특징으로 하는 상기 (28)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(31) 상기 나노파이버의 제타전위가 +5mV를 넘고, 100mV이하이며, 상기 분산제가 양이온계 분산제인 것을 특징으로 하는 상기 (28)에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(32) 상기 분산제의 분자량이 1000~50000인 것을 특징으로 하는 상기 (26)~(31) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(33) 나노파이버 중에 함유되는 500㎚보다 크고 1㎛이하의 직경 범위에 있는 단섬유의 섬유비율이 3%이하인 것을 특징으로 하는 상기 (17)~(32) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(34) 지지체가 부직포, 종이, 직물, 편물 및 발포체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 구조물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (17)~(33) 중 어느 하나에 기재된 나노파이버 구조체의 제조방법.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 종래에는 없던 단섬유 섬도 편차가 작은 나노파이버를 이용해서, 연마시에 신장을 적게 함으로써, 연마 특성이 우수한 연마포를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 나노파이버 구조체의 제조방법에 의하면, 지지체에 용이하게 용융방사 가능한 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 소정의 메시상의 형태로 배치할 수 있고, 생산 과정에서 문제를 발생시키지 않아, 높은 생산성을 갖고, 목표로 하는 성능을 구비한 나노파이버 구조체를 제조할 수 있게 된다.
도 1은, 본 발명에 나노파이버의 일례인 나일론 나노파이버의 섬유 횡단면을 나타내는 TEM사진이다.
도 2는, 실시예1에 이용한 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 나타내는 TEM사진이다.
도 3은, 실시예1의 나노파이버의 단섬유 섬도 편차를 나타내는 도면이다.
도 4는, 실시예1의 나노파이버의 단섬유 섬도 편차를 나타내는 도면이다.
도 5는, 비교예1의 초극세사의 단섬유 섬도 편차를 나타내는 도면이다.
도 6은, 비교예1의 초극세사의 단섬유 섬도 편차를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시예에서 이용한 방사기를 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시예에서 이용한 구금을 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시예에서 이용한 연신기를 나타내는 도면이다.
도 10은, 비교예1에서 이용한 방사기를 나타내는 도면이다.
도 11은, 실시예29의 나노파이버 구조체 표면의 SEM에 의한 관찰 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는, 실시예42의 나노파이버 구조체 표면의 SEM에 의한 관찰 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은, 실시예43의 나노파이버 구조체 표면의 SEM에 의한 관찰 결과를 나타내는 도면이다.
(부호의 설명)
1: 호퍼 2: 용융부 3: 스핀블럭
4: 방사팩 5: 구금 6: 침니
7: 사조 8: 집속 급유 가이드 9: 제1인취롤러
10: 제2인취롤러 11: 권취사 12: 계량부
13: 토출구멍 길이 14: 토출구멍 직경 15: 미연신사
16: 피드롤러 17: 제1핫롤러 18: 제2핫롤러
19: 제3롤러(실온) 20: 연신사 21: 2축 압출혼련기
22: 칩 계량장치
이하, 더욱 상세하게, 본 발명의 연마포와 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에 대해서 설명하지만, 이들 본 발명의 설명에서 사용하는 「나노파이버」라는 용어의 정의에 관해서, 우선 설명을 해 둔다.
즉, 본 명세서에 있어서, 「연마포의 발명」에 대한 설명을 할 때, 나노파이버라고 하는 개념은, 단섬유 직경이 1~250㎚(나일론6섬유(이하, N6이라고 하는 일이 있다)인 경우, 1×10-8~6×10-4dtex) 섬유를 말하는 것이다.
그것에 대해서, 본 명세서에 있어서, 「나노파이버 구조체의 제조방법의 발명」에 대한 설명을 할 때, 나노파이버라고 하는 개념은, 단섬유 직경이 1~250nm인 섬유를 말하는 것이다.
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이상의 전제하에서, 이하, 설명을 한다.
우선, 본 발명의 연마포는 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10-8~4×10-4dtex이며, 단섬유 섬도 1×10-8~4×10-4dtex의 단섬유 섬도비율의 합이 60%이상인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 적어도 일부에 갖는 시트상물로 이루어지는 것을 제1의 요건으로 하는 것이다.
여기에서, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 직경이 1~1000㎚(1㎛)의 범위 내에 있는 단섬유를 나노파이버라고 하지만, 구체적으로 보다 바람직하게는, 나노파이버로서, 평균 단섬유 직경이 1~250㎚(N6의 경우, 1×10-8~6×10-4dtex)인 섬유를 이용하는 것이다.
형태적으로는 그 단섬유가 조각조각으로 분산된 것, 단섬유가 부분적으로 결합되어 있는 것, 혹은 복수의 단섬유가 응집된 집합체(예를 들면 다발상인 것) 등의 모든 총칭으로서, 그 섬유길이나 단면형상 등에는 한정이 없는 것이다.
그리고, 본 발명에서는, 이 나노파이버의 단섬유 섬도의 평균값 및 편차가 중요하다.
이것은, 나노파이버를 함유하는 시트상물(연마포)의 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM) 혹은 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 동일 횡단면 내에서 무작위 추출한 50개이상의 단섬유 직경을 측정하는 것이지만, 이것을 3개소이상으로 행하고, 적어도 합계 150개이상의 단섬유 직경을 측정함으로써 구할 수 있다. 이 때, 250㎚(나일론6의 경우, (비중 1.14g/㎤)에서는 6×10-4dtex) 상당을 넘는 다른 섬유는 제외하고, 그 이하의, 1~250㎚의 범위 내의 단섬유 직경인 것만을 무작위로 선택해서 측정하는 것이다. 또한, 시트상물을 구성하는 나노파이버가 이형 단면인 경우, 우선, 단섬유의 단면적을 측정하고, 그 면적을 임시로 단면이 원인 경우의 면적으로 한다. 그 면적으로부터 직경을 산출함으로써 단섬유 직경을 구할 수 있다. 여기에서, 단섬유 섬도의 평균값은 이하와 같이 해서 구한다. 우선, 단섬유 직경을 ㎚단위로 소수점의 1자릿수째까지 측정하고, 소수점 이하를 사사오입한다. 그 단섬유 직경으로부터 단섬유 섬도를 산출하고, 그것의 단순한 평균값을 구한다. 이것을 「수평균에 의한 단섬유 섬도 」라고 본 발명에서는 부른다. 여기에서, 본 발명의 연마포에 이용되는 나노파이버의 섬유 횡단면 사진의 일례를 도 1에 나타낸다. 이 도 1에는, 100㎚의 스케일도 아울러 나타내고 있지만, 거의 모두가 단섬유 직경이 100㎚보다 작은 것을 알 수 있다.
본 발명의 연마포에서는, 나노파이버의 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10- 8~4×10-4dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 1~200㎚상당)인 것이 중요하다. 이것은, 종래의 해도복합방사에 의한 연마포에 비해서, 단섬유 직경이 1/10~1/1000이라는 미세함이며, 종래의 연마포와는 완전히 다른 질감을 갖는 것, 혹은 종래보다 훨씬 하드 디스크의 평활성을 향상시킬 수 있는 연마포를 얻는 것을 실현할 수 있는 것이다. 수평균에 의한 단섬유 섬도는 바람직하게는 1×10-8~2×10-4dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는 단섬유 직경으로 1~150㎚상당), 보다 바람직하게는 1×10-8~1×10-4dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 1~100㎚상당), 더욱 바람직하게는 0.8×10-5~6×10-5dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 30~80㎚상당)이다.
또한, 본 발명의 연마포를 구성하는 나노파이버의 단섬유 섬도 편차는, 이하와 같이 해서 평가한다. 즉, 연마포 중의 나노파이버 각각의 단섬유 섬도를 dti로 하고 그 총합을 총섬도(dt1+dt2+…+dtn)로 한다. 또한 같은 단섬유 섬도를 갖는 나노파이버의 빈도(개수)를 세고, 그 곱을 총섬도로 나눈 것을 그 단섬유 섬도의 섬도비율로 한다. 이것은, 부직포 중에 함유되는 나노파이버 전체에 대한 각 단섬유 섬도 성분의 중량분률(체적분률)에 상당하고, 이 값이 큰 단섬유 섬도 성분이 나노파이버 연마포의 성질에 대한 기여가 크게 된다.
또한, 본 발명에 있어서는, 이러한 나노파이버의 단섬유 섬도 편차는, 상술의 단섬유 섬도의 평균값을 구하는 것과 마찬가지로, 나노파이버를 적어도 일부에 함유하는 시트상물의 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM) 혹은 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 동일 횡단면 내에서 무작위 추출한 50개이상의 나노파이버의 단섬유 직경을 측정하지만, 이것을 3개소이상으로 행하고, 적어도 합계 150개이상의 단섬유 직경을 측정함으로써 구하는 것이며, 상술의 단섬유 섬도의 평균값을 구하는 것과 같은 N수로 해서 구하면 좋은 것이다.
본 발명에서는, 섬도비율의 60%이상이 1×10-8~4×10-4dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 1~200㎚상당)의 범위에 있는 것이 중요하다. 즉, 4×10-4dtex보다 큰 나노파이버의 존재가 제로에 가까운 것을 의미하는 것이다. 이것에 의해, 나노파이버 연마포의 기능을 충분히 발휘하는 동시에, 제품의 품질 안정성도 양호하게 할 수 있고, 또한, 섬도 편차가 매우 작기 때문에, 숫돌입자를 균일하게 담지하는 것이 가능해져, 결과적으로 하드 디스크 표면의 평활성을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 바람직하게는, 섬도비율의 60%이상이 1×10-8~2×10-4dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 1~150㎚상당), 보다 바람직하게는 1×10-8~1×10-4dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 1~100㎚상당), 더욱 바람직하게는1×10-8~6×10-5dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 1~80㎚상당)의 범위이다. 더욱 바람직하게는, 섬도비율의 75%이상이 0.8×10-5~6×10-5dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우 에서는, 단섬유 직경으로 30~80㎚상당)의 범위이다.
본 발명에서 말하는 열가소성 폴리머란, 폴리에스테르(이하, PET라고 부르는 일이 있다)나 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리페닐렌술피드(이하, PPS라고 부르는 일이 있다) 등을 들 수 있지만, 폴리에스테르나 폴리아미드로 대표되는 중축합계 폴리머는 융점이 높은 것이 많아, 보다 바람직하다. 폴리머의 융점은 165℃이상이면 나노파이버의 내열성이 양호해서 바람직하다. 예를 들면, 폴리유산(이하, PLA라고 부르는 일이 있다)은 170℃, PET는 255℃, N6은 220℃이다. 또한, 폴리머에는 입자, 난연제, 대전방지제 등의 첨가물이 함유되어 있어도 좋다. 또한 폴리머의 성질이 손상되지 않는 범위에서 다른 성분이 공중합되어 있어도 좋다. 또한, 용융방사의 용이함으로부터, 융점이 300℃이하인 폴리머가 바람직하다.
본 발명에서 말하는 시트상물에는, 단섬유를 카드 크로스래퍼를 이용하여 시트 폭방향으로 배열시킨 적층 웨이브를 형성시킨 후에 니들펀치하거나, 멜트블로우나 스판본드 등 방사로부터 직접 형성하거나, 초지법으로 얻어진 부직포나, 지지체상에 나노파이버를 분무나 침지 혹은 코팅해서 부착시킨 것, 직편물 등이 바람직하게 이용되고, 그 중에서도, 연마포에 있어서는, 숫돌입자를 연마포에 균일하게 담지하기 위해서 극세섬유 상호의 결합 및 표면섬유의 치밀성이 높고, 또한, 표면섬유 밀도의 조밀(粗密) 편차가 적은 것이 바람직하고, 단섬유 웨이브를 니들펀치 처리한 부직포나 습식초지, 고밀도 직물이 바람직하다.
단섬유 웨이브를 니들펀치 처리하는 펀칭 개수로서는, 섬유의 고얽힘화에 의한 섬유의 고밀도화(치밀한 입모면 형성)의 관점으로부터 1000~3500개/㎠인 것이 바람직하다. 1000개/㎠미만에서는, 연마포 표면섬유의 치밀성이 뒤떨어지고, 3500개/㎠를 넘으면, 가공성의 악화를 초래하는 동시에, 섬유손상이 커지기 때문에 바람직하지 않다. 습식초지의 경우에는, 3g/㎡이상, 고밀도 직물의 경우에는, 직물의 날실 및 씨실의 커버팩터값이 각각 500이상이 되도록 직밀도를 조정하는 것이 바람직하고, 커버팩터가 400미만인 경우, 단섬유간 공극이 커서 치밀성이 뒤떨어져 버린다.
여기에서, 날실의 커버팩터값, 씨실의 커버팩터값은, 각각 이하에 나타내는 식으로 나타내어지는 것이다.
날실 커버팩터값=날실 직밀도[개/인치]×(경사섬도[dtex])1/2,
씨실 커버팩터값=씨실 직밀도[개/인치]×(위사섬도[dtex])1/2,
상술의 단섬유 웹이나 직접 시트상물을 얻기 위한 섬유의 제조방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 단성분 방사나 해도복합방사, 분할복합방사에 의해 얻어진 것 등을 채용할 수 있다. 이 중에서, 해도복합섬유의 해성분을 이용해성 폴리머, 도성분을 본 발명의 나노파이버의 전구체인 폴리머알로이로 하고, 여기에서 이용해 폴리머를 용출한 것은, 나노파이버 집합체의 섬유직경을 작게 할 수 있기 때문에, 이것을 연마포로서 연마했을 때에 스크래치를 저감할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 도심초형의 해도복합섬유에 있어서의 심초형의 도성분에 대해서, 초부분을 폴리머알로이, 심성분에는 난용출 폴리머로 하고, 해성분은 이용출 폴리머로 해서, 여기에서 이용해 폴리머를 용출한 것은, 섬유직경이 작은 심초형의 극세섬유가 되고, 또한 난용해성의 도의 주위에 나노파이버의 초가 배치된 형태로 되기 때문에, 이것을 연마포로서 연마했을 때에는 스크래치의 저감 뿐만 아니라, 심이 어느 정도의 경도를 갖고 있기 때문에, 연마가공시의 레이트를 향상시킬 수 있다.
또한, 분할 복합섬유의 적어도 어느 하나에 폴리머알로이를 배치하고, 이것을 분할후에 폴리머알로이 중의 이용해 폴리머를 용출한 것에 대해서도, 상기 해도복합섬유의 경우와 같은 효과가 얻어진다.
본 발명의 연마포의 신장에 대한 특성으로서, 상기 연마포의 건조시(실온 20℃, 습도 40%의 조건하)의 길이방향의 10% 신장시 응력이 5~200N/cm폭인 것이 중요하다.
본 발명의 연마포를 이용하여, 텍스쳐 가공을 행하는 방법으로서는, 이러한 연마포를 가공 효율과 안정성의 관점에서, 30~50mm폭의 테이프 모양으로 컷팅해서, 텍스쳐 가공용 테이프로서 이용한다.
이어서, 기판을 연속 회전시킨 상태로, 테이프상으로 한 상기 연마포를 기판에 밀착시키면서, 기판의 직경방향으로 연마포 또는 기판을 왕복운동시켜, 연속적으로 연마포를 주행시킨다. 그 때, 유리 숫돌입자를 함유하는 슬러리를 연마포 표면에 공급하고, 테이프상으로 한 상기 연마포의 표면에 유리 숫돌입자를 함유하는 슬러리를 부착시켜서, 알루미늄 합금 자기기록 디스크나 유리 자기기록 디스크의 표면의 연마를 행하는 것이 바람직한 방법이다. 연마조건으로서는, 슬러리는 다이아몬드 미립자 등의 고경도 숫돌입자를 수계 분산매에 분산시킨 것이 바람직하게 이용된다.
상기 연마포 표면에 상기 슬러리를 부착시켜서 기판 표면의 연마를 행할 때에, 기판에의 연마포 표면의 접촉을 균일하게 제어하고, 균일한 연마를 행하기 위해서는, 상기 연마포에 10~20N정도의 가공 장력을 가한 상태로 연마를 행하는 것이 바람직하다.
상기 연마포의 길이방향의 10% 신장시 응력을 5~200N/cm폭으로 제어함으로써, 상기 텍스쳐 가공 장력하에 있어서, 테이프상으로 한 연마포의 신장율을 3%이하로 억제할 수 있고, 표면섬유의 치밀성을 저하시키지 않아, 초고정밀도의 기판 표면 거칠기를 달성하고, 또한 스크래치 결점을 적게 억제할 수 있다.
상기 연마포의 길이방향의 10% 신장시 응력이 5N/cm폭 미만에서는, 텍스쳐 가공 장력하에 있어서의 연마포의 신장이 너무 커지기 때문에, 표면섬유의 치밀성이 저하되어, 초고정밀도의 기판 표면 거칠기를 달성할 수 없음과 아울러, 신장에 의해 발현되는 연마포 표면의 섬유가 존재하지 않는 공극부에 숫돌입자가 응집되어, 스크래치 결점을 발생시키기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
한편, 200N/cm폭을 넘으면, 유리 숫돌입자를 함유하는 슬러리에 의해 습윤상태의 연마포가 디스크면에 밀착되어, 수분이 짜내어져 건조한 상태가 되고, 기판 표면에 숫돌입자가 강하게 밀착되어, 스크래치 결점이 발생되기 쉬운 동시에, 기판 표면 거칠기가 커지기 때문에 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는 10% 신장시 응력이 10~200N/cm폭, 더욱 바람직하게는 30~200N/cm폭이다.
상기 연마포의 길이방향의 10% 신장시 응력을 5~200N/cm폭으로 제어해서 제조하는 수단으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 이하와 같은 방 법을 채용할 수 있다.
즉, 연마포로 하는 시트상물이 부직포인 경우에는, 니들펀치 처리나 워터젯 펀치 처리 등으로 섬유배향을 조절함으로써 조정하거나, 상기 나노파이버만으로는 신장시 응력을 5N/cm폭이상으로 조정할 수 없는 경우에는, 단섬유 섬도가 1×10-3dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 0.3㎛상당)이상의 다른 섬유나 그 외의 섬유로부터 생긴 직편물이나 부직포, 또는 필름 등과 혼용함으로써 10% 신장시 응력을 달성할 수 있다.
혼용방법으로서는, 적층법, 접합법 혹은 혼합법을 채용할 수 있다.
여기에서 말하는 적층법이란, 기타 섬유로 이루어지는 시트상물에 나노파이버를 적층하거나, 혹은 나노파이버로만 이루어지는 시트상물에 기타 섬유를 적층하는 방법을 가리킨다. 예를 들면, 다른 섬유로 이루어지는 부직포상에 나노파이버를 습식초지법이나 에어레이드법에 의해 적층하는 방법이나 각종 지지체상에 나노파이버 분산액을 분무, 침지, 코팅해서 부착시킴으로써 적층하는 방법, 혹은 나노파이버로 이루어지는 부직포상에 상술의 방법으로 다른 섬유를 적층하는 방법 등, 여러가지 방법을 채용할 수 있다.
또한, 여기에서 말하는 접합법이란, 나노파이버로만 이루어지는 시트상물과 다른 시트상물이나 필름을 상법에 의해 각각 제작하고, 겹쳐서 접합하는 것을 가리킨다. 예를 들면, 나노파이버로 이루어지는 시트상물과 다른 섬유로 이루어지는 시트상물이나 필름을 바인더로 접착하는 방법이나 니들펀치나 고압수류에 의한 얽힘 방법, 미리 나노파이버 혹은 다른 섬유로 이루어지는 시트상물에 다른 열융착 섬유를 섞어 놓고 가열롤로 열융착시키는 방법, 혹은 다른 섬유로 이루어지는 시트상물이나 필름에 멜트블로우법이나 스펀본드법으로 나노파이버 전구체인 폴리머알로이 섬유를 직접 접합한 후에 폴리머알로이 섬유로부터 해성분을 용출 제거하는 방법, 또는, 나노파이버로 이루어지는 시트상물에 멜트블로우법이나 스펀본드법으로 다른 섬유를 직접 접합하는 등, 여러가지 방법을 채용할 수 있다.
그 중에서도 나노파이버를 갖는 시트상물과 필름의 접합은, 필름의 표면 평활성이 우수하므로, 연마포 표면의 평활성을 손상시키지 않고, 신장시 응력을 제어할 수 있기 때문에, 고정밀도의 가공을 행할 수 있으므로 바람직하다.
여기에서 말하는 필름이 되는 소재로서는, 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 폴리페닐설파이드계 등의 필름 형상을 갖는 것이면 사용가능하지만, 범용성을 생각하면, 폴리에스테르필름을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 여기에서 말하는 혼합법이란, 나노파이버와 다른 섬유가 혼합되어 합쳐져 시트상물이 형성되어 있는 것을 가리킨다. 예를 들면, 나노파이버와 다른 섬유를 혼면하고 나서 니들펀치나 고압수류에 의해 얽히게 하는 방법이나 혼합 초지하는 방법 등 여러가지 방법을 채용할 수 있다.
연마포로 하는 시트상물이 직물이나 편물인 경우에는, 섬유간의 구속력이 강해서 직물 내에서 구성 사조의 이동이 적고, 단위면적당 사조 개수나 섬유량을 많게 하여 고밀도로 함으로써 10% 신장시 응력이 5N/cm폭이상인 것을 달성하거나, 상 술한 부직포와 마찬가지로, 단섬유 섬도가 1×10-3dtex(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 직경으로 0.3㎛상당)이상의 다른 섬유나 그 외의 섬유로부터 생긴 직편물이나 부직포, 또는 필름 등과 혼용함으로써 신장시 응력을 달성할 수 있다.
또한, 시트상물의 표면형태, 10% 신장시 응력, 강신도, 쿠션성 등의 요구 특성에 맞추어, 상술한 부직포와 같은 방법으로, 부직포, 직물 및 편물을 혼용해도 좋다.
또한, 섬도 편차의 또 하나의 지표로서, 연마포 중의 나노파이버의 단섬유 직경차가 30㎚의 폭에 들어가는 단섬유의 섬도비율이 있지만, 이것은, 중심 섬도 부근에의 편차의 집중도를 의미하고 있어, 이 단섬유 섬도비율이 높을수록 편차가 작은 것을 의미하고 있다. 본 발명에서는, 단섬유 직경차가 30㎚(나일론6(비중 1.14g/㎤)인 경우에서는, 단섬유 섬도로 8×10-6dtex)인 폭에 들어오는 단섬유 섬도비율이 50%이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70%이상이다.
본 발명의 연마포는, 상기 시트상물의 0.1㎏/㎠ 하중하의 압축탄성과 0.5㎏/㎠ 하중하의 압축탄성의 비 S가 4.0이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 압축탄성의 비 S는 이하와 같이 해서 구한다. 즉, 후술의 실시예 중에 기재한 측정법에 의해, 우선 시트상물의 압축 특성을 측정하고, 여기에서 변형과 압축 하중의 그래프를 작성한다. 이 그래프의 0.1 및 0.5㎏/㎠에서의 접선의 경사를 각각의 압축 특성값으로 해서, 이 0.5㎏/㎠시의 압축탄성값을 0.1㎏/㎠시의 압축탄성값으로 나눈 값을 S로 정의한다. 이 압축탄성의 비 S가 작다고 하는 것은, 저하중하에서의 변형의 크기와 고하중하에서의 변형의 크기의 차가 작은, 즉 연마시에 시트상물을 피연마체에 밀착시켰을 때에 국소적으로 압력이 변동된 경우에도 시트상물의 변형의 차가 작은 것을 의미하고 있다. 이것에 의해 시트상물의 평활성이 유지되어서 고정밀도의 연마가 가능해질 뿐만 아니라, 시트상물에 적당한 쿠션성이 부여되기 때문에, 연마가공시의 슬러리의 국소적 응집을 완화시켜, 스크래치 결점의 발생을 억제할 수 있다. 압축탄성의 비 S는 3.0이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.5이하이다. 압축 특성의 비 S의 하한값으로서는 0.01이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 시트상물에 있어서는, 내마모 계수가 50mg이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 내마모 계수는 후술의 실시예 중에 기재한 측정법에 의해, 시트상물으로부터 탈락된 섬유의 양으로부터 구한다. 내마모 계수가 큰 경우, 연마시에 상기 시트상물로부터 섬유가 탈락해서 보풀 덩어리가 되기 쉽고, 보풀 덩어리가 된 부분에 슬러리가 응집해서, 스크래치 결점이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 상기 시트상물로서는 연마시에도 마모되기 어려운, 즉, 내마모 계수가 작은 쪽이 바람직하다. 내마모 계수는 40mg이하인 것이 바람직하고, 30mg이하인 것이 더욱 바람직하다. 내마모 계수의 하한으로서는 0.1mg이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 연마포는, 상기 시트상물의 표면 거칠기가 100㎛이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 표면 거칠기는 후술의 실시예 중에 기재한 측정법에 의해, 시트상물의 연마면, 즉 시트상물이 피연마체와 접촉하는 면을 측정해서 구한다. 표면 거칠기가 작으면, 상기 시트상물의 표면 평활성이 높아지고, 연마시의 가공 정밀도 가 향상될 뿐만 아니라, 시트상물 표면의 섬유의 배향이 균일하기 때문에 숫돌입자를 균일하게 파지할 수 있기 때문에 숫돌입자의 응집이 일어나기 어려워, 스크래치의 발생을 억제할 수 있다. 표면 거칠기는 60㎛이하인 것이 바람직하고, 40㎛이하인 것이 더욱 바람직하다. 표면 거칠기의 하한으로서는, 0.5㎛이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 시트상물의 표면경도가 20이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 표면경도는 후술의 실시예 중에 기재한 측정법에 의해 구한다. 표면경도가 크면, 연마시에 상기 시트상물의 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 시트상물의 형태 안정성이 좋아지기 때문에 시트상물 표면의 평활성도 유지되고, 또한 상기 시트상물이 어느 정도의 경도를 갖고 있기 때문에, 연마시의 연삭 효율이 향상된다. 표면경도는 30이상인 것이 바람직하고, 40이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 표면경도의 상한으로서는 100이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 연마포에 있어서, 시트상물의 적어도 편면이 나노파이버로 이루어지는 입모면을 갖는 것이 바람직하다. 상기 입모면을 얻기 위해서는, 시트상물에 버핑처리하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 버핑처리는, 침포나 샌드페이퍼를 사용해서 행하는 것이 일반적이다. 이렇게 기모처리한 시트상물은, 균일하고 치밀한 입모를 형성하고, 하드 디스크의 텍스쳐링시에 부착시키는 슬러리 중의 숫돌입자를 미세하게 분산시킬 수 있어, 고정밀도의 마무리를 달성할 수 있다. 본 발명에서는, 나노파이버를 지지체에 적층해서 시트상물로 하는 것이 가능하지만, 나노파이버의 적층두께가 상기 시트상물의 전체에 대하여 70%이하인 것이 바람직하다. 적층두께를 70%이하로 함으로써, 지지체에 의한 시트상물의 보강 효과에 의해, 연마의 가공 안정성을 양호하게 할 수 있다. 적층두께로서는, 50%이하인 것이 보다 바람직하고, 20%이하인 것이 더욱 바람직하다. 적층두께의 하한값으로서는, 1%이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 시트상물은 그 내부에 공간을 갖고 있고, 또한 그 공간에 고분자 탄성체가 함침되어 있는 것이 바람직하고, 고분자 탄성체의 함침은, 상기 공간을 갖는 시트상물에 고분자 탄성체를 부여시킴으로써 얻을 수 있다.
고분자 탄성체는, 표면 요철이나 진동 흡수를 위한 쿠션, 섬유형태 유지 등의 역할을 갖고, 시트상물과 일체화시킴으로써, 하드 디스크 등의 피연마물에의 피트성 및 피연마물에의 손상의 억제 효과가 우수한 것이다. 이러한 고분자 탄성체로서는, 우레탄계, 실리콘계, 아크릴계 고분자 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 폴리우레탄이 본 발명의 프로세스에 있어서의 가공성이나 쿠션성 상에서 바람직하다. 또한, 폴리우레탄에서도, 그 소프트 세그먼트로서, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계 혹은 이들의 공중합한 것으로 이루어지는 것을 사용할 수 있고, 폴리우레탄 부여후의 버핑처리시에, 연마포 표면상의 입모섬유가 치밀하고 또한 균일 분산된 상태로 하기 위해서는, 시트 탄성의 관점에서, 이들 폴리우레탄 중에서도 특히, 폴리에테르계 단독, 혹은 폴리에테르계와, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계 중 적어도 1종을 공중합한 폴리우레탄이 바람직하게 이용된다. 연마시의 쿠션성 및 피트성은, 연마 정밀도상에서 중요하며, 시트상물 중의 섬유와 고분자 탄성체의 비율이나 공극률에 의해 제어되고, 연마 정밀도나 연마 목적에 의해 조절된다.
고분자 탄성체의 함유량은, 성형상, 섬유중량에 대하여 20~60중량%인 것이 바람직하고, 함유량에 의해 연마포의 표면상태, 공극률, 쿠션성, 경도, 강도 등을 조절할 수 있다. 20중량% 미만인 경우, 쿠션성이 뒤떨어지기 때문에, 스크래치를 발생시키기 쉬워서 바람직하지 않다. 60중량%를 넘으면, 가공성 및 생산성이 뒤떨어지는 동시에, 표면상에 고분자 탄성체가 노출되기 쉽고, 숫돌입자의 응집에 의한 스크래치를 일으키기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
이러한 고분자 탄성체의 부여방법으로서는, 고분자 탄성체를 도포하거나 혹은 함침한 후 응고시키는 방법 등을 채용할 수 있다. 고분자 탄성체의 함유량은, 면적 1㎡의 연마포를 시료로서 이용해서 측정을 한다. 고분자 탄성체의 함유량의 확인은, 시료면적 1㎡의 연마포로부터 고분자 탄성체를 용매 등으로 용출 제거시키고, 상기 용출 제거 처리 전후의 중량을 각각 구함으로써 확인을 할 수 있다.
그런데, 하드 디스크 등의 자기기록매체에 있어서는, 기록의 대용량화, 고기록 밀도화가 진행되고, 이것에 의해 기판 표면의 연마가공의 고정밀도화가 요구되어 오고 있다. 이 때문에 연마가공을 고정밀도화하는데에 연마에 사용하는 숫돌입자도 보다 미세한 입자이며 또한 고분산인 것이 사용되도록 되어 오고 있다. 이것에 따라, 연마포에 있어서도 이러한 미세한 숫돌입자를 균일하게 파지하거나, 연마할 때에 숫돌입자가 기판 표면에 국재화되지 않도록, 보다 섬유직경이 작고, 섬유의 분산성이 높고, 또한 평활성이 높은 시트상물인 것이 요구되어 오고 있다. 이 때문에 본 발명의 연마포에 있어서도 숫돌입자와 마찬가지로 시트상물 중에 나노파이버가 단섬유 하나하나의 레벨로까지 양호하게 분산되어 있는 것이 바람직한 것이다.
이렇게, 본 발명의 연마포에 있어서는, 시트상물 중에 나노파이버가 단섬유 하나하나의 레벨로까지 양호하게 분산되어 있는 것이 바람직한 것이지만, 이것을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 후술의 나노파이버 구조체의 제조방법을 채용함으로써 보다 고성능인 연마포를 제작하는 것도 가능하다.
이하에 있어서는, 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에 대해서 설명을 한다.
즉, 나노파이버 분산액을 지지체에 부착시킴으로써 시트상물 중에 나노파이버를 단섬유 하나하나의 레벨로까지 양호하게 분산화시켜서, 나노파이버 구조체를 얻는다는 것이며, 여기에서, 나노파이버 구조체란, 특별히 한정은 되지 않지만, 일례를 들면, 더욱 가공되어서, 예를 들면 연마포 등으로 되는 것이다.
이러한 나노파이버 구조체의 제조방법을 채용함으로써, 시트상물 중에 나노파이버를 용이하게 분산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 시트상물 중의 나노파이버의 배치를 자유롭게 제어할 수 있기 때문에, 고성능의 연마포로 할 수 있는 것이다.
이하, 더욱 상세하게 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에서 말하는 나노파이버 구조체란, 나노파이버를 1차원, 2차원 혹은 3차원으로 배열시킨 것을 말하고, 2차원 혹은 3차원의 메시상 구조인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 수평균 직경이 1~500㎚인 나노파이버를 분산매 중에 분산시 킨 액체(이하, 나노파이버 분산액이라고 한다.)를, 우선 지지체에 부착시키는 것이 중요하다. 이 방법을 이용하면, 일렉트로 스피닝과는 달리, 생산성이 높은 것, 또한 유해한 유기용매의 증기나 나노파이버의 부유가 없으므로 안전성이 매우 높다는 큰 이점이 있다.
또한, 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에 있어서는, 나노파이버의 수평균 직경은 1~500㎚인 것이 중요하며, 이것에 의해 섬유로서 요구되는 절대 강력이 얻어지고, 예를 들면 나노파이버 구조체를 필터로서 이용했을 때에, 여과되는 물체가 충돌해도 섬유가 끊어지는 것을 억제하면서, 포어의 구멍 직경을 충분히 작게 하거나 비표면적이 현저하게 증대됨으로써, 미립자의 포착성능을 향상시킬 수 있다. 나노파이버 단섬유의 수평균 직경으로서는, 바람직하게는 1~200㎚, 보다 바람직하게는 30~100㎚이다.
예를 들면, 나노파이버 구조체의 경우, 나노파이버 단섬유의 수평균 직경은, 이하와 같이 해서 구할 수 있다.
즉, 분산매에 분산시키기 전의 나노파이버 다발의 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM)으로 관찰하고, 동일 횡단면 내에서 무작위로 추출한 150개이상의 단섬유의 횡단면적을 화상처리 소프트에 의해 해석하고, 또한 원환산 직경을 구한다. 또한, 이미 분산매 중에 분산된 나노파이버의 직경 해석을 행하는 경우에는, 이하와 같은 방법을 이용해도 좋다. 즉, 주사형 전자현미경(SEM)의 관찰대 위에 나노파이버가 분산된 액체를 부착시키고, 이것을 건조시킨 후에 금속 증착을 행하여, 샘플을 제작한다. 이것을 SEM으로 관찰하여, 나노파이버의 단섬유 직경을 측정하고, 상기와 마찬가지로 해서, 수평균 직경을 구할 수 있다(비중 1.14g/㎤)
또한, 나노파이버 구조체로부터 해석하는 경우에는, 나노파이버 부분의 표면을 SEM으로 관찰하거나, 나노파이버의 횡단면이 나오도록 초박절편을 잘라내어 TEM으로 관찰해도 좋다.
또한, 본 발명의 나노파이버 구조체에서 이용하는 나노파이버는, 단섬유의 직경이 500㎚보다 크고 1㎛이하이다라는, 비교적 조대한 섬유의 섬유비율이 3중량%이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 조대섬유의 섬유비율이란, 직경이 1㎚보다 크고 1㎛이하인 나노파이버 전체의 중량에 대한 조대 단섬유(직경이 500㎚보다 크고 1㎛이하인 나노파이버)의 중량의 비율을 의미하고, 다음과 같이 해서 계산한다. 즉, 나노파이버 각각의 단섬유 직경을 di로 하고, 그 2승의 총합(d1 2+d2 2+‥+dn 2)=Σdi 2(i=1~n)를 산출한다. 또한, 500㎚보다 크고 1㎛이하의 직경범위에 있는 나노파이버 각각의 섬유직경을 Di로 하고, 그 2승의 총합(D1 2+D2 2+‥+Dm 2)=ΣDi 2(i=1~m)를 산출한다. Σdi 2에 대한 ΣDi 2의 비율을 산출함으로써 전체 나노파이버에 대한 조대섬유의 면적비율, 즉 중량비율을 구할 수 있다.
본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에서 이용하는 나노파이버는 500㎚보다 크고 1㎛이하의 직경범위에 있는 단섬유의 섬유 중량비율이 3%이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1%이하, 더욱 바람직하게는 0.1%이하이다. 즉, 이것 은 500㎚를 넘는 조대한 나노파이버의 존재가 제로에 가까운 것을 의미하는 것이다.
또한, 나노파이버의 수평균 직경이 200㎚이하인 경우에는, 직경이 200㎚보다 큰 단섬유의 섬유 중량비율은, 바람직하게는 3%이하, 보다 바람직하게는 1%이하, 더욱 바람직하게는 0.1%이하인 것이다. 또한, 나노파이버의 수평균 직경이 100㎚이하인 경우에는, 직경이 100㎚보다 큰 단섬유의 섬유 중량비율은, 바람직하게는 3%이하, 보다 바람직하게는 1%이하, 더욱 바람직하게는 0.1%이하인 것이다. 이들에 의해, 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에서 얻어지는 나노파이버 구조체의 기능을 충분히 발휘할 수 있는 동시에, 제품의 품질 안정성도 양호하게 할 수 있다.
본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에 있어서, 나노파이버를 분산매 중에 분산시키는 방법으로서는, 나노파이버를 나이아가라비터, 리파이너, 커터, 래버러토리용 분쇄기, 바이오믹서, 가정용 믹서, 롤밀, 유발, 혹은 PFI고해기 등으로 전단력을 부여하고, 섬유 하나하나까지 분산시켜 분산매 중에 투여할 수 있고, 또한, 재응집을 억제하기 위해서 필요에 따라서 분산제를 사용해도 좋다. 또한, 분산매에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 안전성의 관점에서 물을 사용하는 것이 바람직하다.
이렇게 해서 얻어진 나노파이버 분산액을 지지체에 부착시키는 것이지만, 여기에서, 나노파이버 분산액이 지지체에 부착된다는 것은, 이하의 상태를 말하는 것이다.
즉, 지지 체표면 및 / 또는 내부에 나노파이버 분산액이 접촉되어 있는 것을 말한다. 또한 이 때, 나노파이버와 지지체 사이에는 상호작용이 일어나고 있어도 일어나고 있지 않아도 좋다. 즉, 단순히 나노파이버 분산액이 지지체에 탑재되어 있는 것만으로도 좋고, 반데르발스힘이나 수소결합, 이온 상호작용 등이 일어나 있어도 좋고, 화학결합이 생성되어 있어도 좋다.
나노파이버 분산액을 지지체에 부착시키는 방법에 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있다.
예를 들면, 첫번째 방법으로서는, 나노파이버 분산액을 지지체에 분무하는 방법이다. 본 발명에 이용되는 나노파이버는 단섬유의 직경이 500㎚를 넘는 조대섬유를 거의 함유하지 않기 때문에, 분무기, 스프레이 등의 미세한 구금으로부터로도 막히지 않고 분사할 수 있고, 나노파이버 분산액을 안개상으로 해서 지지체에 부착시킬 수 있다. 이 방법은, 지지체상에 나노파이버층을 형성시키고 싶을 때, 또한 그 나노파이버층의 두께를 매우 얇게 하고 싶을 때에 유효하다. 나노파이버 분산액의 농도나 분무시간 등의 조정에 따라 나노파이버층의 두께는 1㎛이하로 하는 것도 가능하다.
나노파이버 분산액을 지지체에 부착시키는 2번째 방법으로서는, 나노파이버 분산액에 지지체를 침지하는 방법을 들 수 있다. 침지하는 방법으로서는, 지지체를 나노파이버 분산액에 완전히 가라앉히거나, 혹은 표면만큼을 담그는 방법이 있다. 이 방법은, 나노파이버 분산액을 지지체 내에 흡진시키기 쉬워지고, 특히 지지체가 다공질인 경우, 지지체 내부에 3차원적으로 나노파이버의 메시상 구조가 형성되기 쉽다는 이점이 있다. 나노파이버 분산액의 지지체 내에의 흡진에 대해서는, 맹글 등으로의 교축공정을 더 부가하면, 한층 더 효과적이다. 또한, 나노파이버 분산액을 지지체에 균일하게 부착할 수 있으므로, 광폭가공이나 연속가공을 행해도 핀홀 등의 결점을 억제하여, 나노파이버에 의한 메시상 구조의 균일성이 더 높다는 이점도 있다.
나노파이버 분산액을 지지체에 부착시키는 3번째 방법으로서, 지지체상에 나노파이버 분산액을 코팅하는 방법이 있다. 나노파이버 분산액 중의 나노파이버 농도를 짙게 하거나, 증점제 등을 병용함으로써 나노파이버 분산액을 고점도화해서 나이프 코터 등으로 코트하면, 소망의 두께로 또한 균일하게 나노파이버층을 형성시킬 수 있는 이점이 있다. 구체적인 코팅법으로서는, 다이코터, 롤코터, 로드코터, 블레이드코터, 에어나이프코터 등의 각종 공지의 수단을 이용해서 도포하고, 그 후, 건조하는 방법이나 라미네이트법 등을 이용할 수 있다.
또한, 단순하게 나노파이버 분산액을 지지체에 뿌리는 방법도 채용가능하다. 본 발명에서 이용하는 나노파이버는 단섬유 직경이 500㎚를 넘는 조대한 나노파이버를 거의 함유하지 않기 때문에, 분산매 중에 균일하게 분산되어, 마치 나노파이버가 분산매 중에 용해된 용액상으로 이루어지기 쉽고, 지지체를 침지시키거나, 또는 코팅해서 나노파이버 분산액을 부착시키면, 지지체에 균일하게 나노파이버를 부착시킬 수 있다.
이렇게 지지체에 나노파이버 분산액을 부착시킨 후, 분산매를 제거함으로써, 지지체에 나노파이버가 메시상으로 부착된 나노파이버 구조체를 얻을 수 있다. 이 것은, 나노파이버가 분산액 중에서는 단섬유까지 뿔뿔이 흩어져 있어도, 분산매가 건조되어 가는 과정에서 나노파이버가 분산액 중에서 농축되고, 또한 나노파이버가 부분적으로 얽혀져, 메시상 구조를 형성해 가기 때문이라고 생각된다. 또한, 분산매를 제거하는 방법에 특별히 제한은 없고, 그대로 건조시켜도 좋고, 침지법 등 대량의 분산매가 지지체 중에 함유되는 경우에는, 일단 맹글 등으로 분산매를 짜내는 것도 유효하다.
또한, 본 발명에서는, 수평균 직경이 1~500㎚인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 분산매 중에 분산시킨 나노파이버 분산액으로 해서 다공질의 지지체에 초조하는 것도 중요하다. 여기에서 말하는 초조란, 다공질의 지지체에 나노파이버 분산액을 통과시켜, 분산질인 나노파이버를 다공질의 지지체에 부착시키고, 그 후, 닦아내거나 건조에 의해 분산매를 제거하는 것을 말한다. 이 방법을 이용하면, 일렉트로 스피닝과는 달리, 생산성이 높은 것, 또한 유해한 유기용매의 증기나 나노파이버의 부유가 없으므로 안전성이 매우 높다는 큰 이점이 있다. 또한 이 방법에서는, 나노파이버가 다공질의 지지체의 내부까지 깊숙이 들어가기 때문에, 다공질의 지지체 내부에도 나노파이버의 3차원적인 메시상 구조를 형성시키기 위해서는 가장 알맞은 방법이다.
그런데, 나노파이버의 섬유길이를 5mm이하로 짧게 하면, 침지법이나 초조법 등의 시에 다공질의 지지체의 내부 깊게까지 나노파이버가 침입하고, 그래서 메시상 구조를 형성하기 쉬워, 바람직하다. 이 관점에서 나노파이버의 섬유길이는, 보다 바람직하게는 2mm이하이다. 또한, 나노파이버의 섬유길이의 하한은 초조가능한 범위이면 특별히 제한은 없지만, 메시상 구조의 형성 효율의 관점에서 0.1mm이상인 것이 바람직하다.
또한, 나노파이버 분산액 중에 함유되는 나노파이버 농도는 0.0001~1중량%인 것이 바람직하고, 0.001~0.1중량%인 것이 더욱 바람직하다. 여기에서, 나노파이버 농도란 나노파이버 분산액 전체의 중량에 대한 나노파이버 성분의 중량비를 말하는 것이다. 나노파이버 농도를 1중량%이하, 바람직하게는 0.1중량%이하로 함으로써, 나노파이버끼리의 응집을 억제하기 쉬워져, 나노파이버를 지지체에 균일하게 부착시키기 쉽게 할 수 있다. 또한, 농도가 낮으므로 지지체에의 나노파이버 부착량을 조정하기 쉽고, 본 제조방법에 의해 제조되는 나노파이버 구조체의 통액도, 통기도, 미립자의 포착성능 등의 성능을 컨트롤하기 쉬워진다는 이점도 있다. 한편, 나노파이버 농도를 0.0001중량%이상, 바람직하게는 0.001중량%이상으로 함으로써, 나노파이버끼리를 용이하게 얽히게 할 수 있어, 메시상 구조를 형성하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 대량의 나노파이버 분산액을 보관, 조작할 필요는 없고, 또한, 나노파이버 분산액을 지지체에 부착시키는 처리 시간도 짧게 끝나므로, 생산 효율을 향상시킬 수 있다고 하는 이점도 있다.
또한, 나노파이버 메시상 구조는, 여러가지 요인으로 컨트롤 가능하다. 특히 유의하는 것이 바람직한 점은, 나노파이버 분산액 중에서의 나노파이버의 분산 상태이다. 이것은 나노파이버 농도나 나노파이버를 구성하는 폴리머와 분산매의 친화성, 분산제의 첨가 등에 의해 컨트롤이 가능하다. 분산제의 종류로서는, 예를 들면 수계에서 이용하는 경우, 폴리카르복실산염 등의 음이온계, 제4급 암모늄염 등의 양이온계, 폴리옥시에틸렌에테르나 폴리옥시에틸렌에스테르 등의 비이온계의 것으로부터 선택하는 것이 바람직하다. 적절한 분산제를 선정하기 위해서는, 예를 들면 나노파이버간의 전하의 반발에 의해 분산시키는 경우, 그 표면전위(제타전위)에 따라 분산제의 종류를 선정한다. pH=7에 있어서, 제타전위가 -5~+5mV의 범위 내의 나노파이버인 경우에는 비이온계 분산제를 첨가하는 것이 바람직하고, 제타전위가 -100mV이상, -5mV미만인 경우에는 음이온 분산제를 첨가하는 것이 바람직하고, 제타전위가 +5mV를 넘고, 100mV이하인 경우에는 양이온계 분산제를 첨가하는 것이 바람직하다. 예를 들면, N6(나일론6)나노파이버에서는 레이저 도플러 전기영동법으로 측정한 제타전위(pH=7부근)가 -14mV로 표면이 마이너스로 대전하고 있기 때문에, 이 전위의 절대값을크게 하기 위해서, 분산제로서 음이온계 분산제를 사용하면 제타전위가 -50mV가 되기 때문에, 분산의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 입체반발에 의해 분산시키는 경우, 분자량이 지나치게 커지면, 분산제로 하는 것 보다 오히려 응집제로서의 효과가 커지기 때문에, 분산제의 분자량을 제어하는 것이 바람직하고, 분산제의 분자량으로서는 1000~50000인 것이 바람직하고, 5000~15000인 것이 더욱 바람직하다. 단, 같은 화학조성의 분산제이여도 그 분자량이나 나노파이버를 구성하는 고분자의 종류, 섬유의 농도, 또 다른 배합제의 영향도 받으므로, 나노파이버의 종류, 용도나 목적에 따라 적절한 분산제를 선택하여, 분산액을 조정하는 것이 바람직하다. 분산제의 농도는, 분산액 전체에 대하여 0.00001~20중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는0.0001~5중량%, 또한 가장 바람직하게는 0.01~1중량%이며, 이것에 의해 충분한 분산효과가 얻어진다. 또한 건조과정은 나노 파이버 분산액의 농축과정이기 때문에, 메시상 구조에 영향을 주는 경우가 있다. 이 때문에, 건조과정에서 나노파이버 농도가 높아지면, 나노파이버는 2차 응집되기 쉬워지고, 그것에 따라 메시상 구조의 포어구멍 직경이 커지기 쉽다. 또한, 건조속도가 빠르면 나노파이버가 응집되는 것 보다 먼저 분산매가 증발하여, 나노파이버의 2차 응집이 억제되어, 메시상 구조의 포어구멍 직경이 작아지기 쉽다.
또한, 특히 나노파이버 분산액이 막상으로 부착된 경우에 영향을 미치기 쉽지만, 나노파이버 분산액의 표면 자유에너지나 지지체와의 습윤성도 메시상 구조에 영향을 주는 경우가 있다. 이것은, 표면 자유에너지가 높은 경우나, 혹은 지지체와의 습윤성이 낮은 경우, 나노파이버 분산액막의 안정성이 저하되고, 분산매의 증발의 진행에 따라 나노파이버 분산액막이 부분적으로 찢어져, 이 부분이 포어가 되는 경우가 있기 때문이다. 이 경우에는 포어의 구멍 직경이 커지는 경향이 있다. 이러한 관점에서, 건조과정에서의 나노파이버 분산액의 안정성을 컨트롤하는 첨가제를 함유시켜 둘 수도 있다.
또한, 섬유길이가 길수록 얽히기 쉬워 견고한 메시상 구조를 형성하기 쉬운 한편, 응집에 의한 나노파이버의 집합도 일어나기 쉬우므로, 포어의 구멍 직경이 커지기 쉬운 경향이 있다. 또한, 폴리머의 분자구조로서 관능기를 갖고 있거나, 액정 폴리머와 같이 벤젠환이 많으면, 응집에 의한 나노파이버의 집합도 일어나기 쉬우므로, 포어의 구멍 직경이 커지기 쉬운 경향이 있다.
본 발명에 있어서, 지지체에는 특별히 제한은 없고, 부직포, 종이, 직물, 편물, 발포체, 필름, 시트, 3차원적인 성형체 및 이들의 복합체 등을 이용할 수 있다. 또한, 다공질의 지지체를 이용함으로써 지지체의 포어상 혹은 포어 공간에 나노파이버의 메시상 구조를 형성할 수 있어 바람직하다. 지지체의 종류는, 나노파이버 구조체로 했을 때의 통기도, 강도, 형태 안정성 등의 성능을 고려해서 선택할 수 있다. 예를 들면, 필터용도로 이용할 때에는, 통기도나 통액도를 크게 하기 위해서, 사용 환경하에서 포어의 구멍 직경이 크고, 포어가 연통되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 표면에 나노파이버층을 배치하고, 와이핑이나 폴리싱, 연마 등의 용도로 이용하는 경우에는 강도나 형태 안정성이 높은 것이 바람직하다. 또한, 표면에 나노파이버층을 배치하는 경우에는, 지지체 표면의 평활성이 높은 것 쪽이 나노파이버층의 두께나 메시상 구조의 균일성이 향상되어 바람직하다. 또한 나노파이버와 지지체의 조화를 좋게 하고, 메시상 구조의 균일성을 향상시키기 위해서는 지지체에 이용되는 섬유의 단섬유 직경은 1㎛보다 크고 10㎛이하인 극세사로 하는 것이 바람직하고, 단섬유 직경이 1㎛보다 크고 5㎛이하인 초극세사로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 지지체의 재질에 특별히 제한은 없지만, 나노파이버 분산액에 의해 지지체의 형태 안정성이 열화되지 않도록 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 초조법을 이용하는 경우에는 지지체 내를 나노파이버 분산액이 통과할 필요가 있기 때문에, 지지체는 다공질로서 두는 것이 중요하다.
본 발명에서는 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 이용하는 것이 중요하지만, 이것에 의해 고해를 행해도, 종래의 합성섬유와는 달리 분체화되는 것을 크게 억제할 수 있는 것이다.
본 발명의 나노파이버 연마포나 나노파이버 구조체의 제조에 이용하는 폴리 머알로이 섬유의 제조방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 이하와 같은 방법을 채용할 수 있다.
즉, 용제에 대한 용해성이 다른 2종이상의 폴리머를 폴리머알로이 용융체로 하고, 이것을 방사한 후에 냉각 고화해서 섬유화한다. 그리고, 필요에 따라서 연신·열처리를 실시하여 폴리머알로이 섬유를 얻는다. 그 후, 상법에 의해 직물화하고 이용해성 폴리머를 용제로 제거하거나, 직물화 전에 이용해성 폴리머를 용제로 제거하여 직물화함으로써, 나노파이버 시트상물을 얻을 수 있다.
또한, 폴리머알로이 섬유로부터 이용해성 폴리머를 용제로 제거함으로써 본 발명에서 사용하는 나노파이버 다발을 얻을 수 있다.
여기에서, 나노파이버의 전구체인 폴리머알로이 섬유 중에서 이용해성 폴리머가 해(매트릭스), 난용해성 폴리머가 도(도메인)로 이루어지고, 그 도사이즈를 제어하는 것이 중요하다. 여기에서, 도사이즈란, 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM)으로 관찰하고, 직경 환산으로 평가한 것이다. 전구체 중에서의 도사이즈에 의해 나노파이버의 직경이 거의 결정되기 때문에, 도사이즈의 분포는 나노파이버의 직경분포에 준해서 설계된다. 이 때문에, 알로이화되는 폴리머의 혼련이 매우 중요하며, 혼련압출기나 정지혼련기 등에 의해 고혼련하는 것이 바람직하다. 또한, 단순한 칩 블렌드(예를 들면 일본 특허공개 평6-272114호 공보, 일본 특허공개 평10-53967호 공보)에서는 혼련이 부족하기 때문에, 수십㎚ 사이즈로 도를 분산시키는 것은 곤란하다.
구체적으로 혼련을 행할 때의 표준으로서는, 조합하는 폴리머에도 의하지만, 혼련 압출기를 사용하는 경우에는, 2축 압출혼련기를 사용하는 것이 바람직하고, 정지혼련기를 사용하는 경우에는, 그 분할수는 100만이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 블렌드 편차나 시간 경과적인 블렌드 비율의 변동을 피하기 위해서, 각각의 폴리머를 독립적으로 계량하고, 독립적으로 폴리머를 혼련장치에 공급하는 것이 바람직하다. 이 때, 폴리머는 펠릿으로서 각각 공급해도 좋고, 혹은, 용융상태에서 각각 공급해도 좋다. 또한 2종이상의 폴리머를 압출혼련기의 근본에 공급해도 좋고, 혹은, 한 성분을 압출혼련기의 도중으로부터 공급하는 사이드피드로 해도 좋다.
혼련장치로서 2축 압출혼련기를 사용하는 경우에는, 고도의 혼련과 폴리머 체류시간의 억제를 양립시키는 것이 바람직하다. 스크류는, 이송부와 혼련부로 구성되어 있지만, 혼련부의 길이를 스크류의 유효길이의 20%이상으로 함으로써 고혼련으로 할 수 있어 바람직하다. 또한, 혼련부의 길이를 스크류 유효길이의 40%이하로 함으로써 과도한 전단응력을 피하고, 또한, 체류시간을 짧게 할 수 있어, 폴리머의 열열화나 폴리아미드 성분 등의 겔화를 억제할 수 있다. 또한, 혼련부는 가능한 한 2축 압출기의 토출측에 위치시킴으로써 혼련후의 체류시간을 짧게 하여, 도폴리머의 재응집을 억제할 수 있다. 또한, 혼련을 강화하는 경우에는, 압출혼련기 중에서 폴리머를 역방향으로 보내는 백플로우 기능이 있는 스크류를 설치할 수도 있다.
또한, 도를 수십㎚ 사이즈로 초미분산시키기 위해서는, 폴리머의 조합도 중요하다.
도도메인(나노파이버 단면)을 원형에 가깝게 하기 위해서는, 도폴리머와 해폴리머는 비상용인 것이 바람직하다. 그러나, 단순한 비상용 폴리머의 조합에서는 도폴리머가 충분히 초미분산화되기 어렵다. 이 때문에, 조합하는 폴리머의 상용성을 최적화하는 것이 바람직하지만, 이것을 위한 지표 중 하나가 용해도 파라미터(SP값)이다. 여기에서, SP값이란 (증발 에너지/몰용적)1/2로 정의되는 물질의 응집력을 반영하는 파라미터이며, SP값이 가까운 것끼리에서는 상용성이 좋은 폴리머알로이가 얻어질 가능성이 있다. SP값은 여러가지 폴리머로 알려져 있지만, 예를 들면 「플라스틱·데이터북」아사히카세이아미다스가부시키가이샤/플라스틱 편집부 공편, 189페이지 등에 기재되어 있다. 2개의 폴리머의 SP값의 차가 1~9(MJ/㎥)1/2이면, 비상용화에 의한 도도메인의 원형화와 초미분산화를 양립시키기 쉬워 바람직하다. 예를 들면, N6과 PET는 SP값의 차가 6(MJ/㎥)1/2정도이며 바람직한 예이지만, N6과 PE는 SP값의 차가 11(MJ/㎥)1/2정도이며 바람직하지 않은 예로서 들 수 있다.
또한, 폴리머끼리의 융점차가 20℃이하이면, 특히 압출혼련기를 사용한 혼련시, 압출혼련기 중에서의 융해 상황에 차를 발생시키기 어렵기 때문에 고효율 혼련하기 쉬워 바람직하다.
또한, 열분해나 열열화되기 쉬운 폴리머를 하나의 성분으로 이용할 때에는, 혼련이나 방사온도를 낮게 억제할 필요가 있지만, 이것에도 유리하게 되는 것이다. 여기에서, 비결정성 폴리머의 경우에는 융점이 존재하지 않기 때문에 유리 전이온 도 혹은 비카트 연화 온도 혹은 열변형 온도로 이것을 대신한다.
또한, 용융점도도 중요하며, 도를 형성하는 폴리머의 용융점도를 해에 비해서 낮게 설정하면 전단력에 의한 도폴리머의 변형이 일어나기 쉽기 때문에, 도폴리머의 미분산화가 진행되기 쉬워 나노파이버화의 관점으로부터는 바람직하다. 단, 도폴리머를 과도하게 저점도로 하면 해화하기 쉬워져, 섬유 전체에 대한 블렌드비를 높게 할 수 없기 때문에, 도폴리머 점도는 해폴리머 점도의 1/10이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 해폴리머의 용융점도는 방사성에 큰 영향을 주는 경우가 있고, 해폴리머로서 100Pa·s이하의 저점도 폴리머를 이용하면 도폴리머를 분산시키기 쉬워 바람직하다. 또한, 이것에 의해 방사성을 현저하게 향상시킬 수 있는 것이다. 이 때, 용융점도는 방사시의 구금면 온도에서 전단속도 1216sec-1에서의 값이다.
본 발명에서 이용하는 초미분산화된 폴리머알로이를 방사 할 때는, 방사구금 설계가 중요하지만, 실의 냉각조건도 중요하다. 상기한 바와 같이 폴리머알로이는 매우 불안정한 용융유체이기 때문에, 구금으로부터 토출된 후에 신속하게 냉각 고화시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 구금으로부터 냉각개시까지의 거리는 1~15cm로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 냉각개시란 실의 적극적인 냉각이 개시되는 위치를 의미하지만, 실제의 용융방사 장치에서는 침니 상단부로 이것을 대신한다.
본 발명의 나노파이버 연마포에 의해 하드 디스크의 기판 표면 거칠기는 0.5 ㎚이하를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 나노파이버 연마포에 의해 하드 디스크의 스크래치 점수 300개/10장을 달성할 수 있다.
본 발명의 연마포는, 하드 디스크의 연마용도에만 한정되지 않고, 그 표면평활성, 유연함이나 얼룩 제거성을 살린 IT부품 용도 등의 정밀기기의 연마, 폴리싱이나 와이핑크로스로서도 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법으로 얻어진 나노파이버 구조체는, 상술한 연마용도 뿐만 아니라, 그 메시상 구조를 살려서 필터용도 등에도 바람직하며, 마스크 등의 생활 자재용도로부터 에어필터, 액체필터 등의 산업용도나 혈액필터 등의 메디컬용도에 이용할 수 있다.
예를 들면 클린룸용, 자동차용, 공장이나 소각장 등의 배기용, 주택용 등의 에어필터나, 화학 프로세스, 식품, 의약·의료용의 액체필터, HEPA필터나 ULPA필터가 적용되는 분야 등을 들 수 있다.
특히, 메시상 구조를 이용한 HEPA필터나 ULPA필터, 혈액필터에 바람직한 것이다.
물론, 어패럴용도(투습 방수 소재 등)나 인테리어 용도(커튼, 카펫, 매트, 벽지, 가구), 차량 내장 용도(매트, 카시트, 천정재 등), 미용용도(화장용구, 클렌징크림시트, 스킨케어시트 등), 산업자재용도(전지세퍼레이터, 건재 등), 생활자재용도(와이핑크로스, 클리너시트, 건강용품 등), IT부재 용도(센서부재 등), 메디컬 용도(체외순환 컬럼, 반창고, 첩포재, 세포배양기재 등) 등의 일반섬유 용도에도 바람직하다.
(실시예)
이하, 본 발명을 실시예를 이용하여 상세하게 설명한다. 또한, 실시예 중의 측정방법은 이하의 방법을 이용했다.
A. 폴리머의 용융점도
도요세이키세이사쿠쇼제 캐필로 그래프1B에 의해 폴리머의 용융점도를 측정했다. 또한, 샘플 투입으로부터 측정개시까지의 폴리머의 저장시간은 10분으로 했다.
B. 융점
Perkin Elmaer DSC-7을 이용하여 2nd run으로 폴리머의 융해를 나타내는 피크톱 온도를 폴리머의 융점으로 했다. 이 때의 승온속도는 16℃/분, 샘플량은 10mg으로 했다.
C. 구금토출구멍에서의 전단응력
구금구멍벽과 폴리머 사이의 전단응력은, 하겐푸아죄유의 식(전단응력(dyne/㎠=R×P/2L)으로부터 계산한다.
여기에서, R: 구금토출구멍의 반경(cm), P: 구금토출구멍에서의 압력손실(dyne/㎠, L: 구금토출구멍 길이(cm)이다.
또한, P=(8LηQ/πR4)이며, η: 폴리머 점도(poise), Q: 토출량(㎤/sec), π:원주율이다.
또한, CGS단위계의 1dyne/㎠는 SI단위계에서는 0.1Pa이 된다.
D. 폴리머알로이 섬유의 우스터 편차(U%)
첼베거우스터 가부시키가이샤제 USTER TESTER 4를 이용하여 급사 속도 200m/분으로 노멀모드로 측정을 행했다.
E. TEM에 의한 시트상물의 횡단면 관찰
연마포의 경우에는, 시트상물을 에폭시수지로 포매하고, 횡단면 방향으로 초박절편을 잘라내어 투과형 전자현미경(TEM)으로 시트상물 횡단면을 관찰했다. 또한, 필요에 따라 금속염색을 실시했다.
또한, 구조체의 경우에는 분산전의 나노파이버 다발을 이용해서, 이것의 횡단면 방향으로 초박절편을 잘라내어 TEM으로 나노파이버의 횡단면을 관찰했다. 또한, 필요에 따라 금속염색을 실시했다.
TEM장치: (주)히타치세이사쿠쇼제 H-7100FA형
F. 나노파이버의 수평균에 의한 단섬유 섬도, 직경
나노파이버를 함유하는 시트상물의 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM) 혹은 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 동일 횡단면 내에서 무작위로 추출한 50개이상의 단섬유 직경을 측정한다. 측정은, TEM 혹은 SEM에 의한 시트상물의 횡단면 사진을 화상처리 소프트(WINROOF)를 이용해서 단섬유 직경 및 단섬유 섬도를 구하는 것이며, 이것을 3개소이상으로 행하고, 적어도 합계 150개이상의 단섬유 직경을 측정함으로써 구하는 것이다.
여기에서, 본 발명의 연마포에 관한 것인 경우에는 이하의 (1)과 같이 해서 측정하는 모집단을 결정하고, 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에 관한 것인 경우에는 이하의 (2)와 같이 해서 측정하는 모집단을 결정한다.
(1) 본 발명의 연마포에 관한 것인 경우:
250㎚(나일론6(비중 1.14g/㎤)의 경우에서는, 6×10-4dtex)를 넘는 다른 섬유는 제외하고, 1㎚~250㎚의 단섬유 직경의 것만을 무작위로 선택해서 측정한다.
(2) 본 발명의 나노파이버 구조체의 제조방법에 관한 것인 경우:
1000㎚(나일론6(비중 1.14g/㎤)의 경우에서는, 단섬유 섬도로 9×10-3dtex)를 넘는 다른 섬유는 제외하고, 1㎚~1000㎚의 단섬유 직경의 것만을 무작위로 선택해서 측정한다.
또한, 시트상물을 구성하는 나노파이버가 이형단면인 경우, 우선 단섬유의 단면적을 측정하고, 그 면적을 임시로 단면이 원인 경우의 면적으로 한다. 그 면적으로부터 직경을 산출함으로써 단섬유 직경을 구하는 것이다.
단섬유 섬도의 평균값은, 이하와 같이 해서 구한다. 우선, 단섬유 직경을 ㎚단위로 소수점 1자릿수째까지 측정하고, 소수점 이하를 사사오입한다. 그 단섬유 직경으로부터 단섬유 섬도를 산출하고, 그것의 단순한 평균값을 구한다. 본 발명에서는, 이것을 「수평균에 의한 단섬유 섬도」로 한다.
단섬유의 수평균에 의한 직경에 대해서도, 같은 통계방법으로 구한다.
G. 나노파이버의 수평균 직경
나노파이버의 수평균 직경은, 이하와 같이 해서 구한다.
즉, 상기 TEM관찰에 의한 횡단면 사진으로부터 화상처리 소프트(WINROOF)를 이용하여 나노파이버의 단섬유 직경을 원환산으로 계산하고, 그것의 단순한 평균값을 구했다. 이 때, 동일 횡단면 내에서 무작위로 추출한 150개이상의 나노파이버의 직경을 해석해서 계산에 이용했다.
H. 나노파이버의 수평균에 의한 단섬유 섬도 편차
연마포를 구성하는 나노파이버의 단섬유 섬도 편차는, 본문 중에도 기재를 한 바와 같이, 이하와 같이 해서 평가한다.
즉, 연마포 중의 나노파이버 각각의 단섬유 섬도를 유효숫자 1자리까지 구해서 dti로 하고, 그 총합을 총섬도(dt1+dt2+…+dtn)로 한다. 또한, 상술한 바와 같이, 유효숫자 1자리까지 구해서 같은 단섬유 섬도를 갖는 나노파이버의 빈도(개수)를 세고, 그 곱을 총섬도로 나눈 것을 그 단섬유 섬도의 섬도비율로 한다.
이것은 연마포 중에 함유되는 나노파이버 전체에 대한 각 단섬유 섬도성분의 중량분률(체적분률)에 상당하고, 이 값이 큰 단섬유 섬도성분이 나노파이버 연마포의 성질에 대한 기여가 크게 된다.
또한, 본 발명에 있어서는, 이러한 나노파이버의 단섬유 섬도 편차는, 상술의 단섬유 섬도의 평균값을 구하는 것과 마찬가지로, 나노파이버를 적어도 일부에 함유하는 시트상물의 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM) 혹은 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 동일 횡단면 내에서 무작위 추출한 50개이상의 나노파이버의 단섬유 직경을 측정하지만, 이것을 3개소이상으로 행하고, 적어도 합계 150개이 상의 단섬유 직경을 측정함으로써 구하는 것이며, 상술의 단섬유 섬도의 평균값을 구하는 것과 동일한 N수와 동일한 데이터를 이용해서 구한다.
I. 섬유비율
상기 나노파이버 횡단면의 직경해석을 이용해서, 나노파이버 각각의 단섬유 직경을 di로 하고, 그 2승의 총합 (d1 2+d2 2+ ‥ +dn 2)=Σdi 2(i=1~n)를 산출한다. 또한, 500㎚보다 크고 1㎛이하의 직경 범위에 있는 나노파이버 각각의 섬유직경을 Di로 하고, 그 2승의 총합 (D1 2+D2 2+ ‥ +Dm 2)=ΣDi 2(i=1~m)를 산출한다. Σdi 2에 대한 ΣDi 2의 비율을 산출함으로써, 전체 나노파이버에 대한 조대한 나노파이버 섬유의 면적비율(중량비율), 즉 섬유비율로 했다.
J. 나노파이버의 직경 편차폭
나노파이버의 직경 편차폭은, 이하와 같이 해서 평가한다. 즉, 나노파이버의 단섬유 직경의 중심값 부근에서 단섬유 직경차가 30㎚의 폭에 들어가는 단섬유의 섬도비율로 평가한다. 이것은, 중심 섬도 부근에의 편차의 집중도를 의미하고 있고, 이 섬도비율이 높을수록 편차가 작은 것을 의미하고 있다. 이것도 상기한 수평균에 의한 단섬유 섬도를 구할 때에 사용한 동일한 N수와 동일한 데이터를 이용해서 구한다.
K. 시트상물의 인장강력 및 10% 신장시 응력
JIS L1096 8.12.1(1999)에 의해, 시트상물(연마포)로부터 폭 5cm, 길이 20cm 의 샘플을 채취하고, 클램프 간격 10cm로 정속 신장형 인장시험기로, 인장속도 10cm/분으로 신장시켜서 측정했다. 얻어진 값으로부터 폭 1cm당 하중을 인장강력(단위; N/cm폭)으로 했다.
또한, 1cm 신장시의 응력을 10% 신장시 응력으로 했다.
L. 하드 디스크의 텍스쳐링
연마포를 40mm폭의 테이프로 하고, 피연마물로서 시판 알루미늄판에 Ni-P도금후 폴리시 가공한 기판(평균 표면 거칠기=0.28㎚)을 이용해서, 연마포에 20N의 가공장력을 가한 상태로, 5cm/분의 속도로 연마포를 주행시키고, 연마포 표면에 평균 입경 0.2㎛의 다이아몬드 결정으로 이루어지는 유리 숫돌입자 슬러리를 적하하고, 25초간 연마를 실시했다.
또한, 피연마물의 평균 표면 거칠기와 스크래치 점수는, 이하와 같이 해서 구했다.
<기판 표면 거칠기>
JISBO601에 준거해서, 디스크 기판 샘플 표면의 임의의 10개소에 대해서 평균 거칠기를 측정하고, 10개소의 측정값을 평균함으로써 기판 표면 거칠기를 산출했다.
<스크래치 점수>
텍스쳐 가공후의 기판 5장의 양면, 즉 합계 10개의 표면을 측정 대상으로 해서, Candela5100 광학표면 분석계를 이용하여, 스크래치 점수를 측정하고, 10개 표면의 측정값의 평균값으로 평가하여, 300점이하를 합격으로 했다.
M. 고분자 탄성체의 함유량
고분자 탄성체의 함유량의 확인은, 시료면적 1㎡의 연마포로부터 고분자 탄성체를 용매 등으로 용출 제거시키고, 상기 용출 제거 처리 전후의 중량을 각각 구함으로써 확인을 했다.
N. SEM 관찰
샘플에 백금을 증착하고, 초고분해능 전해 방사형 주사형 전자현미경으로 관찰했다.
SEM장치: (주)히타치세이사쿠쇼제 UHR-FE-SEM
O. 역학특성
실온(25℃)에서, 초기 시료길이=200mm, 인장속도=200mm/분으로 하고, JIS L1013에 나타내어지는 조건으로 하중-신장 곡선을 구했다. 다음에, 파단시의 하중값을 초기의 섬도로 나누어, 그것을 강도로 하고, 파단시의 신장을 초기 시료길이로 나누어, 신도로 해서 강신도 곡선을 구했다.
P. 압축탄성비
압축탄성비 S는 이하에 의해 정의되는 것이다. 우선, 압축 특성을 하기 조건으로 측정한다.
측정장치: 시마즈세이사쿠쇼(주)제 오토그래프 AGS500B
시료편 치수: 50mmφ
시료두께: 0.4mm이상
(시료가 0.4mm미만인 경우에는, 시료를 복수장 겹쳐서, 0.4mm이상으로 0.4mm 에 가장 가까운 두께가 되도록 해서 측정한다.)
압축속도: 0.5mm/분
그리고, 이 측정에 의한 변형과 압축 하중의 그래프를 작성하고, 그래프의 0.1㎏/㎠와 0.5㎏/㎠에서의 접선의 경사를 각각의 압축탄성값으로 한다. 이 0.5㎏/㎠시의 압축탄성값을 0.1㎏/㎠시의 압축탄성값으로 나눈 값을 S로 정의한다.
Q. 내마모성
ASTM D-1175에 준해서 시험을 행했다. 구체적으로는, 니혼덴시카가쿠(주)제 쉬퍼 마모시험기를 사용해서, 하중 3628.8g, 브러시로서 나일론의 털 길이 13mm인 것을 이용하여, 45회전 찰과했을 때의 시료의 감소량 mg으로 정의한다.
n수는 3으로 해서, 이들의 평균값을 구했다.
R. 표면 거칠기
크기 7cm×7cm의 연마포 시료를 10장이상 준비하고, 온도 20℃, 습도 60%의 데시케이터에 12시간이상 방치한다. 그 중의 1장을 TAYLOR HOBSON사제 타리서프4형의 표면 거칠기계에 부착한다. 온도 20℃, 습도 60% 환경하에서 측정 검지부의 곡률반경 1.25㎛, 검지부 속도 30cm/분, 거칠기 감도 500배의 측정조건으로 시료 1장에 대해서 5mm길이의 시료표면의 거칠기를 측정하고, 이것을 시료 10장으로 행하여, 이것의 단순 평균값으로 구했다.
S. 표면경도
JIS K-6253A의 규정에 기초해서 측정되는 경도로 나타내어진다. 즉, 크기 7cm×7cm의 연마포 시료를 10장이상 준비하고, 온도 20℃, 습도 60%의 데시케이터 에 12시간이상 방치한다. 그 중의 1장을 코분시케이키(주)사제 ASKER A형 감지부를 부착한 CL-150 정압 하중 경도계에 부착했다. 온도 20℃, 습도 60% 환경하에서 경도를 측정하고, 이것을 시료 10장으로 행하여, 이것의 단순 평균값으로 구했다.
T. 적층두께
나노파이버의 적층두께는, 이하와 같이 해서 구한다. 우선 지지체만의 두께를 재기 위해서, 지지체의 임의의 장소로부터 사방 10cm의 샘플을 10장 컷팅하고, 마이크로미터가 부착된 시료대에 탑재시키고, 20℃, 65%로 마이크로미터를 이용하여 두께를 측정하고, 각 1장에 대해서 10개소 측정하고, 이것을 단순 평균하여 두께 Ts(㎛)로 한다. 마찬가지로 해서, 시트상물의 두께를 측정하여, 두께 Tn(㎛)으로 한다. 그리고, 시트상물 전체에 대한 나노파이버의 적층두께를 다음식 (1)에서 구했다.
적층두께=(Tn-Ts)/Tn×100 (1)
U. 제타전위 측정
나노파이버 분산액에 0.001M의 KCl을 미리 첨가하고, pH=7로 전기영동 광산란 광도계 ELS-800(오츠카덴시(주)제)으로 측정했다.
실시예1
용융점도 53Pa·s(262℃, 전단속도 121.6sec-1), 융점 220℃의 N6(20중량%)과 용융점도 310Pa·s(262℃, 전단속도 121.6sec-1), 융점 225℃의 이소프탈산을 8mol%, 비스페놀A를 4mol% 공중합한 융점 225℃의 공중합 PET(80중량%)를 2축 압출 혼련기를 이용해서 260℃에서 혼련해서 폴리머알로이칩을 얻었다. 또한, 이 공중합 PET의 262℃, 1216sec-1에서의 용융점도는 180Pa·s였다. 이 때의 혼련조건은, 이하와 같았다.
폴리머 공급은, N6(나일론6)과 공중합 PET를 각각 계량하고, 각각 혼련기에 공급했다. 스크류는, 직경 37mm, 유효길이 1670mm, L/D=45.1을 이용하고, 온도 260℃로 했다.
이 폴리머알로이칩을 275℃의 용융부(2)에서 용융하고, 방사온도 280℃의 스핀블럭(3)으로 도입했다. 그리고, 도 7에 나타내는 것처럼, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 폴리머알로이 용융체를 여과시킨 후, 구금면 온도 262℃로 한 구금(5)으로부터 용융방사했다. 도 7에 있어서, 1은 호퍼, 2는 용융부, 3은 스핀블럭, 4는 방사팩, 5는 구금, 6은 침니, 7은 사조, 8은 집속 급유 가이드, 9는 제1인취롤러, 10은 제2인취롤러, 11은 권취사이다.
이 때, 구금으로서는, 도 8에 나타내는 것처럼, 토출구멍 상부에 직경 0.3mm의 계량부(12)를 구비한, 토출구멍 직경(14)이 0.7mm, 토출구멍 길이(13)가 1.75mm인 것을 이용했다. 그리고, 이 때의 단구멍당 토출량은 2.9g/분으로 했다.
이 때의 구금구멍벽과 폴리머 사이의 전단응력은 0.13MPa(폴리머알로이의 점도는 105Pa·s, 262℃, 전단속도 1248sec-1)로 충분히 낮은 것이었다. 또한, 구금 하면으로부터 냉각개시점(침니(6)의 상단부)까지의 거리는 9cm였다. 토출된 사조는, 20℃의 냉각풍으로 1m에 걸쳐 냉각 고화되고, 구금(5)으로부터 1.8m 하방으로 설치한 급유 가이드(8)로 급유된 후, 비가열의 제1인취롤러(9) 및 제2인취롤러(10) 를 통해 900m/분으로 권취했다.
그리고, 이것을, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1핫롤러(17)의 온도를 90℃, 제2핫롤러(18)의 온도를 130℃로 해서 연신 열처리했다. 이 때, 제1핫롤러(17)와 제2핫롤러(18) 사이의 연신배율을 3.2배로 했다. 도 9에 있어서, 15는 미연신사, 16은 피드롤러, 19는 제3롤러(실온), 20은 연신사이다. 얻어진 폴리머알로이 섬유는, 120dtex, 12필라멘트, 강도 4.0cN/dtex, 신도 35%, U%=1.7%의 우수한 특성을 나타냈다.
또한, 얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 공중합 PET가 해(얇은 부분), N6(짙은 부분)이 도인 해도구조를 나타내고, 도N6의 수평균에 의한 직경은 53㎚이며, N6이 초미분산화된 N6나노파이버의 전구체인 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다. 이 폴리머알로이 섬유에 권축 부여 및 컷팅을 행하여, 컷팅 길이 51mm의 폴리머알로이 원면(A)을 얻었다.
이렇게 해서 얻어진 폴리머알로이 원면(A)을 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 3500개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시하여, 단위중량 500g/㎡의 폴리머알로이 원면으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
이 부직포 중의 N6나노파이버만을 TEM사진으로부터 해석한 결과, N6나노파이 버의 수평균에 의한 단섬유 직경은 56㎚(3×10-5dtex)이며, 종래에 없는 미세함이었다.
또한, 단섬유 섬도가 1×10-8~4×10-4dtex의 범위에 들어가는 것의 섬도비율은 100%이며, 또한, 1×10-8~2×10-4dtex에 들어가는 것의 섬도비율은 100%였다(이하의 각 실시예에서도, 이들의 것과 같다). 1×10-8~1×10-4dtex의 섬도비율은 99%였다.
덧붙여서 말하면, 단섬유 직경으로 55~84㎚ 사이의 단섬유 섬도비율은 71%이며, 단섬유 섬도의 편차는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 매우 작은 것이었다. N6나노파이버의 단섬유 직경 및 단섬유 섬도의 히스토그램을 도 3, 도 4에 나타내지만, 이 때, 단섬유 직경으로 10㎚마다 개수(빈도) 및 섬도비율을 셌다. 단섬유 직경으로 10㎚마다란, 예를 들면, 단섬유 직경이 55~64㎚인 것은 단섬유 직경 60㎚, 또한 단섬유 직경 75~84㎚인 것은 단섬유 직경 80㎚로 해서 센 것을 의미하고 있다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 N6나노파이버로 이루어지는 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 JIS#240, #350, #500번의 샌드페이퍼로 버핑하고, 또한, 이것을 간극이 1.0mm인 표면온도 150℃의 상하 2개의 불소 가공한 가열롤러로 닙(nip)하고, 0.7㎏/㎠의 압력으로 프레스한 후, 표면온도 15℃의 냉각롤러로 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다. 이 연마포의 압축탄성의 비 S는 3.0, 내마모 계수는 30㎎, 표면 거칠기는 20㎛, 표면경도는 38이었다. 또한, 이 연마포의 10% 신장시 응력은 12N/cm폭이며, 텍스쳐링 중의 연마포의 신장이 적고, 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과, 기판의 평균 표면 거칠기는 0.24㎚로 작고, 스크래치 점수도 96개로 결점이 현저하게 적고, 전자변환 특성이 우수한 것이었다. 또한 텍스쳐 가공 표면에 잔류하는 연마가루, 숫돌입자편이 매우 적었다.
실시예2
실시예1에서 얻어진 폴리머알로이 원면(A)을 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 침밀도 500개/㎠로 더 실시해서 단위중량 450g/㎡의 폴리머알로이 원면으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
또한, 단섬유 섬도가 1.9dtex인 PP원면(B)에 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 500개/㎠로 더 실시한 PP부직포를 얻었다. 상기에서 얻어진 폴리머알로이 원면으로 이루어지는 부직포와 PP부직포를 1장씩 겹치고, 또한 니들펀치를 3000개/㎡의 펀칭 개수로 실시해서, 폴리머알로이 원면(A)과 PP원면(B)으로 이루어지는 접합형 부직포를 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로, 이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 단위중량 390g/㎡의 N6나노파이버와 PP섬유로 이루어지는 혼합형 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉해서 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예3
해성분에 알칼리 가용형 공중합 폴리에스테르수지 60중량%, 도성분에 N6수지40중량%를 이용해서, 용융방사로 도성분을 100도로 하고, 5.3dtex의 고분자 배열체 복합섬유(이후, 복합섬유라고 부른다)를 제작한 후, 2.5배 연신해서 2.1dtex의 복합섬유를 얻었다. 이 복합섬유의 강도는 2.6cN/dtex, 신도는 35%였다. 또한, 도성분의 극세섬유가 되는 부분의 평균 단사섬도를 TEM사진으로부터 해석한 결과, 0.02dtex상당이었다. 이 섬유에 권축 부여 및 컷팅을 행하여, 컷팅 길이 51mm의 복합원면(C)을 얻었다.
이 복합원면(C)과 실시예1에서 얻어진 폴리머알로이 원면(A)을 중량비로 A/C=50/50으로 해서 혼면하고, 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 3500개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시하여, 단위중량 500g/㎡의 폴리머알로이 원면(A)과 복합원면(C)으로 이루어지는 혼합형 부직포를 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로 해서, 이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 N6나노파이버와 극세 N6섬유로 이루어지는 혼합형 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉해서 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예4
실시예1에서 얻어진 폴리머알로이 섬유를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 폴리머알로이 섬유 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시키고, 2mm 길이로 절단하여, N6나노파이버의 컷팅 섬유를 얻었다. 타피스탠더드나이야가라 시험 비터(도요세이키세이사쿠쇼(주)제)에 물 23L와 앞서 얻어진 컷팅 섬유 30g을 투입하여, 5분간의 예비 고해를 하고, 그 후, 여분인 물을 건조시켜 섬유를 회수했다. 이 섬유의 중량은 250g이며, 그 함수율은 88%였다. 함수상태의 섬유 250g을 그대로 자동식 PFI밀(쿠마가이리키코교(주)제)에 투입하고, 회전수 1500회전, 클리어런스 0.2mm로 6분간 고해했다. 파이버 믹서 MX-X103(마츠시타덴키산교(주)제)에 고해한 섬유 4.2g, 분산제로서 음이온계 분산제인 샤롤 AN-103P(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량 10000)를 0.5g, 물 500g을 투입하고, 5분간 교반해서 N6나노파이버의 수분산체를 얻었다. 이 수분산체 중의 나노파이버의 제타전위는 -50mV였다. 이 N6나노파이버의 수분산체 500g, 물 20L를 세미오토매틱 각형 시트머신(쿠마가이리키코교(주)제)에 투입하고, 섬유직경 45㎛, 200개/인치의 폴리에스테르 평직물(NBC가부시키가이샤제 산업자재용 메시 크로스 품번 T-NO.200S) 위에 초지하고, 그대로 고온용 회전형 건조기(쿠마가이리키코교(주)제)를 이용하여 110℃에서 2분간 건조시키고, 단위중량 8g/㎡의 N6나노파이버가 폴리에스테르 평직물을 지지체로 해서, 적층된 연마포를 얻었다. 폴리에스테르 평직물의 두께는 70㎛, 적층 연마포 전체의 두께가 100㎛이므로, 상기 시트상물 전체에 대한 나노파이버의 적층두께는 30%였다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 표면 거칠기 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는, 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예5
실시예4의 연마포에 폴리비닐알코올을 연마포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여하고, 또한 이 연마포에 DMF계의 폴리에스테르-폴레에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 연마포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중 량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 N6나노파이버와 폴리에스테르 평직물로 이루어지는 적층형 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 표면 거칠기 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예6
실시예4의 적층시키는 N6나노파이버의 단위중량을 60g/㎡로 한 이외는 실시예4와 마찬가지로 해서 N6나노파이버가 폴리에스테르 평직물에 적층된 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 표면 거칠기 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예7
실시예6의 연마포에 폴리비닐알코올을 연마포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여하고, 또한, 이 연마포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 연마포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 N6나노파이버와 폴리에스테르 평직물로 이루어지는 적층형 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉해서 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 표면 거칠기 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예8
실시예1에서 이용한 N6과 중량 평균 분자량 12만, 용융점도 30Pa·s(240℃, 전단속도 2432sec-1), 융점 170℃의 폴리L유산(광학순도 99.5%이상)을 이용해서, N6 의 함유율을 20중량%로 하고, 혼련온도를 220℃로 해서 실시예1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 폴리머알로이칩을 얻었다. 여기에서, 폴리L유산의 중량 평균 분자량은, 이하와 같이 해서 구했다. 즉, 시료의 클로로포름 용액에 THF(테트라히드로푸란)를 혼합해서 측정용액으로 했다. 이것을 Waters사제 겔퍼미에이션 크로마토그래피(GPC) Waters2690을 이용하여 25℃에서 측정하고, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량을 구했다.
또한, 실시예1에서 이용한 N6의 전단속도 2432sec-1에서의 용융점도는 57Pa·s였다. 또한 이 폴리L유산의 215℃, 전단속도 1216sec-1에서의 용융점도는 86Pa·s였다. 얻어진 폴리머알로이칩을 이용하여, 용융온도 230℃, 방사온도 230℃(구금면 온도 215℃), 방사속도 3200m/분으로 해서 실시예1과 마찬가지로 용융방사해서 미연신사를 얻었다. 얻어진 미연신사를 연신온도 90℃, 연신배율을 1.5배, 열세트 온도 130℃로 해서 실시예1과 마찬가지로 연신 열처리하여, 폴리머알로이 섬유를 얻었다. 이 폴리머알로이 섬유는 70dtex, 36필라멘트이며, 강도 3.4cN/dtex, 신도 38%, U%=0.7%였다. 얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 폴리L유산이 해, N6이 도인 해도구조를 나타내고, 도성분인 N6의 수평균에 의한 직경은 55㎚이며, N6이 나노 사이즈로 균일 분산화된 폴리머알로이 섬유였다. 이 섬유 에 권축 부여 및 컷팅을 행하여, 컷팅 길이 51mm의 복합원면(D)을 얻었다.
상기 폴리머알로이 원면(D)을 카딩 및 래핑을 실시한 후, 니들펀치를 3500개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시하여, 단위중량 500g/㎡의 폴리머알로이 원면으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
이 부직포를 95℃의 3%수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
이 부직포로부터 N6나노파이버만을 뽑아서 해석한 결과, N6나노파이버의 수평균에 의한 단섬유 직경은 56㎚(3×10-5dtex)로 종래에 없는 미세함이며, 단섬유 섬도의 편차는, 표 1에 나타낸 바와 같이 매우 작은 것이었다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 단위중량 390g/㎡의 N6나노파이버로 이루어지는 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예9
용융점도 500Pa·s(262℃, 전단속도 121.6sec-1), 융점 220℃의 N6(40중량%)으로 해서 실시예1과 마찬가지로 용융방사를 행했다. 이 때의 구금구멍벽과 폴리머 사이의 전단응력은 0.1Mpa(폴리머알로이의 점도는 200Pa·s, 262℃, 전단속도 416sec-1)로 해서, 실시예1과 마찬가지로 폴리머알로이 섬유를 얻었다. 얻어진 폴리머알로이 섬유는 126dtex, 36필라멘트, 강도 4.2cN/dtex, 신도 38%, U%=1.8%의 우수한 특성을 나타냈다. 또한, 얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 실시예1과 마찬가지로 공중합 PET가 해, N6이 도인 해도구조를 나타내고, 도N6의 수평균에 의한 직경은 80㎚이며, N6이 초미분산화된 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다. 이 폴리머알로이 섬유에 권축 부여 및 컷팅을 행하여 컷팅 길이 51mm의 폴리머알로이 원면(D)을 얻었다.
상기 폴리머알로이 원면(D)을 카딩 및 래핑을 실시한 후, 니들펀치를 3500개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시하여, 단위중량 450g/㎡의 폴리머알로이 원면으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로, 이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 처리로 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
이 부직포로부터 나노파이버만을 뽑아내어 해석한 결과, 나노파이버의 수평균에 의한 단섬유 직경은 84㎚(6×10-5dtex)로 종래에 없는 미세함이며, 단섬유 섬 도의 편차는, 표 1에 나타낸 바와 같이 매우 작은 것이었다. 다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 N6나노파이버로 이루어지는 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉하여, 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는, 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예10
44dtex-34필라멘트의 N6을 경사로, 실시예9에서 얻어진 폴리머알로이 섬유를 2개 합사해서 위사로 하고, 직조직을 5장 새틴, 직상 밀도(날실×씨실)를 122×130개/인치의 직물을 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로, 이 직물을 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켜, 직물 연마포를 얻었다. 직물의 커버팩터(날실×씨실)는 860×1405였다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예11
실시예9에서 얻어진 폴리머알로이 섬유를 28게이지의 환편기로 편성하여, 편성 조직이 매끄러운 횡편물을 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로, 이 직물을 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켜, 편물 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예12
용융점도 120Pa·s(262℃, 121.6sec-1), 융점 225℃의 PBT와 2에틸헥실아크릴레이트를 22% 공중합한 폴리에스틸렌(이하, co-PS로 부르는 일이 있다)을 이용해서, PBT의 함유율을 20중량%로 하고, 혼련온도를 240℃로 해서 실시예1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 폴리머알로이칩을 얻었다.
이것을 용융온도 260℃, 방사온도 260℃(구금면 온도 245℃), 단구멍 토출량1.0g/분, 방사속도 1200m/분으로 실시예1과 마찬가지로 용융방사를 행했다. 얻어진 미연신사를 연신온도 100℃, 연신배율을 2.49배로 하고, 열세트 온도 115℃로 해서 실시예1과 마찬가지로 연신 열처리했다. 얻어진 연신사는 161dtex, 36필라멘트이며, 강도 1.4cN/dtex, 신도 33%, U%=2.0%였다.
얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, co-PS가 해, PBT가 도인 해도구조를 나타내고, PBT의 수평균에 의한 직경은 45㎚이며, PBT가 나노 사이즈로 균일 분산화된 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다. 이 폴리머알로이 섬유에 권축 부여 및 컷팅을 행하여, 컷팅 길이 51mm의 폴리머알로이 원면(E)을 얻었다.
상기 폴리머알로이 원면(E)을 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 3500개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시하여, 단위중량 500g/㎡의 폴리머알로이로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 부직포를 트리클렌에 침지시킴으로써, 해성분인 폴리스티렌수지 및 co-PS의 99%이상을 용출했다.
이 부직포로부터 PBT 나노파이버만을 뽑아내어, 실시예1과 마찬가지로 해서 해석한 결과, PBT 나노파이버의 수평균에 의한 단섬유 직경은 50㎚(3×10-5dtex)로 종래에 없는 미세함이며, 또한 단섬유 섬도의 편차도 매우 작았다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 PBT 나노파이버로 이루어지는 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거 칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예13, 14, 15, 16, 17, 18
실시예13에서는 실시예1, 실시예14에서는 실시예8, 실시예15에서는 실시예9, 실시예16에서는 실시예10, 실시예17에서는 실시예11, 실시예18에서는 실시예12에서 얻어진 연마포에, NBR(니트릴고무)을 주체로 하는 접착제를 이면에 도포하고, 두께 50㎛의 폴리에스테르필름을 압착하여, N6나노파이버 부직포와 폴리에스테르필름으로 이루어지는 접합형 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 2에 나타낸 바와 같았다.
실시예19, 20, 21, 22, 23
실시예19에서는 실시예1, 실시예20에서는 실시예8, 실시예21에서는 실시예9, 실시예22에서는 실시예10, 실시예23에서는 실시예11의 폴리머알로이 섬유의 폴리에스테르 성분의 가수분해 제거율을 50%로 한 이외는, 각각 실시예1, 8, 9, 10, 11과 마찬가지로 해서 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 3에 나타낸 바와 같았다.
실시예24, 25, 26, 27
실시예24에서는 실시예13, 실시예25에서는 실시예14, 실시예26에서는 실시예15, 실시예27에서는 실시예17에서 얻어진 연마포를 물에 30분간 침지시키고, 나노파이버에 물을 충분히 침투시킨 상태로 하드 디스크의 텍스쳐링를 실시한 결과를 표 4에 나타낸다.
비교예1
용융점도 150Pa·s(262℃, 121.6sec-1), 융점 220℃의 N6과 용융점도 145Pa·s(262℃, 121.6sec-1), 융점 105℃의 PE를 N6의 블렌드 비율을 20중량%가 되도록, 각각의 폴리머를 계량하면서 2축 압출기로 도입하는 도 10에 개요를 나타낸 장치를 이용해서, 2축 압출기(21)의 온도를 260℃로 해서 용융한 후, 구금구멍수 12, 토출구멍 직경 0.30mm, 토출구멍 길이 50mm인 절구통 형상 구금으로 해서 실시예1과 마찬가지로 용융방사를 행했다. 22는 칩 계량장치이다. 단, N6과 PE의 블렌드 편차가 크고, 구금하에서 큰 발라스가 발생한 것 뿐만 아니라, 예사성도 부족하여 안정적으로 실을 권취할 수 없었지만, 소량의 미연신사를 얻고, 실시예1과 마찬가지로 연신·열처리를 행하여, 82dtex, 12필라멘트의 연신사를 얻었다. 이 때의 연신배율은 2.0배로 했다. 이 섬유에 권축 부여 및 컷팅을 행하여 컷팅 길이 51mm의 N6과 PE로 이루어지는 원면을 얻었다.
상기 원면에 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 2000개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시해서 단위중량 500g/㎡의 부직포를 얻었다.
이 부직포를 85℃의 톨루엔에 의해 1시간이상 침지함으로써 부직포 중의 PE의 99%이상을 용출제거하여, 극세 N6사로 이루어지는 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포로부터 극세 N6사를 인출하여 해석한 결과, 단섬유 직경이 100㎚~1㎛(단섬유 섬도 9×10-5~9×10-3dtex)인 초극세사가 생성되어 있는 것을 확인했다. 이 부직포의 수평균에 의한 단섬유 섬도는 1×10-3dtex(단섬유 직경 334㎛)로 큰 것이며, 단섬유 섬도 편차도, 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이 큰 것이었다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켰다.
이어서, 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
하드 디스크의 텍스쳐링의 결과, 스크래치 점수는 약 2000개이며, 결점 개수가 매우 많고, 전자변환 특성이 뒤떨어지는 것이었다.
비교예2
실시예1의 니들펀치를 펀칭 개수 100개/㎠로 한 이외는 실시예1과 마찬가지로 해서 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력은 0.9N/cm폭이며, 하드 디스크의 텍스쳐 가공 중에 연마포가 신장되어 버려, 텍스쳐 가공할 수 없었다.
이상의 비교예1과 비교예2에 대해서 정리한 결과는, 표 5에 나타낸 바와 같다.
실시예28
실시예3에서 얻어진 복합원면(C)을 이용해서, 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 3500개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시하여, 단위중량 600g/㎡의 복합원면(C)으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로 해서, 이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시키고, 또한 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑하여, 극세 N6섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다.
또한, 실시예4에서 얻어진 수분산체를 물로 더욱 희석시켜, N6나노파이버 농도가 0.05중량%인 수분산체를 얻었다. 상기에서 얻어진 부직포에 대하여, 0.05중량% 농도의 수분산체를 스프레이 노즐을 이용하여 100회 블로잉하고, 극세 N6섬유로 이루어지는 시트상물상에 N6나노파이버층을 형성시키고, 건조후에 프레스, 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다. 극세 N6섬유로 이루어지는 시트상물의 두께는 500㎛, 연마포 전체의 두께가 530㎛이므로, 상기 시트상물 전체에 대한 나노파이버의 적층두께는 5.7%였다.
이 연마포 중의 N6나노파이버만을 TEM사진으로부터 해석한 결과, N6나노파이 버의 수평균에 의한 단섬유 직경(수평균 직경)은 56㎚(3×10-5dtex)이며, 또한 단섬유 섬도가 1×10-8~1×10-4dtex인 섬도비율은 99%이며, 특히 단섬유 직경으로 55~84㎚ 사이의 단섬유 섬도비율은 71%이며, 단섬유 섬도의 편차는, 표 6에 나타낸 바와 같이, 매우 작은 것이었다. 또한, 단섬유 직경 100㎚보다 큰 것의 섬유비율은 0%였다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 6에 나타낸 바와 같았다.
실시예에 이용한 나노파이버 분산액의 제조를 이하의 참고예에 나타냈다.
참고예1
용융점도 57Pa·s(240℃, 전단속도 2432sec-1), 융점 220℃의 N6(20중량%)과 중량 평균 분자량 12만, 용융점도 30Pa·s(240℃, 전단속도 2432sec-1), 융점170℃의 폴리L유산(광학순도 99.5%이상)(80중량%)을 2축 압출혼련기로 220℃에서 용융 혼련해서 폴리머알로이칩을 얻었다. 여기에서, 폴리L유산의 중량 평균 분자량은 이하와 같이 해서 구했다. 즉, 시료의 클로로포름 용액에 THF(테트라히드로푸란)를 혼합하여, 측정용액으로 했다. 이것을 Waters사제 겔퍼미에이션 크로마토그래피(GPC) Waters2690을 이용하여 25℃에서 측정하고, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량을 구했다. 또한, N6의 262℃, 전단속도 121.6sec-1에서의 용융점도는 53Pa·s였다. 또한, 이 폴리L유산의 215℃, 전단속도 1216sec-1에서의 용융점도는 86Pa·s였다. 또한, 이 때의 혼련조건은 이하와 같았다.
폴리머 공급: N6과 공중합 PET를 각각 계량하고, 각각 혼련기에 투입했다.
스크류 형식: 동방향 완전 교합형으로 2조 나사,
스크류: 직경 37mm, 유효길이 1670mm,
L/D=45.1
혼련부 길이는 스크류 유효길이의 1/3보다 토출측으로 위치시켰다.
온도: 220℃
벤트: 2개소
이 폴리머알로이칩을 230℃의 용융부에서 용융하고, 방사온도 230℃의 스핀블럭으로 도입했다. 그리고, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 폴리머알로이 용융체를 여과시킨 후, 구금면 온도 215℃로 한 구금으로부터 용융방사했다. 이 때, 구금으로서는 구금구멍 직경 0.3mm, 구멍 길이 0.55mm인 것을 사용했지만, 발라스 현상은 거의 관찰되지 않았다. 그리고, 이 때의 단구멍당 토출량은 0.94g/분으로 했다. 또한, 구금 하면으로부터 냉각개시점(침니의 상단부)까지의 거리는 9cm였다. 토출된 사조는 20℃의 냉각풍으로 1m에 걸쳐 냉각 고화되고, 구금으로부터 1.8m 하방으로 설치한 급유 가이드로 급유된 후, 비가열의 제1인취롤러 및 제2인취롤러를 통해 권취했다. 그리고, 이것을 제1핫롤러의 온도를 90℃, 제2핫롤러의 온도를 130℃로 해서 연신 열처리했다. 이 때, 제1핫롤러와 제2핫롤러간의 연신배율을 1.5배로 했다. 얻어진 폴리머알로이 섬유는 62dtex, 36필라멘트, 강도 3.4cN/dtex, 신도 38%, U%=0.7%의 우수한 특성을 나타냈다. 또한 얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 폴리L유산이 해, N6이 도인 해도구조를 나타내고, 도N6의 수평균에 의한 직경은 55㎚이며, N6이 초미분산화된 N6나노파이버의 전구체인 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다.
얻어진 폴리머알로이 섬유를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 폴리머알로이 섬유 중의 폴리L유산 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켜, N6나노파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM사진으로부터 해석한 결과, N6나노파이버의 수평균 직경은 60㎚로 종래에 없는 미세함이며, 단섬유 직경 100㎚보다 큰 것의 섬유비율은 0%였다.
얻어진 N6나노파이버의 섬유다발을 2mm길이로 절단하여, N6나노파이버의 컷팅 섬유를 얻었다. 타피스탠더드나이야가라 시험 비터(도요세이키세이사쿠쇼(주)제)에 물 23L와 앞서 얻어진 컷팅 섬유 30g을 투입하여, 5분간 예비 고해하고, 그 후, 여분인 물을 건조시켜 섬유를 회수했다. 이 섬유의 중량은 250g이며, 그 함수율은 88중량%였다. 함수상태의 섬유 250g을 그대로 자동식 PFI밀(쿠마가이리키코교(주)제)에 투입하고, 회전수 1500rpm, 클리어런스 0.2mm로 6분간 고해했다. 파이버 믹서 MX-X103(마츠시타덴키산교(주))에 고해한 섬유 4.2g, 분산제로서 음이온계분산제인 샤롤 AN-103P(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)를 0.5g, 물 500g을 투입하고, 30분간 교반하여, N6나노파이버의 함유율이 0.1중량%인 N6나노파이버 분산액을 얻었다. 이 분산액 중의 나노파이버의 제타전위는 -50mV였다.
참고예2
참고예1의 N6을 용융점도 212Pa·s(262℃, 전단속도 121.6sec-1), 융점 220℃의 N6(45중량%)으로 한 이외는 참고예1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 폴리머알로이칩을 얻었다. 이어서, 이것을 참고예1과 마찬가지로 용융방사, 연신 열처리하여 폴리머알로이 섬유를 얻었다. 얻어진 폴리머알로이 섬유는 67dtex, 36필라멘트, 강도 3.6cN/dtex, 신도 40%, U%=0.7%의 우수한 특성을 나타냈다. 또한, 얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 참고예1과 마찬가지로, 폴리L유산이 해, N6이 도인 해도구조를 나타내고, 도N6의 수평균에 의한 직경은 110㎚이며, N6이 초미분산화된 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다.
얻어진 폴리머알로이 섬유를 참고예1과 마찬가지로 해서 폴리머알로이 섬유 중의 폴리L유산 성분의 99%이상을 가수분해 제거, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켜, N6 나노파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM사진으로부터 해석한 결과, N6나노파이버의 수평균 직경은 120㎚로 종래에 없는 미세함이며, 단섬유 직경으로 500㎚보다 큰 것의 섬유비율은 0%, 단섬유 직경으로 200㎚보다 큰 것의 섬유비율은 1%였다.
얻어진 N6나노파이버의 섬유다발을 2mm길이로 절단하여, N6나노파이버의 컷팅 섬유를 얻었다. 이것을 참고예1과 마찬가지로 예비 고해를 실시하여, 함수율 88중량%의 N6나노파이버를 얻은 후, 다시 참고예1과 마찬가지로 고해하고, 분산제로서 음이온계 분산제인 샤롤 AN-103P(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)를 사용하여 참고예1과 마찬가지로 교반해서, N6나노파이버의 함유율이 0.1중량%인 N6나노파이버 분산액을 얻었다.
참고예3
용융점도 120Pa·s(262℃, 121.6sec-1), 융점 225℃의 PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트)와 2에틸헥실아크릴레이트를 22% 공중합한 폴리스티렌(PS)을 이용해서, PBT의 함유율을 20중량%로 하고, 혼련온도를 240℃로 해서 참고예1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 폴리머알로이칩을 얻었다. 이 때, 공중합 PS의 262℃, 121.6sec-1에서의 용융점도는 140Pa·s, 245℃, 1216sec-1에서의 용융점도는 60Pa·s였다.
이것을 용융온도 260℃, 방사온도 260℃(구금면 온도 245℃), 방사속도 1200m/분으로 참고예1과 마찬가지로 용융방사를 행했다. 이 때, 구금으로서 토출구멍 상부에 직경 0.3mm의 계량부를 구비한, 토출구멍 직경이 0.7mm, 토출구멍 길이가 1.85mm인 것을 사용했다. 방사성은 양호하며, 1t의 방사에서 실 끊어짐은 1회였다. 이 때의 단구멍당 토출량은 1.0g/분으로 했다. 얻어진 미연신사를 연신온도 100℃, 연신배율을 2.49배로 하고, 열세트 온도 115℃로 해서 참고예1과 마찬가지로 연신 열처리했다. 얻어진 연신사는 161dtex, 36필라멘트이며, 강도 1.4cN/dtex, 신도 33%, U%=2.0%였다. 얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 공중합 PS가 해, PBT가 도인 해도구조를 나타내고, PBT의 수평균에 의한 직경은 70㎚이며, PBT가 나노 사이즈로 균일 분산화된 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다.
얻어진 폴리머알로이 섬유를 트리클렌에 침지시킴으로써, 해성분인 공중합 PS의 99%이상을 용출하고, 이것을 건조시켜, PBT 나노파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM사진으로부터 해석한 결과, PBT 나노파이버의 수평균 직경은 85㎚로 종래에 없는 미세함이며, 단섬유 직경으로 200㎚보다 큰 것의 섬유비율은 0%, 단섬유 직경으로 100㎚보다 큰 것의 섬유비율은 1%였다.
얻어진 PBT 나노파이버의 섬유다발을 2mm길이로 절단하여, PBT 나노파이버의 컷팅 섬유를 얻었다. 이것을 참고예1과 마찬가지로 예비 고해를 실시하여, 함수율 80중량%의 PBT 나노파이버를 얻은 후, 참고예1과 마찬가지로 더 고해했다. 이 고해한 섬유 2.5g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐 EA-87(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)을 0.5g, 물 500g을 투입하고, 30분간 교반하여, PBT 나노파이버의 함유율이 0.1중량%인 PBT 나노파이버 분산액을 얻었다.
참고예4
용융점도 220Pa·s(262℃, 121.6sec-1), 융점 225℃의 PTT(폴리트리메틸렌 테레프탈레이트)와 신닛테츠카가쿠(주)제 공중합 PS(폴리스티렌)(“에스티렌” KS-18, 메틸메타크릴레이트 공중합, 용융점도 110Pa·s, 262℃, 121.6sec-1)를, PTT의 함유율을 25중량%로 하고, 혼련온도를 240℃로 해서 참고예1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 폴리머알로이칩을 얻었다. 또한, 이 공중합 PS의 245℃, 1216sec-1에서의 용융점도는 76Pa·s였다.
이것을 용융온도 260℃, 방사온도 260℃(구금면 온도 245℃), 방사속도 1200m/분으로 참고예3과 마찬가지로 용융방사를 행했다. 이 때, 구금으로서 참고예3에서 사용한 것과 마찬가지로 토출구멍 상부에 직경 0.23mm의 계량부를 구비한, 토출구멍 직경이 2mm, 토출구멍 길이가 3mm인 방사구금을 사용했다. 방사성은 양호하며, 1t의 방사에서 실 끊어짐은 1회였다. 이 때의 단구멍 토출량은 1.0g/분으로 했다. 얻어진 미연신사를 90℃의 온수 배스 중에서 2.6배 연신을 행했다. 이것의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 공중합 PS가 해, PTT가 도인 해도구조를 나타내고, PTT의 수평균에 의한 직경은 75㎚이며, PTT가 나노 사이즈로 균일 분산화된 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다. 또한 이것은 단섬유 섬도 3.9dtex, 강도 1.3cN/dtex, 신도 25%였다.
얻어진 폴리머알로이 섬유를 참고예3과 마찬가지로 해서 폴리머알로이 섬유 중의 PS성분의 99%이상을 용출, 건조시켜, PTT나노파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM사진으로부터 해석한 결과, PTT나노파이버의 수평균 직경은 95㎚로 종래에 없는 미세함이며, 단섬유 직경으로 200㎚보다 큰 것의 섬유비율은 0%, 단섬유 직경으로 100㎚보다 큰 것의 섬유비율은 3%였다.
얻어진 PTT나노파이버의 섬유다발을 2mm길이로 절단하여, PTT나노파이버의 컷팅 섬유를 얻었다. 이것을 참고예1과 마찬가지로 예비 고해를 실시하여, 함수율 80중량%의 PTT나노파이버를 얻은 후, 참고예1과 마찬가지로 더 고해했다. 이 고해 한 섬유 2.5g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐 EA-87(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)을 0.5g, 물 500g을 투입하고, 30분간 교반하여, PTT나노파이버의 함유율이 0.1중량%인 PTT나노파이버 분산액을 얻었다.
참고예5
참고예1의 N6을 용융점도 350Pa·s(220℃, 121.6sec-1), 융점 162℃의 PP(폴리프로필렌)(23중량%)로 한 이외는 참고예1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 폴리머알로이칩을 얻었다. 또한, 폴리L유산의 220℃, 121.6sec-1에 있어서의 용융점도는 107Pa·s였다. 이 폴리머알로이칩을 용융온도 230℃, 방사온도 230℃(구금면 온도 215℃), 단구멍 토출량 1.5g/분, 방사속도 900m/분으로 참고예1과 마찬가지로 용융방사를 행했다. 얻어진 미연신사를 연신온도 90℃, 연신배율을 2.7배, 열세트 온도 130℃로 해서 참고예1과 마찬가지로 연신 열처리했다.
얻어진 폴리머알로이 섬유를 98℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 폴리머알로이 섬유 중의 폴리L유산 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켜, PP나노파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM사진으로부터 해석한 결과, N6나노파이버의 수평균 직경은 240㎚이며, 단섬유 직경으로 500㎚보다 큰 것의 섬유비율은 0%였다.
얻어진 PP나노파이버의 섬유다발을 2mm길이로 절단하여, PP나노파이버의 컷팅 섬유를 얻었다. 이것을 참고예1과 마찬가지로 예비 고해를 실시하여, 함수율 75중량%의 PP나노파이버를 얻은 후, 참고예1과 마찬가지로 더 고해했다. 이 고해한 섬유를 2.0g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐 EA-87(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)을 0.5g, 물 500g을 투입하고, 30분간 교반하여, PP나노파이버의 함유율이 0.1중량%인 PP나노파이버 분산액을 얻었다.
참고예6
참고예3의 PBT를 참고예5에서 사용한 PP로 하고, 참고예3과 마찬가지로 해서 PP극세섬유의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM사진으로부터 해석한 결과, PP극세섬유의 수평균 직경은 600㎚였다.
얻어진 PP극세섬유의 섬유다발을 2mm길이로 절단하여, PP극세섬유의 컷팅 섬유를 얻었다. 이것을 참고예1과 마찬가지로 예비 고해를 실시하여, 함수율 75중량%의 PP극세섬유를 얻은 후, 참고예1과 마찬가지로 더 고해했다. 이 고해한 섬유를 2.0g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐 EA-87(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)을 0.5g, 물 500g을 투입하고, 30분간 교반하여, PP극세섬유의 함유율이 0.1중량%인 PP극세섬유 분산액을 얻었다.
참고예7
해성분으로서 PS, 도성분으로서 PET, 해도비율 50:50, 도 개수 36개, 방사속도 1300m/분으로 해서, 고분자 상호 배열체 섬유를 방사하고, 이어서, 연신배율 3.0배가 되도록 연신하여, 단사섬도 3dtex의 고분자 상호 배열체 섬유의 연신사를 얻었다. 이것을 참고예3과 마찬가지로 해서 해도형 섬유 중의 PS성분의 99%이상을 용출, 건조시켜, 섬유직경 2㎛의 PET극세섬유 다발을 얻었다. 얻어진 PET극세섬유 다발을 2mm길이로 절단하여, PET극세섬유의 컷팅 섬유를 얻었다. 이것을 참고예1과 마찬가지로 예비 고해를 실시하여, 함수율 75중량%의 PET극세섬유 다발을 얻은 후, 참고예1과 마찬가지로 더 고해했다. 이 고해한 섬유를 2.0g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐 EA-87(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)을 0.5g, 물 500g을 투입하고, 30분간 교반하여, PET극세섬유의 함유율이 0.1중량%인 PET극세섬 유 분산액을 얻었다.
참고예8
참고예1의 파이버 믹서 MX-X103(마츠시타덴키산교(주)제)으로 N6나노파이버를 교반할 때에, 분산제를 이용하지 않는 것 이외는 참고예1과 마찬가지로 해서 0.1중량%의 N6나노파이버 분산액을 얻었다. 이 분산액 중의 나노파이버의 제타전위는 -14mV였다.
참고예9
용융점도 280Pa·s(300℃, 1216sec-1)의 PET를 80중량%, 용융점도 160Pa·s(300℃, 1216sec-1)의 폴리페닐렌설파이드(PPS)를 20중량%로 하고, 하기 조건으로 2축 압출혼련기를 이용하여 용융 혼련을 행하여, 폴리머알로이칩을 얻었다. 여기에서, PPS는 직쇄형으로 분자쇄 말단이 칼슘이온으로 치환된 것을 이용했다.
스크류 L/D=45
혼련부 길이는 스크류 유효길이의 34%
혼련부는 스크류 전체에 분산시켰다.
도중 2개소의 백플로우부 있음
폴리머 공급 PPS와 PET를 각각 계량하고, 각각 혼련기에 공급했다.
온도 300℃
벤트 없음
여기에서 얻어진 폴리머알로이칩을 참고예1과 마찬가지로 방사기에 도입하고, 방사를 행했다. 이 때, 방사온도는 315℃, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 폴리머알로이 용융체를 여과시킨 후, 구금면 온도 292℃로 한 구금으로부터 용융방사했다. 이 때, 구금으로서는, 토출구멍 상부에 직경 0.3mm의 계량부를 구비한, 토출구멍 직경이 0.6mm인 것을 이용했다. 그리고, 이 때의 단구멍당 토출량은 1.1g/분으로 했다. 또한, 구금 하면으로부터 냉각개시점까지의 거리는 7.5cm였다. 토출된 사조는 20℃의 냉각풍으로 1m에 걸쳐 냉각 고화되고, 지방산 에스테르가 주체인 공정 유제가 급유된 후, 비가열의 제1인취롤러 및 제2인취롤러를 통해 1000m/분으로 권취되었다. 이 때의 방사성은 양호하며, 24시간의 연속 방사 사이의 실 끊어짐은 제로였다. 그리고, 이것을 제1핫롤러의 온도를 100℃, 제2핫롤러의 온도를 130℃로 해서 연신 열처리했다. 이 때, 제1핫롤러와 제2핫롤러간의 연신배율을 3.3배로 했다. 얻어진 폴리머알로이 섬유는 400dtex, 240필라멘트, 강도 4.4cN/dtex, 신도 27%, U%=1.3%의 우수한 특성을 나타냈다. 또한, 얻어진 폴리머알로이 섬유의 횡단면을 TEM관찰한 결과, 해폴리머인 PET 중에 PPS가 도로서 직경 100㎚미만으로 균일하게 분산되어 있었다. 또한 도의 원환산 직경을 화상 해석 소프트 WINROOF로 해석한 결과, 도의 평균 직경은 65㎚이며, PPS가 초미분산화된 폴리머알로이 섬유가 얻어졌다.
얻어진 폴리머알로이 섬유를 98℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 2시간 침지함으로써 폴리머알로이 섬유 중의 PET성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켜, PPS나노파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM사진으로부터 해석한 결과, PPS나노파이버의 수평균 직경은 60㎚로 종래에 없는 미세함이며, 단섬유 직경 100㎚보다 큰 것의 섬유비율은 0%였다.
얻어진 N6나노파이버의 섬유다발을 3mm길이로 절단하여, PPS나노파이버의 컷팅 섬유를 얻었다. 이것을 참고예1과 마찬가지로 예비 고해를 실시하여, 함수율 80중량%의 PPS나노파이버를 얻은 후, 참고예1과 마찬가지로 더 고해했다. 이 고해한 섬유 2.5g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐 EA-87(다이이치코교세이야쿠(주)제: 분자량10000)을 0.5g, 물 500g을 투입하고, 30분간 교반하여, PPS나노파이버의 함유율이 0.1중량%인 PPS나노파이버 분산액을 얻었다.
참고예10, 11
참고예10에서는 N6나노파이버의 컷팅 길이를 0.5mm, 참고예11에서는 N6나노파이버의 컷팅 길이를 0.2mm로 한 이외는 참고예1과 마찬가지로 해서 N6나노파이버의 함유율이 0.1중량%인 N6나노파이버 분산액을 얻었다.
실시예29~33 및 비교예3, 4
실시예29~33은 참고예1~5에서 얻어진 나노파이버 분산액, 비교예3, 4는 참고예6, 7에서 얻어진 극세섬유 분산액을 물로 10배 희석하여(분산액 중의 섬유농도 0.01중량%), 분무기에 넣고, 다공질의 지지체로서, PET극세섬유 부직포이기도 한 인공피혁 “엑세이누”(도레이(주) 등록상표) 7000T와 동일 구조인 부직포에 3회 블로잉하고, 40℃에서 30분간 건조시켰다. 이것의 표면을 SEM사진으로 관찰한 결과, 참고예1~5의 분산액을 사용한 실시예29~33은, 다공질의 지지체를 구성하는 직경 7.3㎛의 굵은 섬유 사이에 미세한 나노파이버가 메시상으로 둘러쳐져 있는 것을 확인할 수 있었다. 도 11은 실시예29에서 얻어진 나노파이버 구조체 표면의 SEM에 의한 관찰 결과를 나타내는 도면이지만, 나노파이버가 단섬유 분산되어 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있지만, 나노파이버가 복수개 부분적으로 결합되면서 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있는 것을 알 수 있었다. 또한 메시상 구조의 포어의 구멍 직경은 100㎚~3㎛정도였다. 또한, 지지체를 구성하는 섬유에도 같은 형태로 나노파이버가 메시상으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.
한편, 참고예6, 7의 분산액을 사용한 비교예3, 4에서는, 고해시에 섬유끼리가 충분히 모두 분산되지 않았기 때문에, 섬유의 덩어리상인 것이 응어리가 되어 부착되어 있고, 메시상 구조를 취하고 있지 않았다. 또한 섬유가 분무기에 막혀, 분무 그 자체가 곤란했다.
실시예34
참고예1에서 얻어진 N6나노파이버 분산액을 물로 100배 희석한 것(나노파이버 농도 0.001중량%)에 실시예29에서 사용한 다공질의 지지체를 1분간, 완전히 침지한 후, 지지체에 부착한 여분인 나노파이버 분산액을 맹글로 짜고, 60℃에서 1시간 건조시켜, 분산매를 제거하여 나노파이버 구조체를 얻었다. 이것의 표면 및 내부를 SEM사진으로 관찰한 결과, 나노파이버 구조체의 표면 및 내부에, 다공질의 지지체를 구성하는 직경 7.3㎛의 굵은 섬유 사이에 미세한 나노파이버가 3차원의 메시상으로 둘러쳐져 있는 것을 확인할 수 있었다. 메시상 구조를 관찰하면 나노파이버가 단섬유 분산되어 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있지만, 나노파이버가 복수개 부분적으로 결합되면서 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있는 것을 알 수 있었다. 또한 메시상 구조의 포어의 구멍 직경은 60㎚~1.5㎛정도였다. 또한, 지 지체를 구성하는 섬유에도 같은 형태로 나노파이버가 메시상으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.
실시예35
참고예1에서 얻어진 N6나노파이버 분산액에 증점제로서 셀로겐 F-SL(다이이치코교세이야쿠(주)제)을 0.1중량% 첨가한 것(나노파이버 농도 0.1중량%)을 실시예1에서 사용한 다공질의 지지체에 1g/㎠로 코트한 후, 60℃에서 1시간 건조시켜, 분산매를 제거하여 나노파이버 구조체를 얻었다. 이것의 표면을 SEM사진으로 관찰한 결과, 다공질의 지지체를 구성하는 직경 7.3㎛의 굵은 섬유 사이에 미세한 나노파이버가 메시상으로 둘러쳐져 있는 것을 확인할 수 있었다. 메시상 구조를 관찰하면 나노파이버가 단섬유 분산되어 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있지만, 나노파이버가 복수개 부분적으로 결합되면서 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 나노파이버 분산액의 나노파이버 농도가 높은 것도 있고, 나노파이버량이 많고 균일하게 적층되어 있고, 메시상 구조의 포어의 구멍 직경은 50㎚~80㎚로 비교적 작은 것이었다. 또한, 지지체를 구성하는 섬유에도 나노파이버가 메시상으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.
실시예36
단사섬도가 1.9dtex인 PP원면에 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 500개/㎠의 펀치 밀도로 더 실시하여, 단위중량 240g/㎡의 PP부직포를 얻었다. 참고예1에서 얻어진 N6나노파이버 분산액 500g을 물로 40배 희석하여(나노파이버 농도 0.0025중량%) 각형 시트 머신(쿠마가이리키코교(주)제)에 투입하고, PP부직포상에 초지한 후, 지지체에 부착한 여분인 나노파이버 분산액을 No.2 정성용 여과지(도요로시(주)제)로 흡수하고, 고온용 회전형 건조기(쿠마가이리키코교(주)제)를 이용하여 110℃에서 2분간 건조시켜, 분산매를 제거하여 나노파이버 구조체를 얻었다. 얻어진 나노파이버 구조체를 SEM관찰한 결과 다공질 지지체의 표면 뿐만 아니라 내부까지 나노파이버가 3차원의 메시상으로 둘러쳐진 것이었다. 메시상 구조를 관찰하면 나노파이버가 단섬유 분산되어 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있지만, 나노파이버가 복수개 부분적으로 결합되면서 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 메시상 구조의 포어의 구멍 직경은 50㎚~1㎛정도였다. 또한, 지지체를 구성하는 섬유에도 같은 형태로 나노파이버가 메시상으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.
실시예37~41
실시예37에서는, 다공질 지지체를 83dtex-36필라멘트사를 이용하여 밀도 100개/인치로 짠 PET평직물로 한 이외는, 실시예29와 마찬가지로 해서 나노파이버 구조체를 얻었다.
실시예38에서는, 다공질 지지체를 83dtex-36필라멘트사를 이용하여 28게이지의 환편기를 사용해서 편성한, 편성조직이 매끄러운 PET횡편물로 한 이외는, 실시예29와 마찬가지로 해서 나노파이버 구조체를 얻었다.
실시예39에서는, 다공질 지지체를 No.2 정성용 여과지(도요로시(주)제)로 한 이외는, 실시예29와 마찬가지로 해서 나노파이버 구조체를 얻었다.
실시예40에서는, 다공질 지지체를 JIS K6767로 측정한 외관 밀도가 0.033g/ ㎤, JIS K6402로 측정한 외관 평균 기포직경이 0.6mm인 폴리에틸렌폼으로 한 이외는, 실시예29와 마찬가지로 해서 나노파이버 구조체를 얻었다.
실시예41에서는, 다공질 지지체를 두께 10㎛의 PET필름으로 한 이외는, 실시예29와 마찬가지로 해서 나노파이버 구조체를 얻었다.
이들 실시예37~41에서 각각 얻어진 나노파이버 구조체를 SEM관찰한 결과, 모두 다공질 지지체의 구멍부분에 나노파이버가 메시상으로 둘러쳐진 것이었다.
또한, 메시상 구조를 관찰하면, 나노파이버가 단섬유상으로 분산되어 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있지만, 나노파이버가 복수개 부분적으로 결합되면서 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있는 것을 알 수 있었다. 또한 실시예37~41의 지지체에도 같은 형태로 나노파이버가 메시상으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.
실시예42, 43
실시예42에서는 참고예1의 분산액, 실시예43에서는 참고예8의 분산액을 이용하여, 각각 물로 10배에 희석하고(나노파이버 농도 0.01중량%), 직경 33㎛, 325개/인치의 스테인레스 금망에 2방울(0.1g) 적하한 것을 70℃에서 10분간 건조시켜, 급속히 분산매를 제거해서 N6나노파이버 구조체를 얻었다.
도 12는, 실시예42의 나노파이버 구조체 표면의 SEM에 의한 관찰 결과를 나타낸 것이지만, 나노파이버가 단섬유상으로 분산되어서 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있지만, 대개는 나노파이버가 복수개 부분적으로 결합되면서 메시상 구조를 형성하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 메시상 구조의 포어의 구멍 직경은 100㎚~1.5㎛정도였다.
한편, 도 13은, 실시예43의 나노파이버 구조체 표면의 SEM에 의한 관찰 결과를 나타낸 것이지만, 나노파이버가 복수개 응집되어 있는 다발상 부분이 적층되고, 그 위에 나노파이버 단섬유가 분산되어 메시상 구조가 형성되어 있었다. 또한, 메시상 구조의 포어의 구멍 직경은 50㎚~0.8㎛정도로 실시예42와 비교하면 보다 작은 것이었다.
실시예42 및 43에서는 금망과의 습윤성이 낮기 때문에, 적하된 나노파이버 분산액은 반구상에 가까운 형태를 하고 있고, 분무나 침지, 초지 등과는 분명하게 적하액의 형상이 달랐다. 이 때문에, 급속 건조시키면 적하액의 두께방향으로 급격한 나노파이버의 농축이 일어난다고 생각된다.
또한, 실시예43은 분산제를 함유하고 있지 않기 때문에, 분산액을 적하했을 때부터 일부의 나노파이버가 응집되어 있었다고 생각되고, 그것이 급속 건조에 의해 단순하게 두께방향으로 압축되어, 도 13과 같은 형태가 되었다고 생각된다. 한편, 실시예42는 분산제를 함유하기 때문에, 분산액을 적하했을 때에는 단섬유상으로 분산되어 있었다고 생각되지만, 농축과정에서 나노파이버가 2차 응집을 일으킨 것이라고 생각된다. 그러나, 급속 건조였기 때문에, 2차 응집이 그다지 진행되지 않아, 도 12와 같은 형태가 되었다고 생각된다.
이렇게, 분산제에 의한 나노파이버 분산액 중의 나노파이버의 분산상태나 건조속도, 나노파이버 분산액과 지지체의 습윤성, 부착액의 형태에 의해 얻어지는 메시상 구조를 컨트롤하는 것이 가능하다.
실시예44~46
실시예44~46에서는, 각각 참고예9~11에서 얻어진 나노파이버 분산액을 이용해서, 물로 10배에 희석하여(나노파이버 농도 0.01중량%), 분무기에 넣고, 실시예29와 마찬가지로, 다공질의 지지체로서, PET극세섬유 부직포이기도 한 인공피혁 “엑세이누”(도레이(주) 등록상표) 7000T와 동일 구조인 부직포에 3회 블로잉하고, 40℃에서 30분간 건조시켰다.
이것의 표면을 SEM사진으로 관찰한 결과, 실시예44~46에서는, 다공질의 지지체를 구성하는 직경 7.3㎛의 굵은 섬유 사이에 미세한 나노파이버가 메시상으로 둘러쳐져 있는 것을 확인할 수 있었다. 메시상 구조를 관찰하면, 나노파이버가 단섬유 분산되어 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있지만, 나노파이버가 복수개 부분적으로 결합되면서 메시상 구조를 형성하고 있는 부분도 있는 것을 알 수 있었다. 또한 메시상 구조의 포어의 구멍 직경은 100㎚~3㎛정도였다. 또한 지지체를 구성하는 섬유에도 같은 형태로 나노파이버가 메시상으로 접합되어 있는 것이 확인되었다.
실시예47
해성분에 실시예8에서 사용한 폴리L유산을 60중량%, 도성분에 실시예8에서 얻어진 폴리머알로이를 40중량%를 이용해서, 용융방사로 도성분을 100도로 해서, 8.0dtex의 복합섬유를 제작한 후, 2.5배 연신해서 3.2dtex의 복합섬유를 얻었다.
이 복합섬유의 강도는 2.8cN/dtex, 신도는 40%였다. 얻어진 복합섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 도성분 중의 N6부분의 수평균에 의한 직경은 56㎚였다. 이 섬유에 권축 부여 및 컷팅을 행하여, 컷팅 길이 51mm의 복합원면(F)을 얻었다.
이 복합원면(F)을 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 침 개수 500개/㎠로 더 실시해서 단위중량 500g/㎡의 복합원면(F)으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
또한, 실시예3에서 이용한 복합원면(C)에 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 500개/㎠ 더 실시하여, 단위중량 500g/㎡의 복합원면(C)으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
상기에서 얻어진 복합원면(F)으로 이루어지는 부직포와 복합원면(C)으로 이루어지는 부직포를 1장씩 포개고, 또한 니들펀치를 3000개/㎡의 펀칭 개수로 실시하여, 복합원면(F)과 복합원면(C)으로 이루어지는 접합형 부직포를 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로 해서, 이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜, N6나노파이버와 극세 N6섬유로 이루어지는 접합형 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 9에 나타낸 바와 같았다.
실시예48
해성분에 실시예8에서 이용한 폴리L유산을 40중량%, 심성분에 N6수지 35중량%, 초성분에 실시예8에서 얻어진 폴리머알로이를 25중량% 이용하고, 도심초형의 해도복합섬유(도수는 36)를 3성분 방사장치를 이용해서 방사하여 미연신사를 얻었다. 이 미연신사를 연신배율 2.0배로 연신하여, 7.0dtex의 복합섬유를 제작했다.
이 복합섬유의 강도는 2.8cN/dtex, 신도는 45%였다. 얻어진 복합섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 초성분 중의 N6부분의 수평균에 의한 직경은 56㎚였다. 이 섬유에 권축 부여 및 컷팅을 행하여, 컷팅 길이 51mm의 복합원면(G)을 얻었다.
이 복합원면(G)을 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 3500개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시해서 단위중량 750g/㎡의 복합원면(G)으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로 해서, 이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜서 N6나노파이버로 이루어지는 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 9에 나타낸 바와 같았다.
실시예49
실시예8에서 이용한 폴리L유산과 실시예8에서 얻어진 폴리머알로이로 구성되는 중공 환상 꽃잎형 24분할·할섬(割纖)형의 복합섬유(단섬유 섬도 2.4dtex, 복합비 1:1)를 구금으로부터 방출하고, 이젝터를 이용해서, 방사속도 2900m/분으로 흡인하에 있는 네트컨베이어(포집시트)상에 포집했다. 이 때, 이젝터 압력은 0.1MPa로 했다. 네트컨베이어상에 포집된 복합섬유 부직포(단위중량 300g/㎡)를 실온에서 캘린더 프레스법으로 가세트를 행했다.
별도로, 실시예3에서 이용한 복합원면(C)에 카딩 및 래핑을 실시하고, 니들펀치를 300개/㎠의 펀칭 개수로 더 실시해서 단위중량 250g/㎡의 복합원면(C)으로 이루어지는 부직포를 얻었다.
상기에서 얻어진 복합섬유 부직포와 복합원면(C)으로 이루어지는 부직포를 1장씩 포개고, 워터젯 펀치(WJP)로, 앞 10MPa, 뒤(보수시의 네트컨베이어에 접촉한 면) 10MPa, 앞 20MPa, 뒤 20MPa의 4회 두드림을 행하여, 부직포를 접합하는 동시에 치밀화했다.
그 후, 실시예1과 마찬가지로 해서, 이 부직포를 95℃의 5% 수산화나트륨 수용액으로 1시간 침지함으로써 부직포 중의 폴리에스테르 성분의 99%이상을 가수분해 제거하고, 초산으로 중화한 후, 수세, 건조시켰다.
얻어진 부직포의 횡단면을 TEM으로 관찰한 결과, 초성분 중의 N6부분의 수평균에 의한 직경은 56㎚였다.
다음에, 이 부직포에 폴리비닐알코올을 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 20중량%가 되도록 부여했다.
또한, 이 부직포에 DMF계의 폴리에스테르-폴리에테르계 폴리우레탄을 고형분으로 해서 부직포 중의 섬유에 대하여 고형분으로 30중량%가 되도록 함침하고, 습식응고시켜 N6나노파이버와 극세 N6섬유로 이루어지는 접합형 부직포를 얻었다.
얻어진 부직포의 표면을 실시예1과 마찬가지로 해서 버핑, 프레스, 급냉하여 표면을 평활화한 연마포를 얻었다.
얻어진 연마포의 10% 신장시 응력, 압축탄성의 비 S, 내마모 계수, 표면 거칠기, 표면경도 및 하드 디스크의 텍스쳐링의 결과는 표 9에 나타낸 바와 같았다.
Figure 112006074688238-pct00001
Figure 112006074688238-pct00002
Figure 112006074688238-pct00003
Figure 112006074688238-pct00004
Figure 112006074688238-pct00005
Figure 112006074688238-pct00006
Figure 112010010335412-pct00023
Figure 112010010335412-pct00024
Figure 112006074688238-pct00009
본 발명의 나노파이버에 의해, 통상의 초극세사 정도에서는 보여지지 않았던, 지금까지 없는 감촉의 직물이나 고성능 연마포를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 나노파이버 구조체의 제조방법은, 지지체에 나노파이 버를 복합해서 구성하는 모든 나노파이버 구조체의 제조에 적용할 수 있고, 특히, 나노파이버 구조체의 표면 평활성, 유연함이나 얼룩 제거성을 살린 연마, 와이핑, 폴리싱 용도에도 바람직하다. 또한, 생활자재 용도로부터 각종 산업분야에 있어서의 필터, 혈액필터 등의 메디컬용 나노파이버 필터의 제조에 바람직하다. 또한, 필터에만 머무르지 않고, 물론 어패럴이나 인테리어, 차량내장, 미용 등의 생활자재 용도 등의 일반섬유 용도에도 바람직하다.

Claims (34)

  1. 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10-8~4×10-4dtex이며, 단섬유 섬도 1×10-8~4×10-4dtex의 단섬유 섬도비율의 합이 60%이상인 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 적어도 일부에 갖는 시트상물로 이루어지고, 단섬유 섬도비율로 50%이상이 단섬유 직경차로 30㎚의 폭에 들어가고, 또한 길이방향의 10% 신장시 응력이 5~200N/cm폭인 것을 특징으로 하는 연마포.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물이 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물이 직물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물이 편물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물의 0.1㎏/㎠ 하중하의 압축탄성과 0.5㎏/㎠ 하중하의 압축탄성의 비 S가 4.0이하인 것을 특징으로 하는 연마포.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물의 내마모 계수가 50mg이하인 것을 특징으로 하는 연마포.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물의 표면 거칠기가 100㎛이하인 것을 특징으로 하는 연마포.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물의 표면경도가 20이상인 것을 특징으로 하는 연마포.
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물이 나노파이버를 지지체에 적층해서 시트상물로 되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포.
  13. 제 12항에 있어서, 나노파이버의 적층두께가 상기 시트상물의 전체의 두께에 대하여 70%이하인 것을 특징으로 하는 연마포.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 시트상물이 그 내부에 공간을 갖고 있고, 또한 상기 공간에 고분자 탄성체가 함침되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 고분자 탄성체가 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 연마포.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서, 상기 고분자 탄성체의 함유율이 시트상물의 섬유중량에 대하여 20~60중량%인 것을 특징으로 하는 연마포.
  17. 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10-8~4×10-4dtex이며, 단섬유 섬도 1×10-8~4×10-4dtex의 단섬유 섬도비율의 합이 60%이상이고, 단섬유 섬도비율로 50%이상이 단섬유 직경차로 30㎚의 폭에 들어가는 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 분산매 중에 분산시킨 나노파이버 분산액을 지지체에 부착시킨 후, 상기 분산매를 제거하는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서, 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버가 수평균 직경이 1~200㎚인 것임을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  19. 제 17항에 있어서, 지지체에 나노파이버 분산액을 부착시킬 때, 나노파이버 분산액을 분무해서 부착시키는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  20. 제 17항에 있어서, 지지체에 나노파이버 분산액을 부착시킬 때, 상기 지지체를 나노파이버 분산액에 침지시켜, 상기 나노파이버 분산액을 부착시키는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  21. 제 17항에 있어서, 지지체에 나노파이버 분산액을 부착시킬 때, 상기 지지체에 나노파이버 분산액을 코팅해서 부착시키는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  22. 제 17항에 있어서, 지지체로서 다공질인 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  23. 수평균에 의한 단섬유 섬도가 1×10-8~4×10-4dtex이며, 단섬유 섬도 1×10-8~4×10-4dtex의 단섬유 섬도비율의 합이 60%이상이고, 단섬유 섬도비율로 50%이상이 단섬유 직경차로 30㎚의 폭에 들어가는 열가소성 폴리머로 이루어지는 나노파이버를 분산매 중에 분산시킨 나노파이버 분산액으로 해서 다공질의 지지체를 기재로 사용해서 초조하는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  24. 제 17항에 있어서, 나노파이버 분산액 중에 함유되는 나노파이버 농도가 0.0001~1중량%인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 나노파이버 농도가 0.001~0.1중량%인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  26. 제 17항에 있어서, 나노파이버 분산액 중에 함유되는 분산제의 농도가 0.00001~20중량%인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 분산제의 농도가 0.0001~5중량%인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  28. 제 26항에 있어서, 상기 분산제가 비이온계 분산제, 음이온계분산제, 양이온계 분산제의 군으로부터 선택되는 1종이상인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 나노파이버의 제타전위가 -5~+5mV의 범위 내이며, 상기 분산제가 비이온계 분산제인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 나노파이버의 제타전위가 -100mV이상, -5mV미만이며, 상기 분산제가 음이온계 분산제인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  31. 제 28항에 있어서, 상기 나노파이버의 제타전위가 +5mV를 넘고, 100mV이하이며, 상기 분산제가 양이온계 분산제인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  32. 제 26항에 있어서, 상기 분산제의 분자량이 1000~50000인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  33. 제 17항에 있어서, 나노파이버 중에 함유되는 500㎚보다 크고 1㎛이하의 직경범위에 있는 단섬유의 섬유비율이 3%이하인 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
  34. 제 17항에 있어서, 지지체가 부직포, 종이, 직물, 편물 및 발포체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개이상의 구조물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노파이버 구조체의 제조방법.
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