KR20230132789A

KR20230132789A - 습식 부직포 시트

Info

Publication number: KR20230132789A
Application number: KR1020237024869A
Authority: KR
Inventors: 코스케 하마다; 노리오 스즈키; 마사토 마스다
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2023-09-18
Also published as: EP4283038A1; TW202237923A; JP7452621B2; CN116761914A; US20240102216A1; JPWO2022158544A1; WO2022158544A1

Abstract

본 발명은 섬유 지름이 상이한 적어도 3종류의 열가소성 섬유를 포함하여 구성되는 습식 부직포 시트로서, 섬유 지름이 최대인 섬유의 섬유 지름(R)과, 섬유 지름이 최소인 섬유의 섬유 지름(r)의 섬유 지름비(R/r)가 30≤R/r≤150이고, 또한 평균 포어 사이즈가 0.10∼15㎛이며, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 70% 이상인 습식 부직포 시트에 관한 것이다.

Description

습식 부직포 시트

본 발명은 섬유 지름이 상이한 적어도 3종류의 열가소성 섬유로 구성된 습식 부직포 시트에 관한 것이다.

최근의 생활 양식의 다양화에 수반하여, 생활에 있어서의 쾌적 공간의 창조에 대한 요구는 해마다 높아지고 있으며, 온도, 광, 공기, 소리와 같은 생활 환경의 보다 정밀한 제어가 요구되어 오고 있다. 이것들의 제어에 사용되는 재료에는 다양한 형태의 것이 존재하지만, 다양화한 제품 형태에 대응할 수 있는 섬유 제품은 주류 소재의 하나라고 해도 과언이 아니고, 그 중에서도 공간을 절약하면서도 특성을 발휘하기 쉬운 극세 섬유를 적용한 부직포 시트는, 고기능성을 발현할 수 있는 소재로서, 주거 환경에서부터 산업 자재에 이르기까지의 폭넓은 분야에서의 활용이 검토되고 있다.

극세 섬유, 특히 섬유 지름이 1000nm 이하인 극한적인 가늘기를 갖는 나노 파이버는, 가늘고 길다고 하는 섬유 소재 특유의 형태적 특징을 살려, 매우 치밀한 구조의 부직포 시트로 가공할 수 있다. 이러한 치밀 구조는, 예를 들면, 시트 내부에 흐르는 유체를 세분화함으로써 높은 여과 성능을 나타내거나, 또는 내포하는 기능제 등을 장기간 유지하기 쉬운 등의 기능성을 발휘하기 쉬운 것이다. 더하여, 시트를 구성하는 극세 섬유 하나하나는 일반적인 범용 섬유나 마이크로 파이버에서는 얻을 수 없는 특이적인 특성, 이른바 나노 사이즈 효과나, 그 중량당의 표면적인 비표면적의 증대 효과에 의한 뛰어난 흡착 성능 등과 같은 특성을 유감없이 발휘하는 것이 가능하다. 따라서, 극세 섬유를 가공하여 얻어지는 부직포 시트는 고기능 부직포 시트로서 기대되고 있다.

한편으로, 일반적으로 섬유 지름이 가늘어짐에 따라, 섬유의 강성이 극단적으로 저하하게 된다. 그 때문에, 극세 섬유 단체, 특히 나노 파이버 단체로부터 얻어지는 시트물에서는 성형 가공이나 실용에 견딜 수 있는 강성을 가질 수 없어, 이 점이 용도 전개에 있어서 제약이 되는 경우가 있었다. 이 과제를 해결하기 위해서, 시트에 강성을 부여하는 것을 목적으로, 단커팅한 섬유 지름이 큰 섬유와 극세 섬유를 혼합 초지한 습식 부직포 시트의 활용이 제안되어 있다.

이러한 습식 부직포 시트에서는, 섬유 지름이 큰 섬유가 실질적으로 시트의 골격으로서 역학 특성을 담당하고, 시트의 취급성이나 성형 가공성을 확보하면서, 극세 섬유가 섬유 지름이 큰 다른 섬유를 발판으로 하여, 이른바 가교 형상으로 존재하고, 미세 공간을 형성하는 역할을 담당한다. 이것으로부터, 이러한 습식 부직포 시트는 극세 섬유 유래의 특징과 역학 특성을 양립한 시트로서, 고성능의 여과재나 흡음 파장을 제어할 수 있는 흡음 소재, 전지 세퍼레이터 등으로의 용도 전개가 기대된다.

이러한 극세 섬유에 의해 형성되는 미세 공간은 그 치밀성이나 균질성이 높을수록, 보다 특징적인 효과를 두드러지게 하게 된다. 그 때문에, 시트를 구성하는 각 섬유, 특히 극세 섬유가 3차원적으로 뛰어난 분산 상태로 존재하고 있는 것이, 추가적인 성능을 소구하는 신소재로서 필요 불가결하게 된다.

습식 초지에 있어서의 3차원적인 균질 분산의 달성에는, 각 섬유가 균질하게 분산된 섬유 분산액을 사용하는 것이 가장 중요한 요소가 된다. 그러나, 일반적으로 극세 섬유의 수분산성을 확보하는 것은 어려운 것으로 알려져 있다. 즉, 섬유 지름의 축소화에 의한 비표면적의 증대에서 기인하여, 분자간력 유래의 응집력이 압도적으로 높아짐으로써, 극세 섬유끼리가 얽혀 섬유 응집체를 형성하기 때문에, 극세 섬유가 균일하게 분산된 섬유 분산액을 얻는 것이 어려워지는 것이다. 그 중에서도 나노 파이버의 경우에는, 애스펙트비가 다른 섬유에 비해 압도적으로 높은 것이 응집을 조장하게 되기 때문에, 극세 섬유를 균질하게 분산시킨 상태로 배치한 습식 부직포 시트의 달성을 곤란하게 하고 있는 것이다.

또한, 종래의 마이크로 파이버에서는 분산제를 섬유 표면에 부여하여 분산성을 높이는 것이 이루어지고 있지만, 분산제의 소량 첨가로는 충분한 분산성 향상 효과는 얻어지기 어렵다. 한편, 다량 첨가함으로써 분산성의 향상은 가능하지만, 습식 초지 가공 공정에 있어서 기포 발생 등의 취급성의 저하를 일으키는 경우가 있었다.

이러한 과제에 대한 대처로서, 특허문헌 1에서는 적어도 일부를 섬유 지름 1㎛ 이하로 피브릴화시킨 액정성 고분자 섬유를 사용한 습식 부직포가 제안되어 있다.

특허문헌 2에서는 분할형 복합 섬유를 사용하여, 습식 초지 후에 분할시킴으로써 섬유 지름이 3.0㎛ 이하인 섬유를 포함하는 습식 부직포가 제안되어 있다.

특허문헌 3에서는, 응집을 일으키기 어려운 섬유 길이로 한 극세 섬유를 포함하는 2종류 이상의 섬유로 구성되고, 포집 효율이 뛰어난 필터에 적합한 습식 부직포가 제안되어 있다.

일본 특허공개 2002-266281호 공보 일본 특허공개 2019-203216호 공보 국제공개 제2008/130019호

특허문헌 1에서는, 액정성 고분자 섬유를 분산액 중에서 1㎛ 이하의 피브릴화 섬유를 발생시켜 습식 부직포로 함으로써, 극세 섬유 단체를 수분산시키지 않고, 피브릴화 섬유끼리 또는 타섬유와의 얽힘에 의해 치밀한 구조를 갖는 습식 부직포로 하는 것을 기술적인 포인트로 하고 있다.

이러한 수법은 펄프 섬유 등에서도 실시되고 있는 기술이지만, 섬유를 피브릴화하기 위해서는, 섬유 분산액에 고압으로 고전단의 처리를 반복해서 실시할 필요가 있기 때문에, 결과적으로 피브릴화 섬유끼리의 얽힘을 불필요하게 조장하게 되고, 미세 공간의 치밀성이나 그 균질성을 제어할 수 없는 경우가 있다.

특허문헌 2에서는, 특수한 분할형 복합 섬유를 사용하여 습식 부직포로 하고, 열처리나 물리 충격을 가하는 공정을 거쳐, 복합 섬유의 분할에 의해 극세 섬유를 발생시켜, 치밀 구조를 형성하는 습식 부직포에 관한 기술이 개시되어 있다.

이 경우, 확실히, 섬유 분산액의 상태에서는 복합 섬유로서 존재하게 되기 때문에, 수매체 중에서의 극세 섬유끼리의 응집을 회피할 수 있다. 그러나, 습식 부직포 중에 존재하는 섬유는 복잡하게 얽힌 상태로 존재하고 있기 때문에, 분할형 복합 섬유를 균등하게 모두 분할시키는 것은 어렵고, 결과적으로 시트 내 미세 공간의 균질성을 제어할 수 없는 경우가 있다.

특허문헌 3에서는, 애초에 극세 섬유의 수분산 중에서의 응집을 일으키기 어려운 섬유 형태로서, 섬유 지름(D)에 대한 섬유 길이(L)의 비(L/D)를 작게 한 극세 섬유를 적용하여 습식 부직포로 하는 것을 기술적인 컨셉트로 하고 있다. 이 때문에, 극세 섬유끼리의 불필요한 얽힘에 의한 응집을 억제하고, 습식 부직포 표면에 나타나는 구멍을 균일화하는 것을 목적으로 하고 있다.

그러나, 이러한 극세 섬유의 형태에 제약을 가하거나 하는 수법에서는, 극세 섬유의 균질한 분산을 달성하는 근본적인 해결은 되지 않는 경우가 있고, 극세 섬유가 3차원적으로 균질하게 분산 배치됨으로써 달성되는 균질한 미세 공간을 안정적으로 형성할 수 없는 경우가 있다.

상기를 감안하여, 본 발명은 극세 섬유가 시트의 표면 및 그 단면 방향에 있어서도 균질하게 분산된 상태로 배치되어 있음으로써, 3차원적으로 균질한 미세 공간을 형성하는 습식 부직포 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하의 1∼6을 포함하는 것이다.

1. 섬유 지름이 상이한 적어도 3종류의 열가소성 섬유를 포함하여 구성되는 습식 부직포 시트로서, 섬유 지름이 최대인 섬유의 섬유 지름(R)과, 섬유 지름이 최소인 섬유의 섬유 지름(r)의 섬유 지름비(R/r)가 30≤R/r≤150이고, 또한 평균 포어 사이즈가 0.10∼15㎛이며, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 70% 이상인 습식 부직포 시트.

2. 상기 섬유 지름(r)이 0.10∼1.0㎛인 상기 1에 기재된 습식 부직포 시트.

3. 공극률이 70% 이상인 상기 1 또는 2에 기재된 습식 부직포 시트.

4. 단위 면적당 중량이 10∼500g/m²인 상기 1∼3 중 어느 하나에 기재된 습식 부직포 시트.

5. 상기 섬유 지름이 최소인 섬유에 있어서, 상기 섬유 지름(r)에 대한 섬유 길이(L)의 비(L/r)가 3000∼6000인 상기 1∼4 중 어느 하나에 기재된 습식 부직포 시트.

6. 상기 1∼5 중 어느 하나에 기재된 습식 부직포 시트를 적어도 일부에 포함하는 섬유 제품.

본 발명의 습식 부직포 시트는 극세 섬유가 시트의 표면 및 그 단면 방향에 있어서도 균질하게 분산된 상태로 배치되어 있기 때문에, 3차원적으로 균질한 미세 공간의 형성을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 습식 부직포 시트에 의하면, 미세 공간이 3차원적으로 균질하게 형성되는 것에 의한 고기능화에 더하여, 극세 섬유의 비표면적에서 유래한 흡착 성능 등을 유감없이 발휘할 수 있다. 이러한 습식 부직포 시트는 고성능의 여과재나 차세대 흡음 소재, 전지 세퍼레이터 등으로의 전개가 기대된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트를 구성하는 섬유의 섬유 지름 분포의 일례의 개요도이다.
도 2는 습식 부직포 시트에 있어서의 포어 사이즈 분포의 일례를 나타내는 도면으로서, (a)는 미세 공간이 균질하게 존재하는 시트의 포어 사이즈 분포의 일례를 나타내는 도면이며, (b)는 미세 공간이 불균질하게 형성되었을 때의 포어 사이즈 분포의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대해 바람직한 실시형태와 함께 기술한다.

본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트는 섬유 지름이 상이한 적어도 3종류의 열가소성 섬유를 포함하여 구성되는 습식 부직포 시트로서, 섬유 지름이 최대인 섬유의 섬유 지름(R)과, 섬유 지름이 최소인 섬유의 섬유 지름(r)의 섬유 지름비(R/r)가 30≤R/r≤150이고, 또한 평균 포어 사이즈가 0.10∼15㎛, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 70% 이상인 것을 요건으로 하고 있다.

본 발명에서 말하는 「섬유 지름이 상이한 적어도 3종류 이상의 열가소성 섬유」란, 습식 부직포 시트의 표면에서 관찰되는 섬유에 대해, 가로축을 섬유 지름, 세로축을 개수로 한 그래프로 나타냈을 때, 3개 이상의 섬유 지름 분포를 갖는 상태를 말한다. 여기서, 각 분포의 범위(분포 폭)에 들어가는 섬유 지름을 가진 섬유의 군을 1종류로 하고, 이 섬유 지름 분포가 3개 이상 존재하는 것이 본 발명에서 말하는 섬유 지름이 상이한 3종류 이상의 섬유가 혼재되어 있다고 하는 것을 의미하고 있다. 여기서 말하는 섬유 지름의 분포 폭이란, 각 섬유 지름 분포 중에서 가장 존재수가 많은 피크값의 ±30%의 범위를 의미한다. 그러나, 피크값이 명확히 상이함에도 불구하고, 분포 폭이 중복될 경우에는, 피크값의 ±10%의 범위를 분포 폭으로 하여 섬유군을 구별해도 된다. 본 발명의 목적으로 하는 균질한 미세 공간의 형성을 보다 효과적으로 하기 위해서는, 도 1에 예시하는 바와 같이, 섬유 지름 분포는 불연속적이고, 독립된 분포를 이루는 것을 바람직한 섬유 지름 분포로서 들 수 있다. 도 1은 섬유 지름 분포가 3개 존재하는 경우를 예시하는 도면이다. 도 1에 있어서, 섬유 지름 분포 1은 섬유 지름이 최대인 섬유(섬유 지름(R)의 섬유)의 섬유 지름 분포를 나타내고, 섬유 지름 분포 2는 섬유 지름이 중간인 섬유의 섬유 지름 분포를 나타내고, 섬유 지름 분포 3은 섬유 지름이 최소인 섬유(섬유 지름(r)의 섬유)의 섬유 지름 분포를 나타낸다.

섬유 지름은 아래와 같이 하여 구하는 것이다. 즉, 습식 부직포 시트의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 150∼3000개의 섬유를 관찰할 수 있는 배율로 하여 화상을 촬영한다. 촬영된 화상으로부터 무작위로 추출한 150개의 섬유의 섬유 지름을 측정한다. 각 화상으로부터 무작위로 추출한 150개의 섬유에 대해, 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유축에 대하여 수직 방향의 섬유 폭을 섬유 지름으로서 측정한다. 섬유 지름의 값에 관해서는, ㎛ 단위로 소수점 제 2 위치까지 측정한다. 이상의 조작을, 마찬가지로 촬영한 10화상에 대해 행하고, 10화상의 평가 결과로부터, 상기 서술한 섬유 지름 분포의 개수를 특정한다. 그리고, 각 섬유 지름 분포의 분포 폭에 들어가는 섬유에 대해서, 섬유 지름의 단순한 수평균값의 소수점 제 2 위치를 사사오입하여 소수점 제 1 위치까지 구한 값을, 각 섬유 지름 분포에 있어서의 섬유의 섬유 지름으로 한다.

본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 있어서는, 섬유 지름이 최대인 섬유(섬유 지름(R)의 섬유)가 시트의 골격으로서 역학 특성을 담당하고, 시트의 취급성이나 성형 가공성을 확보하는 역할을 담당한다. 한편으로, 섬유 지름이 최소인 섬유(섬유 지름(r)의 섬유), 즉 강성이 극단적으로 낮은 극세 섬유 등의 섬유는 타섬유를 발판으로 하여 가교 형상으로 배치되게 되고, 미세 공간을 형성함과 아울러, 비표면적에서 유래한 흡착 성능 등의 기능성을 발휘하는 역할을 담당하는 것이다. 여기서 말하는 타섬유란, 본 발명을 구성하는 적어도 3종의 섬유 중 섬유 지름이 최대 및 최소인 섬유 이외의 섬유 지름이 중간에 위치하는 섬유를 가리킨다. 타섬유는 섬유 지름(r)의 섬유를 시트로부터 탈락시키지 않도록 발판으로서의 역할을 하는 것이며, 섬유 지름(r)의 섬유가 안정적으로 시트 내부에 존재하는 것을 가능하게 하는 것이다. 이상의 관점으로부터, 본 발명에 있어서의 습식 부직포 시트는 적어도 3종류의 섬유 지름이 상이한 섬유로 구성되는 것이 필요 불가결한 것이다.

본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트를 구성하는 섬유는, 폭넓은 용도로 적용 가능하다고 하는 관점에서 생각하면, 역학 특성이나 치수 안정성이 뛰어난 열가소성 폴리머를 사용한 섬유(열가소성 섬유)일 필요가 있다. 구체적으로는, 열가소성 폴리머로서, 그 용도에 따라 다양한 폴리머를 선택하면 되고, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄, 폴리페닐렌설파이드 등의 용융 성형 가능한 폴리머 및 그것들의 공중합체 중에서 선택할 수 있다. 예를 들면, 적용하는 환경과의 상성, 또한, 최종적으로 필요하게 되는 역학 특성이나 내열성, 내약품성 등을 고려하여 선택하면 된다. 이들 폴리머는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 산화티탄, 실리카, 산화바륨 등의 무기질, 카본 블랙, 염료나 안료 등의 착색제, 난연제, 형광 증백제, 산화 방지제, 혹은 자외선 흡수제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다.

그 중에서도, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트를 달성하기 위한 섬유 지름(r)의 섬유(이하, 간단히 「극세 섬유」라고도 적는다)는 시트 내부에 3차원적으로 균질한 존재를 가능하게 하는데에 긴요한 수매체 중에서의 분산성의 확보라고 하는 점을 생각하면, 상기 폴리머 중에서도, 특히 폴리에스테르 섬유인 것이 바람직하다. 이하에 이유를 상세히 서술한다.

수매체 중에서의 극세 섬유의 균질 분산을 저해하는 요인은 극세 섬유끼리의 사이에서 작용하는 인력에 의한 것이며, 종래 기술에 있어서는, 극세 섬유의 형태에 제약을 가하거나 하는 방법이 채용되어 있는 것이었다. 그러나, 이러한 수법에서는 극세 섬유의 균질 분산을 달성하는 근본적인 해결은 되지 않는 경우가 있다. 이에 반해, 극세 섬유가 어느 정도 이상의 카르복실기를 가짐으로써, 수매체 중에서 마이너스의 전하를 띠고, 전기적인 반발력이 작용하기 때문에, 매체 중의 극세 섬유의 분산성 및 분산 안정성을 비약적으로 향상시키는 것이 가능해진다.

상기 관점에서 감안해 보면, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 사용하는 극세 섬유는, 카르복실 말단기량이 40eq/ton 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 종래 기술에서는 큰 제약이 있었던 애스펙트비 등의 사양에 관계없이, 매우 높은 분산성을 확보하는 것이 용이해진다. 즉, 수매체 중에 있어서, 카르복실기 유래의 전기적 반발력이 무수하게 존재하는 극세 섬유간에 작용하여 서로 반발함으로써, 극세 섬유끼리가 응집하지 않고 수계 매체 중에 계속해서 부유하는 것을 가능하게 하고, 장시간의 분산 안정성을 확보할 수 있는 것이다.

또한, 극세 섬유는 분산성 확보의 관점에서는, 탄성율이 큰, 즉 강성이 뛰어난 폴리머로 구성되는 것이 바람직하고, 이 관점에서도 폴리에스테르로 하는 것이 바람직하다.

극세 섬유를 폴리에스테르 섬유로 함으로써, 외력에 의한 변형이 가해졌을 때의 소성 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트의 제조 공정 및 고차 가공 공정에 있어서, 섬유끼리의 불필요한 얽힘을 억제하는 효과가 얻어지고, 섬유의 분산성을 유지하면서 시트 가공하는 것이 가능해져, 3차원적으로 균질하게 극세 섬유가 배치된 시트를 얻을 수 있다.

여기서 말하는 폴리에스테르란, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 또는 그 공중합체로 구성되는 것으로, 본 발명의 실시에 있어서 바람직한 폴리머의 예로서 들 수 있다.

이상의 관점에서 감안하면, 초지 원액 중에 있어서의 극세 섬유의 분산성을 불필요하게 손상하지 않기 위해서도, 섬유 지름(R)의 섬유 및 섬유 지름이 중간인 섬유도 폴리에스테르 섬유인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 섬유 지름(R) 및 섬유 지름(r)의 섬유가 담당하는 역할을 효과적으로 발휘하기 위해서, 섬유 지름이 최대인 섬유의 섬유 지름(R)와 섬유 지름이 최소인 섬유의 섬유 지름(r)의 섬유 지름비(R/r)가 30≤R/r≤150의 범위에 있는 것을 요건으로 하고 있다.

여기서 말하는 섬유 지름비(R/r)가 극단적으로 지나치게 작으면, 섬유 지름에 따른 각 섬유의 작용이 불충분한 것이 되는 경우가 있다. 예를 들면, 섬유 지름(R)이 작으면 시트의 강성이 불충분해지기 쉬워, 시트의 취급성이나 성형 가공성의 저하를 일으키는 경우가 있거나, 섬유 지름(r)이 크면 극세 섬유에서 유래한 특이 성능을 발휘할 수 없는 경우가 있다. 이것으로부터, 섬유 지름비(R/r)의 하한을 30으로 하고 있다. 한편, 섬유 지름비(R/r)가 극단적으로 지나치게 크면, 섬유 지름에 따른 각 섬유의 작용으로서는 만족하는 것이지만, 습식 초지 공정에서의 여수시에, 여수면에 대한 섬유의 집적에 속도 차가 생기게 되어, 결과적으로 불균질한 시트 구조가 되어버리는 경우가 있다. 그 때문에, 섬유 지름비(R/r)의 상한을 150으로 하고 있다. 이상의 관점에서, 본 발명에 있어서는 상기 섬유 지름비(R/r)는 상술한 범위 내에 있을 필요가 있지만, 본 발명의 목적 효과를 보다 만족하게 달성한다고 하는 점을 감안하여 생각하면, 상기 섬유 지름비(R/r)는 30≤R/r≤100인 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위 내이면, 극세 섬유에 의해 형성되는 미세 공간의 3차원적인 균질성에 대하여 보다 유효하게 작용하는 것이 된다.

본 발명은 극세 섬유가 만들어내는 비표면적 및 시트 내 미세 공간을 활용한 여과나 흡착 등을 소구하는 고기능 소재를 목적으로 한 습식 부직포 시트로서, 본 발명의 실시형태에 있어서, 평균 포어 사이즈가 0.10∼15㎛이고, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 70% 이상인 것이 중요하다.

여기서 말하는 포어 사이즈란 버블 포인트법에 의해 산출한 값을 가리킨다. 버블 포인트법으로서는, 예를 들면, 다공질 재료 자동 세공 측정 시스템 Perm-Porometer(PMI사제)에 의한 측정을 사용할 수 있다. 이 Perm-Porometer에 의한 측정에서는, 습식 부직포 시트를 표면 장력값이 이미 알려진 액체로 침지시켜, 상기 시트의 위쪽으로부터 기체의 압력을 증가시키면서 공급하고, 이 압력과 습식 부직포 시트 표면의 액체 표면 장력의 관계로부터 포어 사이즈를 측정한다.

구체적으로는, 다공질 재료 자동 세공 측정 시스템 Perm-Porometer(PMI사제)를 사용하여 다음 조건으로 포어 사이즈를 산출할 수 있다. 측정 샘플 지름을 25mm로 하고, 표면 장력이 이미 알려진 측정액으로서 Galwick(표면 장력: 16mN/m)을 사용한 세공 지름 분포 측정에 의해, 자동 계산하여 얻어진 평균 유량 지름을 평균 포어 사이즈로 하고, 소수점 제 2 위치를 사사오입하여 소수점 제 1 위치까지 구한 값을 사용한다. 또한, 포어 사이즈 빈도는 자동 계산에 의해 얻어진 값을 백분율로 환산하여 % 표시로 하고, 소수점 제 2 위치를 사사오입하여 소수점 제 1 위치까지 구한 값을 사용한다.

도 2의 (a)에는 균질한 미세 공간을 형성하는 습식 부직포 시트의 포어 사이즈 분포(세로축: 빈도, 가로축: 포어 사이즈)의 일례를, 도 2의 (b)에는 불균질한 미세 공간을 형성했을 때의 포어 사이즈 분포의 일례를 나타낸다. 이와 같이, 시트 내에 형성되는 미세 공간이 균질이면, 포어 사이즈 분포는 샤프한 것이 되고, 특정한 포어 사이즈에 있어서의 빈도가 현저하게 커진다(도 2의 (a)). 한편, 미세 공간이 불균질하면, 포어 사이즈 분포는 브로드하게 된다(도 2의 (b)). 이것들로부터, 미세 공간의 균질성을 평가할 수 있다.

상기로부터, 본 발명의 실시형태에 있어서의 평균 포어 사이즈란, 습식 부직포 시트에 형성되어 있는 관통 구멍의 평균 사이즈를 말하며, 시트 내 미세 공간의 치밀성의 지표가 된다. 또한, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도는 시트 내 미세 공간의 균질성의 지표가 된다. 즉, 평균 포어 사이즈가 비교적 작고, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 비교적 클수록, 치밀화한 미세 공간이 균질하게 존재하고 있는 시트인 것을 의미하고, 평균 포어 사이즈 및 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 상술한 범위 내이면, 습식 부직포 시트 내를 통과하는 유체의 흐름을 흐트러뜨리지 않고, 시트 전체에 균일하게 유체가 유입되게 된다. 이에 의해, 효과적으로 여과 성능이나 흡음 성능 등의 뛰어난 성능을 발휘하는 것을 기대할 수 있는 습식 부직포 시트가 되는 것이다.

본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 있어서는, 평균 포어 사이즈를 0.10∼15㎛로 함으로써, 유체의 흐름을 저해하지 않고, 사용 목적에 따른 성능을 발휘할 수 있는 범위로 하고 있다. 여기서 말하는 유체의 흐름을 저해한다는 것은, 평균 포어 사이즈의 미소화에 따라 압력 손실이 극단적으로 높아지는 것에서 기인하는 것이다. 따라서, 안정적인 유체 흐름을 확보한다고 하는 관점에서, 평균 포어 사이즈의 하한을 0.10㎛로 하고 있다. 한편으로, 미세 공간에 의한 특이적인 성능이 효과적으로 작용한다고 하는 관점에서 감안하면, 평균 포어 사이즈의 상한은 15㎛이다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 있어서, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 전술한 범위 내에 있는 것이 매우 중요하다. 이러한 시트 구조는 시트의 평면 방향뿐만 아니라, 그 두께 방향에 있어서도 극세 섬유가 균등하게 존재하여 복잡한 공간을 형성함으로써 달성되는 것이다. 이와 같이 미세 공간이 균질하게 존재함으로써, 유체가 시트 전체에 균일하게 유입되게 되고, 여과 성능이나 흡음 성능, 흡착 성능 등을 유감없이 발휘할 수 있게 된다. 그 때문에, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도는 70% 이상이고, 80% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90% 이상이다.

이상의 요건을 충족시키는 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트는 기능성을 담당하는 극세 섬유가 양호한 분산 상태로 존재함으로써 치밀하고 또한 균질한 미세 공간을 형성하는 시트가 되고, 그 특징적인 시트 구조에 의해 만들어지는 여과 성능이나 흡음 성능과 같은 기능성에 더하여, 극세 섬유 자체의 나노 사이즈 효과에서 유래한 흡착 성능 등을 유감없이 발휘할 수 있다. 이에 의해, 고성능의 여과재나 차세대 흡음 소재, 전지 세퍼레이터 등으로의 전개가 기대되는 것이 된다.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 있어서, 섬유 지름이 최소인 섬유의 섬유 지름(r)이 0.10∼1.0㎛인 것이 바람직하다.

본 발명은 극세 섬유의 존재에 의한 치밀한 미세 공간에 더하여, 비표면적을 활용한 여과나 흡착 등을 소구하는 고기능 소재의 달성을 목적으로 한 습식 부직포 시트이다. 그 역할을 담당하기 위해서는 섬유 지름(r)이 0.10∼1.0㎛인 것이 바람직한 것이다. 이러한 범위에 있어서는, 시트 내 미세 공간의 치밀화를 촉진함과 아울러, 극세 섬유가 만들어내는 비표면적 효과를 우위로 발휘할 수 있어, 뛰어난 성능의 발휘를 기대할 수 있다.

그 중에서도 비표면적의 증대라고 하는 관점에서 생각하면, 섬유 지름은 가늘수록 특성으로서는 뛰어난 것이 된다. 한편으로, 부직포 가공시의 취급성이나 성형 가공성을 생각하면, 본 발명의 실시형태에 있어서, 실질적인 섬유 지름(r)의 하한은 0.10㎛이다. 또한, 본 발명에 있어서, 일반적인 섬유와의 비표면적의 효과가 우위로 작용하는 범위로서, 섬유 지름(r)의 상한을 1.0㎛로 하기로 하였다.

상술한 관점에서 감안해보면, 섬유 지름이 최대인 섬유의 섬유 지름(R)은 3.0∼50㎛인 것이 시트의 강도를 확보할 수 있다고 하는 점에서 바람직하고, 시트의 취급성이나 성형 가공성을 양호하게 나타내는 범위로서 5.0∼30㎛인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 있어서, 섬유 지름이 중간인 섬유의 섬유 지름은 1.0㎛∼20㎛인 것이 바람직하다. 이러한 범위 내이면, 극세 섬유의 발판으로서 유효하게 작용하기 쉬워, 3차원적으로 균질한 미세 공간의 형성을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트는 미세 공간의 효과를 효율적으로 발휘할 수 있다고 하는 점에서, 공극률이 70% 이상인 것이 바람직하다.

여기서 말하는 공극률은 이하와 같이 하여 구하는 것이다. 즉, 습식 부직포 시트의 단위 면적당 중량 및 두께로부터, 하기 식으로부터 산출한 값의 소수점 제 1 위치를 사사오입하여 정수값으로 한 값을 공극률로 한다. 한편, 섬유 밀도는 구성되는 섬유의 밀도를 적용하면 되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 경우는 1.38g/cm³로 하여 산출하였다.

공극률(%)=100-(단위 면적당 중량)/(두께×섬유 밀도)×100

이 때, 가로세로 250mm×250mm로 잘라낸 섬유 시트의 중량을 칭량하고, 단위 면적(1m²)당의 중량으로 환산한 값의 소수점 제 1 위치를 사사오입하여 정수값으로 한 것을 습식 부직포 시트의 단위 면적당 중량으로 한다.

또한, 습식 부직포 시트의 두께는 다이얼 시크니스 게이지(TECLOCK사 SM-114 측정자 형상 10mmφ, 눈금량 0.01mm, 측정력 2.5N 이하)를 사용하여 mm 단위로 측정한다. 측정은 1샘플에 대해 임의의 5군데에서 행하고, 그 평균의 소수점 3자리째를 사사오입하여 소수점 2자리째까지 구한 값을 습식 부직포 시트의 두께로 한다.

본 발명의 목적인 균질한 미세 공간의 형성에 의한 시트 내에 유입되는 유체의 세분화라고 하는 관점에서 감안해 보면, 시트 내부의 공극률이 클수록 시트 내부로부터 받는 저항이 과잉으로 커지는 것을 억제하게 된다. 이 때문에, 결과적으로 미세 공간 내에 효율적으로 유체가 유입되게 되고, 여과 성능 등의 효과를 발휘하기 쉬워진다. 따라서, 공극률이 70% 이상인 것을 바람직한 형태로서 들 수 있다. 또한, 이것으로부터, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트의 공극률은 80% 이상인 것을 보다 바람직한 범위로서 들 수 있다.

이러한 시트 내부의 공극률은 시트를 구성하는 각 섬유가 분산된 상태로 존재하고 있는 것을 전제 조건으로 하여, 시트 두께와 단위 면적당 중량을 적절히 조정함으로써 달성할 수 있다. 이 때, 시트의 단위 면적당 중량을 극단적으로 작게 하게 되면, 목적으로 하는 사이즈의 미세 공간의 형성이 곤란해지는 것에 더하여, 시트의 강도가 지나치게 낮은 것에 의해 실용에 있어서 부적절한 시트가 되는 경우가 있다. 한편으로 시트의 단위 면적당 중량을 크게 하면, 보다 많은 섬유가 집적함으로써 3차원적인 미세 공간에 의해 형성되는 관통 구멍을 치밀화할 수 있다고 하는 점에서는 바람직하지만, 극단적으로 크게 해버리면, 시트의 강성이 과잉으로 높아지게 되어, 시트의 취급성이나 성형 가공성의 저하를 일으키는 경우가 있다.

이상의 관점에서 감안하면, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트는 단위 면적당 중량이 10∼500g/m²인 것이, 본 발명의 목적 효과를 손상시키지 않고, 안정적으로 각 섬유가 균질하게 존재한 시트가 되기 때문에 바람직하다.

본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 있어서, 섬유 지름이 최소인 섬유의 섬유 지름(r)에 대한 섬유 길이(L)의 비(L/r)가 3000∼6000인 것이 바람직하다.

여기서 말하는 섬유 길이(L)는 이하와 같이 하여 구할 수 있다. 습식 부직포 시트의 표면에 대해, 마이크로스코프로 전체 길이를 측정할 수 있는 섬유 지름(r)의 섬유를 10∼100개 관찰할 수 있는 배율로 하여 화상을 촬영한다. 촬영된 각 화상으로부터 무작위로 추출한 10개의 섬유 지름(r)의 섬유의 섬유 길이를 측정한다. 여기서 말하는 섬유 길이란, 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유 1개의 섬유 길이 방향의 길이로 하고, mm 단위로 소수점 제 2 위치까지 측정하고, 소수점을 사사오입하는 것이다. 이상의 조작을 동일하게 촬영한 10화상에 대해서 행하고, 10화상의 평가 결과의 단순한 수 평균값을 섬유 길이(L)로 한다.

본 발명에 있어서는, 상기 비(L/r)가 3000∼6000인 경우, 섬유끼리의 접촉점이 많아짐으로써, 섬유의 탈락을 억제할 수 있는 것에 더하여, 미세 공간 형성에 있어 중요하게 되는 가교 구조의 형성을 촉진하기 때문에, 뛰어난 보강 효과를 발휘한다고 하는 점에 있어서 바람직하다.

가교 구조 형성이라고 하는 관점에서는, 섬유 길이가 비교적 큰 것일수록, 즉 상기 비가 클수록 형성하기 쉬워져, 보강 효과를 높일 수 있다. 단, 이러한 비를 과잉으로 지나치게 높였을 경우에는, 부분적으로 얽힘에 의한 응집이 일어나는 것도 상정되어, 성형 가공 공정을 복잡하게 만드는 경우도 있다. 이 때문에, 섬유끼리의 얽힘도 없고, 그 비표면적 효과에 더하여, 섬유 길이에 의한 보강 효과를 충분히 발휘할 수 있는 범위로서, 상한을 6000으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 비(L/r)가 비교적 작은 것일수록 습식 초지 공정에 있어서의 핸들링성이라고 하는 관점에서는 유리해진다. 한편으로, 이러한 비가 과잉으로 작으면, 시트로서 발휘하는 특이적인 효과는 비교적 작아지는 경우가 있고, 또한, 성형 공정 중에서 섬유의 탈락 등에도 문제 없이 공정을 통과하는 범위로서, 하한을 3000으로 하고 있다.

이러한 범위의 섬유 길이를 갖는 극세 섬유를 사용함으로써, 섬유끼리가 적절히 얽혀 보강 효과를 발휘하고, 시트 강도를 높일 수 있기 때문에, 성형 가공 등에 있어서의 공정 통과성이 특히 향상된다고 하는 점에 있어서 바람직한 것이다. 구체적으로는, 습식 부직포 시트의 비인장 강도가 5.0Nm/g 이상인 것이 바람직하다. 또한, 실용에 적합한 성형 가공성을 갖는 습식 부직포 시트라고 하는 관점에서 감안하면, 비인장 강도는 15Nm/g 이하인 것이 바람직하다.

여기서 말하는 비인장 강도란 이하와 같이 하여 구하는 것이다.

비인장 강도(Nm/g)=인장 강도(N/m)/단위 면적당 중량(g/m²)

폭 15mm×길이 50mm의 시험편을 5장 채취하고, 오리엔테크사제 인장 시험기 텐실론 UCT-100형을 사용하여, JIS P8113:2006에 준하여 인장 시험을 실시하고, 습식 부직포 시트의 인장 강도를 측정한다. 이 조작을 5회 반복하고, 얻어진 결과의 단순 평균값의 소수점 제 3 위치를 사사오입한 값을 습식 부직포 시트의 인장 강도로 하고, 단위 면적당 중량으로 나눈 값을 비인장 강도로 한다.

본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트를 구성하는 각 섬유의 섬유 중량에 있어서의 혼합률은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 안정적인 미세 공간의 형성 및 습식 부직포 시트 강도를 확보한다고 하는 관점에서, 섬유 지름(r)의 섬유는 2.5∼30중량%, 또한 섬유 지름(R)의 섬유는 15∼85중량%인 것이 바람직하다. 이러한 범위 내에서 섬유를 혼합한 습식 부직포 시트는 양호한 취급성 및 성형 가공성을 나타내고, 실용에 적합한 시트가 되기 쉽다.

한편으로, 시트 강도의 향상이나 구성 섬유의 탈락 억제를 목적으로 하여, 필요에 따라 바인더 섬유를 혼합해도 된다. 그 중에서도, 열 접착성의 바인더 섬유를 혼합함으로써, 시트를 구성하는 섬유끼리를 물리적으로 접착하는 것을 가능하게 하여, 시트 강도를 향상시킬 수 있다. 단, 바인더 섬유를 과잉으로 포함하게 되면, 융착에 의해 미세 공간이 폐색되거나, 현저하게 미세 공간을 작게 하여 유체 흐름을 저해하는 경우가 있다. 더하여, 필요 이상으로 시트의 강성이 높아지는 것에 의한 성형 가공 불량을 야기하는 경우가 있다. 이것으로부터, 바인더 섬유의 혼합 비율은 5∼75중량%의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 시트 중의 섬유끼리에서의 접착성을 확보하는 관점에서, 바인더 섬유의 배치률의 실질적인 하한은 5중량%이다.

여기서 말하는 바인더 섬유는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 융점 150℃ 이하의 폴리머를 초에 배치한 심초(core/sheath) 복합 섬유인 것이 바람직하다. 습식 부직포 시트를 형성 후, 양키 드라이어나 에어 스루 드라이어 등의 건조 공정, 또는 캘린더 등의 열처리 공정을 거침으로써, 바인더 섬유 표면의 초 성분이 융착하여 다른 섬유와 접착하여, 섬유 시트의 강성을 높일 수 있다. 그리고, 그것과 함께, 남은 심 성분의 섬유는 그 섬유 지름에 따라 섬유 지름(R)의 섬유로서의 시트 강도 확보나, 중간의 섬유 지름의 섬유로서의 발판으로서의 역할을 담당할 수 있다. 이러한 점으로부터, 상술한 바와 같은 심초 복합 섬유가 바람직한 것이다. 한편, 바인더 섬유의 심 성분의 융점이 초 성분의 융점보다 고온이며, 그 융점차가 20℃ 이상이면, 바인더 섬유 표면의 초 성분이 충분히 용융되기 쉽고, 또한 심 성분의 배향의 저하폭이 억제되기 때문에, 충분한 열 접착성과 높은 강성을 얻을 수 있는 관점에서 보다 바람직하다.

이하에 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트의 제조 방법의 일례를 상세히 서술한다.

섬유 지름이 최대인 섬유, 섬유 지름이 중간인 섬유, 초 성분이 저융점 폴리머로 이루어지는 열 융착성의 심초 복합 섬유(바인더 섬유) 등의 단섬유를 수중에 투입하고, 쇄해기로 교반하여 균일해지도록 분산시킨 섬유 분산액을 조제한다. 이 때, 바인더로서 작용하는 심초 복합 섬유는 열 융착 후에는 심 성분이 시트 내에 잔존하게 되기 때문에, 섬유 지름이 최대인 섬유 또는 섬유 지름이 중간인 섬유 중 어느 하나의 역할을 담당하는 섬유로서 사용해도 된다. 이 주입 공정에서는, 섬유 주입량이나 수매체량, 교반 시간 등에 따라 분산성을 조정하는 것이 가능하여, 가능한 한 단섬유가 수매체 중에서 균일하게 분산되어 있는 상태가 바람직하다. 또한, 물에의 분산성을 향상시키기 위해서 분산제를 첨가해도 되지만, 습식 부직포에 후가공을 실시할 경우에, 그 가공성에 영향을 주지 않도록, 그 첨가량은 필요 최소한에 머무르는 것이 바람직하다.

그 다음에, 후술하는 공정에 따라, 극세 섬유가 수매체 중에서 균일하게 분산된 극세 섬유 분산액을 조제한다. 이 극세 섬유 분산액과 상기한 섬유 분산액을 혼합하여 초지 원액으로 하고, 이것을 습식 초지함으로써 극세 섬유가 균등하게 배치된 습식 부직포 시트가 얻어진다.

여기서 말하는 극세 섬유는 수분산성의 확보라고 하는 관점에서 카르복실 말단기량이 40eq/ton 이상인 폴리에스테르로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 용제에 대한 용해 속도가 상이한 2종류 이상의 폴리머로 이루어지는 해도(海島) 섬유를 이용함으로써 제조할 수 있다. 해도 섬유란, 난용해성 폴리머로 이루어지는 도 성분이, 이용해성 폴리머로 이루어지는 해 성분 안에 점재하는 구조를 갖고 있는 섬유를 말한다.

이 해도 섬유를 제사(製絲)하는 방법으로서는, 용융 방사에 의한 해도 복합 방사가 생산성을 높인다고 하는 관점에서 바람직하고, 섬유 지름 및 단면 형상의 제어가 뛰어나다고 하는 관점에서, 해도 복합 구금을 사용하는 방법이 바람직하다.

상기 용융 방사에 의한 수법을 사용하는 이유는 생산성이 높아 연속해서 제조가 가능한 것에 있다. 연속적으로 제조할 때에는, 이른바 해도 복합 단면을 안정적으로 형성할 수 있는 것이 바람직하고, 이 단면의 경시적인 안정성이라고 하는 관점에서는, 이것을 형성하는 폴리머의 조합을 고려하는 것이 포인트가 된다. 본 발명에 있어서는 폴리머 A의 용융 밀도 ηA와 폴리머 B의 용융 점도 ηB의 용융 점도비(ηB/ηA)가 0.1∼5.0의 범위가 되는 조합으로 폴리머를 선택하는 것이 바람직하다.

여기서 말하는 용융 점도란, 칩 형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해, 수분율 200ppm 이하로 하여, 캐필러리 레오미터에 의해 측정할 수 있는 용융 점도를 가리키고, 방사 온도에서의 동일 전단 속도시의 용융 점도를 의미한다.

여기서 말하는 해도 섬유의 이용해성 폴리머란, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄, 폴리페닐렌설파이드 등의 용융 성형 가능한 폴리머 및 그것들의 공중합체로부터 선택된다. 특히, 해 성분의 용출 공정을 간편화한다고 하는 관점에서는, 해 성분은 수계 용제 혹은 열수 등에 이용출성을 나타내는 공중합 폴리에스테르, 폴리락트산, 폴리비닐알콜 등이 바람직하고, 특히, 폴리에틸렌글리콜, 나트륨술포이소프탈산이 단독 혹은 조합되어 공중합한 폴리에스테르나 폴리락트산을 사용하는 것이 취급성 및 저농도의 수계 용제에 간단히 용해된다고 하는 관점에서 바람직하다.

여기서 말하는 이용해성이란, 용해 처리에 사용하는 용제에 대하여 난용해성 폴리머를 기준으로 했을 때에, 용해 속도비(이용해성 폴리머/난용해성 폴리머)가 100 이상인 것을 의미한다. 고차 가공에 있어서의 용해 처리의 간략화나 시간 단축을 고려하면, 이 용해 속도비는 큰 것이 바람직하고, 용해 속도비가 1000 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10000 이상으로 하는 것이다. 이러한 범위에 있어서는, 용해 처리를 단시간에 종료할 수 있기 때문에, 난용해 성분을 불필요하게 열화시키지 않고, 본 발명에 적합한 극세 섬유를 얻을 수 있다.

또한, 수계 용제에 대한 용해성 및 용해시에 발생하는 폐액 처리의 간이화라고 하는 관점에서는, 폴리락트산, 5-나트륨술포이소프탈산이 3mol% 내지 20mol%가 공중합된 폴리에스테르, 및 전술한 5-나트륨술포이소프탈산에 더하여 중량 평균 분자량 500 내지 3000의 폴리에틸렌글리콜이 5wt% 내지 15wt%의 범위에서 공중합된 폴리에스테르가 특히 바람직하다.

이상의 관점에서, 상기 해도 섬유의 바람직한 폴리머의 조합으로서는, 해 성분을 5-나트륨술포이소프탈산이 3mol% 내지 20mol%가 공중합되고, 또한 중량 평균 분자량 500 내지 3000의 폴리에틸렌글리콜이 5wt% 내지 15wt%의 범위에서 공중합된 폴리에스테르, 및 폴리락트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상으로 하고, 도 성분을 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 및 그 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상으로 하는 것을 예로서 들 수 있다.

상기 해도 섬유의 방사 온도는 전술한 관점으로부터 결정한 사용 폴리머 중, 주로 고융점이나 고점도의 폴리머가 유동성을 나타내는 온도로 하는 것이 바람직하다. 이 유동성을 나타내는 온도란, 폴리머 특성이나 그 분자량에 따라서도 상이하지만, 그 폴리머의 융점이 기준이 되어, 융점+60℃ 이하로 설정하면 된다. 이 온도이면, 방사 헤드 혹은 방사 팩 내에서 폴리머가 열분해 등 하지 않아, 분자량 저하가 억제되어, 양호하게 해도 섬유를 제조할 수 있다.

용융 토출된 사조는 냉각 고화되어, 유제 등을 부여함으로써 수속하고, 주속이 규정된 롤러에 의해 인취된다. 여기서, 이 인취 속도는 예를 들면 토출량 및 목적으로 하는 섬유 지름으로부터 결정하는 것이다. 인취 속도는 해도 섬유를 안정적으로 제조한다고 하는 관점에서, 100m/min 내지 7000m/min가 바람직하다. 이 방사된 해도 섬유는 열 안정성이나 역학 특성을 향상시킨다고 하는 관점에서, 연신을 행하는 것이 바람직하고, 방사한 멀티필라멘트를 일단 권취한 후에 연신을 실시해도 되고, 권취하지 않고 방사에 이어서 연신을 행해도 된다.

상기 해도 섬유를, 수십개∼수백만개 단위로 묶은 토우로 하여, 길로틴 커터나 슬라이스 머신 및 크라이오스탯 등의 절단기 등을 사용하여, 원하는 섬유 길이로 컷 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 이 때의 섬유 길이(L)는 도 성분 지름(섬유 지름(r)에 상당)에 대한 비(L/r)가 3000∼6000의 범위 내가 되도록 컷하는 것이 바람직하다. 이러한 범위에 있어서는, 습식 부직포 시트로 했을 때에 섬유끼리의 접촉점이 많아지고, 가교 구조의 형성을 촉진하기 때문에, 시트의 보강 효과를 높일 수 있다.

이것은 상기 비(L/r)를 과잉으로 지나치게 높였을 경우에는, 수매체 중에서 부분적인 응집이 일어나는 것도 상정되어, 균질성을 손상시키는 시트가 되어버리는 경우가 있고, 반대로 상기 비를 극단적으로 작게 하게 되면, 습식 초지 공정 중에서의 탈락을 일으키는 경우가 있기 때문에, 상기 범위 내로 하는 것이 바람직한 것이다.

여기서 말하는 도 성분 지름은 실질적으로 극세 섬유의 섬유 지름과 일치하는 것이며, 다음과 같이 구하는 것이다.

해도 복합 섬유를 에폭시 수지 등의 포매제로 포매하고, 이 횡단면을 투과형 전자 현미경(TEM)으로 150개 이상의 도 성분을 관찰할 수 있는 배율로 하여 화상을 촬영한다. 1필라멘트에서 150개 이상의 도 성분이 배치되지 않는 경우에는, 몇 개의 필라멘트의 섬유 단면을 촬영하여, 합계 150개 이상의 도 성분이 관찰되면 된다. 이 때, 금속 염색을 실시하면, 도 성분의 콘트라스트를 명확히 할 수 있다. 섬유 단면이 촬영된 각 화상으로부터 무작위로 추출한 150개의 도 성분의 도 성분 지름을 측정한다. 여기서 말하는 도 성분 지름이란, 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유 축에 대하여 수직 방향의 단면을 절단면으로 하고, 이 절단면에 외접하는 진원의 지름을 의미한다. 이상과 같이 하여 얻어진 해도 섬유에 대해, 해 성분을 용해 제거함으로써, 극세 섬유의 균질 분산액을 제조할 수 있다.

즉, 본 발명에 적합한 극세 섬유 분산액을 얻기 위해서는, 이용해 성분(해 성분)을 용해 가능한 용제 등에, 상술한 컷 가공 후의 해도 섬유를 침지시켜, 이용해 성분을 제거하면 된다. 이용해 성분이 5-나트륨술포이소프탈산이나 폴리에틸렌글리콜 등이 공중합된 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리락트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 경우에는, 수산화나트륨 수용액 등의 알칼리 수용액을 사용할 수 있다. 이 때, 해도 섬유와 알칼리 수용액의 욕비(해도 섬유 중량(g)/알칼리 수용액 중량(g))는 1/10000∼1/5인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1/5000∼1/10이다. 상기 범위 내로 함으로써, 해 성분의 용해시에 불필요하게 극세 섬유끼리 얽히는 것을 억제할 수 있다.

이 때, 알칼리 수용액의 알칼리 농도는 0.1∼5중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5∼3중량%이다. 이러한 범위 내로 함으로써, 해 성분의 용해는 단시간에 완료시킬 수 있고, 도 성분을 불필요하게 열화시키지 않고, 극세 섬유가 균질하게 분산된 섬유 분산액을 얻을 수 있다. 또한, 알칼리 수용액의 온도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 50℃ 이상으로 함으로써, 해 성분의 용해의 진행을 빠르게 할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 해도 섬유로부터 이용해 성분(해 성분)을 용해한 것을 그대로 사용하는 것도 가능하고, 일단 극세 섬유를 여과 등 함으로써 분리하고, 수세 후, 동결 건조 등을 한 후, 재차 수계 매체 중에 분산시켜 시트화하는 것도 가능하다. 또한, 사용하는 고차 가공이나 그 때의 취급성을 고려하여, 산이나 알칼리를 추가함으로써, 매체의 PH를 조정하는 것이나, 물로 희석해서 사용하는 것도 가능하다. 한편, 극세 섬유의 시간 경과에 따른 응집을 억제하거나, 매체의 점도를 증대시키는 것에 의한 안정적인 시트 형성을 목적으로 하여, 극세 섬유 분산액은 필요에 따라 분산제를 포함하고 있어도 된다. 분산제의 종류로서는, 천연 폴리머, 합성 폴리머, 유기 화합물 및 무기 화합물 등을 들 수 있다. 예를 들면, 섬유끼리의 응집을 억제하는 첨가제는 카티온계 화합물, 논이온계 화합물, 아니온계 화합물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 분산성을 향상시킬 목적으로 한 경우에는, 수매체 중에서의 전기적 반발력의 관점에서, 아니온계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 분산제의 첨가량은 극세 섬유에 대하여 0.001∼10등량인 것이 바람직하고, 이러한 범위이면 습식 초지의 가공성을 손상시키지 않고, 극세 섬유의 분산성을 확보하기 쉽다.

이와 같이 하여 조제한 극세 섬유 분산액을, 상기에서 조제한 섬유 분산액과 혼합하고, 일정 농도로 희석하여 조정한 후, 경사 와이어, 원망 위 등에서 탈수하여, 습식 부직포 시트를 형성한다. 초지에 사용하는 장치로서는, 원망 초지기, 장망 초지기, 경사 단망 초지기 혹은 이것들을 조합한 초지기 등을 들 수 있다. 초지 공정에서는, 초지 원액 중에서의 섬유의 분산성에 더하여, 초지 속도나 섬유량, 수매체량을 조정하여 여수시의 섬유의 집적을 컨트롤함으로써, 3차원적으로 균질한 시트를 제작할 수 있다. 여기서, 시트의 안정적인 형성의 관점에서, 구성 섬유의 섬유 길이는 30.0mm 이하인 것이 바람직하다. 이러한 범위이면, 고기능 시트로서 실용적인 균질성을 가진 습식 부직포 시트를 형성할 수 있다. 섬유 길이가 30.0mm를 초과하면, 수매체 중에서의 분산시에 섬유끼리가 강고하게 얽혀, 섬유 덩어리를 형성하게 되어, 균질한 시트로 하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

습식 초지로 형성한 시트는 수분을 제거하기 위해서 건조 공정에 통과시킨다. 건조 방식으로서는, 시트의 건조와 바인더 섬유의 열 접착을 동시에 실시할 수 있는 관점에서, 열풍 통기(에어 스루)를 이용하는 방법이나 열 회전 롤(열 캘린더 롤 등)에 접촉시키는 방법이 바람직하다.

습식 부직포의 단위 면적당 중량 및 두께에 대해서는, 습식 초지 공정에서의 초지 원액의 공급량 및 초지 속도에 따라 적절히 변경하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.050∼2.50mm인 것이 바람직하다. 특히, 시트의 성형 가공성이 뛰어난 것으로 할 수 있다고 하는 점에서, 두께는 0.10mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이상의 요건을 충족시키는 습식 부직포 시트는, 극세 섬유의 비표면적에서 유래한 흡착 성능 등을 유감없이 발휘할 수 있는 것에 더하여, 시트를 구성하는 각 섬유가 균질하게 분산된 상태로 존재하기 때문에, 미세 공간이 3차원적으로 균질하게 형성되는 것에 의한 여과 성능 등을 고성능화할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 습식 부직포 시트는 고기능 여과재나 차세대 흡음 소재, 전지 세퍼레이터 등으로 전개 가능한 소재로서 기대할 수 있다. 그리고, 상기 습식 부직포 시트를 적어도 일부에 포함하는 섬유 제품은 이들 용도 등으로 바람직하게 사용될 수 있다.

실시예

이하 실시예를 들어, 본 발명의 실시형태에 관한 습식 부직포 시트에 대해서 구체적으로 설명한다.

A. 폴리머의 용융 점도

칩 형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해, 수분율 200ppm 이하로 하고, 카부시키가이샤 토요 세이키 세이사쿠쇼제 캐필로그래프 1B에 의해, 변형 속도를 단계적으로 변경하여, 용융 점도를 측정하였다. 또한, 측정 온도는 방사 온도와 마찬가지로 하고, 실시예 혹은 비교예에는 1216s^-1에서의 용융 점도를 기재하고 있다. 한편, 가열로에 샘플을 투입하고 나서 측정 개시까지를 5분으로 하고, 질소 분위기하에서 측정을 행하였다.

B. 폴리머의 융점

칩 형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해, 수분율 200ppm 이하로 하고, 약5mg을 칭량하고, TA 인스트루먼트사제 시차 주사 열량계(DSC) Q2000형을 사용하여, 0℃부터 300℃까지 승온 속도 16℃/분으로 승온 후, 300℃에서 5분간 유지하여 DSC 측정을 행하였다. 승온 과정 중에 관측된 융해 피크로부터 융점을 산출하였다. 측정은 1시료에 대해 3회 행하고, 그 평균값을 융점으로 하였다. 또한, 융해 피크가 복수 관측되었을 경우에는 가장 고온측의 융해 피크 톱을 융점으로 하였다.

C. 섬유 지름

습식 부직포 시트의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 150∼3000개의 섬유를 관찰할 수 있는 배율로 화상을 촬영하고, 촬영된 화상으로부터 무작위로 추출한 150개의 섬유의 섬유 지름을 측정하였다. 섬유 지름은 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유 축에 대하여 수직 방향의 섬유 폭을 섬유 지름으로서 측정하였다. 섬유 지름의 값에 관해서는 ㎛ 단위로 소수점 제 2 위치까지 측정하였다. 이상의 조작을 동일하게 촬영한 10화상에 대해서 행하고, 10화상의 평가 결과로부터, 섬유 지름 분포의 개수를 특정하였다. 그리고, 각 섬유 지름 분포의 분포 폭에 들어가는 섬유에 대해서, 섬유 지름의 단순한 수 평균값의 소수점 제 2 위치를 사사오입하여 소수점 제 1 위치까지 구한 값을, 각 섬유 지름 분포에 있어서의 섬유의 섬유 지름으로 하였다.

D. 섬유 길이

습식 부직포 시트의 표면을 마이크로스코프로 전체 길이를 측정할 수 있는 각 섬유 지름의 섬유를 10∼100개 관찰할 수 있는 배율로 화상을 촬영한다. 촬영된 각 화상으로부터 무작위로 추출한 10개의 각 섬유 지름의 섬유의 섬유 길이를 측정하였다. 여기서 말하는 섬유 길이란, 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유 1개의 섬유 길이 방향의 길이로 하고, mm 단위로 소수점 제 3 위치까지 측정하고, 소수점 제 2 위치를 사사오입하는 것이다. 이상의 조작을, 마찬가지로 촬영한 10화상에 대해 행하고, 10화상의 평가 결과의 단순한 수 평균값을 섬유 길이로 하였다.

E. 평균 포어 사이즈 및 포어 사이즈 분포의 최대 빈도

다공질 재료 자동 세공 측정 시스템 Perm-Porometer(PMI사제)를 사용하여, 버블 포인트법(ASTMF-316-86에 근거한다)에 따라서 포어 사이즈를 산출하였다. 측정 샘플 지름을 25mm로 하고, 표면 장력이 이미 알려진 측정액으로서 Galwick(표면 장력: 16mN/m)을 사용한 세공 지름 분포 측정에 의해, 자동 계산하여 얻어진 평균 유량 지름을 평균 포어 사이즈로 하고, 소수점 제 2 위치를 사사오입하여 소수점 제 1 위치까지 구한 값을 사용하였다. 또한, 포어 사이즈 빈도는 자동 계산에 의해 얻어진 값을 백분율로 환산하여 %표시로 하고, 소수점 제 2 위치를 사사오입하여 소수점 제 1 위치까지 구한 값을 사용하였다.

F. 단위 면적당 중량

가로세로 250mm×250mm로 잘라낸 섬유 시트의 중량을 칭량하고, 단위 면적(1m²)당의 중량으로 환산한 값의 소수점 제 1 위치를 사사오입하여 정수값으로 한 것을 습식 부직포 시트의 단위 면적당 중량으로 하였다.

G. 두께

다이얼 시크니스 게이지(TECLOCK사 SM-114 측정자 형상 10mmφ, 눈금량 0.01mm, 측정력 2.5N 이하)를 사용하여 mm 단위로 측정하고, 습식 부직포 시트의 두께를 측정하였다. 측정은 1샘플에 대해 무작위로 5군데에서 행하고, 그 평균의 소수점 제 3 위치를 사사오입하여 소수점 제 2 위치까지 구한 값을 습식 부직포 시트의 두께로 하였다.

H. 공극률

습식 부직포 시트의 단위 면적당 중량 및 두께로부터, 하기식으로부터 산출한 값의 소수점 제 1 위치를 사사오입하여 정수값으로 한 값을 공극률로 하였다.

공극률(%)=100-(단위 면적당 중량)/(두께×섬유 밀도)×100

또한, 섬유 밀도는 구성되는 섬유의 밀도를 적용하면 되고, PET의 경우는 1.38g/cm³으로 하여 산출하였다.

I. 비인장 강도

비인장 강도는 아래와 같이 하여 구한 것이다.

비인장 강도(Nm/g)=인장 강도(N/m)/단위 면적당 중량(g/m²)

폭 15mm×길이 50mm의 시험편을 5장 채취하고, 오리엔테크사제 인장 시험기 텐실론 UCT-100형을 사용하여, JIS P8113:2006에 준하여 인장 시험을 실시하고, 습식 부직포 시트의 인장 강도를 측정하였다. 이 조작을 5회 반복하고, 얻어진 결과의 단순 평균값의 소수점 제 3 위치를 사사오입한 값을 습식 부직포 시트의 인장 강도로 하고, 단위 면적당 중량으로 나눈 값을 비인장 강도로 하였다.

[실시예 1]

도 성분으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET1, 용융 점도 160Pa·s, 카르복실 말단기량 40eq/ton), 해 성분으로서, 5-나트륨술포이소프탈산 8.0mol% 및 분자량 1000의 폴리에틸렌글리콜 10wt%가 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트(공중합 PET, 용융 점도 121Pa·s)(용융 점도비: 1.3, 용해 속도비: 30000 이상)를 사용하여, 도 성분의 형상이 동그란 해도 복합 구금(도수 2000)을 사용하여, 해 성분/도 성분의 복합 비율을 50/50으로 하여 용융 토출한 사조를 냉각 고화하였다. 그 후, 유제를 부여하고, 방사 속도 1000m/min으로 권취함으로써 미연신사를 얻었다(총토출량 12g/min). 또한, 미연신사를 85℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 3.4배 연신을 행하여(연신 속도 800m/min), 해도 섬유를 얻었다.

이 해도 섬유의 역학 특성은 강도 2.4cN/dtex, 신장도 36%로 컷 가공을 행하는 데에 충분한 역학 특성을 갖고 있어, 섬유 길이가 0.6mm가 되도록 컷 가공을 실시하였다. 이 해도 섬유를 90℃로 가열한 1중량%의 수산화나트륨 수용액(욕비 1/100)으로 처리함으로써 극세 섬유 분산액을 얻었다.

다음으로, 시트의 골격 및 바인더 섬유로서, 열 융착성의 심초 복합 섬유의 컷 섬유(심 성분의 섬유 지름 10㎛, 섬유 길이 5.0mm)를 혼합률 30중량%, 극세 섬유의 발판이 되는 PET의 컷 섬유(섬유 지름 4㎛, 섬유 길이 3.0mm)를 혼합률 65중량%가 되도록 조정하고, 쇄해기에 의해 물과 균일하게 혼합 분산함으로써 섬유 분산액을 조제하였다. 여기서, 상기 심초 복합 섬유에 있어서, 심 성분 및 초 성분의 구성은 아래와 같다.

심 성분: PET

초 성분: 테레프탈산 60mol%, 이소프탈산 40mol%, 에틸렌글리콜 85mol%, 디에틸렌글리콜 15mol%의 비율로 공중합한 융점 110℃의 폴리에스테르(공중합 폴리에스테르)

이 섬유 분산액에 대하여, 상술한 극세 섬유 분산액을 극세 섬유의 혼합률이 5중량%가 되도록 하여 균질하게 혼합함으로써, 초지 원액을 조제하였다. 이 초지 원액을 쿠마가이 리키 코교 카부시키가이샤제 각형 시트 머신(가로세로 250mm)을 사용하여 초지하고, 롤러 온도를 110℃로 설정한 회전형 건조기로 건조·열처리를 실시함으로써 습식 부직포 시트를 얻었다.

얻어진 습식 부직포 시트는 극세 섬유가 섬유 지름이 큰 그 외의 섬유를 발판으로 하여 가교 형상으로 존재하는 시트이며, 섬유 지름비(R/r)가 50, 단위 면적당 중량이 25g/m², 두께가 0.09mm, 공극률이 79.9%였다. 버블 포인트법으로 산출한 평균 포어 사이즈는 4.9㎛, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도는 91.6%이며, 미세한 치밀 공간이 매우 균질하게 형성되어 있는 시트였다. 또한, 비인장 강도는 6.7Nm/g이며, 극세 섬유의 얽힘에 의한 보강 효과에 의해, 취급성이나 성형 가공성으로서 양호한 것이었다.

[실시예 2∼5]

극세 섬유의 혼합률을 단계적으로 변경하여 습식 초지한 것 이외에는, 실시예 1에 따라 실시하였다.

실시예 2∼5에 있어서는, 극세 섬유의 혼합률을 증대시켰을 경우에는, 극세 섬유에 의해 형성되는 미세 공간은 치밀화하고, 더하여 얽힘 촉진에 의한 보강 효과의 향상과도 맞물려, 비인장 강도도 향상되는 것이었다. 또한, 수매체 중에서의 분산성을 손상시키지 않고 초지가 가능한 것에서 기인하여, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 80% 이상으로 매우 균질한 미세 공간을 형성하는 시트였다.

[실시예 6]

시트의 단위 면적당 중량을 150g/m²가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 3에 따라 실시하였다.

시트의 단위 면적당 중량을 증대시켜도, 3차원적으로 균질한 시트 구조가 형성되어 있어, 평균 포어 사이즈가 0.8㎛로 매우 치밀한 미세 공간을 안정적으로 형성하는 습식 부직포 시트였다.

[실시예 7]

섬유 지름이 중간인 섬유로서, 섬유 지름 4㎛, 섬유 길이 3.0mm의 컷 섬유를 혼합률 62.5중량%, 섬유 지름 0.6㎛, 섬유 길이 0.6mm의 PET의 컷 섬유를 혼합률 2.5중량%로 혼합하고, 섬유 지름이 상이한 4종류의 섬유로 시트를 구성한 것 이외에는, 실시예 1에 따라 실시하였다.

섬유 지름이 상이한 4종류의 섬유로 시트를 구성했을 경우라도, 균질한 미세 공간을 형성하는 시트였다.

[실시예 8∼13]

실시예 8에 있어서는, 극세 섬유의 섬유 지름을 0.3㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1에 따라 실시하였다.

실시예 9에 있어서는, 극세 섬유의 혼합률을 10중량%로 변경한 것 이외에는, 실시예 8에 따라 실시하였다.

실시예 10∼13에 있어서는, 시트의 단위 면적당 중량을 각각 12.5g/m², 50g/m², 100g/m², 300g/m²로 변경한 것 이외에는, 실시예 9에 따라 실시하였다.

실시예 1과 비교하여 섬유 지름비(R/r)를 감소했을 경우에 있어서도, 극세 섬유 특유의 미세 공간의 형성을 달성하는 것이었다. 또한, 시트 단위 면적당 중량을 단계적으로 변경해도, 각 섬유의 분산성을 크게 손상시키지 않고, 안정적으로 균질한 미세 공간을 형성하는 시트였다.

[실시예 14∼16]

실시예 14∼16에 있어서는, 섬유 지름(R)의 섬유의 혼합률을 각각 15중량%, 45중량%, 75중량%로 변경한 것 이외에는, 실시예 8에 따라 실시하였다.

섬유 지름(R)의 섬유의 혼합률을 증대했을 경우라도, 시트의 미세 공간의 균질성은 양호한 것이며, 시트의 골격이 보다 강고하게 형성됨으로써, 비인장 강도는 크게 향상되는 것이었다.

[실시예 17, 18]

실시예 17, 18에 있어서는, 섬유 지름(R)을 15㎛, 20㎛로 변경한 것 이외에는 실시예 1에 따라 실시하였다.

섬유 지름(R)을 증대시킨 경우에 있어서도, 습식 초지 공정에 있어서의 섬유의 균등한 집적을 저해하지 않고, 균질한 미세 공간을 갖는 습식 부직포 시트였다. 또한, 섬유 지름(R)의 섬유는 시트의 역학 특성을 담당하기 때문에, 얻어진 시트의 비인장 강도는 실시예 1과 대비하여 향상되는 것이었다.

[실시예 19]

도 성분으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET2, 용융 점도 160Pa·s, 카르복실 말단기량 52eq/ton)를 사용하여 극세 섬유를 제조한 것 이외에는, 실시예 1에 따라 실시하였다.

극세 섬유의 카르복실 말단기량을 증대시킴으로써 수매체 중에서의 분산성이 보다 높아지는 것에서 기인하여, 매우 균질한 시트 구조를 형성하는 것이었다.

[실시예 20, 21]

극세 섬유의 섬유 지름을 0.3㎛, 섬유 길이를 1.2mm, 1.8mm가 되도록 컷한 것 이외에는, 실시예 1에 따라 실시하였다.

극세 섬유의 섬유 지름에 대한 섬유 길이의 비(L/r)를 4000, 6000으로, 실시예 1과 대비하여 증대시킨 경우에 있어서도, 수매체 중에 있어서 섬유 응집체를 형성하기 쉬워지지만, 얻어지는 시트는 균질한 미세 공간을 형성하는 것이었다. 또한, 극세 섬유의 얽힘에 의한 보강 효과가 발휘됨으로써, 실시예 1과 비교하여, 비인장 강도는 향상되는 것이었다.

[비교예 1]

도 성분으로서 실시예 1과는 상이한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET3, 용융 점도 120Pa·s, 카르복실 말단기량 28eq/ton)를 사용하여 얻어진 극세 섬유를 사용한 것 이외에는, 실시예 1을 따라 습식 부직포 시트를 제작하였다.

얻어진 시트는 카르복실기 유래의 전기적인 반발력이 충분하지 않기 때문에 극세 섬유의 수분산성을 크게 손상하는 것에서 기인하여, 포어 사이즈 분포가 브로드한 시트 구조로서, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 작고, 불균질한 미세 공간을 형성하는 시트였다.

[비교예 2, 3]

비교예 2에 있어서는, 극세 섬유의 섬유 지름을 0.6㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1에 따라 실시하였다.

비교예 3에 있어서는, 극세 섬유의 혼합률을 20중량%로 한 것 이외에는 비교예 2에 따라 실시하였다.

얻어진 시트는 섬유 지름비(R/r)가 지나치게 작은 것에서 기인하여, 극세 섬유 특유의 효과를 발휘하기 어려운 시트가 되고, 실시예 1 및 5와 비교하면 비인장 강도도 뒤떨어지는 것이기 때문에, 시트 강도와 미세 공간의 구축의 양립이 곤란한 시트였다.

각 예의 결과를 표에 나타낸다. 또한, 각 표 중, 각 섬유의 혼합률의 단위 「%」는 「중량%」를 의미한다.

본 발명을 상세하게 또한 특정 실시형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다. 본 출원은 2021년1월22일 출원된 일본 특허출원(특원 2021-008595)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.

1: 섬유 지름이 최대인 섬유(섬유 지름(R)의 섬유)의 섬유 지름 분포
2: 섬유 지름이 중간인 섬유의 섬유 지름 분포
3: 섬유 지름이 최소인 섬유(섬유 지름(r)의 섬유)의 섬유 지름 분포

Claims

섬유 지름이 상이한 적어도 3종류의 열가소성 섬유를 포함하여 구성되는 습식 부직포 시트로서, 섬유 지름이 최대인 섬유의 섬유 지름(R)과, 섬유 지름이 최소인 섬유의 섬유 지름(r)의 섬유 지름비(R/r)가 30≤R/r≤150이고, 또한 평균 포어 사이즈가 0.10∼15㎛이며, 포어 사이즈 분포의 최대 빈도가 70% 이상인 습식 부직포 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 섬유 지름(r)이 0.10∼1.0㎛인 습식 부직포 시트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
공극률이 70% 이상인 습식 부직포 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
단위 면적당 중량이 10∼500g/m²인 습식 부직포 시트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유 지름이 최소인 섬유에 있어서, 상기 섬유 지름(r)에 대한 섬유 길이(L)의 비(L/r)가 3000∼6000인 습식 부직포 시트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 습식 부직포 시트를 적어도 일부에 포함하는 섬유 제품.