(57)【要約】【課題】セルロース系重合体を含む溶液の曵糸性を向上した繊維の製造方法及び不織布の製造方法、並びに細径のセルロース繊維及び細径のセルロース繊維からなる不織布の提供。【解決手段】  セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体とを混合して全重合体の固形分濃度が５〜３０質量％である溶液を調製し、前記溶液を吐出孔から吐出する、繊維の製造方法。セルロース系重合体が、セルロースジアセテート重合体であり、ビニルアルコール系重合体が、重合度が３０００〜５０００のビニルアルコール系重合体であってもよい。【選択図】図１
2020122231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体とを混合して全重合体の固形分濃度が５〜３０質量％である溶液を調製し、
前記溶液を吐出孔から吐出する、繊維の製造方法。
【請求項２】
前記セルロース系重合体が、セルロースジアセテート重合体であり、
前記ビニルアルコール系重合体が、重合度が３０００〜５０００のビニルアルコール系重合体であり、
前記セルロースジアセテート重合体１００質量部に対して、２．０〜１０．０質量部の前記ビニルアルコール系重合体を混合し、
前記溶液の全重合体の固形分濃度が７〜２０質量％である、請求項１に記載の繊維の製造方法。
【請求項３】
前記繊維の平均繊維直径が、０．５〜１．９μｍである、請求項１または２に記載の繊維の製造方法。
【請求項４】
セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体とを混合して全重合体の固形分濃度が５〜３０質量％である溶液を調製し、
前記溶液を吐出孔から１孔あたり０．０１〜０．２０ｇ／分の吐出量で吐出して繊維状物を形成し、
前記繊維状物を気流によって引き伸ばして繊維を形成し、
前記繊維を積層する、不織布の製造方法。
【請求項５】
前記セルロース系重合体が、セルロースジアセテート重合体であり、
前記ビニルアルコール系重合体が、重合度が３０００〜５０００のビニルアルコール系重合体であり、
前記セルロースジアセテート重合体１００質量部に対して、２．０〜１０．０質量部の前記ビニルアルコール系重合体を混合し、
前記溶液の全重合体の固形分濃度が７〜２０質量％である、請求項４に記載の不織布の製造方法。
【請求項６】
前記セルロースジアセテート重合体の極限粘度が１．０〜２．５である請求項５に記載の不織布の製造方法。
【請求項７】
前記溶液が、レオメーターによる定常流測定において、溶液温度が１００℃、せん断速度０．１ｓ−１時のせん断粘度（Ｘ）が３．０パスカル秒以上２０．０パスカル秒以下であり、かつ、溶液温度１００℃、せん断速度１０ｓ−１時のせん断粘度（Ｙ）が３．０パスカル秒以上１５．０パスカル秒以下である請求項４〜６のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
【請求項８】
前記溶液の溶媒が、カチオン種がイミダゾリウム系のイオン液体である請求項４〜７のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
【請求項９】
前記イオン液体が１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルホスファートである請求項８に記載の不織布の製造方法。
【請求項１０】
前記気流の速度が１０〜５００ｍ／秒である請求項４〜９のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１１】
前記気流の速度が５０〜４００ｍ／秒である請求項４〜９のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１２】
前記繊維状物を気流によって引き伸ばす工程を、ミスト状の凝固液が存在する雰囲気下で行うことにより、前記繊維状物を固化させる、請求項４〜１１のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１３】
前記繊維の平均繊維直径が０．５〜１．９μｍである請求項４〜１２のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１４】
前記繊維をコレクターに直接積層して、不織布を形成する、請求項４〜１３のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１５】
平均繊維直径が０．５〜１．９μｍであるセルロース系繊維。
【請求項１６】
前記セルロース系繊維がセルロースジアセテート重合体を含む、請求項１５に記載のセルロース系繊維。
【請求項１７】
平均繊維直径が０．５〜１．９μｍであるセルロース系繊維からなる不織布。
【請求項１８】
前記セルロース系繊維がセルロースジアセテート重合体を含む、請求項１７に記載の不織布。
【請求項１９】
前記不織布が紙または濾布である、請求項１７または１８に記載の不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース系繊維、セルロース系不織布およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維製品は、衣類、医療、及び資材等の用途において様々な分野で利用されている。なかでもセルロース系繊維は、風合いや肌触り等が良いことから衣類等として多く利用されている。特にジアセテート繊維は、その高級感ある風合いに加え、染色性、熱耐性、および吸湿速乾性に優れることが知られている。ジアセテート繊維を用いた布の形態としては、長繊維から製造される織物に加え、短繊維を圧縮して得られる不織布が挙げられる。織物において上述の特性を有することは当然であるが、不織布であっても上述の特性を有する。
【０００３】
セルロース系繊維に属するジアセテート繊維の紡糸方法は、一般的には溶媒として塩化メチレンやアセトン等を用いた乾式紡糸法が主流であり、工業生産でも使用されている。しかし、この方法では一般的に紡糸原液の曵糸性が低く、細径の繊維を得ることができない。また、溶剤の揮発を利用した方法であるため、作業環境の改善が求められている。
【０００４】
このような課題を解決するために、特許文献１は、酢酸と水の混合液にセルロースジアセテートだけでなく分子量６０万のポリエチレングリコールも少量添加することで曳糸性を向上させ、２μｍの細繊維を得ることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４４１８０２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される繊維の繊維径は、細径とはいえ２μｍ程度であり、より細い繊維を製造できていない。また、従来と同じ溶剤の揮発を利用した乾式紡糸法であるため、作業環境を改善できる方法であるとはいえない。
【０００７】
本発明の目的は、セルロース系重合体を含む溶液の曵糸性を向上した繊維の製造方法及び不織布の製造方法、並びに細径のセルロース繊維及び細径のセルロース繊維からなる不織布を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の発明を包含する。
［１］セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体とを混合して全重合体の固形分濃度が５〜３０質量％である溶液を調製し、前記溶液を吐出孔から吐出する、繊維の製造方法。
［２］前記セルロース系重合体が、セルロースジアセテート重合体であり、前記ビニルアルコール系重合体が、重合度が３０００〜５０００のビニルアルコール系重合体であり、前記セルロースジアセテート重合体１００質量部に対して、２．０〜１０．０質量部の前記ビニルアルコール系重合体を混合し、前記溶液の全重合体の固形分濃度が７〜２０質量％である、［１］に記載の繊維の製造方法。
［３］前記繊維の平均繊維直径が、０．５〜１．９μｍである［１］または［２］に記載の繊維の製造方法。
［４］セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体とを混合して全重合体の固形分濃度が５〜３０質量％である溶液を調製し、前記溶液を吐出孔から１孔あたり０．０１〜０．２０ｇ／分の吐出量で吐出して繊維状物を形成し、前記繊維状物を気流によって引き伸ばして繊維を形成し、前記繊維を積層する、不織布の製造方法。
［５］前記セルロース系重合体が、セルロースジアセテート重合体であり、前記ビニルアルコール系重合体が、重合度が３０００〜５０００のビニルアルコール系重合体であり、前記セルロースジアセテート重合体１００質量部に対して、２．０〜１０．０質量部の前記ビニルアルコール系重合体を混合し、前記溶液の全重合体の固形分濃度が７〜２０質量％である、［４］に記載の不織布の製造方法。
［６］前記セルロースジアセテート重合体の極限粘度が１．０〜２．５である、［５］に記載の不織布の製造方法。
［７］前記溶液が、レオメーターによる定常流測定において、溶液温度１００℃、せん断速度０．１ｓ−１時のせん断粘度（Ｘ）が３．０パスカル秒以上２０．０パスカル秒以下であり、かつ、溶液温度１００℃、せん断速度１０ｓ−１時のせん断粘度（Ｙ）が３．０パスカル秒以上１５．０パスカル秒以下である、［４］〜［６］のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
［８］前記溶液の溶媒が、カチオン種がイミダゾリウム系のイオン液体である、［４］〜［７］のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
［９］前記イオン液体が１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルホスファートである、［８］に記載の不織布の製造方法。
［１０］前記気流の速度が１０〜５００ｍ／秒である、［４］〜［９］のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
［１１］前記気流の速度が５０〜４００ｍ／秒である、［４］〜［９］のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
［１２］前記繊維状物を気流によって引き伸ばす工程を、ミスト状の凝固液が存在する雰囲気下で行うことにより、前記繊維状物を前記溶液を固化させる、［４］〜［１１］のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
［１３］前記繊維の平均繊維直径が、０．５〜１．９μｍである、［４］〜［１２］のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
［１４］前記繊維をコレクターに直接積層して、不織布を形成する、［４］〜［１３］のいずれか一項に記載の不織布の製造方法。
［１５］平均繊維直径が０．５〜１．９μｍであるセルロース系繊維。
［１６］前記セルロース系繊維がセルロースジアセテート重合体を含む、［１５］に記載のセルロース系繊維。
［１７］平均繊維直径が０．５〜１．９μｍであるセルロース系繊維からなる不織布。
［１８］前記セルロース系繊維がセルロースジアセテート重合体を含む、［１７］に記載の不織布。
［１９］前記不織布が紙または濾布である、［１７］または［１８］に記載の不織布。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、セルロース系重合体を含む溶液の曵糸性を向上させることができる。また、細径のセルロース系繊維、及びこのセルロース繊維からなる不織布を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る紡糸装置の概略図である。
【図２】図１に示す紡糸装置にセットした状態におけるノズルの下平面図である。
【図３】実施例１の不織布の電子顕微鏡画像（３０００倍）である。
【図４】実施例２の不織布の電子顕微鏡画像（１０００倍）である。
【図５】実施例３の不織布の電子顕微鏡画像（１０００倍）である。
【図６】実施例４の不織布の電子顕微鏡画像（１０００倍）である。
【図７】比較例１の不織布の電子顕微鏡画像（１００倍）である。
【図８】比較例２の不織布の電子顕微鏡画像（３００倍）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
ただし、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数や、位置や、大きさ等についての変更、省略、追加及びその他の変更が可能である。
【００１２】
［セルロース系重合体］
本発明におけるセルロース系重合体は、セルロースやセルロースをエステル化処理した繊維である。例えば、本発明におけるセルロース系重合体として、プロピオン酸や酪酸でセルロースをエステル化処理した繊維や、セルロースをアセチル化処理したアセテート繊維が挙げられる。なかでもアセテート繊維が好ましく、ジアセテート繊維、つまりセルロースジアセテート重合体がより好適である。
【００１３】
本実施形態において、セルロース系重合体としてセルロースジアセテート重合体を用いる例について説明する。本発明において、セルロースジアセテート重合体とは、日本工業規格Ｌ０２０４−２の定義に基づき、セルロースがエステル化度＝２．２２以上２．７６未満の範囲でアセチル化されたポリマーを意味する。
【００１４】
［ビニルアルコール系重合体］
本発明におけるビニルアルコール系重合体は、ポリ酢酸ビニルを鹸化処理したポリマーや、ビニルアルコールを重合して得たポリマーである。なお前者の場合は、曵糸性向上効果の観点から、鹸化度が高いほど好ましい。
【００１５】
［ビニルアルコール系重合体の重合度］
本発明におけるビニルアルコール系重合体の重合度は、１０００以上であることが好ましい。重合度が１０００以上であることで紡糸原液の粘性が高まりやすく、本発明の曵糸性向上効果が発現されやすい。また本発明におけるビニルアルコール系重合体の重合度は、６０００以下であることが好ましい。重合度が６０００以下であることで紡糸原液においてポリビニルアルコールのネットワーク形成による不要な粘度増加が抑えられる。このような観点より、ビニルアルコール系重合体の重合度は、１０００〜６０００が好ましく、２０００〜５５００がより好ましく、３０００〜５０００であることがさらに好ましい。
【００１６】
［ビニルアルコール系重合体の混合量］
本発明の紡糸原液（すなわち、セルロース系重合体およびビニルアルコール系重合体を含む溶液）におけるビニルアルコール系重合体の含有量は、セルロース系重合体１００質量部に対し１．０質量部以上１０．０質量部以下であることが好ましい。紡糸原液におけるビニルアルコール系重合体の含有量が１．０質量部以上であることで、紡糸原液の粘性が高まりやすく、本発明の曵糸性向上効果が発現されやすい。また、紡糸原液におけるビニルアルコール系重合体の含有量は、セルロース系重合体１００質量部に対し１０．０質量部以下であることが好ましい。紡糸原液におけるビニルアルコール系重合体の含有量が１０．０質量部以下であることで、紡糸原液においてポリビニルアルコールのネットワーク形成による不要な粘度増加が抑えられる。このような観点より、紡糸原液におけるビニルアルコール系重合体の割合は、セルロース系重合体１００質量部に対し１．５〜９．０質量部がより好ましく、２．０〜８．５質量部であることがさらに好ましい。
【００１７】
［全重合体の固形分濃度］
本発明において全重合体の固形分濃度とは、紡糸原液（溶液）における全ての固形分（溶質）の濃度をいう。より詳細には、全重合体の固形分濃度は、溶液の質量に対する「セルロース系重合体の質量＋ビニルアルコール系重合体の質量」の割合を意味する。本発明において全重合体の固形分濃度は、５質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。全重合体の固形分濃度が５質量％以上であることで工業的に紡糸しやすい原液粘度となる。また全重合体の固形分濃度は、３０質量％以下であることが好ましい。全重合体の固形分濃度が３０質量％以下であることで過剰な吐出圧の上昇を抑えられる。このような観点より、全重合体の固形分濃度は７〜２５質量％であることがより好ましく、７〜２０質量％であることがさらに好ましい。
【００１８】
［定常流測定におけるせん断速度０．１ｓ−１時のせん断粘度（Ｘ）とせん断速度１０ｓ−１時のせん断粘度（Ｙ）］
本発明において、紡糸原液は、レオメーターによる定常流測定において、溶液温度が１００℃、せん断速度０．１ｓ−１時のせん断粘度（Ｘ）が、３．０パスカル秒以上、２０．０パスカル秒以下であることが好ましい。せん断粘度（Ｘ）は、ほとんど流動していない状態での溶液の粘度を示す。紡糸原液のせん断粘度（Ｘ）が３．０パスカル秒以上であれば、繊維の製造に用いる装置のスタートアップ時などの気流の速度が低速である状態においても、糸切れせずに引き伸ばしやすい。紡糸原液のせん断粘度（Ｘ）が３０．０パスカル秒以下であれば、吐出時の圧力を抑えやすく、前記スタートアップ時に紡糸原液をノズルから剥がす作業も容易である。また、せん断速度１０ｓ−１時の紡糸原液のせん断粘度（Ｙ）が、３．０パスカル秒以上１５．０パスカル秒以下であることが好ましい。せん断粘度（Ｙ）は、高せん断下での溶液の粘度を示す。紡糸原液のせん断粘度（Ｙ）が２．０パスカル秒以上であれば、気流の速度が高速である状態においても、溶液を引き延ばした際に粘り強く切れにくいため、細径な繊維を得やすくなる。また、紡糸原液のせん断粘度（Ｙ）が１５．０パスカル秒以下であれば、粘度が過剰に高くはないため、気流で引き伸ばしやすく細径な繊維を得やすくなる。なお、測定方法に関しては実施例にて後述する。
【００１９】
［極限粘度］
本発明のセルロース系重合体の極限粘度は、１．０〜２．５ｄＬ／ｇである。１．０以上であれば曵糸性を向上させやすく、２．５ｄＬ／ｇ以下であれば安定的な高い生産性を達成しやすい。このような観点より、極限粘度は１．２〜２．０ｄＬ／ｇがより好ましく、１．５〜１．８ｄＬ／ｇがさらに好ましい。
【００２０】
［イオン液体］
イオン液体は、１００℃以下で液体状態となる、比較的分子サイズの大きな有機イオンなどからなる低温溶融塩の一種である。その特長として、例えば以下のようなことが挙げられる。
（１）不燃性で蒸気圧が極めて低いため爆発や火災の危険性が低い
（２）蒸気圧が極めて低いため、肺への吸引の確率が極めて低い
（３）化学的及び熱的に安定であるのでリサイクル性が良い
（４）アニオン及びカチオンの組合せパターンが豊富で、親水性及び疎水性、粘度、及び融点等の特性をチューニングできる
（５）様々な物質を溶解することができる
（６）イオン液体種により、水と任意に混合又は分離させることができる
（７）過冷却状態で比較的安定な液体として使用できる
【００２１】
これらの性質は繊維や不織布の製造においても有用となる。本発明では、紡糸原液の溶媒としてイオン液体を用いると、後述する吐出した紡糸原液を気流によって引き伸ばす工程において、（１）及び（２）の恩恵を受けやすい。これにより、排気設備等のコスト低減効果がある。
【００２２】
本発明におけるイオン液体は、カチオン種としてはアンモニウム系、イミダゾリウム系、ピリジニウム系、またはピロリジニウム系等を使用することができる。また、本発明におけるイオン液体は、アニオン系としてはハロゲン系、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸、ジシアナミド、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、またはジエチルホスファート等を使用することができるが、これらに特に限定されることなく、これら以外のものであっても良い。なかでも、熱安定性やコストの面から、カチオン種ではイミダゾリウム系、特に１，３−ジアルキルイミダゾリウム系であることが好ましい。
【００２３】
なかでも、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルホスファートが、熱安定性、コスト面に加え、低い融点であること、セルロール系重合体の溶解性が高いこと等から、特に好ましい。
【００２４】
［繊維および不織布の製造方法］
本発明の一態様における繊維の製造方法は、セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体とを混合して全重合体の固形分濃度が５〜３０質量％である溶液を調製し、前記溶液を吐出孔から吐出することを含む。
また、本発明の一態様における不織布の製造方法は、セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体とを混合して全重合体の固形分濃度が５〜３０質量％である溶液を調製し、前記溶液を吐出孔から１孔あたり０．０１〜０．２０ｇ／分の吐出量で吐出して繊維状物を形成し、前記繊維状物を気流によって引き伸ばして繊維を形成し、前記繊維を積層することを含む。
本発明のもう一つの側面としての繊維および不織布の製造方法は、セルロース系重合体およびビニルアルコール系重合体を含む溶液（紡糸原液）を調製し、ノズルから吐出することを含む。また、本発明の繊維および不織布の製造方法は、吐出された紡糸原液を、その周辺に流す気流によって引き延ばす工程を含む。この工程により、紡糸原液を細径化することができる。さらに、本発明の一態様は、コレクターで回収する前にミスト状の凝固液と紡糸原液とを接触させ、紡糸原液を凝固させることで繊維を製造することを含み、この繊維により不織布を製造することを含む。
【００２５】
図１および図２を参照して、本実施形態の繊維及び不織布の製造方法を以下に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る紡糸装置の概略図である。まず、セルロース系重合体およびビニルアルコール系重合体を溶媒に溶解させることで紡糸原液を調製する。紡糸原液をヒーター付きシリンジ３に入れ、モーター１及びエクストルーダー２と接続されたピストン１３を用いて紡糸原液をシリンジ３から押し出す。シリンジ３の先端のノズルは、図２のように二重円筒型となっており、紡糸原液を原液吐出孔ａより吐出させる。コンプレッサー４、流量計５、およびヒーター６を通した気体を気体吐出孔ｃより吐出させる。紡糸原液は、気体吐出孔ｃより吐出された気体により生じる紡糸原液周辺の気流によって引き延ばされながら落下し、フレーム１０内のコレクター９の上に不織布１２として回収される。吐出から回収の間に、紡糸原液はミスト状凝固液８と接触し、凝固することによって繊維１１となる。図１では、吐出から回収の間の空間でミスト状凝固液８を多く保持するために凝固筒７を設置しているが、本発明はこれに限定されない。紡糸原液がミスト状凝固液８と接触し、凝固することができれば凝固筒７を設けなくてもよい。また、図２は二重円筒型のノズルの例であるが、本発明はこれに限定されない。
【００２７】
本発明の繊維の製造方法は、紡糸原液を原液吐出孔ａから１孔あたり０．０１〜０．２０ｇ／分の吐出量で吐出して繊維状物を形成することが好ましい。前記吐出量が０．０１ｇ／分以上であれば、細径（具体的には平均繊維直径が０．５〜１．９μｍ）の繊維により形成される不織布を安定的に得ることができる。また、０．２０ｇ／分以下であれば、太径化することなく高い生産性が維持される。原液吐出孔ａの内径Ａは、５０〜３００μｍであることが好ましい。
【００２８】
本発明の繊維の製造方法は、吐出した前記繊維状物を前記繊維状物周辺の気流によって引き伸ばすことが好ましい。気流によって引き伸ばすことで、繊維状物を延伸しやすくなる。気流を生ずる気体は、特に限定されず、空気、窒素等であってよい。
【００２９】
［気流の速度］
本発明の繊維の製造方法において、吐出した前記繊維状物を前記繊維状物周辺の気流によって引き伸ばすことにより細径化する観点から、気流の速度を適切な範囲に設定することが効果的である。気流の速度は、気流の出る面積当たりの流量で計算すればよく、例えば図２の気体吐出孔ｃでは、式（１）より算出される。
【００３０】
【数１】
2020122231.tif 000003
【００３１】
式（１）中、Ｂは原液吐出孔ａの外形の直径、Ｃは気体吐出孔ｃの内径を示す。気流の速度は、１０ｍ／秒以上であることが好ましい。気流の速度が１０ｍ／秒以上であることで、紡糸原液を気流によって引き伸ばすことができる。また気流の速度は、５００ｍ／秒以下であることが好ましい。気流の速度が５００ｍ／秒以下であることで、糸切れによってビーズが発生せず、高品質な不織布を得ることができる。このような観点より、気流の速度は１０〜５００ｍ／秒であることが好ましく、５０〜４００ｍ／秒であることがより好ましい。
なお、本発明の実施例において気流流量は、２５℃の気流における流量計の値を、ボイルシャルルの法則により実施温度での流量に換算することにより算出する。
【００３２】
［ミスト状の凝固液］
本発明の一実施形態は、紡糸原液から得られる繊維状物を引き伸ばす工程において、前述の通りミスト状の凝固液を繊維状物に接触させ、繊維状物を固化させることで繊維にすることを含む。本工程は、凝固浴を用いた一般的な湿式紡糸法と比較すると凝固および脱溶媒速度が遅く、不織布における繊維同士を結着させることができるという利点がある。
凝固液は、溶質（セルロース系重合体およびビニルアルコール重合体）に対して貧溶媒であり、溶媒に対して親和性の高いものが好ましい。なかでも、凝固液として冷水が好適である。
【００３３】
本発明の不織布の製造方法は、紡糸原液を吐出孔から吐出して繊維状物を形成し、この繊維状物を気流によって引き延ばして繊維を形成し、この繊維をコレクターに直接積層して、直接不織布とすることが好ましい。繊維をコレクターに直接積層することで、従来の不織布生産プロセスである湿式法や乾式法のように多段階の生産工程を経ることなく、簡便に不織布を生産できる。
【００３４】
［繊維及び不織布］
本発明の一実施形態による繊維は、平均繊維直径が０．５〜１．９μｍであるセルロース系繊維である。
本発明の一実施形態による不織布は、平均繊維直径が０．５〜１．９μｍであるセルロース系繊維からなる不織布である。
【００３５】
本発明の１つの側面において、セルロース系繊維は、セルロース系重合体と、前記セルロース系重合体１００質量部に対して、１．０〜１０．０質量部の重合度が１０００〜６０００のビニルアルコール系重合体を含む。
【００３６】
本発明の他の側面において、セルロース系繊維に含まれるセルロース系重合体は、プロピオン酸や酪酸でセルロースをエステル化処理した繊維や、セルロースをアセチル化処理したアセテート繊維が挙げられる。なかでもアセテート繊維が好ましく、ジアセテート繊維、つまりセルロースジアセテート重合体がより好適である。
【００３７】
本発明の他の側面において、セルロース系繊維に含まれるビニルアルコール系重合体は、ポリ酢酸ビニルを鹸化処理したポリマーや、ビニルアルコールを重合して得たポリマーである。なお前者の場合は、曵糸性向上効果の観点から、鹸化度が高いほど好ましい。前述の紡糸原液と同様の理由で、ビニルアルコール系重合体の重合度は、１０００〜６０００が好ましく、２０００〜５５００がより好ましく、３０００〜５０００であることがさらに好ましい。
【００３８】
セルロース系繊維に含まれるビニルアルコール系重合体の含有量は、前述の紡糸原液にと同様の理由で、セルロース系重合体１００質量部に対し１．０質量部以上１０．０質量部以下であることが好ましく、１．５〜９．０質量部がより好ましく、２．０〜８．０質量部であることがさらに好ましい。
【００３９】
［平均繊維直径］
本発明によって得られる繊維および不織布はその平均繊維直径が小さい。従来のセルロース系繊維、特にジアセテート繊維は細径化することが難しく、一般的にその平均繊維直径は１０〜３０μｍ程度である。細径化を目的とした特許文献１に開示される繊維であってもその平均繊維直径は２μｍ以上である。
【００４０】
本発明のセルロース系繊維は、平均繊維直径が０．５〜１．９μｍである。セルロース系繊維の平均繊維直径が０．５μｍ以上であれば、不織布にした時に、不織布の強度が十分得られる。セルロース系繊維の平均繊維直径が１．９μｍ以下であれば、不織布の目を細かくすることができる。このような平均繊維直径を有する繊維は、紙、マスク、吸音材、及び濾布などの不織布への応用が可能である。なお平均繊維直径は、実施例にて後述する方法により測定される値と定義される。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例において、原料には以下のものを使用した。また、各物性値は以下の方法により測定した。
【００４２】
＜原料＞
セルロース系重合体として、セルロースジアセテート（ダイセル社製、置換度＝２．４３、極限粘度＝１．７０）を使用した。
実施例及び比較例で用いられたポリビニルアルコールは、完全鹸化品（鹸化度＝９８ｍｏｌ％以上）であった。
溶媒は１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルホスファート（日本乳化剤社製）を使用した。
【００４３】
＜溶液のせん断粘度の測定＞
溶液のせん断粘度は、回転式レオメーター（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製、Ｋｉｎｅｘｕｓ  ｐｒｏ＋）を用いて測定した。パラレルプレートを使用し、定常流下で段階的にせん断速度を変更しながらせん断粘度を測定し得た。測定条件は、プレート間距離０．５ｍｍ、溶液温度１００℃、せん断速度範囲０．１〜１００ｓ−１であった。いずれの試料も、同一条件で測定した。
【００４４】
＜平均繊維直径測定＞
電子顕微鏡を用いて任意に選択された繊維の繊維断面の直径を測定した。これを１０回繰り返し、その平均値を平均繊維直径とした。繊維断面が楕円型又は菊型である場合は、断面積を測定し、その断面積から真円と仮定した場合の直径を算出し、繊維断面の直径とした。
【００４５】
（実施例１）
極限粘度が１．７０であるセルロースジアセテート重合体（ダイセル社製）１００質量部に対し、重合度が３５００のポリ酢酸ビニルを完全鹸化（鹸化度９８ｍｏｌ％以上）したもの８．１１質量部を混合し、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルホスファート（日本乳化剤社製）に溶解し、固形分濃度が１０質量％の溶液（紡糸原液）を得た。
【００４６】
レオメーターによる定常流測定において、溶液温度１００℃、せん断速度０．１ｓ−１時の前記溶液のせん断粘度（Ｘ）は１８．９パスカル秒であり、溶液温度１００℃、せん断速度１０ｓ−１時の前記溶液のせん断粘度（Ｙ）は１１．９パスカル秒であった。
【００４７】
得られた溶液の温度を１００℃とし、直径が０．１４ｍｍの吐出孔から、吐出量が０．０２０ｇ／分／孔となるよう前記溶液を吐出し、エアノズルから空気を噴出することにより生じる風速２６２ｍ／分の気流で前記溶液を引き伸ばし、温度が２０℃の冷水のミストに接触させて繊維を形成し、この繊維をコレクター表面に積層し不織布を得た。得られた繊維の平均直径は、０．９μｍであった。
【００４８】
製造条件および作製された不織布の平均繊維直径を表１に、得られた不織布の電子顕微画像を図３に示す。図３に示すように、ショットのない均一な不織布が得られた。ショットとは、糸切れなどにより紡糸されずに残された原料が粒状に再固化された未繊維状物質である。
【００４９】
（実施例２）
製造条件を表１に示す通り変更した以外は、実施例１と同じ製造方法により不織布を得た。溶液のせん断粘度と得られた不織布の平均繊維直径を表１に、得られた不織布の電子顕微画像を図４に示す。図４に示すように、ショットのない均一な不織布が得られた。
【００５０】
（実施例３）
製造条件を表１に示す通りに変更した以外は、実施例１と同じ製造方法により不織布を得た。溶液のせん断粘度と得られた不織布の平均繊維直径を表１に、得られた不織布の電子顕微画像を図５に示す。図５に示すように、ショットのない均一な不織布が得られた。
【００５１】
（実施例４）
製造条件を表１に示す通り変更した以外は、実施例１と同じ製造方法により不織布を得た。溶液のせん断粘度と得られた不織布の平均繊維直径を表１に、得られた不織布の電子顕微画像を図６に示す。図６に示すように、ショットのない均一な不織布が得られた。
【００５２】
（比較例１）
製造条件を表１に示す通り変更した以外は、実施例１と同じ製造方法により不織布を得た。溶液のせん断粘度を表１に、得られた不織布の電子顕微画像を図７に示す。不織布の製造時において、紡糸原液の吐出が安定せず、断続的に切断されながらコレクターに回収された。そのため、コレクターに回収された不織布は、図７に示すようにショットが混在する品質の悪いものとなった。
【００５３】
（比較例２）
製造条件を表１に示す通り変更した以外は、実施例１と同じ製造方法により不織布を得た。溶液のせん断粘度と得られた不織布の平均繊維直径を表１に、得られた不織布の電子顕微画像を図８に示す。不織布の製造時において、紡糸原液の吐出は安定していたが、吐出された紡糸原液は気流で引き延びず、図８に示すように太い繊維のまま不織布として回収された。
【００５４】
【表１】
2020122231.tif 000004
【符号の説明】
【００５５】
１・・・モーター、２・・・エクストルーダー、３・・・ヒーター付きシリンジ、４・・・コンプレッサー、５・・・流量計、６・・・ヒーター、７・・・凝固筒、８・・・ミスト状凝固液、９・・・コレクター、１０・・・フレーム、１１・・・繊維、１２・・・不織布、１３・・・ピストン、ａ・・・原液吐出孔、ｃ・・・気体吐出孔、Ａ・・・原液吐出孔ａの内径、Ｂ・・・原液吐出孔ａの外形の直径、Ｃ・・・気体吐出孔ｃの内径
【図１】
2020122231.tif 000005
【図２】
2020122231.tif 000006
【図３】
2020122231.tif 000007
【図４】
2020122231.tif 000008
【図５】
2020122231.tif 000009
【図６】
2020122231.tif 000010
【図７】
2020122231.tif 000011
【図８】
2020122231.tif 000012