(57)【要約】 【課題】  高伸長性のナノファイバー不織布積層体を提供する。【解決手段】  このナノファイバー不織布積層体は、ナイロンナノファイバー不織布と、ポリウレタンナノファイバー不織布が積層一体化されてなる。ナノファイバー不織布積層体は、電界紡糸装置を用い、以下の第一工程及び第二工程を経て製造される。第一工程は、電界の作用で生成されたナイロンナノファイバーを担持体上に集積させてナイロンナノファイバー不織布を得る。第二工程は、第一工程で得られた担持体が付着しているナイロンナノファイバー不織布を、電界紡糸装置の積層担持体として用い、同様に電界の作用で生成されたポリウレタンナノファイバーを、ナイロンナノファイバー不織布上に集積させてポリウレタンナノファイバー不織布を得る。その後、担持体を剥離して、ナノファイバー不織布積層体を得る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナイロンナノファイバー不織布と、該ナイロンナノファイバー不織布とは素材が異なる他のナノファイバー不織布が積層一体化してなるナノファイバー不織布積層体。
【請求項２】
ナイロンナノファイバー不織布がナイロン６ナノファイバー不織布であり、他のナノファイバー不織布がポリウレタンナノファイバー不織布、ポリカプロラクトンナノファイバー不織布及びポリビニルアルコールナノファイバー不織布よりなる群から選ばれたナノファイバー不織布である請求項１記載のナノファイバー不織布積層体。
【請求項３】
ナイロンナノファイバー不織布面に担持体が付着している請求項１記載のナノファイバー不織布積層体。
【請求項４】
担持体が、熱可塑性連続繊維が集積されてなり、該熱可塑性連続繊維相互間が融着されてなる不織布である請求項３記載のナノファイバー不織布積層体。
【請求項５】
紡糸電極と、該紡糸電極に対向する位置に設けられた収集電極と、該紡糸電極と該収集電極の間に置かれた担持体とで構成された電界紡糸装置を用い、該紡糸電極に存在するナイロン樹脂溶液から、該紡糸電極と該収集電極の間に生じた電界の作用で生成されたナイロンナノファイバーを該担持体上に集積させてナイロンナノファイバー不織布を得る第一工程と、
その後、前記第一工程で得られた前記担持体が付着しているナイロンナノファイバー不織布を、電界紡糸装置の積層担持体として用い、該ナイロンナノファイバー不織布が紡糸電極側に対向するようにして、紡糸電極に存在する前記ナイロン樹脂溶液とは異種の樹脂溶液から、紡糸電極と収集電極の間に生じた電界の作用で生成された他のナノファイバーを該ナイロンナノファイバー不織布上に集積させて他のナノファイバー不織布を得る第二工程とを具備することを特徴とするナノファイバー不織布積層体の製造方法。
【請求項６】
担持体が、熱可塑性連続繊維が集積されてなり、該熱可塑性連続繊維相互間が融着されてなる不織布である請求項５記載のナノファイバー不織布積層体の製造方法。
【請求項７】
第二工程の後、ナノファイバー不織布積層体の厚み方向に加圧する請求項５記載のナノファイバー不織布積層体の製造方法。
【請求項８】
第二工程の後、担持体を取り外す請求項５記載のナノファイバー不織布積層体の製造方法。
【請求項９】
ナイロンナノファイバー不織布がナイロン６ナノファイバー不織布であり、他のナノファイバー不織布がポリウレタンナノファイバー不織布、ポリカプロラクトンナノファイバー不織布及びポリビニルアルコールナノファイバー不織布よりなる群から選ばれたナノファイバー不織布である請求項５記載のナノファイバー不織布積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高伸長性のナノファイバー不織布積層体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノファイバー不織布は、繊維径が１μｍ以下の繊維が集積されてなるものであるため、伸長させると直ちに破断し低伸長であって、取り扱いにくいということがあった。このため、ナノファイバー不織布は担持体に付着して使用されている。しかしながら、ナノファイバー不織布単体を使用したいという要求があった。この場合には、付着している担持体を取り外して剥離しなければならないが、担持体とナノファイバー不織布の付着が強く、剥離するときにナノファイバー不織布が破断することがあった。また、ナノファイバー不織布単体では所望の伸長性を得られないことが多かった。
【０００３】
このようなことから、ナノファイバー不織布を構成しているナノファイバー相互間をエポキシ化合物で架橋することが提案されている（特許文献１）。しかしながら、かかる方法は、ナノファイバー不織布の強度は向上するけれども、ナノファイバー不織布が剛直になり、伸長性及び追随性が低下する恐れがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高伸長性のナノファイバー不織布積層体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、特定の二種のナノファイバー不織布を積層一体化することにより、上記課題を解決したものである。すなわち、本発明は、ナイロンナノファイバー不織布と、該ナイロンナノファイバー不織布とは素材が異なる他のナノファイバー不織布が積層一体化してなるナノファイバー不織布積層体及びその製造方法に関するものである。
【０００７】
本発明においては、一つのナノファイバー不織布としてナイロンナノファイバー不織布が用いられる。ナイロンナノファイバー不織布を用いる理由は、これが担持体との剥離性に優れているからである。すなわち、電界紡糸装置を用いてナノファイバー不織布を製造するには、ナノファイバーを集積するための担持体が必要となる。製造後に担持体を剥離したい場合、多くのナノファイバー不織布は担持体に比較的強固に付着しており、剥離時にナノファイバー不織布が破断することが多い。しかるに、ナイロンナノファイバー不織布は、この剥離性に優れているのである。剥離性に優れている理由は定かではないが、ナイロンはアミド結合を持っており極性を持っているためであると考えられる。すなわち、電界紡糸によってナイロンナノファイバーは結晶化しやすいため、担持体に粘着しにくいのではないかと考えられる。本発明においては、ナイロンとしてナイロン６が最適である。
【０００８】
担持体が付着したナイロンナノファイバー不織布に、ナイロンとは別種の素材よりなる他のナノファイバー不織布を積層一体化する。他のナノファイバー不織布としては、伸長しやすいものが好ましく、ポリウレタンナノファイバー不織布、ポリカプロラクトンナノファイバー不織布又はポリビニルアルコールナノファイバー不織布等が用いられる。ナイロンナノファイバー不織布に積層する枚数は、一枚に限らず、二枚以上であってもよい。ポリウレタンナノファイバー不織布は、ポリウレタン特有のタック性があるため、ナイロンナノファイバー不織布に積層しただけで、概ね一体化する。他方、ポリカプロラクトンナノファイバー不織布やポリビニルアルコールナノファイバー不織布は、タック性に乏しいので、ナイロンナノファイバー不織布と積層した後、厚み方向に加圧して圧着一体化するのが好ましい。また、加圧時に加熱して圧着一体化してもよい。ナノファイバー不織布及び他のナノファイバー不織布の目付は任意であるが、所望の伸長性を実現するためには、０．１０ｇ／ｍ2以上が好ましく、０．１５〜０．８５ｇ／ｍ2程度がより好ましい。目付が低すぎると、所望の伸長性が得られにくくなる。また、目付が高すぎると、積層体が剛直になる傾向が生じる。
【０００９】
本発明に係る積層体に付着している担持体としては、熱可塑性連続繊維が集積されてなり、該熱可塑性連続繊維相互間が融着されてなる不織布が用いられる。特に、スパンボンド不織布であって、一対の平滑ロール間、一対の凹凸ロール間又は平滑ロールと凹凸ロール間で熱圧着し、連続繊維相互間が融着されたものを用いるのが好ましい。連続繊維であるため、ナイロンナノファイバー不織布中のナノファイバーと絡みにくく、熱圧着により表面が平滑となっているので、より剥離しやすくなる。熱可塑性連続繊維としては、ポリプロピレン連続繊維、ポリ乳酸連続繊維又はポリエチレンを鞘成分としポリプロピレンを芯成分とする芯鞘型複合連続繊維等が用いられる。なお、芯鞘型複合連続繊維よりなるスパンボンド不織布を熱圧着するときは、鞘成分のみが軟化又は溶融するようにして融着する。また、この担持体は、電界紡糸装置でナノファイバー不織布を製造する際に用いることもできるので、導電性を与えるために親水化処理が施されているのが好ましい。親水化処理としては、界面活性剤等の親水化剤を付与する方法や、コロナ放電処理等で連続繊維に親水性基を導入する方法が採用される。担持体は、ナノファイバー不織布積層体の使用時に剥離するのが一般的であるが、担持体を付着したまま使用することも可能である。
【００１０】
本発明に係る積層体を得るには、公知の電界紡糸装置を用いて行えばよい。具体的には、特開２０１６−１０８６９５号公報の図１に記載されている装置を用いればよい。すなわち、紡糸電極と、紡糸電極に対向する位置に設けられた収集電極と、紡糸電極と収集電極の間に置かれた担持体とで構成された電界紡糸装置を用いて、以下の少なくとも二工程を経て製造しうる。第一工程は、スパンボンド不織布等を担持体として、紡糸電極に存在するナイロン樹脂溶液から、紡糸電極と収集電極の間に生じた電界の作用で生成されたナイロンナノファイバーを担持体上に集積させてナイロンナノファイバー不織布を得る工程である。第二工程は、担持体とナイロンナノファイバー不織布が積層された積層物を積層担持体として、ナイロンナノファイバー不織布が紡糸電極側に対向するようにして用い、紡糸電極に存在する異種の樹脂溶液から、紡糸電極と収集電極の間に生じた電界の作用で生成された他のナノファイバーをナイロンナノファイバー不織布上に集積させて他のナノファイバー不織布を得る工程である。以上の二工程により、ナイロンナノファイバー不織布と他のナノファイバー不織布が積層一体化してなるナノファイバー不織布積層体が得られる。積層体には担持体が付着しているが、第二工程後に直ちに剥離してもよいし、使用時に剥離してもよい。
【００１１】
ナイロンナノファイバー不織布と他のナノファイバー不織布との積層一体化が不十分なときは、第二工程の後、厚み方向に加圧して圧着することにより、より強固な一体化を図ることができる。加圧の程度は、０．０５〜０．５ＭＰａでよい。また、加圧の際に加熱してもよい。加熱の程度も３０〜７０℃程度でよい。また、第二工程の後に、電界紡糸装置を用いて、複数枚の他のナノファイバー不織布を積層一体化してよい。たとえば、第二工程でポリウレタンナノファイバー不織布を得た後、担持体／ナイロンナノファイバー不織布／ポリウレタンナノファイバー不織布の三層積層物を三層積層担持体とし、ポリウレタンナノファイバー不織布が紡糸電極側に対向するようにして用い、カプロラクトンナノファイバー不織布をポリウレタンナノファイバー不織布上に積層してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るナノファイバー不織布積層体は、ナイロンナノファイバー不織布と他のナノファイバー不織布とが積層一体化されているので、ナイロンナノファイバー不織布単体では低伸長性であるものの、他のナノファイバー不織布の伸長性が加算され、高伸長性になるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明に係るナノファイバー不織布積層体の製造方法は、担持体上にナイロンナノファイバー不織布が当接し、ナイロンナノファイバー不織布上に他のナノファイバー不織布が当接するという方法である。そして、ナイロンナノファイバー不織布は、担持体との剥離性が良好なので、ナノファイバー不織布積層体が剥離時に破断しにくいという効果を奏する。
【実施例】
【００１４】
実施例１
［第一工程］
ナイロン６樹脂１３質量部を、酢酸と蟻酸の混合溶媒８７質量部（酢酸：蟻酸＝６７質量：３３質量部）中に均一に溶解してナイロン６樹脂溶液を準備した。このナイロン６樹脂溶液の粘度は２００ｍＰａ・ｓで、電気伝導率は０．０２５ｍＳ／ｃｍであった。一方、担持体として、ポリプロピレンよりなる連続繊維が集積されてなり、連続繊維相互間が融着しているスパンボンド不織布（目付６０ｇ／ｍ2）を準備した。上記したナイロン６樹脂溶液、担持体及び電界紡糸装置を用い、以下の条件でエレクトロスピニング法を適用した。すなわち、対向して設けられている紡糸電極と収集電極の間であって、収集電極の紡糸電極側に担持体を置き、収集電極と紡糸電極の間に１１５ｋＶの直流電圧を印加し、紡糸電極に存在するナイロン６樹脂溶液からナイロン６ナノファイバーを紡糸し、これを担持体上に集積させた。ここで、収集電極と紡糸電極間の距離は１８０ｍｍとした。以上のようにして、担持体上に目付０．１５ｇ／ｍ2のナイロン６ナノファイバー不織布を得た。
【００１５】
［第二工程］
ポリウレタン樹脂（大日精化工業株式会社製、ＲＥＳＡＭＩＮＥ  ＭＥ−０５１０ＳＨＲ）１５質量部を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド８５質量部中に均一に溶解してポリウレタン樹脂溶液を準備した。このポリウレタン樹脂溶液の粘度は２．２０Ｐａ・ｓで、電気伝導率は０．００７ｍＳ／ｃｍであった。一方、第一工程で得られた担持体及びナイロン６ナノファイバー不織布の積層物を、積層担持体として準備した。上記したポリウレタン樹脂溶液、積層担持体及び電界紡糸装置を用い、以下の条件でエレクトロスピニング法を適用した。すなわち、対向して設けられている紡糸電極と収集電極の間であって、収集電極の紡糸電極側に積層担持体を（積層担持体のナイロン６ナノファイバー不織布が紡糸電極側となるように）置き、収集電極と紡糸電極の間に１００ｋＶの直流電圧を印加し、紡糸電極に存在するポリウレタン樹脂溶液からポリウレタンナノファイバーを紡糸し、これを積層担持体のナイロン６ナノファイバー不織布上に集積させた。ここで、収集電極と紡糸電極間の距離は１８０ｍｍとした。以上のようにして、積層担持体のナイロン６ナノファイバー不織布上に目付０．８５ｇ／ｍ2のポリウレタンナノファイバー不織布を積層した。
【００１６】
以上の第一工程及び第二工程を経て、ナイロン６ナノファイバー不織布とポリウレタンナノファイバー不織布とが積層一体化されたナノファイバー不織布積層体を得た。なお、この積層体のナイロン６ナノファイバー不織布の他面には担持体が付着している。
【００１７】
実施例２
［第一工程］
実施例１の第一工程と同一の方法により、担持体上に目付０．１５ｇ／ｍ2のナイロン６ナノファイバー不織布を得た。
【００１８】
［第二工程］
ポリカプロラクトン（シグマアルドリッチ社製「４４０７４４−２５０Ｇ」）１０質量部を、トリフルオロエタノール９０質量部中に均一に溶解してポリカプロラクトン樹脂溶液を準備した。このポリカプロラクトン樹脂溶液の粘度は２．３７Ｐａ・ｓで、電気伝導率は０．０００７２ｍＳ／ｃｍであった。一方、第一工程で得られた担持体及びナイロン６ナノファイバー不織布の積層物を、積層担持体として準備した。上記したポリカプロラクトン樹脂溶液、積層担持体及び電界紡糸装置を用い、以下の条件でエレクトロスピニング法を適用した。すなわち、対向して設けられている紡糸電極と収集電極の間であって、収集電極の紡糸電極側に積層担持体を（積層担持体のナイロン６ナノファイバー不織布が紡糸電極側となるように）置き、収集電極と紡糸電極の間に３０ｋＶの直流電圧を印加し、紡糸電極に存在するポリカプロラクトン樹脂溶液からポリカプロラクトンナノファイバーを紡糸し、これを積層担持体のナイロン６ナノファイバー不織布上に集積させた。ここで、収集電極と紡糸電極間の距離は１８０ｍｍとした。以上のようにして、積層担持体のナイロン６ナノファイバー不織布上に目付０．８５ｇ／ｍ2のポリカプロラクトンナノファイバー不織布を積層した。
【００１９】
以上の第一工程及び第二工程を経て、ナイロン６ナノファイバー不織布とポリカプロラクトンナノファイバー不織布とが積層一体化されたナノファイバー不織布積層体を得た。なお、この積層体のナイロン６ナノファイバー不織布の他面には担持体が付着している。この担持体が付着している積層体を、５０℃に加熱されてなる金属ロールとゴムロールよりなる加圧ロール（圧力０．１ＭＰａ）間に通して、ポリカプロラクトンナノファイバーを軟化させた後、冷却してナイロン６ナノファイバー不織布とポリカプロラクトンナノファイバー不織布との積層一体化を促進させた。
【００２０】
実施例３
［第一工程及び第二工程］
ポリカプロラクトンナノファイバー不織布の目付を０．３ｇ／ｍ2とする他は、実施例２の第一工程及び第二工程と同一の方法により、積層担持体のナイロン６ナノファイバー不織布上に目付０．３ｇ／ｍ2のポリカプロラクトンナノファイバー不織布を得た。
【００２１】
［第三工程］
実施例１で用いたポリウレタン樹脂溶液を準備した。一方、上記第一工程及び第二工程で得られた担持体、ナイロン６ナノファイバー不織布及びポリカプロラクトンナノファイバー不織布の三層積層物を、三層積層担持体として準備した。上記したポリウレタン樹脂溶液、三層積層担持体及び電界紡糸装置を用い、以下の条件でエレクトロスピニング法を適用した。すなわち、対向して設けられている紡糸電極と収集電極の間であって、収集電極の紡糸電極側に三層積層担持体を（三層積層担持体のポリカプロラクトンナノファイバー不織布が紡糸電極側となるように）置き、収集電極と紡糸電極の間に６０ｋＶの直流電圧を印加し、紡糸電極に存在するポリウレタン樹脂溶液からポリウレタンナノファイバーを紡糸し、これを三層積層担持体のポリカプロラクトンナノファイバー不織布上に集積させた。ここで、収集電極と紡糸電極間の距離は１８０ｍｍとした。以上のようにして、三層積層担持体のポリカプロラクトンナノファイバー不織布上に目付０．５５ｇ／ｍ2のポリウレタンナノファイバー不織布を積層した。
【００２２】
以上の第一工程乃至第三工程を経て、ナイロン６ナノファイバー不織布とポリカプロラクトンナノファイバー不織布とポリウレタンナノファイバー不織布が積層一体化されたナノファイバー不織布積層体を得た。なお、この積層体のナイロン６ナノファイバー不織布の他面には担持体が付着している。この担持体が付着している積層体を、５０℃に加熱されてなる金属ロールとゴムロールよりなる加圧ロール（圧力０．１ＭＰａ）間に通して、ポリカプロラクトンナノファイバーを軟化させた後、冷却してナイロン６ナノファイバー不織布とポリカプロラクトンナノファイバー不織布とポリウレタンナノファイバー不織布の積層一体化を促進させた。
【００２３】
比較例
ナイロン６ナノファイバーシートの目付を１．０ｇ／ｍ2に変更する他は、実施例１の第一工程と同一の方法により、ナイロン６ナノファイバー不織布が担持体に付着しているものを得た。
【００２４】
実施例１〜３及び比較例で得られた担持体が付着しているナノファイバー不織布積層体及びナノファイバー不織布から、幅１００ｍｍで長さ１００ｍｍの試験片を各々５枚採取した。そして、担持体を剥離し、実施例１〜３のナノファイバー不織布積層体及び比較例のナノファイバー不織布を得た。なお、担持体の剥離はいずれも良好に行うことができた。これを、チャック間距離１０ｍｍで、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を行い、破断時の変位（伸長した長さから元の長さを減じた差）を測定した。各試験片の５枚の平均変位は、実施例１が３．３ｍｍ、実施例２が１．５ｍｍ、実施例３が２．５ｍｍであり、比較例が１．２ｍｍであった。このことから、実施例に係る積層体は、ナイロンナノファイバー不織布単体よりも、伸長性に優れていることが分かる。