(57)【要約】【課題】  本発明は、薄膜である上に、耐熱性、耐アルカリ性、機械的強度、寸法安定性を有するポリフェニレンサルファイド製の不織布およびその製造方法を提供する。【解決手段】  結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む湿式不織布であり、前記湿式不織布に熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめた湿式不織布。また、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む繊維の分散体を湿式抄紙して湿体シートを得た後、前記湿体シートに熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめる湿式不織布の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む湿式不織布であり、前記湿式不織布に熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめたことを特徴とする湿式不織布。
【請求項２】
前記湿式不織布の熱処理温度が、１３０〜２７０℃であることを特徴とする請求項１に記載の湿式不織布。
【請求項３】
前記結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維は、１３０〜２７０℃で熱処理されていることを特徴とする請求項１または２に記載の湿式不織布。
【請求項４】
前記結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の繊維径が１０μｍ以下で、繊維長が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の湿式不織布。
【請求項５】
前記結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維が６５〜２０質量％、前記結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維が３５〜８０質量％の配合比率であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の湿式不織布。
【請求項６】
前記湿式不織布が、前記結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の熱融着または熱圧着により構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の湿式不織布。
【請求項７】
結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む繊維の分散体を湿式抄紙して湿体シートを得た後、前記湿体シートに熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめることを特徴とする湿式不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維からなる湿式不織布およびその製造方法に関するものである。該湿式不織布は、耐熱性、電気絶縁性が要求される耐熱静電気絶縁材料および耐熱性特殊フィルターや電池セパレータ等の広範な用途に適用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、耐熱性を有する不織布の原料に合成繊維が広く使用されている。特に耐熱性繊維である全芳香族ポリアミド短繊維と同種の全芳香族ポリアミド系パルプとを混抄した湿式法による不織布が広く知られている。また、ポリフェニレンサルファイド繊維を用いた不織布に関しては、特許文献１に未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を融着成分として熱圧着する乾式不織布を得る方法や、特許文献２に未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を熱圧着した紙状のスパンボンド不織布、および特許文献３にポリフェニレンサルファイド繊維からなる紙等が開示されている。
【０００３】
しかしながら、全芳香族ポリアミド繊維を主体とした湿式不織布は、耐酸性および耐加水分解性が劣り、また吸湿性があることも欠点となり、用途が限定されている。
一方、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を融着成分として熱圧着する乾式不織布や、スパンボンド法による長繊維不織布は、いずれも湿式不織布に必要な低目付を得ようとするとシートむらが生じるため、低目付にて緻密で均一な不織布が得られない欠点がある。また、特許文献３に開示されたポリフェニレンサルファイド繊維からなる紙は、シート強力、特に湿潤強力が低いため、連続的な抄紙が困難であり、湿式不織布としての展開が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平３−２５５３７号公報
【特許文献２】特開平３−８９１号公報
【特許文献３】特開平１−２７２８９９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、薄膜である上に、耐熱性、耐アルカリ性、機械的強度、寸法安定性を有するポリフェニレンサルファイド製の不織布およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の湿式不織布は、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む湿式不織布であり、前記湿式不織布に熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめたことを特徴とする。
また、前記湿式不織布の熱処理温度が、１３０〜２７０℃であることが好ましい。
また、前記結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維は、１３０〜２７０℃で熱処理されていることが好ましい。
【０００７】
また、前記結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の繊維径が１０μｍ以下で、繊維長が１０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、前記結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維が６５〜２０質量％、前記結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維が３５〜８０質量％の配合比率であることが好ましい。
また、前記湿式不織布が、前記結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の熱融着または熱圧着により構成されていることが好ましい。
また、本発明の湿式不織布の製造方法は、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む繊維の分散体を湿式抄紙して湿体シートを得た後、前記湿体シートに熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の湿式不織布は、薄膜である上に、耐熱性、耐アルカリ性、機械的強度、寸法安定性に非常に優れており、耐熱性、電気絶縁性が要求される耐熱静電気絶縁材料および耐熱性特殊フィルターや電池セパレータ等の広範な用途に好適に用いられる。また、本発明の湿式不織布の製造方法は、上記湿式不織布を好適に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む湿式不織布であり、前記湿式抄不織布に熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめたことによって、３０質量％程度の濃厚なアルカリ水溶液中でも劣化することなく、耐熱性、機械的強度および寸法安定性に、非常に優れた湿式不織布を提供することができる。
【００１０】
湿式不織布の熱処理により未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にしなかった場合、結晶相の残存が不十分なため、流動開始温度が低く、耐熱性が不十分となる。また、湿式不織布の機械的強度が不足し、突き刺し強度や切創性が不十分となる。
【００１１】
湿式抄紙時に結晶化度が２５％以上の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維のみを使用した場合、繊維の流動開始温度が高いため、熱融着しにくくなり、バインダーとして使用しずらくなる。つまり、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維が融着している不織布を構成しずらくなり、湿式不織布の機械的強度が不足し、突き刺し強度や切創性が不十分となる。
【００１２】
また、湿式抄紙時に結晶化度が２５未満の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維のみを使用した場合、湿式抄紙時や湿式不織布の熱処理時に収縮によるシワや破損が発生しやすくなる。
延伸ポリフェニレンサルファイド繊維および湿式不織布熱処理後の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度に上限の制限はないが、ポリフェニレンサルファイド繊維の飽和結晶化度で制限される。ポリフェニレンサルファイド繊維の飽和結晶化度は、繊維の形態（繊維径、分子の配向度など）によって、多少上下するが、一般的には６０％とされている。
【００１３】
本発明においては、延伸ポリフェニレンサルファイド繊維および湿式不織布は、１３０〜２７０℃で熱処理されていることが好ましい。該熱処理の時間は、５分〜１８０分が好ましい。ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめるには、ポリフェニレンサルファイド繊維を再結晶温度〜融点の温度で熱処理する必要がある。その際の温度は、１３０〜２７０℃が好ましい。熱処理温度が再結晶温度以下であるとポリフェニレンサルファイド繊維が結晶化せず、結晶化度が２５％以上にならない。また、融点より高い温度で熱処理すると、ポリフェニレンサルファイド繊維が溶融し、繊維形状を維持することができない。再結晶温度は約１２０〜１３０℃、融点は、２７０〜２９０℃程度であるため、１３０〜２７０℃で熱処理されていることが好ましい。結晶化度を２５％以上にせしめた延伸ポリフェニレンサルファイド繊維は、耐熱性が高く、寸法変化率が小さいため、湿式抄紙時に収縮によるシワや破損が発生せず、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめた湿式不織布は、耐熱性、耐アルカリ性、機械強度、寸法安定性に優れた湿式不織布となる。
【００１４】
本発明における結晶化度の測定は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）や示差熱分析（ＤＴＡ）で測定可能な融解吸熱量や再結晶発熱量から結晶化度を測定する。
本発明においては、次の方法で結晶化度を算出した。（株）島津製作所製示唆走査熱量測定装置を使用して、昇温速度１０℃／分、窒素ガス気流気化（３０ｍＬ／分）の条件で示唆走査熱量測定を行い、再結晶発熱量、融解吸熱量およびポリフェニレンサルファイドの飽和結晶化度（６０％）から下記式に従って結晶化度を算出した。
結晶化度（％）＝｛１−再結晶発熱量（Ｊ／ｇ）／融解吸熱量（Ｊ／ｇ）｝×６０％
【００１５】
本発明において、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維および結晶化度が２５％未満のポリフェニレンサルファイド繊維の繊維径は１０μｍ以下、繊維長は１０ｍｍ以下が好ましく、特に好ましくは繊維径が５μｍ以下、繊維長が７ｍｍ以下である。繊維径が１０μｍ超、繊維長が１０ｍｍ超になると、繊維にヨレが発生し、地合ムラが発生しやすくなる。
【００１６】
本発明において、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維は、湿式不織布を構成する全繊維の２０〜６５質量％の範囲で混合されていることが好ましい。２０質量％未満であると、不織布の通気性と柔軟性が悪くなりやすく、６５質量％超になると、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の熱融着点または熱圧着点が不足し、機械的強度が悪くなりやすい。本発明において、結晶化度が２５％未満のポリフェニレンサルファイド繊維は、湿式不織布を構成する全繊維の３５〜８０質量％の範囲で混合されていることが好ましい。３５質量％未満であると、繊維同士の融着が弱くなり、機械的強度が弱くなる傾向にあり、８０質量％超になると、不織布の通気性と柔軟性が悪くなりやすい。
【００１７】
以上説明したように、本発明の湿式不織布は、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む湿式不織布であり、前記湿式抄不織布に熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめたことによって、３０質量％程度の濃厚なアルカリ水溶液中でも劣化することなく、耐熱性、機械的強度および寸法安定性に、非常に優れ、耐熱性、電気絶縁性が要求される耐熱静電気絶縁材料および耐熱性特殊フィルターや電池セパレータ等の広範な用途に好適に用いられる。
【００１８】
次に、本発明の湿式不織布の製造方法について説明する。
本発明の湿式不織布の製造方法は、結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を含む繊維の分散体を湿式抄紙して湿体シートを得た後、前記湿体シートに熱処理を施し、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめることを特徴とする。
例えば、繊維径１０μｍ以下、繊維長１０ｍｍ以下に裁断された結晶化度が２５％以上の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を水に分散する。水に投入する順序は決まっていない。本発明に用いる繊維は、離解工程では均一に分散しにくいため、パルパーやアジテータのような分散装置や、超音波分散装置を用いることによって、良好な分散が可能である。分散剤を使用する場合には、公知の分散剤を使用すればよい。
【００１９】
上記で得られた繊維の分散体を、長網式、短網式、円網式、傾斜式などの湿式抄紙機を適用し、抄紙して湿体シートを得る。次に連続したワイヤーメッシュ状の脱水パートで脱水する。脱水後、多筒式やヤンキー式ドライヤー等の乾燥パートを通すことによって乾燥及び結晶化度が２５％未満の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を融着させる。
上記で得られた乾燥融着させた湿体シートを多筒式、ヤンキー式や電熱式ドライヤー、熱風式や赤外線式の乾燥炉で熱処理することにより未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の結晶化度を２５％以上にせしめて湿式不織布を作製する。熱処理に熱風循環型オーブンを使用することもできる。
【００２０】
以下、本発明の湿式不織布およびその製造方法を実施例によって説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
熱風循環型オーブン中で、１３０℃で１０分間熱処理し、結晶化度を４０％にせしめた繊維径９．５μｍ、繊維長６ｍｍの延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と、繊維径９．５μｍ、繊維長６ｍｍの結晶化度が１６％の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を、各々５０：５０の質量比率で水に０．０５質量％の濃度でパルパー内に投入し３０分間分散し、繊維の分散体からなる抄紙材料を作製した。
【００２２】
上記抄紙材料を、ＪＩＳ  Ｐ８２２２に規定する標準型手抄き装置を用いて湿体シートを抄紙した。その後、得られた湿体シートを手抄き装置から取り出した後に、ヤンキードライヤーにて１２０℃で乾燥し、熱風循環型オーブン中で、１３０℃で１０分間熱処理して本発明の湿式不織布を得た。
得られた熱処理後湿式不織布の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維部分の結晶化度は３７％であった。また、熱処理後湿式不織布の厚さは１０５μｍ、密度は０．４８ｇ／ｃｍ３であった。
【実施例２】
【００２３】
延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の熱処理条件を１５０℃で１０分間に変更し、結晶化度を５４％にせしめた繊維径９．５μｍ、繊維長６ｍｍの延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を使用し、得られた湿体シートへの熱風循環型オーブンにおける熱処理温度を１５０℃で１０分間に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明の湿式不織布を得た。
得られた熱処理後湿式不織布の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維部分の結晶化度は４９％であった。また、熱処理後湿式不織布の厚さは９９μｍ、密度は０．４１ｇ／ｃｍ３であった。
【実施例３】
【００２４】
抄紙条件を変えた以外は実施例１と同様にして、厚さ５０μｍ、密度は０．３９ｇ／ｃｍ３の本発明の湿式不織布を得た。
【実施例４】
【００２５】
結晶化度を４０％にせしめた延伸ポリフェニレンサルファイド繊維と結晶化度が１６％の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の質量比率を各々６５：３５とした以外は、実施例１と同様にして本発明の湿式不織布を得た。
得られた熱処理後湿式不織布の厚さは１００μｍ、密度は０．４２ｇ／ｃｍ３であった。
【００２６】
［比較例１］
湿体シートへの熱風循環型オーブンにおける熱処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして比較用の湿式不織布を得た。
【００２７】
［比較例２］
結晶化度を４０％にせしめた延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の代わりに市販されている繊維径９．４μｍ、繊維長５ｍｍの結晶化度が２０％の延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を使用した以外は、実施例１と同様にして、比較用の湿式不織布を得ようとしたが、ヤンキードライヤーにて１２０℃で乾燥する際、収縮による破損が発生し、湿式不織布を得ることができなかった。
【００２８】
［比較例３］
結晶化度が１６％の未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維の代わりに結晶化度を３８％にせしめた未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維を使用した以外は、実施例１と同様にして、比較用の湿式不織布を得ようとしたが、ヤンキードライヤーにて１２０℃で乾燥しても、強度不足のため湿式不織布を得ることができなかった。
【００２９】
上記実施例１〜４および比較例１で得られた湿式不織布について下記の特性を評価した。
＜引っ張り強度＞
ＪＩＳ  Ｃ  ２１１１に準じて引っ張り強度を測定した。得られた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2011106043.tif 000002
【００３１】
＜突き刺し強度＞
突き刺し強度は、オリエンテック社引張圧縮試験装置に、１ｍｍφ先端Ｒ５のニードルを固定し、５０ｍｍ／分の速度で、試験片対して垂直に突き刺し、湿式不織布を貫通するのに要する力（Ｎ）を測定した。得られた結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2011106043.tif 000003
【００３３】
表１、表２の結果から明らかなように、本発明の湿式不織布は、引っ張り強度、突き刺し強度共に非常に優れたものであった。