(57)【要約】  【課題】薄い不織布にしても十分な強度を保てるようなＰＰＳ繊維の不織布を提供する。  【解決手段】短繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下、引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるＰＰＳ繊維を含んでなることを特徴とする不織布。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下、引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるポリフェニレンサルファイド繊維を含んでなることを特徴とする不織布。
【請求項２】
単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下、引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるポリフェニレンサルファイド繊維の含有量が５０重量％以上である請求項１記載の不織布。
【請求項３】
ポリフェニレンサルファイド繊維の乾熱収縮率が１５％以下である請求項１または２記載の不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不織布、より詳しくは、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと略す）重合体よりなるＰＰＳ繊維を含んでなる不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＰＳ繊維は、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れており、この特徴を利用した各種フィルター、電気絶縁材、抄紙カンバス、電池セパレーターなどの用途への利用が期待されている。
【０００３】
例えば、電池セパレーターは、電極間の短絡を防止するとともに、電解液中のイオン移動を可能とする微多孔を有する必要があり、短繊維からなる湿式不織布などが用いられる。この電池セパレーターの不織布は、強アルカリ水溶液や有機溶液などの電解液に浸されて使用されるため、この不織布を構成する短繊維素材には、強アルカリ水溶液や有機溶液などにも分解等しない、耐薬品性が求められる。
【０００４】
耐薬品性の高い素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなども電池セパレーターに適用しうるが、これらの素材の融点は低く、８０℃近辺の温度での連続使用は困難であり、高温下での放電にも耐えるような耐熱性の更なる向上には応えられない。この点では、ＰＰＳは耐薬品性に優れる上に、融点が高く（２８５℃）、電池セパレーター等に好適に適用できることが知られている（特許文献１，２，３参照。）。
【０００５】
また近年、電池性能の更なる向上を目的に、電池セパレーターの不織布として、耐熱性の更なる向上の他、内部抵抗の低減のためにより薄くすることも求められている。しかし、単純に不織布を薄くしただけでは、不織布の機械強度を維持できず、電極間の短絡等を生じてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平１−２７２８９９号公報
【特許文献２】特開平９−６７７８６号公報
【特許文献３】特開平１０−６４５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、薄い不織布にしても十分な強度を保てるようなＰＰＳ繊維の不織布を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、短繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下、引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるＰＰＳ繊維を含んでなることを特徴とする不織布である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、薄くしても十分な強度を保てるようなＰＰＳ繊維の不織布を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の不織布について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の不織布は、ＰＰＳ繊維を含んでなる。
【００１１】
本発明においてＰＰＳとは、繰り返し単位としてｐ−フェニレンスルフィド単位やｍ−フェニレンスルフィド単位などのフェニレンスルフィド単位を有するポリマーを意味する。ＰＰＳは、ｐ−フェニレンスルフィド単位かｍ−フェニレンスルフィド単位のいずれか一方からなるホモポリマーであってもよいし、両者を有する共重合体であってもよい。また本発明の効果を得られる範囲で、他の芳香族スルフィドが共重合されていてもよい。
【００１２】
また、ＰＰＳは、重量平均分子量が３０，０００〜７０，０００であることが好ましく、より好ましくは４０，０００〜６０，０００である。重量平均分子量を３０，０００以上とすることで、紡糸工程において糸切れを抑え、紡糸張力も高めに設定できることにより安定した紡糸性を得ることができる。また従って、ＰＰＳ繊維も力学的特性に優れたものを得ることができる。また重量平均分子量を７０，０００以下とすることで、溶融紡糸工程におけるＰＰＳの溶融粘度を抑え、紡糸設備を特殊な高耐圧仕様にする必要が無く、製造設備費用を抑えることができる。
【００１３】
また本発明の不織布を構成するＰＰＳ繊維には、本発明の効果を得られる範囲で、他の芳香族スルフィド等、他のポリマーが混合されていても良い。
【００１４】
本発明で用いるＰＰＳ繊維は、単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下でなければならない。単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘを超えると、不織布の緻密性を得たり不織布を薄くすることが困難になる。単繊維繊度の上限値としては好ましくは０．４ｄｔｅｘ以下である。一方、湿式法などの不織布の製造工程において繊維の分散を良くする上では、単繊維繊度の下限値としては０．０５ｄｔｅｘ以上が好ましく、より好ましくは０．１ｄｔｅｘ以上である。
【００１５】
一般にＰＰＳ繊維は、汎用ポリエステルやナイロンに比べ紡糸安定性に劣り、極細繊維の製造は困難であるが、上記のような単繊維繊度のＰＰＳ繊維は、超延伸挙動（スーパードロー）を利用した延伸（以下、スーパードロー延伸と呼ぶ。）とネックを伴う延伸（以下、ネック延伸と呼ぶ。）との組み合わせにより達成することができる。スーパードローは、例えば延伸温度をネック延伸のものよりも一定以上高く設定した延伸において生じ、ネックを伴わない細化挙動であり、また、配向度の上昇を伴わないものとされている。スーパードロー延伸とネック延伸とを組み合わせた条件としては例えば、まずスーパードロー延伸として１００〜１２０℃の液浴内で４〜１０倍に延伸を行い、次いでネック延伸として、９０〜９８℃の液浴中で２〜４倍に延伸を行うと良い。
【００１６】
また本発明の不織布を構成するＰＰＳ繊維は、引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上でなければならず、好ましくは４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、前述の高い要求に応えられるような不織布の強度を得ることができない。引張強度は高いにこしたことはないが、過度に高強度のものを得ようとしても、ＰＰＳの重合度を高めたり、延伸工程での延伸倍率を高めるなどで、諸工程を不安定にさせたり、製造設備費用の高騰を招くことにもなるので、引張強度の上限値としては、７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、あるいは５．０ｃＮ／ｄｔｅｘもあれば良い。かかる強度を得るには例えば、ＰＰＳ重合体の重量平均分子量を３０，０００〜７０，０００、好ましくは４０，０００〜６０，０００、特に５０，０００前後とし、ネッキング延伸の倍率を２〜４倍とすると良い。
【００１７】
また本発明の不織布を構成するＰＰＳ繊維は、１８０℃における乾熱収縮率が１５％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下である。乾熱収縮率を１５％以下とすることで、湿式不織布の製造工程において、カレンダーロールでの熱処理加工時に抄紙表面にシワなどの欠点が生じるのを防ぐことができる。また、寸法安定性に優れた不織布とし、前記のような高温環境下での使用用途においても、不織布の変形などを防ぐことができる。かかる乾熱収縮率を得る上で、前述のような、スーパードロー延伸とネック延伸との組み合わせの条件は好適な達成手段の一つである。
【００１８】
本発明の不織布を構成するＰＰＳ繊維は、繊維長が２〜３０ｍｍであることが好ましい。繊維長を２ｍｍ以上とすることで、切断時の切断抵抗を抑え、切断を容易なものとし、切断時の抵抗で繊維同士が絡まるのを防ぎ分散性も良好となる。一方、繊維長を３０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下とすることで、分散時に繊維同士の絡みが生じず、分散性が良好となる。
【００１９】
上記のようなＰＰＳ繊維から、湿式法、乾式法などにより本発明の不織布を得ることができる。また、不織布の緻密性、耐熱性、耐薬品性を、本発明の目的を逸脱して悪化させない範囲で、前述のようなＰＰＳ繊維以外の素材と混合してもよい。前述のようなＰＰＳ繊維の混率の目安としては、不織布を構成する繊維全体に対して５０重量％以上とすることが好ましく、より好ましくは８０重量％以上である。
【００２０】
不織布の目付としては、電気絶縁体、電池セパレーターなどの用途では１０〜１００ｇ／ｍ2が好ましく、より好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ2である。
【００２１】
本発明の不織布には、その用途により更に種々の加工を施しても良い。電解液が水溶液からなる電池セパレーターに使用する際は、不織布を、発煙硫酸やクロロスルホン酸などで処理して、スルホン化することで、イオン導電性を改善することができる。また、不織布を無電解メッキなどの化学メッキにより、表面を貴金属などでメッキし、電極材料として用いることもできる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００２３】
（測定方法）
（１）繊度
ＪＩＳ  Ｌ−１０１５（１９９９）−８．５の方法に準じて測定した。
【００２４】
（２）引張強度
ＪＩＳ  Ｌ−１０１５（１９９９）−８．７の方法に準じて測定した。
【００２５】
（３）乾熱収縮率
ＪＩＳ  Ｌ−１０１５（１９９９）−８．１５の方法に準じて処理温度１８０℃にて測定した。
【００２６】
尚、上記（１）〜（３）の測定については、各実施例・比較例において不織布用に切断した単繊維とは別に、測定用として長さ５１ｍｍに切断したものを用いた。
【００２７】
（４）繊維長
ＪＩＳ  Ｌ−１０１５（１９９９）−８．４の方法に準じて測定した。
【００２８】
（５）抄紙引っ張強さ
各実施例・比較例において、熱プレス後の不織布から不織布の縦（不織布の製造工程の進行方向）・横（不織布の製造工程の幅方向）のそれぞれの方向について試料幅１５ｍｍ、試料長１８０ｍｍの試料を採取し、ＪＩＳ  Ｐ８１１３に準じて、クロスヘッド速度２００ｍｍ／分で測定した。ｎ数は縦・横のそれぞれの方向についてｎ＝１０としたが、試験中に試験片が滑ったり、つかみ具の内部や、つかみ具から１０ｍｍ以内の部分で破断したり、試験片の幅方向にわたり一様でない荷重がかかった形跡があるときは、再試験を行った。
【００２９】
［実施例１］
重量平均分子量が５０，０００のＰＰＳ重合体を、紡糸温度３２０℃で、丸形状の吐出孔を有する紡糸口金（孔数１２００）から３５０ｇ／分の吐出量で吐出し、引取速度１１００ｍ／分で引き取った。
【００３０】
次に、得られた未延伸糸を集束して糸条束とし、スーパードロー延伸として１１０℃のエチレングリコール中で６倍に延伸し、一旦巻き取ることなく引き続き、ネック延伸として９８℃の水中で２．５倍に延伸した。
【００３１】
得られたＰＰＳ延伸繊維の糸条束を５ｍｍに切断して、ＰＰＳ短繊維を得た。
【００３２】
なお、繊維物性を測定するサンプルのみ、５１ｍｍに切断して測定用とした。
【００３３】
次に、得られたＰＰＳ短繊維を繊維濃度が０．４重量％となるように水に分散させてスラリーとし、このスラリーを円網抄紙機に供給し、目付１５ｇ／ｍ2の湿式不織布を得た。
【００３４】
この不織布を２４０℃のカレンダーに通して熱プレスした。
【００３５】
［比較例１］
重量平均分子量が５００００のＰＰＳ重合体を、紡糸温度３２０℃で、丸形状の吐出孔を有する紡糸口金（孔数１２００）から９０ｇ／分の吐出量で吐出し、引取速度１１００ｍ／分で紡糸を行ったが、紡糸性は悪く、糸切れが多発した。
【００３６】
次に、かろうじて得られた未延伸糸を集束して糸条束とし、ネック延伸として９８℃の水中で２．５倍に延伸した。
【００３７】
得られたＰＰＳ延伸繊維の糸条束を５ｍｍに切断して、ＰＰＳ短繊維を得た。
なお、繊維物性を測定するサンプルのみ、５１ｍｍに切断して測定用とした。
【００３８】
次に、得られたＰＰＳ延伸繊維を繊維濃度が０．４重量％となるように水に分散させてスラリーとし、このスラリーを円網抄紙機に供給し、目付１５ｇ／ｍ2の湿式不織布を得た。
【００３９】
この不織布を２４０℃のカレンダーに通して熱プレスした。
【００４０】
実施例１、比較例１について評価した結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
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実施例１と比較例１とから確認できるように、繊維強度を３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上にすることで、抄紙引っ張り強さを大幅に向上できるとともに、乾熱収縮率を１５％以下にすることで、抄紙表面のシワの発生を抑制することができた。