(57)【要約】【課題】  耐熱性、難燃性に優れた布帛を製造するに当たり、その中でも薄型且つ高密度の布帛製造に好適に用いることができるポリエーテルイミド繊維及びそれからなる布帛を提供する。【解決手段】  単糸断面の長径の長さ（ａ）と短径の長さ（ｂ）の比（ａ／ｂ）で表される扁平度が２以上であることを特徴とする扁平化されたポリエーテルイミド繊維。【選択図】  図１
2012072507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単糸断面の長径の長さ（ａ）と短径の長さ（ｂ）の比（ａ／ｂ）で表される扁平度が２以上であることを特徴とする扁平化されたポリエーテルイミド繊維。
【請求項２】
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５未満である非晶性ポリエーテルイミド系ポリマーからなり、２００℃における乾熱収縮率が５％以下、且つ単繊維繊度が５ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする非晶性ポリエーテルイミド繊維である請求項１記載の扁平化されたポリエーテルイミド繊維。
【請求項３】
溶融紡糸における繊維製造工程において、延伸を施していないことを特徴とする、請求項１または２記載の扁平化されたポリエーテルイミド繊維。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のポリエーテルイミド繊維を１０〜９０質量％含有してなる布帛。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた耐熱性、難燃性を有するポリエーテルイミド（以下、ＰＥＩと略記する）繊維からなる紙や不織布等の布帛にあって、上記性能に加え薄型で高密度であることを特徴とする布帛に好適に用いることができるＰＥＩ繊維及びそれからなる布帛に関する。
【背景技術】
【０００２】
モーター、コンデンサ、変圧器、ケーブルの絶縁紙、電池・コンデンサのセパレータ等に代表されるように電子・電気分野においては、様々な合成繊維からなる布帛がその構成部材の一部として使用されている。近年の電子機器の高性能化に伴い、これら布帛には耐熱性・難燃性の向上が強く求められており、布帛を構成する繊維には前記のような性能向上が進められてきている。
【０００３】
また電子機器の高性能化の中には、小型化、軽量化、高容量化等が含まれており、例えば電池分野におけるセパレータには薄型化、高密度化が要求されており、上記した耐熱性・難燃性の性能に加え、これら要求に対応することが必要となってきている。こうした要求は絶縁紙等のセパレータ以外の電子機器部材においても同様である。
【０００４】
耐熱性・難燃性を特徴する合成繊維としては、例えばポリメタフェニレンフタルアミド繊維やポリフェニレンサルファイト繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリベンズオキサゾール繊維、ポリエーテルイミド繊維等が挙げられる（例えば、特許文献１〜２参照。）。
【０００５】
上記した耐熱性繊維の中でもポリフェニレンサルファイト繊維はその原料や製造工程中に使用される溶剤等の化学構造から起因する含有物質により、電子・電気分野における構成部材としては用いられにくいものとなっている。また、ポリエーテルエーテルケトン繊維やポリベンズオキサゾール繊維においては、高コストであるとの理由から非常に限られた部分でのみ用いられるにとどまっている。
さらに、ポリメタフェニレンフタルアミド繊維は、電気機器部材の一部として広く用いられているが、アミド構造を有するため非常に水分を吸収しやすいことが問題となっている。
【０００６】
一方でＰＥＩ繊維は耐熱性・難燃性に優れ、且つ水分を吸収しにくいという点でポリメタフェニレンフタルアミド繊維よりも優れており、電子・電気部材としての活用が期待できる。しかしながら、ＰＥＩ繊維を用いた布帛は単糸繊度が１〜２ｄｔｅｘであり、同用途における繊度としては太いことから、それからなる布帛は厚く、密度の薄いものとなってしまうとの問題点を有している。
【０００７】
上記したように最近の電子機器の性能向上の流れの中で、それらを構成する部材の一つである合成繊維からなる布帛には、薄型化や高密度化が求められる。ＰＥＩ繊維からなる布帛において、これらの要求に対応するためには、該繊維の単糸断面の直径を小さくすること、即ち繊度を小さくすることが好適であると考えられるが、繊度の小さいＰＥＩ繊維を製造することは、製造技術的に比較的難しい他、生産性の低下、高コスト化するなどの問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１７３８２６号公報
【特許文献２】特開２００３−０４９３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、優れた耐熱性・難燃性を有し、且つ薄型で高密度な布帛とするのに好適なＰＥＩ繊維及びそれからなる布帛を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記した課題について鋭意検討した結果、布帛を構成する耐熱性・難燃性に優れるＰＥＩ繊維の単糸断面形状に着目し、該単糸断面形状を扁平化することにより、従来よりも薄型で高密度の布帛を得ることができることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は繊維単糸断面の長径の長さ（ａ）と短径の長さ（ｂ）の比（ａ／ｂ）で表される扁平度が２以上であることを特徴とする扁平化されたＰＥＩド繊維であり、好ましくは分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５未満である非晶性ＰＥＩポリマーからなり、２００℃における乾熱収縮率が５％以下、且つ単繊維繊度が５ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする非晶性ＰＥＩ繊維である上記の扁平化されたＰＥＩ繊維であり、さらに好ましくは、溶融紡糸における繊維製造工程において、延伸を施していないことを特徴とする、上記の扁平化されたＰＥＩ繊維である。
そして本発明は上記のＰＥＩ繊維を１０〜９０質量％含有してなる布帛である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。まず、本発明のＰＥＩ繊維を構成するＰＥＩ樹脂について説明する。本発明で用いるＰＥＩ樹脂は特に制限はないが、例えばサービックイノベイティブプラスチックス社製「ＵＬＴＥＭ９０１１」等が挙げられる。また、本発明の効果を損なわない範囲内において、酸化チタン、シリカ、マイカ、層状珪酸塩等で代表されるスメクタイト、無機カーボン等の無機粒子を添加してもよい。
【００１３】
本発明で用いる非晶性ＰＥＩポリマーの分子量は特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性や寸法安定性、工程通過性を考慮すると、３９０℃、せん断速度１２００ｓｅｃ−１での溶融粘度が５０００ｐｏｉｓｅ以下を満たすものが望ましく、その観点からは、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０００〜８００００のものが望ましい。高分子量のものを用いると、繊維強度、耐熱性等の点で優れるので好ましいが、樹脂製造コストや繊維化コストなどの観点からＭｗが１００００〜５００００であることが、より好ましい。
【００１４】
本発明で用いる非晶性ＰＥＩポリマーは、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比である分子量分布が、２．５未満であることが好ましい。分子量分布がこれより大きいと、揮発成分やノズルからの吐出斑が多く、工程通過性が悪くなるため、単繊維の繊度の小さいものが得られず、且つ耐熱性に優れた繊維を安定して製造することができない。分子量分布が１の場合は理想的な単分散系ポリマーであるので、その観点からは分子量分布は１．０〜２．４であるとより好ましく、１．０〜２．３であると更に好ましい。なお、詳細は後述するが、ここでいう、重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）、分子量分布は、例えば、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）の一種であるゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、ポリスチレン換算で算出することができる。
【００１５】
本発明の扁平化されたことを特徴とするＰＥＩ繊維の製造方法については、特に制限はなく、例えば扁平化された口金を用いた扁平化する方法が挙げられる。扁平化された口金を用いて扁平化された繊維を得る方法としては、公知の方法を用いても良い。また、ここで用いることができる口金の構造については、例えば図１に示される形状等が挙げられるが、これらに何ら限定されるものではない。他に扁平化するための手法として、単糸断面が円形のＰＥＩ繊維を加圧する方法を用いても良く、その方法についても公知の手法に従ってよい。
【００１６】
本発明の扁平化されたＰＥＩ繊維の単糸断面の長径（ａ）と短径（ｂ）の比（a／ｂ）で表すことができる扁平度は２以上であることが必要であり、２〜２０程度が好ましく、より好ましくは４〜１０程度である。扁平度が２未満である場合には、布帛とした時の本発明の効果が発揮されにくく、また２０より大きい場合では製造が難しくなるなどの問題が発生する。また、扁平度が大きい過ぎるものに関しては、例えば湿式紙へ加工する場合には濾水度が小さくなりすぎるため、紙加工の工程通過性に問題をきたす。
【００１７】
本発明の非晶性ＰＥＩ繊維の製造においては、公知の溶融紡糸装置を用いることができる。すなわち、溶融押出し機で非晶性ＰＥＩポリマーのペレットを溶融混練し、溶融ポリマーを紡糸筒に導きギヤポンプで計量し、紡糸ノズルから吐出させた糸条を巻き取ることで得られる。先述したように、非晶性ポリマーに延伸を施すと、高温時の収縮が大きくなることから、本発明のＰＥＩ繊維は、紡糸ノズルから吐出された糸条は延伸せずにそのまま巻き取ることが好ましい。その際の引取り速度は特に限定されるものではないが、紡糸線上で分子配向が起こると好ましくないので、５００ｍ／分〜４０００ｍ／分の範囲で引き取ることが好ましい。５００ｍ／分未満では生産性の点からは好ましくなく、一方、４０００ｍ／分を超えるような高速では、高温時の収縮を引き起こすような分子配向が進むばかりでなく、繊維の断糸が起こりやすくなるので好ましくない。
【００１８】
本発明の扁平化されたＰＥＩ繊維の単糸繊度は５ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、０．１〜５ｄｔｅｘであることがさらに好ましく、より好ましくは１〜４ｄｔｅｘ、特に好ましくは１〜３ｄｔｅｘである。単糸繊度が０．１ｄｔｅｘ未満とする場合には、上述した通常丸断面の繊維と同様に、製糸技術や生産管理の難易度が上がる他、高コスト化する等の問題点が浮上する。一方で、単糸繊度が５ｄｔｅｘを越えてしまうと、扁平化された繊維断面の短径が大きくなりすぎることにより、布帛とした際に薄型化、高密度化できなくなるとの問題点が発生する。
【００１９】
本発明の扁平化されたＰＥＩ繊維の強度は１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。強度が１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満である場合には、これを用いた布帛とした際に十分な強度を持たせることができない。
【００２０】
また本発明の扁平化されたＰＥＩ繊維の２００℃における乾熱収縮率は５％以下であることが好ましく、より好ましくは４％以下、さらに好ましくは３％以下である。２００℃での乾熱収縮率が５％を越える場合には、布帛への加工時或いは布帛とした後の使用環境における耐熱性が十分とはいえない。なお、ここで用いられる布帛とは、例えば湿式紙、不織布、織物、編物等が挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。
【００２１】
本発明の扁平化されたＰＥＩ繊維を用いて布帛を製造するが、これら布帛中の該扁平化されたＰＥＩ繊維の含有量は１０〜９０重量％であることが好ましい。布帛中の該ＰＥＩ繊維の含有量が１０重量％より少ない場合には、布帛を構成する他の繊維が布帛の厚みを支配するため、該扁平化されたＰＥＩ繊維の効果が発揮できない。また、布帛の形態維持や強度を持たせるためにはバインダー繊維等の繊維同士を融着させるための繊維が必要であり、主体繊維となる該扁平化されたＰＥＩ繊維の含有量が９０重量％を越えては布帛自体の形態保持性に問題をきたす。より好ましくは３０〜９０重量％、さらに好ましくは５０〜９０重量％である。
【００２２】
本発明の繊維は例えば以下の方法により湿式不織布を製造することができる。当該繊維を２〜２０ｍｍにカットし、バインダー繊維と共に湿式抄造することにより湿式不織布が得られる。この際、本発明の効果を損なわない範囲内において、他の繊維を混抄しても構わない。こうして得られた湿式不織布は二次加工しても構わない。
【００２３】
本発明の繊維は例えば以下の方法により乾式不織布を製造することができる。まず、当該繊維を機械捲縮加工し、繊維長を２〜１００ｍｍにカットし、カーディングによってウェブを作成する。ウェブ作成の際は本発明の繊維単独で行っても良いが、本発明の効果を損なわない範囲内によって、他の繊維を混綿しても構わない。得られたウェブをさらに、高圧水流をあてる、或いはニードルパンチングすることにより乾式不織布を得る。
【００２４】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。尚、本発明の実施例において、ＰＥＩ樹脂の分子量、繊維の扁平度、繊維強度、乾熱収縮率、濾水度、布帛厚み、布帛目付け、布帛密度、布帛強度、炭化長は以下の方法によって測定されたものを示す。
【００２５】
［ＰＥＩ樹脂の分子量分布］
ＰＥＩ樹脂の分子量分布は、Ｗａｔｅｒｓ社製のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）、１５００ＡＬＣ／ＧＰＣ（ポリスチレン換算）を用いて測定した。クロロホルムを溶媒として、０．２質量％になるように試料を溶解したのち、ろ過して測定に供した。得られた重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比から、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。
【００２６】
［繊維の扁平度］
繊維断面を光学顕微鏡或いは走査型電子顕微鏡にて写真撮影し、得られた写真より長径（ａ）と短径（ｂ）を読み取り、次式計算式より扁平度を算出した。
扁平度＝（ａ）／（ｂ）
【００２７】
［繊維強度  ｃＮ／ｄｔｅｘ］
ＪＩＳ  Ｌ１０１３試験法に準拠して、予め調湿されたヤーンを試長２０ｃｍ、初荷重０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ及び引張速度５０％／分の条件で測定し、ｎ＝２０の平均値を採用した。また繊維繊度（ｄｔｅｘ）は質量法により求めた。
【００２８】
［乾熱収縮率  ％］
１０ｃｍに切り出した繊維を、末端を固定しない状態で２００℃に保たれた空気恒温槽中で１０分間保持した後の繊維長（Ｘｃｍ）から、次式を用いて算出した。
乾熱収縮率（％）＝＜Ｘ／１０＞×１００
【００２９】
［布帛厚み  μｍ］
ＪＩＳ Ｌ１９１３試験法に準じて厚みを測定し、ｎ＝３の平均値を採用した。ただし、比較例４のみは、測定時に一定荷重をかけると厚みが潰れ、正確な数値が測れないため、見かけの厚みを測定し、ｎ＝３の平均値を採用した。
【００３０】
［布帛目付  ｇ／ｍ２］
ＪＩＳ Ｌ１９１３試験法に準じて測定し、ｎ＝３の平均値を採用した。
【００３１】
［引張強力  ｋｇ／５ｃｍ］
ＪＩＳ Ｌ１９１３に準じ、幅５cm、長さ１５cmの試験片をつかみ間隔１０ｃｍで把持し、定速伸長型引張試験機を用いて引張速度２０ｃｍ／分で伸長し、切断時の荷重値を引張強力とし、ｎ＝３の平均値を採用した。
【００３２】
［濾水度：ＣＳＦ（ｍｌ）]
ＪＩＳ Ｐ８１２１「パルプの濾水度試験方法」に準じてカナダ標準濾水度を測定した。
【００３３】
［炭化長  ｃｍ］
ＪＩＳ  Ａ１３２２試験法に準拠して、４５℃に配置した試料の下端に対して、試料の下端から５０ｍｍ離れたメッケルバーナーで１０秒間加熱したときの炭化長を測定し、ｎ＝３の平均値を採用した。
【００３４】
［実施例１］
重量平均分子量（Ｍｗ）が３２０００、数平均分子量（Ｍｎ）が１４５００、分子量分布が２．２である非晶性ＰＥＩ樹脂（サービックイノベイティブプラスチックス社製「ＵＬＴＥＭ９０１１」）を１５０℃で６時間乾燥し、紡糸温度３９０℃、吐出量０．３３ｇ／分／孔にて図１（ａ）の類似形状の口金（スリット幅０．１ｍｍ、スリット長１．２５ｍｍ）より紡出させ、速度１５００ｍ／分で巻き取り、単糸繊度２．２ｄｔｅｘのＰＥＩ繊維を得た。さらに得られた繊維を集束し、幅１０ｍｍでカットした後、これにポリエステル系バインダー繊維（（株）クラレ製「ＥＰ１０１」）を重量％で２０％となるように加えて、タッピー式角型抄紙機を用いて目付７８．８ｇ／ｍ２の紙を抄紙し、１１０℃で１分乾燥後、２１０℃でカレンダー処理した。得られた繊維の扁平度は約８．４、繊維強度は１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、２００℃における乾熱収縮率が１．１％であり、これを用いてなる紙の厚みは６７μｍ、強力は７．２１ｋｇ／１５ｍｍ、ポアサイズは０．１９μｍであった。
【００３５】
［実施例２］
使用する口金をスリット幅０．１ｍｍ、スリット長１．００ｍｍとしたこと以外は実施例１記載の方法にてＰＥＩ繊維及びそれからなる布帛を得た。得られた繊維の扁平度は約６．６、繊維強度は１．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、２００℃における乾熱収縮率が１．７％であり、これを用いてなる紙の厚みは７８μｍ、強力は７．０６ｋｇ／１５ｍｍ、ポアサイズは０．５３μｍであった。
【００３６】
[実施例３]
使用する口金をスリット幅０．１ｍｍ、スリット長０．５０ｍｍとしたこと以外は実施例１記載の方法にてＰＥＩ繊維及びそれからなる布帛を得た。得られた繊維の扁平度は約４．３、繊維強度は２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、２００℃における乾熱収縮率が２．１％であり、これを用いてなる紙の厚みは７３μｍ、強力は６．９８ｋｇ／５０ｍｍ、ポアサイズは１．７８μｍであった。
【００３７】
[実施例４]
紡出吐出量を０．６６ｇ／分／孔とし、得られる繊維の単糸繊度を４．４ｄｔｅｘとしたこと以外は実施例１記載の方法にてＰＥＩ繊維及びそれからなる布帛を得た。得られた繊維の扁平度は約８．６、繊維強度は１．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、２００℃における乾熱収縮率が０．８％であり、これを用いてなる紙の厚みは７４μｍ、強力は６．１８ｋｇ／１５ｍｍ、ポアサイズは２．２１μｍであった。
【００３８】
[比較例１]
使用する口金を丸型としたこと以外は実施例１記載の方法にてＰＥＩ繊維及びそれからなる布帛を得た。得られた繊維の扁平度は約１．０、繊維強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、２００℃における乾熱収縮率が２．５％であり、これを用いてなる紙の厚みは７６μｍ、強力は６．８５／１５ｍｍ、ポアサイズは７．０３μｍであった。
【００３９】
[比較例２]
紡出吐出量を０．１６ｇ／分としたし、得られる繊維繊度が１．１ｄｔｅｘとしたこと以外は比較例１記載の方法にてＰＥＩ繊維及びそれからなる布帛を得た。得られた繊維の扁平度は約１．０、繊維強度は２．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、２００℃における乾熱収縮率が２．２％であり、これを用いてなる紙の厚みは７７μｍ、強力は７．０２／１５ｍｍ、ポアサイズは５．０８μｍであった。
【００４０】
【表１】
2012072507.tif 000003
【００４１】
表１に示した通り、実施例１〜４、比較例１〜２で得られた布帛は、難燃性を特徴とするＰＥＩ系繊維を主成分として構成されているため、炭火長が短く、高い難燃性を示す。
特に本発明の扁平化されたＰＥＩ繊維を用いて布帛とした場合においては、同一繊度で構成された丸断面のＰＥＩ繊維を用いた場合と比較してポアサイズを低減させることが可能であり、例えば電気部材の一部である絶縁紙として用いられる場合において、絶縁性能を発揮することができる。
さらに、本発明の扁平化されたポリエーテルイミド系繊維は、延伸しないことを特徴としており、２００℃における乾熱収縮率が５％以下であり、それらからなる布帛においても極めて寸法安定性に優れた布帛を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、耐熱性・難燃性に加え、且つ薄型で高密度の布帛、及びこれらを構成する繊維を安価に効率よく提供することがでる。近年高性能化が進んでいる電気・電子分野においても、電子機器を構成する部材の一つとして好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の扁平繊維の横断面の一例を示す模式図。
【図１】
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