JPH0754267A - 親水性ポリオレフィン系多孔質繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 親水化処理時の不純物の残存がなく、長期間
の保存に耐えうる親水性ポリオレフィン系多孔質繊維の
提供。 【構成】 ポリオレフィンからなる繊維本体と、前記ポ
リオレフィンと溶融下でパラフィンワックを混合し、所
定のドラフト率で溶融紡糸して、延伸，熱処理後に前記
パラフィンワックスを除去して形成される微細孔とを有
するポリオレフィン系多孔質繊維を基本構成としてい
る。この繊維は、繊維本体の比表面積が２０ｍ² ／ｇ以
上で、繊維本体に対する前記微細孔の比率が２０％以上
で、繊維本体の繊度が５０デニール以下である。繊維に
は、パラフィンワックスの除去後にプラズマ照射による
親水化処理が施されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポリオレフィン系多
孔質繊維に関し、特に、親水化処理を施したポリオレフ
ィン系多孔質繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンやポリプロピレンなどを原
材料とするポリオレフィン系の多孔質繊維は、空隙率が
大きいことなどから、例えば、保液量の増大を図るバッ
テリーセパレータなどの用途での利用が期待されてい
る。ポリオレフィン系多孔質繊維をバッテリーセパレー
タに利用する際には、多孔質繊維の表面から繊維内部に
形成された微細孔の内面まで電解液が浸透することが重
要な要件となる。

【０００３】疎水性材料であるポリオレフィン系多孔質
繊維に対して、このような親水性を付与する手段として
は、従来、例えば、特開昭５８−２１９９４０号公報に
開示されている親水化処理が公知である。この公報に開
示されている親水化処理は、ポリオレフィンと親和性を
有し、かつ、水と混合可能な親水化液体中、または、こ
れらの水溶液中に繊維を浸漬し、親水化液体を微細孔中
に侵入させ、その後に、繊維を水洗することにより、微
細孔中に侵入した親水化液体を除去していた。

【０００４】このような用途に用いられる親水化液体と
しては、例えば、メタノール，エタノール，プロパノー
ル，エチレングリコールなどのアルコール類、または、
各種界面活性剤が採用されている。しかしながら、この
ような従来の方法により親水化処理された多孔質繊維に
は、以下に説明する技術的課題が指摘されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記公報に
示されている親水化処理では、親水化液体での浸漬処理
後に、多孔質繊維を水洗して、親水化液体を除去するこ
とになるが、十分に水洗を行っても微細孔の内部まで侵
入した親水化液体を完全に除去することが、非常に困難
な状況にあって、多孔質繊維の微細孔内に微量のアルコ
ール類や界面活性剤が残存することになる。

【０００６】ところが、このような状況の多孔質繊維を
バッテリーセパレータに用いると、微細孔内に残存して
いた親水化液体が、時間の経過とともに電解液中に溶出
し、バッテリー性能に悪影響を及ぼす恐れがあった。ま
た、上記公報に開示されている親水化処理では、親水化
処理および水洗処理の後に、繊維を乾燥させると、親水
性が喪失されので、その保存性にも問題があった。

【０００７】つまり、ポリオレフィン系多孔質繊維を、
バッテリーセパレータに採用して、保液量を増大させる
ためには、繊維の微細孔内にバッテリー性能に悪影響を
及ぼす不純物を残存させることなく、親水化処理ができ
ること、および、親水化処理が施された繊維を乾燥させ
ても親水性が喪失されず、長期間の保存に耐えうるよう
にすることが重要な技術的課題となっていた。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、こ
のような問題が解決できるポリオレフィン系多孔質繊維
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ポリレフィンからなる繊維本体と、前記
ポリオレフィンと溶融下でパラフィンワックを混合し、
所定のドラフト率で溶融紡糸して、延伸，熱処理後に前
記パラフィンワックスを除去して形成される微細孔とを
有する親水性ポリオレフィン系多孔質繊維であって、前
記繊維本体の比表面積が２０ｍ² ／ｇ以上で、前記繊維
本体に対する前記微細孔の比率が２０％以上で、前記繊
維本体の繊度が５０デニール以下であって、前記パラフ
ィンワックスの除去後にプラズマ照射による親水化処理
を施したことを特徴とする。

【００１０】プラズマ照射処理は、ポリオレフィン系多
孔質繊維からなる綿，不織布，織物，編物について行う
ことができる。本発明の親水性ポリオレフィン系多孔質
繊維をより詳細に説明すると、本発明においてプラズマ
照射により親水性が付与される多孔質繊維は、ポリオレ
フィンと、パラフィンワックスとを溶融混合し、所定の
ドラフト率、例えば、ドラフト率２００以下で押出機に
て溶融紡糸し、その後、延伸，熱処理を施して、しかる
後に、パラフィクワックスを除去することにより形成さ
れる。

【００１１】このとき、パラフィンワックスを除去する
ことにより形成される微細孔の比率を２０％以上にする
ために、ポリオレフィンに対するパラフィンワックスの
添加量を調整する。微細孔の比率が２０％以下になる
と、保液量が十分に確保されないので、比率は２０％以
上に保つ必要がある。また、本発明の多孔質繊維では、
繊維本体の比表面積が２０ｍ² ／ｇ以上に限定される。
この理由は、比表面積が２０ｍ² ／ｇ以下になると、上
記と同様に保液量が十分に確保されなくなるからであ
る。

【００１２】さらに、繊維本体の繊度が５０デニール以
下に限定する理由は、繊度が５０デニールを越えると、
カード機の通過性が極端に悪くなり、例えば、不織布の
ように目の細かい製品にすることができなくなるからで
ある。

【００１３】

【作用】上記構成の親水性ポリオレフィン系多孔質繊維
によれば、プラズマ照射により親水化処理が行われるの
で、従来の親水化処理のように、微細孔内に不純物が残
存することがなくなる。また、親水性は、長期間保存し
ても喪失されることがない。

【００１４】

【実施例】以下本発明の好適な実施例について、参考例
とともに詳細に説明する。実施例 多孔質繊維の製造 ＭＦＲ値が５．５ｇ／分の高密度ポリエチレン（三井石
油化学株式会社製；商品名ハイゼックス２２００Ｊ）１
００部と、パラフィンワックス（日本石油化学株式会社
製；商品名１４５°パラフィン）１００部とを、機械的
な手段より混合して原料を作成した。作成した原料を、
スクリュウ径が２５ｍｍ，０．４ｍｍφ×１６０ホール
のノズルを取り付け、１４５〜１８０℃に設定された溶
融紡糸機に供給し、巻取速度が２００ｍ／分で、ドラフ
ト率が８０で１０デニールの未延伸糸を作成した。

【００１５】得られた未延伸糸を１２本集めて、ローラ
式延伸機を用いて、１１０℃の雰囲気温度で全延伸倍率
が３．０倍，歪み速度４０％／分で延伸し、巻き取っ
た。引き続いて、この繊維を紙管に巻いた状態で、１１
０℃のオーブン中で１時間定長熱処理を施し、さらに機
械捲縮加工をして１５個／インチの捲縮を付与し、５ｍ
ｍにカットして、ステープルファイバーとした後に、こ
れらを室温のヘキサン中に浸漬して、パラフィンワック
スを抽出した。得られた多孔質短繊維は、空隙率（細孔
の比率）が４５％、比表面積が３９ｍ² ／ｇ、繊度が２
デニールであった。繊維表面の細孔径は、０．５〜１μ
ｍであった。

【００１６】親水化処理 上記工程で得られた多孔質短繊維を以下の条件でプラズ
マ照射処理を施した。プラズマ処理装置として、平行平
板型真空薄膜実験装置（平野テクシート製）を用いて、
発振周波数１３．５６ＭＨｚ、真空度１ｔｏｒｒ（酸素
ガス雰囲気中）として、８ｇの綿状サンプル（で得ら
れた多孔質繊維）を、直径２４ｃｍのガラスシャーレ中
に、見かけ厚みが約１ｃｍになるように敷きつめ、この
状態でこれをプラズマ処理装置の極板間に設置して処理
を行った。

【００１７】プラズマ処理の条件は、出力５０Ｗとし
て、照射を表面から５分間、裏面から５分間それぞれ行
った。このようなプラズマ処理を行った多孔質繊維につ
いて、その後、繊維強度，濡れ性，吸水率および染料吸
着性を測定した。この測定結果から、本実施例の多孔質
繊維では、プラズマ照射による親水化処理後も繊維強度
が保たれ、多孔質の繊維構造を損なうことなく、微細孔
内部の表面が親水化できることを、吸水率と染料吸着性
とから確認することができた。以下の表に測定および評
価結果を示している。

【００１８】なお、上記測定および評価は以下に説明す
る内容に基づいて行った。 濡れ性：水中に綿状の多孔質繊維を投入し、繊維内部に
水が浸水するか否かを目視により観察した。 吸水率（％）：綿状サンプル３ｇをティーバックに入
れ、水に６０分間浸漬し、３分間遠心脱水した後の重量
ｗｇを測定し、以下の式により水分率を算定した。 吸水率（％）＝｛（Ｗ−３）／３｝×１００

【００１９】染料吸着性：ビーカー中に２００ｍｌの染
料溶液（ダイレクトイエロー，５０ｐｐｍ）を入れ、綿
状サンプルをその中に２ｇ投入し、攪拌して１時間後に
染料溶液の一部を抽出し、吸光度を測定することによ
り、残存する染料濃度を求め、以下の式により染料除去
率を算出した。 染料除去率（％）＝（残存濃度／初期濃度）×１００

【００２０】参考例１ 上記実施例に対して、プラズマ照射による親水化処理に
おいて、表面のみ照射し、かつ、照射時間を３分間とし
たこと以外は、実施例と同様の条件で多孔質繊維を作成
し、同様の条件でその特性を測定，評価した。得られた
繊維は、濡れ性の評価において、その表面部分のみ水が
侵入し、中心部分は、水濡れしない状態となった。ま
た、吸水率および染料除去率は、ともに実施例よりも低
い値であった。以下の表に測定および評価結果を示して
いる。

【００２１】参考例２，３ 参考例２として、上記実施例に対して、プラズマ照射に
よる親水化処理において、表面のみ照射し、かつ、照射
時間を１５分間としたこと以外は、実施例と同様の条件
で多孔質繊維を作成し、同様の条件でその特性を測定，
評価した。また、参考例３として、上記実施例に対し
て、プラズマ照射による親水化処理において、表面のみ
照射し、かつ、プラズマ処理の出力を１５０Ｗとし、照
射時間を３分間としたこと以外は、実施例と同様の条件
で多孔質繊維を作成し、同様の条件でその特性を測定，
評価した。

【００２２】参考例２では、濡れ性や吸水率および染料
除去率については、実施例よりも低い値になっていた。
また、繊維強度保持率の低下が大きくなっていた。一
方、参考例３においても同様な傾向が認められ、特に、
この例では、繊維の一部に溶融した部分があることが観
察された。吸水率と染料除去率とが実施例に比べて低下
していることは、微細孔の一部が溶融により塞がれたこ
とを示している。以下の表に測定および評価結果を示し
ている。

【００２３】参考例４ ポリプロピレン製ステープルファイバー（２ｄ×５ｍ
ｍ）の綿状サンプルについて、実施例と同様な条件でプ
ラズマ照射を行い、実施例と同様な条件で特性を測定，
評価した。濡れ性の発現は認められたが、繊維表面から
内部に通じる微細孔がないため、吸水率と染料除去率と
がほぼゼロであった。以下の表に測定および評価結果を
示している。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】以上、実施例および参考例で詳細に説明
したように、本発明にかかる親水性ポリオレフィン系多
孔質繊維によれば、プラズマ照射により疎水性材料であ
るポリオレフィン系樹脂からなる多孔質繊維の微細孔の
内部表面を親水化するため、プラズマ照射の条件を選ぶ
ことにより、発熱，樹脂溶融による微細孔の閉塞を抑え
て、初期の目的を達成できることが確認された。

【００２６】これによりアルコール類や界面活性剤水溶
液により微細孔内部を濡らしてから、微細孔内部を水で
置換するという従来の親水化処理によらず、微細孔内部
を親水化することができ、このため、従来の親水化処理
で問題となっていた微量のアルコール類や界面活性剤の
溶出が防止され、バッテリセパレータなどの用途に広く
活用することが期待される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリオレフィンからなる繊維本体と、前記
   ポリオレフィンと溶融下でパラフィンワックを混合し、
   所定のドラフト率で溶融紡糸して、延伸，熱処理後に前
   記パラフィンワックスを除去して形成される微細孔とを
   有する親水性ポリオレフィン系多孔質繊維であって、 前記繊維本体の比表面積が２０ｍ² ／ｇ以上で、前記繊
   維本体に対する前記微細孔の比率が２０％以上で、前記
   繊維本体の繊度が５０デニール以下であって、前記パラ
   フィンワックスの除去後にプラズマ照射による親水化処
   理を施したことを特徴とする親水性ポリオレフィン系多
   孔質繊維。