纤维素非织造织物制造技术

公开了一种含有纤维素纤维的纤维素非织造织物，该纤维素纤维的纤维最大直径为１５００ｎｍ以下，并且通过固态ＮＭＲ技术确定的结晶度为６０％以上。该纤维素非织造织物孔隙率是４０％以上和９９％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种纤维素纤维和一种含有纤维的非织造织物。
技术介绍
作为材料开发的一个趋势，可以看到当今世界对纳米技术的努力，其中之一就是针对更小的结构单位和对该结构的控制。在这样的技术趋势下，专利技术人对微纤维化纤维素(以下缩写为MFC)片材成形技术进行了研究，该微纤维化纤维素是通过下述方法得到的按照专利文献1和非专利文献1公开的方法，使用天然纤维素比如厚度1μm以下的富含纤维的纸浆作为原料而得到，以及采用专利文献2所公开的醋酸菌所制造的纤维直径在大约几纳米到200nm范围内的微细而高度结晶纤维素纳米纤维(细菌纤维素，以下缩写为BC)作为原料而得到。已经知道，含有纤维直径如此微小的纤维素纤维的片材具有非常独特材料特性，比如非专利文献2中描述的极高机械强度，并且同时具有专利文献3和专利文献4公开的极低线性膨胀系数。专利文献3和专利文献4描述了一种混合材料，材料间的空间内充满树脂，显示出低线性膨胀系数。另外，最近专利文献5公开了一种混合薄膜，具有低线性膨胀系数和高透明度，并且可有效地用作光学薄膜和光学基片，其中环氧树脂或丙烯酸树脂与BC片材混合，该BC片材通过压缩然后干燥经静态培养所得的凝胶而得到。然而，因为根据例如专利文献5中由静态培养得到的BC片材是一种具有非常致密结构的片材，在将树脂单体渗入孔隙率大约30％的纤维素纤维片材的杂混步骤中花费极长时间，该过程要求在减压或增压下渗入(例如，在减压0.08MPa下渗入操作进行12小时)，因此从工业生产观点考虑是不利的。此外，纤维素纤维片材主要有助于得到该文献描述的本
所称低线性膨胀系数，其本质上是一种吸湿性材料，并且因此具有在吸收水分时容易引起物理特性变化的特性。因此，需要将混合薄膜中BC或纤维素部分尽可能减少到可以维持低线性膨胀系数特征的水平。换句话说，需要提高微孔所占体积比率(孔隙率)，树脂可以渗入纤维素非织造织物中的微孔内。同时，如专利文献6和专利文献7所公开的，由于纳米纤维产生的微细网状结构，如上所述含有纳米纤维的纤维素非织造织物预计可以具有电存储器装置中隔离层功能，并且具有如HEPA滤纸这样的高过滤特性。在该领域中，要求非织造织物有能截取微小物质的过滤性能和高透气性。为了同时满足这些要求，很需要将片材的微孔控制为微小尺寸同时提高孔隙率的技术。作为实现这一要求的措施，专利文献6和专利文献7注意到了用纤维直径微小的纤维比如纳米纤维形成非织造片材的技术。考虑到上述观点，预期可以提供含有BC或微细纤维素纤维的非织造织物的技术，该非织造织物可以是混合薄膜基体材料、隔离层或功能性滤纸，并且如在专利文献5中所述，可以考虑静态培养BC片材用作其溶液之一。然而，当制造非织造织物时，考虑到工业化生产性并且考虑到产品应用的灵活性，最好不是通过间歇法而是通过连续法生产过程进行生产，因此，从生产工艺观点看，使用静态培养BC片材处于不利位置。这是因为当连续生产静态培养BC片材时，由于片材成形速率缓慢(静态培养凝胶形成厚度1cm左右的片材通常需要5天左右时间)，并且因为还没有一种能在控制高质量的同时连续生产这样一种慢慢地产生片材的技术，所以会给生产性带来问题。很需要有一种可通过工业化应用的工艺过程由纳米纤维形成片材的技术。作为工业化生产含有纳米纤维比如BC的非织造织物的技术，专利文献7和专利文献8描述了通过生产纸张的造纸方法来从BC形成片材的实施例。另外，专利文献9公开了一种MFC造纸片材成形技术，该MFC相应于通过制作微细木浆得到的亚纳米纤维。然而，虽然这些文献描述了BC和MFC片材成形方法，但它们仅仅主要强调了与使用于普通造纸的纸浆所衍生的纤维情况相比较，应当予以重点关注的干燥方法，而并未描述对于其它步骤的任何特别的注意点。实际上，当基于这件文献公开的信息，通过进行纳米纤维比如BC的造纸方法，试图生产相对薄的适合用作例如电存储器装置隔离层的非织造织物时，难以生产高质量的没有小孔并且均一稳定性高的非织造织物，并且使用现有造纸机难以高效率地生产。 这里提及的均一性是指在至少对于片材表面来讲几毫米至10mm的分辨水平上，片材厚度的分布是否均匀。例如，当非织造织物被用作如上所述电存储器装置用隔离层时，经常使用的相对薄的膜，其隙缝宽度最小值(在呈纸带状情况下)或者直径(在呈圆形薄膜情况下)的尺寸大约为几毫米，且片材厚度为60μm以下。这样使用，要求薄膜的物理特性(强度、透气性等)有该尺寸单位上的均一性。特别是当薄膜为很薄的非织造织物时，薄膜的物理特性均一性可以大体上表示为相当于片材厚度均一性。另外，当非织造织物用作如上所述光学基片的基础材料时，很自然要求基片片材表面光学均匀性处于高水平，并且为这一目的，需要基础材料非织造织物具有高片材均一性。也就是说，有必要解决一些上述问题，以便能够工业化地提供含有微细纤维素纤维的非织造织物作为具有如上所述高功能的材料，同时其质量适合于充分利用其特性的应用领域。专利文献1JP-A-56-100801专利文献2JP-B-6-43443专利文献3WO03/040189专利文献4JP-A-2004-270064专利文献5JP-A-2005-60680专利文献6JP-A-6-129509专利文献7JP-A-2004-204380专利文献8JP-A-10-125560专利文献9JP-A-10-140493非专利文献1J.Appl.Polym.Sci.Appl.Polym.Symp.37，797-813(1983)非专利文献2第12届聚合物材料讨论会预印稿，pp.20-25(2004)
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种微细纤维素纤维，其可以完全利用纤维素固有特性比如高机械强度和高耐热性(在高温范围内的化学稳定性和尺寸稳定性)，并且提供含有该微细纤维素纤维、具有出色的片材均一性、高孔隙率(超过40％)和微细网格的纤维素非织造织物。该纤维素非织造织物能够为生产加工性能出色的复合材料提供高透明基础材料，以便与其它材料混合，并且可以用作光学材料。 本专利技术人为解决上述问题进行了充分的研究，并且因此首先发现有必要降低组成薄膜或纤维(固体或分散体)的原料纤维的纤维最大直径，并且使用结晶度高的纤维作为必要性能，该性能是生产光学用途复合材料用基础材料所必需的。本专利技术人还发现，在提纯时极少量杂质的存在，比如木质素、非纤维素多糖或者纯化天然纤维素中所含有的蛋白质或者氯或者含氯化合物的存在，会明显干扰纤维素固有特性比如高耐热性。另外，本专利技术人发现一些基本条件，其可用于使用纤维最大直径小的纤维素纤维稳定地制备高质量的非织造织物，结晶度高并且杂质很少，从而实现本专利技术。也就是说，本专利技术是一种纤维素非织造织物，其孔隙率为40％以上且99％以下，含有纤维最大直径1,500nm以下和通过固态NMR技术确定的结晶度为60％以上的纤维素纤维。如上述所述的纤维素非织造织物，其中，该非织造织物的平均透射比Tr，av为0.70以上，该平均透射比由下述公式(1)定义并且是用波长850nm的光垂直地扫描浸没于甲苯的非织造织物而确定的，(其中，Tr，av按下述公式由Tr，1与Tr，2之比定义，式中Tr，1是通过在非织造织物粘附于试管内壁条件下将甲苯装入试管中，沿垂直于非织造织物的方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素非织造织物，其孔隙率为４０％以上且９９％以下，含有纤维最大直径１，５００ｎｍ以下且通过固态ＮＭＲ技术确定的结晶度为６０％以上的纤维素纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野博文，中村三树彦，林稔，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]