[发明专利]极细纤维及纤维分散液

说明书

本发明涉及极细纤维，其纤维直径(D)为100～5000nm，纤维长度(L)相对于纤维直径(D)之比(L/D)为3000～6000，羧基末端基量为40eq/ton以上。本发明的极细纤维在水系介质中不发生凝集，能够确保优异的均匀分散性。

技术领域

本发明涉及在水系介质中的均匀分散性优异，纤维直径为100～5000nm的极细纤维、以及该极细纤维在介质中均匀地分散了的纤维分散液。

背景技术

现在，不仅衣料用途，纤维的用途的多样化进展至产业材料用途，其所要求的特性也各式各样，为了响应该要求，提出了与多种多样的纤维要素技术有关的提案。

在这些技术之中，关于纤维的极细化，由于发挥细而长这样的只有纤维原材料才有的形态特征，加工成纤维制品时对特性的效果大，因此进行了积极地研究和技术开发。

合成纤维的极细化方法根据聚合物的特性、所要求的特性进行各种选择，将难溶解成分和易溶解成分制成具有海岛型的截面的复合纤维，从该复合纤维除去易溶解成分，从而使由岛成分构成的极细纤维产生的复合纺丝法从生产性、稳定性这样的观点考虑在工业上多被采用。

通过该复合纺丝法而获得的极细纤维主要是应用于抹布、中性能过滤材料的纤维直径为数μm的微纤维，但随着该技术的高度化进展，近年来，也能够制造具有极限细度的纳米纤维。

纤维直径成为数百nm的纳米纤维由于其每重量的表面积即比表面积、材料的柔软度增加，因此一般认为表现一般的通用纤维、微纤维所不能获得的特异特性、所谓的纳米尺寸效果。所谓该纳米尺寸效果，可举出例如，由其比表面积增加引起的气体吸附效果(比表面积效果)、此外由微细的空隙引起的吸水效果。

纳米纤维由于不能用其1根纤维进行加工，因此以多种形态实施处理、高级加工，近来，作为片状物、成型加工品的填料的纳米纤维的有效利用正在受到关注。作为实现该片状物、填料的纤维原材料的形态之一，有使切割为所希望的长度的纳米纤维均匀地分散于介质的纤维分散液。

这样的纤维分散液其本身也具有易流动性、吸附性、透明性、结构发色性、以及触变性等特异性能，因此作为新的高性能原材料而受到关注。其中，纳米纤维由于作为长轴(纤维长度)相对于短轴(纤维直径)之比的长宽比大，因此在制成纤维分散液时显示优异的触变性。因此，这些纤维分散液在静置状态(低剪切力下)下为高粘性因此易于保持分散液状态，另一方面，在纤维分散液的加工工序(高剪切力下)中显示低粘性因此操作性优异。因此，可以期待上述纤维分散液作为树脂、涂料、化妆品等的填料而利用。

进一步，通过将该纤维分散液用喷雾器等进行喷射，从而制成具有微细的空隙结构的3维结构体，或通过将纤维分散液通过湿式抄纸法等制成片状物，从而向以高功能的过滤材料、可以控制吸音波长的下一代吸音材料、以及电池隔板等产业材料领域为中心的展开的研究也进展。

然而，只要是纳米纤维在介质中确保优异的分散状态的情况，就成为具有上述那样的特性的纤维分散液，但一般而言，起因于由纳米尺寸化引起的比表面积的增大，来源于分子间力的凝集力压倒性地提高，纳米纤维彼此缠绕而形成纤维凝集体。因此，一般认为难以获得纳米纤维均匀地分散了的纤维分散液。这样的现象在一般的功能性粒子中也观察到，但在纳米纤维的情况下，长宽比与其它功能性粒子相比压倒性地高，使纤维分散液所要求的均匀地分散更困难。

以往，虽然进行了将分散剂施与纳米纤维表面而提高分散性的操作，但在分散剂的少量添加时得不到充分的分散性提高效果。此外，相反通过大量添加分散剂虽然能够提高分散性，但有时在加工工序中引起起泡等操作性的降低。

针对这样的课题，在专利文献1中提出了将纳米纤维凝集物物理地打浆，提高介质中的纳米纤维的分散性的方法，一般认为通过对纤维分散液实施使用了混合机、均化器和超声波型搅拌机等搅拌机的机械打浆和分丝处理，从而可以获得使纤维分散至1根1根程度的纤维分散液。