JP2005240253A - 寸法安定性の良いバルカナイズドファイバー並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 湿潤寸法安定性を良くしたバルカナイズドファイバーを提供する。
【解決手段】 パルプにバインダーファイバーを２０から４０重量％、好ましくは１５から２０重量％混抄させた原紙のバルカン化まえにバインダーファイバーを１２０〜１５０℃で熱溶解させるか、又は上記混抄原紙のバルカン化最終工程の熱乾燥段階でバインダーファイバーを同前温度で熱溶解させることにより、従来にない湿潤寸法安定性を向上させたバルカナイズドファイバーを製造し、製品の電気絶縁材料、各種容器等の用途開発の幅が広がることを可能とした。
【選択図】 なし

Description

本発明は、パルプにバインダーファイバーを混抄させた原紙のバルカン化前にバインダーファイバーを熱溶解させるか、又は上記混抄原紙のバルカン化の最終工程でバインダーファイバーを熱溶解させることにより寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造する方法に関する。

バルカナイズドファイバー（以下ＶＦと略称する）は、天然素材（綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプ）を主体とした原料を原紙にし、塩化亜鉛溶液中に浸漬（通常３５〜５０℃の範囲）しセルロースを膠化させて積層し熟成、水洗、乾燥の過程を経て連続的に製造される。ＶＦは、通常精製木材パルプを抄造したファイバー原紙を液温３５〜５０℃で濃度６６〜７２Ｂｅ（ボーメ度）（約６６〜７２％）の塩化亜鉛溶液中に複数枚浸漬して積層させ、その膨潤作用により接着させ、熟成後洗浄により塩化亜鉛を５００ppm以下に除去し、１００℃前後で乾燥させた平板状にしたもので、その各層は強固に接着をしている。

ＶＦの強固な接着により高密度となるが、条件の一要因としては天然繊維が一般的に広く使用されている。天然繊維でも綿ラグパルプ、リンターパルプ、精製木材溶解パルプがＶＦ原料の主体となっているのは塩化亜鉛溶液に対して、浸漬した際に膨潤作用が速く、かつ繊維自体が化学・物理特性が優れているためである。

天然素材繊維からなる高密度な加工材であるバルカナイズドファイバーは吸水性があり、水に浸漬すると湿潤するが溶解することなく、一定の厚さと適度の剛性と弾性とを具え、乾燥後は高い剛性と弾力性及び耐衝撃性を併有している。高密度であるＶＦは、ＪＩＳではＪＩＳ Ｃ ２３１５’’バルカナイズドファイバー板’’で収縮率（％）特性は、縦方向：２以下、横方向：３以下、厚さ方向：６以下とされている。このときの収縮率試験は、ＪＩＳ Ｃ ２１１１の収縮率に定められている。
バルカナイズドファイバーは、天然繊維であるセルロース繊維の凝集体であり、紙ボード以上の強固な引張強度、紙破裂強度並びに剥離強度特性を有する高密度１．０〜１．４（g/cm^３）で、機械的強度、耐磨耗性、電気絶縁性に優れているため、電気絶縁板、各種容器、ラップ切り刃用等に加工されている。

一般にＶＦは密度が高く引張・剛度・電気絶縁性等の物理及び電気特性を持っている。原料であるパルプ繊維のゼラチン化ないしは膠化の程度に大きく作用し強固な接着によるからである。この様にバルカナイズドファイバーはセルロースが高密度に接着したものであることにより強度な特性とともに吸湿性があり、おかれた環境に反応し伸縮性をもっている。このことがＶＦの長所であり欠点ともなっている特性であり特徴といえる。
このように、バルカナイズドファイバーの湿潤寸法変化の改善は大きな課題であって、絶縁材料の打ち抜き品では、湿度の変化で部品装着ができなかったり、平板では湿度変化でカールが生じ、ラップ切り刃用では湿度変化で波打ちが発生したりすることがあり、顧客要求として寸法安定性を保持した製品の提供を求められている。本発明者等は、従来開発した難燃性ファイバー又は耐水性ファイバーに湿潤寸法安定性を確かめるため、密度の高いＶＦ表面の層に薬剤を含有させたところ短時間での薬剤による効果はみられたが、長時間では薬剤浸透の不十分な層内中心部が吸湿し伸びて寸法安定性の効果が失われてしまい、従来より難しいものとされている。
本発明は、パルプにバインダーファイバーを混抄させた原紙のバルカン化まえにバインダーファイバーを熱溶解させるか、又は上記混抄原紙のバルカン化最終工程の熱乾燥段階でバインダーファイバーを熱溶解させることにより寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１は、綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプの単独またはこれらパルプを混抄した原紙に、熱溶解性バインダーファイバーを１０〜３０重量％混抄した原紙を、熱処理によりバインダーファイバーを溶解して繊維間を接着させたのち、濃度６６．０〜７２．０ボーメの塩化亜鉛溶液中に、３５〜５５℃で浸漬処理して熟成、水洗、乾燥することからなる寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造方法である。
請求項２は、綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプの単独またはこれらを混合したパルプに、熱溶解性バインダーファイバーを１０〜３０重量％混抄し、抄造した原紙を濃度６６．０〜７２．０ボーメの塩化亜鉛溶液中に、３５〜５５℃で浸漬処理して熟成、水洗したのち、ドライヤー又は熱カレンダーで乾燥することからなる寸法安定性のよいバルカナイズドファイバーの製造方法である。
請求項３は、熱溶解性バインダーファイバーとしてポリエステルホットメルト型の繊維状バインダーを用いることを特徴とし、請求項４は、綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプの単独またはこれらの混合したパルプに、熱溶解性バインダーファイバーを１５〜２０重量％混抄することを特徴とする。また、請求項５は、塩化亜鉛溶液浸漬、熟成によるバルカン化前の原紙の熱処理又はバルカン化後の原紙の熱乾燥は、１２０〜１５０℃の温度範囲で処理されることを特徴とするものである。

本発明を実施するには、綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプの単独またはこれらを混合したパルプに、熱溶解性バインダーファイバーを混抄する。混抄した原紙を複数枚重ねてバルカン化前またはバルカン化の最終工程で熱処理によりバインダーファイバーを溶解して繊維間を接着させる。バインダーファイバーとしては、ポリエステルホットメルト型の繊維状バインダー（例えば、ユニチカファイバー（(株)）商品名「メルティー」）を１０〜３０重量％混抄する。１０重量％以下混抄させると寸法安定化効果が不十分であり、３０重量％以上であるとファイバー化が困難となるばかりかコスト高となる。安定化効果を良好に保持させるためには、１５〜２０重量％の範囲で混抄することが特に好ましい。

上記のようなパルプにポリエステルバインダーファイバーを混合して抄造した原紙を複数枚重ねてバルカン化前またはバルカン化の最終工程で熱処理することによりバインダーファイバーを熱融解させる。バルカン化は通常のように、３５〜５０℃、濃度６６．０〜７２．０ボーメの塩化亜鉛溶液中に浸漬処理することによって達成される。バルカン化の最終工程で熱処理する場合には、混抄した原料を叩解、薬品添加、クリーナー、ウエットブローク工程、プレス後にてドライヤー１００℃前後で乾燥をする。このことは、熱処理温度１２０℃以上で繊維状バインダー融解温度となり接着効果を得られる。ついで熟成、水洗後、ドライヤー又は熱カレンダー等で熱処理温度１２０〜１５０℃の範囲で乾燥をすることにより、セルロースが高密度に接着したものを繊維状バインダーが温度により融解し天然のセルロース間を接着させてＶＦ化する。
ポリエステルは耐熱性・耐薬品性・耐水性に優れており、パルプ主体にした原材料にポリエステルバインダーファイバーを混抄させることにより、ポリエステルの持つ特徴を応用して、従来天然のパルプ繊維では得られなかった湿潤寸法を安定させ、ＶＦ持つ電気絶縁材料の特性も保持したバルカナイズドファイバーを製造することができる。

さらに、本発明は、ポリエステルバインダーファイバーを混抄して湿潤寸法を安定化したＶＦを得るに当たり、（１）ポリエステルバインダーファイバーの配合量、（２）パルプに対しての均一分散、（３）二次加工となるＶＦ化における乾燥時の熱処理等について種々検討したところ、パルプ繊維間に熱溶解性バインダーファイバー（繊維）を均一に分散させることで、塩化亜鉛溶液によるパルプのセルロース繊維の高密度化に伴う膠化作用で、単体としての熱融解バインダー繊維が乾燥時の熱処理で融解し強固な接着作用を発現することを確認した結果、従来のバルカナイズドファイバーがもつパルプ繊維の強固な接着を維持し、ポリエステルバインダーファイバーの特性を取り入れるＶＦ化の実現に至った。

次に、各銘柄の湿潤寸法安定性比較値を表１に示す。

なお、寸法安定性ファイバーの推定値は、後記表５における通常品と実施例５の湿潤寸法変化率の割合を一般ファイバーの縦、横、厚さ方向の値より比率算出した値である。

本発明によれば、電気絶縁性のよいポリエステルを活用することで、電気絶縁材料として使用されているＶＦの特徴を活かし、従来になかった寸法安定性が良くなる特性を加え、使用の選択幅が広がる用途開発をしたものであって、主体原料パルプとしては、綿ラグパルプ、リンターパルプ、精製木材パルプ（針葉樹溶解パルプ、針葉樹クラフトパルプ）を使用する。

木材パルプ８０％にポリエステルバインダーファイバー（繊維）である、芯鞘型バインダー繊維の４０８０（ユニチカファイバー(株)製）２０％混抄したもの（実施例１）と、単一成分型バインダー繊維の５４Ｖ（ユニチカファイバー(株)製）２０％混抄したもの（実施例２）をそれぞれドライヤー等乾燥温度を１２０℃以下にて処理して原紙とし、濃度６６〜７２ボーメの塩化亜鉛溶液中に、４２±３℃で浸漬、常法にて熟成、水洗した後、１３０℃の熱プレスにて乾燥することによってバルカナイズドファイバーを製造した。これらのものは、表２に示すように、特定条件下［４０℃・９０％・２４時間］での寸法変化安定性の著しい改善が見られた。また、テーブル試験による本発明と通常品とのファイバー物性値比較を表３に示す。

木材パルプ８０％にポリエステルバインダーファイバー（繊維）である、単一成分型バインダー（ユニチカファイバー(株)製、５４Ｖ）を１０％（実施例３）、１５％（実施例４）、２０％（実施例５）それぞれ混抄し、ドライヤー等乾燥温度を１２０℃以下にての原紙とし、濃度６６〜７２ボーメの塩化亜鉛溶液中に、４２±３℃で浸漬、常法にて熟成、水洗した後、１３０℃の熱プレスにて乾燥することによってバルカナイズドファイバーを製造した。これらはバルカナイズドファイバー湿潤条件が［４０℃・９０％・２４時間］での寸法変化安定性及び絶縁性は通常品と遜色ない。
なお、表４にテーブル試験による本発明と通常品との原紙含浸性比較を示し、表５にテーブル試験による本発明と通常品とのファイバー物性値比較を示す。

また、表６は実機抄造原紙とポリエステルバインダーファイバー（繊維）混抄原紙の混抄割合と、ＶＦ化処理との関係をランク分けした表であり、表７は表６示した各ランクの原紙物性値比較及び表８はＶＦ物性値比較を示す。表７，８から明らかなように、本発明品は、従来品に比べ湿潤寸法変化が極めて小さく寸法安定が良好であった。

上記のように、本発明は、パルプにバインダーファイバーを混抄させた原紙のバルカン化まえにバインダーファイバーを熱溶解させるか、又は上記混抄原紙のバルカン化最終工程の熱乾燥段階でバインダーファイバーを熱溶解させることにより寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造することを可能とし、従来にない湿潤寸法安定性を良くした特徴を維持することができ、電気絶縁材料、等の用途開発の幅が広がることを可能とした。

Claims (5)

1. 綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプの単独またはこれらを混合したパルプに、熱溶解性バインダーファイバーを１０〜３０重量％混抄した原紙を、熱処理によりバインダーファイバーを溶解して繊維間を接着させたのち、濃度６６．０〜７２．０ボーメの塩化亜鉛溶液中に、３５〜５５℃で浸漬処理した後に熟成、水洗、乾燥することからなる寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造方法。
2. 綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプの単独またはこれらを混合したパルプに、熱溶解性バインダーファイバーを１０〜３０重量％混抄し、抄造した原紙を濃度６６．０〜７２．０ボーメの塩化亜鉛溶液中に、３５〜５５℃で浸漬処理して熟成、水洗したのち、ドライヤー又は熱カレンダーで乾燥することからなる寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造方法。
3. 熱溶解性バインダーファイバーとしてポリエステルホットメルト型の繊維状バインダーを用いる、請求項１または２に記載の寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造方法。
4. 綿ラグパルプ、リンターパルプ、木材パルプの単独またはこれらを混合したパルプに、熱溶解性バインダーファイバーを１５〜２０重量％混抄する、請求項１または２に記載の寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造方法。
5. 塩化亜鉛溶液浸漬、熟成によるバルカン化前の原紙の熱処理又はバルカン化後の原紙の熱乾燥は、１２０〜１５０℃の温度範囲で処理される、請求項１または２に記載の寸法安定性の良いバルカナイズドファイバーの製造方法。