JP2007308822A - ニードルフェルト基布用繊維およびニードルフェルト - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ耐久性に優れたニードルフェルト基布を製織することができ、従来のものに比べてバット繊維とニードルフェルト基布との固着性に優れたニードルフェルトを作ることができるニードルフェルト基布用繊維およびニードルフェルトの提供。
【解決手段】３葉以上の多葉断面形状を有する合成樹脂製モノフィラメントの単糸からなり、前記合成樹脂製モノフィラメントの多葉断面形状に外接する円の直径をＤ、葉裂の最深部に内接する円の直径をｄとした際の式Ｄ／ｄで表される異形度Ｇが１．５〜７．０の範囲にあるニードルフェルト基布用繊維。
【選択図】図３

Description

本発明は、低コストで且つ耐久性に優れたニードルフェルト基布を製織することができ、従来のものに比べてバット繊維とニードルフェルト基布との固着性に優れたニードルフェルトを得ることができるニードルフェルト基布用繊維およびこのニードルフェルト基布用繊維とバット繊維とからなるニードルフェルトに関するものである。

合成樹脂製モノフィラメントは、良好な物性を有していることからニードルフェルト基布を代表とする各種工業用繊維資材の構成素材として広く使用されている。

特に抄紙工程で漉き揚げた紙を搾水するために使用されるニードルフェルトには、ニードルフェルト基布の構成素材に合成樹脂製モノフィラメントが使用されているが、ニードルフェルトは高速・高圧条件下で圧縮・回復・吸引を繰り返し受けるため、ニードルフェルト基布に使用する合成樹脂製モノフィラメントには優れた抗張力と耐久性が要求されている。

また、ニードルフェルトは、ニードルパンチと呼ばれる方法で、バット繊維と呼ばれる短繊維をニードルフェルト基布に絡ませ固着して形成されるが、その際にニードル針との接触によりニードルフェルト基布が損傷を受けやすいことから、ニードルフェルトの耐久性を向上させるため、ニードルフェルト基布には合成樹脂製モノフィラメントを複数本撚り合わせた撚糸が使用されている。

しかし、従来のニードルフェルト基布は、合成樹脂製モノフィラメントに撚糸加工を施す必要があるため、コストが高くなるといった問題があった。

さらに、ニードルフェルトにおいては、バット繊維がニードルフェルト基布に強く固着していないと、製紙工程中にバット繊維が脱落し、製紙工程や製紙製品に影響を与える場合があることから、バット繊維とニードルフェルト基布とが互いによく絡み合うことが、耐久性の優れたニードルフェルトを得る上で重要な条件となっている。

そこで、ニードルパンチを行うと容易に裂ける単糸を経糸または緯糸の少なくとも一方に使用し、その単糸の裂け目にバット繊維を絡ませて固着性を高めた抄紙用フェルト（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

しかし、この抄紙用フェルトは、ニードルパンチを行うと単糸が容易に裂けるため、単糸の強度が著しく低下し、抄紙用フェルトとして十分な強度が得られにくく、耐久性に欠けたものであった。

また、厚さ方向に直線部のない、例えば扁平断面などの断面形状を有するモノフィラメントをフェルト基布用繊維として用い、これをフェルト基布の経糸に使用することにより、ニードルパンチの際にニードル針がモノフィラメントを貫通して損傷を与えにくくしたドライヤーフェルト（例えば、特許文献２参照）が提案されているが、このドライヤーフェルトは、撚り糸を使用した従来のフェルトに比べて、短繊維とフェルト基布との固着性が予想されるよりも低く、抄紙工程中に一部の短繊維が脱落して製紙工程や製紙製品に影響を及ぼす場合があった。

このように、従来のニードルフェルトにおいては、ニードルパンチの際にニードルフェルト基布用繊維がニードル針による損傷を受けやすいために、耐久性の低いものとなるばかりか、バット繊維とニードルフェルト基布との固着性も十分ではないため、使用中にバット繊維が脱落し、製紙工程や製紙製品に及ぼすなどの様々な問題を抱えていたことから、その改善がしきりに求められていた。
特開２００６−７０４１１号公報 特開２００３−８２５９４号公報

本発明の目的は、上述した従来技術における問題点を検討した結果、達成されたものである。すなわち、本発明は、低コストでかつ耐久性に優れたニードルフェルト基布を製織することができ、従来のものに比べてバット繊維とニードルフェルト基布との固着性に優れたニードルフェルトを作ることができるニードルフェルト基布用繊維およびこのニードルフェルト基布用繊維とバット繊維とからなるニードルフェルトを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明者等が鋭意検討した結果、特定の多葉形状を有する 多葉断面合成樹脂製モノフィラメントが、これまでにない諸特性を有し、ニードルフェルト基布用繊維として優れた性能を発揮することを見出し、本発明に至った。

すなわち、上記の目的を達成するために本発明によれば、３葉以上の多葉断面形状を有する合成樹脂製モノフィラメントの単糸からなり、前記合成樹脂製モノフィラメントの多葉断面形状に外接する円の直径をＤ、葉裂の最深部に内接する円の直径をｄとした際に式Ｄ／ｄで表される異形度Ｇが１．５〜７．０の範囲にあることを特徴とするニードルフェルト基布用繊維が提供される。

なお、本発明においては、合成樹脂製モノフィラメントが３〜１３葉の多葉断面形状であること、合成樹脂製モノフィラメントがポリアミド樹脂からなることが好ましい条件として挙げられ、これらの条件うち少なくとも一つを満たすことによって、一層優れた効果の取得を期待することができる。

また、本発明のニードルフェルトは、ニードルフェルト基布とバット繊維とを固着してなるニードルフェルトであって、上記のニードルフェルト基布用繊維をニードルフェルト用基布の経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用したことを特徴とする。

以下に説明するとおり、本発明のニードルフェルト基布用繊維は、従来のように合成樹脂製モノフィラメントを撚糸して形成する必要がなく、直接ニードルフェルト基布に使用することができるため、ニードルフェルト基布の低コスト化が可能であるばかりか、ニードルフェルトの形成時にニードル針による損傷を受けにくいため、その耐久性が極めて優れている。

したがって、本発明のニードルフェルト基布用繊維からなるニードルフェルト基布を使用したニードルフェルトによれば、従来のニードルフェルト基布を使用した場合に比べて、バット繊維とニードルフェルト基布との固着性も高いため、バット繊維が脱落することによる製紙工程や製紙製品への影響を大幅に低減させることができる。

以下に、本発明について詳細に説明する。

本発明のニードルフェルト基布用繊維は、３葉以上の多葉断面形状を有する合成樹脂製モノフィラメントの単糸からなり、前記合成樹脂製モノフィラメントの多葉断面形状に外接する円の直径をＤ、葉裂の最深部に内接する円の直径をｄとした際の式Ｄ／ｄで表される異形度Ｇが１．５〜７．０の範囲にあることを特徴とするものである。

詳しくは、本発明のニードルフェルト基布用繊維は、従来のように撚糸加工を施すことなくニードルフェルト基布の製織に使用することができ、かつ素材となる合成樹脂製モノフィラメントの断面が、３葉以上且つ上記異形度を有する多葉断面形状であるために、ニードルパンチによりバット繊維をニードルフェルト基布に植毛した際には、バット繊維がニードルフェルト基布に絡んで強固に固着し、さらには、ニードルパンチによる損傷が少ないために、ニードルフェルト基布の強度低下が無く、耐久性に優れたニードルフェルトが得られることを特徴とするものである。

なお、本発明のニードルフェルト基布用繊維となる合成樹脂製モノフィラメントは、それを構成する合成樹脂として、６ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン、６１２ナイロン、６／６６共重合体などのポリアミド樹脂およびその共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートなどのポリエステル類およびその共重合体、ポリフッ化ビニリデン、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・フッ化ビニリデン共重合体などのフッ素樹脂類、ポリフェニレンスルフィドなどを使用することができるが、強度や剛性などの力学的特性や製紙の際のプレスフェルトの搾水を考慮すると、圧縮回復性や弾性回復特性などの耐久性にバランスの取れたポリアミド樹脂の使用が好ましい。

また、ニードルフェルトを製紙工程で使用する場合には、製紙原液中に添加されている填料、サイズ剤、紙力増強剤などの各種製紙原料やその他からなる汚れがニードルフェルトの表面に付着したり蓄積したりして、搾水や通水性を低下させる場合がある。

このような場合には、トラフルオロエチレンとエチレンを主たる構成成分とするランダム共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド・テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリパーフルオロアルキル・アクリレート、ポリパーフルオロアルキル・メタアクリレート、パーフルオロアルキル・アルキレートおよび／またはパーフルオロアルキル・メタアクリレートとヒドロキシアルキル基を含有する場合を含めたアクリレートおよび／またはメタアクリレートとのランダムまたはブロック共重合体、およびｏ−またはｍ−パーフルオロオキシイソフタル酸をジカルボン酸成分の少なくとも一部に含むポリエステルまたはポリエーテルポリエステルなどのポリマ分子の側鎖にフッ素原子を有するフッ素系重合体から選ばれた１種または２種以上の化合物を任意に選択して合成樹脂に含有させることにより、汚れをニードルフェルトの表面に付着しにくくさせることもできる。

さらに、上記合成樹脂には、酸化チタン、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、窒化ケイ素、クレー、タルク、カオリン、カーボンブラックおよびジリコニウム酸などの各種無機粒子や架橋高分子粒子および各種金属粒子などの粒子類のほか、金属イオン封鎖剤、イオン交換剤、耐光剤、着色防止剤、帯電防止剤、各種着色剤、ワックス類、シリコーンオイル、各種界面活性剤および各種強化繊維類などが添加されてもよい。

上記合成樹脂製モノフィラメントの製造は、何ら特殊な方法を必要とせず、公知の紡糸方法で行うことができる。例えば、エクストルーダーのような混練押出機、あるいはプレッシャーメルター型などの溶融紡糸機を使用し、合成樹脂を多葉断面形状に対応する紡糸口金から溶融押出し、引き続き冷却、熱延伸および熱セットすることにより製造することができる。

なお、上記製造方法で得られる合成樹脂製モノフィラメントは、次に示す特性を有することが必要である。すなわち、本発明で使用される合成樹脂製モノフィラメントの断面形状は、例えば図１の（ａ）〜（ｆ）に示すように、３葉以上の多葉断面形状であることが重要であり、図１の各多葉断面形状の他にも、多葉断面形状のうち少なくとも１つ以上の葉が他の葉と形や大きさが異なる形状や、図２の（ａ）および（ｂ）ように、球状形を複数連結した擬多葉断面形状であってもよい。

しかし、多葉断面形状の葉の数が多すぎると、ニードルパンチを行い、バット繊維をニードルフェルト基布に植毛した際に、バット繊維とニードルフェルト基布との固着性が得られにくくなる場合があるため、葉の数は３〜１３葉であることが好ましく、さらには３〜８葉であることがより好ましい。

また、本発明のニードルフェルト基布用繊維は、図３に示すように、その素材となる合成樹脂製モノフィラメントの多葉断面形状に外接する円の直径をＤ、葉裂の最深部に内接する円の直径をｄとした際に式Ｄ／ｄで表される異形度Ｇが１．５〜７．０の範囲にあることが必要であり、さらには２．０〜５．０の範囲にあることがより好ましい。

これは、異形度Ｇが上記範囲を下まわると、葉列の深さが不足しやすくなるため、バット繊維とニードルフェルト基布との固着性が低下しやすくなるからであり、逆に、異形度Ｇが上記範囲を上まわると、合成樹脂製モノフィラメントの繊度が小さくなるため、ニードルパンチによる損傷を一旦受けると、ニードルフェルト基布の強力が低下し、耐久性の低いニードルフェルトが得られやすくなるからである。

なお、本発明で使用する合成樹脂製モノフィラメントの太さは、ニードルフェルト基布の種類によって適宜選択され、特に限定されるものではないが、合成樹脂製モノフィラメントの多葉断面形状の外接円直径が０．１０〜２ｍｍの範囲のものが好ましく使用される。

本発明のニードルフェルトは、ニードルフェルト基布とバット繊維とを固着してなるニードルフェルトであって、上記のニードルフェルト基布用繊維をニードルフェルト用基布の経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用したことを特徴とする。

ここで使用するバット繊維としては、一般にニードルフェルト用に使用されているものであれば特に限定はされないが、例えば、６ナイロンまたは６６ナイロンからなる単糸１．５〜４．０ｄｔｅｘ、且つ長さ１０〜５０ｍｍのステープルなどを挙げることができる。

また、ニードルフェルト基布とバット繊維との固着は、通常ニードルパンチにより行われるが、このニードルパンチとしては、一般に行われているニードルフェルトの製造条件に準じた方法であれば特に限定はされず、例えば、上記ステープルをニードルフェルト基布の表面に約３００〜８００ｇ／ｍ^２乗せた後、針打ち密度３００〜５００本／ｃｍ^２のニードル針を打ち込むことによってステープルをニードルフェルト基布に絡めて固着する方法が挙げられる。

こうして得られたニードルフェルトは、ニードルフェルトの形成時にニードル針による損傷を受けにくいニードルフェルト基布用繊維を使用しているため、耐久性に優れているばかりか、従来のニードルフェルトに比べて、バット繊維とニードルフェルト基布との固着性が高いため、バット繊維が脱落することによる製紙工程や製紙製品への影響を大幅に低減させることができる。

以下に、本発明のニードルフェルト基布用繊維について、さらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に何等限定されるものではない。

なお、実施例における異形度、外接円直径、バット繊維の固着性およびニードルフェルトの耐久性の評価は以下の通り行った。

［異形度Ｇおよび外接円直径］
得られた合成樹脂製モノフィラメント試料をミクロトームで厚さ約１５μｍに輪切りにし、その切片の断面を（株）ＫＥＹＥＮＣＥ製デジタルＨＤマイクロスコープＶＨ−７０００を使用して観察し、図２に示すように、合成樹脂製モノフィラメントの断面に外接する円の直径Ｄ（ｍｍ）および、葉裂の最深部に内接する円の直径ｄ（ｍｍ）を測定した。そして式Ｄ／ｄから異形度Ｇを求めた。

また、この際に測定したＤ（ｍｍ）を合成樹脂製モノフィラメントの外接円直径とした。

［バット繊維の固着性］
ＪＩＳ Ｌ１９１３−１９９８の６．６．２に記載するＪＩＳ Ｌ１０９６−１９９８の８．１７．３「Ｃ法（テーバ法）」に準じて行った。詳しくは、製織したニードルフェルトを直径１３ｃｍの円形に切断し、テーバ形摩耗試験機を使用して、切断した試験片の表面を摩耗輪（Ｎｏ．ＣＳ−１７、荷重９．８１Ｎ）で回転摩擦した。そして、回転摩擦を１００回行った後の試験片の外観変化をＪＩＳ １９１３−１９９８に記載する付図１の各等級（１〜５級、図４参照・・等級が高いほど固着性良好）の写真と比較し、どの等級に該当するかを確認した。

そして、この評価を３枚の試験片について行い、これら等級の平均値をバット繊維の固着性の評価値（０．５級単位に丸めて表記）とした。なお、２級の限度写真を越えて外観変化が生じた場合は１級とした。

［ニードルフェルトの耐久性］
得られた合成樹脂製モノフィラメントを経糸および緯糸として使用し、平織りのニードルフェルト基布を製織した。そして、得られたニードルフェルト基布の両面にバット繊維をパンチングし、ニードルフェルト（Ａ）を作成した。

実施例および比較例とほぼ同じ繊度のナイロン６モノフィラメント撚糸（下撚り：２本（撚り数：２４０Ｔ／ｍ）、上撚り：３本（撚り数：１８０Ｔ／ｍ））を使用し、同じようにニードルフェルト（Ｂ）を作成した。

そして、この２つのニードルフェルト（Ａ）および（Ｂ）を抄紙機に掛けて実際に抄紙を行い、両ニードルフェルトの使用可能時間を測定し、ニードルフェルト（Ａ）の使用可能時間Ｔａ（単位：日）に対するニードルフェルト（Ｂ）の使用可能時間Ｔｂ（単位：日）の比Ｔｂ／Ｔａ×１００（％）の値を求めた。この値が高いほど耐久性の高いニードルフェルトであることが分かる。

〔実施例１〜９、比較例１〜３〕
原料にナイロン６チップ（東レ（株）製、“アミラン”ポリアミドチップＣＭ１０２１、ηｒ＝３．４）を使用した。

このナイロン６チップを１軸エクストルーダー紡糸機に連続供給し、約２７０℃で３分間溶融混練した後、溶融ポリマをギアポンプで計量しながら紡糸パック内に送り込み、紡糸パック内の濾過層を通させて、表１に示した各多葉断面形状に対応する紡糸口金から紡出した。

その後、２０℃の冷却水槽で冷却固化した後、引き続いて６０℃温浴中で３．０倍に延伸し、更に１００℃の熱風中で延伸してトータル４．５倍の延伸を行った。そして、０．９倍で弛緩熱セットを行うことにより、表１に示した多葉断面形状を有し、それぞれ外接円直径０．５５ｍｍのポリアミドモノフィラメントを得た。

このポリアミドモノフィラメントをニードルフェルト基布用繊維として経糸および緯糸に使用して、経密度２４本／ｉｎｃｈ、緯密度１６本／ｉｎｃｈの平織りのニードルフェルト基布を製織し、得られたニードルフェルト基布の両面にバット繊維（６ナイロン製、単糸２．５ｄｔｅｘ、長さ４０ｍｍのステープル）を５４０ｇ／ｍ^２乗せ、針打ち密度４００本／ｃｍ^２のニードル針でパンチングを行い、バット繊維をニードルフェルト基布に絡めて固着せしめることによりニードルフェルトを作成した。

各合成樹脂製モノフィラメントの物性および各種評価結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、本発明のニードルフェルト基布用繊維（実施例１〜９）を使用したニードルフェルトは、比較例１〜３のニードルフェルト基布用繊維に比べて、撚り糸加工しなくても、ニードルフェルト基布がニードル針による損傷を受けにくいために耐久性に優れ、またバット繊維とニードルフェルト基布との固着性が高いためにバット繊維の脱落がなく、製紙工程や製紙製品に影響を与えることがないなどの効果を発揮することが分かる。

本発明のニードルフェルト基布用繊維は、従来のように合成樹脂製モノフィラメントを撚糸して形成する必要がなく、直接ニードルフェルト基布に使用することができるため、ニードルフェルト基布の低コスト化が可能であるばかりか、ニードルフェルトの形成時にニードル針による損傷を受けにくいため、その耐久性が極めて優れている。

したがって、本発明のニードルフェルト基布用繊維からなるニードルフェルト基布を使用したニードルフェルトによれば、従来のニードルフェルト基布を使用した場合に比べて、バット繊維とニードルフェルト基布との固着性も高いため、バット繊維が脱落することによる製紙工程や製紙製品への影響を大幅に低減させることができ、製紙業界に貢献するところが大きい。

本発明で使用される合成樹脂製モノフィラメントの断面形状を示す一例図である。 本発明で使用される合成樹脂製モノフィラメントの他の断面形状を示す一例図である。 本発明で使用される合成樹脂製モノフィラメントの断面の異形度Ｇを表した概念図である。 バット繊維の固着性評価（実施例）における等級限度写真を示した図である。

符号の説明

Ｄ 合成樹脂製モノフィラメントの外接円直径
ｄ 合成樹脂製モノフィラメントの葉裂の最深部の内接円直径

Claims (4)

1. ３葉以上の多葉断面形状を有する合成樹脂製モノフィラメントの単糸からなり、前記合成樹脂製モノフィラメントの多葉断面形状に外接する円の直径をＤ、葉裂の最深部に内接する円の直径をｄとした際に式Ｄ／ｄで表される異形度Ｇが１．５〜７．０の範囲にあることを特徴とするニードルフェルト基布用繊維。
2. 前記合成樹脂製モノフィラメントが３〜１３葉の多葉断面形状であることを特徴とする請求項１に記載のニードルフェルト基布用繊維。
3. 前記合成樹脂製モノフィラメントがポリアミド樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載のニードルフェルト基布用繊維。
4. ニードルフェルト基布とバット繊維とを固着してなるニードルフェルトであって、請求項１〜３のいずれか１項に記載のニードルフェルト基布用繊維を前記ニードルフェルト用基布の経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用したことを特徴とするニードルフェルト。

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