JP2017218693A

JP2017218693A - 耐熱性湿式不織布

Info

Publication number: JP2017218693A
Application number: JP2016113677A
Authority: JP
Inventors: 吉田　光男; Mitsuo Yoshida; 光男吉田; 研史津田; Kenji Tsuda; 鍛治　裕夫; Hiroo Kaji; 裕夫鍛治
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-14

Abstract

【課題】本発明の課題は、ＰＰＳ繊維を含有する耐熱性湿式不織布において、湿式抄紙法で耐熱性湿式不織布を製造する際に断紙が発生し難い耐熱性不織布を提供することである。【解決手段】ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する耐熱性湿式不織布において、延伸ポリフェニレンサルファイド繊維及び、延伸ポリフェニレンサルファイド繊維及びポリビニルアルコール繊維を含有することを特徴とする耐熱性湿式不織布。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する耐熱性湿式不織布に関するものである。

ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維は、耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性能、吸湿時の寸法安定性、絶縁性、難燃性、保温性に優れている高機能繊維であるため、用途が拡大している。例えば、高温のガス集塵に用いるフィルター、工業製品の乾燥工程に使用するドライヤー用カンバス、オフィス用コピー機のロール拭き取り材、電気機器の絶縁材、緩衝材（クッション材）、保温布、電池用セパレータ等の用途が挙げられる。

ＰＰＳ繊維を含有してなる耐熱性不織布として、湿式抄紙法で製造された耐熱性湿式不織布が知られている。例えば、延伸ＰＰＳ繊維と未延伸ＰＰＳ繊維とを併用する耐熱性湿式不織布が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。湿式抄紙法で湿式不織布を製造する場合、抄紙網で製造された湿紙から搾水するウェットプレス部、湿紙を乾燥機まで搬送する工程等が存在する。延伸ＰＰＳ繊維と未延伸ＰＰＳ繊維とを含有してなる耐熱性湿式不織布では、ウェットプレス部や搬送工程で断紙が起こりやすいという問題があった。

特開２０１０−２４５７４号公報特開２０１１−１０６０４３号公報

本発明の課題は、ＰＰＳ繊維を含有する耐熱性湿式不織布において、湿式抄紙法で耐熱性湿式不織布を製造する際に断紙が発生し難い耐熱性不織布を提供することである。

上記課題は、下記発明によって解決することができる。

（１）ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する耐熱性湿式不織布において、延伸ポリフェニレンサルファイド繊維、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維及びポリビニルアルコール繊維を含有することを特徴とする、耐熱性湿式不織布。

（２）前記ポリビニルアルコール繊維の含有比率が０．５質量％以上１０質量％以下である上記（１）記載の耐熱性湿式不織布。

本発明によれば、ＰＰＳ繊維を含有する耐熱性湿式不織布において、湿式抄紙法で耐熱性湿式不織布を製造する際に断紙が発生し難い耐熱性不織布を提供することができる。

本発明の耐熱性湿式不織布は、延伸ＰＰＳ繊維、未延伸ＰＰＳ繊維及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維を含有する耐熱性湿式不織布である。

ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）繊維とは、ポリマー構成単位として−（Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ）−を主要構造単位とする重合体（ＰＰＳ重合体）からなる合成繊維である。ＰＰＳ重合体の代表例としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイドスルホン、ポリフェニレンサルファイドケトン等が挙げられる。また、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体等も挙げられる。さらに、前記重合体の混合物が挙げられる。特に好ましいＰＰＳ重合体としては、ポリマーの主要構造単位として、−（Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ）−で表されるｐ−フェニレン単位を、好ましくは９０質量％以上含有するポリフェニレンサルファイドが挙げられる。

本発明において、ＰＰＳ繊維としては、未延伸ＰＰＳ繊維と延伸ＰＰＳ繊維を使用する。未延伸ＰＰＳ繊維は、大部分が非結晶構造であり、熱を加えることで溶融し、バインダーとして働くことができる。延伸ＰＰＳ繊維は、繊維製造工程において延伸を加えられることで、繊維の単繊維強度が強く、寸法安定性に優れている。本発明においては、未延伸ＰＰＳ繊維及び延伸ＰＰＳ繊維を併用することで、耐熱性及び絶縁性に優れた不織布を提供することができる。

湿式抄紙法における製造効率を考慮すると、ＰＰＳ繊維の繊維長は、好ましくは１〜３０ｍｍであり、より好ましくは３〜１２ｍｍである。また、ＰＰＳ繊維の繊維径としては、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２５μｍ以下であり、さらに好ましくは２０μｍ以下である。なお、繊維径の下限値は、好ましくは０．１μｍ以上である。

ＰＶＡ繊維は、熱水可溶性バインダー繊維である。ＰＶＡ繊維の断面形状については特に限定されず、円形だけでなく、Ｔ型、Ｙ型、三角等の異形断面形状でも良い。

延伸ＰＰＳと未延伸ＰＰＳ繊維は、湿式抄紙法でシート化する場合に、湿紙の状態での保水性が極めて低いために、抄紙機のウェットプレス部や乾燥機に搬送する工程での断紙が起こりやすいという問題があった。本発明に用いられる繊維は、延伸ＰＰＳ繊維、未延伸ＰＰＳ繊維及びＰＶＡ繊維であり、これらの繊維を水に分散したスラリーを用いることによって、耐熱性湿式不織布を湿式抄紙法によって製造する際に、断紙が少ないという効果が得られる。より詳細に説明すると、ポリビニルアルコール繊維と延伸ＰＰＳ繊維と未延伸ＰＰＳ繊維とを併用することで、ポリビニルアルコール繊維とＰＰＳ繊維とがスラリー中でよく絡み合い、湿紙強度が強くなることで、抄紙機のウェットプレス部での繊維の剥がれや断紙が発生しにくくなる。さらに、湿紙の保水性を高めることにより、スムーズに乾燥機へと搬送することができ、断紙を抑制できる。また、乾燥後には、延伸ＰＰＳ繊維と未延伸ＰＰＳ繊維の交点をＰＶＡ繊維が効率よく接着するために、耐熱性湿式不織布の強度を高めることもできる。

ＰＶＡ繊維の繊度は、好ましくは１μｍ〜２０μｍであり、より好ましくは２〜１７μｍであり、更に好ましくは５〜１５μｍである。１μｍ未満の場合、湿式抄紙機の抄紙網から脱落してしまう場合がある。一方、２０μｍを超えた場合、スラリー中でのＰＰＳ繊維とバインダー繊維の絡み度合いが不十分になり、湿式抄紙工程での断紙の抑制効果が充分ではなく、繊維間の接点が少なくなり過ぎて、強度維持が困難になる場合がある。

ＰＶＡ繊維の繊維長は、好ましくは１〜２０ｍｍであり、より好ましくは２〜１５ｍｍであり、更に好ましくは３〜１０ｍｍである。１ｍｍ未満の場合、湿式抄紙時に抄紙ワイヤーから抜け落ちる場合があり、十分な強度が得られない場合がある。一方、２０ｍｍを超えた場合、水に分散する際にもつれ等を起こす場合があり、均一な地合が得られない場合がある。

本発明の耐熱性湿式不織布に対して、延伸ＰＰＳ繊維の含有量は、３０〜８０質量％が好ましく、４０〜７５質量％がより好ましく、５０〜７０質量％が更に好ましい。上記範囲において、延伸ＰＰＳ繊維により耐熱性を高めることができる。延伸ＰＰＳ繊維の含有量が３０質量％未満の場合、耐熱性が不足する恐れがある。また、８０質量％を超えた場合、耐熱性湿式不織布の強度が不足する恐れがある。

本発明の耐熱性湿式不織布に対して、未延伸ＰＰＳ繊維の含有量は、２０〜７０質量％が好ましく、２５〜６０質量％がより好ましく、３０〜５５質量％が更に好ましい。上記範囲において、未延伸ＰＰＳ繊維により、耐熱性湿式不織布の強度を高めることができる。未延伸ＰＰＳ繊維の含有量が２０質量％未満の場合、耐熱性湿式不織布の強度が不足する恐れがある。また、７０質量％を超えた場合、耐熱性が不足する恐れがある。

本発明の耐熱性湿式不織布に対して、ＰＶＡ繊維の含有量は、０．１〜３０質量％が好ましく、０．３〜２０質量％がより好ましく、０．５〜１０質量％が更に好ましい。上記範囲において、ＰＶＡ繊維により、湿式抄紙法で耐熱性湿式不織布を製造する際に、湿紙強度が強くなり、抄紙機のウェットプレス部での繊維の剥がれや断紙が発生しにくくなる。また、乾燥後の強度を高めることもできる。ＰＶＡ繊維の含有量が０．１質量％未満の場合、湿紙強度の不足やウェットプレス部での繊維の剥がれや断紙が発生する恐れがある。また、３０質量％を超えた場合、熱カレンダー加工の際に熱ロールへの貼り付きが発生したり、耐熱性湿式不織布の耐熱性が低下する恐れがある。

本発明では、耐熱性湿式不織布を湿式抄造法で製造する。まず、延伸ＰＰＳ繊維、未延伸ＰＰＳ繊維及びＰＶＡ繊維を均一に水中に分散させ、その後、スクリーン（異物、塊等除去）等の工程を通し、スラリーを調製する。スラリーの最終繊維濃度は、好ましくは０．０１〜０．５０質量％である。該スラリーが、抄紙機で抄き上げられ、湿紙が得られる。工程中で、分散剤、消泡剤、親水剤、帯電防止剤、高分子粘剤、離型剤、抗菌剤、殺菌剤等の薬品を添加する場合もある。

抄紙機としては、例えば、長網、円網、傾斜ワイヤー等の抄紙網を単独で使用した抄紙機、同種又は異種の２以上の抄紙網がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機等を使用することができる。また、不織布が二層以上の多層構成の場合には、各々の抄紙機で抄き上げた湿紙を積層する抄き合わせ法や、一方の層を形成した後に、該層上に繊維を分散したスラリーを流延して積層とする流延法等で、不織布を製造することができる。繊維を分散したスラリーを流延する際に、先に形成した層は湿紙状態であっても良いし、乾燥状態であっても良い。また、２枚以上の乾燥状態の層を熱融着させて、多層構成の不織布とすることもできる。

湿式抄造法では、抄紙網で製造され、ウェットプレス部で搾水された湿紙を、ヤンキードライヤー、エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラム式ドライヤー、赤外方式ドライヤー等の乾燥機で乾燥することによって、湿式不織布が得られる。湿紙の乾燥の際に、ヤンキードライヤー等の熱ロールに密着させて熱圧乾燥させることによって、密着させた面の平滑性が向上する。熱圧乾燥とは、タッチロール等で熱ロールに湿紙を押しつけて乾燥させることを言う。熱ロールの表面温度は、１００〜１８０℃が好ましく、１００〜１６０℃がより好ましく、１１０〜１６０℃がさらに好ましい。圧力は、好ましくは５０〜１０００Ｎ／ｃｍであり、より好ましくは１００〜８００Ｎ／ｃｍである。

ＰＶＡ繊維は、水酸基を含有する熱水可溶性の繊維状バインダーである。ＰＶＡ繊維は、適当な原料ＰＶＡを用いて適当な条件で製造した繊維であり、常温の水ではほとんど溶解しないで繊維形態を保っているが、抄紙後の水分のある湿紙状態で加熱されると、容易に溶解し始め、湿紙が熱圧乾燥されることによって、ＰＶＡ繊維が繊維間にまたがって繊維状バインダーとなり、その後の脱水乾燥によって再凝固する。

本発明の耐熱性湿式不織布には、熱カレンダー加工を施すことが好ましい。熱カレンダー加工を行うことによって未延伸ＰＰＳ繊維を軟化させることにより、延伸ＰＰＳ繊維やＰＶＡ繊維との交点を密着させることができ、耐熱性湿式不織布の強度をより高めることができる。また、高温に晒された時の耐熱性湿式不織布の寸法安定性を高めることができる。耐熱性湿式不織布の熱カレンダー処理に使用されるカレンダーユニットとしては、金属ロール−金属ロール、金属ロール−弾性ロール、金属ロール−コットンロール、金属ロール−シリコンロール等のロールの組み合わせのカレンダーユニットが挙げられる。これらのカレンダーユニットは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

熱カレンダー処理の際の金属ロールの表面温度としては、好ましくは１００〜２６０℃であり、より好ましくは１３０〜２５５℃であり、さらに好ましくは１５０〜２５０℃である。金属ロールの温度が１００℃より低いと、未延伸ＰＰＳ繊維の溶融が進まず、繊維−繊維間の結着が進まない場合がある。また、金属ロールの温度が２６０℃より高いと、耐熱性湿式不織布を構成する繊維が、金属ロールに貼り付き、不織布表面の均一性を損なう場合がある。

熱カレンダー処理時のニップのニップ圧力は、好ましくは１９０〜１８００Ｎ／ｃｍであり、より好ましくは３９０〜１５００Ｎ／ｃｍである。加工速度は、好ましくは５〜１５０ｍ／ｍｉｎであり、より好ましくは１０〜８０ｍ／ｍｉｎである。

本発明において、耐熱性湿式不織布が多層構成である場合、各層の繊維配合が同一である多層構成であっても良く、各層の繊維配合が異なっている多層構成であっても良い。多層構成である場合、各層の坪量が下がることにより、スラリーの繊維濃度を下げることができるため、耐熱性湿式不織布の地合が良くなり、その結果、耐熱性湿式不織布の地合の均一性が向上する。また、各層の地合が不均一であった場合でも、積層することで補填できる。さらに、抄紙速度を上げることができ、操業性が向上するという効果も得られる。

本発明の製造法で製造される耐熱性湿式不織布の坪量は、特に限定しないが、好ましくは１０〜２００ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは１５〜１５０ｇ／ｍ^２である。坪量が１０ｇ／ｍ^２未満では、耐熱不織布の均一性、強度が不十分となる場合がある。坪量が２００ｇ／ｍ^２を超えると、熱カレンダー処理時に、耐熱性湿式不織布に熱付与を均一に行うことが難しくなる場合がある。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における部や百分率は断りのない限り、すべて質量によるものである。

（繊維）
延伸ＰＰＳ繊維：繊度１．７デシテックス、繊維長５ｍｍ
未延伸ＰＰＳ繊維：繊度２．２デシテックス、繊維長５ｍｍ
ＰＶＡ繊維：繊度１．１デシテックス、繊維長３ｍｍ

＜実施例１〜１０、比較例１〜３＞
表１記載の繊維配合で、分散濃度０．２質量％で１０分間、繊維を水に分散し、抄紙機を使って湿紙を形成し、その後、表面温度１５０℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量６０ｇ／ｍ^２の耐熱性湿式不織布を得た。実施例１〜９及び比較例１〜３では、円網抄紙機を使用した。実施例１０では、円網（坪量３０ｇ／ｍ^２）と傾斜網（坪量３０ｇ／ｍ^２）を有するコンビネーション抄紙機を用いて、抄き合わせ法で、耐熱性湿式不織布を製造した。

（熱カレンダー処理）
耐熱性湿式不織布に、金属ロール−金属ロールのカレンダーユニットによって、金属ロール温度２３０℃、加工速度１０ｍ／ｍｉｎで熱カレンダー処理を施した。

実施例及び比較例の製造時の加工性に関して以下の評価を行い、結果を表２に示した。

（抄紙性）
耐熱性湿式不織布を製造する際の抄紙性を以下の指標で評価した。

「５」：抄紙機の各パートでの湿紙、耐熱性湿式不織布の走行性は安定しており、断紙は発生しなかった。増速も可能。
「４」：抄紙機の各パートでの湿紙、耐熱性湿式不織布の走行性は安定している。断紙は発生しないが、繊維剥けがわずかに見られる。
「３」：抄紙機の各パートでの湿紙、耐熱性湿式不織布の走行性は安定している。断紙は発生しないが、繊維剥けが「４」よりも多い。
「２」：プレスパートでの湿紙の強度は弱いが、「３」よりも低速であれば製造可能である。時々、ドライヤー出口で、断紙が発生することがある。
「１」：プレスパートでの湿紙の強度が弱く、断紙が頻発する。

（カレンダー加工性）
耐熱性湿式不織布に熱カレンダー処理を施す際の加工性を以下の指標で評価した。

「５」：熱カレンダー処理した際に、断紙が発生せず問題なく加工ができ、均一性に優れる。
「４」：熱カレンダー処理した際に、断紙は発生しないが、熱ロールに耐熱性湿式不織布が貼り付き気味になる。
「３」：熱カレンダー処理した際に、断紙は発生しないが、熱ロールに耐熱性湿式不織布が貼り付き部分的に剥離が見られる。
「２」：熱カレンダー処理した際に、断紙がわずかに発生する。
「１」：熱カレンダー処理した際に、断紙が頻繁に発生する。

（耐熱湿式不織布の耐熱性試験）
耐熱湿式不織布を２００℃の乾燥機内で６０時間加熱前後の引張強度の維持率を以下の指標で評価した。
（加熱後のＭＤ方向とＣＤ方向の引張強度平均値／加熱前のＭＤ方向とＣＤ方向の引張強度平均値）×１００

「５」：９５％以上
「４」：９０％以上、９５％未満
「３」：８０％以上、９０％未満
「２」：７０％以上、８０％未満
「１」：７０％未満

実施例１〜１０と比較例１〜３を比較することで、延伸ＰＰＳ繊維、未延伸ＰＰＳ繊維及びＰＶＡ繊維を含有してなる実施例１〜１０の耐熱性湿式不織布は、延伸ＰＰＳ繊維及び未延伸ＰＰＳ繊維を含有してなる比較例１〜３の耐熱性湿式不織布と比較すると、抄紙性が高まっていることがわかる。

延伸ＰＰＳ繊維、未延伸ＰＰＳ繊維及びＰＶＡ繊維を含有してなる耐熱性湿式不織布である実施例１〜６を比較することで、ＰＶＡ繊維の含有比率が１０質量％である実施例４の耐熱性湿式不織布は、ＰＶＡ繊維の含有比率が１０質量％を超えている実施例５の耐熱性湿式不織布と比較して、カレンダー加工性及び耐熱性試験の結果が良好であることがわかる。

実施例３と実施例１０の比較から、耐熱性湿式不織布が単層であっても、多層構成であっても、抄紙性、カレンダー加工性、耐熱性試験の結果共に良好であることがわかる。

本発明の耐熱性湿式不織布は、高温のガス集塵に用いるフィルター、工業製品の乾燥工程に使用するドライヤー用カンバス、オフィス用コピー機のロール拭き取り材、電気機器の絶縁材、緩衝材（クッション材）、保温布等に利用することができる。

Claims

ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する耐熱性湿式不織布において、延伸ポリフェニレンサルファイド繊維、未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維及びポリビニルアルコール繊維を含有することを特徴とする耐熱性湿式不織布。
前記ポリビニルアルコール繊維の含有比率が０．５質量％以上１０質量％以下である請求項１記載の耐熱性湿式不織布。