JP3577362B2

JP3577362B2 - 抄紙用熱接着性繊維及び紙

Info

Publication number: JP3577362B2
Application number: JP14447295A
Authority: JP
Inventors: 幹雄田代; 保生山村; 雅己梅田
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JPH08337923A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特殊なポリエーテルエステル共重合体からなる抄紙用熱接着性繊維及び紙に関し、更に詳しくは、水中分散性が良好で、パルプとの混抄が可能であり、パルプに対する接着性が高い抄紙用熱接着性繊維及び該抄紙用熱接着性繊維を用いて抄紙した、ソフトで耐水性、高強力、高弾性の紙に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パルプを主成分とする紙あるいは化繊紙には、バインダーとして水可溶性のポリビニルアルコール繊維が用いられている。
【０００３】
このポリビニルアルコール繊維は、親水性で水中分散性も良好であり、湿熱での接着力も高いが、耐水性が悪く、得られる紙の用途が制限されるため、抄紙後に不溶化処理を施さなければならないという問題があった。
【０００４】
これに対して、耐水性を改善するために、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンとポリプロピレンとの複合繊維、低融点ポリエステルと高融点ポリエステルとの複合繊維などの熱融着性繊維を混抄した後、熱接着処理する方法も用いられているが、これらの熱融着性繊維は疎水性であるため、水中分散性が悪く、均一な高強力の紙が得られず、しかも得られた紙は硬くて伸縮性がなく、立体形状の物体を包むと皺ができ易く、他の物に触れた場合にガサガサと音がするという問題がある。
【０００５】
一方、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジオール及びポリアルキレングリコールからなるポリエーテルエステル系共重合体は、弾性繊維として広く用いられており、この弾性繊維からなる不織布において、弾性繊維相互を自己接着させることもよく知られている（例えば、特開昭６３―１２７４６号公報、特開昭６３―１４５４６３号公報、特開平５―１４０８５０号公報）。
【０００６】
また、ポリテトラメチレングリコールからなるポリエーテルセグメントと、テレフタル酸又はテレフタル酸及びイソフタル酸と１、４―ブタンジオールとからなるポリエステルセグメントとで構成されたポリエーテルエステエル共重合体を、長繊維不織布と一体化して、熱接着性複合材料とすることも知られている（特開昭５７―１３５８８１号公報）。
【０００７】
しかしながら、これらにはポリエーテルエステル共重合体を抄紙用熱接着性繊維として用いることは記載されておらず、示唆もされていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、水中分散性が良好で、パルプとの混抄が可能であり、パルプに対する接着性が高い抄紙用熱接着性繊維を提供し、更には、該抄紙用熱接着性繊維を用いて抄紙することにより、ソフトで、耐水性、高強力、高弾性の紙を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定のポリエーテルエステル共重合体繊維を用いればよいことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、（１）ポリエチレングリコールからなるポリエーテルセグメントを３０〜８０重量％と、テレフタル酸及び／又はイソフタル酸と１、４―ブタンジオールとからなるポリエステルセグメントとで構成され、融点が８０〜２００℃であるポリエーテルエステル共重合体からなる繊維であり、繊度が０．５〜１０デニール、繊維長が２〜３０ｍｍであることを特徴とする抄紙用熱接着性繊維、（２）パルプと上記（１）記載の抄紙用熱接着性繊維とからなることを特徴とする紙、及び（３）抄紙用熱接着性繊維の配合量が１０〜９０重量％である上記（２）記載の紙が提供される。
【００１１】
本発明で用いるポリエーテルエステル共重合体は、ポリエーテルセグメントとポリエステルセグメントで構成されている。
ポリエーテルセグメントは、ポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧと略称する）からなるものであるが、本発明の効果を損なわない範囲内で、少量のポリブチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが共重合されていてもよい。ポリエーテルセグメントは、十分な水中分散性を得るうえで実質的にＰＥＧからなることが必要であり、例えば、ポリテトラメチレングリコールを主成分とするポリエーテルセグメントでは、親水性が劣り、水中分散性が不十分で、均一な高強力の紙を得ることができない。ＰＥＧの分子量は、親水性、水中分散性の点から、通常、４００〜１０，０００が、適当であるが、好ましくは７００〜２，５００、特に好ましくは８００〜１，５００である。
【００１２】
一方、ポリエステルセグメントは、テレフタル酸と１、４―ブタンジオールとからなるポリエステル（以下、ＰＢＴと略称する）又はテレフタル酸及びイソフタル酸と１、４―ブタンジオールとからなるポリエステル（以下、ＰＢＴ／Ｉと略称する）であるが、本発明の効果を損なわない範囲内で、少量のフタル酸、アジピン酸、セバシン酸等のジカルボン酸、あるいはエチレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール等のジオールが共重合されていてもよい。
【００１３】
本発明におけるポリエーテルエステル共重合体の融点は、良好な接着性を得るうえで８０〜２００℃の範囲内にあることが必要であり、好ましくは９０〜１８０℃、特に好ましくは９０〜１７０℃である。融点が８０℃未満の場合は、熱接着性繊維を梱包したとき、あるいは貯蔵中などに、繊維同志が膠着し、抄紙時に水中に分散させた際に水中に均一に分散せず、紙の中にかたまった状態で存在するようになり、十分な接着が行われない部分が生じ、紙強力を低下させる原因となる。一方、融点が２００℃を越えると、通常の加熱加工温度では融着し難くなり、熱接着性が劣り、十分な紙強力が得られない。特に、融点が９０〜１７０℃の場合は、抄紙後、ヤンキードライヤーなどでの短時間の処理で十分な接着強力が得られるので好ましい。
【００１４】
ポリエーテルエステル共重合体の融点は、ポリエーテルセグメントとポリエステルセグメントの共重合比によって変わり、ポリエーテルセグメントの共重合割合が大きくなると、共重合体の融点は低下する。上記の共重合体融点を得るうえで、ポリエーテルセグメントの共重合割合は、共重合体全体に対して、３０〜８０重量％であることが必要であり、特に３０〜６０重量％であることが好ましい。
【００１５】
ポリエーテルエステル共重合体の融点は、ペネトレーション法によって次の条件で測定したもので、差動熱量計で測定される融点とほぼ一致するものである。すなわち、予め８０℃にて、約１５時間窒素気流中で熱処理した試料をペネトロメーターにセットし、直径０．５ｍｍのピンに５ｇの荷重をかけ、窒素気流中にて１０℃／分の昇温速度で昇温し、ピンが２５０μｍ貫入した時の温度を融点とした。
【００１６】
本発明におけるポリエーテルエステル共重合体には、その目的に応じて、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、顔料、染料、無機微粒子、有機滑剤などを必要量添加することができる。また、熱接着性改良、粘度調整などの目的で、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸などのα、β―エチレン性不飽和酸及びその誘導体をグラフト重合して変性したポリオレフィン、アイオノマー、ポリエステル共重合体などのポリマーを、ポリエーテルエステル共重合体に対して３０重量％以下、好ましくは２５重量％以下混合することもできる。
【００１７】
更に、本発明の抄紙用熱接着性繊維は、繊度が０．５〜１０デニール、繊維長が２〜３０ｍｍであることが必要である。繊度が０．５デニール未満では接着強力が不足し、十分な紙強力が得られず、１０デニールを越える場合も、単位重量当たりの繊維本数が少なくなり、接着強力が低下して、十分な紙強力が得られない。また、繊維長が２ｍｍ未満では、接着強力が不足し、３０ｍｍを越えると、水中分散性が悪化して、紙強力が低下する。繊度の更に好ましい範囲は１〜８デニール、繊維長の更に好ましい範囲は３〜２０ｍｍである。
【００１８】
かかる本発明の抄紙用熱接着性繊維を製造するには、上記ポリエーテルエステル共重合体を、その融点に応じて、１５０〜２４０℃で溶融押出機により所定の繊度に溶融紡糸し、５００〜２５００ｍ／分の速度で引き取り、未延伸糸のまま、あるいは必要に応じて延伸して、所定の繊維長に切断すればよい。
【００１９】
本発明の抄紙用熱接着性繊維は、通常の湿式抄紙法によりパルプと混抄して、紙を得ることができる。この場合、該熱接着性繊維の融点が低いとき（例えば、９０〜１７０℃）は、抄紙後の通常の乾燥工程での処理により融着させることができるが、融点が高いときは、更に高温でのカレンダロール等による熱接着処理が必要となる。
【００２０】
本発明の抄紙用熱接着性繊維とパルプを混抄してなる紙は、該熱接着性繊維の配合量が１０〜９０重量％であることが好ましい。該熱接着性繊維の配合量が１０重量％未満では、充分な紙力、弾性力が得られず、９０重量％越えると、乾燥時に繊維収縮による地合斑が発生し易い。
【００２１】
【作用】
本発明の抄紙用熱接着性繊維は、ポリエーテルセグメントとしてＰＥＧを用いたポリエーテルエステル共重合体からなるため、親水性に富み、水中分散性が良好であり、しかもパルプとの親和性が高く、パルプと混抄した場合は、ポリエーテルエステル共重合体が持つ弾性とあいまって、ソフトで弾性に富み、均一な高強力の紙が得られる。しかも、ポリエーテルエステル共重合体は、適度な耐水性を有しているため、耐水性の良好な紙が得られる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
テレフタル酸とイソフタル酸のモル比が７５／２５のＰＢＴ／Ｉ（５０重量％）と、分子量１，０００のＰＥＧ（５０重量％）とからなるポリエーテルエステル共重合体（２５℃のオルソクロロフェノール中で測定した固有粘度が１．８０、融点が１７０℃）に、耐熱剤として、アミン系添加剤“ナウガード”４４５（ユニロイヤル社製）を１．５重量％添加して、溶融押出機を用い２００℃で溶融し、孔径０．３ｍｍの細孔を１２００個有する紡糸口金から吐出して、１，８００ｍ／分の速度で引き取り、単繊維繊度が１．５デニールの未延伸糸を得た。
この未延伸糸を、１０ｍｍの繊維長となるように切断して、抄紙用熱接着性繊維を調製した。
【００２３】
このように調製した熱接着性繊維４０重量％とパルプ６０重量％とを混合し、タッピー抄紙機を用いて、濃度０．０１％、地合調整剤として少量の増粘剤を添加した条件下で抄紙した。なお、乾燥機の温度は、１３５℃に設定した。
このときの熱接着性繊維の水中分散性は、極めて良好であり、他のバインダを用いることなく、十分に熱接着されたパルプ混抄紙が得られた。
【００２４】
このようにして得られた紙は、坪量が２１．０ｇ／ｍ^２、厚さが０．０５３ｍｍ、乾燥引張強度が、縦１．５ｋｇ／１５ｍｍ、横１．２ｋｇ／１５ｍｍ、７０℃の熱水中で５分間処理した後の湿潤引張強度が、縦１．２ｋｇ／１５ｍｍ、横０．９ｋｇ／１５ｍｍであり、高強力で、耐熱水性も良好であった。また、この紙は、両手で伸ばすと柔らかく伸びてソフトであり、片手を離すとすぐに元の状態に戻り、高弾性であって、物を包んだ際に皺ができたり、ガサガサという音がするようなこともなかった。
【００２５】
［比較例１］
実施例１において、ＰＥＧに代えて、分子量１，０００のポリテトラメチレングリコールを用いたポリエーテルエステル共重合体を使用し、その他の条件は実施例１と同様にして、熱接着性繊維の製造及び抄紙を行った。
【００２６】
その結果、熱接着性繊維の水中分散性が不十分であり、得られた紙の乾燥引張強度は、縦０．８ｋｇ／１５ｍｍ、横０．６ｋｇ／１５ｍｍと低く、紙強力、均一性に劣るものであった。
【００２７】
［実施例２〜１３、比較例２〜７］
実施例１において、ポリエーテルエステル共重合体の融点、単繊維繊度及び繊維長を表１に示すように変更した熱接着性繊維を用い、その他の条件は実施例１と同様にして抄紙を行った。
結果は表１に示す通りであり、ポリエーテルエステル共重合体の融点が８０〜２００℃、繊度が０．５〜１０デニール、繊維長が２〜３０ｍｍの場合（実施例２〜１３）には、高強力の紙を得ることができたが、上記範囲外（比較例２〜７）では、得られた紙の強力が低かった。
【００２８】
【表１】

【００３２】
［実施例１５］
テレフタル酸とイソフタル酸のモル比が９０／１０のＰＢＴ／Ｉ（５０重量％）と、分子量２，５００のＰＥＧ（５０重量％）とからなるポリエーテルエステル共重合体（２５℃のオルソクロロフェノール中で測定した固有粘度が１．２５、融点が１８５℃）に、耐熱剤として、実施例１で使用した“ナウガード”４４５を１．５重量％添加して、溶融押出機を用い２３０℃で溶融し、孔径０．３ｍｍの細孔を１２００個有する紡糸口金から吐出して、８００ｍ／分の速度で引き取り、単繊維繊度が６デニールの未延伸糸を得た。
【００３３】
この未延伸糸を、７０℃で３．０倍に延伸し、２０ｍｍの繊維長となるように切断して、抄紙用熱接着性繊維を調製した。
【００３４】
このように調製した熱接着性繊維８０重量％とパルプ２０重量％とを混合し、タッピー抄紙機を用いて、濃度０．０１４％、増粘剤添加の条件下で抄紙した。なお、抄紙後、２００℃のカレンダーロールで熱接着処理を施した。
このときの熱接着性繊維の水中分散性は良好であり、他のバインダを用いることなく、十分に熱接着されたパルプ混抄紙が得られた。
【００３５】
このようにして得られた紙は、坪量が６０ｇ／ｍ^２、厚さが０．１０ｍｍ、乾燥引張強度が、縦３．５ｋｇ／１５ｍｍ、横３．２ｋｇ／１５ｍｍ、７０℃の熱水中で５分間処理した後の湿潤引張強度が、縦３．０ｋｇ／１５ｍｍ、横２．７ｋｇ／１５ｍｍであり、高強力で、耐熱水性も良好であった。また、この紙は、ソフトで高弾性であり、物を包んだ際に皺ができたり、ガサガサという音がするようなこともなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の熱接着性繊維は、水中分散性が良好で、パルプとの混抄が可能であり、パルプに対する接着性が高く、この熱接着性繊維をパルプと混抄することにより、ソフトで、耐水性、高強力、高弾性の紙を得ることができる。この紙は、物を包んだ際に皺ができたり、ガサガサという音がするようなことがなく、包装用を始めとして、種々の用途に用いることができる。

Claims

ポリエチレングリコールからなるポリエーテルセグメントを３０〜８０重量％と、テレフタル酸及び／又はイソフタル酸と１、４―ブタンジオールとからなるポリエステルセグメントとで構成され、融点が８０〜２００℃であるポリエーテルエステル共重合体からなる繊維であり、繊度が０．５〜１０デニール、繊維長が２〜３０ｍｍであることを特徴とする抄紙用熱接着性繊維。
パルプと請求項１記載の抄紙用熱接着性繊維とからなることを特徴とする紙。
抄紙用熱接着性繊維の配合量が１０〜９０重量％である請求項２記載の紙。