JP3796248B2 - ポリビニルアルコール系バインダー繊維およびそれを用いてなる紙または不織布 - Google Patents
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Description
本発明は、熱風乾燥方式のような高速乾燥や、マルチシリンダー方式のような低温乾燥等の低熱量の乾燥条件下で溶解可能であり、得られた紙または不織布が高い強力を発現させることを特徴とするポリビニルアルコール系バインダー繊維およびそれを用いてなる紙または不織布に関する。
現在、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略記する）系繊維は、その水溶性と強い接着性を有するという特徴を生かして、製紙用バインダー繊維として用いられている。ＰＶＡ系バインダー繊維の十分な接着性は、抄紙工程において繊維が分散した水中で膨潤し、乾燥工程の熱により十分溶解し、乾燥しながら結晶化することにより達成される。
従来、ＰＶＡ系繊維を用いて紙または不織布を製造する場合、乾燥工程において熱ドラム方式のヤンキードライヤーが一般的に使用されている。ヤンキードライヤーは乾燥熱量が大きいため乾燥時にＰＶＡ系バインダー繊維が十分に溶解し、接着性を発現する。しかし、近年になって乾燥の効率化や生産性向上のため、エアースルードライヤー等が用いられるケースが増加してきているが、エアースルードライヤーを用いて乾燥した場合、エアースルードライヤーは乾燥時間が短く、また乾燥熱量が小さいため、従来のＰＶＡ系バインダー繊維では十分に溶解できず、その結果、十分な接着性を発現できないという問題がある。
従来、ＰＶＡ系繊維を用いて紙または不織布を製造する場合、乾燥工程において熱ドラム方式のヤンキードライヤーが一般的に使用されている。ヤンキードライヤーは乾燥熱量が大きいため乾燥時にＰＶＡ系バインダー繊維が十分に溶解し、接着性を発現する。しかし、近年になって乾燥の効率化や生産性向上のため、エアースルードライヤー等が用いられるケースが増加してきているが、エアースルードライヤーを用いて乾燥した場合、エアースルードライヤーは乾燥時間が短く、また乾燥熱量が小さいため、従来のＰＶＡ系バインダー繊維では十分に溶解できず、その結果、十分な接着性を発現できないという問題がある。
上記問題点を解決するために、一般的に原料であるＰＶＡ系樹脂に低ケン化度の樹脂を用いたり、またはＰＶＡ系樹脂にカルボキシル基やスルホン酸基、シリル基、四級アンモニウム塩等のカチオン性基などイオン性の官能基を導入することにより、溶解性を向上させる手法がとられている。例えば、樹脂の溶解性を向上させるために、ＰＶＡ樹脂のケン化度を低下させ、かつＰＶＡ樹脂の重合度を低下させ溶解性を高める手法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。また、ＰＶＡ樹脂にシリル基を導入したり、エチレン基の導入を行うことにより、溶解性および接着強力の向上を達成する技術が提案されている（例えば、特許文献３、４、５、６参照。）。
上記特許文献１〜６では、バインダー繊維の接着性向上を達成するために、ＰＶＡ樹脂の改質を中心とした検討がなされているが、これらのバインダー繊維は丸孔の紡糸口金を用いて溶融紡糸あるいは湿式紡糸により製造されるため、繊維断面形状は丸型〜繭型形状となり、繊維断面から断面充実度を算出する式より計算した断面充実度は３５％以上となる。そのため、特許文献１〜６で得られるバインダー繊維は熱ドラム方式のヤンキードライヤー方式のような乾燥熱量の大きい乾燥方法では十分な接着性が得られるが、熱風乾燥方式のような高速乾燥や、マルチシリンダー方式のような低温・低熱量の乾燥条件下では接着性が不十分であるという問題点があった。
上記課題点を鑑みて、本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、断面充実度が３０％以下となるような紡糸口金を用いて紡糸し、繊維断面を扁平形状にして繊維の表面積を向上させることにより、従来の熱ドラム方式のヤンキードライヤー方式のような乾燥熱量の大きい乾燥方法を必要とせず、低温・低熱量の乾燥条件下でも高い紙力が得られ、しかも乾燥の効率化や生産性の向上が実現できる紙または不織布が得られることを見出した。
すなわち本発明は、繊維の断面充実度が３０％以下であり、３０℃の水中における繊維の膨潤度が１００％以上、かつ溶出量が２０％以下であることを特徴とするＰＶＡ系バインダー繊維であり、好ましくは繊維断面が扁平形状しており、その長辺の長さをＡ、その長辺の中央部（１／２Ａ）の厚さをＢ、その長辺の端部より１／４Ａの部分の厚さをＣとしたときに、Ａ／Ｂ≧３かつ０．６≦Ｃ／Ｂ≦１．２である上記のＰＶＡ系バインダー繊維であり、より好ましくは長辺の中央部（１／２Ａ）の厚さＢが６μｍ以下である上記のＰＶＡ系バインダー繊維であり、さらに好ましくはＰＶＡ系樹脂が、カルボン酸基、スルホン酸基、エチレン基、シラン基、シラノール基、アミン基、アンモニウム基のいずれかを０．１〜１５モル％共重合されてなる樹脂である上記のＰＶＡ系バインダー繊維に関するものであり、さらに上記のＰＶＡ系バインダー繊維を１〜５０質量％含有してなる紙または不織布に関するものである。
本発明の単繊維の断面充実度が３０％以下であり、３０℃の水中における繊維の膨潤度が１００％以上かつ溶出量が２０％以下であるＰＶＡ系バインダー繊維を用いることにより、熱風乾燥方式のような高速乾燥や、マルチシリンダー方式のような低温乾燥等の低熱量の乾燥条件下でも高強力な紙または不織布を得ることが可能となる。
ＰＶＡ系バインダー繊維の十分な接着性は、抄紙工程において繊維が分散した水中で膨潤し、乾燥工程の熱により十分溶解し、乾燥しながら結晶化することにより達成される。しかしながら従来のＰＶＡ系バインダー繊維では近年増加傾向のある高速乾燥、低温乾燥など低熱量の乾燥条件では溶解性が不十分なため、十分な接着性を得ることは困難である。従来の技術では溶解性の向上すなわちその指標である結晶融解温度を低下させるために、前記したようにケン化度の低下や変性基導入による結晶サイズの低下を利用したのに対し、本発明では繊維の断面充実度を大幅に低下させ、接着面積を増大させることで紙力の向上を達成することに特徴を有する。
本発明のＰＶＡ系バインダー繊維は繊維の断面充実度が３０％以下であるような断面形状をとる必要がある。繊維断面を断面充実度が３０％以下であるような断面形状にして繊維の表面積を向上させることにより、後述するが本発明のＰＶＡ系バインダー繊維を用いて紙または不織布を製造した場合、低温・低熱量の乾燥条件下でも高い紙力を得ることが可能となる。好ましくは２７％以下、より好ましくは２５％以下である。繊維の断面充実度を３０％以下にする方法として好適なのは扁平形状とすることである。好ましくは図１に示すように扁平形状の長辺の長さをＡ、その長辺の中央部（１／２Ａ）の厚さをＢ、その長辺の端部より１／４Ａの部分の厚さをＣとしたときに、Ａ／Ｂ≧３かつ０．６≦Ｃ／Ｂ≦１．２であることが好ましい。Ａ／Ｂ＜３である場合、断面充実度が３０％よりも大きくなり好ましくない。またＣ／Ｂ＜０．６あるいはＣ／Ｂ＞１．２となる場合、本発明の目的とする扁平形状を形成しないためバインダー繊維の表面積が低下し、効率的なバインダー効果が発現しない。より好ましくはＡ／Ｂ≧５かつ０．８≦Ｃ／Ｂ≦１．２であり、さらに好ましくはＡ／Ｂ≧６かつ０．９≦Ｃ／Ｂ≦１．１である。また好ましくは厚さＢを６μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下とすることで接着効率はより一層向上する。
なお、繊維の断面充実度、断面形状は走査型電子顕微鏡にて測定されたものを示す。
なお、繊維の断面充実度、断面形状は走査型電子顕微鏡にて測定されたものを示す。
また本発明のＰＶＡ系バインダー繊維は３０℃の水中における繊維の膨潤度が１００％以上である必要がある。膨潤度が１００％未満であるとバインダーとしての性能が十分に発現しない。好ましくは１２０％以上、より好ましくは１４０％以上である。
本発明において使用されるＰＶＡ系樹脂は特に制限はなく、例えば低ケン化度ＰＶＡやカルボン酸基、スルホン酸基、エチレン基、シラン基、シラノール基、アミン基、アンモニウム基のいずれか一つまたは二つ以上共重合していても構わないが、中でもカルボン酸基、スルホン酸基、エチレン基、シラン基、シラノール基、アミン基、アンモニウム基のいずれかを０．１〜１５モル％共重合されていることがより好ましい。しかしながら共重合成分のないＰＶＡ系樹脂あるいは上記共重合成分が共重合されたＰＶＡ系樹脂から得られる本発明のＰＶＡ系バインダー繊維は、３０℃の水中における繊維の溶出量が２０％以下である必要がある。溶出量が２０％を超えると、歩留まり悪化によるコストアップ、白水（抄紙中に使用する水）への溶出による排水負荷の上昇や、例えば紙にした場合、溶出したＰＶＡの再付着による紙品位の低下（紙の風合いが硬くなる等）が生じる。好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。
本発明で用いるＰＶＡ系樹脂の重合度については、得られるＰＶＡ系バインダー繊維の溶出量の面からは３００以上、一方生産性、コストの面からは３０００以下であることが好ましい。より好ましくは８００〜２０００である。またＰＶＡのケン化度についてはＰＶＡの溶出の面からは９５モル％以上であることが好ましい。ＰＶＡのケン化度が９５モル％よりも低いと、バインダー使用時のＰＶＡの溶出が著しく、歩留まりの悪化および排水への溶出等の問題が発生したり、またバインダーとして使用された後も耐水性が極めて低く、特に湿潤条件でバインダー性能が著しく低下する。より好ましくはケン化度９６〜９９．９モル％の範囲である。
本発明のＰＶＡ系バインダー繊維は、上記したＰＶＡ系樹脂を水に対して８〜１８質量％溶解させた紡糸原液を、該樹脂に対して固化能を有する塩類の水溶液からなる凝固浴中に吐出させ繊維状とした後、２〜５倍湿延伸を行い、乾燥することにより得られる。水に溶解するＰＶＡ系樹脂の濃度が１８質量％より高い場合、ＰＶＡポリマーが溶解した溶液の粘度が高くなり、紡糸が不可能となる。好ましくは１０〜１６質量％である。
固化能を有する塩類の水溶液としては、硫酸ナトリウム（芒硝）、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。上記した固化能を有する塩類の水溶液からなる凝固浴中に吐出させ繊維状とした後に湿延伸を行うが、湿延伸倍率が２倍より低いと正常な紡糸が行えず、一方湿延伸倍率が５倍を越える延伸を行うと、ＰＶＡ分子の配向が著しく進行するため結晶融解温度が上昇し、得られた繊維は水に対する膨潤度が低下し、バインダーとして機能しなくなる。
本発明の断面形状が断面充実度３０％以下のＰＶＡ系バインダー繊維を製造するためには幅８０〜８００μｍ、厚さ２０〜８０μｍの矩形孔の紡糸口金を使用して紡糸原液を固化能を有する塩類の水溶液中に吐出させ、紡糸口金の金板面と第一ローラーとの間の張力を０．００３〜０．０１ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲になるようにして紡糸することが好ましい。この張力が０．００３ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、繊維の断面が変形して断面形状が繭型となってしまい、本発明の目的とする断面形状の繊維を得ることができない。一方、張力が０．０１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上になると凝固浴中で繊維が断糸し、正常に紡糸することができない。より好ましくは０．００３５〜０．００６ｃＮ／ｄｔｅｘである。
本発明で用いられるＰＶＡ系バインダー繊維の単繊維の平均繊度に特に制限はないが、０．０１〜５０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。平均繊度が０．０１ｄｔｅｘより小さい場合は繊維の製造が困難となり生産性が低下し、コストアップとなる。一方、平均繊度が５０ｄｔｅｘよりも大きくなると、単繊維の繊維径自体が太くなるため接着性が低下するようになる。より好ましくは０．１〜５．０ｄｔｅｘである。本発明の繊維はあらゆる形態で使用することができ、例えばカットファイバー、フィラメントヤーン、紡績糸等としても構わない。
本発明のＰＶＡ系バインダー繊維を用いて紙または不織布を製造するが、紙または不織布中の該ＰＶＡ系バインダー繊維は全固形分に対して１〜５０質量％含んでいることが好ましい。紙または不織布中の該ＰＶＡ系バインダー繊維の含有量が１質量％よりも少ないと、繊維の構成本数が少ないためバインダーとして機能せず、したがって接着性が発現しなくなる。一方、紙または不織布中の該ＰＶＡ系バインダー繊維の含有量が５０質量％よりも多いと、バインダー繊維が主体となるため、バインダー繊維の収縮による紙または不織布の表面平滑性の低下や、風合いが硬くなる等の品位の低下を招く恐れがある。より好ましくは２〜３０質量％、より好ましくは５〜２５質量％である。
以下実施例により本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。なお本発明の実施例において、ＰＶＡ樹脂の重合度、ＰＶＡバインダー繊維の断面充実度、断面形状、溶出量、膨潤度、およびＰＶＡバインダー繊維を用いて製造した紙の湿裂断長（ＷＢ）、乾裂断長（ＤＢ）は以下の測定方法によって測定されたものを示す。
［ＰＶＡ樹脂の重合度］
ＰＶＡ系ポリマーを１〜１０ｇ／ｌの濃度（Ｃｖ）になるように熱水で溶解して得られた溶液の相対粘度ηｒｅｌをＪＩＳ Ｋ６７２６試験法に準拠して３０℃で測定し、下記（１）式より極限粘度［η］を求め、さらに（２）式より重合度ＰＡを算出する。
［η］＝２．３０３ｌｏｇ（ηｒｅｌ）／Ｃｖ ・・・（１）
ＰＡ＝（［η］×１０４／８．２９）×１．６１３ ・・・（２）
ＰＶＡ系ポリマーを１〜１０ｇ／ｌの濃度（Ｃｖ）になるように熱水で溶解して得られた溶液の相対粘度ηｒｅｌをＪＩＳ Ｋ６７２６試験法に準拠して３０℃で測定し、下記（１）式より極限粘度［η］を求め、さらに（２）式より重合度ＰＡを算出する。
［η］＝２．３０３ｌｏｇ（ηｒｅｌ）／Ｃｖ ・・・（１）
ＰＡ＝（［η］×１０４／８．２９）×１．６１３ ・・・（２）
［ＰＶＡバインダー繊維の断面充実度 ％］
走査型電子顕微鏡〔（株）日立製作所製〕にて繊維の断面形状を測定し、繊維の断面積をＳ１、その繊維を取り囲む最小円の面積をＳ２とし、以下の式により求める。
断面充実度（％）＝（Ｓ１／Ｓ２）×１００
走査型電子顕微鏡〔（株）日立製作所製〕にて繊維の断面形状を測定し、繊維の断面積をＳ１、その繊維を取り囲む最小円の面積をＳ２とし、以下の式により求める。
断面充実度（％）＝（Ｓ１／Ｓ２）×１００
［ＰＶＡバインダー繊維の断面形状 Ａ／Ｂ、Ｃ／Ｂ、Ｂ（μｍ）］
走査型電子顕微鏡〔（株）日立製作所製〕にて繊維の断面形状を測定し、求めた。
走査型電子顕微鏡〔（株）日立製作所製〕にて繊維の断面形状を測定し、求めた。
［ＰＶＡバインダー繊維のＰＶＡ溶出量 ％］
繊維中のＰＶＡ樹脂純分が１ｇとなるように換算量を秤量したのち、３０℃の水１００ｍｌ中に浸漬し、液温を３０℃に保ったまま３０分静置する。静置後、未溶解部分を除去した上澄み液５０ｍｌを採取し、水蒸気浴上で蒸発乾固したのち、１０５℃の乾燥機中で４時間乾燥させ、乾燥後乾燥残分ａ（ｇ）を計量する。この乾燥残分にはＰＶＡと硫酸ナトリウム等の無機分が含まれるため、さらに５００〜８００℃でＰＶＡ成分が完全に無くなるまで焼成する。焼成後、残分ｂ（ｇ）を測定し、下記の式から溶出量を求める。
溶出量（％）＝（ａ−ｂ）×２００
繊維中のＰＶＡ樹脂純分が１ｇとなるように換算量を秤量したのち、３０℃の水１００ｍｌ中に浸漬し、液温を３０℃に保ったまま３０分静置する。静置後、未溶解部分を除去した上澄み液５０ｍｌを採取し、水蒸気浴上で蒸発乾固したのち、１０５℃の乾燥機中で４時間乾燥させ、乾燥後乾燥残分ａ（ｇ）を計量する。この乾燥残分にはＰＶＡと硫酸ナトリウム等の無機分が含まれるため、さらに５００〜８００℃でＰＶＡ成分が完全に無くなるまで焼成する。焼成後、残分ｂ（ｇ）を測定し、下記の式から溶出量を求める。
溶出量（％）＝（ａ−ｂ）×２００
［ＰＶＡバインダー繊維の膨潤度 ％］
繊維中のＰＶＡ樹脂純分が１ｇとなるように換算量を秤量したのち、３０℃の水１００ｍｌ中に浸漬し、液温を３０℃に保ったまま３０分静置する。静置後、繊維分を濾取して回転数３０００ｒｐｍの延伸脱水機で１０分間脱水し、脱水後の質量（Ｍ１）を測定する。質量測定したサンプルを１０５℃の熱風乾燥機中で４時間乾燥後、質量（Ｍ２）を測定し、以下の式から膨潤度を求める。
膨潤度（％）＝［（Ｍ１−Ｍ２）／Ｍ２］×１００
繊維中のＰＶＡ樹脂純分が１ｇとなるように換算量を秤量したのち、３０℃の水１００ｍｌ中に浸漬し、液温を３０℃に保ったまま３０分静置する。静置後、繊維分を濾取して回転数３０００ｒｐｍの延伸脱水機で１０分間脱水し、脱水後の質量（Ｍ１）を測定する。質量測定したサンプルを１０５℃の熱風乾燥機中で４時間乾燥後、質量（Ｍ２）を測定し、以下の式から膨潤度を求める。
膨潤度（％）＝［（Ｍ１−Ｍ２）／Ｍ２］×１００
［紙の湿裂断長ＷＢ、乾裂断長ＤＢ Ｎ・ｍ／ｇ］
紙の湿裂断長ＷＢは紙を２０℃の水中で２４時間吸水させた後、幅１５ｍｍ、長さ１７０ｍｍの試料を把持長さ１００ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／分で測定した強力ＷＳ（Ｎ）と試料の秤量Ｗ（ｇ／ｍ２）より下記式にて求めた。
ＷＢ＝ＷＳ／（１５×Ｗ）×１０００（Ｎ・ｍ／ｇ）
一方、紙の乾裂断長ＤＢは、２３℃×５０％ＲＨ室内で２４時間調湿した後、幅１５ｍｍ、長さ１７０ｍｍの試料を把持長さ１００ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／分で測定した強力ＤＳ（Ｎ）と試料の秤量Ｗ（ｇ／ｍ２）より下記式にて求めた。
ＤＢ＝ＤＳ／（１５×Ｗ）×１０００（Ｎ・ｍ／ｇ）
紙の湿裂断長ＷＢは紙を２０℃の水中で２４時間吸水させた後、幅１５ｍｍ、長さ１７０ｍｍの試料を把持長さ１００ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／分で測定した強力ＷＳ（Ｎ）と試料の秤量Ｗ（ｇ／ｍ２）より下記式にて求めた。
ＷＢ＝ＷＳ／（１５×Ｗ）×１０００（Ｎ・ｍ／ｇ）
一方、紙の乾裂断長ＤＢは、２３℃×５０％ＲＨ室内で２４時間調湿した後、幅１５ｍｍ、長さ１７０ｍｍの試料を把持長さ１００ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／分で測定した強力ＤＳ（Ｎ）と試料の秤量Ｗ（ｇ／ｍ２）より下記式にて求めた。
ＤＢ＝ＤＳ／（１５×Ｗ）×１０００（Ｎ・ｍ／ｇ）
［実施例１］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を孔数４０００、縦３０μｍ×横１８０μｍの長方形のスリット型の紡糸口金より飽和硫酸ナトリウムからなる凝固浴中に吐出させ、紡糸口金の金板面と第一ローラーとの間の張力が０．０３５〜０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように第１ローラーで巻き取った後、４倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．３、Ｃ／Ｂ＝０．９７、Ｂ＝４．５μｍの繊度１．５ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１８２％、ＰＶＡの溶出量は６．９％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を３ｍｍにカットしたものを繊維純分として２０質量部、ガラス繊維（旭ファイバーグラス株式会社製「ＧＰ０２４」、繊維径９μｍ、繊維長６ｍｍ）を８０質量部混合して均一に混合攪拌してスラリーを調製した。かかるスラリーを用いてＴＡＰＰＩ式抄紙機に供給して抄造した後、乾燥温度２１０℃のネット式エアースルードライヤーを用いて乾燥し、秤量４０ｇ／ｍ２の紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．５９Ｎ・ｍ／ｇ、０．３４Ｎ・ｍ／ｇであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を孔数４０００、縦３０μｍ×横１８０μｍの長方形のスリット型の紡糸口金より飽和硫酸ナトリウムからなる凝固浴中に吐出させ、紡糸口金の金板面と第一ローラーとの間の張力が０．０３５〜０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように第１ローラーで巻き取った後、４倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．３、Ｃ／Ｂ＝０．９７、Ｂ＝４．５μｍの繊度１．５ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１８２％、ＰＶＡの溶出量は６．９％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を３ｍｍにカットしたものを繊維純分として２０質量部、ガラス繊維（旭ファイバーグラス株式会社製「ＧＰ０２４」、繊維径９μｍ、繊維長６ｍｍ）を８０質量部混合して均一に混合攪拌してスラリーを調製した。かかるスラリーを用いてＴＡＰＰＩ式抄紙機に供給して抄造した後、乾燥温度２１０℃のネット式エアースルードライヤーを用いて乾燥し、秤量４０ｇ／ｍ２の紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．５９Ｎ・ｍ／ｇ、０．３４Ｎ・ｍ／ｇであった。
［実施例２］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％、エチレン含有量５モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を実施例１と同一条件にて紡糸、延伸、熱処理を行い、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．１、Ｃ／Ｂ＝０．９７、Ｂ＝４．５μｍの繊度１．５ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１５４％、ＰＶＡの溶出量は２．３％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．６３Ｎ・ｍ／ｇ、０．７８Ｎ・ｍ／ｇであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％、エチレン含有量５モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を実施例１と同一条件にて紡糸、延伸、熱処理を行い、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．１、Ｃ／Ｂ＝０．９７、Ｂ＝４．５μｍの繊度１．５ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１５４％、ＰＶＡの溶出量は２．３％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．６３Ｎ・ｍ／ｇ、０．７８Ｎ・ｍ／ｇであった。
［実施例３］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を実施例１と同一条件にて紡糸、延伸、熱処理を行い、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．２、Ｃ／Ｂ＝０．９９、Ｂ＝４．４μｍの繊度１．５ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１４３％、ＰＶＡの溶出量は０．９％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々２．８０Ｎ・ｍ／ｇ、０．３８Ｎ・ｍ／ｇであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を実施例１と同一条件にて紡糸、延伸、熱処理を行い、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．２、Ｃ／Ｂ＝０．９９、Ｂ＝４．４μｍの繊度１．５ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１４３％、ＰＶＡの溶出量は０．９％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々２．８０Ｎ・ｍ／ｇ、０．３８Ｎ・ｍ／ｇであった。
［実施例４］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を孔数４０００、縦３０μｍ×横４５０μｍの長方形のスリット型の紡糸口金より飽和硫酸ナトリウムからなる凝固浴中に吐出させ、紡糸口金の金板面と第一ローラーとの間の張力が０．０３５〜０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように第１ローラーで巻き取った後、４倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度９％、断面形状がＡ／Ｂ＝１６、Ｃ／Ｂ＝０．９８、Ｂ＝４．５μｍの繊度３．８ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１６２％、ＰＶＡの溶出量は３．１％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．４８Ｎ・ｍ／ｇ、０．３５Ｎ・ｍ／ｇであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を孔数４０００、縦３０μｍ×横４５０μｍの長方形のスリット型の紡糸口金より飽和硫酸ナトリウムからなる凝固浴中に吐出させ、紡糸口金の金板面と第一ローラーとの間の張力が０．０３５〜０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように第１ローラーで巻き取った後、４倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度９％、断面形状がＡ／Ｂ＝１６、Ｃ／Ｂ＝０．９８、Ｂ＝４．５μｍの繊度３．８ｄｔｅｘの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１６２％、ＰＶＡの溶出量は３．１％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．４８Ｎ・ｍ／ｇ、０．３５Ｎ・ｍ／ｇであった。
［実施例５］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を実施例１と同一条件で紡糸、湿延伸を行い、さらに１５〜３０℃の水中にて定長水洗した後、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．１、Ｃ／Ｂ＝０．９７、Ｂ＝４．４μｍの繊度１．５ｄｔｅｘのソルトフリーの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１６０％、ＰＶＡの溶出量は１．１％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．２２Ｎ・ｍ／ｇ、０．３３Ｎ・ｍ／ｇであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を実施例１と同一条件で紡糸、湿延伸を行い、さらに１５〜３０℃の水中にて定長水洗した後、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度２３％、断面形状がＡ／Ｂ＝６．１、Ｃ／Ｂ＝０．９７、Ｂ＝４．４μｍの繊度１．５ｄｔｅｘのソルトフリーの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１６０％、ＰＶＡの溶出量は１．１％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．２２Ｎ・ｍ／ｇ、０．３３Ｎ・ｍ／ｇであった。
［実施例６］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１８質量％のＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）溶液からなる紡糸原液を孔数２００００、縦３０μｍ×横１８０μｍの長方形のスリット型の紡糸口金よりメタノールからなる固化浴中に吐出させ、紡糸口金の金板面と第一ローラーとの間の張力が０．０３５〜０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように第１ローラーで巻き取った後、３倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１４０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度２５％、断面形状がＡ／Ｂ＝５．５、Ｃ／Ｂ＝０．９５、Ｂ＝４．７μｍの繊度２．２ｄｔｅｘのソルトフリーの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１７０％、ＰＶＡの溶出量は３．３％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．３２Ｎ・ｍ／ｇ、０．３４Ｎ・ｍ／ｇであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１８質量％のＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）溶液からなる紡糸原液を孔数２００００、縦３０μｍ×横１８０μｍの長方形のスリット型の紡糸口金よりメタノールからなる固化浴中に吐出させ、紡糸口金の金板面と第一ローラーとの間の張力が０．０３５〜０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように第１ローラーで巻き取った後、３倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１４０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度２５％、断面形状がＡ／Ｂ＝５．５、Ｃ／Ｂ＝０．９５、Ｂ＝４．７μｍの繊度２．２ｄｔｅｘのソルトフリーの扁平形状ＰＶＡ繊維を得た。また得られた扁平状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１７０％、ＰＶＡの溶出量は３．３％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々４．３２Ｎ・ｍ／ｇ、０．３４Ｎ・ｍ／ｇであった。
［比較例１］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を孔径６０μｍ、孔数４０００の紡糸口金より飽和硫酸ナトリウムからなる凝固浴中に吐出させ、第１ローラーで巻き取った後、４倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度３９％、繊度１．０ｄｔｅｘの繭型形状のＰＶＡ繊維を得た。また得られた繭型形状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１４５％、ＰＶＡの溶出量は１．０％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々０．３５Ｎ・ｍ／ｇ、０．０５Ｎ・ｍ／ｇであり、紙力が本発明で得られたＰＶＡバインダー繊維を用いた紙（実施例１〜６）と比べて著しく劣るものであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を孔径６０μｍ、孔数４０００の紡糸口金より飽和硫酸ナトリウムからなる凝固浴中に吐出させ、第１ローラーで巻き取った後、４倍の湿延伸を行い、定長乾燥機中にて１２０℃で１０分間乾燥させ、表１に示すように、断面充実度３９％、繊度１．０ｄｔｅｘの繭型形状のＰＶＡ繊維を得た。また得られた繭型形状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１４５％、ＰＶＡの溶出量は１．０％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々０．３５Ｎ・ｍ／ｇ、０．０５Ｎ・ｍ／ｇであり、紙力が本発明で得られたＰＶＡバインダー繊維を用いた紙（実施例１〜６）と比べて著しく劣るものであった。
［比較例２］
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を比較例１と同一条件にて紡糸、延伸、熱処理を行い、表１に示すように、断面充実度３９％、繊度１．０ｄｔｅｘの繭型形状のＰＶＡ繊維を得た。また得られた繭型形状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１６２％、ＰＶＡの溶出量は３．１％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々１．５２Ｎ・ｍ／ｇ、０．２９Ｎ・ｍ／ｇであり、紙力が本発明で得られたＰＶＡバインダー繊維を用いた紙（実施例１〜６）と比べて劣るものであった。
（１）平均重合度１７００、ケン化度９８．０モル％のＰＶＡ樹脂１４質量％水溶液からなる紡糸原液を比較例１と同一条件にて紡糸、延伸、熱処理を行い、表１に示すように、断面充実度３９％、繊度１．０ｄｔｅｘの繭型形状のＰＶＡ繊維を得た。また得られた繭型形状ＰＶＡ繊維の膨潤度は１６２％、ＰＶＡの溶出量は３．１％であった。
（２）上記（１）で得られたＰＶＡ繊維を実施例１と同一条件にて紙を製造した。得られた紙のＤＢ、ＷＢは表１に示すように各々１．５２Ｎ・ｍ／ｇ、０．２９Ｎ・ｍ／ｇであり、紙力が本発明で得られたＰＶＡバインダー繊維を用いた紙（実施例１〜６）と比べて劣るものであった。
［比較例３］
ＰＶＡバインダー繊維として、株式会社ニチビ製の断面充実度４３％、断面形状がＡ／Ｂ＝３．７、Ｃ／Ｂ＝１．４、Ｂ＝７．１μｍのダンベル型断面形状のソルブロン「ＮＬ２００３」を用いて紙を製造した。表１に示すように該バインダー繊維の膨潤度は１６０％、ＰＶＡの溶出量は１０％であり、得られた紙のＤＢ、ＷＢは各々１．８１Ｎ・ｍ／ｇ、０．０１Ｎ・ｍ／ｇであり、紙力が本発明で得られたＰＶＡバインダー繊維を用いた紙（実施例１〜６）と比べて著しく劣るものであった。
ＰＶＡバインダー繊維として、株式会社ニチビ製の断面充実度４３％、断面形状がＡ／Ｂ＝３．７、Ｃ／Ｂ＝１．４、Ｂ＝７．１μｍのダンベル型断面形状のソルブロン「ＮＬ２００３」を用いて紙を製造した。表１に示すように該バインダー繊維の膨潤度は１６０％、ＰＶＡの溶出量は１０％であり、得られた紙のＤＢ、ＷＢは各々１．８１Ｎ・ｍ／ｇ、０．０１Ｎ・ｍ／ｇであり、紙力が本発明で得られたＰＶＡバインダー繊維を用いた紙（実施例１〜６）と比べて著しく劣るものであった。
本発明の単繊維の断面充実度が３０％以下であり、３０℃の水中における繊維の膨潤度が１００％以上かつ溶出量が２０％以下であるＰＶＡ系バインダー繊維を用いることにより、熱風乾燥方式のような高速乾燥や、マルチシリンダー方式のような低温乾燥等の低熱量の乾燥条件下でも高強力な紙または不織布を得ることが可能となる。
Claims (5)
- 繊維の断面充実度が３０％以下であり、３０℃の水中における繊維の膨潤度が１００％以上、かつ溶出量が２０％以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系バインダー繊維。
- 繊維断面が扁平形状しており、その長辺の長さをＡ、その長辺の中央部（１／２Ａ）の厚さをＢ、その長辺の端部より１／４Ａの部分の厚さをＣとしたときに、Ａ／Ｂ≧３かつ０．６≦Ｃ／Ｂ≦１．２である請求項１記載のポリビニルアルコール系バインダー繊維。
- 長辺の中央部（１／２Ａ）の厚さＢが６μｍ以下である請求項２記載のポリビニルアルコール系バインダー繊維。
- ポリビニルアルコール系樹脂が、カルボン酸基、スルホン酸基、エチレン基、シラン基、シラノール基、アミン基、アンモニウム基のいずれかを０．１〜１５モル％共重合されてなる樹脂である請求項１〜３のいずれか１項記載のポリビニルアルコール系バインダー繊維。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載のポリビニルアルコール系バインダー繊維を１〜５０質量％含有してなる紙または不織布。
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