JP3847657B2

JP3847657B2 - 抄紙用ポリエステル繊維およびその製造方法

Info

Publication number: JP3847657B2
Application number: JP2002123886A
Authority: JP
Inventors: 民男山本
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: JP2003313726A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙工程での繊維の水中分散性に優れた抄紙用極細ポリエステル繊維およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、抄紙用の合成繊維としてビニロン繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維などが使用されている。近年、機械的特性、電気的特性、耐熱性、寸法安定性等に優れ、かつコスト優位性の高いポリエステル繊維を抄紙用原料の一部または全部に使用することが多くなっている。また、最近は、感熱孔版印刷用原紙、フィルター、人工皮革の基材等に向けて単繊維繊度が１デシテックス（以下、ｄｔｅｘと記す）を下回るようなポリエステル繊維が多く使用されるようになって来ている。しかしながら、疎水性であるポリエステル繊維は抄紙時の水中分散性が悪く、良質のポリエステル繊維紙を製造するためには様々な水中分散性の向上策が必要である。例えば、特公平１−３５１２０号公報には、ポリエステル・ポリエーテルブロック共重合体を繊維重量に対して０．０２〜２％付着させ、ポリエステル繊維の水中分散性を向上させる方法が開示されている。しかしながら、単繊維繊度が１ｄｔｅｘを下回るような極細ポリエステル繊維は極めて柔軟であるため、単繊維同士が絡み易く、単にポリエステル・ポリエーテルブロック共重合体を付与したのみでは、繊維の水中分散性は不十分である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、極細でありながら、抄紙工程での繊維の水中分散性に優れたポリエステル繊維およびその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、上記課題は、「エチレンテレフタレート単位を主たる繰り返し単位とし、リン化合物がリン原子として０．３〜２．０重量％共重合されたポリエステルからなり、単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下、繊維長が２〜２５ｍｍであるポリエステル繊維」により達成されることを見出した。また、このような繊維は、「溶融紡糸した未延伸糸を３倍以上にフロー延伸した後にネック延伸して単繊維繊度を０．５ｄｔｅｘ以下とし、次いで２〜２５ｍｍの長さに切断する」ことにより得られることを見出した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の抄紙用ポリエステル繊維を構成するポリエステルは、エチレンテレフタレート単位を主たる繰り返し単位とし、リン化合物がリン原子として０．３〜２．０重量％、好ましくは０．４〜１．５重量％、共重合されたポリエステルである。リン原子含有量が０．３重量％より少ないと、抄紙工程におけるポリエステル繊維の水中分散性が劣ったものとなる。一方、リン原子含有量が２．０重量％を越えると、後述のフロー延伸工程での延伸性が低下して、単繊維繊度を０．５ｄｔｅｘ以下とすることが困難となる。
【０００６】
かかるポリエステルを重縮合する際に使用するリン化合物としては、例えば、２−カルボキシエチル−メチルホスフィン酸や２−カルボキシエチルーフェニルホスフィン酸等のカルボキシホスフィン酸やそれらの環状無水物が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。かかるリン化合物をポリエステルに共重合するには、ポリエステル重縮合工程の任意の段階で添加すれば良いが、エステル化反応もしくはエステル交換反応が実質的に終了した時点から、重縮合反応の初期までの間で添加することが望ましい。また、リン化合物はあらかじめジオール成分あるいは他の溶媒に分散・溶解させておいても良く、さらにはジオール成分とあらかじめ加熱反応させた後、添加しても良い。なお、これらのポリエステルには、本発明の効果を阻害しない範囲で、公知の添加剤、例えば艶消し剤、顔料、抗菌剤、蛍光増白剤等を含んでいてもよい。
【０００７】
次に、本発明のポリエステル繊維の単繊維繊度は０．５ｄｔｅｘ以下である。一般的に単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下のポリエステル繊維は、単繊維が極めて柔軟であるため単繊維同士が絡み易く、抄紙時の水中分散性が阻害され、感熱孔版印刷用原紙、高性能フィルターあるいは人工皮革基材用に使用可能な品位を有するポリエステル繊維紙となり難い。本発明のポリエステルは、上記のリン化合物がリン原子として０．３〜２．０重量％共重合されているので、単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下であっても優れた水中分散性を発揮する。なお、本発明においては、単繊維繊度を０．４ｄｔｅｘ以下とすることも可能であり、そのようなより細い単繊維繊度のポリエステル繊維からは、より品位の高いポリエステル繊維紙が得られる。一方、単繊維繊度はあまりに小さくなりすぎると紡糸延伸時の工程安定性が低下する傾向にあるので、０．２０ｄｔｅｘ以上、好ましくは０．３ｄｔｅｘ以上とするのが適当である。
【０００８】
次に、本発明のポリエステル繊維の繊維長は２〜２５ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍである。繊維長が２ｍｍより短くなると、切断抵抗が大きくなり、繊維同士の絡みが起こり易くなるため、単糸膠着、切断不良繊維などの多い品質的に不安定なポリエステル繊維となる。繊維長が２５ｍｍより長くなると、抄紙工程で繊維同士の絡みが多発し、均一な品位のポリエステル繊維紙が得られ難くなる。
【０００９】
以上に述べた本発明のポリエステル繊維は、例えば以下の方法により製造することができる。
すなわち、適量のテレフタル酸ジメチルおよびエチレングリコールとを酢酸マンガンなどのエステル交換反応触媒とともに、攪拌機、精留塔およびメタノール留出コンデンサーを設けた反応器に仕込み、徐々に昇温し、エステル交換反応を行う。反応終了近傍で、トリメチルフォスフェートなどの安定剤および三酸化アンチモンなどの重合触媒を添加した後、エチレングリコールなどのジオール成分に溶解した（あるいはジオール成分とあらかじめ加熱反応させた）前述のリン化合物を添加し、得られた反応生成物を、攪拌機およびグリコール留出コンデンサーを設けた反応器に移し、規定の温度から約２８０℃に徐々に昇温すると共に、常圧から規定の真空度までに圧力を下げながら重縮合反応を行い、リン化合物を共重合したポリエステルを得る。
【００１０】
得られたポリエステルをペレット状に切断し、常法で乾燥し、スクリュウ式押出機を装備した溶融紡糸装置にて溶融し、常法で紡糸引き取りして未延伸ポリエステル繊維を得る。
【００１１】
次いで、該未延伸ポリエステル繊維を３倍以上の延伸倍率でフロー延伸する。ポリエステルをそのガラス転移点（以下、Ｔｇと記す）より高い温度で延伸するとフロー延伸現象が起こる。フロー延伸は、高い倍率での延伸が可能であり、単繊維繊度を細くする時に有効な延伸方法である。本発明で使用される、リン化合物がリン原子として０．３〜２．０重量％共重合されているポリエステルは、特に４倍以上の倍率でも安定にフロー延伸することができる。なお、本発明においては、より安定したフロー延伸を起こさせるため、使用するポリエステルのＴｇより１０℃以上高い温水中でフロー延伸することが望ましい。また、フロー延伸に際しては、繊維同士の膠着が起こり易いため、繊維表面に膠着防止効果のある活性剤等を存在させるのがよい。
【００１２】
次いで、フロー延伸されたポリエステル繊維は、未延伸繊維に近い物性であるため、フロー延伸に引続いてネック延伸を行い、単繊維繊度０．５ｄｔｅｘ以下、好ましくは０．４ｄｔｅｘ以下のポリエステル繊維となす。ネック延伸倍率はフロー延伸された繊維の配向度によって決まるが、通常は１．５〜４倍である。ネック延伸も温水中で行う方が好ましい。
【００１３】
また、収縮特性を調節するためネック延伸後、制限熱収縮処理を行っても良い。延伸処理後のポリエステル繊維は必要に応じて水中分散性を向上させる処理剤が付与され、湿潤状態のままカッターへ供給され、２〜２５ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍ、の繊維長に切断される。
【００１４】
以上に説明した本発明のポリエステル繊維は、抄紙工程での水中分散性でなんらトラブルを起こすこと無く、感熱孔版印刷用原紙、高性能フィルターあるいは人工皮革基材用に使用可能な品位を有するポリエステル繊維紙となすことができる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例における各項目は次の方法で測定した。
（ａ）固有粘度
オルソクロロフェノールを溶媒として、３５℃の温度でウベローデ粘度管にて測定した。
（ｂ）ガラス転移点（Ｔｇ）
ＴＡインスツルメント・ジャパン（株）社製のサーマル・アナリスト２２００を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
（ｃ）水中分散性
１０００ｍｌのメスシリンダーに５００ｍｌの水道水を入れ、この中に正味０．１ｇのポリエステル繊維を投入する。繊維がメスシリンダーの底に達したならば、メスシリンダーの開口部に蓋をし、上下を両手で持ち、メスシリンダーを１回反転させて繊維を分散させ、次の基準で水中分散性の良否を判断する。
極めて良：未分散の繊維束がなく、単繊維１本１本が水中にきれいに広がっている状態
良：未分散の繊維束は殆どないが、単繊維同士の絡みが若干認められるが許容範囲の状態
不良：未分散の繊維束が数本以上あり、単繊維同士の絡みも多い状態
【００１６】
［実施例１〜３、比較例１］
テレフタル酸ジメチル１００部およびエチレングリコール５４部、酢酸カルシュウム０．０６３部および酢酸コバルト０．０１３部を攪拌機、精留塔およびメタノール留出コンデンサーを設けた反応器に仕込み、１４０℃から徐々に昇温し、生成するメタノールを系外に留出させながら、エステル交換反応を行った。反応開始３時間後に、安定剤としてトリメチルフォスフェート０．０５８部を添加し、１０分後に三酸化アンチモン０．０７２部および酢酸チタン０．００４５部を添加し、さらに１０分後にリン化合物として環状無水物２−メチルー２．５ジオキソー１−オキサ−２−ホスホランとエチレングリコール（１：１重量比）とを加熱反応させて得た生成物を、ポリエステル中のリン原子が各々表１の含有量となるように計算した重量部添加し、さらに１０分後に酸化チタン０．０７部を添加した。次いで、得られた反応生成物を、攪拌機およびグリコール留出コンデンサーを設けた反応器に移し、２３０℃から２８２℃に徐々に昇温すると共に、常圧から０．１３３ｋＰａ（１ｍｍＨｇ）の真空度までに圧力を下げながら重縮合反応を行い、固有粘度０．６６であり、各々表１に示すＴｇを有するポリエステルを得た。
【００１７】
該ポリエステルをペレットとなし、１４０℃で乾燥後、スクリュウ式押出機を装備した溶融紡糸装置にて２９５℃で溶融し、１１９２個の吐出孔を穿設した紡糸口金を通して、２００ｇ／分で吐出し、５００ｍ／分の速度で引取り、未延伸ポリエステル繊維を得た。
該未延伸ポリエステル繊維を約１５０万ｄｔｅｘの未延伸トウとなし、ラウリルフォスフェートカリウム塩の濃度が１．５重量％の８８℃温水中で４．２倍のフロー延伸を行い、引続いて７０℃の温水中で２．５倍のネック延伸を行い、更に９５℃の温水中で５％の制限収縮処理を行った。このトウを一対のローラーでトウの水分率が１５重量％となるように絞り、ドラム式カッターに供給して５ｍｍの長さに切断し、ポリエステル繊維を得た。
【００１８】
【表１】

【００１９】
表１から明らかなように、ポリエステル中のリン原子含有量が本発明の範囲である実施例１〜３においては、フロー延伸とネック延伸で単糸繊度を０．５ｄｔｅｘ以下となすことが可能で、かつ得られたポリエステル繊維の水中分散性は何れも「良」以上であった。ポリエステル中のリン原子含有量が０．２重量％の比較例１で得られたポリエステル繊維の水中分散性は「不良」であり、抄紙用途には使用不可であった。
【００２０】
［比較例２］
ポリエステル中のリン原子含有量が２．２重量％とする以外は実施例１と同じ方法、条件で重縮合および紡糸引き取りを行い未延伸ポリエステル繊維を得た。得られた未延伸ポリエステル繊維を合糸して約１５０万ｄｔｅｘの未延伸トウとなし、ラウリルフォスフェートカリウム塩の濃度が１．５重量％の８８℃温水中でフロー延伸を行い、さらに７０℃の温水中でネック延伸を行った。この時、フロー延伸倍率は３．２倍およびネック延伸倍率は１．９倍が上限であり、得られた繊維の繊度は０．５９ｄｔｅｘであった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下のポリエステル繊維であっても、抄紙工程でのポリエステル繊維の水中分散性が良好となり、感熱孔版印刷用原紙、フィルター、人工皮革の基材等に使用できる品位のポリエステル繊維紙を提供することができる。

Claims

エチレンテレフタレート単位を主たる繰り返し単位とし、リン化合物がリン原子として０．３〜２．０重量％共重合されたポリエステルからなり、単繊維繊度が０．５デシテックス以下、繊維長が２〜２５ｍｍである抄紙用ポリエステル繊維。
リン化合物がリン原子として０．３〜２．０重量％共重合されたポリエチレンテレフタレート系ポリエステルを溶融紡糸した後、３倍以上の延伸倍率でフロー延伸し、引続いてネック延伸し、２〜２５ｍｍの長さに切断する請求項１記載の抄紙用ポリエステル繊維の製造方法。