JP4579445B2

JP4579445B2 - 抄紙用未延伸ポリエステル繊維

Info

Publication number: JP4579445B2
Application number: JP2001138401A
Authority: JP
Inventors: 民男山本
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: JP2002339287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙工程での水中分散性に優れ、且つ優れた熱接着性を有する抄紙用の未延伸ポリエステル繊維に関する。
【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。特に、抄紙用原料の殆ど全部がポリエステル繊維から成るポリエステル繊維紙は、ポリエステル繊維の優れた特性をほぼ１００％生かすことができる。また、合成繊維紙のバインダー成分としては、従来、ポリエチレン系繊維、ポリビニルアルコール繊維等のバインダー繊維が使用されている。しかし、このようなバインダー繊維を主体繊維がポリエステル繊維である抄紙に使用した場合、ポリエステル繊維との相溶性が不十分であるため繊維間接着が不十分になるという問題および異種ポリマーが混在することでポリエステル繊維の優れた特性を滅失するという問題が生ずる。したがって、ポリエステル繊維を主体とする抄紙バインダー繊維としては接着力を有するポリエステル繊維そのものが最適である。ポリエステル繊維に接着力を付与する方法として、低軟化点ポリエステルを鞘部に、通常の融点を有するポリエステルを芯部にしたポリエステル複合繊維がある。しかし、このようなポリエステル複合繊維は、複数種のポリエステル、複雑な紡糸設備および高度な運転管理が必要となるため極めて高価なバインダー繊維となる。一方、未延伸ポリエステル繊維をバインダー繊維として使用する試みもあるが、ポリエステル繊維は水中分散性が悪く、例えば特公平１−３５１２０号公報に提案されているような分散向上剤を付与しなければならない。ところが、この分散向上剤がポリエステル繊維間の接着を著しく阻害するという問題があり、未延伸ポリエステル繊維をそのままバインダー繊維として使用するのは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポリエステル繊維紙を製造する際、抄紙工程での水中分散性を損なうことなく、接着性に優れた抄紙用ポリエステル未延伸繊維を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、繊維長が２〜２０ｍｍの未延伸ポリエステル繊維であって、該繊維表面には繊維重量を基準としてポリエーテル・ポリエステル共重合体が０．０３重量％以上付着していると共に、水分保持率が５〜４０重量％であることを特徴とする抄紙用未延伸ポリエステル繊維によって達成できることを見出した。
【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。
本発明の抄紙用未延伸ポリエステル繊維を構成するポリエステルは、全繰り返し単位の８５モル％以上、好ましくは９５モル％以上がエチレンテレフタレートからなるポリエステルである。テレフタル酸成分およびエチレングリコール成分以外の成分を少量（通常は、テレフタル酸成分に対して１５モル％以下）共重合したものであってもよい。なお、これらのポリエステルには、公知の添加剤、例えば、顔料、染料、艶消し剤、防汚剤、抗菌剤、消臭剤、蛍光増白剤、難燃剤、安定剤、紫外線吸収剤、滑剤等を含んでもよい。
【０００６】
上記ポリエステルからなる本発明の未延伸繊維は、抄紙用として使用するためにその繊維長は２〜２０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍとする必要があり、繊維長が２ｍｍ未満の場合には、製造時の切断抵抗が大きくなるため、未延伸繊維が伸ばされたり単繊維同士が絡み易くなり、安定した切断が難しくなると共に、得られる未延伸繊維中に繊維塊が多くなって水中への分散性が極端に悪くなるので好ましくない。一方、繊維長が２０ｍｍを超えて長くなると、抄紙時、繊維の水中分散性が悪化するので好ましくない。なお、通常の抄紙用ポリエステル繊維の繊維長の上限は３０ｍｍと言われているが、未延伸ポリエステル繊維の場合は、そのヤング率が低いので、繊維同士が水中で絡みやすくなって上限の繊維長が短くなるものと考えられる。
【０００７】
本発明の抄紙用未延伸ポリエステル繊維は、その繊維表面に繊維重量を基準としてポリエーテル・ポリエステル共重合体が０．０３重量％以上、好ましくは０．０５重量％以上付着している必要がある。該付着量が０．０３重量％未満の場合には、抄紙工程での水中への繊維の分散が不十分となるので好ましくない。なお、付着量があまりに多くなりすぎる場合には、繊維間の接着性が阻害される傾向があるだけでなく、多量のポリエーテル・ポリエステル共重合体は抄紙工程の循環水への水質負荷を増大するので、１．５重量％以下とするのが好ましい。
【０００８】
本発明で用いられる上記ポリエーテル・ポリエステル共重合体は、テレフタル酸および／またはイソフタル酸、低級アルキレングリコール並びにポリアルキレングリコールおよび／またはそのモノエーテルからなる。好ましく用いられる低級アルキレングリコールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコールがあげられる。一方、ポリアルキレングリコールとしては、平均分子量が６００〜６０００のポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール共重合体、ポリプロピレングリコールが例示できる。さらにポリアルキレングリコールのモノエーテルとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノフェニルエーテル等があげられる。なお、該共重合体はテレフタレート単位とイソフタレート単位のモル比が９５：５〜４０：６０の範囲内が水中分散性の点から好ましいが、アルカリ金属塩スルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸等を少量共重合していてもよい。以上の成分からなるポリエーテル・ポリエステル共重合体の平均分子量は、使用するポリアルキレングリコールの分子量にもよるが、通常１０００〜２００００、好ましくは３０００〜１５０００である。平均分子量が１０００未満では水中分散性の向上効果が十分でなく、一方２００００を越えると該重合体の乳化分散が難しくなる。
【０００９】
このようなポリエーテル・ポリエステル共重合体は、通常、水分散液として繊維表面に付着させるが、該共重合体は比較的容易に水中へ分散させることができる。なお、得られる水性分散液の安定性をより向上させるため、界面活性剤や有機溶媒を少量添加してもよく、また油剤等の各種処理剤を混合使用しても何ら差しつかえない。付着方法はディップ、スプレー、ローラータッチ等の通常の方法が採用されるが、均一に付着させるためにはディップによる方法が適している。
【００１０】
ポリエーテル・ポリエステル共重合体が付与された本発明の未延伸ポリエステル繊維は、上記の要件に加えて水分の保持率が５〜４０重量％である必要がある。該水分保持率が５重量％未満の場合には、繊維表面に形成されたポリエーテル・ポリエステル共重合体被膜が、抄紙工程で繊維表面から脱落しにくくなるためと推定されるが、接着障害をひき起こして紙強力が低下するので好ましくない。一方水分保持率が４０重量％を越える場合には、紙強力の点では問題がないが、該未延伸ポリエステル繊維を前記繊維長に切断する際、水の飛散が多くなって安定して切断することが困難となるだけでなく、輸送コストの観点からも不経済である。
【００１１】
本発明の抄紙用未延伸ポリエステル繊維の単繊維繊度は、得られる紙の用途に応じて適宜設定すればよいが、０．２〜５．０デシテックス（以下ｄｔｅｘと記す）の範囲が好ましく、また、複屈折率は０．０５以下が好ましい。
【００１２】
【実施例】
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。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。
【００１３】
（ｂ）複屈折率（Δｎ）
市販の偏光顕微鏡によって、光源にナトリウムランプを用い、試料をα−ブロムナフタリンに浸漬した状態下でＢｅｒｅｋコンペンセータ法からレターデーションを求めて計算した。
【００１４】
（ｃ）水分率
水分を含んだ約１００ｇの未延伸ポリエステル繊維を１２０℃の熱風循環式の乾燥機中で絶乾になるまで乾燥する。乾燥前の試料の重量Ｗ₀と乾燥後の試料の重量Ｗ₁から、次式によって求めた。
水分率（％）＝［（Ｗ₀−Ｗ₁）／Ｗ₁］×１００
【００１５】
（ｄ）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定する。
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。単繊維同士の絡みが若干認められるが許容範囲
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】
（ｅ）裂断長（紙強力）
未延伸ポリエステル繊維の接着性はポリエステル繊維紙の強力で評価した。熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシンを使って、繊度が１．７ｄｔｅｘ、繊維長が５ｍｍの延伸熱処理されたポリエチレンテレフタレート繊維６０重量％と未延伸ポリエステル繊維４０重量％を水中で良く攪拌混合して分散させ、大きさが約２５ｃｍ×約２５ｃｍで目付けが約５０ｇ／ｍ²のシートを作成する。このシートを濾紙の間に挟んで、熊谷理機工業株式会社製のＫＲＫ高温用回転乾燥機を使って、ドラムの表面温度を１４０℃、ドラムへの接触時間を２分にして乾燥及び接着熱処理を行う。この熱処理されたシートをＪＩＳＰ８１１３に従って引っ張り強さを測定し、裂断長で表した。
【００１７】
［実施例１〜４、比較例１〜３］
固有粘度が０．６４のポリエチレンテレフタレートチップを乾燥後、３００℃で溶融し、孔数が１１９２の紡糸口金を通して、１８０ｇ／分で吐出し、１１５０ｍ／分の速度で引取り、単繊維の繊度が約１．３ｄｔｅｘ、Δｎが０．０１５の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２０万ｄｔｅｘのトウとなし、モル比でテレフタル酸８０モル％、イソフタル酸２０モル％の酸成分、平均分子量３０００のポリエチレングリコール７０重量％（共重合体重量基準）とエチレングリコールのグリコ−ル成分からなる平均分子量約１２０００のポリエーテル・ポリエステル共重合体の水性分散液中を７０ｍ／分の速度で通過させ、一対のローラーで絞り率を調整する方法によりトウの水分率を種々変更した。また、ポリエーテル・ポリエステル共重合体の水性分散液の濃度を種々変更することにより付着量を変えた。ポリエーテル・ポリエステル共重合体が付与されたトウをドラム式カッターに供給して５ｍｍに切断した。各々の例におけるポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量、水分率、水中分散性および裂断長の測定結果をまとめて表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
ポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量０．０４重量％、水分率１４重量％の実施例１では、ポリエステル繊維の水中分散性は良好で、カッターでの水飛散も無く、抄紙後のポリエステル繊維紙の紙強力（裂断長）も優れた値を示した。ポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量０．０２重量％、水分率１５重量％の比較例１では、ポリエステル繊維の水中分散性が不良で、抄紙されたポリエステル繊維紙の目面が悪く正常品として使用する品質に達しなかった。
【００２０】
ポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量０．０８重量％、水分率６重量％の実施例２およびポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量０．０８重量％、水分率１５重量％の実施例３では、ポリエステル繊維の水中分散性は極めて良好で、カッターでの水飛散も無く、抄紙後のポリエステル繊維紙の紙強力（裂断長）も優れた値を示した。ポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量０．１５重量％、水分率３５重量％の実施例４では、トウ切断時少し水飛散が認められたがカッター運転に支障をきたすことはなかった。ポリエステル繊維の水中分散性は極めて良好で、ポリエステル繊維紙の紙強力（裂断長）も優れた値を示した。ポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量０．０８重量％、水分率３重量％の比較例２では、ポリエステル繊維の水中分散性は良好で、カッターでの水飛散も無かったが、抄紙後のポリエステル繊維紙の紙強力（裂断長）は極めて低い値となった。ポリエーテル・ポリエステル共重合体付着量０．１５重量％、水分率４５重量％の比較例３では、トウ切断時の水飛散が非常に多く、カッター運転が不能となった。
【００２１】
［実施例５〜８、比較例４〜５］
固有粘度が０．６４のイソフタル酸を１０モル％共重合ポリエチレンフタレートチップを乾燥後、２９０℃で溶融し、孔数が１１９２の紡糸口金を通して２００ｇ／分で吐出し、１１００ｍ／分の速度で引取り、繊度が約１．６ｄｔｅｘ、Δｎが０．０１８の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に、実施例１〜４と同じ方法でポリエーテル・ポリエステル共重合体を０．１０重量％付与し、水分率が１５重量％となるように調整し、ドラム式カッターに供給し、各々表２に示す繊維長（１．５〜２５ｍｍ）に切断した。各々の例におけるポリエステル繊維の水中分散性を測定した結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
【発明の効果】
本発明の抄紙用未延伸ポリエステル繊維によれば、抄紙工程での繊維の水中分散性を損なうことなく、繊維同志が強固に接着したポリエステル繊維紙を得ることができる。

Claims

繊維長が２〜２０ｍｍの未延伸ポリエステル繊維であって、該繊維表面には繊維重量を基準としてポリエーテル・ポリエステル共重合体が０．０３重量％以上付着していると共に、水分保持率が５〜４０重量％であることを特徴とする抄紙用未延伸ポリエステル繊維。