JP5542321B2 - 抄紙機用フェルト - Google Patents

Description

本発明は、抄紙機用フェルトに関するものであり、さらに詳しくは紙を抄造する工程において、抄紙機のワイヤーパート（紙を抄く工程）におけるすき網、プレスパートにおけるプレスフェルト、ドライパートにおける乾燥部のドライキャンバス等として使用する抄紙機用フェルトに関するものである。

抄紙を製造する工程において、ワイヤーパート、プレスパート、ドライパートにおいて抄紙機用フェルトが用いられている。抄紙機用フェルトは、ワイヤーパートでは、漉き上げたばかりの水分を多量に含む紙料集合体（湿紙）を搬送し、次いで、プレスパート、ドライパートへ搬送するとともに湿紙に含まれている水分を搾り出して吸収し、あるいは吸収した水分を外部に排出している。抄紙機用フェルトの役割は、湿紙を次の工程へ搬送することを担っているが、紙の平滑性を高めることと良好に水分を搾り取ることも求められるためにプレスロールにて圧縮されることから、湿潤下で繰り返し圧縮されるので圧縮回復性も求められる。

抄紙機用フェルトを構成する繊維ウェブとしては、ナイロン６やナイロン６６からなる繊維が用いられている（特許文献１）。また、ナイロン１２繊維を抄紙機用フェルトの繊維ウェブに適用することも提案されている（特許文献２）。ナイロン１２繊維は、アミド基含有率の低い部類に属し、低い吸水性であることから吸水による引張強力、弾力率、寸法変化率が少なく、酸化剤等に対する耐薬品性、耐水性、耐摩耗性に優れている。

しかし、近年の抄紙機は、プレス部毎の吸水条件、温度条件、プレス負荷や摩擦等の条件がより厳しくなり、また、白水のクローズド化、ドライランニングの実施等によって、抄紙機用フェルトの素材に求められる要求特性は益々厳しくなっている。ナイロン６繊維やナイロン６６繊維では、繰り返し受ける圧縮により扁平化しやすく、扁平化によって搾水性に劣るフェルトは新規なフェルトとの交換を要し生産性に劣ることになる。また、ナイロン１２繊維の耐衝撃性は、吸水した状態では、ナイロン６繊維やナイロン６６繊維と同等レベルであって、耐衝撃性に優れているとはいえない。
特開２００８−６３６７３号 段落番号００２６ 特開昭６３−３１５６９０号

本発明は、湿紙が含む酸化剤や塩類等の薬品を含んだ水分を搾り取っても物性が低下しにくく、繰り返し圧縮により扁平化しにくい、耐久性を備えた抄紙機用フェルトを提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、オリゴマー含量の低いナイロン１１を繊維表面に配した繊維を抄紙機用フェルトの繊維ウェブとして適用すると、耐久性に優れることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、基材の少なくとも片面に繊維ウェブが積層した抄紙機用フェルトであり、基材の少なくとも片面に積層される繊維ウェブには、モノマー量が０．３５％未満のナイロン１１が少なくとも繊維表面に配されてなる繊維を含み、繊維ウェブの湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性が７５％以上であることを特徴とする抄紙機用フェルトを要旨とするものである。

また、本発明は、モノマー量が０．３５％未満のナイロン１１が少なくとも繊維表面に配されてなる繊維を含む繊維ウェブであり、湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性が７５％以上であることを特徴とする抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブを要旨とするものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、少なくとも繊維表面にモノマー量が０．３５％未満のナイロン１１が配された繊維（以下、「ナイロン１１繊維」ともいう。）を用いられる。ナイロン１１は、ヒマ（トウゴマ）の種子から抽出されたひまし油を元に、１１−アミノウンデカン酸を生成、合成しこれを重縮合して得られるものである。したがって、本発明に用いるナイロン１１繊維は、再生が可能な植物を由来とするポリマー成分を繊維表面に配した繊維であり、地球環境に配慮した繊維といえる。

本発明で用いるナイロン１１は、モノマー量の合計が０．３５％未満となるのであれば、少量のε−カプロラクタムやヘキサメチレンジアンモニウムアジペートなどの他のポリアミド形成単量体を共重合したものであってもよく、また、本発明の目的が達成される範囲において、ナイロン６やナイロン６６等の他のポリアミドをブレンドしたものでもよい。さらには、ナイロン１１中に、効果を損なわない範囲であれば、酸化防止剤、可塑剤、難燃剤、艶消剤、無機充填剤、補強剤、耐熱剤、着色剤、顔料等の各種添加剤を含有していてもよい。

ナイロン１１繊維は、単糸の横断面形状において、繊維表面がナイロン１１によって覆われたものである。繊維表面を完全にナイロン１１によって被覆することによって、物理的、化学的な耐久性を備えた優れた抄紙機用フェルトとして、良好な特性を発揮することができる。ナイロン１１繊維において、単糸すべてがナイロン１１のみによって構成される単成分型のものでもよいが、他の熱可塑性樹脂とナイロン１１とを複合した複合型のものであってもよい。

複合型の場合は、鞘部にナイロン１１を配し、芯部に他の熱可塑性樹脂を配した芯鞘型形状のもの、最外層にナイロン１１を配し、その他の層に他の熱可塑性樹脂を配した多層型形状のものが挙げられる。ナイロン１１と複合する他の熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられる。中でも、接合面の剥離を防止する観点から相溶性が良好なポリアミド系樹脂を採用することが好ましく、ナイロン６やナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン４６、ナイロン１２等が挙げられる。また、ナイロン１１よりも安価な熱可塑性樹脂と複合することによって、コスト的にも有利なものが得られる。複合型のナイロン１１繊維において、繊維中に占めるナイロン１１の割合は２０質量％以上とすることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましい。ナイロン１１の割合を２０質量％以上とすることにより、繊維表面をナイロン１１にて良好に被覆することができ、寸法安定性が良好で、物性変化や扁平化しにくい抄紙機用フェルトを得ることができる。

ナイロン１１繊維の形状は、単成分型および複合型ともに円形断面のみでなく、三角、四角等の多角形や多葉形等の異形断面形状であってもよい。

本発明で用いるナイロン１１は、モノマー量が０．３５％以下である。ナイロン１１中のモノマー量が少ないと、強伸度特性（タフネス）、耐薬品性、耐水性、耐摩耗性がより優れたものとなる。さらに、抄紙の製造工程で受ける繰り返し圧縮に対して疲労しにくく、抄紙機用フェルトの厚みが減じて繊維間の空隙が密になることが抑制されて、圧縮回復性に優れたものとなる。

なお、本発明において、ナイロン１１のモノマー量の測定は、以下の方法によって行う。すなわち、ナイロン１１チップを凍結粉砕して１ｍｍ角以下になるようにし、これを０．５ｇ分精秤し、純水１０ｍｌを添加して、６０℃のウォーターバス中で２時間抽出する。０．４５μｍのフィルターでろ過し、ＧＣ／ＭＳ測定用試料とし、以下に示す条件でＧＣ／ＭＳの測定を行うものである。
装置：ＧＣ：アジレント ６８９０Ｎ、ＭＳ：アジレント ５９７５Ｃ
カラム：５％−ジフェニル−９５％−ジメチルポリシロキサン
カラム温度：５０℃、昇温測定 ２０℃／分
キャリアガス：ヘリウム
注入口温度：２５０℃、注入量１μリットル、スプリット比 １０：１
検出器温度：２８０℃

ナイロン１１のモノマー量を０．３５％未満とする方法としては、チップとイオン交換水を向流で接触させ、浴比（チップ／イオン交換水）＝１／１０〜１／４、９７℃で８〜１６時間、抽出処理を行う方法が挙げられる。ナイロン１１繊維を得る際の原料であるナイロン１１として、モノマー量が０．３５％未満のものを用いれば、得られる繊維を構成するナイロン１１のモノマー量もまた０．３５％未満となる。

本発明において、ナイロン１１繊維の引張強度は３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度は５５％以下であることが好ましい。強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、抄紙機用フェルトの繊維ウェブを構成する繊維として強度が不十分になることがある。伸度が５５％を超えると強度が不十分になることがある。なお、伸度の下限については、１５％程度とする。伸度が１５％に満たない場合、繊維の製造工程における延伸工程で、延伸ローラーに単糸が捲き付き切断する頻度が高くなって、生産性が低下するなどのコストアップ要因となるためである。

ナイロン１１繊維の単糸繊度は５〜１００ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは１０〜５０ｄｔｅｘである。繊度が５ｄｔｅｘ未満では、繊維ウェブにおける繊維同士の空隙が密になりすぎて、搾水性に劣る傾向となる。一方、１００ｄｔｅｘを超えると、繊維ウェブの表面の平滑性が劣ることとなって、漉き上げた抄紙の表面に凹凸が付与される恐れがある。

本発明の抄紙機用フェルトは、基材の少なくも片面に、前述したナイロン１１繊維を含む繊維ウェブを積層している。ナイロン１１繊維を含む繊維ウェブは、基材の両面に積層されていてもよい。繊維ウェブは、ナイロン１１繊維のみによって構成されていることが好ましいが、本発明の目的を達成する範囲内において、他の繊維を含んでもよい。

繊維ウェブは、ナイロン１１繊維を含み、構成繊維同士が機械的に絡合一体化したものであり、ニードルパンチ処理によって絡合一体化したものであることが好ましい。繊維ウェブの目付は、特に限定するものではないが、外力により破断しにくいとともに、搾水性を考慮して、５００〜２０００ｇ／ｍ^２であるのが好ましく、より好ましくは８００〜１２００ｇ／ｍ^２である。また、繊維ウェブは、湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性が７５％以上である。湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性は、以下の方法により測定される。
湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性：繊維ウェブより１００ｍｍ角の試験片を切り出し、切り出した複数の試験片を積み重ねて３０ｍｍ以上の厚みのサンプルとして、厚み（ｄ _１ ）を測定した後、ＪＩＳ Ｋ６４００−４（２００４） ６．繰り返し圧縮残留ひずみ試験Ｂ法（定変位法）に準拠し、８００００回繰り返し圧縮を行った。また、圧縮試験をする際、２時間毎に１回、２０ｍｌの水を均一にサンプル上に散布し、湿潤下にて圧縮試験を行った。圧縮試験終了後、一昼夜サンプルを風乾した後の厚み（ｄ _２ ）を測定し、下式で嵩高性保持率Ｔ（％）を算出し、へたりにくさの尺度とした。Ｔの値が大きいほど、へたりにくいものである。
Ｔ（％）＝［ｄ _２ ／ｄ _１ ］×１００

本発明の抄紙機用フェルトにおける基材は、従来公知のものを用いるとよい。モノフィラメント糸あるいはモノフィラメントの撚糸で織られた織物を一枚あるいは二枚以上重ねたものを基材として用いればよい。また、本発明の抄紙機用フェルトを得るためには、基材の少なくとも片面に上記した繊維ウェブを積層し、ニードルパンチ処理を施すことによって、繊維ウェブと基材とを一体化すればよい。

本発明によれば、繊維表面にナイロン１１が配された繊維であり、かつ、ナイロン１１中のモノマー量が０．３５％未満とすることにより、このナイロン１１繊維を含む繊維ウェブ層を用いることによって、強力に優れ、寸法安定性が良好で繰り返し圧縮に対して回復性が良好で、嵩へたりが少ない抄紙機用フェルトを提供することができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。なお、各種特性は、下記の方法によって測定した。
（１）強度、伸度：ＪＩＳ−Ｌ−１０１５ 引張強さ及び伸び率の標準時試験に記載の方法に従い、定速伸長型の試験機を使用し、つかみ間隔２０ｍｍ、引っ張り速度２０ｍｍ／分で測定した。
（２）目付（ｇ／ｍ^２）：２０×２５ｃｍの試料を３カ所から切り取り、質量を測定し、単位面積１００ｍ^２あたりの質量に換算し、その平均値を求めた。
（３）耐薬品性：繊維を次亜塩素酸ナトリウム水溶液（有効塩素５００ｐｐｍ）に室温で２週間浸漬した後、強度を測定した。浸漬後の強度を上記にて得られた初期強度の値で除し、１００を乗じた値を算出し、耐薬品性を評価した。
（４）湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性：繊維ウェブより１００ｍｍ角の試験片を切り出し、切り出した複数の試験片を積み重ねて３０ｍｍ以上の厚みのサンプルとして、厚み（ｄ_１）を測定した後、ＪＩＳ Ｋ６４００−４（２００４） ６．繰り返し圧縮残留ひずみ試験 Ｂ法（定変位法）に準拠し、８００００回繰り返し圧縮を行った。また、圧縮試験をする際、２時間毎に１回、２０ｍｌの水を均一にサンプル上に散布し、湿潤下にて圧縮試験を行った。圧縮試験終了後、一昼夜サンプルを風乾した後の厚み（ｄ_２）を測定し、下式で嵩高性保持率Ｔ（％）を算出し、へたりにくさの尺度とした。Ｔの値が大きいほど、へたりにくいものである。
Ｔ（％）＝［ｄ_２／ｄ_１］×１００

実施例１
相対粘度（９６％硫酸を溶媒として、濃度１ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定）が２．０１、モノマー量が０．２５％のナイロン１１チップを用い、このチップの水分率を０．０５質量％に調整した後、エクストルーダー型溶融押出機に供給し、紡糸温度２３０℃で溶融紡糸した。紡出糸条を冷却風で冷却したあと、引き取り速度１０００ｍ／分で引き取って未延伸糸条を得た。得られた糸条を集束し、３３万ｄｔｅｘのトウにして延伸倍率３．０倍で延伸し、機械クリンパーにて捲縮を付与した後、仕上げ油剤を０．３％付与した。その後、１４０℃の乾燥機で乾燥、熱処理して長さ７６ｍｍに切断した。得られたナイロン１１繊維は単糸繊度１５ｔｅｘ、強度３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４６％、捲縮数１３．６ヶ／２５ｍｍ、捲縮率１８．３％であった。

得られたナイロン１１繊維をカード機に通して、カードウェブを作成し、得られたカードウェブにニードルパンチ処理を施して、目付１０１０ｇ／ｍ^２、厚さ５．２mmの抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブを得た。ナイロン１１繊維の特性および得られた繊維ウェブの特性を表１に示す。

実施例２
相対粘度（９６％硫酸を溶媒として、濃度１ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定）が２．４９、モノマー量が０．０５％のナイロン１１チップを用い、紡糸温度２６５℃とすること以外は実施例１と同様にして単糸繊度２０．５ｄｔｅｘ、強度４．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４０％、捲縮数１１．７ヶ／２５ｍｍ、捲縮率１９．８％のナイロン１１繊維を得た。得られたナイロン１１繊維を用い、実施例１と同様にして抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブを得た。得られた繊維ウェブの目付９７０ｇ／ｍ^２、厚さ５．０mmであった。ナイロン１１繊維の特性および繊維ウェブの特性を表１に示す。

実施例３
相対粘度（９６％硫酸を溶媒として、濃度１ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定）が３．２５、融点２６０℃のナイロン６６チップを芯成分とし、相対粘度が２．４９、モノマー量が０．０５％のナイロン１１を鞘成分として用い、両成分を複合紡糸装置に導入し、単糸の形状を芯鞘型複合繊維となるようにして２９０℃で溶融紡糸を行った。このとき、芯成分と鞘成分の質量比（芯成分：鞘成分）は５０：５０とした。

紡出糸条を冷却風で冷却したあと、引き取り速度１０００ｍ／分で引き取って未延伸糸条を得た。得られた糸条を集束し、３３万ｄｔｅｘのトウにして延伸倍率２．８倍で延伸し、機械クリンパーにて捲縮を付与した後、仕上げ油剤を０．３％付与した。その後１４０℃の乾燥機で乾燥、熱処理して長さ７６ｍｍに切断した。得られた複合型のナイロン１１繊維は単糸繊度３２ｄｔｅｘ、強度３．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４５％、捲縮数１２．９ヶ／２５ｍｍ、捲縮率２１．５％であった。得られた複合型のナイロン１１繊維を用い、実施例１と同様にして抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブを得た。得られた繊維ウェブの目付９８５ｇ／ｍ^２、厚さ５．５mmであった。ナイロン１１繊維の特性および繊維ウェブの特性を表１に示す。

実施例４
相対粘度（９６％硫酸を溶媒として、濃度１ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定）が３．５０のナイロン６チップを芯成分とし、紡糸温度２６０℃としたこと以外は、実施例３と同様にして実施した。

得られた複合型のナイロン１１繊維は、単糸繊度３８ｄｔｅｘ、強度３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４４％、捲縮数１３．５ヶ／２５ｍｍ、捲縮率２１．２％であった。得られたナイロン１１繊維を用い、実施例１と同様にして抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブを得た。得られた繊維ウェブの目付１００５ｇ／ｍ^２、厚さ５．７mmであった。ナイロン１１繊維の特性および繊維ウェブの特性を表１に示す。

実施例５
相対粘度（９６％硫酸を溶媒として、濃度１ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定）が１．９８、モノマー量が０．３３％のナイロン１１チップを用いたこと以外は、実施例１と同様にしてナイロン１１繊維を得た。

得られたナイロン１１繊維は、単糸繊度１５．２ｄｔｅｘ、強度３．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４６％、捲縮数１２．４ヶ／２５ｍｍ、捲縮率１７．０％であった。得られたナイロン１１繊維を用い、実施例１と同様にして抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブを得た。得られた繊維ウェブの目付１０２０ｇ／ｍ^２、厚さ５．１mmであった。ナイロン１１繊維の特性および繊維ウェブの特性を表１に示す。

比較例１
相対粘度（９６％硫酸を溶媒として、濃度１ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定）が３．５１、モノマー量が０．７％のナイロン１１チップを用い、紡糸温度２８５℃、延伸倍率３．２倍とすること以外は実施例１と同様にして繊維を得た。

得られた繊維は、単糸繊度１６．２ｄｔｅｘ、強度２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４１％、捲縮数１２．５ヶ／２５ｍｍ、捲縮率１６．７％であった。

この繊維を用い、実施例１と同様にして、実施例１と同様にして繊維ウェブを得た。得られた繊維ウェブの目付１０１２ｇ／ｍ^２、厚さ５．０mmであった。繊維の特性および繊維ウェブの特性を表１に示す。

表１の結果より明らかなように、比較例１と較べて実施例１〜５ではナイロン１１繊維の強度が高く、かつ薬品に浸漬後の強度変化が小さく耐薬品性が良好であった。また、繊維ウェブにおいては、湿潤時の繰り返し圧縮に対してへたりにくいものであった。

Claims (4)

1. 基材の少なくとも片面に繊維ウェブが積層した抄紙機用フェルトであり、基材の少なくとも片面に積層される繊維ウェブには、モノマー量が０．３５％未満のナイロン１１が少なくとも繊維表面に配されてなる繊維を含み、繊維ウェブの湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性が７５％以上であることを特徴とする抄紙機用フェルト。
2. 繊維ウェブを構成する繊維同士がニードルパンチ処理によって絡合一体化していることを特徴とする請求項１記載の抄紙機用フェルト。
3. モノマー量が０．３５％未満のナイロン１１が少なくとも繊維表面に配されてなる繊維を含む繊維ウェブであり、湿潤時の繰り返し圧縮に対する耐へたり性が７５％以上であることを特徴とする抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブ。
4. 繊維ウェブを構成する繊維同士がニードルパンチ処理によって絡合一体化していることを特徴とする請求項３記載の抄紙機用フェルトに用いる繊維ウェブ。