JP5563343B2 - 抄紙用ポリエステル繊維及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、強度及び品位に優れたポリエステル紙を得るのに好適な抄紙用ポリエステル繊維及びその製造方法に関する。

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。ポリエステル繊維紙に対する要求特性の一つとして、紙強力の向上がある。これは、同目付で機械的特性を向上させること、又は、機械的特性を保持したままポリエステル繊維紙を低目付化することによって、製品コストを低減させることを主要な目的としている。また、これらのポリエステル繊維紙は一般的に未延伸繊維や複合繊維等のバインダー繊維と混抄して熱接着し、カレンダーローラーにて圧着する。その際にカレンダーローラー表面に繊維がとられ、毛羽等の欠点が発生しやすい。これは製品表面の平滑性不良に繋がるため、これらの欠点を低減することも同時に要求される。しかしながら、かかる要求を両立したもので、十分に満足しうる抄紙用ポリエステル繊維の製造方法は、未だ提案されていない（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

特開２００９−２０９４９９号公報 特開２００９−２２１６１１号公報

本発明は、上記背景に基づきなされたものであり、毛羽等の欠点が少なく、高強力なポリエステル繊維紙を得るのに好適なポリエステル繊維及びその製造方法に関するものである。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、繊度が０．１〜５．０デシテックス、繊維長が２〜３０ｍｍのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル延伸繊維であって、２００℃熱収縮応力が０．５４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上０．７１ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であり、１８０℃乾熱収縮率が７％以上１２．６％以下であるポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維によって上記の課題を解決することができることを見出した。更に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、延伸したトウに対し、緊張熱処理をした後、弛緩熱処理を抑制することが本発明のポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維を製造するのに効果的であることを見出した。すなわち、上記目的を達成し得る抄紙用ポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の製造方法は、９０〜２００℃の温度範囲で緊張熱処理を施し、引き続いて５０℃未満の温度下の弛緩状態で、緊張熱処理後の繊維に対して弛緩熱処理を施し、弛緩熱処理後の繊維を２〜３０ｍｍの長さに切断することを特徴とする。

本発明によれば、毛羽等の欠点が少なく、かつ高強力なポリエステル繊維紙を得るのに好適な抄紙用ポリエステル繊維を製造することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明に用いるポリエチレンテレフタレート系ポリエステルは、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。本発明に用いるポリエステルの固有粘度は０．３〜１．２ｄＬ／ｇの範囲が好ましく、より好ましくは０．４〜０．７ｄＬ／ｇの範囲である。該固有粘度が０．３ｄＬ／ｇ未満の場合は、ポリエステルの分子量が低すぎるため、充分な繊維強度が得られ難い。逆に該固有粘度が１．２ｄＬ／ｇを越える場合は、溶融粘度が高すぎるために紡糸が困難になる恐れがある。

上記ポリエチレンテレフタレート系ポリエステルを常法で乾燥し、スクリュー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。引き続いて、常法で延伸する。

次に延伸されたポリエステル繊維トウに対して緊張熱処理を施す。緊張熱処理温度は、９０〜２００℃、好ましくは、１２０〜２００℃で実施する。緊張熱処理が９０℃未満では、十分に結晶化が進行せず、高強力な繊維紙の得るための繊維モジュラスが得られない。また、２００℃を超える温度では、繊維同士が膠着し、抄紙工程での水中分散性が不良になる懸念がある。緊張熱処理を施す手段としては、延伸糸に一定のテンションがかかった状態で、熱媒や電気ヒーターで表面を加熱したローラーや接触式ヒーターに接触させる接触加熱法と、スーパーヒートした高温蒸気（水蒸気等）噴射や熱風循環のチャンバー、赤外線ヒーター等の輻射熱による非接触加熱法がある。

次に緊張熱処理した延伸トウは弛緩状態で乾燥・熱セットを施すが、このときの弛緩熱処理温度は、５０℃未満である必要がある。弛緩熱処理温度が５０℃以上であると延伸により緊張した非晶部の分子鎖が弛緩し、モジュラスの低い繊維となるため、抄紙した際に高強力のポリエステル繊維紙が得られず不適である。弛緩熱処理は、延伸糸に無緊張状態で、熱風循環チャンバーや熱風を通過させるサクションドラムを使用する方法等が挙げられる。

得られてポリエステル繊維は、抄紙用として使用するためにその繊維長を２〜３０ｍｍ、好ましくは２〜２０ｍｍとする必要がある。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、繊維の品質斑が発生する。一方、繊維長が３０ｍｍ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。上記ポリエステルからなる本発明の延伸繊維は、その繊度は０．１デシテックス以上５．０デシテックス未満である。繊度が０．１デシテックス未満であると、紙の通気性が不足し、５．０デシテックスを超えると紙強力の低下をきたす。

本発明のポリエステル繊維の２００℃熱収縮応力は０．５４ｃＮ／ｄｔｅｘ（０．６１ｇ／ｄｅ）以上０．７１ｃＮ／ｄｔｅｘ（０．８０ｇ／ｄｅ）以下が好ましい。熱収縮応力がこの領域にあることが好ましい理由は未だ明らかではないが、０．５４ｃＮ／ｄｔｅｘ（０．６１ｇ／ｄｅ）未満であるとカレンダーローラー直後に繊維がローラー表面に捕られ易くなる可能性が考えられる。０．７１ｃＮ／ｄｔｅｘ（０．８０ｇ／ｄｅ）より大きいとカレンダー加工時に破断が発生し易くなる。本発明におけるポリエステル繊維の１８０℃乾熱収縮率は７％以上２０％未満が好ましい。１８０℃乾熱収縮率が７％未満ではカレンダーローラーからの剥離性が不良となる。また、２０％以上では抄上紙の変形が大となり不適切である。２００℃の熱収縮応力を０．５４〜０．７１ｃＮ／ｄｔｅｘ（０．６１〜０．８０ｇ／ｄｅ）にし、且つ１８０℃乾熱収縮率を７〜２０％未満にする為には、上述したように通常の溶融紡糸法により未延伸糸を得て、更に延伸処理を行った後、９０〜２００℃の温度下で緊張熱処理を行い、その後５０℃未満の温度下で弛緩熱処理を行うことによって得ることができる。

本発明の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％以上付着していることが望ましい。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。なお、付着量があまりに多くなりすぎると、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。

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。

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。

以下に本発明の構成及び効果を具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明は、これら実施例になんら限定を受けるものではない。なお、実施例中の各値は、以下の方法に従って求めた。

（１）単糸繊度
ＪＩＳ Ｌ−１０１５：２００５ ８．５．１ Ａ法に記載の方法により測定した。

（２）１８０℃乾熱収縮率
ＪＩＳ Ｌ−１０１５：２００５ ８．１５ ｂ）法に記載の方法により、１８０℃で測定した。

（３）２００℃熱収縮応力
切断する前のポリエステルトウから１２５デニールとなるように単繊維をサンプリングする。この１２５デニールの繊維側をカネボウエンジニアリング製ＫＥ−ＩＩ型の熱収縮応力測定器の上下フック（間隔は約５ｃｍ）に掛けた後で繊維束を結び、２５０デニールの繊維束とする。次いで、２５０デニールの繊維束に１５ｇの初荷重を掛け、１２０ｓｅｃ／３００℃の昇温速度で繊維が溶断するまで昇温し、温度と熱収縮応力との関係を求めた。

（４）引張強度
ＪＩＳ Ｐ８１１３（紙及び板紙の引張強さ試験方法）に基づいて測定した。但し、試長は５０ｍｍ、幅は１５ｍｍとした。５．０Ｎ／１５ｍｍ以上を目標とし、それ以上のものを合格とした。

（５）毛羽
抄紙されたポリエステル繊維紙表面の毛羽を目視観察し、良好、不良の判定を実施した。

［実施例１，２］
二酸化チタンを０．３重量％含有し、固有粘度が０．６４ｄＬ／ｇのポリエチレンテレフタレートチップを２９５℃で溶融し、６００個の丸孔を有する紡糸口金から吐出量３５０ｇ／分で吐出し、８００ｍ／分の速度で引き取り、単糸繊度が６．５６デニールの未延伸糸を得た。この未延伸糸を引き揃えて、１３万デニールのトウとなし、温水中において全延伸倍率４．６５倍で２段延伸した後、ポリエステル・ポリエーテル共重合体を０．３重量％付与し、延伸トウの温度がそれぞれ１７０℃（実施例１）、１９０℃（実施例２）となるよう緊張熱処理を施した。このトウを３５℃で弛緩状態において乾燥、熱セットを行い、５ｍｍの長さに切断し、捲縮のないポリエチレンテレフタレート繊維を得た。繊度は、実施例１が、１．７９ｄｔｅｘ、実施例２が１．６６ｄｔｅｘ得られた繊維と未延伸ポリエステル繊維（繊度１．２ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍ）を混合攪拌して８０ｇ／ｍ^２を抄紙した後、ロータリードライヤー乾燥、カレンダー加工（１６０℃、２１０ｋｇ／ｃｍ）を施したポリエステル繊維紙を作製し、引張強度及び毛羽評価を実施した。用いた繊維と紙の物性を表１に示した。

［比較例１，２］
緊張熱処理を実施するところまで実施例１と同等とし、弛緩状態での乾燥・熱セットをそれぞれ１００℃（比較例１）、１３０℃（比較例２）で実施した後、実施例と同様に５ｍｍにカットした。１００℃、１３０℃で弛緩熱処理したものそれぞれ比較例１、比較例２とする。得られた繊維の繊度はそれぞれ１．６１ｄｔｅｘ（比較例１）、１．８８ｄｔｅｘ（比較例２）得られた繊維を用いて実施例１と同様の条件でポリエステル繊維紙を作製し、引張強度及び毛羽評価を実施した。用いた繊維と紙の物性を表１に示した。

［比較例３］
実施例において、緊張熱処理を１２０℃、弛緩熱処理を１３０℃として繊維を作製した。繊度は１．６７ｄｔｅｘであった。得られた繊維を用いて実施例１と同様の条件でポリエステル繊維紙を作製し、引張強度及び毛羽評価を実施した。用いた繊維と紙の物性を表１に示した。

本発明によって、毛羽等の抄紙工程上の欠点が少なく、かつ強力に優れたポリエステル紙を得ることができるポリエステル繊維及びその製造方法を実現した。この発明により得られるポリエステル繊維は、膜支持体、フィルター等の用途に好適に使用することができる。

Claims (2)

1. 繊度が０．１〜５．０デシテックス、繊維長が２〜３０ｍｍのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル延伸繊維であって、２００℃熱収縮応力が０．５４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上０．７１ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であり、１８０℃乾熱収縮率が７％以上１２．６％以下であるポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維。
2. 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・延伸した繊維に対し、９０〜２００℃の温度範囲で緊張熱処理し、引き続いて５０℃未満の温度下の弛緩状態で、緊張熱処理後の繊維に対して弛緩熱処理を施し、弛緩熱処理後の繊維を２〜３０ｍｍの長さに切断することを特徴とする請求項１に記載のポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の製造方法。