WO2015152082A1 - ポリエステルバインダー繊維 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polyester binder fiber suitable for producing a fiber structure such as wet nonwoven fabric or paper by joining stretched polyester fibers (polyester-based fibers).
- polyethylene fibers, polyvinyl alcohol fibers, and the like have been used as papermaking binder fibers, but recently, excellent physical properties such as mechanical properties, electrical properties, heat resistance, dimensional stability, and hydrophobicity, and cost advantages.
- a paper made by a paper making method using polyester fiber as a part or all of a raw material is often used.
- the use of the polyester fiber and the use application have been expanded, and there is a demand for a binder fiber with improved adhesive strength capable of producing high-strength paper.
- Patent Document 1 as an unstretched binder fiber for obtaining high-strength paper, intrinsic viscosity is 0.50 to 0.60, single fiber fineness is 1.0 to 2.0 dtex, fiber length is 3 to 15 mm, alkyl An unstretched polyester binder fiber for papermaking, in which a phosphate salt is added in an amount of 0.002 to 0.05% by mass with respect to the unstretched polyester binder fiber for papermaking, is disclosed. Patent Document 1 discloses that when the single fiber fineness is less than 1.0 dtex, the single fiber strength is low, so that yarn breakage frequently occurs and the dispersibility in water deteriorates.
- Patent Document 2 a polyester containing 0.1 to 5% by weight of a polymer such as polymethyl methacrylate is melted and discharged from a die having a number of perforations of 1000 holes or more, so that the orientation / crystal between the inner and outer circumferences of the yarn.
- a spinning technique that does not cause unevenness in physical properties such as the degree of conversion, dyeability, and the like, and does not deteriorate the process condition due to yarn breakage, and does not require complicated equipment improvements.
- JP 2013-174028 A Japanese Patent No. 3731788
- Patent Document 1 if the single fiber fineness is less than 1.0 dtex as the polyester binder fiber for papermaking, the single fiber fineness is low, so that the thread breakage occurs frequently and the dispersibility in water deteriorates. The intention to do is not shown.
- Patent Document 2 a small amount of a polymer such as polymethyl methacrylate is mixed, melted and discharged from a die having a perforation number of 1000 holes or more, and further stretched so that there is no dyeing spot and the polyester fiber has good processability. Is disclosed, but there is no suggestion about application to binder fibers.
- the single fiber fineness of the polyester binder fiber is selected according to the purpose of use, if a binder fiber with higher adhesion is required, a binder fiber smaller than 10 dtex can be obtained in an unstretched state. It is advantageous. If a polyester binder fiber with high adhesive strength corresponding to the user's request can be proposed, it will be possible to produce an unprecedented high strength fiber structure. When this high-strength fiber structure is used in a filter application, it can be used in a higher pressure environment. Furthermore, in applications that require a certain level of strength in the fiber structure, it is possible to produce a fiber structure having the same level of strength as before even if the fabric weight is reduced by increasing the strength, so that cost reduction is possible. The study of the present invention was started.
- the first configuration of the present invention comprises 0.1 to 5.0% by mass of a polymer having a repeating unit represented by the following formula (1) (based on the mass of polyester) and polyester, and in differential heat measurement
- the polyester binder fiber has a crystallization temperature in the range of 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
- R 1 and R 2 are substituents formed by combining arbitrary atoms selected from C, H, N, O, S, P, and halogen atoms, and the sum of the molecular weights of R 1 and R 2 is 40 or more, n is a positive integer.
- R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted substituent having 6 to 20 carbon atoms.
- the polyester binder fiber is preferably an unstretched fiber.
- a polyester binder fiber in which the polymer is polymethyl methacrylate may be used.
- the polyester may be polyethylene terephthalate, and the intrinsic viscosity of the polyester may be 0.4 to 1.1 dL / g.
- the single fiber fineness of the polyester binder fiber may be 0.01 to 10 dtex.
- the fiber cross-sectional shape of the polyester binder fiber may be a circular cross-sectional shape, an irregular cross-sectional shape, a hollow cross-sectional shape, or a composite cross-sectional shape, and the fiber length of the polyester binder fiber is in the range of 0.5 to 50 mm. Also good.
- the second configuration of the present invention is a fiber structure that includes at least the polyester binder fiber and a polyester main fiber having no crystallization temperature, and the polyester binder fiber is joined to the polyester main fiber.
- the fibrous structure may be a nonwoven fabric, the nonwoven fabric may be a wet nonwoven fabric, and the wet nonwoven fabric may be paper.
- the polyester binder fiber obtained by the first constitution of the present invention improves the spinnability by mixing a small amount of the polymer having the repeating unit represented by the formula (1) and spinning it, and is unstretched and has a fineness of 1 dtex or less.
- a polyester binder fiber having a fineness can be obtained.
- the obtained polyester binder fiber is a stretched polyester-based fiber compared to the binder fiber not added with the polymer having the repeating unit represented by the formula (1) at the fineness finer or thicker than that. Bonding with high adhesive force can give a fiber structure such as wet nonwoven fabric or paper.
- the fiber structure according to the second configuration of the present invention includes at least the polyester binder fiber (unstretched polyester binder fiber) and a polyester main fiber (stretched polyester fiber), and the polyester binder fiber joins the polyester main fiber. Is formed.
- the polyester binder fiber joins the polyester main fiber with a high adhesive force, thereby giving high tensile strength (paper strength) to various fiber structures such as wet nonwoven fabric and paper.
- the polyester contained in the polyester binder fiber and the polyester contained in the polyester-based fiber are preferably the same.
- the polyester binder fiber is obtained by spinning a polyester resin containing 0.1 to 5.0% by mass (based on the mass of polyester) of the polymer having the repeating unit represented by the above formula (1). It is done.
- the polyester used in the present invention is a polyester having a fiber-forming ability containing aromatic dicarboxylic acid as a main acid component, and examples thereof include polyethylene terephthalate, polytetramethylene terephthalate, polycyclohexanedimethylene terephthalate, and the like. Further, these polyesters may be a copolymer obtained by copolymerizing another alcohol or another carboxylic acid such as isophthalic acid as the third component. Of these, polyethylene terephthalate is most suitable.
- polyesters preferably have an intrinsic viscosity of 0.4 to 1.1 dL / g, more preferably 0.4 to 1.0 dL / g, and still more preferably 0.00 from the viewpoint of spinnability and yarn physical properties. It is 4 to 0.9 dL / g, particularly preferably 0.4 to 0.8 dL / g.
- polymer mixed with polyester As the polymer mixed with the polyester, a polymer having a repeating unit represented by the formula (1) can be used. If the sum of the molecular weights of R 1 and R 2 is 40 or more, the effect of maintaining the mechanical properties at high temperatures of the resulting fiber is sufficiently achieved, but if it is less than 40, this effect is almost recognized. Disappear. Moreover, it is preferable that the sum of the molecular weights of R 1 and R 2 is 5000 or less. Such a polymer may be a polymer mixture or copolymer having a repeating unit represented by the formula (1).
- polystyrene and derivatives thereof (alkyl or aryl-substituted polystyrene, polyvinylbenzyl, etc.), (c) polyoctadecene and the like.
- Any comonomer that can be copolymerized with methyl methacrylate or styrene can be used as long as it does not impair the properties of polymethyl methacrylate or polystyrene.
- polymethyl methacrylate and polystyrene are particularly preferable.
- any method can be employed.
- the polymerization may be performed in a polyester polymerization process, or the polyester and the polymer may be melt-mixed, extruded and cooled, and then cut into chips. Furthermore, after both are mixed in a chip shape, the melt spinning may be performed as it is.
- melt mixing it is preferable to use a screw-type melt extruder in order to increase the degree of kneading. Regardless of which method is employed, it is important to sufficiently mix and consider that the added polymer is finely and uniformly dispersed and mixed in the polyester.
- the amount of the polymer having the repeating unit of the formula (1) added to the polyester needs to be 0.1 to 5.0% by mass based on the mass of the polyester, preferably 0.15 It is ⁇ 5.0% by mass, more preferably 0.2 to 5.0% by mass, and still more preferably 0.3 to 5.0% by mass. Even if the polymer having the repeating unit of the formula (1) is mixed in an amount of 0.1 to 5.0% by mass, the intrinsic viscosity of the resulting polyester resin is hardly affected. When the amount is less than 0.1% by mass, the effect of the present invention is not recognized. On the other hand, when the amount exceeds 5.0% by mass, the spinnability is lowered in the spinning process, resulting in frequent yarn breakage, resulting in poor winding. This is insufficient in terms of practicality.
- a polyester resin in which 0.1 to 5.0% by mass of a polymer having a repeating unit of the formula (1) is mixed is spun by a conventional method , and a polyester binder fiber is formed without being drawn.
- the spinnability at the time of spinning is improved as compared with the polyester alone, and the unstretched polyester having a fineness (for example, 0.01 to 1.0 dtex). Fibers can be produced, and unstretched polyester binder fibers having excellent bonding strength can be obtained as shown in the examples below.
- the single fiber fineness of the polyester binder fiber is preferably 0.01 dtex or more and 10 dtex or less, more preferably 0.01 dtex or more and 5.0 dtex or less, more preferably 0.01 dtex or more and 1.0 dtex or less. More preferably, it is 0.01 or more and less than 1.0 dtex.
- the single fiber fineness of the unstretched polyester binder fiber for manufacturing a dry-type nonwoven fabric is 0.1 dtex or more and 10 dtex or less.
- the production of wet nonwoven fabrics for example, the method of making paper by dispersing fibers with water, for example, does not mechanically entangle the fibers with a card machine, and therefore is less likely to break yarns compared to the production of dry nonwoven fabrics.
- the single fiber fineness of the unstretched polyester binder fiber for manufacturing a wet nonwoven fabric is 0.01 dtex or more and 10 dtex or less. If the single fiber fineness of the polyester binder fiber is too large, the weight per fiber increases.
- the binder effect of the binder fiber is reduced because the number of binder fiber components per unit area of the paper is reduced, and the bonding force is reduced, or the uniform bonding force
- a fiber structure such as a wet nonwoven fabric or paper formed in (1) tends to be unable to be produced.
- the single fiber fineness of the unstretched polyester binder fiber for manufacturing a knitted fabric is 0.1 dtex or more and 10 dtex or less.
- the polyester binder fiber needs to have a crystallization temperature in the differential heat measurement in order to function as the binder fiber.
- the unstretched polyester fiber expresses adhesiveness in the process of being heated to a temperature higher than the crystallization temperature, and has a function as a binder fiber because it gives a fiber structure by joining main fibers such as a stretched polyester fiber. Since the stretched polyester fiber does not have a crystallization temperature, it does not function as a binder fiber.
- the fiber structure including the binder fiber after bonding does not have a crystallization temperature in the differential heat measurement (differential thermal analysis).
- the crystallization temperature of the unstretched polyester binder fiber needs to be 100 ° C.
- the unstretched polyester binder fiber may have a crystallization temperature due to crystallization at the time of drying and the target paper strength may not be developed, and due to the heat received by the unstretched polyester binder fiber during handling. There is a risk that it will disappear. Furthermore, when the crystallization temperature exceeds 250 ° C., the melting point of the polyester-based fiber and the crystallization temperature of the polyester binder fiber are close to each other, making it difficult to control the temperature of the heating process.
- the crystallization temperature can be adjusted by changing the chip viscosity (intrinsic viscosity), single fiber fineness, and temperature conditions during spinning. For example, the crystallization temperature can be increased by decreasing the chip viscosity (decreasing the degree of polymerization), increasing the spinning temperature, or increasing the single fiber fineness. Further, the crystallization temperature can be lowered by increasing the chip viscosity (increasing the degree of polymerization), decreasing the spinning temperature, or decreasing the single fiber fineness.
- the polyester binder fiber may be spun using an ordinary circular nozzle.
- a modified cross-section forming nozzle, a composite fiber (core-sheath composite fiber, etc.) forming nozzle, and a hollow fiber forming nozzle are appropriately used. May be used.
- the fiber length of the polyester binder fiber of the present invention is preferably 0.5 to 50 mm, more preferably 1 to 25 mm, and still more preferably 2 to 15 mm.
- the fiber length is preferably 0.5 to 50 mm, more preferably 1 to 25 mm, and still more preferably 2 to 15 mm.
- the length exceeds 50 mm, the fibers will be entangled in the paper making, and the part will appear as a paper defect, resulting in poor paper alignment, and binder fibers will concentrate on the defective part, resulting in process trouble and reduced paper strength. May be invited.
- the fiber length in the production of the dry nonwoven fabric is preferably 10 to 50 mm, more preferably 15 to 50 mm, and still more preferably 20 to 50 mm.
- other fibers for example, polyester fibers having no crystallization temperature
- binder fibers may be blended to form a woven fabric and then heated to form a nonwoven fabric.
- the fiber length of the binder fiber for making a knitted fabric is preferably in the range of 0.5 to 50 mm.
- the polyester binder fiber may contain a matting agent, a heat stabilizer, an ultraviolet absorber, an antistatic agent, a terminal terminator, a fluorescent brightening agent, and the like as necessary.
- the polyester binder fiber of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a binder fiber) can be mixed with a main fiber composed of a stretched polyester fiber and used as a dry nonwoven fabric binder to form a nonwoven fabric. Also, it can be included in knitted fabrics and quilting to exhibit a binder function. In order for the binder fiber to exhibit a binder function in the production of a dry nonwoven fabric, the binder fiber is preferably blended in an amount of 5 to 95% by mass with respect to the main fiber. Furthermore, it is cut into a length of 2 to 15 mm, for example, and mixed with pulp and other papermaking main fibers in addition to stretched polyester fibers to exhibit a binder function to form a wet nonwoven fabric.
- Various fiber structures can be formed using the polyester binder fiber of the present invention. Among these, wet nonwoven fabric is the most preferred embodiment, and will be described.
- the dry nonwoven fabric can be obtained by forming the web without using water using a card machine or the like and then heating the web to bond the binder fibers to each other.
- a wet nonwoven fabric can obtain a binder fiber joining fibers by heating a web after forming a web using water at a manufacturing process, for example, drying a web as needed.
- a specific method of forming a web using water in the manufacturing process a paper making method in which fibers are dispersed in water to produce a paper-like web, or after forming a web without using water, water is used. The water entanglement method that entangles the fibers in the web used.
- the polyester binder fiber of the present invention can be mixed with a stretched polyester fiber, which is a main fiber, to produce a wet nonwoven fabric such as paper.
- the polyester binder fiber for papermaking is cut into a cut length of 0.5 to 50 mm, preferably a cut length of 2 to 15 mm after spinning, and applied to a paper machine. If the cut length is too short, it tends to be insufficient in terms of the joining force for joining the main fibers, and if the cut length is too long, the fibers tend to get entangled and the dispersibility in water tends to deteriorate.
- the stretched polyester fiber which is the main fiber, contains as a main component the polyester used for the unstretched polyester binder fiber.
- the stretched polyester fiber usually does not contain the polymer represented by the formula (1).
- the fineness of the stretched polyester fiber as the main fiber is preferably 0.01 dtex or more and 20 dtex or less, more preferably 0.01 dtex or more and 15 dtex or less, and further preferably 0.01 dtex or more and 10 dtex or less. If the upper limit is exceeded, the number of fibers will be reduced, and the paper strength will be reduced. .
- the mass ratio of the main fiber (stretched polyester fiber) and the binder fiber constituting the wet nonwoven fabric is 95/5 to 5/95, preferably 80/20 to 20/80, more preferably 75/25 to 25/75, The ratio is preferably 70/30 to 30/70, particularly preferably 70/30 to 50/50. If the binder fiber content is too small, the number of adhesion points constituting the form of the wet nonwoven fabric tends to be too small, and the strength tends to be insufficient.On the other hand, if the binder fiber content is too high, the adhesion points will increase too much, The wet nonwoven fabric itself tends to be hard and is not preferable.
- the binder fiber mixed with the main fiber is usually treated at a high temperature of 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower in the pressing step after papermaking.
- the time for the high temperature treatment in the pressing step is preferably 15 minutes or less, more preferably 12 minutes or less, and even more preferably 10 minutes or less.
- a circular papermaking method, a short papermaking method, or the like can be used according to a conventional method.
- Chip viscosity (intrinsic viscosity)
- the chip viscosity (intrinsic viscosity) (dL / g) was measured using an Ubbelohde viscometer (HRK-3 type, manufactured by Hayashi Seisakusho) according to JIS K7367-1.
- the measurement solvent used was a 30 ° C. mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (volume ratio 1/1).
- the single fiber fineness was evaluated according to JIS L1015 “Testing method for chemical fiber staples (8.5.1)”.
- spinnability The spinnability was evaluated according to the following criteria. A: There is no trouble such as thread breakage, and it can be removed. B: The thread breaks occasionally, but can be wound at a specified winding speed. C: Cannot be wound at a specified winding speed.
- Paper strength (tensile strength) Paper strength (tensile strength) (kg / 15 mm) was measured according to the JIS P8113 test method. Paper strength (tensile strength) (kg / 15 mm) is a numerical value obtained as a unit (kg / 15 mm). Numerical value x 66.7 x (1000/15) /9.8 Can be converted to kN / m.
- Paper thickness The paper thickness (mm) was measured according to the JIS P8118 test method.
- Binder fiber cut to 5 mm and polyester main fiber EP-053 manufactured by Kuraray Co., Ltd., single fiber fineness: 0.8 dtex, cut length: 5 mm
- the ratio of binder fiber: main fiber 40:60
- a disaggregator made by Tester Sangyo Co., Ltd.
- Papermaking was carried out using After that, using a press (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.), press the water at 3.5 kg / cm 2 for 30 seconds to adjust the water content, and then use a rotary dryer (manufactured by Kumagaya Rikyu Kogyo Co., Ltd.) to 120 °
- the paper-like wet nonwoven fabric obtained after drying for 1 minute was then heat-treated for 3 seconds through a hot press roller (220 ° C., gap: 0.1 mm), thereby eliminating the crystallization temperature of the paper (15 mm ⁇ 100 mm). Strip).
- Table 1 shows the results of measuring the basis weight, paper thickness, and paper strength of the obtained papers of the respective examples and comparative examples.
- the polyester binder fiber according to the present invention is useful as a binder fiber of a fiber structure containing a stretched polyester fiber.
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Abstract
Description
ここで、R1,R2はC,H,N,O,S,P、およびハロゲン原子から選ばれた任意の原子を組み合わせてなる置換基であり、R1とR2の分子量の和は40以上、nは正の整数である。
式(1)において、R1、R2としては、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~20のアリール基、水素原子、ハロゲン原子、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、ヒドロキシ基、シアノ基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、アミド基、スルホナミド基、ホスホン酸基、ホスホン酸エステル基などが例示できる。
上記ポリエステルバインダー繊維に含まれるポリエステルと、ポリエステル主体繊維に含まれるポリエステルとは同じであることが好ましい。
本発明において用いられるポリエステルは、芳香族ジカルボン酸を主たる酸成分とする繊維形成能を有するポリエステルであり、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート等を挙げる事が出来る。又、これらのポリエステルは第3成分として、他のアルコール又はイソフタール酸等の他のカルボン酸を共重合させた共重合体でもよい。なかでも、ポリエチレンテレフタレートが最適である。又、これらのポリエステルは、紡糸性及び糸条物性の観点から固有粘度が、0.4~1.1dL/gが好ましく、より好ましくは0.4~1.0dL/g、さらに好ましくは0.4~0.9dL/g、特に好ましくは0.4~0.8dL/gである。
本発明において上記ポリエステルに混合されるポリマーとしては、式(1)で示される繰り返し単位を有するポリマーが用いることができる。R1、R2の分子量の和が40以上であれば、得られる繊維の高温下での力学特性維持効果が十分に達成されるが、40に満たない場合には、この効果は殆ど認められなくなる。また、R1、R2の分子量の和が5000以下であることが好ましい。このようなポリマーは、前記式(1)で示される繰り返し単位を有するポリマーの混合体あるいは共重合体であっても良い。
[式中、R3は水素原子またはメチル基を表し、R4は、炭素数1~10の飽和炭化水素基を表す。]で表される(メタ)アクリル酸系単量体を用いて得られるホモポリマーまたはコポリマー、例えば、ポリメチルメタクリレート及びその誘導体(メタクリル酸メチル―アクリル酸アルキルエステル共重合体、アクリルースチレン共重合体など)、
(b)式(3):
[式(3)中、R5は水素原子またはメチル基を表し、R6は水素原子または炭素数1~12の飽和または不飽和の鎖状炭化水素基を表し、R6は、芳香環上に同一または相違して1つまたは複数結合していても良い。]で表されるスチレン系単量体を用いて得られるホモポリマーまたはコポリマー、例えば、ポリスチレン及びその誘導体(アルキルまたはアリール置換ポリスチレン、ポリビニルベンジルなど)、(c)ポリオクタデセンなどが挙げられる。メチルメタクリレートまたはスチレンなどに共重合させることができるコモノマーとしてはポリメチルメタクリレートまたはポリスチレンの性質を損なわないものであればどのようなものであっても使用することができる。上記のポリマーのなかでも、特に、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンが好ましい。
前記式(1)の繰り返し単位を有するポリマーを0.1~5.0質量%混合したポリエステル樹脂は常法により紡糸され、未延伸でポリエステルバインダー繊維が形成される。上記の式(1)の繰り返し単位を有するポリマーが混合されることにより、ポリエステル単独よりも紡糸時の曳糸性は向上し、細繊度(例えば、0.01~1.0dtex)の未延伸ポリエステル繊維を製造することが可能であり、しかも後記の実施例で示すように接合力の優れた未延伸のポリエステルバインダー繊維を得ることができる。ポリエステルバインダー繊維の単繊維繊度は、0.01dtex以上、10dtex以下であることが好ましく、さらには0.01dtex以上、5.0dtex以下が好ましく、0.01dtex以上、1.0dtex以下がより好ましく、0.01以上、1.0dtex未満がさらに好ましい。ここで、例えばカード機等を使用する乾式不織布の製造では、繊度が細すぎると糸切れを起こす。このため乾式不織布を製造するための未延伸ポリエステルバインダー繊維の単繊維繊度は0.1dtex以上、10dtex以下であることが好ましい。また湿式不織布の製造、例えば水で繊維を分散させて抄紙をする方法は、例えばカード機による繊維の機械的な交絡を行わないため、乾式不織布の製造に比べ糸切れを起しにくい。このため湿式不織布を製造するための未延伸ポリエステルバインダー繊維の単繊維繊度は0.01dtex以上、10dtex以下であることが好ましい。ポリエステルバインダー繊維の単繊維繊度が大きすぎると繊維1本あたりの重量が増す。このため、例えば一定量の目付けで紙を製造する場合、紙の単位面積当たりのバインダー繊維構成本数が減少するためバインダー繊維のバインダー効果が低減し、接合力が低下したり、あるいは均一な接合力で形成された湿式不織布や紙等の繊維構造体が製造できなくなったりする傾向にあり好ましくない。また、編織布を製造するための未延伸ポリエステルバインダー繊維の単繊維繊度は0.1dtex以上、10dtex以下であることが好ましい。
本発明において、ポリエステルバインダー繊維は示差熱測定において結晶化温度を有していることがバインダー繊維として機能するために必要である。未延伸のポリエステル繊維は、結晶化温度以上に加熱される過程において接着性を発現し、延伸ポリエステル繊維等の主体繊維を接合して繊維構造体を与えるので、バインダー繊維としての機能を有するが、延伸ポリエステル繊維は、結晶化温度を有さないのでバインダー繊維としては機能しない。ここで接着後のバインダー繊維を含む繊維構造体は、示差熱測定(示差熱分析)において結晶化温度が認められないことが好ましい。
未延伸のポリエステルバインダー繊維の結晶化温度としては、100℃以上、250℃以下であることが必要であり、好ましくは105℃以上、220℃以下、より好ましくは105℃以上、200℃以下である。結晶化温度が100℃未満では乾燥時に結晶化して目標とする紙力が発現しないおそれ、また、取扱い時に未延伸のポリエステルバインダー繊維が受ける熱により、未延伸のポリエステルバインダー繊維は結晶化温度を有さなくなるおそれがある。さらに結晶化温度が250℃を超えると、ポリエステル主体繊維の融点とポリエステルバインダー繊維の結晶化温度が近接することで、加熱工程の温度制御が難しくなり、ポリエステルバインダー繊維の接着性の発現に加えてポリエステル主体繊維の融解も生じるため、繊維構造体を形成することができなくなるので、好ましくない。
結晶化温度の調節は、チップ粘度(固有粘度)、単繊維繊度、紡糸時の温度条件を変更することにより可能である。例えばチップ粘度を下げる(重合度を下げる)、紡糸時の温度を上げる、または単繊維繊度を大きくすると結晶化温度を上げることができる。また、チップ粘度を上げる(重合度を上げる)、紡糸時の温度を下げる、または単繊維繊度を小さくすると結晶化温度を下げることができる。
本発明において、ポリエステルバインダー繊維の紡糸は通常の円形ノズルを用いて行ってもよく、また、適宜、異形断面形成用ノズル、複合繊維(芯鞘複合繊維など)形成用ノズル、中空繊維形成用ノズルを用いて行ってもよい。
また、本発明のポリエステルバインダー繊維の繊維長は0.5~50mmであることが好ましく、より好ましくは1~25mm、更に好ましくは2~15mmである。例えば湿式不織布の一例である紙を製造する場合、0.5mm未満では1本のバインダー繊維でつなぎとめる主体繊維の本数が減少するため、紙力が発現しにくくなる。一方、50mmを越えると抄紙中に繊維同士が絡み合い、その部分が紙の欠点として現れ、紙の地合不良が発生するほか、欠点部分にバインダー繊維が集中し、工程トラブルの発生、紙力低下を招くことがある。またカード機等を使用する乾式不織布の製造では、繊維で構成されたウェブが進行方向に対して切れることなく連続してラインを通過する必要がある。このため乾式不織布の製造における繊維長は10~50mmが好ましく、15~50mmがより好ましく、20~50mmであることがさらに好ましい。
また、他の繊維(例えば結晶化温度を有さないポリエステル繊維)とバインダー繊維を混紡し、編織布とした後に加熱して不織布としてもよい。編織布とするためのバインダー繊維の繊維長は、0.5~50mmの範囲が好ましい。
本発明において、ポリエステルバインダー繊維には、必要に応じて艶消し剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、末端停止剤、蛍光増白剤等が含まれていても良い。
本発明のポリエステルバインダー繊維(以下、単にバインダー繊維と称する場合がある)は、延伸ポリエステル繊維からなる主体繊維と混合されて乾式不織布バインダーとして利用されて不織布を形成することができる。また、編織布、キルテイングの中に含まれてバインダー機能を発揮することもできる。乾式不織布の製造においてバインダー繊維がバインダー機能を発揮するためには、バインダー繊維は主体繊維に対して、5~95質量%配合されることが好ましい。
さらにまた、例えば2~15mm長さにカットされて、延伸ポリエステル繊維のほか、パルプ、他の製紙用主体繊維と混合されてバインダー機能を発揮して、湿式不織布を形成することもできる。本発明のポリエステルバインダー繊維を用いて各種の繊維構造物を形成することができるが、なかでも、湿式不織布が最も好ましい態様であるので、これについて説明する。
本発明のポリエステルバインダー繊維は、主体繊維である延伸ポリエステル繊維などと混抄されて紙などの湿式不織布を製造することができる。抄紙用のポリエステルバインダー繊維は、紡糸後、カット長0.5~50mm、好ましくはカット長2~15mmに切断されて抄紙機にかけられる。カット長が短すぎると、主体繊維を接合する接合力の点で十分でない傾向にあり、またカット長が長すぎると繊維同士が絡まりやすく、水中分散性が悪化する傾向にある。
チップ粘度(固有粘度)(dL/g)をJIS K7367-1に準じたウベローデ型粘度計(林製作所製HRK-3型)を使い、測定を行った。測定溶媒は30℃のフェノール/テトラクロロエタン(体積比1/1)混合溶媒を使用した。
紡糸後、巻き取った糸の繊維の長さ方向に対し、かみそりを用いて垂直方向に糸を切断した。切断後の断面形状を、KEYENCE社製マイクロスコープ(VHX-5000)を使い観察した。
単繊維繊度(dtex)をJIS L1015「化学繊維ステープル試験方法(8.5.1)」に準じて評価した。
熱重量・示差熱分析装置として株式会社リガク製「Thermoplus TG8120」を使い、JIS K7121-1987に記載の方法で測定を行った。
紡糸性を下記判断基準で評価を実施した。
A:糸切れ等トラブルも無く、捲き取り可能。
B:時々糸切れはするが、規定の巻き取り速度で捲き取り可能。
C:規定の巻き取り速度で捲き取り不可能。
紙力(引張強さ)(kg/15mm)をJIS P8113試験法に準じて測定した。なお、紙力(引張強さ)(kg/15mm)は、単位(kg/15mm)として得られた数値を式
数値×66.7×(1000/15)/9.8
により、kN/mに換算することができる。
紙厚さ(mm)をJIS P8118試験法に準じて測定した。
得られた紙を25℃の水中に1時間浸漬させ、紙の変化を確認した。結果を表1に記載した。
A: 外観上の変化なし。
B: 破れなどの変化が発生。
[ポリエステルバインダー繊維]
ポリエチレンテレフタレートチップ((株)クラレ製ポリエステルチップ)を用いて、通常の方法で乾燥させた後、これにポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと略称することがある。)((株)クラレ製「PARAPET」(登録商標)、HR-100L)をチップ状で種々の比率で混合添加し、PMMAがポリエチレンテレフタレート中に均一に拡散するように300℃で溶融した。PMMAの添加率およびチップ粘度を表1に示した。ついで、溶融したポリマーを計量ギアポンプで計量後、ノズル(孔径=φ0.16:ホール数=1880)(ノズル温度:300℃)より押し出し、1400m/minで巻き取りを行って、上記の熱重量・示差熱分析装置により測定された結晶化温度が120~132℃の未延伸ポリエステル繊維を得た。なお、比較例1~3においては、PMMAを混合することなく、紡糸を行った。得られた繊維の紡糸性、断面形状、単繊維繊度を表1に示した。
5mmにカットされたバインダー繊維及び、ポリエステル主体繊維((株)クラレ製EP-053、単繊維繊度:0.8dtex、カット長:5mm)を、バインダー繊維:主体繊維=40:60の比率で、離解機(テスター産業(株)製)に投入した。3000rpm、1分間、繊維を分繊させた後、タッピー抄紙機(熊谷理機工業(株)製)を用いて、60g/m2の目付になるように、各実施例および比較例のバインダー繊維を用いて抄紙を実施した。その後プレス(熊谷理機工業(株)製)を用いて、3.5kg/cm2で30秒間プレスして、水分調整した後、回転式ドライヤー(熊谷理機工業(株)製)で120℃、1分間乾燥させ、ついで得られた紙状の湿式不織布を、熱プレスローラ(220℃、隙間:0.1mm)を通して3秒間熱処理を行うことで結晶化温度の消失した紙(15mm×100mmの短冊)を得た。
(1)PMMAが添加されていない比較例1では、紡糸後において単繊維繊度0.8dtexの細繊度のバインダー繊維を得ることができなかった。一方、PMMAが1.0%添加された実施例1の場合には、単繊維繊度0.8dtexのバインダー繊維を得ることができた。
(2)PMMAが添加されていない比較例2および比較例3では、それぞれ単繊維繊度1.0dtex、1.5dtexのバインダー繊維を得ることができたが、紙力を測定した結果では、単繊維繊度1.0dtexで、紙力2.78kg/15mm、単繊維繊度1.5dtexで紙力2.80kg/15mmであったのに対して、PMMAを1.0%混合した繊維(実施例2、実施例3)では、単繊維繊度1.0dtexで紙力3.43kg/15mm、単繊維繊度1.5dtexで、3.10kg/15mmの紙力となり、PMMA混合により紙力増強の効果が顕著に現れた。
(3)比較例4では、PMMA添加率7.0%でバインダー繊維(1.5dtex)を得ようとしたが、糸状にならなかった。
(4)PMMA添加率1.0%でバインダー繊維の単繊維繊度が小さいほど(実施例4:5.0dtex→実施例1:0.8dtex)、紙力が高くなることが示されている。
(5)PMMA添加率が5.0%では紙力は高いが紡糸性がやや不十分になる(実施例5)。
(6)PMMA添加率が0.1%の場合にはPMMAの量が少ないため紙力は2.86kg/15mmと比較例3に比べ、若干強くなる程度にとどまっている(実施例6)。
(7)PMMA添加率1.0%で中空繊維を形成した場合(実施例7)には、単繊維繊度が大きく、かつ紙力が高く、実施例2と同程度の紙力を得た。
Claims (12)
- 請求項1において、前記ポリエステルバインダー繊維は未延伸繊維であるポリエステルバインダー繊維。
- 請求項1または請求項2において、前記ポリマーがポリメチルメタクリレートであるポリエステルバインダー繊維。
- 請求項1~3のいずれか一項において、前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートであるポリエステルバインダー繊維。
- 請求項1~4のいずれか一項において、前記ポリエステルの固有粘度が、0.4~1.1dL/gであるポリエステルバインダー繊維。
- 請求項1~5のいずれか一項において、単繊維繊度が0.01~10dtexであるポリエステルバインダー繊維。
- 請求項1~6のいずれか一項において、繊維の断面形状が、円形断面形状、異形断面形状、中空断面形状、または複合断面形状である、ポリエステルバインダー繊維。
- 請求項1~7のいずれか一項において、繊維長が0.5~50mmの範囲であるポリエステルバインダー繊維。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載のポリエステルバインダー繊維と、結晶化温度を有しないポリエステル主体繊維とを少なくとも含み、前記ポリエステルバインダー繊維が前記ポリエステル主体繊維を接合してなる繊維構造体。
- 請求項9において、前記繊維構造体が不織布である繊維構造体。
- 請求項10において、前記不織布が湿式不織布である繊維構造体。
- 請求項11において、前記湿式不織布が紙である繊維構造体。
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