説明

抄紙用ポリエステル繊維及びその製造方法

【課題】本発明の目的は毛羽等の抄紙工程上の欠点が少なく、紙強力の高いポリエステル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を提供することである。
【解決手段】溶融紡糸、延伸したトウに対して緊張熱処理し、引き続いて50℃未満の温度で弛緩熱処理を施したトウを2〜30mmの長さに切断することで得られる繊度が0.1〜5.0デシテックス、繊維長が2〜30mmの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20%未満であるポリエステル繊維を用いることで、上記課題を解決することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−209499号公報
【特許文献2】特開2009−221611号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
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20%未満である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、引き続いて弛緩状態のトウを50℃未満で弛緩熱処理することが特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
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。
【発明を実施するための形態】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【実施例】
【0016】
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。
【0017】
(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。
【0018】
(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。
【0019】
(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。
【0020】
(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。
【0021】
(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。
【0022】
[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。
【0023】
[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。
【0024】
[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。
【0025】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0026】
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。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
繊度が0.1〜5.0デシテックス、繊維長が2〜30mmの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20%未満であるポリエステル繊維。
【請求項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、引き続いて緊張熱処理後の繊維を弛緩状態で50℃未満の温度で乾燥処理を施し、2〜30mmの長さに切断することを特徴とする請求項1に記載のポリエステル繊維の製造方法。

【公開番号】特開2011−195992(P2011−195992A)
【公開日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−64514(P2010−64514)
【出願日】平成22年3月19日(2010.3.19)
【出願人】(302011711)帝人ファイバー株式会社 (1,101)
【Fターム(参考)】