(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が２２０℃以上のポリアルキレンテレフタレートを繊維形成性成分とし、ガラス転移点が５０〜１００℃の範囲で、且つ結晶融点を持たない非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とするポリエステル系バインダー繊維であって、ポリエーテル・ポリエステル共重合体がポリエステル系バインダー繊維重量に対して０．０３重量％以上付与され、下記に定義する、膠着数が１００個／０．１ｇ以下、シート面積収縮率が３０％以下である繊維長２〜３０ｍｍの湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維。
膠着数：
繊維長が５ｍｍの長さに切断されたバインダー繊維を０．１ｇ採取し、５００ミリリットルの水道水が入った１０００ミリリットルのメスシリンダーに投入する。繊維がメスシリンダーの底に達したら、メスシリンダーの開口部に蓋をし、上下を両手で持ち、１回反転させて繊維を分散させ、この中に含まれる膠着した未分散繊維束の個数を数え、これを膠着数とする。
シート面積収縮率：
熊谷理機工業株式会社製角型シートマシンを使って、バインダー繊維８０％とＮＢＫＰ２０％とを水中でよく撹拌・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。次に、該シートを室温中で一昼夜以上乾燥させた後、孔を開けたテフロンシートの上に載せ、該シートを熱風循環式乾燥機にて１２０℃、５分間収縮処理を行う。収縮処理前のシート面積Ａ０と収縮処理後の面積Ａ1から下記の式により求めシート面積収縮率とする。
シート面積収縮率（％）＝〔（Ａ０−Ａ１）／Ａ０〕×１００
【請求項２】
バインダー成分がテレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコールおよびジエチレングリコールから構成される非晶性共重合ポリエステルであることを特徴とする請求項１記載の湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維。
【請求項３】
繊維形成性成分がポリエチレンテレフタレート系ポリエステルからなることを特徴とする請求項１または２記載の湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維。
【請求項４】
溶融紡出された、ガラス転移点が５０〜１００℃の範囲で、結晶融点を持たない非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とし、融点が２２０℃以上のポリアルキレンテレフタレートを繊維形成性成分とする複合繊維の紡出糸条にポリエーテル・ポリエステル共重合体を０．０３重量％以上付与し、該非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点と該ポリアルキレンテレフタレートのガラス転移点のうちいずれか高い方の温度以上、該非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点＋２５℃以下の範囲内の温度で延伸熱処理することを特徴とする湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維の製造方法。
【請求項５】
ポリエーテル・ポリエステル共重合体が、テレフタル酸とイソフタル酸および／またはアルカリ金属塩スルホイソフタル酸とのモル比が４０：６０〜１００：０であるジカルボン酸成分と、数平均分子量６００〜１００００のポリアルキレングリコールとからなり、該ポリアルキレングリコールの共重合割合が２０〜９５重量％の範囲である、請求項４記載の湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維の製造方法。
【請求項６】
ポリエーテル・ポリエステル共重合体の数平均分子量が３０００〜２００００の範囲である、請求項４または５のいずれかに記載の湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維の製造方法。
【請求項７】
延伸熱処理時の加熱媒体が温水である、請求項４〜６のいずれかに記載の湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式抄紙用のバインダー繊維として好適なポリエステル系のバインダー繊維とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリエステル系バインダー繊維として、イソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルをバインダー成分とし、ポリエチレンテレフタレートを繊維形成性成分とした繊維が広く使用されてきた。非晶性のポリエチレンテレフタレート系共重合ポリエステルは、明確な結晶融点を示さず、ガラス転移点を越えると軟化が始まる。このようなバインダー繊維の延伸熱処理は、繊維同士の膠着をさけるため低い温度でなされる。そのような低い延伸熱処理温度領域では、繊維形成過程で生じた歪が十分緩和されず、製造されたバインダー繊維の熱収縮率は高くなり、湿式抄紙後の熱接着処理工程での収縮が大きくなる。したがって、湿式抄紙されたシートの地合は悪く、目付け斑が目立ち、紙強力は低いものとなる。
【０００３】
このような問題を解決するために、特開平９−１１９０１９号公報では、ε−カプロラクトンを共重合した結晶融点が１００℃以上の共重合ポリエステルをバインダー成分とした沸騰水収縮率が３％以下のバインダー繊維が提案されている。しかし、延伸熱処理温度を上げるために、ε−カプロラクトンのような高価な原料の共重合ポリエステルをバインダー成分として使用するので、経済的に製造されたバインダー繊維とは言えない。このように、イソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレート系の非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とするポリエステル系バインダー繊維においては、効果的に低熱収縮化された繊維およびその繊維の製造方法は未だ提案されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、結晶融点を持たない非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とするポリエステル系バインダー繊維において、熱収縮率が小さく、良好な品質の湿式抄紙シートを実現するポリエステル系バインダー繊維およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、融点が２２０℃以上のポリアルキレンテレフタレートを繊維形成性成分とし、ガラス転移点が５０〜１００℃の範囲で、且つ結晶融点を持たない非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とするポリエステル系バインダー繊維であって、ポリエーテル・ポリエステル共重合体がポリエステル系バインダー繊維重量に対して０．０３重量％以上付与され、後述する、膠着数が１００個／０．１ｇ以下、シート面積収縮率が３０％以下である繊維長２〜３０ｍｍの湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維、及び、
溶融紡出された非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とし、ポリアルキレンテレフタレートを繊維形成性成分とする複合繊維の紡出糸条にポリエーテル・ポリエステル共重合体を０．０３重量％以上付与し、該非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点と該ポリアルキレンテレフタレートのガラス転移点のうちいずれか高い方の温度以上、該非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点＋２５℃以下の範囲内の温度で延伸熱処理することを特徴とする湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維の製造方法、によって上記の課題を解決した。
【０００６】
【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。本発明のバインダー繊維は複合繊維であり、繊維形成性成分として融点が２２０℃以上のポリアルキレンテレフタレートを用いる。繊維形成性成分のポリエステルの融点が２２０℃未満になると、複合繊維を安定して製糸することが困難となるばかりでなく、湿式抄紙後の熱接着処理工程で熱による劣化や変形等がしばしば発生する。ポリアルキレンテレフタレートの具体例としては、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートが好ましく、その特性を損なわない範囲内であれば少量の共重合成分や艶消剤、着色剤、滑剤等の添加剤を含有していてもよい。中でも、ポリエチレンテレフタレートは、安価で汎用であるため、より好ましい。
【０００７】
一方、バインダー成分としては、ガラス転移点が５０〜１００℃の範囲でかつ結晶融点を持たない非晶性共重合ポリエステルを用いる。ガラス転移点が５０℃を下回ると、延伸熱処理時に繊維が膠着し、湿式抄紙用として使用に耐える品質が確保できない。一方、ガラス転移点が１００℃を超えると、温水中で延伸熱処理ができなくなる。また、１００℃を超えるガラス転移点を持つほとんどの共重合ポリエステルは結晶性であるため、本発明に用いることができない。
【０００８】
本発明の複合繊維のバインダー成分をなす非晶性共重合ポリエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの酸成分と、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等のジオール成分とのランダムまたはブロック共重合体として得られる。中でも、従来から広く用いられているテレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコールおよびジエチレングリコールを主成分として用いることがコストの面で好ましい。このような共重合ポリエステルは、ガラス転移点が５０〜１００℃の範囲となり、明確な結晶融点を示さない。
【０００９】
本発明のバインダー繊維は、バインダー成分が単繊維の表面の全部または一部を形成していれば、従来からバインダー繊維として広く使用されている芯鞘型、偏心芯鞘型でも良く、あるいはサイドバイサイド型、海島型、分割型等の複合形態でも差し支えない。
【００１０】
また、本発明のバインダー繊維の繊維長は２〜３０ｍｍの範囲でなければならない。繊維長が２ｍｍより短くなると、繊維の切断を安定して継続することが難しく、商業生産は困難である。逆に繊維長が３０ｍｍより長くなると、湿式抄紙時、繊維の水中分散が非常に悪くなり、正常な生産が困難となる。また、より好ましくは、繊維長３〜２０ｍｍの範囲である。
【００１１】
本発明のバインダー繊維は実質的に捲縮を有していない繊維である。ここで実質的にとは繊維に捲縮数３個／２５ｍｍ以上の捲縮を有していないことをいう。上記バインダー繊維に捲縮数３個／２５ｍｍ以上の捲縮があると、抄紙の際、繊維が均一に分散し難くなり品位の高いものが得られない。
【００１２】
本発明者等は、湿式抄紙工程における熱接着処理前後のバインダー繊維を含んだシートの特性を鋭意調査した結果、下記に定義する、膠着数が１００個／０．１ｇ以下、シート面積収縮率が３０％以下となれば、湿式抄紙されたシートの地合が良好でかつ充分な強力を持ったシートが得られることを見出した。
膠着数：
繊維長が５ｍｍの長さに切断されたバインダー繊維を０．１ｇ採取し、５００ミリリットルの水道水が入った１０００ミリリットルのメスシリンダーに投入する。繊維がメスシリンダーの底に達したら、メスシリンダーの開口部に蓋をし、上下を両手で持ち、１回反転させて繊維を分散させ、この中に含まれる膠着した未分散繊維束の個数を数え、これを膠着数とする。
シート面積収縮率：
熊谷理機工業株式会社製角型シートマシンを使って、バインダー繊維８０％とＮＢＫＰ２０％とを水中でよく撹拌・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。次に、該シートを室温中で一昼夜以上乾燥させた後、孔を開けたテフロンシートの上に載せ、該シートを熱風循環式乾燥機にて１２０℃、５分間収縮処理を行う。収縮処理前のシート面積Ａ０と収縮処理後の面積Ａ１から下記の式により求めシート面積収縮率とする。
シート面積収縮率（％）＝〔（Ａ０−Ａ１）／Ａ０〕×１００
【００１３】
上記の膠着数が１００個／０．１ｇを超えると抄紙されたシートの品位が著しく劣ったものとなる。また、シート面積収縮率が３０％を越えると、湿式抄紙工程での熱接着処理時の収縮が大きくなり、シート地合の悪化や目付け斑を来たし、紙強力も低下する。
【００１４】
次に、本発明の湿式抄紙用ポリエステル系バインダー繊維の製造方法について説明する。本発明のバインダー繊維は前述のバインダー成分および繊維形成性ポリエステルを用い、公知の方法で溶融紡糸し、複合繊維とする。すなわち、紡糸口金のノズルから吐出された複合ポリマー流に冷却風を当て、短繊維製造時の通常の紡糸速度である１５００ｍ／分以下で引き取り、未延伸糸条を得る。
【００１５】
通常、紡糸速度１５００ｍ／分以下で採取される非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とする未延伸糸条は、非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点以上の温水中で延伸熱処理するとバインダー成分が膠着を起こす。したがって、非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とする未延伸糸条の延伸熱処理は非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点未満の温度で実施されるのが一般的である。そのような延伸熱処理温度領域では、非晶性共重合ポリエステルの残留歪および繊維形成性成分であるポリアルキレンテレフタレートの残留歪をも充分取り除くことができず、湿式抄紙後のシートの品質は欠点が多いものとなる。
【００１６】
本発明者等は、延伸熱処理前にバインダー成分である非晶性共重合ポリエステルの表面にポリエーテル・ポリエステル共重合体を付与することによって、非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点以上の温水中で延伸熱処理しても繊維同士が膠着を起こしにくいことを見出した。すなわち、引き取りの前あるいは後で未延伸糸条にポリエーテル・ポリエステル共重合体を０．０３重量％以上付与し、引き続き該非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点と該ポリアルキレンテレフタレートのガラス転移点のうちいずれか高い方の温度以上、該非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点＋２５℃以下の範囲の温度にある温水中で延伸熱処理することにより、バインダー成分および繊維形成性成分の残留歪が充分に緩和され、湿式抄紙工程での熱接着処理時のシート収縮率が低くなり、地合が良好で、目付け斑が少なく、充分な強力を持つシートが得られる。ポリエーテル・ポリエステル共重合体が非晶性共重合ポリエステルと共晶を形成し、温水中の水分子と水和して、繊維表面に水の膜を作り、延伸熱処理時繊維同士の膠着が防止されると推定される。
【００１７】
バインダー成分である非晶性共重合ポリエステルの表面に付着したポリエーテル・ポリエステル共重合体は、熱接着処理時に溶融し、バインダー成分に相溶する。したがって、残存したポリエーテル・ポリエステル共重合体はバインダー成分の接着力を損なわない。
【００１８】
未延伸糸条に付与するポリエーテル・ポリエステル共重合体の付着量は０．０３重量％以上が適切である。０．０３重量％未満の場合は、延伸熱処理時に非晶性共重合ポリエステルの膠着が発生し易くなり、湿式抄紙用としての品質が確保されなくなる。
【００１９】
ポリエーテル・ポリエステル共重合体を構成するジカルボン酸の成分比率はテレフタル酸とイソフタル酸および／またはアルカリ金属塩スルホイソフタル酸とのモル比が４０：６０〜１００：０の範囲が適切である。ジカルボン酸成分全体に対して、イソフタル酸成分および／またはアルカリ金属塩スルホイソフタル酸の含有率が６０モル％を超える場合、あるいはテレフタル酸の含有率が４０モル％未満となると、非晶性共重合ポリエステルの膠着防止効果が充分に発現しない。これは、非晶性共重合ポリエステルに対するポリエーテル・ポリエステル共重合体の固着性が小さくなるためと推定される。
【００２０】
また、一方の構成成分であるポリアルキレングリコールの数平均分子量は６００〜１００００の範囲が適切である。ポリアルキレングリコールの数平均分子量が６００未満の場合あるいは１００００を超える場合は、十分な非晶性共重合ポリエステルの膠着防止効果が得られない。ポリアルキレングリコールの数平均分子量が６００未満の場合、水分子が共晶膜へ充分に水和しないためと推定される。一方、１００００を超える場合は、非晶性共重合ポリエステルに対するポリエーテル・ポリエステル共重合体の相溶性が小さくなるためと推定される。
【００２１】
ポリアルキレングリコールの共重合割合は、２０〜９５重量％の範囲が適切である。共重合割合が２０重量％未満であると温水中の水分子の共晶膜への水和が不十分であり、一方９５重量％を超えると非晶性共重合ポリエステルに対するポリエーテル・ポリエステル共重合体の相溶性が小さくなる。いずれの場合も十分な非晶性共重合ポリエステルの膠着防止効果が得られない。
【００２２】
さらに、ポリエーテル・ポリエステル共重合体の数平均分子量は３０００〜２００００の範囲が適切であるである。３０００未満あるいは２００００を超える場合は、いずれも非晶性共重合ポリエステルの膠着防止効果が十分でなかった。
【００２３】
ポリアルキレングリコールの例としては、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、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
【００２４】
ポリエーテル・ポリエステル共重合体は単独または他の安定剤、制電剤、平滑剤、防錆剤、防黴剤、抗菌剤、乳化剤その他の成分とともに乳化されエマルジョンとして、未延伸糸条に付与される。該ポリエーテル・ポリエステル共重合体が付与された未延伸糸条は非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点以上の温度で、単糸膠着を起こすことなく延伸熱処理可能となる。さらに、繊維形成性成分のポリアルキレンテレフタレートの残留歪を低減させるためには、ポリアルキレンテレフタレートのガラス転移点以上の温度で延伸熱処理する必要があるが、該ポリエーテル・ポリエステル共重合体が付与された未延伸糸条はそのような温度でも、単糸膠着を起こすことなく延伸熱処理可能である。このように、未延伸糸条にポリエーテル・ポリエステル共重合体を付与することにより、非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点とポリアルキレンテレフタレートのガラス転移点のうちいずれか高い方の温度以上で延伸熱処理が可能となった。しかし、延伸熱処理温度が非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点を大幅に越えると、非晶性共重合ポリエステルの膠着が多くなる。したがって、延伸熱処理温度の上限は非晶性共重合ポリエステルのガラス転移点＋２５℃を超えないように設定するのが適切である。
【００２５】
次いで、紡糸速度に見合った通常の倍率で延伸熱処理後、糸条束に湿式抄紙用の油剤を付与し、捲縮を付与することなく、２〜３０ｍｍの長さに切断して、湿式抄紙用バインダー繊維が製造される。
【００２６】
【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、実施例における各評価は次の方法で行った。
（ａ）ガラス転移点（Ｔｇ）、融点（Ｔｍ）
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
（ｂ）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。
（ｃ）シート面積収縮率
マッケンジーＮＢＫＰ（フレッチャー社（カナダ））を使用し前記の方法で測定した。
（ｄ）シートの引っ張り強さおよび地合
上記と同じシートマシンを使って、バインダー繊維５０％とＮＢＫＰ５０％を水中でよく撹拌・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。該シートを濾紙の間に挟んで、熊谷理機工業株式会社製の高温用回転型乾燥機を使って表面温度１３０℃の温度で接着熱処理を行う。この熱処理されたシートをＪＩＳ  Ｐ８１１３に従って引っ張り強さを測定し、裂断長で表した。熱処理されたシートについては下記の判定基準で地合の良否も目視で判定した。地合○：構成繊維の分布が均一であり、斑が非常に少ない。地合△：構成繊維の分布がやや不均一であり、斑がやや目立つ。地合×：構成繊維の分布が非常に不均一であり、斑が目立つ。
（ｅ）膠着数
繊維長が５ｍｍの長さに切断されたバインダー繊維を０．１ｇ採取し、５００ミリリットルの水道水が入った１０００ミリリットルのメスシリンダーに投入する。繊維がメスシリンダーの底に達したら、メスシリンダーの開口部に蓋をし、上下を両手で持ち、１回反転させて繊維を分散させ、この中に含まれる膠着した未分散繊維束の個数を数え、これを膠着数とする。
【００２７】
［実施例１〜６、比較例１〜３］
繊維形成性成分として固有粘度が０．６４、Ｔｇが６７℃、Ｔｍが２５６℃のＰＥＴ、バインダー成分として酸成分がモル比でテレフタル酸が６０％、イソフタル酸が４０％、ジオール成分がモル比でエチレングリコールが９５％、ジエチレングリコールが５％の割合で共重合された、固有粘度が０．５６、Ｔｇが６４℃の非晶性共重合ポリエステルを用い、各々のペレットを減圧乾燥した後、芯鞘型複合溶融紡糸装置に供給し、重量比５０／５０の複合比率で、紡糸温度２８０℃、吐出量３６０ｇ／分、紡糸口金孔数４５０の条件で吐出し、紡出糸条を３０℃の冷風で冷却した後、酸成分がモル比でテレフタル酸が８０％、イソフタル酸が２０％と数平均分子量３０００のポリエチレングリコール７０重量％とを共重合した数平均分子量が約１００００のポリエーテル・ポリエステル共重合体のエマルジョンをオイリングローラーを用いて付与し、１３００ｍ／分の紡糸速度で引き取って芯鞘複合未延伸繊維を得た。この未延伸繊維を収束し、約３０万ｄｔｅｘのトウにし、温水中で２．９倍に延伸した後、紡糸油剤と同じ組成で濃度が２％の油剤浴中を通過させ、約１５％の水分率になるように絞った後、乾燥せずに５ｍｍの繊維長に切断し、単糸繊度が約２．２ｄｔｅｘのバインダー繊維を得た。この際、ポリエーテル・ポリエステル共重合体の付着量および延伸熱処理温度を種々変更し、表１の結果を得た。
【００２８】
【表１】
0004050000.tif 000002
【００２９】
【発明の効果】
本発明の結晶融点を持たない非晶性共重合ポリエステルをバインダー成分とするポリエステル系バインダー繊維を使用することにより、地合が良好でかつ充分な強力を持った湿式抄紙シートを製造できる。