JP4874014B2 - ポリエステル短繊維 - Google Patents

Description

本発明は、湿式不織布を得る際に用いられるポリエステル短繊維であって、主体繊維を接着するバインダー繊維となるポリエステル短繊維に関するものである。

従来より、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂からなる繊維を5〜20ｍｍに切断した短繊維を用い、乾式不織布や湿式不織布を得ることが行われている。

この場合、主体繊維となるこれらの繊維に、主体繊維の融点よりも低融点の繊維をバインダー繊維として混合してシートを作製し、熱処理することによってバインダー繊維を溶融させ、主体繊維同士を接着して不織布を得るのが一般的である。

バインダー繊維として用いられている熱可塑性樹脂からなる繊維としては、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、共重合ポリエステル繊維等がある。

しかしながら、これらのバインダー繊維は、融点の低い熱可塑性樹脂からなるものであるため、耐熱性や耐薬品性が不十分である。近年、湿式不織布を水処理用のろ過布や浸透膜等の特殊分野に使用することも行われており、このような特殊分野においては、使用過程における不純物の析出が少ないことも要求されることが多い。

特許文献１にはバインダー繊維として未延伸ポリエステル繊維を用いることが記載されている。特許文献１記載のポリエステル繊維は、水中分散性を向上させるためにポリエーテルエステル共重合体を付着させたものであり、上記のような特殊分野に使用する際には、使用過程における不純物の析出が生じやすいものであった。

また、特許文献１のポリエステル繊維は、複屈折率が高いため、不織布の製造工程における熱接着処理温度も１４０℃と高くする必要があり、加工速度を早くし、生産効率を向上させることもできなかった。
特開2002-339287号公報

本発明は、湿式不織布の製造においてバインダー繊維として好適に用いることができ、熱接着処理温度が低くても接着効果が高く、加工速度を向上させることができ、さらには、水処理用のろ過布や浸透膜等の特殊分野に使用する不織布にも好適に用いることができるポリエステルバインダー短繊維を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記のような課題を解決すべく検討を重ねた結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、湿式不織布を製造する際に用いる繊維であって、該繊維はバインダー繊維であり、アルキレンテレフタレート単位を主体とするポリエステルからなり、繊維長が1.0〜30ｍｍ、複屈折率が0.0150以下、繊維中の酸化チタンの含有量が0.01〜0.15質量％であるポリエステルバインダー短繊維を要旨とするものである。

本発明のポリエステルバインダー短繊維は、複屈折率、酸化チタン含有量を適切な範囲のものとしているので、主体繊維を構成するポリマーの融点よりもかなり低温での熱処理で溶融し、接着加工を行うことができ、得られる不織布は接着強力の高いものとなる。そして、低温での熱処理で接着加工を行うことができるため、加工速度を向上させることができ、製造コストも削減することができる。

さらには、本発明のポリエステルバインダー短繊維を構成するポリエステルとして、共重合成分や添加剤の含有量の少ないＰＥＴとすれば、使用過程における不純物の析出も少ないため、水処理用の濾布や浸透膜等に好適に使用することが可能となる。

本発明のポリエステルバインダー短繊維は、アルキレンテレフタレート単位を主体とするポリエステルからなるものであり、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等が挙げられる。

これらのポリエステル成分中には、必要に応じて以下に示す共重合成分を1種類又は複数種類共重合した共重合ポリエステルとしてもよい。共重合成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＡ、シクロヘキサンジメタノール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。

その他にも、本発明の効果を損なわない範囲で、ヒンダートフェノール系化合物等の酸化防止剤、紫外線吸収剤、艶消剤、光安定剤、蛍光剤、各種顔料、染料、着色剤、難燃剤、抗菌剤、導電性付与剤、親水剤、吸水剤、吸湿剤、撥水剤、増粘剤、減粘剤、可塑剤、滑剤、香料、金属粒子、無機化合物粒子、結晶核剤等が含有されていてもよい。

中でも、本発明の短繊維は、アルキレンテレフタレート単位を主体とするポリエステルが、エチレンテレフタレート繰り返し単位が85モル％以上のＰＥＴであることが好ましい。つまり、共重合成分の少ないＰＥＴを使用することで、使用過程における不純物の析出も少ないため、主体繊維とともに用いて得られる不織布は、水処理用のろ過布や浸透膜等に好適に使用することが可能となる。

そして、本発明の短繊維は、複屈折率が0.0150以下であり、中でも0.0100〜0.0140であることが好ましい。本発明の短繊維は、バインダー繊維として使用されるものである。複屈折率が0.0150以下であることで、ポリマーの分子配向度が十分でなく、結晶性が低いものとなる。このため、熱接着処理温度が110℃であっても繊維の少なくとも一部が溶融し、主体繊維の十分な接着を行うことができる。

本発明の短繊維を熱接着処理する際には、熱接着処理温度を110〜135℃とすることが好ましい。110℃未満であると、十分に溶融せず、得られる不織布の接着強力が不十分となりやすい。一方、135℃以上であってもよいが、加工の際コスト的に不利となり、また主体繊維の劣化を生じやすくなるため好ましくない。

複屈折率を0.0150以下にするには、本発明の短繊維を得る際に、延伸を施すことなく未延伸糸として得ることが好ましい。複屈折率が0.0150を超えると、主体繊維との熱処理時に本発明の短繊維を溶融させる温度を高くする必要があり、主体繊維の劣化が生じたり、コストが高くなる。

さらに、本発明の短繊維は、繊維中に酸化チタンが含有されており、繊維中の酸化チタン含有量が0.01〜0.15質量％であり、中でも0.05〜0.1質量％であることが好ましい。

酸化チタンの含有量が0.15質量％を超えると、主体繊維との接着力が低下することとなる。また、流動開始温度が上昇し、主体繊維との接着時の熱処理温度を高くする必要があり、主体繊維の劣化が生じたり、コストが高くなる。一方、酸化チタンの含有量が0.01未満であると、繊維の摩擦抵抗が著しく高くなり、繊維が摩耗するばかりでなく、湿式抄紙用に用いる際には水中での分散性が悪くなる。

そして、本発明の短繊維の繊維長は1.0〜30ｍｍであり、湿式抄紙における水中での短繊維の分散性や不織布の地合い等から3.0〜20ｍｍとすることが好ましい。繊維長が1.0ｍｍ未満の場合には、水中への分散性が低下するだけでなく、製造時の切断抵抗が大きくなるため、繊維が伸ばされたり短繊維同士が絡みやすくなり、安定した切断が難しくなるとともに、得られる短繊維中に繊維塊が多くなって水中への分散性が極端に悪化するので好ましくない。一方、繊維長が30ｍｍを超えて長くなると、繊維の分散性が悪化するので好ましくない。

本発明の短繊維は、主体繊維を接着するバインダー繊維として用いるものであり、熱接着処理により繊維のほぼ全体が溶融するものである。したがって、主体繊維とともに用いて得られる不織布等の布帛の使用目的により、本発明の短繊維の繊度も適宜選択されるが、得られる布帛を水処理用のろ過布や浸透膜に用いる場合には、単糸繊度を1.0〜40dtexとすることが好ましい。避ける

また、本発明の短繊維の断面形状は特に限定されるものではなく、丸型のみならず扁平型、トリローバル型、ヘキサローバル型、Ｗ型、Ｈ型等の異形や、四角形や三角形等の多角形であってもよく、中空部を有していてもよい。

次に、本発明の短繊維の製造方法について、一例を用いて説明する。

ポリエステルとして、酸化チタンを含有するＰＥＴを用い、通常の紡糸装置を用いて溶融紡糸を行う。このとき、得られる繊維の複屈折率が0.0150以下となるように、紡糸速度、冷却温度を調整して溶融紡糸を行う。そして紡糸口金より紡出された糸条を延伸することなく未延伸を得る。得られた未延伸糸をトウに集束した後、仕上げ油剤を付与し、トウをカットして本発明の短繊維を得る。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。なお、実施例中の各種の値の測定方法は次の通りである。
（1）繊度、繊維長
繊維長はJIS L1015 8．4．1A法に基づき測定し、繊度はJIS L1015 8．5．1B法に基づき測定した。
（2）複屈折率
偏光顕微鏡とコンペンセーターの組合わせによる干渉縞計測法で測定した。
（3）不織布強力
得られた湿式不織布を250ｍｍ×250ｍｍのサンプルとし、熱ロールにて以下の３つの条件で圧着を行い、25ｍｍ×150ｍｍに切断し不織布強力測定サンプルとした。
・115℃、圧力50kgで圧着
・125℃、圧力50kgで圧着
・135℃、圧力50kgで圧着
それぞれのサンプルを、JIS L1096 12．1A法に基づき、タテ方向の強力を試料幅25ｍｍ、ｎ＝５で測定し、その平均値を求め、以下のように評価した。
○：不織布強力が5000cN/dtex以上である。
△：不織布強力が4000cN/dtex以上、5000cN/dtex未満である。
×：不織布強力が4000cN/dtex未満である。

実施例１
ポリエステルとして、酸化チタン量が0.05質量％、極限粘度0.61のPETを、通常の溶融紡糸装置を用い、紡糸温度285℃、吐出量190g／min、紡糸速度1200m／minの条件で、ホール数720の丸型断面のノズルで紡出し、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を13.3ktexのトウに集束した後、仕上げ油剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを主成分とする油剤を0.2質量％の付着量となるように付与した後、トウをカットして単糸繊度2.2dtex、繊維長5ｍｍの短繊維を得た。
次に、得られた短繊維（バインダー繊維）と下記参考例１に示す短繊維（主体繊維）を質量比（バインダー繊維／主体繊維）50／50とし、パルプ離解機（熊谷理機工業製）に投入し、3000rpmにて1分間攪拌した。その後、得られた試料を抄紙機（熊谷理機工業製角型シートマシン）に移し、アルキルホスフェート金属塩を主成分とする分散油剤を添加した後、付帯の撹拌羽根にて撹拌を行い抄紙し、湿式不織布を得た。

実施例２〜３、比較例１
ＰＥＴ中の酸化チタン量を表１に示す値に変更した以外は、実施例１と同様に行い、短繊維を得た。
得られた短繊維を用いて実施例１と同様にして湿式不織布を得た。

比較例２
実施例１と同様にして得た未延伸糸を13.3ktexのトウに集束した後にローラ間で延伸倍率２．５倍、６５℃で延伸を行った以外は、実施例１と同様にして単糸繊度2.2dtex、繊維長5ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維を用いて実施例１と同様にして湿式不織布を得た。

実施例１〜３、比較例１〜２で得られた短繊維の特性と湿式不織布の評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜３の短繊維は、複屈折率、酸化チタンの含有量、繊維長が本発明の範囲内であったため、湿式不織布を得る際に低温の熱処理で接着加工を行うことができ、得られた不織布の接着強力も高いものであった。

一方、比較例１の短繊維は、酸化チタンの含有量が多すぎたため、得られた不織布の接着強力が低いものであった。また、比較例２の短繊維は複屈折率が高すぎたため、115〜135℃では十分に溶融せず、得られた不織布の接着強力は低いものとなった。

Claims (2)

1. 湿式不織布を製造する際に用いる繊維であって、該繊維はバインダー繊維であり、アルキレンテレフタレート単位を主体とするポリエステルからなり、繊維長が1.0〜30ｍｍ、複屈折率が0.0150以下、繊維中の酸化チタンの含有量が0.01〜0.15質量％であるポリエステルバインダー短繊維。
2. アルキレンテレフタレート単位を主体とするポリエステルが、エチレンテレフタレート繰り返し単位が85モル％以上のポリエチレンテレフタレートである請求項１記載のポリエステルバインダー短繊維。