JP2017150095A

JP2017150095A - ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法

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Publication number: JP2017150095A
Application number: JP2016030609A
Authority: JP
Inventors: 鍛治　裕夫; Hiroo Kaji; 裕夫鍛治; 研史津田; Kenji Tsuda; 吉田　光男; Mitsuo Yoshida; 光男吉田
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-02-22
Also published as: JP6723758B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、生産性の高い、ＰＰＳ繊維を含有する不織布の製造方法を提供することである。【解決手段】ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法であって、ポリフェニレンサルファイド繊維及び全繊維量の１０〜５５質量％である繊維径５μｍ以下のガラス繊維を含むスラリーを調製し、該スラリーを用いて湿式抄紙法によって基紙を作製し、該基紙に熱カレンダー処理を施すことを特徴とする、ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法に関するものである。

ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維は、耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性能、吸湿時の寸法安定性、絶縁性、難燃性、保温性に優れている高機能繊維であるため、用途が拡大している。例えば、高温のガス集塵に用いるフィルター、工業製品の乾燥工程に使用するドライヤー用カンバス、オフィス用コピー機のロール拭き取り材、電気機器の絶縁材、緩衝材（クッション材）、保温布等の用途が挙げられる。

ＰＰＳ繊維からなるシート状物として、例えば、メルトブロー法やローラーカードを用いたカーディング法で得られるものが公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。

メルトブロー法で得られたＰＰＳ繊維製の不織布では、繊維径が細いことから、特に高密度のフィルターを製造する場合に好適に用いることができる（例えば、特許文献１参照）。また、メルトブロー法で紡糸して得られたＰＰＳ繊維は未延伸状態及び／又は半延伸状態となるため、約９０〜９５℃の低温領域で軟化する性質を有している。そのため、他の耐熱性繊維と熱接合させて形態保持性を良くすることができる。しかしながら、特許文献１記載のシート状物はフィルター用途に好適なメルトブロー不織布であり、空隙率が高くて、嵩高であるため、空隙率の低いペーパーライクな不織布は得られなかった。

また、カーディング法で得られたＰＰＳ繊維製の不織布が記載されており、低密度で厚み方向に連続的な密度勾配を持たせることや、プリーツ加工性を持たせることが可能なことから、フィルター用途に好適である（例えば、特許文献２及び３参照）。この不織布は、ＰＰＳの融点＋２０℃〜＋４０℃で熱処理することで、ＰＰＳ繊維を他の耐熱性繊維と十分に固着させることによって、密度を調整でき、捕集効率と形態保持性を両立させることができている。しかしながら、特許文献２及び３に記載の不織布は、密度が高くなると、繊維密度が高くなりすぎるため、ＰＰＳ繊維の収縮溶融や耐熱性繊維の高温下での柔軟化によるバランスが悪化するため、ペーパーライクな不織布を得ることはできなかった。

ＰＰＳ繊維を含有する不織布で、ペーパーライクな不織布として、湿式抄紙法で製造された湿式不織布が知られている。例えば、ＰＰＳ繊維と防炎レーヨン繊維とを併用する湿式不織布、延伸ＰＰＳ繊維と未延伸ＰＰＳ繊維とを併用する湿式不織布が知られている（例えば、特許文献４及び５参照）。しかし、ＰＰＳ繊維やレーヨン繊維の保水性が充分でなく、湿式抄紙法における生産性をさらに向上させたいという要望がある。

特開平１０−１７４８２２号公報特開平３−２４９２５０号公報特開２００１−１９２９５３号公報特開２０１１−１８４８３９号公報特開２０１１−１０６０４３号公報

本発明の課題は、生産性の高い、ＰＰＳ繊維を含有する不織布の製造方法を提供することである。

上記課題は、下記発明によって解決することができる。

（１）ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法であって、ポリフェニレンサルファイド繊維及び全繊維量の１０〜５５質量％である繊維径５μｍ以下のガラス繊維を含むスラリーを調製し、該スラリーを用いて湿式抄紙法によって基紙を作製し、該基紙に熱カレンダー処理を施すことを特徴とする、ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法。

（２）前記スラリーが、アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維を含む上記（１）記載のポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法。

（３）基紙が二層以上の多層構成を有し、ガラス繊維の含有量が、基紙の表裏で異なる上記（１）又は（２）記載のポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法。

本発明によれば、生産性の高い、ＰＰＳ繊維を含有する不織布の製造方法を提供することができる。具体的には、ＰＰＳ繊維を含有する不織布を製造するにあたり、基紙を湿式抄紙法によって製造する際に、断紙が少ないという効果が得られる。また、該基紙に熱カレンダー処理を施す際に、不織布のワレ（割れ）が発生しにくく、均一性に優れた不織布を製造することができる。

本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法であり、ポリフェニレンサルファイド繊維及び全繊維量の１０〜５５質量％である繊維径５μｍ以下のガラス繊維を含むスラリーを調製し、該スラリーを用いて湿式抄紙法によって基紙を作製し、該基紙に熱カレンダー処理を施すことを特徴とする。

ポニフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）繊維とは、ポリマー構成単位として−（Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ）−を主要構造単位とする重合体（ＰＰＳ重合体）からなる合成繊維である。ＰＰＳ重合体の代表例としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイドスルホン、ポリフェニレンサルファイドケトン等が挙げられる。また、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体等も挙げられる。さらに、前記重合体の混合物が挙げられる。特に好ましいＰＰＳ重合体としては、ポリマーの主要構造単位として、−（Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ）−で表されるｐ−フェニレン単位を、好ましくは９０質量％以上含有するポリフェニレンサルファイドが挙げられる。

本発明において、ＰＰＳ繊維としては、未延伸繊維と延伸繊維を使用することができる。未延伸繊維は、大部分が非結晶構造であり、熱を加えることで溶融し、バインダー繊維として働くことができる。延伸繊維は、繊維製造工程において延伸を加えられることで、繊維の単繊維強度が強く、寸法安定性に優れている。本発明においては、未延伸繊維及び延伸繊維を併用することで、耐熱性及び絶縁性に優れた不織布を提供することができる。

湿式抄紙法における製造効率を考慮すると、ＰＰＳ繊維の繊維長は、好ましくは１〜３０ｍｍであり、より好ましくは３〜１２ｍｍである。また、ＰＰＳ繊維の繊維径としては、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２５μｍ以下であり、さらに好ましくは２０μｍ以下である。なお、繊維径の下限値は、好ましくは０．１μｍ以上である。

本発明において、湿式抄紙法に用いられるスラリーは、ポリフェニレンサルファイド繊維及び全繊維量の１０〜５５質量％である繊維径５μｍ以下のガラス繊維を含むスラリーである。このスラリーを用いることによって、基紙を湿式抄紙法によって製造する際に、断紙が少ないという効果が得られる。また、該基紙に熱カレンダー処理を施す際に、不織布のワレが発生しにくく、均一性に優れた不織布を製造することができる。より詳細に説明すると、繊維径５μｍ以下のガラス繊維とＰＰＳ繊維を併用することで、ガラス繊維とＰＰＳ繊維がスラリー中でよく絡み合い、基紙の湿紙強度が強くなることで、抄紙機のウエットプレス部での断紙が発生しにくくなる。さらに、ＰＰＳ繊維とガラス繊維を併用することで、本発明で製造される不織布の耐熱性及び絶縁性が向上するという効果も得られる。

ＰＰＳ繊維と併用するガラス繊維の繊維径が５μｍよりも太い場合には、スラリー中でのＰＰＳ繊維とガラス繊維の絡み度合いが不十分になり、湿式抄紙工程での断紙の抑制効果が充分ではない。また、基紙を熱カレンダー処理する際に、ＰＰＳ繊維とガラス繊維の境界部を起点にワレと称される微小な裂け目が発生しやすくなる。ガラス繊維の繊維径は、より好ましくは４μｍである。ガラス繊維の繊維径の下限値は、好ましくは０．１μｍ以上であり、より好ましくは０．５μｍ以上である。

本発明において、繊維径５μｍ以下のガラス繊維の配合量は、全繊維量の１０〜５５質量％である。ガラス繊維の配合量が１０質量％未満の場合、湿式抄紙工程での断紙が改善されない。ガラス繊維の配合量が５５質量％を超えた場合、ＰＰＳ繊維同士の結着確率やＰＰＳ繊維とガラス繊維の結着確率が低下し、不織布全体の強度が低くなる。

本発明では、スラリーが、アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維を含むことが好ましい。ＰＰＳ繊維同士や、ＰＰＳ繊維とガラス繊維の結着を促進させるには、充分な熱処理が必要となり、湿式抄紙工程でのドライヤー工程の熱量だけでは、充分な繊維間の結着を促進させることができない場合がある。そこで、アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維とＰＰＳ繊維と繊維径５μｍ以下のガラス繊維とを含むスラリーを用いて、湿紙抄紙法によって基紙を製造することで、アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維が、他の繊維との結着性を補強し、湿式抄紙工程での生産性を改善することができる。このスラリーを用いることによって、湿式抄紙工程での断紙が、より発生しにくくなり、熱カレンダー工程でのワレがより発生しにくくなる。

アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維の配合量としては、全繊維量に対して、好ましくは５〜２０質量％であり、より好ましくは８〜２０質量％であり、さらに好ましくは１０〜２０質量％である。

本発明では、基紙を湿式抄造法で製造する。まず、ＰＰＳ繊維、繊維径５μｍ以下のガラス繊維、場合によって、アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維を均一に水中に分散させ、その後、スクリーン（異物、塊等除去）等の工程を通し、スラリーを調製する。スラリーの最終繊維濃度は、好ましくは０．０１〜０．５０質量％である。該スラリーが、抄紙機で抄き上げられ、湿紙が得られる。工程中で、分散剤、消泡剤、親水剤、帯電防止剤、高分子粘剤、離型剤、抗菌剤、殺菌剤等の薬品を添加する場合もある。

抄紙機としては、例えば、長網、円網、傾斜ワイヤー等の抄紙網を単独で使用した抄紙機、同種又は異種の２以上の抄紙網がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機等を使用することができる。また、不織布が二層以上の多層構成の場合には、各々の抄紙機で抄き上げた湿紙を積層する抄き合わせ法や、一方の層を形成した後に、該層上に繊維を分散したスラリーを流延して積層とする流延法等で、不織布を製造することができる。繊維を分散したスラリーを流延する際に、先に形成した層は湿紙状態であっても良いし、乾燥状態であっても良い。また、２枚以上の乾燥状態の層を熱融着させて、多層構成の不織布とすることもできる。

湿式抄造法では、抄紙網で製造された湿紙を、ヤンキードライヤー、エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラム式ドライヤー、赤外方式ドライヤー等で乾燥することによって、シート状の基紙（湿式不織布）が得られる。湿紙の乾燥の際に、ヤンキードライヤー等の熱ロールに密着させて熱圧乾燥させることによって、密着させた面の平滑性が向上する。熱圧乾燥とは、タッチロール等で熱ロールに湿紙を押しつけて乾燥させることを言う。熱ロールの表面温度は、１００〜１８０℃が好ましく、１００〜１６０℃がより好ましく、１１０〜１６０℃がさらに好ましい。圧力は、好ましくは５０〜１０００Ｎ／ｃｍであり、より好ましくは１００〜８００Ｎ／ｃｍである。

本発明の製造法では、基紙に熱カレンダー処理を施す。基紙の熱カレンダー処理に私用されるカレンダーユニットとしては、金属ロール−金属ロール、金属ロール−弾性ロール、金属ロール−コットンロール、金属ロール−シリコンロール等のロールの組み合わせのカレンダーユニットが挙げられる。これらのカレンダーユニットは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

熱カレンダー処理の際の金属ロールの表面温度としては、好ましくは１００〜２５０℃であり、より好ましくは１３０〜２３０℃であり、さらに好ましくは１５０〜２３０℃である。金属ロールの温度が１００℃より低いと、ＰＰＳ繊維の溶融が進まず、繊維−繊維間の結着が進まない場合がある。また、金属ロールの温度が２３０℃より高いと、基紙を構成する繊維が、金属ロールに貼りつき、不織布表面の均一性を損なう場合がある。

熱カレンダー処理時のニップのニップ圧力は、好ましくは１９０〜１８００Ｎ／ｃｍであり、より好ましくは３９０〜１５００Ｎ／ｃｍである。加工速度は、好ましくは５〜１５０ｍ／ｍｉｎであり、より好ましくは１０〜８０ｍ／ｍｉｎである。

本発明において、基紙が多層構成である場合、各層の繊維配合が同一である多層構成であっても良く、各層の繊維配合が異なっている多層構成であっても良い。多層構成である場合、各層の坪量が下がることにより、スラリーの繊維濃度を下げることができるため、基紙の地合が良くなり、その結果、基紙の地合の均一性が向上する。また、各層の地合が不均一であった場合でも、積層することで補填できる。さらに、抄紙速度を上げることができ、操業性が向上するという効果も得られる。

本発明では、基紙が二層以上の多層構成を有し、ガラス繊維の含有量が、基紙の表裏で異なっていても良い。例えば、本発明の製造方法によって得られた不織布を絶縁紙として使用する場合、ガラス繊維の配合率が高い層は、絶縁性が高い層となり、ガラス繊維の配合率が低い層は、ＰＰＳ繊維と他の繊維との結着性が高くなることから、不織布全体の耐熱性を補強する層として働く。また、基紙が二層以上の多層構成を有し、ガラス繊維の含有量が、基紙の表裏で異なっている場合、湿式抄紙工程での断紙が、より発生しにくくなり、熱カレンダー工程でのワレがより発生しにくくなる。

本発明の製造法で製造される不織布の坪量は、特に限定しないが、好ましくは１０〜１５０ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは２０〜８０ｇ／ｍ^２である。坪量が１０ｇ／ｍ^２未満では、不織布の均一性、緻密性が不十分となる場合がある。坪量が１５０ｇ／ｍ^２を超えると、熱カレンダー処理時に、基材に熱付与を均一に行うことが難しくなる場合がある。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における部や百分率は断りのない限り、すべて質量によるものである。

（繊維）
ＰＰＳ延伸繊維：繊度１．７デシテックス、繊維長５ｍｍ
ＰＰＳ未延伸繊維：繊度２．２デシテックス、繊維長５ｍｍ
ガラス繊維：繊維径３μｍ
ガラス繊維：繊維径９μｍ
アラミド繊維：フィブリル化アラミド繊維
未延伸ＰＥＴ繊維：繊度２．２デシテックス、繊維長４ｍｍ
芯鞘ＰＥＴ繊維：繊度１．１デシテックス、繊維長５ｍｍ

＜実施例１〜１３、比較例１〜３＞
（基紙の製造）
表１記載の繊維配合で、分散濃度０．１質量％で１０分間、繊維を水に分散し、抄紙機を使って湿紙を形成し、その後、表面温度１５０℃のヤンキードライヤーにて熱圧乾燥し、坪量７０ｇ／ｍ^２の基紙を得た。実施例１〜１１及び比較例１〜３では、円網抄紙機を使用した。実施例１２と実施例１３では、円網（坪量３５ｇ／ｍ^２）と傾斜網（坪量３５ｇ／ｍ^２）を有するコンビネーション抄紙機を用いて、抄き合わせ法で、基紙を製造した。

（熱カレンダー処理）
基紙に、金属ロール−金属ロールのカレンダーユニットによって、加工温度２２０℃、加工速度１０ｍ／ｍｉｎで熱カレンダー処理を施した。

実施例及び比較例の製造時の加工性に関して以下の評価を行い、結果を表２に示した。

（基紙抄紙時の加工性）
基紙を抄紙する際の加工性を以下の指標で評価した。

「５」：抄紙機の各パートでの湿紙、基紙の走行性は安定しており、断紙は発生しなかった。増速も可能。
「４」：抄紙機の各パートでの湿紙、基紙の走行性は安定している。「５」の場合よりも、増速ができない。
「３」：「４」よりも抄紙機の加工速度が低速であれば、ほとんど断紙は発生しない。
「２」：プレスパートでの湿紙の強度は弱いが、「３」よりも低速であれば製造可能である。時々、ドライヤー出口で、断紙が発生することがある。
「１」：プレスパートでの湿紙の強度が弱く、断紙が頻発する。

（熱カレンダー処理の加工性）
基紙に熱カレンダー処理を施す際の加工性を以下の指標で評価した。

「５」：熱カレンダー処理した際に、不織布にワレが発生しない。均一性に優れる。
「４」：熱カレンダー処理した際に、不織布にワレがほとんど発生しない。収縮が小さく、シワがほとんどない。
「３」：熱カレンダー処理した際に、不織布にワレがほとんど発生しない。収縮が発生し、シワが散発する。
「２」：熱カレンダー処理した際に、不織布にワレが散発する。収縮が大きく、シワが入りやすい。
「１」：熱カレンダー処理した際に、不織布にワレが頻発する。

実施例１〜５と比較例１を比較することで、ポリフェニレンサルファイド繊維及び全繊維量の１０〜５５質量％である繊維径５μｍ以下のガラス繊維を含むスラリーを調製し、該スラリーを用いて湿式抄紙法によって基紙を作製し、該基紙に熱カレンダー処理を施すことを特徴とする、ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する、本発明の不織布の製造方法によれば、抄紙時の加工性が改善することがわかる。

実施例１〜５と比較例２を比較することで、スラリーがＰＰＳ繊維とガラス繊維を含む場合であっても、ガラス繊維の繊維径が５μｍよりも大きいと、抄紙時及び熱カレンダー処理時の加工性が改善しないことがわかる。

実施例１〜５と比較例３を比較することで、スラリーがＰＰＳ繊維と繊維径５μｍ以下のガラス繊維を含む場合であっても、繊維径５μｍ以下のガラス繊維の配合量が、全繊維の５５質量％超であると、ワレやシワが発生しやすくなることがわかる。

実施例２と実施例６〜１１を比較することで、スラリーが、アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維を含むことにより、抄紙時及び熱カレンダー処理時の加工性が改善することがわかる。

実施例３と実施例１２の比較及び実施例６と実施例１３の比較から、基紙が多層構成を有し、ガラス繊維の含有量が、基紙の表裏で異なることで、抄紙時の加工性が改善し、さらに、熱カレンダー処理時の加工性も改善できることがわかる。

本発明の製造方法で製造された不織布は、高温のガス集塵に用いるフィルター、工業製品の乾燥工程に使用するドライヤー用カンバス、オフィス用コピー機のロール拭き取り材、電気機器の絶縁材、緩衝材（クッション材）、保温布等に利用することができる。

Claims

ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法であって、ポリフェニレンサルファイド繊維及び全繊維量の１０〜５５質量％である繊維径５μｍ以下のガラス繊維を含むスラリーを調製し、該スラリーを用いて湿式抄紙法によって基紙を作製し、該基紙に熱カレンダー処理を施すことを特徴とする、ポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法。
前記スラリーが、アラミド繊維、未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維、芯鞘ポリエチレンテレフタレート繊維の群から選ばれる少なくとも１種の繊維を含む請求項１記載のポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法。
基紙が二層以上の多層構成を有し、ガラス繊維の含有量が、基紙の表裏で異なる請求項１又は２記載のポリフェニレンサルファイド繊維を含有する不織布の製造方法。