JPH08502561A - ポリエステルモノフィラメントと製紙織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポリエステル樹脂と溶融押出フルオロポリマー樹脂のポリマー混合物の押出によって形成される耐摩耗性が向上したポリエステルモノフィラメント。そのモノフィラメントは通常の高温ポリエステルモノフィラメントと比較して、優れた耐摩耗性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリエステルモノフィラメントと製紙織布 技術分野 本発明は、抄紙機用、特にその機械の成形部分および乾燥機部分用の織布の成 分として有用と考えられるポリエステルモノフィラメントに関する。より詳細に は、本発明は、通常のポリエステルモノフィラメントと比較して、靭性および耐 摩耗性の向上したポリエステルモノフィラメントに関する。その靭性および耐摩 耗性の向上は、ポリエステル樹脂に溶融押出フルオロポリマー樹脂を加えて、ポ リエステルモノフィラメントの製造に好適な溶融押出ポリマー混合物を形成する ことで達成される。 発明の背景 ポリエチレンテレフタレート（以後、PETと称する）などのポリエステル樹脂 は、モノフィラメント製造に通常使用される公知の熱可塑性材料である。そのモ ノフィラメントは、製織によって輸送用の支持ベルトまたは織布や抄紙機の生産 する脱水紙シートとされる場合が多い。その織布は、使用時にそれを構成するモ ノフィラメントの機械的摩耗を起こすような厳しい条件下に置かれ る。その結果、ポリエステルモノフィラメントからなる製紙用織布は、摩耗しや すい成形箇所で約30〜60日以内で交換する必要が生じるのが普通であると考えら れる。高摩耗箇所では、ポリエステルモノフィラメントとナイロンモノフィラメ ントを併用する場合が多い。その種の用途では、ナイロンを使用すると、それの 吸湿性の高さのために、いくつかの問題が生じる場合がある。従って、製紙工業 の当業者においては、長い間、耐摩耗性の向上したポリエステルモノフィラメン トが求められてきた。 ある種のフルオロポリマーを各種熱可塑性樹脂と混合して、多くの望ましい結 果を得ることは、当業者には公知の技術であった。例えば、米国特許第3005795 号でブッセ（Busse）らは、ポリテトラフルオロエチレン（以後、PTFEと称する ）粉末をメタクリル酸エステル系ポリマー、スチレン系ポリマーおよびポリカー ボネートなどの各種熱可塑性ポリマーに混合する技術を開示している。米国特許 第3294871号でシュミット（Schmitt）らは、ラテックス状のPTFEを前記ポリマー などの各種熱可塑性ポリマーと混合する技術を開示している。しかしながら、上 記いずれの特許においても、混合物には、以下に説明するようなモノフィラメン ト製造に適さないPTFEの微小繊維細片粒子が含まれていた。 少なくとも２つの特許において、PTFEとポリエステル 樹脂の混合が行われている。特に、米国特許第3723373号でルーカス（Lucas）は 、ポリエチレンテレフタレートヘPTFE乳濁液を加えて、展伸が大きく、衝撃強度 の改善された材料を得る技術を開示している。そのPTFE乳濁液は、単にラテック ス分散液の形態かあるいは水、鉱油、ベンゼン等との乳濁液の形のPTFEである。 従って、そのPTFE乳濁液にも、約0.1μｍ〜0.5μｍの粒子が含まれ、その範囲の 粒子が乳濁液の約30〜80％を占める。そのPTFE乳濁液は、PETの重量に基づいて 、混合物の約0.1〜2.0重量％を占める。さらに、ルーカスは、その材料を約260 ℃で押し出して、シートとしたり、紙料形状とすることができることを示唆して いる。 ルーカス同様、スミス（Smith）による米国特許第4191678号は、PTFEの水系コ ロイド分散液とポリエステル樹脂からなる耐火性ポリマー混合物に関するもので ある。しかしながら、やはり、その分散液におけるPTFEの平均粒径は約0.2μｍ である。スミスも、次にその混合物を約240℃で押し出すことができることを示 唆している。 PTFEの溶融温度が約335℃〜約343℃（635〜650Ｆ）であるため、上記特許の少 なくとも１つで示された320℃以下という通常の操作条件下でPTFEとポリエステ ル樹脂の押出を行う場合には、その混合物中のPTFEが固体粒子の形態であって、 液状溶融物の形にはなっていないことが 明らかであることから、それら混合物の押出温度に注意が払われていた。重要な 点として、そのような粒子状PTFEを含有する混合物からは、抄紙機用織布に使用 するには適しないモノフィラメントが製造されることが認められている。その粒 子のため、溶融混合物からモノフィラメントを製造する設定となっている押出機 が目詰り等の損傷を受けやすいことから、モノフィラメントを押し出すことは非 常に困難である。さらに、それらの混合物からモノフィラメントを製造する場合 、形成されるモノフィラメントは非常に粗く、抄紙機用織布での使用には適さな いことが認められている。さらに、恐らくさらに重要な点として、PTFEは約287 ℃（550Ｆ）以下の温度でしかその有用な性質を保持できない。従って、高温でP TFEを溶融すると、PTFEをそれら混合物に含有させることで得られる利点は全て 失われることになると考えられる。 従って、通常の操作条件下で、ポリエステル樹脂と溶融押出フルオロポリマー のポリマー混合物から製造できる、靭性および耐摩耗性の改善されたポリエステ ルモノフィラメントが必要とされる。 発明の要約 従って、本発明の主たる目的は、従来のポリエステルモノフィラメントに比し て、靭性および耐摩耗性におい て改善されたポリエステルモノフィラメントを提供することにある。 本発明の別の目的は、前記のモノフィラメントであって、溶融点以上の温度で 押出可能なフルオロポリマー成分を含有するモノフィラメントを提供することに ある。 本発明のさらに別の目的は、耐摩耗性の改善された複数種のポリエステルモノ フィラメントから形成される抄紙機用織布を提供することにある。 前記の本発明の目的の一つ以上については、以下の明細書によって明らかにな る既存のモノフィラメントおよびそれを用いた製品に対する本発明の利点ととも に、以下に記載され特許請求される本発明によって達成される。 通常、高い耐摩耗性を示すポリエステルモノフィラメントは、少なくとも約80 重量％の通常のポリエステル樹脂と約20％重量以下の溶融押出フルオロポリマー 樹脂を含んで100重量％となっているポリマー混合物から成るものである。 本発明はさらに、少なくとも約80重量％のポリエステル樹脂と約20％重量以下 の溶融押出フルオロポリマー樹脂を含んで100重量％となっているポリマー混合 物から成る、耐摩耗性の改善された複数種の製織ポリエステルモノフィラメント からなる抄紙機用織布を提供する。 発明の好適な実施態様 本発明は、ポリエステル樹脂と溶融押出フルオロポリマーのポリマー混合物か らなるポリエステルモノフィラメントに関するものである。そのようなモノフィ ラメントが、従来のポリエステルモノフィラメントに比べて耐摩耗性に優れてい ることが認められた。 本発明で有用なポリエステル樹脂には、通常の加工条件下で容易に押出を行っ てモノフィラメントを形成できるポリエチレンテレフタレート（PET）などの熱 可塑性ポリエステル樹脂などがある。PETは、エチレングリコールの直接エステ ル化あるいはエチレングリコールとテレフタル酸ジメチルとの間の触媒によるエ ステル交換によって製造される。当業者には公知の他のPET製造方法も利用でき る。PETなどのポリエステル樹脂は、寸法安定性ならびに成形織布や乾燥機織布 での水分再吸収の少なさから、モノフィラメント製造用に適している。従来のPE Tモノフィラメントはさらに、ナイロンモノフィラメントと比較して、耐摩耗性 が低いことも知られている。 本発明に有用なポリエステル樹脂の例として、デュポン社（E.I.du Pont de N emours & Co.）が商品名クリスター（CRYSTAR）で生産しているような通常のPET がある。その特定のPETは、融点が約257℃で、固有粘度は約0.95である。 本発明のモノフィラメントを形成するポリマー混合物にはさらに、溶融押出フ ルオロポリマーが含まれる。「溶融押出」という用語は、押出工程において、通 常の加工条件下で、フルオロポリマーが溶融し、液状となることを意味している 。通常の加工条件では、約320℃以上の高温となることはないのが普通である。 従って、本発明に使用されるフルオロポリマーは、約320℃より低い融点を持ち 、約170℃〜320℃の通常の押出操作温度範囲内で溶融することが好ましく、約25 0℃〜280℃の範囲内で溶融するのがさらに好ましい。従って、通常の操作温度で は、ポリエステル樹脂とフルオロポリマー添加物の混合物全体は溶融相であり、 溶融加工が可能である。 本発明で有用なフルオロポリマーとしては、エチレンとハロゲン化エチレンの 共重合体が代表的なものとして挙げられるが、必ずしもそれに限定されるもので はない。さらに詳細には、本発明において有用な約320℃以下の融点を有するフ ルオロポリマーの例としては、デラウエア州ウィルミントンのデュポン社が商品 名TEFZELで生産しているエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体；デュポン 社が商品名TEFLON FEPで生産しているテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ プロピレン共重合体；ならびにデュポン社が商品名TEFLON PFAで生産しているポ リフルオロアルコキシ共重合体などがある。さらに、ポリフッ化ビニリデン共重 合体やエチレン−クロロ トリフルオロエチレン共重合体も、押出に好適なフルオロポリマーとなり得る。 上記のフルオロポリマーはいずれも温度範囲170℃〜320℃で溶融することから 、約320℃以下で押出する際には、使用するポリエステル樹脂とともに液相であ る。特に、TEFZELは約245℃〜280℃で溶け、TEFLON FEPは約260℃〜285℃で溶け 、TEFLON PFAは約300℃〜310℃で溶融する。さらに、ポリフッ化ビニリデン共重 合体とエチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体は320℃以下で溶融する 。 上記機能要件に好適なポリエステル樹脂と溶融押出可能フルオロポリマー樹脂 であればいかなるものでも、本発明には使用可能であり、本明細書に示したいか なる実施例も、別段の断りがない限り、本発明をそれら特定の樹脂や特定の量に 限定するものではないことは理解しておくべき点である。 望ましいフルオロポリマー約0.2〜約20重量％を、残部すなわち好ましくは約8 0〜約99.8重量％のポリエステル樹脂と混合して、100重量％のポリマー混合物を 得る。次に、そのポリマー混合物を、好ましくは約320℃以下の温度で溶融押出 法にて押し出して、耐摩耗性の改善された本発明のポリエステルモノフィラメン トを製造することができる。必要であれば、目的に応じて好適かつ有効な量で、 加水分解安定剤や熱安定剤などの添加物 をその混合物に混合することもできる。 本発明によって製造されるポリエステルモノフィラメントは、曲げ摩耗に対す る耐性で最高約400％、研磨紙研磨機での摩耗に対する耐性で最高約45％の向上 が認められている。それらの耐摩耗性ポリエステルモノフィラメントは、抄紙機 用織布などの製品の製造に有用である。それらモノフィラメント複数種を、当業 者に一般に知られているように混織することができる。それらモノフィラメント から製造されるそのような織布は、靭性および耐摩耗性が改善され、その性質は 抄紙機用織布またはベルトに有用なものであり、その織布またはベルトの運転寿 命を延ばすものである。 （実施例） 本発明の実施態様を示すため、本発明に従って製造したいくつかのモノフィラ メントについて耐摩耗性試験を行い、通常のPETモノフィラメントの耐摩耗性と の比較を行った。さらに、それらの試験結果を、PTFEを２％含有するPETから製 造したモノフィラメントについて実施した耐摩耗性試験の結果とも比較した。 ここで用いた通常のPETモノフィラメントは、主としてPETから成るものであっ た。詳細には、デュポン社製0.95 IV CRYSTARポリエステル樹脂を、約290℃〜32 0℃（555〜610Ｆ）の処理温度で、通常の溶融押出法によっ て押し出して、好適なモノフィラメントを形成した。次に、以下に詳述するリス かご疲労試験および研磨紙摩耗試験によって、それらモノフィラメントの耐摩耗 性試験を実施した。PET100％のモノフィラメントについてもそれらの試験を実施 し、得られた結果を「対照」として、以下の表Ｉに示した。 次に、対照PETモノフィラメントに使用したのと同じPET材料に、各種量の各種 フルオロポリマーを加えることで、ポリマー混合物を得た。特に、TEFZEL HT-21 62粉末（エチレン−テトラフルオロエチレン）を、0.2、0.5、２および５重量％ でそれぞれ加えて、本発明のモノフィラメントを４種作製した。TEFZEL 750ベレ ット（エチレン−テトラフルオロエチレン）を２および５重量％、ならびにPFA 340ペレット（ポリフルオロアルコキシ）を２および５重量％でそれぞれ加えて 、本発明のモノフィラメントをさらに４種製造した。さらに、FEP 100ペレット （テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン）２重量％を用いて、一 方を他方より高い処理温度で作製して、２つの別個のモノフィラメントを作製し た。従って、総数１０種のモノフィラメントを本発明に従って製造した。 さらに他に２種のモノフィラメントも作製した。そのモノフィラメントは、CR YSTAR PET樹脂に、デュポン社が市販しているPTFEであるMP-1000粉末を２重量％ 加えて 作製した。やはり、それらのモノフィラメントのうちの一方は他方より高い処理 温度で作製した。従って、総数15種のモノフィラメントを作製した。 特に、それらモノフィラメントそれぞれを約320℃以下の温度で押し出した。 各モノフィラメントについての処理温度範囲等の処理条件を以下の表Ｉに示した 。 作製した各モノフィラメントについて２種類の物理試験を行った。すなわち、 共通軸の回りを回転する直径約14.2cmのボルト留め円板上に等間隔に設けられた 炭素鋼棒12本からなるリスかご型研磨機で、リスかご疲労試験を実施した。各棒 は、直径約3.8mm、長さ約24.8cmで、その軸は中心軸に平行となるように設置さ れている。各モノフィラメントを引結びによってマイクロスイッチに結び付け、 棒の上に垂れかけて、自由吊り下げ荷重をかける。マイクロスイッチに圧をかけ て、最大でモノフィラメント約19cmが同時に棒と接触するようにする。自由吊り 下げ荷重はそれぞれ500gで、１回に最大８本のモノフィラメント繊維の試験を行 うことができる。棒を共通軸の回りに100rpmで回転させ、モノフィラメントが切 れるまで試験を続けた。リスかご上でのモノフィラメントの寿命を破壊までの回 転数で測定した。その回転数は、モノフィラメントを切断するのに要した回転回 数を表す。 研磨紙摩耗試験装置は、支持ロール（直径3.2cm）周囲約180゜以上を覆った連 続的に運動する１本の研磨紙片から成る。その支持ロールの軸は、床面に平行で ある。ガイドローラーにより、被験モノフィラメントが研磨紙と直線で3.5cmだ け接触するようにする。粒度320Jの研磨紙を一方向に毎分４インチ動かして、モ ノフィラメントに上方向の力がかかるようにする。下方向の力は、モ ノフィラメントに自由吊り下げ荷重250gで張力をかけることによって維持する。 モノフィラメントは、移動距離3cmで、研磨紙上を時計回りおよび反時計回りに 往復させる。フィラメントはマイクロスイッチに結んでおき、そのスイッチはフ ィラメントが破壊した時点で停止する。結果は、破壊までの往復回数として記録 する。 各モノフィラメントについて、リスかご疲労試験および研磨紙摩耗試験を行い 、その結果を以下の表IIに示した。 表IIに示したように、本発明の押出モノフィラメントは、PETモノフィラメン ト（対照）と比較して、リスかご研磨機での曲げ摩耗に対する耐性で最高約400 ％、研磨紙研磨機での摩耗に対する耐性で最高約45％高い値を示した。さらに、 エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体とPETからなるモノフィラメントで は、いずれの場合も曲げ摩耗に対する耐性で少なくとも32％、いずれの場合も研 磨紙摩耗に対する耐性で少なくとも20％高い値が示された。本発明の他のモノフ ィラメントでは、１つを除いて全て、リスかご摩耗耐性が向上し、そのフィラメ ントそれぞれが、研磨紙研磨機での耐摩耗性で15〜45％高い値を示した。PET／P TFEモノフィラメントも、耐摩耗性の向上を示した。しかしながら、表Ｉから明 らかな通り、それらのモノフィラメントは、非常に粗く、抄紙機用織布には全く 適さないものであった。 結論として、前述の実施例および明細書から、本発明のフルオロポリマー混合 ポリエステルモノフィラメントは、純粋なPETモノフィラメントより高い耐摩耗 性を示すことが明らかである。さらに、PTFEとPETを混合することによって製造 されたモノフィラメントは、そのきめの粗さのため、織布としての使用に好適な モノフィラメント作製には使用できないことも、注意すべき点である。さらに、 PTFEの固体粒子が押出生成物の濾過に使用される微小メッシュのスクリーン上に 回収されること で、押出機内に好ましくない圧力が生じた。従って、PTFE添加の場合に、軽微な 耐摩耗性の上昇が認められているが、その結果は、溶融押出PTFEに基づいたもの ではないことから、本発明のモノフィラメントの結果と全く同等とするわけには いかない。 同様に、本発明の製造法を、必ずしもモノフィラメントの押出に使用できる特 定の押出機、押出温度、停止温度、絞り率、荷重低下率等を使用するものに限定 する必要はない。本明細書に明瞭に記載されたもの以外の装置、モノフィラメン トの大きさおよび形状ならびに本発明のモノフィラメントの他の物性の相違に対 する改変は、本開示内容に関連しないものであるが、本発明の趣旨の範囲内で容 易に行うことができるということは、理解しておくべき点である。 最後に、本明細書に述べたモノフィラメントは、抄紙機用織布として有用な織 物に使用できることは、評価すべき点である。耐摩耗性の向上したモノフィラメ ントで織った織布は、純粋なポリエステルモノフィラメントで織った織布と比較 して、寿命が長く、耐摩耗性が高い。 上記開示内容によれば、本明細書に記載のモノフィラメントおよび織布を用い ることで、前記にて設定した本発明の目的が達成されることは明らかである。従 って、明らかな変更はいかなるものであっても、特許請求される発明に含まれる ものであって、本明細書に開示・記載 された発明の思想から逸脱しない限りにおいて個々の構成要素の選択を行うこと ができるということは理解しておくべきである。従って、本発明の範囲は、以下 に述べる特許請求の範囲に含まれ得る全ての改良・変更を包含するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ (Ｃ０８Ｌ 67/02 27:12）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも約80重量％のポリエステル樹脂と約20重量％以下の溶融押出フル オロポリマー樹脂からなることで、100重量％となっているポリマー混合物から なる耐摩耗性の改善されたポリエステルモノフィラメント。 ２．前記ポリマー混合物が、通常のポリエステル樹脂を約80〜約99.8重量％含有 する請求項１記載のモノフィラメント ３．前記ポリマー混合物が、約0.2〜約20重量％の溶融押出フルオロポリマー樹 脂を含有する請求項１記載のモノフィラメント。 ４．前記ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレートを含有する請求項１記 載のモノフィラメント。 ５．前記フルオロポリマー樹脂が、約320℃以下の融点を有する請求項１記載の モノフィラメント。 ６．前記フルオロポリマー樹脂が約170℃〜320℃の温度で溶融する請求項５記載 のモノフィラメント。 ７．前記フルオロポリマー樹脂が、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体 、ポリフッ化ビニリデン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ ロピレン共重合体、ポリフルオロアルコキシ共重合体および工チレン−クロロト リフルオロエチレン共重合体からなる群から選択される請求項１記載のモノフィ ラメント。 ８．耐摩耗性の改善された複数の製織ポリエステルモノフィラメントからなる抄 紙機用織布であって、 該モノフィラメントがポリエステル樹脂と溶融押出フルオロポリマー樹脂のポ リマー混合物からなり、 該ポリマー混合物が少なくとも約80重量％のポリエステル樹脂と約20重量％以 下の溶融押出フルオロポリマー樹脂からなることで100重量％となっている抄紙 機用織布。 ９．前記ポリマー混合物が、前記ポリエステル樹脂を約80〜約99.8重量％含有す る請求項８記載の抄紙機用織布。 10．前記ポリマー混合物が、前記フルオロポリマー樹脂を約0.2〜約20重量％含 有する請求項８記載の抄紙機用織布。 11．前記ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレートを含有する請求項８記 載の抄紙機用織布。 12．前記フルオロポリマー樹脂が約320℃以下の融点を有する請求項８記載の抄 紙機用織布。 13．前記フルオロポリマー樹脂が約170℃〜320℃の温度で溶融する請求項12記載 の抄紙機用織布。 14．前記フルオロポリマー樹脂が、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体 、ポリフッ化ビニリデン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ ロピレン共重合体、ポリフルオロアルコキシ共重合体およびエ チレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体からなる群から選択される請求項 ８記載の抄紙機用織布。