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技術 シート製造用結合素材、収容容器、シート及びシート製造装置

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 佐合拓己上野芳弘倉田紘樹関俊一須田春奈
出願日 2018年9月12日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-170784
公開日 2020年3月19日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-041242
状態 未査定
技術分野 高分子組成物 ポリエステル、ポリカーボネート 不織物
主要キーワード 結合素材 静電気除去ブラシ 添加物供給 ウェブ形状 通過試験 はめり クラシファイヤー 密閉機構
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

紛体加工性が良好で、得られるシート高温剛性が良好なシート製造結合素材を得る。

解決手段

級水酸基を有する多価アルコール多塩基酸とを反応させることにより得られるポリエステルを含むシート製造用結合素材。

概要

背景

繊維状の物質堆積させ、堆積させた繊維の相互間に結合力を働かせてシート状あるいはフィルム状の成形体を得ることは古くから行われている。その典型例として、水を用いた抄造(抄紙)によって紙を製造することが挙げられる。抄造に用いる装置は、水、電力排水設備等の大型のユーティリティーが必要となることが多く、小型化することは難しい。これらの観点から、抄造法に代るシートの製造方法として、乾式法と称する水を全く又はほとんど用いない方法が期待されている。

特許文献1には、乾式でシートを形成する方法が開示され、シートに用いる繊維を結着するための樹脂を含むシート製造結合素材が開示されている。また、特許文献2には、乾式でシートを製造する装置に使用する樹脂粉体の樹脂の破砕性指数に関する記述がある。

概要

紛体加工性が良好で、得られるシートの高温剛性が良好なシート製造用結合素材を得る。2級水酸基を有する多価アルコール多塩基酸とを反応させることにより得られるポリエステルを含むシート製造用結合素材。なし

目的

このようにして得られたシート製造用結合素材は様々な大きさのものが含まれている場合もあり、目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

級水酸基を有する多価アルコール多塩基酸とを反応させることにより得られるポリエステルを含むシート製造結合素材

請求項2

請求項1において、前記ポリエステルの破砕性指数が、0.30以上0.80以下である、シート製造用結合素材。

請求項3

請求項1又は請求項2において、前記多塩基酸が、芳香族構造を有する多価カルボン酸である、シート製造用結合素材。

請求項4

請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、前記多塩基酸が、芳香族構造を有するジカルボン酸及び芳香族構造を有するトリカルボン酸から選択される、シート製造用結合素材。

請求項5

請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、前記ポリエステルのガラス転移温度が、65.0℃以上である、シート製造用結合素材。

請求項6

請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、前記ポリエステルの軟化温度が、130.0℃以下である、シート製造用結合素材。

請求項7

請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、前記ポリエステルと凝集抑制剤とを一体に有する複合粒子を含む、シート製造用結合素材。

請求項8

請求項7において、前記ポリエステルと前記凝集抑制剤と着色材とを一体に有する複合粒子を含む、シート製造用結合素材。

請求項9

請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、体積基準平均粒子径が20.0μm以下である、シート製造用結合素材。

請求項10

請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のシート製造用結合素材の製造方法。

請求項11

請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のシート製造用結合素材を収容した収容容器

請求項12

繊維と、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のシート製造用結合素材と、を含み、前記繊維がシート製造用結合素材により結合された、シート

請求項13

繊維と請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のシート製造用結合素材とを混合する混合部と、前記混合部で混合された混合物堆積する堆積部と、前記堆積部で堆積された堆積物を加熱してシートを形成するシート形成部と、を備えたシート製造装置

技術分野

0001

本発明は、シート製造結合素材収容容器シート及びシート製造装置に関する。

背景技術

0002

繊維状の物質堆積させ、堆積させた繊維の相互間に結合力を働かせてシート状あるいはフィルム状の成形体を得ることは古くから行われている。その典型例として、水を用いた抄造(抄紙)によって紙を製造することが挙げられる。抄造に用いる装置は、水、電力排水設備等の大型のユーティリティーが必要となることが多く、小型化することは難しい。これらの観点から、抄造法に代るシートの製造方法として、乾式法と称する水を全く又はほとんど用いない方法が期待されている。

0003

特許文献1には、乾式でシートを形成する方法が開示され、シートに用いる繊維を結着するための樹脂を含むシート製造用結合素材が開示されている。また、特許文献2には、乾式でシートを製造する装置に使用する樹脂粉体の樹脂の破砕性指数に関する記述がある。

先行技術

0004

特開2015−92032号公報
国際公開第2017/006533号

発明が解決しようとする課題

0005

繊維と樹脂とを含むシートを製造する際に用いる樹脂は、繊維との混合に適する大きさに破砕して使用されるが、所定の粒子径まで破砕する破砕加工のし易さが樹脂の種類によって異なる場合があった。また、繊維と樹脂とを含むシートを製造する際に用いる樹脂は、例えばガラス転移温度よりも高温に加熱された場合に軟化することがある。そのため樹脂の種類によっては高温環境でシートの剛性が低下する場合があった。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係るシート製造用結合素材の一態様は、
級水酸基を有する多価アルコール多塩基酸とを反応させることにより得られるポリエステルを含む。

0007

前記シート製造用結合素材の一態様において、
前記ポリエステルの破砕性指数が、0.30以上0.80以下であることができる。

0008

前記シート製造用結合素材の一態様において、
前記多塩基酸が、芳香族構造を有する多価カルボン酸であることができる。

0009

前記シート製造用結合素材の一態様において、
前記多塩基酸が、芳香族構造を有するジカルボン酸及び芳香族構造を有するトリカルボン酸から選択されることができる。

0010

前記シート製造用結合素材の一態様において、
前記ポリエステルのガラス転移温度が、65.0℃以上であることができる。

0011

前記シート製造用結合素材の一態様において、
前記ポリエステルの軟化温度が、130.0℃以下であることができる。

0012

前記シート製造用結合素材の一態様において、
前記ポリエステルと凝集抑制剤とを一体に有する複合粒子を含むことができる。

0013

前記シート製造用結合素材の一態様において、
前記ポリエステルと前記凝集抑制剤と着色材とを一体に有する複合粒子を含むことができる。

0014

前記シート製造用結合素材の一態様において、
体積基準平均粒子径が20.0μm以下であることができる。

0015

本発明に係るシート製造用結合素材の製造方法の一態様は、
前記シート製造用結合素材の一態様を製造する。

0016

本発明に係る収容容器の一態様は、
前記シート製造用結合素材の一態様を収容している。

0017

本発明に係るシートの一態様は、
繊維と、前記シート製造用結合素材の一態様と、を含み、前記繊維がシート製造用結合素材により結合されている。

0018

本発明に係るシート製造装置の一態様は、
繊維と前記シート製造用結合素材の一態様とを混合する混合部と、前記混合部で混合された混合物を堆積する堆積部と、前記堆積部で堆積された堆積物を加熱してシートを形成するシート形成部と、を備える。

図面の簡単な説明

0019

実施形態に係るポリエステルと着色材とを一体に有する粒子の一例の断面を示す模式図。
実施形態に係るポリエステルと着色材とを一体に有する粒子の一例の断面を示す模式図。
実施形態に係るポリエステルと着色材とを一体に有する粒子の一例の断面を示す模式図。
実施形態に係るポリエステルと着色材とを一体に有する粒子の一例の断面を示す模式図。
実施形態に係る収容容器の一例を模式的に示す図。
シートの高温での剛性を説明するための模式図。
シートの高温での剛性を説明するための模式図。
シートの高温での剛性を説明するための模式図。
シートの高温での剛性を説明するための模式図。
実施形態に係るシート製造装置の一例を模式的に示す図。

実施例

0020

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。

0021

1.シート製造用結合素材
本実施形態に係るシート製造用結合素材は、2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることにより得られるポリエステルを含む。ポリエステルは、粒子の形態で本実施形態のシート製造用結合素材に含まれる。すなわち本実施形態のシート製造用結合素材は、ポリエステルの粒子を含む粉体性状を呈する。ここでポリエステルの粒子は、後述するように他の物質との複合粒子となっていてもよい。以下、まずポリエステルの化学的側面について説明し、その後に物理的側面あるいは工学的側面について説明し、さらに複合粒子等について説明する。

0022

1.1.ポリエステルの化学構造
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルは、2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることにより得られる。

0023

2級水酸基を有する多価アルコールとは、第2級炭素原子に結合した水酸基を有する多価アルコールであり、例えば、プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,2,2−トリメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−3−イソプロピル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール等の2価アルコールや、グリセリンヘキサントリオール等の3価アルコールが挙げられる。

0024

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルを構成する多価アルコール成分として、2級水酸基を有する多価アルコールは必須成分であるが、他の多価アルコールを任意成分として用いることもできる。このような他の多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコールジ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、3−メチル1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ビスヒドロキシメチルシクロサントリメチロールエタントリメチロールプロパンペンタエリスリトール等の脂肪族ポリオールや、ポリオキシエチレングリコールポリオキシプロピレングリコール等のエーテルグリコールや、前記脂肪族ポリオールと、エチレンオキシドプロピレンオキシドテトラヒドロフランエチルグリシジルエーテルプロピルグリシジルエーテルブチルグリシジルエーテルフェニルグリシジルエーテルアリルグリシジルエーテル等の種々の環状エーテル結合含有化合物との開環重合によって得られる変性ポリエーテルポリオールや、前記脂肪族ポリオールと、ε−カプロラクトン等の種々のラクトンとの重縮合反応によって得られるラクトン系ポリエステルポリオールや、ビスフェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノールや、前記ビスフェノールにエチレンオキサイドプロプレンオキサイド等を付加して得られるビスフェノールのアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。

0025

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルを構成する多価アルコール成分としては、2級水酸基を有する多価アルコールを用いることが好ましい。2級水酸基を有する多価アルコール以外の、他の多価アルコールを任意成分として併用する場合、その割合は特に限定されるものではないものの、2級水酸基を有する多価アルコールが、多価アルコール成分の合計100mol当たり、好ましくは50mol以上100mol以下、さらに好ましくは70mol以上100mol以下の範囲である。

0026

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルを構成する多塩基酸としては、例えば、アジピン酸コハク酸マロン酸グルタル酸アゼライン酸セバシン酸シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族構造を有するジカルボン酸、その誘導体、又はそのエステル化物等の二塩基酸マレイン酸無水マレイン酸フマル酸イタコン酸
シトラコン酸テトラヒドロ無水フタル酸等のエチレン性不飽和結合を有していてもよいジカルボン酸、その誘導体又はそのエステル化物等の二塩基酸が挙げられ、さらに芳香族構造を有する多塩基酸、例えば、無水フタル酸テレフタル酸イソフタル酸オルソフタル酸等の芳香族構造を有するジカルボン酸、その誘導体又はそのエステル化物(以下、芳香族構造を有するジカルボン酸という)や、トリメリット酸無水トリメリット酸ピロメリット酸無水ピロメリット酸等の芳香族構造を有する三価以上の多価カルボン酸又はその誘導体又はそのエステル化物(以下、芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸という)等が挙げられる。なお、多塩基酸は、酸基を複数有する多価の酸化合物であり、上記多価アルコールと反応することによりエステル結合を形成することができる。多塩基酸は、多価有機酸であることが好ましく、多価カルボン酸であることがより好ましい。

0027

ポリエステルのガラス転移温度を高める観点から、多塩基酸として芳香族構造を有する多塩基酸を用いることが好ましく、さらに芳香族構造を有するジカルボン酸及び芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸を用いることがより好ましい。多塩基酸成分における芳香族構造を有する多塩基酸の割合は、多塩基酸成分の合計100mol当たり、好ましくは60mol以上100mol以下、より好ましくは80mol以上100mol以下、特に好ましくは100mol、すなわち多塩基酸のすべてが芳香族構造を有する多塩基酸とすることが特に好ましい。これにより、ポリエステルのガラス転移温度を高めることができる。さらに多塩基酸成分における芳香族構造を有する多塩基酸として、芳香族構造を有するジカルボン酸及び芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸を用いる場合、芳香族構造を有するジカルボン酸及び芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸の合計100mol当たりの芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸の割合の下限は、0.1mol以上、より好ましくは1mol以上であることが好ましく、上限は10mol以下、より好ましくは5mol以下であることが好ましい。

0028

芳香族構造を有する多塩基酸の使用により高いガラス転移温度が得られる。またジカルボン酸及びトリカルボン酸を用いることによりポリエステルの枝分かれ構造を形成しシート製造用結合素材の機械的な外力に対する強度を高めることができる。これにより製造したシートの高温下でのシート剛性を高めることができる。

0029

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルは、既知の重縮合反応法により製造され得る。例えば、エステル化触媒錫化合物チタン化合物ジルコニウム化合物等)の存在下やエステル交換触媒鉛化合物、錫化合物、亜鉛化合物、チタン化合物等)の存在下で、前記多価アルコールと、前記多塩基酸とを、エステル交換反応、常圧脱水反応減圧及び真空脱水反応、溶液重縮合法、固相重縮合反応等の製造法にて製造することができる。また、ポリエステル化反応の追跡が必要な場合には、酸価水酸基価、粘度及び軟化温度等から選ばれる1種以上を測定することにより行うことができる。

0030

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルの製造に使用される装置としては、例えば、窒素導入口温度計攪拌装置精留塔等を備えた反応容器等の回分式の製造装置が挙げられる。また、脱気口を備えた押し出し機連続式反応装置混練機等も使用することができる。また、上記脱水縮合の際、必要に応じて反応系を減圧することにより、エステル化反応を促進することもできる。特に、ポリエステルを効率よく得ることができる観点より、原料である多価アルコールと多塩基酸とを溶解混合した後、適宜、エステル化触媒を加えてから昇温して反応させる方法、いわゆる一括仕込法であることが好ましい。

0031

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルを製造する際に、チタン化合物としてリン化合物共有結合したチタン化合物及び/又はリン化合物が配位結合したチタン化合物の存在下で重縮合すると、得られるポリエステルの着色が抑制される場合が
あるのでより好ましい。

0032

1.2.ポリエステルの物理的性質等
1.2.1.破砕性指数
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルの破砕性指数は、0.10以上0.90以下、好ましくは0.20以上0.80以下、より好ましくは0.30以上0.80以下、さらに好ましくは0.35以上0.75以下である。本発明における樹脂の破砕性指数の値は、特定の条件における、粉砕されやすさ、粉砕されにくさの指標である。

0033

樹脂の破砕性指数は、例えば、以下のように測定される。
(1)塊状の樹脂3kgをハンマーにより砕いて約5mmの塊とする。
(2)砕かれた樹脂をフェザーミルホソカワミクロン株式会社製、「FM−1S」)に投入し、標準ハンマー(16本)と孔径φ10mmのスクリーンを装着し、回転数900rpmの条件で粉砕処理を行って、8メッシュ(目開き2.36mm)全パス樹脂粒を得る。
(3)樹脂粒の150gを、ステンレス容器(CAC33型)とカッターSS1100型)を取付けワーリングブレンダー(ワーリング社製、「7012S」)に投入し、13000rpmのカッター回転速度で60秒間処理する。
(4)この樹脂処理物を12メッシュ(目開き1.4mm)のにかけて、篩をパスしたものを70g計量してハイスピードミル(シニオン株式会社製、「HS−10」)に投入し、標準粉砕刃を装着して回転数30000rpmで、30秒間粉砕処理して180秒停止するサイクルを3回連続で繰り返す処理を行う。
(5)処理後の樹脂のM(g)を計量し32メッシュの篩(φ200mm)(JIS標準)に投入し、電磁式ふるい振とう機AS200(レッチェ社製、「AS200」)に取り付けて振幅2mmとして20分間の篩分けを行う。
(6)32メッシュ(目開き500μm)の篩残(篩に残った分)の質量R(g)を測定し、D=(M−R)/Mを計算し、破砕性指数Dを算出する。
破砕性指数Dは、0≦D≦1の範囲となり、Dが大きいほど粉砕性が高いことを示す。Mについては適宜選択できるが、10(g)以上50(g)以下の範囲が良く、例えば、30(g)とする。
(7)上記の操作を繰り返し、3回行い、平均の破砕性指数Dを得る。

0034

ここで、篩残Rの質量の測定は、篩側に残留している樹脂の質量Rを正確に量るため、篩分け前後の系全体の質量変化を計量することが好ましい。また、篩分け後の系の質量計量に先立ち、篩の下側に静電気で付着している樹脂を、静電気除去ブラシを用いて静かに払い落とすことで、より正確な測定が可能である。なお、篩をパスした樹脂の質量を計量して、破砕性指数を算出しても良い。この場合には、篩下側の面についた樹脂質量を正確に計量することが困難な場合があるため通常は篩残を用いて求める。

0035

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルの破砕性指数Dの値が上記の範囲にあることで、ポリエステルが溶融して繊維と繊維とを結着したシートとなった際に、ポリエステルの破断破壊)が生じにくく、機械的強度の高いシートとすることができる。また、本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルの破砕性指数Dの値が上記の範囲にあることで、ポリエステルを粉体化する加工がより容易となる。また、破砕性指数Dが上記範囲であれば、形成されるシートの引張強度と、ポリエステルの粉体加工性両立することができる。

0036

1.2.2.ガラス転移温度
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルは、耐熱性に優れるシート
を得る観点で、ガラス転移温度(Tg)の下限値は、好ましくは65.0℃以上、より好ましくは70.0℃以上であり、上限値は、好ましくは85.0℃以下である。ガラス転移温度が65℃以上であれば、高温時のシート製造用結合素材の軟化が抑制され、高い高温での剛性を持つシートが得られる。またシート製造用結合素材を収容容器に充填した状態での保存安定性を高めることができる。

0037

ポリエステルのガラス転移温度(Tg)は以下に示す条件で測定した値とする。
示差走査熱量計セイコーインツル株式会社製、「DSC−220C」)を用いて、アルミパン試料10mgを計量し測定する。昇温速度10℃/分で20℃から150℃まで昇温し150℃で10分間保持する1回目昇温過程、降温速度10℃/分で150℃から0℃まで降温し0℃で10分間保持する降温過程、及び昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温する2回目の昇温過程において、2回目の昇温過程の低温側のベースライン延長線と、ガラス転移階段状変化部分の曲線勾配が最大になる点で引いた接線との交点をガラス転移温度とする。

0038

1.2.3.軟化温度
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルは、シートを成形する際の熱プレス温度をより低温にすることができる観点から、軟化温度(Tm)の上限値は、好ましくは130.0℃以下、より好ましくは125.0℃以下、さらに好ましくは120.0℃以下、特に好ましくは119.0℃以下、さらにより好ましくは115.0℃以下、最も好ましくは114.0℃以下であり、下限値は、保存安定性に優れる観点から、好ましくは90.0℃以上、より好ましくは100.0℃以上、さらに好ましくは107.0℃以上である。ポリエステルの軟化温度が130.0℃以下であれば、シート製造用結合素材を用いてシートを製造するための加熱処理として、加熱ローラーを用いた連続的な高速処理に対応しやすく、シートの生産性を高めることができる。

0039

ポリエステルの軟化温度(Tm)は以下の条件により測定した値とする。
高化式フローテスター島津製作所株式会社製、「CFT−500D」)を用いて、1.1gの試料を昇温速度5℃/分で加熱しながら、20kgの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対してストロークプロットし、試料の半量が流出したときの温度を軟化温度とする。

0040

1.2.4.ガラス転移温度と軟化温度の比
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルは、従来用いられているポリエステルよりも、相対的に、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度が高い傾向がある。そのためこれを用いて得られるシートが、実用上十分な耐熱性を有し、かつ、低温で成形しやすい傾向となる。この観点からすると、ガラス転移温度(Tg)に対する軟化温度(Tm)の比、すなわちTm/Tg(℃/℃)の上限値は、好ましくは1.75以下、より好ましくは1.70以下、さらに好ましくは1.69以下、下限値は、好ましくは1.40以上、より好ましくは1.45以上、さらに好ましくは1.50以上である。

0041

1.2.5.分子
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルの分子量は、特に限定されないが、ガラス転移温度を高め、かつ、軟化温度を低くするという観点で、重量平均分子量(Mw)の下限は、好ましくは5,000以上、より好ましくは8,000以上、上限は、好ましくは30,000以下、より好ましくは15,000以下である。また、同様の観点から、数平均分子量(Mn)の下限は、好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上、上限は、好ましくは10,000以下、より好ましくは5,000以下である。

0042

本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルの分子量の多分散度は、特に限定されないが、ガラス転移温度を高め、かつ、軟化温度を低下させるという観点で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)として下限値は、好ましくは2以上、より好ましくは2.5以上、さらに好ましくは3以上、上限値は、好ましくは30以下、より好ましくは10以下である。

0043

なお、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量の多分散度(Mw/Mn)は下記条件のゲルパーミュレーションクロマトグラフィー(GPC)により測定できる。

0044

測定装置;東ソー株式会社製 HLC−8320GPC
カラム;東ソー株式会社製 TSKgel 5000HXL、
TSKgel 4000HXL、TSKgel 3000HXL、
TSKgel 2000HXL
検出器RI示差屈折計
データ処理;東ソー株式会社製マルチステーションGPC−8020modelII
測定条件カラム温度40℃
溶媒テトラヒドロフラン
流速1.0ml/分
標準;単分散ポリスチレン
試料;樹脂固形分換算で0.5質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)

0045

1.2.6.酸価
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルの酸価は、特に限定されないが、ポリエステルのガラス転移温度を高め、かつ、軟化温度を低くするという観点で、下限値が、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは13mgKOH/g以上、上限値が、好ましくは30mgKOH/g以下、より好ましくは25mgKOH/g以下である。

0046

なお、酸価は、JIS K0070−1992(中和滴定法)に準拠し、溶剤にテトラヒドロフランを用いて測定することができる。

0047

1.3.ポリエステルの粉体の物理的性質等
本実施形態のシート製造用結合素材に含まれるポリエステルは、粉体の性状であり、シート製造用結合素材の性状も粉体である。シート製造用結合素材は、ポリエステルの粉体そのものであってもよい。以下、本実施形態のポリエステルの粉体を、単にポリエステル粉体ということがある。

0048

ポリエステル粉体は、上述のポリエステルを破砕(粉砕)して製造される。ポリエステル粉体は、各種の樹脂をポリエステルと混錬(ブレンド)したものを粉砕して製造してもよいし、さらに造粒して粉砕して用いてもよい。また、粉砕後、分級して用いてもよい。

0049

ポリエステルを粉砕する手法としては特に限定されず、塊状又はペレット状のポリエステルを、例えば、FMミキサーヘンシェルミキサースーパーミキサー、ターボミルローラーミルジェットミルハンマーミルピンミルなどを用いて行うことができる。また、粉砕処理は、冷却しながら行われてもよい。さらに、ポリエステル粉体の製造においては、他の物質との混合を兼ねてもよく、添加物を製造する工程と兼ねてもよい。また、ポリエステルを製造する際に、エマルション重合乳化重合が利用できる場合には、粉
砕の工程が不要になる場合がある。

0050

ポリエステル粉体の粒子の体積基準の平均粒子径(以下、単に「平均粒子径」ともいう。)は、50.0μm以下が好ましく、より好ましくは30.0μm以下、さらに好ましくは25.0μm以下、特に好ましくは20.0μm以下である。平均粒子径が小さいと、ポリエステル粉体に働く重力が小さくなるため自重による繊維間からの脱離を抑制することができ、また、空気抵抗が小さくなるため、サクション機構等によって生じる風による繊維間からの脱離や、機械的振動による脱離を抑制することができる。また、ポリエステル粉体が上記の粒径範囲であれば、十分に繊維から脱離しにくく、繊維と繊維とを結着することができる。

0051

また、ポリエステル粉体の粒子の平均粒子径の下限は、特に限定されず、例えば、5.0μm、好ましくは10.0μmであり、粉砕等の手法で粉体化できる範囲で任意である。

0052

またポリエステル粉体の粒子の平均粒子径は、分布を有してもよい。しかし、5.0μm以下の粒子の割合が多いと、繊維から脱離して無駄が多くなるので、5.0μm以下の粒子の割合は30%以下、好ましくは20%以下である。また、ポリエステル粉体の粒子径分布が広い場合には、粗大粒子や微細粒子を分級して除去して使用してもよい。また、ポリエステル粉体の微粉凝集しやすい場合があるため、そのような凝集粉を含む場合には、後述の凝集抑制剤(酸化シリコン微粒子等)を併用したり、凝集粉を分級によって除去したりすることが好ましい。

0053

なお、後述する凝集抑制剤や着色材がポリエステル粉体の粒子に一体となった粒子の平均粒子径も同様である。また、シート製造用結合素材の粒子の体積基準の平均粒子径が20.0μm以下であると、繊維と混合した場合に、粉体の重量が軽いため重力からの影響を受けにくくなり、繊維からの脱離を抑制できることがある。また繊維幅より小さい粒子径とすることにより、繊維間に結合素材が分散されやすく、繊維との混合がより容易となる。それにより引張強度、剛性が良好で、シート内で引張強度や剛性にムラのないシートを実現しやすくなる。

0054

ポリエステル粉体の粒子の体積平均粒子径は、例えば、レーザー回折散乱法測定原理とする粒度分布測定装置により測定することができる。粒度分布測定装置としては、例えば、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布計(例えば、「マイクロトラックUPA」日機装株式会社製)が挙げられる。また、個数基準粒径累積頻度は、例えば、粒子を水に懸濁させ、湿式フロー式粒子径・形状分析装置(シスメックス社製、商品名「FPIA−2000」)により行うことができる。

0055

1.4.その他の成分
本実施形態のシート製造用結合素材は、上記ポリエステルの他に以下のような成分を含むことができる。

0056

1.4.1.凝集抑制剤
本実施形態のシート製造用結合素材は、凝集抑制剤を含んでもよい。凝集抑制剤は、シート製造用結合素材に配合された場合、配合されない場合に比較して、シート製造用結合素材に含まれるポリエステルの粒子、ポリエステルと凝集抑制剤とを一体に有する粒子、ポリエステルと着色材とを一体に有する粒子、及び、ポリエステルと着色材と凝集抑制剤とを一体に有する粒子の1種以上(以下「粒子等」ということがある。)を、互いに凝集させにくくする機能を有する。凝集抑制剤としては、各種使用し得るが、本実施形態のシート製造用結合素材は、水を使用しない又はほとんど使用しない環境で用いられるので、
粒子の表面に配置される種のものを使用することが好ましい。

0057

このような凝集抑制剤としては、無機物からなる微粒子が挙げられ、これをシート製造用結合素材に含まれる粒子等の表面に配置することで、非常に優れた凝集抑制効果を得ることができる。

0058

なお、凝集とは、同種又は異種の物体が、静電気力ファンデルワールス力によって物理的に接して存在する状態を指す。また、複数の物体の集合体(例えば粉体)において、凝集していない状態という場合には、必ずしも当該集合体を構成する物体のすべてが離散して配置されることを指すものではない。すなわち、凝集していない状態には、集合体を構成する物体の一部が凝集している状態も含まれ、そのような凝集した物体の量が、集合体全体の10.0質量%以下、好ましくは5.0質量%以下程度となっていても、この状態を、複数の物体の集合体において「凝集していない状態」に含めるものとする。さらに、粉体を容器詰め等した場合には、粉体の粒子同士は接触して存在する状態となるが、柔和な撹拌気流による分散、自由落下など、粒子を破壊しない程度の外力を加えることにより、粒子を離散した状態にすることができる場合は、凝集していない状態に含めるものとする。

0059

凝集抑制剤の材質の具体例としては、シリカ酸化チタン酸化アルミニウム酸化亜鉛酸化セリウム酸化マグネシウム酸化ジルコニウムチタン酸ストロンチウムチタン酸バリウム炭酸カルシウムを挙げることができる。なお、凝集抑制剤の材質の一部は、後述する着色材の材質と同じであるが、凝集抑制剤の粒子径が着色材の粒子径より小さい点で相違する。そのため、凝集抑制剤は、製造されるシートの色調に対して大きく影響しないため、本明細書では後述の着色材とは区別可能である。ただし、シートの色調を調節する際には、凝集抑制剤の粒子径が小さくても、若干の光の散乱等の効果が生じる場合があるため、そのような効果を考慮することがより好ましい。

0060

凝集抑制剤の粒子の数平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは、0.001μm以上1μm以下であり、より好ましくは、0.008μm以上0.6μm以下である。凝集抑制剤の粒子は、いわゆるナノパーティクル範疇に近く、粒子径が小さいことから、一次粒子となっていることが一般的であるが、一次粒子の複数が結合して高次の粒子となっていてもよい。凝集抑制剤の一次粒子の粒子径が上記範囲内であれば、シート製造用結合素材に含まれるポリエステル粒子の表面に良好にコーティングを行うことができ、十分な凝集抑制効果を付与することができる。

0061

凝集抑制剤をシート製造用結合素材に添加する場合の添加量は、シート製造用結合素材100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下とすれば、上記効果を得ることができる。また、該効果を高め及び/又は製造されるシートから凝集抑制剤が脱落することを抑制する、などの観点から、シート製造用結合素材100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上4質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上3質量部以下の範囲で添加することが好ましい。

0062

凝集抑制剤をシート製造用結合素材に含まれる粒子の表面に配置(コーティング)する方法としては、特に限定されず、上述した溶融混練等によってポリエステルとともに凝集抑制剤を配合してもよい。しかし、このようにすると、凝集抑制剤の多くがポリエステルの粒子の内部に配置されるため、凝集抑制剤の添加量に対する凝集抑制効果が小さくなることがある。

0063

凝集抑制剤はその凝集抑制メカニズムからして、シート製造用結合素材に含まれる粒子等のできるだけ表面に配置されることがより好ましい。シート製造用結合素材に含まれる
粒子等の表面に凝集抑制剤を配置する態様としては、コーティング、被覆等が挙げられるが、必ずしもシート製造用結合素材に含まれる粒子等の表面全体を覆っていなくてもよい。また、被覆率は、100%を越えてもよいが、およそ300%以上となると、シート製造用結合素材と繊維とを結着する作用が損なわれる場合があるため、状況に応じて適宜な被覆率を選択する。

0064

凝集抑制剤をシート製造用結合素材に含まれる粒子等の表面へ配置する方法としては、種々の方法が考えられるが、両者を単に混ぜ合せ静電気力やファンデルワールス力によって表面に付着させるだけでも効果を奏することができるが、脱落する懸念は残る。そのため、例えばポリエステルの粒子と凝集抑制剤を高速回転するミキサーに投入し均一混合する方法が好ましい。このような装置としては公知のものが使用でき、FMミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどを用いて行うことができる。

0065

このような方法によりシート製造用結合素材に含まれる粒子等の表面に凝集抑制剤の粒子を配置することができる。このような方法によって配置された凝集抑制剤の粒子は、少なくとも一部がシート製造用結合素材に含まれる粒子等の表面に食込むような状態又はめり込んだ状態で配置される場合があり、シート製造用結合素材から凝集抑制剤が脱落しにくくすることができ、安定して凝集抑制効果を奏することができる。またこのような方法を用いると、水分をほとんど又は全く含まない系において、容易に上記配置を実現することができる。また、シート製造用結合素材に含まれる粒子に食い込まない粒子が存在しても、このような効果を十分に得ることができる。

0066

凝集抑制剤が粒子等の表面に強く吸着した状態や食い込んだ状態で配置された状態の粒子を、ポリエステルと凝集抑制剤とを一体に有する粒子という。凝集抑制剤の粒子がシート製造用結合素材に含まれる粒子等の表面に食込むような状態又はめり込んだ状態は、各種の電子顕微鏡により確認することができる。

0067

シート製造用結合素材に含まれる粒子等の表面における凝集抑制剤が被覆する割合(面積比:本明細書ではこれを被覆率と称する場合がある。)は、20.0%以上100.0%以下とすれば、十分な凝集抑制効果を得ることができる。被覆率は、FMミキサー等の装置への仕込みによって調節することができる。さらに凝集抑制剤、粒子等の比表面積が既知であれば、仕込み時の各成分の質量(重量)によって調節することもできる。また、被覆率は、各種の電子顕微鏡により測定することもできる。なお、凝集抑制剤が、シート製造用結合素材から脱落しにくい態様で配置された場合には、凝集抑制剤は、ポリエステルに一体に有されているということもできる。

0068

シート製造用結合素材に凝集抑制剤が配合されると、シート製造用結合素材の凝集を非常に生じにくくすることができるため、例えばシート製造装置の混合部においてシート製造用結合素材と繊維とをさらに容易に混ぜ合せることができる。すなわち、シート製造用結合素材に凝集抑制剤が配合されると、シート製造用結合素材が速やかに空間に拡散し、非常に均一な混合材を形成することができる。また、シート製造用結合素材に凝集抑制剤が配合されると、シート製造用結合素材を容器等に入れて保存した場合に、凝集に関して保存安定性が高まる場合がある。

0069

また、ポリエステルと凝集抑制剤とを一体に有する粒子を含むことにより、シート製造用結合素材の流動性を高め、結合素材の凝集を抑制でき、収容容器に充填した場合の保存安定性が高まる。また凝集抑制剤として使用するシリカの熱伝導率は樹脂より大きいため、軟化温度を低下させる作用が期待でき、シート製造時の加熱負荷(温度、時間)を低減できる。

0070

凝集抑制剤によって、シート製造用結合素材と繊維とを空気流や、ミキサーによる撹拌により非常に良好に混ぜ合せることができる理由の一つとしては、凝集抑制剤を粒子等の表面に配置した場合、粒子等が静電気を帯びやすくなる傾向があることが挙げられ、その静電気によりシート製造用結合素材の凝集が抑制されている。この傾向から、シート製造用結合素材に凝集抑制剤が配合された場合には、シート製造用結合素材が、一度繊維に付着すると、容易には脱離しなくなっていると考えられ、繊維とシート製造用結合素材との混合以外の特段の手段を用いずとも、速やかに混合されるものと考えられる。また、混合された後は繊維へのシート製造用結合素材の付着は安定しており、シート製造用結合素材の脱離現象は生じにくい。

0071

1.4.2.着色材
本実施形態のシート製造用結合素材は、着色材を含んでもよい。着色材は、シート製造用結合素材に配合された場合、形成されるシートの色調を調節する機能を有し、例えば、乾式によるシート製造方法で、色合いの異なるシートを容易に製造できる。また、ポリエステルと着色材とが一体に有した状態であることが好ましい。

0072

粒子がポリエステル及び着色材を一体に有する状態とは、シート製造用結合素材からポリエステル粒子又は着色材が、シート製造装置内及び製造されるシートの一方又は両方において、脱落し難い状態のことをいう。すなわち、シート製造用結合素材がポリエステル及び着色材を一体に有する状態とは、ポリエステルによって着色材が互いに接着されている状態、ポリエステル粒子に着色材が構造的に固定されている状態、ポリエステル粒子と着色材とが静電気力、ファンデルワールス力等により凝集している状態、及びポリエステルと着色材とが化学結合されている状態にあることを指す。また、シート製造用結合素材がポリエステル及び着色材を一体に有する状態とは、着色材がポリエステル粒子に内包されている状態でも着色材がポリエステル粒子に付着している状態でもよく、その2つの状態が同時に存在する状態を含む。

0073

図1A図1Dは、ポリエステル及び着色材を一体に有した粒子の断面について、幾つかの態様を模式的に示している。ポリエステル及び着色材を一体に有した粒子の具体的な態様の一例としては、図1A図1Cに示すように、ポリエステルPEsの内部に単数又は複数の着色材CMの粒子を分散して内包した構造を有する粒子PTや、図1Dに示すようにポリエステルPEsの表面に単数又は複数の着色材CMの粒子が付着した粒子PTが挙げられる。シート製造用結合素材として、このような粒子PTの集合(粉体)を使用することができる。

0074

図1Aは、粒子PTを構成するポリエステルPEsの中に、複数の着色材CMの粒子が分散された構造を有する粒子PTの一例を示している。このような粒子PTは、ポリエステルPEsをマトリックスとして、着色材CMの粒子がドメインとして分散した、いわゆる海島構造となっている。この例では、着色材CMの粒子がポリエステルPEsに囲まれた状態であるため、樹脂部分(マトリックス)を通り抜けて着色材CMがポリエステルPEsの外へ離脱しにくい。そのため、シート製造装置内で各種の処理を受ける際やシートに成形された際に、着色材CMがポリエステルPEs部分から脱落しにくい状態となっている。この場合の粒子PT内における着色材CMの分散状態は、着色材CMが互いに接触していてもよいし着色材CM間にポリエステルPEsが存在してもよい。また、図1Aでは着色材CMが全体的に分散しているが、部分的に偏っていてもよい。例えば、同図において、右側や左側だけに着色材CMがあってもよい。部分的に偏っているものとして、図1BのようにポリエステルPEsの中央部分に着色材CMが配置されていてもよいし、図1CのようにポリエステルPEsの表面に近い部分に着色材CMが配置されてもよい。なお、ポリエステルPEsは、中央付近母粒子CPとその周囲の殻SPを有していてもよい。ここで、母粒子CPと殻SPは、互いに異なるポリエステルでもよいし、一方がポリ
エステルであって他方が異なる種の樹脂であってもよい。

0075

図1Dに示す例は、ポリエステルPEsからなる粒子の表面付近に着色材CMの粒子が埋込まれるような態様の粒子PTである。この例では、着色材CMが粒子PT表面に露出しているが、ポリエステルPEsとの接着(化学的、物理的結合)又はポリエステルPEsによる機械的な固定によって、粒子PTから脱落しにくい状態となっており、このような粒子PTも、ポリエステルPEs及び着色材CMを一体に有した粒子PTとしてシート製造用結合素材に含まれてもよい。なおこの例では、着色材CMがポリエステルPEsの表面だけでなく内部に存在してもよい。

0076

ポリエステル及び着色材を一体に有した粒子の幾つかの態様を例示したが、シート製造装置内で各種の処理を受ける際やシートに成形された際に着色材が粒子から脱落しにくい態様であれば、これらの態様に限定されず、着色材が粒子の表面に静電気力や、ファンデルワールス力によって付着している状態であっても、着色材が粒子から脱落しにくければよい。また、上記例示した複数の態様を互いに組み合わせた態様であっても、着色材が粒子から脱落しにくい態様であればいずれも採用することができる。

0077

着色材は、本実施形態のシート製造用結合素材によって製造されるシートの色を所定のものとする機能を有する。着色材としては、染料又は顔料を用いることができ、シート製造用結合素材においてポリエステルと一体とした場合に、より良好な隠ぺい力発色性が得られる観点からは顔料を用いることが好ましい。なお、着色材に染料を選択する場合には、染料がポリエステルに混合されて粒子化された状態において、ポリエステルと着色材とを一体に有する粒子と言える。

0078

着色材として使用できる顔料としては、その色、種類ともに、特に限定されず、例えば、一般的なインクに使用される各種の色(白、青、赤、黄、シアンマゼンダイエロー、黒、特色(パール金属光沢)等)の顔料を使用することができる。顔料は無機顔料でもよいし、有機顔料でもよい。顔料としては、特開2012−87309号公報や特開2004−250559号公報に記載された周知の顔料を用いることができる。また、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛クレー、シリカ、ホワイトカーボンタルクアルミナホワイト等の白色顔料等を用いてもよい。これら顔料は、単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよい。なお、白色の顔料を使用する場合には、前記例示したもののうち、酸化チタンを主成分とする粒子(顔料粒子)を含む粉体からなる顔料を使用することが、酸化チタンの屈折率の高さから、少ない配合量で、製造されるシートSにおける白色度を高めることが容易な点でより好ましい。

0079

なお、本明細書では、着色材との文言は、着色のための材料という意味で用いている。また、本明細書では、顔料という場合、その単位粒子(顔料粒子)の複数が集合した粉体の意味も含む。また、単位粒子(顔料粒子)とは、通常の粉砕手段によって、それ以上小さくすることが困難な粒子のことをいう。例えば、材質が酸化チタンである白色顔料においては、その単位粒子(顔料粒子)は、酸化チタンの微結晶を一次粒子とし、当該一次粒子が複数集合したものであってもよい。この場合の一次粒子間の凝集は、化学的な結合若しくは双晶を形成して凝集している場合があり、機械的な粉砕が困難であることが多い。また、1個の顔料粒子の構造は、それ自体が一次粒子であってもよいし、一次粒子の結合体であってもよい。

0080

粒子にポリエステル及び着色材を一体に有せしめる方法は、上述の図1A図1Dのいずれの構造を採用する場合でも特に限定されず、公知の方法を適宜用いることができる。例として、上述の図1Aの態様の粒子を得る方法を記す。図1Aの態様の粒子を得る方法としては、所定のポリエステルを軟化点以上の温度に加熱して顔料(着色材)と混練を行
う溶融混練法や、ポリエステルを水や溶剤で溶解又は膨潤させて顔料と混合する方法が挙げられる。これらの方法で使用可能な装置としては、ニーダーバンバリーミキサー単軸押出機多軸押出機二本ロール、三本ロール連続式ニーダー、連続式二本ロールなどが挙げられる。これらの方法を採用する場合には、より均一に粒子内に顔料を分散させるために、顔料を疎水化処理しておいてもよい。また溶融混練前に、顔料の凝集塊が存在する場合には、ミキサーなどで当該凝集塊を解砕しておくこともより顔料を均一に粒子内で分散させるのに効果的である。

0081

そして混練後、適宜の方法でペレタイズし、粉砕によりシート製造用結合素材を得ることができる。粉砕は、公知の粉砕方法を用いて行うことができる。用いられる粉砕機としては、ハンマーミル、ピンミル、カッターミルパルペライザー、ターボミル、ディスクミルスクリーンミル、ジェットミルなどが挙げられ、これらを適宜組み合わせて粒子を得ることができる。また、粉砕の工程は、まずおよその粒子径が1mm程度となるように粗く粉砕した後、目的の粒径となるように細かく粉砕するなど、段階的に行われてもよい。このような場合でも各段階において、適宜例示した装置を利用することができる。更に粒子の粉砕の効率を高めるため凍結粉砕法を用いることもできる。このようにして得られたシート製造用結合素材は様々な大きさのものが含まれている場合もあり、目的とする大きさのシート製造用結合素材とするため、公知の分級装置を用いて分級してもよい。以上のような方法を採用すれば、図1Aに示すような構造の粒子を含むシート製造用結合素材を得ることができる。

0082

また、図1A図1Dの例では、粒子の外形形状は、いずれも模式的に球形に近いものを示したが、粒子の外形形状は特に限定されず、円盤状、不定形等の形状であってもよい。しかし、粒子の形状は、できるだけ球形に近いほうが繊維と繊維との間に配置されやすいためより好ましい。

0083

さらに、ポリエステルと着色材とを一体に有する粒子を含むシート製造用結合素材には、上述の凝集抑制剤が含まれてもよく、その場合には、ポリエステルと、凝集抑制剤と、着色材と、を一体に有する粒子を含むシート製造用結合素材となる。このようなシート製造用結合素材は、凝集が抑制されるとともに、製造するシートを着色することができる。

0084

着色材を用いる場合、シート製造用結合素材における着色材の含有量は、0質量%を越え50質量%以下が好ましい。シート製造用結合素材における着色材の含有量は、質量部(外添加:ポリエステルに対する着色材の添加量)で表現すると、0質量部を越え100質量部以下である。シート製造用結合素材における、着色材の含有量は、製造されるシートの十分な強度、着色を得るという観点、シート製造用結合素材からの着色材の脱落を抑制するという観点、シート製造用結合素材の形状の安定性といった観点から、1質量%以上50質量%以下が好ましく、さらに、2質量%以上30質量%以下、3質量%以上20質量%以下とすることがより好ましい。

0085

1.4.3.その他
シート製造用結合素材は、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、例えば、有機溶剤界面活性剤防黴剤防腐剤酸化防止剤紫外線吸収剤酸素吸収剤等が挙げられる。

0086

1.5.シート製造用結合素材の製造方法
本実施形態の製造方法は、上述のシート製造用結合素材を製造する方法である。シート用結合素材は上述されたポリエステルを粉砕し、粉砕によりできたポリエステル粉体を、必要に応じて分級して粗大粒子や微細粒子を取り除き、必要に応じて凝集抑制剤をポリエステル表面に配置(コーティング)することにより製造される。また、ポリエステルにあ
らかじめ着色剤やその他成分を混合して、結合素材を製造することができる。

0087

ポリエステルを粉砕する方法は特に限定されず、公知のものが使用でき、FMミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ターボミル、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミルなどを用いることができる。粉砕の工程は、例えばまず粒子径が1.0mm程度となるように粗く粉砕した後、目的の粒子径となるように細かく粉砕するなど、段階的に行ってもよい。また粉砕処理は冷却しながら行われてもよい。さらに樹脂の粉砕において、他の物質との混合を兼ねてもよく、添加物を製造する工程を兼ねてもよい。

0088

またあらかじめポリエステルに着色剤や凝集抑制剤といった他の物質と混合したものを、粉砕してもよい。ポリエステルと着色剤や凝集抑制剤を混合する方法としては、特に限定されず公知の方法を適宜用いることができる。例えばポリエステルを軟化点以上の温度に加熱して、着色剤と混練を行う溶融混練法や、ポリエステルを水や溶剤で膨潤させ着色剤と混合する方法を用いることができる。これらの方法には、ニーダー、バンバリーミキサー、単軸押出機、多軸押出機、二本ロール、三本ロール、連続式ニーダー、連続式二本ロールなどが使用できる。混合した樹脂は適宜ペレタイズして上述の方法で粉砕する。

0089

ポリエステル粉体の粒子の粒径(体積基準の平均粒子径)は、50.0μm以下が好ましく、より好ましくは30.0μm以下、特に好ましくは20.0μm以下である。ポリエステル粉体粒子の平均粒子径の下限は、特に限定されず、例えば5.0μmであり、粉砕等の手法で粉体化できる範囲で任意である。またポリエステル粉体の粒子の平均粒子径は、分布を有してもよい。

0090

ポリエステル粉体の粒子径分布が広い場合には、粗大粒子や微細粒子を分級して除去して使用してもよい。分級の方法は特に限定されないが、例えばメッシュ等の各種篩、サイクロンを用いることができる。

0091

凝集抑制剤をポリエステル粉体の表面に配置(コーティング)する方法としては、特に限定はされず、溶融混練等によってポリエステルと凝集抑制剤を混合してもよい。さらに好ましくはポリエステル粉体と凝集抑制剤とを高速回転するミキサーに投入し均一混合してもよい。このような方法により、ポリエステル粉体の表面に凝集抑制剤の粒子を配置することができる。

0092

1.6.シート製造用結合素材の物理的性質等
1.6.1.ガラス転移温度
本実施形態のシート用結合素材は、耐熱性に優れるシートを得る観点で、ガラス転移温度(Tg)の下限値は、好ましくは65.0℃以上、より好ましくは70.0℃以上であり、上限値は、好ましくは85.0℃以下である。ガラス転移温度が65.0℃以上であれば、高温時のシート製造用結合素材の軟化が抑制され、高い高温での剛性を持つシートが得られる。またシート製造用結合素材を収容容器に充填した状態での保存安定性を高めることができる。

0093

シート製造用結合素材のガラス転移温度(Tg)は以下に示す条件で測定した値とする。
示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製、「DSC−220C」)を用いて、アルミパンに試料10mgを計量し測定する。昇温速度10℃/分で20℃から150℃まで昇温し150℃で10分間保持する1回目の昇温過程、降温速度10℃/分で150℃から0℃まで降温し0℃で10分間保持する降温過程、及び昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温する2回目の昇温過程において、2回目の昇温過程の低温側のベース
ラインの延長線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点をガラス転移温度とする。

0094

1.6.2.シート製造用結合素材の軟化温度
本実施形態のシート用結合素材は、シートを成形する際の熱プレス温度をより低温にすることができる観点から、軟化温度(Tm)の上限値は、好ましくは130.0℃以下、より好ましくは125.0℃以下、さらに好ましくは120.0℃以下、特に好ましくは119.0℃以下、さらにより好ましくは115.0℃以下、最も好ましくは114.0℃以下であり、下限値は、保存安定性に優れる観点から、好ましくは90.0℃以上、より好ましくは100.0℃以上、さらに好ましくは107.0℃以上である。ポリエステルの軟化温度が130.0℃以下であれば、シート製造用結合素材を用いてシートを製造するための加熱処理として、加熱ローラーを用いた連続的な高速処理に対応しやすく、シートの生産性を高めることができる。

0095

シート製造用結合素材の軟化温度(Tm)は以下の条件により測定した値とする。
高化式フローテスター(島津製作所株式会社製、「CFT−500D」)を用いて、1.1gの試料を昇温速度5℃/分で加熱しながら、20kgの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対してストロークをプロットし、試料の半量が流出したときの温度を軟化温度とする。

0096

1.6.3.ガラス転移温度と軟化温度の比
本実施形態のシート用結合素材は、従来用いられている結シート用結合素材よりも、相対的に、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度が高い傾向がある。そのためこれを用いて得られるシートが、実用上十分な耐熱性を有し、かつ、低温で成形しやすい傾向となる。この観点からすると、ガラス転移温度(Tg)に対する軟化温度(Tm)の比、すなわちTm/Tg(℃/℃)の上限値は、好ましくは1.75以下、より好ましくは1.70以下、さらに好ましくは1.69以下、下限値は、好ましくは1.40以上、より好ましくは1.45以上、さらに好ましくは1.50以上である。

0097

以下、本明細書で用いる「シートの乾式製造法による繊維同士を結着させるためのシート製造用結合素材」の用語について説明する。本実施形態において、「シート製造用結合素材」の用語は、繊維に付着し、繊維同士を互いに結合する剤を意味するものとする。

0098

本明細書において「シートの乾式製造法」とは、シート製造用結合素材を繊維と気体中(すなわち、水中ではなく大気(空気)や窒素等の不活性ガス雰囲気等の気体中)で混合した後、熱プレスでシート製造用結合素材に含まれるポリエステル成分を溶融することによって繊維同士を結着させつつ、シート状又はボード状の成形体を成形する方法を意味するものとする。

0099

本明細書で用いるシートの乾式製造法は、より具体的には、例えば、本実施形態のポリエステルを含むシート製造用結合素材を繊維と気体中で混合して混合物を得る工程と、該混合物を気中で分散させながら降らせる工程、降ってきた混合物を気体中で堆積してウェブの形状等に形成する工程と、熱プレスにより本実施形態のポリエステルを含むシート製造用結合素材を溶融して成形してシートを形成する工程を有し、さらに必要に応じて、シートを乾燥させる工程、シートをロール状に巻取る工程、シートを裁断する工程、及び、シートを包装する工程を有していてもよい。

0100

熱プレス時成形温度としては、例えば、上限値が、好ましくは180℃以下、さらに好ましくは150℃以下、下限値が、好ましくはポリエステルの軟化温度以上の範囲である。また、熱プレス時の成形圧力としては、繊維同士が熱圧着される圧力であれば特に限
定されないが、下限値が、好ましくは50kPa以上、より好ましくは1MPa以上、上限値が、50MPa以下、より好ましくは30MPa以下の範囲である。当該温度範囲及び圧力範囲で繊維同士を熱プレスすることにより、実用上の十分な引張強さを有するシートが得られる。なお、加熱ローラー(ヒーターローラー)も、熱プレスの一種みなすことができる。

0101

繊維に対するシート製造用結合素材の割合は、特に限定されないが、繊維とシート製造用結合素材中に含まれるポリエステルの合計100質量部に対して、シート製造用結合素材中に含まれるポリエステルの下限値が、好ましくは5質量部以上、上限値が、好ましくは70質量部以下、より好ましくは50質量部以下の範囲である。

0102

本実施形態のポリエステルを含むシート製造用結合素材と混合される繊維としては特に限定されず、広範な繊維材料を用いることができる。繊維としては、天然繊維動物繊維植物繊維)、化学繊維有機繊維無機繊維有機無機複合繊維)などが挙げられ、更に詳しくは、セルロース羊毛、綿、大麻ケナフ亜麻ラミー黄麻マニラ麻サイザル麻針葉樹広葉樹等からなる繊維や、レーヨンリヨセルキュプラビニロンアクリルナイロンアラミド、ポリエステル、ポリエチレンポリプロピレンポリウレタンポリイミド炭素ガラス、金属からなる繊維や、古紙、古布等から得られる再生繊維が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよいし、精製処理などを行ったものを用いてもよい。これらの繊維の少なくとも1種を含んでいればよい。また、繊維は、乾燥されていてもよいし、水、有機溶剤等の液体が含有又は含浸されていてもよい。また、各種の表面処理がされていてもよい。また、繊維の材質は、純物質であってもよいし、不純物、添加物及びその他の成分など、複数の成分を含む材質であってもよい。

0103

該繊維は、独立した1本の繊維としたときに、その平均的な直径(断面が円でない場合には長手方向に垂直な方向の長さのうち、最大のもの、又は、断面の面積と等しい面積を有する円を仮定したときの当該円の直径(円相当径))が、平均で、1μm以上1000μm以下、好ましくは2μm以上500μm以下、より好ましくは3μm以上200μm以下である。該繊維の長さは、特に限定されないが、独立した1本の繊維で、その繊維の長手方向に沿った長さは、1μm以上5mm以下、好ましくは2μm以上3mm以下、より好ましくは3μm以上2mm以下である。

0104

該繊維の長さが短い場合は、ポリエステルと結着しにくいため、シートの強度が不足する場合があるが、上記範囲であれば十分な強度のシートを得ることができる。また、繊維の平均の長さは、長さ加重平均繊維長として、20μm以上3600μm以下、好ましくは200μm以上2700μm以下、より好ましくは300μm以上2300μm以下である。さらに、繊維の長さは、ばらつき(分布)を有してもよく、独立した1本の繊維の長さについて、100以上のn数で得られる分布において、正規分布を仮定した場合に、σが1μm以上1100μm以下、好ましくは1μm以上900μm以下、より好ましくは1μm以上600μm以下であってもよい。

0105

繊維の太さ、長さは、各種の光学顕微鏡走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡ファイバーテスター等により測定することができる。

0106

本実施形態のシート製造用結合素材を用いて得られたシートは、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度の高いポリエステルを主成分として含むことから、熱プレス温度をより低温にすることが可能であり、得られる成形体に焦げや熱によるフクレ等の変形が生じることを抑制することができる。また、ガラス転移温度が高いので、形成されるシートの高温での剛性に優れたものとなる。また、ガラス転移温度が高いので、ポリエステルを粉砕
加工(破砕加工)することがより容易になる。さらに、本実施形態のシート製造用結合素材に凝集抑制剤が含まれ、ポリエステルと凝集抑制剤とを一体に有する粒子を含む場合、又は、ポリエステルと凝集抑制剤とを一体に有する粒子を含む場合には、シート製造用結合素材の凝集が生じにくくなり、保存安定性がさらに向上する。

0107

2.収容容器
本実施形態の収容容器は、繊維と混ぜて用いられる上述のシート製造用結合素材を収容する。図2は、本実施形態の収容容器の一例を示す模式図である。図2に示す本実施形態に係る収容容器300は、容器本体302、容器蓋304、及び、収容室310に収容されたシート製造用結合素材BMとからなっている。

0108

容器本体302は、内部に収容室310を形成している。シート製造用結合素材BMが収容室310に収容される。本実施形態の収容容器300は、シート製造用結合素材BMのカートリッジということができ、シート製造用結合素材BMを容易に運搬保管することができる。

0109

本実施形態のシート製造用結合素材は、後述するシート製造装置100のフィーダーや弁の開閉により、混合部50に供給されてもよい。本実施形態のシート製造用結合素材は、外観として粉体の状態で供給される。そのため、例えば、シート製造用結合素材が製造された後、直接混合部50に管等を通じて供給されるように装置を構成することもできる。しかし、装置の設置場所によっては、シート製造用結合素材は商品として流通経路に乗ることが考えられ、シート製造用結合素材を製造した後に移送や保存が行われる場合がある。

0110

収容容器300の形状は、特に限定されず、例えば、シート製造装置100に適合するカートリッジの形状とすることができる。収容容器300は、例えば、一般的な高分子材料によって形成することができる。また、収容容器300は、箱状の堅牢な形態であっても、フィルム(袋)状のフレキシブルな形態であってもよい。図示の例では、ボトル容器状の形状となっている。また、収容容器を構成する材質は、特に限定されない。なお、図示の例では、容器蓋304が描かれているが、容器蓋304は、収容容器300に収容室310が形成される限り任意の構成である。

0111

シート製造用結合素材BMを収容する収容室310は、シート製造用結合素材BMを収容して保持することができれば、閉じた空間であっても開放した空間であってもよい。収容室310は、フィルム、成形体等により形成されることができる。収容室310がフィルムで形成される場合には、収容容器300は、収容室310を形成するフィルムを収容するような成形体(筐体)をさらに含んで形成されてもよい。また、収容室310は、比較的堅牢な成形体によって形成されてもよい。

0112

収容室310を形成するフィルムや成形体は、高分子、金属の蒸着膜等で構成され、多層構造であってもよい。収容容器300がフィルムや成形体などの複数の部材で形成される場合には、溶着部分接着部分が形成されてもよい。また、収容されるシート製造用結合素材BMが大気との接触により変質等の影響を受ける場合には、フィルムや成形体は、気体透過率の小さい材質で形成され、容器蓋304のような密閉機構を有することが好ましい。収容室310を形成するフィルムや成形体の材質のうち、収容されるシート製造用結合素材BMに接する部分の材質は、シート製造用結合素材BMに対して安定であることが好ましい。

0113

収容室310の形状及び容積は、特に限定されない。収容室310には、シート製造用結合素材BMが収容されるが、シート製造用結合素材BMとともに、これに対して不活性
固体や気体が収容されてもよい。収容室310に収容されるシート製造用結合素材BMの体積も特に限定されない。

0114

収容室310は、収容室310内部と収容容器300の外部とを連通し、シート製造用結合素材BMを収容容器300の外部に取出すことのできる流通口を有してもよい。また、収容室310は、流通口以外の他の流通路が形成されてもよい。このような他の流通路としては、例えば、開放弁等により構成されてもよい。収容室310に開放弁を設ける場合には、開放弁の配置される位置は特に限定されないが、移送、運搬、使用の際の通常の姿勢において重力の作用する方向に対して反対側に配置されると、収容室310内に圧力等が生じた場合に当該圧力を大気に開放する際にシート製造用結合素材BMを排出しにくいため好ましい場合がある。

0115

本実施形態の収容容器300によればシート製造用結合素材の保管、輸送を容易におこなうことができる。

0116

3.シート
本実施形態のシートは、上述の繊維と、上述のシート製造用結合素材とを含み、繊維が、シート製造用結合素材により結合されている。これにより、シートの高温での剛性が優れている。以下、シートの高温での剛性について説明する。

0117

図3A図3Dは、シートの高温での剛性を説明するための模式図である。高温下でのシート剛性評価は、回転する加熱ローラーHRを用いたシート通過試験により行われる。

0118

図3A図3Dを参照し、加熱ローラーHRを通過するシートSには、上部加熱ローラーHRに巻き付こうとする力Fbと、下部加熱ローラーHRに巻き付こうとする力Fcが働いている。加熱ローラーを通過するためには、加熱後のシートがローラーに巻き付かずに進もうとする力Faが、「Fa>Fb」かつ「Fa>Fc」となる必要がある。この場合には、ローラーに巻き付くことなくシートが通過でき、この場合に「シートの高温での剛性が高い」と判断するものとする(図3B)。

0119

一方、「Fb>Fa」又は「Fc>Fa」である場合には、上部又は下部ローラーに巻きつく(図3C及び図3D)。この場合には、「シートの高温での剛性が低い」と判断するものとする。

0120

シートの高温での剛性は、加熱ローラーHRの材質、表面温度、回転速度、シートの形状等により変化するが、本明細書では、以下の条件を用いる。

0121

加熱ローラーHRは中が空洞の芯金に、シリコーンゴムと、その上部にPFA樹脂テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)と、で被覆されたものを使用する。加熱ローラーHRの空洞部に取り付けたハロゲンヒーターで加熱ローラーHRを加熱し、加熱ローラーHRの表面温度を180℃とする。製造したシート(シート厚約130μm)を150mm×100mmのサイズに切り出し、切り出したシートを加熱ローラーに投入し、ニップ時間1秒で通過させたものとする。

0122

シートは、上述の繊維とシート製造用結合素材とを原料に含み、シート状にしたものを主に指す。しかしシート状のものに限定されず、ボード状、ウェブ状、又は凹凸を有する形状であってもよい。本明細書におけるシートとは、紙と不織布に分類できる。紙は、例えば、パルプや古紙を原料としシート状に成形した態様などを含み、筆記印刷を目的とした記録紙や、壁紙、包装紙、色紙画用紙ケント紙などを含む。不織布は、紙より厚いものや低強度のものであり、一般的な不織布、繊維ボードティッシュペーパー、キッ
チンペーパークリーナーフィルター液体吸収材吸音体緩衝材マットなどを含む。

0123

4.シート製造装置
本実施形態のシート製造装置は、上述の繊維と、上述のシート製造用結合素材とを混合する混合部と、混合部で混合された混合物を堆積し、加熱してシートを形成するシート形成部と、を備える。図4は、実施形態に係るシート製造装置100の構成を示す模式図である。

0124

本実施形態に記載のシート製造装置100は、例えば、原料としての機密紙などの使用済みの古紙を乾式で解繊して繊維化した後、加圧、加熱、切断することによって、新しい紙を製造するのに好適な装置である。繊維化された原料に、さまざまな添加物を混合することによって、用途に合わせて、紙製品結合強度や白色度を向上したり、色、香り、難燃などの機能を付加したりしてもよい。また、紙の密度や厚さ、形状をコントロールして成形することで、A4やA3のオフィス用紙、名刺用紙など、用途に合わせて、さまざまな厚さ・サイズの紙を製造することができる。

0125

シート製造装置100は、供給部10、粗砕部12、解繊部20、選別部40、第1ウェブ形成部45、回転体49、混合部50、堆積部60、第2ウェブ形成部70、搬送部79、シート形成部80、切断部90、及び、制御部110を備える。

0126

また、シート製造装置100は、原料に対する加湿、及び/又は原料が移動する空間を加湿する目的で、加湿部202、204、206、208、210、212を備える。
これら加湿部202、204、206、208、210、212の具体的な構成は任意であり、スチーム式気化式、温風気化式、超音波式等が挙げられる。

0127

本実施形態では、加湿部202、204、206、208を、気化式又は温風気化式の加湿器で構成する。すなわち、加湿部202、204、206、208は、水を浸潤させるフィルター(図示略)を有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を供給する。また、加湿部202、204、206、208は、加湿空気の湿度を効果的に高めるヒーター(図示略)を備えてもよい。

0128

また、本実施形態では、加湿部210及び加湿部212を、超音波式加湿器で構成する。すなわち、加湿部210、212は、水を霧化する振動部(図示略)を有し、振動部により発生するミストを供給する。

0129

供給部10は、粗砕部12に原料を供給する。シート製造装置100がシートを製造する原料は繊維を含むものであればよく、例えば、紙、パルプ、パルプシート、不織布を含む布、或いは織物等が挙げられる。本実施形態ではシート製造装置100が古紙を原料とする構成を例示する。供給部10は、例えば、古紙を重ねて蓄積するスタッカーと、スタッカーから古紙を粗砕部12に送り出す自動投入装置とを備える構成とすることができる。

0130

粗砕部12は、供給部10によって供給された原料を粗砕刃14によって裁断(粗砕)して、粗砕片にする。粗砕刃14は、大気中(空気中)等の気中で原料を裁断する。粗砕部12は、例えば、原料を挟んで裁断する一対の粗砕刃14と、粗砕刃14を回転させる駆動部とを備え、いわゆるシュレッダーと同様の構成とすることができる。粗砕片の形状や大きさは任意であり、解繊部20における解繊処理に適していればよい。粗砕部12は、原料を、例えば1〜数cm四方又はそれ以下のサイズの紙片に裁断する。

0131

粗砕部12は、粗砕刃14により裁断されて落下する粗砕片を受けるシュートホッパー)9を有する。シュート9は、例えば、粗砕片が流れる方向(進行する方向)において、徐々に幅が狭くなるテーパー形状を有する。そのため、シュート9は、多くの粗砕片を受けとめることができる。シュート9には、解繊部20に連通する管2が連結され、管2は粗砕刃14によって裁断された原料(粗砕片)を、解繊部20に搬送させるための搬送路を形成する。粗砕片はシュート9により集められ、管2を通って解繊部20に移送(搬送)される。粗砕片は、例えばブロアー(図示略)が発生する気流により、管2中を解繊部20に向けて搬送される。

0132

粗砕部12が有するシュート9、或いはシュート9の近傍には、加湿部202により加湿空気が供給される。これにより、粗砕刃14により裁断された粗砕物が、静電気によってシュート9や管2の内面に吸着する現象を抑制できる。また、粗砕刃14が裁断した粗砕物は、加湿された(高湿度の)空気とともに解繊部20に移送されるので、解繊部20の内部における解繊物の付着を抑制する効果も期待できる。また、加湿部202は、粗砕刃14に加湿空気を供給して、供給部10が供給する原料を除電する構成としてもよい。また、加湿部202とともにイオナイザーを用いて除電してもよい。

0133

解繊部20は、粗砕部12で裁断された粗砕物を解繊する。より具体的には、解繊部20は、粗砕部12によって裁断された原料(粗砕片)を解繊処理し、解繊物を生成する。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料(被解繊物)を、繊維1本1本に解きほぐすことをいう。解繊部20は、原料に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能をも有する。

0134

解繊部20を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた解繊物繊維の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離した樹脂(複数の繊維同士を結着させるための樹脂)粒や、インク、トナーなどの色材や、にじみ防止剤、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。解きほぐされた解繊物の形状は、ひも(string)状や平ひも(ribbon)状である。解きほぐされた解繊物は、他の解きほぐされた繊維と絡み合っていない状態(独立した状態)で存在してもよいし、他の解きほぐされた解繊物と絡み合って塊状となった状態(いわゆる「ダマ」を形成している状態)で存在してもよい。

0135

解繊部20は、乾式で解繊を行う。ここで、液体中ではなく、大気中(空気中)等の気中において、解繊等の処理を行うことを乾式と称する。本実施形態では、解繊部20がインペラーミルを用いる構成とする。具体的には、解繊部20は、高速回転するローター(図示略)、及び、ローターの外周に位置するライナー(図示略)を備える。粗砕部12で裁断された粗砕片は、解繊部20のローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。解繊部20は、ローターの回転により気流を発生させる。この気流により、解繊部20は、原料である粗砕片を管2から吸引し、解繊物を排出口24へと搬送できる。解繊物は排出口24から管3に送り出され、管3を介して選別部40に移送される。

0136

このように、解繊部20で生成される解繊物は、解繊部20が発生する気流により解繊部20から選別部40に搬送される。さらに、本実施形態では、シート製造装置100が気流発生装置である解繊部ブロアー26を備え、解繊部ブロアー26が発生する気流により解繊物が選別部40に搬送される。解繊部ブロアー26は管3に取り付けられ、解繊部20から解繊物とともに空気を吸引し、選別部40に送風する。

0137

選別部40は、管3から解繊部20により解繊された解繊物が気流とともに流入する導入口42を有する。選別部40は、導入口42に導入する解繊物を、繊維の長さによって選別する。詳細には、選別部40は、解繊部20により解繊された解繊物のうち、予め定
められたサイズ以下の解繊物を第1選別物とし、第1選別物より大きい解繊物を第2選別物として、選別する。第1選別物は繊維又は粒子等を含み、第2選別物は、例えば、大きい繊維、未解繊片(十分に解繊されていない粗砕片)、解繊された繊維が凝集し、或いは絡まったダマ等を含む。

0138

本実施形態で、選別部40は、ドラム部(篩部)41と、ドラム部41を収容するハウジング部(覆い部)43と、を有する。

0139

ドラム部41は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部41は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部41は、網の目開き(開口)の大きさより小さい第1選別物と、網の目開きより大きい第2選別物とを選別する。ドラム部41の網としては、例えば、金網切れ目が入った金属板を引き延ばしたエキスパンドメタル、金属板にプレス機等で穴を形成したパンチングメタルを用いることができる。

0140

導入口42に導入された解繊物は気流とともにドラム部41の内部に送り込まれ、ドラム部41の回転によって第1選別物がドラム部41の網の目から下方に落下する。ドラム部41の網の目を通過できない第2選別物は、導入口42からドラム部41に流入する気流により流されて排出口44に導かれ、管8に送り出される。

0141

管8は、ドラム部41の内部と管2とを連結する。管8を通って流される第2選別物は、粗砕部12により裁断された粗砕片とともに管2を流れ、解繊部20の導入口22に導かれる。これにより、第2選別物は解繊部20に戻されて、解繊処理される。

0142

また、ドラム部41により選別される第1選別物は、ドラム部41の網の目を通って空気中に分散し、ドラム部41の下方に位置する第1ウェブ形成部45のメッシュベルト46に向けて降下する。

0143

第1ウェブ形成部45(分離部)は、メッシュベルト46(分離ベルト)と、ローラー47と、吸引部(サクション機構)48と、を含む。メッシュベルト46は無端形状ベルトであって、3つのローラー47に懸架され、ローラー47の動きにより、図中矢印で示す方向に搬送される。メッシュベルト46の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。選別部40から降下する第1選別物のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト46の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト46に堆積し、メッシュベルト46とともに矢印方向に搬送される。メッシュベルト46から落下する微粒子は、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの(樹脂粒や色材や添加剤など)を含み、シート製造装置100がシートSの製造に使用しない除去物である。

0144

メッシュベルト46は、シートSを製造する通常動作中には、一定の速度V1で移動する。ここで、通常動作中とは、シート製造装置100の始動制御、及び、停止制御の実行中を除く動作中であり、より詳細には、シート製造装置100が望ましい品質のシートSを製造している間を指す。

0145

従って、解繊部20で解繊処理された解繊物は、選別部40で第1選別物と第2選別物とに選別され、第2選別物が解繊部20に戻される。また、第1選別物から、第1ウェブ形成部45によって除去物が除かれる。第1選別物から除去物を除いた残りは、シートSの製造に適した材料であり、この材料はメッシュベルト46に堆積して第1ウェブW1を形成する。

0146

吸引部48は、メッシュベルト46の下方から空気を吸引する。吸引部48は、管23を介して集塵部27に連結される。集塵部27はフィルター式或いはサイクロン式集塵装置であり、微粒子を気流から分離する。集塵部27の下流には捕集ブロアー28が設置され、捕集ブロアー28は、集塵部27から空気を吸引する集塵用吸引部として機能する。また、捕集ブロアー28が排出する空気は管29を経てシート製造装置100の外に排出される。

0147

この構成では、捕集ブロアー28により、集塵部27を通じて吸引部48から空気が吸引される。吸引部48では、メッシュベルト46の網の目を通過する微粒子が、空気とともに吸引され、管23を通って集塵部27に送られる。集塵部27は、メッシュベルト46を通過した微粒子を気流から分離して蓄積する。

0148

従って、メッシュベルト46の上には第1選別物から除去物を除去した繊維が堆積して第1ウェブW1が形成される。捕集ブロアー28が吸引を行うことで、メッシュベルト46上における第1ウェブW1の形成が促進され、かつ、除去物が速やかに除去される。

0149

ドラム部41を含む空間には、加湿部204により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、選別部40の内部で第1選別物を加湿する。これにより、静電力による第1選別物のメッシュベルト46への付着を弱め、第1選別物をメッシュベルト46から剥離し易くすることができる。さらに、静電力により第1選別物が回転体49やハウジング部43の内壁に付着することを抑制することができる。また、吸引部48によって除去物を効率よく吸引できる。

0150

なお、シート製造装置100において、第1解繊物と第2解繊物とを選別し、分離する構成は、ドラム部41を備える選別部40に限定されない。例えば、解繊部20で解繊処理された解繊物を、分級機によって分級する構成を採用してもよい。分級機としては、例えば、サイクロン分級機エルボージェット分級機、エディクラシファイヤーを用いることができる。これらの分級機を用いれば、第1選別物と第2選別物とを選別し、分離することが可能である。さらに、上記の分級機により、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの(樹脂粒や色材や添加剤など)を含む除去物を、分離して除去する構成を実現できる。例えば、第1選別物に含まれる微粒子を、分級機によって、第1選別物から除去する構成としてもよい。この場合、第2選別物は、例えば解繊部20に戻され、除去物は集塵部27により集塵され、除去物を除く第1選別物が管54に送られる構成とすることができる。

0151

メッシュベルト46の搬送経路において、選別部40の下流側には、加湿部210によって、ミストを含む空気が供給される。加湿部210が生成する水の微粒子であるミストは、第1ウェブW1に向けて降下し、第1ウェブW1に水分を供給する。これにより、第1ウェブW1が含む水分量が調整され、静電気によるメッシュベルト46への繊維の吸着等を抑制できる。

0152

シート製造装置100は、メッシュベルト46に堆積した第1ウェブW1を分断する回転体49を備える。第1ウェブW1は、メッシュベルト46がローラー47により折り返す位置で、メッシュベルト46から剥離して、回転体49により分断される。

0153

第1ウェブW1は繊維が堆積してウェブ形状となった柔らかい材料であり、回転体49は、第1ウェブW1の繊維をほぐして、後述する混合部50でシート製造用結合素材を混合しやすい状態に加工する。

0154

回転体49の構成は任意であるが、本実施形態では、板状の羽根を有し回転する回転羽
形状とすることができる。回転体49は、メッシュベルト46から剥離する第1ウェブW1と羽根とが接触する位置に配置される。回転体49の回転(例えば図中矢印Rで示す方向への回転)により、メッシュベルト46から剥離して搬送される第1ウェブW1に羽根が衝突して分断し、細分体Pを生成する。

0155

なお、回転体49は、回転体49の羽根がメッシュベルト46に衝突しない位置に設置されることが好ましい。例えば、回転体49の羽根の先端とメッシュベルト46との間隔を、0.05mm以上0.5mm以下とすることができ、この場合、回転体49によって、メッシュベルト46に損傷を与えることなく第1ウェブW1を効率よく分断できる。

0156

回転体49によって分断された細分体Pは、管7の内部を下降して、管7の内部を流れる気流によって混合部50へ移送(搬送)される。

0157

また、回転体49を含む空間には、加湿部206により加湿空気が供給される。これにより、管7の内部や、回転体49の羽根に対し、静電気により繊維が吸着する現象を抑制できる。また、管7を通って、湿度の高い空気が混合部50に供給されるので、混合部50においても静電気による影響を抑制できる。

0158

混合部50は、シート製造用結合素材を含む添加物を供給する添加物供給部52、管7に連通し、細分体Pを含む気流が流れる管54、及び、混合ブロアー56を備える。

0159

細分体Pは、上述のように選別部40を通過した第1選別物から除去物を除去した繊維である。混合部50は、細分体Pを構成する繊維に、シート製造用結合素材を含む添加物を混合する。

0160

混合部50では、混合ブロアー56によって気流を発生させ、管54中において、細分体Pと添加物とを混合させながら、搬送する。また、細分体Pは、管7及び管54の内部を流れる過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。

0161

添加物供給部52(樹脂収容部)は、添加物を蓄積する添加物カートリッジ(図示略)に接続され、添加物カートリッジ内部の添加物を管54に供給する。添加物カートリッジは、添加物供給部52に着脱可能な構成であってもよい。また、添加物カートリッジに添加物を補充する構成を備えてもよい。添加物供給部52は、添加物カートリッジ内部の微粉又は微粒子からなる添加物をいったん貯留する。添加物供給部52は、いったん貯留した添加物を管54に送る排出部52a(添加物供給部)を有する。なお、添加物カートリッジは、上述した収容容器300であってもよい。

0162

排出部52aは、添加物供給部52に貯留された添加物を管54に送出するフィーダー(符号省略)、及び、フィーダーと管54とを接続する管路を開閉するシャッター(図示略)を備える。このシャッターを閉じると、排出部52aと管54とを連結する管路或いは開口が閉鎖され、添加物供給部52から管54への添加物の供給が絶たれる。

0163

排出部52aのフィーダーが動作していない状態では、排出部52aから管54に添加物が供給されないが、管54内に負圧が発生した場合等には、排出部52aのフィーダーが停止していても添加物が管54に流れる可能性がある。排出部52aを閉じることにより、このような添加物の流れを確実に遮断できる。

0164

添加物供給部52が供給する添加物は、複数の繊維を結着させるための本実施形態のシート製造用結合素材を含む。添加物は、シート製造用結合素材の他の添加剤を含んでもよい。

0165

添加物に含まれるシート製造用結合素材は、加熱により溶融して複数の繊維同士を結着させる。従って、シート製造用結合素材を繊維と混合させた状態で、シート製造用結合素材が溶融する温度まで加熱されていない状態では、繊維同士は結着されない。

0166

また、添加物供給部52が供給する添加物は、繊維を結着させるシート製造用結合素材の他、製造されるシートの種類に応じて、繊維を着色するための着色材や、繊維の凝集やシート製造用結合素材の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤を含んでもよい。また、着色材を含まない添加物は、無色、或いは無色と見なせる程度に薄い色であってもよいし、白色であってもよい。

0167

混合ブロアー56が発生する気流により、管7を降下する細分体P、及び、添加物供給部52により供給される添加物は、管54の内部に吸引され、混合ブロアー56内部を通過する。混合ブロアー56が発生する気流及び/又は混合ブロアー56が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Pを構成した繊維と添加物とが混合され、この混合物(第1選別物と添加物との混合物)は管54を通って堆積部60に移送される。

0168

なお、第1選別物と添加物とを混合させる機構は、特に限定されず、高速回転する羽根により攪拌するものであってもよいし、V型ミキサーのように容器の回転を利用するものであってもよく、これらの機構を混合ブロアー56の前又は後に設置してもよい。

0169

堆積部60は、解繊部20で解繊された解繊物を堆積させる。より具体的には、堆積部60は、混合部50を通過した混合物を導入口62から導入し、絡み合った解繊物(繊維)をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。これにより、堆積部60は、第2ウェブ形成部70に、混合物を均一性よく堆積させることができる。

0170

堆積部60は、ドラム部61と、ドラム部61を収容するハウジング部(覆い部)63と、を有する。ドラム部61は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部61は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部61は、網の目開き(開口)のより小さい繊維や粒子を通過させ、ドラム部61から下降させる。ドラム部61の構成は、例えば、ドラム部41の構成と同じである。

0171

なお、ドラム部61の「篩」は、特定の対象物を選別する機能を有していなくてもよい。すなわち、ドラム部61として用いられる「篩」とは、網を備えたもの、という意味であり、ドラム部61は、ドラム部61に導入された混合物の全てを降らしてもよい。

0172

ドラム部61の下方には第2ウェブ形成部70が配置される。第2ウェブ形成部70は、堆積部60を通過した通過物を堆積して、第2ウェブW2を形成する。第2ウェブ形成部70は、例えば、メッシュベルト72と、ローラー74と、サクション機構76と、を有する。

0173

メッシュベルト72は無端形状のベルトであって、複数のローラー74に懸架され、ローラー74の動きにより、図中矢印で示す方向に搬送される。メッシュベルト72は、例えば、金属製、樹脂製、布製、或いは不織布等である。メッシュベルト72の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。ドラム部61から降下する繊維や粒子のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト72の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト72に堆積し、メッシュベルト72とともに矢印方向に搬送される。メッシュベルト72は、シートSを製造する通常動作中には、一定の速度V2で移動する。通常動作中とは、上述した通りである。

0174

メッシュベルト72の網の目は微細であり、ドラム部61から降下する繊維や粒子の大半を通過させないサイズとすることができる。

0175

サクション機構76は、メッシュベルト72の下方(堆積部60側とは反対側)に設けられる。サクション機構76は、サクションブロアー77を備え、サクションブロアー77の吸引力によって、サクション機構76に下方に向く気流(堆積部60からメッシュベルト72に向く気流)を発生させることができる。

0176

サクション機構76によって、堆積部60により空気中に分散された混合物をメッシュベルト72上に吸引する。これにより、メッシュベルト72上における第2ウェブW2の形成を促進し、堆積部60からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構76によって、混合物の落下経路ダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物が絡み合うことを防ぐことができる。

0177

サクションブロアー77(堆積吸引部)は、サクション機構76から吸引した空気を、捕集フィルター(図示略)を通じて、シート製造装置100の外に排出してもよい。或いは、サクションブロアー77が吸引した空気を集塵部27に送り込み、サクション機構76が吸引した空気に含まれる除去物を捕集してもよい。

0178

ドラム部61を含む空間には、加湿部208により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、堆積部60の内部を加湿することができ、静電力によるハウジング部63への繊維や粒子の付着を抑え、繊維や粒子をメッシュベルト72に速やかに降下させ、好ましい形状の第2ウェブW2を形成させることができる。

0179

以上のように、堆積部60及び第2ウェブ形成部70(ウェブ形成工程)を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態の第2ウェブW2が形成される。メッシュベルト72に堆積された第2ウェブW2は、シート形成部80へと搬送される。

0180

メッシュベルト72の搬送経路において、堆積部60の下流側には、加湿部212によって、ミストを含む空気が供給される。これにより、加湿部212が生成するミストが第2ウェブW2に供給され、第2ウェブW2が含む水分量が調整される。これにより、静電気によるメッシュベルト72への繊維の吸着等を抑制できる。

0181

シート製造装置100は、メッシュベルト72上の第2ウェブW2を、シート形成部80に搬送する搬送部79が設けられる。搬送部79は、例えば、メッシュベルト79aと、ローラー79bと、サクション機構79cと、を有する。

0182

サクション機構79cは、ブロアー(図示略)を備え、ブロアーの吸引力によってメッシュベルト79aに上向きの気流を発生させる。この気流は第2ウェブW2を吸引し、第2ウェブW2は、メッシュベルト72から離れてメッシュベルト79aに吸着される。メッシュベルト79aは、ローラー79bの自転により移動し、第2ウェブW2をシート形成部80に搬送する。メッシュベルト72の移動速度と、メッシュベルト79aの移動速度とは、例えば、同じである。

0183

このように、搬送部79は、メッシュベルト72に形成された第2ウェブW2を、メッシュベルト72から剥がして搬送する。

0184

シート形成部80は、堆積部60で堆積させた堆積物からシートSを形成する。より具体的には、シート形成部80は、メッシュベルト72に堆積し搬送部79により搬送され
た第2ウェブW2(堆積物)を、加圧加熱してシートSを成形する。シート形成部80では、第2ウェブW2が含む解繊物の繊維及び添加物に対して熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物(シート製造用結合素材)を介して結着させる。

0185

シート形成部80は、第2ウェブW2を加圧する加圧部82、及び、加圧部82により加圧された第2ウェブW2を加熱する加熱部84を備える。

0186

加圧部82は、一対のカレンダーローラー85で構成され、第2ウェブW2を所定のニップ圧で挟んで加圧する。第2ウェブW2は、加圧されることによりその厚さが小さくなり、第2ウェブW2の密度が高められる。一対のカレンダーローラー85の一方は、モーター(図示略)により駆動される駆動ローラーであり、他方は従動ローラーである。カレンダーローラー85は、モーターの駆動力により回転して、加圧により高密度になった第2ウェブW2を、加熱部84に向けて搬送する。

0187

加熱部84は、例えば、加熱ローラー(ヒーターローラー)、熱プレス成形機ホットプレート温風ブロアー赤外線加熱器フラッシュ定着器を用いて構成できる。本実施形態では、加熱部84は、一対の加熱ローラー86を備える。加熱ローラー86は、内部又は外部に設置されるヒーターによって、予め設定された温度に加温される。加熱ローラー86は、カレンダーローラー85によって加圧された第2ウェブW2を挟んで熱を与え、シートSを形成する。

0188

一対の加熱ローラー86の一方は、モーター(図示略)により駆動される駆動ローラーであり、他方は従動ローラーである。加熱ローラー86は、モーターの駆動力により回転して、加熱したシートSを、切断部90に向けて搬送する。

0189

このように、堆積部60で形成された第2ウェブW2は、シート形成部80で加圧及び加熱されて、シートSとなる。

0190

なお、加圧部82が備えるカレンダーローラー85の数、及び、加熱部84が備える加熱ローラー86の数は、特に限定されない。

0191

切断部90は、シート形成部80によって成形されたシートSを切断する。本実施形態では、切断部90は、シートSの搬送方向と交差する方向にシートSを切断する第1切断部92と、搬送方向に平行な方向にシートSを切断する第2切断部94と、を有する。第2切断部94は、例えば、第1切断部92を通過したシートSを切断する。

0192

以上により、所定のサイズの単票のシートSが成形される。切断された単票のシートSは、排出部96へと排出される。排出部96は、所定サイズのシートSを載せるトレイ或いはスタッカーを備える。

0193

上記構成において、加湿部202、加湿部204、加湿部206、加湿部208を1台の気化式加湿器で構成してもよい。この場合、1台の加湿器が生成する加湿空気が、粗砕部12、ハウジング部43、管7、及びハウジング部63に分岐して供給される構成とすればよい。この構成は、加湿空気を供給するダクト(図示略)を分岐して設置することにより、容易に実現できる。また、2台或いは3台の気化式加湿器によって加湿部202、加湿部204、加湿部206、加湿部208を構成することも勿論可能である。

0194

また、上記構成において、加湿部210、加湿部212を1台の超音波式加湿器で構成してもよいし、2台の超音波式加湿器で構成してもよい。例えば、1台の加湿器が生成するミストを含む空気が、加湿部210、及び加湿部212に分岐して供給される構成とす
ることができる。

0195

また、上記構成では、最初に粗砕部12が原料を粗砕し、粗砕された原料からシートSを製造するものとしたが、例えば、原料として繊維を用いてシートSを製造する構成とすることも可能である。

0196

例えば、解繊部20が解繊処理した解繊物と同等の繊維を原料として、ドラム部41に投入可能な構成であってもよい。また、解繊物から分離された第1選別物と同等の繊維を原料として、管54に投入可能な構成とすればよい。この場合、古紙やパルプ等を加工した繊維をシート製造装置100に供給することで、シートSを製造できる。

0197

本実施形態に係るシート製造装置100によれば、本実施形態のシート製造用結合素材を用いるので、高温での剛性に優れたシートを形成することができる。本実施形態に係るシート製造装置100によれば、乾式によるシート製造が可能となり、湿式によるシート製造に比べ廃水処理が不要で環境負荷の少ないシート製造を実現できる。

0198

5.実施例
以下、本発明の実施形態を実施例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。以下、「部」「%」は、特に記載のない限り、質量基準である。

0199

5.1.シート製造用結合素材の製造
5.1.1.実施例1〜5のポリエステルの合成
撹拌機窒素ガス導入口、温度計を備えた4つ口の5Lステンレスフラスコに、表1の実施例1〜5で示す通り、多価アルコール及び多塩基酸を、表1に示すモル比で仕込み、120℃で加熱溶融させた後、チタンテトライソプロポキシドを添加した。窒素気流下にて240℃まで昇温し3時間反応した後、220℃、5kPaで3時間反応した。得られたポリエステル樹脂を室温まで冷却し固化させた後、ロートプレックスで粗粉砕した。

0200

0201

5.1.2.ポリエステル粒子のサイズ調整
各実施例において、粗粉砕したポリエステルをハンマーミル(株式会社ダルトン製、「ラボミルLM−5」)で直径1mm以下の粒になるまで粉砕した。さらに粉砕した粒子をジェットミル(日本ニューマチック社製、「PJM−80SP」)により粉砕し、最大粒子径が40μm以下の粒子を得た。この粒子を気流分級機(日本ニューマチック社製、「MDS−3」)により分級し、体積平均粒子径を10μmとなるようにした。

0202

5.1.3.ポリエステル粒子への凝集抑制剤のコーティング
各実施例の未コーティングのポリエステル粒子100重量部と、凝集抑制剤としてヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、「AEOSIL R972」)1重量部とを、ワーリングブレンダ—(ワーリング社製、「7012S」)に投入し、回転数15600rpmで60秒間混合を行った。これにより各実施例のシート製造用結合素材を得た。したがって、実施例1〜5のシート製造用結合素材は、ポリエステルと、凝集抑制剤とを一体に有する粒子を含む。

0203

当該処理を行ったポリエステル粒子は、ガラス容器取り分け、室温で24時間放置したところ、凝集して塊化(ブロッキング)することは認められず、流動性のある粉粒体の状態を維持していた。このことより凝集抑制剤がコーティングされ、凝集されない状態が維持されていることを確認した。

0204

5.2.シートの製造
シート形成用の繊維として粉末セルロース(日本製紙株式会社製、「KCフロックW50−S」)を用いた。この繊維を20重量部と、上記で得られた実施例1〜5のシート製造用結合素材5重量部と、をワーリングブレンダ—(ワーリング社製、「7012S」)に投入し、回転数3100rpmで7秒間混合を行い、繊維とシート製造用結合素材の混合物を得た。

0205

得られた混合物40重量部を目開き0.6mmの直径200mmのふるいに投入し、直径250mm(板厚1mm)のフッ素樹脂コートアルミ円板(住友電工ファインポリマー社製、「スミフロンコートアルミ」)上に、電気ふるい振とう機(レッチェ社製、「AS−200」)を用いて堆積させた。堆積させた混合物上に更に同径のフッ素樹脂コートアルミ円板を載せて、プレス機でシートにかかる圧力が1MPaになるように加圧した。

0206

加圧した混合物を加熱する方法は2つの方法を用いた。一つは混合物をアルミ板で挟み込んだ状態で熱プレスにセットして、150℃で15秒間加熱した。圧解放し室温で放置して常温まで冷却した。アルミ板から混合物をはがしとり、シートを得た。この熱プレス法はシート製造用結合素材をセルロース繊維間に十分に含浸した状態を形成できる。そのため形成されたシートが本来持つ引張強度や剛性を発現する。

0207

もう一つの加熱方法は加圧した混合物を加熱ローラーに通過させることで加熱した。ローラーの表面温度は180℃、ニップ時間1秒で通過させた。この加熱ローラー法は、シートを連続的に高速で処理するのに適した加熱方法である。得られたシート厚さは、どちらの加熱方法でも約130μmであった。

0208

5.3.実施例6
実施例6のシート製造用結合素材は、以下のようにして得た。
上記実施例4と同様にポリエステルを合成した。合成したポリエステル1700部、青色銅フタロシアニン顔料(トーヨーカラー株式会社製、「LIONELBLUE FG−7330」)300部を高速ミキサー(日本コークス社製、「FM型ミキサーFM−10C」)により処理し、ポリエステル及び顔料の混合物を得た。この混合物を二軸混練押出機(東機械株式会社製、「TEM−26SS」)のホッパーから供給し溶融混練を行いペレタイズして約3mmペレットを得た。

0209

そして、ペレットを上記実施例1〜5と同様に、サイズ調整し、凝集抑制剤のコーティングを行い、実施例6のシート製造用結合素材とした。実施例6のシート製造用結合素材は、ポリエステルと、着色材と、凝集抑制剤とを一体に有する粒子を含む。

0210

実施例6のシートは、実施例6のシート製造用結合素材を用いて、実施例1〜5と同様
にして形成した。

0211

5.4.比較例1
比較例1では、本発明のポリエステルの合成は行わず、Tgが65.0℃よりも低い、東洋紡社製ポリエステル樹脂「バイロン220」(Tg=54℃)を使用した。そして、実施例1〜5と同様にして、サイズ調整、粒子への凝集抑制剤のコーティングを行い、比較例1のシート製造用結合素材を得た。比較例1のシートは、比較例1のシート製造用結合素材を用いて、実施例1〜5と同様にして形成した。

0212

5.5.比較例2〜5のポリエステルの合成
表2に比較例2〜5として合成したポリエステルの原料及びそのモル比を示す。合成方法は実施例1と同様とした。

0213

0214

比較例2〜5では、サイズ調整、及び、粒子への凝集抑制剤のコーティングを実施例1と同様とし、比較例2〜5のシート製造用結合素材とした。またこれらを用いた以外は実施例1と同様にして比較例2〜5のシートを得た。

0215

5.6.評価内容
5.6.1.ガラス転移温度(Tg)の測定
示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製、「DSC−220C」)を用いて測定を行った。アルミパンに実施例及び比較例のシート製造用結合素材をそれぞれ10mg計量し、基準試料としてAl2O3粉末を10mg計量した。試料及び基準試料をDSCにセットし、昇温速度10℃/minで150℃まで昇温した後、冷却速度10℃/minで0℃まで冷却し10分間保持した。再び昇温速度10℃/minで150℃まで昇温した時に得られたDSC曲線の低温側のベースラインの延長線と、階段状変化部分の曲線の勾配が最大となる点で引いた接線との交点をガラス転移温度(Tg)とした。その結果を表3及び表4に示した。

0216

5.6.2.軟化温度の測定
フローテスター(島津製作所株式会社製、「CFT−500D」)を用いた。1.1gの実施例及び比較例のシート製造用結合素材を、それぞれ昇温速度5℃/minで加熱しながら、20kgの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対してストロークをプロットし、試料の半量が流出したときの温度を軟化温度とした。
その結果を表3及び表4に示した。

0217

5.6.3.破砕性指数の算出
各例において合成したポリエステルを、サイズ調整する前の塊状の状態で、ハンマーで砕いて約5mmの塊とした。砕かれたポリエステルをフェザーミル(ホソカワミクロン株式会社製、「FM−1S」)に投入し、標準ハンマーと孔径φ10mmのスクリーンを装着し、回転数900rpmの条件で粉砕処理を行って、8メッシュ(目開き2.36mm)全パスの粒子を得た。粒子をステンレス容器とカッターを取り付けたワーリングブレンダー(ワーリング社製、「7012S」)に投入し、13000rpmのカッター回転速度で60秒間処理した。この処理物を12メッシュ(目開き1.4mm)のふるいにかけ、ふるいをパスしたものをハイスピードミル(シニオン株式会社製、「HS−10」)に投入し、回転数30000rpmで30秒間粉砕処理して180秒停止するサイクルを3回繰り返す処理を行った。処理後の重量M(g)を計量し32メッシュのふるい(ふるい直径200mm)に投入し、電磁式ふるい振とう機(レッチェ社製、「AS200」)に取り付けて、振幅2mmで20分間ふるい分けを行う。32メッシュ(目開き500μm)のふるいに残った樹脂の重量R(g)を測定し、破砕性指数D=(M−R)/Mを算出した。その結果を表3及び表4に示した。

0218

5.6.4.粉体加工性の評価
粉体加工性は、各例において合成したポリエステルを、サイズ調整する前の塊状の状態から、ジェットミルで粉砕処理を行った後の5μm以下の個数基準粒径累積頻度が20%以下のものを「A」、20%より大きいものを「B」と評価した。この評価における粒子径の測定は、粒子を水に懸濁させ、湿式フロー式粒子径・形状分析装置(シスメックス社製、「FPIA−2000」)により行った。粒子を懸濁させる際に、懸濁液100重量部に対して2重量部の界面活性剤(花王株式会社製、商品名「エマルゲン120」)を加え、超音波処理を1分間行い懸濁液の凝集を解消した状態とした。粉体加工性が低い場合、所定の粒径を得るための処理時間が長くなることにより樹脂が過粉砕され、5μm以下の微粉が増加する。微粉は分級工程で廃粉として分離されるため原料樹脂使用効率が低下する結果となるため、5μm以下の微粉の発生が少ない「A」の評価結果は加工性が良好であると判断できる。

0219

5.6.5.引張強度の評価
各例で得られたシートをJIS P 8113に準じて引張試験を行った。シートは熱プレス法により製造したシートと、加熱ローラー法により製造したシートと、を使用した。シートを試験片全長180mm)に切り出した後、引張試験機(島津製作所社製、「AGS−X」)にセットし、伸長速度20mm/minで引張試験を実施した。試験片が破断するまでの最大荷重から、試験片の破断応力(MPa)を求めて引張強度とした。引張試験はJIS P 8111に準じ、室温23℃湿度50%の環境下で行った。評価基準は、引張強度として15MPaを基準として判断した。15MPa以上のものを「A」、15MPa未満のものを「B」とし、表3及び表4に記載した。

0220

5.6.6.高温でのシートの剛性の評価
高温下でのシート剛性評価として、図3Aに模式的に示した態様で、加熱ローラーHRを用いたシート通過試験を行った。加熱ローラーHRを通過するシートには、加熱後のシートが進もうとする力Faと、上部加熱ローラーHRに巻きつこうとする力Fbと、下部加熱ローラーHRに巻きつこうとする力Fcが働いている。加熱ローラーHRを通過するためには、加熱後のシートが直進しようとする力Faが、Fa>Fb、Fa>Fcとなる必要があり、この状態は高温下の剛性が高いと判断できる。高温下の剛性が弱い場合はFb>Fa又はFc>Faとなり、上部または下部ローラーHRに巻きつく形で加熱ローラーHRを通過できない。

0221

加熱ローラーは中が空洞の芯金に、シリコーンゴムと、その上部にPFA樹脂(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)と、で被覆されたものを使用した。加熱ローラーの空洞部に取り付けたハロゲンヒーターで加熱ローラーを加熱し、加熱ローラーの表面温度は180℃とした。熱プレス法及び加熱ローラー法により製造した各例のシート(シート厚約130μm)を150mm×100mmのサイズに切り出し、切り出したシートを加熱ローラーに投入し、ニップ時間1秒で通過させた。

0222

高温でのシートの剛性の評価基準は、シート20枚が全数通過したものを「A」、ローラーへの巻き付きにより通過できないシートが発生したものを「B」とし、表3及び表4の高温での剛性の欄に記載した。

0223

5.6.7.保存安定性の評価
実施例及び比較例のシート製造用結合素材を、それぞれポリプロピレン製の容器に充填した。充填した容器を50℃環境で7日間保存した。粉体の流動性に初期と変化が見られないものを「A」、目視上で流動性に変化が見られたものを「B」と評価し、表3及び表4に記載した。

0224

0225

0226

5.7.評価結果
実施例1〜6は、いずれも比較例1と比べて高いガラス転移温度が得られた。

0227

また多価アルコールに2級水酸基を持たない比較例2〜5ではガラス転移温度を比較例5の53℃から比較例3の82℃まで高めた場合、軟化温度は比較例5の114℃から比較例3の188℃まで高温化することがわかった。そのため比較例2〜5の軟化温度/ガラス転移温度の比は比較例2の1.93から比較例3の2.29の間の値となった。

0228

一方、実施例1〜6では、ガラス転移温度を実施例5の65.0℃から実施例3の80.0℃まで高めた場合でも、溶融温度は実施例5の110.0℃から実施例3の125.0℃までの高温化にとどめることができることがわかった。そのため実施例1〜6の軟化温度/ガラス転移温度の比は、実施例1の1.55から実施例5の1.69の間の値となり、比較例2〜5と比べて小さい値となった。

0229

これは多塩基酸に芳香族構造を有するカルボン酸の適用によりポリエステル分子剛直性を高めることで高いガラス転移温度を得ながら、2級水酸基を有する多価アルコールを適用することで立体障害によるポリエステル分子間の結晶性を抑制し低い軟化温度が得られ、これにより高いガラス転移温度と低い軟化温度を両立できることを示している。

0230

また、比較例2〜5では、破砕性指数が比較例5の0.96から比較例3の0.23までと値の幅が広い。特に破砕性指数が小さい比較例3では粉体加工性が低い結果となった。一方、実施例1〜6では、破砕性指数は実施例4の0.79から実施例3の0.61までと、比較例2〜5に比べて破砕性指数の値の幅が狭く、実施例1〜6の粉体加工性は良好であった。

0231

破砕性指数は軟化温度と相関が見られ、軟化温度が高いと破砕性指数は小さくなる傾向にあることがわかった。実施例では2級水酸基の立体障害の効果により軟化温度の高温化が抑制されるため、破砕性指数の値の分布が狭く、良好な粉体加工性を実現できることがわかった。

0232

またトリカルボン酸である無水トリメリット酸が入っていない実施例1と比べて、実施例2は破砕性指数が小さくなり、無水トリメリット酸のモル比率が多い実施例4はさらに小さくなる傾向があった。多塩基酸にジカルボン酸及びトリカルボン酸を用いることで分子が枝分かれ構造を形成し、分子鎖の絡みが複雑となることで、破砕性指数は小さく機械的な外力に対して強度が高くなるためと考えられる。

0233

シートの引張強度は、実施例1〜6では、シート製造の加熱方法によらず良好な引張強度が得られた。一方、比較例5ではいずれの加熱方法で製造したシートでも低い引張強度しか得られなかった。比較例5の破砕性指数は大きく、ポリエステルが脆いためシートを形成した場合も繊維を結合した結合素材が外力により破砕されてしまうことが一因となり、シートの引張強度は低くなることがある。

0234

比較例2〜4では熱プレス法で製造したシートは高い引張強度が得られるが、加熱ローラー法により製造したシートの引張強度は低かった。比較例2〜4は結合素材の軟化温度が高いため、加熱ローラー法では加熱が不足し、結合素材が十分に流動できず繊維の接着面積が減少しシートの引張強度が低下すると考えられる。そのため結合素材の軟化温度は133.0℃より低いことが好ましく、130.0℃以下であることがより好ましいことがわかった。

0235

高温でのシート剛性は、実施例1〜6では、熱プレス法及び加熱ローラー法で製造したシート共にローラー温度180℃で高い高温剛性が得られた。比較例2〜4でも熱プレス法で製造したシートは高い高温剛性が得られる。しかし、加熱ローラー法で製造した比較例2〜4のシートの高温剛性は低下した。これは加熱ローラー法で製造した比較例2〜4のシートは、加熱不足により結合素材の軟化が十分でなく繊維の接着面積が減少するため引張強度が低く、元々の剛性も低いため高温剛性も低いと考えられる。一方、比較例1と比較例5では熱プレス法及び加熱ローラー法で製造したシート共に高温剛性の低下が発生した。この高温剛性の違いは結合素材のガラス転移温度の違いによると考えられる。実施1〜6や比較例2〜4のようにガラス転移温度が高いことにより、高温時の結合素材の固化状態が維持されやすくなることでシートの高温剛性を高めることができる。シートの高温剛性を確保するため、シート製造用結合素材のガラス転移温度は65.0℃以上が好ましいことがわかった。

0236

保存容器に充填し50℃環境で保存した実施例1〜6、及び比較例2〜4のシート製造用結合素材は、粉体の流動性に大きな変化はなかった。一方、比較例1、5の結合素材では塊状になる現象が見られた。実施例1〜6及び比較例2〜4ではガラス転移温度が高いため、高温環境下での保存安定性が高いものと考えられる。これにより例えば便輸送のような高温環境下での不良発生を抑制できる。収容容器に充填したシート製造用結合素材の保存安定性を高めるため、結合素材のガラス転移温度は65℃以上が好ましいことがわかった。

0237

青色顔料一体化したシート製造用結合素材を用いた実施例6は、青色に着色したシートが得られた。このシートから青色顔料の脱離は見られなかった。これはほとんどの顔料がポリエステルを介してセルロースに接着しているためである。また青色顔料を一体化したシート製造用結合素材のガラス転移温度、溶融温度、加工性及びこのシート製造用結合素材を適用したシートの加熱プロセス適合性、引張強度は、青色顔料を含まない実施例4
と同等の値を示した。これは、シート製造用結合素材としてポリエステルの比率が顔料や帯電防止剤に比べて圧倒的に多いため、ポリエステル自体の特性が支配的になるためと考えられる。

0238

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

0239

2,3,7,8…管、8…管、9…シュート、10…供給部、12…粗砕部、14…粗砕刃、20…解繊部、22…導入口、23…管、24…排出口、26…解繊部ブロアー、27…集塵部、28…捕集ブロアー、29…管、40…選別部、41…ドラム部、42…導入口、43…ハウジング部、44…排出口、45…第1ウェブ形成部、46…メッシュベルト、47…ローラー、48…吸引部、49…回転体、50…混合部、52…添加物供給部、52a…排出部、54…管、56…混合ブロアー、60…堆積部、61…ドラム部、62…導入口、63…ハウジング部、70…第2ウェブ形成部、72…メッシュベルト、74…ローラー、76…サクション機構、77…サクションブロアー、79…搬送部、79a…メッシュベルト、79b…ローラー、79c…サクション機構、80…シート形成部、82…加圧部、84…加熱部、85…カレンダーローラー、86…加熱ローラー、90…切断部、92…第1切断部、94…第2切断部、96…排出部、100…シート製造装置、110…制御部、202,204,206,208,210,212…加湿部、300…収容容器、302…容器本体、304…容器蓋、310…収容室、BM…シート製造用結合素材、PT…粒子、PEs…ポリエステル、CP…母粒子、SP…殻

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