结合材料、纤维体形成装置以及纤维体形成方法

文档序号:497512 发布日期:2022-01-07 浏览:53次 >En<

阅读说明:本技术 结合材料、纤维体形成装置以及纤维体形成方法 (Bonding material, fiber forming device, and fiber forming method ) 是由 佐合拓己 中沢政彦 上野芳弘 于 2021-07-05 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种能够抑制微粉从纤维体脱落的结合材料、纤维体形成装置以及纤维体形成方法。所述结合材料为纤维体形成用的结合材料,包含聚酯和凝集抑制剂,且使纤维和纤维粘结,所述聚酯包含衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构单位、衍生自多元羧酸的结构单位和衍生自多元醇的结构单位,所述多元醇包含三羟甲基丙烷,所述结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度高于3500泊。(The invention provides a binding material capable of inhibiting fine powder from falling off from a fiber body, a fiber body forming device and a fiber body forming method. The bonding material is a bonding material for forming a fiber body, includes a polyester including a structural unit derived from polyethylene terephthalate, a structural unit derived from a polycarboxylic acid, and a structural unit derived from a polyol including trimethylolpropane, and an aggregation inhibitor, and bonds the fiber and the fiber, and has a viscosity at 150 ℃ higher than 3500 poise in a dynamic viscoelasticity measurement.)

结合材料、纤维体形成装置以及纤维体形成方法

技术领域

本发明涉及一种结合材料、纤维体形成装置以及纤维体形成方法。

背景技术

作为纸等纤维体的制造方法,期待一种称为干式法的完全或者几乎不使用水的方法。例如,在专利文献1中公开了一种如下的技术,即,通过干式的方式将纤维和热塑性树脂进行混合并在堆积了混合物的状态下施加热量,从而制造出薄片。

在混合了纤维和树脂的混合物中,通过加热至高于树脂的熔融温度的温度从而树脂在纤维中润湿扩散,然后通过冷却从而树脂凝固,进而纤维和纤维被粘结而成为纤维体。

但是,在混合了纤维和树脂的混合物中,有时会包含短纤维和微粉等非常小的颗粒。在使用包含这样微细的颗粒的混合物来制造纤维体的情况下,有微粉从纤维体上脱落从而例如在装置内产生粉尘的可能性。

专利文献1:日本特开2015-092032号公报

发明内容

本发明所涉及的结合材料的一个方式为纤维体形成用的结合材料,包含聚酯和凝集抑制剂,且使纤维和纤维粘结,所述聚酯包含衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构单位、衍生自多元羧酸的结构单位和衍生自多元醇的结构单位,所述多元醇包含三羟甲基丙烷,所述结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度高于3500泊。

本发明所涉及的纤维体形成装置的一个方式具备上述方式的结合材料。

本发明所涉及的纤维体形成方法的一个方式包括:混合纤维和结合材料而获得混合物的工序;和对所述混合物进行加热的工序,所述结合材料包含聚酯和凝集抑制剂,所述聚酯包含衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构单位、衍生自多元羧酸的结构单位和衍生自多元醇的结构单位,所述多元醇包含三羟甲基丙烷,所述结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度高于3500泊。

附图说明

图1为示意性地表示实施方式所涉及的纤维体制造装置的图。

图2为表示实施例以及比较例所涉及的结合材料的动态粘弹性测量中的粘度的温度依赖性的曲线图。

具体实施方式

以下,对本发明的几个实施方式进行说明。在下文中所说明的实施方式为对本发明的一个示例进行说明的方式。本发明并非为被以下的实施方式进行了任何限定的发明,也包括在不变更本发明的主旨的范围中所实施的各种的变形方式。另外,在下文中所说明的结构并非全部是本发明的必要结构。

1.结合材料

本实施方式所涉及的结合材料能够使纤维和纤维粘结,且能够优选地用于形成纤维体。

1.1.纤维

作为通过结合材料粘结的纤维并未被特别地限定,能够使用广泛的纤维材料。作为纤维,可以列举出天然纤维(动物纤维、植物纤维)、化学纤维(有机纤维、无机纤维、有机无机复合纤维)等,更加详细而言,可以列举出纤维素、蚕丝、羊毛、棉、麻、洋麻、亚麻、苎麻、黄麻、马尼拉麻、剑麻、针叶树、阔叶树等构成的纤维等,它们既可以单独地使用,也可以适当地混合使用,还可以使用进行了再生等的再生纤维。

虽然作为纤维的原料例如可以列举出废纸、废布等,但是只要包含上述的纤维中的至少一种即可。此外,也可以实施各种表面处理。此外,纤维的材质既可以为纯物质,也可以为包含夹杂物、添加物以及其他的成分等多种成分的材质。

纤维在为单独的一根纤维时,其平均直径(在截面不是圆形的情况下,为与长边方向垂直的方向上的长度中的最大长度、或者在假设为具有与截面的面积相等的面积的圆时的该圆的直径(等效圆直径))平均为1μm以上且1000μm以下,优选为2μm以上且500μm以下,更加优选为3μm以上且200μm以下。

虽然纤维的长度并未被特别地限定,但是在单独的一根纤维中,该纤维的沿着长边方向的长度为1μm以上且5mm以下,优选为2μm以上且3mm以下,更加优选为3μm以上且2mm以下。

通过本实施方式的结合材料粘结的纤维也可以包含短纤维。短纤维的沿着长边方向的长度为1μm以上且1mm以下,优选为2μm以上且100μm以下。从抑制从纤维体上脱落的颗粒这一点来看,虽然在成为纤维体的原料的纤维中优选为不包含短纤维或者包含更少的量,但是由于本实施方式的结合材料易于抑制短纤维从纤维体上脱落,因此在纤维中包含短纤维的情况下,会更加显著地发现本实施方式的结合材料的抑制颗粒的效果。

1.2.纤维体

使用本实施方式的结合材料而被形成的纤维体只要为具有纤维和纤维通过结合材料而被粘结的结构的物质即可,并未被特别地限定。作为纤维体的形状,也可以为薄片状、板状、料片状、具有凹凸的板状、团块状、块状或者组合它们的形状。作为纤维体的典型可以列举出纸张和无纺布。纸张例如包括以纸浆或废纸为原料而成型成薄片状的形态等,包括以书写和印刷为目的的记录纸、壁纸、包装纸、色纸、画纸、肯特纸等。无纺布为厚于纸张的物质或低强度的物质,包括普通的无纺布、纤维板、纸巾、厨房用纸、吸尘纸、过滤纸、液体吸收材料、吸音体、缓冲材料、垫子等。

1.3.结合材料的结构

本实施方式所涉及的结合材料包括聚酯和凝集抑制剂。

1.3.1.聚酯

聚酯包含衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的结构单位、衍生自多元羧酸的结构单位和衍生自多元醇的结构单位。换言之,聚酯为包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、多元羧酸成分和多元醇成分的混合原料的反应生成物。

1.3.1.1.衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的结构单位

聚酯中的衍生自PET的结构单位通过作为混合原料中所含有的原料的PET进行反应,从而被导入至聚酯中。

作为PET,例如,能够使用通过乙二醇和对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯等的酯化或者酯交换以及缩聚,并按照常规方法而被制造出的物质。

作为PET,既可以使用未使用的PET,又可以使用对使用完毕的PET或者PET制品进行了再生(再利用)的再利用PET。此外,作为PET也可以利用使用了植物来源原料的PET。

作为再利用PET,既可以使用将使用完毕的PET加工成团粒状的物质,也可以使用对薄膜、瓶子等的制品或者边角料进行了粉碎后的物质。

作为使用了植物来源原料的PET,可以列举出乙二醇以及对苯二甲酸中的至少一个为植物来源的PET。对于PET是否为使用了植物来源原料,例如,能够通过ASTM D6866“利用放射性碳(C14)测量法来确定生物起源碳浓度的标准”来进行确认。

从环境保护的观点来看,作为PET,优选为使用了再利用PET、植物来源原料的PET。关于使用了植物来源原料的PET,既可以为未使用过的,又可以为使用完毕的。

PET既可以单独地使用一种,又可以同时使用两种以上。

从所获得的聚酯的结晶性控制的观点来看,PET的IV值优选为0.2以上且1.2以下,更加优选为0.3以上且1.1以下,进一步优选为0.4以上且0.6以下。

PET的IV值为固有粘度,并成为PET的分子量的指标。PET的IV值能够通过缩聚时间等来进行调整。

PET的IV值为,在将苯酚和1,1,2,2-四氯乙烷以质量比1:1进行了混合而成的30mL的混合溶剂中溶解0.3g的PET,并对于所获得的溶液,使用乌氏(Ubbelohde)粘度计在30℃下测量出来的值。

从所获得的聚酯的结晶性控制的观点来看,混合原料中的PET的含有量相对于混合原料的总质量,优选为30质量%以上且55质量%以下,更加优选为40质量%以上且55质量%以下,进一步优选为50质量%以上且55质量%以下。

此外,来自PET的酸成分相对于酸成分的合计100摩尔%的比例优选为40摩尔%以上且75摩尔%以下,更加优选为50摩尔%以上且75摩尔%以下,进一步优选为60摩尔%以上且75摩尔%以下。

另外,在此所称的“酸成分”为混合原料中所包含的全部的酸成分。在酸成分中包含有来自PET的酸成分(例如,对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯等)、多元羧酸成分以及后述的一元羧酸。

1.3.1.2.衍生自多元羧酸的结构单位

聚酯中的衍生自多元羧酸的结构单位通过作为混合原料中所含有的原料的多元羧酸进行反应,从而被导入至聚酯中。

作为多元羧酸,可以列举出二元羧酸、三元以上的羧酸。二元羧酸以及三元以上的羧酸既可以任一方使用多种,又可以适当地同时使用。

作为二元羧酸,例如,可以列举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸(例如,两个羧基键合在萘的1,4-位、1,5-位、1,6-位、1,7-位、2,6-位或者2,7-位而成的化合物)以及它们的低级烷基酯或者酸酐等芳香族二羧酸、琥珀酸、异癸基琥珀酸、十二碳烯基琥珀酸、马来酸、富马酸、己二酸、癸二酸、呋喃二甲酸以及它们的低级烷基酯或者酸酐等脂肪族羧酸等。

作为对苯二甲酸、间苯二甲酸的低级烷基酯,可以列举出例如对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、间苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二丁酯、间苯二甲酸二丁酯等。

在它们当中,从在可操作性以及成本上优异这点来看,作为二元羧酸,优选为对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸。

作为三元以上的羧酸,例如,可以列举出偏苯三酸、均苯四酸、1,2,4-环己烷三羧酸、2,5,7-萘三羧酸、1,2,4-萘三羧酸、1,2,5-己三羧酸、1,2,7,8-辛烷四羧酸以及它们的酸酐和低级烷基酯等。

在它们当中,从在可操作性以及成本上优异这点来看,作为三元以上的羧酸,优选为偏苯三酸、偏苯三酸酐、均苯四酸、均苯四酸酐,特别地优选为偏苯三酸以及其酸酐。

混合原料中的多元羧酸成分的含有量相对于混合原料的总质量,优选为15质量%以上且30质量%以下,更加优选为15质量%以上且25质量%以下,进一步优选为15质量%以上且20质量%以下。

此外,多元羧酸成分相对于酸成分的合计100摩尔%的比例优选为25摩尔%以上且60摩尔%以下,更加优选为25摩尔%以上且50摩尔%以下,进一步优选为25摩尔%以上且40摩尔%以下。

1.3.1.3.衍生自多元醇的结构单位

聚酯中的衍生自多元醇的结构单位通过作为混合原料中所含有的原料的多元醇进行反应,从而被导入至聚酯中。

多元醇至少包含三羟甲基丙烷,在聚酯中至少包含衍生自作为多元醇的三羟甲基丙烷的结构单位。聚酯中的衍生自三羟甲基丙烷的结构单位的含有量相对于100摩尔份的衍生自酸成分的结构单位,为1摩尔份以上且4摩尔份以下,优选为1.5摩尔份以上且4摩尔份以下。

因此,混合原料中的三羟甲基丙烷的含有量相对于100摩尔份的酸成分为1摩尔份以上,优选为1摩尔份以上且5摩尔份以下,进一步优选为1摩尔份以上且4摩尔份以下,最优选为1.5摩尔份以上至3摩尔份以下。

此外,混合原料中的三羟甲基丙烷的含有量相对于混合原料的总质量,优选为0.1质量%以上且5质量%以下,更加优选为0.2质量%以上且3质量%以下,进一步优选为0.4质量%以上且2质量%以下。

当三羟甲基丙烷的含有量在上述下限值以上时,反应性变得更加良好,且能够进一步抑制聚酯的着色。此外,结合材料的在纤维体中的纤维和纤维的粘结性提高。当三羟甲基丙烷的含有量在上述上限值以下时,包含聚酯的结合材料的在高温环境下的保存性进一步提高。此外,能够进一步抑制聚酯中的凝胶的产生。

当聚酯中的衍生自三羟甲基丙烷的结构单位的含有量在上述下限值以上时,能够进一步减少聚酯的着色。此外,包含聚酯的结合材料的在纤维体中的纤维和纤维的粘结性提高。当衍生自三羟甲基丙烷的结构单位的含有量在上述上限值以下时,结合材料的在高温环境下的保存性进一步提高。

多元醇优选为进一步包含双酚A环氧丙烷加合物。即,聚酯更加优选为包含衍生自双酚A环氧丙烷加合物的结构单位。

在包含聚酯中的衍生自双酚A环氧丙烷加合物的结构单位的情况下,其含有量相对于100摩尔份的衍生自酸成分的结构单位,优选为18摩尔份以上且28摩尔份以下,更加优选为20摩尔份以上且27摩尔份以下。

作为双酚A环氧丙烷加合物,例如可以列举出聚氧丙烯-(2.0)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧丙烯-(2.2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧丙烯-(2.3)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧丙烯-(2.4)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧丙烯(3.3)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧丙烯(6)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷等。另外,在此处所例示的化合物的名称中的“丙烯”字句之后的括号内的数值表示环氧丙烷(PO)的平均添加摩尔数。

在使用双酚A环氧丙烷加合物的情况下,既可以单独地使用一种,又可以同时使用两种以上。

作为多元醇成分,也可以进一步包含双酚A环氧丙烷加合物以外的二元醇(以下,也称为“其他的二元醇”)、三羟甲基丙烷以外的三元以上的醇(以下,也称为“其他的三元以上的醇”)。

作为其他的二元醇,例如,可以列举出聚氧乙烯-(2.0)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧乙烯-(2.2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧乙烯-(2.3)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、聚氧丙烯(2.2)-聚氧乙烯-(2.0)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷等芳香族醇、乙二醇、新戊二醇、丙二醇、己二醇、聚乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇、三甘醇、1,4-环己烷二甲醇、D-异山梨醇、L-异山梨醇、异甘露糖醇、四氢呋喃二醇、1,4-二羟基-2-丁烯等脂肪族醇等。另外,在此例示的化合物的名称中的“乙烯”的字句之后的括号内的数值表示环氧乙烷(EO)的平均添加摩尔数,“丙烯”的字句之后的括号内的数值表示PO的平均添加摩尔数。

其他的二元醇既可以单独地使用一种,又可以同时使用两种以上。

作为其他的三元以上的醇,例如,可以列举出山梨糖醇、1,4-山梨聚糖、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、丙三醇、2-甲基-1,2,3-丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、1,3,5-三羟基苯、甘油等。

其他的三元以上醇既可以单独地使用一种,又可以同时使用两种以上。

在混合原料中包含双酚A环氧丙烷加合物的情况下,其含有量相对于100摩尔份的酸成分,优选为18摩尔份以上且28摩尔份以下,更加优选为20摩尔份以上且27摩尔份以下。

此外,混合原料中的双酚A环氧丙烷加合物的含有量相对于混合原料的总质量,优选为25质量%以上且45质量%以下,更加优选为25质量%以上且40质量%以下,进一步优选为25质量%以上且35质量%以下。

1.3.1.4.其他的结构单位

聚酯除了上述的结构单位以外,也可以包括衍生自其他的成分的结构单位。即,成为原料的混合原料也可以包含PET、多元羧酸以及多元醇以外的成分(其他的成分)。衍生自其他的成分的结构单位通过作为混合原料中所含有的原料的其他的成分进行反应,从而被导入至聚酯中。

作为其他的成分,例如,可以列举出一元羧酸、一元醇等。作为一元羧酸,例如,可以列举出:苯甲酸、对甲基苯甲酸等碳原子数30以下的芳香族羧酸;硬脂酸、山嵛酸等碳原子数30以下的脂肪族羧酸;肉桂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等在分子内具有一个以上的双键的不饱和羧酸等。

作为一元醇,例如,可以列举出苯甲醇等碳原子数30以下的芳香族醇;油醇、月桂醇、鲸蜡醇、硬脂醇、山嵛醇等碳原子数30以下的脂肪族醇等。

从结合材料的保存性的观点来看,聚酯的玻璃化转变温度(Tg)优选为65℃以上,更加优选为65℃以上且85℃以下,进一步优选为70℃以上且80℃以下。当聚酯的玻璃化转变温度在上述下限值以上时,包含聚酯的结合材料的在高温环境下的保存性更加提高。当聚酯的玻璃化转变温度在上述上限值以下时,由结合材料实施的纤维和纤维的粘结性更加提高。

聚酯的玻璃化转变温度通过以下的方式求出。即,使用示差扫描热量计,求出以20℃/min的升温速度进行测量时的图表的低温侧的基线和玻璃化转变温度附近处的吸热曲线的切线的交点的温度,并将其作为玻璃化转变温度。

聚酯的软化温度优选为100℃以上且150℃以下,更加优选为100℃以上且140℃以下。当聚酯的软化温度在上述下限值以上时,包含聚酯的结合材料以及所制造出的纤维体的在高温环境下的保存稳定性更加提高。当聚酯的软化温度在上述上限值以下时,包含聚酯的结合材料的粘结性更加提高。

聚酯的软化温度通过以下的方式求出。即,使用流动性测试仪,通过1mmφ×10mm的喷嘴,在20kgf的载荷、5℃/min的升温速度的等速升温下进行测量,对1.0g的聚酯中的一半的量流出时的温度进行测量,并将其作为软化温度。

聚酯的酸值(AV)优选为10mgKOH/g以上且40mgKOH/g以下,更加优选为10mgKOH/g以上且30mgKOH/g以下。当聚酯的酸值在上述下限值以上时,聚酯的生产率提高。当聚酯的酸值在上述上限值以下时,聚酯的耐湿性提高,且变得易于获得难以受使用环境的影响的结合材料。

聚酯的酸值是指,将为了中和每1g试料的羧基所需的氢氧化钾的数量用毫克数来表示的值,且用单位:mgKOH/g来表示。聚酯的酸值为,将聚酯溶解在苯甲醇中,并将甲酚红作为指示剂且使用0.02规定的KOH溶液进行滴定而求出的值。

虽然聚酯的分子量并未被特别地限定,但是从能够提高玻璃化转变温度并且降低软化温度的观点来看,重量平均分子量(Mw)在从优选为5000以上更加优选为8000以上至优选为30000以下更加优选为20000以下的范围内。此外,从同样的观点来看,数均分子量(Mn)在从优选为1000以上更加优选为2000以上至优选为10000以下更加优选为8000以下的范围内。

虽然聚酯的分子量分布未被特别地限定,但是从能够提高玻璃化转变温度并且降低软化温度的观点来看,通过凝胶渗透色谱(GPC)所测量出的重量平均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)在从优选为2以上更加优选为2.5以上进一步优选为3以上至优选为30以下更加优选为10以下的范围内。

1.3.1.5.聚酯的制造方法

对聚酯的制造方法的一个示例进行说明。聚酯的制造方法包括使包含上述的PET、多元羧酸成分以及多元醇成分、根据需要还包含其他的成分的混合原料进行反应的工序。

使混合原料进行反应的工序优选为,包括酯化反应以及酯交换反应中的至少一方。此外,优选为,在使混合原料进行反应的工序之后,进行缩聚反应。

具体而言,将混合原料和催化剂等投入到反应容器中,加热升温,进行酯化反应以及酯交换反应中的至少一个,去除在反应中产生的水或者醇。然后,继续进行缩聚反应,此时逐渐对反应装置内进行减压,在150mmHg(20kPa)以下优选为在15mmHg(2kPa)以下的压力下,一边使多元醇成分馏出去除一边进行缩聚,从而能够制造出聚酯。

作为在酯化反应或者酯交换反应以及缩聚反应时使用的催化剂未被特别地限制,例如可以列举出:具有烷氧基的烷氧基钛化合物、羧酸钛、羧酸氧钛、羧酸氧钛盐、钛螯合物等钛化合物;二丁基氧化锡等有机锡;氧化锡、2-乙基己烷锡等无机锡等。此外,除上述以外,作为催化剂例如也可以使用醋酸钙、醋酸钙水合物、醋酸锌、三氧化二锑、二氧化锗等。

作为具有烷氧基的烷氧基钛化合物,例如,可以列举出四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丙氧基钛、四丁氧基钛、四戊氧基钛、四辛氧基钛等。

作为羧酸钛化合物,例如,可以列举出甲酸钛、乙酸钛、丙酸钛、辛酸钛、草酸钛、琥珀酸钛、马来酸钛、己二酸钛、癸二酸钛、己烷三羧酸钛、异辛烷三羧酸钛、辛烷四羧酸钛、癸烷四羧酸钛、苯甲酸钛、邻苯二甲酸钛、对苯二甲酸钛、间苯二甲酸钛、1,3-萘二羧酸钛、4,4-联苯二羧酸钛、2,5-甲苯二羧酸钛、蒽二羧酸钛、偏苯三酸钛、2,4,6-萘三羧酸钛、均苯四酸钛、2,3,4,6-萘四羧酸钛等。

在它们当中,从易于获得挥发性有机化合物(VOC:Volatile Organic Compound)的总量(TVOC:Total Volatile Organic Compound)被减少了的聚酯这点来看,作为催化剂,优选为钛类化合物,在其中特别地优选为四丁氧基钛。

催化剂既可以单独地使用一种,又可以同时使用两种以上。

酯化反应或者酯交换反应以及缩聚反应时的聚合温度优选为180℃以上且280℃以下,更加优选为200℃以上且270℃以下。当聚合温度在上述下限值以上时,聚酯的生产率提高。当聚合温度在上述上限值以下时,能够抑制聚酯的分解、成为臭气的主要原因的挥发成分的副生成,且能够降低TVOC。

聚合终点例如由聚酯的软化温度决定。例如,直到搅拌叶片的扭矩成为表示所希望的软化温度的值为止而进行了缩聚反应之后,使聚合结束即可。在此,使“聚合结束”是指,停止反应容器的搅拌,向反应容器的内部导入氮,并使容器内成为常压的情况。根据需要,也可以将冷却后获得的聚酯粉碎成所希望的大小。

1.3.2.凝集抑制剂

本实施方式的结合材料包括凝集抑制剂。凝集抑制剂具有使成为粉体的结合材料的粒子互相之间难以凝集的功能。凝集抑制剂优选为使用在聚酯的粒子的表面上配置(也可以涂敷(被覆)等)的种类。另外,凝集抑制剂对于聚酯的粒子以及对于结合材料全体的粒子均有效。

作为这样的凝集抑制剂可以列举出由无机物组成的微粒,且通过将其配置在结合材料的表面上,从而能够获得非常优异的凝集抑制效果。另外,凝集是指,同种或者异种的物体通过静电力、范德华力而物理性地相接地存在的状态。此外,在多个物体的集合体(例如粉体)中,在未凝集的状态的情况下,并不一定是指构成该集合体的物体的全部被离散配置。即,未凝集的状态也包括构成集合体的物体的一部分凝集了的状态,即使这样的凝集的物体的量成为集合体整体的10质量%以下,优选为5质量%以下的程度,也使该状态包括在多个物体的集合体中“未凝集的状态”中。另外,虽然在将粉体装袋等的情况下,成为粉体的粒子相互接触而存在的状态,但是在能够通过温和的搅拌、由气流实施的分散、自由落下等而施加不破坏粒子程度的外力从而使粒子成为离散的状态的情况下,也包括在未凝集的状态中。

作为凝集抑制剂的材质的具体例,能够列举出二氧化硅、气相二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化锆、钛酸锶、钛酸钡、碳酸钙。

虽然凝集抑制剂的粒子的平均粒径(数均粒径)并未被特别限定,但是优选为0.001μm以上且1μm以下,更加优选为0.008μm以上且0.6μm以下。凝集抑制剂的粒子接近所谓的纳米颗粒的范畴,由于粒径小,因此普遍成为一次粒子,但是通过一次粒子的多次结合也可以成为高次的粒子。如果凝集抑制剂的一次粒子的粒径在上述范围内,则能够在结合材料的表面上良好地进行涂敷,且能够赋予充分的凝集抑制效果。

如果结合材料中的凝集抑制剂的含有量相对于100质量份的结合材料设为0.1质量份以上且5质量份以下,则能够获得上述效果,且从提高该效果以及/或者抑制凝集抑制剂从所制造的纤维体上脱落的情况等观点来看,相对于100质量份的结合材料,优选为0.2质量份以上且4质量份以下,更加优选为0.5质量份以上且3质量份以下。

作为将凝集抑制剂配置(涂敷)在结合材料的表面上的方法,并未被特别地限定,也可以通过熔融混炼等与聚酯一起调配凝集抑制剂。但是,当设为这样时,由于凝集抑制剂的大部分被配置在聚酯粒子的内部,因此会有凝集抑制效果相对于凝集抑制剂的添加量而变小的情况。凝集抑制剂从其凝集抑制机制来看,更加优选尽可能地配置在结合材料的粒子的表面上。作为在结合材料的表面上配置凝集抑制剂的方式,可以列举出涂敷、被覆等。

作为将凝集抑制剂向结合材料的表面进行配置的方法,虽然也可以通过仅使两者混合并通过静电力、范德华力而附着在表面上,但是优选将结合材料的粉体和凝集抑制剂投入到高速旋转的搅拌机中并均匀混合的方法。作为这样的装置能够使用公知的装置,可以列举出FM搅拌机、亨舍尔搅拌机、超级搅拌机等。

通过这样的方法从而能够在结合材料的粒子的表面上配置凝集抑制剂的粒子。被配置于粒子的表面上的凝集抑制剂的粒子有时至少一部分以进入或者嵌入到结合材料的粒子的表面中的状态进行配置的情况,能够使凝集抑制剂难以从结合材料的粒子上脱落,从而能够实现稳定的凝集抑制效果。

1.3.3.其他的结构

结合材料也可以根据需要而含有合成树脂、着色剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、带电抑制剂、带电调节剂、有机溶剂、表面活性剂、防霉剂/防腐剂、防氧化剂、氧吸收剂等。此外,这些成分也可以作为结合材料的一个成分而与结合材料的粒子分体地进行调配。

作为合成树脂,可以列举出聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯琥珀酸酯、聚丁二酸丁二酯、聚羟基丁酸、聚乳酸、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等。此外,合成树脂既可以被共聚或被改性,又可以使用通过共聚或改性而成为非晶态的苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂、烯烃树脂、氯乙烯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯醇树脂、乙烯基醚树脂、N-乙烯基树脂、苯乙烯-丁二烯树脂等。

结合材料在作为纤维体的原料的情况下,具有使纤维粘结的功能。此外,结合材料在作为纤维体的原料的情况下,具有维持且提高纤维体的拉伸、撕裂等的机械强度和纸张强度的功能。另外,关于这样的结合材料是否被包含在纤维体中,例如,能够通过IR(红外光谱)、NMR(核磁共振)、MS(质谱分析)、各种色谱法等进行确认。

1.4.结合材料的物性

1.4.1.结合材料的粘度

结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度高于3500泊。结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度优选为4000泊以上,更加优选为4500泊以上,进一步优选为5000泊以上。通过结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度高于3500泊,从而可以抑制在制造纤维体时纤维体的表面附近处的结合材料朝向内部渗透的情况,且在该情况下易于润湿扩散。由此,纤维体的表面附近处的结合材料中所包含的聚酯易于与短纤维等微粉进行粘结,从而能够抑制微粉的脱落。

结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度的上限为50000泊以下,优选为30000泊以下,更加优选为10000泊以下。如果结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度的上限为该程度,则在纤维体的成型时不需要过度的压力就能够变形、流动并扩展。

结合材料的动态粘弹性测量能够利用动态粘弹性测量装置并按照常规方法来进行。作为动态粘弹性装置,例如,可以列举出株式会社ユーピーエム公司生产的“RheosolG3000”。虽然供测量的结合材料的形状并未被特别地限定,但是例如设为团粒状、条状、片状。在测量中使用适合试料的形状的夹具。作为测量的条件,例如,从室温起以5℃/分钟的升温速度进行加热,例如在从100℃至180℃的温度范围内,施加频率1Hz的应力,并对其响应进行检测。通过设为这样,可以获得粘度、弹性模量等的温度依赖性的数据。通过从所获得的数据中读取出150℃下的粘度,从而能够知道结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度。

1.4.2.结合材料的玻璃化转变温度

在本说明书中,结合材料的玻璃化转变温度和上述的聚酯的玻璃化转变温度相同。但是,当在结合材料中含有玻璃化转变温度不同的多种的聚酯的情况下,结合材料的玻璃化转变温度设为与具有最低的玻璃化转变温度的聚酯的玻璃化转变温度相同。

结合材料的玻璃化转变温度从保存性的观点来看优选为65℃以上,更加优选为65℃以上且85℃以下,进一步优选为70℃以上且80℃以下。当结合材料的玻璃化转变温度在上述下限值以上时,结合材料的在高温环境下的保存性更加提高。当结合材料的玻璃化转变温度在上述上限值以下时,由结合材料实施的纤维与纤维的粘结性更加提高。

结合材料的玻璃化转变温度能够与上述的聚酯的玻璃化转变温度同样地求得。

1.4.3.结合材料的软化温度

结合材料的软化温度优选为100℃以上且150℃以下,更加优选为100℃以上且140℃以下。如果结合材料的软化温度处于该范围中,则能够形成具有更加良好的机械强度的纤维体。

结合材料的软化温度能够与上述的聚酯的情况同样地求得。

1.4.4.结合材料的平均粒径

结合材料优选地使用通过上述的搅拌机等被粉碎的粉体。结合材料的粉体的粒子的体积基准的平均粒径考虑提高要形成的纤维体的机械强度等而被适当地设定,并能够一并进行粉碎、分级操作。结合材料的优选的体积平均粒径d依赖于纤维体中的复合体的调配量,在调配量为5质量%以上且70质量%以下的情况下,体积平均粒径d优选为1μm以上且100μm以下,更加优选为3μm以上且50μm以下。

另外,复合体的粒子的体积平均粒径可以具有偏差(分布),可以设为,对于单独的一个复合体,在以100以上n数而获得分布中假设正态分布的情况下,σ为0.1μm以上且25μm以下,优选为0.1μm以上且12μm以下,更加优选为0.6μm以上6μm以下。另外,粒径分布能够为所谓的双峰(双峰分布)或多峰,由此,有能够实现纤维体的强度的提高的情况。在粒径分布成为多峰的情况下,能够在各自的分布的峰值附近处考虑平均值,关于这种情况下的平均值,能够和关于上述的体积平均粒径d而记述的内容同样地进行设定。

此外,虽然结合材料的粒子的外形形状优选为接近球形,但是并未特别地限定于此,也可以为圆盘状、纺锤形、不规则形状等形状。结合材料的粒子的作为整体的体积平均粒径可以被适当设定。结合材料的粒子的体积平均粒径能够通过分级操作等来对体积平均粒径、粒径分布等进行调节。

结合材料的粒子的体积平均粒径能够通过例如以激光衍射散射法为测量原理的粒度分布测量装置来测量。作为粒度分布测量装置,例如,可以列举出以动态光散射法为测量原理的粒度分布计(例如,“マイクロトラックUPA”日機装株式会社生产)。此外,个数基准的粒径累计频率能够通过例如使粒子悬浮于水中的湿式流式粒径/形状分析装置(シスメックス公司生产、商品名“FPIA-2000”)来进行。

1.5.结合材料的制造方法

本实施方式的结合材料例如能够通过如下工序来制造,即:混炼工序,其对聚酯进行熔融混炼;团粒化工序,其使结合材料团粒化;粉碎工序,其对团粒化了的结合材料进行粉碎;混合工序,其向粉碎物添加凝集抑制剂并通过高速搅拌机等进行混合。凝集抑制剂也可以在混炼工序中进行添加。此外,在含有合成树脂、着色剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、带电抑制剂、带电调节剂、有机溶剂、表面活性剂、防霉剂/防腐剂、防氧化剂、氧吸收剂等的情况下,也能够在适当的工序中进行添加。

熔融混炼例如能够使用捏合机、班伯里混炼机、单轴挤出机、多轴挤出机、双滚筒、三滚筒、连续式捏合机、连续式双滚筒等来进行。粉碎能够通过锤式粉碎机、销式粉碎机、切碎机、碎浆机、涡轮粉碎机、盘式粉碎机、筛式粉碎机、喷射式粉碎机等粉碎机来进行。能够适当地使它们组合而获得结合材料的团粒或粉体。

粉碎的工序也可以分阶段进行,首先,在以使大概的粒径成为1mm程度的方式进行粗粉碎之后,以成为目的的粒径的方式进行细粉碎等。在这样的情况下在各阶段中,也能够适当地利用例示的装置。进一步,也能够使用用于提高结合材料的粉碎的效率的冷冻粉碎法。能够将这样获得的结合材料的粉体作为结合材料,且会有包含各种各样的粒径的物质的情况。因此,也可以根据需要使用公知的分级装置进行分级。

2.纤维体的制造方法

本实施方式的纤维体的制造方法至少包括混合上述的纤维和上述的结合材料而获得混合物的工序和对混合物进行加热的工序。所获得的纤维体成为包含上述的结合材料和多个纤维,且通过结合材料而对多个纤维进行了粘结的物质。

获得混合物的工序、对混合物进行加热的工序均可以以广泛的方式来进行。获得混合物的工序例如,能够通过将纤维和结合材料在大气中进行混合来进行。对混合物进行加热的工序例如,能够通过对混合物利用热压机、加热辊等进行加热,并使结合材料熔融或者软化来进行。对混合物进行加热的工序中的温度可以以成为结合材料的软化温度以上的温度的方式而被适当设定。

纤维体的制造方法除了获得混合物的工序、对混合物进行加热的工序之外,还可以包括获得纤维的工序、对纤维进行处理的工序、成型混合物的工序、对混合物进行加压的工序、成型纤维体的工序等适当的工序

在作为纤维体而制造薄片的情况下,也可以根据需要例如包括从由如下工序构成的群中选择的至少一个工序,即:切断工序,其将作为原料的纸浆板、废纸等在空气中进行切断;解纤工序,其将原料在空气中解纤成纤维状;分级工序,其从被解纤的解纤物中对夹杂物和通过解纤而变短的纤维在空气中进行分级;筛选工序,其从解纤物中对较长的纤维(长纤维)和未被充分解纤的未解纤片在空气中进行筛选;加压工序,其对堆积物以及纤维体中的至少一方进行加压;切断工序,其对纤维体进行切断;以及包装工序,其对纤维体进行包装。

在纤维体中,纤维和结合材料的混合比率能够根据要制造的纤维体的强度、用途等适当地进行调节。如果纤维体为复印纸张等薄片,则结合材料相对于纤维的比例为,例如5质量%以上且70质量%以下。

根据本实施方式的纤维体的制造方法,由于使用上述的结合材料,因此可以在对混合物进行加热时,抑制纤维体的表面附近处的结合材料朝向内部渗透的情况,且结合材料在该情况下易于润湿扩散。由此,纤维体的表面附近处的结合材料中所包含的聚酯易于与短纤维等微粉进行粘结,从而能够制造出抑制了微粉的脱落的纤维体。

3.纤维体的制造装置

在下文中,对能够制造作为纤维体的薄片的纤维体制造装置进行说明。

参照附图,对本实施方式所涉及的纤维体制造装置的一个示例进行说明。图1为示意性地表示本实施方式所涉及的纤维体制造装置100的图。在纤维体制造装置100中,作为纤维体,而制造出对被解纤了的上述的纤维和包含聚酯及凝集抑制剂的上述的结合材料进行加热而通过结合材料使多个纤维粘结而成的薄片S。

如图1所示,纤维体制造装置100例如包括供给部10、粗碎部12、解纤部20、筛选部40、第一料片形成部45、旋转体49、混合部50、堆积部60、第二料片形成部70、薄片形成部80和切断部90。

供给部10向粗碎部12供给原料。供给部10为例如用于向粗碎部12连续地投入原料的自动投入部。通过供给部10供给的原料为例如废纸、纸浆板等包括上述的纤维的物质。

粗碎部12对通过供给部10供给的原料在大气中等气体中进行切断,从而使其成为碎片。碎片的形状、大小为例如数厘米(cm)见方的碎片。在图示的示例中,粗碎部12具有粗碎刀刃14,且能够通过粗碎刀刃14来对被投入的原料进行切断。作为粗碎部12例如使用切碎机。通过粗碎部12而被切断的原料在由料斗1接受之后,经由管2而被转移至解纤部20中。

解纤部20对通过粗碎部12而被切断的原料进行解纤。在此,“进行解纤”是指,将由多个纤维粘结而成的原料解开成一根一根的纤维。解纤部20也具有使附着于原料上的树脂粒、油墨、调色剂、防渗剂等物质从纤维上分离的功能。

将穿过了解纤部20的物质称为“解纤物”。在“解纤物”中除了解开的解纤物纤维之外,有时还包括在解开纤维时从纤维中分离出的树脂粒、油墨、调色剂等颜色材料、防渗剂、纸力增强剂等添加剂。被解开的解纤物的形状为绳状。被解开的解纤物既可以以不与其他的被解开的纤维相互缠绕的状态、即以独立的状态而存在,也可以以与其他的被解开的解纤物相互缠绕而成为块状的状态、即以形成团块的状态而存在。

解纤部20以干式的方式而进行解纤。在此,将并非在液体中而是在大气中等气体中执行解纤等处理的方式称为干式。作为解纤部20,例如使用叶轮研磨机。解纤部20具有使气流产生的功能,所述气流对原料进行抽吸并将解纤物排出。由此,解纤部20能够通过自身所产生的气流,从导入口22对原料与气流一起进行抽吸,并实施解纤处理,且将解纤物向排出口24进行输送。穿过了解纤部20的解纤物经由管3而被转移至筛选部40。另外,用于使解纤物从解纤部20输送至筛选部40的气流既可以利用解纤部20所产生的气流,也可以设置鼓风机等气流产生装置并利用其气流。

筛选部40从导入口42将通过解纤部20而被解纤的解纤物导入,且根据纤维的长度进行筛选。筛选部40具有滚筒部41和罩壳部43,该罩壳部43对滚筒部41进行收纳。作为滚筒部41例如使用筛子。滚筒部41具有网,并能够筛分为小于网的网孔尺寸的大小的纤维或者粒子即穿过了网的第一筛选物、和大于网的网孔尺寸的大小的纤维或未解纤片或团块即未穿过网的第二筛选物。例如,第一筛选物经由管7而被输送至堆积部60。第二筛选物从排出口44经由管8而被返回至解纤部20中。具体而言,滚筒部41为通过电机而被旋转驱动的圆筒的筛子。作为滚筒部41的网,例如使用金属丝网、将设有切缝的金属板拉伸而成的多孔金属网、在金属板上通过冲压机等而形成了孔的冲孔金属板。

第一料片形成部45将穿过了筛选部40的第一筛选物输送至管7中。第一料片形成部45包括网带46、张紧辊47和抽吸机构48。

抽吸机构48能够将穿过筛选部40的开口并在空气中分散的第一筛选物抽吸到网带46上。第一筛选物堆积在进行移动的网带46上,从而形成料片V。网带46、张紧辊47以及抽吸机构48的基本结构与后述的第二料片形成部70的网带72、张紧辊74以及抽吸机构76相同。

料片V通过经由筛选部40以及第一料片形成部45,从而被形成为包含较多空气而柔软蓬松的状态。被堆积在网带46上的料片V被向管7中投入,且被向堆积部60输送。

旋转体49能够切断料片V。在图示的示例中,旋转体49具有基部49a和突部49b,该突部49b从基部49a突出。突部49b例如具有板状的形状。在图示的示例中,突部49b设置四个,四个突部49b被等间隔地进行设置。通过基部49a向方向R进行旋转,从而突部49b能够以基部49a为轴进行旋转。通过利用旋转体49对料片V进行切断,从而能够例如减少被供给至堆积部60的每单位时间的解纤物的量的变动。

旋转体49被设置在第一料片形成部45的附近处。在图示的示例中,旋转体49被设置于,在料片V的路径中位于下游侧的张紧辊47a的附近处。旋转体49被设置在突部49b能够与料片V接触的位置,且不与堆积料片V的网带46接触的位置。由此,能够抑制网带46因突部49b而磨损的情况。突部49b与网带46之间的最短距离为,例如0.05mm以上且0.5mm以下。这是不会使网带46受到损伤且能够对料片V进行切断的距离。

混合部50对通过了筛选部40的第一筛选物、上述的结合材料、根据需要而被添加的由添加剂构成的添加物进行混合。混合部50具有:添加物供给部52,其对添加物进行供给;管54,其对第一筛选物和添加物进行输送;鼓风机56。在图示的示例中,添加物从添加物供给部52经由料斗9而被供给至管54中。管54与管7连续。

在混合部50中,通过鼓风机56使气流产生,能够在管54中在使第一筛选物和添加物混合的同时进行输送。另外,使第一筛选物和添加物混合的机构并未被特别地限定,既可以为通过高速旋转的叶片进行搅拌的机构,又可以为如V型搅拌机那样利用容器的旋转的机构。

作为添加物供给部52,使用如图1所示那样的螺旋给料机、未图示的圆盘给料机等。从添加物供给部52被供给的添加物包括上述的结合材料。在结合材料被供给的时间点,多个纤维并未被粘结。结合材料在通过薄片形成部80时熔融,而使多个纤维粘结。

另外,在从添加物供给部52被供给的添加物中,除了结合材料之外,也可以根据要制造的薄片的种类而包含有用于使纤维着色的着色剂、用于抑制纤维的凝集和结合材料的凝集的凝集抑制剂、用于使纤维等难以燃烧的阻燃剂。通过了混合部50的混合物经由管54而被转移至堆积部60。

堆积部60将通过了混合部50的混合物从导入口62导入,并对缠绕的解纤物解开,且在空气中使其分散的同时使其下降。由此,堆积部60能够在第二料片形成部70上使混合物均匀性良好地进行堆积。

堆积部60具有滚筒部61和罩壳部63,该罩壳部63对滚筒部61进行收纳。作为滚筒部61使用进行旋转的圆筒的筛子。滚筒部61具有网,且使通过了混合部50的混合物中所包含的、小于网的网孔尺寸的大小的纤维和结合材料的粒子落下。滚筒部61的结构例如与滚筒部41的结构相同。

另外,滚筒部61的“筛子”也可以不具有对特定的对象物进行筛选的功能。即,作为滚筒部61而使用的“筛子”是指具备网的部件,滚筒部61也可以使被导入至滚筒部61中的混合物的全部落下。

第二料片形成部70供穿过了堆积部60的穿过物堆积,并形成料片W。第二料片形成部70例如具有网带72、张紧辊74和抽吸机构76。

网带72一边进行移动,一边供穿过了堆积部60的开口的穿过物进行堆积。网带72通过张紧辊74而被张紧,且成为难以使穿过物穿过但会使空气穿过的结构。网带72通过张紧辊74进行自转,从而进行移动。通过在网带72连续地进行移动的同时,使穿过了堆积部60的穿过物连续地下落堆积,从而在网带72上形成料片W。

抽吸机构76被设置在网带72的下方处。抽吸机构76能够使朝向下方的气流产生。通过抽吸机构76,能够将通过堆积部60而在空气中分散的混合物抽吸到网带72上。由此,能够加快从堆积部60的排出速度。进一步,通过抽吸机构76,能够在混合物的落下路径中形成朝下气流,从而能够防止在落下过程中解纤物、添加物缠绕的情况。

如以上那样,通过经由堆积部60以及第二料片形成部70,从而形成包含较多空气而柔软蓬松的状态的料片W。堆积在网带72上的料片W被向薄片形成部80输送。

另外,在图示的示例中,设置了对料片W进行调湿的调湿部78。调湿部78对于料片W添加水或水蒸气,从而能够对料片W和水的量比进行调节。

薄片形成部80对堆积于网带72上的料片W进行加压加热而成型薄片S。在薄片形成部80中,通过对于在料片W中混合了的解纤物以及添加物的混合物加热,从而能够使混合物中的多个纤维互相经由添加物进行粘结。

薄片形成部80具备对料片W进行加压的加压部82和对被加压部82加压的料片W进行加热的加热部84。加压部82由一对砑光辊85构成,并对料片W施加压力。料片W因被加压而其厚度变小,且料片W的堆积密度升高。作为加热部84,例如,使用加热辊、热压成型机、热板、热风鼓风机、红外线加热器和闪光灯定影器。在图示的示例中,加热部84具备一对加热辊86。通过将加热部84设为加热辊86来构成,从而与将加热部84设为板状的加压装置来构成的情况相比,能够在连续地对料片W进行输送的同时成型薄片S。砑光辊85和加热辊86例如以使它们的旋转轴成为平行的方式而进行配置。在此,砑光辊85能够对料片W施加与由加热辊86施加在料片W上的压力相比更高的压力。另外,砑光辊85、加热辊86的数量并未被特别地限定。

切断部90对通过薄片形成部80而成型的薄片S进行切断。在图示的示例中,切断部90具有第一切断部92和第二切断部94,所述第一切断部92在与薄片S的输送方向交叉的方向上切断薄片S,所述第二切断部94在与输送方向平行的方向上切断薄片S。第二切断部94例如对通过了第一切断部92的薄片S进行切断。

通过以上方式,而使预定的尺寸的单张的薄片S被成型。被切断的单张的薄片S被向排出部96排出。

根据本实施方式的纤维体的制造装置,由于使用上述的结合材料,因此可以通过结合材料来抑制纤维粉等颗粒的产生。由此,例如,能够将装置内的颗粒的堆积抑制为较小。

4.实施例以及比较例

在下文中示出实施例以及比较例,并对本发明进一步进行说明,但是本发明并非被以下的示例进行任何限定。

4.1.评价试料的制作

4.1.1.实施例1

通过以下的方式获得实施例1的结合材料。

4.1.1.(1)聚酯的合成

相对于100摩尔份的酸成分,将72摩尔份的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、27.9摩尔份的对苯二甲酸、0.1摩尔份的己二酸、24摩尔份的聚氧丙烯-(2.3)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、2摩尔份的三羟甲基丙烷和作为催化剂相对于酸成分的500ppm的四丁氧基钛投入到附带具备蒸馏塔的反应容器中。另外,关于PET,将由1摩尔的对苯二甲酸以及1摩尔的乙二醇构成的单元作为1摩尔的PET,关于1摩尔PET,将衍生自PET的对苯二甲酸作为1摩尔的酸成分,将衍生自PET的乙二醇作为1摩尔的醇成分,而分别进行计数。接下来,使反应容器中的搅拌叶片的转速保持为200rpm,并开始升温,以使反应体系内的温度成为265℃的方式进行加热,保持该温度并进行酯化反应。在从反应系统中不再有水蒸馏出的时间点,酯化反应结束。

接下来,降低反应系统内的温度并保持在255℃,对反应容器内进行约20分钟的减压,将真空度设为133Pa,在从反应系统中蒸馏出多元醇的同时进行缩聚反应。随着反应,反应系统的粘度上升,而随着粘度上升,真空度上升,直到搅拌叶片的转矩成为表示所希望的软化温度的值为止进行缩聚反应。然后,在表示预定的转矩的时间点停止搅拌,使反应系统返回到常压,通过氮进行加压而将反应物从反应容器中取出,获得聚酯。在使所获得的聚酯冷却至室温并凝固之后,通过粗破碎机(ロートプレックス/Rotoplex)进行粗粉碎。

4.1.1.(2)聚酯的尺寸调整

对粗粉碎的聚酯通过锤式粉碎机(株式会社ダルトン生产、商品名“ラボミルLM-5”)粉碎至成为直径1mm以下的粒子。进一步,对粉碎的粒子通过喷磨机(日本ニューマチック公司生产、商品名“PJM-80SP”)进行粉碎,获得最大粒径为40μm以下的粒子。对该粒子通过气流分级机(日本ニューマチック公司生产、商品名“MDS-3”)进行分级,以使体积平均粒径成为8μm。

4.1.1.(3)向聚酯的粒子实施的凝集抑制剂的涂敷

将100重量份的未涂敷的聚酯的粒子和1重量份的作为凝集抑制剂的气相二氧化硅(日本アエロジル公司生产、商品名“AEROSIL R972”)投入到混合器(Waring公司产生、商品名“ワーリングブレンダー7012型”)中,以15600rpm的转速混合了60秒钟。实施了该处理的树脂粒子分拣到玻璃容器中,在室温下放置24小时,未观察到树脂凝集而团块化(blocking),而维持了具有流动性的粉粒体的状态。由此,确认了凝集抑制剂被涂敷且未凝集的状态被维持的情况。另外,所获得的结合材料的Tg为65℃。

4.1.1.(4)实施例1的薄片(纤维体)的制造

作为薄片的原料即纤维,使用粉末纤维素(日本製紙株式会社生产、商品名“KCフロックW50-S”)。将20重量份的该纤维和5重量份的通过上述结合材料的制造而获得的结合材料投入到混合器(Waring公司生产、商品名“ワーリングブレンダー7012型”)中,以3100rpm的旋转数混合7秒钟,获得纤维和结合材料的混合物。

将40重量份的所获得的混合物投入到网孔尺寸为0.6mm的直径为200mm的筛子中,并使用电动筛振动器(レッチェ公司生产、商品名“AS-200”)使其堆积在直径为250mm(板厚为1mm)的涂有氟树脂的铝圆板(住友電工ファインポリマー公司生产、商品名“スミフロンコートアルミ”)上。在堆积的混合材料上进一步放置同径的涂有氟树脂的铝圆板,并通过冲压机以使对薄片施加的压力成为1MPa的方式进行加压。

对加压了的混合物进行加热的方法为,在被铝板夹着的状态下放置在热压机上,以150℃加热15秒钟。释放压力在室温下放置并冷却至常温。从铝板上剥离混合物,从而获得薄片。该加热加压方法能够形成结合材料充分浸入到纤维素间的状态。因此,所形成的薄片会表现出原本具有的拉伸强度和刚性。所获得的薄片厚度为约130μm。

4.1.2.实施例2

结合材料的制造以及薄片的制造与实施例1同样,将结合材料的体积平均粒径设为12μm。

4.1.3.实施例3

结合材料的制造以及薄片的制造与实施例1同样,将结合材料的体积平均粒径设为20μm。

4.1.4.比较例1

不实施聚酯的合成,代替实施例1至实施例3中所使用的聚酯,使用了作为市售的树脂的东洋纺株式会社生产的聚酯“バイロン220”(Tg=54℃)。

尺寸调整和凝集抑制剂的涂敷与实施例1同样,获得了体积平均粒径为12μm的比较例1的结合材料。薄片的制造与实施例1同样。

4.1.5.比较例2

将聚酯如以下那样进行合成。向具备搅拌机、氮气导入口、温度计的四个口的5L不锈钢烧瓶以25.5摩尔的乙二醇、25.5摩尔的1,2-丙二醇、47.2摩尔的对苯二甲酸、1.8摩尔偏苯三酸酐的比率进行装入,且在120℃下使其加热熔融之后,添加了钛酸异丙酯。在氮气气流下升温至240℃并反应3个小时之后,在220℃、5kPa下反应了3个小时。使所获得的聚酯冷却至室温并使其凝固之后,通过粗破碎机进行了粗粉碎。

尺寸调整和凝集抑制剂的涂敷与实施例1同样,获得了体积平均粒径为12μm的比较例2的结合材料。薄片的制造与实施例1同样。另外,所获得的结合材料的Tg为65℃。

4.2.评价方法

4.2.1.玻璃化转变温度(Tg)的测量

使用示差扫描热量计(DSC)(リガク公司生产、商品名“Thermo PlusEVO2DSC8231”)进行测量。在铝盘中称量10mg的试料,并称量10mg的Al2O3粉末作为基准试料。将一下子升温至150℃后冷却至0℃、并再次以升温速度20℃/min升温至150℃时获得的DSC曲线的低温侧的基线的延长线和在阶梯状变化部分的曲线的斜率为最大的点处画出的切线的交点设为玻璃化转变温度(Tg)。对于各示例的结合材料所测量出的结果记载在表1中。

4.2.2.软化温度的测量

使用了流动性测试仪(島津製作所株式会社生产、商品名“CFT-500D”)。一边对1.0g的试料以升温速度5℃/min进行加热,一边施加20kgf的载荷,并从直径1mm、长度1mm的喷嘴中挤压出。对于温度绘制轮廓,并将试料的一半的量流出时的温度作为软化温度。将对于各示例的结合材料所测量出的结果记载在表1中。

4.2.3.结合材料的粘度动态粘弹性测量

在结合材料的动态粘弹性测量中使用了株式会社ユービーエム公司的RheosolG3000。将0.7g的结合材料投入到内径φ20mm的汽缸中,以1.5ton/cm2进行加压,成为团粒状。在卡盘中使用平行板,在以升温温度5℃/min进行加热的同时在从100℃至180℃的温度范围内,以1Hz的测量频率进行测量。将对于各示例的结合材料在150℃下的粘度的值记载在表1中。此外,在表2中记载了各温度下的粘度的值。另外,将表示粘度的温度依赖性的曲线图在图2中示出。另外,由于实施例1至实施例3的材质相同,因此记载了实施例1的结果。

4.2.4.从薄片(纤维体)产生的纸粉量的测量

在所制造出的各示例的薄片上分别粘贴将作为低粘性胶带的覆膜胶带605#50(株式会社寺岡製作所公司生产)剪裁成20mm×20mm尺寸的胶带。取下胶带利用キーエンス公司生产的显微镜VHX-5000对胶带进行观察,并对转印在胶带上的纸粉的数量进行测量。将被转印在20mm×20mm尺寸的胶带上的纸粉的数量为10个以下的情况作为“A”,将为11个以上50个以下的情况作为“B”,将为51个以上的情况作为“C”,并将评价结果记载在表1中。

4.2.5.拉伸强度的测量

将在各示例中所获得的薄片基于JIS P8113进行拉伸实验。薄片使用通过热压机制造的薄片。在将薄片切出实验片(全长180mm)之后,放置在拉伸实验器(島津製作所公司生产、商品名“AGS-X”)上,以伸长速度20mm/min来实施拉伸实验。根据实验片破裂为止的最大载荷求出实验片的破裂应力(MPa)来作为拉伸强度。拉伸实验基于JIS P8111,在室温23℃湿度50%的环境下实施。关于拉伸强度,作为实用的拉伸强度将15MPa作为基准进行判断。将15MPa以上的情况设为“A”、将未满15MPa的情况设为“B”,而将结果记载在表1中。

4.2.6.收纳容器内的结合材料的保存稳定性

关于收纳容器内的结合材料的保存稳定性,将结合材料放入收纳容器内在50℃环境下进行保存实验,将与初期相比未观察到在粉体的流动性中发生变化的情况设为“A”,将通过目视观察在流动性中观察到了变化的情况设为“B”,并将结果记载在表1中。

表1

表2

表2

4.3.评价结果

在对体积平均粒径为12μm的实施例2和比较例1的从薄片产生的纸粉量进行了比较的情况下,实施例2中较少。此外,与Tg同等的比较例2进行比较,也是任意的实施例中从薄片产生的纸粉量较少。该结果认为是受到结合材料熔融的情况下的粘度的影响。

实施例的在150℃下的粘度高于各比较例。认为是由于,在制造薄片时,在150℃下进行了加热的情况下,若粘度较高则抑制了向薄片的厚度方向的渗透,且通过加压在该情况下润湿扩散的情况。由此,认为由于在薄片的表面附近处结合材料扩散从而能够抑制短纤维的脱落。但是,由于当粘度过高时即使进行加压结合材料的扩散也变得恶化,因此认为作为粘度的范围优选为大于3500泊且低于50000泊的范围。

此外,在对实施例1至实施例3进行比较的情况下,体积平均粒径越小纸粉量越少。此外,在体积平均粒径为20μm的实施例3中,薄片的拉伸强度未满足实用基准。这种情况认为是因为,由于以重量比率实施了薄片的成型,从而导致在粒径较大的情况下相同重量中的粒子的数与粒径较小的情况相比变少,结合材料和纤维的粘合点减少。

另外,在Tg为65℃以上的实施例1至实施例3、比较例2中,在收纳容器内的在50℃下的保存实验中,在结合材料的流动性中未观察到变化。另一方面,在Tg为54℃的比较例1中观察到了结合材料进行凝集的团块化。

本发明包括与通过实施方式所说明的结构在实质上相同的结构、例如功能、方法以及结果相同的结构或者目的以及效果相同的结构。此外,本发明包括对通过实施方式所说明的结构的非本质的部分进行了替换的结构。此外,本发明包括能够实现与通过实施方式所说明的结构相同的作用效果的结构或者能够达成相同的目的的结构。此外,本发明包括对通过实施方式所说明的结构添加了公知技术的结构。

从上述的实施方式以及变形例可以导出以下的内容。

结合材料的一个方式为纤维体形成用的结合材料,包含聚酯和凝集抑制剂,且使纤维和纤维粘结,所述聚酯包含衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构单位、衍生自多元羧酸的结构单位和衍生自多元醇的结构单位,所述多元醇包含三羟甲基丙烷,所述结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度高于3500泊。

该结合材料在150℃下的粘度非常高。因此,在制造纤维体时,可以抑制纤维体的表面附近处的结合材料朝向内部渗透的情况,且在该情况下易于润湿扩散。由此,纤维体的表面附近处的结合材料中所包含的聚酯易于与短纤维等微粉进行粘结,从而能够抑制微粉的脱落。

在上述结合材料的方式中,所述结合材料的玻璃化转变温度也可以为65℃以上。

根据该结合材料,在高于室温的温度下进行了保存的情况下,结合材料的粉体的流动性不容易发生变化,能够抑制结合材料的粉体进行凝集的团块化,使得保存稳定性更加良好。

在上述结合材料的方式中,所述结合材料的软化温度也可以为150℃以下。

根据该结合材料,能够形成具有更加良好的机械强度的纤维体。

在上述结合材料的方式中,所述结合材料的体积平均粒径也可以为12μm以下。

根据该结合材料,在制造纤维体时,能够进一步抑制微粉的脱落。此外,根据该结合材料,能够形成具有更加良好的机械强度的纤维体。

纤维体形成装置的一个方式具备上述任意一个方式的结合材料。

根据该纤维体形成装置,在制造纤维体时,可以通过结合材料而抑制纤维粉等颗粒的产生。由此,例如能够将装置内的颗粒的堆积抑制为较小。

纤维体形成方法的一个方式包括:混合纤维和结合材料而获得混合物的工序;和对所述混合物进行加热的工序,所述结合材料包含聚酯和凝集抑制剂,所述聚酯包含衍生自聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构单位、衍生自多元羧酸的结构单位和衍生自多元醇的结构单位,所述多元醇包含三羟甲基丙烷,所述结合材料的动态粘弹性测量中的在150℃下的粘度高于3500泊。

根据该纤维体形成方法,使用在150℃下的粘度非常高的结合材料。因此,在对混合物进行加热时,可以抑制纤维体的表面附近处的结合材料朝向内部渗透的情况,且结合材料在该情况下易于润湿扩散。由此,纤维体的表面附近处的结合材料中所包含的聚酯变得易于与短纤维等微粉进行粘结,从而能够制造出抑制了微粉的脱落的纤维体。

符号说明

1…料斗;2、3、7、8…管;9…料斗;10…供给部;12…粗碎部;14…粗碎刀刃;20…解纤部;22…导入口;24…排出口;40…筛选部;41…滚筒部;42…导入口;43…罩壳部;44…排出口;45…第一料片形成部;46…网带;47、47a…张紧辊;48…抽吸机构;49…旋转体;49a…基部;49b…突部;50…混合部;52…添加物供给部;54…管;56…鼓风机;60…堆积部;61…滚筒部;62…导入口;63…罩壳部;70…第二料片形成部;72…网带;74…张紧辊;76…抽吸机构;78…调湿部;80…薄片形成部;82…加压部;84…加热部;85…砑光辊;86…加热辊;90…切断部;92…第一切断部;94…第二切断部;96…排出部;100…纤维体制造装置。

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