JP4881124B2

JP4881124B2 - スクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントおよびその製造方法

Info

Publication number: JP4881124B2
Application number: JP2006285648A
Authority: JP
Inventors: 圭立花; 三枝神山
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: JP2008101303A

Description

本発明は、製織性が良好であり、耐久性及び印刷精度に優れたハイメッシュスクリーン紗が得られるスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントに関するものである。

従来、スクリーン印刷分野においては、高度な精密さ、即ち高強度・高弾性率が要求されており、ステンレススクリーン紗が広く使用されている。しかし、ステンレスモノフィラメントは高強度・高弾性率であり、吸湿や温度変化に対する寸法変化が極めて少ないものの、微小な歪でも降伏を起こしやすく、印刷を繰り返す間に永久変形が起こり、使用不可となる。

このような問題を解決すべく、合成モノフィラメントからなるスクリーン紗が種々提案されており、例えば、熱可塑性ポリマーであるポリエチレンテレフタレートからなるモノフィラメントを用いたスクリーン紗が特許文献１〜３等に提案されている。しかし、これらに提案されているモノフィラメントは強度及び弾性率が低いため、高張力下での製織が困難かつ紗の成形工程にかけるテンションにより伸びてしまいハイメッシュのスクリーン紗を得ることは困難である。

一方、高強度・高弾性率を目的として、ポリエチレンナフタレートからなるスクリーン紗が特許文献４等に提案されている。ポリエチレンナフタレートは、ポリエチレンテレフタレートと比較して、モノフィラメントの強度・弾性率は大きく向上するため、よりハイメッシュなスクリーン紗の製織が期待されるが、配向性が高いため、毛羽やフィブリルが発生しやすく、製織時の糸切れが多発するという欠点がある。

この問題を解決するために、ポリエチレンナフタレートを芯成分とし、ポリエチレンテレフタレートを鞘成分とする方法が、特許文献５に提案されている。該公報は加熱延伸後に冷間ストレッチ処理を施すことにより応力緩和時間を５０００秒以上とするものである。しかしながら、上記方法で得られたモノフィラメントは、スクリーン印刷時の圧力において経糸と緯糸の交差した接点において、圧縮力がはたらき、フィブリルが発生し、高品位印刷の信頼性が低いという問題があった。また、冷間ストレッチ処理という手法では、セットが十分にできていないために収縮が大きくなり捲き姿も耳高になるなど、解除性にも問題があった。また、上記モノフィラメントの結節強度及び引掛強度が非常に低いものとなることが確認された。

また、特許文献６には芯鞘型複合モノフィラメントにおいて、鞘を形成する共重合ポリエステルのガラス転移温度が芯を形成するポリエステルのガラス転移温度（７９℃）よりも低く、３５〜７３℃とすることにより、フィブリルやスカムの少ない高性能スクリーン紗用モノフィラメントが提案されている。しかし、鞘成分がガラス転移温度の低いポリエステルであるために、紡糸ライン上における鞘成分の固化が不十分となるために、紡糸張力の変動が発生して、高密度印刷品位に必須の繊維径の均一性が失われ、精密印刷の点で問題となることが分かった。

特開昭６２−１０４７９５号公報特開昭６２−２１５０１３号公報特開平２−１２７５１３号公報特開平４−１００９１４号公報特許第２９５９１９５号公報特許第２５８０８１６号公報

本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、製織性が良好であり、耐久性及び印刷精度に優れたスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントを提供することにある。また、上記のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントを安定して製造する方法を提供することにある。

本発明らが検討した結果、スクリーン紗の製織性や品位に、それに用いるモノフィラメントの結節強度、引掛強度が大きく影響していること、さらに、特定の製造方法を選んだときこれらの物性を同時に満足するモノフィラメントが得られることを見出し、本発明に到達した。

かくして本発明によれば、ポリエチレンナフタレートを主成分とするポリエステルを芯成分、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合モノフィラメントであって、芯鞘重量比が芯成分／鞘成分＝８０／２０〜４０／６０であり、芯鞘重量比率が芯成分／鞘成分＝８０／２０〜４０／６０として複合化して複合紡糸口金から溶融吐出した未延伸モノフィラメントを紡糸速度５００〜１５００ｍ／分で巻取り、これを予熱温度８０〜１３０℃で予熱し、さらに１２０〜２２０℃の非接触加熱ヒーターを通過させて延伸倍率３．６〜４．５倍で延伸、熱セットすることにより得られ、下記（１）〜（４）を同時に満足することを特徴とするスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントが提供される。
（１）結節強度≧３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ
（２）引掛強度≧２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ
（３）引張強度≧４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ
（４）破断伸度≧１０％

また、ポリエチレンナフタレートを主成分とするポリエステルを芯成分、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルを鞘成分とし、芯鞘重量比を芯成分／鞘成分＝８０／２０〜４０／６０として複合化して複合紡糸口金から溶融吐出したモノフィラメントを紡速５００〜１５００ｍ／分で巻取り、これを予熱温度８０〜１３０℃で予熱し、さらに１２０〜２２０℃の非接触加熱ヒーターを通過させて延伸倍率３．６〜４．５倍で延伸、熱セットすることを特徴とするスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントの製造方法が提供される。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、高張力下でも安定に製織することができるため、このモノフィラメントからは高品位のハイメッシュスクリーン紗を得ることができる。このため、上記スクリーン紗は毛羽や印刷精度に優れ、ているため、精密なスクリーン印刷を長期間安定して行うことができる。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、ポリエチレンナフタレートを主成分とするポリエステルを芯成分とし、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合モノフィラメントである。

芯成分を構成するポリエチレンナフタレートは、エチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルであって、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸及びエチレングリコール以外の第三成分を全酸成分の２０モル％以下、好ましくは１０モル％以下の割合で共重合したものであってもよいが、特にポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレートホモポリエステルが好ましい。

一方、鞘成分を構成するポリエチレンテレフタレートは、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルであって、テレフタル酸及びエチレングリコール以外の第三成分を全酸成分の２０モル％以下、好ましくは１０モル％以下の割合で共重合したものであってもよいが、特にポリエチレンテレフタレートホモポリエステルが好ましい。

上記の両ポリエステルには、本発明の目的を阻害しない範囲で酸化チタン、アルミナ、カルシウム化合物、着色顔料、紫外線吸収剤、リン酸や亜リン酸及びそれらのエステル等の安定剤など各種添加剤が含まれていてもよい。

本発明のモノフィラメントにおける、芯成分及び鞘成分の横断面形状は、上記の要件が満足されれば、円形、三角、四角、マルチローバル断面、さらには偏平断面のいずれの形状であってもよく、芯成分は単芯、多芯のいずれでもよいが、製糸性の観点から芯成分と鞘成分が同心円形の単芯の芯鞘型複合断面となっているものが好ましい。

また、製織時にはモノフィラメントは１分間に２５０回以上の屈曲を受けており、これによるモノフィラメントの破断を抑える必要がある。本発明者らは、これに対して、モノフィラメントの結節強度及び引掛強度に着目した。すなわち、本発明においては、モノフィラメントの結節強度を３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とし、引掛強度を２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは２．６とすることが肝要であり、これにより上記屈曲に対しても、破断を抑えることができる。

本発明においては、モノフィラメントの引張強度は４．５ｇ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは５．０ｇ／ｄｔｅｘ以上あり、破断伸度は１０％以下、好ましくは１２％以下であるである必要がある。引張強度が４．５ｇ／ｄｔｅｘ未満では、スクリーン紗、特にハイメッシュスクリーン紗として十分な耐久性などの性能を発揮できず、破断伸度が１０％未満では、上記の引掛強度や結節強度を達成するのが難しくなる傾向にある。

以上に説明した本発明のモノフィラメントは、ポリエチレンナフタレートを主成分とするポリエステルを芯成分、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルを鞘成分とし、芯鞘重量比率が芯成分／鞘成分＝８０／２０〜４０／６０として複合化して複合紡糸口金から溶融吐出した未延伸モノフィラメントを紡糸速度５００〜１５００ｍ／分で巻取り、これを予熱温度８０〜１３０℃にて延伸することにより製造することができる。

上記の溶融紡糸においては、ポリエチレンテレフタレートの固有粘度が０．６００〜０．６５０、ポリエチレンナフタレートの固有粘度が０．５８０〜０．６４５であることが好ましく、これらを紡糸温度２８０〜３２０℃で溶融し、芯鞘型紡糸口金に導入する。紡糸口金下５〜４０ｃｍの範囲は保温領域とし、口金面温度が２９０〜３００℃の範囲に保たれるようにする。そして、該保温領域通過後、横吹き式冷却装置にて風速０．１〜０．４ｍ／分の空気を吹き付けて冷却し、公知の方法によりモノフィラメント処理剤を０．１〜０．５重量％付与する。なお、好ましい紡糸速度は５００〜１２００ｍ／分である。

延伸工程では、未延伸モノフィラメントを予熱温度８０〜１３０℃にて延伸する必要があり、これにより、スクリーン紗、特にハイメッシュスクリーン紗に適した、前述した引張強度、結節強度、引掛強度の全てを同時に満足するモノフィラメントを得ることができる。

すなわち、この予熱温度が８０℃未満の場合は、十分に延伸することができないためハイメッシュスクリーン紗に必要な高強度、高モジュラスが得られにくい。一方、上記予熱温度が１３０℃を超える場合は、結節強度や引掛強度が不十分となり、この原因は、芯成分のポリエチレンナフタレートを延伸する点からは上記予熱温度を１３０℃より高くすることでＴｇ以上となり好ましいものの、紡糸速度１５００ｍ／分未満で引取った未延伸モノフィラメントにおいては、上記予熱温度では鞘成分のポリエチレンテレフタレートの結晶化が進行し微細な結晶が予熱時に形成され、ポリエチレンテレフタレート部の密度の不均一性が発生し、非常にもろい構造になるためと推定される。

さらに上記観点から、未延伸モノフィラメントは、予熱温度８０〜１３０℃とした加熱ローラーに巻き付けて予熱し、さらに１２０〜２２０℃の非接触加熱ヒーターを通過させて熱セットし、ローラーを介して巻取り、これらのローラー間において延伸倍率３．６〜４．５倍で延伸、熱セットを行い、延伸速度４００〜１０００ｍ／分で巻き取ることが必要である。なお、延伸は、上記のような１段延伸でも、また多段延伸であってもよい。また、未延伸糸は、一旦巻き取ることなく連続して延伸してもよい。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における各特性値の測定は下記にしたがった。
（１）引張強度、破断伸度
２０℃、６５％ＲＨの雰囲気下で引張試験機により、試料長２０ｃｍ、速度２０ｃｍ／分の条件で測定したときの、破断時の強度及び伸度である。測定数は１０とし、その平均を求めた。
（２）製織性
スルザー型織機により織機の回転数を２５０ｒｐｍとしてメッシュ織物を製織する。メッシュ織物を観察しながら、モノフィラメントの破断が見られた時点で製織を中断し、そのときの製織長さを測定とした。
製織性の評価
良好：２５０ｍ以上の製織可能
やや不良：１００ｍ以上２５０ｍ未満製織可能
不良：１００ｍ以上製織不可能

［実施例１］
固有粘度０．６３０のポリエチレンテレフタレートと固有粘度が０．６２０のポリエチレンナフタレートとをそれぞれ２９０℃、３１５℃で溶融し、芯鞘型複合紡糸口金（吐出孔は直径０．４ｍｍ×ランド長０．８ｍｍ、孔数４ホール）を用い、口金面温度を３００℃とし、芯成分／鞘成分＝７０／３０の複合比（重量比）にてトータル吐出量１７．５ｇ／分で吐出した。この際、紡糸口金下１３ｃｍを保温した。吐出された糸条の冷却は、横吹き式冷却装置を用い、温度２５℃、風速０．２ｍ／分の冷却風を吹き付けて行い、該固化糸条を８００ｍ／分の速度で引取り、モノフィラメント処理剤を０．２５％付与した後、分繊して巻き取った。巻き取った未延伸モノフィラメントを９０℃の加熱ローラーで予熱し、１８０℃の非接触ヒーターを通過させて熱セットし、延伸ローラーを介して巻取り、モノフィラメントを得た。この際、延伸倍率（ＤＲ）を４．２倍とし、延伸速度を５００ｍ／分とした。結果を表１に示す。

［実施例２］
芯成分／鞘成分＝８０／２０の複合比（重量比）とし、予熱温度を１００℃とした以外は実施例１と同様の方法でモノフィラメントを得た。結果を表１に示す。

［実施例３］
芯成分／鞘成分＝５０／５０の複合比（重量比）とした以外は実施例１と同様の方法でモノフィラメントを得た。結果を表１に示す。

［比較例１］
予熱温度を１４０℃、セット温度を１５０℃とし、延伸倍率（ＤＲ）を４．４倍とした以外は実施例１と同様の方法でモノフィラメントを得た。結果を表１に示す。

［比較例２］
芯成分／鞘成分＝８０／２０の複合比（重量比）とし、延伸倍率（ＤＲ）を４．６倍とした以外は実施例１と同様の方法でモノフィラメントを得た。結果を表１に示す。

［比較例３］
芯成分／鞘成分＝５０／５０の複合比（重量比）とし、延伸倍率（ＤＲ）を３．５倍とした以外は実施例１と同様の方法でモノフィラメントを得た。結果を表１に示す。

［比較例４］
芯成分／鞘成分＝３０／７０の複合比（重量比）とした以外は実施例１と同様の方法でモノフィラメントを得た。結果を表１に示す。

実施例１〜３では、引張強度、結節強度及び引掛強度が何れも高いモノフィラメントが得られ、糸切れや毛羽の発生が無く製織性の良好であり、耐久性及び印刷精度に優れたハイメッシュスクリーン紗用途にも適するものであった。
比較例１、２では、強度の高いモノフィラメントが得られたが、結節強度や引掛強度は非常に低く製織性が悪かった。また、製織において糸切れが多発していた。
比較例３では、結節強度及び引掛強度が高いモノフィラメントが得られたが、引張強度が低いために、高張力下での製織には適しておらず、製織時での糸切れは見られなかったものの、得られたメッシュ織物は均一性に欠けるものであった。
比較例４では、十分な強度を有するモノフィラメントが得られず、ハイメッシュスクリーン紗用としては満足するものではなかった。

本発明によれば、高強度・高モジュラスであるが、屈曲にも強いスクリーン紗用モノフィラメントを提供できる。このため、上記モノフィラメントは高張力下での製織性が安定しており、耐久性及び印刷精度に優れているため、高品位が要求されるハイメッシュスクリーン紗に好適に用いることができる。

Claims

ポリエチレンナフタレートを主成分とするポリエステルを芯成分、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合モノフィラメントであって、芯鞘重量比が芯成分／鞘成分＝８０／２０〜４０／６０であり、芯鞘重量比率が芯成分／鞘成分＝８０／２０〜４０／６０として複合化して複合紡糸口金から溶融吐出した未延伸モノフィラメントを紡糸速度５００〜１５００ｍ／分で巻取り、これを予熱温度８０〜１３０℃で予熱し、さらに１２０〜２２０℃の非接触加熱ヒーターを通過させて延伸倍率３．６〜４．５倍で延伸、熱セットすることにより得られ、下記（１）〜（４）を同時に満足することを特徴とするスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメント。
（１）結節強度≧３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ
（２）引掛強度≧２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ
（３）引張強度≧４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ
（４）破断伸度≧１０％
ポリエチレンナフタレートを主成分とするポリエステルを芯成分、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルを鞘成分とし、芯鞘重量比を芯成分／鞘成分＝８０／２０〜４０／６０として複合化して複合紡糸口金から溶融吐出したモノフィラメントを紡速５００〜１５００ｍ／分で巻取り、これを予熱温度８０〜１３０℃で予熱し、さらに１２０〜２２０℃の非接触加熱ヒーターを通過させて延伸倍率３．６〜４．５倍で延伸、熱セットすることを特徴とするスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントの製造方法。