JP2003055834A - メッシュ織編物用高強力ポリエチレン繊維およびメッシュ織編物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高性能メッシュ織物用素材として、ステンレ
ス繊維やポリアリレート繊維よりも優れているポリエチ
レンモノフィラメントを提供する。 【解決手段】 繊維の引っ張り強度１１ｃＮ／ｄＴｅｘ
以上、引っ張り弾性率１８０ｃＮ／ｄＴｅｘ以上のポリ
エチレン繊維で繊維断面の長径と短径との比が１．３以
下であり、単糸分繊を補助する油剤成分を付着したメッ
シュ織編物用ポリエチレン繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は濾布、整流グリッ
ド、印刷用スクリーン紗などに利用できる織編物に好適
なポリエチレン繊維及び該繊維をもちいたメッシュ織編
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来濾布やスクリーン紗などにステンレ
ス線、合成繊維などのモノフィラメントで作られたメッ
シュ織編物が使用されている。印刷用スクリーン紗にポ
リエステル繊維が多量に用いられているが、ステンレス
線に比べてヤングモジュラスが小さく強度も低いために
織物の張力を高めて開口部分の目ずれを低減すること
や、細線化して細かいメッシュでも高い開口率を維持す
ることは困難であった。また、高強力ポリエチレン繊維
は強度・弾性率といった力学特性に優れ、化学安定性に
も優れることから高性能なメッシュ織編物に適した繊維
であるが現在上市されているゲル紡糸法による高強力ポ
リエチレン（例えばダイニーマ（登録商標））は繊維断
面が繭型断面をしており、これを用いて織ったメッシュ
の開口部の形状が糸の回転により変化するために高精度
メッシュ織編物として利用することが困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の高性能メッシュ
織物としては、ステンレス織物が利用されている。ま
た、近年ではポリアリレート系繊維の利用も検討されて
いる。ポリエチレンは、樹脂の融点か低いために耐熱性
は不十分であるものの力学特性はポリアリレート繊維よ
りも優れている。比重が小さいためにステンレス織物に
比べて重力の影響が出にくいなどの利点もある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、以下の構
成からなる。 １．繊維の引っ張り強度１１ｃＮ／ｄＴｅｘ以上、引っ
張り弾性率１８０ｃＮ／ｄＴｅｘ以上のポリエチレン繊
維で繊維断面の長径と短径との比が１．３以下であり、
油剤が付着されてなることを特徴とするメッシュ織編物
用高強力ポリエチレン繊維。 ２．油剤が、単糸分繊を補助する成分を含んでなること
を特徴とする１記載のメッシュ織編物用高強力ポリエチ
レン繊維。 ３．ポリエチレン繊維が溶融成型されたポリエチレン繊
維であることを特徴とする１記載のメッシュ織編物用高
強力ポリエチレン繊維。 ４．１記載の高強力ポリエチレン繊維を用いた織編物で
あって、その一部および全部が直径５０μｍ以下のポリ
エチレン繊維で構成されており、開口率が３０〜８５％
であることを特徴とするメッシュ織編物。 ５．高強力ポリエチレン繊維がモノフィラメントである
ことを特徴とする４記載のメッシュ織編物。

【０００５】以下、更に本発明を詳述する．ポリエチレ
ン繊維とは、８５モル％以上のモノマーがエチレンで構
成された直鎖状ポリマーから作られた繊維を意味する。
少量のモノマー例えばα−オレフィン、アクリル酸、メ
タクリル酸、ビニルシラン等との共重合であっても良
い。個々のモノマーは部分的にハロゲン、芳香環、ヒド
ロキシ基、メチル基などの置換基を含んでいても良い。
また、分岐の数、個々の分岐のサイズについては任意で
ある。また、相溶性がある他のポリマーやα−オレフィ
ンとのブレンドポリマーであってもよい。ポリエチレン
は、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向した状態で結晶化
すると繊維の単位断面積の炭素原子間共有結合数が多
く、高強度・高弾性率を発現しやすい。分子量が数百万
以上の超高分子量を加工して高強力・高弾性率ポリエチ
レン繊維を作る試みは、Ｓｍｉｔｈらの研究（Ｐｏｌｙ
ｍｅｒ，２１巻、１３４１頁）などで実施されているが
溶剤を使うために加工中の体積変化に伴って繊維断面が
真円にはならず繭型の断面となる。一方、汎用の重量平
均分子量１５〜２０万のポリエチレン繊維では加工は容
易であるが到達強度が高々１０ｃＮ／ｄＴｅｘで弾性率
に関しては、高々１２０ｃＮ／ｄＴｅｘ止まりであり、
ポリエステルでは困難な、高精度印刷用途などに利用す
ることができなかった。

【０００６】本発明に適した原料ポリエチレン樹脂は、
重量平均分子量５〜６０万の高密度ポリエチレンが好ま
しい。分子量がおよそ５万以下では、加工性が良好では
あるが強度が不十分となりやすい。また、分子量がおよ
そ６０万を越えると溶融成形加工が極めて困難になり好
ましくない。高い強度を実現するために、分子量分布が
狭く重量平均分子量と数平均分子量との比が小さいポリ
マーを選択することが好ましい。

【０００７】本発明におけるポリエチレン繊維の強度お
よび弾性率はそれぞれ、１１ｃＮ／ｄＴｅｘおよび１８
０ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であることが好ましい。強度もし
くは弾性率がこの値よりも低いと５０μｍ以下の細繊度
モノフィラメントで作ったメッシュ織編物の強度が不十
分で取り扱いが難しくなり使用が著しく制限されてしま
う。さらに好ましいポリエチレンの強度は１２ｃＮ／ｄ
Ｔｅｘ以上、最も好ましくは１３ｃＮ／ｄＴｅｘ以上で
ある。より好ましいポリエチレン繊維の弾性率は２００
ｃＮ／ｄＴｅｘ以上以上、さらに好ましくは２５０ｃＮ
／ｄＴｅｘ以上以上、最も好ましくは３００ｃＮ／ｄＴ
ｅｘ以上以上である。このような高性能ポリエチレン繊
維を製造する手段としては、紡糸工程で紡糸口金からの
吐出線速度（Ｖｏ）と引き取り速度（Ｖｗ）との延伸比
（Ｖｗ／Ｖｏ）を高めることが重要である。好ましい延
伸比の範囲は、１５０〜１０００である。延伸比が１０
００を越えると紡糸工程での配向結晶化が著しく延伸倍
率の低下が顕著になる。このようにして得られた未延伸
糸を延伸する。好ましい延伸倍率は、８倍以上である。
延伸工程は、多段で温度を各段毎に変更して行っても良
いが融点近くの温度条件下で１段延伸しても良い。局所
的に加熱して高い張力で延伸するゾーンドローイングも
有効な延伸となる。

【０００８】本発明のメッシュ織編物用ポリエチレン繊
維の要件として、繊維の断面形状が真円に近いことが重
要である。高精度印刷用途では、メッシュの目ずれが少
ないことも重要であるが、モノフィラメント線径の精度
も重要である。線径の精度を悪化する要因として、繊度
斑と断面形状の真円度（長径／短径）が関わる。これら
の要因は製織機での糸癖として現れるので特に管理する
ことが好ましい。好ましい繊度斑の範囲は、変動係数
（正規分布を仮定して標準偏差を平均値で除した数値）
が１５％以下である。繊維の真円度は重要で１．３以下
であることが好ましい。２５０メッシュ以上のファイン
メッシュでは開口サイズ自体が小さくなるので真円度は
さらに小さいことが好ましく１．２以下であることが好
ましい。最も好ましい真円度は１．０〜１．１である。

【０００９】さらに、メッシュ織編物用のポリエチレン
繊維を工業的に安価に製造する要件としてモノフィラメ
ントを複数本束ねて１本のヤーンとしてチーズに巻き取
り、織編物を作る工程で単繊維に分繊してビームを仕立
てる必要がある。このような形態で繊維を供給しないと
紡糸設備単位の生産能力が小さくなり、設備コストと生
産量とのバランスが悪くなることで繊維の価格が高くな
る。好ましい１チーズあたりのフィラメント数は６本以
上、より好ましくは１０本以上さらに好ましくは１４本
以上である。

【００１０】得られたヤーンから織編物を作製する際に
は前述のように、モノフィラメントに分繊する必要があ
る。好ましい繊維油剤の特性として、分繊工程での繊維
のダメージを軽減するために繊維対金属摩擦係数が小さ
いものが好ましい。さらに重要なことは繊維間の粘着を
弱め容易に分繊できることが好ましい。また、スクリー
ン用繊維をしては水洗で織物から油剤が落とせるような
特徴も具備することが好ましい。従って好ましいタイプ
の油剤は水系エマルジョンとして調合された物である。
特に、平滑成分が重要で炭素数１〜２０の一価もしくは
多価アルコールのアルキレンオキサイドのブロックもし
くはランダム付加共重合体であるポリエーテル化合物や
オイレルラウレート、オイレルオレートなどの一価のア
ルコールと一塩基性脂肪族カルボン酸のエステルなど、
その他アルキレンオキサイド付加エステルが好ましい。
油剤の主成分となる平滑成分の粘性係数が比較的小さ
く、ヤーンの分繊に悪影響がない組成が特に好ましい。

【００１１】また、ポリエチレン繊維の内部もしくは表
面には紡糸工程の工程通過性を改善するための抗酸化剤
や滑剤を含有しても良い。また製織時や印刷時の対擦過
性を改善するための無機粒子を利用することが好まし
い。利用できる無機粒子としては、酸化チタン、炭酸カ
ルシウム、酸化ジルコニウム、アルミナ、シリカ、ジル
コニアである。このような無機粒子はポリマー造粒工程
までに添加することが好まし。

【００１２】スクリーン印刷や精密濾過、篩い分けに好
適なメッシュ織編物で、従来のポリエステルメッシュ織
物では利用できなかった高性能を実現するためには、メ
ッシュが細かく、開口率が十分という特性を付与する目
的の為には、細いモノフィラメントの利用が必須であ
る。好ましいモノフィラメントの直径は、５０μｍ以下
である。より好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましく
は３０μｍ以下である。前述のように、細い繊維を利用
する場合には繊維強度および繊維弾性率が高いものを選
択する必要がある。メッシュ織編物の開口率は大きい方
が好ましいが、大きすぎると目ずれにより開口形態の均
一性が悪くなるといった理由で高くても８５％までのも
のを利用することが好ましい。また開口率が小さい織編
物は、太い素材でも構成できるばかりでなく、スクリー
ン紗や濾布、篩いとしての有効開口部が小さくなるため
に実用上好ましくないので３０％以上であることが好ま
しい。さらにこのましい開口率の範囲は４０％〜８０％
である。

【００１３】得られた織編物は熱収縮を利用して張りを
強くしたり、樹脂を塗布して目止めをしたりすることが
できる。また、原着糸と交織、交編することや、繊維直
径が異なる糸と交編、交織することにより目印や意匠を
加えたりすることが可能である。

【００１４】以上、本発明に係るメッシュ織編物は、産
業用資材として実用性を高め、利用分野を拡大する効果
が期待でき、特に、液体用フィルター、防虫編網、隔離
壁、捕集網、スクリーン印刷用基布、補強布等広範囲に
わたる用途に使用できる。

【００１５】以下、本発明で使用した測定方法を述べ
る。 ＜モノフィラメント直径の評価方法＞繊維をエポキシ樹
脂で包埋してからミクロトームを用いて切断し、切断端
を金属顕微鏡で撮影して引き延ばした写真をマイクロゲ
ージと照合して断面の長径と短径を計測する。任意の断
面写真１０枚で、個々に平均直径（長径と短径の平均
値）と真円度（長径／短径）を計測し、１０断面の測定
値の平均値をその資料の代表値として用いる。

【００１６】＜繊維強力の測定方法＞繊維の引っ張り強
力は、ＪＩＳ-Ｌ１０１７（１９８３年）に準じて引張
試験機（Ａ＆Ｄ社製、型式ＵＴＭ−１Ｔ）にタイヤコー
ド用つかみ具を取り付けて測定した。

【００１７】

【実施例】以下、更に実施例を示すが本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。

【００１８】＜実施例1＞重量平均分子量１１５，００
０、数平均分子量５０，０００の高分子量ポリエチレン
に抗酸化剤とシリカ粒子を加えてペレットに造粒した。
溶融紡糸設備にペレットを供給し孔径１．２ｍｍ、１６
ホールの紡糸口金より、紡糸温度３００℃で３２ｇ／分
で吐出した。２３℃のクロスフロークエンチで冷却した
後、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドのラン
ダム共重合成分を主成分とする水系エマルジョンを繊維
重量に対して油分で１．２重量％付与して引き取り速度
２００ｍ／分で巻き取った。

【００１９】得られた未延伸糸を５０℃のフィードロー
ルと１００℃のロールとの間で３倍に延伸糸し連続して
１００℃のロールと常温のドローロールとの間に１０５
℃のプレートヒーターを設けて５倍の延伸をしてトータ
ル延伸倍率１５倍で直径３０．３μｍ、強度１４ｃＮ／
ｄＴｅｘ、弾性率２９０ｃＮ／ｄＴｅｘのモノマルチフ
ィラメントを得た。この繊維の真円度は１．０７であっ
た。

【００２０】＜実施例２＞実施例１のモノマルチフィラ
メントを分繊して製織用のビームを作成した。分繊は毎
分２００ｍ／分の速度で安定に行うことができた。引き
続き製織機を用いて３００メッシュの織物を得た。目ず
れ発生がない開口率４２％の高品位スクリーンが得られ
た。

【００２１】＜実施例３＞実施例１の紡糸工程で引き取
り速度を４００ｍ／分として、延伸倍率を５０℃のフィ
ードロールと１００℃のロールとの間で２倍に延伸糸し
連続して１００℃のロールと常温のドローロールとの間
に１０５℃のプレートヒーターを設けて６倍の延伸をし
てトータル延伸倍率１２倍で直径２３．９μｍ、強度１
５ｃＮ／ｄＴｅｘ、弾性率３７０ｃＮ／ｄＴｅｘのモノ
マルチフィラメントを得た。この繊維の真円度は１．１
２であった。

【００２２】このモノフィラメントを用いて３６０メッ
シュの開口率４４％の目ずれ発生がないスクリーンを得
ることができた。

【００２３】＜比較例１＞重量平均分子量３，２００，
０００、数平均分子量５１０，０００の超高分子量ポリ
エチレンを１０ｗｔ％のデカヒドロナフタレン溶媒のス
ラリーとし２３０℃で混練後ゲル紡糸し、得られたゲル
を１３０℃の熱風循環式加熱装置中で９倍延伸し、単糸
繊度３ｄＴｅｘのポリエチレンモノフィラメントを得
た。繊維強度１９ｃＮ／ｄＴｅｘ、弾性率は６８０ｃＮ
／ｄＴｅｘであった。このモノフィラメントの真円度は
３．１であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によると、高強力ポリエチレンの
優れた強度・弾性率を活かした高性能メッシュ織物を得
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4L035 BB31 BB40 BB60 BB61 BB77 BB81 BB89 BB91 BB94 DD14 EE08 EE09 FF01 FF10 HH01 JJ05 KK05 MA01 4L048 AA15 AA48 AB10 AC09 BA02 BA06 CA01 CA15 DA37 DA40

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維の引っ張り強度１１ｃＮ／ｄＴｅｘ以
   上、引っ張り弾性率１８０ｃＮ／ｄＴｅｘ以上のポリエ
   チレン繊維で繊維断面の長径と短径との比が１．３以下
   であり、油剤が付着されてなることを特徴とするメッシ
   ュ織編物用高強力ポリエチレン繊維。
2. 【請求項２】油剤が、単糸分繊を補助する成分を含んで
   なることを特徴とする請求項１記載のメッシュ織編物用
   高強力ポリエチレン繊維。
3. 【請求項３】ポリエチレン繊維が溶融成型されたポリエ
   チレン繊維であることを特徴とする請求項１記載のメッ
   シュ織編物用高強力ポリエチレン繊維。
4. 【請求項４】請求項１記載の高強力ポリエチレン繊維を
   用いた織編物であって、その一部および全部が直径５０
   μｍ以下のポリエチレン繊維で構成されており、開口率
   が３０〜８５％であることを特徴とするメッシュ織編
   物。
5. 【請求項５】高強力ポリエチレン繊維がモノフィラメン
   トであることを特徴とする請求項４記載のメッシュ織編
   物。