JP2024053157A - 高精細スクリーン印刷用芯鞘複合ポリエステルモノフィラメント - Google Patents

Abstract

【課題】 均一な繊維径および高精細スクリーン印刷に好適な高強度・高モジュラス特性を有し、ハレーションを防止するための染色工程を不要とする高精細スクリーン印刷用芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントを提供する。【解決手段】 芯成分ポリエステル樹脂に光吸収物質を０．０５重量％～１．０重量％含有し、モノフィラメントの繊維長手方向１００万ｍに存在する、繊維直径に対して１．０μｍ以上の繊維直径低下の発生数が５．０個以下であり、破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ～９．０ｃＮ／ｄｔｅｘである高精細スクリーン印刷用芯鞘複合ポリエステルモノフィラメント。【選択図】図１

Description

本発明はスクリーン紗用モノフィラメントに関する。詳しくは、モノフィラメントをメッシュ織物に製織する際の耐摩耗性に優れ、染色工程を要せず、スクリーンに印刷パターンを形成する際のハレーション防止効果に優れた高精細スクリーン印刷用ポリエステルモノフィラメントに関する。

スクリーン印刷用織物としては、従来はシルクなどの天然繊維やステンレスなどの無機繊維からなるメッシュ織物、すなわちスクリーン紗が広く使用されてきた。近年は、柔軟性や耐久性、コストパフォーマンスに優れる合繊メッシュが好んで使用され、中でもポリエステルモノフィラメントは寸法安定性に優れるなど用途の適性が高く、広く普及している。また、電子部品の電極・配線印刷などの高精細スクリーン印刷用途において、積層セラミックスコンデンサ、太陽電池など世界的なクリーンエネルギーへの需要の高まりを背景に、成長拡大と高精細印刷要求の高度化が著しく、スクリーン紗用モノフィラメントの高度化が求められている。

スクリーン紗を用いた製版工程は、モノフィラメントを用いたスクリーン紗を版枠に紗張り固定し、精錬して、モノフィラメントに付着している油剤等の不要物を除去後、紫外線硬化性樹脂を塗布・乾燥した後に、印刷したい図柄を黒色で描いたポジフィルムをスクリーン紗に密着させた状態で、波長２８０～５００ｎｍの紫外線を露光して行われる。この際、ポジフィルムの図柄部分に重複した紫外線硬化性樹脂は固化せず、他部分は紫外線硬化性樹脂が紫外線に露光して光化学反応により固化するため、露光後の版を水洗することで、ポジフィルムの図柄部分の紫外線硬化性樹脂が洗い流され、印刷ネガとなる。

スクリーン印刷において、より精密・精細な印刷を行うためには、いかにポジフィルムの図柄通りに紫外線硬化性樹脂を固化させるかが重要な課題となる。スクリーン紗の紫外線反射率が高いと、スクリーン紗表面で紫外線が乱反射し露光不要な図柄部分まで感光させてしまう、いわゆるハレーションが発生するため、印刷精度が著しく低下する。紫外線の乱反射を防ぐ方法として、一般にモノフィラメントでスクリーン紗を製織した後に、染色を施す方法が採用されているが、染色工程では環境負荷の高い廃液が排出されることが深刻な問題となっている。この染色工程を廃止すべく、製糸工程段階で光吸収物質を混合したスクリーン紗用モノフィラメントに関する検討が種々行われている。

例えば、特許文献１には、ポリエステルモノフィラメントを芯鞘複合構造とし、鞘成分のみに高濃度の有機化合物系光吸収物質を含有させる発明が開示されている。また、特許文献２では、芯鞘複合構造とし、芯成分に光吸収物質を含有させる発明が開示されている。

特開２０２２－２８１９４号公報 国際公開第２００５／１１８９２７号

本発明の目的は、高精細スクリーン印刷用に目開きが均一なハイメッシュ織物を得ることであり、繊維直径が均一かつ高強度・高モジュラスであり、ハレーションを防止するための染色工程を不要とする芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントを提供することである。

本発明では、高精細スクリーン印刷用ハイメッシュ織物を得るために、高強度・高モジュラスであるモノフィラメントを用いて、紗を高密度化し、紗のオープニングを精密化する方法を採用した。

また、高精細スクリーン印刷には、被写体とスクリーン版の距離を小さくしてスキージング時の紗の沈み込みを低減して塗布剤の滲みを抑制することが重要であり、スクリーン紗の製織性や紗張り性を発揮するため、モノフィラメントの強度・モジュラスを向上させるべく、特許文献１、２のように製糸工程段階で光吸収物質を混合して染色によるモジュラス特性の低下を排除した。

しかしながら、製糸工程段階で光吸収物質を混合すると、この光吸収物質がポリマーの分子鎖の間に入り込み、分子間の拘束を弱めてしまうため、モノフィラメントの強度が下がり、高精細スクリーン印刷用途へ展開できない問題がある。

特許文献１では、光吸収物質を鞘成分のみに含有させ、芯成分に固有粘度０．９５以上のポリエステルを用いて強度を得ているが、削れやすい鞘成分を保護するため、ホットロールを回転軸方向へ移動させる大型装置を導入しており、当業者が利用するハードルは高い。一方、特許文献２では、光吸収物質を芯成分のみに含有させ、鞘成分の削れを抑制しているが、モノフィラメントの強度を上げるため、芯成分に０．９０より大きい極限粘度の高粘度ポリエステルを用いて製糸すると、紡糸安定性が低下する問題がある。本発明では、特許文献２を参考に、芯成分として高粘度ポリエステルチップに光吸収物質を混合して紡糸し、高倍率延伸してモノフィラメントを得る検討を行った。その際、吐出曲がりが発生して繊維径が部分的に落ち込み、このモノフィラメントをハイメッシュ織物にすると、繊維径の落ち込んだ箇所で目開きが大きくなり、印刷精度が低下したことから、吐出曲がりを抑制することが必要である。

さらに詳しく検討を行ったところ、光吸収物質の添加量を増やしていくと吐出曲がりが増加することを見出した。高粘度ポリエステルチップでは溶融させた際の流動性が低いことから、押出機供給部で高粘度ポリエステルチップと光吸収物質がわずかに脱混和していると、その後の溶融工程において光吸収物質が多く含まれる部分が偏在し、光吸収物質が分子間の拘束を弱めてポリマーの流動性が上がることで、口金吐出孔から吐出される速度が突発的に上昇して吐出曲がりが生じたと推定する。

本発明では、高精細スクリーン印刷に好適な高強度・高モジュラス特性を有し、ハレーションを防止するための染色工程を不要とする芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントにおいて、高粘度ポリエステルチップに光吸収物質を混合すると生じる吐出曲がりを抑制し、繊維径の落ち込みを排除することで、高精細スクリーン印刷用に目開きが均一なハイメッシュ織物が得ることを課題とする。

本発明は、
芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントの芯成分に光吸収物質を含有し、
前記光吸収物質の含有割合が芯成分に対して０．０５重量％～１．０重量％、
モノフィラメントの繊維長手方向１００万ｍに存在する、繊維直径に対して１．０μｍ以上の繊維直径低下の発生数が５．０個以下、
モノフィラメントの破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ～９．０ｃＮ／ｄｔｅｘ
である高精細スクリーン印刷用芯鞘複合ポリエステルモノフィラメント
とすることで目的を達成できる。

本発明のモノフィラメントは、繊維直径が均一であり、目開きが均一な高精細スクリーン印刷用メッシュ織物とすることができる。

さらに詳しくは、繊維直径が均一であり、高精細スクリーン印刷に好適な高強度・高モジュラス特性を有し、染色工程を不要とする高精細スクリーン印刷用芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントを提供する。

図１は、繊維直径低下の形態を説明するための模式図である。

本発明のモノフィラメントは、繊維横断面において芯成分が鞘成分により覆われ同心円状に配置された芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントである。芯成分には光吸収物質を含有した芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントである。芯成分に光吸収物質を含有することでハレーション防止効果を発現して染色工程を不要とする。好ましくは、芯成分に高い固有粘度のポリエステル、鞘成分に芯成分より低い固有粘度のポリエステルを配することで、製織時の耐摩耗性、高強度・高モジュラス特性を発現する。

本発明のモノフィラメントの芯成分における光吸収物質の含有割合は、芯成分全体に対して０．０５重量％～１．０重量％である。用いる光吸収物質としては、従来公知の物質を使用することができ、紫外線硬化樹脂との相性によって適宜選択すればよい。一般的には、スクリーン紗は赤色や黄色の暖色系とすれば可視光の高波長側から紫外線の吸収性が良いため広く用いられており、本発明の光吸収物質としても同様の色味を呈するものであれば適用範囲が広いため好ましい。そのような条件を満足する光吸収物質の代表としてアゾ系光吸収物質やアンスラキノン系、イソインドリン系の縮合多環光吸収物質などを挙げることができる。

光吸収物質の含有割合を、芯成分全体に対して０．０５重量％～１．０重量％とすることにより、スクリーン印刷に好適な繊維径均一性、ハレーション防止効果を発揮することができる。光吸収物質の含有割合が０．０５重量％未満の場合、ハレーション防止効果が不十分であり、染色工程が必要となる。１．０重量％を超える場合、繊維径均一性が低下する。好ましくは０．１重量％～０．６重量％である。

本発明のモノフィラメントは、高精細スクリーン印刷用途に好適に用いる。例えば、プリント配線板は、絶縁体の基板上や内部に導体の配線が施されており、ウェアラブルデバイスなどの小型ＩｏＴ機器の普及により、配線の高密度化が進み、高精細印刷が求められている。スクリーン紗としてハイメッシュ織物を用いると、メッシュ格子間隔を小さくして、インクを通過させる穴を細かく設定でき、導体の境界や形状が精細に印刷された配線板を得ることができる。このようなハイメッシュ織物では、メッシュ格子間隔が非常に狭いため、小さな繊維直径変化であってもメッシュの目がつぶれてしまう。さらには、印刷範囲が小さいうえに高密度に配線を印刷するため、印刷範囲に対するメッシュの目１つの占有率が大きく、１つでもメッシュの目が潰れてしまうと、正確な印刷性能ができない。

そのため、本発明のモノフィラメントは繊維直径が均一であることが重要であり、繊維長手方向１００万ｍに存在する、繊維直径に対して１．０μｍ以上の繊維直径低下の発生数が５．０個以下である。かかる範囲とすることにより、得られるハイメッシュ織物において、高精細スクリーン印刷で良好な印刷精度が得られる。５．０個を超えると、得られるハイメッシュ織物において、繊維直径の低下した箇所で目開きが大きくなり、印刷不良が多数発生し、高精細スクリーン印刷用途として不適合な品位となる。メッシュ格子間隔のバラツキを抑制するためには、繊維直径低下の発生数は１．１個以下／１００万ｍが好ましい。

ここで繊維直径低下の形態は、下式で示すことができる。
繊維直径低下幅（μｍ）／繊維直径低下発生長（ｍ）＝５．０×１０^－８～１．０×１０^－７
図１のような短ピッチの繊維直径低下は、溶融工程において光吸収物質が多く含まれる部分が偏在することで、光吸収物質が分子間の拘束を弱めてポリマーの流動性が上がることで、口金吐出孔から吐出される速度が突発的に上昇して吐出曲がりが生じることによって形成される。

本発明のモノフィラメントは、芯成分全体に対して光吸収物質を０．０５重量％～１．０重量％の範囲で混合する。ハイメッシュ織物の密度にもよるが、例えば、モノフィラメントの製造工程の中で、繊度６ｄｔｅｘすなわち１００００ｍあたり６ｇのモノフィラメントを４０００ｍ／分で巻き取る場合、１分間当たり平均２．４ｇの芯成分ポリエステルの中に、光吸収物質として０．００１２ｇ～０．０２４ｇの微量を均一に添加させることになる。

光吸収物質の添加方法として、所望の添加量を前工程であらかじめ練り込んだ上、チップ化し、押出機に供給する方法があるが、練り込みの際に芯成分ポリエステルを溶融するため、余分な熱履歴を受け、強度の低下を免れない。特に、高精細スクリーン印刷用途では、製版・印刷時の紗張り性を維持するため高強度が求められるため、致命的な欠点となる場合がある。

また、２種のチップの混合において、重量法あるいは容量法によってチップを計量し、攪拌機を備えた混合槽を用いて均一に一定量混合して押出機供給部へ投入する方法もあるが、チップの添加量は数ｇ／分であり単位時間あたりの添加量が多いため微量添加には適さない。

そこで、芯成分に光吸収物質を練り込んだチップを１粒ずつ混合し、押出機に供給することで、光吸収物質を微量かつ均一に押出機へ供給し、繊維径が均一かつ高強度であるモノフィラメントを得ることができる。

光吸収物質を練り込んだチップを１粒ずつ混合させる方法は特に限定しないが、例えば、容器に入ったチップを、指向性をもった振動で１粒ずつに整列させ、ゲート内に１粒を堰き止めたのち、予め設定されたタイミングでゲートを開けて１粒ずつ供給する。その結果、押出機供給部において芯成分ポリエステルと光吸収物質が均一に混合され、溶融工程においてポリエステル中に均一に光吸収物質が含まれ、口金吐出孔から吐出される速度が安定して吐出曲がりが抑制され、繊維長手方向１００万ｍに存在する、繊維直径に対して１．０μｍ以上の繊維直径低下の発生数を５．０個以下に制御することができる。

スクリーン印刷では、一般的に印刷パターンの精度を向上させるために、紗張りテンションを高くし、スクリーン紗と被印刷物の距離を小さくする方法が採られている。紗張りの際、テンションを高くするためにはモノフィラメント１本あたりの強力を向上させる。また、印刷業界の要求は厳しく、細繊度でハイメッシュ、すなわち、織密度の高いスクリーン紗を要求している製織過程で糸にかかる張力は必ずしもその繊度に比例するわけではなく、モノフィラメント１本当たりの強力が高いことが重要であり、細くなればなるほど、より破断強度の高いものとすることが求められる。

本発明のモノフィラメントは、高精度スクリーン印刷に適した高強力モノフィラメントであり、製織性の低下や紗伸びなどの発生を抑え、高い寸法安定性を得る点から、破断強度は６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、より高精細な印刷を行う観点から７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上が好ましく、さらに好ましくは７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。破断強度の上限として高延伸倍率による糸の削れや糸切れの観点から、９．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。

スクリーン紗製造の工程においてはハイメッシュの要求に応えるため、高密度に経糸を形成し、製織する際に糸と筬との間により過酷な繰り返し摩擦を受けても、繊維表面が削り取られることを抑制することが求められる。

本発明のモノフィラメントは、繊維横断面において繊維表面から中心に向かって１μｍの位置における結晶化度χｓを、繊維軸方向に１０点測定した際の結晶化度χｓの標準偏差が２．０以下であることが好ましい。本発明のモノフィラメントは、鞘成分に芯成分より低い固有粘度のポリエステルを配する芯鞘複合型とすることが好ましく、耐摩耗性を担保する構造ではあるが、繊維軸方向の結晶化度χｓの標準偏差が２．０以下とすることにより、繊維横断面の中心（芯成分）の結晶化度と繊維表面（鞘成分）の結晶化度の差が小さく、筬などとの擦過による繊維表面の削れが抑制され、スカムが生じにくくなるなど耐摩耗性が向上する。さらに、繊維表面の結晶化度が長手方向で均一とすることで、擦過抵抗を受けた際に繊維表面への応力が分散されるため、削れが生じにくくなる。良好な耐摩耗性を得るためには、結晶化度χｓの標準偏差は、より好ましくは１．５以下である。

本発明のモノフィラメントは、芯成分のポリエステルには、ハレーション防止効果を発現させるために光吸収物質を添加している。そのため、モノフィラメント製造の際、光吸収物質がポリマーの分子鎖の間に入り込み、分子間の拘束を弱めてしまうため、結晶化が抑制されて強度が発現しにくくなる。強度を発現させるために、さらに延伸張力を上げて配向結晶化を促進することができるが、繊維表面（鞘成分）ポリエステルも分子鎖配向が高くなり、繊維表面の結晶化度χｓの標準偏差が大きくなり、耐摩耗性が低下する。また、光吸収物質の添加量に比例して目的の強度を得るために延伸張力を上げる必要があり、さらに耐摩耗性が低下する。

該課題について、発明者らが鋭意検討した結果、光吸収物質を含有させる芯成分に高い固有粘度のポリエステルを用いることで、分子間の拘束を上げて、結晶化を促進し、延伸倍率を低く抑えることができ、繊維表面（鞘成分）のポリエステル分子鎖配向を抑制してすることができ、耐摩耗性、高強度・高モジュラス特性をいずれも得ることができた。

従って、芯成分ポリエステルの固有粘度は、０．９５以上とすることが好ましい。鞘成分ポリエステルの固有粘度は、芯成分ポリエステルの固有粘度よりも低く、０．７０以下であることが好ましい。光吸収物質の添加量は、芯成分ポリエステルに対して０．０５重量％以上添加することが好ましい。

得られるモノフィラメントの特性およびモノフィラメントの製糸性の観点から、芯成分ポリエステルの固有粘度は、０．９５～１．３０であることが好ましい。０．９５以上とすることにより延伸張力を抑制し、破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上かつ繊維表面の結晶化度χｓの標準偏差が２．０以下であるモノフィラメントを得ることができる。さらに好ましくは、１．１０以上である。また、固有粘度の上限は溶融押出し等の成形の容易さの点から１．３０以下が好ましく、さらに製造コストや工程途中の熱や剪断力によって起きる分子鎖切断による分子量低下の影響を考慮すると、より好ましくは１．２５以下である。

鞘成分ポリエステルの固有粘度は、０．４０～０．７０が好ましい。鞘成分ポリエステルの固有粘度が０．４０以上であると、モノフィラメントの繊維表面の配向度および結晶化度を抑えることができ、良好な耐摩耗性を得ることができる。また、溶融紡糸の口金吐出孔内壁面におけるせん断応力を鞘成分が担うため、芯成分が受けるせん断応力は小さくなる。これにより芯成分は分子鎖配向度が低く、かつ均一な状態で紡出されるため、最終的に得られるモノフィラメントの強度が向上する。より好ましい鞘成分ポリエステルの固有粘度は０．４５以上である。また、良好な耐摩耗性を得るためには、固有粘度の上限は０．７０以下であることが好ましい。

光吸収物質の添加量は、芯成分ポリエステルに対して０．０５重量％～１．０重量％である。１．０重量％以下にすることにより、分子間の拘束を上げて、結晶化を促進し、延伸倍率を低く抑えることができ、繊維表面（鞘成分）のポリエステル分子鎖配向を抑制してすることによって、耐摩耗性、高強度・高モジュラス特性を有するモノフィラメントが得られる。

本発明のモノフィラメントのポリエステル成分としては、ポリエチレンレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称する）を主成分とするポリエステルが用いられることが好ましい。本発明で用いるＰＥＴとしては、テレフタル酸を主たる酸成分としエチレングリコールを主たるグリコール成分とする、９０モル％以上がエチレンテレフタレートの繰り返し単位からなるポリエステルを用いることができる。

また、１０モル％未満の割合で他のエステル結合を形成可能な共重合成分を含むものであっても良い。このような共重合成分としては、例えば、酸成分として、イソフタル酸、フタル酸、ジブロモテレフタル酸、ナフタリンジカルボン酸、オクトエトキシ安息香酸のような二官能性芳香族カルボン酸、セバシン酸、シュウ酸、アジピン酸、ダイマ酸のような二官能性脂肪族カルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などのジカルボンサン類が挙げられ、また、グリコール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールＡや、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコールなどを挙げることができるが、これらに限られるものではない。ただし、共重合成分は繊維の配向を阻害するため、高精細スクリーン印刷用途として満足な原糸強度が得られない場合があるため、共重合成分を含まないことが好ましい。

また、艶消剤として二酸化チタン、滑剤としてシリカやアルミナの微粒子、抗酸化剤とてヒンダードフェノール誘導体、さらには難燃剤、帯電防止剤等を必要に応じてＰＥＴに添加することができる。

本発明の芯成分に配するポリエステルはモノフィラメントの強度を主に担うため、通常ポリエステル繊維に添加される酸化チタンに代表される無機粒子の添加物は０．５重量％未満であることが好ましい。

一方、鞘成分のポリエステル成分はモノフィラメントの耐摩耗性を主として担うため酸化チタンに代表される無機粒子を０．１重量％～０．５重量％程度添加させることが好ましい。

本発明のモノフィラメントにおいては、芯成分、鞘成分ともにポリエステルであるため、複合界面での剥離という現象は起きにくい。しかしながら、鞘成分による耐摩耗性と芯成分による高強度化を両立するという点で、芯成分：鞘成分の複合比は６０：４０～９５：５の範囲とすることが好ましく、より好ましい複合比は７０：３０～９０：１０の範囲である。ここで、本発明で定義する複合比とは、モノフィラメントの横断面写真においてモノフィラメントを構成する２種のポリエステルの横断面積比率である。

本発明のモノフィラメントの繊度は、３．０ｄｔｅｘ～１３．０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。精細印刷に適した＃４００（２．５４ｃｍ当たり４００本）以上のハイメッシュスクリーン紗の場合、１本あたりのメッシュ格子間隔は非常に小さいものとなるため、１格子当たりのオープニング（目開き）が非常に小さくなり、筬とモノフィラメントの擦過によって糸が削れてスカムが発生し易くなり、結果として＃４００以上のスクリーン紗が得られないことがある。したがって本発明のモノフィラメントの繊度としては、筬とモノフィラメントの擦過を抑制するため、１３．０ｄｔｅｘ以下が好ましい。また、＃４５０以上のスクリーン紗では８．０ｄｔｅｘ以下、＃５００以上のスクリーン紗では６．０ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。繊度の下限としては、製織性、特にスルーザー織機における緯糸の飛送性の点で３．０ｄｔｅｘ以上が好ましく、より好ましくは４．０ｄｔｅｘ以上である。上記のような繊度を達成するためには、モノフィラメントの製造において、吐出量および紡糸口金を適宜変更すればよい。

本発明のモノフィラメントの１０％伸長時の強度（モジュラス）は、製織性の低下や紗伸びなどの発生を抑え、高い寸法安定性を得る点から、６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることが好ましい。また、紗張りのテンションをより高くし、より精細な印刷を可能にするには、好ましくは６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは６．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とするのがよい。一方、耐摩耗性の点で配向や結晶化度を抑える観点から、好ましくは９．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、より好ましくは８．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。上記のような破断強度および１０％伸長時の強度（モジュラス）を達成するためには、芯成分に高粘度ポリエステルを使用し溶融紡糸して、未延伸糸を高倍率多段延伸した後、最終ホットロールと非加熱のゴデットロールの間で適正な範囲で正負のリラックス処理を行うことが好ましい。

本発明のモノフィラメント残留伸度は、製織工程や紗張りにおけるハンドリングで糸切れによる作業性の低下を抑制する点から１２％以上が好ましく、より好ましくは１５％以上である。

本発明のモノフィラメントの好ましい製造方法について説明する。
本発明のモノフィラメントは、芯成分に高粘度ポリエステルと鞘成分に低粘度ポリエステルをそれぞれ溶融し押し出し、複合紡糸機を用い、所定の複合パックに送り、パック内で両ポリマーを濾過した後、紡糸口金で芯鞘型に貼り合わせて複合紡糸し、紡糸口金から吐出された糸条を一旦巻き取ることなく引き続き延伸を行う直接紡糸延伸法によって製造することができる。紡糸工程で一旦未延伸糸として巻き取り、改めて延伸工程に供することもできるが、製造工程において糸条が通過するガイドを減らし、糸の削れを抑制する点から、紡糸工程と直結して延伸を行う直接紡糸延伸法が好ましい。

以下、本発明のモノフィラメントについて実施例をもって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例の測定値は、次の方法で測定した。

１．モノフィラメントの繊維直径低下の発生数
（１）クリールにモノフィラメントを１６個仕掛けた。
（２）７５０ｍ／分の速度で糸を解舒し、光学式検査機器（ｓｅｎｓｏｐｔｉｃ社製 ＰＳＤ－２００）に通した。
（３）糸長２．６６ｍ間隔で繊維直径を測定する。測定は２０分間行った。
（４）（２）～（３）を別のモノフィラメントと入れ替えて４回繰り返す。測定するモノフィラメントの合計数は６４本、合計の測定糸長は９６万ｍとなる。
（５）測定結果から、繊維直径に対して１．０μｍ以上の繊維直径低下の個数を数えた。
（６）１００万ｍ当たりの繊維直径低下の発生数を算出した。

２．モノフィラメントの繊度（ｄｔｅｘ）
モノフィラメントを５００ｍかせ取り、かせの質量（ｇ）に２０を乗じた値を繊度とした。

３．モノフィラメントの破断強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、１０％モジュラス（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、残留伸度（％）
オリエンテックス社製テンシロン引張試験機を用い、モノフィラメントを初期試料長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で５回測定した結果から、破断強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、残留伸度（％）、伸度１０％時の強度（１０％モジュラス）を求めた。

４．ポリエステルチップの固有粘度
定義式のηｒは、２５℃の温度の純度９８％以上のｏ－クロロフェノール（以下、ＯＣＰと略記する。）１０ｍＬ中にポリエステルチップを０．８ｇ溶かし、２５℃の温度にてオストワルド粘度計を用いて相対粘度ηｒを下式により求め、固有粘度を算出した。
ηｒ＝η／η０＝（ｔ×ｄ）／（ｔ０×ｄ０）
固有粘度＝０．０２４２ηｒ＋０．２６３４
ここで、η：ポリマー溶液の粘度、η０：ＯＣＰの粘度、ｔ：溶液の落下時間（秒）、ｄ：溶液の密度（ｇ／ｃｍ^３）、ｔ０：ＯＣＰの落下時間（秒）、ｄ０：ＯＣＰの密度（ｇ／ｃｍ^３）。

５．繊維表面の結晶化度χｓおよびその標準偏差
レーザーラマン分光により、モノフィラメントの繊維横断面方向の結晶化度の分布を測定した。測定には堀場ジョバンイボン社製ＲｍａｎｏｒＴ－６４０００を用い、光源にはＡｒ＋レーザー（５１４．５ｎｍ、５０ｍＷ）を使用、１００倍の対物レンズによって１μｍに集光した。ラマン散乱光はシングルモード、スリット１００μｍ、回折格子６００および１８００ｇｒ／ｍｍの条件で、ＣＣＤ検出器により検出した。モノフィラメントは樹脂包埋後、ミクロトームにより切片化した。切片試料の厚みは１μｍであり、繊維の中心を通るように切り出し、レーザーラマン分光測定を行った。

測定結果をもとに、下記式を用い換算結晶化度を算出した。
換算結晶化度：χ（％）＝１００×（ρ－１．３３５）／（１．４５５－１．３３５）
換算密度：ρ（ｇ／ｃｍ^３）＝（３０５－Δν１７３０）／２０９
Δν１７３０は１７３０ｃｍ^－１付近のラマンバンド半値全幅
また、モノフィラメント繊維軸に対し垂直な繊維断面において、切片化したモノフィラメントの繊維中心軸に対し垂直な方向（繊維中心軸に対し垂直な断面の方向）に、繊維表面から１μｍ内側の位置にて測定を行った。

同様の測定を繊維軸方向に長手で任意に１０点測定した際の標準偏差を算出した。

６．耐摩耗性評価
モノフィラメントを５ｇの張力で空中に固定し、ＳＵＳ製の筬羽１枚（厚み６５μｍ）を上から押し付け、水平に対して２°の角度で固定する。筬羽を繊維軸方向に対して、速度１３３ｍ／分で３．２ｃｍの間を往復させ、２０秒後に停止させる。筬羽で擦過させた箇所をキーエンス製ＶＨＸ－Ｄ５００を用いて観察し、ＳＥＭ画像にて摩耗状態を以下の通り評価し、ＳおよびＡを合格とした。
Ｓ…モノフィラメント表面に変形や毛羽状の削れがなく、問題なし。
Ａ…モノフィラメント表面の繊維長手方向に薄くスジがあるものの、品質上に問題なし。
Ｂ…モノフィラメント表面に突起状の変形があるものの、品質上に問題なし。
Ｃ…モノフィラメント表面に毛羽状の削れが発生している。

７．メッシュの緯糸本数
本発明のモノフィラメントの目開き均一性を評価するため、経糸に本発明の６ｄｔｅｘのモノフィラメント、緯糸に本発明の各実施例および各比較例のモノフィラメントを使用したメッシュを以下方法で作製し、評価する。
（１）織機（Ｓｕｌｚｅｒ製Ｐ７１００）により、幅２．０ｍ、長さ５０ｍ、経糸および緯糸密度２２２本／ｃｍのメッシュを製織した。
（２）得られたメッシュに、経糸および緯糸が異なる３か所をタテ５ｃｍ×ヨコ５ｃｍで印をつける。
（３）印をつけた範囲を光学式顕微鏡で１００倍以上に拡大し、緯糸本数を数え、１ｃｍ当たりの緯糸本数を算出する。
（４）測定した３か所の１ｃｍ当たりの緯糸本数から差（最大値－最小値）を求める。繊維直径低下が少なく、繊維直径低下幅が小さいほど、差（最大値－最小値）は小さくなる。差（最大値－最小値）は２．７以下が好ましい。

実施例１
公知の方法により、固有粘度０．５１、酸化チタン０．４重量％のポリエチレンテレフタレートのチップに、光吸収物質としてＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １４７（ＣＡＳ Ｎｏ．４１１８－１６－５：１，１‘－［（６－ｐｈｅｎｙｌ－１，３，５－ｔｒｉａｚｉｎｅ－２，４－ｄｉｙｌ）ｄｉｉｍｉｎｏ］ｂｉｓａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ）１０重量％を混合したマスターチップを得た。

芯鞘複合モノフィラメントを得るため、芯成分として固有粘度１．１６のポリエチレンテレフタレートチップ（以下、主材と記載）に前記のマスターチップ（以下、副材と記載）を１粒ずつ混合して４．０重量％混合させ、押出機（エクストルダー）に供給し、２９８℃の温度で溶融紡糸する。また、鞘成分として固有粘度０．５１のポリエチレンテレフタレートチップを別のエクストルダーを用いて２９８℃の温度で溶融紡糸する。

エクストルダーを用いて溶融後、ポリマー温度２７５℃～２８５℃で、芯鞘比率が芯成分：鞘成分＝８０：２０となるようにポンプ計量を行い、溶融紡糸用パックに流入させた。芯鞘型となるよう公知の複合口金に流入させ、糸条を紡出させた。口金から吐出されたモノフィラメントは、紡糸口金直下の雰囲気温度が３００℃となるよう、積極的に加熱保温し、その後、糸条冷却送風装置により冷却し、紡糸油剤を付与しつつ、５５７ｍ／分の速度で非加熱の第１ゴデットロールに引き取った。この未延伸糸のガラス転移温度は８０℃であった。一旦巻き取ることなく５６２ｍ／分の速度で９０℃の温度に加熱された第１ホットロール、２０９６ｍ／分の速度で９０℃の温度に加熱された第２ホットロール、２９９８ｍ／分の速度で１９０℃の温度に加熱された第３ホットロールに引き回し、延伸、熱セットを行った。延伸倍率は、５．３３倍であった。さらに、２９９８ｍ／分の速度で２個の表面粗度０．８Ｓ、非加熱のゴデットロールに引き回した後、巻取張力が０．４１７ｇ／ｄｔｅｘとなるようにスピンドル回転数を制御してパッケージに巻き取り、６．０ｄｔｅｘのモノフィラメントを得た。

このモノフィラメントの特性は表１の通りであり、高精細スクリーン印刷用途として優れた繊径均一性、高強度・高モジュラス特性、耐摩耗性を得た。

実施例２～４
実施例１から、吐出量を変更した以外は実施例１と同様にして、繊度３．０ｄｔｅｘ、８．０ｄｔｅｘ、１３．０ｄｔｅｘのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの特性を表１に示す。いずれも十分な繊径均一性、高強度・高モジュラス特性、耐摩耗性を得たが、実施例２の３．０ｄｔｅｘでは、繊維径が細くなったことで、吐出曲がりが発生しやすくなり、繊維直径低下の発生数、緯糸本数の差が実施例1対比で若干大きくなった。

実施例５～６、比較例１～２
芯成分の主材の固有粘度を０．９０、０．９６、１．３０、１．５０とした以外は、実施例１と同様にモノフィラメントを得た。このポリエステルモノフィラメントの特性を表２に示す。実施例５、６では高精細スクリーン印刷用途として優れた高強度・高モジュラス特性を得た。

比較例１では、芯成分の主材の固有粘度が高いため、溶融配管内のポリマー流動斑に起因した粘度斑が悪化し、吐出曲がりが発生し、繊維直径低下の発生数が実施例１に比べて増加した。比較例２では、芯成分の主材の固有粘度を下げたため、高精細印刷用途としては不十分な強度まで低下した。

実施例７～９
芯成分の主材の固有粘度を０．９０、０．９６、１．３０、延伸倍率を５．０３倍、５．７１倍、６．１０倍とした以外は、実施例１と同様にモノフィラメントを得た。このポリエステルモノフィラメントの特性を表３に示す。実施例７、８では高精細スクリーン印刷用途として優れた耐摩耗性、繊径均一性を得た。実施例９では、芯成分の主材の固有粘度を下げたため、破断強度を実施例１に合わせるべく延伸倍率を上げたことで、繊維表面の結晶化度χｓの標準偏差が増加し、耐摩耗性評価は低下した。

実施例１０～１１、比較例３
芯成分の主材に対する副材の混合量を０．８重量％、８．０重量％、２０．０重量％とした以外は、実施例１と同様にモノフィラメントを得た。このポリエステルモノフィラメントの特性を表４に示す。実施例１０、１１では高精細スクリーン印刷用途として優れた繊径均一性を得た。

比較例３では、芯成分の副材の混合量が多いため、光吸収物質が多く含まれる部分が偏在し、光吸収物質が分子間の拘束を弱めてポリマーの流動性が上がることで、口金吐出孔から吐出される速度が突発的に上昇して吐出曲がりが生じることにより、繊維直径低下の発生数が増加し、緯糸本数の差も増加した。

比較例４
芯成分ポリエステルを供給する方法として、主材と副材を升による重量法によって計量して攪拌翼で混合させてエクストルダーに供給する以外は実施例１と同様にモノフィラメントを得た。光吸収物質が多く含まれる部分が偏在し、繊維直径低下の発生数が増加し、緯糸本数の差も増加した。

参考例
芯成分に光吸収物質を混合せず、鞘成分に光吸収物質を０．１５重量％混合する以外は実施例１と同様にモノフィラメントを得た。光吸収物質が鞘成分のポリマーの分子鎖の間に入り込み、分子間の拘束を弱めてしまい、鞘成分の耐摩耗性が低下した。

Claims (2)

1. 芯鞘複合ポリエステルモノフィラメントの芯成分に光吸収物質を含有し、
   前記光吸収物質の含有割合が芯成分に対して０．０５重量％～１．０重量％、
   モノフィラメントの繊維長手方向１００万ｍに存在する、繊維直径に対して１．０μｍ以上の繊維直径低下の発生数が５．０個以下、
   モノフィラメントの破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ～９．０ｃＮ／ｄｔｅｘ
   である高精細スクリーン印刷用芯鞘複合ポリエステルモノフィラメント。
2. 繊維横断面において、
   繊維表面から中心に向かって１μｍの位置における結晶化度χｓを、繊維軸方向に１０点測定した際の結晶化度χｓの標準偏差が２．０以下
   である請求項１記載の高精細スクリーン印刷用芯鞘複合ポリエステルモノフィラメント。

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