JP3242058B2 - ポリエチレンナフタレートモノフィラメント及びその製造方法 - Google Patents
ポリエチレンナフタレートモノフィラメント及びその製造方法Info
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Description
途、特にハイメッシュスクリーン紗として有用な細繊度
のポリエチレンナフタレートモノフィラメントに関す
る。更に詳しくは、引張強度、且つねじり弾性率が高
く、製織時の筬による摩耗性に優れたポリエチレンナフ
タレートモノフィラメント、及び高速紡糸法により生産
性良く製造する方法に関する。
ト等の分野で用いられているが、印刷精度の向上に対す
る要求が益々増えている。その為、高強度で、高弾性の
スクリーン紗が必要となっている。加えて、ハイメッシ
ュのものが必要とされるので、スクリーン紗を構成する
モノフィラメントも高強度、高弾性率であり、細繊度の
ものとする必要がある。
メントとして、ステンレススチール、ナイロン、ポリエ
チレンテレフタレート(PET)等がある。その中で
も、PETよりなるモノフィラメントは、強度、弾性
率、寸法安定性、価格等から最も多く使用されている。
しかしながら、かかるPETモノフィラメントでも満足
できるものではなく、より高強度、高弾性で経時変化が
なく、且つ摩耗特性に強い素材として、例えば特開平3
−45741号公報に開示される如く、ポリエチレンナ
フタレートモノフィラメントが用いられる様になってい
る。
2デニール程度の細繊度のモノフィラメントを得ること
はできるが、強度がやや不足しており満足の行くもので
はなく、更に1000m/分以下の紡糸速度で一旦巻き
取ったものを延伸する工程を得るので、生産効率が非常
に悪い。
製織工程でのスカム発生を抑制する為に、スクリーン紗
用ポリエチレンナフタレートモノフィラメントの結節強
度を3.5g/デニール以上とする必要があると提案さ
れている。しかしながら、該公報に開示されているモノ
フィラメントは5デニールを超えるモノフィラメントに
掛かるものであり、5デニール以下の超細繊度のモノフ
ィラメントでは、例え結節強度が3.5g/デニール以
上であっても筬摩耗によるスカム発生を防ぐことはでき
なかった。更に、該公報では1500m/分で紡糸巻取
りしたものを多段延伸するという技術であり、2段階の
工程を経るので生産効率は悪い。
17号公報ではポリエステルモノフィラメントを生産す
る工程において、直接紡糸延伸法にて紡糸速度を300
0m/分以上で紡糸することが開示されている。しかし
ながら、該公報においてポリエステルモノフィラメント
の単繊度は12デニールであり、ハイメッシュスクリー
ン紗には適応できるものではない。また、紡糸巻取り速
度は高々5000m/分であり、生産性の向上は期待で
きないものである。
点の無いハイメッシュスクリーン紗用途に適した超細繊
度のモノフィラメントを、高速紡糸により生産効率良く
提供することを課題とする。
いて鋭意検討を行った結果、ポリエチレンナフタレート
ポリマーを用い、繊度が5デニール以下のモノフィラメ
ントを特定の条件にて紡糸することにより、高強度で且
つ、ねじり弾性率が高く筬による摩耗性に優れたモノフ
ィラメントが得られる事を究明した。
ール以下のポリエチレンナフタレートモノフィラメント
であって、その強度が6.0g/デニール以上であり且
つねじり弾性率Gが40kg/cm2 以上であることを
特徴とするポリエチレンナフタレートモノフィラメント
が提供される。
以下のポリエチレンナフタレートモノフィラメントを紡
速6000m/分以上で紡糸巻取りするに際し、冷却風
を0.3m/秒以下の速度で片側から吹き付け、口金面
から1m以上下方で油剤を付与し、且つ第1ゴデッドロ
ーラーの表面粗度を3S〜12Sとし、第2ゴデッドロ
ーラーの粗度を6S〜12Sとすることを特徴とするポ
リエチレンナフタレートモノフィラメントの製造方法が
提供される。
造方法で得られ、上記の特徴を有するポリエチレンナフ
タレートモノフィラメントを用いることを特徴とする。
本発明で使用されるポリエチレンナフタレートポリマー
は、ポリエチレンー2,6−ナフタレートを主体とする
が、ナフタレンー2,6−ジカルボン酸及び/又はエチ
レングリコール成分以外の成分を10モル%以下の割合
で共重合したものなども使用可能である。
安定剤、艶消し剤、着色剤、紫外線吸収剤等を少量添加
しても差し支えない。
し後の極限粘度[η]は0.4〜0.6の範囲にあるこ
とが好ましい。極限粘度がこの範囲にあると紡糸性に優
れ、得られるフィラメントの強度も十分なものとなるの
で好ましい。
ール以下、強度が6.0g/d以上である必要がある。
繊度が5デニールを超える場合には、必要とされる超ハ
イメッシュのスクリーン紗とすることが出来ない。従
来、12デニールから28デニール程度の高強度モノフ
ィラメントを用いてハイメッシュスクリーン紗が提供さ
れているが、更に高精度の印刷を行なうには、5デニー
ル以下の高強度モノフィラメントが要求される。
り弾性率について図面を用いて説明する。(図1)は、
ねじり弾性率を測定する際に用いたねじり測定機(カト
ーテック製 KES−YN1)の原理図である。試料1
を上部チャック2及び下部チャック3に設置し、下部チ
ャックに一定の荷重4を架け、下部チャックは横棒5に
固定されており、この棒を回転リング6に設けた溝には
めて試料にねじり駆動をさせる。回転リング6の回転速
度は一定であり、正逆反転が可能である。更に、モノフ
ィラメントにねじり駆動を与えることによって発生する
トルクを上部チャック1に連結された検出器7にて検出
する。この装置によって得られたトルクーねじり角度
の曲線の一実施形態を(図2)に示す。ねじり弾性率
は、該曲線の初期の傾斜から、下記式(数1)により定
義される値である。
メントのねじり弾性率が40kg/cm2 以上であれ
ば、スクリーン紗の製織の際に筬による摩耗が無く良好
であり、且つ耐久性に優れたものが得られ、40kg/
cm2 未満であれば強度が高くても筬による摩耗性が悪
くなる。すなわち、ねじり弾性率は該モノフィラメント
の表皮のせん断弾性率であるので、該ねじり弾性率が高
ければ筬などの外的因子による表皮の摩耗に対して強く
なる。
り、繊維内部の結晶が繊維軸方向に配向するほど繊維の
引っ張り強度や引っ張り弾性率が高くなるものの、繊維
軸直角方向の強度や弾性率、さらにねじり弾性率は低下
する。すなわち繊維軸に対して幾分傾いた構造の結晶を
取る場合にねじり弾性率が高くなることが、本発明者ら
により解明された。
方法により、2種類の結晶形態を取ることが知られてい
る。通常の低紡速にて紡糸〜巻取り〜延伸による2段階
延伸法或いは、低紡速にて紡糸〜延伸〜巻取りする直接
紡糸延伸法から得られる繊維は、分子鎖が繊維軸方向に
配列したα型の構造を取る。これに対し、3000m/
分以上の高速にて紡糸し延伸工程を経ず巻き取った繊維
は、その分子鎖が繊維軸に対し幾分傾いたβ型の構造を
取る。すなわち、ねじり弾性率の高いポリエチレンナフ
タレートモノフィラメントを得る為には高速紡糸法が最
適であることが解明された。
ナフタレートモノフィラメントは、以下の方法により製
造することができる。すなわち、ポリエチレンナフタレ
ートポリマーを常法により溶融し、口金から押し出し、
押し出し後の放流糸極限粘度[η]が0.4〜0.6の
モノフィラメントを周速度が6000m/分以上のゴデ
ッドローラー2対を介して巻き取る。
あることが重要である。好ましくは6000m/分以上
7500m/分以下で紡糸することが必要である。60
00m/分未満であれば結晶化度が低く満足した強度の
糸を得ることができず、また生産効率が良くない。75
00m/分を超える場合は生産効率は良いものの該モノ
フィラメントはスキン・コア構造を取り始めて強度が低
下するので好ましくない。
側から冷却する際、冷却風は0.3m/秒以下の速度に
て吹き付けることが好ましい。0.3m/秒以下の冷却
風を利用することにより、冷却風吹き出し口より近い側
と遠い側の不均一冷却がなくなり、得られたモノフィラ
メントに顕在捲縮が発生しないので好ましい。
れば、スクリーン紗の紗張り工程において均一な張力を
付与出来ず斑が発生したり、更に糸切れ等の問題が発生
するので好ましくない。
付与は、口金面から1m以上下方にて行なう事が必要で
ある。口金表面から1m未満の領域では、モノフィラメ
ントの温度はガラス転移点以上である。従って、この領
域で油剤の付与を行うと、不均一な冷却が起り、得られ
たモノフィラメントには顕在した捲縮が発生する。
ゴデッドローラーにて引き取られる。ここで、第1ゴデ
ッドローラーの表面粗度は3S〜12Sとする必要があ
る。3S未満であれば、ローラー表面へのモノフィラメ
ントのニップ性は良いが、糸離れが悪く糸切れの原因と
なり、12Sを超える粗いものであればモノフィラメン
トのニップ性が悪く糸が跳ねて操業性が著しく低下す
る。
ントは第2ゴデッドローラーへ導かれる。第2ゴデッド
ローラーの表面粗度は6S〜12Sとする必要がある。
6S未満であれば、ニップ性は良いが糸離れが悪い為に
巻取機の速度を高くする必要が生じ、巻取り張力が上昇
して巻き締りやバルジ等巻き形状悪化が起る。12Sを
超えるものであれば、ローラー表面で糸が跳ねるので操
業性に優れない。
メントであっても糸揺れや糸切れが無く、安定した操業
性で、且つ超高速にて巻き取るので生産効率が非常に高
く、良好な糸質の製品を製造することができる。又、得
られたモノフィラメントはスクリーン紗用として好適に
使用しうる。
明する。尚、以下の実施例における特性値は、次に示す
方法によって測定したものである。
し出したポリエチレンナフタレートポリマーを採取し、
フェノール/テトラクロロエタン=6/4(重量比)の
混合溶剤中20℃でウベローデ法により測定した。
い、初期試料長200mmの繊維に繊度の1/30初期
荷重をかけ、200mm/分の速度で引っ張り試験を行
ない、破断強度と破断伸度を求めた。更に、強伸度曲線
の初期傾斜から弾性率を求めた。
浸漬液とし、オリンパス製偏光顕微鏡BH2を用い、ベ
レックコンペンセータ法にて測定した。
測定した。
略図である。測定モノフィラメント8に一定荷重9
(0.2g/デニール)を架け、300羽/インチの筬
10に糸通しを行なう。モノフィラメント8を垂直方向
に真っ直ぐに設置し、上部櫛歯11と下部櫛歯12の間
に固定する。次に、上部櫛歯11においてモノフィラメ
ント8を垂直方向から4歯分(4.5mm)右側にずら
して設置する。筬10はモーター駆動により10cm幅
で140回転/分の速度で上下動することにより、筬歯
に対して傾いたモノフィラメント8を強制的に摩擦す
る。摩擦によりモノフィラメントが切断するまでの回数
はカウンターにより計測され、切断した時点で計測が終
了される。
を用い、繊維試料台に繊維軸方向に引き揃えた繊維を巻
き付けたアルミホルダーをセットする。試料の厚みを
0.5mmにし、出力60kV、200mAでX線を試
料に照射し、試料の赤道方向の強度測定を行なった。こ
の赤道方向強度分布曲線を結晶と非晶に基づくピークに
波形分離を行ない、ブラグ角2θ=18.7°(β型結
晶)のピークの積分強度と2θ=15.6°(α型結
晶)に基づく積分強度の比を求めた。
ポリマーを溶融押出しして、孔数2ホール、0.45m
mの孔径の口金を用いて、各ホールの吐出量が3.6g
/分で押し出し、1mの長さに渡り、35℃、(表1)
記載の速度の冷却風で冷却し、油剤を付与した。その
後、(表1)記載の表面粗度のゴデッドローラー1にて
紡速7000m/分で引き取り、(表1)記載の表面粗
度のゴデッドローラー2を介し、分繊して巻取機にて巻
き取った。紡糸状況及び巻き取られたポリエチレンナフ
タレートモノフィラメントの顕在捲縮状態を(表1)に
示した。
であり、巻き取られたポリエチレンナフタレートモノフ
ィラメントにはモノフィラメントの断面方向不均一冷却
に起因する顕在捲縮は見られず糸質斑や繊度斑等の問題
はなかった。
ーラー1及びゴデッドローラー2の表面粗度が本発明の
範囲内にあり、紡糸性は良好であったが、冷却風速度が
本発明外の範囲にあり、モノフィラメントの断面内で冷
却斑が発生する為に巻き取られたポリエチレンナフタレ
ートモノフィラメントには顕在捲縮が見られ糸質斑や繊
度斑等が見られた。
粗度ではモノフィラメントのニップ性が良過ぎる為に、
ゴデッドローラー1とゴデッドローラー2の間で糸切れ
が生じた。また、比較例4の表面粗度では粗すぎる為、
紡糸巻取り中に糸跳ねが生じて糸切れが発生した。
ポリマーを(表2)記載の放流糸極限粘度[η]となる
様にそれぞれの温度で溶融し、孔数2ホール、実施例3
〜6は(表2)記載の、比較例5〜6は(表3)記載の
孔径の口金を用いて、各ホールの吐出量が3.6g/分
で押し出し、1mの長さに渡り、35℃、風速0.1m
/秒の冷却風で冷却し、油剤を付与した。その後、表面
粗度が4Sのゴデッドローラー1にて紡速7000m/
分で引き取り、表面粗度が8Sのゴデッドローラー2を
介し、分繊して巻取機にて巻き取った。
ィラメントの物性値と、筬摩耗破断回数を(表2)及び
(表3)に示した。実施例3〜6は、強度が6.0g/
デニール以上有り、ねじり弾性率が40kg/cm2 を
超える良好なモノフィラメントであった。また、筬摩耗
破断回数が高く、実施例5〜6は30000回でも破断
しなかった。一方、これらのモノフィラメントにて、5
00メッシュのスクリーン紗を製織したところスカム発
生、糸切れなどの問題はなかった。更に、得られたスク
リーン紗を使用したところ、非常に良い性能を示した。
m/分と遅く、本発明の範囲外であり、強度もねじり弾
性率も低いので、筬摩耗特性が悪くモノフィラメントは
直ぐに破断した。尚、比較例5〜6のモノフィラメント
を用いて、500メッシュのスクリーン紗を製織したと
ころ、製織段階で糸切れが多発した。
ーを(表3)記載の極限粘度[η]となるよう溶融し、
孔数2ホール孔径0.35mmの口金から押し出し、冷
却風にて冷却後、油剤を付与して紡速1000m/分で
未延伸糸を一旦巻き取った。その後、比較例7は第1ロ
ーラー温度150℃、第2ローラー温度200℃で延伸
倍率5.5で、延伸速度550m/分にて延伸し巻き取
った。比較例8は、比較例7と同様のローラー温度、延
伸速度で延伸倍率を6.1として延伸巻取りを行なっ
た。
が高く結節強度も高いが、ねじり弾性率が本発明範囲よ
り低く、筬摩耗特性は非常に悪かった。これは、低紡
速、2段階延伸により、α型の結晶が生成されたことに
よるものである。また、比較例7〜8のモノフィラメン
トにより500メッシュのスクリーン紗を製織したとこ
ろ、製織段階での糸切れが多発した。
メントのねじり弾性率測定に用いるねじり測定機の原理
を示す図面である。
メントのねじり測定により得られたトルク−ねじり角
の代表例を示す図面である。
メントの筬摩耗破断回数を測定するに用いた筬摩耗試験
機の概要を示す図面である。
Claims (3)
- 【請求項1】 繊度が5デニール以下のポリエチレンナ
フタレートモノフィラメントであって、その強度が6.
0g/デニール以上であり且つねじり弾性率Gが40k
g/cm2 以上であることを特徴とするポリエチレンナ
フタレートモノフィラメント。 - 【請求項2】 繊度が5デニール以下のポリエチレンナ
フタレートモノフィラメントを紡速6000m/分以上
で紡糸巻取りするに際し、冷却風を0.3m/秒以下の
速度で片側から吹き付け、口金面から1m以上下方で油
剤を付与し、且つ第1ゴデッドローラーの表面粗度を3
S〜12Sとし、第2ゴデッドローラーの粗度を6S〜
12Sとすることを特徴とするポリエチレンナフタレー
トモノフィラメントの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載のポリエチレンナフタレー
トモノフィラメントを用いてなるスクリーン紗。
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- 1998-03-24 JP JP07568498A patent/JP3242058B2/ja not_active Expired - Fee Related
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