JP3672810B2 - 高密度スクリーン紗用モノフィラメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製織性に優れ、しかも耐久性及び寸法精度にも優れた高密度スクリーン紗用モノフィラメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高度な寸法精度が要求されるエレクロトニクス分野の印刷には、ステンレススクリーン紗が使用されているが、耐久性が不十分であるという問題がある。
【０００３】
この問題を改善するため、従来、合成繊維からなるスクリーン紗が種々提案されている。例えば、液晶性ポリマーからなる高強度・高弾性繊維は、ステンレス繊維より寸法精度はやや劣るものの耐久性は向上する。しかしこの場合、その分子鎖が繊維軸方向に極めて配向しやすいため、摩擦により容易にフィブリル化が起こるという問題がある。
【０００４】
かかるフィブリルの問題を改善するため、非液晶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繊維を使用したスクリーン紗が、特開昭６２−１０４７９５号公報、特開昭６２−２１５０１３号公報、特開平２−１２７５１３号公報等に提案されている。しかし、該繊維は強度及び弾性率が低いため、スクリーン紗の耐久性及び寸法精度は不十分であり、しかも高張力下での製織性が不十分なために高密度スクリーン紗を得ることが困難であるという問題がある。
【０００５】
一方、非液晶性ポリマーであるポリエチレンナフタレートからなる繊維を使用したスクリーン紗が、特開平４−１００９１４号公報、特願平２−２７２３８７号公報等に提案され、フィブリルの発生が抑制され、繊維強度と弾性率がバランスした高密度スクリーン紗が得られるとされている。しかし、われわれの検討によれば、高密度スクリーン紗に製織する際にスカムが発生しやすいという問題があることが判明した。これは、ポリエチレンナフタレートが、液晶的性質をもった分子構造であることに由来するものと推定される。
【０００６】
さらに、特開平２−８０６４０号公報には、液晶性の芳香族ポリエステルを３６の島成分とし、非液晶性のポリエチレンテレフタレートを海成分とする多芯複合繊維を用いたスクリーン紗が提案されている。しかし、この繊維は３５００ｍ／分程度の高速で紡糸されたａｓ−ｓｐｕｎ糸を、パッケージで熱処理して製造されるため、糸が巻取りパッケージのどこに存在するかによって熱処理効果が異なるため、例えば巻き終わりと巻き始めにおいて、また巻取りパッケージ間で、品質のばらつきが大きいという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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、製織性に優れ、しかも耐久性及び寸法精度にも優れた高密度スクリーン紗用モノフィラメントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの研究によれば、上記目的は、「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Ｉを島成分とし、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Ｓを海成分とする海島型複合繊維であって、該島成分の数が６〜３６、該繊維横断面における島成分が占める総面積割合が横断面面積の２０〜８０％、且つ該繊維横断面における島成分の総周囲長が複合繊維の周囲長以上であることを特徴とする高密度スクリーン紗用モノフィラメント。」により達成できることが見出された。
【０００９】
この際、強度は５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、弾性率は１２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度は５〜３０％、デラミ発生指数は１０％以上であることが好ましい。なお、ここでいうデラミ発生指数は、該モノフィラメントを交差させて任意の直径の輪を作成し、徐々にフィラメント両端を引き締めて輪の直径を小さくしていき、モノフィラメント表面又は内部にキンクバンドが発生した時の輪の直径Ｒとすると、モノフィラメントの直径Ｄとの比（Ｄ／Ｒ×１００％）で表される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の海島型複合繊維の島成分は、ポリエチレンナフタレートを主たる成分とするポリエステルＩから構成されている必要がある。なお、ここでいうポリエチレンナフタレートとは、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３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。かかるポリエステルＩの固有粘度は、０．６〜１．０の範囲が好ましい。
【００１１】
一方、本発明の海島型複合繊維の海成分は、ポリエチレンテレフタレートを主たる成分とするポリエステルＳから構成されている必要がある。なお、ここでいうポリエチレンテレフタレートとは、エチレンテレフタレートを主たる繰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３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。かかるポリエステルＳの固有粘度は、０．６〜１．０の範囲が好ましい。
【００１２】
上記両ポリエステルには、本発明の目的を阻害しない範囲内で酸化チタン、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の各種添加剤が含まれていてもよい。
【００１３】
本発明の海島型複合繊維においては、上記島成分を構成するポリエステルＩの数は６〜３６、好ましくは８〜３０の範囲である必要があり、また複合繊維断面積に対する該島成分の総断面積割合は２０〜８０％、好ましくは４０〜７０％の範囲にあることが必要である。
【００１４】
該島成分の数が６未満の場合には、後述する海成分と島成分の界面積を複合繊維表面積以上とすることが困難になり、該海島界面への応力集中が発生して、界面剥離やキンクバンドが発生しやすくなるため好ましくない。一方、３６個を超える場合には、上記海島界面への応力集中回避効果が飽和するだけでなく、各島成分の形状が不均一になりやすいので好ましくない。
【００１５】
また、島成分の総断面積割合が２０％未満の場合には、複合繊維としての弾性率が不十分となって得られるスクリーン紗の寸法精度が低下するので好ましくなく、一方、８０％を超える場合には、島成分であるポリエチレンナフタレート自身のデラミ発生能が高いため、得られるスクリーン紗の耐久性に問題を生ずるため好ましくない。
【００１６】
本発明の海島型複合繊維においては、上記の要件に加えて、該複合繊維横断面における島成分の総周囲長が複合繊維の周囲長以上であること、好ましくは島成分の総周囲長が複合繊維の周囲長の１．１〜６．０倍の範囲であることが必要である。ここで、島成分の総周囲長が複合繊維の周囲長以上であるとは、海成分と島成分との界面積（接着面積）が複合繊維表面積よりも大きいことを意味し、かくすることにより海島界面に応力が集中することを回避し、島成分であるポリエチレンナフタレートの高弾性率を十分に発揮させ、また高速製織時やスクリーン紗繰返し使用時の海島界面剥離やキンクバンド発生を抑制できるようになる。
【００１７】
なお、島成分の断面形状は、上記の要件が満足されれば特に限定されないが、通常製糸性の観点から略丸断面が採用される。また、繊維横断面における島成分の配置も任意であるが、対称配置、特に点対称配置が好ましい。一方、複合繊維の断面形状も、上記島成分の総周囲長と複合繊維の周囲との関係を満たしている限り、丸、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い。
【００１８】
本発明の複合繊維は、その物性としては、強度が５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に５．５〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲であること、弾性率が１２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に１４０〜２００ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲であること、また伸度が５〜３０％、特に８〜２８％の範囲であることが好ましい。強度が５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満である場合や、弾性率が１２０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満である場合には、高密度スクリーン紗に製織する際に単糸切れが発生しやすく、また、得られるスクリーン紗に凹凸斑が発生しやすくなる。一方、伸度が５％未満の場合には、デラミが発生しやすくなると共に、製織工程での単糸切れも発生しやすくなる。逆に伸度が３０％を超える場合には、前記強度及び弾性率を満たす繊維を得ることが困難なだけでなく、製織工程でスクリーン紗に凹凸斑が発生しやすくなる。
【００１９】
本発明の複合繊維は、さらに下記に定義するデラミ発生指数が１０％以上、特に１３〜３０％であることが好ましい。この指数は、圧縮変形に対する繊維構造破壊の耐性を示すもので、この値が大きいほど繊維に歪がかかっても繊維構造破壊が発生し難いことを意味し、したがって、耐フィブリル性に優れていることを示す。この値が１０％以上であると、高密度スクリーン紗を製織する際に繊維が受ける微小な間隔での屈曲圧縮負荷でも、該繊維の破壊が起こらず品位の良好なものを得ることができる。また、得られるスクリーン紗の耐久性も良好なものとなる。
【００２０】
以上に説明した本発明のモノフィラメントを製造するには、例えば固有粘度が０．６〜１．０のポリエチレンテレフタレートと固有粘度が０．６〜１．０のポリエチレンナフタレートとを乾燥後、紡糸温度３００〜３２０℃で溶融し、島成分であるポリエチレンナフタレートは６〜３６個に分配し、その周囲を海成分であるポリエチレンテレフタレートが取り囲むと共に実質的にポリエチレンナフタレートが繊維表面に存在しない断面形状となるような複合紡糸口金を用いて、溶融紡糸する。次いで６００〜１５００ｍ／分の速度で巻き取って未延伸糸を得る。この際、紡糸口金面下５〜４０ｃｍの範囲は保温領域とし、口金面温度が２９０〜３００℃の範囲に保れるようにした。そして、該保温領域通過後、横吹き冷却装置にて風速０．１〜０．４ｍ／分の空気を吹付けて冷却し、公知の方法により繊維処理剤を０．１〜０．５重量％付与する。
【００２１】
該未延伸糸は、１２０〜１４０℃の第１加熱ローラー及び１７０〜２００℃の第２加熱ローラーを介して所定の倍率に延伸熱処理し、次いで緊張下室温の第３ローラーを介して４００〜１０００ｍ／分の速度で巻取ることにより本発明のモノフィラメントを得ることができる。
【００２２】
なお、第１加熱ローラーと第２加熱ローラーの間での延伸は、１段延伸であっても、１以上の中間加熱ローラーを介する、２段以上の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。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例をあ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。
【００２４】
（１）強度・伸度
温度２０℃、相対湿度６５％の雰囲気中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時の、破断時の強度及び伸度である。測定数は１０とし、その平均をもとめた。
【００２５】
（２）弾性率
強度・伸度測定で得られた伸長−歪みカーブの１％伸長点までの直線部分より算出した値である。
【００２６】
（３）デラミ発生指数
モノフィラメント直径Ｄをマイクロメーターで測定する。一方、光学顕微鏡下で、モノフィラメントを交差させて任意の大きさの円をつくる。次いで、交差点（Ｘ）の対面側に位置するポイント（Ｐ）を観察しながら、徐々にモノフィラメントの両端を引き締めて円を小さくしていく。その際、観察ポイントの繊維の表面に繊維軸方向とほぼ４５°の角度をなして発生するキンクバンド（白化現象として観察される）が確認された時の円の直径（Ｒ）を計測する。デラミ発生係数を下記式により算出した。
デラミ発指数（％）＝Ｄ／Ｒ×１００％
【００２７】
[実施例１]
固有粘度０．９５のポリエチレンテレフタレートと固有粘度０．８０のポリエチレンナフタレートをそれぞれ３００℃、３１０℃で溶融し、表１に記載の島数を有する海島型複合繊維用紡糸口金（吐出孔は孔径０．６ｍｍφ×ランド長０．６ｍｍで孔数２ホール）を用いて、表１に記載の複合面積割合となるように、トータル吐出量１１．１ｇ／分で吐出した。この時口金温度は３００℃とし、保温領域としては口金下２０ｃｍまでを２５０℃に保持した。保温領域を通過した糸条の冷却は、横吹き式冷却装置を用い、温度２５℃、風速０．２ｍ／分の冷却風を吹付けて行い、該固化糸条を１０００ｍ／分の速度で引取り、分繊して巻き取った。
【００２８】
なお、実験Ｎｏ．９では、同ポリエステルを５０：５０の割合でチップブレンドし、孔径０．６ｍｍφ×ランド長０．６ｍｍ、孔数２ホールの紡糸口金を用いて、上記と同様に紡糸して未延伸糸を得た。
得られた未延伸糸を、表１に記載の条件下、８００ｍ／分の速度で延伸してモノフィラメントを得た。評価結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
実験Ｎｏ．１は、ポリエチレンナフタレートの割合が小さいため、弾性率が不十分でスクリーン紗としての寸法精度が不十分であった。実験Ｎｏ．２は、島のＮ数が小さいため、海島界面への応力集中によるためと推定され、界面での剥離が生じやすく、製織性が不十分で且つスクリーン紗の耐久性も不十分であった。
【００３１】
これに対して、実験Ｎｏ．３，４，５，６は、本発明の要件を満たし、製織性は良好で、得られるスクリーン紗の寸法精度、耐久性共にきわめて良好であった。
【００３２】
実験Ｎｏ．７は、島成分の数が多すぎるため、海成分が均一に島成分の周囲を覆うことが困難となり、一部島成分が繊維表面に露出する断面となるため、製織性及びスクリーン紗の耐久性が不十分である。また実験Ｎｏ．８は、ポリエチレンナフタレートの割合が大きすぎるため、実験Ｎｏ．７と同様の問題が発生し、製織性及びスクリーン紗の耐久性が不十分である。さらに実験Ｎｏ．９は、両ポリエステルをブレンドして通常の丸断面口金から紡糸したものであるので、パック内滞留中にエステル交換反応を起こしたものと推定され、強度及び弾性率ともに、ポリエチレンテレフタレート並みのものしか得られず、スクリーン紗としての耐久性及び寸法精度に問題があった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の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ので高品位の高密度スクリーン紗を安定して製織することができる。しかも、得られる紗は、耐久性及び寸法精度に優れるため、精密なスクリーン印刷を安定して長期間することができるようになる。

Claims (2)

1. 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Ｉを島成分とし、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Ｓを海成分とする海島型複合繊維であって、該島成分の数が６〜３６、該繊維横断面における島成分が占める総面積割合が横断面面積の２０〜８０％、且つ該繊維横断面における島成分の総周囲長が複合繊維の周囲長以上であることを特徴とする高密度スクリーン紗用モノフィラメント。
2. 強度が５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、弾性率が１２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が５〜３０％、デラミ発生指数が１０％以上である請求項１記載の高密度スクリーン紗用モノフィラメント。
   但し、デラミ発生指数は、モノフィラメントを交差させて任意の直径の輪を作成し、徐々にフィラメント両端を引き締めて輪の直径を小さくしていき、モノフィラメント表面又は内部にキンクバンドが発生した時の輪の直径Ｒとすると、モノフィラメントの直径Ｄとの比（Ｄ／Ｒ×１００％）である。