JP4366626B2

JP4366626B2 - スクリーン印刷用メッシュ織編物

Info

Publication number: JP4366626B2
Application number: JP2001242609A
Authority: JP
Inventors: 喜彦寺本; 悟堂阪本; 勝二小田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP2003055834A

Description

【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．高強力ポリエチレン繊維を用いたメッシュ織編物であって、高強力ポリエチレン繊維が、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１．０〜１．１であり、油剤が付着されてなることを特徴とするスクリーン印刷用メッシュ織編物。
２．油剤が水系エマルジョンであり、油剤の平滑成分が、（ａ）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、（ｂ）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、あるいは（ｃ）アルキレンオキサイド付加エステルであることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷用メッシュ織編物。
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記載のスクリーン印刷用メッシュ織編物。
４．メッシュ織編物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スクリーン印刷用メッシュ織編物。
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記載のスクリーン印刷用メッシュ織編物。
【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（Ｐｏｌｙｍｅｒ，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１８０ｃＮ／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／ｄＴｅｘ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２００ｃＮ／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／ｄＴｅｘ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１０００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１１５，０００、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１５ｃＮ／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１．１２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。

Claims

高強力ポリエチレン繊維を用いたメッシュ織編物であって、高強力ポリエチレン繊維が、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１．０〜１．１であり、油剤が付着されてなることを特徴とするスクリーン印刷用メッシュ織編物。
油剤が水系エマルジョンであり、油剤の平滑成分が、（ａ）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、（ｂ）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、あるいは（ｃ）アルキレンオキサイド付加エステルであることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷用メッシュ織編物。
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記載のスクリーン印刷用メッシュ織編物。
メッシュ織編物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スクリーン印刷用メッシュ織編物。
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記載のスクリーン印刷用メッシュ織編物。