JP4924495B2

JP4924495B2 - スクリーン紗用モノフィラメント

Info

Publication number: JP4924495B2
Application number: JP2008065442A
Authority: JP
Inventors: 浩史山本; 朝弘小口; 祐志長町
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: JP2009221620A

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スクリーン紗用モノフィラメントに関する。

印刷スクリーン用織物としては、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が、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スクリーン用途適正が高く、広く普及している。

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、精錬によりモノフィラメントに付着している油剤等を除去後、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密着させた状態で、波長３００〜５００ｎｍ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。

より印刷精度の高いスクリーン版を得るには、製版工程において、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、織物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、製糸工程段階で顔料を付与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、製糸段階で紫外線吸収剤を０．１重量％以上含有させたポリエステルモノフィラメントが記載されている。しかし、このモノフィラメントには通常、艶消し・遮蔽性向上・耐摩耗性向上のために使用される酸化チタンなどの無機粒子を含有しないため、実質ハレーション防止効果が不十分であるばかりか、高密度に製織しようとすると筬との摩擦によってモノフィラメント表面が削れ、毛羽状のスカムが発生することで製織時に頻繁に清掃が必要になることで生産性が低下したり、スクリーン紗に毛羽状スカムが織り込まれ印刷欠点となる問題があった。

一方、特許文献２には有機化合物系顔料と酸化チタン粒子を含有するスクリーン紗用モノフィラメントにおいて、デラミ発生指数が１０％とした発明が開示されている。確かにこのスクリーン紗用モノフィラメントであればハレーション防止効果が向上し、曲げ応力が掛かった際の耐摩耗性は向上するものの、前述した製織時に発生する毛羽状スカムの発生原理は筬羽とモノフィラメントとの平行擦過によるものであるため、該問題の抑制に関する効果は不十分であった。

また、特許文献３にはスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントを芯鞘複合構造とし、鞘成分のみに有機化合物系顔料を含有させる発明が開示されている。この場合、十分なハレーション防止効果を得るには鞘成分に非常に高濃度の顔料を含有させることとなる。顔料はポリエステル分子鎖にとっては異物であるため、耐摩耗性が著しく悪くなり、製織時の筬のみならず、製糸工程における糸道にも多量のスカムが発生し、良好な品位が得られないという問題があった。
特開昭５９−１５０１１０号公報（特許の請求範囲）特開２００６−２４１６３２号公報（特許請求の範囲）特開２００７−９２２３３号公報（特許請求の範囲）

上記問題を解決し、メッシュ織物に製織する際の耐摩耗に優れ、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スクリーン紗用モノフィラメントを提供する。

前記課題を解決するための本発明は、以下の構成を採用する。

有機化合物系顔料を０．１〜１．０重量％と、無機粒子を０．０５〜２．０重量％を均一に分散せしめたポリエステル成分からなり、無機粒子の粒子径分布における１．０μｍ以上の粒子比率が５．０％以下であることを特徴とするスクリーン紗用モノフィラメント。

本発明において得られたスクリーン紗用モノフィラメントはメッシュ織物に製織する際の耐摩耗に優れ、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スクリーン紗用モノフィラメントとなる。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントは、印刷パターンを形成する際にハレーションを抑制し、紫外線硬化性樹脂で印刷パターンを高精細に再現させる目的に、有機化合物系顔料を含有することが必要である。用いる有機化合物系顔料としては、溶融ポリエステルによく分散し、溶融紡糸段階で着色することができる従来公知の有機化合物系顔料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、本発明の有機化合物系顔料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有機化合物系顔料の代表としてアゾ顔料やアンスラキノン系、インインドリノン系の縮合多環顔料などを挙げることができるが、着色力、ポリエステルへの分散性の観点よりアンスラキノン系顔料が好ましい。また、その有機化合物系顔料のスクリーン紗用モノフィラメント中含有濃度としては０．１〜１．０重量％であること必要である。０．１重量％未満の場合ハレーション防止効果が不十分であり、１．０重量％を超える場合、強伸度、耐磨耗性などの機械特性が著しく低下する問題が発生する。より好ましくは０．３〜０．８重量％である。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントに十分なハレーション防止効果を付与するためには有機化合物系顔料のみならず、紫外線に対する遮蔽性を有する無機粒子を含有させる必要がある。有機化合物系顔料のみでは、光の遮蔽性が不十分となるため、十分なハレーション防止が得られないばかりか、無機粒子による繊維表面の微小凹凸が存在しないため耐磨耗性が著しく劣るものとなる。一方、無機粒子のみでハレーション防止効果を得ようとすると、ミクロ視点での繊維中粒子存在有無が紫外線吸収性のムラを生じ、結果として十分なハレーション防止効果が得られない。従って、効率的かつ均一に紫外線吸収性を得るために有機化合物系顔料を、光の遮蔽性、繊維としての耐磨耗性を確保するために無機粒子を、共に含有せしめる必要がある。無機粒子の含有量としては０．０５〜２．０重量％であることが必要であり、０．０５重量％未満の場合は遮蔽性・耐磨耗性の付与が不十分であり、２．０重量％を超えると逆に耐磨耗性が劣るものとなる。かかる観点のもと好ましくは０．２〜１．０重量％である。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントに使用する無機粒子としては、ポリエステル中に分散し、遮蔽性を付与することができる従来公知のものを使用することができ、例えば、酸化チタンや酸化ケイ素、酸化亜鉛などを主とする金属酸化物や、カーボンブラックなどを好適に用いることができるが、得られるスクリーン紗用モノフィラメントの耐磨耗性を向上させるには、無機粒子の粒子径分布を精緻にコントロールしなければならない。

スクリーン紗は通常の織編物と異なり、一般に２００メッシュ以上という高密度で製織されるため、織機の筬羽と糸とのクリアランスが極めて小さいこと、経糸単位長さ当りの緯打ち動作が極めて多いこと、により経糸が筬羽との並行擦過によってモノフィラメントの表面が削られ易い。この削れ現象が多発すると筬羽を洗浄する回数が多くなるために生産性が低下するばかりか、毛羽状の削れカスが織物に織り込まれ、スクリーン印刷の際に印刷欠点となる致命的な問題が発生する。

特に、有機化合物系顔料を含有するポリエステルからなるスクリーン紗用モノフィラメントは、ポリエステル分子鎖間に有機化合物系顔料分子が分散しているためポリエステル分子鎖の拘束力が弱く、有機化合物系顔料を含有しないポリエステルからなるモノフィラメントと比較すると、製織時の耐磨耗性が著しく悪化する。

この問題を解決するべく本発明者らが鋭意検討した結果、無機粒子の粒子径分布における１．０μｍ以上の粒子の存在割合が全粒子中の５％以下とすることが重要であるということに至った。即ち、製織時に発生する削れ現象はスクリーン紗モノフィラメント中に存在する粒子径１．０μｍ以上の粗大粒子が起点となり、筬羽との並行擦過によって粗大粒子とその周辺のポリエステル部がフィブリル状に剥離することによって発生するものであり、粒子径１．０μｍ以上の粒子存在割合を５％以下とすることで、この削れ現象の発生を大幅に抑制でき、３％以下であれば更に好ましい。粒子径１．０μｍ以上の粒子存在割合を５％以下とする方法については、例えば平均粒子径が０．０５〜０．７μｍの範囲の無機粒子を用いることが好ましい。平均粒子径が０．７μｍを超えると、粒子径分布がシャープな正規分布であったとしても、１．０μｍを超える粒子の存在割合が大きくなり易い。逆に粒子径が小さいものは製造工程におけるハンドリングが困難になるばかりか、ポリエステルへの添加・混練時、あるいは溶融紡糸の際に粒子同士が凝集することで結果として粒子径分布が広くなり易いため、０．０５μｍ以上とすることが好ましい。

無機粒子をポリエステルに添加する方法としてポリエチレンテレフタレートの場合を例に挙げると、無機粒子をエチレングリコールに分散させたスラリーをテレフタル酸やテレフタル酸ジメチルに混合し、加熱・減圧下で重合する方法や、無機粒子を含まない状態で重合したポリエチレンテレフタレートを冷凍粉砕し、無機粒子と混合した粉体を混練押出機で溶融・混練する方法などが挙げられる。前者・後者いずれの方法においても、十分に分級し極力粒子径分布小さい無機粒子を用いること、ポリエステルに粒子を添加させてからスクリーン紗用モノフィラメントとするまでの間に溶融させる工程を極力少なくすること、などに留意すれば粒子径１．０μｍ以上の粒子存在割合を５％以下のスクリーン紗用モノフィラメントが得られ易い。

特に、本発明のスクリーン紗用モノフィラメントには無機粒子のみならず有機化合物系顔料を添加せしめる必要があるため、無機粒子と有機化合物系顔料を同時に添加すれば、ポリエステルに無機粒子を添加させてからスクリーン紗用モノフィラメントとするまでの間に溶融させる工程が少なくなり、溶融時における無機粒子の凝集を抑制することができるため好ましい。

本発明においてモノフィラメントを構成するポリエステルは、溶融紡糸可能な繊維形成性ポリエステルであればよく、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの芳香族ポリエステルや、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネートなどの脂肪族ポリエステル、およびそれらを主とする共重合ポリエステルが挙げられるが、中でも、寸法安定性・製造コストの観点から、ポリエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルが好ましい。ポリエチレンテレフタレートの重合度としては、極限粘度（η）が０．５〜１．４であることが好ましい。極限粘度（η）が０．５以上であれば製織時や、スクリーン印刷時にかかる負荷に強く、また寸法安定性が優れるものであり、１．４以下であれば繊維表面のフィブリル化を抑制し、ハイメッシュ製織時に繊維が削れ難くなるため好ましい。より好ましくは０．７〜１．２である。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントを１０％伸張させるのに必要な強度、即ち１０％モジュラスは３．３〜４．２ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。１０％モジュラスが３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば製織時の伸度低下や印刷時の紗伸びが発生し難く、高い寸法安定性が得られ、４．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば繊維の結晶配向のフィブリル化が起こりにくいため耐磨耗性が向上し易い。より好ましくは３．６〜４．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントを溶融紡糸する方法としては従来公知の溶融紡糸方法を採用すれば良く、溶融押出機にてポリエステルを溶融させた後、計量・濾過して紡糸ノズルから糸条を紡出させ、冷却・給油後に一旦巻き取ってから加熱延伸を施す２工程法、一旦巻き取ることなく加熱延伸を施す直接紡糸延伸法のいずれも採用することができる。有機化合物系顔料と無機粒子を添加させる方法としては、ポリエステルに前記の方法で所定の有機化合物系顔料と無機粒子を添加させたペレットを溶融紡糸する方法、所定の含有量の２〜２０倍程度の高濃度マスターペレットとし、通常のポリエステルと溶融混練・希釈させつつ紡糸を行う方法などが挙げられる。後者の場合は、ペレット状態でマスターペレットと通常のポリエステルペレットを混合して溶融押出機で混練しても良く、それぞれ別々の溶融押出機で溶融させた後、溶融ポリマの輸送配管や紡糸パック内で混練させても良く、いずれの場合も有機化合物系顔料や無機粒子の分散均一性を確保するために静的混練子を使用しても良い。

以下実施例より本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各特性値は以下の方法を用いて測定した。

１．ポリエステルの極限粘度（η）
オルトクロロフェノール溶液とし、２５℃で求めた。

２．１０％モジュラス（ｃＮ／ｄｔｅｘ）
オリエンテックス社製テンシロン引張試験機を用い、初期試料長２０ｃｍ、引張速度２ｃｍ／分で測定した結果から、伸度１０％時の強度を求め１０％モジュラスとした。

３．粒子径分布（平均粒子径、１．０μｍ以上の粒子比率）
スクリーン紗用モノフィラメント１．０ｇを２０ｍｌのオルトクロロフェノールに浸漬し、超音波洗浄機内で１５分間処理して完全に溶解させ、堀場製作所製レーザー回折／散乱式粒度分布計測装置ＬＡ−７００のバッチセルに溶液を充填して平均粒子径、粒子径分布を測定した。得られた粒子径分布の粒子径１．００μｍ以上の頻度％を積算した値を１．０μｍ以上の粒子比率とした。

４．製織評価
モノフィラメントから経・緯織密度２５０メッシュ（２５０本／２．５４ｃｍ）のメッシュ織物を得る際の工程の問題有無を以下の通り評価し、○および△を合格とした。

○…毛羽状の削れカス発生がほとんどなく、問題なし。

△…毛羽状の削れカス発生あるものの、品質上に問題なし。

×…毛羽状の削れカス発生が著しい。

５．ハレーション評価
モノフィラメントから得られた経・緯密度２５０メッシュ（２５０本／２．５４ｃｍ）のメッシュ織物に微細パターンを焼き付けて電子顕微鏡で観察して評価、○および△を合格とした。

○…ハレーション防止効果大。

△…ハレーション防止効果有り。

×…ハレーション発生。

実施例１
常法により重合・ペレット化した極限粘度０．８０のポリエチレンテレフタレートを冷凍粉砕し、酸化チタン１．６重量％と、アンスラキノンイエロー（ＣＡＳＮｏ．４１１８−１６−５：１，１‘−[(６−ｐｈｅｎｙｌ−１，３，５−ｔｒｉａｚｉｎｅ−２，４−ｄｉｙｌ)ｄｉｉｍｉｎｏ]ｂｉｓａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ）１．６重量％を混合し、２軸エクストルーダー型混練押出機に供給し、マスターペレットを得た。得られたマスターペレットと極限粘度０．８０のポリエチレンテレフタレートペレットを比率で別々のエクストルーダー型押出機にて溶融し、静的混練子を具備した紡糸パックに２：８の比率で供給・混練し、紡糸ノズルより糸条を紡出させた。糸条はチムニーエアーで冷却・固化せしめた後に油剤を付与し、７２ｄｔｅｘ１フィラメントの未延伸糸を巻き取った。未延伸糸は表面温度９０℃の第一ホットロールと表面温度１５０℃の第二ホットロール間で４．０倍に延伸した後、表面速度が第二ホットロールの０．９９倍である冷ロールで弛緩させ、スピンドルにて巻き取り、スクリーン紗用モノフィラメントを得た。得られたスクリーン紗用モノフィラメントは繊度１８ｄｔｅｘ、強度５．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２９％、１０％モジュラス３．８ｃＮ／ｄｔｅｘであった。また、得られたスクリーン紗用モノフィラメント中の１．０μｍ以上の無機粒子存在比率は１．３％であった。

得られたスクリーン紗用モノフィラメントは製織時に削れカスがほとんど発生せず、ハレーション評価では微細なパターンのエッジ形成も良好であった。

実施例２、３
マスターペレットを作成する際のアンスラキノンイエロー、の混合率を、実施例２で０．８重量％とし、実施例３では３．６％とした以外、実施例１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

実施例４、５
マスターペレットを作成する際の酸化チタンの混合率を、実施例４では０．４０重量％、実施例５では６．０重量％とした以外、実施例１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

実施例６
マスターペレットを作成する際の酸化チタンを平均粒子径が異なるものを用いた以外実施例１と同様の方法で、スクリーン紗用モノフィラメントを得た。得られたスクリーン紗用モノフィラメント中の酸化チタン平均粒子径は０．６５μｍであった。

実施例７、８
得られるスクリーン紗用モノフィラメントの１０％モジュラスを変更すべく、未延伸糸繊度と延伸倍率を変更した以外、実施例１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。得られたスクリーン紗用モノフィラメントの１０％モジュラスは実施例７、８それぞれ、３．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、４．４ｃＮ／ｄｔｅｘであった。

実施例９、１０
用いるポリエチレンテレフタレートペレットの極限粘度を実施例９、１０それぞれ、０．６５、１．２２と変更した以外実施例１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

実施例１１
マスターペレットを作成するには酸化チタンを添加せず、用いるポリエチレンテレフタレートペレットに、重合開始段階で０．４０重量％の酸化チタンを添加した以外、実施例１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

比較例１、２
マスターペレットを作成する際のアンスラキノンイエローの混合率を、比較例１では０．１８重量％とし、比較例２では６．０重量％とした以外、実施例１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

比較例３、４
マスターペレットを作成する際の酸化チタンの混合率を、比較例３では０．０８重量％、比較例４では１０．０重量％とした以外、実施例１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

比較例５
マスターペレットを作成するには酸化チタンを添加せず、用いるポリエチレンテレフタレートペレットに、重合開始段階で０．４０重量％の酸化チタンを添加した以外、実施例６と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

比較例６
紡糸パックに静的混練子を用いず、ストレート流路とした以外、実施例１１と同様の方法でスクリーン紗用モノフィラメントを得た。

以上実施例１〜１１の結果を表１に、比較例１〜６の結果を表２に示す。

Claims

有機化合物系顔料を０．１〜１．０重量％と、無機粒子を０．０５〜２．０重量％を均一に分散せしめたポリエステル成分からなり、無機粒子の粒子径分布における１．０μｍ以上の粒子比率が５．０％以下であることを特徴とするスクリーン紗用モノフィラメント。
１０％モジュラスが３．３〜４．２ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とする請求項１記載のスクリーン紗用モノフィラメント。