JP4870619B2 - スクリーン紗用芯鞘型モノフィラメント - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン印刷用のメッシュ織物、プリント配線基盤の製造などの高度な精密性を要求されるハイメッシュでハイモジュラスのスクリーン紗を得るのに好適なモノフィラメントに関する。

モノフィラメントは衣料分野ではもちろん、産業資材の分野でも幅広く利用されてきている。特に後者の産業資材の分野での用途の例として、タイヤコード、ロープ、ネット、テグス、ターポリン、テント、スクリーン、パラグライダー、およびセールクロス用などの原糸としてのモノフィラメントがある。そして、このモノフィラメントに要求される物性も厳しくなり、ゴムとの接着性、耐疲労性、染色性、耐摩耗性、結節強力などの改善が迫られている。特に最近の電子回路分野での印刷においては集積度が高まる一方であり、スクリーン紗としての印刷緻密さのためハイメッシュ、ハイモジュラス化及び印刷性向上、特に連続印刷における寸法安定性の要求が強くなっている。

スクリーン紗用原糸を設計する上で特許文献１によれば、ポリエステル芯鞘型モノフィラメントとし、芯部が高モジュラス高強度ポリエステル、鞘部が特定のＴｇのポリエステル、且つモノフィラメントとしての破断強度や破断伸度、１０％伸長時のモジュラスを特定値とすることにより、高強力、高モジュラスで製織時の糸削れが少ないスクリーン紗とすることが提案されているが、スクリーン紗製造にあたり、織目調整や湿熱セットや紗張りの工程を経過する際、原糸は収縮し、糸の荷重曲線が収縮前と異なったものとなるため、スクリーン紗としての寸法安定性が悪く、連続印刷性に問題があった。

又スクリーン紗は製織後乳剤を表面に塗布し、それを感光、硬化させることにより、電子回路を写し取るという工程を経て印刷用に供される。乳剤を感光、硬化させる際に照射光のハレーションが発生すると印刷精度の悪化を招くため、製織後染色してハレーションの発生を軽減させている。しかしながら繊維の染色性が悪いと染料を多量に使用するとか、高温高圧染色等の特別の装置を必要としたり、そのため繊維にダメージを与えるなどの問題があった。
そのため寸法安定性に優れるスクリーン紗に適し、且つ染色性の良好な、特に低温でも染色可能なスクリーン紗用モノフィラメントの開発が求められていた。
特開平２−２８９１２０号公報

本発明は、易染性で且つ寸法安定性に優れたスクリーン紗用芯鞘型複合繊維モノフィラメントを提供する。

芯成分としてポリエチレンナフタレート、鞘成分としてイソフタル酸又はビスフェノールＡを特定量共重合したポリエステルからなる芯鞘型複合繊維モノフィラメントとし、湿熱処理前後の強伸度特性を規定することにより、寸法安定性と低温染色性の向上したスクリーン紗用モノフィラメントとすることができる。

かくして本発明は、下記Ａ〜Ｉを満足するスクリーン紗用芯鞘型複合ポリエステルモノフィラメントにより達成される。
Ａ．モノフィラメントの湿熱処理前の原糸最大点強度が５．５〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、５％伸張時の強度が３．８〜５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、最大点伸度が８〜２０％、湿熱収縮率が０．５〜４．０％であること。
Ｂ．モノフィラメントの湿熱処理後の原糸最大点強度が５．０〜７．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、１５％伸張時の強度が４．５〜７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、最大点伸度が１５〜３０％であること。
Ｃ．芯側ポリエステルの主成分がポリエチレンナフタレートを主成分とし、芯側の固有粘度が０．５０〜０．８０ｄＬ／ｇであること。
Ｄ．鞘側ポリエステルが、全酸成分に対してイソフタル酸又はビスフェノールＡを５〜２５モル％共重合したポリエチレンテレフタレートコポリマーであること。
Ｅ．鞘側ポリエステルの固有粘度が０．４０〜０．６５ｄＬ／ｇであること。
Ｆ．鞘側ポリエステルの複屈折率が１４０×１０^−３〜１７０×１０^−３であること。
Ｇ．繊維軸に直交する断面の芯鞘面積比率が３０：７０〜９０：１０であること。
Ｈ．単糸繊度が４〜２４ｄｔｅｘであること。
Ｉ．モノフィラメントの繊維長手方向５０万メートルで繊維直径に対し１．１倍以上の節糸が１個以下であること。

寸法安定性と易染色性を備えたスクリーン紗用モノフィラメントとして精密な電子回路スクリーン印刷用に有用である。

精密印刷に適したハイメッシュスクリーン（２００〜５００メッシュ）用として２４ｄｔｅｘ以下の細繊度モノフィラメントが用いられる。紗織物用フィラメントには製織性の低下や印刷時のスクリーン紗の伸び（寸法安定性の低下）などの発生を抑えるだけの特定の強度、伸度等の物性が必要である。一般的には原糸の伸度５％時の応力（モジュラス、以下５％ＬＡＳＥ）により性能を評価することが行われているが、本発明者は更に高度な寸法安定性を得るためにはそれだけでなく、スクリーン紗の製造工程での湿熱処理により原糸が受ける影響を考慮することが重要であることを見出した。（湿熱処理とは、通常製織されたスクリーン紗を精錬や染色等の処理時における温水、蒸気処理することを意味する）これらの知見に基づいてなされたもので、本発明のスクリーン紗用モノフィラメントは、高ＩＶのポリエステルを芯成分、低ＩＶのポリエステルを鞘成分とする単糸繊度が４〜２４ｄｔｅｘの芯鞘型複合ポリエステルモノフィラメントからなり、該モノフィラメントの湿熱処理前の最大点強度（単に強度と呼称する場合もある）を５．５〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、５％伸長時の強度を３．８〜５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、最大点伸度（単に伸度と呼称する場合もある）を８〜２０％、湿熱収縮率を０．５〜４．０％とし、湿熱処理後の最大点強度を５．０〜７．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、１５％伸長時の強度（モジュラス、以下１５％ＬＡＳＥ）を４．５〜７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、最大点伸度を１５〜３０％とすることにより、スクリーン紗として織目調整や湿熱セットや紗張りの工程経過後、高度に寸法安定性に優れるスクリーン紗とすることができる。最大点強度、伸度とは原糸の荷伸曲線における切断時の強度、伸度を意味する。
繊度は４〜２４ｄｔｅｘが好ましい。４ｄｔｅｘ未満では強度が足りず、２４ｄｔｅｘを超える場合はハイメッシュとならず好ましくない。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントは芯側ポリエステルに０．５〜０．８ｄＬ／ｇの高ＩＶポリエチレンナフタレートを使用し、鞘側ポリエステルに０．４０〜０．６５ｄＬ／ｇのイソフタル酸又はビスフェノールＡを全酸成分に対して５〜２５モル％共重合したポリエチレンテレフタレートコポリマーを使用し通常の複合紡糸装置を用いて芯鞘型モノフィラメントとする。繊維軸に直交する断面は円形断面が好ましい。断面での芯と鞘部が相似形である必要はないが、芯部は鞘部で十分に覆われていることが必要である。好ましい芯：鞘面積比率は３０：７０〜９０：１０である。芯比率が３０より低いと芯成分の効果が発揮できず寸法安定性に欠けるものとなる。又芯比率が９０を超える場合は鞘成分で覆われない部分が生じる場合があり、製織時に筬による削れが発生し好ましくない。

芯部のポリエチレンナフタレートのＩＶを０．５〜０．８とするにより高い強伸度、高モジュラスとすることができ、ハイモジュラス、ハイメッシュのスクリーン紗で且つ寸法安定性の良好なものとすることができる。ここでＩＶが０．５より低いと強度が低下し高モジュラスとすることができず、０．８を超えると溶融粘度が高すぎて紡糸性が低下し好ましくない。

鞘部のポリエステルとして、全酸成分に対してイソフタル酸又はビスフェノールＡを５〜２５モル％共重合した、ＩＶが０．４０〜０．６５のポリエステとすることが必要であり、ＩＶが０．４０未満であると強度が低下し、０．６５を超える場合は筬による糸削れが増加し好ましくない。

又鞘側ポリエステルの複屈折率は１４０×１０^−３〜１７０×１０^−３であることが必要である。１４０×１０^−３未満の場合、沸水処理前後の原糸にて目標の強度を得ることが困難となり、１７０×１０^−３を超える場合は製織時に筬に削れ屑が付着し、製織性能を悪化させるので好ましくない。
鞘部を上記の構成とする時、製織時の筬による糸削れが低減することができると共に、低温易染色性とすることができ、スクリーン紗とした後の染色工程で低温染色できるので繊維のダメージが少なく、寸法安定性の良いスクリーン紗とする上で好ましい。

本発明の芯鞘型複合繊維モノフィラメントの物性として、湿熱処理前の最大点強度が５．５〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、５％ＬＡＳＥが３．８〜５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、最大点伸度が８〜２０％、湿熱収縮率が０．５〜４．０％に設計することが必要である理由について説明する。
５％ＬＡＳＥは高い方が好ましいが、５．５ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると製織時に筬による削れが発生し、織物に織込まれ、欠点となってしまうため好ましくない。逆に３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ未満ではスクリーン紗の伸びが大きくなり好ましくない。

最大点強度が５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満ではスクリーン紗強度が不足し紗張り時に破れが発生しやすく、８．０ｃＮ／ｄｔｅｘを超える場合は収縮率が取れにくくなったり、製織時に筬による削れが発生しやすくなる。
又最大点伸度が８％未満では製織糸切れが多発するなど糸の取り扱い性が悪くなる。最大点伸度が２０％以上では紗伸びが発生し易くなる。

湿熱収縮率は０．５〜４．０％の範囲が好ましく、この範囲外では湿熱処理後の１５％ＬＡＳＥを特定の範囲内にすることができず好ましくない。（湿熱処理後の糸の１５％ＬＡＳＥと、湿熱処理を経たスクリーン紗の寸法安定性が相関することに基づくものであり、本発明のモノフィラメントの湿熱処理後の１５％ＬＡＳＥが４．５〜７．０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが必要である）
かかる特性のモノフィラメントを得るための具体的な製造法について説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。

本発明のモノフィラメントは、前記したポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレートコポリマーを複合紡糸口金を用いて、溶融紡糸し芯鞘型モノフィラメントとし、続いて延伸を施すことにより得られる。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、紡糸工程と直結して延伸を行うことが好ましい。

直接紡糸延伸においては、数対の加熱ロールを用い、一段又は多段で延伸することが好ましく、最終的に強度、伸度、収縮率が所定の範囲に入るように延伸倍率を定める。この延伸にはリラックス延伸等の弛緩処理を含めることができ、湿熱収縮率を所定の範囲に入るよう調整することができる。
このように製織前の原糸物性を調整し、しかる後製織工程に供し、必要に応じて精錬、染色、等の湿熱処理を経ることにより収縮し、糸は湿熱収縮後の所定の強伸度特性を有するものとなり、スクリーン紗は高度の寸法安定性を有するものと成る。

モノフィラメントの表面に生じる節は製織時において糸の切断やスカム発生の原因となり好ましくなく、出来るだけ発生を防止する必要がある。節の発生要因としてはポリマーに含有する未溶融異物やポリマー自身の劣化が挙げられる。ポリマー内の未溶融異物については、パック入り口から口金吐出口までに濾過層を形成することでその排出を抑制させたり、分散させたりすることができる。この濾過層についてはモノフィラメント直径の約１０〜１５％の目開き量が好ましく、１０％以下にするとパック内に異常な圧力がかかり、パック内部品とパック本体の破損につながる。１５％以上にすると節糸の主因となる未溶融異物が粗大粒子のまま糸に含有し、節の発生リスクが大きくなる。また、ポリマー自身の劣化についてはポリマー送液に関し、配管の曲がりを減らし、パック導入から吐出までの時間を１分以内とし、ポリマーが受ける熱量を出来る限り軽減することによって節の発生リスクを低減させることができる。

以下の実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
実施例中、固有粘度、湿熱処理前の強度、伸度、湿熱収縮率、湿熱処理後の強度、伸度、１５％伸張時の強度、節数の数の評価、糸削れ評価、ヒステリシスの評価は、以下の定義で行った。

固有粘度：
３５℃でオルトクロロフェノールにサンプルを溶解した各濃度（Ｃ）の希釈溶液を作成し、それら溶液の粘度（ηｒ）から下記式によってＣを０に近づけることで算出した。
η＝ｌｉｍｉｔ（ｌｎ（ηｒ／Ｃ））
なお、芯鞘の各成分は製糸時に使用する口金と溶融での滞留時間が同等となると共に芯と鞘のポリマーが別々に吐出できるよう設計した口金を作成し、十分に放流状態を安定させた上で、放流ポリマーをそれぞれ採取して測定した。

湿熱処理前の強度、伸度、５％ＬＡＳＥ：
繊維の強度および伸度はＪＩＳ−Ｌ１０１７に準拠し、オリエンテック社製のテンシロンを用いてサンプル長２５ｃｍ、伸長速度３０ｃｍ／ｍｉｎで測定し、サンプル破断した時の強度と伸度である。
５％ＬＡＳＥは上記の測定時のサンプルが５％伸長した時の応力を測定した。

湿熱収縮率：
５０００ｍ採取して、かせ状態にし、高圧内１３０℃の湿熱雰囲気内に繊度×０．１倍（ｇ）をかけつつ、１０分間入れた。処置終了後の糸は自然乾燥を行い、糸長を再度測定した。処置後の糸長を処置前の糸長５０００ｍで割って百分率表示として湿熱処置後の収縮率とした。

湿熱処理後の強度、伸度、１５％ＬＡＳＥ：
湿熱処理後の繊維の強度および伸度は湿熱処置後の糸をオリエンテック社製のテンシロンを用いてサンプル長２５ｃｍ、伸長速度３０ｃｍ／ｍｉｎで測定し、サンプル破断した時の強度と伸度である。１５％ＬＡＳＥは上記の測定時のサンプルが１５％伸長した時の応力を測定した。

節数の数の評価：
整経機のクリール出口に設置されているドロッパー前に隙間が糸径×１．１倍で公差±２μｍとなる１２本通しのスリットガイド設置した。そのスリットガイドに糸を通し、１２本×８段＝９６本をそれぞれ糸速５００ｍ／ｍｉｎにて各糸長２０万ｍ整経した。その際、スリットガイドにて断糸した回数を節の数と見なし、整経中での断糸回数を測定した。検出した断糸回数を糸長１０万ｍ換算して評価を行った。

糸削れの評価：
スルーザー型織機により、織機の回転数２５０ｒｐｍとして織幅１インチあたり３００本の経糸を用いてメッシュ織物を製織し、織りあがった反物を検反機にて目視検査を行った。この時、通常黒に見えるメッシュ模様が白色化して見える織物欠点の数を数えて評価した。織幅１．５ｍ×織物長さ３００ｍあたり糸削れによる欠点５個未満を○、５以上１０ヶ未満を△、１０ヶ以上を×と判定した。

ヒステリシス評価（スクリーン紗寸法安定性代用特性）：
湿熱処理後の原糸に７％伸長時の荷重を初期荷重としてかけ、そこから更に１．５％連続伸長を１０００回させた時の荷重（Ｂ）が３０回目の荷重（Ａ）対比、Ｃ＝Ｂ／Ａ×１００により得られるＣの値が９８％以下となる連続荷重回数が１０００回以下は×、１０００回以上は○とした。

染色評価：
延伸糸を筒編みもしくは織物状とし、分散染料を用いて常法により琥珀色に染色し、１００℃の常圧染色でもっとも濃染レベルを５点とし、もっとも淡染レベルを１点とし、５段階にて染色評価を行った。

［実施例１］
芯側に固有粘度０．６８ｄＬ／ｇのポリエチレンナフタレートを使用し、鞘側にイソフタル酸を２．０モル％共重合した固有粘度０．６２ｄＬ／ｇのポリエチレンテレフタレートを使用し、双方とも２９５℃の温度にて溶融した。放流開始から２時間後にサンプリングした芯側の固有粘度は０．６１ｄＬ／ｇで、鞘側の固有粘度は０．５４ｄＬ／ｇであった。７００ｍ／分の紡速にて巻き取りつつ、オイリングローラーにて油剤を付着させながら、未延伸糸を得た。その後、１４５℃加熱されたホットローラーにて予熱後、スリットヒーター２００℃で加熱しながら５．０倍で延伸し、０．０３倍のリラックス処理を施した後、巻き取り、１３ｄｔｅｘ−１ｆｉｌの延伸糸を得た。得られた延伸糸は強度６．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１６％、５％ＬＡＳＥ ４．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、湿熱収縮率３．０％、沸水処理後の強度は６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１８％、１５％ＬＡＳＥは５．４ｃＮ／ｄｔｅｘであった。原糸の節糸発生個数は０個であった。この原糸をスルーザー型織機で製織した際、糸削れ発生による織物欠点は３００ｍあたり０ヶであった。得られた織物を公知の方法で１００℃で低温染色した。染色点は５点であった。スクリーン紗としてヒステリシス評価は○であった。スクリーン紗を用いて連続印刷したところ、伸びが少なく寸法安定性に優れるものであった。

［比較例１］
実施例１において芯側に固有粘度０．８５ｄＬ／ｇのポリエチレンテレフタレートを使用し、放流開始から２時間後にサンプリングした芯側の固有粘度は０．７４ｄＬ／ｇで、鞘側の固有粘度は０．５３ｄＬ／ｇであった。７００ｍ／分の紡速にて巻き取りつつ、オイリングローラーにて油剤を付着させながら、未延伸糸を得た。その後、１５０℃加熱されたホットローラーにて予熱後、スリットヒーター２００℃で加熱しながら４．２倍で延伸し、０．０５倍のリラックス処理を施した後、巻き取り、１３ｄｔｅｘ−１ｆｉｌの延伸糸を得た。得られた延伸糸は強度６．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２５％、５％ＬＡＳＥ４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、湿熱収縮率８．０％、沸水処理後の強度は６．０ｃＮ／ｄｔｅｘであったが、伸度３５％、１５％ＬＡＳＥは３．５ｃＮ／ｄｔｅｘと湿熱処理後に高いモジュラスを維持することができなかった。

［実施例２］
実施例１において、延伸実施時のスリットヒーター温度を２００⇒２４０℃に変更した以外は実施例１と同様な方法で延伸糸を得た。得られた延伸糸は強度６．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１６％、５％ＬＡＳＥ ４．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、湿熱収縮率２．５％、沸水処理後の強度は６．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２０％、１５％ＬＡＳＥは５．６ｃＮ／ｄｔｅｘであった。原糸の節糸発生個数は０個であった。この原糸をスルーザー型織機で製織した際、糸削れ発生による織物欠点は３００ｍあたり０ヶであった。得られた織物を公知の方法で１００℃で低温染色した。染色点は５点であった。スクリーン紗としてヒステリシス評価は○であった。スクリーン紗を用いて連続印刷したところ、伸びが少なく寸法安定性に優れるものであった。

［比較例２］
実施例１において、鞘側にイソフタル酸を共重合していないポリエチレンテレフタレートを使用した以外は実施例１と同様な方法で延伸糸を得た。得られた延伸糸は強度６．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１６％、５％ＬＡＳＥ ４．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、湿熱収縮率２．７％、沸水処理後の強度は６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１８％、１５％ＬＡＳＥは５．５ｃＮ／ｄｔｅｘであった。原糸の節糸発生個数は０個であった。この原糸をスルーザー型織機で製織した際、糸削れ発生による織物欠点は３００ｍあたり０ヶであった。しかし、染色点３点と目標の濃染性を得ることはできず、易染性に問題があった。

本発明は、表面が改質されたモノフィラメントに関するものであり、特にスクリーン印刷用のメッシュ織物、プリント配線基盤の製造などの高度な精密性を要求されるハイメッシュでハイモジュラスのスクリーン紗を得るのに好適である。

Claims (2)

1. 下記Ａ〜Ｉを満足することを特徴とするスクリーン紗用芯鞘型複合ポリエステルモノフィラメント。
   Ａ．モノフィラメントの湿熱処理前の原糸最大点強度が５．５〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、５％伸長時の強度が３．８〜５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、最大点伸度が８〜２０％、湿熱収縮率が０．５〜４．０％であること。
   Ｂ．モノフィラメントの湿熱処理後の原糸最大点強度が５．０〜７．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、１５％伸長時の強度が４．５〜７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、最大点伸度が１５〜３０％であること。
   Ｃ．芯側ポリエステルの主成分がポリエチレンナフタレートを主成分とし、芯側の固有粘度が０．５０〜０．８０ｄＬ／ｇであること。
   Ｄ．鞘側ポリエステルが、酸成分に対してイソフタル酸又はビスフェノールＡを５〜２５モル％共重合したポリエチレンテレフタレート共重合ポリエステルであること。
   Ｅ．鞘側ポリエステルの固有粘度が０．４０〜０．６５ｄＬ／ｇであること。
   Ｆ．鞘側ポリエステルの複屈折率が１４０×１０^−３〜１７０×１０^−３であること。
   Ｇ．繊維軸に直交する断面の芯鞘面積比率が３０：７０〜９０：１０であること。
   Ｈ．単糸繊度が４〜２４ｄｔｅｘであること。
   Ｉ．モノフィラメントの繊維長手方向５０万メートルで繊維直径に対し１．１倍以上の節糸が１個以下であること。
2. 湿熱処理後の原糸を７％伸長時に荷重を初期荷重としてかけ、そこから更に１．５％連続伸長を１０００回させた時の荷重（Ｂ）が３０回目の荷重（Ａ）対比、Ｃ＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００により得られる強力劣化（Ｃ）が０〜１％である請求項１記載のスクリーン紗用芯鞘型複合モノフィラメント。