JP2913794B2 - スクリーン紗用ポリエチレン―２，６―ナフタレートモノフィラメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スクリーン紗用ポリエチレン−2,6−ナフ
タレートモノフィラメントに関するものである。

［従来の技術］ 近年、各種電子回路の印刷はもちろん、その他の印刷
分野においても、スクリーン印刷は、それ以外の印刷技
術に比較して、簡便で、生産性に優れた印刷方法であ
り、その普及には目覚ましいものがある。

このようなスクリーン印刷において、スクリーン紗
は、紗枠に高張力で固定され、印刷時にはスキージで繰
返し擦過される。従って印刷用スクリーン紗には、高度
の緊張に耐え得る強度、寸法安定性が要求されるが、高
性能印刷において重要なことは、原版図形と被印刷図形
のズレを、どこまで少なくできるかであり、該ズレに
は、印刷を繰返すことによって、徐々に大きくなるいわ
ゆる原版の経時的寸法変化と、スクリーン紗の弾性率が
低いことによるスクリーン原版と被印刷体との距離、す
なわちオフコンタクトが大きいために生ずるズレとがあ
り、両者の特性を満たすことが要求されている。

例えば、ナイロンからなるスクリーンを用いると、弾
性率が低いこと、および吸湿により寸法が変化するとい
う欠点を有している。

一方、ポリエチレンテレフタレート繊維からなるスク
リーンの場合は寸法安定性に優れており、弾性率も100
え150g/dと高く、電子回路をスクリーン印刷するのに好
適に用いられている。しかし、電子回路の高集積化は日
進月歩であり高精密印刷のためには、さらに初期弾性率
の高いものが要求されている。

この要求に対し、有機繊維ではない金属の高弾性率素
材として、ステンレス繊維製スクリーンが知られてい
る。スレンレス繊維は、高弾性率で、吸湿や温度変化に
よる寸法変化もないが、微小な歪でも降伏を起しやす
い。そのため、取扱い時の過度の変形や衝撃などによ
り、また、印刷を繰返す間に永久変形を起こし、使用不
能になるという欠点があり、しかも高価でもある。

従って寸法安定性の良い、有機繊維で弾性率の高いス
クリーン紗用モノフィラメント素材が要求されている。

例えばポリエチレンテレフタレートにおいても、特開
昭63−196711に見られるように、極めて重合度の高いポ
リマを用い、溶剤の作用を利用しながら多段延伸を行う
ことにより初期引張弾性率が200g/dを超える高弾性率糸
を得ることも出来る。しかしながら、かかる製法は極め
て複雑であり、タイヤコードやロープなどの資材用の太
デニールのマルチフィラメントの製造には適している
が、10d前後の細デニールモノフィラメントの製造には
コスト負荷が大きく、好ましくない。また、このように
して得られる高弾性率ポリエチレンテレフタレート繊維
は一般に伸度が低く、織目の屈曲の激しい、300メッシ
ュを超えるような高密度のスクリーン紗の製織には適し
ていない。

このような高弾性率繊維のスクリーン紗用途への展開
に際し、製織性や印刷特性を改善するための方法が特開
昭63−247093に提案されている。該公報は200g/d以上の
高弾性率繊維をポリアミド系樹脂で被覆するのである。
しかしながら上記方法にも次のような欠点がある。ポリ
アミドは確かに感光性樹脂との接着性が良く、又製織時
にスカムが生じにくいという長所はあるが、湿潤時の寸
法安定性が悪く、たとえ被覆といえどもポリアミドを用
いると寸法安定性の点から精密印刷の精度に悪影響を与
える。被覆層の厚みを薄くすることでこの問題を軽減す
ることも出来るが、芯となる高弾性率糸との接着性の点
から界面で剥離を生じ易くかえってスカムを助長するこ
とになる。

また、被覆することにより真円度が高く線径変動の小
さい繊維を得ることは極めて困難であり、精密印刷には
不可欠の目開きの均一なスクリーン紗織物を得る方法と
しては適していない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、破断強度、弾性率等の力学特性に優
れ、製織工程でのスカム、削れ発生の少ないスクリーン
紗用モノフィラメントを提供するにある。

特に寸法安定性に優れ、高い紗張張力でオフコンタク
トの小さいスクリーン印刷版の製造に適したポリエステ
ル系の高強度・高弾性率モノフィラメントを提供するも
のである。

［課題を解決するための手段］ 前記した本発明の目的を達成する本発明のスクリーン
紗用モノフィラメントの構成は、次のとおりである。

すなわち、ポリエチレン−2,6−ナフタレートからな
るモノフィラメントが下記（イ）〜（ハ）を同時に満足
すると共に、その結節強度が3.5g/d以上であることを特
徴とするスクリーン紗用ポリエチレン2,6−ナフタレー
トモノフィラメント、 （イ） 6.0≦ 破断強度（g/d） （ロ） 3 ≦ 破断伸度（％）≦30 （ハ）170 ≦ 弾性率（g/d） によって達成することができる。

本発明においてポリエチレン−2,6−ナフタレートと
は、ポリエチレン−2,6−ナフタレート単独重合体が代
表的であるが、15モル％以下の割合で、公知の第３成分
を共重合したものなども使用可能である。ここで主要な
第３成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸などの
ジカルボン酸成分、ポリエチレングリコール、ブタンジ
オールなどのグリコール成分などがあるがその他公知の
ものが任意に使用できる。

また該ポリエステルには、二酸化チタン、アルミナ、
カルシウム化合物、着色顔料、特に感光性樹脂を硬化さ
せる際に照射する紫外線の散乱反射を抑制する紫外線吸
収剤などが含まれていても良く、リン酸や亜リン酸及び
それらのエステルなどの安定剤が含まれていても良い。

さらに、ポリエチレンテレフタレート等を混合して用
いても良く、また、芯鞘複合繊維の芯成分として用いて
も良い。この場合には鞘にはスカムの生じにくい、比較
的Tgの低いポリエステルを選択することが好ましい。

ポリエチレン−2,6−ナフタレート繊維については、
特公昭47−49769号公報、特公昭47−499770号公報、特
公昭47−50329号公報、特公昭56−42682号公報等に提案
されており、力学的性質や熱的性質の要求される各種工
業用資材、例えばタイヤ、ベルト、ホース等の補強材、
電気絶縁材として有用であることが提示されている。

ポリエチレン−2,6−ナフタレート繊維は、従来スク
リーン紗用原糸として広く用いられているポリエチレン
テレフタレート繊維に比べ弾性率を高く出来ることはよ
く知られているが、単に繊維軸方向の引張強度や弾性率
が高いだけでは高密度のメッシュ織物を製織することは
困難である。即ち、メッシュ織物の製織過程において、
特にその経糸は極めて速い数百ストローク／分の筬によ
る擦過を繰り返し受ける。また経緯の交点間の距離も、
300メッシュを超えるような高密度織物においては繊維
直径の２倍程度になる。従って非常に微小な間隔で繊維
は屈曲されなければならない。

そのため、高強度・高弾性率とは一見相矛盾する柔軟
性を備えていることが必要である。本発明者らはこの問
題に対して鋭意検討し、モノフィラメントの結節強度が
極めて重要であることを見出し、本発明に至ったもので
ある。

本発明におけるモノフィラメントは、ポリエチレン−
2,6−ナフタレートからなるポリマーを溶融紡糸し、延
伸し、必要に応じて熱処理することによって得られる。

まず、ポリエチレン−2,6−ナフタレートを溶融紡糸
して未延伸モノフィラメントを得るが、紡糸に供するポ
リマーとしては、フェノールとオルトジクロロベンゼン
との混合溶液（混合比6:4）中で35℃にて測定した極限
粘度［η］が0.45以上、好ましくは0.55〜1.0のものを
使用する。極限粘度［η］が0.45未満のものは、強度が
6g/d以上でかつ結節強度3.5g/d以上を有する繊維が得難
く、スクリーン紗製織時に織機ヘルドおよび筬による繊
維削れ屑、およびスカムが発生しやすくなり好ましくな
い。

極限粘度［η］が高くなる程、結節強度、結節伸度は
大きくなる傾向にあり、繊維削れ、スカム発生の防止に
有利となるが、極限粘度［η］が1.0以上の高重合度ポ
リマーでは、溶融粘度が高くなり、流動性が不良で均一
な糸を紡糸することが困難である。紡糸温度を高めて溶
融粘度を下げることも可能ではあるが、熱分解による分
子量の低下をきたし、またその変動も大きくなるので同
様に均一な糸を得ることが困難となる。

溶融紡糸口金孔数は１孔でもよいが、２〜４孔で同時
に吐出し分繊して巻取る方が生産性が高く、しかも紡出
糸条の極限粘度［η］の低下も少なく好ましい。

本発明のポリエチレン−2,6−ナフタレートモノフィ
ラメントは、繊度が20デニール以下のモノフィラメント
を対象とするときに効果が顕著である。高精密印刷にお
いては、なるべく細繊度のモノフィラメントを用い、ハ
イメッシュの織物を必要とし、10d以下、場合によって
は5d程度までの細繊度糸が用いられる。

本発明のモノフィラメントの破断強度は6.0g/d以上で
あることが必要である。弾性率が170g/dを超える高弾性
率モノフィラメントを製織するに当って、その製織時の
開口、筬打、ヨコ打込み等による繊維への衝撃力は、ポ
リエチレンテレフタレート繊維、ナイロン繊維に比べ
て、はるかに大きく、糸切れが頻発しやすい。破断強度
を6g/d以上にすると、製織時の糸切れを大幅に改善する
ことができ、破断強度7g/d以上でほぼ皆無とすることが
できる。

一方、本発明のモノフィラメントの破断伸度は、３〜
30％の範囲であることが必要である。破断伸度が３％以
下では、製織時の経糸の張力変動および緯糸の張力変動
が大きく、糸切れが発生しやすくなり好ましくない。特
に織機回転数が200回／分を超える高速織機において
は、経糸および緯糸の張力変動が大きく糸切れが発生し
やすい。さらに、紗枠への紗張時、および、印刷時にお
いても糸切れが発生しやすくなり好ましくない。

破断伸度を３％以上にするとで、前記の糸切れを減少
させることができる。糸切れは破断伸度が大きい程少な
くなるが、破断強度とも関係があるので、６％以上とす
るのがより好ましい。

なお、本来伸度は高い程、製織時の取扱いやスカム発
生の点からは好ましい。しかし本発明の目的である高強
度・高弾性率を実現するためには伸度は30％以下、より
好ましくは15％以下とすることが必要である。

本発明のモノフィラメントの弾性率は170g/d以上とす
る必要がある。スクリーン印刷において、特に電子回路
等の高精密スクリーン印刷において、高弾性率で寸法安
定性に優れた素材が要求されており、ポリエチレン−2,
6−ナフタレートの場合は、弾性率を170g/d以上にする
ことによって、寸法安定性が大幅に向上する。特に応力
緩和を小さくすることができる。このことによって、高
い紗張テンションが得られ、しかも、テンション緩和の
小さい印刷原版を得ることができるので好ましい。

このように高強度・高弾性率のポリエチレン−2,6−
ナフタレート繊維はそれだけでは満足に製織することが
出来ない。それは、繊維軸方向の配向と結晶化が進み過
ぎると繊維がもろくなり、製織時の擦過により表層の部
分が削られ、いわゆるスカムとなって織機の各部に堆積
するためである。そのために、ある程度の柔軟性が必要
であり、その指標として結節強度がよく対応することが
わかった。

即ち本発明のモノフィラメントの結節強度は3.5g/d以
上であることが必要である。さらに好ましくは4.2g/d以
上である。結節強度が3.5g/d未満では、スクリーン紗製
織時にヘルドおよび筬羽による擦過で、モノフィラメン
ト表面が削られやすくなり筬羽洗浄のための停機を頻繁
に行なうことが必要となる。さらに、短繊維状の削れ屑
が製品に織込まれると、除去のための補修が必要とな
り、高精密スクリーン印刷に使用することは困難とな
る。本発明者等は、ポリエチレン−2,6−ナフタレート
繊維の高強度、高弾性率の物性を保持し、かつ製織時の
削れを防止すべく鋭意研究を行なった結果、結節強度を
3.5g/d以上とすることによって、削れを実用レベルまで
減少できることを発見した。結節強度は、繊維のもろさ
と密接な関係があり、結節強度が大きい程、もろさは小
さくなる。

このような結節強度を具体的に実現するためには紡糸
の引取速度に応じて延伸倍率を最適化して設定すること
が重要である。延伸倍率が低いと強力発現自体が十分で
なく、従って結節強度も低くなる。一方延伸倍率が高く
なり過ぎると、配向結晶化が進み過ぎ繊維軸方向の引張
には強くなるが、屈曲には弱く、もろい繊維となる。

本発明者らの検討によれば、その目安は延伸されたモ
ノフィラメントの密度で代表されることが確認されてい
る。延伸糸の密度は熱処理条件にも依存するが本発明で
必要とする結節強度3.5g/d以上を与えるためには1.36g/
cm³以下、好ましくは1.345〜1.357g/cm³とすることによ
り実現される。

次に本発明のモノフィラメントの製造方法の一例を第
１図を用いて説明する。

極限粘度［η］が0.45〜1.0のポリマーを紡糸温度300
〜320℃で紡糸し、600〜1500m/minで巻取り、未延伸糸
を得る。紡糸口金面下5cm以上40cm以内は保温領域と
し、口金面温度を290〜305℃に保つ、これ以降でチムニ
ーによって10〜30m/minの風速で空気冷却し、引続いて
公知の方法で繊維処理剤を0.1〜0.5％owf付与する。

この未延伸糸１をフィードローラ２を介して130℃〜1
50℃の第１加熱ローラ３および第２加熱ローラ４で加熱
し、所定の倍率に延伸し、400〜1000m/minの延伸速度で
巻取って本発明の延伸糸６（モノフィラメント）を得
る。

ここで、第１加熱ローラ３と第２加熱ローラ４間での
延伸は、１段延伸であっても良く、また中間加熱ローラ
を用いて２段延伸を行なっても良い。なおドローローラ
の表面温度は140℃以下、好ましくは室温とするのが良
い。

また、未延伸糸を一旦巻取ることなく、直接延伸して
巻取ってもよい。

［実施例］ 以下本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
なお、実施例中の物性は次のように測定した。

（Ａ）破断強伸度 試料を温度20℃、相対湿度65％の雰囲気中でインスト
ロン万能試験機により、試長20cm、速度20cm/分の条件
で、測定したストレス−ストレインカーブでの破断強伸
度であり、任意の部分で10回繰り返し測定して得られた
破断強伸度の平均値である。

（Ｂ）弾性率 破断強伸度の測定で得られたストレス−ストレインカ
ーブの１％伸長点までの直線部分より算出した値であ
る。

（Ｃ）結節強度 JIS L 1070に準じて測定した。

実施例１〜６、比較実施例１〜４ 極限粘度0.62のポリエチレン−2,6−ナフタレートを
紡糸温度305℃で孔数２、孔径0.5mm、孔長0.6mmの口金
を用いて、吐出量13g/minで溶融紡糸し、仕上油剤を、
0.3％owf付与し、巻取速度1000m/minで分繊し、巻取っ
た。この時の口金面温度は300℃であった。

得られた未延伸糸を第１図に示す延伸装置を用いて、
延伸速度800m/minで延伸倍率、延伸温度を変更して第１
表に示すモノフィラメントを得た。なお、ドローローラ
は室温とした。

延伸モノフィラメントをスクリーン紗製織用のフラッ
トスチールヘルドを用い、モノフィラメントとフラット
スチールヘルドメール部を接触させ、モノフィラメント
屈曲角度160゜、静止時糸張力1.5g/d、150ストローク／
分で擦過し、破断に至るストローク数を測定した。10回
繰返し測定した値の平均値を第１表に示した。

さらに、この延伸モノフィラメントに10〜14g/本の張
力で400本のモノフィラメントを引揃えメッシュスクリ
ーン紗製織用筬で400ストローク/minで擦過し、筬に発
生した白粉スカムの量を肉眼により観察した。

第１表中、本発明に規定する要件を満足する実施例1,
2,3,4,5,6はフラットスチールヘルドとのストローク擦
過による破断ストローク数が大きく対金属摩耗性に優
れ、筬での白粉スカム発生量の少ない高強力、高弾性率
モノフィラメントであった。これに対して比較実施例１
は、ストローク擦過による対金属摩耗性に優れているも
のの、筬での白粉スカム発生量は本発明のモノフィラメ
ントより、やや多く、さらに紗の表面品位が劣るもので
あった。

また比較実施例9,10については、ストローク擦過によ
る対金属摩耗性が極めて悪く、筬での白粉スカム発生量
が多く、短時間で破断するものがあった。

［発明の効果］ 本発明のモノフィラメントは高強度で高弾性率である
ため、容易に高テンションのスクリーン紗とすることが
できる。特に高弾性率であることによって、スクリーン
印刷時のオフコンタクトを2mm以下と小さくすることが
可能であり高精密印刷に好適である。

さらにガラス転移点温度が125℃と高いため、印刷室
の温度変化に対する寸法安定性が優れており、印刷原版
のテンション緩和も小さく、安定している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のモノフィラメントを得るための延伸
装置の１例を示す図である。 1:未延伸糸 2:フィードローラ 3:第１加熱ローラ 4:第２加熱ローラ 5:ドローローラ 6:延伸糸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−80640（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−45741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−14818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−77116（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−66（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D01F 6/62 306 D01F 6/62 302 B41N 1/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエチレン−2,6−ナフタレートモノフ
   ィラメントからなるモノフィラメントが下記（イ）〜
   （ハ）を同時に満足すると共に、その結節強度が3.5g/d
   以上であることを特徴とするスクリーン紗用ポリエチレ
   ン−2,6−ナフタレートモノフィラメント。 （イ） 6.0≦ 破断強度（g/d） （ロ） 3 ≦ 破断伸度（％）≦30 （ハ）170 ≦ 弾性率（g/d）