スクリーン紗用メッシュクロス
【課題】 芯成分が溶融異方性ポリエステルからなり、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスの交点において、経糸に鞘割れが発生しないメッシュクロスを提供する。
【解決手段】芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維の繊維径をＸ（μｍ）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記Ａ式の関係を満足するスクリーン紗用メッシュクロス。
Ｘ×｛（１−Ｙ０．５）／２｝×［π−２×＜arccos{２Ｘ×（Ｚ／２５４００）}＞］≦５・・・［１］
ただし、
（１−Ｙ０．５）／２は鞘の厚みの比率、
［π−２×｛arccos（２Ｘ×Ｚ／２５４００）｝］はメッシュクロスにおける屈曲部の角度をを示し、かつ、０＜arccos{２Ｘ×（Ｚ／２５４００）}＜π／２
とする。
【解決手段】芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維の繊維径をＸ（μｍ）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記Ａ式の関係を満足するスクリーン紗用メッシュクロス。
Ｘ×｛（１−Ｙ０．５）／２｝×［π−２×＜arccos{２Ｘ×（Ｚ／２５４００）}＞］≦５・・・［１］
ただし、
（１−Ｙ０．５）／２は鞘の厚みの比率、
［π−２×｛arccos（２Ｘ×Ｚ／２５４００）｝］はメッシュクロスにおける屈曲部の角度をを示し、かつ、０＜arccos{２Ｘ×（Ｚ／２５４００）}＜π／２
とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製織性が良好で高強力を有し、かつ耐久性、耐熱性、耐磨耗性に優れた複合繊維および該複合繊維からなるスクリーン紗用メッシュクロスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は、高強力高弾性率となることが知られているが、これらの繊維を用いて織物やメッシュクロスを製造した場合、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向しているため摩擦により容易にフィブリル化が発生するという問題があった。かかる課題を解決するために、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）と溶融異方性芳香族ポリエステルのブレンドポリマーからなる複合繊維が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、特許文献１の繊維を用いて織物やメッシュクロスを製造した場合、織密度を高くし、屈曲率を上げると鞘成分中のＰＰＳが脆いため、屈曲部で鞘割れが生じやすく、例えばそのメッシュクロスを用いたスクリーン紗で、粒子含有ペーストなどを印刷した場合、鞘剥がれが発生する問題があった。
【０００３】
上記問題点を解決するために鞘成分中の海成分にポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用いてなる芯鞘複合繊維とそのメッシュクロスが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２によれば、鞘成分にＰＰＳが含有しているものと比較するとメッシュクロスの印刷耐久性は優れたものとなる。しかし、スクリーン紗による高密度・高精度印刷を実現するために、１６０本／メッシュ以上の高密度なメッシュクロスを作ると、繊維径と芯鞘比とメッシュの組み合わせによっては、平織りメッシュの交点の経糸に鞘割れが発生してしまうという品質悪化の問題が生じ、またベタ印刷を行った場合、鞘割れがパターンとして転写されてしまう問題も発生した。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３０７１５号公報
【特許文献２】特開２００２−０１３０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、前記芯鞘複合繊維を用いた高密度のスクリーン紗用メッシュクロスの交点において、経糸に鞘割れが発生しないメッシュクロスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、かかる課題を解決するために鋭意検討した結果、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維繊維の繊維径、芯成分比率、およびメッシュクロス密度が所定の関係を満足する場合、高密度のスクリーン紗用メッシュクロスの交点において、経糸に鞘割れが起こらないことを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち本発明は、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維の繊維径をＸ（μｍ）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記［１］式の関係を満足するスクリーン紗用メッシュクロスである。
【０００８】
【数１】
【０００９】
そして本発明は、好ましくは海島構造を有する鞘成分において、海成分（Ｂポリマー）が固有粘度［η］＝０．６ｄｌ／ｇ以上のポリエチレンナフタレート、島成分（Ｃポリマー）が溶融異方性芳香族ポリエステルからなり、かつ鞘成分中の島成分比Ｃ／（Ｂ＋Ｃ）が０．１〜０．２５である芯鞘複合繊維からなる上記のスクリーン紗用メッシュクロスであり、より好ましくは芯鞘複合繊維における芯成分の比率Ｙが０．３〜０．８、繊維径Ｘが４５μｍ以下である上記のスクリーン紗用メッシュクロスであり、さらに好ましくはメッシュ密度Ｚが１６０本／インチ以上である上記のスクリーン紗用メッシュクロスである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、メッシュ交点の経糸の鞘割れを防止することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のメッシュクロスを構成する芯鞘型複合繊維の芯成分に用いられる溶融異方性芳香族ポリエステルとは、溶融相において光学異方性（液晶性）を示すポリマーであり、例えば試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。本発明の溶融異方性芳香族ポリエステルは、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸等から誘導される反復構成単位を有するものであるが、例えば下記化１及び化２の（１）〜（１１）に示す繰り返し構成単位の組み合わせからなるポリマーが挙げられる。
【００１２】
【化１】
【００１３】
【化２】
【００１４】
上記の溶融異方性芳香族ポリエステルにおいて、より好ましくは化１および化２に示される反復構成単位の組み合わせ（５）、（８）、（９）からなるポリマーであり、さらに好ましくは、（５）に相当するポリマーであって、下記化３の（Ｂ）の成分が４〜４５モル％である芳香族ポリエステルである。
【００１５】
【化３】
【００１６】
本発明の繊維で用いられる溶融異方性芳香族ポリエステルは好ましくは２５０〜３５０℃、より好ましくは２６０〜３２０℃の融点を有するポリマーである。ここでいう融点とは、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠した試験方法により測定されるものであり、示差走査熱量計（ＤＳＣ：例えばＭｅｔｔｌｅｒ社製「ＴＡ３０００」）で観察される主吸熱ピークのピーク温度である。
本発明の溶融異方性芳香族ポリエステルに、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ＰＰＳ、ポリエステルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。また酸化チタンやカオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、各種添加剤を添加してもよい。
【００１７】
本発明においては、海成分（Ｂポリマー）としてポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと略す）を用いることが好ましい。ＰＥＮを海成分として用いることにより、耐フィブリル性、耐磨耗性は、大きく改善される。紡糸時に使用する鞘成分中の海成分（Ｂポリマー）であるＰＥＮは固有粘度［η］＝０．４〜０．７５ｄｌ／ｇのものが好ましく、さらに好ましくは固有粘度［η］＝０．５５〜０．６５ｄｌ／ｇである。本発明に言う固有粘度［η］とは、資料をｐ−クロロフェノール：１，１，２，２−テトラクロロエタン＝１：３（質量比）に溶解し、３０℃で測定した固有粘度である。
また本発明の効果を損なわない範囲で、海成分にポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ＰＰＳ、ポリエーテルエステルケトン、フッ素樹脂などを添加してもよい。また、酸化チタン、シリカ、酸化バリウムなどの無機物、カーボンブラック、染料や顔料などの着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、造核剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００１８】
鞘成分中の島成分（Ｃポリマー）は、Ａポリマーと同様の溶融異方性芳香族ポリエステルを用いることができ、ＡポリマーとＣポリマーは同種であっても異種であってもよい。好ましくは、Ｂポリマーの融点ＭＰ＋８０℃以下、ＭＰ−１０℃以上のポリマーが好ましい。さらに溶融粘度ηが１０〜６０Ｐａ・ｓであり、２０〜５０Ｐａ・ｓが好ましい。１０Ｐａ・ｓ未満のものは工業上生産困難であり、６０Ｐａ・ｓを超えると紡糸性が劣り、線径変動が大きくなる傾向が顕著となり要求品質を満たすことが困難となる。本発明にいう溶融粘度ηとは、温度Ｔ（融点ＭＰが２９０℃以上ではＴ＝ＭＰ＋１０℃、それ以下では３００℃）、せん断速度１０００ｓｅｃ−１で測定した溶融粘度である。
【００１９】
本発明の芯鞘型複合繊維において、芯成分比Ｙは０．３〜０．８の範囲であることが好ましく、０．４〜０．７の範囲であることがより好ましい。芯成分比が０．３未満では強力の点で不十分となり、また０．８を越えると芯が露出しやすくフィブリル化が生じやすい。なお、本発明にいう芯成分比とは、芯成分をＡポリマーとした場合、複合繊維の断面積比Ａ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を示す。断面積比は、繊維断面の顕微鏡写真から求められるが、製造時の芯成分と鞘成分の吐出量の体積比により求めることもできる。
【００２０】
鞘成分におけるＣポリマーの配合比Ｃ／（Ｂ＋Ｃ）は、０．１〜０．２５であることが好ましく、０．１〜０．２であることがより好ましい。０．１未満では鞘成分の強力を高めたり、芯成分との接着性を高めたりする等の効果が期待できず、熱処理時に繊維間の膠着が激しくなり工程通過性に劣る場合がある。一方、０．２５を超えると紡糸性が劣り、線径変動が大きくなる傾向が顕著となり要求品質を満たすことが困難となる場合がある。島成分比は、繊維横断面の顕微鏡写真から求められるが、製造時の海成分と島成分の混合比により求めることもできる。島成分の直径は０．１〜２μｍとするのが好ましい。
【００２１】
本発明で用いる複合繊維は、公知の方法、例えば図１に示される構造のノズルから紡糸することができる。本発明の芯鞘型複合繊維の断面形状は円形である。
【００２２】
本発明の複合繊維は紡糸しただけで十分な強度は有しているものの、鞘成分中のＰＥＮの重合度が低く、延伸されていない（配向結晶化されていない）ため脆く、鞘の剥離や脱落等が生じやすい。また紡糸しただけで鞘成分に十分な強度を付与できると考えられる高重合度ＰＥＮは、曳糸性が無く事実上紡糸不可能である。そのため得られた繊維を窒素等の不活性ガス雰囲気下や、空気のごとき酸素含有の活性ガス雰囲気中又は減圧下で熱処理を行うことで固相重合し、鞘成分中のＰＥＮの配向結晶化度を高めることにより上記の問題を解決している。
熱処理雰囲気は露点が−８０℃以下の低湿気体が好ましい。好ましい熱処理条件としては、芯成分の融点−４０℃以下から鞘成分の融点以下まで順次昇温していく温度パターンが挙げられる。
熱の供給は、気体の媒体を用いる方法、加熱板、赤外線ヒーター等により輻射を利用する方法、高周波等を利用した内部加熱方法等がある。処理形状はカセ状、トウ状（例えば金属網等にのせて行う）、あるいはローラー間で連続的に処理することも可能である。
【００２３】
上記した熱処理により固相重合されたＰＥＮの固有粘度［η］は０．６ｄｌ／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは、０．６３以上１．０ｄｌ／ｇ以下であり、さらに好ましくは、０．６５以上１．０ｄｌ／ｇ以下である。ＰＥＮの固有粘度［η］が０．６未満であると、鞘成分の強度が不十分となり所望の耐摩耗性が得られない。
【００２４】
上記した芯鞘複合繊維を用いてスクリーン紗用スクリーンメッシュを作製するが、本発明において重要な点は、繊維径をＸ（μm）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記式［１］を満たすような繊維径と芯鞘比とメッシュ密度を組み合わせることである。下記式［１］の条件を満足するメッシュクロスは、経糸の鞘割れがなく、品質のよりよい高精細印刷が可能なスクリーン紗用メッシュクロスとなる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
上記式［１］は、平織りのメッシュにおいて、糸が潰れることがなく、また、緯糸が全く屈曲されず、経糸が屈曲されると仮定したときの屈曲部外周と屈曲部の芯鞘界面部の長さの差を表している。図２に本発明の芯鞘複合繊維を平織りしたメッシュクロスの断面の模式図を示す。上記式［１］において、左辺の値が５を上回ると、鞘が破断され、品質の低下となる。これは経糸中鞘成分の溶融異方性芳香族ポリエステルの伸度が小さいため、屈曲部にかかる曲げ応力に耐えられなくなり、破断すると本発明者等は推測している。
なお、以下に上記式［１］の幾何学的意味を示す。
２５４００／Ｙ：メッシュの間隔（μｍ）
arccos（２Ｘ×Ｙ／２５４００）：θの角度
π−２×｛arccos（２Ｘ×Ｙ／２５４００）｝：屈曲部の角度
（１−Ｚ０．５）／２：鞘の厚みの比率
【００２７】
本発明のメッシュクロスは高密度に配列するパターン線の印刷を容易にすることから、メッシュ密度Ｚは１６０本／インチ以上であることが好ましく、２００本／インチ以上であることがより好ましく、２５０本／インチ以上４００本／インチ以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
また本発明の芯鞘複合繊維の直径Ｘは、細かいパターン線の印刷を容易にするために４５μｍ以下が好ましく、より好ましくは３５μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下１５μｍ以上である。本発明の芯鞘複合繊維にてスクリーン紗を作製した場合、繊維直径４５μｍ以下で１５０μｍ幅のパターンが印刷可能であり、繊維直径３０μｍ以下で１００μｍ幅のパターンが印刷可能となる。
【００２９】
本発明により、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分がＰＥＮと溶融異方性芳香族ポリエステルの海島構造からなるスクリーン紗用メッシュクロスにおいて、品質悪化の原因となっていたメッシュ交点の経糸の鞘割れをなくすことができ、品質の優れたメッシュクロスの製造が可能になった。
【００３０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお本実施例中の測定値は以下の方法で測定したものである。
【００３１】
［対数粘度ηｉｎｈ］
試料をペンタフルオロフェノールに０．１質量％溶解し（６０〜８０℃）、６０℃の恒温槽中でウーベローデ型粘度計を用いて相対粘度（ηｒｅｌ）を測定し、ηｉｎｈ＝ｌｎ（ηｒｅｌ）／ｃにより算出した。なおｃはポリマー濃度（ｇ／ｄｌ）である。
［固有粘度］
試料をＰ−クロロフェノール：１，１，２，２−テトラクロロエタン＝３：１（質量比）で溶解し、３０℃で定法に従い測定した。
【００３２】
［強度 ｃＮ／ｄｔｅｘ 伸度 ％］
ＪＩＳ Ｌ １０１３に準じ、試長５０ｃｍ、初荷重０．１ｇ／ｄ、引張速度５０ｃｍ／ｍｉｎの条件で破断強度および破断伸度を求め、５点以上の平均値を採用した。
［弾性率 ｃＮ／ｄｔｅｘ］
引っ張り弾性率は伸度０．７５％における荷重と伸度１．２５％における荷重から算出した。
【００３３】
［実施例１］
（１）芯成分のポリマーには、前記化３で示した構成単位（Ｐ）と（Ｑ）が７３／２７モル％である溶融異方性芳香族ポリエステル（ＭＰ＝２８２℃、η＝４２．３Ｐａ・ｓ、ηｉｎｈ＝４．３９ｄｌ／ｇ）を用いた。鞘成分としては、ＢポリマーとしてＰＥＮ（［η］＝０．６２、η＝３００Ｐａ・ｓ）、Ｃポリマーとして上記芯成分のポリマーと同様の溶融異方性芳香族ポリエステルを用い、島成分比が０．２となるようにブレンドした。次に芯成分と鞘成分を別々の押出し機より溶融し、芯と鞘の面積比６５：３５になるように、図１の構造を有する口金より紡糸温度３０５℃、巻取り速度１３００ｍ／分で紡糸した。紡糸調子は良好で６．８ｄｔｅｘのモノフィラメントを得た。
（２）上記（１）で得られたモノフィラメントに対し、窒素ガス雰囲気中で段階的に処理温度を上げ、最高温度を２６０℃とし、１８時間熱処理した。得られた熱処理糸は、以下の性能を有していた。
繊維径 ：２５μｍ
引張強度（ＤＴ） ：１６．８ｃＮ／ｄｔｅｘ
引張伸度（ＤＥ） ：３．１％
弾性率 （ＹＭ） ：５１２ｃＮ／ｄｔｅｘ
尚、紡糸直後の複合繊維の鞘成分をＰ−クロロフェノール：１，１，２，２，−テトラクロロエタン＝１：３（質量比）で溶解し、不溶な溶融異方性ポリエステルを濾過除去した後、溶解したＰＥＮの［η］を測定（３０℃）したところ０．５４ｄｌ／ｇであった。さらに熱処理後の鞘成分（ＰＥＮ）の［η］を同様の方法で測定したところ０．７９ｄｌ／ｇであった。
（３）上記（２）で得られたフィラメントを経糸及び緯糸に用いて３３０メッシュのスクリーン紗を得たところ、このスクリーン紗における式［１］の値は３．４３であり、織物の交点には鞘割れが見られなかった。
【００３４】
［実施例２〜７］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで表１に示す所定の繊維径、芯鞘比のモノフィラメントを得た。その後、実施例１と同様の熱処理を行なうことで、表１の性能を有するモノフィラメントとした。このフィラメントを経糸および緯糸に用いて平織物とし、表１の構成を有するメッシュのスクリーン紗を得た。表１に示すように、これらスクリーン紗における式［１］の値はいずれも５以下であり、これら織物の交点には鞘割れは見られなかった。
【００３５】
［比較例１〜３］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで表１に示す所定の繊維径、芯鞘比のモノフィラメントを得た。その後、実施例１と同様の熱処理を行なうことで、表１の性能を有するモノフィラメントとした。このフィラメントを経糸および緯糸に用いて平織物とし、表１の構成を有するメッシュのスクリーン紗を得た。表１に示すように、式［１］の値が５よりも大きい値をとるような繊維径、芯鞘比、メッシュの組み合わせでは、織物の交点に鞘割れが見られた。表中の×の隣に記載されている割合は鞘割れが起こった交点の割合を示す。
【００３６】
［比較例４］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで平均線径２５μ、芯鞘比６５：３５、鞘成分にＰＥＮ（［η］＝０．６２、η＝３００Ｐａ・ｓ）のみを用いたモノフィラメントを得ようとしたが、熱処理時の膠着に起因した鞘剥がれが起こり、メッシュに用いるモノフィラメントとしての要求品質が満たさなかった。
【００３７】
［比較例５］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで平均線径２５μ、芯鞘比６５：３５、島成分比０．３となるようなモノフィラメントを得ようとしたが、繊維径の変動が大きく、メッシュに用いるモノフィラメントとしての要求品質が満たさなかった。
【００３８】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明により、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分がＰＥＮと溶融異方性芳香族ポリエステルのブレンドポリマーからなる高強力、高弾性率、寸法安定性等の性能を保持し、高精細印刷が可能なスクリーン紗用メッシュクロスについて、品質悪化の原因となっていたメッシュ交点の経糸の鞘割れをなくすことができ、品質の優れたメッシュクロスの製造が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の芯鞘型複合繊維を紡糸するために用いられるノズルの構造を示す模式図。
【図２】本発明の芯鞘複合繊維を平織りしたメッシュクロスの断面の模式図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は製織性が良好で高強力を有し、かつ耐久性、耐熱性、耐磨耗性に優れた複合繊維および該複合繊維からなるスクリーン紗用メッシュクロスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は、高強力高弾性率となることが知られているが、これらの繊維を用いて織物やメッシュクロスを製造した場合、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向しているため摩擦により容易にフィブリル化が発生するという問題があった。かかる課題を解決するために、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）と溶融異方性芳香族ポリエステルのブレンドポリマーからなる複合繊維が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、特許文献１の繊維を用いて織物やメッシュクロスを製造した場合、織密度を高くし、屈曲率を上げると鞘成分中のＰＰＳが脆いため、屈曲部で鞘割れが生じやすく、例えばそのメッシュクロスを用いたスクリーン紗で、粒子含有ペーストなどを印刷した場合、鞘剥がれが発生する問題があった。
【０００３】
上記問題点を解決するために鞘成分中の海成分にポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用いてなる芯鞘複合繊維とそのメッシュクロスが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２によれば、鞘成分にＰＰＳが含有しているものと比較するとメッシュクロスの印刷耐久性は優れたものとなる。しかし、スクリーン紗による高密度・高精度印刷を実現するために、１６０本／メッシュ以上の高密度なメッシュクロスを作ると、繊維径と芯鞘比とメッシュの組み合わせによっては、平織りメッシュの交点の経糸に鞘割れが発生してしまうという品質悪化の問題が生じ、またベタ印刷を行った場合、鞘割れがパターンとして転写されてしまう問題も発生した。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３０７１５号公報
【特許文献２】特開２００２−０１３０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、前記芯鞘複合繊維を用いた高密度のスクリーン紗用メッシュクロスの交点において、経糸に鞘割れが発生しないメッシュクロスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、かかる課題を解決するために鋭意検討した結果、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維繊維の繊維径、芯成分比率、およびメッシュクロス密度が所定の関係を満足する場合、高密度のスクリーン紗用メッシュクロスの交点において、経糸に鞘割れが起こらないことを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち本発明は、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維の繊維径をＸ（μｍ）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記［１］式の関係を満足するスクリーン紗用メッシュクロスである。
【０００８】
【数１】
【０００９】
そして本発明は、好ましくは海島構造を有する鞘成分において、海成分（Ｂポリマー）が固有粘度［η］＝０．６ｄｌ／ｇ以上のポリエチレンナフタレート、島成分（Ｃポリマー）が溶融異方性芳香族ポリエステルからなり、かつ鞘成分中の島成分比Ｃ／（Ｂ＋Ｃ）が０．１〜０．２５である芯鞘複合繊維からなる上記のスクリーン紗用メッシュクロスであり、より好ましくは芯鞘複合繊維における芯成分の比率Ｙが０．３〜０．８、繊維径Ｘが４５μｍ以下である上記のスクリーン紗用メッシュクロスであり、さらに好ましくはメッシュ密度Ｚが１６０本／インチ以上である上記のスクリーン紗用メッシュクロスである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、メッシュ交点の経糸の鞘割れを防止することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のメッシュクロスを構成する芯鞘型複合繊維の芯成分に用いられる溶融異方性芳香族ポリエステルとは、溶融相において光学異方性（液晶性）を示すポリマーであり、例えば試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。本発明の溶融異方性芳香族ポリエステルは、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸等から誘導される反復構成単位を有するものであるが、例えば下記化１及び化２の（１）〜（１１）に示す繰り返し構成単位の組み合わせからなるポリマーが挙げられる。
【００１２】
【化１】
【００１３】
【化２】
【００１４】
上記の溶融異方性芳香族ポリエステルにおいて、より好ましくは化１および化２に示される反復構成単位の組み合わせ（５）、（８）、（９）からなるポリマーであり、さらに好ましくは、（５）に相当するポリマーであって、下記化３の（Ｂ）の成分が４〜４５モル％である芳香族ポリエステルである。
【００１５】
【化３】
【００１６】
本発明の繊維で用いられる溶融異方性芳香族ポリエステルは好ましくは２５０〜３５０℃、より好ましくは２６０〜３２０℃の融点を有するポリマーである。ここでいう融点とは、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠した試験方法により測定されるものであり、示差走査熱量計（ＤＳＣ：例えばＭｅｔｔｌｅｒ社製「ＴＡ３０００」）で観察される主吸熱ピークのピーク温度である。
本発明の溶融異方性芳香族ポリエステルに、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ＰＰＳ、ポリエステルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。また酸化チタンやカオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、各種添加剤を添加してもよい。
【００１７】
本発明においては、海成分（Ｂポリマー）としてポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと略す）を用いることが好ましい。ＰＥＮを海成分として用いることにより、耐フィブリル性、耐磨耗性は、大きく改善される。紡糸時に使用する鞘成分中の海成分（Ｂポリマー）であるＰＥＮは固有粘度［η］＝０．４〜０．７５ｄｌ／ｇのものが好ましく、さらに好ましくは固有粘度［η］＝０．５５〜０．６５ｄｌ／ｇである。本発明に言う固有粘度［η］とは、資料をｐ−クロロフェノール：１，１，２，２−テトラクロロエタン＝１：３（質量比）に溶解し、３０℃で測定した固有粘度である。
また本発明の効果を損なわない範囲で、海成分にポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ＰＰＳ、ポリエーテルエステルケトン、フッ素樹脂などを添加してもよい。また、酸化チタン、シリカ、酸化バリウムなどの無機物、カーボンブラック、染料や顔料などの着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、造核剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００１８】
鞘成分中の島成分（Ｃポリマー）は、Ａポリマーと同様の溶融異方性芳香族ポリエステルを用いることができ、ＡポリマーとＣポリマーは同種であっても異種であってもよい。好ましくは、Ｂポリマーの融点ＭＰ＋８０℃以下、ＭＰ−１０℃以上のポリマーが好ましい。さらに溶融粘度ηが１０〜６０Ｐａ・ｓであり、２０〜５０Ｐａ・ｓが好ましい。１０Ｐａ・ｓ未満のものは工業上生産困難であり、６０Ｐａ・ｓを超えると紡糸性が劣り、線径変動が大きくなる傾向が顕著となり要求品質を満たすことが困難となる。本発明にいう溶融粘度ηとは、温度Ｔ（融点ＭＰが２９０℃以上ではＴ＝ＭＰ＋１０℃、それ以下では３００℃）、せん断速度１０００ｓｅｃ−１で測定した溶融粘度である。
【００１９】
本発明の芯鞘型複合繊維において、芯成分比Ｙは０．３〜０．８の範囲であることが好ましく、０．４〜０．７の範囲であることがより好ましい。芯成分比が０．３未満では強力の点で不十分となり、また０．８を越えると芯が露出しやすくフィブリル化が生じやすい。なお、本発明にいう芯成分比とは、芯成分をＡポリマーとした場合、複合繊維の断面積比Ａ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を示す。断面積比は、繊維断面の顕微鏡写真から求められるが、製造時の芯成分と鞘成分の吐出量の体積比により求めることもできる。
【００２０】
鞘成分におけるＣポリマーの配合比Ｃ／（Ｂ＋Ｃ）は、０．１〜０．２５であることが好ましく、０．１〜０．２であることがより好ましい。０．１未満では鞘成分の強力を高めたり、芯成分との接着性を高めたりする等の効果が期待できず、熱処理時に繊維間の膠着が激しくなり工程通過性に劣る場合がある。一方、０．２５を超えると紡糸性が劣り、線径変動が大きくなる傾向が顕著となり要求品質を満たすことが困難となる場合がある。島成分比は、繊維横断面の顕微鏡写真から求められるが、製造時の海成分と島成分の混合比により求めることもできる。島成分の直径は０．１〜２μｍとするのが好ましい。
【００２１】
本発明で用いる複合繊維は、公知の方法、例えば図１に示される構造のノズルから紡糸することができる。本発明の芯鞘型複合繊維の断面形状は円形である。
【００２２】
本発明の複合繊維は紡糸しただけで十分な強度は有しているものの、鞘成分中のＰＥＮの重合度が低く、延伸されていない（配向結晶化されていない）ため脆く、鞘の剥離や脱落等が生じやすい。また紡糸しただけで鞘成分に十分な強度を付与できると考えられる高重合度ＰＥＮは、曳糸性が無く事実上紡糸不可能である。そのため得られた繊維を窒素等の不活性ガス雰囲気下や、空気のごとき酸素含有の活性ガス雰囲気中又は減圧下で熱処理を行うことで固相重合し、鞘成分中のＰＥＮの配向結晶化度を高めることにより上記の問題を解決している。
熱処理雰囲気は露点が−８０℃以下の低湿気体が好ましい。好ましい熱処理条件としては、芯成分の融点−４０℃以下から鞘成分の融点以下まで順次昇温していく温度パターンが挙げられる。
熱の供給は、気体の媒体を用いる方法、加熱板、赤外線ヒーター等により輻射を利用する方法、高周波等を利用した内部加熱方法等がある。処理形状はカセ状、トウ状（例えば金属網等にのせて行う）、あるいはローラー間で連続的に処理することも可能である。
【００２３】
上記した熱処理により固相重合されたＰＥＮの固有粘度［η］は０．６ｄｌ／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは、０．６３以上１．０ｄｌ／ｇ以下であり、さらに好ましくは、０．６５以上１．０ｄｌ／ｇ以下である。ＰＥＮの固有粘度［η］が０．６未満であると、鞘成分の強度が不十分となり所望の耐摩耗性が得られない。
【００２４】
上記した芯鞘複合繊維を用いてスクリーン紗用スクリーンメッシュを作製するが、本発明において重要な点は、繊維径をＸ（μm）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記式［１］を満たすような繊維径と芯鞘比とメッシュ密度を組み合わせることである。下記式［１］の条件を満足するメッシュクロスは、経糸の鞘割れがなく、品質のよりよい高精細印刷が可能なスクリーン紗用メッシュクロスとなる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
上記式［１］は、平織りのメッシュにおいて、糸が潰れることがなく、また、緯糸が全く屈曲されず、経糸が屈曲されると仮定したときの屈曲部外周と屈曲部の芯鞘界面部の長さの差を表している。図２に本発明の芯鞘複合繊維を平織りしたメッシュクロスの断面の模式図を示す。上記式［１］において、左辺の値が５を上回ると、鞘が破断され、品質の低下となる。これは経糸中鞘成分の溶融異方性芳香族ポリエステルの伸度が小さいため、屈曲部にかかる曲げ応力に耐えられなくなり、破断すると本発明者等は推測している。
なお、以下に上記式［１］の幾何学的意味を示す。
２５４００／Ｙ：メッシュの間隔（μｍ）
arccos（２Ｘ×Ｙ／２５４００）：θの角度
π−２×｛arccos（２Ｘ×Ｙ／２５４００）｝：屈曲部の角度
（１−Ｚ０．５）／２：鞘の厚みの比率
【００２７】
本発明のメッシュクロスは高密度に配列するパターン線の印刷を容易にすることから、メッシュ密度Ｚは１６０本／インチ以上であることが好ましく、２００本／インチ以上であることがより好ましく、２５０本／インチ以上４００本／インチ以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
また本発明の芯鞘複合繊維の直径Ｘは、細かいパターン線の印刷を容易にするために４５μｍ以下が好ましく、より好ましくは３５μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下１５μｍ以上である。本発明の芯鞘複合繊維にてスクリーン紗を作製した場合、繊維直径４５μｍ以下で１５０μｍ幅のパターンが印刷可能であり、繊維直径３０μｍ以下で１００μｍ幅のパターンが印刷可能となる。
【００２９】
本発明により、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分がＰＥＮと溶融異方性芳香族ポリエステルの海島構造からなるスクリーン紗用メッシュクロスにおいて、品質悪化の原因となっていたメッシュ交点の経糸の鞘割れをなくすことができ、品質の優れたメッシュクロスの製造が可能になった。
【００３０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお本実施例中の測定値は以下の方法で測定したものである。
【００３１】
［対数粘度ηｉｎｈ］
試料をペンタフルオロフェノールに０．１質量％溶解し（６０〜８０℃）、６０℃の恒温槽中でウーベローデ型粘度計を用いて相対粘度（ηｒｅｌ）を測定し、ηｉｎｈ＝ｌｎ（ηｒｅｌ）／ｃにより算出した。なおｃはポリマー濃度（ｇ／ｄｌ）である。
［固有粘度］
試料をＰ−クロロフェノール：１，１，２，２−テトラクロロエタン＝３：１（質量比）で溶解し、３０℃で定法に従い測定した。
【００３２】
［強度 ｃＮ／ｄｔｅｘ 伸度 ％］
ＪＩＳ Ｌ １０１３に準じ、試長５０ｃｍ、初荷重０．１ｇ／ｄ、引張速度５０ｃｍ／ｍｉｎの条件で破断強度および破断伸度を求め、５点以上の平均値を採用した。
［弾性率 ｃＮ／ｄｔｅｘ］
引っ張り弾性率は伸度０．７５％における荷重と伸度１．２５％における荷重から算出した。
【００３３】
［実施例１］
（１）芯成分のポリマーには、前記化３で示した構成単位（Ｐ）と（Ｑ）が７３／２７モル％である溶融異方性芳香族ポリエステル（ＭＰ＝２８２℃、η＝４２．３Ｐａ・ｓ、ηｉｎｈ＝４．３９ｄｌ／ｇ）を用いた。鞘成分としては、ＢポリマーとしてＰＥＮ（［η］＝０．６２、η＝３００Ｐａ・ｓ）、Ｃポリマーとして上記芯成分のポリマーと同様の溶融異方性芳香族ポリエステルを用い、島成分比が０．２となるようにブレンドした。次に芯成分と鞘成分を別々の押出し機より溶融し、芯と鞘の面積比６５：３５になるように、図１の構造を有する口金より紡糸温度３０５℃、巻取り速度１３００ｍ／分で紡糸した。紡糸調子は良好で６．８ｄｔｅｘのモノフィラメントを得た。
（２）上記（１）で得られたモノフィラメントに対し、窒素ガス雰囲気中で段階的に処理温度を上げ、最高温度を２６０℃とし、１８時間熱処理した。得られた熱処理糸は、以下の性能を有していた。
繊維径 ：２５μｍ
引張強度（ＤＴ） ：１６．８ｃＮ／ｄｔｅｘ
引張伸度（ＤＥ） ：３．１％
弾性率 （ＹＭ） ：５１２ｃＮ／ｄｔｅｘ
尚、紡糸直後の複合繊維の鞘成分をＰ−クロロフェノール：１，１，２，２，−テトラクロロエタン＝１：３（質量比）で溶解し、不溶な溶融異方性ポリエステルを濾過除去した後、溶解したＰＥＮの［η］を測定（３０℃）したところ０．５４ｄｌ／ｇであった。さらに熱処理後の鞘成分（ＰＥＮ）の［η］を同様の方法で測定したところ０．７９ｄｌ／ｇであった。
（３）上記（２）で得られたフィラメントを経糸及び緯糸に用いて３３０メッシュのスクリーン紗を得たところ、このスクリーン紗における式［１］の値は３．４３であり、織物の交点には鞘割れが見られなかった。
【００３４】
［実施例２〜７］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで表１に示す所定の繊維径、芯鞘比のモノフィラメントを得た。その後、実施例１と同様の熱処理を行なうことで、表１の性能を有するモノフィラメントとした。このフィラメントを経糸および緯糸に用いて平織物とし、表１の構成を有するメッシュのスクリーン紗を得た。表１に示すように、これらスクリーン紗における式［１］の値はいずれも５以下であり、これら織物の交点には鞘割れは見られなかった。
【００３５】
［比較例１〜３］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで表１に示す所定の繊維径、芯鞘比のモノフィラメントを得た。その後、実施例１と同様の熱処理を行なうことで、表１の性能を有するモノフィラメントとした。このフィラメントを経糸および緯糸に用いて平織物とし、表１の構成を有するメッシュのスクリーン紗を得た。表１に示すように、式［１］の値が５よりも大きい値をとるような繊維径、芯鞘比、メッシュの組み合わせでは、織物の交点に鞘割れが見られた。表中の×の隣に記載されている割合は鞘割れが起こった交点の割合を示す。
【００３６】
［比較例４］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで平均線径２５μ、芯鞘比６５：３５、鞘成分にＰＥＮ（［η］＝０．６２、η＝３００Ｐａ・ｓ）のみを用いたモノフィラメントを得ようとしたが、熱処理時の膠着に起因した鞘剥がれが起こり、メッシュに用いるモノフィラメントとしての要求品質が満たさなかった。
【００３７】
［比較例５］
実施例１と同様の原料ポリマーを用いて、ノズルからの吐出量と巻取り速度を調節することで平均線径２５μ、芯鞘比６５：３５、島成分比０．３となるようなモノフィラメントを得ようとしたが、繊維径の変動が大きく、メッシュに用いるモノフィラメントとしての要求品質が満たさなかった。
【００３８】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明により、芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分がＰＥＮと溶融異方性芳香族ポリエステルのブレンドポリマーからなる高強力、高弾性率、寸法安定性等の性能を保持し、高精細印刷が可能なスクリーン紗用メッシュクロスについて、品質悪化の原因となっていたメッシュ交点の経糸の鞘割れをなくすことができ、品質の優れたメッシュクロスの製造が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の芯鞘型複合繊維を紡糸するために用いられるノズルの構造を示す模式図。
【図２】本発明の芯鞘複合繊維を平織りしたメッシュクロスの断面の模式図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維の繊維径をＸ（μｍ）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記［１］式の関係を満足するスクリーン紗用メッシュクロス。
【数１】
【請求項２】
海島構造を有する鞘成分において、海成分（Ｂポリマー）が固有粘度［η］＝０．６ｄｌ／ｇ以上のポリエチレンナフタレート、島成分（Ｃポリマー）が溶融異方性芳香族ポリエステルからなり、かつ鞘成分中の島成分比Ｃ／（Ｂ＋Ｃ）が０．１〜０．２５である芯鞘複合繊維からなる請求項１記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【請求項３】
芯鞘複合繊維における芯成分の比率Ｙが０．３〜０．８である請求項１または２記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【請求項４】
芯鞘複合繊維の繊維径Ｘが４５μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【請求項５】
メッシュ密度Ｚが１６０本／インチ以上である請求項１〜４のいずれかに記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【請求項１】
芯成分が溶融異方性芳香族ポリエステル、鞘成分が海島構造を有する芯鞘複合繊維からなるメッシュクロスにおいて、芯鞘複合繊維の繊維径をＸ（μｍ）、芯成分の比率をＹ、メッシュ密度をＺ（本／インチ）とするとき、下記［１］式の関係を満足するスクリーン紗用メッシュクロス。
【数１】
【請求項２】
海島構造を有する鞘成分において、海成分（Ｂポリマー）が固有粘度［η］＝０．６ｄｌ／ｇ以上のポリエチレンナフタレート、島成分（Ｃポリマー）が溶融異方性芳香族ポリエステルからなり、かつ鞘成分中の島成分比Ｃ／（Ｂ＋Ｃ）が０．１〜０．２５である芯鞘複合繊維からなる請求項１記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【請求項３】
芯鞘複合繊維における芯成分の比率Ｙが０．３〜０．８である請求項１または２記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【請求項４】
芯鞘複合繊維の繊維径Ｘが４５μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【請求項５】
メッシュ密度Ｚが１６０本／インチ以上である請求項１〜４のいずれかに記載のスクリーン紗用メッシュクロス。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２５５５３６（Ｐ２００８−２５５５３６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０１４６７（Ｐ２００７−１０１４６７）
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
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