弗素系樹脂モノフィラメント、その製造方法および工業用織物
【課題】工業用織物の少なくとも一部に使用した場合に、従来のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントに比べて、高い引掛強度、結節強度を有し、耐久性を向上させることができるエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメント、その製造方法および工業用織物の提供。
【解決手段】メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントであって、引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつ線径変動率が２０％以下であることを特徴とする弗素系樹脂モノフィラメント。
【解決手段】メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントであって、引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつ線径変動率が２０％以下であることを特徴とする弗素系樹脂モノフィラメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質を遺憾なく発揮できると共に、工業用織物の少なくとも一部に使用した場合に、従来のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントに比べて、織物の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度を有し、耐久性を向上させることができるエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメント、その製造方法およびこの弗素系樹脂モノフィラメントを使用した工業用織物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂からなるモノフィラメントは、耐熱性、強度、剛性などの優れた特性を有することから、各種の産業資材用途に好ましく使用されてきた。
【０００３】
また、工業用織物用途においても同様に優れた特質を有するモノフィラメントの要求が高まっており、特にフィルター用織物用途に使用されるモノフィラメントには、優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性などが要求されているが、従来のポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などからなるモノフィラメントでは、特質上限界があり満足のいく特性が得られないことから、近年では特に優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質を有する弗素系樹脂からなるモノフィラメントの実用化が求められるようになってきた。
【０００４】
そして、弗素系樹脂の中でもポリフッ化ビニリデン樹脂からなるモノフィラメントについては、既に高強力のモノフィラメントが水産資材用途に好ましく使用されているが、このポリフッ化ビニリデン樹脂は融点がポリアミド樹脂より低く耐熱性に劣り、しかも高強力のモノフィラメントを得るためにかなり低速での製造方法が用いられていることから、生産効率が低く高価なものとなっている。
【０００５】
そこで、工業用織物用途向けには、耐熱性に優れる弗素系樹脂からなり、しかも安価に製造が可能な、高強度且つ線径変動の小さいモノフィラメントがしきりに求められている状況である。
【０００６】
一方、工業用織物用途に使用されるモノフィラメントとして代表的なポリエステルモノフィラメントについては、その高強度化を目指した検討が従来から種々行われており、例えば、２セット以上のホットロールからなる多段延伸工程により製造された改良ポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献１参照）や、ジメチルホルムアミド水溶液に浸漬処理後、延伸する方法により製造されたポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献２参照）などが知られているが、いずれも高モジュラス、高引張破断強度の特性は得られるものの、引掛強度の向上効果は認められないものであった。また、ポリエチレンナフタレートからなる高ヤング率かつ高引掛強度のポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献３および特許文献４参照）が提案されているが、このポリエステルモノフィラメントは、ヤング率と引掛強度の均衡化を目的としたものであり、その引掛強度は従来のポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどの他のポリエステルモノフィラメントの引掛強度レベルまで達してはいないことから、工業用織物形成材料としては強度不足なものであった。
【０００７】
また、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントの製造方法としては、紡出糸を溶融温度〜（溶融温度−５０℃）の間でアニーリングした後、１００℃以下の温度で冷却し、引き取り速度を５〜２０ｍ／分に制御する方法（例えば、特許文献５参照）が提案されているが、この方法では、高強度且つ線径変動率の極めて少ないエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体モノフィラメントを得ることができないばかりか、非常に生産効率が低く、高コストになるという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−２７９５２６号公報
【特許文献２】特開平７−４２０２１号公報
【特許文献３】特開２００３−２６８６２６号公報
【特許文献４】特開平７−２７８９５４号公報
【特許文献５】特開昭６３−２１９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものである。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性を具備し、工業用織物の少なくとも一部に使用した場合に、従来のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントに比べて、織物の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度を有し、さらには線径変動率の極めて少ないエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメント、このモノフィラメントを効率良く低コストで製造する方法、および、この弗素系樹脂モノフィラメントを使用した工業用織物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明によれば、メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントであって、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９の規定に準じて測定した引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつアンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用し、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件でモノフィラメントの線径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率が２０％以下であることを特徴とする弗素系樹脂モノフィラメントが提供される。
【００１１】
なお、本発明の弗素系樹脂モノフィラメントにおいては、その直径が０．０５〜１．５ｍｍであることが望ましい。
【００１２】
また、上記の弗素系樹脂モノフィラメントの製造方法は、メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融紡糸・延伸・熱セットするに際して、延伸温度８０〜２００℃、かつ延伸倍率４．０〜６．０倍で延伸し、引き続き連続して熱セット処理を行うと共に、最終引取速度１００〜２００ｍ／分で引き取ることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の工業用織物は、上記の弗素系樹脂モノフィラメントを経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用したこと、および経糸の両端をループ状に折り返してできる接合部を互いに噛み合わせ、接合部に芯線を通して構成した無端状の織物であって、前記芯線として上記の弗素系樹脂モノフィラメントを用いてなることを特徴とし、製紙用具用織物、ベルト用織物およびフィルター用織物に適用した場合に最良の効果を発揮するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質を遺憾なく発揮できると共に、工業用織物の少なくとも一部に使用した場合に、従来のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントに比べて、織物用途の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度を有し、線径変動率が極めて小さく、織物とした場合の耐久性を向上可能な弗素樹脂系モノフィラメントを得ることができる。
【００１５】
そして、上記、本発明の弗素樹脂系モノフィラメントを使用してなる工業用織物は、使用する原糸の線径精度が優れることから、織物の表面平滑性を阻害する筋や縞などの欠点の発生を効果的に抑えることができ、製紙用具用織物、ベルト用織物およびフィルター用織物に適用した場合に最良の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明について詳細に説明する。
【００１７】
本発明のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（以下ＥＴＦＥと記す）からなるモノフィラメントは、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９の規定に準じて測定した引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつ、アンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用し、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件でモノフィラメントの線径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率が２０％以下であり、従来のＥＴＦＥモノフィラメントに比較してきわめて強度が高く、線径変動が小さいことを特徴とする。
【００１８】
ここで、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの引掛強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、結節強度は１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは１．１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ線径変動率は２０％以下、好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下である。
【００１９】
上記のように引掛強度、結節強度が極めて高い本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、織物の経糸、また経糸の両端をループ状に折り返してできる接合部を互いに噛み合わせ、接合部に芯線を通す無端状織物の芯線として重要な高い引掛強度、結節強度を有していることから、織物の接合強力と耐久性が問題とされる各種の工業用織物用途に好ましく使用することができる。
【００２０】
さらに、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、線径変動率が極めて小さいことから、工業織物とした場合に、線径精度が悪いことによって織物に発生する、筋、縞、段などの織物の網面不良の発生を効果的に抑えることができることから、線径変動率が問題とされる各種の工業織物用途に好ましく使用することができるが、なかでも製紙用具用織物やベルト用織物およびフィルター用織物として好ましく適用することができ、その場合には従来にない優れた織物表面平滑性改善効果を発現させることができる。
【００２１】
また、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質が要求されているフィルター用織物や製紙用具用織物およびベルト用織物として好ましく適用することができ、その場合には従来にない優れた効果を発現し得る。
【００２２】
本発明のＥＴＦＥモノフィラメントを形成するＥＴＦＥ樹脂は、上記のようなモノフィラメントの特性を満足するために、メルトフローレイトが２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲にあることが肝要である。
【００２３】
ここで、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトが低すぎる場合は、高強度のＥＴＦＥモノフィラメントを得るためには好ましいものの、工業用織物の表面平滑性や織物の品位に影響を及ぼす、モノフィラメントの線径精度、すなわち、上記ＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率を２０％以下とする事が極めて困難となるため好ましくない。
【００２４】
一方、ＥＴＦＥのメルトフローレイトが本発明より高すぎる場合は、工業用織物に求められるＥＴＦＥモノフィラメントの引張強度が不十分となるばかりか、工業用織物の経糸と緯糸が交差する、所謂ナックル部分の強靭性を満たすに十分な結節強度や引掛強度が得られないため、工業用織物などに代表される産業資材用ＥＴＦＥモノフィラメントとしては不十分なものとなってしまうため好ましくない。
【００２５】
ここで、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントを構成するＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトは、２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲であれば好適に本発明の目的とする効果の発現に繋がるが、より好ましくは２５〜５０ｇ／１０ｍｉｎ、さらには３０〜４５ｇ／ｍｉｎの範囲である場合、特に線径変動率の小さいＥＴＦＥモノフィラメントの実現に繋がるため好ましい。
【００２６】
また、本発明のＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトは２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎであれば良いが、この条件を満たすメルトフローレイトを有するＥＴＦＥ樹脂を用いることにより、従来技術では成し得なかった、１００ｍ／ｍｉｎを超えるような高速紡糸が可能となり、この結果、生産効率アップによる大幅なコストダウンが実現される。
【００２７】
さらに、メルトフローレイトが２０．０ｇ／１０ｍｉｎ以下のＥＴＦＥ樹脂では、最終引取速度を１００ｍ／分以上にすることが出来ず生産性が悪化するばかりか、元来、ＥＴＦＥ樹脂は曳糸性が悪いという特徴を有するため、斯かる範囲にメルトフローレイトを規制しなければ、溶融紡糸し口金ノズルより押し出したポリマを本発明の最終引取速度である１００〜２００ｍ／ｍｉｎの実現を可能とするような、初期引取速度領域まで高速化することが不可能になる。
【００２８】
なお、本発明で用いる上記ＥＴＦＥ樹脂には、必要に応じて例えば顔料、染料、耐光剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、結晶化抑制剤および可塑剤などの各種添加剤を、目的とする性能を阻害しない範囲で、その重合行程、重合後あるいは紡糸直前に添加することができる。
【００２９】
上記の特性を有する本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、以下に説明する方法により効率的に製造することができる。
【００３０】
すなわち、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの製造方法は、溶融紡糸・延伸・熱セットを行うに際して、延伸温度８０〜２００℃、かつ総延伸倍率４．０〜６．０倍で延伸し、引き続き熱セット処理を行ない、最終引取速度を１００〜２００ｍ／分で引き取ることを特徴とする。
【００３１】
ＥＴＦＥモノフィラメントを溶融紡糸するに際しては、先端に計量用ギヤポンプとスピンブロックを有するエクストルダー型紡糸機にＥＴＦＥ樹脂を供給し、紡糸温度を２８５〜３２５℃で溶融混練した後、その溶融ポリマを紡糸口金から溶融押出し、紡出糸条を直ちに冷却媒体浴に導いて冷却しつつ引き取って未延伸糸を得る従来公知の方法が採用できる。
【００３２】
次いで、得られた未延伸糸を、少なくとも１段以上の多段で延伸し、引き続き連続して熱セット処理を行うが、所望の引掛強度、結節強度を得るには、少なくとも１段以上の多段で延伸する際に安定した延伸性を得るために、延伸温度を８０〜２００℃の範囲とし、かつ総延伸倍率を４．０〜６．０倍にすることが重要であり、特に好ましくは、二段目延伸温度を一段目延伸温度よりも高い温度に設定した場合に、より好ましい効果の発現が期待できる。
【００３３】
すなわち、総延伸倍率が４．０倍未満では、延伸斑の原因となり、所望とする線径変動率を有するＥＴＦＥモノフィラメントが得られないばかりか、引掛強度、結節強度も不均一となり、これらＥＴＦＥモノフィラメントを用いて織物を製織する場合には、製織時の断糸などが発生するなどの不具合を招くことになるため好ましくない。
【００３４】
逆に総延伸倍率が６．０倍以上と高すぎると、モノフィラメント製造中に延伸切れが多発するなどの問題が生じることから好ましくない。
【００３５】
ここで、良好な引掛強度、結節強度を得るためには、総延伸倍率が５．３〜５．７倍であることがさらに好ましい結果の発現に繋がる。
【００３６】
なお、延伸工程で使用する熱媒体としては、ＥＴＦＥモノフィラメントの表面から容易に除去することができ、かつＥＴＦＥモノフィラメントに対して物理的、化学的な変化を本質的に与えない物質であれば如何なるものを使用することが可能であるが、本発明は比較的低い温度で一段目の延伸を行うことから、経済的には温水浴または加熱空気浴が好適である。また、二段目の延伸工程で使用する熱媒体としては、一般的に、高沸点の不活性液体を満たした液体浴、空気炉、不活性ガス炉、赤外線炉および高周波炉などの加熱装置が好適である。
【００３７】
次に、本発明の製造方法では、延伸温度を８０℃〜２００℃とするが、さらに９０〜１９０℃とした際により好ましい効果の発現を期待することができる。
【００３８】
ここで、延伸温度が８０℃未満と低すぎる場合は、延伸時に高い延伸張力が掛かるため、延伸切れの原因となりやすく、逆に２００℃以上の場合、ＥＴＦＥ樹脂の融点に近くなり、延伸域内で延伸切れが発生しやすくなるため、延伸温度を８０〜２００℃に規制することが必要である。
【００３９】
さらに本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの製造方法では、上述した延伸工程から引き続いて連続的に熱セット処理を行ない、最終引取速度を１００〜２００ｍ／分で引き取ることが肝要である。
【００４０】
本発明では、少なくとも１段以上の多段で延伸されたＥＴＦＥモノフィラメントの、延伸工程で得られた所望の引掛強度、結節強度、線径変動率を具備した上で、さらにその熱収縮特性を調整し、かつそれを保持するために、延伸工程後に引き続き連続して熱セット処理に供するが、この際の最終引取速度は、熱収縮特性やＥＴＦＥモノフィラメントの強度特性、線径精度をコントロールする上で、極めて重要な特性となる。
【００４１】
熱セット処理の温度は１５０〜２５０℃程度の範囲とすることが好ましく、さらには２００〜２３０℃とした場合に、より好適な品質特性の発現を期待することができる。
【００４２】
また、熱セット倍率は、従来公知のモノフィラメント製造方法の範囲を取り得るが、特に０．９０〜１．０５倍の時、所望の熱収縮特性を得るためには好ましい。
【００４３】
ここで、熱セット倍率が低すぎると、得られるＥＴＦＥモノフィラメントの引掛強度、結節強度および熱収縮率が低くなるため、工業用織物の熱セット後の納まりが悪くなるばかりか、ＥＴＦＥモノフィラメントの引掛強度や結節強度の低下を招き、工業織物の接合強力と耐久性不足などが発生しやすくなり、逆にセット倍率が高すぎると、糸切れの原因となりやすいため好ましくない。
【００４４】
セット処理工程で使用する加熱装置としては、上述した二段目の延伸と同様な高沸点の不活性液体を満たした液体浴、空気炉、不活性ガス炉、赤外線炉および高周波炉などを挙げることができる。
【００４５】
そして、セット処理されたＥＴＦＥモノフィラメントは、その表面に必要に応じて油剤が付与され、その後巻具に巻き取られる。
【００４６】
この場合の最終引取速度は１００〜２００ｍ／分で行う。この最終引取速度は、未延伸糸の引取速度に延伸倍率または延伸倍率／熱セット処理の倍率を掛け合わせて求められるが、最終引取速度が１００ｍ／分未満の場合は、延伸斑の原因となり、均一な線径を有するモノフィラメントが得られにくい傾向となるため好ましくないばかりか、所望の強伸度や熱収縮特性が不均一となりやすくなるため好ましくない。
【００４７】
また、最終引き取り速度が２００ｍ／分以上の場合は、糸切れを招き易くなるため好ましくない。より良好で均一な線径や所望の強伸度および熱収縮特性を得るには、最終引取速度が１２０〜１８０ｍ／分であることが特に好ましい。
【００４８】
こうして得られた本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、従来のＥＴＦＥモノフィラメントにはない高い引掛強度、結節強度を有し、かつ線径変動が小さいため、工業用織物用とのＥＴＦＥモノフィラメントとして、極めて効果的に使用することが可能となる。
【００４９】
また、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントからなる工業用織物は、抄紙用ワイヤー、プレスフェルト、ドライヤーカンバス等の製紙用具用織物だけではなく、コンベヤベルトや脱水ベルトなどのベルト用織物やベルトプレス用フィルターなどのフィルター用織物にも使用することができ、得られたこれらの各種工業用織物は、安定した接合強力と耐久性を保持することが可能であるばかりか、ＥＴＦＥモノフィラメントの持つ易成型性、耐薬品性、電気特性、高耐候性、難燃性、安全性、非粘着性、二次加工性などの優れる特性を遺憾なく発揮する。
【００５０】
なお、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、一本の連続糸であるが、必要に応じて複数本合わせて撚糸・熱セットしたもの、および単糸を捻って熱セットしたものであってもよい。
【００５１】
また、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの断面形状については、その用途に応じて適宜選定することができ、特に限定されるものではないが、例えば、丸、楕円、３角、Ｔ、Ｙ、Ｈ、＋、５葉，６葉，７葉，８葉などの多葉形状、正方形、長方形、菱形、繭型および馬蹄型などを挙げることができ、また、これらの形状を一部変更したものであってもよい。
【００５２】
さらにまた、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの直径についても、その用途に応じて適宜選定することができ、特に限定されるものではないが、例えば、工業用織物用途としては、直径０．０５〜１．５０ｍｍのものが主に使用される。
【００５３】
このように、本発明の弗素系樹脂モノフィラメントは、従来のＥＴＦＥモノフィラメントよりも高い引掛強度、結節強度、かつ均一な線径が要求される各種用途に極めて有用に利用できるものである。
【実施例】
【００５４】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、実施例におけるモノフィラメントの評価は以下の方法に準じて行った。
【００５５】
［メルトフローレイト］
ＡＳＴＭ Ｄ３１５９に準じ、孔径：２．０９５ｍｍ、管長：８．００ｍｍのオリフィスを用い、加熱温度：２９７℃、荷重：５ｋｇの条件にて測定を行った。
【００５６】
［紡糸操業性］
連続押出し紡糸を行う際の状況を観察し、延伸切れや原料の紡糸機への押し込み安定性から次の３段階で評価した。
○：２４時間連続紡糸で、全く問題なく、至って良好であった、
△：２４時間連続紡糸で、延伸切れが２回未満であり操業可能であった、
×：２４時間連続紡糸で、延伸切れが３回以上、また原料の押し込み不良が多発するため操業が困難であった。
【００５７】
［繊度］
ＪＩＳ Ｌ１０１３−１９９９の８．３に準じて測定した。
【００５８】
［引掛強度、結節強度、］
ＪＩＳ Ｌ１０１３−１９９９の８．５、８．６および８．７に準じて引掛強さ、結節強さを測定し、繊度で割返した値を引掛強度、結節強度（単位：ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。
【００５９】
［織物耐久性評価］
まず、直径０．５０ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを経糸に使用し、平織織物を作成した。次に、平織物の両端部の経糸をループ状に形成してできたジョイント部を互いに噛み合わせ、そこに芯線を通して無端状の平織物にした。この無端状の平織物をベルトプレスフィルター工程で約１ヶ月間使用し、ジョイント部におけるＥＴＦＥモノフィラメントの破断本数発生率でジョイントループによる耐久性を次の３段階で評価した。
○：破断発生率１０％未満
△：破断発生率１０〜３０％未満
×：破断発生率３０％以上。
【００６０】
［線径の変動率］
アンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用して、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件で外径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した値を線径変動率とした。
【００６１】
［実施例１］
ＥＴＦＥ樹脂としてメルトフローレイト３５g／１０ｍｉｎ（旭硝子（株）製 フルオンＥＴＦＥ−Ｃ８８ＡＸＭＰ）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機に供給して紡糸温度を３１５℃で溶融し、紡糸口金ノズルより吐出、溶融紡糸した。次いで、口金から溶融押出した紡出糸条を、直ちに５０℃の水浴中浴に導いて冷却し引き取って得た未延伸糸を、１段目延伸温度９０℃で延伸倍率を４．００倍、引き続き２段目延伸温度１６０℃で総延伸倍率を５．３０倍となるように延伸し、引き続き熱セット処理を行った。その際の最終引取速度を１８０ｍ／分として、直径０．２５１ｍｍの円形断面のＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６２】
［実施例２、３］
実施例１と同一紡糸条件にて、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトを表１の通りに変更し、約０．２５ｍｍの円形断面ＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６３】
［実施例４］
実施例１と同一のＥＴＦＥ樹脂を用い、最終引取速度を１２０ｍ／ｍｉｎ、総延伸倍率を５．７０倍に変更して、糸直径０．５０６ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６４】
［実施例５］
実施例４に準じた製造条件にて、１段目延伸温度を８２℃へ変更して、糸直径０．５０２ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６５】
［実施例６］
実施例１と同一のＥＴＦＥ樹脂を用い、最終引取速度を１０５ｍ／ｍｉｎ、総延伸倍率を４．３０倍に変更して、糸直径１．１０８ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６６】
［比較例１、２］
実施例１と同一紡糸条件にて、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトを表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６７】
［比較例３、４］
実施例４と同一紡糸条件にて、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトを表１の通りに変更し、直径約０．５０ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６８】
［比較例５、６］
実施例１に準じた紡糸条件にて、最終引取速度を表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
［比較例７、８］
実施例１に準じた紡糸条件にて、総延伸倍率を表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６９】
［比較例９、１０］
実施例１に準じた紡糸条件にて、延伸温度を表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００７０】
上記実施例１〜６および比較例１〜１０で得られた各ＥＴＦＥモノフィラメントの特性結果および製造条件、実用評価結果を表１に併せて示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
表１の結果から明らかなように、本発明のＥＴＦＥモノフィラメント（実施例１〜６）は、いずれも引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつ線径変動率２０％以下で高強度を有したものである。
【００７３】
これら、高引掛強度、高結節強度を有し、且つ線径変動率が低く線径のバラツキの小さい実施例１〜６のＥＴＦＥモノフィラメントを平織物の経糸に使用し、その両端部の経糸をループ状に形成してできたジョイント部を互いに噛み合わせ、そこに芯線を通し作製した無端状の平織物をベルトプレスフィルター工程に供して、ジョイント部におけるＥＴＦＥモノフィラメントの破断本数発生率でジョイントループによる耐久性を評価した結果、ジョイントループ破断発生率は１０％未満と極めて良好な耐久性を有していた。
【００７４】
一方、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトが２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲を外れる比較例１および２において、メルトフローレイトが低すぎる比較例1では、線径変動率が劣り線径均一性の悪いＥＴＦＥモノフィラメントしか得ることができないばかりか、紡糸操業性も延伸切れが２４時間連続紡糸で４回発生するなど好ましくない結果となった。また、メルトフローレイトが高すぎる比較例２では、所望の引掛強度、結節強度が達成できないばかりか、織物耐久性も劣る結果となった。
【００７５】
また、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトが本発明の規定範囲外であり、実施例４と同一条件にて紡糸した比較例３および４において、メルトフローレイトが低すぎる比較例３では、ＥＴＦＥ樹脂の曳糸性が悪く、未延伸糸の引き取り工程にて、引き取り糸条が太細状態となり延伸切れが多発して製糸不能の状態となった。一方、メルトフローレイトが高すぎる比較例４では、所望の引掛強度、結節強度、線径変動率が達成できないばかりか、織物耐久性も劣る結果となった。
【００７６】
最終引取速度が本発明の規定を外れる比較例５および６において、最終引取速度が遅すぎる比較例５では、所望の引掛強度および線径変動率が達成できず、逆に早すぎる比較例６では、延伸切れが多発し、製糸不能の状況となった。
【００７７】
さらに、総延伸倍率が本発明の規定を外れる比較例７および８において、総延伸倍率が低い比較例７では、所望の引掛強度および線径変動率が達成できず、逆に総延伸倍率の高すぎる比較例８では、延伸切れが多発し、製糸不能の状況となった。
【００７８】
さらにまた、延伸温度が本発明の規定を外れる比較例９および１０において、延伸温度が低い比較例９では、所望の引掛強度および結節強度が達成できず、逆に延伸温度が高い比較例１０では、結節強度が低いＥＴＦＥモノフィラメントしか得られず、織物耐久性評価が劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、織物の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度が従来のＥＴＦＥモノフィラメントに比べて飛躍的に改良されたものであることから、例えば製紙用具用織物やベルト用織物およびフィルター用織物などの工業用織物用途としての使用が極めて有用である。
【００８０】
また、本発明の製造方法によれば、長さ方向の線径変動率が極めて小さく、引掛強度、結節強度が極めて高いＥＴＦＥモノフィラメントを効率的に低コストで製造することができる。
【００８１】
さらに、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントを用いた工業用織物は、製紙用具用織物やベルト用織物およびフィルター用織物などに使用することもでき、得られたこれらの各種工業用織物は、その織物の接合強力と耐久性が向上できると共に、織物の表面平滑性を大幅に改善せしめるものであり、さらに弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性をあわせ持つことから、工業用織物として極めて有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質を遺憾なく発揮できると共に、工業用織物の少なくとも一部に使用した場合に、従来のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントに比べて、織物の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度を有し、耐久性を向上させることができるエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメント、その製造方法およびこの弗素系樹脂モノフィラメントを使用した工業用織物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂からなるモノフィラメントは、耐熱性、強度、剛性などの優れた特性を有することから、各種の産業資材用途に好ましく使用されてきた。
【０００３】
また、工業用織物用途においても同様に優れた特質を有するモノフィラメントの要求が高まっており、特にフィルター用織物用途に使用されるモノフィラメントには、優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性などが要求されているが、従来のポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などからなるモノフィラメントでは、特質上限界があり満足のいく特性が得られないことから、近年では特に優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質を有する弗素系樹脂からなるモノフィラメントの実用化が求められるようになってきた。
【０００４】
そして、弗素系樹脂の中でもポリフッ化ビニリデン樹脂からなるモノフィラメントについては、既に高強力のモノフィラメントが水産資材用途に好ましく使用されているが、このポリフッ化ビニリデン樹脂は融点がポリアミド樹脂より低く耐熱性に劣り、しかも高強力のモノフィラメントを得るためにかなり低速での製造方法が用いられていることから、生産効率が低く高価なものとなっている。
【０００５】
そこで、工業用織物用途向けには、耐熱性に優れる弗素系樹脂からなり、しかも安価に製造が可能な、高強度且つ線径変動の小さいモノフィラメントがしきりに求められている状況である。
【０００６】
一方、工業用織物用途に使用されるモノフィラメントとして代表的なポリエステルモノフィラメントについては、その高強度化を目指した検討が従来から種々行われており、例えば、２セット以上のホットロールからなる多段延伸工程により製造された改良ポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献１参照）や、ジメチルホルムアミド水溶液に浸漬処理後、延伸する方法により製造されたポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献２参照）などが知られているが、いずれも高モジュラス、高引張破断強度の特性は得られるものの、引掛強度の向上効果は認められないものであった。また、ポリエチレンナフタレートからなる高ヤング率かつ高引掛強度のポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献３および特許文献４参照）が提案されているが、このポリエステルモノフィラメントは、ヤング率と引掛強度の均衡化を目的としたものであり、その引掛強度は従来のポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどの他のポリエステルモノフィラメントの引掛強度レベルまで達してはいないことから、工業用織物形成材料としては強度不足なものであった。
【０００７】
また、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントの製造方法としては、紡出糸を溶融温度〜（溶融温度−５０℃）の間でアニーリングした後、１００℃以下の温度で冷却し、引き取り速度を５〜２０ｍ／分に制御する方法（例えば、特許文献５参照）が提案されているが、この方法では、高強度且つ線径変動率の極めて少ないエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体モノフィラメントを得ることができないばかりか、非常に生産効率が低く、高コストになるという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−２７９５２６号公報
【特許文献２】特開平７−４２０２１号公報
【特許文献３】特開２００３−２６８６２６号公報
【特許文献４】特開平７−２７８９５４号公報
【特許文献５】特開昭６３−２１９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものである。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性を具備し、工業用織物の少なくとも一部に使用した場合に、従来のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントに比べて、織物の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度を有し、さらには線径変動率の極めて少ないエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメント、このモノフィラメントを効率良く低コストで製造する方法、および、この弗素系樹脂モノフィラメントを使用した工業用織物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明によれば、メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントであって、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９の規定に準じて測定した引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつアンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用し、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件でモノフィラメントの線径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率が２０％以下であることを特徴とする弗素系樹脂モノフィラメントが提供される。
【００１１】
なお、本発明の弗素系樹脂モノフィラメントにおいては、その直径が０．０５〜１．５ｍｍであることが望ましい。
【００１２】
また、上記の弗素系樹脂モノフィラメントの製造方法は、メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融紡糸・延伸・熱セットするに際して、延伸温度８０〜２００℃、かつ延伸倍率４．０〜６．０倍で延伸し、引き続き連続して熱セット処理を行うと共に、最終引取速度１００〜２００ｍ／分で引き取ることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の工業用織物は、上記の弗素系樹脂モノフィラメントを経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用したこと、および経糸の両端をループ状に折り返してできる接合部を互いに噛み合わせ、接合部に芯線を通して構成した無端状の織物であって、前記芯線として上記の弗素系樹脂モノフィラメントを用いてなることを特徴とし、製紙用具用織物、ベルト用織物およびフィルター用織物に適用した場合に最良の効果を発揮するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質を遺憾なく発揮できると共に、工業用織物の少なくとも一部に使用した場合に、従来のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントに比べて、織物用途の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度を有し、線径変動率が極めて小さく、織物とした場合の耐久性を向上可能な弗素樹脂系モノフィラメントを得ることができる。
【００１５】
そして、上記、本発明の弗素樹脂系モノフィラメントを使用してなる工業用織物は、使用する原糸の線径精度が優れることから、織物の表面平滑性を阻害する筋や縞などの欠点の発生を効果的に抑えることができ、製紙用具用織物、ベルト用織物およびフィルター用織物に適用した場合に最良の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明について詳細に説明する。
【００１７】
本発明のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（以下ＥＴＦＥと記す）からなるモノフィラメントは、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９の規定に準じて測定した引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつ、アンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用し、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件でモノフィラメントの線径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率が２０％以下であり、従来のＥＴＦＥモノフィラメントに比較してきわめて強度が高く、線径変動が小さいことを特徴とする。
【００１８】
ここで、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの引掛強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは２．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、結節強度は１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは１．１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ線径変動率は２０％以下、好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下である。
【００１９】
上記のように引掛強度、結節強度が極めて高い本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、織物の経糸、また経糸の両端をループ状に折り返してできる接合部を互いに噛み合わせ、接合部に芯線を通す無端状織物の芯線として重要な高い引掛強度、結節強度を有していることから、織物の接合強力と耐久性が問題とされる各種の工業用織物用途に好ましく使用することができる。
【００２０】
さらに、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、線径変動率が極めて小さいことから、工業織物とした場合に、線径精度が悪いことによって織物に発生する、筋、縞、段などの織物の網面不良の発生を効果的に抑えることができることから、線径変動率が問題とされる各種の工業織物用途に好ましく使用することができるが、なかでも製紙用具用織物やベルト用織物およびフィルター用織物として好ましく適用することができ、その場合には従来にない優れた織物表面平滑性改善効果を発現させることができる。
【００２１】
また、弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性などの特質が要求されているフィルター用織物や製紙用具用織物およびベルト用織物として好ましく適用することができ、その場合には従来にない優れた効果を発現し得る。
【００２２】
本発明のＥＴＦＥモノフィラメントを形成するＥＴＦＥ樹脂は、上記のようなモノフィラメントの特性を満足するために、メルトフローレイトが２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲にあることが肝要である。
【００２３】
ここで、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトが低すぎる場合は、高強度のＥＴＦＥモノフィラメントを得るためには好ましいものの、工業用織物の表面平滑性や織物の品位に影響を及ぼす、モノフィラメントの線径精度、すなわち、上記ＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率を２０％以下とする事が極めて困難となるため好ましくない。
【００２４】
一方、ＥＴＦＥのメルトフローレイトが本発明より高すぎる場合は、工業用織物に求められるＥＴＦＥモノフィラメントの引張強度が不十分となるばかりか、工業用織物の経糸と緯糸が交差する、所謂ナックル部分の強靭性を満たすに十分な結節強度や引掛強度が得られないため、工業用織物などに代表される産業資材用ＥＴＦＥモノフィラメントとしては不十分なものとなってしまうため好ましくない。
【００２５】
ここで、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントを構成するＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトは、２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲であれば好適に本発明の目的とする効果の発現に繋がるが、より好ましくは２５〜５０ｇ／１０ｍｉｎ、さらには３０〜４５ｇ／ｍｉｎの範囲である場合、特に線径変動率の小さいＥＴＦＥモノフィラメントの実現に繋がるため好ましい。
【００２６】
また、本発明のＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトは２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎであれば良いが、この条件を満たすメルトフローレイトを有するＥＴＦＥ樹脂を用いることにより、従来技術では成し得なかった、１００ｍ／ｍｉｎを超えるような高速紡糸が可能となり、この結果、生産効率アップによる大幅なコストダウンが実現される。
【００２７】
さらに、メルトフローレイトが２０．０ｇ／１０ｍｉｎ以下のＥＴＦＥ樹脂では、最終引取速度を１００ｍ／分以上にすることが出来ず生産性が悪化するばかりか、元来、ＥＴＦＥ樹脂は曳糸性が悪いという特徴を有するため、斯かる範囲にメルトフローレイトを規制しなければ、溶融紡糸し口金ノズルより押し出したポリマを本発明の最終引取速度である１００〜２００ｍ／ｍｉｎの実現を可能とするような、初期引取速度領域まで高速化することが不可能になる。
【００２８】
なお、本発明で用いる上記ＥＴＦＥ樹脂には、必要に応じて例えば顔料、染料、耐光剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、結晶化抑制剤および可塑剤などの各種添加剤を、目的とする性能を阻害しない範囲で、その重合行程、重合後あるいは紡糸直前に添加することができる。
【００２９】
上記の特性を有する本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、以下に説明する方法により効率的に製造することができる。
【００３０】
すなわち、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの製造方法は、溶融紡糸・延伸・熱セットを行うに際して、延伸温度８０〜２００℃、かつ総延伸倍率４．０〜６．０倍で延伸し、引き続き熱セット処理を行ない、最終引取速度を１００〜２００ｍ／分で引き取ることを特徴とする。
【００３１】
ＥＴＦＥモノフィラメントを溶融紡糸するに際しては、先端に計量用ギヤポンプとスピンブロックを有するエクストルダー型紡糸機にＥＴＦＥ樹脂を供給し、紡糸温度を２８５〜３２５℃で溶融混練した後、その溶融ポリマを紡糸口金から溶融押出し、紡出糸条を直ちに冷却媒体浴に導いて冷却しつつ引き取って未延伸糸を得る従来公知の方法が採用できる。
【００３２】
次いで、得られた未延伸糸を、少なくとも１段以上の多段で延伸し、引き続き連続して熱セット処理を行うが、所望の引掛強度、結節強度を得るには、少なくとも１段以上の多段で延伸する際に安定した延伸性を得るために、延伸温度を８０〜２００℃の範囲とし、かつ総延伸倍率を４．０〜６．０倍にすることが重要であり、特に好ましくは、二段目延伸温度を一段目延伸温度よりも高い温度に設定した場合に、より好ましい効果の発現が期待できる。
【００３３】
すなわち、総延伸倍率が４．０倍未満では、延伸斑の原因となり、所望とする線径変動率を有するＥＴＦＥモノフィラメントが得られないばかりか、引掛強度、結節強度も不均一となり、これらＥＴＦＥモノフィラメントを用いて織物を製織する場合には、製織時の断糸などが発生するなどの不具合を招くことになるため好ましくない。
【００３４】
逆に総延伸倍率が６．０倍以上と高すぎると、モノフィラメント製造中に延伸切れが多発するなどの問題が生じることから好ましくない。
【００３５】
ここで、良好な引掛強度、結節強度を得るためには、総延伸倍率が５．３〜５．７倍であることがさらに好ましい結果の発現に繋がる。
【００３６】
なお、延伸工程で使用する熱媒体としては、ＥＴＦＥモノフィラメントの表面から容易に除去することができ、かつＥＴＦＥモノフィラメントに対して物理的、化学的な変化を本質的に与えない物質であれば如何なるものを使用することが可能であるが、本発明は比較的低い温度で一段目の延伸を行うことから、経済的には温水浴または加熱空気浴が好適である。また、二段目の延伸工程で使用する熱媒体としては、一般的に、高沸点の不活性液体を満たした液体浴、空気炉、不活性ガス炉、赤外線炉および高周波炉などの加熱装置が好適である。
【００３７】
次に、本発明の製造方法では、延伸温度を８０℃〜２００℃とするが、さらに９０〜１９０℃とした際により好ましい効果の発現を期待することができる。
【００３８】
ここで、延伸温度が８０℃未満と低すぎる場合は、延伸時に高い延伸張力が掛かるため、延伸切れの原因となりやすく、逆に２００℃以上の場合、ＥＴＦＥ樹脂の融点に近くなり、延伸域内で延伸切れが発生しやすくなるため、延伸温度を８０〜２００℃に規制することが必要である。
【００３９】
さらに本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの製造方法では、上述した延伸工程から引き続いて連続的に熱セット処理を行ない、最終引取速度を１００〜２００ｍ／分で引き取ることが肝要である。
【００４０】
本発明では、少なくとも１段以上の多段で延伸されたＥＴＦＥモノフィラメントの、延伸工程で得られた所望の引掛強度、結節強度、線径変動率を具備した上で、さらにその熱収縮特性を調整し、かつそれを保持するために、延伸工程後に引き続き連続して熱セット処理に供するが、この際の最終引取速度は、熱収縮特性やＥＴＦＥモノフィラメントの強度特性、線径精度をコントロールする上で、極めて重要な特性となる。
【００４１】
熱セット処理の温度は１５０〜２５０℃程度の範囲とすることが好ましく、さらには２００〜２３０℃とした場合に、より好適な品質特性の発現を期待することができる。
【００４２】
また、熱セット倍率は、従来公知のモノフィラメント製造方法の範囲を取り得るが、特に０．９０〜１．０５倍の時、所望の熱収縮特性を得るためには好ましい。
【００４３】
ここで、熱セット倍率が低すぎると、得られるＥＴＦＥモノフィラメントの引掛強度、結節強度および熱収縮率が低くなるため、工業用織物の熱セット後の納まりが悪くなるばかりか、ＥＴＦＥモノフィラメントの引掛強度や結節強度の低下を招き、工業織物の接合強力と耐久性不足などが発生しやすくなり、逆にセット倍率が高すぎると、糸切れの原因となりやすいため好ましくない。
【００４４】
セット処理工程で使用する加熱装置としては、上述した二段目の延伸と同様な高沸点の不活性液体を満たした液体浴、空気炉、不活性ガス炉、赤外線炉および高周波炉などを挙げることができる。
【００４５】
そして、セット処理されたＥＴＦＥモノフィラメントは、その表面に必要に応じて油剤が付与され、その後巻具に巻き取られる。
【００４６】
この場合の最終引取速度は１００〜２００ｍ／分で行う。この最終引取速度は、未延伸糸の引取速度に延伸倍率または延伸倍率／熱セット処理の倍率を掛け合わせて求められるが、最終引取速度が１００ｍ／分未満の場合は、延伸斑の原因となり、均一な線径を有するモノフィラメントが得られにくい傾向となるため好ましくないばかりか、所望の強伸度や熱収縮特性が不均一となりやすくなるため好ましくない。
【００４７】
また、最終引き取り速度が２００ｍ／分以上の場合は、糸切れを招き易くなるため好ましくない。より良好で均一な線径や所望の強伸度および熱収縮特性を得るには、最終引取速度が１２０〜１８０ｍ／分であることが特に好ましい。
【００４８】
こうして得られた本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、従来のＥＴＦＥモノフィラメントにはない高い引掛強度、結節強度を有し、かつ線径変動が小さいため、工業用織物用とのＥＴＦＥモノフィラメントとして、極めて効果的に使用することが可能となる。
【００４９】
また、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントからなる工業用織物は、抄紙用ワイヤー、プレスフェルト、ドライヤーカンバス等の製紙用具用織物だけではなく、コンベヤベルトや脱水ベルトなどのベルト用織物やベルトプレス用フィルターなどのフィルター用織物にも使用することができ、得られたこれらの各種工業用織物は、安定した接合強力と耐久性を保持することが可能であるばかりか、ＥＴＦＥモノフィラメントの持つ易成型性、耐薬品性、電気特性、高耐候性、難燃性、安全性、非粘着性、二次加工性などの優れる特性を遺憾なく発揮する。
【００５０】
なお、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、一本の連続糸であるが、必要に応じて複数本合わせて撚糸・熱セットしたもの、および単糸を捻って熱セットしたものであってもよい。
【００５１】
また、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの断面形状については、その用途に応じて適宜選定することができ、特に限定されるものではないが、例えば、丸、楕円、３角、Ｔ、Ｙ、Ｈ、＋、５葉，６葉，７葉，８葉などの多葉形状、正方形、長方形、菱形、繭型および馬蹄型などを挙げることができ、また、これらの形状を一部変更したものであってもよい。
【００５２】
さらにまた、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントの直径についても、その用途に応じて適宜選定することができ、特に限定されるものではないが、例えば、工業用織物用途としては、直径０．０５〜１．５０ｍｍのものが主に使用される。
【００５３】
このように、本発明の弗素系樹脂モノフィラメントは、従来のＥＴＦＥモノフィラメントよりも高い引掛強度、結節強度、かつ均一な線径が要求される各種用途に極めて有用に利用できるものである。
【実施例】
【００５４】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、実施例におけるモノフィラメントの評価は以下の方法に準じて行った。
【００５５】
［メルトフローレイト］
ＡＳＴＭ Ｄ３１５９に準じ、孔径：２．０９５ｍｍ、管長：８．００ｍｍのオリフィスを用い、加熱温度：２９７℃、荷重：５ｋｇの条件にて測定を行った。
【００５６】
［紡糸操業性］
連続押出し紡糸を行う際の状況を観察し、延伸切れや原料の紡糸機への押し込み安定性から次の３段階で評価した。
○：２４時間連続紡糸で、全く問題なく、至って良好であった、
△：２４時間連続紡糸で、延伸切れが２回未満であり操業可能であった、
×：２４時間連続紡糸で、延伸切れが３回以上、また原料の押し込み不良が多発するため操業が困難であった。
【００５７】
［繊度］
ＪＩＳ Ｌ１０１３−１９９９の８．３に準じて測定した。
【００５８】
［引掛強度、結節強度、］
ＪＩＳ Ｌ１０１３−１９９９の８．５、８．６および８．７に準じて引掛強さ、結節強さを測定し、繊度で割返した値を引掛強度、結節強度（単位：ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。
【００５９】
［織物耐久性評価］
まず、直径０．５０ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを経糸に使用し、平織織物を作成した。次に、平織物の両端部の経糸をループ状に形成してできたジョイント部を互いに噛み合わせ、そこに芯線を通して無端状の平織物にした。この無端状の平織物をベルトプレスフィルター工程で約１ヶ月間使用し、ジョイント部におけるＥＴＦＥモノフィラメントの破断本数発生率でジョイントループによる耐久性を次の３段階で評価した。
○：破断発生率１０％未満
△：破断発生率１０〜３０％未満
×：破断発生率３０％以上。
【００６０】
［線径の変動率］
アンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用して、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件で外径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した値を線径変動率とした。
【００６１】
［実施例１］
ＥＴＦＥ樹脂としてメルトフローレイト３５g／１０ｍｉｎ（旭硝子（株）製 フルオンＥＴＦＥ−Ｃ８８ＡＸＭＰ）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機に供給して紡糸温度を３１５℃で溶融し、紡糸口金ノズルより吐出、溶融紡糸した。次いで、口金から溶融押出した紡出糸条を、直ちに５０℃の水浴中浴に導いて冷却し引き取って得た未延伸糸を、１段目延伸温度９０℃で延伸倍率を４．００倍、引き続き２段目延伸温度１６０℃で総延伸倍率を５．３０倍となるように延伸し、引き続き熱セット処理を行った。その際の最終引取速度を１８０ｍ／分として、直径０．２５１ｍｍの円形断面のＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６２】
［実施例２、３］
実施例１と同一紡糸条件にて、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトを表１の通りに変更し、約０．２５ｍｍの円形断面ＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６３】
［実施例４］
実施例１と同一のＥＴＦＥ樹脂を用い、最終引取速度を１２０ｍ／ｍｉｎ、総延伸倍率を５．７０倍に変更して、糸直径０．５０６ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６４】
［実施例５］
実施例４に準じた製造条件にて、１段目延伸温度を８２℃へ変更して、糸直径０．５０２ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６５】
［実施例６］
実施例１と同一のＥＴＦＥ樹脂を用い、最終引取速度を１０５ｍ／ｍｉｎ、総延伸倍率を４．３０倍に変更して、糸直径１．１０８ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６６】
［比較例１、２］
実施例１と同一紡糸条件にて、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトを表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６７】
［比較例３、４］
実施例４と同一紡糸条件にて、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトを表１の通りに変更し、直径約０．５０ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６８】
［比較例５、６］
実施例１に準じた紡糸条件にて、最終引取速度を表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
［比較例７、８］
実施例１に準じた紡糸条件にて、総延伸倍率を表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００６９】
［比較例９、１０］
実施例１に準じた紡糸条件にて、延伸温度を表１の通りに変更し、直径約０．２５ｍｍのＥＴＦＥモノフィラメントを得た。
【００７０】
上記実施例１〜６および比較例１〜１０で得られた各ＥＴＦＥモノフィラメントの特性結果および製造条件、実用評価結果を表１に併せて示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
表１の結果から明らかなように、本発明のＥＴＦＥモノフィラメント（実施例１〜６）は、いずれも引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつ線径変動率２０％以下で高強度を有したものである。
【００７３】
これら、高引掛強度、高結節強度を有し、且つ線径変動率が低く線径のバラツキの小さい実施例１〜６のＥＴＦＥモノフィラメントを平織物の経糸に使用し、その両端部の経糸をループ状に形成してできたジョイント部を互いに噛み合わせ、そこに芯線を通し作製した無端状の平織物をベルトプレスフィルター工程に供して、ジョイント部におけるＥＴＦＥモノフィラメントの破断本数発生率でジョイントループによる耐久性を評価した結果、ジョイントループ破断発生率は１０％未満と極めて良好な耐久性を有していた。
【００７４】
一方、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトが２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲を外れる比較例１および２において、メルトフローレイトが低すぎる比較例1では、線径変動率が劣り線径均一性の悪いＥＴＦＥモノフィラメントしか得ることができないばかりか、紡糸操業性も延伸切れが２４時間連続紡糸で４回発生するなど好ましくない結果となった。また、メルトフローレイトが高すぎる比較例２では、所望の引掛強度、結節強度が達成できないばかりか、織物耐久性も劣る結果となった。
【００７５】
また、ＥＴＦＥ樹脂のメルトフローレイトが本発明の規定範囲外であり、実施例４と同一条件にて紡糸した比較例３および４において、メルトフローレイトが低すぎる比較例３では、ＥＴＦＥ樹脂の曳糸性が悪く、未延伸糸の引き取り工程にて、引き取り糸条が太細状態となり延伸切れが多発して製糸不能の状態となった。一方、メルトフローレイトが高すぎる比較例４では、所望の引掛強度、結節強度、線径変動率が達成できないばかりか、織物耐久性も劣る結果となった。
【００７６】
最終引取速度が本発明の規定を外れる比較例５および６において、最終引取速度が遅すぎる比較例５では、所望の引掛強度および線径変動率が達成できず、逆に早すぎる比較例６では、延伸切れが多発し、製糸不能の状況となった。
【００７７】
さらに、総延伸倍率が本発明の規定を外れる比較例７および８において、総延伸倍率が低い比較例７では、所望の引掛強度および線径変動率が達成できず、逆に総延伸倍率の高すぎる比較例８では、延伸切れが多発し、製糸不能の状況となった。
【００７８】
さらにまた、延伸温度が本発明の規定を外れる比較例９および１０において、延伸温度が低い比較例９では、所望の引掛強度および結節強度が達成できず、逆に延伸温度が高い比較例１０では、結節強度が低いＥＴＦＥモノフィラメントしか得られず、織物耐久性評価が劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントは、織物の経糸として重要な高い引掛強度、結節強度が従来のＥＴＦＥモノフィラメントに比べて飛躍的に改良されたものであることから、例えば製紙用具用織物やベルト用織物およびフィルター用織物などの工業用織物用途としての使用が極めて有用である。
【００８０】
また、本発明の製造方法によれば、長さ方向の線径変動率が極めて小さく、引掛強度、結節強度が極めて高いＥＴＦＥモノフィラメントを効率的に低コストで製造することができる。
【００８１】
さらに、本発明のＥＴＦＥモノフィラメントを用いた工業用織物は、製紙用具用織物やベルト用織物およびフィルター用織物などに使用することもでき、得られたこれらの各種工業用織物は、その織物の接合強力と耐久性が向上できると共に、織物の表面平滑性を大幅に改善せしめるものであり、さらに弗素系樹脂が有する優れた耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、電気特性、摩擦特性、非粘着性、耐候性をあわせ持つことから、工業用織物として極めて有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントであって、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９の規定に準じて測定した引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつアンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用し、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件でモノフィラメントの線径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率が２０％以下であることを特徴とする弗素系樹脂モノフィラメント。
【請求項２】
直径が０．０５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の弗素系樹脂モノフィラメント。
【請求項３】
前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融紡糸・延伸・熱セットするに際して、延伸温度８０〜２００℃、かつ総延伸倍率４．０〜６．０倍で延伸し、引き続き熱セット処理を行なった後、最終引取速度１００〜２００ｍ／分で引き取ることを特徴とする請求項１に記載の弗素系樹脂モノフィラメントの製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の弗素系樹脂モノフィラメントを経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用したことを特徴とする工業用織物。
【請求項５】
経糸の両端をループ状に折り返してできる接合部を互いに噛み合わせ、接合部に芯線を通して構成した無端状の織物であって、前記芯線として請求項１または２に記載の弗素系樹脂モノフィラメントを用いてなることを特徴とする工業用織物。
【請求項６】
製紙用具用織物であることを特徴とする請求項４または５に記載の工業用織物。
【請求項７】
ベルト用織物であることを特徴とする請求項４または５に記載の工業用織物。
【請求項８】
フィルター用織物であることを特徴とする請求項４または５に記載の工業用織物。
【請求項１】
メルトフローレイト２０．０〜６０．０ｇ／１０ｍｉｎのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体からなるモノフィラメントであって、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９の規定に準じて測定した引掛強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、結節強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつアンリツ製レーザー外径測定機ＫＧ６０１Ａに準じた外径測定機を使用し、測定速度１５ｍ／分、測定間隔０．１秒／回、測定点１０２４回の条件でモノフィラメントの線径を測定し、さらにキーエンス製データー処理機ＮＲ−２５０＆ＰＣに準じたデーター処理機を使用して、前記線径の長さ方向の線径変動を評価し、その結果をＪＩＳ−Ｚ８１０１−１で定義される変動係数［標準偏差（σ）／平均値×１００］で表した線径変動率が２０％以下であることを特徴とする弗素系樹脂モノフィラメント。
【請求項２】
直径が０．０５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の弗素系樹脂モノフィラメント。
【請求項３】
前記エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融紡糸・延伸・熱セットするに際して、延伸温度８０〜２００℃、かつ総延伸倍率４．０〜６．０倍で延伸し、引き続き熱セット処理を行なった後、最終引取速度１００〜２００ｍ／分で引き取ることを特徴とする請求項１に記載の弗素系樹脂モノフィラメントの製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の弗素系樹脂モノフィラメントを経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用したことを特徴とする工業用織物。
【請求項５】
経糸の両端をループ状に折り返してできる接合部を互いに噛み合わせ、接合部に芯線を通して構成した無端状の織物であって、前記芯線として請求項１または２に記載の弗素系樹脂モノフィラメントを用いてなることを特徴とする工業用織物。
【請求項６】
製紙用具用織物であることを特徴とする請求項４または５に記載の工業用織物。
【請求項７】
ベルト用織物であることを特徴とする請求項４または５に記載の工業用織物。
【請求項８】
フィルター用織物であることを特徴とする請求項４または５に記載の工業用織物。
【公開番号】特開２０１０−７１９４（Ｐ２０１０−７１９４Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６６００３（Ｐ２００８−１６６００３）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
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