JP5862076B2 - スクリーン紗用ポリエステルモノフィラメント - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン紗用途のハイメッシュ織物に好適なポリエステルモノフィラメントに関するものである。さらに詳しくは、本発明は、電子印刷など高度な精密性および強度を要求される分野に好適なスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントに関するものである。

従来、スクリーン印刷用織物としては、天然繊維や無機繊維からなるメッシュ織物が広く使用されてきたが、近年は、柔軟性や耐久性およびコストパフォーマンスに優れている合成繊維メッシュ織物、中でもポリエステル繊維からなるメッシュ織物が広く用いられている。

近年、電子機器の高機能化やコンパクト化が著しく進行するに伴い、基板回路もまた精密化しコンパクト化しており、スクリーン紗に対し、高強度なハイメッシュ織物であり、印刷精度が高いという特性が求められている。このような要求特性を満足すべく、スクリーン紗の構成要素であるモノフィラメントは、細繊度化および高強度・高モジュラス化しており、さらには、均一性が高く印刷欠点を生じないようなモノフィラメントが要求されている。

また、このようなモノフィラメントを用いてハイメッシュ織物を製織する際、モノフィラメントが高強度であるが故に、糸条（モノフィラメント）同士および糸条（モノフィラメント）と製織装置間で繰り返し擦過を受け、糸条面層がフィブリル状あるいは粉状に削れてしまう。このようなフィブリル状および粉状の削れ（スカム）が発生することにより、スクリーン紗に印刷欠点が生じ、スクリーン紗の生産性が著しく低下するため、削れを抑制し耐摩耗性を向上させることが重要である。削れは、繊維表面層の結晶化度が低く、かつ非晶部分の繊維配向が高いと発生しやすいことが知られている。また、削れは、繊維構造が不均一であるほど発生しやすく、糸条（モノフィラメント）の長手方向あるいは断面方向において結晶性や繊維配向が不均一な部分が存在すると、製織時に応力が集中し当該部位を核とした削れが発生してしまう。このため、繊維表面層における繊維構造の制御および繊維軸に対し垂直な繊維断面と長手方向の均一性の向上が、削れを抑制するために大切である。

このような課題を解決するため、単成分糸表面層の非晶部分における繊維配向を適度に低減することにより繊維断面方向の配向差を低減し、繊維構造の断面方向の均一性を向上させたポリエステルモノフィラメントに関する提案がなされている（特許文献１参照。）。このモノフィラメントでは、蒸気延伸ノズルによる表面のポリエステルの微融解により表面の繊維構造を「壊している」ため、結晶部分が破壊され、削れの要因となる非晶部分が多くなり、長手方向の繊維構造バラツキも大きくなるため、十分な耐摩耗効果が得られない。また、このモノフィラメントは、２工程法により製糸されているため、延伸を開始するまでに経時的な配向ムラが生じ、１工程法で製糸されたモノフィラメントに比して、繊維構造および糸物性における均一性が劣ってしまう。

また別に、芯鞘型の複合モノフィラメントに関して、１工程法あるいは２工程法で紡糸速度５００〜１０００ｍｐｍ、延伸倍率２〜７倍、一段倍率比率６０〜９５％で多段延伸することにより、表面層非晶部分における繊維配向が低く、かつ表面層の結晶化度が３０％以上であるモノフィラメントを得ることができるとの提案がある（特許文献２参照。）。このモノフィラメントの場合は、このように繊維表面層の結晶化度を高くし、非晶部分の配向を抑制することにより耐摩耗性を向上させることが可能であるが、繊維表面層の繊維配向が低いため、粉状スカムが発生し印刷欠点が生じる。また、このモノフィラメントの製糸には保温筒を用いておらず、経時的な繊維構造ムラや物性バラつきが生じ均一性が劣位となってしまう。

さらに、繊度依存的にチムニー冷却エアーの風速を設定し、かつ多段階徐冷冷却により冷却した上で保温筒を経て１工程法にて多段延伸することにより、繊径均一性の高いモノフィラメントを得ることができるとの提案がある（特許文献３参照。）。この提案では、チムニー冷却条件の制御の他に、雰囲気温度を２９０±１０℃となるように保温筒により積極保温するという手法が盛り込まれており、均一性の高い糸条の獲得が可能である。しかしながら、２９０±１０℃という雰囲気温度制御だけでは、吐出されるポリマーの中心部分を含むポリマー全体の配向抑制には不十分であり、部分的に緩和・配向した部位が生じることにより、延伸時に繊維構造ムラを生じてしまう。また、ある瞬間の雰囲気温度だけでなく、雰囲気温度の時間変化を小さくし長手方向での構造ムラをなくすこともまた重要であり、この特許文献３の提案においてはこの点も不十分である。さらに、延伸性に大きな影響を与える第一および第二ホットローラーの材質についての議論がなく、延伸ムラが生じてしまうため十分な繊維構造均一性を備えているとは言い難く、耐摩耗性においてもなお不十分である。

特開２００５−１９４６６９号公報（特許請求の範囲） 特開２００４−２３２１８２号公報（特許請求の範囲） 特開２００９−８４７１２号公報（特許請求の範囲）

そこで本発明の目的は、芯鞘型モノフィラメントに比べ削れやすい高強度単成分モノフィラメントにおいて、結晶構造の均一化および繊維表面層の非晶部分の低減・配向抑制という繊維構造の均一化と適正化を行うことにより、高強度と高モジュラスを維持し、印刷耐久性と寸法安定性を向上させたスクリーン紗を得る際に生じる削れ欠点を抑制したスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成せんとするものであって、本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、ポリエチレンテレフタレートを主たる構成成分とする単成分ポリエステルモノフィラメントであって、該ポリエステルモノフィラメントの繊維軸に対し垂直な任意の繊維断面において、繊維中心の結晶化度と繊維表面から中心に向かって１μｍの位置における結晶化度との差が４％以下であることを特徴とするスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントである。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントの好ましい態様によれば、前記の繊維軸に対し垂直な任意の繊維断面において、繊維表面から中心に向かって１μｍの位置における結晶化度とその位置（前記１μｍの位置）からさらに２μｍ中心方向の位置における結晶化度との差が２％以下であることである。

本発明のスクリーン紗用モノフィラメントの好ましい態様によれば、前記の繊維軸に対し垂直な任意の繊維断面において、繊維表面から繊維中心まで任意に少なくとも５点以上結晶化度を測定した際の標準偏差が２以下であることである。

本発明によれば、芯鞘型モノフィラメントに比べ削れやすい高強度単成分モノフィラメントにおいて、繊維構造の均一化と適正化を行うことにより、高強度と高モジュラスを維持し、印刷耐久性と寸法安定性を向上させたスクリーン紗を得る際の削れ欠点を抑制することができるスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントが得られる。これにより、印刷精度が向上するとともに、高次加工での糸条通過性を向上させることができ、オープニング斑および整経時の張力変動を抑制することも可能である。

図１は、本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントの結晶化度および複屈折を測定する際のサンプリング方法を説明するための概略斜視図である。 図２は、本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメント製糸時の工程（１工程法）を説明するための概略側面図である。

以下、本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントについて詳細に説明する。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、ポリエチレンテレフタレートを主たる構成成分とする単成分ポリエステルモノフィラメントであって、そのポリエステルモノフィラメントの繊維軸に対し垂直な任意の繊維断面において、繊維中心の結晶化度と繊維表面から中心に向かって１μｍの位置における結晶化度との差が４％以下、繊維表面から繊維中心まで任意に少なくとも５点以上結晶化度を測定した際の標準偏差が２以下であり、強度５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、５％モジュラス２．４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。

モノフィラメントにおける製織時の削れ発生の有無は、繊維構造、特に繊維表面層の非晶部分における繊維配向と深い関わりを持つ。ここでの繊維表面層とは、繊維軸に対し垂直な任意の繊維断面において、繊維表面から繊維中心に向って３μｍの位置までの層をいい、一般的には、繊維表面層の非晶部分における繊維配向が高い場合、高配向部位を起点としてフィブリル状の削れが発生しやすいことが知られており、そのため繊維表面層の非晶部分における繊維配向を抑制することが大切である。また、繊維表面層における結晶構造の形成を促進し結晶部分の占める割合を増やすことにより、削れの要因となる非晶部分そのものを減らすことができ、そのことが耐摩耗性の向上につながる。

通常、単成分モノフィラメントは、２工程法を用いた場合など、経時的に繊維表面層の非晶部分が高配向となってしまうため、繊維表面層の非晶部分における繊維配向（複屈折率）が内層に比して高くなる。その一方で、繊維表面層における結晶構造の占める割合が減少し、非晶部分の占める割合が大きくなってしまう（繊維表面層の結晶化度が低下する）ため、製織時に糸条（モノフィラメント）同士および糸条（モノフィラメント）と製織装置間での擦過により、繊維表面層においてフィブリル状の削れが発生する。そのため、繊維表面層における結晶構造の占める割合（結晶化度）が高く、非晶部分の繊維配向が低い態様、すなわち、繊維表面層の結晶化度および非晶配向が内層と同等レベルである、繊維の断面方向において繊維構造が均一なモノフィラメントを得ることが重要となる。

本発明は、ポリエチレンテレフタレートを主たる構成成分とする単成分ポリエステルモノフィラメントに限定するものである。

繊維表面層でのフィブリル化を防止するための別の手法として、鞘成分に低粘度ポリマーを配合する芯鞘化という手法が知られている。しかしながら、この手法では、配向の低い鞘成分ポリマーが油剤とともに粉状スカムとして脱離してしまうという問題が生じる。また、芯鞘型の構造を形成させるために、設備やパックや口金等を複雑化する必要があるため、コストも単成分糸に比して高くなってしまう。これらの観点から、本発明ではあくまで単成分ポリエステルモノフィラメントの耐摩耗性向上を目的としている。

上記状況の中、本発明者らが鋭意検討した結果、繊維軸に対し垂直な繊維断面方向において繊維構造、とりわけ結晶構造の均一性が高い単成分ポリエステルモノフィラメントを発明するに至った。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、テレフタル酸を主たる酸成分としエチレングリコールを主たるグリコール成分とする、９０モル％以上がエチレンテレフタレートの繰り返し単位からなるポリエチレンテレフタレートにより形成される。ただし、１０モル％未満の割合で他のエステル結合を形成可能な共重合成分を含むものであっても良い。

このような共重合成分としては、例えば、酸性分として、イソフタル酸、フタル酸、ジブロモテレフタル酸、ナフタリンジカルボン酸およびオクトエトキシ安息香酸のような二官能性芳香族カルボン酸、セバシン酸、シュウ酸、アジピン酸およびダイマ酸のような二官能性脂肪族カルボン酸、およびシクロヘキサンジカルボン酸などのジカルボン酸類が挙げられる。

また、グリコール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールＡや、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコールなどを挙げることができるが、これらに限られるものではない。

また、艶消剤として二酸化チタン、滑剤としてシリカやアルミナの微粒子、抗酸化剤としてヒンダードフェノール誘導体、さらには難燃剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤および着色顔料等を必要に応じてポリエチレンテレフタレートに添加することができる。

図１は、本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントの結晶化度および複屈折を測定する際のサンプリング方法を説明するための概略斜視図である。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、図１に示されるように、繊維軸を通るように切り出した厚み１μｍの試料切片Ａにおいて、繊維中心軸Ｂに対し垂直な任意の繊維断面Ｃ上に存在する繊維中心Ｄでの結晶化度と、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅでの結晶化度との差が４％以下であることが必要である。

通常、単成分モノフィラメントは、繊維表面層Ｈにおける結晶化度が低く、繊維中心Ｄとの結晶化度の差が大きい（例えば、繊維中心Ｄの結晶化度：約１９％、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅの結晶化度：約１４％）。繊維中心Ｄと繊維表面から中心に向かって１μｍの位置Ｅの結晶化度の差が４％を超えるような場合、非晶部分の占める割合が多く高配向部位において削れを生じさせる。これに対し、繊維中心Ｄと繊維表面層Ｈにおける結晶化度の差を低減する、すなわち繊維表面層Ｈの結晶化度を繊維中心Ｄと同等レベル（約１９％）まで高くすることにより、削れ発生部位である繊維表面層Ｈの非晶部分の割合を減少させ、削れを抑制することができる。繊維中心Ｄと繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅの結晶化度の差は、小さければ小さい方が好ましく、より好ましくは２％以下である。

単成分モノフィラメントは、先述のように通常配向緩和により繊維表面層Ｈの非晶部分が高配向となり、この部分が起点となることによりフィブリル化を引き起こす。このような高配向となる部位は繊維表面のごく浅い部位に存在しており、そのため繊維表面層Ｈ内でも繊維構造の勾配が生じる。すなわち、繊維中心軸Ｂに対し垂直な任意の繊維断面Ｃにおいて、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅにおける結晶化度と、その位置（前記１μｍの位置Ｅ）からさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度が、それぞれ約１４％、約１７％と繊維表面層Ｈにおいて結晶構造差が生じ、フィブリル化を誘起してしまう。そのため、繊維表面層Ｈ内での繊維構造の勾配を低減することが耐摩耗性の向上には重要である。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、図１に示すように、繊維中心軸Ｂに対し垂直な任意の繊維断面Ｃにおいて、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅにおける結晶化度と、その位置（前記１μｍの位置Ｅ）からさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度との差が２％以下であることが好ましく、より好ましくは１％以下である。繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置における結晶化度と、その位置（前記１μｍの位置Ｅ）からさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度の差が２％を超える場合は、繊維表面層Ｈにおいて明確に繊維構造の勾配が存在しており、応力が高配向部位に集中し削れを生じさせることがある。

繊維断面方向における繊維構造の均一性は、繊維表面層Ｈだけに限らず繊維全体において高い方が好ましい。たとえ繊維表面層Ｈと繊維中心Ｄの結晶構造差および繊維表面層での結晶構造の勾配が小さくても、繊維全体として繊維構造に大きなばらつきが生じた場合、局所的な応力集中が伴い、その結果、当該部分でフィブリル化が発生してしまう可能性がある。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、図１に示すように、繊中心維軸Ｂに対し垂直な任意の繊維断面Ｃにおいて、繊維表面Ｉから繊維中心Ｄまで任意に少なくとも５点以上（例えば、図１中のＧ）で結晶化度を測定した際の標準偏差が好ましくは２以下であり、より好ましくは１以下であることを特徴としている。
標準偏差が２を超える場合には、前述の局所的な応力集中が生じフィブリル化が発生することがある。ここでいう標準偏差とは、統計値のバラツキの度合いを表す指標である。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、繊維断面方向の均一性が高いだけでなく、繊維長手方向についても均一性が高いことが好ましい。本発明における特徴として、長手方向に５回連続して破断点のタフネスを測定した際の最大値と最小値の差Ｒが、５以下であることが好ましく、より好ましくは３以下である。上記の最大値と最小値の差Ｒが５を超えるような繊維長手方向に物性ムラが存在する場合、高次加工における糸条通過性が低下し、オープニング斑および整経時の張力変動を生じさせる要因となってしまうことがある。破断点のタフネスは、破断伸度の平方根と破断強度の積で定義される。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、図１に示すように、繊維中心軸Ｂに対し垂直な任意の繊維断面Ｃにおいて、繊維中心Ｄの非晶部分における複屈折Δｎと繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅの非晶部分における複屈折Δｎとの差が０以上１０×１０^−３以下であることが好ましい。繊維中心Ｄにおける複屈折Δｎと繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅにおける複屈折Δｎの差が１０×１０^−３より大きいと、繊維表面層Ｈにおける非晶配向が高くなり、フィブリル状に擦過してしまう傾向があり、より好ましくは０以上５×１０^−３以下である。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、図１に示すように、繊中心維軸Ｂに対し垂直な任意の繊維断面Ｃにおいて、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅにおける複屈折Δｎと、その位置（前記１μｍの位置Ｅ）からさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける複屈折Δｎとの差が、０以上７×１０^−３以下であることが好ましく、より好ましくは０以上５×１０^−３以下である。繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置における複屈折Δｎとその位置（前記１μｍの位置Ｅ）からさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける複屈折Δｎとの差が７×１０^−３を超える場合は、繊維表面層Ｈにおいて繊維構造に勾配が存在しており、応力が高配向部位に集中し削れを生じさせることがある。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントの単繊維繊度は、スクリーン紗用途でのニーズから４０ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、製糸性から４ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。このような細繊度モノフィラメントからハイメッシュスクリーン紗を得る製織工程での負荷や、スクリーン印刷における印刷耐久性および寸法安定性を考慮した場合、原糸には高い強度とモジュラスが必要である。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントの強度は、好ましくは５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、５％モジュラスは２．４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、１０％モジュラスは３．４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。強度が高すぎると、糸条に伸びしろがなくなることにより、製糸工程および製織工程で糸切れが多発してしまうことがあるため、強度は、好ましくは７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、より好ましくは６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。一方、モジュラスが高すぎると、繊維配向が高いため削れが発生することがある。そのため、好ましくは５％モジュラスは４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、１０％モジュラスは５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、より好ましくは５％モジュラスは３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、１０％モジュラスは４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。

また、糸条の破断を防止するためには、強度だけでなく負荷を吸収できるだけの伸度が必要であり、強度と伸度の積の形で表わされるタフネスは２８以上であることが好ましい。

次に、本発明の、繊維断面方向および繊維軸方向の配向均一性を備えた単成分ポリエステルモノフィラメントの製造方法について説明する。

図２は、本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメント製糸時の工程（１工程法）を説明するための概略側面図である。

本発明の単成分ポリエステルモノフィラメントの製造方法は、繊維構造を均一化させる目的から、図２に示すような１工程法が好ましく用いられる。すなわち、図２において、パックハウジング１内の紡糸口金２からポリマー（ポリエステル）を吐出させた後に保温筒３を通過させ、糸条冷却風装置４を経て、１工程法により一旦巻き取ることなく、給油ローラー５、第１ゴデットローラー６を経た後、温度調節保温容器７内の３個以上のホットローラー（第１ホットローラー８、第２ホットローラー９、第３ホットローラー１０）により多段延伸し、第２ゴデットローラー１１、第３ゴデットローラー１２を経て糸条巻取装置１３で巻き取ることが好ましい。これにより、繊維構造の均一性が向上し、加えて高タフネスの糸を獲得することが可能になる。多段延伸を行う際の一段目倍率比率については、トータル延伸倍率７５％以上８５％以下の自然延伸倍率となるようにすることが好ましい。上記の範囲を外れた場合、細化延伸により均一に延伸を行うことができないことがある。

トータル延伸倍率は、目標とする高強度で高モジュラスの糸を得るために、３．０〜６．０倍とすることが好ましい。トータル延伸倍率が３．０倍を下回る場合必要な強度を達成することが、延伸倍率が６．０倍を超えた場合は、高次加工時の負荷に耐えられるだけの糸条の伸びしろがないため、糸切れが多発してしまうことがある。

糸条の紡糸速度、すなわち第１ゴデットローラー６の速度は、４００〜１１００ｍｐｍであることが好ましい。第１ゴデットローラー６の速度が４００ｍｐｍを下回る場合は、糸条の走行を安定化することが困難であり、第１ゴデットローラー６の速度が１１００ｍｐｍを超える場合は延伸前に繊維構造が形成されるため均一な延伸ができなくなり、均一性が失われるだけでなく破断タフネスも低下してしまうことがある。

本発明のような、繊維断面方向における繊維表面層および繊維中心の結晶化度の差が小さい単成分ポリエステルモノフィラメントを得るには、保温筒３の温度制御が重要となる。保温筒３の温度制御を精密に行い、繊維の部分的な配向を抑えた上で１工程法により多段延伸することにより延伸ムラを抑制することができ、均一な繊維構造を形成させることができる。

本発明における保温筒３内雰囲気温度は、２９０℃〜３２０℃であることが重要である。本発明における保温筒内雰囲気温度は、保温領域が１００ｍｍである保温筒３の中心、すなわち紡糸口金面の中心から鉛直下向きに５０ｍｍの位置における雰囲気温度である。雰囲気温度の下限を下回る場合は、吐出されるポリマーの中心部分を含むポリマー全体の配向抑制には不十分であり、部分的に配向した部位が生じることで延伸ムラが発生し、繊維中心と繊維表面層の間で結晶構造差が生じてしまうことがある。特に、下限温度についてはわずかに下回った場合でも破断タフネスの低下や結晶構造差が生じてしまうため、注意が必要である。一方、雰囲気温度の上限を超える場合には、ポリマーの熱劣化により均一性および破断タフネスが劣位となってしまうことがある。雰囲気温度は、３００〜３２０℃がより好ましい態様である。

このように保温筒３の温度制御、特に雰囲気温度を厳密に行うには、保温筒３のシールを強化することが重要である。例えば、保温筒３とパックハウジング１の間に、セラミックファイバーとガラスファイバーからなる高温断熱用フェルトマットを用い保温筒３のシールを行うことが好ましい。

さらに、繊維表面層での結晶構造差、すなわち繊維表面層での結晶化度の勾配を低減し、かつ繊維長手方向において破断タフネス等の物性ムラを低減するには、雰囲気温度の時間変化を考慮しなければならず、時間変化を好ましくは３℃／ｍｉｎ以下、より好ましくは１．５℃／ｍｉｎ以下にすることが好ましい。時間変化が３℃／ｍｉｎを超える場合は、繊維の局所的な配向により繊維断面方向および繊維長手方向において構造にばらつきが生じてしまうことがある。

上記のような保温筒３雰囲気温度の時間変化を制御する方法としては、シール性をさらに強化する必要があり、例えば、保温筒３の材質に熱伝導率１０〜３６０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃の純アルミニウムや純銅を用いる方法や、保温筒３およびパックハウジング１を一体化するなどの手法を用いることができる。

また、高強度で細繊度のモノフィラメントを高速で高倍率延伸する場合、太繊度のマルチフィラメントなどに比べ比表面積が小さいためローラー上で滑りやすく、第１ホットローラー８と第２ホットローラー９間での走行糸条速度にばらつきが生じる。これは、第２ホットローラー９における把持性が低いために生じる現象であり、第１ホットローラー８出口から第２ホットローラー９入り口にかけて速度勾配が生じるとともに、同位置での糸条速度のばらつきも大きくなる。その結果、繊維構造を構築するのに非常に重要な部位である延伸工程において延伸ムラが生じ、繊維断面方向の均一性低下や繊維長手方向の均一性低下が誘起される。よって、第２ホットローラー９には、把持性の高い表面粗度０．８Ｓ以下の鏡面ローラーを用いることが好ましい。

本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、繊維断面方向および繊維長手方向の均一性に優れている。そのため、芯鞘型モノフィラメントに比べ削れやすい単成分モノフィラメントであるにも関わらず、高い強度とモジュラスにより印刷耐久性と寸法安定性を維持した上で、製織時の削れ欠点を抑制することができ、スクリーン紗の印刷精度を向上させることができる。本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントは、スクリーン紗の品位要求が厳しい用途にも用いることができ、例えば、銘版印刷やコンパクトディスクのレーベル等グラフィックデザイン物の印刷などに好適に用いることができる。

次に、本発明のスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメントを、実施例により詳細に説明する。実施例中の評価は、次の方法に従った。

＜糸物性＞
（単繊維繊度）
モノフィラメント原糸を５００ｍかせ取りし、かせの質量に２０を乗じた値を繊度とした。

（強度、モジュラスおよびタフネスの測定）
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／分で破断した際の強度、伸度および５％・１０％伸長時のモジュラスを測定し、それぞれ３回測定した値の平均値を強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、伸度（％）、５％モジュラス（ｃＮ／ｄｔｅｘ）および１０％モジュラス（ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。また、５回連続して繰り返し測定を行い、得られた強度および伸度を用い、伸度の平方根と強度の積からタフネスを算出し、５回測定時の平均値および最大と最小の差Ｒを算出した。

＜繊維構造評価＞
（結晶化度と複屈折の測定）
レーザーラマン分光により、モノフィラメント原糸の結晶化度および複屈折の分布を測定した。測定には、堀場ジョバンイボン社製Ｒａｍａｎｏｒ Ｔ−６４０００を用い、光源にはＡｒ＋レーザー（５１４．５ｎｍ、５０ｍＷ）を使用、１００倍の対物レンズによって１μｍに集光した。ラマン散乱光はシングル モード、スリット１００μｍ、回折格子６００および１８００ｇｒ／ｍｍの条件で、ＣＣＤ検出器により検出した。

試料は樹脂包埋後、ミクロトームにより図１に示すように切片化した。試料切片Ａの厚みは１μｍであり、繊維の中心（繊維中心軸Ｂ）を通るように切り出した。次に、繊中心維軸Ｂに対し垂直な断面Ｃの方向に、繊維表面Ｉから１μｍ内側の位置Ｅ、その位置（前記１μｍの位置Ｅ）からさらに２μｍ中心方向の位置Ｆ、繊維中心Ｄの３点、および繊維表面Ｉと繊維中心Ｄを両端とする任意の５点(図１中のＧ)において、それぞれ３回ずつレーザーラマン分光測定を行い、測定値の平均から換算結晶化度および換算複屈折を算出した。換算結晶化度χおよび換算複屈折Δｎは次の定義により求めた。
・換算結晶化度：χ（％）＝１００×（ρ−１．３３５）／（１．４５５−１．３３５）
・換算密度：ρ（ｇ／ｃｍ^３）＝（３０５−Δν１７３０）／２０９
・Δν１７３０：１７３０ｃｍ^−１付近のラマンバンド半値全幅
（換算密度は、種々のＰＥＴ試料の半値幅から経験的に求めた。）

・換算複屈折：Δｎ（×１０^−３）＝２７５×（Ｒ−１）／（Ｒ＋２）
（・配向パラメータ：強度比Ｒ＝Ｉ１６１５平行／Ｉ１６１５垂直
・Ｉ１６１５平行：繊維方向に平行な偏向配置での１６１５ｃｍ^−１ラマンバンドの強度
・Ｉ１６１５垂直：繊維方向に垂直な偏光配置での１６１５ｃｍ^−１ラマンバンドの強度
（換算複屈折率は、１軸延伸の繊維を標準として求めた。）
＜耐摩耗性評価＞
（強制繰り返し擦過試験）
φ３ｍｍの梨地金属棒に接触角３５°で糸（モノフィラメント原糸）を掛け、梨地金属棒から３４０ｍｍの所で糸張力２．５ｇ／ｄｔｅｘとして把持し、ストローク長３０ｍｍ、速度７００回／分で往復運動を与えた。その後、糸表面の顕微鏡観察を行い、糸表面に削れが確認されたときの往復運動の回数を擦過回数とした。擦過回数３０００回以上を○とし、２５００回以上３０００回未満を△とし、２０００回以上２５００回未満を×とし、２０００回未満を××とし、擦過回数２５００回以上（○と△）のモノフィラメントを合格とした。

＜スクリーン紗製織評価＞
経糸、緯糸共に本発明の各実施例および各比較例のポリエステルモノフィラメントを用いて、スルーザー織機によって常法に従い織機の回転数２００ｒｐｍで３００メッシュのスクリーン紗を製織した際、得られたスクリーン紗の１ｍ^３あたりの削れ欠点発生個数を耐摩耗性の指標とした。また、製織での張力変動の大小を高次加工における糸条通過性の指標とし、下記のとおり耐摩耗性および高次糸条通過性の観点から４段階で総合評価を行い、次の○と△のモノフィラメントを合格とした。
○ ：削れ欠点発生個数が０．０１個／ｍ^３以下、製織時の張力変動が極めて小さい。
△ ：削れ欠点発生個数が０．０１個／ｍ^３以上０．０５個／ｍ^３以下、製織時の張力
変動が小さい。
× ：削れ欠点発生個数が０．０５個／ｍ^３以上０．１０個／ｍ^３以下、製織時の張力
変動が大きい。
××：削れ欠点発生個数が０．１０個／ｍ^３以上、製織時の張力変動が極めて大きい。

あるいは、高次評価不可。

（実施例１）
常法によって重合およびチップ化した固有粘度が０．７８で、酸化チタンを０．５質量％含有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いた。紡糸工程および延伸工程は、図２に示す１工程法によるものである。ＰＥＴをエクストルーダーによって溶融させた後、溶融ＰＥＴは２９５℃の温度に保温した配管内を通過させた後、公知の単成分型紡糸口金２から糸条を紡出させた。吐出糸条は口金面から下方に１００ｍｍの間、パックハウジング１と一体化した保温筒３により積極保温した。保温筒３の設定温度は３７７℃とし、保温筒３の材質には、熱伝導率１９６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃の純アルミニウムを用いた。保温筒３の中心、すなわち紡糸口金面の中心から鉛直下向きに５０ｍｍの位置における保温筒内雰囲気温度を測定したところ、３０１℃で、時間変化は０．９℃／分であった。

その後、糸条冷却風装置４により２５℃の温度のエアーを２５ｍｐｍの風速で糸条に吹き付け、冷却固化せしめた。冷却固化された糸条は、給油ローラー５により紡糸油剤を給油したのち、表面速度１０２４ｍｐｍの第１ゴデットローラー６、表面速度１０３４ｍｐｍ、表面温度９０℃、表面粗度０．８Ｓの鏡面ローラーを用いた第１ホットローラー８、表面速度３２７６ｍｐｍ、表面温度９０℃、表面粗度０．８Ｓの鏡面ローラーを用いた第２ホットローラー９、表面速度４０９５ｍｐｍ、表面温度９０℃、表面粗度２．５Ｓの梨地ローラーを用いた最終の第３ホットローラー１０、表面速度４０９５ｍｐｍ、表面粗度０．８Ｓの鏡面ローラーを用いた第２ゴデットローラー１１および第３ゴデットローラー１２を介した後、巻き取り張力０．５ｇ／ｄｔｅｘとなるように速度が制御された糸条巻取装置１３を用いてポリエステルモノフィラメントを巻き取った。巻取り中は、第１ホットローラー８、第２ホットローラー９および最終ホットローラー１０それぞれを金属製の容器で覆い、各容器の外壁を保温材で覆った（温度調節保温容器７）。このとき、トータル延伸倍率は４．０倍とし、１段目延伸比率（１段目延伸倍率／トータル延伸倍率×１００）は８０％とした。

得られたポリエステルモノフィラメントの単繊維繊度は２６．７ｄｔｅｘ、強度は５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、５％Ｍｏ（モジュラス）は２．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、そして１０％Ｍｏ（モジュラス）は３．７ｃＮ／ｄｔｅｘであった。５回連続測定時のタフネス平均は３１．２であり、最大・最小差Ｒは１．８であった。糸切れなく採取したポリエステルモノフィラメントについて、繊維軸に対し垂直な繊維断面において、繊維中心Ｄ、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅ、その位置からさらに２μｍ中心方向の位置Ｆ、および繊維表面Ｉから中心に向かって５μｍ、１０μｍの位置の計５点においてラマン分光測定を行い、結晶化度および複屈折を求めた。その結果、表１のように、繊維中心Ｄの結晶化度と繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅにおける結晶化度との差が０．８％、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅにおける結晶化度とその位置から２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度との差が０．５％、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅから繊維中心Ｄまで任意に少なくとも５点以上結晶化度を測定した際の標準偏差が０．６であり、繊維中心Ｄの複屈折Δｎと繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅおける複屈折Δｎとの差が４×１０^−３、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅにおける複屈折Δｎとその位置から２μｍ中心方向の位置Ｆにおける複屈折Δｎとの差が４×１０^−３以下であった。

別途、同一の方法によって採取したポリエステルモノフィラメントを用いて、スクリーン紗の強制擦過試験およびスクリーン紗評価を行ったところ、強制擦過試験での擦過回数は３０００回以上であり、製織工程での削れ欠点の発生はなく、製織時の張力変動も非常に小さかった。

（実施例２〜４、比較例１〜３）
実施例２と３および比較例１と比較例２では、保温筒の設定温度を、各々を３８５℃、３７５℃、３６０℃および４００℃に変更し、保温筒３の中心、すなわち紡糸口金面の中心から鉛直下向きに５０ｍｍの位置における保温筒内雰囲気温度を表１のとおり変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でポリエステルモノフィラメントを得た。実施例２では実施例１と大きな差は見られず、実施例３ではタフネスがやや低下し、長手方向のＲがやや悪化したものの、強制擦過試験での擦過回数は２５００回以上３０００回未満であり、製織工程でのフィブリル化も少なかった。一方、製織での張力変動は小さかった。

比較例１では、タフネスが低下し長手方向のＲも大きくバラつきが増大した。また、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心Ｄの結晶化度の差、繊維表面層Ｈにおける結晶化度の勾配（繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅとその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度の差）、および繊維断面方向の結晶化度の標準偏差ともに、実施例１に比べ劣位となり、強制擦過試験での擦過回数は２０００回未満と悪く、製織において削れ欠点が多発し、製織での張力変動は非常に大きかった。

また、比較例２では、やはりタフネスが低下し、長手方向のＲも大きくバラつきが増大した。また、繊維断面方向の結晶化度の標準偏差が劣位となり、強制擦過試験での擦過回数は２５００回以上３０００回未満であった。製織工程ではフィブリル化は少なかったが、タフネス不足起因と推定される糸切れが頻発した。

実施例４では、パックハウジングおよび保温筒を分離し、保温筒とパックハウジング間には、セラミック・ガラスファイバーからなる高温断熱用フェルトマットを用い、雰囲気温度の時間変化を２．４℃／分と大きくした。タフネスのばらつき、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心Ｄの結晶化度の差、繊維表面層Ｈにおける結晶化度の勾配（繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｄとその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度の差）、および繊維断面方向の結晶化度の標準偏差ともに、やや悪化したものの、強制擦過試験での擦過回数は２５００回以上３０００回未満であり、製織工程でのフィブリル化も少なかった。

比較例３では、パックハウジングと保温筒を分離し、かつフェルトマットのシール性をわざと低下させ、雰囲気温度の時間変化を３．５℃／分とさらに大きくした。その結果、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心Ｄの結晶化度の差に大きな違いは見られなかったものの、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心Ｄの複屈折の差、繊維表面層Ｈにおける結晶化度および複屈折の勾配（繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅとその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度および複屈折の差）、および繊維断面方向の結晶化度の標準偏差がともにやや悪化し、タフネスのばらつきが多くなった。強制擦過試験での擦過回数は２５００回以上３０００回未満であり、製織工程でのフィブリル化も少なかったが、製織にて糸切れが散見された。

以上、実施例１〜４、比較例１〜３の結果を、表１に示す。

（比較例４〜６）
比較例４は、延伸方法を一段延伸としたこと以外は、実施例１と同様の方法でポリエステルモノフィラメントを得た。比較例４では、繊維表面から中心に向かって１μｍの位置と繊維中心の結晶化度および複屈折の差、繊維表面層における結晶化度および複屈折の勾配（繊維表面から中心に向かって１μｍの位置とその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置における結晶化度および複屈折の差）、タフネスの長手方向のＲが悪化し、繊維断面方向の結晶化度の標準偏差も悪化した。強制擦過試験での擦過回数は２０００回以上２５００回未満であり、製織工程でのフィブリル化も散見された。比較例５では、２工程法・多段延伸で製糸を行い、比較例６では２工程法・一段延伸で製糸を行い、それに併せて延伸ホットローラー速度を表２のとおり変更した。比較例５、６ともに、タフネス平均値および長手のばらつき、繊維表面から中心に向かって１μｍの位置と繊維中心の結晶化度および複屈折の差、繊維表面層における結晶化度および複屈折の勾配（繊維表面から中心に向かって１μｍの位置とその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置における結晶化度および複屈折の差）、繊維断面方向の結晶化度の標準偏差ともに劣位となり、比較例６の方が悪化度合いは大きかった。強制擦過試験での擦過回数は、比較例５、６ともに２０００回未満、製織で削れ欠点も多発し、製織での張力変動も非常に大きかった。

以上、比較例４〜６の結果を、表２に示す。

（実施例５、比較例７、８）
実施例５および比較例７、８では、紡糸速度およびトータル延伸倍率（延伸ホットローラー速度）を、表３のとおり変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でポリエステルモノフィラメントを得た。実施例５では、強度とモジュラスがやや高くなったものの、それ以外には実施例１と大きな差は見られず、強制擦過試験での擦過回数は２５００回以上３０００回未満であり、製織工程でのフィブリル化も少なく、製織での張力変動は小さかった。

比較例７では、強度およびモジュラスが著しく低下し、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心Ｄの結晶化度および複屈折の差、繊維表面層Ｈにおける結晶化度および複屈折の勾配（繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅとその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度および複屈折の差）、タフネスの長手バラつきおよび繊維断面方向の結晶化度のバラつきが大きく、繊維構造が不均一であった。強制擦過試験での擦過回数については、非常に低配向であるため３０００回以上であったが、強度およびモジュラスが低すぎるため紗に必要な強度を達成できず、繊度も太く印刷精度が低下してしまうことから、高次評価不可であった。

比較例８では、タフネスの長手バラつきがやや大きく、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心Ｄの結晶化度および複屈折の差、繊維表面層Ｈにおける結晶化度および複屈折の勾配（繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅとその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度および複屈折の差）、および繊維断面方向の結晶化度の標準偏差ともに悪化した。その結果、強制擦過試験での擦過回数は２０００回未満、製織にて削れ欠点も多発し、製織での張力変動も非常に大きかった。

以上、実施例５および比較例７、８の結果を、表３に示す。

（実施例６〜７、比較例９〜１０）
実施例６と７および比較例９と１０では、延伸倍率比率および延伸ホットローラー速度を、表４のとおり変更したこと以外は、実施例１と同様の方法でポリエステルモノフィラメントを得た。実施例６と７では、実施例１と大きな差は見られず、強制擦過試験での擦過回数は３０００回以上であり、製織工程でのフィブリル化もなく、製織での張力変動は非常に小さかった。

比較例９では、タフネス平均値が低下し、長手バラつきも悪化した。繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心の結晶化度の差、繊維表面層Ｈにおける結晶化度の勾配（繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅとその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度の差）は実施例１と大きく変わらなかったが、維断面方向の結晶化度の標準偏差については実施例１に比して劣位となった。強制擦過試験での擦過回数は２５００回以上３０００回未満であり、製織工程でのフィブリル化は少なく、製織での張力変動は小さかった。また、比較例１０では、繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅと繊維中心の結晶化度の差、繊維表面層Ｈにおける結晶化度の勾配（繊維表面Ｉから中心に向かって１μｍの位置Ｅとその位置よりさらに２μｍ中心方向の位置Ｆにおける結晶化度の差）、繊維断面方向の結晶化度の標準偏差が悪化し、強制擦過試験での擦過回数は２０００回以上２５００回未満で、製織での削れ欠点が散見され、張力変動も大きかった。

以上、実施例６〜７および比較例９〜１０の結果を、表４に示す。

（比較例１１）
比較例１１では、表面粗度２．５Ｓの梨地ローラーを第２ホットローラーに適用したこと以外は、実施例１と同様の方法でポリエステルモノフィラメントを得た。タフネス平均値がわずかに低下し、長手方向のＲは劣位となった。また、繊維断面方向における結晶化度の標準偏差も悪化し、強制擦過試験での擦過回数は２５００回以上３０００回未満となり、製織工程でのフィブリル化も少なく、製織での張力変動は小さかったが、実施例１に比してやや劣位となった。

比較例１１の結果を、表５に示す。

Ａ：試料切片
Ｂ：繊維中心軸
Ｃ：繊維軸に対し垂直な繊維断面
Ｄ：繊維中心
Ｅ：繊維表面から中心に向かって１μｍの位置
Ｆ：Ｅからさらに２μｍ中心方向の位置
Ｇ：繊維表面Ｉと繊維中心Ｄを両端とする任意の５点
Ｈ：線維表面層
Ｉ：線維表面
１：パックハウジング
２：紡糸口金
３：保温筒
４：糸条冷却風装置
５：給油ローラー
６：第１ゴデットローラー
７：温度調節保温容器
８：第１ホットローラー
９：第２ホットローラー
１０：最終ホットローラー
１１：第２ゴデットローラー
１２：第３ゴデットローラー
１３：糸条巻取装置

Claims (2)

1. ポリエチレンテレフタレートを主たる構成成分とする単成分ポリエステルモノフィラメントであって、該ポリエステルモノフィラメントの繊維軸に対し垂直な任意の繊維断面において、繊維中心の結晶化度と繊維表面から中心に向かって１μｍの位置における結晶化度との差が４％以下、繊維表面から繊維中心まで任意に少なくとも５点以上結晶化度を測定した際の標準偏差が２以下であり、強度５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、５％モジュラス２．４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とするスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメント。
2. 繊維軸に対し垂直な任意の繊維断面において、繊維表面から中心に向かって１μｍの位置における結晶化度と該位置からさらに２μｍ中心方向の位置における結晶化度との差が２％以下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ポリエステルモノフィラメント。

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