紡糸
[Wikipedia|▼Menu]
ポリアミド繊維用紡糸装置(ドイツ連邦公文書館所蔵)

紡糸(ぼうし、: spinning)は、合成樹脂などの原料を口金から押し出し、引き伸ばして細長い繊維状にする工程である。紡糸技術は繊維工学の中でもとりわけ繊細で、高度な技術要素を含む[1]
紡績、製糸との違い

紡糸は、繊維状ではない原料を、押出成形の技術を応用して長繊維(フィラメント)に加工する工程である。石油由来の化学繊維だけでなく、天然のセルロースを溶解して作られる再生繊維においても紡糸を行う[2]。短繊維から紡績によって作られた糸を「紡績糸」と呼ぶのに対し、長繊維から作られた糸そのものを「紡糸」(または、「フィラメント糸」)と呼ぶこともある[3]

紡績は、英語の綴りは紡糸と同じspinningであるが、短繊維(英語版)(ステープル)を撚ることによりを作る工程である。主に木綿、羊毛などでこの工程が採られるが、化学繊維の短繊維に対し紡績を行うこともある。その場合においても、化繊の短繊維は、紡績の前段階で「紡糸」の工程で作られる[4]

製糸(filature)はカイコが作り出したから生糸を得る工程を指す[5]後述の通り、カイコは紡糸に相当する働きで絹を作り出している。
紡糸法

紡糸は、原料を「とかして(融/溶)」「引き伸ばして」「固める」ことが基本的な原理となる。加熱して融かす溶融紡糸、溶媒に溶かす溶液紡糸があり、溶液紡糸の中でも溶媒を気化させて除去する乾式紡糸、凝固液中に繊維を沈殿させる湿式紡糸が代表的である[6]。溶液紡糸はエネルギー消費が大きく、溶媒回収の必要もあり高コストであるが、高性能繊維を得ることができる[7]
溶融紡糸

溶融紡糸は溶液紡糸に比べると溶媒を使用しないため環境への負荷が低く、製造費も安価である。熱可塑性のある原料に適し、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロンポリプロピレンなどでこの方法が採られる[7]。溶融紡糸は大きく分けて溶融工程(溶解工程)、ドラフト工程、延伸工程、熱処理工程の4工程からなる[8]

溶融工程において、高粘度ポリマーを加熱溶融する。溶融に必要な温度は原料により異なり、ノズル温度ではスチレン・ブタジエンゴム90ポリウレタン170℃(加硫促進剤を配合したものは125℃)、低密度ポリエチレン140?240℃、無定形ポリスチレン200?250℃、結晶性ポリプロピレン220?300℃、ポリカーボネート230?290℃などとなる。安定剤や着色剤を添加する場合には溶融工程で混練される[8]

ドラフト工程では、溶融したポリマー原液を内径0.030?0.150mmの孔をあけたノズル(紡糸口金(英語版))[9]から吐出し糸状にしたのち、吐出速度を超える速度で引き伸ばしつつ融点以下に冷却して固化させる[8]。巻取り速度/ノズル吐出速度の比を「ドラフト比」という[10]。ドラフト比を高めすぎると、ドローレゾナンスと呼ばれる流動不安定性が発現する[1]

均一な粘度のまま孔を通過する必要から、ノズルの内部構造はできるだけシンプルであることが望まれる。孔は等間隔に環状に配列されることが多いが、直線状に配列される場合もある。ノズルの外面は、口金の突出のない平面な円板状とすることで保守性が向上する[11]。円形以外の断面を持つ糸を「異形断面糸」といい、1959年にデュポンにより初めて工業化された。三角形の断面のナイロンは、光沢や汚れにくさをセールスポイントとしてカーペットなどに加工され販売された[12]。繊維に求める風合いや吸水性、染色性などに応じてさまざまな断面形状が採られるが[13]、絹の断面が三角形に近い形状であることから、シルクライク素材と呼ばれる絹に似た光沢を持つ化繊は、三角形の断面とすることが多い。ウールライク素材では、羊毛に似た嵩高性と保温性を持たせるため複雑な断面で紡糸される[12][14]。ナイロンの側面に深い溝を持たせ、溝に含む空気で撥水性を高めた新素材も開発されている[15]

ドラフト工程で得た繊維は、通常は伸びが大きいためそのままでは実用にならない。この繊維を融点以下の適切な温度に加熱し、機械的に引き伸ばすことによって強度を持たせることができる。この工程を延伸という[16]。延伸工程を省略し、毎分6,000?8,000メートルの紡糸を行うPETの超高速紡糸も実用化され[17][18]、さらにポリエステル繊維の毎分14000mの超高速紡糸も開発されている[19][注釈 1]

延伸した繊維を自由な状態で放置すると収縮が起きる。また、使用温度が高くなると収縮が増大する。


次ページ
記事の検索
おまかせリスト
▼オプションを表示
ブックマーク登録
mixiチェック!
Twitterに投稿
オプション/リンク一覧
話題のニュース
列車運行情報
暇つぶしWikipedia

Size:47 KB
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
担当:undef