ナイロン繊維の製造方法: 用途、選択基準、実践的なガイダンス

繊維ナイロン用の紡糸口金プレートは、直径約 60 mm のディスクに 300 以上の穴を保持できます。すべての穴は、一度に何時間も同じ速度と温度で溶融ポリアミドを押し出す必要があります。 1 つの穴がわずかに熱くなったり、わずかに詰まったりすると、後で染料の縞、端の破損、または完成した生地の仕様の許容範囲外のデニールとして現れます。

ナイロン繊維がどのように作られるかについての簡単な答えは次のとおりです。小さな分子を反応させて長鎖ポリアミドを作り、ポリマーを溶かして細かい穴に押し込み、フィラメントを冷却し、分子鎖が揃うまで引き伸ばします。モノマーの準備、重合、溶融紡糸、仕上げを伴う延伸の 4 つの段階で作業が行われ、それぞれの段階で、デニール、フィラメント数、靭性、伸び、収縮、クリンプ、染料の取り込みなどの測定可能な指紋が繊維に残ります。

テクスチャリングから織り、編み物、染色に至るまで、下流のすべては紡績ラインで生産されたものでのみ機能します。そのため、バイヤーにとって有益な質問は、「ナイロンとは何か」ということはほとんどなく、「どのルート、どの絞り条件、どの公差か」であるのです。

化学: 2 つのモノマーと 1 つの水分子

ナイロンはポリアミドです。その骨格はアミド結合を繰り返しており、鎖の末端に残された遊離アミン基は酸性染料が結合する染料部位となります。そのため、ナイロンは従来の染浴で容易に染色されますが、ポリエステルは 130 °C で分散染料を必要とします。

ナイロン 6,6 はアジピン酸とヘキサメチレンジアミンから作られています。 2 つを組み合わせて塩にし、窒素下でおよそ 270 ～ 290 °C に加熱します。これは縮合重合であり、分子量を上げるために水を追い出す必要がある副生成物です。どちらのモノマーも 6 つの炭素原子を持っており、それが名前の由来です。

ナイロン 6 は、開始剤として少量の水が作用し、約 240 ～ 270 °C で開いて重合する 6 炭素環であるカプロラクタムから始まります。除去すべき水の副生成物はありません。これらのルートからの最初の商用ナイロン繊維は、1930 年代の終わりに市場に届きました。

分子量は反応器の後に起こるすべてを支配し、ファイバーグレードのチップは通常、ギ酸中での相対粘度によって制御されます。低すぎると、スピニングブレイクが増加しますが、粘り強さが低下します。高すぎると、溶融粘度が上昇し、最終的にパック圧力が不安定になり、フィラメントの均一性が損なわれます。

メルトスピニング: チップからフィラメントまで

どちらのポリアミドも溶融紡糸されています。つまり、ポリマーが流動するまで加熱されるため、溶媒の回収は必要なく、プロセスは他の繊維に使用される溶液紡糸よりも安価です。現代の路線の流れはこんな感じです。

1. 乾燥中。ナイロンは吸湿性があるため、チップは水分が約 0.03 ～ 0.05 パーセントを下回るまで乾燥されます。残留水は溶融物を加水分解し、気泡やフィラメントの破損を引き起こします。
2. 溶解と計量。スクリュー押出機は 250 ～ 290 °C でチップを溶解し、ギア ポンプは 1 回転あたり一定の量を供給します。過熱するとポリアミドが急速に劣化します。
3. 濾過。砂または金属繊維のパックがゲル、凝集体、破片を捕捉します。保圧圧力 (多くの場合 10 ～ 20 MPa) は、溶融物の品質を示す最も明確な指標の 1 つです。
4. 押し出し。紡糸口金はフィラメントを成形します。穴の直径は通常 0.15 ～ 0.5 mm で、穴の数によってフィラメント数が設定されます (たとえば、70 デニールの糸の場合は 36 フィラメント)。
5. 焼き入れ。 15 ～ 25 °C のクロスフローまたはラジアル空気によりフィラメントが固化します。冷却が不均一になると断面不均一が生じ、不均一な断面が不均一に染まってしまいます。
6. スピンフィニッシュ。水ベースのエマルジョンが塗布されているため、フィラメントは描画、テクスチャリング、編み物に必要な摩擦と帯電防止動作を実現します。オイルの付着量は通常 0.4 ～ 0.8 パーセントです。
7. 取り上げる。従来のラインは 1,000 ～ 1,500 m/min で巻き取り、第 2 ステップで引きます。高速ラインは 4,000 ～ 6,000 m/分で走行し、後のテクスチャリング用に部分配向糸 (POY) を生成します。

延伸により繊維が強化され、熱処理により繊維が安定します

紡糸口金からすぐにナイロンは弱いです。長いチェーンはもつれ、ランダムな向きで配置されているため、負荷がかかると互いに滑ります。延伸によりフィラメントが元の長さの 3、4、または 5 倍に引っ張られ、鎖が強制的に整列し、結晶化度が高まります。テキスタイルグレードのテナシティは 4.5 ～ 7.5 g/デニールに上昇し、破断点伸びは約 20 ～ 45% の間に制御されます。

次に、ヒートセットによって内部応力が緩和され、クリンプが修正されます。クリンプは、後で工場で生地を加熱したときに糸がどの程度収縮するかを決定します。前のロットよりも 3% 多く収縮した糸は、工場で使用可能な生地幅の 2 ～ 3% のコストがかかる可能性があり、長期にわたる生産では実質的な金額になります。

ナイロン 6 とナイロン 6,6: 類似していますが、互換性はありません

どちらもポリアミドであり、どちらも溶融紡糸されており、どちらも酸性染料で染色されています。その違いは加工窓や出来上がった生地の手に現れます。

柔らかさと染料の深さが重要な場合は、ナイロン 6 を選択してください。耐熱性が重要な場合はナイロン 6,6 を選択してください。熱設定や染色温度を再確認せずに一方を他方に交換することは、よくある間違いであり、費用が高くなります。

フィラメントからファブリックへ: ファイバーの終着点

ナイロンは紡績ラインに大きく 3 つの形態があります。平らな連続フィラメント糸が軽量の織物シェルと裏地に使用されます。かさ高と伸縮性に優れたテクスチャード加工の糸は、水着、アクティブウェア、靴下などに使用されます。 840 ～ 1,680 デニールの高強力糸は、カーペット、ロープ、工業用ウェビングに使用されます。

ニットナイロンメッシュは、繊維の特性が最終製品にどのように反映されるかを示しています。トリコット メッシュは繊維の耐摩耗性と、ヒートセットされて形状が回復する安定した開いた構造になる能力を利用しているため、裏地、スポーツブラ、テクニカル アパレルに使用されています。

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リサイクルナイロン: 異なる原料から作られた同じポリマー

リサイクルナイロンが重要なのは、原材料が化石ベースであり、繊維が生分解しないためです。紡績ラインに戻るルートは 2 つありますが、出力品質は同じではありません。

機械的リサイクルでは、繊維廃棄物、漁網、カーペットを粉砕してフレークにし、再溶解して再紡糸します。エネルギーを節約し、材料が埋め立て地に送られるのを防ぎますが、繰り返される熱履歴により分子量が低下し、汚染が増加するため、通常、生成物はバージンポリマーとブレンドされます。

ケミカルリサイクルでは、廃棄物を解重合してカプロラクタムに戻し、その後再重合させます。ナイロン 6 の場合、このルートは十分に確立されており、ポリマーは紡績時にバージン素材のように動作するため、ケミカルリサイクル糸も同じ仕様を満たすことができます。ナイロン 6,6 の場合、化学反応はより難しく、商業的に稼働している工場はほとんどありません。

認証は購入者が保証を得る場所であり、GRS などの基準は単一のテスト結果ではなく、加工管理文書に依存しています。このウォークスルー ナイロン廃棄物を環境に優しい繊維に変える 手順を詳しく説明します。

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購入前に確認すべきこと

ファイバーの仕様は、多くのことを拒否できる数値が含まれている場合にのみ役立ちます。すべての分析証明書について次のことを要求し、出荷ごとにサンプルを保管してください。

• デニール数とフィラメント数、許容差が記載されています。プラスマイナス 2 ～ 3 パーセントは一般的であり、常に不足すると生地の重量とコストが静かに変化します。
• ASTM D2256 や ISO 2062 などの名前の試験方法による靭性と破断伸び。
• 熱風による収縮は、熱固定後に予想を超えると幅が失われるため、規定の温度で収縮します。
• オイルピックアップは、仕上げが多すぎるか少なすぎると、編み機やテクスチャリング機での糸の動きに影響を与えるためです。
• 二酸化チタンの含有量により光沢と染料の色合いが変化するため、艶消しレベル - 明るい、半鈍い、または鈍い。
• 水分含有量と梱包。ナイロンは湿気の多い輸送中に水分を吸収し、到着時よりも重くなり、粘着性が増す可能性があります。
• 特に染色プログラムまたは原液染色プログラムの場合、ロット間の色合いの一貫性。

ほとんどの主張は、劇的なものではなく、小さな数字で失敗します。たとえば、デニール数が数パーセント軽い、生地の幅を侵食する予想を超える収縮、輸送中に吸湿した湿気などです。これらの数値を紙で比較せずにサプライヤーを切り替えると、それらのコストが予告なく発生します。

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これはどれも珍しい化学ではありません。ナイロン繊維は、チップを乾燥させ、溶かし、濾過し、穴に押し込み、均一に冷却し、引き延ばし、固定するという一連の通常の工業段階を非常にしっかりと行うことによって作られます。

ナイロン プログラムとポリエステルを比較検討している場合、またはバージン ルートとリサイクル ルートを比較している場合は、当社のチームにご相談ください。 蘇州君輝織物 チップ、POY、FDY、DTY ヤーンから編物、織物に至るまで、仕様を最終用途に合わせることができます。