日本化学繊維協会と炭素繊維協会は
2014年7月1日に統合しました

写真で見る合成繊維の製法

ポリエステル繊維の製法

紡糸

ポリエステル繊維の原料はテレフタル酸とエチレングリコールという2つの化学物質で、元をたどると両方とも石油や天然ガスから作られています。

石油→ナフサ→パラキシレン→テレフタル酸
石油、天然ガス→エチレン→エチレングリコール

テレフタル酸とエチレングリコールを縮合重合させると「ポリエチレンテレフタレート(PET)」という高分子ができます。これを熱で溶融して、細い孔がたくさん開いたノズル(口金)から押し出して空気中で冷却し、繊維化することによりポリエステル繊維となります。(溶融紡糸)

  • 原料のポリエステルチップ原料のポリエステルチップ
  • 溶融紡糸巻取装置溶融紡糸巻取装置
  • 溶融紡糸装置模式図溶融紡糸装置模式図

原料のポリエステルチップを溶融押出し機(エクストルーダー)から、ギアーポンプ(計量器付き小型押出しポンプを経由して、細い孔が多数開いたノズル(口金)から繊維形状に押出して、巻き取られ延伸(長さ方向に引き伸ばす)した後、巻き取られます。

  • 原料のポリエステルチップ紡糸の状況
  • 溶融紡糸装置模式図ノズル(口金)

口金には様々な形状の孔が開けられ、この孔の形状によりさまざまな断面形状をもつ繊維が生み出されます。同じ素材でも断面形状によって風合いなどが変わり、吸水性などのさまざまな特徴や機能性を付与することができます。

  • 丸孔(通常断面糸製造用)丸孔(通常断面糸製造用)
  • Y孔(異型断面糸製造用)Y孔(異型断面糸製造用)
  • 一般的な異型孔形状一般的な異型孔形状

長繊維(フィラメント)と短繊維(ステープル)

繊維には、絹のように連続した長さを持つ長繊維(フィラメント)と、木綿や羊毛のように短い糸が絡み合ってわた状になった短繊維(ステープル)があります。

長繊維(フィラメント)は、多くの場合は数十本の糸を撚り合わせて1本の糸にして使用(マルチフィラメント)しますが、釣り糸や歯ブラシの毛のように、撚り合わせず1本で使う(モノフィラメント)こともあります。

短繊維(ステープル)は、わた状のまま布団などの詰め物として使われるほか、紡績されて糸にされて使われます。その際に綿や羊毛などの他の糸と混ぜて紡績(混紡)することで、様々な性質の糸を作ることができます。

  • 長繊維(フィラメント)長繊維(フィラメント)
  • 短繊維(ステープル)短繊維(ステープル)

ポリエステル長繊維(フィラメント)の製造

長繊維(フィラメント)には、工程中で延伸や熱処理を行い、そのまま織りや編みに直接使われるFDY(Fully Drawn Yarn=生糸)と、紡糸後に仮撚などの追加工を施すことで様々な用途に展開されるPOY(Partially Oriented Yarn=半延伸糸)があります。

  • FDYの紡糸巻取装置FDYの紡糸巻取装置
  • POYの紡糸巻取装置POYの紡糸巻取装置

ポリエステル短繊維(ステープル)の製造

  • ステープルトウの紡糸

ステープルトウの紡糸

  • ステープルトウカッター
  • ステープルトウカッター

ステープルトウカッター:束にしたステープルトウを一定の長さにカットし、わた状にします。

  • FDYの紡糸巻取装置

ベールを作る機械:カットされたわた状のステープルは、一定量になるよう圧力をかけて圧縮され、ベール状に梱包され出荷されます。

ナイロン繊維の製法

ナイロン繊維には様々な種類があり、代表的なものがナイロン6とナイロン66です。
ナイロン6はカプロラクタム、ナイロン66はヘキサメチレンジアミンとアジピン酸を原料として用いる製法が主流です。
紡糸する方法はポリエステルと同じ溶融紡糸です。

アクリル繊維の製法

アクリル繊維の原料はアクリロニトリルで、石油や天然ガスから作られたプロピレンに、アンモニアと酸素を合成させて作られたものです。

このアクリロニトリルと共重合体モノマーを重合してポリアクリロニトリルを作り、それを溶媒で溶かして粘性のある液体にします。
その後、ノズル(口金)の細い孔から、凝固液と呼ばれる液体の中に向けて繊維状に押し出します(凝固浴)。すると、凝固液との化学反応によってポリアクリロニトリルが液体の中で再生し、アクリル繊維になります。(湿式紡糸)

資料写真ご提供:株式会社TMTマシナリー様、株式会社化繊ノズル製作所様