化学繊維の取得条件
使用するポリマーは、液状または液状でなければなりません。 液体ポリマーは、一定の圧力の下で細かい穴から噴霧する必要があります。 穴から出てくる液体ポリマーがフィラメントに固化できる環境が必要です。
ウェット撮影法
湿式紡糸法では、適切な溶媒中のポリマーの溶液が調製される。 調製された溶液は、適切なポンプの助けを借りて、一定の圧力下で凝固浴内の紡糸口金ヘッドに運ばれます。 ノズルヘッド（ポリマーを凝固させる化学混合物）を備えたバスは、凝固バスと呼ばれます。 この理由は、ポリマーがこの浴中で凝固するためです。 ポリマー溶液; 細い穴からフィラメント状に出てくるのと同じように凝固・沈殿します。
凝固浴の構造は、ポリマーが溶液から固体に変化するように調整されています。 例えば、塩基性溶液に可溶で酸に不溶な高分子物質の塩基性溶液を調製する。 ポリマーが溶解しない酸性溶液が凝固浴として選択される。
乾式射撃法
乾式紡糸法で糸を得るためには、まずポリマー溶液中の沸点が低く、使用する溶媒に揮発しやすい物質を選択する必要があります。 この調製された溶液が一定の圧力でノズルから空気流が流れているチャンバーに噴霧されると、溶媒は急速に蒸発します。 残っているのは、フィラメント状のポリマー材料です。
この方法では、使用する溶媒は揮発しやすく、経済的で入手しやすい不燃性のものが好ましい。 ノズルから出てくるポリマーが熱風の影響を受ける場合は、熱風の代わりに高温の飽和蒸気または高温の窒素ガスを使用します。
ソフトドロー法
熱可塑性を持ち、溶媒に溶けないポリマーをソフトスピニング法でフィラメントにします。 ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンの繊維をソフトドロー法で糸にしています。
溶融ポリマーチップは、ポンプの助けを借りて紡糸口金に運ばれ、フィラメントワイヤに変わります。 フィラメントが高温の閉鎖領域から出てくると、冷たい空気に遭遇して固化します。 この硬さにより固化繊維同士がくっつきません。 それを分厚い束にまとめて包みます。 ただし、束内のフィラメントの数は、ノズルの数とノズル穴の直径によって異なります。 この工程では、フィラメントの直径を制御する必要があります。 配置の各ノズル穴に適切に供給され、同じ直径の穴から出てくるフィラメントが同じ冷却条件下で凝固することを確認する必要があります。 ノズルから出てくる柔らかいフィラメントの固化は、最初のXNUMXメートルの終わりに完了し、次に巻き取り機構を使用して束に収集する必要があります。
フィラメントの冷却と固化は短時間で急速に行われるため、この間に繊維構造が十分に結晶化したり、部分的に伸びたりしても、アモルファス領域の割合はあまり減少しません。 このため、フィラメントの配向が強くないため、繊維強度も高くありません。 必要な物理的特性は、高分子を延伸プロセスにかけることによって付与されます。
ノズルヘッド（紡糸口金）は、得られるフィラメントの直径と同じ大きさの穴がXNUMXつ以上あるヘッドです。 単孔ノズルからの「モノフィラメント」または単に「モノフィル」と呼ばれる単一のフィラメント。 「マルチフィラメント」または「マルチフィル」と呼ばれるフィラメントは、多孔ノズルから得られます。
張力がかかるプロセス
フィラメントの形をとっている糸は、その特性の点で、織物での使用にはまだ適していません。 液体状態から固体状態へのポリマーの急激な転移は、分子鎖の複雑な配置を引き起こします。 延伸は、繊維構造の結晶 (規則的な) 領域を増やすために適用され、その結果、フィラメントに必要な特性が与えられます。 伸張の結果、フィラメントはその長さの 3 ～ 10 倍 (300 ～ 1000%) 伸びます。 延伸されていないXNUMXつの繊維の縦断面を顕微鏡で調べると、内部構造のポリマー鎖が最初は複雑で非晶質であり、その後繊維に沿って配向した結晶領域が形成されることが観察されます。引き伸ばし工程。 この適用後、フィラメントの強度も増加します。
テンションストリングプロセスの作成
伸張プロセスは、速度の異なる 1 つのローラーの間でフィラメントを通過させることによって行われます。 フィラメントは、滑らないように数回巻き付けて両方のシリンダーに配置されます。 ラップするローラーの速度 (v2) は、XNUMX 番目のローラーの速度 (vXNUMX) よりも低くする必要があります。 したがって、第２のローラーがより高速であるという事実のために、フィラメントの長さはローラーの間の領域で引き伸ばされる。 この領域は重力帯と呼ばれます。 XNUMX 番目のシリンダーの速度が最初のシリンダーよりも高いほど、伸びは大きくなります。 延伸-延伸プロセスは、シリンダーまたは延伸領域を加熱することにより、低温でも高温でも行うことができます。
製造工程と合成繊維
人造繊維や合成繊維を製造するには、特定の一連の処理ステップを経る必要があります。
押し出す
押出プロセスは、XNUMX つの段階で調べることができます。
1-原材料の輸送
原料チップは、搬送システムによって押出機の入口に供給されます。 ここからホッパーに投入されます。 ホッパーにあるレベルセンサーが原材料のレベルを制御します。 チップ輸送システムは、原材料の量を希望のレベルに保つように調整されます。
2回投与
押出工程の前に、染料と添加剤が原料と混合されます。 原料と染料を同時に計量し、一定の割合で同時に混合することで、思い通りの色や調子の糸を作ることができます。
3-押出機
粒状の原料は、真空システムによって供給セクションに移され、投与ユニットによって所望の量と比率で染料と混合され、押出機に与えられます。 エクストルーダーは、フィラメント糸の製造において最も重要な部分です。 この部分は、一次ポリマー チップと添加剤が溶融し、ノズルを通過できる粘度に到達することを保証します。 押出機でポリマー チップを溶融するために必要な温度は、使用する繊維の種類によって異なります。 押出機セクションで; 巣箱、じょうご、巣箱にねじ込み、ねじの動きを提供するモーターとヒーター。 漏斗はスクリューの供給ゾーンに接続されています。 漏斗に到達した粒状の原料は、スクリューの回転によってスクリューの供給領域から取り出され、レベルに向かって押し出されます。
押出機での溶融プロセスは、いくつかの段階で行われます。 ポリマーを溶かし、必要に応じてファンで少し冷却して温度と粘度を調整し、最終的にノズルを通過できる粘度に到達します。 押出機では、特定の粘度の溶融物がノズルに入ることができ、この粘度が安定していることが保証されています。 押出機から所望の品質の溶融物を得るために、溶融ポリマーの温度を所望の範囲に保つことが可能である。
金属染色
着色剤と必要な添加剤をポリマーチップと混合して押出機に入れます。 この混合物は一定の割合でなければなりません。 押出機の出口で得られたフィラメントは染色される。 このように粒状の状態で染色することを溶融染色といいます。 溶融状態で染色しないと、繊維は透明（無色）になります。 着色が必要な場合は、後で塗装します。 溶融染色はオプションのプロセスです。 ただし、一部のポリマー (ポリプロピレンなど) は、溶融状態でしか染色できません。 ポリプロピレンは糸や布に染色することはできません。 ポリマーが溶融している間、染料と糸の最終用途の両方を助けるために、いくつかの添加剤が添加されます。 この混合物はマスターバッチと呼ばれます。 このマスターバッチ原料と原料チップの間でドーズ量調整を行います。
濾過
溶融ポリマーがレベルに達する前に、一連のフィルターを通過します。 したがって、溶融ポリマー中に存在する可能性のある異物（あらゆる種類の粒子、ゲルなど）は、レベルに達する前に分離されます。
これらの不純物がふるいにかけられずにフィルターを通過すると、ノズル穴を詰まらせるか、ファイバーに沈降して、後のプロセスでファイバーの性能を低下させます。 そのため、押出機を通過したメルトは、ノズルに到達する前にフィルターを通過することで異物と分離されます。
FLAMENT 仕上げとフロート
フィラメント製造システムで最も重要なステップは、溶融ポリマーをノズルに通すことです。 フィラメント製造の最終段階であるこの部分では、押出機を通過したポリマー溶融物が、一定の温度と圧力でフィラメント製造ヘッド (ノズル ブロック) に送られます。 ノズルから出てくるポリマーは、まだ糸の品質を獲得していない液体の塊であり、非常に高温で流動します。 この液体は、固化できる媒体に噴霧されます。 ノズルプレートを見ると、穴がたくさん開いている構造になっています。 ノズルプレートの穴数は、モノフィラメント生産用の穴数です。 フィラメント糸のノズルの穴数は、通常10～150個です。 短繊維生産の始まりであるトウ生産では、ノズルに数万個の穴があります。 通常、ノズル穴は丸穴です。 このようにして、丸い繊維断面が形成される。 ただし、特殊な形状のノズル穴も使用されます。
凝固（固化）
ノズル内で特定の温度と圧力で噴霧されたポリマー溶融物は、凝固する環境に送られます。 凝固はさまざまな方法で行われます。 これらは; 高温蒸気、冷気または凝固浴法。 非常に高温で流れてノズルから出てくる液体塊は、この部分で凝固し、フィラメントになります。 この液体塊の固化プロセスは、糸が得る強度と伸び特性に重大な影響を与えます。
テンションタッチ
フィラメントを取得した後。 繊維中の配向されていないアモルファス領域の比率が高いことが観察された。 延伸は、繊維構造の結晶領域を増やし、その結果、フィラメントに必要な特性を提供するために実行されます。 延伸工程により、アモルファス領域の割合が減少し、結晶領域の割合が増加する。 したがって、繊維の明るさ、引張強度、および柔軟性の特性が向上します。 さらに、一定数の糸が得られます。
ストレッチ - 引っ張りプロセスは、同じ方向に回転するローラーの間で実行されます。 ノズルから取り出されたフィラメントが加工領域に運ばれている間に、ローラー（ゴデット）によって引き伸ばされます。 フィラメントは、異なる速度のローラーの間を通過します。 これらの円柱は互いに一定の距離にあり、2 番目の円柱の速度は 1 番目の円柱よりも高速です。 このように、6,6 つのシリンダーの速度差によってドラフトが発生します。 延伸プロセスは、高温 (ポリプロピレンなど) または低温 (ポリアミド 2 など) で行うことができます。 ローラー間の速度差とローラーに与えられる熱のおかげで、フィラメントの引き伸ばし - 引っ張りプロセスが完了します。 ストレッチ - ストレッチ ゾーンは、使用する機械の構造に応じて 3 つまたは XNUMX つのゾーンで構成できます。
潤滑および帯電防止処理
繊維の処理中。 繊維と金属の摩擦を減らし、滑らかで低い張力を提供することにより、繊維の摩耗を防ぐために潤滑が必要です。 フィラメントは、合流して糸を形成するポイントの直後に潤滑されます。 潤滑プロセスは、スピン仕上げオイルで行われます。 スピン仕上げオイルは、帯電防止剤、殺菌剤、防錆剤の特別な混合物で構成されています。 スピン - フィニッシュオイル; 準備油、仕上げ油、保護油、スピン仕上げなどの名称で定義することもできます。 スピン仕上げ油は、純粋な形で、または水とエマルジョンを形成することによって与えることができます. 回転するローラーの表面に形成された皮膜層を糸に接触させたり、ガイドを通過させながらガイドに塗布したオイルに糸を接触させたりして塗布することができる。 フィラメント; 最初に糸に変換され、次に布に変換された後、紡績仕上げ油の作業が完了します. 糸や生地を染める直前に洗い流すことが多いです。
潤滑によって得られる特性は次のとおりです。
1-フィラメント同士の接着力を高めます。
2-摩擦を減らすことで繊維が損傷するのを防ぎます。
3-静電気を軽減します。
4-糸切れの回数を減らします。
5-糸の染料分布を改善します。
6-バクテリアの増殖を防ぐことで、フィラメントの寿命を延ばします。
7- 高い撮影速度でより効率的に機能します。
つや消し
化学繊維本来の光沢を必要に応じて落とす加工です。 このために、二酸化チタンなどの白色顔料が使用されます。 これらの物質をポリマー溶液に添加することにより、鈍くなります。 ポストマットとは対照的に、非常に高い湿潤堅牢度を備えています。
カービング
線引き工程を経て潤滑されたフィラメントケーブルは、テクスチャリング工程に入ります。 糸に必要なボリュームとしなやかさを持たせるためのカール加工です。 破るプロセスでテクスチャー加工。 それは多くの方法で合成繊維に適用されます。 スタッキング ボックスおよびエア ジェット テクスチャリング方法は、一般に、機械で利用可能なワンステップ システムで使用され、ストレッチ後に適用されます。 スタッキングボックスによる加工工程では、糸は蒸気や熱風で加熱された加工室に運ばれます。 この部分で糸をカールさせ、圧縮空気で排出します。 クリンプされた糸は冷却ドラムに到達し、適切に冷却されます。 テクスチャリング ユニット内のフィラメントに一定の入口張力を与え、プロセス中の温度を一定に保ち、各フィラメントを個別にカールさせる必要があります。 さらに、糸は一定の張力でテクスチャリング ユニットから取り出され、この糸は冷却されなければなりません。
BCF（バルク連続フィラメント）と呼ばれるポリプロピレン糸の製造技術では、エアジェットテクスチャリングユニットが使用されます。 糸は空気によって必要な熱にされ、織り目加工されます。
空気は、個別のチャネルを通じて各テクスチャリング ジェットに供給されます。 各ジェットの入口にあるサーモスタットの助けを借りて、空気の温度が常に一定に保たれます。 追加の XNUMX 番目のヒーターを使用すると、テクスチャリング プロセス中にすべてのジェットの熱的連続性が確保されます。 これにより、生産中断後すぐに高品質の糸を加工することができます。
固定
糸の製造後だけでなく、フィラメントの製造中も糸に固定を適用できます。 固定; 湿熱または乾熱で寸法安定性を得るプロセスです。 あらゆる種類の繊維素材に固定できます。 ただし、合成繊維の加工では特に重要です。 製造時に熱可塑性繊維に曲げや延伸などの加工を施すと、分子間結合が変形するためです。 結合の変形により、曲がったフィラメントに歪み抵抗が生じます。 ただし、この抵抗を取り除くと、フィラメントは元の状態に戻る傾向があります。 テクスチャリングプロセスの最も重要なポイントは固定です。 このプロセスでは、糸を軟化点まで加熱し、フィラメント間の張力を下げ、弛緩を確保する必要があります。 固定によって熱可塑性材料で作られた繊維の内部張力は、熱によって緩和されます。 テクスチャ加工されたフィラメントは、固定プロセス後にボビンに巻き取られます。 ただし、一部のフィラメント製造システムでは、固定前に芯出し、巻き取り、撚りのプロセスが実行されます。 これらのプロセスの後、固定は別のマシンで行われます。 まず、ポリプロピレン（BCF）ポリマーから糸を製造する場合にのみ、固定工程の前に行われる芯出し、巻き取り、撚りの工程を説明し、その後、すべての合成糸の固定工程で使用される固定方法について説明します。 .
ステッチング
テクスチャリングによって必要なボリュームと柔らかさを得たフィラメントが完全な糸の形になるように、少しねじります。 BCF (PP) ヤーン製造技術では、この撚りの代わりにセンタリングによってフィラメントに必要な凝集力が得られます。 センタリングの目的は、特定の点でフィラメント束を絡み合わせ、このようにして集合的な糸構造を取得することです。
巻き取り
センタリングから出てきた糸は、巻き取られる準備ができています。 BCF製糸機の最後の部分が糸巻き工程です。 巻き上げ速度も生産速度です。 糸の巻き取りプロセスは、糸の繊維特性を変えることなく完璧なパッケージを作成する必要があります. BCF製糸技術では全自動ワインダーを使用。 巻線を全自動にすることで誤差を最小限に抑えます。 BCF精紡機の効率は、ボビン巻部の効率で決まります。 最新のフィラメント糸生産システムはますます高速で稼働するため、ボビンの交換時間は短くする必要があり、ボビンの交換はより頻繁に行う必要があります。 これには、非常に迅速な手動交換または可能な限り高度な自動化が必要です。
ねじれ
BCF製糸機からボビンとして出てくる糸をカーペット用糸として使用する場合は、撚り加工を施します。 一般に、BCF 機での糸のセンタリングは、糸に必要な凝集力を与えるのに十分ではありません。 ポリプロピレン BCF カーペット糸には、通常、80 対 150 の撚り機が使用されます。 糸の細かさ (テックスデニール) に応じて、XNUMX メートルあたり XNUMX 回または XNUMX 回の撚りがかけられます。 製造された XNUMX 本以上の糸をここで撚り合わせることができます。
固定方法
糸が撚られた後、糸はこの撚りを維持することが要求されます。 これは、固定プロセスによってのみ達成できます。 固定プロセスは、一般に XNUMX つの異なる方法で適用されます。
飽和蒸気技術
飽和蒸気技術により、フィラメントは安全に軟化温度に達します。 飽和蒸気技術で固定する機械の動作原理は次のとおりです。 糸はクリールから取り出され、スプレッダー ヘッドによる張力をかけずに、穴の開いたステンレス スチール製のエンドレス コンベヤー ベルトに置かれます。 このプロセスの結果として、フィラメントは自由に引っ張られ、糸に適切で規則的なクリンプが得られます。 次に、糸は冷却ユニットを通過し、定着トンネルに入ります。 固定トンネルでは、糸は純粋な飽和蒸気と高温 (150oC) で処理されます。 糸のねじれを完全に固定し、そのねじれと分子構造に影響を与える熱衝撃を受けます。 固定糸層は冷却装置を通過し、巻き取る前にアキュムレーターに蓄積されます。 糸は互いに分離され、巻取り機で円錐形または円筒形のボビンに巻き取られます。 したがって、糸切れまたはドッフィング中の待ち時間がなくなります。
熱風テクニック
130つ目の方法であるこの方法では、熱風または過熱水蒸気を使用して定着処理を行います。 熱風や熱蒸気を使用すると、繊維に必要な温度を超えてしまいます。 ポリプロピレンの軟化点は非常に低いため (5oC)、高温に非常に敏感です。 熱風を使用する場合、空気の温度変動は 140oC を超えてはなりません。 作業温度が分解点（XNUMX℃）に近いためです。 PPの使用面積はカーペット糸を基準としています。 定着処理により、カーペットの耐摩耗性、寸法安定性、塗料の密着性、表面の凹凸が改善されます。
重合反応
ポリマー; 個々の分子が結合した結果として生じる大きな分子鎖です。 集まってポリマーを形成する分子のそれぞれは、モノマーと呼ばれます。 重合度とは、ポリマー鎖中の繰り返し単位またはモノマーの数を指します。 ポリマー材料の分子サイズを決定するには、重合度を知る必要があります。 繊維は重合反応の結果であり、さまざまな化学物質の合成によって形成されます。 まず、重合反応のXNUMXつによってポリマーが形成され、次にこれらのポリマーから繊維が得られます。 繊維は合成ポリマーから作られます。 合成ポリマーは、XNUMXつの反応の結果として得られます。 合成ポリマーと、これらの反応によって得られたポリマーから生成される繊維を提供する重合反応の例が示されています。 この表は、人造繊維のグループ分けの基礎にもなります。
重合
これは、モノマーには存在しない活性中心の形成によって起こる反応です。 ポリマーは、形成された活性中心からのモノマーを組み合わせることによって得られます。 ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレンなどこれは、繊維が製造されるポリマーを得るために使用されます。
ポリアディション
二重結合を含む分子が別の分子に付加する重合反応です。 ポリウレタン等これは、繊維が製造されるポリマーを得るために使用されます。
重縮合
これらは、モノマーが少なくとも 6,6 つの反応基を持ち、その結果、低分子量化合物 (水、アンモニアなど) が放出される反応です。 ポリエステル、ポリアミドXNUMXポリウレタンなど繊維の原料となるポリマーを得るために使用されます。
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