合成繊維の開発により、今日では極細繊維の製造が可能になりました。 従来の方法で製造された繊維よりもはるかに細かいマイクロファイバーの重要性は、それらが提供する物理的および快適な特性とともに増加しています。 主にポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、アクリル、ビスコースから製造されるマイクロファイバーの製造方法が開発され、多くの用途が見出されています。
マイクロファイバーの開発は60年代に日本で始まりました。 最初のマイクロファイバーは、博士の繊維研究所の化学者である東レ株式会社によって作成されました。 1960年代半ばにミヨシ・オカモトによってスエード調のレザー素材として登場。
マイクロファイバーの生産は、アサヒ、カネボウ、クラレ、三菱、レーヨン、東レ、帝人、デュポン、レンチングなどの企業によって行われています。
最も生産されている人造マイクロファイバーは、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、アクリル、ビスコースで構成されています。 使用目的に応じて、マイクロファイバーは長繊維または短繊維の形で製造されます。 マイクロファイバーは、従来の繊維と比較して、高級感のある外観、改善された物理的特性および取り扱い特性、および高いレベルの着心地を生地に提供します。 そのため、近年マイクロファイバーへの傾向が強まっています。 マイクロファイバーは、高品質の衣服、イブニング ドレス、スポーツウェア、ホーム テキスタイル、工業製品など、多くの分野で広く使用されています。
マイクロファイバーという用語を定義する際、一般に、dtexまたはデニールで表した繊維の直径またはフィラメント数が考慮されます。 従って、０．１～１．０ｄｔｅｘの範囲の繊維はマイクロファイバーとして定義される。 0,1dtexより細い繊維をスーパーマイクロファイバーと呼びます。
マイクロファイバーは、ウールの 40 倍、綿の 30 倍、シルクの 10 倍の細さです。
マイクロファイバーの生産は、連続フィラメントとステープル ファイバーの 2 つに分けられます。
1-連続フラメント (連続) 生産
連続フィラメント製造方法;
- A-直接紡糸（従来の紡糸）
- B-バイコンポーネント撮影法
それは2つの方法で実行されます。
A-直接紡糸法（従来法）
従来の繊維紡績で知られているように、ポリマーは気体（多くの場合空気）または溶液に押し込まれ、次に引き出されます。 ポリマーがノズルを通過する前に、ポリマーは溶融するか溶液になります。 溶融によってノズルにポリマーを送ることは、溶融物から繊維を引っ張ることと定義され、ポリマー溶液を使用することは、溶液から繊維を引っ張ることと定義される。 マイクロファイバーの製造では、溶融物から繊維を引き出す方法が一般的に使用されます。 極細繊維の生産に従来のドラフトシステムを適用すると、繊維の破損、フィラメントの太さの変化、ノズルの目詰まり、糸のフィラメント間のデニールのばらつきなどの問題が発生します。.
したがって、これらの問題を解決するために、Mukhopadhyay と Nakajima という研究者は、マイクロファイバーの製造に関する次のような問題を検討しました。
ポリマー粘度の最適化 (収縮温度が高いと粘度が低下します)
ノズル設計の最適化 (均一な冷却が得られるようにノズル穴を配置)
ノズル下雰囲気温度の最適化（冷却速度の制御）
フィラメントの適切なスプライシング (レベルに最も近いアセンブリ)
ファイバードローの最適化 (紡績張力の制御)
低速撮影 (滑らかなポリマー配信)
ポリマーが純粋であることの確認 (高度なろ過)
ここ;
- シューティングヘッド
- ノズルシステム
- ストレート
- ポリマー溶融
- スピニングヘッド断熱材
- 断熱板
- 送風機
8.熱凝固ゾーン
- 射撃線
- 列を引っ張る
- 潤滑ローラー
- デリバリーシリンダー
- サルマ
- 断熱板
- 送風機
- エアベントプレート
- ガイド
ユニカ株式会社0,3 ～ 0,5 デニールの範囲のマイクロファイバーを製造した最初の会社です。 旭化成工業株式会社同社はその後、ポリマー溶融粘度、ノズル設計、ノズル下の周囲温度、およびフィラメントをまとめる方法を最適化することにより、0,1 ～ 0,3 デニールの範囲のより細いマイクロ ポリエステル繊維を開発しました。 ユニカ株式会社0,3 デニールよりも細いマイクロファイバーを製造するために、同社はポリマーの溶融粘度を 950 ポイズ、ノズル穴の断面積を 3,5 10 cm、レイアウトの 1 ～ 3 cm 下の周囲温度を 200 にしました。 ºC、および描画されたフィラメントは、レイアウトの 10 ～ 20 cm 下にありました。 旭化成工業株式会社0,15 デニールよりも細いポリエステル マイクロファイバーを製造するために、同社はポリマーの溶融粘度を 480 ポイズとして使用します。 (態勢: 絶対 粘度の単位 )
ノズル穴の断面積を 1,0 10 cm、配置の 1 ～ 3 cm 下の周囲温度を 150 ºC にし、引き出されたフィラメントを配置の 20 ～ 70 cm 下に集めました。 直接紡糸法は、単純で制御が容易であり、XNUMX つの成分の分離や第 XNUMX 成分の除去などの複雑な延伸後のプロセスを必要としないという利点があります。
B-バイコンポーネント撮影法
バイコンポーネント撮影法;
それは3つの方法で実行されます。
1-海の島方式
海に浮かぶ島型は、互いに混ざり合わないXNUMXつの成分をバイコンポーネント法で繊維を引き伸ばして形成されています。
一方のポリマーが海を作ると、もう一方のポリマーが海に投入されます。 この場合、繊維の一部は島成分で、残りは海成分です。 マイクロデニールのフィラメントは、繊維が布地になった後に海洋ポリマーを溶解することによって形成されます。 したがって、紡績およびファブリック形成プロセスは、標準的な単一ポリマー繊維の場合と同じです。
図からわかるように、XNUMX つの成分からなるポリマー ストリームが結合して XNUMX つのストリームを形成します。
2 つのコンポーネントから成るポリマー ストリームは、得られたフィラメントの太さを決定します。 延伸後のフィラメントの数は、5 ～ 12 デニール (20 ～ 100 ミクロン) の間で変化します。 海洋ポリマーが除去された後、残りの島状ポリマー繊維は直径 800 ～ 24 ナノメートルになります。 島の成分は通常ポリエステルで構成されています。 ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンも島のコンポーネントに使用される他のポリマーです。 一方、マリンポリマーは、PVAやコポリエステルなどの水溶性ポリマーで構成されています。 海の島製法は別途費用がかかりますが、スエード調の合成皮革製品への応用に成功しています。 この方法は、細かいフィルターやクリーニングクロスにも使用されています。 非常に細いマルチフィラメント糸の島の数は、ノズルの設計によって異なります。 島成分と海成分の比率は、各成分の重力によって決まります。 過去数年間に32本と64本の島繊維が生産され、これらの繊維はウルトラスエードや人工皮革などの製品に使用されました. 今日、商業的に使用されているのは、主に 600 の島繊維です。 株式会社ヒルズ彼の会社は後に繊維の島の数を 900 と XNUMX に増やしました。
アバブヒルズ株式会社同社が製造した 25、37、64、および 600 島繊維の断面が示されています。 島は繊維の約80%、海は繊維の約20%を占めています。 島フィラメントは、島ポリマーの質量の 65% を超えると正方形になります。
2-分離方法
これは、マイクロファイバー製造で使用される最も古い方法の XNUMX つです。 この方法では、互いに混ざり合わないXNUMXつの異なるポリマー繊維が、ケーキのスライスまたは三角柱の形で配置されます。 分離法が海島法と異なる点は、第XNUMX成分を解凍して除去するのではなく、第XNUMX成分と同様に第XNUMX成分を繊維に含ませることです。 繊維は、一般的に PET とナイロンから製造されます。 最近では、コポリエステル繊維がナイロン繊維に取って代わりました。 ポリアミド／ポリエステルまたはポリエステル／ポリオレフィンも好ましい組み合わせである。 分離法によって製造された繊維は、ドレープ性、柔らかさ、かさ高さ、滑らかさ、審美性、快適性に優れているため、人工皮革、クリーニング クロス、シルクのような生地、通気性の高い防水生地の製造に使用されます。従来のポリエステル繊維との比較。 分離法によれば、繊維形成は様々な方法で行われる。 一般に、これらの方法では、ポリマー成分が合理化されます。 次に、繊維は、さまざまな機械的または化学的プロセスによってケーキスライスの形でセクションに分割され、マイクロファイバーが形成されます。 ポリマーは性質が異なるため、膨潤、収縮、および収縮固化後に生じる機械的応力によって XNUMX つの成分に分けられます。
この原則に従って適用される方法
第１の方法では、２つの分離可能なポリマーを有する複合繊維が最初に形成され、次いで繊維がベンジルアルコールまたはフェニルエチルアルコールで処理されて、これらの結合繊維が分離される。
第２の方法では、分割可能な複合繊維が再び形成され、分離プロセスは熱水溶液または乾燥状態で機械的に実行される。
株式会社ヒルズこの技術を使用して、彼の会社は 2 ～ 4 デニールのフィラメントの糸を製造しました。 布の形態では、中程度の苛性（ＮａＯＨ）溶液を布に適用して繊維を分離した。
3 番目の方法では、組み合わされた繊維を水圧または機械的に針で切断し、断面を分離します。 非常に細い繊維は、「*」と「+」の形をした特別に設計されたノズルで作られています。 コンポーネントは、「+」形状のノズルで 4 つのセクションに分かれています。 「＊」形状のノズルで分割数を増やしました。 分離法により製造された繊維の「*」形状の断面を以下に示します。
図に見られるように、繊維はパイのスライスの形で 8 つの三角形のセクションに分割されます。 繊維は、さまざまな数の三角形セグメントに分割できます。 16 および 32 スライスは、一般的に使用されるスライス番号です。 分離後、ほとんどのフィラメントは 0,1 デニール未満のサイズになります。 ナイロンとポリエステルからなる繊維は、通常 16 の部分で作られています。 コストの関係でナイロンが10～15％、ポリエステルが80～85％の割合で使用されています。
3層タイプ（サイドバイサイド複合繊維）
6 つの非相溶性ポリマーが 0,2 成分ノズルから同時に噴霧され、互いに平行に並んで異なる層が形成されます。 これらの繊維から製造される繊維製品の外観、取り扱い、および物理的特性は、ポリマーの種類、断面、および 0,3 つの成分の比率を適切に選択することによって異なります。 ポリエステルとナイロンが一般的です。 ポリエステルとナイロンXNUMXの複合繊維をXNUMX～XNUMXデニールのフィラメントに分割。
2- STAP FIBER での生産
短繊維の形でのマイクロファイバーの製造は、不織布表面製造方法を使用して行われます。
製造 ：
A-メルトブローン
B-フラッシュスピニング
C- エンドレス ファイバー スプレッド (スパンボンド)
Dポリマーブレンド紡績（ポリマーブレンド紡績）
それは方法を含めて4つの方法で実行されます。
A-溶射の方法
メルト スプレー法の最も重要な特徴は、溶融ポリマーがマイクロファイバー ウェブの形成のために高速熱気流で引き出されることです。.
この方法では、ポリマーはまず押出機で溶融され、ろ過工程を経てポンプで紡糸ヘッドに送られます。 ここで、ノズルから噴出された溶融ポリマーは、ノズルのノズルで高速の熱風に直接さらされます。
このようにして、繊維と空気の混合物が形成される。 溶融条件、繊維の形状および温度に応じて、繊維の紡糸は、6000 ～ 30000 m/min の速度で空気で行われます。
高温で繊維を延伸するため、繊維の融解温度に応じて空気温度を調整します。 次のステップでは、冷風を当てます。 冷たい空気が熱い空気と混ざり合い、ポリマーが凝固します。 細くなった繊維は、最終的に下部にあるコレクターに落ち、チーズクロスを形成します。 微細繊維構造は、紡糸ヘッドの出口で非常に低い粘度のポリマー溶融物を必要とします。 そのため、溶融延伸法で用いられる従来のポリエステルよりも溶融ポリマーの粘度が低くなる。 溶融温度が高いと粘度が低くなります。 空気速度と空気温度は、繊維の特性とウェブの品質を大きく左右します。. 現在、マイクロファイバーの製造には、メルト スプレー法が広く使用されています。 その最大の利点は、非常に細いノズルを必要とせずに、非常に細い繊維を高速で製造できることです。 ろ過、衛生、吸収性を必要とする製品に広く使用されています。 この方法では、直径が 1 ～ 5 ナノメートル未満の繊維を製造することが可能です。 製造された繊維の強度は低い。 繊維の直径は、繊維に沿って、また繊維間で大きく異なります。 ポリマーから直接テキスタイル表面を作成する機会を提供できるこの方法のもうXNUMXつの欠点は、製造設備のコストが非常に高いことです。
Bフラッシュスピニング法
この方法では、最初にポリマーを高温高圧下で溶媒に溶解します。 ここでの温度は、溶媒の沸点より上でなければなりません。 次いで、ポリマー溶液をより低い大気圧下の領域に噴霧する。 このようにして、溶媒が蒸発し、繊維の山が残ります。 得られた繊維は、3次元ネットワークの形で互いに接続された細かいフィブリルで構成されています。
この技術で得られる繊維の繊度は、0,01 ～ 10 デニールの間で変化します。 通常、平均0,1～0,15デニールで生産されます。 フィラメントの断面は円形ではなく、形成された繊維はマイクロバブル構造を持っています。 このプロセスでは、0,5 ～ 10 ナノメートルの範囲の微細繊維も製造できます。 この技術は、デュポンが有機溶剤の爆発挙動を調査中に偶然発見したものです。
Cエンドレスファイバー敷設工法
一般的なエンドレス繊維の敷設方法は、連続フィラメントからなるウェブを形成し、機械的、熱的、および化学的手段によって繊維を結合するという原理に基づいています。
エンドレス繊維敷設法は、一般的にメルトスプレー法に似ています。 エンドレス繊維敷設法では、フィラメントはエアジェットで引き出されます。 エアジェットの代わりにローラーでフィラメントを描くことも可能です。 通常のデニール値の従来のエンドレス繊維の敷設方法では、マイクロファイバーの形成も可能です。 極細繊維で構成されたフィラメントの繊度は0,5デニール以下。 フィラメントを形成するために、様々なタイプのポリマーを使用することができる。 これらのポリマーには、ポリエチレンテレフタレート (PET)、ポリオレフィン、ポリフェニルサルファイド (PPS)、およびポリアミドが含まれます。 ポリマーの組み合わせもさまざまな目的で使用されます。
Ç-ポリマーブレンド紡績法
この方法では、XNUMX 種類のポリマー溶融物を混合して延伸することにより、複合繊維が製造されます。 分散および非分散 (マトリックス) 成分は、成分の混合比とそれらの溶融粘度を調べることによって決定されます。
従来の紡糸システムは、ミキサーを追加することにより、ポリマーブレンド紡糸システムに変換できます。 繊維の紡糸安定性はポリマー成分に完全に依存しますが、この方法で生成される繊維の繊度は制御できず、製造中に繊維が容易に切断されます。 この紡糸法では、ポリマーが分散段階で極細繊維状に引き伸ばされるため、連続フィラメントタイプを製造することはできません。
マイクロファイルの特性
1-マイクロファイバーは、多くの天然繊維よりも細いです。 このため、マイクロファイバーの微細構造は、得られる糸や生地の特性に大きく影響します。
2-その微細な繊維構造により、マイクロファイバー製の製品には、標準繊維製の製品と比較して、より多くの繊維またはフィラメントが含まれています。 このため、マイクロファイバー製の製品は、柔らかく滑らかでボリュームのある特性を示します。
3-繊維の数が多いため、マイクロファイバーを使用した製品は表面積が大きくなります。 表面積が大きいため、マイクロファイバーから得られる生地はより明るくなります。
(繊維の引張強度と曲げ剛性は、繊維の直径に大きく依存します。したがって、マイクロファイバーの小さな直径は、マイクロファイバーの引張強度と曲げ剛性の特性に大きな影響を与えます)。
4-マイクロファイバーは、直径が小さいため、曲げに対する抵抗が低くなります。 繊維の直径が小さくなると、繊維の直径に正比例して変化する慣性モーメントが減少するため、曲げ変形が大きくなると、マイクロファイバーの曲げ抵抗が減少します。
5-マイクロファイバーの曲げ強度が低いため、マイクロファイバーから製造された生地のドレープが改善されます。
6-マイクロファイバーから得られる糸と生地の強度は高いです。
7-マイクロファイバー生地にはより多くの繊維が含まれているという事実により、繊維間のギャップが減少し、結果として得られる生地構造がよりタイトになります.
タイトな生地構造が風の侵入を防ぎながら、衣服から体温が外に出るのを防ぎます。
8- マイクロファイバーで作られた生地には、寒さ、風、雨、防水の特性があります。
9-マイクロファイバー生地は、撥水性がありますが、水蒸気を通過させます。
10- 水蒸気透過機能により、マイクロファイバー生地は衛生的です。 したがって、マイクロファイバー生地には抗菌特性があります。 同時に、マイクロファイバー生地は自重の 7 倍以上の水を吸収します。
11-マイクロファイバー生地は、他の素材との混合物を形成する傾向があります.
12- 洗濯やドライクリーニングがしやすいという特徴があります。
13-マイクロファイバー生地の熱伝導率は高くなります。
マイクロファイバーの形態のモーダルビスコースと従来のモーダルビスコースを使用して得られた編地の特性を調べた研究では、マイクロファイバーのモーダル編地は、従来のモーダル編地よりも高い熱伝導率値を示しました。 その理由は、マイクロファイバーを含む生地には空気が少なく、繊維が多いためです。 周知のように、空気の熱伝導率は繊維の熱伝導率よりも低い。
マイクロファイバー生地の使用分野
クリーニングクロス
マイクロファイバーを含まないクリーニングクロスは、通常、汚れやほこりを取り込まずに、ある場所から別の場所に運びます. 一方、マイクロファイバー生地は表面から汚れを取り、洗濯するまで生地構造内に汚れを保ちます. また、薬品を一切使わず、水だけで洗浄できます。
マイクロファイバーの表面積は、通常の繊度の繊維の10倍です。 さらに、生地の直径が小さいため、高度な吸収性が得られます。
マイクロファイバー生地は、液体だけでなく、液体中の微生物や粒子も引き付けます。 このため、表面積の増加と吸収特性により、マイクロファイバーは自重の何倍もの液体を吸収することができます。 繊維が細いほど、XNUMX 平方センチメートルあたりの繊維数が多くなるため、より多くの繊維が清掃対象の表面に接触します。 このようにして、より迅速かつ効率的な結果が得られます。 特にセパレート法で得られた極細繊維は、汚れを吸着しやすくなっています。
ポリアミドをマイクロファイバーの製造に使用すると、マイクロファイバーは正に帯電した特徴を獲得します。 ほとんどの汚れやほこりの粒子、バクテリア、花粉、金属の錆など。 負に帯電しています。 この機能により、マイクロファイバーは負に帯電した粒子を引き付けることができます。
医療用テキスタイル
高流動性・高弾性・体液綿の望ましくない臭いをカモフラージュする能力があるため、マイクロファイバーは病気のおむつ、生理用ナプキン、赤ちゃんのおむつの製造に使用されています.
マイクロファイバーで作られた生地は、通気性が非常に優れているため、創傷ケアに使用されます。 マイクロファイバーの断面はほぼ三角形で、鋭いエッジとナノメートルに近い直径を備えています。 細菌の直径は 2 ～ 5 ナノメートルです。 したがって、マイクロファイバーの小さなサイズと構造により、繊維は繊維よりも小さいバクテリアや微生物の下に浸透し、表面からそれらを大幅に除去できます。 また、ポリエステル繊維にマイクロファイバーを織布50/50、編布70/30の割合で混紡し、性能を高めています。
特に不織布の表面は、医療用テキスタイルに使用されています。 マイクロファイバー不織布は、他のテキスタイル表面と比較して、低コストで使いやすく、安全で使い捨ての特性があります。 このため、マイクロファイバー不織布は防護マスク、手術衣、手袋、寝具に使用されています。
アウターウェア
マイクロファイバー生地は、その薄い構造、ドレープ、柔らかさ、シルクのような手触りから、主に高品質のイブニング ドレスに使用されています。
合成皮革
天然皮革は、見た目の美しさ、柔らかさ、吸水性の高さ、水蒸気を通す多孔質構造などで大変人気があります。 一方で、限られた資源、過剰なコスト、動物保護への意識から、市場に出回る量はごくわずかです。
合成繊維の発見により、非常に細い繊維を得たいという要求に応じて、日本人が製造した非常に細いフィラメントが最初に合成皮革や不織布に使用されました。 特に、海の島で生産されるマイクロファイバーは、人工皮革の生産に広く使用されています。.
今日、合成皮革の生産は、マイクロファイバー不織布表面に PET、PA、または PAN をポリウレタン (PU) 材料で含浸させることによって行われています。
合成皮革は、ソフトな手触り、シワになりにくい、破断時の伸びと強度、通気性、吸水性、メンテナンスの容易さなどの点で天然皮革よりも優れています。 合成皮革は、マイクロファイバーの表面積が大きいため、染色堅牢度が低くなります。
フィルター生地
その細かさとタイトな構造のおかげで、マイクロファイバーは空気と液体のろ過に優れたろ過効果をもたらします。
既知のマイクロファイバーに関係なく、0,05 dtex ポリプロピレン製の不織布などの超極細マイクロファイバー製の製品は、永久分極を保証する高電圧とともに、帯電した粉塵粒子を引き付けて吸収します。
マイクロファイバー液体フィルターは、高い通液速度、ミクロサイズの粒子を保持する高いろ過性能、フィルターからの微粒子の除去の容易さなどの特徴を備えています。
分離可能な合成マイクロファイバーがろ過材の性能を高めます。 特に、スプリットファイバーでXNUMXつの異なるポリマーを選択すると、現在の条件下でターボ電気特性が作成されます。 XNUMX つのポリマーは、ろ過特性を向上させるために、最初のステップで帯電させることができます。
エネルギー貯蔵
金属コーティングされたマイクロファイバーを使用して製造された熱交換器は、エネルギー消費を大幅に節約します。 これは、マイクロファイバーの熱伝導特性によるものです。 金属コーティングされたマイクロファイバーの数が増えると、熱伝達が増加します。 さらに、圧力損失は、金属でコーティングされたマイクロファイバーの数とともに増加します。 熱交換器の熱伝達機能は、熱交換器チューブの内側に金属コーティングされたマイクロファイバーを使用することで改善されました。
建設用途
複合材料は、異なる特性を持つ層を組み合わせることによって形成される多層材料です。 これらの異なる層をより有効に利用するために複合体が得られる。 ポリプロピレンと二成分マイクロファイバーは、繊維強化複合材の非常に重要な成分です。 それらは補強要素としてだけでなく、バインダーとしても使用されるためです。 ポリプロピレンやバイコンポーネント マイクロファイバー強化コンクリート (補強とひび割れ防止用)、断熱材 (化学結合剤の使用防止用)、多機能液体輸送材料 (層の獲得と分配)、織物 (寸法安定ネットとして) などのさまざまな複合材料）とコーティング製品が材料に使用されています。
ポリプロピレンおよびバイコンポーネント (PP/PE) マイクロファイバーには、複合材料に構造的性能と機能性を付与する能力があり、繊維強化複合材料に次の利点をもたらします。
それらは軽量構造の形成を可能にします。
それらは、加工が容易で環境に優しい熱可塑性構造の製造を可能にします。
それらは、高い機械的特性、硬度、および耐衝撃性を示します。 それらは堅固な環境で安定性を提供します。
それらは、複合材料にサイズと柔らかさを与えます。
レッスンテキスタイル 
