微細繊維紡糸技術の解析

ポリエステルの極細繊維は、ソフトな手触りやふくらみのある生地感、優れたドレープ性やコシなどの特長を持ち、衣料品として非常に人気があります。微細繊維の製造には、従来の紡糸、高速紡糸、FDY、延伸および整経装置を使用できます。フィラメントのデニールが低く、強度が低いため、製造時や使用時に毛羽立ちや切れが発生しやすいです。紡糸に使用する口金の穴径は小さくする必要があり、溶融物のレオロジー特性を改善する必要があるため、原料と紡糸プロセスの要件が高くなります。

1、原料チップ
細い繊維は強度が低いため、紡績に使用されるポリエステルチップの要求は高くなります。まず、チップ内の不純物含有量が低くなければなりません。不純物含有量が多いと紡糸時に毛羽立ちや切れが発生しやすくなります。第二に、チップのすべてのインジケーターは均一で安定している必要があります。そうしないと、生産と製品の品質が不安定になります。さらに、細い繊維を紡糸するには溶融物のより優れたレオロジー特性が必要であり、これはより高い紡糸温度を意味するため、チップの熱安定性も良好でなければなりません。熱安定性の良いチップは熱劣化が少なくなります。

2、チップの乾燥
細い繊維を紡糸する場合、紡糸温度が高く、劣化が著しくなります。劣化を最小限に抑えるには、チップの水分含有量を厳密に管理することが不可欠です。水分含有量は 25 ppm 未満である必要があります。さらに、乾燥品質が均一であり、乾燥チップ粉末が最小限であること、および乾燥プロセス中の粘度が低下することも要求されます。繊維浮きや毛羽立ち、繊維切れが発生しやすくなります。

5、冷却条件
サイドブローの空気速度が高すぎても低すぎても、糸の不均一性が増大し、凝固点の周期的な変化により延伸性能に影響を与える可能性があります。したがって、良好な送風条件には、適切な対気速度とスムーズな気流が必要です。高速紡糸では、冷却中の対気速度のばらつきの影響は比較的小さいです。従来のスピニングに比べて、対気速度の変化が FDY パフォーマンスに与える明らかな影響は少なくなります。したがって、GR1の速度を適切な範囲で高めることで、糸の均一性や染色の均一性を向上させることができます。微細繊維の配向と結晶化度を低下させるには、冷却条件を穏やかにする必要があります。高い配向性と結晶性により、微細繊維の延伸プロセスがより困難になります。したがって、穏やかに冷却するには、断熱領域の維持、気温の上昇、または対気速度の低下などの設定を実装する必要があります。従来の紡糸の対気速度は一般に 0.1 ～ 0.2 m/s ですが、高速紡糸の場合は 0.25 ～ 0.35 m/s、相対湿度は 75% ± 5% です。

6、結束位置
紡糸張力は巻線形成に大きな影響を与えます。紡糸張力は、レオロジー抵抗、慣性力、空気摩擦などの要因の影響を受けます。細い繊維は比表面積が大きく空気摩擦が高くなるため、空気摩擦を低減するには結束点の位置を上げるか流路を短くする必要があります。高速紡績では紡績速度が速いため、紡績経路に沿った張力が大きくなり、結束点の位置がさらに重要になります。そうしないと、紡績や巻き取りができない可能性があります。一部の装置では給油結束位置を 1.4 m から 0.7 m に上げ、より良い結果が得られます。特殊な断面を持つ繊維の場合、これらの繊維は比表面積がさらに大きいため、結束点の位置も高くなります。初期ファイバーは急速に熱を発生し、その結果、冷却速度が速くなり、凝固点が大幅に上方にシフトします。通常、口金から注油ノズルまでの結束位置は 0.7 ～ 1.0 m です。結束距離を短くすることで糸束の張力を小さくすることができ、結束位置を高くすることで、初期繊維の複屈折性や結晶化度とともに微細繊維のばらつきを抑えることができます。

7、オイル塗布
細い繊維は比表面積が大きいため、オイルの塗布量は通常の繊維より多く、一般的に0.7%～1%となります。使用するオイルは浸透性と滑らかさが良好である必要があります。通常、給油にはデュアルノズルシステムが使用されます。

8、口金の穴径
高品質の微細繊維を生産するには、口金の穴径を合理的に選択することと、口金を科学的に設計することが重要です。穴のサイズは、延伸倍率をより小さい範囲に保ちながら、微細孔を通って流れる溶融物のせん断速度と一致する必要があります。従来の紡糸のせん断速度は (0.7 ～ 1.0) × 10,000 s⁻¹ ですが、高速紡糸の場合は (1.8 ～ 2.2) × 10,000 s⁻¹ です。

9、延伸倍率と温度
擬似シルクとして細い繊維が使用されるため、通常、擬似効果を強調するために延伸糸に加工されます。巻き取り中の微細繊維の高い配向性と結晶化度に対応するには、延伸倍率を下げる必要があります。フィラメントのデニールが小さいほど、減少はより顕著になります。ただし、伸び倍率が低くなったために完成した糸の強度が低下したり、伸びが増加したりすることはありません。通常の延伸温度では、細い繊維は高い延伸応力を示し、デニールが小さくなるほど毛羽立ちや切れが発生しやすくなり、熱水収縮率も大きくなります。実験によると、延伸温度を 5 ～ 8°C 上げると効果的であることがわかりました。延伸温度が高すぎると、完成糸に色縞が発生する場合があります。さらに、過度の毛羽立ちや破損の発生を避けるために、より低い延伸速度を選択する必要があります。

10、ネットワーク処理

細い繊維は摩擦係数が高く、巻き戻りが困難です。例えば、83dtex/72Fの糸仕様の場合、撚糸機で直接強い撚りをかけると、解舒張力が高くなり、毛羽立ちが著しくなる場合があります。巻き戻し速度が高くなるほど、毛羽立ちの状況はより深刻になります。したがって、細い繊維はネットワーク加工を受ける必要があります。微細繊維のデニールが小さいほど曲げ剛性が低くなり、ネットワーク加工が容易になります。満足のいくネットワーク密度 (1 メートルあたり 20 ～ 30) は、より低い気圧で達成できます。