超微細繊維の研究開発が再び新高値に

我が国対超微細繊維の研究は1980年代にスタートし、超細繊維は性能が優れ、風格が独特で、超細繊維織物は上品で、華貴で、とっくに世界に受け入れられている紡績業界の注目を集めているが、この種類の繊維と他の繊維の被覆、混繊、そして撚りをかけて織ることができ、立体感が強く、デザインが斬新で、懸垂性が良い各種類の衣料生地などがある。収縮率の異なるポリエステル繊維は、差別化合成繊維の重要な構成部分であり、高級織物を織るための理想的な原料の1つでもある。収縮制御性を有する共ポリエステル繊維の直紡超微細化は更に化繊技術の精密化への挑戦。

ゲスト：蘇州大学材料・化学化学工学部教授戴礼興

我が国の新材料分野のもう一つの自主研究開発プロジェクトとして、蘇州大学の戴礼興教授が先頭に立ち、江蘇新民紡績科学技術株式会社と協力して共同で研究開発を完成した「収縮性制御可能共ポリエステル全延伸糸直紡超微細化キー技術応用とその産業化」プロジェクト、化学繊維技術の精密化分野での我が国の研究はまた新たな段階に入った。

戴礼興氏によると、超微細繊維織物は上品で高価で、すでに世界の紡績業の注目を集めているが、直紡法は省エネ、排出削減、低コスト、高品質の超微細繊維製造の新技術である。収縮率の異なるポリエステル繊維は差別化合成繊維の重要な構成部分であり、高級織物を織る理想的な原料の一つでもあり、物理法によって生産された収縮性ポリエステル繊維はしばらく放置すると収縮率が低下するため、安定した収縮率を得るには、化学方法を採用することが有効な手段である。

直紡法の技術は簡単でコストが低い

司会者：多機能複合繊維の応用分野はますます広くなり、超微細繊維の研究もずっと業界内で注目されているが、収縮性制御可能共ポリエステル全延伸糸直紡超微細化というプロジェクトの全体的な状況はどうですか。

戴礼興：収縮性制御可能共ポリエステル全延伸糸直紡超微細化プロジェクトに用いられる原料はテレフタル酸とエチレングリコールを基本成分とし、イソフタル酸とポリエチレングリコールを共重合成分とする四成分共ポリエステルであり、主に共重合成分の変化によって繊維収縮率を調節する。従来のFDY紡糸機に微細孔を通して直接超微細繊維を形成するのは難度が高く、このプロジェクトは整流器を用いて繊維収縮率CV値を調節し、繊維収縮性を安定させ、三熱ロール延伸を用い、紡糸技術を精密に制御するなどの手段を用いて、最小の投入で収縮性制御可能共ポリエステル全延伸糸（FDY）超微細繊維を生産し、全繊度が20 dtex ~ 30 dtex、あるいは単糸繊度0.3dtex ~ 0.5 dtexの超微細繊維は、収縮率が15%~ 70%の間で調整可能である。

司会者：国内外の企業はどのようにして超微細繊維をよりよく製造するかを模索してきましたが、通常の製造方式と比べて、直紡法にはどのような利点がありますか。

戴礼興：繊維の収縮性は繊維服用性能と風格に影響する重要な機能であり、異なる収縮性は非常に異なる特性と応用分野を持っているので、収縮性制御可能な超微細繊維の生産は重要な現実的意義を持っている。

直紡法による超微細全延伸糸の製造は、従来のFDY紡糸機に微細孔を通して直接超微細繊維を形成することであり、技術が簡単で、生産コストが低く、省エネで環境に優しいが、直接紡糸による超微細繊維の繊維形成過程の紡績性、溶融紡績時の冷却技術及び繊維断頭と毛糸の発生防止は生産制御の難点である。複合法の超フィラメントに比べて、直接法による超フィラメント生産技術は1トンのフィラメント当たり300 kgの廃棄物を排出し、1トン当たり5100元を節約する、マトリックスを溶解する溶媒を使用する必要もなく、1トン当たり40トン少ない溶媒を使用し、そのうち39.2トン節水し、水酸化ナトリウムを0.8トン節約する。また、複合法とは比較にならない、溶剤やアルカリに弱い他の繊維（羊毛、シルクなど）と複合して使用することもできます。そのため、超微細繊維の生産方法の一つとして、直接紡糸法は技術の進歩に基づいて絶えず発展し、普及することができる。{page_break}

3つの革新による繊維収縮制御と超微細化の実現

司会者：既存の技術と比べて、このプロジェクトには主にどのような革新的な点がありますか。

戴礼興：私たちのこのプロジェクトは主に3つの面で既存の技術を革新しました。まず、柔軟で調整可能な整流器を設計する：ポリエステル細デニール糸の生産ラインで、延伸過程における糸条の内応力を下げ、初生糸条二次構造の発展、安定プロセスなどの方面の需要を遅らせるために、従来技術は紡糸モジュールの下に緩冷器と呼ばれる加熱保温区を設置した。徐冷器の仕様と取り付けは固定されているため、徐冷器の温度を調節することによって初生糸条の徐冷効果を制御するしかない。徐冷器は広い温度範囲で紡糸を円滑に行うことができるが、温度は繊維の微細構造に明らかな影響を与え、完成繊維の性能と品質に悪影響を与える。

本プロジェクトはモデルの予測と実験データを結合する方法に基づいて徐冷器に代わる新型整流器を設計し、徐冷器と比較して、側ブロー装置から吹き出された風は整流器の作用の下で層を分けて糸束に垂直に作用し、同時に側ブローが直接紡糸板面に吹くことを防止し、これにより初生繊維の収縮性能を安定させることができ、同時に、この整流器は取外しが便利であり、また省電力であり、特に総繊度20 dtex ~ 30 dtex、または単糸繊度0.5 dtex以下の超微細ポリエステル繊維の製造に適している。

次に、超微細繊維の収縮性制御：物理法により生産された収縮性ポリエステル繊維はしばらく放置すると収縮率が低下するため、安定した収縮率を得るには、化学法を採用しなければならない。共重合方法を繊維収縮率を調整する主な手段とし、収縮発生のメカニズムに基づいて、第2モノマーイソフタル酸（IPA）の量を添加することにより非晶質と結晶領域を制御し、繊維収縮度を調整した。システム研究により、IPAと収縮率の対応関係が得られた。また、可撓性セグメントPEGは高分子主鎖に入ると、折り畳み鎖を形成する際に克服する必要がある技術障壁を低下させ、微結晶の発生に有利であり、得られる共ポリエステルの微結晶サイズは明らかに増加し、繊維の染色改質に有利であり、またガラス化温度の低下により延伸が容易になり、延伸過程における毛糸の発生を減少させた。

最後に、直紡超微細FDY繊維に対して技術制御を行った：FDYの巻き取り速度は5000 m/minに達し、繊維製品の品種の総デニール数は小さく、総繊度20 dtex ~ 30 dtex、あるいは単糸繊度は0.5 dtex未満で、直接紡糸孔から噴き出して超微細糸を形成し、難度は大きく、原料が通常のポリエステルと20頭高速紡糸設備ではないことを加えて、生産技術の要求はもっと高い。紡糸温度、紡糸速度、ブロー条件などの技術条件を正確に制御する以外に、従来の1本のドラフトを3熱ロール2本のドラフトに変更し、熱延伸と定型をより十分に、安定させ、繊維の均一性と収縮性能の安定性を高めることができる。

技術産業化による高級生地製造の新手段

司会者：3年以上の研究開発実践を経て、今まで、このプロジェクトの応用状況はどうですか。どのような経済的、社会的利益をもたらしますか。

戴礼興：我が国はこれまで複合紡糸法を用いて超微細繊維を生産してきたが、その技術は複雑で、コストが高く、環境保護の問題などが発生しやすい。我々は通常のFDY設備の上で、適切な改造を行い、直紡法を用いて超微細繊維を収縮し、制御可能であり、良好な成果を得て、莫大な経済効果を得た。2000万元を投資したプロジェクトを例に、2008年から2010年にかけて、プロジェクトの新規利益は5281.2万元に達し、前年同期比131313.55万元節約し、新規税収は1761.38万元増加した。

収縮性共ポリエステル全延伸糸直紡超微細化は非常に有望な技術である。1つは、前述のような超微細繊維直紡製造の利点と独特で優れた性能、第二に、共ポリエステル繊維はその熱収縮の程度によって、異なる風格と性能の製品を得ることができるからである。例えば、熱収縮率が15%~ 25%の繊維は、各種クレープ類、凹凸織物、ジャカード織物を織るのに用いることができ、熱収縮率が15%~ 40%の繊維は、膨張毛糸、毛布、人工毛皮などに用いることができる、熱収縮率が40%〜70%の繊維は、合成皮革、人造スエードなどに用いることができる。ポリエステル繊維の化学変性によって製造された易収縮繊維は、その沸騰水収縮率が高く、収縮率が安定していることから人気を集めており、特に島繊維との複合に適しており、高級なモミジ織物、モミジ毛皮、高密度織物の生産に使用されている。そのため、収縮制御と超微細技術の複合は高級生地を製造する新しい手段である。

ユーザ評価

収縮性共ポリエステル全延伸糸直紡超微細化技術は、単糸繊度と総糸束繊度が小さく、技術難易度が高く、繊維スタイルがシックである。この技術は本部門の応用を経て、繊維の成形性が良く、繊維品質が安定し、優等品率が高く、繊維の収縮しやすい機能が明らかで、技術が成熟し、コストが低く、省エネ・排出削減ができ、私たちに良い経済効果と社会効果をもたらした。今後はその上でさらに別機能の超フィラメントを開発し、応用分野の拡大を図っていきたい。