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合成繊維（イギリス英語ではsynthetic fibres、綴りの違いについては参照）は、綿などの植物や動物の毛皮など、生物から直接得られる天然繊維とは異なり、化学合成によって人間が作った繊維です。これらは、自然界に存在する動物や植物の繊維を再現することを目的とした科学者による広範な研究の成果です。一般的に、合成繊維は、紡糸口金を通して繊維形成材料を押し出すことによって作られます。これらは合成繊維または人工繊維と呼ばれます。「ポリマー」という言葉は、ギリシャ語の接頭辞「poly」（多くの）と接尾辞「mer」（単一の単位）に由来します。（注：ポリマーの各単一単位はモノマーと呼ばれます）。
フランスのエンジニアで実業家のイレール・ド・シャルドネは、最初の人工絹を発明し、それを「シャルドネ絹」と名付けました。1870年代後半、シャルドネはルイ・パスツールと共に、フランスの蚕を壊滅させていた伝染病の治療法に取り組んでいました。暗室でこぼれた液体を片付けなかったことがきっかけで、シャルドネは本物の絹の代替品としてニトロセルロースを発見しました。この発見の価値を認識したシャルドネは、新製品の開発に着手し[ 1 ] 、 1889年のパリ万国博覧会で展示しました[ 2 ]。 シャルドネの素材は非常に燃えやすかったため、その後、より安定した他の素材に置き換えられました。
最初の成功した製法は、1894 年にイギリスの化学者チャールズ・フレデリック・クロスと彼の協力者であるエドワード・ジョン・ベバンとクレイトン・ビードルによって開発されました。彼らはその繊維を「ビスコース」と名付けました。これは、アルカリ条件下での二硫化炭素とセルロースの反応生成物が、非常に粘性の高いキサントゲン酸塩溶液になったためです。[ 3 ]最初の商業用ビスコースレーヨンは、1905 年にイギリスのコーテルズ社によって製造されました。「レーヨン」という名称は 1924 年に採用され、「ビスコース」はレーヨンとセロファンの両方を作るのに使われる粘性のある有機液体に使用されました。セルロースアセテートとして知られる同様の製品は1865 年に発見されました。レーヨンとアセテートはどちらも人造繊維ですが、木材から作られているため、真の合成繊維ではありません。[ 4 ]
ナイロンは、その用語の「完全合成」の意味での初の合成繊維であり、1927年に化学会社デュポンに招かれたアメリカ人研究者ウォレス・カロザースによって開発されました。 [ 5 ]最初のナイロンはナイロン66で、1935年2月28日に合成されました。ナイロンは、第二次世界大戦中の配給制の導入に合わせて、絹の代替品として米国でデビューしました。女性用ストッキングの素材としての斬新な用途は、パラシュートの絹の代替品やロープなどの軍事用途といった、より実用的な用途を覆い隠してしまいました。
最初のポリエステル繊維は、1928年にイギリスのインターナショナル・ゼネラル・エレクトリック社によって特許が取得されました。[ 6 ]また、1941年には、カリコ・プリンターズ・アソシエーションに勤務していたイギリスの化学者、ジョン・レックス・ウィンフィールドとジェームズ・テナント・ディクソンによっても製造されました。 [ 7 ] [ 8 ]彼らは、最初のポリエステル繊維の1つを製造し、特許を取得しました。これは、ダクロンとしても知られるテリレンと名付けられ、靭性と弾力性においてナイロンと同等かそれ以上でした。[ 9 ] ICIとデュポンは、その後、独自のバージョンの繊維を製造しました。
2014年の世界の合成繊維生産量は5520万トンでした。[ 10 ]
繊維の約半分は合成繊維であり、繊維および繊維技術のあらゆる分野で応用されている。合成ポリマーをベースとした多くの種類の繊維が潜在的に価値のある商業製品として評価されているが、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィンの4種類が市場を支配している。これら4種類は合成繊維生産量の約98%を占め、ポリエステルだけで約60%を占めている。[ 11 ]
合成繊維は生分解性ではなく、分解に200年以上かかる場合があり、埋立地や環境における長期的な汚染の一因となっている。 [ 12 ]合成繊維の衣類を洗濯するたびに、最大70万本のマイクロプラスチック繊維が放出され、それらはしばしば海洋生態系に入り込み、マイクロプラスチック汚染の一因となっている。[ 13 ]
合成繊維の生産は、温室効果ガスの排出量が多いという問題があります。例えば、アクリル1kgの生産で35.7kgのCO2換算排出量、ナイロンで32kg、ポリエステルで27.2kgの排出量が発生します。これらの排出量は、多くの天然繊維と比較して非常に大きいものです。さらに、ナイロンの生産では、 CO2の310倍強力な温室効果ガスである亜酸化窒素が放出されるため、その影響は特に深刻です。アクリルは、その柔らかさが高く評価されていますが、衣類の寿命が短く耐久性も限られているため、廃棄頻度が高くなり、環境負荷が増加します。[ 12 ]
一般的な合成繊維には以下のようなものがあります。
特殊合成繊維には以下が含まれます。
繊維に使用されるその他の合成材料には、以下のようなものがある。
古い人工素材から作られた現代の繊維には、以下のようなものがある。