紡糸（ポリマー）

紡糸はポリマー 繊維を製造する製造プロセスです。紡糸口金を使用して複数の連続フィラメントを形成する特殊な押し出し方法です。 ^[1]

ポリマーが熱可塑性の場合、溶融紡糸が可能です。溶融したポリマーは毛細管で構成された紡糸口金を通して押し出され、得られたフィラメントは冷却されて固化します。このプロセスによってナイロン、オレフィン、ポリエステル、サラン、硫黄が生産されます。^[1]

固体ポリマーのペレットまたは顆粒が押し出し機に供給されます。ペレットは押し出しスクリューによって圧縮、加熱、溶融され、その後、紡糸ポンプに供給され、紡糸口金に送られます。

直接紡糸プロセスでは、固体ポリマーペレットの段階を回避します。原材料からポリマー溶融物が生成され、ポリマー仕上げ機から直接紡糸工場に送られます。直接紡糸は主にポリエステル繊維およびフィラメントの製造時に適用され、高生産能力（> 100 トン/日）に特化しています。

ポリマーの融点が分解温度よりも高い場合、ポリマーは繊維形成のために溶液紡糸技術を経る必要があります。ポリマーは最初に溶媒に溶解され、紡糸溶液(「ドープ」と呼ばれることもあります) を形成します。次に、紡糸溶液は乾式、湿式、ドライジェット湿式、ゲル、または電界紡糸技術を経ます。

ポリマーと揮発性溶媒からなる紡糸溶液が、紡糸口金を通して蒸発室に押し出される。熱風の流れが紡糸口金から出てくる紡糸溶液のジェットに衝突し、溶媒を蒸発させてフィラメントを固める。溶液ブロー紡糸は、ポリマー溶液をターゲットに直接噴霧して不織布繊維マットを製造する同様の技術である。^[2]

湿式紡糸法は5つのプロセスの中で最も古い方法です。ポリマーは紡糸溶媒に溶解され、非溶媒で構成された凝固浴に浸された紡糸口金から押し出されます。凝固浴によりポリマーが繊維状に沈殿します。アクリル、レーヨン、アラミド、モダクリル、スパンデックスはこのプロセスで生産されます。^[1]

湿式紡糸の変形としてドライジェット湿式紡糸があり、紡糸溶液は凝固浴に浸される前にエアギャップを通過します。この方法は溶解セルロースのリヨセル紡糸に使用され、沈殿した繊維と比較して紡糸溶液の伸縮性が高いため、ポリマーの配向を高めることができます。

ゲル紡糸は半溶融紡糸とも呼ばれ、繊維に高い強度やその他の特殊特性を持たせるために使用されます。凝固の主なメカニズムとして沈殿を利用する湿式紡糸とは異なり、ゲル紡糸は凝固の主な方法として温度誘起の物理的ゲル化を利用します。得られたゲル化繊維は紡糸溶媒（ゼラチンデザートに類似）で膨潤し、ポリマー鎖をある程度結合させ、湿式紡糸でよく見られる弛緩を防ぎます。溶媒保持率が高いため、超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）（例：Spectra ^®）のような超高延伸が可能になり、高度に配向した繊維を製造できるため、繊維の強度が向上します。繊維は最初に空気または液体浴で冷却してゲル化を誘発し、次に非溶媒中での熟成または延伸段階で溶媒を除去します。一部の高強度ポリエチレンおよびポリアクリロニトリル繊維はこのプロセスで製造されます。^[1]

電界紡糸法は、電荷を利用して、ポリマー溶液またはポリマー溶融物から非常に細い（通常はマイクロまたはナノスケール）繊維を引き出す方法です。電界紡糸法は、繊維の電気噴霧法と従来の溶液乾式紡糸法^[3]の両方の特徴を備えています。この方法では、溶液から固体の糸を生成するために凝固化学や高温を使用する必要はありません。このため、この方法は、大きく複雑な分子を使用した繊維の製造に特に適しています。溶融電界紡糸法も実施されており、この方法では、溶媒が最終製品に持ち込まれることはありません。^{[4] [5]}

最後に、繊維は強度と配向性を高めるために引き伸ばされます。これはポリマーがまだ固化している間、または完全に冷却された後に行われます。^[1]

• 紡糸口金（ポリマー）