繊維試験

繊維試験は、繊維材料の特性と性能を測定するプロセスです。繊維試験には、原材料から完成品までの物理的および化学的試験が含まれます。

繊維試験は、繊維生産において、さまざまな種類の繊維を選択し、糸、布地、衣類などの完成品に変換することに役立ちます。材料は、さまざまな生産段階の基準と消費者の要件を満たすように、複数の生産段階で評価され、比較され、標準化されます。繊維の試験は、単純なものから高度なものまで、さまざまな試験方法と機器を使用して、実験室と現場で行われます。繊維試験では、多くの分析機器とオンライン監視システムが利用されます。繊維試験は、生産、流通、消費から繊維サプライチェーンに関与するさまざまな機関に付加価値をもたらします。^[1]^[2]

繊維、糸、糸、布地を測定するために複数のユニットが使用されます。

歴史

繊維試験は、製造のさまざまな段階で一連の試験を通じて繊維材料の品質と特性を評価するプロセスです。^[1]繊維試験は、繊維と同様に広大なテーマです。繊維の測定と試験方法の歴史的進化は、そのテーマが分散しており、その出発点の段階的なタイムラインが異なるため、統合することが困難です。^[3]

18 世紀末に、最初の機械式紡績工場が稼働し始めました。しかし、150 年以上もの間、繊維産業は標準以下の検査機器に頼っていました。糸は、数本の糸を手で伸ばしたり、黒板で検査したりして、目視でチェックする必要がありました。

1935年から1945年にかけて、電子産業は軍事装備品の生産において大きな進歩を遂げました。第二次世界大戦後、新しい電子部品によって計測技術が向上しました。繊維の試験は、多くの応用分野のひとつでした。1950年以降、端揃えステープルダイアグラム装置を使用すると、測定に30分かかっていた[繊維の長さ]を瞬時に確認できるようになりました。^[4]

重要なテストと機器のタイムライン

色を客観的に評価する測色法は1960年代後半に遡る。^[5]
ウスター糸均一性試験機：1944年から1948年にかけて、ウスターは最初の均一性試験機を開発しました。^[4]

目的

繊維試験は、研究、原材料の選択、工程管理、製品試験、工程開発、試験仕様など、繊維製造工程のさまざまな場面で役立ちます。また、繊維局の業務においても重要な役割を果たします。^[1]^[2]繊維試験は、インライン処理を容易にし（後続の工程での複雑さを防ぐことで）、最終製品の洗濯および手入れ方法を推奨します。

原材料の選択

品質のばらつきは、すべての原材料に共通する特徴です。繊維は色、細さ、長さが異なり、糸は番手、撚り、強度が異なり、生地は密度、糸数、重量、収縮レベルが異なります。原材料を適切に選択することで、後続の工程がスムーズに行えます。^[2]

製品テスト

製品テストの目的は、完成した製品が期待通りに機能することを確認することです。^[2]

試験基準

アメリカ繊維化学染色協会（AATCC）やアメリカ材料試験協会（ASTM）などの特定の組織が試験手順を開発しています。これらの試験手順により、繊維の相対的な強度や粘り強さなど、繊維製品の特性を正確に評価することができます。^[6]

AATCCは1921年以来、繊維産業に貢献してきました。第一次世界大戦中、大西洋封鎖によりヨーロッパの染料がアメリカに入らず、新たに設立されたアメリカの染料メーカーが一貫した製品を提供するのに苦労していたとき、アメリカの繊維試験方法の必要性が明らかになりました。^[7] AATCCは200を超える繊維規格、試験方法、評価手順、モノグラフを開発しました。これらの仕様は、AATCC技術マニュアルで毎年発行されています。^[8]

アメリカ規格協会は、ASTMインターナショナルが定めた繊維性能基準を承認している。^[9]契約に基づいて国際基準として認められているその他の試験機関または団体には、以下のものがある: ^[10]

ファイバーテスト

繊維製品のテストは、原材料、繊維、糸、生地、完成品など、さまざまな段階で行われます。

紡績業界における基本的な原材料は繊維であり、その変動性は高いです。HVI (High Volume Instrument) は、繊維の長さ、長さの均一性、繊維の強度、繊維の成熟度、短繊維含有量、マイクロネア (繊維の細さ)、色の等級、葉、異物などのパラメータを測定します。

繊維識別

繊維は織物の基本成分です。繊維特性の試験は極めて重要です。繊維の用途は、その物理的、機械的、化学的、環境的特性によって決まります。物理的特性は、肉眼または顕微鏡で評価できる特性です。繊維試験所は、さまざまな繊維の機械的特性を決定します。^[6]

繊維の識別に役立つ様々な試験方法があり、繊維の識別と検査には顕微鏡分析、燃焼試験、化学試験が含まれます。^[11]

綿の分類

綿花の等級分け、または分類は、綿花の等級、繊維長、マイクロネアに基づいて分類するプロセスです。 ^{[13]マイクロネアは}綿花の成熟度を測る指標です。^[14]綿繊維の成熟度は、単繊維測定試験または二重圧縮空気流試験によって測定されます。パーセンテージまたは成熟度比で表されます。^[15]

マイクロネア

綿の単純なマイクロネア値は、繊維の細さと成熟度によって決まります。^[16]マイクロネア値または測定値は、綿繊維の細さを表します。たとえば、推奨されるマイクロネア範囲は3.7〜4.2です。アップランド綿は、 Gossypium barbadense（ピマ綿）よりも粗いです。 ^[17]

糸のテスト

糸はさまざまなテストを受けます。糸紡績業界では一般的に「Uster」と呼ばれているUster Technologiesは、糸の分析機器とオンライン監視システムを製造するスイスのメーカーです。最も一般的な糸のテストには、糸の均一性の評価が含まれます。[糸の均一性]は、糸の均一性指数を推測します。^[18]

生地テスト

GPTは衣服および繊維の試験における「衣服パッケージ試験」の略で、FPTは「生地パッケージ試験」の略です。各バイヤーは、生地およびその後の衣服段階でどの試験が必要かのガイドラインを提供します。^[19]

生地の試験は、生地に対して実施できる様々な試験の包括的なレビューを提供します。^{[20]生地の試験には、}生地の重量、生地の幅、収縮試験、洗濯に対する色の堅牢度、光に対する堅牢度、毛玉、引き裂き強度、破裂強度などの測定が含まれます。

生地の選択において最も重要なのは、最終用途です。生地のニーズは用途によって大きく異なります。同様の種類の生地がすべての用途に適しているとは限りません。^[21]^{: 18}

生地の重さ、つまりGSMは、さまざまな生地を生産する際に重要なパラメータです。カーペットには1300GSMの生地が必要ですが、ローブは160GSMで作ることができます。確かに、衣服とカーペットの生地には異なる重さがあります。^[21]^{: 18}

伸縮性のある生地は動きやすさに優れ、伸縮性が全くない生地や伸縮性の低い生地よりも快適です。^[21]^{: 23}

繊維の規格や試験は、用途や応用分野によって異なります。例えば、軍用や産業用の繊維が過酷な環境でどの程度機能するかを試験するための特定の方法があります。^[23]

特別な試験方法

繊維製品の快適性能は、製品の受け入れに影響を与える最も重要な要件です。快適性に続いて、安全性と保護が最優先事項です。^[24]繊維製品の性能を評価するために、数多くのテストが行われています。

発汗ガードホットプレートテスト

この試験方法は、衣服の快適性に影響を与える生地の耐熱性と透湿性を評価するものである。^[25]^[26]

ISO 11092:2014（生理学的影響の試験 - 熱抵抗および水蒸気抵抗の測定試験）^[27]
ASTM F1868（熱抵抗および蒸発抵抗を測定する試験）^[28]

通気性テスト

水蒸気透過率は、水蒸気透過率(MVTR) とも呼ばれ、蒸気バリアの透過性をテストまたは測定する方法です。

ASTM F2298 – 03（防護服、ラミネート、膜などの衣料材料の試験）日本規格協会による同様の試験はJSA – JIS L 1099である。^[29]

通気性

通気性とは、布地の多孔性、つまり空気を通す能力を指します。標準化された試験手順は、毛布の暖かさやパラシュート布の空気抵抗などの基本的な品質を明らかにするため、さまざまな布地にとって重要です。^[30] 通気性試験法は、繊維材料を通過する空気の能力を測定するためのものです。^[31]

ASTM D737-96代替試験方法は
ISO 9237:1995

水分管理テスト

吸湿発散性または水分管理テストは、吸湿発散能力や乾燥効率などの水分管理特性をテストするためのものです。

AATCC試験方法195
ISO 13029:2012 ^[32]

Qmaxテスト

Qmax試験法は、布地の表面の温冷感を評価し、布地が最初に皮膚表面に接触したときに感じる瞬間的な温熱感を示すために使用されます。^[33]^[34]

マネキンテスト

サーマルマネキンは人体とその環境の熱的インターフェースを分析するための装置であり、軍用防護服などの衣服の熱的快適性と断熱性を評価する。 ^[35]^[36]

川端評価システム

川端評価システムは、繊維の引張強度、せん断強度、表面摩擦、粗さなどの機械的特性を測定します。川端評価システムは、人間の反応を予測し、柔らかさの知覚を理解します。また、着用中に生地が肌に触れたときに感じる涼しさの原因となる短期的な熱伝達特性を把握するためにも使用できます。^[37]^[38]

機械試験

繊維、糸、完成品に対しては、さまざまな機械的試験を実施することができます。繊維の化学構造、糸の撚り、織り構造などの要因が機械的特性に影響を及ぼす可能性があります。^[39]これらのいくつかについては、ここでさらに詳しく説明します。

抗張力

個々の繊維については、次の試験規格が採用されています：ISO 5079（2020）。^[40]この規格では、繊維の端をクランプし、破断するまで一定速度で引き伸ばします。同様の原理で機能する糸や織物の試験についても、別のISO規格が定義されています。

破裂強度

繊維の破裂強度を試験するために、油圧または空気圧法が用いられる。^[39]この試験では、水（油圧）または空気（空気圧）を使用して、材料に同時に全方向に応力を加える。^[41]これは、引張強度測定から得られる一軸の結果と比較して、より多くの情報を提供するため、パラシュート、フィルターなどの用途に特に有用である。

曲げ長さの測定

不織布の場合、曲げ長さと曲げ剛性の両方を測定するためにISO 9073-7 (1995) ^[42]を使用することができます。この方法では、長方形の布地の片方の端を定規で支え、もう一方の端を自由に垂らします。材料が自重で特定の程度まで曲がる長さが曲げ長さとして表されます。これは布地のドレープ性の尺度を提供し、曲げ剛性は布地の硬さの尺度を提供します。^[43]

引裂強度

ISOは、布地の引裂強度を測定するための4つの異なる試験を提供しています。ISO 13937-1（2000）では、引裂強度を「指定された条件下で開始された裂け目を伝播させるために必要な力」と定義しています^[44]この試験は、切断を受けたときの材料の挙動を分析するのに役立ちます。

参照

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