紡糸 - 紡糸直結型不織布 - わかりやすく解説 Weblio辞書

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紡糸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/09/21 14:04 UTC 版)

紡糸直結型不織布

紡出される長繊維を、ボビンの巻取りに代えて連続的に不織布にしたものである。短繊維を高圧水流で絡ませるスパンレース法に対し、この製造法は「スパンボンド法」とも呼ばれる^[40]。主にポリエステル、ポリプロピレン、ナイロンなどを溶融紡糸し、エアジェットあるいはロールで延伸してネットコンベア上に捕集し、熱ロールで圧着したものが主力である。医療・衛生資材、土木・建築資材など幅広い用途で使用される。湿式紡糸によるキュプラの不織布も生産されており、医療用のほかティーバッグなどにも利用される^[41]。

生物紡糸

1883年、イングランドの化学者ジョゼフ・スワンはニトロセルロースから人造繊維を作ることに成功。翌年、フランスのイレール・ド・シャルドネ（英語版）により工業化され、繊維工業としての紡糸の歴史が始まった^[42]。そのはるか以前から、紡糸は自然界においても行われている。

節足動物の中には繊維を形成する種があり、これらを紡糸生物という^[43]。なかでも、カイコによる絹やクモの網は良く知られている。カイコの幼虫の体内には絹が形成される左右一対の絹糸腺があり、後部糸腺ではタンパク質を主成分とするフィブロイン、中部糸腺では同じくタンパク質を主成分としたセリシンが合成され腺腔内に分泌される。フィブロインは中部糸腺に流入し、セリシンに包まれ前部糸腺に移動する^[44]。中部糸腺で形成されたゲル状の液状絹は、液晶状態を作り粘度を下げて細長い管を通過させる。このメカニズムは液晶紡糸に相当する。液状絹は前部糸腺前方の紡糸管で繊維化され、紡糸管中の共通部と呼ばれる器官で左右の絹糸腺の液状絹が1本に合わさる。これは複合紡糸に相当する^[43]。

繭を形成する段階において、75〜86%ほどの水分を含む液状絹で吐糸口^{[注釈 5]}を満たし、接着剤の役割を持つセリシンで適切な場所に付着させ、カイコ自身の頭部のアラビア数字の「8」の字を描くような動き^[45]で糸を引き出して繭を作る^[44]。カイコの体外に出た繊維からは水分が蒸発する。これは乾式紡糸と共通する^[43]。カイコの糸は微細なフィブリルが集まって、三角形に近い断面を持つフィブロインを形成する。左右の絹糸腺から1本ずつ、2本のフィブロインが並列してセリシンに包まれて吐糸口から出てくるが、絹糸として利用されるのはフィブロインのみであり、セリシンはマルセル石鹸（英語版）や炭酸ナトリウムなどのアルカリで除去される。この工程を精練という^[46]^{[注釈 6]}。繭の繊維中、フィブロインは70〜80%、セリシンは20〜30%%、無機物0.7%と微量のワックスや色素が含まれるが、無機物のうちカルシウムイオンとカリウムイオンはカイコ体内での液状絹の粘度調整に重要な役割を果たす^[43]。

カイコの紡糸速度は毎秒約1cmで、合成繊維の高速紡糸に比べるとあまりにも緩やかであるが^{[注釈 7]}、延伸や熱処理の過程も、化石燃料も必要とせず、タンパク質を原料として常温常圧下で優れた繊維を作り出す^[44]。6000年以上前の中国の遺跡から絹を使用した衣料の痕跡が発見されたように^[47]、古来より人類は絹を利用し、渇望し、模倣を目指してきた^[48]。人為的な繊維の開発において、カイコを師とし絹を手本としたことは、ジョゼフ・スワンによる初めての人造繊維に「Artificial Silk（人工の絹）^[42]」と名付けられたことがその証左である。今日まで人類の手によって優れた性質を持つさまざまな化学繊維や合成繊維が開発されてきたが、いまだ絹の完全な模倣には至っていない^[49]。

脚注

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脚注

注釈

^ 時速に換算すると約840km/h、ジェット旅客機の巡航速度に匹敵する。
^ ポリエチレンなど屈曲した分子構造を持つ高分子に対し、屈曲性を持たないひも状の分子構造^[30]。
^ ポリ（パラ-フェニレンベンゾビスチアゾール）。耐熱性、耐放射線性に優れた化学繊維。強酸のポリリン酸やメタンスルホン酸を用いて液晶紡糸する^[33]。
^ のちの三菱レイヨン、2017年より三菱ケミカル。
^ 摂食に用いる口とは別の器官である。吐き出す力ではなく運動により糸を作り出している（牽引紡糸）ことから、「紡糸口」とも呼ぶ^[43]。
^ セリシンはヒトの角質層と共通する^[45]アスパラギン酸やグリシン、セリン、トレオニンなどを豊富に含み、スキンケア商品などに利用される。
^ 絹糸腺の直径の変形率に目を転じると、合成繊維に引けを取らない高速で紡糸を行っていることが分かる^[43]。

出典

^ ^a ^b 石原英昭（京都工芸繊維大学）「極細繊維と溶融紡糸不安定性」『繊維工学』第56巻第3号、日本繊維機械学会、2003年、 137-144頁、2022年7月26日閲覧。
^ 再生繊維とは（tunageru.com）
^ 糸が出来るまで（東京都クリーニング生活衛生同業組合）
^ 紡績と製糸と紡糸の意味・違いとは?（ファッションガイド.jp）
^ “明治期の農林水産業発展の歩み製糸”. 農林水産省. 2022年6月19日閲覧。
^ (信州大学 2011, pp. 109)
^ ^a ^b ^c ^d ^e (加藤 2011, pp. 8–9)
^ ^a ^b ^c 相宅省吾、北尾敏男「溶融紡糸における糸条形成について」『繊維工学』第21巻第8号、日本繊維機械学会、1968年、 528-533頁、2022年7月26日閲覧。
^ 乾式紡糸用ノズル（日本ノズル株式会社）
^ 高分子溶融体流れのマルチスケールシミュレーション ―溶融紡糸への応用― (PDF)
^ 堀泰明（昭和油化）「モノフィラメントの押出し」『高分子』第11巻第2号、高分子学会、1962年11月、 150-155頁、2022年8月6日閲覧。
^ ^a ^b 標葉二郎（帝人）「異形断面糸」『高分子』第17巻、高分子学会、1968年、 579-582頁、2022年8月24日閲覧。
^ 写真で見る合成繊維の製法（日本化学繊維協会）
^ 佐々木久衛「合繊が果たしてきた役割とこれからの素材革命、技術の可能性 (PDF) 」『繊維トレンド』、東レ経営研究所、2012年、 4-12頁、2022年8月24日閲覧。
^ “【この技術がすごい 5】東レの複合紡糸技術「ナノデザイン」”. 繊研新聞社. (2020年5月6日) 2022年8月24日閲覧。
^ ^a ^b (沢田 2011, pp. 151–152)
^ 松井亨景「ポリエチレンテレフタレートの超高速紡糸における紡糸成形過程」『繊維と工業』第38巻第11号、繊維学会、1982年、 508-513頁、2022年7月26日閲覧。
^ 超高速紡糸（日本化学繊維協会）
^ 石崎舜三・庵原耕一・藤本和士（帝人）「ポリエステル繊維の超高速紡糸」『繊維と工業』第45巻第5号、繊維学会、1989年、 234-239頁、2022年8月4日閲覧。
^ ^a ^b 古谷哲朗（東洋紡績）「弾性繊維と乾式紡糸」『繊維機械学会誌「せんい」』第56巻第3号、日本繊維機械学会、2003年、 105-110頁、2022年7月26日閲覧。
^ 秦英雄（帝人）「紡糸」『繊維工学』第20巻第6号、日本繊維機械学会、1967年、 374-380頁、2022年7月26日閲覧。
^ ^a ^b 菊池彰隆「湿式紡糸の10年」『繊維と工業』第50巻第6号、繊維学会、1994年、 286-288頁、2022年7月26日閲覧。
^ 鞠谷雄士「連載＜やさしい繊維基礎講座＞紡糸・延伸」『繊維と工業』第59巻第8号、繊維学会、2003年、 252-258頁、2022年7月26日閲覧。
^ “繊維の基礎講座(57) （化学繊維）第6話化学繊維の誕生6／湿式紡糸、乾式紡糸”. 繊維ニュース. (2005年12月27日) 2022年7月26日閲覧。
^ 大田康雄・安田浩（東洋紡績）「最先端のゲル紡糸高強度・高弾性率化へのニューパラダイム」『高分子』第44巻、高分子学会、1995年10月、 658-661頁、2022年7月26日閲覧。
^ 井口正俊・京谷裕子「「ゲル紡糸」について」『繊維と工業』第46巻第10号、繊維学会、1990年、 471-476頁、2022年7月26日閲覧。
^ 安田浩・伴薫・大田康雄「最新のゲル紡糸」『繊維と工業』第47巻第10号、繊維学会、1991年、 595-601頁、2022年7月26日閲覧。
^ 桜木功（クラレ）「PVA繊維と有機溶剤湿式冷却ゲル紡糸」『繊維工学』第56巻第3号、日本繊維機械学会、2003年、 120-125頁、2022年7月26日閲覧。
^ ^a ^b “繊維の基礎講座(61) （化学繊維）第9話化学繊維の誕生9／液晶紡糸”. 繊維ニュース. (2006年1月6日) 2022年7月26日閲覧。
^ ^a ^b 島村薫、沖原巧「剛直性高分子の固体構造」『電子顕微鏡』第28巻第1号、日本顕微鏡学会、1993年、 49-53頁、2022年7月26日閲覧。
^ 菊地哲也（東レ）「液晶紡糸 : とくにP-配向全芳香族ポリアミド繊維について」『高分子』第25巻、高分子学会、1976年3月、 182-186頁、2022年7月26日閲覧。
^ 大田康雄「剛直性高分子PBO繊維の特徴と用途 (PDF) 」『ポリイミド･芳香族系高分子最近の進歩 2005』、日本ポリイミド･芳香族系高分子研究会、2005年、 19-27頁、2022年7月26日閲覧。
^ 島村薫・橋本暁直「PBZT繊維―最強繊維の構造と物性―」『繊維と工業』第47巻第6号、繊維学会、1991年、 324-328頁、2022年7月28日閲覧。
^ 中野恵之・東山幸央（兵庫県立工業技術センター）「エレクトロスピニング法によるナノファイバーの製造技術と用途」『繊維と工業』第66巻第12号、繊維学会、2010年、 404-412頁、2022年7月26日閲覧。
^ “紡績技術特集／複合紡糸”. 繊維ニュース. (2004年8月23日) 2022年7月28日閲覧。
^ 松尾輝彦（旭化成）「細さへの挑戦:直接紡糸法極細繊維(ポリエチレンテレフタレート)」『繊維と工業』第54巻第3号、繊維学会、1998年、 74-77頁、2022年7月28日閲覧。
^ 高崎緑（信州大学）「レーザーエレクトロスピニングによる極細繊維製造技術の開発」『成形加工』第22巻第10号、プラスチック成形加工学会、2010年、 545-549頁、2022年8月6日閲覧。
^ 戦後日本のイノベーション100選人工皮革（発明協会）
^ 井上猛司（クラレ）「複合紡糸技術の最近の進歩と将来の展望」『繊維と工業』第31巻第1号、繊維学会、1975年、 8-12頁、2022年7月28日閲覧。
^ 不織布とは（ユニチカ不織布事業部）
^ (加藤 2011, pp. 183–186)
^ ^a ^b “化学繊維を徹底解説。知っておきたい歴史や紡糸、代表的な素材など”. TECTLI (2019年7月16日). 2022年7月31日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f 馬越淳・馬越芳子（農業生物資源研究所）「カイコの繊維形成と絹の結晶化」『繊維と工業』第63巻第9号、繊維学会、2007年、 244-252頁、2022年8月4日閲覧。
^ ^a ^b ^c 片岡紘三（農林水産省蚕糸試験場）「カイコの紡糸天然の妙に学ぶ」『高分子』第28巻、高分子学会、1979年8月、 579-582頁、2022年7月28日閲覧。
^ ^a ^b 絹の不思議（愛媛県農林水産研究所） (PDF)
^ 皆川基（農林省蚕糸試験場）「絹精練に関する電子顕微鏡的研究」『繊維学会誌』第16巻第6号、繊維学会、1960年、 507-513頁、2022年8月24日閲覧。
^ 玉田靖「絹の化学と材料開発」『化学と教育』第64巻第9号、日本化学会、2016年、 456-459頁、2022年7月31日閲覧。
^ 平林潔、荒井三雄、松村正明「絹の特性とその応用」『繊維工学』第38巻第1号、日本繊維機械学会、1985年、 40-46頁、2022年7月31日閲覧。
^ 山口新司（クラレ）「模倣から創造へ」『高分子』第39巻、高分子学会、1990年11月、 794-797頁、2022年8月6日閲覧。