化学繊維の種類と、繊維をつくる高分子について。再生繊維、半合成、合成繊維、半合成繊維。


繊維を糸の状態にすることを紡績(ぼうせき)といいますが、紡績された繊維は、大きく天然繊維と化学繊維に分けることができます。

天然繊維は、植物そのものから繊維を取り出す綿や麻、羊などの動物の毛を刈り取って利用するウール、蚕が口の中から出したまゆ糸からつくるシルクなどがあります。

上記のような天然繊維を、人類は昔から植物を栽培したり、動物を飼育することで獲得してきましたが、多大な労力がかかり、天候にも大きく左右されるので、生産量や価格が不安定でした。

天然繊維しかなかった時代に、発展してきた化学技術を繊維分野に生かさないわけにはいきません。技術のおかげで、化学繊維として、木材や石炭、石油、天然ガスなどを原料にすることで、繊維を作り出すことに成功しました。

化学繊維の種類

化学繊維は、再生繊維、半合成繊維、合成繊維、無機繊維の大きく4つに分けることができます。

近年では、とうもろこしやさつまいもなど、生物由来の原料から化学合成した原料を繊維にしたものが注目を集めています。

再生繊維

再生繊維は、レーヨンやキュプラ、テンセルのように、木材パルプやコットンリンター(綿花を採取した後の種子の表面に付いて残っている繊維で、繊維長が短く紡績用には向かない)を溶かしてから固めて繊維状にしたものです。

半合成繊維

半合成繊維は、セルロース系でアセテート、トリアセテートとタンパク質系でプロミックスがあります。

アセテートの場合、原料のセルロースに、合成した酢酸を反応させてつくった溶液を固めて繊維にします。

天然のセルロースやタンパク質を、化学的な処理をすることで繊維にすることから半合成繊維と呼びます。

合成繊維

合成繊維は、石油、石炭、石灰石などの鉱物、天然ガスのようにまったく繊維になっていない原料から、化学的な処理によって繊維を合成してつくったものです。

原料や薬品の種類によって、ナイロンやアクリル、ポリエステルなどいろいろな種類の繊維ができ、量的には化学繊維のほとんどを占めています。

無機繊維

無機繊維は、無機物を人工的に繊維にしたもので、繊維を形成する分子の中に、有機物を含んでいません。

ガラスを原料にしたガラス繊維、金属を原料にした金属繊維、セルロース繊維やアクリル繊維などを原料にして、それを焼成(高熱で焼いて性質に変化を生じさせること)で炭化してつくられる炭素繊維などがあります。

化学繊維の歴史

化学繊維は、1884年にフランスのシャルドンネによってはじめて人造絹糸(レーヨン)が開発されたのが始まりとされています。

20世紀に入ると、「高分子」という概念が提唱され、化学繊維の開発にも拍車がかかりました。1938年にはナイロン、1952年にはポリエステルと私たちに馴染みのある繊維が開発され、それからどんどんと新しい高分子素材が開発されてきました。

高分子とは、多数の原子が強い共有結合でつながってヒモ状になっている分子のことを言います。

高分子という概念が化学繊維を進歩させた

無機繊維と金属繊維以外の化学繊維は、「高分子」と呼ばれる細長い形をした分子でできています。

高分子は、ヒモのように分子が繋がっているため、低分子とは異なる形状を取るので、それによって特異な性質を発揮します。例えば、デンプンや木材、綿、ゴムなどは非常に有用な天然の高分子です。

人工的に合成される高分子は、モノマー(単量体)がたくさん連結、重合することでポリマー(多量体)になります。モノマーの連結している数を、重合度と言い、2種類以上のモノマーを重合させたコポリマー(共重合体)もたくさんあります。

天然の高分子では、タンパク質がコポリマーの典型的な例となります。

ヒモ状の高分子が、軟らかいのか、それとも硬いのか、分子の間に働く力が強いのか、それとも弱いのか、分子同士がどれほど互いに絡み合いながら規則性をかたち作っているのかなどによって、様々な性質が現れてきます。

繊維を構成する高分子は、軽くて強くて加工性がよく、力学、熱、電気、光などに対する性質、または化学薬品に対する性質など、多彩な性質を持っているのです。

天然の高分子は構造が複雑ですが、一般的な合成された高分子は、簡単な構造から組み立てられています。ただ、その合成方法によっていろんな性質を持ったものになります。

生物由来のバイオベース繊維

近年、生物由来のバイオマス原料から化学合成した繊維が注目されています。「バイオベース繊維」と呼ばれ、トウモロコシやサトウキビ、イモなどに含まれるデンプンやショ糖を原料にして作られる「ポリ乳酸繊維」もそのうちの一つです。

一般的な化学繊維と違い、生物由来なので、土に埋めても2〜3年で分解され、微生物の栄養源となるので地球に優しい繊維と言えます。

農業用シートや園芸用のネットなど、土に還る性質を利用して、衣類以外にも、使用されています。

代表的な化学繊維

ポリエステル繊維

「ポリエステル」という名称は、「エステル基」という高分子の総称ですが、繊維に使われるのは、そのうちの数種類で、特にポリエチレンテレフタレートのことを意味します。

21世紀に入ってから、綿の生産量を上回り、世界で一番生産されている繊維となりました。

繊維の特徴としては、引っ張る力に対する強度あり、伸びにくく、薬品や熱にも強いです。水を吸いづらく、水を吸っても性質があまり変わらないため、型崩れしにくくシワにもなりにくいです。

ナイロン繊維

ナイロンは、「アミド基」という化学構造を持つ高分子でできた合成繊維の総称として使われています。

ポリエステルと比較すると水を吸いやすく、水を吸った時の性質変化が大きめです。強度がしっかりしていて、伸びにくいので、ストッキングに良く使われていたりします。

アクリル繊維

アクリル繊維は、ポリアクリロオニトリルを主成分とする繊維です。

熱を加えると縮みやすいという特徴があるので、糸にする際にふんわりとして、見かけでも体積が大きい形に紡績し、ニット製品にするという例が多くあります。

レーヨン

化学繊維の始まりは、レーヨンからと上記でお伝えしたように、木材パルプやコットンリンターを原料とし、20世紀前半はレーヨンの時代と言われたくらい代表的な化学繊維です。

水を含みやすく、縮みやすくありますが、なにより人絹(じんけん)と言われるだけあり、シルクのようなその光沢感は現代でも人々から愛されています。

染色性もよく、熱に強いという特徴もあります。

参考文献:はじめて学ぶ繊維

 

 

 


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