糸

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背景

毛糸は、一緒に撚られた材料のいくつかのストランドで構成されています。次に、各ストランドは繊維でできており、それらが形成する糸よりもすべて短いです。これらの短い繊維は、糸を作るために長いフィラメントに紡がれます。長い連続ストランドは、それらを糸にするために追加の撚りを必要とするだけかもしれません。テクスチャリングと呼ばれる追加のプロセスが実行されることもあります。

紡績糸の特性は、紡績中に繊維に与えられる撚りの量に部分的に依存します。かなり高度な撚りが強い糸を生み出します。撚りが少ないと、より柔らかく、より光沢のある糸が生成されます。非常にきつく撚るとクレープ糸ができます。毛糸も部品数で分類されています。単糸は、フィラメントまたはステープルファイバーのグループを撚り合わせて作られています。プライヤーンは、2本以上の単糸を撚り合わせて作られています。コードヤーンは、2本以上のプライヤーンを撚り合わせて作られています。

1995年に米国で約80億ポンド（36億kg）の紡績糸が生産され、40％がノースカロライナ州だけで生産されました。紡績糸の50％以上は綿で作られています。テクスチャード加工、クリンプ加工、またはバルク糸は、紡績全体の半分を占めていました。テクスチャードヤーンは、物理的、化学的、または熱処理により、体積が大きくなります。クリンプヤーンは、変形した形状の熱可塑性繊維でできています。バルクヤーンは、本質的にかさばり、密に詰めることができない繊維から形成されます。

毛糸は、織り、編み物、フェルトなど、さまざまなプロセスを使用してテキスタイルを作るために使用されます。 1995年には、40億ポンド（18億kg）の織り糸、30億ポンド（1.4 kg）の機械編み糸、10億ポンド（4億5000万kg）のカーペットとラグの糸が米国で生産されました。米国の繊維産業は60万人以上の労働者を雇用し、年間約160億ポンド（70億kg）のミルファイバーを消費し、1996年の産業利益は21億ドルと推定されています。輸出は産業売上高の11％以上を占め、70億ドルに近づいています。アパレル産業はさらに100万人の労働者を雇用しています。

歴史

天然繊維（綿、亜麻、絹、羊毛）は、古代文明が利用できる主要な繊維を表しています。あらゆる種類の糸と布の最も初期の既知のサンプルは、亜麻繊維と糸の束と平織りのリネン布の断片が約7、000年前と推定されたスイスのロベンハウゼンの近くで見つかりました。

綿も栽培され、少なくとも7、000年にわたって布地を作るために使用されてきました。早くも12,000 B.C。にエジプトに存在していた可能性があります。 メキシコの考古学者によって綿織物の破片が発見されました（紀元前3500年 ）。、インド（3000 B.C. ）、ペルー（2500 B.C. ）、および米国南西部（500 B.C. ）。綿は、新世界の植民地化が終わるまで、ヨーロッパで商業的重要性を達成しませんでした。絹文化は当初から中国の特産品であり続けました（2600 B.C. ）6世紀まで、ビザンチン帝国でカイコが最初に育てられました。

合成繊維はずっと後まで現れませんでした。綿または木質繊維から作られた最初の合成レーヨンは1891年に開発されましたが、1911年まで商業生産されませんでした。ほぼ半世紀後、ナイロンが発明され、続いてさまざまな形のポリエステルが発明されました。合成繊維は、天然繊維に対する世界の需要を減らし、用途を拡大しました。

1300年頃まで、紡錘と渦巻きに糸が紡がれていました。スピンドルは、繊維が取り付けられてねじられている先細りの端を持つ丸い棒です。渦巻きは、スピンドルを回転させ続けるためのフライホイールとして機能する、スピンドルに取り付けられた重りです。繊維は、糸巻き棒と呼ばれる棒に結ばれた梳綿の束から手で引っ張られました。ハンドカーディングでは、革で覆われた2つのボードの間にファイバーが配置され、一方のボードがもう一方のボードを優しく引っ張られるときにファイバーをキャッチする細いワイヤーフックが突き出ています。

繊維からぶら下がっているスピンドルは、下向きに回転するときに繊維をねじり、繊維束から引き離すときに一定の長さの糸を回転させます。スピンドルが床に達すると、スピナーはスピンドルに糸を巻き付けて固定し、プロセスを再開します。これは、すべてのファイバーが回転するまで、またはスピンドルがいっぱいになるまで続けられます。

主な改良点は、インドで500〜1000 A.D. の間に発明されたスピニングホイールでした。 中世にヨーロッパで最初に使用されました。水平に取り付けられたスピンドルは、円形のバンドによって大きな手動ホイールに接続されています。糸巻き棒は糸車の一端に取り付けられ、繊維は手で紡錘体に供給され、紡錘体は糸車が回転するにつれて回転します。チラシと呼ばれる部品が、ボビンに巻かれる直前に糸をねじります。スピンドルとボビンは別々の部品でホイールに取り付けられているため、ボビンはスピンドルよりもゆっくりと回転します。したがって、糸をねじると同時に巻くことができる。約150年後、サクソンホイールが導入されました。フットペダルで操作するサクソンホイールは、両手が自由に繊維を加工できるようにしました。

18世紀の多くの開発により、紡績プロセスがさらに機械化されました。 1733年にジョンケイによってフライングシャトルが発明され、1766年にハーグリーブスの紡績ジェニーが発明されました。ジェニーは一連のスピンドルが一列に並んでいることを特徴としており、1人のオペレーターが大量の糸を生産できるようにしました。数年後、リチャード・アークライトは、一連の回転ローラーを使用して繊維を引き出す精紡機の特許を取得しました。 10年後、Samule Cromptonsのラバマシンが発明されました。これは、1回の連続操作であらゆるタイプの糸を紡ぐことができます。

リングフレームは1828年にアメリカのジョンソープによって発明され、今日でも広く使用されています。このシステムには、金属リングの内側に垂直に取り付けられた数百のスピンドルが含まれます。現在、多くの天然繊維はオープンエンドシステムによって紡がれています。このシステムでは、繊維は空気によって高速回転するカップに引き込まれ、反対側で完成した糸として引き出されます。

原材料

約15種類の繊維を使用して糸を作ります。これらの繊維は、天然繊維と合成繊維の2つのカテゴリーに分類されます。天然繊維とは、植物や動物から得られる繊維で、主に織物の織りに使用されます。最も豊富で一般的に使用される植物繊維は綿であり、成熟したときに綿の癤または種子のさやから集められます。実際、綿はアメリカで最も売れている繊維であり、すべての合成繊維を合わせたものを上回っています。

植物の葉や船尾から取られた繊維は、一般的にロープに使用されます。他の植物繊維には、酢酸塩（木材パルプまたは綿リンターから作られる）と亜麻から作られたリネン、植物繊維が含まれます。動物繊維には、羊の毛から作られた羊毛と、アンゴラヤギとウサギから作られたモヘアが含まれます。絹は、繭を編むときにカイコによって長く連続したストランドに押し出されるタンパク質です。

合成繊維は、重合した化学物質の濃厚な溶液を紡糸口金のノズルに通し、得られたフィラメントを化学浴で硬化させることによって作られます。これらには、アクリル、ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィン、レーヨン、スパンデックス、およびトリアセテートが含まれます。これらの繊維のいくつかは、収縮の問題がなく、天然繊維と同様の特性を持っています。他の繊維には、特定の用途向けの特別な特性があります。たとえば、スパンデックスは壊れることなく500％以上伸ばすことができます。

繊維は、手または機械で開くベールで出荷されます。ピッカーは繊維の塊を緩めて分離し、必要に応じて繊維を洗浄します。カーディングマシンは繊維を分離し、やや平行な形に引っ張ります。次に、形成された繊維の薄いウェブが漏斗状の装置を通過し、平行な繊維のロープ状のストランドを生成します。ローラーは、スライバーと呼ばれるストランドを細長い単一のより均一なストランドに伸ばし、少量のねじれを与えて大きな缶に供給します。

製造
プロセス

紡績工程には、綿、梳毛または長繊維、羊毛の3つがあります。合成ステープルファイバーは、これらのプロセスのいずれかで作成できます。他の2つよりも綿プロセスでより多くの糸が生産されるので、その製造は以下に説明されています。

ファイバーの準備

• 1繊維は、手または機械で開封されるベールで出荷されます。天然繊維は洗浄が必要な場合がありますが、合成繊維は分離のみが必要です。ピッカーは繊維の塊を緩めて分離し、必要に応じて繊維を洗浄します。特定の用途では、異なるステープルファイバーのブレンドが必要になる場合があります。ブレンディングは、ラップの形成中、カーディング中、またはドローイング中に行うことができます。各繊維の量は注意深く測定され、それらの比率は一貫して維持されます。

カーディング

• 2カーディングマシンには、繊維を分離してやや平行な形に引っ張る数百本の細いワイヤーがセットされています。繊維の薄いウェブが形成され、それが移動するにつれて、それは漏斗状の装置を通過し、平行な繊維のロープ状のストランドを生成します。ブレンドは、異なる繊維のラップを結合することによって行うことができます。

コーミング

• 3より滑らかで細い糸が必要な場合、繊維はさらに平行法にかけられます。櫛のような装置は、繊維を平行な形に配置し、短い繊維がストランドから落ちます。

引き出し

• 4カーディングまたはコーミング後、繊維の塊はスライバーと呼ばれます。このプロセスの前に、いくつかのスライバーが組み合わされます。異なる速度で回転する一連のローラーは、スライバーをより均一な単一のストランドに伸ばします。このストランドには、少量のねじれが与えられ、大きな缶に供給されます。カードされたスライバーは、カードの後に​​2回描画されます。コーミングされたスライバーは、コーミング前に1回、コーミング後にさらに2回描画されます。

ツイスト

• 5スライバーは、ロービングフレームと呼ばれる機械を介して供給されます。この機械では、繊維のストランドがさらに細長くなり、さらにねじれが加えられます。これらのストランドはロービングと呼ばれます。

スピニング

• 6糸形成の主な商業システムは、リング精紡機とオープンエンド紡績機です。リング精紡機では、ロービングはスプールからローラーを介して供給されます。これらのローラーは、アイレットを通過するロービングを引き伸ばし、下に移動します スライバーは、ロービングフレームと呼ばれる機械を介して供給されます。この機械では、繊維のストランドがさらに細長くなり、追加の繊維が与えられます。ねじれ。糸形成の主な商業システムは、リング精紡機とオープンエンド紡績機です。オープンエンド紡績はロービングステップを省略します。そして旅行者を通して。旅行者は、静止リングの周りを毎分4,000〜12,000回転で自由に動きます。スピンドルはボビンを一定の速度で回転させます。このボビンの回転とトラベラーの動きにより、1回の操作で糸が撚られて巻き取られます。

• 7オープンエンド紡績では、ロービングステップが省略されます。代わりに、繊維の断片が空気の流れによってスピナーに供給されます。スライバーはロータリービーターに送られ、ファイバーを細い流れに分離します。このストリームは、チューブまたはダクトを通る空気の流れによってローターに運ばれ、ローターの側面に沿ってV字型の溝に堆積します。ローターが回転すると、ねじれが発生します。新しい繊維の一定の流れがローターに入り、溝に分配され、形成された糸の端で除去されます。

品質管理

自動化により、電子機器が操作、温度、速度、ねじれ、効率を制御することで、品質の達成が容易になりました。米国材料試験協会は、ドローフォース、バルク、収縮などの特性を決定するための標準化された方法も確立しています。

未来

紡績システムと糸製造機械は、より自動化され続け、別個のプロセスとしてではなく、製造ユニットの一部として統合されます。カーディング機能とドローイング機能を組み合わせた紡績機はすでに開発されています。機械がさらに多くのスピンドルで利用可能になるにつれて、生産率は桁違いに増加します。ロボット制御装置が標準になります。

国内の糸生産者は、アジア諸国が最新の繊維機械技術を購入し続けるため、アジア諸国との競争に脅かされ続けるでしょう。原材料のコストが糸の総生産コストの最大73％を占める可能性があるため、国内の材料価格の上昇は役に立ちません。米国の毛糸生産者は、競争力を維持するために、顧客および顧客の顧客との提携を継続します。繊維産業も独自のパートナーシップを形成しています。 American Textile Partnershipは、米国産業の競争力を強化することを目的とした、産業界、政府、学界の間の共同研究開発プログラムです。

業界にとってのもう1つの継続的な課題は、より厳しい環境規制への準拠です。リサイクルはすでに問題となっており、デニムを含むスクラップ材料から糸を製造するプロセスが開発されています。毛糸生産者は、大気と水質の制限を満たすために汚染防止対策を組み込む必要があります。機器メーカーは、この取り組みにおいて引き続き重要な役割を果たします。

遺伝子工学は、独自の特性を持つ繊維を開発するためにより広く使用されるようになります。研究者たちは遺伝子組み換えワタ植物を開発しました。その繊維は特に暖かさを保つのに優れています。各繊維は、通常の綿とポリヒドロキシ酪酸と呼ばれる少量の天然プラスチックのブレンドです。次世代の新繊維では、色素結合性と安定性の向上が見込まれます。

2つの異なるポリマーの最高品質を組み合わせた新しい合成繊維も開発されます。これらの繊維のいくつかは化学プロセスによって生成されますが、他の繊維は酵母、バクテリア、または真菌を使用して生物学的に生成されます。