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衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査
History of Polyester Fiber Technologies used for making Textiles

3

福原 基忠 Mototada Fukuhara■ 要旨
繊維産業は、わが国の基幹産業のひとつであった。合成繊維の中でも、ポリエステル繊維は性能とコストのバ
ランスに優れ、世界的規模で急成長を遂げ、現在、天然繊維を含めた各種繊維の中で、最大の生産量を占めるに至っている。また、ポリエステルに限らず、繊維およびその技術は、単に衣料にとどまらず、交通・建設・情報・医療などの多くの産業分野に適用されている。
本稿では、衣料用ポリエステルフィラメントに焦点を絞って、わが国における技術発展の歴史を概観することとした。
合成繊維は、米国DuPont社のCarothersによるナイロンに端を発し、ポリエステルはやや遅れて英国で発明された。わが国では1957年、帝国人造絹絲㈱と東洋レーヨン㈱の2社が共同で技術を導入し、1958年からその生産が始められた。
わが国におけるポリエステル繊維、特に長繊維であるフィラメントは、繊維製造プロセスの合理化や革新にとどまらず、絹を頂点とする天然繊維の巧みな構造特性に学び、高機能繊維の製造技術に取り入れてきた。
プロセス革新の主な課題は、糸切れを生じないよう安定性を確保した上での、工程の連続と省略および高速化にあった。現在では新幹線の走行速度を越える時速400kmに達する速度で、ポリエステル繊維が連続的に巻き取られるに至っている。
高機能化にあっては、天然繊維の形態的模倣に始まり、ポリマ改質技術、複合紡糸技術、混繊技術、超極細繊
維技術、仮撚加工技術などを駆使して、ついには合成繊維でありながら、1ランク上の「新合繊」と称されるまでに至った。
ここに適用されている技術は、精密な微細加工技術を含むものであり、各種の産業分野で広く活用されている。

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ124■ Abstract
The textile industry has been one of the most important industries in Japan. Because of their excellent
characteristics and low cost, various synthetic and polyester fibers rapidly become popular on all over theworld. Nowadays, more polyester fiber is produced than any other natural and synthetic fiber.
Polyester and many other kinds of fiber and the technologies for producing them have been used not onlyin the apparel industry but also other industries, such as in vehicles, construction and civil engineering, IT
and medical devices.
This report focuses on the history of polyester fiber technologies for making textiles in Japan.
The production of synthetic fiber started with nylon. It was discovered by Carothers, who worked for
DuPont in the U.S.A. Polyester was invented later in the U.K. In Japan, two companies, Teijin and Toray,
introduced polyester in 1957, and started production the next year.
In Japan, there have been several innovations in production technologies used to make polyester filamentyarn. For example, there has been rationalization of the manufacturing process steps and also improvementin the production of high performance fibers. Some of these improvements have come from studying theexcellent structures and mechanisms of natural fibers, such as silk.
The principal areas of process innovation have been the simplifying of processing steps and speeding up of
production, while maintaining production stability without fiber breakage. The winding speed of high-speed
spinning machines used to make polyester yarn is now about 400km/hr, which is faster thanKansenShin-.

High-performance fiber technology started with the morphological imitation of natural fibers. Then, various
kinds of key technologies, such as polymer modification, conjugate spinning, mixed filament, ultra fine fiberand false-twist texturing were developed. These technologies have been combined with each other and widely used. Finally, high performance polyester fabric is called
synthetic fibers. This Japanese expression

Shin-Gosen

Shin-Gosen. It means an enhanced status ofhas become popular on all over the world.

These technologies include precise processing technologies, which are widely used in various industrial
fields.

■ Profile■ Contents

福原 基忠 Mototada Fukuhara

1.はじめに................................................................125

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員

2.合成繊維製造技術の概要 ....................................126
3.ポリエステル繊維の導入と定着.........................134

昭和40年3月

東京大学工学部 物理工学科 卒業

昭和40年4月

東洋レーヨン（株）
（現：東レ
（株）
）入社
ポリエステル繊維・炭素繊維の研究技術開発に従事

平成13年5月（財）
化学技術戦略推進機構 出向

平成15年 6月

東レ（株） 退社

4.絹を目標としたフィラメントの技術開発 .........136
5.プロセスの革新 ....................................................144
6.高染色化技術........................................................154
7.注目すべき技術の展開 ........................................158

福原技術士事務所 所長（技術士 繊維）

8.まとめと考察........................................................171

平成17年 6月

有限責任中間法人

ポリエステル繊維関連年表.....................................176

日本繊維技術士センター 理事・関東支部長

付録

平成18年 4月

国立科学博物館
産業技術史資料情報センター 主任調査員

登録候補一覧 ................................................178

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ125

1 はじめに
人間生活の基本を「衣・食・住」で表すことが多い。

規定されているだけといってもよいものである。ここ

この中で、「繊維」は衣料の原料であり、また、文字で、十分の長さとは、一般に太さ（直径）の100倍以や情報を伝達する「紙」の原料ともなり、「繊維」な上の長さ、と解されている。

くしては人間の生活も文明も成り立たないといっても高分子の概念（Staudinger：1930年頃）が定着し、過言ではない。したがって、人類と繊維とのかかわり

各種の高分子が合成されるようになると、その利用のはきわめて古く、1万年以上前と考えられている。

一つの形態として繊維が考えられ、（二次元の形態と太古以来植物や動物から細い繊維状の物質を分離採してはフイルム、三次元としては一般のプラスチック

取し、撚り合わせ（紡ぐ）糸状にして手織りで布を得材料）さまざまな合成繊維が製造されるようになった。

ていた。

原料の多様性、形態も含めた物理・化学的特性、柔軟

例えば、エジプトのミイラを包んでいる布は麻（亜麻）

性や加工の容易性などから、合成繊維は衣料用のみなからなる織物 である。

らず、産業資材用途など極めて広範囲な用途に応用さ

1）

天然繊維にたよらず、人工的に作りだした繊維を総れている。

称して、人造繊維（Man-made Fiber）ないしは化学

それぞれの用途に応じた繊維の構造設計と製造技術

繊維（Chemical Fiber）と呼び、その歴史は僅か150が検討、適用されているため、現状での産業としての年あまりである。化学繊維の中で、合成高分子よりな繊維技術を一まとめに論じることは困難である。

るものを「合成繊維」（Synthetic Fiber）と呼んでい

本稿では、本来の繊維の用途である衣料用の合成繊る。このような繊維の分類を図1に示す。本稿では、維の中で、世界的にも最も多量に製造されているポリ

衣料用のポリエステル繊維をテーマとしたが、これはエステル長繊維（フィラメント）に焦点を絞って、その技術の体系化を試みることにする。
第2章では、合成繊維全般について製造技術の概要について述べ、ポリエステル繊維の位置づけについても触れる。第3章では、わが国へのポリエステル繊維の導入とその定着について述べる。
第4章では、絹を目標としたフィラメントの技術開発の歴史と、1980年代後半に「新合繊」として新たな価値観を与えられた情況を述べる。第5章は、基本となるプロセス革新の軌跡を、第6章では衣料用として

図1

繊維の分類

重要な染色技術について、また、第7章では基盤となる注目すべき要素技術の展開について述べる。

合成繊維の一つとして位置づけられている。
一方、工業用語としての繊維の定義は、「糸、織物などの構成単位で、太さに比べて十分の長さをもつ、

第8章でまとめとして、歴史を振り返り、現在の位置づけと今後への期待について若干の私見を述べることとする。

細くてたわみやすいもの」（JIS L 0240-3.1.1）となっており、それを構成している素材にはよらず、形状が＜引用文献＞
1）たとえば、「世界大百科事典」、平凡社（1981）

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1251_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ126

2 合成繊維製造技術の概要
後の合成繊維と対比して、半合成繊維と呼ばれる。し2.1 天然繊維から合成繊維へかしながら前述のとおり、ニトロセルロースは火薬に利用されるほど燃えやすく、衣料用の繊維としては改前章で述べたように、人類が自らの手で、生活必需品である繊維を作り出すようになってから、まだ150

その過程で、セルロースが、銅アンモニア溶液に溶

年程度しか経過していない。わが国では約100年の歴解することが発見され、銅アンモニアレーヨン（キュ史である。天然繊維には1万年以上の歴史があり、

プラ：cuprammonium rayon）また、木材パルプをア

4000〜5000年前頃には、エジプトやメソポタミヤではルカリで処理したアルカリセルロースを、二硫化炭素

麻が、インドやペルーでは綿が多量に生産されていた。

に溶解したセルロースザンテートを用いた、ビスコー

ヨーロッパでは、麻が繊維の主力であり、麻の1種

ス法レーヨンが相次いで発明された。3） これらは、元である亜麻（linenまたはflax）は薄地の織物とされ、のセルロースの化学構造を有する繊維が得られるの下着・シーツ・枕カバー・テーブルクロスなどに用いで、再生繊維と呼ばれ、先のニトロセルロースに比べ、られた。これらの製品の形態を総称してリネンと呼ぶ

化学的にも安定であるので、人造繊維（レーヨン）とのもその名残である。わが国でも古代人の衣装は麻でして普及した。

あり、ヨーロッパと同様麻が主力であった。木綿製品

わが国に人造絹糸が入ってきたのは1900年前後であが輸入されるようになったのは、室町時代で、16世紀

るが、米沢に東工業米沢人造絹糸製造所（後の帝人）

後半に庶民にも広まった。羊毛の利用は近世になってが設立されたのは、1915年であった。4）からである。工業生産という意味では、明治以降のい一方、1920年代中ごろまで、セルロースや天然ゴム、

わゆるわが国の産業革命に相当する時期で、紡績機械

澱粉などは分子量が大きいらしいことは分かってきたが大量に導入された。

が、その解釈としては、低分子の化合物が、何らかの絹の歴史は、いわゆるシルクロードの時代にさかの力で凝集した会合体として考えられていた。これに対ぼり、ヨーロッパでも憧れの繊維であった。わが国にして、分子そのものが大きいとして高分子の概念を創

大陸から伝えられたのは大和朝廷の時代で、以来高級出したのがシュタウディンガー（Staudinger）であっ

織物として使用された。綿や麻の織物は太物と言って、た。しかしながら会合説と高分子説は長い間論争とな

絹織物とは区別された。絹のように光沢のあるしなやり、1930年代まで続いた。5）かな繊維を作り出すことは、内外を問わず人類の一つアメリカではデュポン社（DuPont）のカローザス（Carothers）が、高分子説を前提として、それを証明の夢であった。
ドイツの化学者シェーンバイン（Schönbein）は、するためにも、低分子（モノマ）から高分子（ポリマ）

木綿を硫・硝酸で処理してニトロセルロースを製造すを合成する実験を進め、各種の高分子を合成した。そる特許を1846年に取得した。 しかしながらこのニトの結果、溶融紡糸により繊維化可能な高分子として、ロセルロースは、綿火薬として利用されたほど極めて2価の脂肪酸（アジピン酸）とジアミン（ヘキサメチ

燃えやすく、また、ラッカーやセルロイド（ショウノ

レンジアミン）からなるナイロン6,6を1935年に完成

ウに溶解した固溶体）として応用された。

し、1938年に工業化に成功した。6） これが天然高分子

1）

ニトロセルロースをエーテルとアルコールの混合溶
媒に溶かした溶液（コロジオン液）から繊維（人造絹126

善が望まれた。

に代わり、合成高分子を原料とした合成繊維の始まりである。

糸）ができることを発見し、1884年に工業化したのは、

その後、ポリビニルアルコールよりなるビニロン、

フランスのシャルドンネ（Chardonnet）であった。

ポリエステル、ポリアクリロニトリル繊維などが続々

その発見は、偶然の産物である。シャルドンネは、たと開発された。その間の年表を表 2.1 に示す。

またま机の上においてあったコロジオン液のフラスコ

ナイロンの発明は、生糸の貿易を柱としていたわがをひっくり返し、そこから流れ出た液が糸を引き、絹国の産・官・学に、大きな衝撃を与えた。その結果、糸のような光沢を示したのを見たのがきっかけといわ

1941（昭和16）年に合成繊維の研究を促進するため、れる。2） これは、天然高分子であるセルロースに化学

商工省（当時）の主導で、主要大学や公設試験所を含修飾（硝化）をした原料から繊維化されているので、めて、（財）
日本合成繊維研究協会（高分子学会の前身）

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ127

表2.1

化学繊維発達の歴史が設立された。7）

ついては旭化成から溶媒を硫酸から硝酸に代えて工業

そうした中で、京都大学の櫻田一郎らがポリビニル
アルコールからの繊維化の研究を進め、1939（昭和14）化されたのは、1950年代になってからである。ナイロ
ンも東レで戦後再開された。

年には共同研究者である李升基によって、繊維製造法

本稿の主題であるポリエステル繊維の発明は、イギの発表が行われ、ビスコース法レーヨンの紡糸装置を

リスの染色加工会社であるキャリコプリンターズ社

用い、芒硝（硫酸ナトリウム）水溶液中に紡糸し、適（Calico Printers Association）のウィンフィールド

当な後処理を施せば、高強度の結晶性繊維が得られる（Whinfield）とディクソン（Dickson）によりなされ、ことが報告された。

1942年に特許を取得13）した。デュポンのカローザスは、

8）

わが国独自の初めての合成繊維であり、櫻田は「合ナイロンの発明の前に、ポリエステルの合成を行って成1号」と命名したが、後にビニロンの呼称が一般化

いたが、いずれも脂肪族のポリエステルであり、融点した。特許 は1941（昭和16）年に相次いで3件出願が低く実用的な繊維とすることができなかったので、された。

これを捨てナイロンで成功したのである。

9）

一方、東京工業大学の神原周らはポリアクリロニト

ウィンフィールドらは、カローザスの研究内容を解析

リル系合成繊維の研究に着手した。ポリアクリロニト

し、芳香族のジカルボン酸であるテレフタル酸を用い、リルは、ポリマとしては早くから知られていたが、適エチレングリコールとエステル結合により連鎖を形成す当な溶媒がなく、良好な溶媒を見つけることが開発のることで、融点の高い（約260℃）ポリエステルを得る

ポイントであった。神原らは1941（昭和16）年、偶然ことに成功したものである。これが、ポリエチレンテレ

ポリアクリロニトリルが濃硫酸に溶けることを発見

フタレート（以下略称PETと表記）である。ポリエステ

し、水の中に紡糸して繊維化に成功し「シンセン」とルとは、酸成分とアルコール成分とがエステル結合で、名付けた。

交互に連鎖した構造よりなり、現在ではPETに限らず、

10）

ナイロンについては東レが注目し、三井物産経由で異なった酸やアルコール成分から得られる各種のポリエ入手したDuPontのサンプルを分析し、これがナイロ

ステル系高分子から、合成繊維が製造されている。しかン6,6であることを確認した。1939（昭和14）年3月にし一般にポリエステル繊維といえばPETからなる繊維をは、これと同じものを合成し、紡糸することに成功し指すように、大部分はこのPET繊維である。

た。 1943（昭和18）年には、ナイロン6およびナイ

合成繊維は、実用特性において天然繊維に勝るとこ

ロン6,6の繊維について、それぞれ日産5kgの中間工業

ろ（強度、寸法安定、耐久性、防虫・防黴性など）がし稼動さ多くあり、管理された工程より製造される工業製品で11）

試験設備（パイロット）を独自技術で建設

12）

せた。
しかしながら、いずれも間もなく戦争に突入してしまい、時代の流れとはいえ、残念なことに早期の本格的工業化は実現せず、ビニロンについてはクラレ（当時：倉敷レーヨン）などから、また、アクリル繊維にあるため、品質の安定性も確保されることなどから、
石油化学工業の発展に伴い大量に生産されるようになった。
現在の世界の天然繊維を含めた繊維生産量を図2.1に示す。

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1271_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ128

合成繊維の生産量が、全体の約60%を占め、天然繊維を上回っており、中でもポリエステル繊維の生産量が圧倒的に多いことが分かる。また、図2.2に世界の合成繊維素材別生産量の推移を、図2.3にはわが国のポリエステル繊維生産量の推移を示した。ポリエステ
ル繊維の伸びが顕著であることが分かる。これは、ポリエステル繊維の各種の改質技術開発が進められ、衣料用だけでなく産業資材分野においても、繊維としての性能とコストのバランスの極めて優れた繊維となっているためである。
またわが国では、幾多の不況や貿易摩擦の試練を受
図2.1

世界の繊維生産量（03年）

出典：日本化学繊維協会

繊維ハンドブック2006

けながら、 順調に伸びてきたが、1980年頃から生産量が横ばいになっているのはアセアン諸国の台頭によるものであり、1990年以降減少に転じているのは、中

図2.2

世界の合成繊維生産量の推移
出典：日本化学繊維協会

図2.3

日本のポリエステル繊維生産量の推移
出典：日本化学繊維協会

128

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ129

国における生産拡大のためである。

く・長くするために繊維を引き伸ばし延伸する。この

日本化学繊維協会の調べでは、2004年時点で、ポリ延伸の過程で、繊維軸方向への高分子の配列（分子がエステル繊維の生産量は中国が世界の約46%を占める

繊維軸方向に並んでいる状態を配向という）が制御さにいたっており、わが国は僅か2%程度である。

れ、結晶性の高分子では結晶化も生じ、強度や耐熱性

大量生産の標準品では、もはやわが国の国際競争力
は、製造原価の面で失われているが、高度な技術を組み合わせた高機能の差別化品種の生産と、厳格な生産管理・品質管理技術に裏打ちされた良好な品位で、高級品分野でのシェアの確保を図っている。

が増すなどの繊維特性が付与される。
合成繊維の紡糸では、途中で糸が切れない限り、実質上無限の長さを持った繊維が得られる。
連続的な長い繊維を長繊維（フィラメント：FYと略す場合もある。繊維一本だけの場合はモノフィラメ
ント、複数繊維の束はマルチフィラメント）と呼ぶ。

2.2 合成繊維製造技術の概要

しかしながら、天然繊維は、絹を除くと数cmから数10cm程度の短い繊維であるので、これらの天然繊維

第1章でJISによる繊維の定義を述べたが、簡単にの紡績工程にあわせるために、これらと同程度の長さ言うと「細くて長いもの」ということになる。したがに切断した短繊維（ステープル・ファイバー：SF）って、合成繊維の製造過程は、合成高分子（一般に繊も製造されている。

維用には分岐のない直鎖状の高分子が用いられる）を「細く・長く成形する」ことである。そのためには、何らかの手段で高分子を流体化し、細い孔（口金と呼ばれる金属製の板に、10μmから数10μmの細孔が多数穿孔されている）から押し出し、連続的に巻き取ることが必要となる。

図2.5

紡糸方式の模式図

図2.5には、前記3種の紡糸方式の模式図を示す。固化の方法に特徴のあることが分かるであろう。また表
2.2にはその比較を示した。
湿式紡糸では、凝固液の中に紡糸されるので、口金から吐出された繊維の表面は直ちに凝固し、隣接する繊維との接着が回避される。溶融紡糸では、空気の冷
図2.4

繊維化の流れ繊維化の流れを図2.4に示した。繊維とする高分子を合成する段階で、用いる原料（高分子をポリマとい却効率はあまりよくないので、冷却固化には時間（紡糸口金からの距離）を要し、そのため、繊維間の融着を防ぐ意味で、湿式紡糸に比べて口金細孔の穿孔密度は小さくなる。乾式紡糸はその中間になる。

うのに対し、モノマという）の化学種から分子の基本

したがって、湿式紡糸は多数の繊維束を一挙に紡糸骨格が決まり、繊維の特性はそれに大きく依存する。

するステープルの製法に適しており、溶融紡糸はどち流体化するためには、適当な温度で溶融可能なものは、

らかというとフィラメントの紡糸に適している。溶融

加熱により溶融し（溶融紡糸）、高温にしても溶融で紡糸でステープルを製造する際には、複数の口金からきずに分解してしまうものは、低温で適当な溶媒に溶紡糸された繊維を束ねることによっている。

解（湿式紡糸ないしは乾式紡糸）する。流体が細い繊

前記3方式の中で、ポリエステルは、通常溶融紡糸条を安定して形成できるよう、適度な粘性を有するよにより繊維化されている。溶融紡糸装置の概要を図

うに溶媒の種類にあわせて温度や濃度を調整する。

2.6に示した。

細孔（ノズル）より押し出された繊条は、固化（溶上方のエクストルーダでポリマを溶融し、紡糸装置

融した場合は冷却、溶媒を用いた場合はその溶媒を置に供給する。ポリエステルの場合は、水分を含むと、換または除去）して巻き取る。通常その後、より細加熱した際加水分解により劣化を生じるので、エクス

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1291_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ130

表2.2

紡糸方式の比較14）が連結されており、吐出量（すなわち繊維の太さ）を厳密に制御しつつポリマを繊維状に吐出する。
吐出された繊維は、紡糸筒内で、冷却・固化される。
図では、冷却風を繊維に直交して一方向から吹き付けているが、円周方向から吹き付け、繊維と共に平行に下流に流す方法もある。
冷却され固化した繊維は収束され、油剤で湿潤され、ゴデットローラ（繊維を一定速度で引き取るためのローラ）を介して、巻取機で連続的に巻き取られる。油剤は紡糸工程およびその後の延伸や仮撚加工工程など
における取り扱い作業の安定性を確保するために重要である。
特に、親水性に乏しい合成高分子は摩擦帯電しやす
図2.6

溶融紡糸装置の概要15）

く、帯電すると単繊維同士が反発して開繊したり、また、周辺の部材に引き付けられたりして、取り扱いをトルーダに供給するポリマを乾燥し、水分を取り除い

著しく困難にする。そのため油剤として、帯電防止剤ておく必要があるが、図ではそれは省略されている。

の付与は不可欠であるが、その他、収束剤、摩擦を軽エクストルーダはフイルムやプラスチックの押出成形減するための平滑剤、油剤を安定化させるための乳化などに用いられているものと基本的には同じ溶融押出剤なども含み、延伸や仮撚工程などでの高温の熱処理機である。

にも耐えるよう耐熱性も考慮されている。上記各成分

ポリマを吐出するための細孔（ノズル）を有する口
金は、異物を濾過するためのフィルタを内蔵するパックに装填されている。
衣料用フィラメントの場合、口金あたりのノズルの数は、糸の太さにもより、数個〜100個程度（ステープ130を調合し、通常、水に乳化分散させて付与される。
図では、表面に油剤の膜をのせて回転するオイリン
グローラに繊維を接触させて給油する方法が示されているが、糸条のガイドに給油口を設け、計量しつつ油剤を供給付与する方法も用いられている。

ルの紡糸では数千個のノズルを有する口金も用いられ紡糸されて巻き取られた糸は、未延伸糸と呼ばれる。

ている）で、1台の紡糸機（エクストルーダ）あたり、

これは文字通り「まだ延伸されていない糸」という意

数10個の独立した口金・パックを並列して設置する。

味で、延伸工程にまわされる。

各口金には、ギアポンプと呼ばれる歯車の回転によ

合成繊維用の高分子は、長い鎖状の分子で、それ自り、高温・高圧下で高粘度のポリマを計量するポンプ

体が長さ／直径の比が100以上あり、定義上（目には国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ131

見えないが）繊維とみなせる状態である。紡糸に供給うになっている。（これをネルソン方式という。小径される溶融状態では、これら分子は糸鞠状に絡み合っ

ローラは糸の周回をセパレートするので、セパレートており、溶融流動中や紡糸の引取りの過程で、絡まり

ローラともいわれる。）

がほぐされ、ある程度引き伸ばされるが、通常の紡糸条件ではまだ不十分である。

途中に加熱板が設けられているが、これは延伸を助け、また繊維を熱処理して、結晶化を促進し、構造を分子を繊維軸方向に並ばせ（これを配向という）高固定し、収縮率などを調整するためである。最近では、

分子の持っている自身の繊維としての強度を十分に発加熱板に代わり、引取ローラに加熱ローラを用いるこ揮させるために、延伸により配向度を高める必要があとが多い。

る。また、結晶性の高分子においては、延伸（およびポリエステルはその用途の多様性から、フィラメン

熱処理）により部分的に結晶化を生じ、結晶による拘ト、ステープル共にほぼ同程度に製造されている。ち

束力で、分子間のすべりが抑制され、熱的にも安定化

なみに他の合成繊維で、ナイロンはステープルよりフされる。延伸工程の概要を図2.7に示した。

ィラメントの比率が高く、アクリル繊維はもっぱらス
テープルとして生産されている。

2.3 合成繊維改質技術の概要
合成繊維は、そのまま編織物にしただけでは、まさにプラスチックの線状物で、ロウ状感のあるものでしかなく、衣料用としては外観・肌触りともに満足できる状態ではない。ステープルは各種の天然繊維と混紡して使用することも可能で、天然繊維の特徴を生かした使い方もなされるが、特にフィラメントでは、何らかの手段で、繊維自体を改質しておく必要があり、そのための技術が数多く開発されてきた。また、原料と図2.7する高分子によっては、染色性の十分でないものもあ

延伸装置の概要16）

り、染料との親和性を向上させるような改質も行われ上方に未延伸糸のパッケージが置かれている。糸はている。

供給ローラと引き取り（延伸）ローラとの速度比に相合成繊維の物理・化学的改質技術の基本的な考え方

当する倍率で、延伸される。糸が滑らないように、こは、ポリエステルに限らず合成繊維に共通であり、まれらのローラには複数回まきつけられるが、付属してたその目的に応じ非常に多様な技術となっているたいる小径ローラと延伸ローラの回転軸に角度を持ため、その全体像をまとめてあらわすことは困難である。

せ、ローラ上で周回した糸が同じ位置に重ならないよ

主な改質技術の例を表2.3に示した。

表2.3

合成繊維改質技術の例示

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

131

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ132

高分子自体の特性の改質から、繊維となってからの広く普及している。異種の繊維間の優性複合効果や、改質などさまざまであり、これらは単独で、またいく

染色性の差異による異色効果などもあるが、収縮率のつかの技術を組み合わせて適用される。ポリエステル

差を利用し、織物にふくらみを与える技術として、広フィラメントにおける具体的な技術内容は、第4章以く活用されている。

降で詳述する。

捲縮加工は、表2.4（文献17から一部改定）に示し

ポリマ改質では、第三成分を共重合することにより、たように各種の加工方法がある。このうち、仮撚加工

高分子自体の骨格を改質するものと、無機・有機の化と収縮差混繊は後の章で具体的に述べるので、その他合物を問わず、添加ないしは混合するものがある。高のものについて、若干解説する。

分子同士の混合の場合は、異種高分子間の親和性（相溶性）の程度により、異なった分散の状態を示し、このことがまた有効に活用されている。
複合紡糸は、異種成分のポリマを、一本の繊維（単繊維）断面において、配置を決めて口金から押し出し
繊維化するもので、代表的なものとして、バイメタル状にサイド・バイ・サイドで貼り合わせ、ラセン（コイル）状の捲縮を発現させたものがある。そのほかに

図2.8

も多くの目的で広く応用展開されており、第7章で詳述する。

図2.8 は押込み加工機を模式的に示したものである。

単繊維の断面形態も、絹に似せた三角断面に始まり、フィラメントの加工方法として検討されたこともある

現在ではさまざまな形態が設計されている。これらをが、もっぱらステープルの捲縮付与方法として実施さ総称して異形断面繊維と呼んでいる。シルクライク繊れている。糸はこの図では、左からシート状のトウの維については、第4章で詳述する。外形ばかりでなく、形で供給され、2つのローラに挟まれ、荷重のかけら

中空状のものもあり、異形断面でかつ中空のものなどれた押さえ板（フラッパー）とで形成される狭い空間

多種多様である。繊維の曲げやねじりなどの力学特性に押し込められる。そのため糸は挫屈して、鋸歯状のは、素材が同じであれば、断面形態に依存する。またギザギザの捲縮が付与される。

糸加工は、糸束としての形態制御ともいえるもので、

流体押込み加工はこの変形で、加熱された空気また

異形断面は、糸束とした時の単繊維間の空隙の形成なは蒸気で、マルチフィラメントをチューブ内に押込み、どにも影響する。中空断面では保温性も向上する。

三次元的に糸を挫屈させるもので、高速加工にも適し取り扱い・工程通過性からは撚りなどによる収束加ており、主に太い繊度のカーペット用の捲縮加工方法

工が、また、嵩高性からは各種の捲縮加工などが行わとして用いられている。こうして加工された捲縮糸はれている。ステープルの混紡に近いものとして、異種BCF（Bulked Continuous Filament）とよばれる。

のフィラメント同士を引き揃えて混繊糸とする技術も
表2.4

132

押込み捲縮加工機モデル図

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

ニット・デニット（Knit-de-Knit）は、文字通り一捲縮加工の方法17）

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ133

旦編地にしたものを解きほぐすことによる。編地の段呼ばれる）を作っており、欧米とは異なった開発の仕階で、熱処理を施しその形態を捲縮として固定する。

組みが数々の新製品を生み出す原動力となっている。

編目に応じた大きさであるから、捲縮はあまり細かく

また、制電性、撥水性、透湿防水性、難燃性、抗菌はなく、嵩高性には乏しいが独特の風合いを有する。

性など、種々の機能性薬品などの付与処理が行われる。

また、熱処理と同時に染色を行えば、着色した捲縮糸

本稿では、一部を除いて染色仕上げ加工における技術が得られ、糸で染色された先染糸として用いることが内容は省略してある。

できる。
空気噴射法の加工原理図を図2.9に示す。これは古くはDuPontの発明

18）になるもので、 タスラン加工

＜引用文献＞
1） 大西：高分子、Vol.51,No.2,p100,（2002）とも呼ばれている。図中糸は多少のオーバーフィード

2） 例えば、上出：高分子、Vol.50,No.6,p405（2001）

で、下方からノズルに導入され、圧縮空気の流れで、

3） 梶：「やさしい繊維の基礎技術」、p.11、日刊工業

ノズル内を上方に運ばれる。出口で糸がほぼ直角方向

新聞社（2004）に曲げられるのが特徴である。圧縮空気の作用でマル

4） 丹沢：高分子、Vol.47増刊、s93、（1998）

チフィラメントは撹乱され、ループを形成し、互いに

5） 三枝：高分子、Vol.50,No.5,p329,（2001）

絡み合う。嵩高性、伸縮性はないが、紡績糸様の外観

6） 梶：「やさしい繊維の基礎技術」、p.16、日刊工業を有する加工糸が得られる。

新聞社（2004）
7） 中島：高分子、Vol.47増刊、s61、（1998）8） 北丸：高分子、Vol.51,No.9,p751,(2002)9） 日本特許 159,234号、159,235号、159,236号
10）神原：「爽やかにほどほどに」、p.38、科学新聞社（1987）
11）星野：化繊月報、1968年10月号、p.64
12）東レ70年史、p.152
13）梶：「やさしい繊維の基礎技術」、p.20、日刊工業

図2.9

空気噴射法

染色・仕上げ加工は、単に色を染めるだけでなく、布帛の風合い調整において重要な役割を占める。後述

新聞社（2004）
14）福原：「やさしい繊維の基礎技術」、p.28、日刊工業新聞社（2004）

する「新合繊」においては、繊維特性の設計と染色加15）繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.32、丸善（2004）

工条件の組み合わせにより微妙な風合いが実現されて

16）繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.42、丸善（2004）

おり、原糸メーカと染色加工技術の総合力の発揮され

17）福原：繊維機械学会誌、Vol.51,No.6,p.327（1998）

た産物である。各原糸メーカは早くから染色加工まで

18）特公昭 35-13168の一貫した協力体制（一般にプロダクションチームと衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

133

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ134

3 ポリエステル繊維の導入と定着ていたので、その経験が生かされたものと思われる。

3.1 ICI社からの技術導入

その後の業界の主な出来事は、巻末の年表にまとめて記載した。

前章で述べたように、PET繊維はキャリコプリンターズ社の発明になるが、その後ICI（Imperial

3.2 8社体制へ

Chemical Industries）社に引き継がれ、"テリレン"（ T e r y l e n e ） の 呼 称 で 開 発 が 進 め ら れ た 。（ 米 国

先行2社に引き続いて、ユニチカ（当時：日本レイ

DuPont 社もこの特許を導入し、"ダクロン"（Dacron）

ヨン）、東洋紡、クラレ（当時：倉敷レイヨン）がとして開発を進めた）

1961（昭和36）年頃に相次いでポリエステル繊維の事"テリレン"の情報がわが国に公式に伝えられたのは業化に参入した。この時点では、キャリコプリンター

1948年（昭和23年）に出版された雑誌「化学と工業」

ズが日本に出願した基本特許4）、5）が有効な期間であり、によっている。1） この中で祖父江は『英国帝国化学工

後述する特許訴訟に至った。一方、カネボウ（当時：業会社 ICIではエチレングリコールとテレフタール酸

鐘淵紡績）、三菱レイヨン、旭化成の3社は、基本特許との重合物よりテリレーンなる合成繊維を製造し、そ切れを待って、1968〜1969年にかけて相次いで企業化の工業生産が初められた。この物は強力が8g／ デニ

した。こうしてわが国のポリエステル繊維は、大手8ール（筆者注：デニールは繊維の太さの単位で、社による生産体制が確立した。

9000mの繊維が1グラムである時、1デニールという。
最近はISO単位で、1000mの繊維が1グラムの時、1tex

3.3 特許訴訟とする）もあり、優秀な合成繊維と伝えられる。ポリマーは融点246℃以上に加熱され溶融した後、濾過し、前述したユニチカ、東洋紡、クラレに対し、キャリ溶融紡糸が行われる。紡糸の際張力を加へて引延ばし、

コプリンターズ社（当然のことながら、帝人・東レの張力で細い繊維にされる。更に冷伸張により平行に分2社が協力した）は、特許侵害訴訟を提訴した。（対ク子を配列せしめるとX線図が明瞭になる。テリレーン

ラレの訴訟は早期に和解した）の特性は高強力の外に、耐熱性の非常に良い事とその被告であるユニチカ、東洋紡の主張の要点は、いず

高弾性係数（ヤング率）とである。』（旧漢字以外原文

れも10%を超える第三成分を共重合したポリエステルにあわせた）と紹介している。

であるので、特許には抵触しないというものであった。

融点が多少低めに記載されており、また、この時点

大阪地裁における対東洋紡訴訟では、原告の特許明で強力が8g／デニールあったかどうかは不明だが、戦細書には第三成分を用いうる旨の記載も、また、これ後間もないわが国にとって極めて魅力的な情報であっを排除する記載もない。東洋紡が実施しているイソフたと思われる。

タル酸共重合体については、別に特許（DuPont出願

帝人（当時：帝国人造絹絲）は、レーヨンに代わるによる）が与えられている情況なので、共重合体が容合成繊維を探索しており、主にアクリル繊維の研究開易とはいえない。さらに、繊維構造の緻密性などに差発を進めていたが、この情報に刺激されて、いち早くがあり、染色特性なども違うとして、特許には抵触しポリエステル繊維の開発に着手した。2） 東レ（当時：ないとする原告敗訴の判決が出された。

東洋レーヨン）も情報はキャッチしていたが、その頃一方、京都地裁における対ユニチカ訴訟では、染色性、はナイロン繊維の開発に注力していたので、具体的な耐ピリング性、風合などの比較において、第三成分共重検討着手は遅れた ようであるが、その後導入に踏み合（ユニチカの場合は、パラオキシ安息香酸）は、原告切った。

発明の作用効果を実現し、付加的作用効果を果たすにと3）

紆余曲折はあったが、結果的に両社は共同で、特許の専用実施権を1957（昭和32）年にICI社から導入し

134

どまると判断し、原告特許の利用関係にあるとして、原告勝訴という、相反する裁定が出された。6）、7）た。工場建設と生産開始は東レの方が早く、1958（昭結果的にはこの訴訟は、控訴されたものの、いずれ

和33）年4月に同社三島工場（静岡県）で操業を開始もその後の和解が成立したので、両裁判所の見解の相した。3） 既に東レは溶融紡糸系のナイロンを企業化し違に対する法律的な結論は得られていない。なお、現

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ135

在では（上記訴訟も背景のひとつにあると推察される"テトロン"の特徴としては、3Wのキャッチフレーズが）、JISにおけるポリエステル繊維の定義 は、『テレが 宣 伝 と し て 用 い ら れ た 。9） す な わ ち 、 WASH &フタル酸と2価アルコールとのエステル単位を質量比WEAR（洗ってすぐ着られる）、WRINKLE-FREE

で85%以上含む長鎖状合成高分子からなる繊維』とな（しわにならず型くずれせず）、WORK-SAVING（取っており、15%未満の共重合はポリエステルの定義のり扱いが簡単）の3つのWである。（東レでは取り扱い範囲に含まれることになっている。

が簡単についてはEASY-CAREとも表現された）

8）

この事件は、特許法における解釈上の興味もあるが、特にポリエステル短繊維（ステープル）は、綿やウ訴訟の過程で、共重合ポリエステルの構造や特性が学ールとの混紡に市場展開を図り、特に、綿との混紡の会を巻き込んで議論され、関係各社はそのために証拠

シャツ地は、吸湿性などの点では綿の特徴を備え、なとなるデーターを提示する検討も進めたので、初期のおかつポリエステル繊維の上記3Wの好ましい性質をポリエステル基礎研究を加速したというプラスの面が備えたものとして広く受け入れられ、混紡率にはいろあったことも特筆すべき事柄である。

いろ変化があるが、ポリエステル繊維生産の初期の段階から、シャツ地の基本として定着し、現在に至って

3.4 用途定着いる。

帝人、東レ両社は、ICIの"テリレン"の呼称は使えなら絹を目標として技術開発を進め、また加工糸の形態

一方、長繊維であるフィラメントは、初期の段階かかったので、事業化に当たり両社共同で、商標名を新で、編織物全般に普及していった。

聞紙上を通じて一般から懸賞つきで募集し、1957（昭和32）年6月19日に"テトロン"と決定9）した。（ちなみ＜引用文献＞に東洋紡ら後発3社は共通の商標として"エステル"を使

1） 祖父江：化学と工業、Vol.1,No,3,p20（1948）

用している）

2）「帝人のあゆみ」、No.8 帝人（株）

図3.1は、応募作からの当選者決定抽選会の様子 で9）ある。

3） 東レ（株）70年史
4） 特公昭 28-4640
5） 特公昭 28-5370
6） 判例タイムス、214号,p107（1967）
7） 判例タイムス、218号,p153（1968）
8） JIS L 0204-2
9）「帝人のあゆみ」、No.9 帝人（株）

図3.1"テトロン"商標決定抽選会

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1351_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ136

4 絹を目標としたフィラメントの技術開発
4.1 断面形状の模倣
ポリエステルに限らず、人工的に繊維を製造しようとする際の憧れの天然繊維は絹であった。欧米では東洋の優雅な絹に対する憧れが強かったことは容易に想像できるが、事実セルロース系（絹はタンパク質である）のレーヨンでさえも、人造絹糸（artificial silk）と呼称された。特に長繊維であるフィラメントにおいて、天然繊維で唯一の長繊維としての絹が目標とされたのは、自然の成り行きでもある。

4-2a

USP2,637,893

4-2b

特公昭30-6415

羊毛の断面はほぼ円形、綿は生育時には円形である
が、乾燥するとつぶれて扁平な断面形状を示す。一方、

図4.2

異形断面繊維への試み

絹は図4.1に示すように、ほぼ三角形をした2本のフィ

口金吐出孔形状の説明はない。一方、特公昭 30-6415

ブロイン繊維が、水溶性のセリシンで覆われた形態を

は出願が1953年で、紡糸における口金吐出孔の形状にしている。（通常セリシンは糸または織物の状態で溶関するものである。上が口金の吐出孔側の平面図、下解除去され、2本のフィブロイン繊維はバラバラになが断面図である。中心の主孔の周辺に小径の副孔を多る。したがって、絹織物の中では繊維はほぼ三角形の数設け、吐出後、溶融状態にある間に、副孔から吐出断面をしている）

された繊維を主孔の繊維に融着させ、異形断面糸を得ようというものである。
このような試みは多数あったが、スリット状の吐出孔を用いる方法が、1955年出願のDuPontの特許4）に見られる。図4.3は特許からの引用図であるが、左側は口
金吐出孔の形状、右側は得られる繊維の形状を示す。

図4.1

絹糸の形態1）
図4.3

三角断面用口金と繊維4）

この三角断面は、絹の優雅な光沢の理由とも考えら
れ、このことから合成繊維としても三角断面類似の繊維を得ることが試みられた。
一般にポリエステルのように溶融紡糸で得られる繊維は、第2章で述べたように、溶融高分子が口金の細

実際にはこれは必要ではなく、三角断面であれば、Y型のスリットを用いればよい。

孔から押し出されるが、液体状態であるため表面張力

このような口金により、絹を目標とした三角断面繊により断面は丸くなる。三角断面のように円形断面で維の開発に、最も影響を与えたのは、DuPontの2件のないものを総称して異形断面繊維と呼称している。

特許 5）、6）であった。出願は1959年の4月と12月である

初期の異形断面を目的とした特許の例 2）、3）を図4.2に
示す。

136

この口金では、先端に丸い形状などの副吐出孔が示されている（特許請求範囲にも記載されている）が、が、日本で公告になったのはそれぞれ1961（昭和36）
年と1962（昭和37）年である。

4-2aは1949年3月出願で、異形断面繊維としての糸代表的な繊維形状をUSP 2,939,201から図4.4に引用の断面形状を示すものである。
「少なくとも3個の薄い、したが、3個の Lobe（耳朶）を有する繊維で、その断平らなWebを有する」とあり、ブラシなどの剛毛で、面形状における曲率半径などの数値の相互の関係を数

剛性や反発性が向上するとされている。製法における式で規定した、いわゆるパラメータ特許の代表的なも

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ137

図4.4

DuPontの三角断面繊維5）のである。（注：DuPont はこの後もいろいろな技術領域において、各種のパラメータ特許を出願し、わが国の初期の繊維開発技術者を大いに悩ませた）
ただし、前記2つの特許でDuPont は、発明の目的の背景にはあったと推察されるが、絹様繊維に関する具体的な記述を全く述べておらず、僅かに光沢につい

図4.6て効果として言及しているのみである。DuPontは先ずナイロンにこの技術を適用した。

異形断面の例8）スリットの間に僅かな隙間のあるものでは、吐出直後

ポリエステルの三角断面糸を、特に透明感のある光の溶融ポリマが融着することによって一体化した断面沢を狙い、艶消し剤を含まないブライト系のポリマで形状の繊維が得られ、中空状の繊維などとすることも実現したのは、東レ（当時：東洋レーヨン）であった。

できる。ポリマの粘度が高く、また、冷却を強化する

1962年頃から異形断面繊維の開発を進め、前記と、得られる繊維の断面形状は、口金形状により近い

DuPont の特許に抵触しない範囲の形状パラメータでものとなる。

1963（昭和38）年にシルクライク繊維ということで、"シルック"の商標を付け生産を開始した。

7）

絹の断面を模倣することによって、形状・光沢などは類似したものとなったが、ポリエステルは絹に比べその後各社も三角断面を主体としたシルクライクのて弾性率が大きく、すなわち硬い繊維である。そのたポリエステル繊維を市場に供給した。口金吐出孔の形

め絹の柔らかさからは程遠いものであった。これを解状は、「Y」や「T」字型にスリットを穿設したもので、決したのが、織物にしてからのアルカリ減量加工であ得られる繊維の断面形状が、DuPontの主張する断面った。

パラメータに抵触しないような配慮がなされた。三角断面ポリエステル繊維の例を図4.5に示す。

4.2 アルカリ減量加工
ポリエステルの骨格構造であるエステル結合は、化学的に加水分解を受けやすい。PET繊維も、加水分解
により低分子量化し、繊維は表層から徐々に溶解除去される。そのため、繊維径が減少し、細くなる。
ICIの技術者はこの現象を利用する特許を1948年に出願9）した。糸が細くなることで布帛の風合いが改善され、絹に似たソフトなものになるとも記述されている。（当時は細い繊維を直接紡糸することは困難であ

図4.5

三角断面繊維（5本）
東レ㈱提供

った）アルカリ減量処理により、細くなった分、繊維の強力は減少するが、断面積当たりの強度は保存されまた、一旦三角断面が成功すると、五角や六角、あることも記述されている。その後DuPontもアルカリ

るいは中空状などの各種の異形断面糸が、その応用と減量加工に関する特許 10）、11）を出願しているが、欧米して登場した。その例を図4.6 に示す。

では本格的な生産技術としては展開されなかった。

図4.6で、左側が吐出孔の形状、右側が得られる糸わが国では伝統的に絹織物を精錬（弱アルカリによの断面形状である。吐出孔は、スリットを組み合わせる処理）し、図4.1に示した外側を被覆しているセリたものが多い。スリットの幅は、0.1mm程度である。

シンを溶解除去（練り絹という）することが行われて衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1371_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ138きたので、ポリエステルのアルカリ減量加工はそれとィラメントの嵩高加工としては、加撚-熱固定-解撚よ

類似しており、容易に定着した。ただし、具体的にいりなる仮撚加工が一般的である（仮撚加工については

つ・どこで・誰が始めたのかはよく分かっていない。

第7章で詳述）が、ウールライクな織物には適してい

絹織物の産地である丹後地区で最初に取り入れられたるが、シルクライク織物に仮撚加工糸を用いると嵩張のではないかとも言われている。

りすぎ好ましくない。17）12）

アルカリ減量加工の基礎研究結果としては、橋本がDuPontは、1968年にパリとニューヨークのオート

繊維学会誌に2報の論文を発表13）、14）している。橋本はクチュールで、新規なナイロン系のポリマからなるシ

各種のアルカリ（カセイソーダ、水酸化カリウム、炭ルクライク繊維"キアナ"を発表し18）好評を博した。（ポ酸ソーダやそれらのアルコール溶液）での実験を行い、リマとして高価な原料であったことも一因と思われる

溶解速度や溶解機構の検討をしている。工業的には、が、生産は長続きしなかった）織物のサンプルを入手

カセイソーダが用いられている。

した東レは、シルクライクのソフトなふくらみが、織このようにして、1960年代の中頃までに、ポリエス

物中のフィラメントに、糸の長さの違うものが織り込

テルの三角断面繊維を用い、織物にしてからアルカリ

まれているためである19）ことを見出した。糸長差混繊

減量加工を施すことを組み合わせることにより、絹様糸（混繊糸：異なったフィラメントを引きそろえ混ぜ光沢を有し、ソフトな風合いの織物とする基本技術がること）の始まりである。

わが国で確立した。

東レでは、この原理を汎用で安価なポリエステルに

アルカリ減量加工では、織物にしてから処理をする

応用し、収縮率の高い共重合ポリエステルと混繊してというところに重要な意味がある。単に繊維が細くな

同時に紡糸する方法20）により、織物としてから熱処理

るからという理由で織物が柔らかくなるということでを施し、収縮率の差から糸長差を生じる"シルックⅡ"はなく、織物の経・緯糸の交錯点で、その織物としてを開発し、1974年に生産技術を確立7）した。この技術の構造が固定され、その後、繊維が全体として細くなは、複合紡糸装置（第7章）を利用し、収縮率の異なるので、織物の屈曲点での自由度が増し、ソフトな風る2種のポリマを、口金内で合流させることなく、独合いとドレープ性（織物が自重により垂れ下がる性質。

立にそれぞれの繊維として紡糸する方法である。延伸

ペーパーライクではない自然な曲線や、動きによる揺糸を引きそろえるよりも、均一な混繊状態が容易に得

れが衣服の外観的美しさに直結する。）を実現するこられる。

とができる。加工における減量率は重量で20-40%15）とまたほぼ同時に、別の手法として、マルチフィラメも言われているが、通常20%前後の減量加工が適用さントにランダムな熱処理を加え、繊維間および長手方

れているようである。

向に収縮率の斑を生じさせ、同様の効果を生じる"シ

なお、現在ではアルカリ減量加工は単に繊維を細く

ルックⅢ"も開発した。21）、22）収縮による糸長差の発現するというだけでなく、①可溶性の粒子またはブレンと、ふくらみを与える状況のモデルを図4.7に示す。

ドされ分散したポリマを選択的に溶解し、繊維表面構造を制御する（第6章）②複合断面形状において、配置されたアルカリ可溶成分のみを溶解除去することにより、複合繊維を分割したり、特異な断面形状の繊維を得る（第7章）③場合によっては同心円で複合された繊維の中心部分のポリマを溶解所除去して中空繊維とする（第7章）などの目的でも応用されている。

4.3 ムラ感の導入

図4.7 収縮差によるふくらみの発現

図中で、実線が高収縮繊維、破線が低収縮繊維である。異収縮混繊ではこれが並行に、ランダム混繊ではシルクライク繊維が目標とする天然の絹は、蚕が繭長手方向にランダムに存在する。織物にしてから熱処を作るために絹糸を吐出する時、∞字型に胸頭部を振理を施すと、高収縮繊維が縮み、低収縮繊維の長さが余といわれており、糸の長さ方向に湾曲やねじれ、ることになりマルチフィラメントにふくらみを生じる。

る

16）

収縮の斑、形状の変化などがある。これが絹織物に独このような混繊技術は、複合紡糸技術の適用だけで特のふっくらとした柔らかいふくらみを与える。16）

なく、別々に製造した繊維を引き揃えて一本の繊維束

ナイロンやポリエステルなどの熱可塑性合成繊維フ

138

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.Marchとする方法によっても実施されている。ナイロンやア1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ139

セテートなど、ポリエステルと異なるポリマからなる

このように太さや伸度にバラツキのある繊維を安定繊維を用いることや、繊度（太さ）の異なる繊維、断して製造することは一般には困難であるが、ユニチカ

面形状の異なる繊維など種々の組み合わせでも展開さではコンピュータシミュレーションを行い、単一の口れている。着色した繊維と組み合わせると、霜降り効

金から、同時にマルチフィラメントとして製糸する技

果なども実現できる。

29）術を開発した。

その後、ユニチカの"シルミー5"23）、旭化成の"ジュン

また、東レでは絹の特性のうち「絹鳴り」（絹糸やソワイエ"、"ソロソワイエ"24）など、このような糸長差

絹織物をこすった時に、繊維同士がこすれあって発生を有する繊維の混繊によるシルクライク繊維が相次いする振動音。低周波音を含む。「衣ずれ」は、衣服ので開発され、シルクライク織物の主流の技術となった。

裾や袂が擦れ合って発する周波数の高い音。）に着目

上記"ソロソワイエ"は、中空部を有する三角断面のし、絹織物を重ね合わせて擦過させたときの音を解析

異収縮混繊だけでなく、長さ方向に太細を有し、染色

し、花弁タイプの三角断面繊維のその三角形の頂点に、において濃淡を発現するいわゆるシックアンドシン

僅かな窪みを設けることで、図4.9に示すようにほぼ（Thick & Thin）繊維でもある。この技術は、延伸25）類似の絹鳴りの音が実現できることを見出した。30）時に故意に延伸ムラを生じさせ、太細と同時に染色に
よって濃淡となる、外観でも斑のある霜降り調の製品が得られる技術で、古くから知られていた26）が、旭化
成は延伸条件を検討し、従来マルチフィラメント間では太細の位相が揃う傾向にあったものを、延伸条件を設定することにより、太細の位相をランダムとする技術を開発した。27）
このようにして、収縮、太細、染色の濃淡など、自然のムラ感を有するシルクライク繊維が開発された。
図4.9

絹鳴りの解析30）

4.4 より深い絹の追求
ユニチカでは、絹の中でもより高価な野蚕糸（Wild
Silk：通常の蚕を家蚕と呼称するのに対する）を想定
し、"ミキシイ"を開発28）した。家蚕糸は、蚕を永年にわたり品質改良した結果として、断面がほぼ三角形で、均斉がとれ繊維が細いのに比べ、野蚕糸の繊維は太くムラもあり、断面は扁平で、変化に富んでいる。
"ミキシイ"は図4.8に示すように、各フィラメントの断面形状や太さが異なるばかりでなく、伸度や収縮率についてもバラツキがあり、より自然感の強い織物が図4.10

三花弁断面繊維
東レ㈱提供

得られる。

このようにして設計された繊維の形態を図4.10に示す。三角断面の頂点の窪みはサブミクロン単位の大きさである。擦過された時、窪みがあるためにひっかかり、いわゆるスティック・スリップ現象を生じ、キシ30）
ミ音のような絹鳴りを発するといわれている。

溶融紡糸において、口金の形状設計だけでこのような微小な窪みを形成することは、溶融ポリマの表面張力のためにできない。東レでは、図4.11に示すように、
複合紡糸技術とアルカリ減量加工を組み合わせることによりこれを実現した。31） すなわち、三角形の各頂点
図4.8"ミキシイ"断面形状

ユニチカファイバー㈱提供に、少量のアルカリ易溶性のポリマを配し、繊維（織衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1391_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ140

図4.11

複合紡糸による断面制御物）としてからこれを溶解除去することによるものである。
このように、繊維の断面形状設計技術は、複合紡糸
図4.12技術を経由した、サブミクロンオーダーでの高分子の東レ㈱提供

超精密な微細加工技術ということもできる。これにより、自然の巧みに一歩近づいたと言える。

表4.1

この間、深化した各種の要素技術を駆使して、ポリ繊」と称された。

4.5 新合繊

新合繊の分類と特徴

コンセプト

エステル繊維を中心として、各社から一連の新製品が相次いで開発、上市された。これらの製品群は「新合新合繊能衣装特 徴

ニューシルキー

絹よりもふくらみがあり、
かつドレープ性に優れる

ドライタッチ

絹・麻・レーヨンのようなドライタッチ

薄起毛調

桃の皮の産毛のような外観とタッチ

ニュー梳毛

フィラメントでありながらスパンタッチ
ウール様の感覚「新合繊」という呼称の定義や起源ははっきりして的には絹を追求してきたのであるが、新合繊の時代をによれば、迎え、意識的にニューシルキーと呼ばれるようになっ『外観、感触など、感性、審美性の面で一段と優れたた。絹を模倣するという域を脱して、合成繊維ならで衣料用ファション素材、製品全般を指す。』とされてはの特徴を打ち出し始めた。

いない。繊研新聞社編の繊維総合辞典

32）いる。少なくとも川上の繊維メーカー側から作られた

代表的なものが、超バルキー（嵩高）とも表現され言葉ではなく、ユーザーないし流通・マスコミなど川る、絹のふくらみよりはるかに大きいふくらみを実現

下側から言われ始めた言葉で、1988年頃から一般的にした一連の製品群である。具体例を図4.13に示す。

使われだした。
これは、従来所詮「まがい物」として、天然繊維の格下に位置づけられていた合成繊維（ポリエステルが主体である）に対する評価、その価値観が見直された結果と考えられ、合成繊維のステータスが格上げされた。その象徴的なこととして、1986年からわが国の伝統文化であり、絹織物の使用を主体としていた歌舞伎に、"シルック"をはじめとする合成繊維織物が使われ、7）1990年には能衣装にも新合繊が採用された。

140

図4.13

ニューシルキー織物
東レ㈱提供

図4.13は同じ織物組織（朱子織）の絹（右）とポリ新合繊を用いた能衣装の例を図4.12に示す。

エステル（左）である。一見して分かるとおり、ポリ「新合繊」はわが国から発し、世界的にもブームとエステルの方がはるかに糸がふくらんでいる。このよもなったので、海外でもそのまま「Shin-gosen」で通うな大きなふくらみを有しながら、アルカリ減量加工用する。「新合繊」の分類は、人によって多少異なる

により、織物としては柔らかく、ドレープ性を示す。

が、ここでは次の4種に分類した。

技術的には異収縮混繊技術を適用しているが、高収縮ニューシルキー（シルクライクからは脱皮した）素

成分のポリマ設計を行い、100〜130℃の湿熱処理と、材が中心であるが、麻のようなドライタッチ、桃の皮

それに続く高温の乾熱処理で、多段階に収縮させるこの産毛のような柔らかなタッチ、ウール感覚の紡績糸17）とにより実現している。

風合いのフィラメント織物など多種多様である。ポリ

また、低収縮成分として、熱処理により伸長する性エステルのフィラメント織物は、既述したように歴史

質（自発伸長）を有する繊維を用いることも行われる

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ141

ようになった。延伸配向したポリエステル繊維は、一般には熱処理により配向が乱れ収縮するが、特定の条件で製造すると、収縮する代わりに伸長する現象を示す。すなわちマイナスの収縮である。
この現象もDuPontが古くから認めていた33）が、わが国において、新合繊の異収縮混繊糸に応用された。
自発伸長糸を用いると、より大きなふくらみを実現す34）ることができる。

図4.15

新合繊の大部分がシルクライクを目標としている

薄起毛調織物が、中でもドライタッチを強調する一群の製品がある。

KBセーレン㈱（カネボウ）提供

ポリエステルはプラスチックであり、繊維の表面が平極細繊維の高密度織物は、撥水性にも優れていると滑であるとその生地は、ぬめり感やワックス感がある。

いう特徴も有するが、染料吸塵率が高い割には、発色

その欠点に対し、絹の持つきしみ感やドライ感、麻や性に劣るという欠点もある。各社とも染色には苦労しレーヨンのような清涼感を追求したものである。

ている。

例えば、鋭い縁を有する断面形状やスリット、表面梳毛（そもう：worsted）は、繊維長の長い羊毛をの凹凸は、肌に対する接触面積を減らし、さらりとし主体とした紡績糸のことで、ニュー梳毛調は、ウールた肌触りと清涼感を与える。凹凸の形成は微粒子を添

ライクを指向したものといえる。ここでの技術の主流

加することによるものが多いが、特殊な添加剤によりは複合仮撚と流体加工である。（第7章）

筋状構造を与えるものもある。

35）

代表的な二層構造複合加工糸のモデルを図4.16に示す。

図4.14は、粒子を添加して、アルカリ減量で粒子を除去した後の、凹凸表面を有する繊維の例である。この凹凸や前記した筋状構造をさらに細かく、可視光の波長オーダーにすると、色が鮮やかに、濃く見えるという深色化効果も得られる。（第6章）

図4.16

複合加工糸の例36）（a）は糸長差や張力差により捲回構造を生じさせたもので、嵩高でかつ紡績糸様の撚のような感覚を有する。（b）は糸長差のある加工糸に流体交絡を施し、ループを形成し、毛羽感とムラ感を有する。
このほかにも、積極的に起毛加工により、フィラメ
図4.14

凹凸表面繊維ント加工糸に毛羽を付与したものや、紡績工程で、フ東レ㈱提供

ィラメントを芯にして、短繊維を絡ませたものなど、

薄起毛調というのは、極細繊維（第7章）を利用し基本的にはフィラメント加工糸でありながら、嵩高でた織物である。従来スエード調の人工皮革に使われてウールのようなふくらみがあり、毛羽感や撚など紡績

いた極細繊維を、肌触りの柔らかな織物に仕上げた。

糸の特徴を取り入れた各種の加工糸が用いられている。

皮を構成しているコラーゲン繊維を除いて、織物に用

このように「新合繊」は、これまでの開発された技

いられる天然繊維で最も細いのは絹であるが、極細繊術の集大成ということができ、かつ、いくつかの要素

維はその1／10程度の細い繊維であるので、まさに合技術の組み合わせからなるので、極めて複雑である。

成繊維ならではの製品群である。

本章は「絹を目標としたフィラメントの技術開発」と

図4.15には起毛加工された極細繊維の立毛が、織物したので、シルクライクに焦点を絞って、要素技術と表面に密集している様子が示されている。必ずしも起その効果の関係を図4.17に、技術の変遷を図4.18にま毛加工を施さなくとも、収縮差混繊などにより、極細とめてみた。

繊維を織物表面にランダムに浮かせて、タッチを起毛調に似せたものもある。

既述したように、1970年代の後半くらいまで、基本的な要素技術のオリジナルは海外、特にDuPontにそ

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1411_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ142

図4.17

新合繊要素技術とその効果

図4.18

シルクライクから新合繊への源流があるということができる。わが国はこれを積極的に取り入れ、応用展開を図り、高機能・差別化製

さらに付け加えるならば、各社の新製品開発競争が品を開発してきた。例えば、複合紡糸がこれほど普及熾烈であったことも背景にある。それぞれ類似の目標

しているのはわが国だけである。

の中で、独自性を追求し、要素技術を進化させ製品にまた、織物としてその特徴を発揮するためには、織結び付けてきた。その意味で、1980年頃からは、ジャ物設計から染色加工に至るまでの、総合的な品質設計

パンオリジナルの技術ということができよう。これらが必要である。この点に関して、各社とも原糸から高の技術を組み合わせ、開花させたのが「新合繊」とし次加工を一貫したプロダクションチーム体制をとり、て評価されたといえる。

微妙な風合いに関する情報を、原糸にフィードバック
しながら開発を進めてきた。このような体制も欧米には見られないわが国の特徴であり、その機能が十分に142発揮された結果であるといえる。

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ143＜引用文献＞
1） 福 原 ：「 や さ し い 繊 維 の 基 礎 技 術 」、 第 2 章 、
日刊工業新聞社（2004）19）瓦林：「ジャパンオリジナル」、p.35、日本繊維新聞社（1993）20）特開昭 47-117574

2） USP 2,637,89821）特公昭 47-47550

3） 特公昭 30-6415

22）USP 4,263,368

4） USP2,945,739

23）ユニチカ百年史

5） USP 2,939,201（＝特公昭 36-20770）

24）旭化成八十年史

6） USP 2,939,202（＝特公昭 37-5268）

25）繊維学会編、「繊維便覧」第3版、p.292、丸善

7） 東レ70年史・年表
8） 繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.57、丸善（2004）
9） BP 652,948（＝USP 2,590,402）（2004）
26）例えば、特公昭41-6651（＝USP3,275,732）、特公
昭43-19627など

10）USP 2,781,242

27）特公昭51-7207

11）USP 2,828,528

28）松倉、繊維機械学会誌、Vol.41,No.2, p.129,（1988）

12）瓦林：「ジャパンオリジナル」、p.39、日本繊維新聞

29）特公平 2-40773

社（1993）30）藤本：繊維機械学会誌、Vol.39,No.10, p.371,（1986）

13）橋本：繊維学会誌、Vol.14,p.510（1958）31）特公昭 62-53606

14）橋本：繊維学会誌、Vol.15,p.794（1959）

32）繊研新聞社編、「繊維総合辞典」（2002）

15）繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.384、丸善

33）特公昭 37-7919（＝USP 2,952,879）（2004）

34）特開平 8-158183（＝JP 3520937）

16）「世界大百科事典」、Vol.29,p.184 平凡社（1981）35）鈴木：成形加工、Vol.17,No.5,p.306、（2005）17）福原、高橋：「快適性新素材の開発と応用」、p.39,

36）橋場：繊維機械学会誌、Vol.34,No.7, P326,（1981）

シーエムシー（1992）
18）「デュポン ブランディンワイン川のほとりからミラ
クル・オブ・サイエンスへ」、p.102デュポン㈱（2002）

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1431_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ144

5 プロセスの革新
ポリエステル繊維の製造プロセスのフローを改めてという。本来の原料はTPAとEG（エチレングリコー

図5.1に示すが、大きく分けるとポリマを製造する重ル）でよいはずであるが、原料精製工程に問題があり、合工程と、得られたポリマから繊維を製造する工程のDMT法が採用された。DMTであれば精留、再結晶な

2つからなる。前者は化学反応プロセス、後者はプラどの手段で原料の精製が容易であるが、TPAは不スチックの成型加工プロセスということもできる。

溶・不融で極めて精製しにくい化合物であるため、繊衣料用繊維の場合には、実際に消費者に届くまでには、この後、捲縮加工を主体とした糸加工、製織・製編、染色・仕上げ、縫製そして流通に至るという長い維原料としての十分な高純度のTPAが得にくかったことによる。1）
そのため、重合の段階では先ずDMTのメタノール
をEGと置換する、エステル交換工程を必要とし、副工程が必要である。
いずれの工程においても、プロセスの革新は、生物としてのメタノールを回収していた。より合理的①

工程の短縮ないしは省略

なTPAを直接原料とする直接重合法への取り組みは、②

工程の連続化自然の成り行きとして行われた。

③

生産速度の高速化

東レは三井物産からTPAを購入するルートを確保

によって達成されてきた。計測・制御技術の発達も背していたが、帝人では、原料入手の見通しが明確でな景にあるが、プロセスを単純化することにより、管理

かった2）ため、早くからTPAを自製する検討を始めた。

がしやすくなると同時に、作業要員の削減・エネルギ

装置のトラブルなどに苦労しつつ、1958（昭和33）年

ー使用量の削減などを通じてコストダウンに貢献して10月には、日産5トンの設備で操業をはじめた。3） おそきた。

らく当初は得られたTPAをDMTに変換して、重合と各工程におけるプロセス革新の歩みを述べる。

してはDMT法を採用していたと思われるが、1960（昭和35）年7月には、研究所で直接重合技術を完成し5.1 重合工程

た 4）とされている。ただし、生産に適用されたのは、1963（昭和38）年になってからで、フィラメントでは

5-1-1

DMTからTPAへなく、生産管理や品質に厳密性をそれほど要求されなポリエステルの重合は、当初DMT（ジメチルテレ
フタレート（TPA（テレフタル酸）とメタノールとわが国で、フィラメントに直接重合方式が採用されのエステル））を出発原料としていた。これをDMT法るようになったのは、1970年代になってからである。

図5.1

144

4）
い、ステープルからであった。

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

ポリエステルの製造工程

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ145

DMTであれば融点が140℃程度で、比較的低温で溶融でき、EGに溶解して液体として扱えるが、TPAは結晶性の粉末であり、EGに対する溶解性が低く、スラリー（固体の粉末であるTPAがEG中に懸濁している
5）状態）のため取り扱いにも困難性があった。

そのような中で、鐘紡はポリエステル繊維の企業化に遅れて参入し、当初からフィラメントを直接重合法で製造することを企図した。丸善石油と共同で、同社のTPA（MTAと称していた）においては、その純度がそれほど高くないのにもかかわらず、重合反応条件を適切に設定することにより、色調が良好で、高品質のポリエステルが得られることを見出した。また、このMTAは、通常の精製された高純度TPAに比べ、粒
子形状、粒度分布などに特徴があり、EGとの親和性

図5.2が高く、スラリーの取り扱いが容易であった。さらにバッチ重合プロセス7）

純度も改善（HTAと名付けた）し、1972（昭和47）

図5.2にDMT法によるバッチ重合プロセスのフロー

年にHTAを用いたポリエステルフィラメントの生産図を示す。エステル交換反応槽と重合槽の2槽よりなを開始した。この技術は第22回大河内賞生産賞（1975

る。DMTは溶融して液体として供給され、また、EG年）を受賞している。

への溶解性も問題なく、プロセスとしては容易であっ6）

現在では、高純度のテレフタル酸（pure TPAから
PTAといわれる）が石油化学メーカから大量に供給されており、一部ではDMT法も行われているが、直た。図5.3に直接重合法による、連続重合プロセスのフローを示す。8）
段階的に温度や真空度を変化させ重合度を高めていくため、反応槽の数が多くなる。図では5槽の反応槽

接重合法が主流である。

よりなる。このように装置は大掛かりになるが、スケ
5-1-2

連続重合法・紡糸直結重合

ールメリットによりコストダウンが達成されるので、当初、重合はバッチ（回分）式で行われていたが、大量生産には適している。ただし特殊な共重合ポリマ

生産量の増大に伴い連続重合法が採用されるようにななどの多品種・少量生産には、バッチ式が適しておりった。

現在でも一部で行われている。

図5.3

連続重合プロセス8）

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

145

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ146

重合工程で得られたポリマは、冷却しつつチップな
いしはペレットと呼ばれる小片に切断される。紡糸工

Direct Spin Draw：DSDと略す場合もある）プロセスである。

程では、再びこれを加熱して溶融するのであるが、ポDSDプロセスでは、紡糸された繊維がそのまま延伸

リエステルは加水分解を受けやすいので、乾燥工程をされるので、紡糸時に受けた高分子鎖のひずみが緩和必要とする。重合工程と紡糸工程を直結して連続化すする十分な時間がなく延伸されることになり、従来のることによって、ポリマを冷却して再溶融する必要が2工程法とは若干異なった延伸糸の性質を有するが、なく、また乾燥工程が省略されるのでエネルギーコス

実用上には全く問題がない。

トも削減できる。

明確な工業生産の採用時期は不詳だが、1970年代の重合工程と紡糸工程では一般に桁が異なるほど1系

前半には、各社それぞれDSDプロセスを採用している

列あたりの生産能力に差があるので、紡糸工程と直結ものと思われる。DSDでは、紡糸速度（紡糸された繊させると、複数台の紡糸機に同一のポリマを、保温さ維が最初に触れるゴデットローラの速度）に対して、れた配管で連結して供給する必要があり、大量生産に延伸倍率を掛け合わせた高速で巻き取る必要がある。

は紡糸直結法が採用できるが、多品種・少量生産ではそのため3000m／分ないし4000m／分の巻取速度の高重合・紡糸は切り離し、重合後一旦チップ化し、改め速ワインダーが開発された。

て紡糸する非連続の従来法が行われている。

また、従来の2工程法では、延伸機で撚をかけながこのように、連続化による作業人員の削減（計測制

ら 巻 き 取 る こ と が 行 わ れ 、（ 延 伸 撚 糸 機 ： d r a w

御機器の発展にも支えられ、自動化も同時に進められ

twister）延伸糸は、撚によって収束性を付与され、た）と、工程省略による設備・エネルギーコストの削次工程での取り扱いが容易となっていた。紡糸直結延減が進められた。

伸では、撚をかける工程がないので、撚の機能を代替する収束性を与えるための工夫が必要となった。

5.2 紡糸直結延伸

この課題の解決法として、1959（昭和34）年に日本に出願されたDuPontの発明9）による、ノズル内での乱第2章で述べたように、溶融紡糸した繊維は、未延

気流の作用で、マルチフィラメントを開繊し絡ませる

伸糸と呼ばれ、配向・結晶化により繊維構造を安定化（交絡といわれる）インターレース（Interlace）と称させ、強度や好ましい伸度を与えるために延伸を施す。

される技術がある。図5.5にその原理を模式的に示す。

当初は未延伸糸を一旦巻取り、改めて延伸工程に移行するいわゆる2工程法が一般的であった。
ポリエステルは熱可塑性の指標でもあるガラス転移
温度が高いので、延伸時に加熱を必要とする。図5.4でハッチングを入れたローラが、加熱ローラである。
未延伸糸は、まだ分子鎖としては繊維構造が十分形成されていないため、貯蔵安定性にも劣る。このことか

図5.5

インターレースによる交絡らも延伸工程が必要であるが、これを別工程で行う2

連続して走行するマルチフィラメント糸を、ノズル工程法では、作業要員を多く必要とする。これを1工に通し、圧縮空気を高速で糸に直交して吹き付け、乱程に連結したのが紡糸直結延伸（Spin Drawまたは気流の作用によりマルチフィラメントを開繊・撹乱して、相互に絡み合わせるもので、右の図で糸が絡み合った状態を示す。ノズル内で糸が全体として回転してしまわないよう、ノズルに対する糸の通路を厳密に調整し、またここでの糸の張力を適正に管理することが重要である。
高速走行時の糸掛けを容易にするために、ノズルの糸通路をスリットで形成し、スリットの底の部分で圧縮空気を噴射するタイプが一般的であり、巻取装置の直前にノズルは設置される。
この技術は、絡み合いの程度を強固にすることによ

図5.4

146

紡糸直結延伸国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

り、通常、織物を製織する際に、さらに収束性を高め

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ147

るために施す、加撚・糊付けの効果を代替することも（特開昭50-116717）が、異議申し立てにより成立しなできる。また、織り上げた織物に、実際に撚りがかかかった）

ったような外観と風合いをもある程度与えることができるなど、広く応用されている。
このようにして、紡糸機の巻取装置の速度は高速化され、かつ延伸工程が連続化され、一部では後の工程

図5.6に前記特許に示された、延伸仮撚（draw texturing）プロセスのモデル図を示す。（加工された糸はDTY：draw textured yarnと呼ばれる。延伸仮撚
加工プロセスをDTYという場合もある）

で必要となる加撚の省略も可能となった。

5.3 紡糸の高速化
前記紡糸直結延伸では、巻取速度は速いものの、先の定義による紡糸速度（最初のゴデットローラの速度）は1000m／分程度であり、この状態では繊維構造としては、配向度の低い未延伸糸である。（そのため、延伸工程が直結している）
これに対し、高速ワインダーが一般的になったので、従来の紡糸方法で、紡糸速度そのものを上げ、未延伸
糸を2500〜4000m／分の高速で巻取ることが試みられ
図5.6

た。この場合には、結晶化はまだ殆ど生じていないが、延伸仮撚モデル図

USP 3,771,307

配向度の高められた未延伸糸が得られる。しかしながらまだ延伸糸ほどには高度に配向してはいないので、糸（1）は下方のパッケージ（2）から供給され、上方

部分配向糸（POY：partially oriented yarn）と呼ばで巻き上げられる（7）。（5）が加撚子であり、撚は加れる。

撚子（5）と供給ローラ（3）,（3'）間に存在し、高温の加このPOYは、未延伸糸、延伸糸いずれとも異なる中
途半端な性質の糸であり、また、プロセスとしても単に巻取速度を高めただけで、格別の特徴もないが、思わぬ効用のあることが見出された。

熱板（4）でセットされる。加熱温度は200℃を越える
融点に近い温度である。
従来の未延伸糸では（8）,（8'）の破線で示したローラを増設することにより（3）,（3'）と（8）,（8'）との間でポリエステルフィラメントの生産量の、かなりの部延伸してから高温の熱板に接触させる必要があるのに分が仮撚加工された加工糸として消費される。仮撚加

対し、POYでは配向度が進んでいるため、結晶化が速工については第7章で詳述するが、走行するマルチフ

やかに進行し、この中間のローラを用いることなく、ィラメントに加撚された状態で高温の熱処理を施し、加撚中に1.5〜2倍程度の延伸を行いつつ同時に加工がそのセットされた撚が解撚された時に、嵩高な捲縮可能となった。

（クリンプ）を生じさせるもので、中・厚地の編織物用原糸として、最も広く用いられている。
1960年代の後半に、工程直結化の一環として、この仮撚加工を、延伸と同時に行うことが検討された。従すなわち、従来の仮撚加工機の改造を必要とせず、ギアの設定を変えるだけで、そのまま使用可能であり、合理化された加工プロセスとして、世界的に急速に広まった。

来の未延伸糸は、前述した通り繊維構造が未発達であこのプロセスは、工程直結化の意味と同時に、貯蔵り、仮撚加工時の高温の熱処理に耐えないことが判明

安定性のなかった未延伸糸が、より安定なPOYとして、した。そのため、未延伸糸を出発として、延伸と同時（ある意味で中途半端な）中間製品でありながら、流に仮撚加工を行うためには、仮撚加工機を改造し、加通するという変化をももたらした。また、原糸製造メ

撚領域の直前に、独立して延伸領域を設ける必要性がーカが、自ら仮撚加工に乗り出す契機ともなった。

生じていた。ところが、POYは部分配向しているため、さらに紡糸速度の高速化の検討は続けられた。

耐熱性が向上しており、高温で延伸しながら仮撚加工

実は、DuPont社から1952（昭和27）年に日本に出が可能であることが判明した。

願された2件の特許10）、11）に高速紡糸が開示されている。

代表的な特許がDuPontのUSP3,771,307（出願：（アメリカにおける原出願はいずれも1950年）1件は紡

1971年）である。（この特許は日本にも出願された

糸速度が3000〜5200ヤード（約4000m）／分で、ほぼ衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

147

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ148

上記したPOYの領域、もう1件は5200ヤード（約

図5.7は紡糸速度を変更した時の繊維径の変化を、

4700m）／分以上（実施例における最高紡糸速度は紡糸速度をパラメータとして、口金からの距離でプロ

6200ヤード（約5600m）／分である。このような高速ットしたものである。（繊維径が減少しているという領域で紡糸して得られた繊維は、そのままで既に結晶ことは、連続性の原則から、その位置での繊維の走行化が生じており、繊維特性としては低収縮であること

速度が速くなっていることを意味する）紡糸速度など、現在の高速紡糸の特徴が記載されている。

4000m／分では、徐々に繊維径が細くなっているのにしかしながら、当時は生産装置としての高速の巻取

対し、6km／分以上の紡糸速度では、途中で極端に繊装置はなく、また、実験的に少量のサンプルを採取す

維径の減少しているところのあることが認められる。

るくらいで、安定した操業は望むべくもなかったので、

すなわち、紡糸速度に応じ、口金からある程度下方

工業的には採用されなかった。

で急に速度が上昇し、ほぼ最終速度に達している。こ

具体的に高速紡糸の検討が進められたのは、世界的の位置は、紡糸速度が速くなるに従い、より口金に近づくこともあわせて示されている。前田15）はレーザーにも1960年代後半になってからである。
わが国では、同じ溶融紡糸系の合成繊維であるナイ

ドップラー効果を利用した、非接触の速度計を用いて、ロン6については、繊維高分子材料研究所（現：産業

繊維速度の測定を行い、このような速度変化が、距離技術総合研究所）で、1971年に紡糸速度8000m／分まにして1〜2cmの範囲内に局在化していることを確か

での検討結果を発表12）している。（10,000m／分までのめている。ここでは、繊維はくびれ（ネック）を生じ

高速巻取試験機を設置し、実験としては紡糸速度として、延伸されていると考えられている。

て9800m／分まで行っている）その結果、吐出量にもまた、このようなネッキング状変形における構造形

よるが、6000m／分くらいの紡糸速度で、強度がピー

成過程について、清水 16）は図5.8のようなモデルを示

クを示し、より高速では低下すると報告されている。

している。

ポリエステルも含めて、溶融紡糸における高速紡糸の検討を広範囲に進めたのは、学界では東工大の清水らであった。代表的な報告13）は1977年に発表されている。1975年頃には国内外で、企業も含め、高速紡糸の検討が多くの機関で集中的に進められた。
また、1983年には、（社）日本化学繊維協会に、ポリエステル繊維生産企業8社による「高効率合繊技術研究組合」が設立され、国の補助金を得て高速紡糸の共同研究も進められた。
高速紡糸の特徴は、口金から吐出されたポリマが、紡糸線に沿って加速されつつ引き取られる時に、加速に対する慣性力と空気抵抗を主体としたポリマに加わる応力が極めて大きくなり、ついには繊維が降伏し、自動的に延伸され、分子は引き伸ばされて配向し、同

図5.8

ネッキング状変形における構造形成16）

すなわち、ネッキング状変形域で、分子は繊維軸方向に沿って引き伸ばされ、分子配向が進み、分子間の時に結晶化を生じるということにある。

相互作用が高まり、その後結晶化が進行し繊維構造が形成される。
紡糸速度を変更して得られた繊維の、応力-伸張曲線（S-S曲線）の例を文献 13） から図5.9に示したが、4km／分未満の紡糸速度では伸張の途中で応力が低下するという明瞭な降伏を示し、一定の低い応力で伸張する領域（この時に繊維にはネッキングが生じており、
ネッキングが移動することにより、応力増加を伴うことなく繊維は伸張される）を有する典型的な未延伸糸の挙動を示しているが、5km／分以上では延伸糸のそ
図5.7

148

高速紡糸における繊維径の変化

14）

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

れに転化している事がわかる。X線による解析でも、

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ149

図5.10

図5.9

紡糸速度と強度18）

紡糸速度とS-S曲線13）ネック延伸を伴うような高速紡糸領域では、明瞭に結晶構造が形成されていることが認められている。
したがってこのプロセスは、高速で引き取るということだけで、先に述べた紡糸線に沿った応力の増加により自動的に延伸が行われ、延伸糸類似の配向・結晶化した繊維が一挙に得られるので、ワン・ステップ・プロセス（ one step process：OSP）ともいわれる。

図5.11

紡糸速度と複屈折率19）

このプロセスでは、単に速度が速いということだけではなく、繊維が冷却される過程で、加熱処理を必要とせず、実用的には延伸糸として通用し得る繊維が得られることに大きな意義がある。
また、得られる繊維の特性は、①

強度がやや低い②

弾性率もやや低い（繊維が柔らかいことを意味
し、はソフトな風合いを与える）③

染料吸尽率が高い（易染性）④

収縮率が低いなどの特徴17）も有する。
ただし、紡糸速度をさらに上げると、図5.10に示す
ように、紡糸速度6km／分〜7km／分をピークに、強図5.12紡糸速度と密度19）

ルーズな構造になっており、構造の2局分化が進んで20）いることなども報告されている。

度が低下する。18） 強度ばかりでなく、伸度は大幅に低したがって、繊維特性の点から、また巻取機をはじ下し、図5.11および図5.12に示すように配向度の指標

めとする機械装置や動力エネルギーなどの制約もあである複屈折率、結晶化度の指標である密度なども低り、実用的な高速紡糸の生産速度は6km／分〜7km／

下する。

分となっている。

19）

このような超高速紡糸領域での強度などの低下の原

海外での高速紡糸の生産開始時期は、公式な発表が因については、いろいろな説明がなされているが、いないので、不詳であるが、1980年代の前半には生産化

ずれにしろ高速下での急激な変形に、高分子鎖が追随されていたものと思われる。わが国では1985年に東レ

できず、ある種の構造破壊が生じているものと考えらが操業を開始21）した。

れる。10km／分レベルの超高速紡糸になると、得らわが国の衣料用ポリエステル繊維紡糸における高速れる繊維の構造において、結晶はより発達し、完全性化の歴史を、文献22）から若干修正して、図5.13に示しの高いものになっているが、非晶はより拘束力の弱いた。グラフ中に紡糸速度に対応する速度の輸送機関を

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

149

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ150

図のように極めてシンプルな紡糸方法である。通常の高速紡糸でも、空気抵抗による張力を軽減するためには、固化した繊維の束をなるべく上方で収束させることが必要である。糸束になれば、一体化したものに空気の摩擦抵抗力が作用するが、個々の単繊維に開繊していると、それぞれの単繊維の表面積に応じた摩擦が生じるので、張力はきわめて高くなるためである。
ゴデットローラを用いない方式では、紡糸張力＝巻取張力となるので、巻取張力が過大になるのを防ぐた
めにも、上方での収束は一層重要になる。図では（12）の給油用ノズルをガイドとして収束している。それで
図5.13

高速化の歴史もこの方式では、良好なパッケージを得るための巻取

書き込んであるが、OSPプロセスでは時速に換算する技術が極めて難しく、一般にはゴデットロールを用いと400km／時を越えており、新幹線よりも速く、リニる方式が採用されている。

アモーターカーに匹敵する速度である。また、実験室

なお、これまで述べた高速紡糸プロセスでは途中でレベルでは、マッハで表示し得る速度レベルに達して全く熱処理が施されていないが、図5.15に示すようにいる。

紡糸線上に加熱チューブ（spin line heater：SLHない

東レが生産を開始した1985年当時、生産機の仕様にしは単にホットチューブという）を設け、延伸と熱固

見合う、多糸条が同時に巻き上げられる長尺で、自動定を行い、従来の延伸糸により近い糸質の繊維を得る

切替えの可能な巻取機は海外にも市販品はなかった

試み26）もされており、一部で生産化されている。

23）

ので、東レは独自に（東レエンジニアリング製）巻取機を開発した。次いで、旭化成、帝人などが操業を開始した。
旭化成は、紡糸張力を制御し、巻取り装置も開発するなどして、引取り用のゴデットローラを介さず、7km／分の高速で、直接巻取装置で巻き取るプロセスを開発24）し生産化した。技術的な発想は、1975年出願の帝人の特許25）に見られるが、工業生産として実現したのは旭化成であった。旭化成のプロセス模式図を、同社の特許から引用して図5.14に示した。

図5.15

ホットチューブプロセス27）

ここでは、紡糸された繊維は一旦冷却され、ホットチューブに導かれて、このチューブ内で高速紡糸に起因する高い応力で延伸される。ホットチューブの位置と温度をプロセス条件として設定する必要があるが、加熱下での延伸であり、収縮特性など従来の延伸糸に近い性質の糸が得られる。図では、ハッチングをつけた加熱ローラが示されているが、これは常温のローラとすることもできる。このプロセスもOSPの範疇に含まれるが、紡糸速度としては5km／分〜6km／分とやや遅くなる。
図5.14

150

ゴデットロールを用いない方法24）

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

合成繊維の製造過程で最も重要なことは、均一な特1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ151

性を有する糸を、糸が切れることなく連続して、後のチップの往復運動でトラバースするのが一般的であっ工程に問題のないパッケージに巻き上げられることでたが、直線的な往復運動では、高速になるに従い端部ある。直径10数μmの、柔軟な高分子からなる繊維が、での加速度の変化が急激になるので、乱れが生じやす

時速にすると地上で走行するものとしては、新幹線のい。

速度を越え、リニアモーターカーに匹敵する速度（約そこで、複数の爪が回転しつつ順次に受け渡してい400km／時）で巻き取られ、大量に生産されている。

くマルチピードと称されるトラバース 27）が考案され

これは、ポリマのクリーン化や均質化、紡糸装置内た。糸の受け渡しの状況を図5.16 に示す。

での熱変性の回避、冷却・給油・収束技術、良好なパッケージの形成や高速での自動切替えなど、様々な要
素技術の集積により達成されている。
例えば、ポリマ関係では、異物の混入防止を始め、触媒組成やその残滓、添加するつや消し剤の微分散化、高結晶化異物混入の抑制、重合から紡糸工程を含めて、
溶融ポリマの異常滞留部（デッドスペースといわれる。
熱変性ポリマを生じる原因となる）を極力少なくする装置の設計、紡糸装置内で濾過の強化およびポリマの熱履歴を均一にするための分散、口金から吐出した後の均一冷却技術、油剤付着量の均一化のための1糸条ごとの計量給油、空気交絡による収束付与技術など、多種多様である。
繊維はパッケージに正常に巻き上げられて、製品として出荷される。糸の品質がいかに優れていても、パッケージが崩れ、または糸の引き出しが円滑に行えな

図5.16

トラバースのメカニズム28）

ければ、製品としての価値はない。高速で安定して巻

図中、糸（A）は上方より紙面に直角に進んできて、取ることのできる巻取機はプロセスの死命を制していトラバース方向として示された、一点鎖線（B）に沿っるともいえる。

て左右に振られる。図には3つの回転軸を有する場合

製品を巻き上げるドラムを着脱自在に装着して回転が示されている。それぞれの回転軸には2枚のブレー

するスピンドルは、直径が10cm程度であれば、巻き始

ドがあり、それが互いに逆回転する。糸がトラバース

めは約20,000rpmで回転する。（製品が巻き上がってくされるステップは（1）→（2）→（3）と進む。

ると直径が増大するので、次第に回転速度は低下する）

ステップ（1）では、左端で、ブレード6から1へ糸が生産性を向上させるために、1つのスピンドルあたり複渡され、ステップ（2）で隣の軸の2へ、ステップ（3）数個（4〜8個、最近では16個のものもある）のドラム

では2から3へ渡される。3のブレードからは右端で、を装着するので、長さは1mまたはそれ以上になる。

逆回転してくる4に受け渡されて、糸は折り返される。

回転体には、固有振動数に起因する危険速度がある

このようにトラバースが、回転するブレード間の受ので、それを回避しながら設計する必要がある。そのけ渡しで行われ、直線的な往復運動を含まないので、ためにはスピンドルのバランス修正も高度な技術であ

高速動作に適している。

る。しかも、重量は巻上げが進むに従い増加するので、その増加分も考慮する必要がある。

さらに巻取機では、途中でプロセスを中断することなく、高速で自動的に糸を切り替えるシステムも必要

また、糸が同じ位置で重なって巻かれないよう、ドである。その他も含めて、巻取機には極めて高度な技

ラム上で糸が進む方向と直角に均等に移動させながら術が要求され、先に述べたように東レが高速紡糸の生巻きつける必要がある。（この運動を綾振り：トラバ

産を開始する時点では、市販の巻取機では不十分であースという）糸の速度が速くなれば、それに応じてトったため、上記のような技術を組み入れて巻取機を開ラバースの速度も速くする必要がある。

発・設置した。

トラバースで最も問題になるのは、ドラムの端部で

図5.17 は当時のものではなく、最近の例であるが、の折り返しである。そこでの動きに乱れがあると、巻

16糸条が同時に巻き取れる巻取機で、6000m／分の高

き崩れを生じる。従来の低速の巻取機では、マイクロ

速下で、自動的に糸の切り替えも行う。

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

151

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ152

なお、巻取機も含めて、高速紡糸引取りに関する機器技術については、長谷川の報告29）に詳しくまとめられている。
プロセス革新の系統図を、図5.18にまとめた。キー
ワードは、工程の省略、連続化と高速化である。
これらプロセスと装置の総合力において、わが国は世界のトップクラスの技術力を有していたが、現在では高速紡糸技術も一般化し、プラントメーカの装置を一式導入すれば、ごく一般の標準品番であれば、一通り生産が可能になっている。
図5.17

高速巻取機

TMTマシナリー㈱提供

図5.18

152

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

プロセスの革新

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ153＜引用文献＞

15）前田：繊維学会誌、Vol.48,p.534（1992）

1） 湯木編：「飽和ポリエステル樹脂ハンドブック」

16）清水：繊維学会誌、Vol.38,No.11,p.499（1982）

p.63、日刊工業新聞社（1989）
2） 帝人の歩み

No.9,p.174

3） 帝人の歩み

No.10,p143

4） 帝人80年史（年表）5） 湯木編：「飽和ポリエステル樹脂ハンドブック」
p.114、日刊工業新聞社（1989）
6）（財）大河内記念会30年史、p.662
7） 化学工業会編：「化学プロセス集成」、p.891、
東京化学同人（1970）

17）繊維学会編：「最新の紡糸技術」、p.32、高分子刊
行会（1992）18）ibid p.33
19）J.Shimizu,T.Kikutani：J.Appl.Polym.Sci.,
Vol.83,p.539,（2002）20）越智、前田、福原：繊維学会誌、Vol.51,No.10
p.493（1995）21）東レ70年史

年表22）繊維学会編：「繊維の百科事典」、p.140、丸善

8） T.Yamada,Y.Imamura,O.Makimura：（2002）Polym.Eng.Sci.,Vol.26,No.10（1986）

23）長谷川勝美氏

私信

9） 特公昭 36-12230

24）特公平 4-208416 など

10）特公昭 31-6768（＝USP 2,604,689）25）特公昭 58-22565

11）特公昭 35-3104（＝USP 2,604,667）

26）H..Brody：The 2nd International Conf. on Man-

12）S.Ogawa,H.Kanetuna,T.Kataoka,H.Tuboi,
Reports on Progress in Polymer Physics inJapan,Vol.14,p.247（1971）13）清水・鳥海・玉井：繊維学会誌、Vol.33,No.5,
T-209,（1977）

Made Fibers, Beijing, China（1987）
27）繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.42、丸善（2004）
28）特公昭46-16298

29）長谷川：繊維学会誌、Vol.38,No.11,p.521（1982）

14）藤本・庵原・大脇・村瀬：繊維学会誌、Vol.44
No.2,p.53,（1988）

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

153

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ154

6 高染色化技術
衣料用の繊維製品は、最終的には染色されて消費者

一般的となった。ただし、現在でも高温を嫌うウールに供給される。消費者の選択基準は、使用されているとの混紡製品の染色などには、キャリア染色が一部行

繊維の素材特性そのものもあるが、色・柄・デザイン

われている。

が大きなウエイトを占める。したがって、染色技術は極めて重要である。

ポリエステルの染色は、通常、約130℃（圧力約0.3MPa）で行われる。天然繊維を主体とする染色ではこのような高温・高圧の染色機の必要性はなかった

6.1 キャリア染色から高温・高圧染色へが、わが国でポリエステル繊維が生産される1958年頃には、染色加工機メーカーが高圧染色機を既に製造しPETは、化学的に染料と反応し得る末端基を有していない。そのため通常、分散染料といわれる、水に不溶性の染料を分散させた染液を用い、ポリマ中に拡散（分散）・固定して発色させている。（一部には、ポリていた3）とのことであり、その後ポリエステル繊維の生産量増大に伴い、一般に普及した。
ポリエステル繊維の染色に用いられている液流染色機の例4）を図6.1に示す。

マ中に顔料や染料を添加・混合した原液着色繊維もある）ポリエステル繊維は、部分的に結晶化しており、染料は結晶領域には侵入できないので、結晶していな
い非晶領域に浸透し、いわゆるファンデルワールス力
や水素結合力で固着される。
PETに限らず、高分子には「ガラス転移温度」が存在し、この温度以下では非晶領域も含めて、高分子の鎖の動きは固定されていて、染料分子は進入できない。
したがって、染色はガラス転移温度以上の高温とし、非晶部の分子鎖が動きやすい状態で、染料を拡散させる必要がある。
PETのガラス転移温度は70℃前後1）であり、比較的

図6.1

高圧仕様の液流染色機4）

ロープ状の布を染色液流とともに循環移動を繰り返しながら染色する。布はジェット流や回転リールなど
により送られる。染色時間は20〜40分程度である。

ガラス転移温度の高いポリマである。その意味では
PETは染色しにくいポリマであるといえる。分散染料

6.2 ポリマ改質

をPETの中に拡散させ、染色するためには、染料の拡散速度を高める必要がある。拡散速度は非晶部の動き

高染色化を目指して、ポリマ改質も進められた。

やすさや温度に依存する。

既述したように、PETの染色が難しいのはそのガラ

前述のとおりPETはガラス転移温度が高いので、常ス転移温度が高いためである。より柔軟な第三成分を温での水の沸点である100℃程度の温度では、まだ十共重合すると、ガラス転移温度を低くすることができ、分でない。そのため、当初「キャリア」と呼ばれる染また、結晶性が低下し、染料が拡散していく非晶領域

料の拡散促進助剤が用いられた。「キャリア」はポリを増大することができる。

エステルに対する一種の膨潤剤で、非晶部を膨潤させ、分散染料による常圧染色を目的として、ガラス転移

ガラス転移温度が低下したのと同等の効果を示し、染温度の低い共重合ポリエステルが検討された。ポリエ料の浸透を助ける。

チレングリコールは、PETの融点をあまり低下させず、「キャリア」は、ポリエステル繊維に親和性のある

ガラス転移点を低下させる効果があるので、よく用い低分子の化合物で、ジフェニル、メチルナフタレン、られている。5） しかしながら、フィラメントにおいて、トリクロロベンゼン、安息香酸誘導体などが用いられ常圧で十分な濃色に発色させるには、繊維物性とのバている が、臭気が強くまた若干の毒性を有しており、ランスにおいて、共重合量にも限界があり、ステープ

作業環境、廃液処理の問題などからあまり好ましい薬

ルへの適用は別にして、フィラメントではあまり普及剤ではない。そのため、キャリアによらず、水の沸点しなかった。

2）以上で染色可能な密閉染色機による高温・高圧染色が154

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

近年高速紡糸繊維の非晶構造が、従来の延伸糸とは

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ155

異なり、染色性が良好であるとして、常圧染色が可能

紡糸の一成分として配し、選択的にその部分を溶解除であるとの特許 も見られるが、実施例における常圧

去することにより、特殊な断面形状の繊維を得る目的

染色での平衡染着率は紡糸速度9000m／分で89%、実にも多く用いられている。

6）用的な紡糸速度7000m／分では75%であり、濃色に染色するには十分ではない。

一方、羊毛、ナイロンや絹などの染色に用いられる
酸性染料に可染となるような共重合成分についてもより鮮明な染色を可能とする染料として、アクリル

種々の検討が進められたが、PETの耐熱性を満足する

繊維の染色などに用いられているカチオン系（塩基性）

第三成分を見出すことには成功しておらず、実現しての染料がある。これを使用するためには、PETに酸性いない。

染料と反応するアニオン性（酸性）の官能基を有する

6.3 表面改質による発色性向上

第三成分を共重合しておく必要がある。
この共重合成分に関しては、DuPont社が1957（昭和32）年に出願した古い特許7）がある。各社色々な共

白色光が繊維表面に照射されると、一部は表面で反重合成分を検討したものと思われるが、このDuPont

射され、他の一部は内部に入る。内部からの反射光に、社の共重合成分が最も有効で、たとえば東レは1973

染料による色がついて見える。表面反射が多いと、白（昭和48）年に、特許切れを待たず、その直前にこの色光の成分が多くなり、色は薄く、白っぽく見える。

特許を導入8）している。

赤木 11）は、図6.3に示すモデルを用いて、繊維表面

図6.2は、PETのテレフタル酸を置換する酸成分とに可視光の波長オーダーの微細な凹凸があると、白色

して、少量添加する組成物であるスルホイソフタル酸の正反射光量が減少し、内部反射光量が増えるために、ナトリウム塩の構造式を示す。

染色された繊維の発色性が向上すると説明している。

図6.2

カチオン可染用共重合成分

2価の酸であるので、主鎖の中に組み込まれ、スル

図6.3

表面凹凸と反射特性11）

ホン基が染料の塩基性基と反応して、染色される。カ

このような繊維表面の微細な凹凸は、アルカリに可チオン可染糸としては、これがわが国で一般的である。

溶性の微粒子を添加しておき、アルカリ減量加工時にただし、この共重合ポリマは、分子間の凝集力が強粒子が除去された後の窪みとして形成することができ

く、溶融したときの粘度が高くなるという性質を示す。

る。添加する粒子は80nm以下程度のシリカ粒子が選したがって、繊維生産に適した粘度とするためには、ばれている。12）

ポリマの重合度を低めに設定しておく必要がある。そこれとは別に、PETの重合時に含金属リン化合物おのため、得られる繊維の強度がやや低くなるという欠

よび酢酸カルシウムなどのアルカリ土類金属化合物を点を有する。

添加し、不溶性の微粒子を重合過程で生成させる技術

その改良技術として、上記共重合成分とポリエチレ
ングリコールとを併用することで、染着効率を高め、上記化合物の添加量を減らし、減粘効果も与える技術

9）や、分子間凝集力の小さいスルホイソフタル酸第4級
ホスホニウム塩を添加する

10）

ことで、増粘を抑え強度低下を抑制する技術なども提案されている。

13）
同様にアルカリ減量加工により、も提案されている。

微細な凹凸を形成する。
このようにして、微細粒子を含有する繊維のアルカ
リ減量加工後の表面状態の一例を図6.4 に示す。
特に、黒などの濃色で効果が大きいので、深色化ともいわれる。また、微粒子を添加する技術や、重合中

なお、染色性とは別に、上記カチオン可染PETは、に微粒子を生成させる技術は、ポリエステルフイルム

アルカリによる加水分解速度が通常のPETより数倍速の表面制御技術（なるべく平滑で、かつ摩擦抵抗を軽いという特徴も有する。そのため、このポリマを複合減する）としても応用されている。

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

155

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ156

図6.4

図6.5

高発色性繊維帝人ファイバー㈱提供率差のあるポリエステルを、扁平断面状に複合紡糸し、一方、白っぽく見える原因である表面反射光強度は、
2

モルフォ蝶の鱗粉18）2R＝（n−1）／（n＋1）

潜在的に捩れを有する繊維を作り、"デフォール"と称している。この織物に熱処理を施すと、図6.6に示すであらわされる。

ようにねじれた部分が織物表面に垂直に並び、一部は

14）

ここで、nは屈折率である。

平行になる。

屈折率が小さいほど、表面反射光強度が低くなり、

図6.6 に示すように、垂直部分では正反射光は少な

光は内部に入りこみ、内部反射により発色性が高くな

く、入射光は内部まで深く入り、濃色に見え、平行部

る。ところが、PETは、発色性の良いアセテートやレ

分からは反射光が多く、光沢となる。幾何学寸法的にーヨンと比較すると、表6.1に示すように屈折率の相

可視光の波長には及ばないので、発色を伴うことは無対的に高いポリマである。

理であるが、深色効果のある織物が得られている。

表6.1（繊維の製法は、特開昭 59-59920 など）

屈折率の比較

15）

屈折率
アセテート

1.47

レーヨン

1.53

PET

1.62

したがって、発色性が劣るが、深色化のために、フッ素系化合物などの屈折率の低い物質で、繊維の表面を被覆する試み16）も行われている。通常、染色加工後に、塗布・固着される。屈折率の低い水に濡れたカラスの羽が、いわゆる「濡れ羽色」で濃く見えるのと同じ原理である。
図6.6

6.4 干渉発色技術

深色・光沢効果19）

一方、薄膜干渉現象を取り入れ、発色に挑戦した繊
自然界には色素を有しなくとも発色して見えるものがある。光の干渉現象による。水に浮いた薄い油膜もス"の呼称で発売された。

など、積薄膜干渉では、所望の色に相当する干渉条件を満た層された薄膜による干渉現象に起因しているといわれす膜厚が必要で、また光の強度を高めるためには、積ている。

層数を多くすることも必要である。"モルフォテックス

そうであるが、真珠の光沢、玉虫の翅の色17）

南米に生息するモルフォ蝶は、鮮やかなブルーに輝"では、図6.7に示すように、目標とする色により異なる

いているが、色素は有していない。その翅に整然と配が、70〜90nmの膜厚で、61層のポリエステルとナイロ

列された鱗粉は図6.5に示すような立体構造をしておンが交互に積層する構造の繊維になっている。
（非常にり、干渉発色により色がついて見える。

薄いので、写真では分かりにくいが、中央の四角い部

クラレはこの直立した畝状の構造に着目し、熱収縮

156

維もある。最近帝人ファイバーから"モルフォテック

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

分に薄膜の交互積層構造が形成されており、これを透1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ157

3） 山本：「織物染色加工設備」、p.213、染織経済新聞（1998）4） 日本衣料管理協会編：「繊維製品の基礎知識」
第1部、p.117、日本衣料管理協会（2004）
5） たとえば、特公昭 57-25646
図6.76） 特公昭 64-8086

薄膜構造繊維20）7） 特公昭 34-10497（＝USP 30182272）
明なポリエステルで被覆している）このような形状は、

8） 東レ70年史

精密に設計された複合紡糸技術によっている。

9） 特公平 2-8046

20）

残念ながら、モルフォ蝶ほど鮮明で、輝く発色効果はないが、染色しなくとも色がついて見え、また角度によって層の厚みの光路長が変化するため、異なった

年表

10）特公平 3-61766
11）赤城：「最新の衣料素材」、p.30、文化出版局（1993）

色に見える。ファッション素材として、また、裁断し

12）特公昭 62-28229

た小片を塗料に混ぜることにより、自動車用車体の趣

13）特公昭 62-44064のある塗装などに利用されている。

14）繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.104、丸善

このように、高染色化技術には、ポリマ改質技術か（2004）

ら、ナノメートルオーダーの粒子や微細加工技術が応15）坂倉：繊維学会誌、Vol.60,No.4,p.82（2004）

用されている。本稿の主題ではないので省略したが、

16）特公昭 58-51557

染料の改質技術もまた進められてきたことも付言して

17）軍司、坪井、仁平：繊維機械学会誌、Vol.34,P259,

おく。

（1981）
18）吉村、庵原、田畑、清水：繊維学会誌、Vol.56,No.12,＜引用文献＞
1） た と え ば 、 H . L u d e w i g 「 ポ リ エ ス テ ル 繊 維 」、
p.10,コロナ社（1967）
2） 本宮ら編：「繊維の百科事典」、p.938、丸善（2002）

P348（2000）
19）繊維学会編：「最新の衣料素材」、p.177、文化出版局（1993）20）田畑、吉村、清水：繊維学会誌、Vol.57,No.9,P248（2001）

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

157

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ158

7 注目すべき技術の展開
7.1 複合紡糸技術
溶融紡糸に限らず、合成繊維を含め化学繊維の紡糸は、ポリマを口金の小孔（ノズル）より押し出すことから始まる。この際、複数のポリマを、繊維の断面内で配置を決めて、同時に同一のノズルより押し出すことを総称して複合紡糸と呼んでいる。得られた繊維を

図7.2

羊毛の断面3）と複合紡糸

複合繊維という。
ビスコース（レーヨン）において、貼り合わさった
7-1-1

複合紡糸の起源

2層構造の繊維を製造する最初の特許は1938（昭和13）

複合繊維を考案するに至った起源は、羊毛の構造に

年に出願されている。大阪の新興人絹㈱の出願 4）で、ある。羊毛の構造については詳細なモデルも記述1）さ

発明者は加美好男とある。発明の目的に、『紡糸孔にれているが、ここでは説明に必要な単純なモデルを、隔版を挿入し、第一区画より老熟のビスコース、第二

図7.1に示す。

区画より未熟のビスコースを同時に凝固浴中に噴出せしめる』、『縮曲（捲縮のこと：筆者注）ある紡糸を得んとするにあり』と書かれており、図7.3に示す添付図が掲載されている。口金から吐出する直前に、サイド・バイ・サイドに複合する原型が記載されている。

図7.1

羊毛の構造モデル図2）

羊毛の断面はほぼ円形に近いが、その内部は、オル
ソコルテックスとパラコルテックスという2種の異な

図7.3

ビスコース複合紡糸の図4）った構造よりなる。（本論とは関係ないが、表面の鱗のようなスケール（キューティクル）も描かれている。

捲縮糸を目的としていたことは明らかであるが、工キューティクルは人間の毛髪にも存在している）これ

業生産には至らなかったと思われる。ビスコースなど

は染料により染め分けることもでき、この非対称の2の湿式紡糸では、その凝固条件を制御することにより、層構造（bilateral structure）が羊毛繊維のらせん状の凝固時に断面内で非対称のスキン・コア構造を作るこ

捲縮発現に寄与している。

とが可能で、複合紡糸によらずとも捲縮糸の製造が可

3）複合紡糸の原理的な図を、羊毛の断面 と共に図7.2

能であった。（溶融紡糸でも、強制的に非対称に冷却に示した。図の左側の羊毛の単繊維は、図7.1の2種のを強化すると、同様の効果が得られ、一部で利用されコルテックスが濃淡に染め分けられている様子を表

ている）

3）

158

す。DAと表示されたのが、染まりやすい成分で、染そうした中で、アメリカンビスコース社（American

まりにくいnon-DA成分がコイルの内側となるような

Viscose）のシソン（Sisson）らは、セルロース系の湿捲縮を発現する。複合紡糸では、A，B2種のポリマを、式紡糸を主体として、1943年に複合紡糸の口金装置5）同一の口金から並列的に沿わせて紡糸する。

と捲縮糸6）の特許を出願した。ここでは、粘度、分子国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ159

量、共重合組成などの異なるものの組み合わせによる捲縮発現の可能性が示唆されている。
先のSissonらの特許 から、複合繊維の捲縮発現の6）

様子を図7.4に示す。

図7.4

種ポリマの合流のさせ方によって決まる。
各種生産されている複合繊維を大きく分けると表7.110）に示す4つのタイプに分類される。

表7.1

複合繊維の分類10）

複合捲縮糸6）2成分間に収縮率（もしくは弾性回復率）に差があると、収縮の大きい成分（図中黒い成分）を内側にして、コイル状の捲縮を発現する。このような貼り合せタイプを、サイド・バイ・サイドないしはバイメタル

第一のサイド・バイ・サイドは、複合繊維が羊毛をまねた捲縮糸から始まったので、複合繊維の原点でも型と呼んでいる。
Sissonらはその後1953年に、複合紡糸に関しての基ある。通常、未延伸糸では捲縮の発現はないが、延伸本となる文献 を発表し、捲縮発現メカニズムや捲縮後に弾性回復率に差があると、捲縮を発現する。さらのコイルの大きさの算出などを論じている。その中でに一般的には沸騰水処理、乾熱処理などで収縮率の差

複合繊維のことをConjugate Filamentと称し、この呼で、捲縮を発現させる。

7）

称が現在でも使われている。また、Composite Fiber

最近、ポリエステルではないが、アセテート繊維で、や、Bi-Component Fiber（または3成分以上の場合も熱収縮差ではなく、吸水による膨潤を利用し、乾燥時あるので、Multi-Component Fiber）と称されることと湿潤時で、可逆的に捲縮状態の変化する繊維11）も開もある。

発されている。

DuPontは、1950年代から1960年代にかけて、合成繊

第二の同心円タイプは、偏芯させるとサイド・バ維の複合紡糸を精力的に研究開発し、1959年アクリル

イ・サイドと類似の捲縮を発現することになるが（捲

の複合繊維"Orlon Sayelle"、溶融紡糸では1963年に、縮発現を嫌って同心円にする場合、これはしばしば欠ストッキング用ナイロン複合繊維"Cantrece"の商業生

点となる）、一般には中心に対して対象であり、捲縮は産を開始した。これを契機にわが国でも複合繊維の研発現しない。芯の部分に、単独では紡糸し難いポリマ

究開発が精力的に進められた。

あるいは、何らかの機能を発現し得る成分を閉じ込めわが国では、1964（昭和39）年に同じくストッキンておくことなどの目的で生産されている場合が多い。

グ用にナイロン複合捲縮糸として東レが"タピロン"を、第三のものは、多層に積層された形か、芯を複数有鐘紡が"ナイロン22"の商業生産を開始 した。またポリする多芯タイプである。芯の数が多いものは海・島型エステルでは、1965（昭和40）年東レが、三次元の立（鞘が海で、芯が島）ともいわれる。これは、一旦複体捲縮を特徴とする嵩高性のふとん綿用の原綿を中心合繊維として製造し（大部分は、編織物や不織布にしとしたステープルで生産を開始9）した。ポリエステルてから）複合の界面で剥離、分割したり、海成分を溶

フィラメントでの生産はやや遅れて、1966（昭和41）

解除去して、独立した島成分のみからなる極細繊維を年であった。

得るために多く利用されている。なお、極細繊維につ8）いては、後に詳述する。
7-1-2

複合繊維の分類第四のものは前者と似ているが、分割ないしは溶解

複合繊維は2種以上の多成分のポリマ（実際は装置除去した後に得られる（残された）繊維の断面形態にが複雑になるので、ほとんどが2成分である）を、同意味を持たせたものである。単独の溶融紡糸では得ら一の繊維断面に配したものであるから、使用するポリれない、特殊な断面形状の繊維が得られる。

マの組み合わせと、断面内での幾何学的な配置により多種多様な繊維が得られる。多くは口金における、異衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1591_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ160

7-1-3

サイド・バイ・サイド型

サイド・バイ・サイドに限らず、複合繊維を紡糸するに当たり、口金の設計上最も重要なことは、異種成分のポリマを合流させる方法である。近接した別々のある。図7.5のように、平行流として合流させると低粘度成分が三日月のように扁平になるか、一部の吐出孔に偏ってしまうのを防ぐことができる。
また、サイド・バイ・サイドでは、組み合わせるポリ

吐出孔より吐出した後、口金外で合流させる試みもな
いわけではないが、一般には、口金の吐出孔内で、吐出直前に合流させる。
多数の口金吐出孔全部に対して、また時間的にもポリマを均一に分配することが必要である。そのためには、合流させる前のそれぞれのポリマ成分に、一定の圧力損失のある計量および分配用の内部ノズルを各々

図7.6の吐出孔に対して設け、全体の均一性を確保すること

直交に合流させる方法13）

マの粘度差により、吐出孔出口でポリマ流が曲がるといが行われる。
の添付図から説明する。図う厄介な問題もある。図7.6に模式的に示したが、平行し7.5は複合紡糸用の口金を組み込んだ装置（通常パックて流れる高粘度成分の吐出線速度が遅いので、こちらをと呼ばれる）である。A，B2成分のポリマが、吐出孔内側にして出口でポリマ流が曲がる傾向がある。

このような例を特許12）（24）の直前（18）の部分でサイド・バイ・サイドに合流される。○で囲んだ16、17は、圧力損失の大きくなるような小孔径の孔であり、流動抵抗により、各吐出孔に対するポリマの量が等しくなるように分配する。そのためには、厳密な精度の良い部品の機械加工技術が必要なことは論を待たない。
図7.7

吐出孔での曲がりはなはだしい場合には、図のように口金面について
しまい、紡糸の継続が不能になる。これを避けるために吐出孔を斜めに穿孔し、はじめから斜めに吐出する、曲がる方の口金面を少しえぐっておくなど、各種の提案もなされているが、根本的な対策は成功していない。
ポリマの選択時に、紡糸可能な程度の粘度差にとどめる必要がある。
複合紡糸でも、吐出孔の形を適宜設計することによ
図7.5

複合紡糸におけるポリマ分配12）

図7.5には、パックの全体図を示したが、紡糸に際してポリマの圧力は、このパックの中で20MPa程度に達160

り、通常の紡糸で行われていると同様に、異形断面でかつサイド・バイ・サイド複合形態の繊維を得ることができる。

する。したがって、ポリマが漏れ出さないようなシー

一般的に合成繊維は生産の安定性を重視し、均一性

ルが重要である。特に複合紡糸のパックは、部品の点の確保に努めているが、サイド・バイ・サイドの複合数が多くなるので、部品間の僅かの隙間もできないよ

で均一な繊維の束にあっては、その捲縮のコイル径がう、多くの工夫が採用されている。隙間ができるとパフィラメント間で同一であり、容易に重なり合ってしック内で異種ポリマが混ざり合い、いわゆる複合ムラ

まう。嵩高性を高めるためには、単繊維をほぐし（開を生じることになる。

繊）、バラバラにする必要がある。

それでも2成分間の溶融粘度差が大きい場合には、

また、先に述べた「新合繊」時代に向かって、より口金内で合流した際に、ポリマ流量の偏りが生じやす

自然観のあるバラツキを持った繊維を志向する機運がい。そのような場合に、低粘度の成分を側方からほぼ高まってきた。そのような中で、積極的に複合状態に直交して衝突させるように合流させ、低粘度成分の動バラツキを与える試みが鐘紡から出願14）されている。

圧により高粘度成分とのバランスをとらせる試み13）も図7.8において、A，B両成分のポリマは、口金より

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ161

も上方で合流した後、スタティックミキサー（静的混練素子）に導かれる。ここで、流れは分割と合流を繰
り返し、素子の段数に応じた混合状態になる。素子内の流れも基本的には層流であるので、時間的には変動は少ないが、流れが細分化され、混合される。（スタティックミキサーはプロペラなどによる（動的）攪拌
作用によらないで、流体を混合する素子で、食品工業などでも乳化や混合の目的で使われている。
）

図7.9

同心円型での合流15）

図の左側に複合糸断面（この図では六角断面になっている）の一例を示したが、従来であれば複合ムラとしてるところに特徴がある。この狭い間隙の流動抵抗（圧敬遠されていたものを、逆に取り入れた技術である。

損）で、さや成分も均等に分配される。
このように、圧損を利用して、複合ムラが生じない
ような配慮が、多くの場合に用いられている。それでもさや成分の海の中へ、芯成分ポリマを（特に中心の位置へ）うまく注入するためには、芯成分の粘度を高くして、合流点で、横から流入するさや成分の流れに負けないようにすることも重要である。
この同心円複合技術は、衣料用繊維では制電性繊維

図7.8への応用が最も一般的である。

ランダム複合の例14）

合成繊維の欠点の一つとして、他のプラスチック類

このように断面内で、A，B両成分がランダムに分と同様に、摩擦による帯電がある。耐電圧は数千ボル布すると、収縮差を生じた場合でも、両成分の力学的ト17）におよび、衣服の裾へのまつわりつき、ほこりのなバランスで捲縮のコイル径が決まるので、コイル径

付着、衣服着脱時のパチパチする不快感や場合によっが揃うことはない。また、一方の成分のアルカリ減量ては放電時の軽度のショック（衣服ばかりでなく、カ速度が大であれば、アルカリ減量処理においてそれがーペットや椅子張りなどにも原因がある）などの原因

選択的に先に減量するので、表面にランダムな筋を形となっている。

成した特異な形状の繊維も得られる。こうしたことを布帛や衣服に界面活性剤を付着させることにより帯特徴として、1990年頃、鐘紡より"トレビュー"の商標

電を防止する方法も古くから、また現在でもとられてで商品化された。

いるが、繊維自体の帯電性を改善する検討がなされてさらに、長手方向にも複合状態のランダム性を付与きた。

しようとする試みもある。しかしながら、溶融紡糸にはじめに工業化されたのは、ナイロンで制電ポリマ

おけるポリマの流れは、パックや口金内などほとんどとしてブロックポリエーテルアミドを混合して紡糸す

層流とみなされる範囲であり、繊維の直径に相当するる方法で、1966（昭和41）年東レから制電性合成繊維

程度の細かいピッチでの変化を与えることは極めて困の第1号として発表16）された。ここでは、制電性ポリ難であり、実用化には至っていない。

マが繊維中で軸方向に筋状に分散していることが、制電防止効果を発揮するのに有効であると説明17）されて

7-1-4

同心円型

いる。

同心円型での合流のさせ方は、芯になるポリマを鞘

有機系の制電ポリマでは、湿度が低い場合など、静となるポリマで包み込むようにして、吐出孔に導くこ

電気の漏洩が起こりにくい状態では限界があり、よりより引高い制電性が望まれた。金属繊維や金属メッキ繊維のとからなる。合流方法の典型的な例を、特許15）用して、図7.9に示す。

混用なども検討されていたが、1974（昭和49）年

図7.9の例では、口金は上下2枚構成で、上部の口金

DuPontは、カーボンブラックを含むポリエチレンを芯で、芯成分のポリマの絞りを設け、各孔に均等になるに配した同心円型のカーペット用ナイロン繊維

ように配分し、下部口金の直前で、側方から流入する"Antron Ⅲ"を開発した。

さや成分ポリマと合流させる。この時、下部口金板にここで、制電性の指標である繊維の比抵抗値を表突起部を設け、さや成分の流入部の間隔を狭くしてい7.2に示した。比抵抗で10 10程度のものを制電性繊維、衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

161

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ162

表7.2

繊維の比抵抗18）

同心円型複合の具体的応用例で、一般に最も理解し比抵抗（Ω・cm）
通常の合成繊維16屈折率の異なる物質が同心円状に配置された構造より812なる。実際にプラスチック光ファイバーの中には、こ-15のような同心円複合技術を適用して、繊維化されてい10 〜10有機制電剤練りこみ

10 〜10カーボンブラック利用やすいのは光ファイバーであろう。透明性が高くかつ14

10 〜10

るものもある。
5

10 以下程度に低いものを導電性繊維18）と呼んでいる。
導電性繊維になると半導体の領域である。
"Antron Ⅲ"の開発後、カーボンブラックを利用する
導電繊維がナイロン、ポリエステルを問わず相次いで

光ファイバーでは、芯および鞘の両ポリマの光学的特性が利用されているが、衣料用繊維では、芯ポリマの機能を利用するものが多い。
図7.11は蓄熱保温素材20）としてユニチカが開発したものである。ナイロンやポリエステルの芯に、太陽光開発された。
図7.10は、これらの断面形状の例である。（a）は集熱装置などに検討されている炭化ジルコニウム

DuPontのAntron型で同心円、（b）はMonsanto社の表面（ZrC）を練りこんだポリマを配したものである。保温にカーボンブラックが来るように配置したもの、（c）性に優れ、スキーウエアなどに使われている。

は鐘紡のカーボンの表面への露出を極力少なくするよ
う板状にしたものなどである。その他（DuPontの特許19）回避の意味もあるが）芯を小さくして4つ配したものや、3重芯鞘として中間層にのみカーボンブラックを配したものなど、各種のカーボン系導電繊維が開発された。

図7.11

蓄熱保温素材20）

図7.12は東レが開発した、紫外線遮蔽繊維の例であ
図7.10

制電性複合繊維る。芯は星型をしているが、紫外線遮蔽能力のある酸化チタンを多量に含ませてある。酸化チタンは通常少カーボンブラックを用いた繊維の欠点は、当然のこ量であれば艶消しとして、ポリマ全体に添加されていとながら色が黒くなるということである。表層のポリるが、硬い粒子であるため、多量に添加すると製糸工

マに白色の酸化チタンを多量に添加することなどによ

程ならびに織・編工程で走行する糸条が接触する金属って、灰色程度にはなるが、それでもそのまま衣料用などの部材を磨耗し、毛羽立ちや糸切れの原因となる。

繊維として用いるには問題がある。ただし、導電性繊

そのため、高濃度の酸化チタンを、糸の表面にはほ維の比抵抗値は十分に低いので、繊維としては全体のとんど存在させず、糸を透過する紫外線を効率的に遮ので、目立たないよ

断できるよう、芯をこのような形状にしたものである。

うな布帛の設計が行われている。フィラメント織物の紫外線から肌を防御する衣料として、また、防透け性

場合には、経糸に何本かおきに黒い導電性繊維を配し、のある水着などへ展開されている。

1〜2％混合して使用すればよい

16）模様のようにした防塵用ないしは帯電による電気ノイズ防止用の作業衣などに用いられている。
一般のアパレル用としては、制電性繊維レベルでよい場合も多く、高濃度の有機制電剤（ポリエステルでは、ポリアルキレングリコールが一般的）を練りこんだものや、芯に配置した複合繊維が広く用いられている。制電剤はアルカリ減量を受けやすいので、染色工程でのアルカリ減量加工に耐えるためにも、同心円複合で内部に閉じ込めておくことが有利である。
もちろん繊維の断面形状としては、三角をはじめとして、各種の異形断面繊維に応用可能である。

162

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

図7.12

紫外線遮蔽繊維
東レ㈱提供

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ163

7-1-4

多層・多芯型

分割は1成分を溶解除去するか、または両成分間にこの形は、極細繊維を得る手段として多用されているので、7.3項で詳述する。

親和性がなく、接着力が小さい場合は、衝撃力などによって行われる。（製糸工程中で分割が生じるとトラ

ただ、最近極細繊維とは逆に、島成分を溶解除去しブルになるが）て、図7.13に模式的に示すレンコンのような多孔中空図7.15はこの原理で鐘紡が開発した複合分割糸の例

繊維が開発21）されている。クラレは水溶性の熱可塑性で、分割される状況を示している。ナイロンとポリエ

PVA系ポリマを用い製品化し、中空率が高く遮熱性がステルよりなり、8個の三角形の極細ポリエステル繊良好であるとしている。

維と、星型のナイロン繊維が得られる。鐘紡では織物
ないしは不織布とした後、両成分の剥離分割を促進するために、ナイロンの膨潤剤による処理を利用23）して
いる。

図7.13

レンコン型繊維

水溶性とはいえ、ある程度分子量の高い高分子が、繊維の中から溶けて流れ出すという一見不思議な現象も起こっている。
7-1-5

図7.15

分割・溶出型

複合分割糸の例8）

溶融紡糸では一般に、固化するまでの液体状では、人工皮革用極細繊維や、"ピーチスキン調"といわれその表面張力のため、口金吐出孔の形状をそのまま糸る、桃の皮の産毛のような肌触りと外観を有する「新に保存することは困難である。すなわち、矩形の吐出合繊」織物の一つとして展開されている。

孔を用いても、得られる糸の断面は丸みを帯びたもの

7.2 仮撚加工技術となる。
DuPontのブリーン（Breen）は、複合紡糸で接合されたポリマの界面が、鋭い縁を示すことに着目して、第2章の捲縮加工技術で、仮撚加工が最も広く行わ

これを分割することにより、通常の紡糸では得られなれていると述べたが、ここではその技術展開について

い鋭い縁を有する繊維となることを見出し 、特許出

紹介する。

22）

願した。
この発明は、せっかく複合で紡糸した繊維を、分割

7-2-1

仮撚加工技術の歴史するという概念と、その結果として、通常の溶融紡糸

仮撚加工とは、マルチフィラメントに撚を掛け、そでは得られない、鋭い断面の繊維が得られるという2つの撚を形態固定して後解撚し、糸にトルクとクリンプの概念からなる。図7.14の右のような断面の複合繊維を生じさせる技術（加撚-形態固定-解撚の3工程よりなを分割すると、（b）の鋭い縁の十字型断面の繊維が1本る）であり、その原点はレーヨン時代に「擬毛加工」と、（a）のような4本の鋭角三角断面の繊維が得られる。

と呼ばれた日本で発明された技術にさかのぼる。
発明者は京都の常山佐太郎で、ビスコース人絹の加工方法として、『毛糸に似た触覚と特別な趣味ある編
糸又は織糸』を得ることを目的とし、『ビスコース・
レーヨンに加撚し、濃硫酸液中を通過させた後、中和・洗浄し、撚戻しを行い、さらに反対撚を付与する』というもので、1926（大正15）年に出願24）されている。
形態固定が濃硫酸で行われることになっている。

図7.14

複合断面の分割22）

ただし、当時工業化はされなかったようで、スイス

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

163

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ164のへバーライン社（Heberlein）のビスコースに関する
特許25）が1932年ドイツへの出願、東レの西村小太郎を発明者とする特許26）が1937（昭和12）年の出願であり、先の発明より10年ほど後のことであった。東レの特許
では、蒸気処理の後解撚し、ホルマリンなどの薬液で形態固定を行うことが記載されている。
1936年にへバーライン社は"Helanca"の商標で、1938
年に東レは"ラナヨン"の商標でレーヨンの加工糸の市
販を開始27）した。
その後、アセテートなどにも適用されたが、本格的展開は、熱可塑性の合成繊維であるナイロンにおいてであり、形態固定は熱処理となった。東レは1951年頃から、捲縮加工したナイロンストレッチヤーンをソック
スなどの用途に展開し始め28）、1954（昭和29）年4月よ

図7.17

り、新たに設立された東洋ナイロン撚糸加工（株）で、
29）
ウーリーナイロンとして本格的な量産を開始した。

仮撚加工の原理

ントは、内側のフィラメントに比べ、長いらせん距離

当時の加工方法は「イタリー式」と呼ばれ、図7.16を必要とするので、内外で糸の長さに差が生じ、外側に示すように、一旦撚糸機により加撚して巻取り、熱のフィラメントの張力が高くなり、内側に移動して糸固定、解撚と3工程がそれぞれ分離していた。加撚はは入れ替わる。（これをマイグレーションという）そ

数千t／mを要するので、生産効率はきわめて低かったのため、同一フィラメントの長手方向でらせん形状がが良質の加工糸が得られた。

異なり、解撚されたときフィラメント同士が重なることなく、高い嵩高性を発現する。
ナイロンが先行した加工糸であったが、1959（昭和34）年ポリエステル繊維の生産開始と同時に、ウーリー・テトロンの生産も開始された。しかしながら、ナイロンと異なり固いポリエステル繊維は、ゴムローラ、
ガイド、ヒータ、スピンドルなど糸が接触する面の摩耗が激しく苦労した32）ようである。それでも、図 7.18に1959年から1965年までのポリエステル加工糸生産量の推移を示すように、生産量は急速に拡大した。
（1965年の伸びが少ないのは、不況の影響と思われる）

図7.16

イタリー式加工法30）より生産性の良い連続的な仮撚機は、アメリカで生
まれ、1957（昭和32）年頃にはわが国に急速に広まっ
31）
仮撚加工の原理を図7.17に示す。
た。

中央に高速で回転可能なスピンドルがあり、これのピンに糸は巻きかけられる。糸が静止していれば、ス
ピンドルが回転すると、上下で逆向きの撚を生じるが、糸は上方から下方へ走行しているので、スピンドルを抜けたところで、上方で掛けられた撚りが打ち消されて、撚のない状態になる。スピンドルの上方にだけ撚が存在するので、仮撚（false twist）と呼ばれる。

164

図7.18

ポリエステル加工糸の生産量32）

ポリエステル加工糸の生産量の拡大は、加工糸織物

右の図は、加撚時と解撚時の繊維束の状態を示す。

が斬新な風合いとすぐれた機能性により爆発的な人気加撚時は、らせん状に糸が撚られるので、糸束が太いを呼んだことが原因で、これまでニット中心の（ナイと撚を多く入れることができない。したがって、太い

ロンはソックスなどニットが中心であった）加工糸需

糸では捲縮が粗くなる。また、糸束の外側のフィラメ

要を織物まで広げたという面からポリエステル加工糸

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ165の功績は大きい33）とも言われている。
収縮差混繊糸が、薄地のシルクライク分野に主に適用されているのに対し、ウールに相当する高い嵩高性とストレッチ、加撚時の残留トルクにより、布帛表面に凹凸の変化を与える加工糸として、主に中・厚地向けに適用されている。
7-2-2

仮撚加工技術の革新

仮撚加工技術の革新は、第5章で述べたPOYの出現と軌を一にしている。一つは加工速度の高速化であり、

図7.19

もう一つは複合仮撚加工である。
従来のスピンドルを回転させることによる方式では、撚はスピンドルの1回転当たり1ターンとなるので、摩擦仮撚モデル図34）

工糸が製造されるようになった。代表的なものが複合仮撚である。

加撚数はスピンドル回転数に制約され、加工速度は複合仮撚では、異なった性質を有する糸を、同時に100m／分程度と遅かった。一方、通常の延伸速度は数

仮撚加工し、新規な風合いを有する加工糸とする技術

100m／分であり、POY-DTYで延伸と同時に加工するである。未延伸糸、POY、延伸糸はそれぞれ伸度が異ことになると、両者の速度はマッチせず、延伸速度をなり、加工機で延伸された時に発生する延伸張力が大

遅くせざるを得ないことになる。

幅に異なる。仮撚加工の原理のところで述べたように、

高速での加撚方式が検討され、摩擦方式が一般化さ張力の高い糸はマルチフィラメント束の中で中心に集れた。図7.19に摩擦方式の撚かけ装置のモデルを示す。

まる傾向を示す。均一な性質を有するマルチフィラメ

糸に接触して回転するディスクにはさまれ、撚がかけントであれば、マイグレーションにより繊維は交互にられるので、撚数は、ディスクの回転数に、糸の太さ入れ替わるが、このように延伸張力に差のある糸を同とディスクの直径の比を掛け合わせた数となる。その時に加工すると、一方を芯とし、他方が鞘となるよう

結果、飛躍的に撚数を増大させることが可能となり、な2層構造の加工糸が得られる。また、太さ（繊度）

加工速度は延伸速度に匹敵するようになった。このよに差がある場合は、ねじりモーメントの大きな太い繊

うにして、延伸仮撚における生産性は確保され、仮撚維が、芯になる傾向を示す。
36）
図7.20は、このような複合仮撚の各種の方式を示す。

加工の主流となった。
その他、撚掛け方式としては、弾性のあるベルトで同一の供給ローラを使う場合、別々に供給ローラを設けニップする方法なども考案されているが、現在ではる場合などいろいろである。別々に供給ローラを設けた

1200〜1500m／分の加工速度にも達しており 、加撚系では、一方をよりオーバーフィードで供給することがよりも熱処理や解撚時の冷却が加工速度の限界になっ

でき、芯・鞘の2層構造の加工糸を得ることが容易となている。

る。また、交絡装置を組み込んだ例も示されているが、

35）

また、POYの出現により、仮撚加工に供給する原糸

芯・鞘構造の加工糸を、絡み合わせ、長手方向にも変化の種類に未延伸糸、POY、延伸糸と幅が広がり、また、を与え、ムラ感を増し、より紡績糸に近い風合いとする

延伸倍率という操作因子も増えたことから、新規な加こともできる。

図7.20

複合仮撚の各種方式36）

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1651_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ166

また、加工中に積極的に擦過体を設け、紡績糸様に

7.3 極細繊維

毛羽を生じさせること37）なども行われている。
図7.21にこのようにして得られる2層構造の複合加工
糸の1例を示す。下段は加工したままで、上段はこれ

繊維の太さはテックス（tex）という単位で表す。

に弛緩状態で熱処理を施したものである。相対的に細長さ1000mの糸の質量が1grの時、1texと定義されていい繊維が鞘となり、絡まっている様子が示されている。

る。慣用的にはこの1／10に相当するデシテックス（dtex）が用いられている。厳密には繊維の密度に依存するわけだが、1dtexは直径にすると約10μmに相当する。
天然繊維では、精練によりセリシンを除去した後の絹のフィブロイン繊維が最も細く、ほぼ1dtex程度に相当し、綿や羊毛は2〜4dtex程度とやや太い。衣料用
合成繊維は、天然繊維を手本としてきたので、通常、ほぼこの程度の太さの範囲で用いられている。
極細繊維に関して、明確な定義はないが、0.5dtex以

図7.21

2層構造複合仮撚加工糸

下としている場合が多い。（繊維系は10μmを切り、1

東レ㈱提供

桁のμmオーダーになり、マイクロファイバーと表現

図7.22は、このような加工糸による織物の断面写真でされることもある）最近、さらに細い繊維も登場し、ある。嵩高性も高く、表面に細い繊維があるので感触

ナノファイバーの世界も開けている。

は柔らかく、芯の太い繊維で腰のある織物が得られる。
7-3-1

極細繊維の製法

極細繊維のさきがけとなったのは東レの岡本三宜であり38）、その製法は1966（昭和41）年に出願されている特許39）に示された高分子相互配列体（海島構造）繊維と称されるものであった。その後各種の製法が試みられ、分類すると図7.24 のようになる。
（a）は最も単純で、紡糸・延伸により極細繊維を直接得ようとするものである。（b）は親和性のない非相溶のポリマブレンドで、一方の成分を細い筋状に分散
図7.22

複合仮撚加工糸織物断面させる海島構造の一種である。原則的には島は不連続

東レ㈱提供の繊維となるが、相当の長さを有する繊維を得ること

以上述べてきた仮撚加工技術の変遷を図7.23としてが可能である。（c）が上記した高分子相互配列体構造まとめた。

である。（d）は多数の並列して複合された繊維を、分割することによって極細化するものである。

図7.23

166

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

仮撚加工技術の変遷

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ167

体の温度が下がらないように工夫されている。冷却された糸条は、なるべく上方で収束され（図中（17）が収束のためのガイド）、過度な紡糸張力がかからないようにする。
生産性確保のためには、吐出孔の数を増やす必要がある。隣接する繊維同士の干渉を防ぎ、均一に冷却できるよう、吐出孔の配列や、冷却条件などが最適化されている。その外にも、溶融粘度を低くするために、
図7.24

極細繊維の製法

紡糸温度を高め、比較的低重合度のポリマを用いるこ（a）は単純な方法であるが、通常の繊維が1dtex程と、通常の紡糸でも行はれているが、異物の濾過を強度までであることから、0.5dtex未満の1桁近く細い糸化し、また、ポリマの均一分散を考慮するなどの総合を得ることは、単に一つの吐出孔あたりの吐出量を下技術の結果として、旭化成では（延伸糸として）げればいいというような簡単なことではない。図7.25

0.11dtexレベルの極細繊維を、複合紡糸などによらず直に極細繊維を紡糸するプロセスの概要図を、特許の添

41）
接繊維化する技術を開発している。

（b）の方法は、非相溶ポリマにおける層分離構造を付図より示す。
吐出量を下げて紡糸することの大きな問題は、糸が利用し、極細繊維に結びつけたものである。非相溶の切れることなく連続して安定に紡糸できることと、経ポリマを溶融状態で分散・混合（ブレンド）すると、済性の観点から生産性を確保することである。

一方が海（通常量の多い方）を形成し、他方が島とな

吐出量を下げていくと、口金直下で糸切れが生じやった海島構造となる。溶融紡糸の過程では、溶融ポリ

すくなり、はなはだしい場合は雨だれ状になる。吐出マは口金から吐出されるまでに、流動過程でせん断変量に見合って口金孔径を細くすることも、加工精度お形を受け、また、吐出されてから固化するまでの間に、よび異物の詰まりなどの使用上の問題から、孔径とし通常の紡糸で数十倍の伸張を受ける。

ては直径0.1mm程度が限界である。糸切れを回避する

これらにより、島成分は繊維長手方向に伸張され、ために考案されているのが、口金直下での急冷である。

海成分を溶解除去すると、完全に連続フィラメントで

図7.25において、（15）で示されているのが、冷却風吹はないが、直径に対して十分な長さを有する極細繊維

き付けノズルである。

が得られる。クラレはこのようにして得られた繊維か口金を出るまでのポリマはなるべく低粘度とし、均42）ら不織布とする技術を開発した。

一に吐出させ、口金直下で急冷する。ただし、口金自図7.25

極細繊維の紡糸40）

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1671_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ168

最近、この手法によりポリマの分散を極限的に小さ（d）の方法は、7-1-5の複合繊維の分割・溶出型のとくし、得られる繊維径が数十nmとなる、ナノファイ

ころで述べた。図7.15 にその例を示したが、ここではバーの製法も開発されている。

他の例を示すにとどめる。

43）（c）の方法は、（b）に対して、フィラメントを得る方法である。1964（昭和39）年バイメタル型の複合紡糸を検討（嵩高なふとん綿用ステープルとして実用化された）していた岡本は、複合紡糸方式により極細繊38）維とする発想を得た。

複複合ともいえる手法で、口金構成のモデル図を図7.26に示す。

図7.28

7-3-2

分割型複合繊維の例47）

極細繊維の用途

岡本が高分子相互配列体による極細繊維を発明した
当時、社内では酷評を受けた。その欠点として、「7つの非常識」が指摘されたという逸話38）が伝わっている。
その内の2つをあげると、①装置が複雑で、コストが高くなる、②市場性が全くないということになる。
商品化は、人工スエードへの適用ということで、日図7.26

極細繊維紡糸口金44）の目を見た。当時東レは靴用の表皮つき人工皮革の開

口金の吐出孔上流で、島成分を海成分で取り囲んだ同心円状の複合流を形成し、その多数の流れを集めて発に行き詰っており、それをスエード調の人工皮革に切り替えて立て直しを図ることになった。

合流させ、一つの吐出孔から紡糸するというものであ

スエードは天然皮革の内面のコラーゲン繊維を立毛る。金太郎飴のように、どこまでも海で囲まれた複数させたもので、コラーゲン繊維の太さは1〜4μmであの島が連続しており、高分子相互配列体繊維と称されり、これと同等の極細繊維が利用された。極細繊維のた。海を溶解除去すると、極細のマルチフィラメント

不織布に、ポリウレタンなどの弾性ポリマを含浸し、が得られる。

表面をサンドペーパーなどで起毛加工することによっ

原型は1964（昭和39）年出願の特許に見られる45）が、48）て得られる。

そこでは「総合繊維」という表現が使われている。技製品の価値を評価したのは、皮に関する文化の希薄なした

日本よりも、先ず米国のDuPontであり、また1970（昭頃と思われ、「高分子相互配列体」と記載されている。

和45）年のパリコレクションでも好評38）を博した。国内得られる繊維の断面形状の例を、図7.27に示す。島

他社も、前述した各種の極細繊維製造技術により、人工の数を多くすればさらに細い繊維が得られ、現在実験皮革分野に乗り出し、衣料用として、また乗用車のシー

室的には1万分の1dtex程度までの細い繊維が得られてトや、家具などの用途にも次第に広まっていった。

術が完成したのは1966（昭和41）年に特許出願

46）いる。ポリエステルで直径にすると約0.1μmである。

極細繊維の性質は、力学的に曲げや捩りのモーメン

この繊維は約4.16gr、わずかタバコ4本程度の重さで、トが小さく、曲げやすく柔らかいというだけでなく、

44）
地球から月までをつなぐことができる。

繊維集合体では、繊維間に形成される空隙も微小になる、また、比表面積が大きいなど様々な特徴がある。
これらの特徴は、衣料用分野だけでなく、各種のフィルターやメガネ拭きをはじめとするワイピングクロスなどとして実用化されているが、岡本49）は図7.29のような広がりを期待している。

図7.27

高分子相互配列体繊維
東レ㈱提供

168

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ169

図7.29

超極細繊維の展開49)＜引用文献＞
1） たとえば、「繊維の百科事典」、p.995、丸善（2002）
2） 日本衣料管理協会：「繊維製品の基礎知識」第1部、
p.11、（2004）日本衣料管理協会（2004）

20）繊維学会編：「最新の衣料素材」p.201、文化出版局（1993）
21）特開2003-105627
22）特公昭 39-29636（＝USP 3,188,689）

3） Horio、Kondo：Tex.Res.J.,Vol.23,p.373（1953）23）特公昭 53-35633

4） 特公昭 14-192924）日本特許 71,300号

5） USP 2,368,173

25）DE 618,050

6） USP 2,439,814

26）特公昭 13-5330

7） W.Sisson、F.F.Morehead：Tex.Res.J., Vol.23, p.152

27）谷：繊維学会誌、Vol.43,No.1,p.9（1987）（1953）
8） 松井：繊維機械学会誌、Vol.34,No.7,P319(1981)28）川崎：「加工糸概論」p.13、日本繊維機械学会（1967）

9） 東レ70年史 年表29）小林：化繊月報、1971年7月号、p.56

10）福原：成形加工、Vol.7,No.1,p.51（1995）30）Ludewig：「ポリエステル繊維」

11）黒田：「最新の繊維技術レビュー」講演会要旨集、

31）川崎：「加工糸概論」p.16、日本繊維機械学会

p.21、繊維学会（2005）（1967）

12）特公昭 41-16124

32）小林：化繊月報、1971年7月号、p.52

13）特公昭 43-20247

33）中田：化繊月報、1968年10月号、p.127

14）特公平 2-32366

34）「21世紀のテキスタイル科学」、p.48

15）特公昭 44-7872
16）山本：繊維機械学会誌、Vol.38,No.8,P239（1985）17）岡崎：高分子、Vol.21,No.245,p.403（1972）18）山本・永安：繊維機械学会誌、Vol.41,No.2
P109（1988）
19）特公昭 52-31450

日本繊維機械学会（2003）35）繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.288、丸善（2004）
36）村上：「やさしい繊維の基礎知識」、p.96、日刊工業新聞社（2004）
37）たとえば、特公昭 49-38379

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1691_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ17038）（社）研究産業協会監修：「匠たちの挑戦」（1）、
p.71、オーム社（2002）

46）特公昭 44-189369

39）特公昭 44-18369

47）松本：繊維学会誌、Vol.48,No.7,P398（1992）40）特公昭 62-35481

48）繊維学会編：「繊維便覧」第3版、p.339、丸善

41）松尾：繊維学会誌、Vol.54,No.3,P74,（1998）42）特公昭 51-6261 など
44）中島・筏：「ハイテク高分子材料」、p.74（2004）
49）繊維学会編：「最新の紡糸技術」、p.226 高分子刊

43）特開 2004-162244

行会（1992）
アグネ（1986）

17045）特公昭 43-7411

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ171

8 まとめと考察
はじめとする産業資材用繊維としても定着し、衣料用

8.1 なぜポリエステルなのか

フィラメントとしては、本稿で述べた各種の改質技術により「新合繊」といわれるまでに開花・発展した。

第2章で、ポリエステルが全繊維の中で、1／3以上を占め、最大であることを示し、その理由として、性能8.2 わが国のポリエステル繊維技術の特徴とコストのバランスが極めて優れているためと述べた。
実際に、世界で合成繊維の生産量が増大した1970年〜

定性的な議論であり、筆者の独断でもあるが、わが2000年において、その進展を比較すると、図8.1のよう国におけるポリエステル繊維技術、特に衣料用フィラにポリエステルの伸びが圧倒的に大きいことも分かる。

メント技術の発展の背景としては、次のような特徴をあげることができよう。
まず第一に、欧米と比較した感性の差ともいうべきものである。彼らはポリエステル繊維からなる布帛を実用的なものに位置づけ、加工糸を大量に生産し、量的拡大を図ってきた。
一方、わが国では高品質・高感性素材として一貫して追求し続けてきた。その典型的な例がシルクライクである。またここで普及したアルカリ減量加工を、加図8.1

世界の合成繊維生産量推移

出典：日本化学繊維協会

工糸織物にまで適用し、ウールライクな梳毛調フィラ
メント織物も開発した。手触りひとつで風合いを評価

ここで、各種繊維の2005年6月における価格の比較を、し、わずかな染の欠点も目ざとく指摘するといった評

日本化学繊維協会の資料 から示すと表8.1のとおりと価の敏感性も、常に原糸サイドにフィードバックされ、なる。

品質の改善・向上を余儀なくされた。

1）

表8.1

第二の特徴は、業界におけるプロダクションチーム

繊維の価格1）価格（円／kg）

体制であろう。工業化の初期の段階では、大企業であ

綿花

126

る原糸メーカーにおける基礎的な検討結果を背景に、

羊毛

673

どちらかといえば中小企業である、織・編・染などの

生糸

2,090

高次加工技術の指導をすることおよび、流通ルートのナイロンFY

330

確保、販売促進といった事業的意義があった。

ポリエステルFY

240

その後の成長段階では、新製品の技術開発に関して

ポリエステルSF

145

もプロダクションチームが有効に機能した。特に新合210繊のような微妙な風合いを実現するためには、原糸とUS＄＝118円
Aus＄＝91円 とした

高次加工を一貫した検討が必要で、わが国独特のプロ

繊維の種類

アクリルSF

ダクションチームによる連携が重要な役割を果たした。

合成繊維は原料化学物質の価格の影響を強く受ける

第三の特徴として、8社による競合関係をあげることが、ポリエステルは合成繊維の中で最も安く、そのスができよう。ファッションの世界は変化もはなはだし

テープル（SF）は綿花よりやや高いだけである。ただく、常に目先の変わった新しいものが求められている。

し綿花の価格は、気象条件にも左右され不安定要素がどこか1社が先行すると、すぐ続くものが現れる。もちあり、また、採取した時の葉や茎その他の狭雑物を含ろん特許に抵触しない範囲で、独自の技術要素を加味んでいるので、紡績の初期の工程中で取り除く必要もしたもので追随することになる。このようにして、新あり、そのような手間の不要な合成繊維としてのポリ

しい要素技術の応用が目ざましく進歩した。かなり短エステルは最も安い繊維であるということもできる。

期間で、追随できるということは、それぞれ各社とも繊維の性能に関しては、その強度において、綿や羊技術シーズの豊富な蓄積が日々蓄えられていたことを毛を補強する混紡として広く使われ、タイヤコードを意味している。

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

1711_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ172

新製品競争だけでなく、毛羽や糸切れ、染めムラな

国内でのフィラメントの差別化商品の生産には、現在

どの製品品位に関しても同様であった。競合他社の状でもバッチ重合が、また連続重合でも紡糸とは切り離

況には敏感に反応し、自社に劣勢の点があればいち早され、一旦チップにしてから紡糸する方法が主に採用

くその差を埋める努力をしてきた。その意味で、ポリされている。

エステル繊維技術開発の歴史は、文殊の知恵以上の、8一方、紡糸工程の合理化については、次の延伸工程

人分の知恵の結晶であるということもできる。

と直結することから始められた。中間製品である未延
伸糸の保管や移動に伴う要員やスペースの削減に貢献

8.3 技術開発の系統化した。延伸を直結し、生産性を確保するためには、紡糸における引取りローラに続けて、通常3倍程度である第4章から第7章まで、衣料用のポリエステルフィラ

延伸倍率に相当する速度で延伸しつつ巻き取る必要がメント技術に関して、注目すべき技術ごとにそれぞれある。高速巻取機が開発されたことにより、直結プロ

その発展の経緯を述べた。

セスが可能となった。

個々の技術分野における発展の流れをそれぞれ図示

紡糸と延伸が直結されているということは、いずれしたが、それらを総合的にまとめて、図8.2に改めて示か一方の工程に異常があり、糸が切れると全プロセス

す。ポリエステル繊維事業化の状況と産業資材用を含が止まることになるため、一層の工程安定化が必須でむフィラメントの生産量の推移を示した。

ある。ポリマを製造する重合段階も含めて、異物や欠全体の流れを一つにまとめることは困難であったの点の生じにくいプロセス条件、装置の精密化が図られ、で、大きくはプロセス開発、高感性布帛の追求、染色工程管理技術も向上した。

技術の3つに分けることになった。

高速巻取機の開発は、紡糸自体の高速化につながり、

プロセス開発では、コストダウンを目的とした工程

高配向未延伸糸（POY）や格別の延伸工程を設けなくの合理化が主題であり、工程の短縮ないしは省略、連ともワンステップで延伸糸相当の繊維が得られる高速

続化と生産速度の高速化が図られた。

紡糸技術が実現した。現在では紡糸速度は新幹線の走重合工程ではバッチ重合から連続重合へ、また紡糸行速度を超えるまでに至っている。このような高速で工程と直結させた連続重合紡糸へと展開された。ただも細い繊維を巻き取ることが可能なのは、上記工程安し、これらは多品種・少量生産には向いていないので、定化技術の集積の結果であり、その多くはプロセスノ

図8.2

172

国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.7 2007.March

技術の系統化1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ173

ウハウとして、各企業に蓄積されている。
ただし、すべての生産プロセスが高速紡糸に集約さ表面に微細な凹凸を生じさせることにより、深色効果を与えることも可能となった。

れたというわけではなく、例えば微妙な風合いを要求される新合繊などのほとんどは、従来の2工程法ないし8.4 今後の課題

はPOYを経由する方法で生産されている。その意味で、
高速紡糸は一つの極限的なプロセスと位置づけられる。

表8.2に、日本化学繊維協会の資料2）から、2000年にまた、POYは、従来の未延伸糸に比較して、耐熱性おける主要国の一人当たりの年間の繊維消費量を引用が高まっており、延伸と同時に仮撚加工が可能である

した。
表8.2

ことが分かり、仮撚加工工程の合理化と高速化に寄与した。

一人当たり繊維消費量2）

国 名

消費量（kg）

布帛の感性に関しては、ファッションの流れは気ま

アメリカ

33.3

ぐれで、また絶対的価値があるわけでもないので、そ

イギリス

22.1

の製品への指向は極めて発散的であり、ある部分では

ドイツ

22.0

長い周期で繰り返すといった面もある。従って、系統

日本

22.0

的な技術開発が進められたとは言い難い。

フランス

17.5

合成繊維の手本は常に天然繊維におかれていたが、

ロシア

9.0

その中にあって、絹は合成繊維のあこがれでもあり、

中国

6.2

第4章で詳述したように絹を目標とした開発が進めら

インド

3.2

れ、
「新合繊」として集大成されるに至った。
はじめは、絹の外観特性などの模倣であり、三角断

国によって大きな隔たりがある。これは一般にほぼ面を主体とした異形断面繊維が生産された。これによ

所得に比例し、所得の高い国ほど消費量が多くなってって得られた織物は、染色工程に先立ちアルカリ減量いる。全世界的には、まだまだ人口は増大する傾向に加工を施すことにより、絹に近いソフトでドレープ性あり、発展途上国の生活水準が向上し、所得が増加すのある布帛が得られるようになった。引張弾性率が比ると（人数が多いだけに）膨大な繊維の需要増が見込較的高く、どちらかといえば硬いポリエステル繊維かまれることになる。

ら、多様な絹様風合いを有する布帛を生み出したことは、わが国の特徴的な技術である。

食糧問題との関連で、天然繊維の生産の増加は困難が予測されるので、合成繊維に期待せざるを得ない。

異形断面に始まり、複合紡糸技術や混繊技術、自然

ここで必要になるのは、実用的な汎用繊維であり、第2のムラ感を与える各種の技術など、熾烈な新製品開発

章で述べたように、わが国の生産は、既に全世界の2%競争において、各社はそれぞれ特徴のある要素技術を程度であり、わが国の高コストの構造からこの増加を開発し、それらを組み合わせて、天然繊維にはない新

直接分担することはできない。

たな質感を主張した新合繊が開花した。

わが国の衣料用（ポリエステル）繊維としては、さ仮撚加工と染色技術は、得られる布帛の感性にも大らに着用快適性を追求し、高機能・差別化製品を視点

いに関係しているが、一方ではプロセス開発的な意味に入れた開発を継続するという方向になろう。そのた合いもある。仮撚加工はレーヨンの擬毛加工に始まり、

めには、これまで以上に、天然物の巧みな仕組みをさ

熱可塑性の合成繊維であるナイロンおよびポリエステ

らに深く解析しそれを取り込むことを考え、また、高ルの出現により、大きく進展した。

齢化社会を前提とした人間工学的なアプローチを進め

POYの出現により、加工速度の高速化と延伸との直結化が実現し、いわゆるDTYが現在主流となっている。

ることにより、開発テーマを設定していくことが必要であろう。

新合繊とのつながりにおいては、異種の原糸を組み合

資源・環境問題も重要な課題である。PETは石油資

わせて加工する複合仮撚がわが国では普及している。

源に依存しているので、いずれは脱石油化を図らねばポリエステルは染色堅牢度には比較的優れているが、ならない。サステナブル社会を目指した、バイオマス

染めにくくまた、発色性が必ずしも良いとはいえない。

を原料とした合成繊維の開発が既に行われている。代染色技術としては、高温加圧染色が普及し、染料や表的なものが、トウモロコシなどのでんぷんを出発原助剤の開発も進み、発色性も向上した。ポリマ改質に料として、乳酸発酵により製造されるポリ乳酸繊維でより易染性やカチオン染料可染性も付与され、また、ある。

衣料用ポリエステル繊維技術の系統化調査

173

1_3衣料用ポリエステル繊維 10.9.22 17:57 ページ174

ポリ乳酸（PLA）は、化学的にはPETと同様にポリエステルが、分解され廃棄されている。試算4）によるエステルである。生分解性もあるポリマとして知られと1日当たり約100トンのテレフタル酸が廃液として処ているが、他の生分解性ポリマに比べて、融点やガラ理されている。

ス転移点が高く、衣料用繊維やプラスチック材料としアルカリ減量廃液からの、テレフタル酸の回収・リて、開発が進められている。物性の比較 を表8.3に示す。

サイクルについての検討もなされ、試験プラントでの

3）

表8.3
項 目

ポリ乳酸繊維の特性

実証検討も進められたが、結論的には、技術的には可

3）

単 位

PLA

PET

融点

℃

175

260

ガラス転移点

℃

57

70

強度

cN/dtex

4〜5

4〜5

伸度

％

30

30

ヤング率

kg/mm2400〜600

1200

燃焼熱

cal/g

4500

5500

能であるが、コスト競争力がない4）ということになっている。将来的にはコストの位置づけは変わる可能性もあるが、減量によらずにソフトな風合いを与える技術の開発が必要であろう。
最後に、今後も極限的な繊維製造技術への挑戦を続けてほしい。本稿でも述べたこれまでの例としては、
超極細繊維や超高速紡糸などにその例を見ることができる。「衣食住」の一翼である繊維を製造する技術は、実用的な特性もそこそこ備わっているが、PETと比ともすれば「Low-Tech.」の世界であると思われがち

べるとやはり融点が低く、耐熱性に難点があり、またであるが、その技術進歩はめざましく、ナノオーダー

染色堅牢度にもやや問題がある。

の構造や形状制御からマッハの領域までまさに「High-

汎用繊維として用いるためには、耐熱性の改善が望まれる。また、表中に燃焼熱を示したが、PETに比べ繊維の製造は、単に物質を細く・長く成形すること20%程度低く、焼却処理などにおいて、炉材の損傷を（定義）であるが、その技術の展開分野は広く、図8.3

軽減することができる。焼却の際に生じるCO2ガスは、に示すように、情報通信、医療・ヘルスケア、スポー

植物が大気中から固定して取り込んだものであるので、

ツ・生活、環境、土木・建築、宇宙・航空・自動車な「カーボンニューCO2として循環することになるので、ど、先端産業を含む様々な領域で重要な役割を果たしトラル」という表現もされている。

ている。

いまひとつのポリエステル特有の資源問題は、第4章

これらは、本稿では触れなかった強度や耐熱性などで述べたアルカリ減量加工における廃液の問題であろの繊維物性も含め、前述した極限技術への挑戦の結果

う。環境問題としては、廃液処理を行っているので、である。技術には、自らあきらめない限り、限界はな

適正に処理されているが、重量にして20%程度のポリい。高い目標を設定し、極限へ挑戦することが、繊維

図8.3

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Tech.」の先端技術の世界である。

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繊維用途の広がり5）

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を通じて多くの産業分野の技術革新に貢献することが＜引用文献＞

できる。

1）「繊維ハンドブック」2006,p69,p70 日本化学繊維

例えば、高強度繊維に関して、アラミドや炭素繊維協会を開発し、宇宙・航空用途などに利用されている。し2）「繊維ハンドブック」2005,p190 日本化学繊維協会

かしながら、ポリエステルやナイロンなどの汎用の可

3） 山中：繊維学会誌、Vol.60,No.6,P-237（2004）

撓性（柔軟な分子鎖からなる）ポリマの繊維では、分

4）「生活産業廃棄物等高度処理・有効利用技術研究

子鎖の理論強度の僅か5%程度しかその強度を利用でき開発」成果報告書ていない のが現状である。

総合開発機構（平成8年3月）

6）

まだまだ強度を向上させる可能性を秘めているし、それに挑戦する研究開発も進められている。このような試みが、各領域で継続的に推進されることを期待し

Ⅴ-1 新エネルギー・産業技術

5） 福原：「やさしい繊維の基礎知識」p.32 日刊工業新聞社（2004）6） 鞠谷：高分子、Vol.50,No.12,p.830（2001）

たい。

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国立科学博物館
技術の系統化調査報告 第7集
平成19（2007）
年3月30日■編集

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