合成繊維の識別方法- Jiaxing Fuda Chemical Fibre Factory

一般的な合成繊維とは、主にポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリプロピレン、ビニロン、クロロプレンという伝統的な6繊維を指します。一般的に使用される弾性フィラメントとしてスパンデックスも広く使用されています。

1. 各種合成繊維の形態と構造

さまざまな合成繊維は化学組成が異なるため、紡糸方法や成形方法も異なります。紡糸と成形の方法は、繊維の形態と構造に大きな影響を与えます。

溶融紡糸はポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン繊維に使用されます。ほとんどのアクリル繊維、ビニロン短繊維、および塩素化繊維は湿式紡糸されます。スパンデックス、一部のビニロン、およびアクリル繊維は乾燥して乾燥されます。溶融紡糸中、溶融ポリマーは口金の穴から押し出され、空気中で冷却されて固化します。繊維断面は口金の穴の形状に関係しており、従来の断面は円形です。湿式で紡がれたシルクストリップは、溶媒の沈殿により溶液中で凝固し、断面はほとんどが非円形で、スキンコア構造が明らかです。一般的な合成繊維の縦方向および断面の形態的特徴を表 6-1 および図 6-1-4 に示します。

2. 各種合成繊維の燃焼特性

燃焼法で繊維を識別する場合は、繊維が炎に近づくとき、接触するとき、炎から離れるときの状態を観察することに重点を置き、燃焼時に発生する臭気や残留物の性状に注意することが重要です。燃焼後。一般的に使用される合成繊維の燃焼特性を表6-2に示します。

3. 各種合成繊維の化学溶解性能

酸、アルカリ、有機溶剤などの化学試薬に対する安定性は、繊維素材によって異なります。一般的に使用される合成繊維の溶解性を表6-3に示します。

4. 各種合成繊維の融点

ポリマー中の結晶が完全に消える温度、つまり結晶が溶ける温度を融点といいます。合成繊維は高温下で分子間の結合構造が変化し、最初に軟化してから溶融します。ほとんどの合成繊維は純粋な結晶のような正確な融点を持たず、同じ繊維でもメーカーやバッチ番号が異なると融点が異なる場合があります。ただし、同じ種類の繊維の融点は比較的狭い範囲内で固定されており、それによって繊維の種類が決まります。天然セルロース繊維、再生セルロース繊維、タンパク質繊維は、融点が分解点より高いため、高温下でも溶融せず、分解または炭化します。

融点法は一般に、明らかな融点特性を持つ合成繊維の識別には適用できますが、天然セルロース繊維、再生セルロース繊維、タンパク質繊維には適用できません。一般に、定性的識別の別個の手段としては使用されませんが、他の識別方法に基づいて確認するための補助的な方法として使用できます。

繊維の種類を識別するために、加熱および温度測定装置を備えた融点計または偏光顕微鏡で繊維の消滅温度を観察し、繊維の融点を決定します。特にポリエステル、ナイロン、ポリプロピレンなどの合成繊維は、縦・断面の形態的特徴や燃焼性能が非常に似ており、融点法による識別は大きなメリットがあります。主な合成繊維の融点を表6-4に示します。

5. 一般的な繊維の赤外スペクトル

赤外分光法 (IR) の研究は 20 世紀初頭に始まり、科学者たちは 100 を超える有機化合物の赤外スペクトルを発表し、未知の化合物を識別する強力な手段を提供しました。 1970 年代以降、電子コンピューター技術の発展に基づいて、フーリエ変換赤外分光法 (FTIR) 実験技術が現代の化学者の研究室に導入され、構造解析の重要なツールとなりました。

(1) 赤外分光法の基本原理

連続波長の赤外光を試料に照射すると、物質分子内の特定の基の振動または回転周波数が赤外光の周波数と同じになると、分子の吸収エネルギーが元のエネルギーから遷移します。基底状態の振動（回転）運動エネルギーレベルからより高いエネルギーの振動（回転）運動エネルギーレベルへ。分子が赤外線の放射エネルギーを吸収した後、振動と回転のエネルギー準位の遷移が起こり、その波長の光が物質に吸収されます。機器を使用して分子による赤外光の吸収を記録し、赤外スペクトログラムを取得します。したがって、赤外分光法は、赤外光に対する物質の吸収特性を利用して繊維構造を分析することです。スペクトルの各特徴的な吸収バンドにはサンプルの分子グループと結合に関する情報が含まれており、物質が異なれば赤外線吸収スペクトルも異なります。

赤外スペクトログラムでは通常、波長（ λ）または波数（ σ）を使用します。横軸は吸収ピークの位置を表し、縦軸は透過率（T%）または吸光度（A）を使用して吸収強度を表します。

(2) 赤外分光法のゾーニング

赤外スペクトルの波長範囲は約0.75～1000μmです。赤外スペクトルは通常、近赤外領域、中赤外領域、遠赤外領域の3つの領域に分けられます。波長と波数の関係を表 6-5 に示します。

特定のグループの回転スペクトルと振動スペクトル。ほとんどの有機物質および無機物質の基本的な吸収バンドは中赤外領域で発生するという事実により、中赤外領域が最も研究され応用されている領域であり、一般に赤外分光法と呼ばれるのは中赤外スペクトルを指します。

中赤外スペクトルは吸収ピークの発生源に応じて、固有周波数領域と指紋領域の 2 つの領域に大別できます。

① 特性周波数領域（4000～1300cm-1）：特性周波数領域の吸収ピークは主に官能基の伸縮振動により発生し、数は少ないですが強い特性を持っています。したがって、これらはグループの識別作業において非常に価値があり、主に官能基の識別に使用されます。たとえば、カルボニル基は、ケトン、酸、エステル、アミドなどの化合物であっても、常に 5.9 μ の伸縮振動を示します。スペクトルの図 5.9 に示すように、m の周囲に強い吸収ピークが現れます。 m付近に吸収ピークがあることから、分子内にカルボニル基があることが大まかに判断できます。

② 指紋領域 (1300-400cm2): 主にいくつかの単結合 C-O、C-N、C-H、O-H およびその他の官能基の振動によって生成される、強い特徴のない複数の複雑なピーク。分子構造がわずかに異なると、この領域の吸収に微妙な違いが生じます。この状況は、誰もが異なる指紋を持っているようなものであるため、指紋領域と呼ばれます。フィンガープリント領域は、類似した構造を持つ化合物を区別するのに非常に役立ちます。

(3) 一般的な繊維の赤外スペクトル

高分子物質の特徴的なグループは、赤外線スペクトル上で 3 つの主な特徴、つまり吸収ピークの位置と強度、および吸収ピークの形状を持っています。異なる物質の赤外線スペクトルには大きな違いがあり、この原理を繊維の識別に使用できます。

赤外分光法を使用して繊維を識別する場合、「スペクトル測定」と「スペクトル読み取り」という 2 つの主なプロセスがあります。スペクトル測定には、未知のファイバーの赤外線スペクトルの測定が含まれます。スペクトルの読み取りには、未知のファイバーの赤外スペクトルと既知のファイバーの標準スペクトルを比較することが含まれ、それによって未知のファイバーのカテゴリーが決定されます。赤外分光法を用いた繊維の定性分析は、迅速かつ便利であるという特徴があり、広く使用されています。

一般的な織物繊維の赤外スペクトルは図 6-5 から 6-12 に示されており、さまざまな繊維の主な特徴的な吸収スペクトルは他の参考資料で見ることができます。