ナイロン生地: 種類、特性、実際の選択

ナイロン生地 アプリケーションが成功するか失敗するかは、湿気、摩耗、紫外線にどのように対処するかによって決まります。この繊維のポリアミドの化学的性質により、優れた引張強度と弾性が得られますが、その性能は特定のタイプ (ナイロン 6 またはナイロン 6,6) と適用されるデニール、織り、仕上げによって決まります。 1000 デニールのコーデュラ ナイロンは、摩耗性の条件下では軽量の 70 デニール リップストップよりも 5 倍長持ちしますが、どちらも、UV 安定化処理を施さない限り、長時間の日光暴露には耐えられません。ナイロンを選択するということは、単に十分に感じられる重量を選択するのではなく、これらの変数を生地が直面する実際の機械的および環境的要求に適合させることを意味します。

繊維レベルでのナイロン 6 とナイロン 6,6 の比較

ナイロン 6 とナイロン 6,6 の違いは、重合経路に由来します。ナイロン 6,6 はヘキサメチレンジアミンとアジピン酸から形成され、融点が約 100 ℃ のより結晶性の高い構造を生成します。 265℃ 。カプロラクタムから重合されたナイロン 6 は、およそ 100℃ で溶けます。 220℃ 。この 45°C の差は、高温にさらされる生地 (エンジン コンポーネントの近くのウェビングや工業用フィルター クロス) において重要であり、ナイロン 6,6 は最高使用温度に近い強度を維持します。ナイロン 6,6 のより緻密な分子パッキングにより、粗くもなります。 10 ～ 15% 高い粘り強さ 同じデニールでも、完成した生地の引き裂き抵抗が大きくなります。

アパレル、鞄、アウトドア用品の用途の大部分において、ナイロン 6 は日常の使用においてナイロン 6,6 と区別できないほどの性能を発揮します。加工温度が低いため、押し出しと延伸がより経済的になり、染料の取り込みがわずかに高いため、より少ない染料でより深く、より飽和した色が生成されます。実際の選択ルール: 120°C を超える連続使用または最大の強度対重量比にはナイロン 6,6 を指定し、コストと色の鮮やかさが優先される一般的な繊維用途にはナイロン 6 を指定します。

デニール、粘り強さ、および強度と重量の関係式

デニールは、9,000 メートルの単一フィラメントの質量をグラム単位で測定します。これは線密度であり、直接的な強度の仕様ではありませんが、高デニールの糸には引き裂きに耐えるために多くのポリアミド断面が含まれるため、生地の堅牢性と強く相関します。 ～から織られた布地 1000デニールの糸 通常、上記の引裂強度を示します 150N 一方、70 デニールの生地は約 15 ～ 20 N で破れます。織り密度とフィラメント数も影響するため、この関係は完全に直線的ではありません。しっかりと織られた 500 デニールのオックスフォード生地は、耐穿刺性において、緩く織られた 840 デニールの平織りよりも優れています。

デニール当たりのグラム数で表される靭性は、繊維の厚さに対する強度を正規化します。標準的なナイロン 6,6 繊維フィラメントは、次の強度値を達成します。 7～9g/デニール 、10 デニールのフィラメントが 70 ～ 90 グラムの力で切れることを意味します。高強度バージョンは 9 ～ 10 g/デニールに達し、重量を増やさずに強度が約 20% 増加します。この仕様は、グラム単位が重要な超軽量ギアにおいて最も重要です。30 デニールの高強力ナイロン リップストップで作られたテント フロアは、標準的な 40 デニールの生地の引き裂き強度に匹敵し、生地重量を 25% 節約できます。

吸水性と寸法安定性

ナイロンは空気や直接の濡れから湿気を吸収し、この吸収により機械的特性と寸法が変化します。相対湿度 65% では、ナイロン 6 は次の平衡含水率に達します。 3.5～4.0% 、一方、ナイロン 6,6 はわずかに低い位置にあります。 2.5～3.0% 。浸漬して完全に飽和すると、どちらのタイプも重量で 8 ～ 9% の水を吸収します。この膨らみにより、生地の幅と長さが最大 ​​2% 増加し、パターン作成中に調整できなかった場合、寸法が変化してジッパーが固着したり、ぴったりとフィットしたアセンブリの縫い目ラインが歪んだりする可能性があります。

また、吸収された水はポリマーを可塑化し、そのガラス転移温度を下げ、濡れたときの生地を著しく柔らかくし、より柔軟にします。引張強度が低下する 10～15% 飽和状態で、乾燥すると完全に回復します。この特性は実用的な意味を持ちます。ナイロン製のクライミング ロープは濡れると耐荷重がいくらか失われ、片面をウレタン コーティングで安定させないと、大雨の中で荷重がかかるとナイロン製のパッククロスが垂れ下がってしまいます。上記の静水頭定格を持つコーティングされた生地を指定する 1,500mm 水が織物に浸透して繊維が飽和するのを防ぎます。

紫外線劣化と屋外耐久性

安定化されていないナイロン生地は日光にさらされると急速に劣化します。ポリマー主鎖のアミド結合は 290 ～ 315 nm の範囲の紫外線を吸収し、鎖の切断と引張強度の進行性の低下につながります。テストでは、標準的なナイロン 6,6 生地が次のような衝撃にさらされたことが示されています。 1,000 時間の促進 UV 耐候性 負ける 元の破断強度の 40 ～ 60% 。黒や濃い色の生地は、カーボン ブラック顔料が紫外線吸収剤として機能するため、多少は改善されますが、複数シーズン使用することが予想されるアウトドア製品では、劣化は依然として許容できない速度で進行します。

UV 安定剤パッケージ (通常、繊維押出時に 0.5 ～ 2.0 重量% で添加されるヒンダードアミン光安定剤) は、屋外での耐用年数を劇的に延ばします。安定したナイロン生地がしっかりと保持します。 同じ 1,000 時間の暴露後も強度の 80% が維持される 。日除け、船舶用カバー、屋外用家具スリングなどの重要な用途では、文書化された促進耐候性試験結果を備えた UV 安定化グレードの指定が必須です。顔料を局所的に塗布するのではなくポリマー溶融物に組み込む溶液染色繊維は、顔料粒子がポリマー鎖に到達する前に UV 光子を散乱させて吸収するため、追加の UV 保護層を提供します。

コーティング、ラミネート、機能仕上げ

コーティングされていないナイロン生地は、液体の水の浸透に対する抵抗力がゼロで、耐風性は中程度です。生地の裏側にポリウレタンコーティングを施し、 5～15 g/m² 生地の手触りを保ちながら防水性を高めます。平方メートルあたりのミルまたはグラムで測定されるコーティングの厚さは、静水抵抗性を直接決定します。5 g/m² の PU コートは約 600 mm に達しますが、15 g/m² の塗布では 2,000 mm 以上に達します。マルチパスコーティングプロセスは、微多孔性 PTFE または親水性 PU メンブレンが表面生地とトリコットバッカーの間に接着されている防水透湿性ラミネートにとって重要な、ピンホールのない厚みを実現します。

超軽量タープやテントフライに広く使用されているシリコン含浸ナイロンリップストップは、コーティングされたナイロンの中で最も高い強度対重量比を得るために通気性を犠牲にしています。シリコーンエラストマーが織りの隙間を埋めて繊維の表面に結合し、引き裂き強度を高めます。 コーティングされていない生地より 15 ～ 25% コーティング重量は 5 ～ 8 g/m² しか追加されません。両面シリコーンコーティングは、20 デニールの軽さの生地で 2,000 mm を超える静水頭高を実現します。ただし、シリコーン表面ではシームテープは不可能です。シームは手動で塗布した液体シリコーン接着剤でシールする必要があります。

最終用途に適した織りの選択

平織りはインチ当たりの糸数が最も多く、最も滑らかな表面を生み出し、ダウンプルーフ性と防風性を最大限に高めます。緻密な構造により、研磨面での引っ掛かりも最小限に抑えられます。引き裂きは直線の糸の経路に沿って容易に伝播するため、トレードオフとして、単位重量あたりの引き裂き強度が低くなります。リップストップ ナイロンは、より太い強化糸を 5 ～ 8 mm 間隔で格子状に織り交ぜることによってこの問題に対処し、太い交差糸に当たったときに引き裂きが止まる構造を作り出します。 40 デニールのリップストップ生地が引き裂きの伝播を防止します。 3～4倍良い 同じベースデニールの同等の平織りよりも優れています。

オックスフォード織りは、2 本の縦糸端と 2 本の横糸ピックを交互に配置した特徴的なバスケット織りパターンで、重量と嵩高を犠牲にして、よりかさばり、より耐摩耗性の高い表面を提供します。オックスフォード構造の浮遊糸は、下にある糸本体が磨耗する前に、露出したクラウン全体で摩擦を吸収します。このため、コンクリートの上を引きずることは事故ではなく設計条件である荷物のシェルやバックパックの底部には、オックスフォード ナイロンがデフォルトの選択肢となります。コーデュラ ブランド ナイロンは、プレーンまたはバスケット構造で織り込まれたエアジェット交絡ナイロン 6,6 糸のテクスチャー加工で、多くのフィラメント端全体に摩耗を分散させる糸の毛羽立った表面形態により、この自然な耐摩耗性をさらに強化します。

染色、色堅牢度、美的性能

ナイロンは酸性染料や金属化染料と親和性があるため、適切に後処理すると、優れた湿潤堅牢度を備えた広い色域が得られます。ポリアミド鎖のアミノ末端基は色素部位として機能し、イオン結合および水素結合を通じてアニオン色素分子を結合します。ナイロン 6 はナイロン 6,6 と比較してアミノ末端基の数が多いため、染料の受容性が高く、より少ない染料濃度で同じ深さの色合いを実現します。タンニン酸または合成定着剤を使用した染色後の定着により、洗濯堅牢度が 100% から向上します。 2–3 から 4–5 ISO 105-C06 スケールに準拠しており、繰り返し洗濯されるアパレル生地には不可欠です。

プリントされたナイロン生地は、吸湿による滲みを防ぐために慎重な前処理が必要です。ナイロン フィラメント糸の表面エネルギーが低いため、プリント ペーストによる濡れに強いため、布地はプリントの直前にコロナ放電処理または化学プライマー コートを受けます。原着ナイロンは、顔料が繊維表面に存在するのではなくポリマーマトリックス内にカプセル化されているため、ソリッドカラーのこれらの懸念を完全に回避し、耐光堅牢度のブルーウールスケールで5の耐変色性評価を実現します。原着糸の限られたカラーパレット（通常は工場ごとに 20 ～ 30 のストックカラー）により、後染め生地に比べてデザインの柔軟性が制限されますが、色保持が安全性または仕様要件である工業製品や軍事製品の場合は、トレードオフが正当化されます。