スピニングマシンの種類とは何ですか？その主な機能は何ですか？

スピニングマシンとは、繊維形成ポリマー溶液やフィラメントを溶かして製造する機械です。異なる繊維紡績方法に応じて、スピニングマシンは湿式紡績マシン、溶融紡績マシン、乾式紡績マシンの3種類に分けられます。.

湿式紡績マシン

ビスコース繊維、アクリル繊維、ナイロンなどの紡績に適しています。主な特徴は、ポリマー溶液がスピンネットから押し出され、凝固槽内で生糸へと凝固することです。紡績速度は低く、多くの場合100 m/min以下ですが、高速紡績では約200 m/minに達します。湿式紡績マシンは短繊維用と長繊維用に分かれます。.

①短繊維用スピニングマシン: 紡績液は注入パイプから導入され、計量ポンプで正確に計量され、フィルターを通ってスピンネットへ送られ、スピンネットの穴から凝固槽へ押し出されます。凝固後、生糸はゴデットを通って集められます。束は水で洗浄または引き伸ばされます。.

短繊維用スピニングマシンは、スピンネット（プレート）に多数の穴があるのが特徴で、通常3,000～数万個の穴があります。.

②フィラメント用スピニングマシン: 短繊維用スピニングマシンとは異なり、固化した糸を巻き取る機構が追加されています。.

凝固槽から出た糸は、洗浄後にゴデットを通過し、往復ガイドワイヤー漏斗を通って高速回転する遠心タンクへと入ります。このようなスピニングマシンを遠心タンク式スピニングマシンと呼びます。;

糸をゴデットを通ってボビンに巻き取る場合はボビン式スピニングマシンと呼ばれ、巻き取り前にいくつかの後処理を行う場合は半連続式スピニングマシンと呼ばれます。;

紡績および後処理の全工程がスピニングマシン上で連続的に行われる場合は連続式スピニングマシンと呼ばれます。ビスコース糸の生産には主に連続式スピニングマシンが使われます。フィラメント用スピンネットの穴数は一般に150個以下で、コード繊維用の穴数は最大3,000個まであります。.

溶融紡績マシン

ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレンの紡績設備に使用されます。特徴は、溶けた細流が冷たい空気に触れると繊維へと固化することです。冷たい空気は高効率フィルター、調整弁、偏向装置を経て細流に均一に吹き付けられます。紡績速度は比較的高く、一般的に600～1,500 m/minです。溶融紡績マシンにも2種類あります。.

① フィラメント用スピニングマシン: ポリマーのチップはホッパーからスクリュー押出機に入り溶かされ、スクリューによって押し進められ、ダクトを通って紡績ボックスへ送られます。溶けた状態のポリマーはボックス内の紡績ポンプによって計量・移送され、スピンネット（プレート）へと送られます。スピンネットから押し出された溶けた細流は紡績窓で冷たい空気に触れ、冷却・固化して繊維となります。巻き取り機構はボビンに巻き取られます。.

フィラメント用スピンネットの穴数は一般に数個から数十個です。コードを紡績する際には約200個の穴に達し、ブラウンシルクを紡績する際には1つの穴しかありません。このとき、溶けた細流は水浴により冷却・固化されてシルクとなります。.

1970年代の溶融紡績フィラメント用スピニングマシンのトレンドはマルチエンド紡績であり、各紡績位置に2、3、4、6、あるいはそれ以上のスピンネットを設置してマシンの生産能力を向上させました。また、シルク向けの高速紡績では紡績速度が3,500～4,000 m/min、高いものでは5,000 m/minに達します。大型パッケージの場合、1パッケージの容量は一般に10 kgから数十kgに達します。連続紡績・引き伸ばし・加工がスピニングマシン上で同時に完了し、さらに紡績・引き延ばし・テクスチャリング工程もスピニングマシン上で行われます（これを BCF生産と呼びます）。これはポリプロピレンやナイロンの生産に利用されています。このマシンはコンパクトな構造で省スペース、高い生産効率を誇ります。また、スピニングマシンの自動化レベルは絶えず向上しています。.

②短繊維用スピニングマシン: フィラメント用スピニングマシンと比べ、複数の穴を持つ大型スピンネットを使用するのが特徴で、一般的な穴数は400～1,100個です。さらに、穴数が4,000個に及ぶ多孔性スピンネットも開発されました。紡績シャフト内では、リングブローまたはリングブロー＋サイドブローによる冷却空気吹き込みシステムが採用されています。各紡績位置ごとに独立した巻き取り機構はありません。各位置の糸はガイドプレートまたは小型ローターを通過した後、牽引機によって引き出され、送り輪へと導かれ、その後シルクバケットへと敷かれます。1バレルあたりのシルク容量は450～2,000 kgに達します。大規模合成繊維工場が短繊維を生産する際には、直接紡績がよく用いられます。非紡績トンネル付きの溶融短繊維用スピニングマシンが登場しました。.

乾式紡績マシン

アクリル繊維やナイロンフィラメントの生産に使用されます。紡績液は注入チューブからフィルター、計量ポンプ、スピンネットを経てトンネルへと入ります。形成された細流はトンネル内で熱風に触れ、溶媒が蒸発し、ポリマーが細流の中で固化して繊維となり、その後束が一定量ごとに巻き取られます。乾式紡績速度は一般的に200～800 m/minです。特殊な紡績プロセスのニーズに応えるため、1970年代には乾湿式紡績マシンが登場しました。.

一般的に、スピニングマシン自体には4つの機能エリアがあります：

1. 高分子溶解装置：スクリュー押出機。.
2. 溶着送り・分配・紡績・保温装置：エルボー、紡績ボックス（溶着分配パイプ、計量ポンプ、紡績ヘッドアセンブリー）。.
3. 糸冷却装置：紡績窓と冷却スリーブ。.
4. 糸集積装置：ウェットオイリング機構、ガイドワイヤー構造、巻き取り機、または糸受け装置。.

溶解装置

1 機能－固体材料の供給、ポリマーの溶解、定量的な溶着押出。.

2 スクリューの送り部、圧縮部、計量部の3つのセクション。.

3 スクリュー押出機の作動原理は、スクリューの区画分割とスクリュー各エリアでの材料の動きです。.

1. 送りゾーン（硬化ゾーン）アイソメトリックスクリュー。.
2. 前半（冷却ゾーン）では、スクリューのジャケットコイルまたは内部コアに冷却水を流し込み、<100℃に保ち、材料の過早溶着やリング詰まりを防ぎ、スクリュー駆動機構を熱から保護します。.
3. 後半（予熱ゾーン）では、送りゾーンから圧縮ゾーンへの材料温度の急激な変化を防ぎます。.
4. 圧縮ゾーン（溶着ゾーン）スクリューが徐々にまたは急激に材料を溶かし（加熱・せん断）、圧縮します（スクリュー溝の体積が小さくなります）；戻った空気や水蒸気を送りゾーンへ戻します。.
5. 計量エリア（均質化エリア）およびその他の浅いスクリュー。.

溶着送り・分配・紡績・保温装置

1 エルボー型スクリュー押出機から紡績ボックスへの溶着送りパイプライン（片端はスクリュー出口に接続、もう片端は紡績マシンの溶着分配パイプに接続）－ジャケット付き内部ビフェニル・ジフェニルエーテル混合物 加熱（溶着保温）。.

2 紡績ボックス本体、溶着分配パイプ、10個のビフェニル加熱ボックス、紡績ポンプとその駆動装置、紡績ヘッドアセンブリー。.

1. 溶着分配パイプの原理
2. 溶着が各紡績位置へ同じ距離に到達することを確保します。溶着は分配パイプ内で短時間滞留し、折り返しが少なくなります。.
3. 溶着分配パイプの形状：枝分かれ型と放射型。.

3 紡績ボックス（ビフェニル加熱ボックス）の加熱

1. 機能　溶着分配パイプ、計量ポンプ、紡績ヘッドアセンブリーの保温・加熱機能を備えています。.
2. 方法 ビフェニル・ジフェニルエーテル熱媒体（ビフェニル／ジフェニルエーテル-26.5%／73.5%）、電気加熱ロッドにより加熱します。.
3. 断熱 80～100mmの断熱層、超微細ガラス繊維またはその他の断熱材で充填されています。.

4 計量ポンプ 高温ギアポンプ。.

5 織り出しヘッドアセンブリ

1. 機能：溶着液をろ過し、スピンネット穴の詰まりを防ぎ、溶着液の粘度差を低減するとともに、溶着液をスピンネット穴の各小孔へ均一に分散させ、溶着液の滴状流出を形成します。.
2. 構造：スピンネット＋溶着液分配プレート＋溶着液フィルター材＋アセンブリスリーブの組み合わせ。.

紡績ボックスの加熱（ビフェニル加熱ボックス）

1. 機能　溶着分配パイプ、計量ポンプ、紡績ヘッドアセンブリーの保温・加熱機能を備えています。.
2. 方法 ビフェニル・ジフェニルエーテル熱媒体（ビフェニル／ジフェニルエーテル-26.5%／73.5%）、電気加熱ロッドにより加熱します。.
3. 断熱 80～100mmの断熱層、超微細ガラス繊維またはその他の断熱材で充填されています。.

ワイヤーロッド冷却装置

1. 紡績窓 繊維は冷却プロセス中、方向性・定量性・質的な気流によってのみ冷却され、冷却速度が均一であり、繊維の固化位置が固定されます（周囲の気流の影響を受けません）。.
2. 緩冷室の下部には前後2枚のインサートが設置されており、冷却用紡績ドラムと区別されています。上部にはロック機能があり、スピンネットの下に緩冷ゾーンを形成します。長さは30～200mmです。冷却風が冷たい噴霧を吹き付けないように、絹板の表面を工夫することで巻き取り絹の複屈折を低減し、伸縮性を向上させます。.