ナイロン6

ナイロン6：特性、製造、そして歴史

ナイロン6、またはポリカプロラクタムは、優れた機械的特性を有する合成繊維として広く知られています。IG・ファルベン工業のPaul Schlack博士が開発し、特許問題をクリアしながら、当時既に存在したナイロン6,6に匹敵する、あるいは凌駕する特性を実現した画期的な素材です。ほぼ同時期に、日本の東レの星野孝平氏もナイロン6の合成に成功しており、この素材をめぐる開発競争は、後の合成繊維産業の隆盛を決定づける重要な役割を果たしました。東レでは1942年、アミランという商品名で販売が開始されました。現在でも、Perlon、Dederon、Nylatron、Capron、Ultramid、Akulon、Kapron、Durethanなど、多くの商品名で世界中で生産・販売されています。

製造方法

ナイロン6は、他の多くのナイロンとは異なり、縮合重合ではなく、カプロラクタムの開環重合によって製造されます。カプロラクタムは6個の炭素原子を持つ環状アミドであり、このカプロラクタム分子が、高温、不活性雰囲気下（約533K、4～5時間）で環状構造を開き、連鎖的に重合することでナイロン6のポリマーが生成します。この過程で、必要に応じてコモノマーや安定剤を添加することで、生成物の反応性や化学的性質（例えば、染色性や難燃性）を調整することができます。重合後、溶融状態のナイロン6を紡糸口金から押し出すことで、繊維が作られます。

ナイロン6,6とは異なり、ナイロン6のアミド結合は全て同じ方向を向いています。ナイロン6,6ではアミド結合の方向が結合ごとに逆転しているのに対し、ナイロン6ではアミド結合のNからCの方向が全て揃っている点が大きな違いです。この構造の違いが、それぞれの繊維の特性に影響を与えていると考えられています。

物理的・化学的特性

ナイロン6繊維は、高い引張強度、弾性、光沢を有し、シワになりにくいという優れた特性を持っています。また、耐摩耗性にも優れ、酸やアルカリなどの化学薬品に対する耐性も比較的高いです。一方で、ナイロン6は水分を最大2.4％まで吸収しますが、水分吸収率の上昇は引張強度の低下を招きます。ガラス転移温度は47℃、融点は215℃で、150℃程度の熱には耐えることができます。粘度は6～8.5 gf/デニール、密度は1.14 g/cm³です。通常は白色ですが、製造過程で染色することで、様々な色のナイロン6繊維を作ることが可能です。

生分解性

ナイロン6の生分解性は、他の脂肪族ポリエステルと比較して低いことが知られています。これは、ナイロン6分子鎖間の水素結合による強い鎖間相互作用が、微生物による分解を阻害しているためと考えられています。一部の菌、例えばFlavobacterium sp.やPseudomonas sp.はナイロン6のオリゴマーを分解することが報告されていますが、高分子量のポリマーそのものを分解する能力を持つ微生物は限られています。白色腐朽菌の中には、ナイロン6を酸化分解する種類も存在します。

歴史と産業的意義

ナイロン6の開発は、合成繊維産業の歴史において極めて重要な出来事でした。ナイロン6,6に匹敵する特性を持ちながら、独自の製造法を持つナイロン6の登場は、市場に大きな競争をもたらし、多様な製品開発を促進しました。その経済的影響は、現代の繊維産業においても依然として計り知れません。Paul Schlack博士と星野孝平氏によるほぼ同時期の開発成功は、技術革新の競争の激しさと、その結果生じる産業の発展を象徴する出来事といえるでしょう。

もう一度検索