ニットメッシュ生地: 構造、種類、産業用途

ニットメッシュ生地 その構造は次のように作成されているため、織られたメッシュとは根本的に異なります。 たて糸とよこ糸を直角に交差させるのではなく、糸またはワイヤーのループを連結すること 。このループ構造は、編まれたメッシュに織られたメッシュでは再現できない一連の特性を与えます。つまり、永久変形することなく複数の方向に伸びたり回復したりすることができ、切断したりひだを付けたりせずに複雑な 3 次元形状に成形することができ、単一のループが破損しても、損傷は生地の長さに沿って梯子状に伝播するのではなく抑制されます。 2 つの主なカテゴリは、たて編みメッシュとよこ編みメッシュであり、糸のループが形成される方向によって区別されます。ループが生地の長さに沿って垂直に走る経編みメッシュは、その寸法安定性とサブミクロンから数センチメートルまでの幅広い開口サイズで製造できるため、産業、濾過、建築用途で主流の構造です。横編みメッシュは、1 本の糸が幅全体に水平に走るもので、伸縮性とドレープ性が主な要件となるアパレルや室内装飾品の用途に主に使用されます。

ニットループ構造とその機械的結果

ニットメッシュの基本的な構成要素はステッチです。ステッチとは、糸またはワイヤーのループで、その下のループを通過し、それ自体が上のループによって所定の位置に保持されます。この連動するループチェーンは、各ステッチが小さなヒンジとして機能する構造を作成します。生地が伸びると、糸自体を大幅に伸ばす必要がなく、ループは緩んだ曲線形状からより真っ直ぐな形状に向かって弾性的に変形します。ニット生地が伸びることができるのはこのためです。 20%～100%以上 比較的低い力で伸長方向に伸長し、力を取り除くと元の寸法に戻ります。 ただし、糸の素材に弾性限界を超える応力がかかっていない場合に限ります。

ループのジオメトリは、編み機が制御するいくつかの相互に関連するパラメータによって定義されます。 縫い目の長さ (1 つの完全なループ内の糸の長さ)、 ウェール間隔 (ループの隣接する列間の距離)、および コース間隔 (隣接するループの行間の距離)。ステッチの長さを長くすると、よりゆるく、よりオープンなメッシュが生成され、より大きな開口部とより大きな拡張性が得られます。ステッチの長さを短くすると、より高密度でしっかりしたメッシュが生成され、開口部が小さくなり、寸法安定性が向上します。開口サイズ (隣接するループ間の開口部) は、濾過および分離用途の主要な性能パラメーターです。メッシュは、より大きな粒子を保持しながら特定の粒子サイズの通過を許可する必要があります。編まれたメッシュでは、開口部は織られたメッシュのように正確な正方形または長方形ではありません。これは不規則なほぼ楕円形の開口部であり、その有効サイズはステッチの形状と生地にかかる張力によって異なります。

縦編みメッシュと横編みメッシュ: 2 つの異なる製造方法

縦編みと横編みの違いは、単に製造上の詳細だけではありません。これにより、メッシュの基本的な機械的動作とさまざまな用途への適合性が決まります。以下の表は、2 つの編み方の構造と性能の違いを示しています。

経編みでは、各針に経糸ビーム (数百または数千の平行な糸端を保持する大きなスプール) から独自の糸が供給される機械が使用されます。糸は針の間で揺れる一組のガイドバーによって案内され、所定のパターンで各針の周りに糸を巻き付けてステッチを形成します。の ラッセル そして トリコット 経編機は主に 2 つのタイプで、ラッセル機はより重い糸とより複雑なステッチ パターンを処理できるため、工業用メッシュの主力機です。最新のラッセル機は、約 50ミクロンから10ミリメートル以上 ステッチパターン、糸のサイズ、およびマシンゲージ (1 インチあたりの針の数) を変更することにより、6 ゲージ (粗く、大きな開口部) から 40 ゲージ (細く、小さな開口部) まで、さらには特殊なマシンではそれ以上になります。

金属ニットメッシュ: 線材と産業上の性能

金属ニットメッシュは、糸の代わりにワイヤーを扱う特殊な編み機で生産され、ワイヤーの直径は次のとおりです。 0.035mm（35ミクロン）～1.0mm以上 アプリケーションに応じて。ワイヤ材料は、特定の動作条件下での耐食性、温度耐性、および機械的強度を考慮して選択されます。ステンレス鋼 (グレード 304、316L、および 310) は最も一般的な材料ファミリーで、316L は塩化物による孔食に対する耐性を提供するモリブデン含有量により、海洋および化学環境向けに指定されています。排ガス濾過やフレームアレスターなどの高温用途向け。 インコネル600または625 ニッケルベースの合金が使用されるのは、ステンレス鋼が機械的完全性を失う 800°C を超える温度でも引張強度と耐酸化性を維持できるためです。

金属メッシュの編みプロセスは基本的に織物編みと似ていますが、機械は大幅に堅牢でなければなりません。編み針、シンカー、ガイドバーは硬化工具鋼で作られており、金属ワイヤーを曲げてループに形成するために必要な大きな力に耐えられるように機械フレームが強化されています。ワイヤは、引っかかることなくガイドを通過できるように、一定の直径と滑らかな表面仕上げを備えている必要があり、破断することなくループを形成できる十分な延性を備えていなければなりません。の ワイヤーの引張強さ 焼きなましたステンレス鋼の編み線の場合、通常は 500 ～ 800 MPa で、達成可能な最大ステッチ密度と機械の成形速度が決まります。編成後、金属メッシュをカレンダー加工して、加圧ローラーの間を通過させ、表面を平らにし、一貫した粒子保持が重要な濾過用途向けに、より均一な開口部の形状を作成することができます。

濾過と分離: 最大のアプリケーション市場

編まれたメッシュは工業用濾過において重要なコンポーネントであり、編まれた金網の 2 次元表面濾過とは対照的に、その 3 次元構造により深層濾過が可能になります。粒子は表面だけでなくメッシュの厚さの中に捕捉されます。編み構造は流体の流れに曲がりくねった経路を作り出し、相互接続されたループが直接遮断、慣性衝突、拡散機構の組み合わせによって公称開口サイズよりも小さい粒子を捕捉するチャネルのネットワークを形成します。特定の粒子サイズの濾過効率はメッシュのサイズによって異なります。 比表面積、空隙容積、およびワイヤーまたは糸の直径 、これらはすべてステッチパラメータによって制御されます。

ニットメッシュフィルターは、工業用途向けにいくつかの標準構成に製造されています。 ミストエリミネーター (デミスターとも呼ばれる) は、編まれたワイヤー メッシュの層を使用して、液滴が重力によって衝突、合体、排出される表面積を大きくすることで、ガス流からの液滴を合体させます。典型的なミストエリミネーターパッドは、空隙率が低い複数のニットメッシュ層で構成されています。 95%～98% そして a specific surface area of 200 to 500 square meters per cubic meter, capable of removing droplets down to 3 to 5 microns in diameter with a pressure drop of only a few millibars. The mesh is knitted from wire with a diameter of 0.1 mm to 0.3 mm, and the pad is fabricated by layering the knitted mesh, compressing it to the desired density, and enclosing it in a support grid. The material selection—stainless steel, polypropylene, PTFE, or Hastelloy—is driven by the chemical composition and temperature of the process stream.

建築および日よけ用途

ニットメッシュは建築ファサードデザインにおいて重要な素材となっており、日よけ装置、視覚スクリーン、建築美的要素として同時に機能します。メッシュは、床から床までの高さに及ぶパネルで建物のファサード全体に張り巡らされており、建物外壁への太陽熱の増加を軽減しながら、居住者の外部の視認性を維持します。建築用ニットメッシュの光学性能は、 オープンエリアの割合 —ファブリックの総面積に対する開口部の面積の比率—ファサード用途の場合、通常は 20% から 70% の範囲になります。開口面積 40% のメッシュは、入射光の 40% を透過し、60% を遮断するため、建物の冷却負荷を軽減しながら、屋外が屋内よりも明るい日中は一定のプライバシーを確​​保します。

建築用メッシュは、線径 0.5 mm ～ 1.5 mm のステンレス鋼線 (腐食環境での屋外使用向けのグレード 316) から編まれるのが最も一般的で、生地重量は 1平方メートルあたり2～8kg 。張力をかけたメッシュ パネルは、周囲フレームまたはメッシュに予荷重をかけて風によるたわみや振動に抵抗するケーブル張力システムを介して建物構造に取り付けられます。建築用メッシュ設置の構造設計には、メッシュの空隙率を考慮した風工学解析が必要です。多孔質メッシュの風圧係数は、風の一部が開口部を通過し、正味の圧力差が減少するため、固体クラッドパネルの風圧係数よりも低くなります。メッシュのサプライヤーは特定のメッシュ パターンの圧力損失特性を提供し、構造エンジニアはこれらのデータを使用して支持構造にかかる風荷重を計算します。

合成ニットメッシュ: 特殊な環境向けのポリマー

合成ポリマー編みメッシュは、特に化学的に攻撃的な環境、軽量消費者製品、および金属が適合しない医療用途において、金属メッシュが経済的に対応できる範囲を超えて応用範囲を広げます。ニットメッシュ用のポリマーの選択は、耐薬品性、温度範囲、用途の機械的要件によって決まります。

• ポリエステル(PET): 最も一般的な合成メッシュ素材で、優れた引張強度、酸や有機溶剤に対する優れた耐性、および最大 120°C の連続使用温度を備えています。スクリーン印刷メッシュ、プールのフィルター、建築物の防虫スクリーンなどに広く使用されています。ポリエステルメッシュは通常、たて編みされ、ガラス転移点を超える温度でヒートセットされ、ステッチの形状を安定させ、開口部の寸法を固定します。
• ポリアミド (ナイロン 6 または 6.6): ポリエステルに比べて靭性、耐摩耗性に優れ、耐アルカリ性にも優れています。食品加工用のコンベアベルトで使用され、メッシュはアルカリ性洗剤による頻繁な洗浄に耐える必要があります。ナイロンは水分を吸収します (相対湿度 65% で最大 4%)。これによりわずかな寸法変化が生じますが、メッシュの張力を考慮する必要があります。
• ポリプロピレン(PP): 軽量で化学的に不活性で、酸、アルカリ、およびほとんどの有機溶剤に対して優れた耐性を備えています。密度が低い (0.90 ～ 0.92 g/cm3) ため、水処理におけるフローティング メッシュの用途に適しています。温度制限は約 80°C であるため、高温プロセスでの使用は制限されます。
• PTFE(テフロン): ほぼ普遍的な耐薬品性と最大 260°C までの連続使用温度を備えた、極限の化学環境向けのプレミアム ポリマーです。 PTFE ニット メッシュは、他のポリマーや金属が適合しない、最も要求の厳しい濾過用途 (高温濃酸、溶媒回収、医薬品処理) で使用されます。 PTFE 糸はコストが高いため、化学的不活性性が不可欠な用途にその使用が制限されています。
• PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）： 航空宇宙、石油・ガス、および高温耐性 (連続 250°C)、優れた耐薬品性、生体適合性の組み合わせが必要とされる医療インプラント用途のニットメッシュに使用される高性能熱可塑性プラスチック。 PEEK ニット メッシュは、複合構造の補強材として、また脊椎手術における骨移植片封じ込めメッシュとして使用されます。

導電性とEMIシールドのニットメッシュ

編まれた金属メッシュは、効果的な電磁干渉 (EMI) シールド ガスケットおよび接地材として機能し、噛み合う金属ループによって提供される連続的な導電経路を利用します。エンクロージャのドアとフレームなど、2 つの合わせ面の間で圧縮されると、ニット メッシュが表面の凹凸に適合し、複数の接触点を形成し、集合的に接合部を横切る低インピーダンスの電気経路を提供します。ニットメッシュガスケットのシールド効果は、 線材の導電率、面圧、メッシュ圧縮率 。元の厚さの 25% に圧縮された錫めっき銅被覆鋼編みメッシュは、100 MHz ～ 10 GHz の周波数範囲全体で 80 ～ 100 dB のシールド効果を達成でき、これはほとんどの商用および軍用 EMI 要件に十分です。

この編み構造は、数千回の圧縮サイクルやエンクロージャ材料の熱膨張と収縮を通じて接触圧力を維持する弾性のあるバネのような動作を提供するため、EMI ガスケットの用途に特に適しています。メッシュは通常、連続したチューブとして編まれ、断面を設定する成形ダイに通すことによって、目的のガスケット形状 (円形、長方形、または D 形) に成形されます。通常はシリコーンまたはネオプレンであるエラストマーコアを編みチューブの中心に挿入して、追加の圧縮力を提供し、EMI シールド機能とともに湿気や塵の侵入を防ぐ環境シールを作成できます。これ コンビネーションガスケット 屋外通信エンクロージャ、軍用車両電子機器、航空宇宙航空電子機器ベイの標準です。

医療用繊維メッシュ: 生体適合性と組織統合

ニットメッシュは埋め込み型医療機器において重要な役割を果たしており、特に顕著なのは ヘルニア修復メッシュ そして 骨盤臓器脱サポート 。メッシュは、弱くなったり損傷した組織を補強する足場として機能し、機械的サポートを提供しながら、患者自身の組織がメッシュの開口部を通して成長できるようにします。このプロセスは、組織の統合または組み込みと呼ばれます。メッシュは生体適合性があり、滅菌可能であり、感染耐性を得るためにマクロファージの通過を可能にするのに十分な大きさ（通常は 75 ミクロン以上）でありながら、効果的な機械的サポートを提供できるほど十分に小さい細孔サイズで設計されている必要があります。最も広く使用されている材料は、 ポリプロピレン（PP）モノフィラメントとポリエステル（PET）マルチフィラメント 、ニット構造は、引張強度、柔軟性、および秩序だった組織の内方成長の促進のバランスをとるように設計されたたて編みパターンです。

サージカルメッシュの編み構造の特徴は、 気孔率、気孔径、面密度 。一般的な軽量ポリプロピレン ヘルニア メッシュの気孔率は 60% ～ 70%、孔径は 1.0 ～ 1.5 mm、面密度は 30 ～ 45 g/m² です。これらのパラメータは、編みパターン (多くの場合、インレイ付きのアトラスまたはピラーステッチ) と糸の直径 (ポリプロピレン モノフィラメントの場合、通常は 0.08 ～ 0.12 mm) によって制御されます。メッシュは編成後にヒートセットされ、ステッチの形状を安定させ、腹腔鏡トロカールに挿入するためにメッシュを丸めたり折りたたんだり、手術部位に展開すると元の形状に戻ることを可能にする形状記憶を与えます。ニットメッシュの機械的異方性（その引張強度と伸びは縦方向と横方向で異なります）は、修復された組織の生理学的負荷方向に一致するように配向する必要があります。

ジオテキスタイルおよび土木工学メッシュ

ニットメッシュジオテキスタイルは、より一般的な織物や不織布ジオテキスタイルとは異なる土木工学の機能を果たします。ニットジオテキスタイルは、以下の組み合わせで使用されます。 高い引張強度、制御された細孔サイズ、および不規則な表面に適合する能力 が必要です。主な用途は、侵食防止マット、斜面安定化ネット、土壌と芝生の補強グリッドです。このメッシュは、一次荷重方向の引張強度が 50 ～ 200 kN/m の高強力ポリエステルまたはポリプロピレンの糸で編まれており、開口部 (通常 5 mm ～ 20 mm) は、土壌粒子を保持し、豪雨時の表面浸食を防ぎながら、根の貫通と排水を可能にするように設計されています。

ニット構造は、織られたジオテキスタイルに比べて、その利点を提供します。 切ったり穴を開けたりしても解けにくい 。織られたジオテキスタイルを現場で障害物の周りにフィットするように切断する場合、切断端に沿って織りが解けるのを防ぐために、端を焼き付けたりステッチしたりする必要があります。編み込まれたジオテキスタイルは、噛み合うループ構造により本質的にほつれにくく、追加の端処理をせずに現場で形状に合わせて切断できます。また、メッシュは同等の織物よりも伸びやすく、一般的な破断点伸びは編物ジオテキスタイルの 15% ～ 30% に対し、織物ジオテキスタイルの 10% ～ 15% です。これにより、局所的な荷重を受けても破断することなく変形できます。これは、沈下地や凍上地盤での用途にとって重要な特性です。