高機能性炭素繊維の開発と被服素材への応用

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被服の性能を支配する重要なファクターの一つは、繊維の性質である。例えば細い繊維でつくられた衣料はしなやかで、かさ高く着心地に優れている。これはポリエステルやナイロンのような汎用の繊維のみならず、炭素繊維にもあてはまる。炭素繊維はアクリル繊維を幾つかの段階にわけ、最終的に極めて高温(3000℃)で焼成すると、耐熱温度がに達し、ヤング率は800GPaを越えることが最近報告されている。しかし強度は1500〜1700℃で焼成した繊維にくらべ低下を余儀なくされる。そこで、高強度炭素繊維の開発を目的として、2000℃で焼成可能な電気炉を作成した。作成した炉は、ゲルより高延伸した長さ10cm以下の延伸アルリルフイルムを一定張力下で蒸し焼きにすることが可能である。今回の科学研究助成金、試験研究(B)は平成7年、10月下旬に追加交付されたもので、まだ4箇月の研究期間しかなく、装置の試作にほとんどの時間を費やした。装置は試料設置部が小さいので極めて温度コントロールがよく、少ない実験データではあるが、原料のアクリルの延伸倍率が高くなるほど、作成された炭素繊維の強度が上昇していることが明らかになった。現在30倍に達しているアクリルの延伸がさらに高い延伸倍率まで可能になり、かつ蒸し焼き時の初期過程における延伸アクリルフイルムの顕著な収縮が、張力のコントロールによって押さえられれば、従来報告されている強度を上回る可能性が期待しえる。現在、アクリル延伸倍率をさらに上げるため、延伸に適正なアクリルのゲル化についても検討と加えている。なお、作成された炭素繊維のX線回析強度分析は従来報告されている結果と類似しているが、少し異なっているので、これについては、パラクリスタルモデルから検討を加えつつある。