Investigation on fiber property with in-situ observation of fiber structure development

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、PET繊維の連続延伸工程中でのフィブリル構造形成過程を0.1msの時間分解能で測定することで、得られた繊維の熱的・力学的物性を定量的に説明し得るフィブリル状構造モデル構築を目指す。22年度の実験では、分子量の異なるPET繊維の連続延伸過程でのUSAXS測定を行い、分子量がフィブリル構造の形成におよぼす影響に注目した。また、延伸後の繊維を熱処理し、熱処理によるフィブリル構造変化も調べた。この結果、As-spun繊維の時点で、高分子量PETのUSAXS像にはほぼ等方性の散漫散乱しか観察されないのに対して、低分子量PETでは赤道方向への散乱が明瞭に強く、散乱体が繊維軸方向に配向していることが示唆された。さらに高分子量PETのUSAXSの散漫散乱は、より高速で紡糸し、分子配向がより大きい繊維でも明瞭な配向は生じなかった。これらの結果は、複屈折（分子配向）・熱収縮率は低分子量PETで作成したAs-spun繊維の方が小さいことしたと相反している。As-spun繊維のUSAXS像で観察されたこの特異な配向に関しては、紡糸条件、特に紡糸温度の影響が考えられるため、23年度の実験で明らかにしていく予定である。また延伸過程では、特に低速で紡糸した高分子量PETを高倍率延伸した場合、ネック変形完了直後の時点で、周期約200 nmほどに相当する層線状の回折が生じた。この回折は、熱処理によってほぼ消失する。この回折が生じる条件は、smectic相が多く形成される条件と一致し、しかもsmectic相の形成に先立って生じることが明らかである。したがって、この回折が反映する周期は、smectic相、およびそれを母体として形成されるmicrofibrilが、繊維軸に沿って周期的に形成されることを示唆している。