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

通过原位观察纤维结构发展来研究纤维性能

• 批准号: 22K05226
• 负责人: 大越 豊
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05226/
• 关键词: Fiber Strength; Structure Development; ポリエチレンテレフタレート; X-ray diffraction; SPring-8; Fibril; Microfibril; Fiber Property; PET

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。

In this study, the time decomposition energy of 0.1 ms in the process of forming the structure of PET fiber is measured, and the thermal and mechanical properties of PET fiber are quantitatively explained. In 2002, the effect of molecular weight variation on the formation of PET fiber structure was studied. After heat treatment, heat treatment and structural adjustment The results show that the time of As-spun particle size, the dispersion of high molecular weight PET in USAXS image, the dispersion of low molecular weight PET in equatorial direction, the dispersion of high molecular weight PET in USAXS image, and the dispersion of low molecular weight PET in equatorial direction are obvious. The high molecular weight PET and USAXS are highly dispersed, highly spun, and molecular aligned. As a result, the thermal shrinkage of low molecular weight PET is reduced to a small fraction of the molecular orientation. AS-spun dimension USAXS image is observed in relation to the specific orientation, spinning conditions, and the effects of spinning temperature on the as-spun dimension USAXS image. During the elongation process, high molecular weight PET is spun at very low speed, high magnification is stretched, and the linear folding occurs at the time point after the formation is completed, with a period of about 200 nm. The heat treatment process is very simple. The conditions for the formation of this kind of folding are: the conditions for the formation of this kind of folding is: the formation of folding is: the conditions for the The microfibril and microfibril are formed along the microfibril and microfibril axis.

项目成果

分子量が異なるポリエステル繊維延伸時のUltra-SAXS測定

不同分子量聚酯纤维拉伸过程中的Ultra-SAXS测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomisawa Ren;Okazaki Mako;Ikaga Toshifumi;Kim KyoungHou;Ohkoshi Yutaka;Okada Kazuyuki;Kabe Taizo;Kanaya Toshiji;Katsuta Hiroo;Funatsu Yoshitsugu;永田睦也，菅原昂亮，伊香賀敏文，冨澤錬，金慶孝，大越豊，土屋匠平，勝田大士，岡田一幸，金谷利治;谷本悠紀，布施遼平，永田睦也，菅原昂亮，伊香賀敏文，冨澤錬，金慶孝，大越豊，土屋匠平，勝田大士，岡田一幸，増永啓康，金谷利治
• 通讯作者: 谷本悠紀，布施遼平，永田睦也，菅原昂亮，伊香賀敏文，冨澤錬，金慶孝，大越豊，土屋匠平，勝田大士，岡田一幸，増永啓康，金谷利治

Fiber structure development of poly(ethylene terephthalate-co-isophthalate) copolymer

• DOI: 10.1016/j.polymer.2022.124708
• 发表时间: 2022-03-07
• 期刊: POLYMER
• 影响因子: 4.6
• 作者: Tomisawa, Ren;Okazaki, Mako;Funatsu, Yoshitsugu
• 通讯作者: Funatsu, Yoshitsugu

ポリエチレンテレフタレート繊維の引張変形がフィブリル状階層構造におよぼす影響

聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维拉伸变形对原纤分级结构的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomisawa Ren;Okazaki Mako;Ikaga Toshifumi;Kim KyoungHou;Ohkoshi Yutaka;Okada Kazuyuki;Kabe Taizo;Kanaya Toshiji;Katsuta Hiroo;Funatsu Yoshitsugu;永田睦也，菅原昂亮，伊香賀敏文，冨澤錬，金慶孝，大越豊，土屋匠平，勝田大士，岡田一幸，金谷利治;谷本悠紀，布施遼平，永田睦也，菅原昂亮，伊香賀敏文，冨澤錬，金慶孝，大越豊，土屋匠平，勝田大士，岡田一幸，増永啓康，金谷利治;布施遼平・冨澤錬・永田睦也・伊香賀敏文・菅原昂亮・金慶孝・大越豊・岡田 一幸;冨澤錬・布施遼平・永田睦也・伊香賀敏文・菅原昂亮・金慶孝・大越豊・岡田 一幸
• 通讯作者: 冨澤錬・布施遼平・永田睦也・伊香賀敏文・菅原昂亮・金慶孝・大越豊・岡田 一幸

合成繊維の引張変形時の USAXS観察

合成纤维拉伸变形过程中的 USAXS 观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 布施遼平;永田睦也;菅原昂亮;伊香賀敏文;冨澤錬;金慶孝;大越豊;岡田一幸
• 通讯作者: 岡田一幸

ポリエステル繊維の構造形成時に応力を負担する分子鎖の分子量と得られた繊維の引張強度

聚酯纤维结构形成过程中承受应力的分子链的分子量和所得纤维的拉伸强度

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomisawa Ren;Okazaki Mako;Ikaga Toshifumi;Kim KyoungHou;Ohkoshi Yutaka;Okada Kazuyuki;Kabe Taizo;Kanaya Toshiji;Katsuta Hiroo;Funatsu Yoshitsugu;永田睦也，菅原昂亮，伊香賀敏文，冨澤錬，金慶孝，大越豊，土屋匠平，勝田大士，岡田一幸，金谷利治
• 通讯作者: 永田睦也，菅原昂亮，伊香賀敏文，冨澤錬，金慶孝，大越豊，土屋匠平，勝田大士，岡田一幸，金谷利治