吸水を利用した天然繊維の疲労特性の向上に関する研究
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20K13828
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 08030:Family and consumer sciences, and culture and living-related
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| Research Institution | Jissen Women's University |
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Principal Investigator |
加藤木 秀章 実践女子大学, 生活科学部, 准教授 (00625296)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 植物繊維 / 疲労 / 布 / 織物 / 繊維 / 吸水 / 天然繊維 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究期間では，未浸漬および水に浸漬中の単繊維や紡績糸，平織の静的引張試験および一軸疲労試験を実施する．また，超高速高精度寸法測定器を利用し，疲労試験直前や試験後，浸漬後の単繊維および紡績糸の直径や平織の厚さも測定する．さらに，走査型電子顕微鏡を用いて単繊維および紡績糸，平織の観察を行う．他にも繊維や紡績糸の摩耗,もしくは，疲労破壊が比較・検討しやすいよう平織(未浸漬および吸水させたもの)の平面摩耗試験を実施する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
日々のくらしにおいては，植物繊維や動物繊維を利用した繊維製品における長期耐久性としての疲労に関する知見が必要となる．植物繊維や動物繊維を利用した繊維製品においては，繰返し負荷による力学的特性の低下や繊維製品の損傷が生じることが予想される．持続可能な開発目標として，長く利用することを想定した繊維製品の設計および開発に必要な構成材料の疲労試験の結果を比較し，疲労のメカニズムや現象解明に寄与する特性評価について検討しなければいけない．今までの研究活動においては，静的引張試験および疲労試験の実施や試験条件等を検討してきており，コロナ禍で長時間実施が必要であるものの，試験回数が少ないため，疲労試験に関して継続実施している．また，簡便な吸湿手法を提案し，吸湿後の疲労試験での環境・試験条件決めに関する知見も明らかにしてきている．吸湿前後の各種試料布をもとにした疲労に関する試験条件が明らかとなり，環境条件を考慮した布の疲労や摩耗との差異に関する継続的な比較・検討もしている．また，疲労試験においては，繰返し負荷中の布の耐久性評価に寄与する疲労破断などの評価や手法検討なども行ってきた．それらの試験結果および検討内容から，多様な天然繊維を利用している種々の布では，布組織や素材の構成によって疲労に影響を及ぼすことを示唆することができており，天然繊維を用いた布に疲労が影響を及ぼすこと，疲労に関する評価が可能であるもわかってきた．2022年度でも一部の研究成果をまとめ，研究発表も行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までの研究活動の実績においては，湿潤前後の植物繊維および動物繊維を利用した布の静的引張試験結果をもとに繰返し負荷する疲労試験条件をあらかた決定できており，種々の布が疲労試験の実施や検討・検証をしたこと，それらの特性評価に関する知見の取得ができている．疲労試験を実施する前，布の吸湿性試験を実施し，種々の布の吸湿性を明らかにしている．その後，吸湿前のたて方向およびよこ方向での種々の布の静的引張試験および疲労試験，走査型電子顕微鏡を用いた表面観察等についても実施している．それらの種々の布の疲労試験の条件では，繰返し周波数，最大繰返し数，負荷条件の設定，負荷応力の算定方法などさまざまなことについて検証・実施できている．吸湿性試験後の布の疲労試験について実施している．低い湿度環境下から高い湿度環境下までを模擬し，所定時間で吸湿させた布の疲労試験についても実施・検討している．布を構成している糸は，天然繊維で構成されている．その天然繊維は，種類によって特徴的な側面・断面形状を有する．天然繊維である綿繊維は扁平な断面形状，短い繊維長であるなどが特徴である．また，動物繊維である羊毛もスケールという特徴を有している．そのため，羊毛を用いた布の破断ひずみは大きく，独特の引張挙動が示される．その羊毛繊維を利用した布の特徴を考慮した疲労試験を行うことができ，その疲労試験の結果から羊毛を利用した布は優れた疲労特性を有していた．また綿繊維を用いた糸で構成されている布の疲労試験を実施し，その特性も明らかにしている．しかしながら，その布においては摩耗性を踏まえた上での検討も必要である．そこで摩耗を踏まえた上での検討を行うため，摩耗試験も実施していた．しかし，コロナ禍で試験実施の遅延が生じ，2023年度でも各試験継続が必要であるため，疲労試験や走査型電子顕微鏡観察等から疲労について継続的な検討を行う．
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍の影響により計画していた本研究活動に遅延が生じたが，評価手法を考慮した布の疲労試験や摩耗試験，走査型電子顕微鏡観察などから疲労に関する知見取得・検討が進んできた．しかしながら，繰返し負荷中の布の摩耗と疲労との関係性についての知見がまだ不足しており，継続的に試験を実施し，検証が必要であるため，2023年度も継続して評価して現象を解明する．
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
