Non-destructive structural analysis of needle punching non-woven fabric by X-ray CT
| Project/Area Number |
21K02089
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 08030:Family and consumer sciences, and culture and living-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
金 慶孝 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (30504550)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 不織布 / XCT観察 / トレーサー繊維 / 不織布の変形 / 定量的評価 / ニードルパンチ不織布 |
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| Outline of Research at the Start |
従来，不織布の製造条件の決定は，主に現場のノウハウに依存していた．これは不織布構造の不均一性も一因であるが，簡便で定量的な構造解析手法がなかったことに主な原因がある．そのため，本研究ではX線CTの非破壊測定に注目した．また，金属を入れたトレーサー繊維を含んだニードルパンチ不織布を作製し，X線CTで観察すれば，不織布の物性を大きく左右すると知られている杭状繊維，ブリッジ，スティッチ構造をより鮮明に可視化および定量化(繊維体積分率、配向度など)することもできる．その結果を元にして、引っ張りと圧縮など変形に伴う不織布の構造変化を定量的に解析することで，不織布の強度発現メカニズムも明らかにしていきたい.
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1年目でAgIで染色したNylon/AgI繊維トレーサー繊維を作製し，X線CT装置で、ニードルパンチ(NP)不織布中のトレーサー繊維みのの可視化に成功した．また，同様の手法でパンチングによる繊維の移動について評価を試み,3層のNylon繊維Webと1層のNylon/AgIトレーサー繊維Webから成る不織布を作製，トレーサー繊維を部分だけ可視化し，1,2,3層に配置した不織布では体積分率の検討を行った. また、2年目の研究では,上記のウェブ配置に、CuI染色によってNylon繊維やNylon/AgI繊維と密度差を付けたトレーサー繊維(Nylon/CuI繊維)を作製し，2種類のトレーサー繊維を用いて作成したNP不織布の構造を解析することで，試料内で異なる位置に在った繊維がそれぞれどの位置に移動し，形成される杭状繊維束やStitch構造にどの様に影響するのか特に4層構造の不織布の半分の構造の繊維移動位置を正確に評価することに成功した.
さらに、工業用として使用されるNP不織布は繊維同士の交絡点を増加させるため，ウェブを両面からパンチングして作製している．最終年度の研究では2種類のトレーサー繊維の特徴を生かし，ウェブを両面からパンチングした不織布に注目した．X線吸収係数が異なる2種類のトレーサー繊維とX線CTを用いて内部構造を可視化した後，不織布の内部構造変化を片面パンチングと比較を行った．厚さ測定の結果より，片面パンチング不織布より両面パンチング不織布の方が，厚さが減少していた．針深度が大きいほど1回目のパンチングにより多くの繊維が4層目を貫通すること，2回目のパンチングではその部分の繊維が押し込まれることが，2種類のトレーサー繊維を用いたことで，初めて確認できた．また両面パンチング不織布では曲がった杭状繊維束の存在が確認できた．
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Report
(3 results)
Research Products
(30 results)
