化学繊維の超極細化による表面積の増大と吸湿性における表面の寄与

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580131
• Research Institution: Seitoku Junior College of Nutrition
• Principal Investigator: 牛腸 ヒロミ 聖徳栄養短期大学, 食物栄養学科, 教授 (80114916)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小見山 二郎 実践女子大学, 生活科学部, 教授 (60016574) ; 山本 直子 聖徳栄養短期大学, 食物栄養学科, 助手 ; 丸井 正樹 聖徳栄養短期大学, 食物栄養学科, 助教授 (50181821)
• Keywords: ナイロン-6極細繊維 / 表面積 / インバースガスクロマトグラフ法 / 吸湿量 / 表面層 / バルク層 / BET理論 / 単分子吸着量

Research Abstract

溶融紡糸法、海島紡糸法で作られた直径20〜2μmの極細、超極細ナイロン-6繊維の吸湿量をインバースガスクロマトグラフ法で精確に測定した。これらのナイロン-6繊維の化学構造は同じであるにも関わらず、繊維の直径が小さくなるほど吸湿量は大きくなった。即ち、測定温度範囲内で繊維の直径が1/10程度になると吸湿量は2倍程度大きくなり、吸湿量は繊維直径に依存することが分かった。これらの結果にBET理論を適用し、形式的に得られるパラメータを評価した。相対蒸気圧0.05〜0.40の領域でBETプロットは直線となり、その傾きとy切片とからパラメータN_m(単分子層吸湿量、吸湿座席数)を算出し、極細繊維試料の単位質量あたりの表面積に対してプロットすると、これらの繊維試料のN_mは、繊維が細くなり、表面積が増加するに従って、直線的に増加している。繊維表面層は深さが10nm以下と考えられるので、繊維直径が30μm以上の通常の太さであると、その表面層の体積は内部層のそれに対して無視できる量であるが、繊維が極細、超極細になるに従って、無視できない大きさになり、表面層の影響が顕著になる。高分子の表面層は高分子の内部より密度が小さく、T_gも低く、分子末端も多く存在するから、ナイロンの場合、運動性を保っている末端アミノ基、末端カルボキシル基に加え、水素結合していないアミド結合が多くなるため、繊維表面層の吸湿量は内部層より大きくなると考えられる。直径10μm以下のナイロン-6超極細繊維の表面層のN_mを見積もり、表面層の深さを7nmとすると、表面層の吸湿座席はバルク層のそれの30〜60倍となった。これは、アミド基1個あたり2〜5個の水分子が吸着していることに対応する。

Research Products

• [Publications] 森島美香: "断面直径が異なるナイロン6繊維の標準時、湿潤時、浸水時における機械的特性"繊維学会誌. 58巻・8号. 294-298 (2002)
• [Publications] 丸井正樹: "インバースガスクロマトグラフ法による吸湿量測定に及ぼす流速の影響"聖徳栄養短期大学紀要. No.33. 7-12 (2002)
• [Publications] 森島美香: "JIS暫定処理法による湿潤時引張特性への水蒸発の影響"第15回繊維連合研究発表会講演要旨集. 170 (2002)
• [Publications] ゴトバツ スザナ: "極細ナイロンの吸湿性-表面の寄与-"第40回高分子と水に関する討論会講演要旨集. 37-38 (2002)
• [Publications] 丸井正樹: "インバースガスクロマトグラフ法による吸湿量測定に及ぼす流速の影響"日本家政学会第55回大会研究発表要旨集. (発表予定). (2003)