2021 Fiscal Year Annual Research Report
Characteristics of UV degradation on high performance yarn and its application to characterization of fabrics used for protective clothings and industrial materials
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21H01571
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
若月 薫 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (60408755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森川 英明 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10230103)
鮑 力民 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10262700)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 高性能繊維 / アラミド繊維 / 紫外線ばく露 / 引張強度 / 織物構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は高性能繊維織物の紫外線ばく露による引張強度劣化を糸の物性及び織物構造から予測する手法の確立である. この手法を確立することで, 時間的・費用的に低コストで高性能織物の創造・設計・劣化予測が効率的に進めることが可能になる.本年度は紫外線ばく露の条件ための試験片条件を設定し, 紫外線劣化した混紡率の異なるアラミド糸の引張強度を測定した.
予備試験は糸に均一に紫外線ばく露できる試験片条件の設定を目的に実施した. 糸の間隔を間引きによって調節し, 糸の周方向の紫外線ばく露面積を変化させた. また, サンプルホルダに対する試験片の設置方向を変えることにより, 糸の長さ方向の紫外線ばく露面積を変化させた. 周及び長さ方向の紫外線ばく露面積の変化が与える影響を考慮し, 紫外線ばく露のための試験片条件を設定した. 間引き本数0から2本の間で引張強度の低下がみられ, 間引き本数が5本の時, すべての条件で強度低下が収束した. また, 糸の長さ方向の紫外線ばく露面積の変化に伴った引張強度の変化はみられなかった.以上の結果より, 均一に紫外線ばく露できる条件として間引き本数を5本とした. 試験片設置方向は試験あたりに得られる試験片数を増やすため, 短辺方向とした.
紫外線劣化した繊維混紡率及び番手の異なるアラミド糸の引張強度を測定し, アラミド混紡糸のUVに対する強度劣化モデルを検討した. 紫外線に対するアラミド糸の劣化指数αyは混紡率に基づく2つのグループに分け, 糸の強度劣化予測ができた. 繊維の混紡率, 番手及び構造が劣化指数αyへ与える影響を明らかにすることで, 更に正確に予測できる可能性を示した.
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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
本研究の目的は，高性能繊維織物の紫外線ばく露による引張強度劣化を糸の物性及び織物構造から予測する手法の確立である．解決すべき課題は, 繊維素材の持つ紫外線劣化の特性，糸の性質(糸番手，構造)，織物中の糸の力学的特性及び織物仕様(目付, 構造)のパラメータに起因する織物強度への影響度合いを明らかにすることである. 本研究は将来の織物の物性シミュレータへの応用のための基礎研究と位置づける.２０２２年度は, 紫外線ばく露をしたアラミド糸の引張強度を測定し, アラミド糸の紫外線劣化の特性を評価し, 糸の紫外線劣化モデルを検討した. さらに，紫外線劣化した糸と織物の強度を比較し, 織物構造に起因する引張強度への影響を確認した.最も準備に要した作業は，試験片作成における紡績糸への紫外線照射条件であった．予備試験において，紡績糸を横並びに配列し，試験片の作成を試みたが，引張試験の結果にばらつきを生じた．この要因は，均一の張力を糸に加えることができず，紫外線照射部位にばらつきを生じたと考えた．改良策として，織物の引張試験片を用い，紫外線ばく露範囲の緯糸だけを抜き出し，経糸だけの配列を作成することができた．ばく露試験用紡績糸を作成する手法を確立することができたことで，研究作業が費用・時間面に効率・効果的に実施することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
第二期：紫外線照射時に縦糸・横糸の重なりで生じる影の力学的物性への影響（R4年度）．紫外線照射時の光は，糸と糸が交差する際に背後となる糸が影となり紫外線ばく露を受けない．第一期で作成した紡績糸を利用し，平面ファブリック（２層，糸番手20，40）を製作し，紫外線ばく露を行う．ばく露した面及び影になった面の糸を分離し，縦糸・横糸の重なりで生じる影の力学的特性への影響を検討する．得られた糸モデルを第三期の平織物へ適用する際の足がかりとする．
第三期：高性能繊維糸を用いた平織物における紫外線に対する強度劣化の実施と糸モデルの平織物モデルへの展開（R5年度）．第二期で得られた糸の重なり合いによる影響調査を基に，第一期で作成した紡績糸を使用した平織物を製作し，紫外線ばく露を行い，引張強度を測定する．この実験において製作する平織物は，仕様を糸番手20及び40，目付を200g/m2, 300g/m2とすることで，織物における紫外線に対する引張強度劣化の構造依存性を評価する．この仕様は防護服や作業資材の織物として使えるしなやかさの範囲である．第一期の糸モデルの平織物への応用展開を行い，織物構造（糸番手，目付）による補正パラメータを加えた織物モデルとする．
第四期：高強度織物構造（リップストップ）を加えた平織物に対する紫外線に対する強度劣化の実施（平織物の高強度構造織物への適用，R6年度）高性能繊維織物は引裂防止の目的でリップストップ(太い繊維を格子状に入れる織物構造)を加えている．第三期で製作した織物構造にリップストップを単数・複数加えた織物を製作し，紫外線ばく露及び引張強度を測定する．第三期で得た結果と比較することで，紫外線に対する引張強度劣化の高強度織物構造による効果を評価する．第三期の織物モデルに高強度織物構造(リップストップ本数)による補正パラメータを加えた最終モデルを完成させる．
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