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レーザー加熱連続延伸による繊維構造形成のX線マイクロビームによる直接観察

研究課題

研究課題/領域番号 15350135
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

浦川 宏  京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (10183211)

研究分担者 梶原 完爾 (梶原 莞爾)  大妻女子大学, 家政学部, 教授 (10133133)
安永 秀計  京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (80241298)
奈倉 正宣  信州大学, 繊維学部, 教授 (70021178)
大越 豊  信州大学, 繊維学部, 助教授 (40185236)
後藤 康夫  信州大学, 繊維学部, 助手 (60262698)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2004年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2003年度: 10,500千円 (直接経費: 10,500千円)
キーワード繊維構造 / レーザー加熱延伸 / 広角X線回折 / 小角X線散乱 / 構造形成過程 / On line測定 / ポリエチレンテレフタレート / 配向結晶化 / 繊維構造形成過程 / シシカバブモデル / 結晶化 / 広角X線回析
研究概要

2次延伸工程中で合成繊維はネック延伸され、ほぼ繊維構造が形成・決定される。この過程を観察する目的で、X線散乱測定用のレーザー加熱延伸装置を設計・試作した。まず、試作機で連続延伸工程中の構造形成過程をX線散乱の手法でその場観察できることを示した。本装置ではネック変形点の位置変動を0.5mm以内に抑えることができ、これは数百μsオーダーの時間分解能に相当する。次に、SPring8のシンクロトロン放射光をX線源とし、ポリエチレンテレフタレート(PET)の繊維構造形成過程のその場観察を行った。具体的には、ネック変形後の経過時間をパラメータとしてX線広角回折像及び小角散乱像の変化を観察した。それらの延伸倍率依存性をも検討した。
ネック変形直後から小角散乱像に長周期構造に起因する4点散乱像が現れるが、広角回折像に結晶性回折ピークが現れるのはそれ以後である。結晶化以前に大きな密度揺らぎが出現することを示している。X線広角回折像の時間発展で特徴的なのは、子午線上の回折角5.4°に現れる(001')反射と赤道上のPET結晶からの回折ピークである。(001')反射は延伸点直後から明瞭に観察されるのに対して、結晶回折ピークは数ミリ秒後から現れる。この(001')反射の強度は、時間の経過とともに大きくなるが結晶回折ピークが明瞭になると消失してしまう。(001')反射がPET分子鎖の伸びきり鎖構造に由来するので、このX線回折像の変化は、まず繊維内部で伸びきり鎖がフィブリル状2次元秩序構造を形成し、次の過程で結晶となること示している。高次反射である(002'),(003')も観測され、これらの詳細な解析から、ネック変形後1ms以下の経過時間で直径4-5nm、長さ約100nmのフィブリル状2次元秩序構造が形成され、その後数ミリ秒のうちに結晶が成長し、ミクロフィブリルとなるとする構造形成モデルを提案した。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2005

すべて 雑誌論文 (3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Online wide-angle X-ray diffraction/small-angle X-ray scattering measurements for the CO2-laser-heated drawing of poly(ethylene terephthalate) fiber2005

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Yamaguch, et al.
    • 雑誌名

      J.Polym.Sci.Part B.Polym.Phys 43(4)

      ページ: 1090-1099

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Online wide-angle X-ray diffraction/small-angle X-ray scattering measurements for the CO_2-laser-heated drawing of poly(ethylene terephthalate) fiber2005

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Yamaguchi et al.
    • 雑誌名

      J.Polym.Sci.Part B, Polym.Phys 43(4)

      ページ: 1090-1099

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Online wide-angle X-ray diffraction/small-angle X-ray scattering measurements for the CO2-laser-heated drawing of poly(ethylene terephthalate) fiber2005

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Yamaguchi, Kohei Komoriyama, Yutaka Ohkoshi, Hiroshi Urakawa, Yasuo Gotoh, Norihisa Terasawa, Masanobu Nagura, Kanji Kajiwara
    • 雑誌名

      J.Polym.Sci.Part B, Polym.Phys. 43(4)

      ページ: 1090-1099

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] ファイバー工学(白井汪芳, 山浦和男編)2005

    • 著者名/発表者名
      浦川 宏ら
    • 総ページ数
      363
    • 出版者
      丸善株式会社
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] ファイバー工学(白井汪芳・山浦和男編)2005

    • 著者名/発表者名
      浦川 宏, 梶原莞爾, 大越豊
    • 総ページ数
      363
    • 出版者
      丸善株式会社
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2021-09-01  

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