| 研究課題/領域番号 |
06555275
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
持田 勲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20037758)
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| 研究分担者 |
戸島 宏 東燃株式会社, 総合研究所, 研究員
高島 洋明 日本石油株式会社, 中央研究所, 室長
坂西 欣也 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (60183365)
光来 要三 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (50122693)
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| キーワード | 炭素繊維 / 液晶ピッチ / 炭化 / 紡糸 / Die Swell / ノズル |
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| 研究概要 |
1.Die Swellを制御した紡糸による繊維形状ならびに分子配向制御
液晶ピッチのDie Swellは、ピッチを構成するMesogen分子の集合構造または紡糸条件によって変わる。比較的大きな積層を示すメチルナフタレン系液晶ピッチは積層が小さなナフタレン系液晶ピッチに比べて小さなDie Swellを示す。特に、液晶ピッチは紡糸温度が高くなるにつれて大きいDie Swellを示すことがわかった。調製した繊維の断面形態は、Die Swellが大きくなるにつれて段々丸くなり、メチルナフタレン系液晶ピッチのYまたはSlit形の異型ノズルを利用した高温低圧紡糸によってランダム断面組織をもつ炭素繊維が成功的に製造できた。ランダム断面組織を示す炭素繊維は、同じ熱処理によって製造したラジアル断面組織の繊維より引張強度、弾性率、圧縮強度が30%以上高い値を示した。特に、ピッチ系高性能炭素繊維の商用化に至難な課題になっている圧縮強度は90ton/mm2の高い弾性率を示しながらも60kg/mm^2の高い値を示し、繊維断面組織が圧縮強度に最も重要な因子であることを明らかにした。JISによって測定した引張強度と弾性率は各々405kg/mm^2と90ton/mm^2を示した。
2.液晶ピッチに対する濡れ性の異なるノズル材料による分子配向制御
液晶ピッチに対する濡れ性が異なるSUS(濡れ性:大)並びに黒鉛ノズル(濡れ性:小)の2種類のノズルを使い同じ条件でメチルナフタレン系液晶ピッチの紡糸を行った。その結果、SUS製のノズルを利用し調製した繊維は炭化後繊維軸方向に沿って大きい亀裂を示すのに対し黒鉛ノズルから調製した繊維はよりランダム性が高い断面組織を示し亀裂はなかった。ピッチ繊維の配向度はSUS製のノズルから調製した繊維が平均的に3%以上高い配向度を示し、高い配向度のピッチ繊維の高い配向度が炭化後亀裂発現の原因であることがわかった。黒鉛ノズルを利用し調製した黒鉛繊維は、90ton/mm^2を越える高い弾性率を示した。
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