炭酸ガスレーザー加熱によるマイクロファイバーの創製および高次構造解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15350131
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 鈴木 章泰 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (70216357)
• キーワード: 極細繊維 / 炭酸ガスレーザー / ゾーン延伸・熱処理 / ポリエチレンテレフタレート / ポリ乳酸繊維 / ナイロン6 / イソタクトポリプロピレン / アラミド繊維

研究概要

既に、炭酸ガスレーザー照射による極細化法は、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維などに適用され、これらの高分子材料の極細繊維が容易に得られることを報告している。本研究では、ポリ乳酸繊維およびアラミド系繊維などに炭酸ガスレーザー照射による極細化法を適用し、その有用性を検討した。また、PET、ナイロン6およびポリ乳酸極細繊維の力学的性質を向上させることを目的として、これらの極細繊維の延伸および熱処理を行った。
1.PET極細繊維の延伸・熱処理について
レーザー出力17.8W/cm^2でレーザー照射し、21,000m/minで巻き取ると繊維径2.8μmの超極細繊維が得られる。この超極細繊維の複屈折は0.096であり、広角X線回折写真には非晶ハローが観察され、この超極細繊維が低配向、低結晶性である。このことは、PET超極細繊維の延伸・熱処理が可能なことを意味する。そこで、ゾーン延伸を90℃で行い、次に180℃でゾーン熱処理した。その結果、繊維径1.6μmの超極細繊維が得られ、複屈折は0.254、ヤング率は18.9GPaおよび強度は1.3GPaに達した。
2.ポリ乳酸繊維の極細化および延伸・熱処理
未延伸ポリ乳酸繊維(繊維径:75μm)は巻取り速度とともに繊維径は細くなり、800m/minで巻き取ったとき、繊維径は1.45μmまで極細化された。また、この繊維を延伸・熱処理すると、その繊維径は540nmに達した。
3.アラミド繊維のレーザーによる延伸について
延伸性はきわめて低いことが知られているアラミド繊維(テクノーラ【○!R】)のレーザー延伸では、レーザー出力とともにその延伸倍率は増加する。繊維径40μmのテクノーラは、8wのレーザー照射により、約16倍まで延伸される。その延伸テクノーラの繊維径は約8μmになり、広角X線回折では、赤道上に鋭い微結晶の回折スポットが観察される。

研究成果

• [文献書誌] A.Suzuki, N.Mochizuki: "PET Microfiber Prepared by Carbon Dioxide Laser Heating"J.Appl.Polym.Sci.. 88. 2379-2383 (2003)
• [文献書誌] A.Suzuki, N.Mochizuki: "Mechanical Properties and Microstructure of Poly(ethyleneterephthalate) Microfiber Prepared by Carbon Dioxide"J.Appl.Polym.Sci.. 90. 2379-2383 (2003)
• [文献書誌] A.Suzuki, K.Kamata: "Nylon 6 Microfiber Prepared by Carbon Dioxide Laser Heating"J.Appl.Polym.Sci.. 92. 1449-1453 (2004)
• [文献書誌] A.Suzuki, K.Kamata: "Nylon 6 Microfiber Obtained by a Continuous-Thinning Method with a Carbon Dioxide Laser"J.Appl.Polym.Sci.. 92. 1454-1458 (2004)
• [文献書誌] A.Suzuki, S.Narusue: "Isotactic Polypropylene Microfiber Prepared by Carbon Dioxide Laser-Heating"J.Appl.Polym.Sci.. 92. 1534-1539 (2004)
• [文献書誌] A.Suzuki, T.Okano: "Zone-drawing and zone-annealing of poly(ethylene terephthalate)microfiber prepared by CO_2 laser-thinning"J.Appl.Polym.Sci.. 92. 2989-2994 (2004)