レーザー加熱延伸法によるポリエステル繊維の繊維構造形成機構の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15550182
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 大越 豊 信州大学, 繊維学部, 助教授 (40185236)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 康夫 信州大学, 繊維学部, 助手 (60262698) ; 奈倉 正宣 信州大学, 繊維学部, 教授 (70021178)
• Keywords: レーザー延伸 / レーザー加熱延伸 / 繊維構造 / 繊維構造形成 / ポリエステル繊維 / ポリエチレンテレフタレート繊維 / 温度 / 直径

Research Abstract

走行中のポリエステル繊維にレーザー光を照射して瞬間的かつ均一に目指す温度まで加熱することにより,非接触で0.1mm程度の範囲内に延伸点を精密に固定することができる.本研究では既存のレーザー加熱延伸装置と糸温度測定装置,糸直径測定装置,糸張力計,および高速度ビデオカメラを使用して,ポリエステル繊維の延伸過程(ネック延伸過程および流動延伸過程)における糸直径・糸温度プロフィールを時間分解能0.01ミリ秒オーダーで直接On-line測定することにより,変形挙動およびエネルギー収支を解析する.本年度は特に極細繊維の製造が期待されるポリエステル繊維の流動延伸挙動の解析と,延伸点変動の過渡応答特性の解析に重点をおいて研究を行った.前者では,高精度のデータを得るため,雰囲気温度を制御する機構を導入した.また後者では最適な測定システム,特に適切な画像取得・処理システムを構築した.これらの結果,ポリエステル繊維を高倍率に流動延伸する際,延伸倍率10倍程度以上では変形過程で2段階の降伏が観察された.また,過渡応答特性の解析より,延伸点位置はレーザーパワーの変化に対してミリ秒オーダーで応答すること,延伸点位置はレーザーパワーを下げる場合の方が不安定化しやすいこと等の知見が得られた.これらのOn-line測定と共に,得られた繊維の構造,物性を評価した.本年度は特に屈折率測定による複屈折と熱力学物性,および流動延伸時の変形挙動の関連に注目し,上記の2段階降伏が見られる流動延伸よって得られた繊維では複屈折が0.02を超えており,熱収縮時に配向結晶化を引き起こすことが分かった.

Research Products

• [Publications] W.Okumura, Y.Ohkoshi, Y.Gotoh, M.Nagura, H.Urakawa, K.Kajiwara: "Effects of Drawing Form and Draw Ratio to the Fiber Structure and Mechanical Properties of CO_2 Laser Heated Drawn Poly (ethylene terephthalate)"Journal of Polymer Science : Part B : Poly Fiber mer Physics. 42・(1). 79-90 (2004)
• [Publications] A.Jalal Uddin, Y.Ohkoshi, Y.Gotoh, M.Nagura, R.Endo, T.Hara: "Melt Spinning and Laser-Heated Drawing of a New Semi-Aromatic Polyamide, PA9-T Fiber"J.Polym.Sci., Polym.Phys.Ed.. 42・(3). 433-444 (2004)
• [Publications] W.Okumura, T.Kanegae, Y.Ohkoshi, Y.Gotoh, M.Nagura: "Diameter Profile Measurements for CO_2 Laser Heated Drawing Process of PET Fiber"International Polymer Processing. 18・(1). 46-52 (2003)
• [Publications] 伊香賀敏文, 大越豊, 後藤康夫, 奈倉正宣, 河原豊: "炭酸ガスレーザー加熱延伸されたポリエチレンテレフタレート繊維の分子鎖配向挙動と結晶化度"繊維学会誌. 59・(6). 235-238 (2003)
• [Publications] W.Okumura, Y.Ohkoshi, Y.Gotoh, M.Nagura: "Correlation between the Tensile Properties and Network Draw Ratio of CO_2-Laser-Heated Drawn Poly(ethylene terephthalate) Fibers"Journal of Polymer Science : Part B : Polymer Physics. 41・(19). 2322-2331 (2003)
• [Publications] Ahmed Jalal Uddin, Yutaka Ohkoshi, Yasuo Gotoh, Masanobu Nagura, Tetsuya Hara: "Influence of moisture on the viscoelastic relaxations in long aliphatic chain contained semi-aromatic polyamide, (PA9-T) fiber"Journal of Polymer Science : Part B : Polymer Physics. 41・(22). 2878-2891 (2003)