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【特集】高強度繊維の開発
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高強度繊維開発の背景と研究計画
Background and Research Strategy for Development of High-strength Fibers
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鞠谷雄士 東京工業大学大学院
ポリエステル,ナイロンなどの汎用高分子からなる繊維の実用的な高強度化技術
を,溶融構造制御技術を中心に,分子呈制御技術,延伸·熱処理技術,評価・解析
技術の開発を通じて達成しようとする精密高分子技術プロジェクト内のテーマ
「高強度繊維開発」について,研究の背景と研究開発構想を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 繊維の製造法にかかわる検討
2.1 溶融構造制御の手法
2.2 絡み合い構造の制御性の検証
2.3 分子量制御
2.4 延伸・熱処理
2.5 超臨界二酸化炭素の利用
3. 評価・解析技術
3.1 繊維構造形成機構の解明
3.2 繊維破断機構の解明
4. おわりに
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溶融構造制御による高強度化
Preparation of High Strength Fibers through Control of Molecular-chain
Arrangement in the Melt
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船津義嗣 (財)化学技術戦略推進機構
鞠谷雄士 東京工業大学大学院
溶融紡糸を主体としてポリエステル繊維の高強度化を考える際に,吐出から冷却
固化までの間での溶融体の絡み合い構造の制御は繊維の高性能化に影響を及ぼす
と考えられる。本稿では絡み合い構造の評価および制御手法について概説したの
ち,PETの絡み合い構造の特徴,溶融紡糸における構造制御の可能性について述べ
る。
【目次】
1. はじめに
2. 溶融体がもつ絡み合い構造
3. 絡み合い構造の制御手法
4. PETの絡み合い構造
5. PETの絡み合い構造の特徴
6. PET溶融紡糸における溶融構造制御の可能性
7. おわりに
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絡み合い変化のモデル化と数値解析
Numerical Analysis of the Polymer Chain Entanglement
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黒田明義 山形大学大学院
清雅樹 (財)化学技術戦略推進機構
小山清人 山形大学
高強度繊維開発における溶融構造制御の重要性は前章のとおりであるが,ここで
は理論ならびにシミュレーションを用いたアプローチにより,溶融構造として特
に絡み合い構造に着目し,そのコントロール可能性について調査したので報告す
る。まずなぜ絡み合い構造に着目したのか,いくつか高分子の特徴的ふるまいと
して粘弾性挙動を紹介し,現在の高分子科学におけるシミュレーション技術の現
状を紹介する。それらの技術を用いて,絡み合い構造制御に関する計算例をいく
つか紹介する。
【目次】
1. 高分子材料の粘弾性特性
2. 高分子科学におけるシミュレーション技術
2.1 粗視化分子動力学法:COGNAC
2.2 絡み合い構造シミュレーション:PASTA
2.3 動的平均場シミュレーション:SUSHI
2.4 分散構造シミュレーション:MUFFIN
3. 絡み合い構造の制御計算例
3.1 PASTAによる絡み合い構造計算
3.2 NAPLESによる絡み合い構造計算
4. おわりに
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分子量制御による繊維の高強度化
Production of High Strength Fibers by Control of Molecular Weight
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千塚健史 (財)化学技術戦略推進機構
ポリエステル繊維の高強度化へのアプローチの一つとして分子呈制御技術があり,
その手法として超高分子呈化および分子呈分布制律があげられる。 前者は高分子
呈化することで構造欠陥となる分子鎖末端を減少させるものであり,後者は超高
分子 蘊樹脂を少蘊ブ レ
ンドして分子呈分布を二山化し,繊維強度を担っているシシカバブ構造のシシの部
分を積極的に生成させようというものである。本稿ではこれらの手法について,
現在の開発状況を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 超高分子量化技術
2.1 微細粒子状固相重合
2.2 多孔質体固相重合
2.3 熱媒膨潤重合
2.4 熱媒膨潤重合+固相重合
3. 超高分子量樹脂を用いた高強度繊維の開発
3.1 溶融紡糸法
3.2 可塑化紡糸
3.3 溶液紡糸
4. 分子量分布制御による高強度化
5. おわりに
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PET繊維高強度化における超臨界二酸化炭素利用の可能性
Useful Application of Super Critical CO2 for Manufacturing High Strength
Poly (ethylene terephthalate) Fiber
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西村浩和 (財)化学技術戦略推進機構
PET繊維高強度化における超臨界(亜臨界)二酸化炭素利用の可能性を,重合から
押出し,紡糸,延伸までの工程を追って考察した。超臨界(亜臨界)二酸化炭素の
ポリマー可塑化効果により,高強度化のために必要と考えられる高分子呈化とその
吐出で可能性があることと,特に紡糸工程では二酸化炭素密度の制御により紡糸線
での冷却過程が制御できることを考察した。
【目次】
1. はじめに
2. 超臨界二酸化炭素によるPET重合
3. 超臨界二酸化炭素による押出し
4. 超臨界二酸化炭素中での紡糸
5. 超臨界中での延伸
6. おわりに―超臨界中での紡糸の問題点―
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レーザー加熱延伸
Laser-heated Drawing
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大越豊 信州大学
レーザー光を繊維に照射して延伸する繊維製造方法の特徴を原理的に解説し,そ
の特徴とこれまでに報告されている研究を概観する。またこの方法によって得ら
れる高度に安定な延伸状態を利用したOn-line測定による繊維構造形成過程の解析
結果,および高倍率流動延伸や高応力廷伸によって高強度繊維や極細繊維を製造
する可能性について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. レーザー加熱延伸の原理
3. レーザー加熱延伸によ高速・高精度On-line測定
4. レーザー加熱延伸による高倍率流動延伸と極細繊維・高強度繊維の作製
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放射光による繊維構造解析
Fiber Structural Analysis by Synchrotron Radiation
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小島潤一 (財)化学技術戦略推進機構
櫻井伸一 京都工芸繊維大学
鞠谷雄士 東京工業大学大学院
X線領域において非常に優れた特性を有する放射光は,繊維の微細構造の測定,解
析にも応用されるようになってきた。また,リアルタイム測定やマイクロビーム測
定など測定技術も向上している。そこで本稿では,世界各地のシンクロトロン放射
光を用いて行われている,X線回折・散乱による繊維の微細構造解析,紡糸・延伸
過程のオンライン解析に関する最近の研究成果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. シンクロトロン放射光
3. 放射光X線を利用した繊維構造解析
3.1 溶融紡糸過程のオンライン測定
3.2 延伸過程のオンライン計測
4. おわりに
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繊維の破断要因解析
Analysis of Factors Governing Fiber Fracture
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塩谷正俊 東京工業大学
既存の繊維が破断する要因を解析することは,繊維を高強度化するための指針を
得るうえで重要である。本稿では,繊維の破断が一般的にどのように解釈される
かを概説したうえで,ポリエステル繊維の破断を解析した結果を示す。
【目次】
1. はじめに
2. 欠陥量の推定
3. 欠陥サイズの推定
4. 速度論的解釈
5. ポリエステル繊維の欠陥
6. おわりに
【特集】高強度繊維の開発
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高強度繊維開発の背景と研究計画
Background and Research Strategy for Development of High-strength Fibers
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鞠谷雄士 東京工業大学大学院
ポリエステル,ナイロンなどの汎用高分子からなる繊維の実用的な高強度化技術
を,溶融構造制御技術を中心に,分子呈制御技術,延伸·熱処理技術,評価・解析
技術の開発を通じて達成しようとする精密高分子技術プロジェクト内のテーマ
「高強度繊維開発」について,研究の背景と研究開発構想を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 繊維の製造法にかかわる検討
2.1 溶融構造制御の手法
2.2 絡み合い構造の制御性の検証
2.3 分子量制御
2.4 延伸・熱処理
2.5 超臨界二酸化炭素の利用
3. 評価・解析技術
3.1 繊維構造形成機構の解明
3.2 繊維破断機構の解明
4. おわりに
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溶融構造制御による高強度化
Preparation of High Strength Fibers through Control of Molecular-chain
Arrangement in the Melt
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船津義嗣 (財)化学技術戦略推進機構
鞠谷雄士 東京工業大学大学院
溶融紡糸を主体としてポリエステル繊維の高強度化を考える際に,吐出から冷却
固化までの間での溶融体の絡み合い構造の制御は繊維の高性能化に影響を及ぼす
と考えられる。本稿では絡み合い構造の評価および制御手法について概説したの
ち,PETの絡み合い構造の特徴,溶融紡糸における構造制御の可能性について述べ
る。
【目次】
1. はじめに
2. 溶融体がもつ絡み合い構造
3. 絡み合い構造の制御手法
4. PETの絡み合い構造
5. PETの絡み合い構造の特徴
6. PET溶融紡糸における溶融構造制御の可能性
7. おわりに
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絡み合い変化のモデル化と数値解析
Numerical Analysis of the Polymer Chain Entanglement
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黒田明義 山形大学大学院
清雅樹 (財)化学技術戦略推進機構
小山清人 山形大学
高強度繊維開発における溶融構造制御の重要性は前章のとおりであるが,ここで
は理論ならびにシミュレーションを用いたアプローチにより,溶融構造として特
に絡み合い構造に着目し,そのコントロール可能性について調査したので報告す
る。まずなぜ絡み合い構造に着目したのか,いくつか高分子の特徴的ふるまいと
して粘弾性挙動を紹介し,現在の高分子科学におけるシミュレーション技術の現
状を紹介する。それらの技術を用いて,絡み合い構造制御に関する計算例をいく
つか紹介する。
【目次】
1. 高分子材料の粘弾性特性
2. 高分子科学におけるシミュレーション技術
2.1 粗視化分子動力学法:COGNAC
2.2 絡み合い構造シミュレーション:PASTA
2.3 動的平均場シミュレーション:SUSHI
2.4 分散構造シミュレーション:MUFFIN
3. 絡み合い構造の制御計算例
3.1 PASTAによる絡み合い構造計算
3.2 NAPLESによる絡み合い構造計算
4. おわりに
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分子量制御による繊維の高強度化
Production of High Strength Fibers by Control of Molecular Weight
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千塚健史 (財)化学技術戦略推進機構
ポリエステル繊維の高強度化へのアプローチの一つとして分子呈制御技術があり,
その手法として超高分子呈化および分子呈分布制律があげられる。 前者は高分子
呈化することで構造欠陥となる分子鎖末端を減少させるものであり,後者は超高
分子 蘊樹脂を少蘊ブ レ
ンドして分子呈分布を二山化し,繊維強度を担っているシシカバブ構造のシシの部
分を積極的に生成させようというものである。本稿ではこれらの手法について,
現在の開発状況を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 超高分子量化技術
2.1 微細粒子状固相重合
2.2 多孔質体固相重合
2.3 熱媒膨潤重合
2.4 熱媒膨潤重合+固相重合
3. 超高分子量樹脂を用いた高強度繊維の開発
3.1 溶融紡糸法
3.2 可塑化紡糸
3.3 溶液紡糸
4. 分子量分布制御による高強度化
5. おわりに
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PET繊維高強度化における超臨界二酸化炭素利用の可能性
Useful Application of Super Critical CO2 for Manufacturing High Strength
Poly (ethylene terephthalate) Fiber
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西村浩和 (財)化学技術戦略推進機構
PET繊維高強度化における超臨界(亜臨界)二酸化炭素利用の可能性を,重合から
押出し,紡糸,延伸までの工程を追って考察した。超臨界(亜臨界)二酸化炭素の
ポリマー可塑化効果により,高強度化のために必要と考えられる高分子呈化とその
吐出で可能性があることと,特に紡糸工程では二酸化炭素密度の制御により紡糸線
での冷却過程が制御できることを考察した。
【目次】
1. はじめに
2. 超臨界二酸化炭素によるPET重合
3. 超臨界二酸化炭素による押出し
4. 超臨界二酸化炭素中での紡糸
5. 超臨界中での延伸
6. おわりに―超臨界中での紡糸の問題点―
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レーザー加熱延伸
Laser-heated Drawing
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大越豊 信州大学
レーザー光を繊維に照射して延伸する繊維製造方法の特徴を原理的に解説し,そ
の特徴とこれまでに報告されている研究を概観する。またこの方法によって得ら
れる高度に安定な延伸状態を利用したOn-line測定による繊維構造形成過程の解析
結果,および高倍率流動延伸や高応力廷伸によって高強度繊維や極細繊維を製造
する可能性について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. レーザー加熱延伸の原理
3. レーザー加熱延伸によ高速・高精度On-line測定
4. レーザー加熱延伸による高倍率流動延伸と極細繊維・高強度繊維の作製
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放射光による繊維構造解析
Fiber Structural Analysis by Synchrotron Radiation
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小島潤一 (財)化学技術戦略推進機構
櫻井伸一 京都工芸繊維大学
鞠谷雄士 東京工業大学大学院
X線領域において非常に優れた特性を有する放射光は,繊維の微細構造の測定,解
析にも応用されるようになってきた。また,リアルタイム測定やマイクロビーム測
定など測定技術も向上している。そこで本稿では,世界各地のシンクロトロン放射
光を用いて行われている,X線回折・散乱による繊維の微細構造解析,紡糸・延伸
過程のオンライン解析に関する最近の研究成果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. シンクロトロン放射光
3. 放射光X線を利用した繊維構造解析
3.1 溶融紡糸過程のオンライン測定
3.2 延伸過程のオンライン計測
4. おわりに
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繊維の破断要因解析
Analysis of Factors Governing Fiber Fracture
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塩谷正俊 東京工業大学
既存の繊維が破断する要因を解析することは,繊維を高強度化するための指針を
得るうえで重要である。本稿では,繊維の破断が一般的にどのように解釈される
かを概説したうえで,ポリエステル繊維の破断を解析した結果を示す。
【目次】
1. はじめに
2. 欠陥量の推定
3. 欠陥サイズの推定
4. 速度論的解釈
5. ポリエステル繊維の欠陥
6. おわりに
