Non-destructive structural analysis of needle punching non-woven fabric by X-ray CT

X射线CT无损针刺无纺布结构分析

基本信息

批准号：
21K02089
负责人：
金慶孝
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究では, CuI染色によってNylon繊維やNylon/AgI繊維と密度差を付けたトレーサー繊維(Nylon/CuI繊維)を作製し，2種類のトレーサー繊維を用いて作成したNP不織布の構造を解析することで，試料内で異なる位置に在った繊維がそれぞれどの位置に移動し，形成される杭状繊維束やStitch構造にどの様に影響するのかを調べた.1層目をNylon/CuI繊維層, 2あるいは3層目をNylon/AgI繊維層, それ以外をNylon繊維層とした4層からなるウェブを, 針深度19.0 mm, 針密度40 punch/ cm2の条件でパンチングしNP不織布を作製した. X線CT装置を用いて分解能5μm/pixelの撮像条件で不織布を撮影し,各トレーサー繊維の3次元像及び厚み方向への繊維体積分率を算出した.NP不織布中の2種類のトレーサー繊維のみを可視化でき, トレーサー繊維層及びNPによって形成された杭状繊維束やStitch構造中の2種類のトレーサー繊維を区別できた．これにより2種類のトレーサー繊維を併用することで, NPにより各トレーサー繊維層から移動した繊維の形態や移動位置の同一試料内での比較, 各層の繊維が他の層に及ぼす影響についての調査が可能になった. また, Stitch構造が形成される不織布底面部の繊維群において, 1, 2層の繊維は同じ位置に混在いているのに対して, 1層目のトレーサー繊維と比較して3層目の繊維がより底面側に移動した. パンチング回数が増すと, すでに杭状繊維束を形成した箇所の上面にパンチング孔が生じ，その部分を針が通り抜けるため3層目の繊維がニードルに保持される可能性が高くなる．この3層目の繊維が，すでに1, 2層が形成したStitch構造を貫通後に針から外れることで, このStitch構造の下側に移動したと考えている.

在今年的研究中，我们通过 CuI 染色从尼龙纤维和尼龙/AgI 纤维中制备了不同密度的示踪纤维（尼龙/CuI 纤维），并分析了使用这两种示踪纤维创建的 NP 无纺布的结构。我们研究了纤维在不同位置的位置。位置移动以及它们如何影响形成的绒头状纤维束和线迹结构。第一层是尼龙/CuI纤维层，将四层网组成的NP无纺布，其中第二层或第三层为尼龙/AgI纤维层，其余各层为尼龙纤维层，针深为19.0mm，针密度为40。冲头/cm2。使用X射线CT装置在分辨率为5μm/像素的成像条件下对无纺布进行拍照，计算出各示踪纤维的三维图像以及厚度方向的纤维体积分数。 NP无纺布中的示踪纤维可以看到示踪纤维层中的两种类型的示踪纤维以及由NP和线迹结构形成的绒头状纤维束。通过同时使用两种类型的示踪纤维，可以比较同一样品中由 NP 从每个示踪纤维层转移的纤维的形态和位置，并研究每层纤维对其他层的影响。在形成线迹结构的无纺布底部的纤维组中，第一层和第二层的纤维在同一位置混合。与第一层中的示踪纤维相比，第三层中的纤维进一步向底部移动，随着冲孔次数的增加，在已经形成绒状纤维束的区域的顶面上形成了冲孔。形成的，并且这些区域被针穿过，增加了第三层纤维被针保留的可能性。我们认为，第三层纤维在穿过已经形成一层或两层的线迹结构后从针上脱落，并移动到该线迹结构的底部。