高機能性炭素繊維の開発と被服素材への応用

高性能碳纤维的开发及其在服装材料上的应用

基本信息

批准号：
07558263
负责人：
松生勝
金额：
--
依托单位：
Nara Women's University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07558263/
关键词：
被服炭素繊維アクリル繊維焼成電気炉強度延伸倍率ゲル

项目摘要

被服の性能を支配する重要なファクターの一つは、繊維の性質である。例えば細い繊維でつくられた衣料はしなやかで、かさ高く着心地に優れている。これはポリエステルやナイロンのような汎用の繊維のみならず、炭素繊維にもあてはまる。炭素繊維はアクリル繊維を幾つかの段階にわけ、最終的に極めて高温(3000℃)で焼成すると、耐熱温度がに達し、ヤング率は800GPaを越えることが最近報告されている。しかし強度は1500〜1700℃で焼成した繊維にくらべ低下を余儀なくされる。そこで、高強度炭素繊維の開発を目的として、2000℃で焼成可能な電気炉を作成した。作成した炉は、ゲルより高延伸した長さ10cm以下の延伸アルリルフイルムを一定張力下で蒸し焼きにすることが可能である。今回の科学研究助成金、試験研究(B)は平成7年、10月下旬に追加交付されたもので、まだ4箇月の研究期間しかなく、装置の試作にほとんどの時間を費やした。装置は試料設置部が小さいので極めて温度コントロールがよく、少ない実験データではあるが、原料のアクリルの延伸倍率が高くなるほど、作成された炭素繊維の強度が上昇していることが明らかになった。現在30倍に達しているアクリルの延伸がさらに高い延伸倍率まで可能になり、かつ蒸し焼き時の初期過程における延伸アクリルフイルムの顕著な収縮が、張力のコントロールによって押さえられれば、従来報告されている強度を上回る可能性が期待しえる。現在、アクリル延伸倍率をさらに上げるため、延伸に適正なアクリルのゲル化についても検討と加えている。なお、作成された炭素繊維のX線回析強度分析は従来報告されている結果と類似しているが、少し異なっているので、これについては、パラクリスタルモデルから検討を加えつつある。

控制服装性能的重要因素之一是纤维的性能。例如，由细纤维制成的衣服柔韧、笨重且穿着舒适。这不仅适用于聚酯和尼龙等通用纤维，也适用于碳纤维。最近有报道称，将丙烯酸纤维分成数段，最后在极高温度（3000℃）下烧制而成的碳纤维，其耐热温度达到300℃，杨氏模量超过800 GPa。然而，其强度不可避免地低于在1500至1700℃下烧制的纤维。因此，为了开发高强度碳纤维，我们制造了可以在2000℃烧制的电炉。所创建的熔炉能够在恒定的张力下蒸汽烧制长度小于10厘米的拉伸亚克力薄膜，该薄膜比凝胶具有更好的拉伸性。这笔科研经费（试验研究（B））是在1995年10月下旬额外授予的，因此研究期只有四个月，大部分时间都花在了设备原型制作上。该设备的样品安装面积很小，因此温度控制得非常好，虽然实验数据很少，但已经清楚的是，原料丙烯酸酯的拉伸比越高，生产的碳纤维的强度就越高。如果亚克力能够拉伸到更高的拉伸倍数，目前已达到30倍，并且通过控制张力可以抑制亚克力拉伸膜在汽蒸初始过程中的显着收缩，那么之前报道的强度就可以得到改善。可以预见，还有超越的可能。目前，为了进一步提高亚克力的拉伸倍率，我们也在考虑将亚克力凝胶化，使其适合拉伸。所生产的碳纤维的 X 射线衍射强度分析与之前报道的结果相似，但存在一些差异，因此我们目前正在使用旁晶模型对此进行研究。