高分子 繊維材料の強度について

質問

高分子材料の中でも、特に繊維材料は強いと言われますがなぜなのでしょうか？　困ってます誰か教えてください。

回答No.3

polymer1

熱溶融する樹脂を用いた場合で説明します。
繊維形状にするときに熱でどろどろに成った樹脂をノズルと言われる穴（大凡０．１～１ｍｍぐらいの小穴）より高速で押出し、更に高速で巻き取ります。すなわちここで糸が曳かれる状態となり分子が若干配向します。そして更に延伸作業と言ってガラス転移温度以上に温めて数倍の延伸倍率で引っ張ります。これにより非晶部分の分子が更に配向します。この配向により分子が縦に並ぶ為に強度が高くなります。
しかし、分子強度からすると繊維の強さは、本来の数％程度しか発現できていません。すなわち配列している分子は、ある面、たかが知れているのです。

No1回答を訂正しておきます。
「100℃未満で融けちゃうポリエチレン」：超高分子量ポリエチレンは、繊維化されており、高強度繊維として有名です。
「ポリエチレンのように耐熱性がある程度高く」：文章の流れからして「ポリエステル」のことを言っていますね。
「ケブラーのシャツやスーツ」：有りますよ。F-1レーサーが着るレーシングスーツや戦闘機パイロットのパイロットスーツ、消防服が該当します。いずれも耐熱性という機能で用いられています。

お礼

分子の配向というのがNO.2さんの伸びきっている状態ということでしょうか？詳しいご説明ありがとうございます。

回答No.2

dgdsdhk

通常の高分子材料は長い分子や短い分子がぐちゃぐちゃに丸まった構造をしています。

対して、繊維というのは、この構造を引き伸ばして、分子をなるだけ真っ直ぐな状態にしたものです。

つまり、通常の高分子材料を引っ張った時は、分子通しの絡み合いを引き伸ばす反発力（強さ）しかでないのですが、繊維はすでに引き伸ばされた分子自体を伸ばす強さがでる（共有結合を引き伸ばすイメージ）ので、強いのです。

お礼

通常の高分子はぐちゃぐちゃの状態で、繊維は伸びきっているという状態なのですね。イメージしやすいです。ありがとうございます。

回答No.1

noname#160321

これはとらえ方が逆転しています。
どんな高分子からでも作ろうと思えば繊維が作れます。
でも,例えば100℃未満で融けちゃうポリエチレンや衝撃で容易に破断するポリスチレンから繊維を作っても「使い物になりません」。
従って、ポリエチレンのように耐熱性がある程度高く、風合いを出しやすく、染色し易く(ポリエチレンやポリプロピレンは染色できない)、織物を造り易い高分子が繊維として用いられるのです。
ですから,繊維材料には何らかの長所があるのでそれらの目的に合わせて市販に至っているわけです。
ケブラーの耐衝撃性などはそれの良い例でしょう。ケブラーのシャツやスーツは見たことない。他の物性には見るものがないのか高価すぎるのかでしょう。

お礼

ありがとうございます！　さまざまな繊維を作ることができ、その中に高強度をもつケブラーなどの繊維があるわけで、高分子から作られた繊維がみな強いわけではないのですね。