(2014年1月29日 10:00～12:00) ゴムを含む高分子材料は、一般に金属や無機材料に比較して著しく寿命が短い。その原因は、高分子化合物の化学的安定性の問題に加えて、加工の特殊性にある。特にゴム材料の加工工程では多種類の薬品が使用されるため、それらが疲労や劣化に与える影響も考慮する必要がある。また、ゴム材料は、厳しい環境下で使用されることが多いことも寿命を短くしている原因である。 講座では、高分子化合物の安定性について概説するとともに、ゴム材料の加工条件や使用環境が疲労、劣化に与える影響の基礎について概説する。また、劣化原因の解析法や寿命予測の基礎についても説明を行う。
(2014年1月29日 12:45～14:45)
放射線の照射の結果ゴムに起こる架橋、切断、極性基の付加を定量的に明らかにするためには、補強材を含まない純ゴムが適している。そこで、主に純ゴムを試料として放射線の照射に伴って起きる単位反応と発現する物性値の変化について検討した。これらの結果をもとに演繹的方法で、照射線量が増えるにつれてどのように物性値が変化かを予測する方法を講演する。 一方、実用的観点に立って放射線劣化を考えると、注目するゴムについての適切な配合方法の確立がまず必要である。なぜならば、耐放射線性能が悪い配合ゴムについて劣化の諸因子を検討しても、得られたデータが耐放射性能の良い配合に当てはまるか否かはわからず、またそれらのデータに実用的な価値がないからである。 ここで、ゴム製品に数十年の寿命が求められる場合を考える。耐放射線ゴムの開発ために実環境下で数十年にわたって劣化因子 (放射線) を加えてから物性試験で評価することは、耐熱ゴムの開発の場合に比較的低温度で数十年の熱暴露を行うこと同様の状況で、開発研究には適さない。まず適切な時間短縮放射線照射方法を確立し、その方法に基づいて放射線を照射し、耐放射線配合ゴムを見つけ出し、それらの試料について高線量領域における放射線の線量と諸物性の劣化挙動との関係を明らかにする必要がある。この関係から実使用環境での寿命の推定が可能である。 本講では、EPDMについて二つの時間短縮放射線照射方法について、その妥当性を検討した。さらにここで確立した適切な時間短縮試験法を用いて約10MGyまで照射し、線量と機械的物性値の関係を求めた。 (なお、通常運転時の原子炉の格納容器内で電線・ケーブルが照射される線量は40年間で0.5MGyとされている) 。 次に実状に適合した試験と考えられる原子炉の冷却水喪失事故模擬環境での電線の挙動を紹介する。この実験は、高圧ボイラに接続された圧力容器内で放射線、蒸気、ケミカルスプレーが同時に加えられる環境で電線の絶縁抵抗の経時変化を連続的に測定したデータを含んでいる。なお、冷却水喪失事故に対応する線量は1.5MGyとして実験を遂行した。 今回、内外の関連論文を紹介すると共に、講演者が関わって研究を遂行、発表した以下の成果もまとめて講演する。
(2014年1月29日 15:00～17:00)
防振ゴムの耐久信頼性開発は、自動車メーカーが条件提示を行い、部品サプライアーが設計試験を行う形態が多いと思います。しかし、寿命推定に必要なゴムの特性について、自動車メーカーのエンジニアは必ずしも詳しくは無く、サプライアーにとって秘匿の範疇に入ることが多いのが実情です。
また、部品の使用環境も自動車メーカーからサプライアーへ伝わりにくいと認識しています。この二つの情報を融合して始めて適切な耐久試験条件の設定が出きると考え、小職はその実現にチャレンジし、その結果ひとつの試験条件設定技術を提案できました。
今回は、耐久寿命予測の基礎と寿命予測に必要なパラメータの設定について解説致します。その上で耐久試験目標設定のポイントをご理解して頂きたいと思います。