高分子粘弾性と成形加工レオロジー入門講座

ほとんど数式を用いずに、高分子の粘弾性と代表的な成形加工法のレオロジーをわかりやすく説明する。高分子の分子運動と粘弾性の関係をやさしく述べ、成形加工性との関連を明らかにする。射出成形におけるキャビティー内の流動と高分子の配向・伸長と緩和、高分子の伸長挙動 (伸長粘度) とブロー成形・発泡成形・真空成形性の関係、結晶化を伴うフィルム・キャスティングなどをわかりやすく述べる。射出成形については、メルトフロントやウェルド部におけるガラス繊維や炭素繊維の配向・分散の3次元観察 (X線CT) の結果も示す。

1. 高分子粘弾性の基礎
   1. 応力とひずみ
      • 力と応力の違い、変位・伸びとひずみの違い
   2. せん断速度
      • 速度とせん断速度の違い
   3. 粘度
      • せん断速度・温度・分子量・分子量分布による変化
   4. 弾性率
      • 時間・ひずみによる変化、高分子の緩和弾性率の例
   5. 粘弾性
      • 周波数・温度による変化、高分子の貯蔵・損失弾性率の例
   6. 強度
      • 高分子と繊維充填系 (固体) の引張強度と曲げ強度
2. 高分子の変形・流動と成形加工
   1. 弾性と成形加工
      • 高速流動と弾性、弾性の必要・不必要性
   2. 高分子の弾性の評価法
   3. せん断流動における高分子の配向と伸長
   4. 第1法線応力差とダイスウェル (バラス効果) の関係
   5. 4つの変形様式と関連粘度
      • せん断、一軸・二軸・平面伸長
3. 射出成形のレオロジー
   1. スクリュー溝
      • けん引流と圧力流
   2. キャビティー内
      • 速度分布と流線、ファウンテン・フロー
   3. 保圧・冷却過程における緩和と配向変化
   4. 成形品の厚み方向の配向度分布
      • 高分子と繊維の配向
   5. メルトフロントとウェルド部におけるガラス繊維の配向
      • X線CT観察
   6. ウェルド部における炭素繊維の配向
      • X線CT観察
4. ブロー成形のレオロジー
   1. ダイレクト・ブローの成形プロセス
   2. パリソン長の予測
   3. パリソンの拘束膨張
   4. 伸長粘度の立ち上がりと偏肉抑制の関係
   5. 低密度ポリエチレンの一軸・二軸伸長粘度とブロー成形性
5. 発泡成形のレオロジー
   1. 押出発泡成形
      • 化学発泡と物理発泡・超臨界発泡
   2. 長鎖分岐高分子の一軸・二軸伸長粘度と発泡成形性
6. 真空成形 (熱成形) のレオロジー
   1. 成形プロセス
   2. (超) 高分子量成分を添加した場合の一軸伸長粘度と真空成形性
7. フィルム・キャスティングのレオロジー
   1. ポリプロピレンのフィルム・キャスティング
   2. ポリプロピレンの流動誘起・非等温結晶化、結晶化度
• 質疑応答