フィルム製膜における延伸・配向制御とその解析技術

第1部 高分子延伸プロセスにおける分子配向形成メカニズムと結晶化挙動

(2023年8月30日 10:30〜12:00)

　高分子の延伸工程は暖めて引き伸ばすだけの単純な工程だが、その実態はかなり複雑である。延伸によって分子鎖が配向し、さらに分子配向が配向結晶化を引き起こす結果、配向した結晶部と非晶部が繰り返されるNano-compositeとも呼ばれる構造が形成される。この構造によって、強く、それでいてしなやかに曲がるという繊維やフィルム特有の性質が得られる。また延伸によって素材の性質が大きく変化し、厚み方向の拘束も無いことから、高次構造はごく短時間で破壊、再構成され、この過程で基本的な物性が決まることが多い。 　この講義では、フィルム延伸中に起こるこれらの現象の概要を知り、延伸条件によって繊維・フィルム等の物性を設計する上で必要な基本センスを身に着けていただくことを目指す。

1. 延伸装置と延伸条件
2. 延伸工程で加わる力と熱
3. 延伸の基礎方程式
4. 分子配向の3要素
   1. 配向形態
   2. 配向度
   3. 配向要素
5. 延伸による分子配向
6. 配向結晶化
• 質疑応答

第2部 フィルム成形過程における不均一現象の発生と低減策

(2023年8月30日 13:00〜14:30)

　フィルム成形は主に製膜過程と延伸過程に分かれるがより良いフィルム製品を作るためには、各過程で発生するムラや欠点を理解し、対策を講じることが大切である。本講演ではそれらを 解説する。

1. はじめに
2. プラスチックフィルムの基礎
   1. フィルム成形の基本技術
   2. フィルム成形におけるレオロジー
3. 製膜過程での現象と課題解決策
   1. ダイス出口までの現象
   2. ダイス出口後の現象
      1. ネックイン現象
      2. ドローレゾナンス現象
4. 延伸過程での現象と課題解決策
   1. 二軸延伸、多段延伸における高次構造発現
   2. ボーイング現象とフィルム幅方向の不均一性
5. その他
• 質疑応答

第3部 フィルム成形工程の粘弾性流動解析と流動シミュレーション

(2023年8月30日 14:45〜16:15)

　フィルム成形工程の粘弾性流動解析に関し、基礎となる粘弾性評価や粘弾性モデルの特性について解説します。さらに、粘弾性特性や結晶化特性とフィルムキャスティングにおけるネックインや厚み分布の関係、及びインフレーション成形におけるバブル形成時の結晶化挙動、配向形成、不安定現象などとの関係について、解析結果を紹介します。

1. 高分子材料の溶融粘弾性
   1. 高分子材料の流れ易さ
      • 粘度
      • 非ニュートン性
   2. 剪断流動と伸長流動
   3. 線形粘弾性
      • 動的粘弾性
      • 応力緩和
   4. 非線形粘弾性
      • 歪硬化性
   5. 成形加工流動解析で用いられる粘弾性モデル
2. フィルムキャスティングの粘弾性流動解析
   1. フィルム成形プロセスのモデル化
   2. 解析手法 (有限要素法)
   3. フィルム成形性の解析
      • ネックイン
      • 厚み分布など
3. インフレーション成形の粘弾性流動解析
   1. インフレーション成形プロセスのモデル化
   2. 高速DSC評価に基づく結晶化モデル
   3. 解析手法 (有限要素法)
   4. フィルム成形性の解析
      • フロストライン
      • 配向形成
      • 不安定性など
• 質疑応答