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ポリマーブレンド・繊維強化プラスチックの材料設計と力学特性改善

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ポリマーブレンドや繊維強化による複合化で、狙い通りの力学特性を得るには、界面・分散状態や降伏/破壊メカニズムの理解が重要です。
本セミナーでは、評価の基礎から、相容化剤・添加剤・ナノフィラーを用いた力学特性改善と材料設計の考え方まで、具体例を交えて解説いたします。

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プログラム

ポリマーブレンドや繊維強化による複合化は、プラスチックの剛性、強度、靭性などの力学特性を改善するために広く用いられています。一方で、材料を複合化すれば必ず狙い通りの特性が得られるわけではなく、界面状態や分散状態、繊維の配向・長さなどによって降伏・破壊挙動は大きく変化します。 　例えばポリマーブレンドでは、界面の結合状態によって界面剥離や剪断降伏が生じ、繊維強化熱可塑性プラスチックでは、界面剥離、繊維の引抜け、繊維破断などが力学特性を左右します。そのため、力学特性を改善するには、どの現象が特性を支配しているのかを理解し、界面や分散状態、母相など、どこを改善すべきかを考えることが重要です。 　本講座では、まず応力・ひずみ、降伏条件、弾性率などの基礎から解説し、3点曲げ試験、ショートビーム剪断試験、ノッチ付き衝撃試験などを通じた力学特性・界面特性の評価について解説します。 　さらに、ポリマーブレンドにおける界面剥離・剪断降伏と相構造との関係、相容化剤による力学特性改善、繊維強化熱可塑性プラスチックにおける界面剥離・繊維引抜け・繊維破断について解説します。MAH-PP、CNT、CaCO3、SiO2などを用いた具体例も交えながら、力学特性を支配する要因を捉え、材料設計・特性改善につなげるための考え方を学びます。

  1. プラスチックの力学特性を理解するための基礎
    1. 力学とは? – 「力」と「変形」の関係
    2. 負荷形態と負荷速度 – 引張
      • 圧縮
      • 曲げ
      • 剪断
      • 衝撃
    3. 応力とは? – 外力と内力、応力の考え方
    4. 応力の分類と負荷条件との関係
    5. ひずみとは? – 公称ひずみと真ひずみ
    6. ひずみの分類と負荷条件との関係
    7. 強度・硬さ・靭性・弾性率などの力学特性
  2. プラスチックの降伏・変形挙動と力学特性
    1. 負荷形態によって変わる応力状態と降伏条件
    2. 高分子材料の降伏現象 – クレイズと剪断帯
    3. 引張負荷における降伏開始応力と成形時の残留ひずみ
    4. 曲げ負荷における降伏開始応力
    5. 縦弾性係数と各種弾性係数との関係
    6. ポアソン比の考え方と力学特性評価への活用
  3. 力学特性・界面特性を読み解くための評価方法
    1. 3点曲げ試験
      • 曲げ強さ、曲げ弾性率の評価
      • 縦弾性係数、ポアソン比の推定
    2. ショートビーム剪断試験
      • 降伏開始剪断応力
      • 繊維配向角
      • 界面剪断強さの評価
    3. ビッカース硬さ試験
      • 硬さから圧縮降伏開始応力を捉える
    4. ノッチ付き衝撃試験
      • 耐衝撃性と臨界エネルギー解放率の評価
    5. 示差走査熱量測定 (DSC)
      • ガラス転移、融解・結晶化挙動の評価
  4. ポリマーブレンドの力学特性と降伏を支配する要因
    1. ポリマーブレンドの目的と相構造
      • 成形加工性、剛性・軽量化、延性・信頼性との関係
    2. ポリマーブレンドにおける2つの降伏現象
      • 界面が弱い場合の「界面剥離」
      • 界面が強い場合の「剪断降伏」
    3. 界面剥離の発生条件と降伏開始応力
    4. 剪断降伏の発生条件と界面相互作用
    5. 粒子分散状態・粒度分布と複合材料の弾性率
  5. 相容化によるポリマーブレンドの力学特性改善
    1. 相容化とは? – 分散相の微細化と物性制御
    2. 有機系相容化剤による改善
      • 非反応系相容化剤による分散相の微細化
      • PP/PSへのSEBS添加と降伏応力・破壊靭性の改善
      • 反応相容化によるPC/ABSの力学特性・耐熱性・破壊靭性改善
    3. 無機系相容化剤による改善
      • 無機微粒子による分散相の微細化
      • CaCO3、Clay、SiO2を用いた相容化と力学特性改善
  6. 繊維強化熱可塑性プラスチックの力学特性と破壊モード
    1. 力学特性を支配する3つの現象
      • 繊維/母相界面の剥離
      • 繊維の引抜け
      • 繊維の破断
    2. 界面剥離の発生条件
      • 残留熱ひずみと界面相互作用
      • 繊維含有量とウエルド強さとの関係
    3. 繊維引抜けの発生条件
      • 母相/繊維間の締付応力と摩擦
      • 繊維配向角、界面強さと引張強さとの関係
    4. 繊維破断によって決まる力学特性
    5. 繊維分散状態・繊維長と複合材料の弾性率
  7. 添加剤・ナノフィラーによる繊維強化プラスチックの力学特性改善
    1. 反応性添加剤による界面強化
      • MAH-PP添加によるPP/GFの物性改善
      • 界面強さ、摩擦係数、繊維間相互作用との関係
    2. ナノフィラーを用いたマイクロ/ナノコンポジット化
      • ナノ粒子分散による母相の弾性率・界面強さの向上
      • CNT添加によるPP/GFの強度改善とその限界
      • CaCO3添加による強度・弾性率・耐衝撃性の改善
      • SiO2添加による強度・弾性率向上と耐衝撃性への影響
    3. 界面強化・繊維破断を踏まえた添加効果の考え方
    • 質疑応答

受講料

  • 1名様: 50,000円(税別) / 55,000円(税込)
  • 複数名: 25,000円(税別) / 27,500円(税込)

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    • 1名様でお申し込みの場合 : 1名で 50,000円(税別) / 55,000円(税込)
    • 2名様でお申し込みの場合 : 2名で 100,000円(税別) / 110,000円(税込)
    • 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 150,000円(税別) / 165,000円(税込)

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  • 視聴期間は2026年11月26日〜12月3日を予定しております。
    ご視聴いただけなかった場合でも期間延長いたしませんのでご注意ください。
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