結晶性高分子のAEスペクトル分析による塑性変形機構の基礎的研究

• Project/Area Number: 06750930
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 高分子構造・物性(含繊維)
• Research Institution: Kochi Women's University
• Principal Investigator: 鳥居 隆司 高知女子大学, 家政学部, 助教授 (90207663)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 結晶性高分子 / 塑性変形 / 高密度ポリエチレン / AE / ロール延伸 / スペクトル分析 / フーリエ変換 / ウェーブレット変換

Research Abstract

結晶性高分子の塑性変形は、折りたたみ分子鎖やラメラ晶の微細結晶への破壊による変形、非結晶分子鎖の延伸方向への配向、あるいは、それらの相互作用による非常に複雑なものである。また、これらの変形機構は、材料の種類、変形方法、変形過程、内部構造の違いによって一様ではない。したがって、本研究では、ポリエチレンの単結晶と近似可能な結晶c軸が延伸方向を結晶a、b軸がそれぞれフィルム厚さ方向、軸方向に高度に配向しているロール延伸高密度ポリエチレンフィルムを試料として選択し、このフィルムを再延伸する場合、初期延伸方向との角度によって塑性変形挙動が大きく異なることに注目し、それぞれの変形機構に起因して発生する超音波領域でのAE信号を測定し、AE信号と変形機構及び変形過程との関連性を探ることを目的としている。実験は、高密度ポリエチレンを用い、加熱加圧プレスによって未延伸シートを作成し、ロール延伸したものを試料として、ロール延伸方向と異なる方向に再延伸を行った。そして、発生位置の確認のため試料上下にAEセンサーを取付け、AE測定を行った。スペクトル分析では、フーリエ変換による手法に加え、ウェーブレット変換を行った結果、フーリエ変換による手法では、サンプリング数が少ない場合、スペクトルの分解能が非常に悪くなり、全体の周波数は判明しても、具体的成分についての情報に乏しい。これに対し、ウェーブレット変換では、特に低周波領域において高分解能のスペクトル分析や、対数周波数軸に関して、帯域の等しい分析が可能であった。すなわち、サンプリング速度やメモリに制限のある場合などにおいて、結晶性高分子材料のAEの波形のように、周波数の変化がある場合の周波数成分の解析には、短時間フーリエ変換や、ウィグナー分布などに比べ、短時間最大エントロピー法とともに有効な手段の1つであると考えられる。