多相交流温度波による高分子の熱拡散率・熱伝導率・比熱・潜熱同時測定装置の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750987
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 森川 淳子 東京工業大学, 工学部, 助手 (20262298)
• Keywords: 交流温度波 / 熱拡散率 / 熱伝導波 / 比熱 / 潜熱 / 温度波熱分析 / 周波数 / 成形加工

Research Abstract

多相交流温度波を用いた新規温度波熱分析(Temperature Wave Analysis)システムによる熱拡散率・熱伝導率・比熱・潜熱同時測定装置を開発し、高分子の相転移における複素熱物性の基礎データを構築するとともに 熱物性の同時測定により 感熱紙やPETボトルおよびIC封止材など実用的な工学技術の機能発現の過程や加工過程の詳細な解析への応用を可能とした。
本検討の遂行にあたり下記の測定技術を導入した.
1)熱拡散率・熱伝導率同時測定を可能とするため 測定可能な周波数範囲が1mmHzから100kHzに及ぶデジタル型2位相ロックインアンプを導入した.
2)交流温度波を用いて(1)の測定を行うと同時に温度波の直流成分を検出して潜熱測定を行う目的で 直流ブリッジ回路を作成し直流増幅器および波形観測のためのデジタルオシロスコープを導入した.
3)より高感度に温度波を検出するため抵抗の温度係数を考慮して,ニッケル等の金属薄膜抵抗を選定した。
得られた成果を下記に示す.
1)基盤を液体とした場合の熱拡散率と比熱または熱伝導率を一定温度で基準物質牟べ-スにして同時に求めることが可能となった。
2)基盤の熱物性値の温度依存性が既知の場合には高分子材料の熱拡散率と熱伝導率および比熱の温度依存性を転移を含む温度域で同時に求めることが可能となった。
3)ポリエチレンおよびnアルカンについては熱拡散率・潜熱同時測定に成功し、転移における潜熱発生の前駆現象としての熱拡散率の変化がいずれの場合も認められた。
4)PETポトル各部位の配向下の熱物性値の温度依存性と成形条件との相関をモデルサンプルについて検討した.
5)感熱紙の発色感度と熱伝導率の関係が明らかになった.
上記成果により,多相交流温度波による各種熱物性値の同時測定が可能となり、相転移やその前駆現象の基礎的な知見が得られるとともに 具体的な工業材料の機能発現と熱物性の相関が明らかとなった.

Research Products

• [Publications] J.Morikawa: "Frequency Dependent Thermal Diffusivity of Polymers by Temperature Wave Analysis" Thermochimica Acta. 305. 151-156 (1997)
• [Publications] J.Morikawa: "Thermal Diffusivity of Thermosetting Materials by temperature Wave Analysis" Thermochimica Acta. 299. 95-100 (1997)
• [Publications] J.Morikawa: "Thermal Diffusivity of Poly (ethylene terephthalate) and poly (ethylene naphthalate)" Polymer. 38. 5397-5400 (1997)