2020 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of evaluation technique for thermo-viscoelastic property of glass using viscosity measurement
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18K03856
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
伊藤 寛明 近畿大学, 工学部, 准教授 (70534981)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 熱粘弾性特性 / 応力緩和 / ネットワーク構造 / ガラス組成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに複数のホウ酸ランタン系，リン酸系，フッ化物リン酸系ガラスに対してクリープ試験を実施し，熱粘弾性特性を評価してきた．その結果，緩和せん断弾性係数を瞬間剛性率で除することで各硝種の応力緩和挙動を比較し，さらには同一粘度を示す温度（ガラス転移点相当温度）における緩和時間を比較することで，ガラスのネットワーク構造や化学組成が応力緩和に及ぼす影響を調査してきた．今年度はデータの拡充を目的として，市販光学ガラスの中からさらに異なる化学組成のガラスを用いてクリープ試験を実施した．その結果，少なくとも本研究で用いた10種類以上の光学ガラスにおいては，ネットワーク構造や化学組成の違いが応力緩和挙動に与える影響は極めて小さいこと，また，いずれの硝種も3要素の一般化Maxwellモデルを用いて応力緩和挙動を高精度に表現できることを明らかにした．一方，緩和時間に関しては特定元素の含有量や，ネットワーク構造の違いが顕著に表れることも確認された．本研究の範囲では，ホウ酸ランタン系ガラスではランタン含有量の増加に伴いわずかに緩和時間が遅延すること，また，3次元網目構造ガラスと比較してチェーン構造ガラスでは緩和時間が遅延し，さらにチェーン構造の場合にはフッ素含有量の増加により緩和時間の遅延がさらに顕著になることなどを明らかにした．
上記クリープ試験から得られた熱粘弾性特性を用いて両球面レンズのガラスモールド成形を対象とした有限要素解析を行い，緩和時間の違いが成形性や内部応力にどのような影響を及ぼすかを調査した．その結果，緩和時間は形状転写性には顕著な影響を与えないものの，成形時間，つまりガラスの変形速度に大きく影響すること，また内部応力にも影響を及ぼすことを確認した．今後は緩和時間とガラス組成やネットワーク構造との関係性について更なるデータの拡充を継続して行っていく予定である．
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