2022 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロセルラープラスチックスの発泡過程の解明と定量的予測可能な理論モデルの確立
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20H02506
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
滝嶌 繁樹 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10188120)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木原 伸一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30284524)
宇敷 育男 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (30734850)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 発泡プラスチック / 超臨界流体 / 気泡合一 / ガス溶解度 / 拡散係数 / 界面張力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「１．樹脂＋発泡剤系の気泡核生成速度推算式の確立」については、粘性媒体中の低分子物質の分子動力学シミュレーションモデルを作成してきたが、高分子鎖の連結や絡み合いの状態が気泡核生成に与える影響を良好に表現できておらず、実施期間中に新たな成果を得ることができなかった。
「２．気泡合一速度推算式の開発」については、可視型発泡実験装置を用いて気泡合一現象を観察すると共に、この結果を定量的に表現できる気泡合一速度の推算式を開発した。気泡合一の初期段階では、気泡形状が球形から変化して接触面が観察され、その面積と厚みは単純な幾何学モデルと粘弾性モデルを組み合わせることで表現できることがわかった。さらに、接触面の破裂の条件として、気泡径に対する接触面の径の比が約0.4であることが実験的に明らかになり、これを前述のモデルに組み込むことで接触面の破裂までの時間を予測できた。
「３．樹脂＋発泡剤系の発泡シミュレーションモデルの確立」については、シミュレーションで必要となる溶解度、拡散係数、粘度、界面張力等の物性値の測定と推算法の開発を行った。特に、溶解度と拡散係数の推算に関しては、EVAc (poly(ethylene-co-vinyl acetate))を対象として、状態式中の相互作用パラメータや自由体積理論中の２定数の温度，圧力，コモノマー組成の依存性を検討し、推算式を開発した。また、高圧界面張力の測定装置を開発し、polypropylene+CO2系，polyethylene+CO2系，EVAc+CO2系の測定を行った。さらに、EVAc+CO2系およびEVAc+N2系に対して種々の温度・圧力条件で発泡実験を行い、気泡核生成と気泡成長に対する操作条件，コモノマー組成，混合物物性の影響を検討すると共に、これまでに開発した発泡シミュレーションモデルが実験結果を良好に表現することを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(3 results)
