難溶融高分子材料の粉末焼成機構の解明と微細構造制御

• 研究課題/領域番号: 04650791
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子物性・高分子材料
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 成澤 郁夫 山形大学, 工学部, 教授 (50007184)
• 研究期間 (年度): 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 1992年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: 難溶融高分子 / 焼成 / 4ふっ化エチレン / 粉末加工 / 相対密度 / 予備成形 / 焼成温度

研究概要

一般の線状高分子(熱可塑性樹脂)は溶融加工されるのが普通であるが、極性が強く、分子間の結合力が大きい高分子は分解温度が融点以下になり、いわゆる難溶融でありこのような加工方法をとることができない。また、溶融が可能であっても溶融時の粘度が著しく大きい場合も通常の溶融加工は困難である。したがって、このような材料に対しては粉末のまま加熱して成形する方法がとられる。すなわち、セラミック材料と同じように焼成法により加工することが必要となる。難溶融材料の典型的な例としては4ふっ化ラエチレン(PTFE)がある。本研究はこの試料をモデルとして用いて加圧、焼成過程における微細構造形成の過程について解析したものであり、あわせて構造と物性の関係についても検討を行った。PTFEの粉末あるいは顆粒状試料を用いて、まず、充填・圧縮するを基本とする予備成形での加圧、保圧条件について検討し、次に最適な予備成形条件下でその後の焼成条件について検討した。粉末試料では試料内での圧力伝達が困難で不均一になりやすく、顆粒試料では圧力一定では加圧速度よりも加圧後の保持時間が大きく影響することが明かになった。焼成過程では予備成形で残存する気孔は閉じ込められたままになり、相対密度は焼成過程では決まらず予備成形の条件で決まることも明かになった。破壊靭性値はこの気孔の割合と関係し相対密度が増加するほど大きくなり、したがって予備成形での圧力保持時間の増加とともに増加して一定になることが明かとなった。また、焼成温度を高くすることは結晶化度の増加に関係することも明かとなった。