| 研究課題/領域番号 |
20H02506
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | 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 / 物理発泡 / シミュレーション / 微細発泡 / マイクロセルラー / 発泡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では微細発泡樹脂の製造において、関連する物性値の測定と、気泡核生成、気泡成長、および気泡合一の各過程に対して実験的および理論的検討を行うことにより、「操作条件 ⇔ 樹脂＋発泡剤系の物性 ⇔ 発泡構造」の関係を明らかにすると共に、発泡構造の経時変化を予測できるシミュレーションモデルを開発する。本研究は大別して、均一気泡核生成速度推算式の開発、気泡合一速度推算式の開発、関係する物性値の蓄積と推算法の開発、および発泡シミュレーションモデルの開発からなる。
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| 研究成果の概要 |
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。合一前の気泡間の接触面の径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であることが明らかになり、これにより接触面の破裂までの時間を予測できた。
発泡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うと共に、EVAc+CO2系に対して発泡実験とシミュレーションを行い、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明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
発泡樹脂は日用品から構造部材まで幅広く大量に使用されている。本研究では物理発泡法で未解明であった気泡合一過程に対して気泡の接触から合一までの速度を表現する物理モデルを開発した。本モデルは気泡成長の初期段階におけるものであるが、これを応用することで後期段階の合一現象も近い将来に予測できると思われる。また、本研究では発泡シミュレーションに必要な各種物性値を蓄積すると共に、その推算法を進歩させた。以上の成果により、発泡過程全体のシミュレーションを用いた所望の発泡構造を得るための操作条件の予測に大きく前進し、軽量で高機能な製品の開発や化石原料の削減に貢献できると考えられる。
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