| 研究課題/領域番号 |
12450379
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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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| 研究分野 |
高分子構造物性(含繊維)
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
瀧本 淳一 山形大学, 工学部, 助教授 (50261714)
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| 研究分担者 |
増渕 雄一 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40291281)
小山 清人 山形大学, 工学部, 教授 (60007218)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| キーワード | 結晶化 / せん断流動 / 粘度 / 圧力 / シミュレーション |
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| 研究概要 |
[1]流動下での結晶成長の可視化(滝本)
流動下で結晶化を顕微鏡観察出来る装置を開発し、等温結晶化が調べられるようにした。さらに画像解析により、流動下での核生成速度と結晶成長速度を定量的に求めることが出来るよりになった。その結果、流動により核生成は加速されるが、結晶成長はほとんど変化しないことが明らかになった。さらに分子量の影響について調べ、流動の影響は応力で整理出来ることがわかった(即ち、分子量が小さい試料では、粘度が低い分だけ高いせん断速度を与えると、高分子量の試料とほぼ同様の結果を得る。)低応力化では通常の球晶成長が観察されるが、核生成速度はせん断速度の指数関数的に増加する。高応力化では、小さな球晶が多数列状に並んだ構造をとる。
[2]結晶化発熱と粘弾性の同時測定(小山)
レオメータに熱電対を組み込み、結晶化発熱と粘弾性の変化を同時測定出来るようにした。この装置を用いて、レオロジー測定中に得られた結晶化発熱量の積分から結晶化度を求めた。その結果、せん断粘度ηと結晶化度Xcの関係はη(Xc)=η(0)exp(αXc)でよく表せることを見出した。ここでαはせん断速度に依存するので、同じ結晶化度でも、せん断速度により内部構造が異なることを示唆する。
[3]せん断下でのPV測定(小山)
既存のPVT測定装置のピストンを回転出来るようにし、圧力とせん断を同時に与えながら、結晶化による体積減少を測定できる装置を開発した。そして高圧・せん断流動下での結晶化の速度を定量的に解析した。この結果より、(1)圧力Pが結晶化の速度に与える影響は、平衡融点T_m^0の圧力による上昇による過冷却度ΔT=T_m^0(P)-Tcの増加で整理することが出来た。(2)せん断速度が結晶化の速度に与える影響は、結晶化温度Tc圧力Pによらない結晶化誘起ひずみで表すことが出来た.(3)結晶化の速度は、無せん断時の速度と流動誘起結晶化による速度の和で表せることが分かった.
[4]流動下での結晶化の分子動力学シミュレーシ算ン(増渕)
ポリエチレンオリゴマー(パラフィン)をモデルとし、流動下での結晶化をシミュレーション出来るプログラムを作成した。短時間流動を与えて停止し、その後等温結晶化させるシミュレーンヨンで、流動配向による結晶化誘導時間の短縮が観測出来た。
以上の結果は、成形過程における結晶化をCAEにより予測するのに極めて有用な知見になり得る。より広い範囲の試料、温度、圧力、ひずみ速度及び変形様式(一軸伸長など)での検証が望まれる。
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