| 研究課題/領域番号 |
24350114
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
杉本 昌隆 山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (10361271)
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| 研究分担者 |
小山 清人 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60007218)
SUKUMARAN S.k. 山形大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70598177)
村島 隆浩 東北大学, 理学研究科, 助教 (50565520)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 可視化ダイ設計 / ガラス設計 / 応力分布解析 / 流速分布解析 |
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| 研究概要 |
高機能多層フィルム成形過程で形成される液-液界面を次世代型デジタル光弾性法の適応によって可視化し、さらにマルチスケールシミュレーションを用いて、層界面における界面荒れ現象の発生場所と発生機構を実験的、理論的に明らかにする。これによって、高機能フィルム、シート用ポリマー材料あるいは成形品に関する研究開発を行なう際、材料設計や加工条件、口金(ダイ)形状の最適化を省エネルギー、少量サンプルで迅速に行なうことができる。
この内、平成24年度の研究実施計画は流路および可視化ダイの製作としている。
まず、層界面でスリップが発生するかどうかをレオロジー的手法で確認した。2層試料の積層流動挙動を明らかにした結果、層界面でスリップが発生したことが分かった。この結果は2012帝人21世紀フォーラムにて『非相溶系高分子溶融体の積層流れにおける液-液界面スリップに関する研究』という題目で報告した。この結果を基に、合流直後の積層流体を横方向と、下方向から観察するための可視化ダイをそれぞれ作製した。流路の寸法は、押出成形シミュレーションにより、吐出量、せん断速度、せん断応力、耐圧の観点から流路の最適化を行い設計した。また、観察窓に使用するガラスは、顕微鏡レンズの焦点距離、レーザー透過性、耐圧性、耐熱性、加工のし易さを考慮して素材の選定及び設計した。可視化実験と行なった所、作製した可視化ダイは問題なかった。
平成24年度の研究は、多層流体のIn-situ観察及び解析をするための準備であり、研究結果から今後問題なく研究を進めることができる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
まず、層界面でスリップが発生するかどうかをレオロジー的手法で確認した。2層試料の積層流動挙動を明らかにした結果、層界面でスリップが発生したことが分かった。この結果を基に、合流直後の積層流体を横方向と、下方向から観察するための可視化ダイをそれぞれ作製した。可視化実験と行なった所、作製した可視化ダイは問題なかった。したがって、平成24年度研究実施計画において設定した研究目標はおおむね達成した。
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| 今後の研究の推進方策 |
多層流体のIn-situ観察および解析を行なう。平成24年度に作製した可視化ダイと光学系装置を組み合わせることによって多層流の流動解析ができるIn-situ可視化システムを構築する。光弾性法により流路内(合流部や縮小部)の主応力方向と主応力差を求め、界面での応力分布あるいは連続性から不安定流動を解析する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
平成25年度では可視化窓材として合成ガラス、サンプル、流速分布の解析に必要となる蛍光剤、窒素ガスなどを購入する予定である。
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