ソフトマテリアルの粘着剥離過程における時空パターンとその制御

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14045254
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 戸田 昭彦 広島大学, 総合科学部, 助教授 (70201655)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 義弘 中央大学, 理工学部, 助手 (10349227) ; 水口 毅 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (80273431) ; 彦坂 正道 広島大学, 総合科学部, 教授 (60087103)
• Keywords: 粘着 / 剥離 / 自励振動 / メニスカス不安定性 / 時空パターン

Research Abstract

バネに接続した粘着テープを一定の速度で引き上げて、貼り付けた基板から剥離すると、剥離速度に応じて典型的な剥離形態が2種類知られている。これらは、メニスカス不安定性と考えられているフィンガリングにより、粘着剤とテープの間に空気が進入するトンネル状形態が形成されるか否かによって分類される。この現象は高分子粘着剤の(時間温度換算即に従う)粘弾性的性質の剥離速度依存性に大きく影響され、ソフトマテリアルの微視的性質がマクロな現象に現れる典型的な現象として非常に興味深い。さらには、剥離現象の物理的基礎を理解することにより、実用上の制御の可能性を検討することも本研究の目的である。
剥離は1次元的な剥離線で生じるので、剥離の時間的推移が剥離後の粘着剤のパターンとして粘着テープ表面に残される。今回の我々の研究により、系全体の堅さ(直列につなぐバネの係数)と剥離速度を適当に設定すれば、トンネル状形態の有無によって上記の二つの領域が時空パターンを形成することが見いだされた。このパターンはフラクタル構造の代表例として知られているチェルピンスキーのガスケットに類似のものであり、パターン形成機構を非線形動力学に基づいて理解しようと試みた。具体的には、剥離状態がトンネル状形態の有無という2状態で表されると仮定したモデル(剥離過程に状態変数を導入したモデル)を構築して理解した。

Research Products

• [Publications] Y.Yamazaki: "Dynamical-morphological property of adhesive tape in peeling"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 1618-1621 (2002)
• [Publications] A.Toda: "Thermo-mechanical coupling and self-excited oscillation in the neck propagation of PET films"Polymer. 43. 947-951 (2002)
• [Publications] K.Sato: "Physical mechanism of stick-slip behavior in polymer melt extrusion : temperature dependence of flow curve"J. Phys. Soc. Japan. 70. 3268-3273 (2001)
• [Publications] A.Toda: "Superheating of the melting kinetics in polymer crystals : a possible nucleation mechanism"Polymer. 43. 1667-1679 (2002)
• [Publications] A.Toda: "Periodically modulated driving force applied to polymer crystallization in a visco-elastic measurement with temperature modulation"Thermochim. Acta. 391. 81-86 (2002)
• [Publications] Y.Yamazaki: "Dynamics of granular flow through a vertical pipe under the control of inflow rate"J. Phys. Soc. Jpn. 71. 2859-2862 (2002)