分析 前処理 書籍
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☆高分子材料の開発者・分析,試験担当者は必見!  新規材料を試験する時に、まずこの1冊!

≪豊富な測定条件、試験事例から学ぶ!≫

高分子材料の
耐久性・信頼性試験 ノウハウ集

〜各物性ごとの『劣化/破壊メカニズム』 『不具合事例』〜

発 刊:2012年1月31日  体 裁:B5判 413頁  定 価:84,000(税抜)

※上製本が絶版につき、オンデマンド版30,000円(税抜)

■ 本書のポイント(こんな疑問、問題点に迫ります)

☆こんなことものってます!
 ・全国各地での高分子材料の屋外暴露試験と促進暴露試験
 ・成形加工中のポリマーの加水分解
 ・熱湯中での耐加水分解試験
 ・酸・アルカリ環境下でのプラスチック材料腐食劣化メカニズム
 ・プラスチックの不安定破壊
 ・電気製品ハウジング内面にクラック発生した
 ・スクリーン印刷したらクラックが発生した
 ・成形品の高速変形における強度設計
 ・熱可塑性プラスチックの高速衝撃試験と試験データ
 ・フィラー充填複合体の絶縁破壊
 ・定量的な難燃性の評価・試験法と規制の現状

◎物性と構造の相関を解説!データ解釈にも役立つ!
◎各要因ごとに劣化、破壊の発生メカニズムを解説!
◎装置、条件によるデータの違いとは?
◎豊富な試験事例と測定データを掲載、 材料設計、新規材料開発に活かす!
★こんな方におすすめ!
  ・劣化メカニズムがよくわからない!解析したい!
  ・破壊、劣化などの不具合の原因を知りたい!
  ・クレーム、トラブル対策をしたい
  ・データのバラツキをなくしたい
  ・簡単にいつもと違う物性を調べたい!
  ・的確な寿命試験・信頼性試験を行いたい!
■ 執筆者【敬称略】
北見工業大学
滋賀県東北部工業技術センター
住友化学(株)
オムロン(株) 
(地独)北海道立総合研究機構
(財)日本ウエザリングテストセンター
(財)化学物質評価研究機構 
(財)化学物質評価研究機構 
神奈川大学 
富士ゼロックス(株) 
東京工業大学
(株)東洋精機製作所
中谷 久之
宮川 栄一
細田 覚
森井 真喜人
金野 克美
高根 由充
大武 義人
仲山 和海
西本 右子
八百 健二
久保 内昌敏
近藤 俊一

名古屋市工業研究所
金沢大学 
山形大学 
本間技術士事務所 
(地独)東京都立産業技術研究センター
拓殖大学
出光興産(株)
早稲田大学
三重大学
(財)電力中央研究所 
京都工芸繊維大学

足立 廣正
新田 晃平
石川 優
本間 精一
安田 健
笠野 英秋
竹田 英俊
大木 義路
飯田 和生
岡本 達希 
大越 雅之

 
■ 目 次 
◆ 第1章 劣化メカニズムと評価技術
□ 1節.高分子材料の劣化メカニズム・劣化要因とその評価法

1.自動酸化劣化機構
2.その他の劣化機構
3.劣化の評価方法
 3.1ケミルミネッセンス法による劣化開始段階の測定
 3.2その他の劣化測定方法


□ 2節.高分子材料の劣化と物性に及ぼす影響

1.劣化による化学構造の変化
 1.1分子量分布 1.2結晶構造
 1.3活性化エネルギー
2.劣化による構造変化が力学物性に及ぼす影響
3.劣化高分子の再製による力学物性と分子量分布への影響
 3.1融解熱の変化
 3.2再製フィルムの応力−ひずみ挙動
 3.3再製フィルムの分子量分布

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◆ 第 2章 耐候性試験と寿命予測

□  1節.樹脂材料の劣化要因と寿命予測

1.まえがき
2.樹脂材料の劣化現象
3.光学系樹脂材料の劣化モード
4.光学用樹脂材料の評価
 4.1評価サンプルと評価方法
 4.2評価結果
 4.3劣化現象の検討
 4.4化学変化
 4.5劣化メカニズムの推定


□ 2節.全国各地での高分子材料の屋外暴露試験と促進暴露試験

1.暴露試験事例と劣化予測
 1.1劣化予測の概念と予測方法
 1.2全国における耐候性試験
  ・参加機関 ・暴露試験方法
 1.3屋外暴露試験結果と劣化予測
  ・気象との関係
  ・ABSおよびPPの劣化予測
1.4促進暴露試験結果と劣化予測
  ・ABSの劣化予測 ・PPの劣化予測
1.5屋外暴露試験と促進暴露試験の関係
2.カルボニルインデックスによる劣化予測
2.1カルボニルインデックスとは
2.2全国におけるカルボニルインデックス
2.3気象データとの関係
 ・気温とCI ・CIと日射量
 ・CIと日照時間 ・CIと湿度および降水量
 ・重相関分析による気象との関係
2.4促進暴露との関係


□ 3節.耐候性試験のポイ ントと各条件設定

1.屋外暴露試験のポイント
2.促進耐候性試験のポイント
 2.1促進耐候性試験の条件
 ・光源の種類 ・光源の強さ
 ・温度 ・水分
 2.2試験機の管理
3.耐候性試験の事例
 3.1屋外暴露試験とキセノンアークランプ試験
 3.2紫外線量による屋外暴露との関係


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◆ 第3章 水劣化メカニズムと試験技術

□ 1節.高分子材料の水劣化メカニズムと試験技術

1.高分子材料の劣化と水吸着性
2.高分子の劣化と水の関係(特に酸化防止剤の流出)
 2.1酸化防止剤の加硫ゴムからの流出
 2.2酸化防止剤の定量分析
 2.3ポリプロピレン(PP)の水中での劣化現象
3.ポリマーの加水分解
4.成形加工中のポリマーの加水分解
 4.1プラスチックの場合 4.2ゴムの場合
 ・未架橋ゴム中の水分と架橋曲線の関係
 ・未架橋ゴム中の水分が架橋ゴムの化学構造に及ぼす影響
 ・水分の架橋反応促進メカニズム
 ・未架橋ゴム中の水分が熱老化に及ぼす影響のまとめ
5.ポリマー中の水分測定方法
 5.1カールフィッシャー法による水分測定
 ・加熱気化法による前処理
 ・容量滴定法
 ・カールフィッシャー法による水分測定を行う場合の注意点
 ・ゴム、プラスチックの適切な水分測定条件
 5.2乾燥(加熱)減量法による水分測定
6.加硫ゴム・水劣化の分析評価試験方法
 6.1外観観察 6.2硬度測定
7.フッ素ゴムの温水(80℃)劣化

□ 2節.高分子の水劣化メカニズムと水・湿度による変色・劣化と分析・評価技術

1.高分子の水による劣化とそのメカニズム
1.1高分子と水の関わり  
  ・水溶性高分子と水
  ・高分子の吸湿・吸水性 ・成型時のトラブル
1.2高分子の劣化と水の関係
 ・高分子の劣化と水の関わり ・加水分解
 ・加水分解以外の例      ・耐候性試験における水の影響
2.高分子の水・湿度による変色・劣化と分析・評価技術
 2.1劣化の原因究明とその対策のための分析
 2.2機器分析からわかること 2.3新しい分析技術の例
 ・表面分析 ・分子量 ・分光分析

□  3節.加水分解試験の進め方とその事例

1.耐加水分解試験方法の例
 1.1通常条件での耐加水分解試験
 1.2熱湯中での耐加水分解試験
 1.3耐湿熱試験
2.高分子材料を実際に製品に使用する場合の加水分解
 2.1添加剤による高分子材料の加水分解促進
 2.2ポリマーアロイの加水分解への影響

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◆ 第4章 薬品劣化メカニズムと耐薬品性試験
□  1節..薬品劣化メカニズムと不具合事例

1.酸・アルカリ環境下でのプラスチック材料腐食劣化メカニズム
1.1物理的劣化 ・環境剤の浸入挙動  
  ・物理的劣化における可逆性 ・親和性
1.2化学的劣化 ・腐食の3形態  
  ・化学反応が早い系 ・拡散・浸入が早い系
1.3動的環境による劣化
  ・温度勾配による水蒸気拡散減少 ・応力・流動による劣化促進
2.耐薬品性の評価手法
2.1従来より行われてきた方法 ・非破壊検査  ・破壊検査
2.2新しい手法,将来の技術・実用化に入った非破壊検査
  ・実用化が期待される検査,評価技術
  ・オンラインヘルスモニタリング
3.耐薬品劣化事例
3.1界面の劣化 ・ふくれ  ・剥離,浮き
3.2バルクの劣化 ・膨潤,軟化  ・割れ  ・変形
3.3 表面の劣化 ・変色,白化  ・チョーキング
3.4 強化材の劣化 ・強化繊維  ・フィラー


□ 2節.プラスチックの劣化によるぜい性化とその抑制

1.プラスチックの劣化によるぜい性化の機構
 2.1プラスチックの不安定破壊
 2.2薬液劣化による高分子材料のぜい性化
3.ポリマーブレントによるタフネスの改善機構
 3.1ブレンドによるタフニングの機構
 3.2劣化によるぜい性化のポリマーブレンドによる抑制


□ 3節.耐薬品性とケミカルストレスクラック

1.薬品に対するプラスチックの基本特性
 1.1浸透・拡散 1.2膨潤・溶解      1.3化学的分解
 1.4ESC
2.耐薬品試験法
2 .1JIS規格における耐薬品試験法
 2.2応力下の耐薬品性試験
  1)定ひずみ下のESC試験法
   @ベントストリップ法 A4分の1だ円法
   B曲げ定ひずみ法 C定引張ひずみ法
  2)定応力下のESC試験方法
   @定応力試験法 AC型試験片による方法
3.応力下における耐薬品挙動
 3.1ESC(ケミカルストレスクラック)  3.2薬液中のクリープ破壊
 3.3トラブル事例
  事例Tインサート金具周辺にクラックが発生した。
  事例U櫛成形品にクラックが発生した
  事例V電気部品が白化し、クラックが発生した  
  事例Wタップねじ加工した部分からにクラックが発生した。
  事例X電気製品ハウジング内面にクラック発生した
  事例Yスクリーン印刷したらクラックが発生した



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◆ 第5章  静的破壊メカニズムとその破壊事例


□ 1節.高分子構造と力学物性の相関および構造の評価・解析

1.一軸延伸挙動 
 1.1応力-ひずみ挙動の温度・延伸速度依存性
2.降伏挙動 2.1ラメラクラスターモデル
3.ネッキング現象 
 3.1ネック発現 3.2ネックの形成
4.破壊特性 
 4.1破損包絡曲線 4.2破壊機構解析


□ 2節.プラスチックの破壊メカニズム

1.構造体のひずみの拘束と変形の安定性
2.ひずみの拘束の小さな境界条件での変形
3.強いひずみの拘束の下での変形と破壊
 3.1切り欠きの応力分布   3.2ボイドの形成による不安定破壊
 3.3切り欠きからの破壊 3.4破壊様式の変化
  ・試験温度、変形速度そして分子量の効果  
  ・ひずみの拘束の効果
4.成形品の高速変形における強度設計

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◆ 第6章 衝撃特性への影響因子と衝撃試験

□ 1節.プラスチックの衝撃試験法と衝撃特性

1.プラスチックの衝撃試験法
 1.1.シャルピー衝撃試験法 1.2アイゾット衝撃試験法
 1.3引張衝撃試験法 1.4パンクチャー(puncture)衝撃試験法
2.衝撃特性
 2.1衝撃破壊様式 2.2測定条件と衝撃強度
3プラスチックの衝撃特性
 3.1分子構造と衝撃強度 3.2分子量と衝撃強度
 3.4添加剤、着色剤などと衝撃強度
4.複合材料の衝撃強度事例
 ・ゴム(エラストマー)系ポリマーアロイ ・繊維強化材料


□ 2節.プラスチック材料の衝撃特性試験事例と破断面観察

1.材料と試験片 2.試験方法
3.結果と考察
 3.1ポリプロピレンの特性
 3.2アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン供重合体(ABS)の特性
 3.3ポリカーボネートの特性
 3.4衝撃試験後の破断面の観察


□ 3節.熱可塑性プラスチックの高速衝撃試験と試験データ

1.高速衝撃試験
 1.1試験法の原理
 1.2試験装置
2.衝撃特性の評価方法
3.試験データ


□ 4節.高速材料試験による衝撃強度評価

1.高速材料試験機の概要
2.測定例
 2.1屋外暴露による劣化の影響
 ・試験片      
 ・暴露試験片の強度低下挙動の評価結果
 ・破面観察
2.2応力集中の影響
 ・試験片 ・応力集中依存性の評価結果
2.3疲労荷重による損傷の影響
 ・試験片 ・残存衝撃強度の評価結果


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◆ 第7章 電気特性試験と絶縁破壊メカニズム


□ 1節.電気特性試験・絶縁破壊試験

1.絶縁性高分子の電気的性質の基礎的理解
1.1誘電分極と複素誘電率
 ・誘電体の分極現象
 ・誘電分極の種類
 ・複素誘電率   
 ・比誘電率と比誘電損率の関係式
1.2電気伝導と電気抵抗
 ・絶縁体のエネルギー帯構造 ・絶縁体にも電流が流れる理由
 ・有機高分子絶縁材料の難しさ ・電荷の種類
2.絶縁破壊と絶縁劣化
2.1絶縁破壊 ・各破壊機構の理論
2.2絶縁劣化
 ・高分子絶縁材料に特徴的に起こる各種の劣化
 ・電圧印加によって引き起こされる絶縁劣化
3.誘電的性質の測定技術
3.1測定原理  
  ・等価並列回路   
  ・等価直列回路
3.2測定法    
  ・低周波域   
  ・高周波域
4.電気抵抗の測定技術
4.1電気抵抗の測定の難しさ  
4.2電気抵抗の測定法と注意点
5.絶縁破壊や劣化の測定法と防止法
5.1測定法と注意点
 ・絶縁破壊電圧
 ・絶縁劣化耐性の試験法
5.2絶縁破壊と劣化の防止法


□ 2節.高分子電気絶縁材料に対するフィラーの効果,破壊事例

1.部分放電の発生とトリーの進展
2.フィラー充填複合体でのトリー進展
3.フィラー充填複合体の絶縁破壊

□ 3節.高分子絶縁材料の部分放電劣化および破壊事例

1.部分放電現象の基礎
1.1部分放電劣化現象
1.2部分放電の測定法
1.3部分放電特性量
2.高分子絶縁材料劣化と部分放電特性
2.1各種モデル電極による部分放電特性
2.2部分放電からの絶縁劣化・破壊


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◆ 第8章 難燃メカニズムと燃焼・難燃試験

□  1節.高分子材料の難燃メカニズム

1.難燃樹脂材料とは
2.樹脂材料の難燃機構と難燃化技術概要
3.樹脂材料の難燃化と事例
 3.1樹脂材料の燃焼特性
 3.2難燃処方
 3.3リン系難燃剤の利用
 3.4無機系難燃剤の利用
 3.5ナノコンポジットの利用   
 3.6PLAの難燃化における課題


□ 2節難燃性の評価・試験法と規制の現状

1.樹脂材料の難燃試験
 ・コーンカロリメータ(CCM) 
 ・限界酸素指数(LOI)  
 ・UL-94
2.UL-94
3.その他の試験方法と用途ごとの試験
 3.1電線ケーブル 3.2事務機器    
 3.3半導体封止材料
 3.4建築材料 3.5車両材料
4.規制の現状


□ 3節燃焼試験と装置の上手な活用

1.従来の難燃性評価試験
 1.1酸素指数測定
 1.2UL燃焼試験
 1.3繊維燃焼試験
 1.4自動車用内装材料試験
2.コーンカロリメータによる難燃化技術
3.最近の難燃化技術,燃焼評価装置
 3.1輻射熱に対する着火エネルギの測定
 3.2高機能型UL燃焼
4.燃焼試験法規制
 ・建築基準法 
 ・鉄道車両材料試験

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◆ 第9章 耐熱性試験とその事例


□ 1節.動的粘弾性測定による高分子材料の耐熱性の評価

1.動的粘弾性測定と耐熱性
2.試料と実験方法
3.結果と考察
 3.1ビーズ法ポリスチレンフォーム
 3.2熱硬化性ポリウレタンエラストマー
 3.3工業用ホース

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高分子 信頼性試験 書籍