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【講座の趣旨】
プラスチックは金属、セラミクスと肩を並べる3大材料の一つと言われています。プラスチックは他の材料と比べて、軽量でかつ比較的低い温度で成形できるために様々な成形加工法が開発され、日用品から輸送機器に至るまで広域な分野で使用されています。本講義では、まずプラスチックの力学特性に関する基本的な項目について、理論を交えながらご紹介します。そこから本講義のトピックである複合化による耐衝撃性に焦点を当てて解説し、今まで得てきた研究成果の一部を実例として紹介しながらプラスチックの耐衝撃性改善技術を詳しく解説します。
※本講義では数式が多数出てきますが、感覚で理解できるように丁寧に解説していきます。
【習得できる知識】
・プラスチックの力学特性に関する基礎知識と適切な評価方法
・繊維強化プラスチックやポリマーブレンドの力学特性に関する基礎知識
・繊維強化プラスチックの高強度化技術
・ポリマーブレンドの相容化メカニズム
１．力学の基礎
1.1 力学とは?
1.2 力の分類
1.3 応力やひずみの概念
1.4 プラスチックの力学特性に関する負荷速度依存性
1.5 耐衝撃性とは?
２．熱可塑性プラスチックの力学特性評価
2.1 3点曲げ試験
(1)降伏開始応力
(2)弾性率
(3)ポアソン比
2.2 引張試験
(1)破断伸び
2.3 ノッチ付き衝撃試験
(1)ノッチ付き衝撃強さ
(2)4つの破壊形態
2.4 ビッカース硬さ試験
(1)降伏開始圧縮応力
３．高分子/繊維複合材料の界面力学特性評価
3.1 ショートビームせん断試験
(1)繊維配向角
(2)界面せん断強さ
3.2 引張試験
(1)界面強さ
(2)界面せん断強さと界面強さの関係
3.3 ノッチ付き衝撃強さと界面せん断強さの関係
3.4 示差走査熱量測定
(1)固化温度
(2)自由体積
４．応用編：複合化による熱可塑性プラスチックの耐衝撃性改善手法事例
4.1 ポリマーブレンド
(1)エラストマーブレンドによる破壊じん性改善
実例1：ＰＳ/ＳＥＢＳ
(2)硬質プラスチックブレンドによる延性化
実例2：ＰＰ/ＰＳ
(3)相容化剤添加による延性化
実例3：ＰＰ/ＰＳ/ＳＥＢＳ
(4)反応性添加剤による破壊じん性改善
実例4：ＰＣ/ＡＢＳ
4.2 繊維強化
(1)繊維の引抜けによる破壊じん性改善
実例1：ＰＰ/長繊維ＡＦ
実例2：ＰＰ/短繊維ＧＦ/ＭＡＨ-ＰＳ
(2)繊維とナノフィラーとの併用による破壊じん性改善
実例1：ＰＰ/短繊維ＧＦ/ＣＮＦ
実例2：ＰＰ/短繊維ＧＦ/ＣＮＴ
５．まとめと質疑応答
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