高分子ポリマー材料の熱成形時における熱流動特性の非定常光学測定法の開発

近年の高性能高分子材料の開発が急速に行われており、加工時の熱的現象が数値シミュレーションにより解明が試みられている。しかし、熱成形時・作動時の熱流動特性を解明するためには、材料内での熱物性値の非接触・非定常かつ局所的測定法の開発が必要である。本研究では、その発端として、半無限長を仮定した高分子試料を作成し、ハロゲンランプを加熱源に用いてふく射熱流束を与えた場合の粉体状のトナーの"かさ密度"を指標とした有効熱拡散率の測定のための光学測定系の考案・作成・実測定を試み、以下の結論を得た。1.本研究による光学測定法により得られた有効熱拡散率は、従来の方法で得られた値と大差なく、測定法の妥当性が確認された。2.高分子トナーの有効熱拡散率は、"かさ密度"が大きくなるに従い、小さな値へと変化する傾向がある。3.トナーの有効熱拡散率は、粒子の充填率により変化するため、紙面上のトナー粒子の熱変形時の熱流動の解析において、この"かさ密度"をパラメータとする影響因子を導入し、影響を明らかにしてゆく必要がある。今後は、この"かさ密度"を厳密に定義できる手法を考案し、トナー層の面平均温度の同時測定と本光学測定法の各誤差因子についての実験解明を行い、より厳密な条件での正確な有効な熱拡散率の測定ができるように改良を加えていく予定である。

近年の高性能高分子材料の開発が急速に行われており、加工時の熱的現象が数値シミュレーションにより解明が試みられている。しかし、熱成形時・作動時の熱流動特性を解明するためには、材料内での熱物性値の非接触・非定常かつ局所的測定法の開発が必要である。本研究では、その発端として、半無限長を仮定した高分子試料を作成し、ハロゲンランプを加熱源に用いてふく射熱流束を与えた場合の粉体状のトナーの"かさ密度"を指標とした有効熱拡散率の測定のための光学測定系の考案・作成・実測定を試み、以下の結論を得た。1.本研究による光学測定法により得られた有効熱拡散率は、従来の方法で得られた値と大差なく、測定法の妥当性が確認された。2.高分子トナーの有効熱拡散率は、"かさ密度"が大きくなるに従い、小さな値へと変化する傾向がある。3.トナーの有効熱拡散率は、粒子の充填率により変化するため、紙面上のトナー粒子の熱変形時の熱流動の解析において、この"かさ密度"をパラメータとする影響因子を導入し、影響を明らかにしてゆく必要がある。今後は、この"かさ密度"を厳密に定義できる手法を考案し、トナー層の面平均温度の同時測定と本光学測定法の各誤差因子についての実験解明を行い、より厳密な条件での正確な有効な熱拡散率の測定ができるように改良を加えていく予定である。