二酸化炭素雰囲気下におけるポリオレフィンの物性制御および成形加工

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ポリオレフィン系高分子に発泡剤ガス(二酸化炭素等)を溶解させ,高分子を微細に発泡させる技術は,自動車・家電産業で,現在注目を集め,開発が必要とされる技術となっている.ガスが溶解することで,樹脂物性および結晶状態が大きく変化するため,これらの因子ならびに装置操作条件が,得られる発泡体の内部構造にどのような影響を与えるのかを明確に把握する必要がある.本研究では,ポリオレフィン系高分子が結晶性樹脂であること,ならびに,ポリマーの工業的な成形加工の大部分が非等温過程にあることに着目し,ポリマー中の結晶の存在が発泡成形加工プロセス(気泡核生成プロセスおよび気泡成長プロセス)に与える影響についての実験的検討,および,二酸化炭素が溶解したポリマーが非等温結晶化過程においてどのような速度で結晶化するのかについての実験的検討を行った.前者の発泡実験では,二酸化炭素をポリマーに溶解させたのち圧力解放により発泡させるプロセスについて,高圧薄層可視化セルを用いて結晶状態の異なるサンプルを同条件下で発泡させ,気泡核生成,成長の様子を光学顕微鏡(CCDカメラ装備)により観測することにより検討を行った.結果,サンプルの結晶化度が上昇すると粘弾性が変化し,気泡成長を妨げる可能性があること,結晶とアモルファスの界面が気泡核生成サイトになっている可能性があること,そして,結晶の存在が気泡の合一に影響を与えることが示唆された.また,二酸化炭素加圧下で溶融状態のポリマーを非等温下で結晶化させる過程において,二酸化炭素がポリマーの非等温結晶化速度に与える影響について高圧DSCによる実験的検討を行った結果,結晶化モデルにより,非等温結晶化速度のガス溶解による変化を推算できることが明らかになった.