【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23YG0046

利用課題名 / Title

ひずみ硬化性の異なるPPを用いた多層流動における不安定流動のその場観察

利用した実施機関 / Support Institute

山形大学 / Yamagata Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

多層,フィルム,押出,成形,成形/ Molding,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology,高強度・生分解性プラスチック/ High-strength, biodegradable plastic,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology,高強度・生分解性プラスチック/ High-strength, biodegradable plastic

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

堀部 朔哉

所属名 / Affiliation

山形大学工学部高分子・有機材料工学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

YG-001：ツインドライブ型レオメータ
YG-005：フィルム加工性その場可視化システム装置群

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

現在、様々なフィルム製品があるが、その多様化により用途に応じた機能や高い性能が要求される。そのため、単体の樹脂だけでは要求にこたえることが難しいため、いくつかの樹脂を積層させる多層化が行われている。その多層化技術の一つとして共押出法というものがあるが、しばしば界面荒れが発生することが古くから知られている。しかし、金型の中の流れは高温、高圧条件下のブラックボックスになっており、多層不安定流動の界面の大きな障害として立ちはだかっている。XYZ空間を精密に移動できるトラバーサと可視化システムにより粒子画像流速測定(PIV)を行うことで流速分布を求め、その結果から多層流動の不安定流動を生じる原因を探ろうとしている。本研究ではまず単層流の安定な速度分布を計算値と比較し、その後に多層流の速度分布測定にのぞむ。

実験 / Experimental

試料はSHPP(MFX3、日本ポリプロ MFR 8.0g/10min)に蛍光粒子(Day Glo T-18N シグナル・グリーン、AR BROWN)を0.05wt％ドライブレンドした。フィルム成形は、二軸押出機と可視化場度を設けたスリットダイ（幅20m、厚み 2mm）を用いて吐出量は2.38g/minで行った。本研究ではフィルム加工性その場可視化システム装置群（装置ID：YG-005）により、焦点面以外のいわゆるピンぼけ像の重畳を排除し、高速スキャンにより視野内を2次元に高速撮影でき、高解像度の局所的な画面スライスが得られる共焦点観察法を用いる。PC上でトラバーサを制御して観察面を決め、耐圧ガラスを通してレーザーを照射し、あらかじめ材料に少量添加された蛍光剤から励起された光を共焦点顕微鏡と高速カメラにより2次元画面スライスを得ることができる。この撮影を一定の間隔で行うことで撮影された蛍光粒子の移動距離と時間から速度を計算する。測定箇所はダイの出口付近で幅は中央、厚み方においてy=0としy=0.5,0,-0.7で撮影を行った。撮影速度はそれぞれ150,200,100Hzとした。撮影した共焦点画像から速度をそれぞれの測定場所で3点計算し平均を求めた。

結果と考察 / Results and Discussion

図はべき乗流体として理想の流速分布を求めたもの（実線）と可視化装置によって測定した流速（シンボル）を示している。縦軸はダイの厚み中央を0としたｙ座標、横軸は速度を表している。流速分布と比べると測定した速度は少し低いが、中央部の流速が最も早く、壁面が近いと遅くなることが定性的に示せた。今後は多層流動にすることで界面付近の流速分布とフィルムの界面荒れに関連があるか検討を行う必要がある。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図 ひずみ硬化性PP（SHPP）の伸長粘度の過渡応答

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件