コンテンツに飛ぶ | ナビゲーションに飛ぶ

  • 日本語
  • English
 
現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学研究科 化学工学専攻 化学材料プロセス工学

化学材料プロセス工学

JA | EN

科目ナンバリング
  • G-ENG17 5H021 LJ76
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 1.5 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 水4
教員
  • 大嶋 正裕(工学研究科 教授)
  • 長嶺 信輔(工学研究科 准教授)
  • 引間 悠太(工学研究科 助教)
授業の概要・目的 化学材料(特に高分子材料)のプロセッシング過程での物質移動現象(拡散・吸着)ならびにレオロジーについて,材料の構造や物性との関連をつけながら講述する.特に,プラスチック成形加工プロセスを中心として,製品の機能と材料の構造の相関ならびに構造の発現機構と物質移動およびレオロジーとの相関について述べる.
到達目標 汎用的な熱可塑性ポリマー(PP,PE,PMMA,PS,PC,PLA等)がどのようなものかわかる。ポリマーの熱的物性(Tg,Tc,Tm)が何か、その測定の仕方、測定データの読み方を知る。熱可塑性ポリマーの粘弾性特性(G’、G)が何か、その測定の仕方、測定されたレオロジーデータから、そのポリマーの構造特性(絡み合い、分子量、分岐、ブレンド)の読み取り方を学ぶ。それらの物性が、成形加工時に、流れ、固化等に減少にどのように影響するかを可視化映像を見て、視覚的に学ぶ。
授業計画と内容 高分子材料の分類と成形加工法(1回)
汎用樹脂PE,PP,PLA,PC,PS,PVCの見極め方を通して樹脂の物性の違いと分類について復習する.また,それらの成形技術について簡単に紹介する.

熱可塑性高分子の状態(1回)
高分子材料の圧力,体積,温度の因果関係について説明する.また,その表現モデルとして,いくつかの状態方程式について解説する.

高分子の熱物性(2回)
熱可塑性ポリマーには、ガラス転移温度、結晶化温度、融点など熱的な転移温度があること、その測定方法として、熱示差分析があることを学ぶ。熱分析の測定データから、対象とするポリマーのどのような特性が読み取れるかを学ぶ。実際の成形時には、急速な冷却場にポリマーがおかれる。そのときの結晶化挙動が、緩慢な冷却過程とどのように違うかについて、最新のチップ型熱分析装置のデータを使って解説する。

高分子材料の粘弾性特性(2回)
ポリマー材料には粘性と弾性が共存すること、それに伴って起こる流れの非線形現象(ダイスウエル、ワイゼンベルグ効果)について学ぶ.また,粘弾性を表現する(構成方程式)として,Maxwell,Voigtモデル,パワー則について学ぶ。線形粘弾性データ(レオロジーデータ)をどのような装置で得られるか学び、その測定データからそのポリマーの構造特性(絡み合い、分子量、分岐、ブレンド)の読み取り方を学ぶ

高分子成形加工における基本的な流れ(1回)
高分子材料加工の基本は,溶かす,流す,賦形するであることを解説し,加工プロセスに見られる材料の2種類の流れ(牽引流れ、圧力流れ)について支配方程式とともに解説する.授業では最初,方程式を解いて速度分布を実際に計算してみるが,最終的には,方程式を解かずとも速度分布の形状が推定できるようにする.

高分子成形加工の内部で起こる流動現象(1回)
高分子の成形加工装置のなかで起こる流動現象・発熱現象を成型機内部の可視化映像を通して、学ぶ。その現象に、熱物性・粘弾性物性がどのようにかかわるかについて学ぶ

相分離と構造形成(2回)
2成分系の相分離について学ぶ。系全体の自由エネルギーを最小にするように相の数や各相の組成が決定されることを復習する。また相分離のメカニズムとしてスピノーダル分解、核生成・成長について解説し、それらに基づく材料の構造形成について紹介する。

相分離が絡む高分子成形加工(1回)
相分離現象が絡む高分子成形加工技術として、凍結・紡糸・発泡成形について概説し、高分子の基本物性と装置の操作条件(成形場の条件)と装置が融合してはじめてものが作れることを知る。

学習到達度の確認(1回)
授業時間中ならびに時間外での演習問題を通じて、理解度を確認する。
成績評価の方法・観点 中間試験40%,期末試験60%
履修要件 学部配当科目「移動現象論」を履修していること,または同等の知識を有することが望ましい.
授業外学習(予習・復習)等 必要に応じて連絡する。
教科書
  • 授業で配布する講義ノートを使用する.
参考書等
  • Agassant, J.F., Polymer Processing: Principles and Modeling