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劣化分析・劣化評価
劣化分析・劣化評価
ゴム製品、プラスチック製品の劣化により生じる不具合として、例えば下図に示すような亀裂、割れ、剥離、変形、変色等がありますが、このような不具合発生を防止し製品の長寿命化を図るためには、多面的な劣化解析を行うことにより製品使用時に生じる劣化現象や各部材の劣化因子を正確に把握し、適切な劣化対策を講じることが必要不可欠です。本機構では、次表に示すような種々の分析手法を駆使することで劣化現象の把握、劣化因子の特定を行い、ゴム製品やプラスチック製品の長寿命化、劣化による製品不具合の再発防止のためのサポートをいたします。
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◆ゴム・プラスチック製品の劣化解析のための分析方法
| 分析・評価項目 | 主な分析方法 | 分析・評価項目 | 主な分析方法 |
|---|---|---|---|
| 外観及び表面形態 | デジタルマイクロスコープ 走査型電子顕微鏡（SEM） 原子間力顕微鏡（AFM） |
劣化構造解析、劣化度 | フーリエ変換赤外分光分析（FT-IR） X線光電子分光分析（XPS） 核磁気共鳴（NMR） |
| 材料組成 ポリマー量 カーボンブラック量 無機充てん剤量 |
熱重量測定（TG） | 分子量及び分子量分布 | ゲル浸透クロマトグラフィー（GPC） |
| 劣化誘引元素 | 電子線マイクロアナリシス（EPMA） エネルギー分散型X線分析（EDX） |
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| 不飽和結合（変色） | 紫外可視光分光分析（UV-Vis） | ||
| 有機系添加剤の分析 可塑剤 軟化剤 酸化防止剤 紫外線吸収剤 滑剤など |
フーリエ変換赤外分光分析（FT-IR） ガスクロマトグラフィー（GC） ガスクロマトグラフィー/質量分析（GC/MS） 高速液体クロマトグラフィー（HPLC） 液体クロマトグラフィー/質量分析（LC/MS） 核磁気共鳴（NMR） |
ラジカル種及び濃度 | 電子スピン共鳴（ESR） |
| 架橋構造、架橋密度 | 核磁気共鳴（NMR） 膨潤度測定 |
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| ガラス転移温度 融解及び結晶化温度 酸化開始温度 |
示差走査熱量測定（DSC） | ||
| 無機系添加剤の分析 充填剤 無機系難燃剤 無機顔料など |
フーリエ変換赤外分光分析（FT-IR） 電子線マイクロアナリシス（EPMA） 蛍光X線分析（XRF） X線回折（XRD） 誘導結合プラズマ発光分光分析（ICP/AES） 誘導結合プラズマ質量分析（ICP/MS） |
熱分解速度 熱分解温度 |
熱重量測定（TG） |
| 結晶構造、結晶化度 | X線回折（XRD） 示差走査熱量測定（DSC） ラマン分光 密度測定 |
◆多面的・総合的に調査を実施することの重要性
ゴム・プラスチック材料の劣化状態を明らかにするためには、様々な分析手法を用いて多面的に解析することが重要です。CERIでは専門家が多種多様な分析機器を駆使して多面的・総合的に劣化解析を行うことで、劣化により生じるゴム・プラスチックの一次構造から高次構造までの変化に加え、ゴム・プラスチック製品に生じる物性・組成の変化を解明できる体制を整えています。CERIチャンネルはこちら
例として、キセノンウェザーメーターにより促進劣化処理を施したポリアミド樹脂（PA）の劣化解析結果を示します。FT-IR法は高分子材料の劣化解析に最もよく用いられる分析手法の一つですが、試料や劣化状態によっては下図のように化学構造変化が明瞭に認められないことがあります。本試料の場合、GPC法、DSC法、XRD法を組み合わせることで、PAの劣化状態をより詳細に解析することができました。
◆劣化に関する研究活動
本機構ではゴム・プラスチック材料の専門家集団として劣化に関する研究も実施しており、劣化現象の把握及び劣化メカニズムの解明、新規劣化検出法の開発などに取り組んでいます。2011年には、長年にわたる研究により、熱、光、水、オゾン、銅害など多種多様な環境劣化に対するゴムの劣化評価法を体系化するとともに、劣化対策を提案することでゴム製品の品質向上に貢献した業績が評価され、以下に示す日本ゴム協会賞を受賞しています。
◆第23回日本ゴム協会賞 受賞
受賞業績「ゴム材料のトラブル解決に向けた劣化評価のための分析手法のシステム化」
◆第40回スガウェザリング技術振興財団 科学技術功労賞 受賞
岩瀬由佳「製品の使用環境を想定したゴム材料のオゾン劣化に関する研究とその標準化」
◆劣化現象に関する主な研究論文発表例
残存過酸化物によるEPDMの劣化に関する研究論文
オゾン劣化に関する研究論文
オゾン水による劣化に関する研究論文
光劣化に関する研究論文
加硫時においてゴム中の水分が加硫特性及び劣化に及ぼす影響に関する研究論文
劣化検出法に関する研究論文
◆劣化現象に関する主な学会発表例
オゾン劣化に関する研究発表
過酸化物架橋EPDMの劣化に関する研究発表
老化防止剤・酸化防止剤に関する研究発表
劣化分析法に関する研究発表
高圧水素曝露による劣化に関する研究発表
その他の研究事例についてはこちらをご覧ください。
