地方独立行政法人大阪産業技術研究所 - 当法人は、(地独)大阪府立産業技術総合研究所と(地独)大阪市立工業研究所が統合し、平成29年4月1日にスタートしました。研究開発から製造まで、企業の開発ステージに応じた支援を一気通貫で提供し、大阪産業の更なる飛躍に向け、大阪発のイノベーションを創出します。

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プラスチック成形工学研究室

射出成形を中心とした熱可塑性プラスチックの成形加工に関わる技術開発、ならびに耐候性や導電性など優れた機能を有するプラスチックの創製を目指したポリマーブレンドに関わる技術開発を行っています。また高分子の高次構造と成形品の耐熱性との関連性に代表されるような基礎と実用性能のリンクを目指した先進的な研究も行っています。新製品の開発研究、成形不良対策、物性試験・流動性試験・促進耐候性試験、成形品内部構造の解析、コンピュータを用いた流動解析(CAE)などについても対応します。


担当者

 ・平野 寛     総括研究員 研究室長(兼務)
 ・東 青史     主任研究員
 ・籠 恵太郎    主任研究員
 ・垰 幸作     研究員
 ・桑城 志帆    研究員
 ・山田 浩二      研究部長

対応領域

業   界:プラスチック製品製造業、プラスチック製品を使用するあらゆる産業

素材・技術:熱可塑性プラスチック、エンジニアリングプラスチック、繊維強化プラスチック、ナノカーボン複合材料、射出成形、押出成形、リアクティヴプロセシング、コンパウンディング、ポリマーブレンド、材料物性評価・分析、金型内流動解析、微細構造観察

研究内容

光安定剤を含む相溶化剤を用いた高耐候性ポリマーブレンドの開発

 ポリプロピレン(PP)とポリアミド(PA)を組み合わせたポリマーブレンドは、強度と耐衝撃性を兼ね備え、様々な分野で使用されています。このポリマーブレンドが屋外で使用される場合、紫外線による光劣化などが生じるので、製品には耐候性が必要とされます。
 ポリマーブレンドの光劣化では、一つのポリマー相で生じた劣化生成物がもう一つのポリマー相の劣化を引きおこすことが知られています。本研究では、そのようなポリマーブレンドに特徴的な光劣化を抑制するため、光安定剤を含む相溶化剤を作製してポリマーブレンドに添加し、耐候性の高いポリマーブレンドの開発を行いました。

ナノカーボン材料の局在化による高機能複合樹脂の開発

 カーボンナノチューブ(CNT)をはじめとするナノカーボン材料は、導電性や電磁波吸収性などの特性を樹脂に付与するナノコンポジット素材として用いられてきています。また近年、ナノグラフェンなど新規ナノカーボン材料も合成、生産されてきており、それらを用いた複合樹脂はユニークな特性を有するものとして注目されています。
 非相溶性の樹脂をブレンドすると相分離が生じますが、このような系にナノカーボン材料を添加すると、樹脂の組み合わせにより、一方の樹脂相、若しくは樹脂界面にナノカーボン材料が局在化する現象が起こります。それによって、局所的にナノカーボン材料の濃度が大きくなり、極少量の添加でナノカーボン材料に由来する特性が発現、向上する場合があります。
 本研究では、この性質を利用して、高機能複合樹脂の開発を目指しています。例えばポリカーボネート(PC)とポリスチレンのブレンドにCNTを添加すると、CNTはPCに局在化して、光を透過しつつ導電性を有する樹脂ができました。

非晶性プラスチックの高次構造と耐熱性の関係に関する研究

 プラスチック成形品の耐熱性向上は、用途範囲の拡大に非常に重要です。耐熱性を向上させるにあたって、高分子の構造と耐熱性の関係に関して古くから研究されていますが、非晶性プラスチックにおける高次構造と耐熱性の関係についてはいまだ未解明な部分が多く残されています。
 本研究では、高次構造として分子配向ならびに自由体積(高分子鎖間の空隙)に着目し、耐熱性(荷重たわみ温度)との関係について研究しています。

ウェルドラインに起因するメタリック調プラスチック製品の外観不良抑制に関する研究

 プラスチック製品にメタリックな色調を与える目的でアルミフレークの添加が多用されています。射出成形においては、金型内の樹脂合流部におけるウェルドラインが外観不良となる場合があります。特にアルミフレークはウェルドラインに沿って黒条を生じるため、外観を著しく損なうことが問題となっていました。
 当研究室では、合流のタイミングを任意に制御できる新たな金型を試作しました。これにより最適な合流パターンが見いだされ、さらに金型温度や流動速度などの条件を最適化することによって、黒条の発生を抑制することに成功しました。

ラマン分光法を用いた射出成形品の高次構造解析

ポリスチレン(PS)やPPなどの射出成形品のウェルドライン周辺における分子配向状態をレーザーラマン分光法で評価し、以下の知見を得ました。
・樹脂温度、射出速度などの主要な成形条件によって配向度は大きく変化しました。
・成形品の部位によって配向状態は著しく変化しました。
・アニーリング(成形品の内部応力を除去するために行われる熱処理)によって分子配向が緩和する様子を実際に観察できました。

トピックス

最近の主要研究成果

受賞

 1. 第28回成形加工シンポジア’20 ベストポスター賞 (2020年12月)

研究成果

最近の主要研究成果(抜粋)

特許

  1. 特許6201135プラスチック成形品のサンドイッチ成形方法
  2. 特開2018-145310 シラン変性オレフィン系樹脂の製造方法および樹脂シートの製造方法
  3. 特開2018-145308樹脂シートおよび太陽電池モジュール
  4. 特開2018-145307樹脂シートおよび太陽電池モジュール
  5. 特開2018-145287樹脂シートおよび太陽電池モジュール
  6. 特開2014-148616ポリプロピレン樹脂組成物

論文

  1. 材料, Vol. 70, No. 1, pp. 11-16(2021). ポリスチレン成形品の熱処理による動的粘弾性の変化と耐熱性の関係
  2. 科学と工業, 87(9), 319(2013). ポリエチレンナフタレートブレンドによるポリアミド66 の耐候性向上の研究

総解説

  1. 科学と工業, 95(3), 90(2021). ポリプロピレンの大気暴露試験と促進暴露試験との相関
  2. “初心者向け技術講座 : 射出成形 Vol.1”,プラスチックタイムス, No.129, pp. 6-8, 2021年1月 日本合成樹脂技術協会
  3. “初心者向け技術講座 : 射出成形 Vol.2”,プラスチックタイムス, No.130, pp. 6-7, 2021年2月 日本合成樹脂技術協会
  4. “初心者向け技術講座 : 射出成形 Vol.3”,プラスチックタイムス, No.131, pp. 5-6, 2021年3月 日本合成樹脂技術協会
  5. 成形加工, 30(3), 117(2018). カーボンナノチューブの局在化を利用した導電性樹脂の開発
  6. 日本接着学会誌, Vol. 47, No.11, PP. 438-443(2011). 顕微ラマン分光法 : 分子配向測定への応用

著書

  1. ”樹脂硬化過程中の体積変化率と応力の連続測定”,重合開始剤,硬化剤,架橋剤の選び方、使い方とその事例,p.511-523,2021年5月 技術情報協会
  2. ”高分子のミクロ構造と物性、力学的性質、電気的性質、成形加工序論、PVAc・PVA・PVF・PVB、メタクリル樹脂、PE・EVA・EVOH、PP、ポリアミド、PC、LCP、配合剤、射出成形、押出成形、吹込成形、熱成形、ポリマーアロイ、試験法、プラスチックのリサイクルなど(分担43/103項目)”,プラスチック読本,第22版,2019年6月 プラスチックスエージ
  3. ”射出成形における異方性の発現とラマン分光法による評価”, 高分子の残留応力対策,p.259-268,2017年2月 技術情報協会

外部資金

(JST 未来社会創造事業 2019-23年度)

連絡先 9:00~12:15/13:00~17:30(土日祝・年末年始を除く)

( ★を「@」に変更してください )
  • 平野 寛
    hirano★omtri.or.jp
  • 東 青史【問合せ担当者】


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