09.02.2023 by Dr. Natalie Rudolph
DMAによる自動車用熱可塑性樹脂部品の故障解析
熱可塑性プラスチック部品は故障することがある。しかし、故障が発生した場合、まず優先されるのは、Identify 、故障の根本原因を突き止め、それを取り除くことです。
射出成形された熱可塑性プラスチック部品の故障解析には、材料科学、製造方法、分析機器に関する高度な専門知識が必要です。故障のシナリオは多岐にわたります。誤用や不注意による使用状態から、設計上の欠陥、成形上の問題、応力、過負荷、使用中の劣化まで、その範囲は多岐にわたります。
NETZSCH 熱分析装置は故障解析のための強力なツールです。
示差走査熱量測定(DSC)は次のような質問に答えることができます。
- 材料が他の材料で汚染されていないか？
- 熱可塑性プラスチック製品の材料組成に関するサプライヤーの仕様は正しいですか？
- 材料の結晶化度は？結晶化の可能性はあるか？
熱重量分析(TGA)は以下の答えを見つけるのに役立ちます。
- 材料は適切な量の充填剤、可塑剤、改質剤で満たされているか？
- 材料は使用温度に耐える熱安定性があるか？
- 材料は水を吸収したか？
熱機械分析(TMA)は次のような質問に答えることができます。
- 材料は使用温度で寸法が変化するか？
- 成形品に残留応力はあったのか？
動的機械解析（DMA）もまた、部品の故障原因を見つける上で重要な役割を果たします。DMAを使用することで、以下のような疑問に対する答えが得られます。
- その材料は、使用温度において必要な機械的特性を有しているか？
- 材料の劣化は予想より早いか？
- 材料は液体との相互作用によって機械的特性を失っていないか？
この記事では、DMAによる熱可塑性樹脂部品の故障解析について、より深い洞察を提供します。
自動車用熱可塑性プラスチック部品の一般的な故障原因
射出成形された熱可塑性プラスチック部品の故障は、様々な形で現れます。多くの場合、部品やコンポーネントを製造するために選択された材料や使用されたプロセスが問題の原因です。不良部品が発生した場合、その原因を突き止め、製造工程、材料、設計を再調整し、長期的なコストを回避することが重要です。
ここでは、熱可塑性プラスチックによく見られる不具合を調査し、動的機械解析が不具合の原因究明にどのように役立つかを紹介します。
応力を受けた熱可塑性プラスチック部品の破損
ポリマーでは、気体、有機溶剤、着色料、そして水分が材料の中や中を拡散することがあります。しかし、吸収された水分はポリマーの特性を変化させます。熱可塑性プラスチック部品の応力下での破損は、材料への水分の取り込みにも関係しています。湿度発生装置を装備した動的粘弾性測定装置（DMA）は、異なる湿度レベルでの機械的特性を測定するのに役立ちます。
図2では、ポリアミド6（PA）試料を周波数1Hz、温度40℃の引張モードで測定しています。相対湿度を0%から75%まで段階的に上昇させながら測定を行いました。この相対湿度ステップで、材料の剛性（貯蔵弾性率E'で表される）を測定した。材料の剛性は、相対湿度の上昇に伴って低下することが明らかである。相対湿度50%では、貯蔵弾性率は約74%減少した。
この例は、自動車での使用条件やさまざまな気候条件下でのポリマーの機械的特性を知ることがいかに重要であるかを示しています。さらに、熱可塑性材料の一般的な故障原因の例から、動的機械解析が 故障原因の特定に役立つことがわかります。熱可塑性プラスチックの材料をDMA 242 E Artemisで材料を解析することで、剛性や減衰挙動など、温度に依存する粘弾性特性に関する洞察が得られます。
動的機械解析を使用したプラスチック部品の故障解析について詳しく学びましょう：
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故障解析の専門スタッフであるジェフリー・ジャンセンが、ナタリー・ルドルフ博士とのインタビューで彼の仕事について語ります。最も一般的な故障、その主な原因のひとつであるクリープ、そして動的粘弾性測定による解析方法についての質問にお答えします。
セッション1：10 - 11 AM CET / 5 PM CST
セッション2：4 - 5 PM CET / 11 AM EDT
