用語集

事後結晶化(低温結晶化)

半結晶性プラスチックの結晶化は主に、 ガラス転移温度 )より高い温度と分子運動性の上昇で起こる。しかし、ゴムやTPUのように室温でも起こりうる。

結晶化後とは、結晶化度やラメラの厚みを増加させ、結晶構造を完全なものにする物理的構造の変化である。事後結晶化(低温結晶化)では、既存の結晶構造とアモルファス領域の間の遷移領域で、新しい秩序構造(結晶子)が成長する。これらの新しく形成された結晶は、融点が低いことで既存の結晶と区別することができる(図1参照)。

分子のパッキングが密になると、プラスチックやゴム部品の収縮やひずみが生じ、亀裂が発生することがある。

ポリマーの結晶化後を示す図。半結晶材料における分子鎖の変化と構造を示す。
図1:結晶化後(Gottfried Wilhelm Ehrenstein, Sonja Pongratz: Beständigkeit von Kunststoffen, p.30より)

結晶化後は、DIN 50035で言及されている意味での物理的老化プロセスを構成する。

物理的老化プロセスは常に、加工中の冷却条件によって引き起こされる熱力学的に不安定な状態(残留応力、配向、不完全な結晶構造)の結果である。

このような条件下では、プラスチックは過冷却溶融状態で凝固するため、結果として得られる構造は平衡ではありません。

物理的老化プロセスは温度の影響によって加速される。

応用例

結晶化後の例

この加熱曲線は、PET(ポリエチレンテレフタレート)のガラス転移、結晶化後および融解を示しています。

装置 DSC 214 Polyma

試験条件

  • 窒素雰囲気下0℃~290℃の温度範囲:40ml、60ml(P2、保護液)
  • 加熱/冷却速度10 K/min
  • 試料質量: 12 mg、貫通型 Concavus®容器
131℃でのピーク挙動を示すPETの発熱(結晶化)後のグラフ。
図2:131℃(ピーク温度)でのPETの発熱(発熱性)結晶化。

火山岩の結晶化と融解後の例

岩石のような天然物質は、その化学組成を分析するのが難しい。このような物質は一般に、さまざまな酸化物、硫酸塩、炭酸塩の混合物である。火山岩は通常、溶けたマグマから固まったもので、主にさまざまな酸化物を含んでいます。

図3に示すこの例は、DSC 404F1 を使用した、このような材料の測定結果を示している。
ガラス転移温度は623℃~655℃であった。
結晶化後の温度は884℃、融解の温度は1111℃(ピーク温度)であった。

結晶化の際に放出された熱は融解熱に匹敵し、この混合物が高度に非晶質であることを示している。

試験条件

  • 温度範囲:室温~1250℃、窒素雰囲気下
  • 加熱速度10K/分
DSC 404F1 火山岩の測定グラフ。室温から1250℃までの温度範囲と主要な転移を示す。
図3:火山岩のDSC 404F1 測定(温度範囲):室温~1250℃、10 K/min
明るいワークスペースで、2人のプロフェッショナルがテーブルの上の図表やデータを分析し、1人はタブレットを使い、もう1人はメモを取っている。

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