電子版 平成 30 年 5 月号

※NMIRI : Nagoya Municipal Industrial Research Institute【技術紹介】【お知らせ】

高分子材料の劣化解析
核磁気共鳴装置の材料評価への応用
断面解析による表面処理不良の原因調査
永井科学技術財団 財団賞を受賞して人事異動【技術紹介】
高分子材料の劣化解析
高分子材料は軽くて丈夫ですが、長年の使用にこれらのデータを基に、パイプ断面全体のケミカより劣化します。劣化の過程では、主に光や熱にルイメージングを行いました。その結果を図１に示より高分子主鎖が切断され、分子量の低下が起こします。内面から 60～80µm のところまで赤くなってります。その評価方法としては、GPC 法による分子いることから、内面からこの範囲まで劣化が進行し量測定を行うことが最も適していますが、ポリスチていることがわかりました。

レンやポリカーボネートなど測定可能な樹脂が限ら測定試料れます。
ここでは、ポリエチレンの劣化による化学構造変測定部位化について赤外イメージングという新しい手法を用いて検討した結果を紹介します。長年使用したポリエチレン製のパイプをカットし、その断面を分析しました。内部から幅 50×奥行 400µm の範囲で赤外PE
PE パイプ25(µm)

線の ATR イメージング測定を行ったところ、内面に近いところのスペクトルには、ポリエチレンの劣化-1の際に生じると思われる 1700cm 付近にカルボニルの吸収が観察されました。一方、外側に近いとこ
ろのスペクトルにはカルボニルの吸収は見られ-25-200

0200(µm)（試料提供：㈱オンダ製作所）
図１ パイプ断面のケミカルイメージず、全く劣化していないポリエチレンのスペクトルが得られました。

(有機材料研究室 小田 三都郎）
TEL（052）654-9905

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核磁気共鳴装置の材料評価への応用
核磁気共鳴（NMR）は、測定対象原子核の分子ました。

内での環境の違いに起因する化学シフト等の情報

また、PLA と結晶核剤の室温での 13C 炭素原子から、工業用薬品や高分子材料などの有機化合のスピン—格子緩和時間 T 1 C測定から、PLA と比べ物の一次構造を解析する手段として、溶液状態のると結晶核剤分子は運動性が低いことがわかりま試料の測定に広く用いられています。近年、測定した。さらに、結晶核剤を添加した PLA の 1H 水素装置と手法の進歩により、溶液試料を対象とした原子スピン—格子緩和時間 T 1 Hの測定では、1H の測定に加え、固体試料の測定が普及してきましスピン拡散による T 1 Hの一致が PLA と結晶核剤のた。固体測定はシグナルのピーク幅が広く、溶液間で起こっていなかったことから、結晶核剤が PLA測定ほど分解能がよくないために詳細な一次構造中である程度のサイズ（20 〜 50 nm）以上のドメイの解析には不向きな反面、材料を溶媒に溶解するンを形成していることもわかりました 2）。

ことなくそのままの状態で測定でき、相構造（結晶・本研究の詳しい内容については、当所の研究報非晶など）や相溶性などの情報が得られます。今告 3)をご覧下さい。また、当所では核磁気共鳴を用

回は、ポリ乳酸(PLA)の結晶化を改善する結晶核いた依頼試験や受託研究を行っておりますので、剤の評価に固体 NMR 測定を利用した例をご紹介

ご興味ございましたら、ご相談ください。

します。
PLA は生分解性、生体適合性を有し、機械特性にも優れているものの、結晶性であるため、その物性は固体状態のモルフォロジーに大きく依存します。また、溶融状態からの結晶化は遅く、その結晶性は添加剤や熱履歴の影響を大きく受けます。
そこで、当所では PLA の結晶化度と結晶化速度を改善する結晶核剤を開発してきました 1)。この結晶核剤の射出成形への適用可能性を検証するた

図１ 射出成形用金型(上)と固体 NMR 用試料(下)めに、固体 NMR 装置のロータ形状に合わせた金型を作製し、PLA の測定用試料を調製しました（図１）。成形時の樹脂温度は 200℃、金型温度は110℃（結晶核剤未添加の場合は室温）としました。結晶核剤の添加量を 0.1, 0.5, 1, 10 重量部(phr)とした場合の成形サイクルタイムはそれぞれ 240,120, 60, 45 秒となり、添加量が多いほど短くなりまし た 。 成 形 体 か ら 切 り 出 し た サ ン プ ル の 13CCPMAS 測定を行ったところ、各炭素のシグナルは結晶核剤未添加のものでは幅広い単一のピークとして観測されたのに対し、添加 PLA では結晶によ

図２ 結晶核剤添加 PLA の 13C-CPMAS NMR ス
ペクトルにおけるカルボニル基由来のシグナルる鋭いピークと非晶の幅広いピークが重なって観1) 特許第 5277407 号測されました（図２）。10 phr と 1 phr 添加のもので

2) 高分子論文集, 64 (7), 406 (2007)

は結晶由来のピークに有意差はないものの、0.53) 名古屋市工業研究所研究報告, 101, 20 (2016)phr 添加のものでは若干鋭さが低下し、0.1 phr のものではわずかに観測されただけでした。この結果から、結晶核剤の添加量は 1 phr が妥当と判断し(有機材料研究室 石垣 友三）
TEL（052）654-9907

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断面解析による表面処理不良の原因調査
表面処理された製品において、様々な不良の相は様々であり、対策も異なります。そこで断面解析談が当所に寄せられます。その中の一つとしてブをすることにより不良原因が明確化すれば、最善ツが挙げられます。ブツとは部分的に微小凸部がの不良対策に辿り着くことが可能になります。

発生した状態を言い、一般的には微小な異物の混今回は表面処理不良のうちブツを例にして紹介

入によるものを示します。その原因調査方法とししましたが、その他の不良に関しても断面解析を行て、表面からの解析では塗膜やめっきの表面処理うことにより問題解決の糸口になることがあります。

膜により原因がはっきりしないことが多く、断面から製品表面に発生したトラブルで、何かお困りの際の解析が有効です。断面解析とは、まず試料を埋は、お気軽にご相談ください。

込樹脂に包埋後、研磨紙などで研磨し、断面試料を作製して顕微鏡で観察する方法です。分析機能付走査電子顕微鏡を使用すれば、元素分析から、より多くの情報を得ることができます。この方法に↓塗膜表面
アルミフレーク

異物
トップコートよりブツの原因である異物の組成や、多層膜の場合はどの層への混入かなどを明確にすることが可

アルミフレーク含有塗料

能です。
ここで当所に相談された事例について報告いたします。多層塗装を施した製品表面における微小母材凸部の断面写真を図 1 に示します。微小凸不良の原因は異物の混入と判断することができ、アルミフレークが確認されたことから、異物は塗装に使用さ

図 1 多層塗装を施した製品表面における微小凸部の断面写真

れているアルミフレーク含有塗料のダマであると考えられます。対策としては塗料のろ過によるダマの除去や撹拌によるダマの発生防止、及びスプレーガンの洗浄などが有効であると推察されます。
次に、アルミニウム合金上に塗装を施した製品表面における微小凸部の断面写真を図 2 に示しま異物（バリ）
塗膜す。塗膜中の異物の組成がアルミニウム合金であり、母材と同様の組成であることと、母材と繋がっ母材ていることから、母材の切削加工の際に発生したバリが原因で微小凸不良が発生したと考えられます。対策としては切削加工後のバリ取り工程や切図 2 アルミニウム合金上に塗装を施した製品

削工具の使用期間の見直しなどが有効であると推表面における微小凸部の断面写真

察されます。
このように表面からでは同じ様な微小凸不良に(金属・表面技術研究室 浅野 成宏）

見えても異物の混入や母材の表面異常など原因

TEL（052）654-9887

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【お知らせ】■永井科学技術財団 財団賞を受賞してこの度、研究テーマ「パルスめっきによる膜の高機能化」に対して、平成 29 年度（公財）永井科学技術財団賞「技術賞」を授与されました。技術賞は素形材分野に関連する研究・開発実績の中で他の分野との融合を図り、顕著な成果を挙げたオリジナリティのある技術開発テーマの開発者を対象としております。
本研究は、直流に代わりパルス電流を用いためっき手法です。
本手法を亜鉛やニッケルめっきに適用し、パルス電解条件の最適化を図ることで、微細なめっき膜組織を得ることが可能です。また、膜組織の微細化は膜の機械的特性や耐食性などを向上させます。さらに、めっきの金属種やめっき浴組成によっても得られる 写真 永井科学技術財団賞贈呈式
めっき膜の特性が異なることがあり、これらに対応した最適なパとその記念品
ルス電解条件の選定が重要であることも分かっています。今後、パルスめっきの用途拡大を目指した開発を継続する予定です。パルスめっきに対してご興味・ご関心のある方は、一度ご連絡ください。
最後に、本テーマを遂行するに当たりご助言・ご協力頂きました皆様および（公財）永井科学技術財団の関係者様に感謝申し上げます。
（金属・表面技術研究室 三宅 猛司）（052）654-9915■人事異動
名古屋市の定期人事異動において、次のとおり異動がありました。
（平成 30 年 4 月 1 日付）（新 任）
システム技術部長
主幹（ものづくり基盤技術支援担当）

児島 澄人
飯田 浩史

（旧 任）
プロジェクト推進室長
市民経済局付主幹（(公財)名古屋産業振興公社
産学連携・プラズマ産業応用担当部長）
主幹（ものづくり基盤技術支援担当）

主幹（共同研究等の企画調整担当）＜市民経済局産業部主幹（産業技術支援担当）兼務＞
プロジェクト推進室長

山岡 充昌

市民経済局付主幹（(公財)名古屋産業振興公社
産学連携・プラズマ産業応用担当部長）
支援総括室
プロジェクト推進室
生産システム研究室
電子技術研究室

毛利 猛

主幹（共同研究等の企画調整担当）＜市民経済局産業部主幹（産業技術支援担当）兼務＞
支援総括室

真鍋 孝顯
斉藤 直希
岩間 由希
八木橋 信

生産システム研究室
生産システム研究室
電子技術研究室
プロジェクト推進室

田中 智也
杉山 周平
山田 隆志
足立 廣正

（新規採用）（新規採用）
システム技術部長
計測技術研究室＊新規採用・退職生産システム研究室
金属・表面技術研究室
（退職）
（退職）

（編集・発行）山田 範明

名古屋市工業研究所〒456-0058名古屋市熱田区六番三丁目４番４１号

電話： 052-661-3161

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