ETFEを用いた共押出成形における液-液界面スリップに関する研究
ETFE/Polymer Interfacial slip in coextrsuion molding(山形大院) ◯(学)伊藤拓哉、(正)Sathish K. Sukumaran、(正)杉本昌隆、(旭硝子)八百板隆俊、小寺省吾
Abstract: We studied a relationship between interfacial slip and interfacial roughness in coextrusion ofethylene-tetrafluoroethylene(ETFE)/PS. Observation of velocity distribution in coextrusion was carried out by
PIV system. The interfacial slip of ETFE/PS was observed in coextrusion, but we did not confirmed interfacialroughness in straight die. It is suggested that the interfacial roughness depends on not only the polymerpolymer interfacial slip, but also the flow channel geometly.
keywords: ETFE, PS, interfacial slip, coextrusion
1.緒言

速度の測定を行ったところ、既報と同様にある異なる樹脂を積層させて機能を付与する多層臨界応力値σ c においてべき乗則指数mが変化化技術は、食品包装材や輸液パックなどの医療し、σc以上で界面荒れが発生したことを確認し分野、また有機薄膜太陽電池の保護フィルムなた3。

どの電子部品などに使用されている。高分子溶

本研究では実際の共押出成形において、(1)液-融体をダイ内で合流させて多層フィルムを成形

液界面スリップが発生しているかどうかを可視する共押出法は多層化技術の一つであるが、し化ダイと共焦点レーザー顕微鏡、高速度カメラ

ばしば樹脂どうしの界面荒れが生じることが問を用いて流速分布測定を行い、(2)成形後のフィ題として挙げられている。高分子特有の粘弾性挙動により多層流動挙動が非常に複雑になるためこの原因の特定には至っていないが、界面荒れの原因の一つとして樹脂どうしの界面での滑り(液-液界面スリップ)が挙げられている。小室

ルム界面粗さを目視及びレーザー顕微鏡を用いて評価を行った。
2.実験方法
本研究では、低融点ETFE ( 旭硝子製,Tm 190

らの報告によると、キャピラリーレオメーター℃)と、PS(PSジャパン製,G9305)の2種類の試料を用いてPP/PSにおける界面スリップ速度はべきに対し、それぞれに蛍光粒子(シンロイヒ製,FX-乗則(V s-i =Kσm )に従い、また、ある臨界応力値304)を0.5wt%ドライブレンドした。押出機は池(σc)においてべき乗則指数mが変化すること、σc

貝製一軸押出機(スクリュー径25Φ)と田辺プラスより高い応力値で界面荒れが生じたことが知ら

チック機械製一軸押出機(スクリュー径20Φ)を用れている1,2。我々はキャピラリーレオメーターいた。ダイは樹脂合流後の流路形状が矩形のスを用いてエチレン-テトラフルオロエチレン共重トレートダイと、樹脂合流後10mm部で4:1の縮合体(ETFE)/PSにおける液-液界面スリップ小比を有する縮小ダイの2種類(結果3.1参照)で試Takuya Ito1, Sathish K. SUKUMARAN1, Masataka
Sugimoto1*, Seigo Kotera2, and Toshitaka Yaoita2.
1Graduate school of Science and Engineering,
Yamagata University.
2Asahi Glass Co., ltd.
*4-3-16 Jounan, Yonezawa, Yamagata, 992-8510
E-mail: sugimoto@yz.yamagata-u.ac.jp
Tel:0238-26-3058, Fax:0238-26-3411

験を行った。また、2つのダイには合流部から32mm下流中央に可視化ガラスが挿入されている。共焦点レーザー顕微鏡と高速度カメラをマイクロトラバーサー(XYZ軸移動ステージ)に装着し、底面からレーザーを照射することで蛍光粒子が励起した光を高速度カメラで撮影することができ、ダイ厚み方向に100µmずつトラバー

サーを移動させることで流速分布を算出した

QETFE=440cc/h, QPS=3960cc/hである。共焦点レー(Fig.1)。また、流動解析シミュレーションソフ

ザー顕微鏡を用いて測定した速度分布結果と計トSUNDYXTRUD(サイバネット)を用いて2次元算結果をFig.3に示す。
1

流動解析を行い、安定流動下での界面応力を求を推定した。
ETFE

PS

実測値
フィルム断面方向 /mm

め、これを参考に不安定流動となりうる応力値

ETFE
PS

0.50-0.5

Simulation値-1706050403020100-10

流速 / mms-1

Fig.3 Velocity distribution in the straight dieof ETEF/PS multi layer flow
Fig.1. Schematic of flow visualization system.

Fig.3より、界面応力値σiは臨界応力値σcに達しているが、流速分布は粘弾性差によるか、も3.結果と考察
本要旨には、ストレートダイを用いた共押出しくは液-液界面スリップによるかどうか判断が困難な結果となった。押出物の界面は平滑であ試験の結果を記載する。

り、界面荒れの発生は確認できなかった。PSの3.1 流動解析計算結果

吐出量を増加させ、界面応力値を上昇させてもストレートダイ（厚み：合流前各1mm,合流後界面荒れは発生しなかったことから、界面荒れは2mm、幅：20mm）で押出温度260℃,体積流の発生には液-液界面スリップだけでなく流路の量QETFE=440cc/h, QPS=3960cc/hの条件で計算して得た応力値の結果を図3に示す。我々の過去の研究によると、キャピラリーレオメータで得られた E T F E / P S 界 面 ス リ ッ プ 臨 界 応 力 値σ c は 約3.0~4.0×104Paであった。今回の流動解析で得られたETFE/PS界面応力値σcは3.4×104Paで、界面スリップが発生する条件を再現できたため、この条件をもとに共押出試験を行った。

形状も起因していることが示唆される。
4.緒言ストレートダイを用いて、ETFE/PSの共押出試験を行った。本研究より、ストレートダイを用いてETFE/PSの多層押出物には界面荒れが生じていなかった。界面荒れには液-液界面スリッ
プだけでなく流路の形状が起因していることが示唆されるため、今後は縮小ダイを用いて検討を行う。
参考文献:

Fig. 2 Stress distribution for CAE at 260℃.

3.2 ETFE/PS共押出試験結果
ストレートダイを用いてETFE(上層)/PS(下層)の 共 押 出 成 形 を 行 っ た 。 押 出 条 件 は 2 6 0℃,

1)R. Komuro, S. K. Sukumaran, M. Sugimoto, K.
Koyama, Rheol. Acta, 42, 23-30 (2014)2)H. E. Park, P. C. Lee, C. W. Macosko, J. Rheol. ,54 , 1207-1218 (2010)3)伊藤拓哉、 Sathish K Sukumaran、 杉本昌隆、
小寺省吾、八百板隆俊、成形加工学会第27回年次大会、311(2016)