科研費 - 増渕 雄一
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プラスチック成形加工におけるレオロジーエキスパートシステムの開発
研究課題/研究課題番号：10555328 1998年 - 2001年
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
小山 清人, 高橋 辰宏, 増渕 雄一, 滝本 淳一
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
我々が目指した研究テーマは、1)高分子溶融体のレオロジーデータの蓄積、2)材料のレオロジー的性質と材料の構造との相関の解明、3)成形加工シミュレーションのソフトウエアの開発の3つである。以下に、それぞれの具体的な成果を記す。
1)高分子溶融体のレオロジーデータの蓄積と、2)材料のレオロジー的性質と材料の構造との相関の解明
以下の材料について、成形加工過程に伴うすべての変形(せん断、一軸、二軸、平面伸長流動)における流動挙動を得た。これまで測定が困難であり、データベース化が進まない材料に対してのデータ蓄積に成功した。これにより、"レオロジーエキスパートイステム"の基礎を得た。さらに、材料の高次構造と粘弾性特性との相関を得ることに成功した。
・汎用樹脂(ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンなど)
・相構造を有する材料や非相溶系ポリマーブレンド
・相溶系ポリマーブレンド
・構造中にイオン結合を有する材料(アイオノマー樹脂)
・無機粒子分散系ポリマー
3)成形加工シミュレーションのソフトウェアの開発
上記のレオロジーデータを用いて成形加工性を高精度に予測可能なシミュレーションソフトを開発した。ソフトの心臓部である構成方程式は、K-BKZ型を用いた。本シミュレーションソフトは、せん断や一軸伸長粘度などの、比較的簡便に行える測定結果があれば、高度に成形加工性をシミュレーションできることに特徴がある。これは、当初の目標通り、まさに、経験の浅い現場技術者でも容易に活用できるものであり、工業的価値も高いレベルに仕上がっている。 -
研究課題/研究課題番号：10650401 1998年 - 1999年
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
小山 清人, 田村 安孝, 増渕 雄一, 滝本 淳一, 村田 頼信
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
本研究では、高精度のAD/DA変換技術である△Σ変調を2次元に拡張し、1ビット信号群のみでアレイトランスデューサを駆動する事を提案した。シミュレーション及び実際に高分子アレイトランスデューサを作製し実測を行い、本駆動方式の評価を行った。
シミュレーションにより、本方式による収束音場の発生及び、ビームスキャニングを試みた。この結果、提案した駆動方式でピームフォーミング可能なことを確認した。また、アレイトランスデューサを実装する上で設計の指針とした。
1、従来の駆動方法では困難であったビームフォーミングに関しての検討を行った。(1)送信超音波のレベル制御、(2)アポダイゼーションによる低サイドローブ化、(3)送信波の帯域制限において新規性のある良好な結果を得た。以上の結果より、本研究において提案した駆動方式によるアレイトランスデューサの高性能化を実証した。実用化には、素子ピッチを0.15mm程度、変換効率の高い圧電材料を用いることで十分可能であると考えられる。
2、高分子圧電材料P(VDF-TrFE)を用いて、32素子、素子ピッチ0.5mm、1素子寸法10×0.3mmのリニアアレイトランスデューサを作製し、設備備品費より購入したディジタルビットパターンジェネレイター(TIME98)を実験システムに組み込んだ。実験は水中で行い、ハイドロフォンで受信し、ディジタルオシロスコープで波形の観測を行った。このハイドロフォンをWYステージを用いて、1mmずつシフトさせ、各点における受信波形のpp値を取り指向特性を評価した。実験はシミュレーション同様、収束波の発生、及びその収束ビームのスキャニングを行った。使用した圧電材料の低変換効率のため出力パワーが弱かったが、波形、指向性共に良好な結果を得ることが出来た。 -
超微量成分コントロールによるひずみ硬化性制御
1997年4月 - 1999年3月
科学研究費助成事業 奨励研究(A)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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研究課題/研究課題番号：09750981 1997年 - 1998年
科学研究費助成事業 奨励研究(A)
増渕 雄一
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：2200000円 （ 直接経費：2200000円 ）
本年度は実験と計算機による分子シミュレーションの二つの手法を用いて、短鎖マトリクス中の超高分子量成分の非線形レオロジーへの影響を調べた。実験では高分子量/超高分子量成分ブレンドの伸長粘度測定を超高分子量成分の分子量一定の基で混合比率を変えて行った。この結果、高分子量成分同士のからみあいが始まると考えられる濃度で、急激なひずみ硬化特性の高まりが見られた。一方、線形領域での弾性率の増加分は濃度に対して線形であり、超高分子量成分どうしのからみあいが非線形レオロジーにのみ特異的に作用することがわかった。一方、分子シミュレーションではマトリックス分子の分子量もモデル化して扱い、広いパラメーター領域でのスキャンを行った。その結果、実験を再現する結果を得、さらにひずみ硬化性の高まりはマトリックス分子の緩和時間が超高分子のラウス緩和時間に達すれば超高分子量成分の濃度に無関係に発生することを新たにあきらかにした。