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高分子の劣化・変色メカニズムとその対策および評価方法

高分子の劣化・変色メカニズムとその対策および評価方法

ご案内

 プラスチック、ゴム、繊維製品の劣化とそれにともなう変色は常に製造、加工技術者を悩まし続けている。ここに劣化と変色の防止対策について明かりをともす本が劣化原因究明と対策に精通した技術者・研究者の手により出版された。
 この本を手に取ると、まず、劣化および変色メカニズムと対策の概要。次に、各メーカーの劣化、変色防止のための添加剤および配合設計思想が得られる。さらに進むと、ここで得た知見でもって樹脂別にその対策を詳細に考えられる。最後に、現場で出会う劣化の具体的評価分析手法をも身につけられる。
 劣化対策の必携の書として推薦する。

ながさきポリウレタン技術研究所 代表 古川 睦久 (工学博士・長崎大学名誉教授)

目次

第1章 高分子劣化変色のメカニズム

  • 1.はじめに
  • 2.劣化開始からの形態から見た分類
  • 3.高分子の自動酸化による劣化機構
  • 4.高分子の酸化劣化への構造の影響
  • 5.酸化劣化による変色機構
  • 6.高分子材料の酸化劣化防止
  • 7.化学物質による劣化
    • 7.1 エステルおよびアミドの加水分解
    • 7.2 オゾン劣化
    • 7.3 銅害 (金属劣化)
  • 8.代表的な高分子材料の劣化機構
    • 8.1 ポリエチレン・ポリプロピレン
    • 8.2 ポリスチレン
    • 8.3 ABS樹脂
    • 8.4 ポリ塩化ビニル (PVC)
    • 8.5 ポリカーボネート (PC)
    • 8.6 ポリエチレンテレフタレート (PET)
    • 8.7 ポリウレタン

第2章 各社添加剤の種類と配合設計

1節 BASFジャパンの高分子劣化変色にかかわる添加剤の種類と配合設計
  • 1.はじめに
  • 2.酸化防止剤・光安定剤の分類とBASF商品群
  • 3.酸化劣化と安定化
    • 3.1 酸化劣化のメカニズム
    • 3.2 酸化防止剤の種類と役割
    • 3.3 酸化防止剤の変色問題
    • 3.4 フェノールフリー処方による変色対策
  • 4.光劣化と安定化
    • 4.1 光劣化のメカニズム
    • 4.2 プラスチックの光安定化
    • 4.3 紫外線吸収剤・光安定剤の改題と対策
  • 5.おわりに
2節 ADEKAの高分子劣化変色にかかわる添加剤の種類と配合設計
  • 1.はじめに
  • 2.高分子材料の劣化と添加剤の働き
  • 3.添加剤の効果と種類
    • 3.1 ラジカル連鎖開始阻止剤
    • 3.2 ラジカル捕捉剤
    • 3.3 過酸化物分解剤
  • 4.添加剤の相互作用と環境因子
    • 4.1 加工時での添加剤の相互作用 (フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤系)
    • 4.2 使用時での添加剤の相互作用
  • 5.おわりに
3節 クラリアントジャパンの高分子劣化変色にかかわる添加剤の種類と配合設計
  • 1.はじめに
  • 2.フェノール系酸化防止剤起因の変色
  • 3.HALS起因の着色
  • 4.紫外線吸収剤起因の着色
    • 4.1 吸収波長による黄変
    • 4.2 金属錯体による黄変
  • 5.リン系酸化防止剤による変色防止
4節 ゴムの劣化と安定化技術
  • 1.はじめに
  • 2.ゴムの老化 (熱) 劣化
    • 2.1 老化劣化機構
    • 2.2 加硫のコントロール
    • 2.3 酸化劣化防止剤
  • 3.オゾン劣化
    • 3.1 ワックス類
    • 3.2 オゾン劣化防止剤
  • 4.疲労劣化
  • 5.ゴム中からの劣化防止剤の減少
    • 5.1 老化防止剤の抽出
    • 5.2 老化防止剤の揮発性
  • 6.老化防止剤による加硫ゴムの着色性
  • 7.おわりに

第3章 樹脂別にみる劣化変色現象徹底解明

1節 NBRの劣化と安定化
  • 1.はじめに
  • 2.劣化試験
    • 2.1 試験法
    • 2.2 オゾン劣化
    • 2.3 熱劣化
  • 3.添加剤の挙動
  • 4.疲労劣化
2節 スチレン—ブタジエンゴム (SBR) の劣化
  • 1.SBRの種類
  • 2.SBRの一般性質
  • 3.SBRの熱劣化
  • 4.SBRの光劣化
  • 5.SBRの耐油性
  • 6.SBRのゲル化
  • 7.SBRの最近の劣化文献
3節 EPDMの劣化対策
  • 1.EPDM (エチレンプロピレンゴム) の劣化について
    • 1.1 EPDMポリマーについて
    • 1.2 EPDMの使用用途について
  • 2.EPDMの環境劣化とその対策
    • 2.1 熱劣化
    • 2.2 低温劣化
    • 2.3 光劣化
    • 2.4 オゾン劣化
    • 2.5 塩素水劣化
  • 3.おわりに
4節 熱可塑性エラストマー (TPE) の劣化
  • 1.概論
  • 2.各論
    • 2.1 オレフィン系熱可塑性エラストマー (TPO)
    • 2.2 スチレン系熱可塑性エラストマー (TPS)
    • 2.3 エステル系熱可塑性エラストマー (TPEE)
    • 2.4 ウレタン系熱可塑性エラストマー (TPU)
    • 2.5 アミド系 (TPAE)
    • 2.6 フッ素系 (TPF)
5節 ポリ塩化ビニル (塩ビ) PVCの劣化・変色対策
  • 1.PVCの劣化
    • 1.1 劣化の要因
    • 1.2 PVCの熱分解
    • 1.3 脱塩化水素のメカニズム
    • 1.4 変色のメカニズム
  • 2.脱塩酸に対する安定化技術
    • 2.1 PVCの安定化
    • 2.2添加剤による安定化
  • 3.酸素による劣化
  • 4.安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤リスト
6節 ポリエチレンの劣化メカニズムと物性・構造変化
  • 1.ポリエチレンの劣化
    • 1.1 ポリエチレンの劣化要因
    • 1.2 ポリエチレンの光劣化メカニズム
    • 1.3 ポリオレフィンの劣化対策に用いられる安定剤
  • 2.モルフォロジーの異なるポリエチレンの光劣化による構造変化
    • 2.1 光劣化によるポリエチレンフィルムの化学構造の変化
    • 2.2 光照射によるカルボニル基の吸光度の変化
    • 2.3 融解熱から求めた結晶度の光 (紫外線) 照射による変化
    • 2.4 光照射時間に対する密度変化
    • 2.5 密度と融解熱による非晶相密度の評価
    • 2.6 X線回折測定
    • 2.7 応力-ひずみ曲線
    • 2.8 光照射による分子量への影響
7節 ポリプロピレンの劣化・変色対策
  • 1.緒言
  • 2.ポリプロピレンの特性
    • 2.1 概要
    • 2.2 熱可塑性樹脂に共通する特性
    • 2.3 ポリオレフィンに共通する特性
    • 2.4 ポリプロピレンの特徴
  • 3.物理的な強度の劣化
    • 3.1 概要
    • 3.2 破壊とは
    • 3.3 降伏点以前に起こっていること
    • 3.4 疲労破壊
    • 3.5 絶縁破壊
    • 3.6 環境応力破壊 (ESCR)
    • 3.7 PPとPEとの違い
  • 4.対策
  • 5.結言
8節 ポリスチレンの劣化、変色メカニズムと対策
  • 1.はじめに
  • 2.自動酸化劣化
  • 3.ポリスチレン特有な劣化と変色
  • 4.ポリスチレンの安定化
  • 5.自動酸化劣化を利用したポリスチレン廃棄物の減容化
  • 6.おわりに
9節 ABS樹脂の劣化と安定化
  • 1.はじめに
  • 2.ABS樹脂の劣化
  • 3.ABS樹脂の耐候劣化と安定化
    • 3.1 耐候劣化
    • 3.2 耐候劣化に対する安定化
  • 4.ABS樹脂の熱劣化と安定化
    • 4.1 熱劣化
    • 4.2 熱劣化に対する安定化
  • 5.ABS樹脂でのその他の変色挙動 (暗所黄変)
  • 6.おわりに
10節 アクリル樹脂の劣化メカニズムと耐候性向上技術
  • 1.はじめに
  • 2.アクリル樹脂の劣化メカニズム
  • 3.アクリル樹脂の耐候性向上技術
    • 3.1 紫外線吸収剤による耐候性向上技術
    • 3.2 光安定剤による耐候性向上技術
  • 4.おわりに
11節 ポリカーボネートの劣化、変色対策
  • 1.はじめに
  • 2.樹脂ガラスの特徴と劣化機構
    • 2.1 樹脂ガラスの特徴
    • 2.2 黄変の機構
  • 3.試験品と試験方法
    • 3.1 試験品
    • 3.2 促進耐候性試験の方法
    • 3.3 黄色度の評価方法
  • 4.結果と考察
    • 4.1 黄色度
    • 4.2 長寿命化の可能性
12節 ポリビニルアルコール (PVA) の劣化と変色のメカニズム
  • 1.ポリビニルアルコール (PVA) の合成法と構造
  • 2.ポリビニルアルコールの劣化現象
  • 3.PVAの劣化メカニズム
    • 3.1 ケン化度と重合度がPVAにあたえる影響
    • 3.2 紫外線による劣化現象の分析
    • 3.3 紫外線と湿度による劣化現象の分析
    • 3.4 ノリッシュ反応による劣化機構
  • 4.まとめ
13節 ポリアミド (ナイロン) PAの劣化・変色対策
  • 1.はじめに
  • 2.無酸素下でのナイロンの熱劣化
    • 2.1 無酸素下でのナイロンの熱劣化機構
    • 2.2 無酸素下でのナイロン6の熱劣化
    • 2.3 無酸素下でのナイロン66の熱劣化
  • 3.ナイロンの酸化熱劣化
    • 3.1 ナイロンの酸化熱劣化機構
    • 3.2 ナイロンの変色
  • 4.ナイロンの劣化変色対策
  • 5.おわりに
14節 フェノール樹脂の着色・変色のメカニズムとその抑制
  • 1.フェノール樹脂の着色・変色
  • 2.フェノール樹脂の着色・変色機構
    • 2.1 ノボラック樹脂の着色・変色機構
    • 2.2 アルカリレゾール樹脂の着色・変色機構
    • 2.3 アンモニアレゾール樹脂の着色・変色機構
  • 3.フェノール樹脂の着色・変色防止対策
    • 3.1 添加剤による変色防止
    • 3.2 樹脂設計や硬化条件による着色防止
  • 4.おわりに
15節 不飽和ポリエステルUPの劣化と促進試験
  • 1.緒言
  • 2.試験
  • 3.結果と考察
    • 3.1 熱水による促進劣化
    • 3.2 アルカリによる劣化の促進
  • 4.おわりに
16節 エポキシ樹脂の熱劣化および酸・アルカリ環境下での腐食劣化とその評価
  • 1.はじめに
  • 2.エポキシ樹脂の耐熱性
    • 2.1 熱加速試験の原理と寿命評価
    • 2.2 熱劣化時の変色・劣化形態
    • 2.3 熱劣化時の強度変化に対する低侵襲評価
  • 3.エポキシ樹脂の耐食性
    • 3.1 エポキシ樹脂の加水分解
    • 3.2 酸無水物硬化樹脂の加水分解
    • 3.3 アミン硬化エポキシ樹脂の劣化
  • 4.おわりに
17節 シリコーンゴム初期表面劣化過程の定量的な解析
  • 1.はじめに
  • 2.揮発性の診断方法
    • 2.1 高分子固体表面上の液滴の接触角の測定 (液滴法)
    • 2.2 高分子固体面表面張力の測定 (液体の表面張力を変化)
    • 2.3 撥水状態の面的画像診断 (スプレー法またはSTRI法)
  • 3.シリコーンゴムの撥水性診断のために検討された他の方法
    • 3.1 撥水性回復能力の測定 (LMWの試料表面への拡散)
    • 3.2 ダイナミックドロップテスト (電力間の液滴による橋絡)
  • 4.誘電計測を用いた高分子材料の表面状態診断手法
    • 4.1 印加電界の種類
    • 4.2 表面漏れ電流の観測とバルク電流の観測
  • 5.撥水性の診断に影響する事象
    • 5.1 表面自由エネルギーの負の温度依存性
    • 5.2 撥水性の緩和現象
    • 5.3 表面自由エネルギーの分散成分と非分散成分
    • 5.4 LMW成分 (Low Molecular Weight Component)
    • 5.5 界面活性剤効果
    • 5.6 表面粗さ効果
  • 6.撥水性の画像解析による診断方法
    • 6.1 画像解析パラメータ
    • 6.2 撥水性画像解析指標の動的変化の利用
    • 6.3 接触角と水滴形状の非接触同時計測
  • 7.おわりに
18節 ポリウレタン (PU) の劣化・変色対策
  • 1.はじめに
  • 2.屋外暴露下での劣化
  • 3.高温下での劣化
  • 4.その他の要因での劣化

第4章 評価試験解析、劣化及び変色解析のための分析法

1節 耐候性試験のポイントと注意点
  • 1.はじめに
  • 2.耐候性試験とは?
    • 2.1 自然暴露
    • 2.2 促進暴露
  • 3.人工促進耐候性試験を行うにあたっての注意点8
    • 3.1 光
  • 4.熱 (温度)
  • 5.水
    • 5.1 水質
    • 5.2 スプレー
    • 5.3 ローテーション・その他
  • 6.おわりに
2節 ESR分析による高分子劣化変色の分析手法
  • 1.高分子材料劣化の研究とESR
  • 2.ESR測定
    • 2.1 ESR測定の原理
    • 2.2 ESR測定の実際
    • 2.3 ESRから得られる情報
    • 2.4 ESRの応用測定
  • 3.高分子材料の変色とESR測定
    • 3.1 高分子材料の変色とESR測定
    • 3.2 ポリ塩化ビニルの黄変
    • 3.3 塗膜系高分子材料
    • 3.4 天然系高分子
    • 3.5 その他
  • 4.まとめ
3節 熱分析による高分子の劣化評価
  • 1.はじめに
  • 2.DSC (示差走査熱量測定)
    • 2.1 DSCの原理
    • 2.2 DSCによる高分子の酸化誘導時間測定
  • 3.TG (熱重量分析)
    • 3.1 TGの原理
    • 3.2 高分子材料の熱分解測定
    • 3.3 反応速度論解析による酸化劣化寿命予測
  • 4.TMA (熱機械分析)
    • 4.1 TMAの原理
    • 4.2 TMAによる塗膜の劣化評価
  • 5.おわりに
4節 XPS分析による樹脂劣化評価
  • 1.概要
    • 1.1 はじめに
    • 1.2 XPSの原理
  • 2.測定法
    • 2.1 定性分析
    • 2.2 定量分析
    • 2.3 状態分析
    • 2.4 イオンエッチングを併用した深さ方向分析
    • 2.5 XPS分析を行う際の注意点
  • 3.劣化解析事例
    • 3.1 PVC樹脂内装部品の変色原因解析
    • 3.2 熱劣化したポリ塩化ビニル (PVC) のXPS分析
    • 3.3 亜鉛メッキと接触したアクリルゴムの劣化分析
5節 赤外/ラマン分光分析法による樹脂劣化・変色解析
  • 1.はじめに
  • 2.赤外分光分析法の特徴と樹脂劣化・変色解析
    • 2.1 ポリプロピレン樹脂の劣化物解析とカルボニルインデックス
    • 2.2 ポリスチレン樹脂の劣化物解析
    • 2.3 耐対衝撃性ポリスチレン樹脂の低温加熱劣化物と変色解析
    • 2.4 ポリカーボネート樹脂の加水分解物解析
  • 3.赤外分光分析法における注意点
    • 3.1 ATRスペクトルのスペクトル歪みと誤解析回避
    • 3.2 混合物系試料のATRスペクトルと差スペクトル解析
  • 4.ラマン分光分析法による樹脂劣化・変色解析
    • 4.1 ポリプロピレン樹脂の劣化物解析
    • 4.2 ポリスチレン樹脂の劣化物解析
    • 4.3 耐衝撃性ポリスチレン樹脂の低温加熱劣化変色物析
    • 4.4 PC/ABS樹脂成形焼けのIRスペクトルとラマンスペクトル
    • 4.5 共鳴ラマンスペクトルと変色物解析
  • 5.ラマン分光分析法における注意点
  • 6.おわりに
6節 質量分析法による樹脂劣化・変色解析
  • 1.はじめに
    • 1.1 イオン化法
    • 1.2 質量計測法
  • 2.GC/MS分析と試料導入法
  • 3.GC/MS法の限界と対応策
  • 4.ESI-TOFMS分析法による樹脂劣化・変色解析
  • 5.LC-PDA-ESI-TOFMS分析法による樹脂変色解析
  • 6.LC-PDA-ESI-TOFMS分析法によるPS樹脂加熱変色成分解析
  • 7.ASAP-TOFMSによるPS樹脂加熱変色品解析
  • 8.おわりに
7節 磁気共鳴分析法による樹脂劣化・変色解析
  • 1.はじめに
    • 1.1 核磁気共鳴 (NMR)
    • 1.2 電子スピン共鳴 (ESR)
  • 2.高分解能NMR分析法によるポリスチレン樹脂加熱劣化変色物の解析
  • 3.DOSY二次元NMRによる分子量分布と劣化・変色解析
    • 3.1 DOSYについて
    • 3.2 DOSY二次元NMR分析法による加熱ポリスチレン樹脂の劣化・変色解析
    • 3.3 GPC分析による解析
    • 3.4 13C-NMRによる解析
  • 4.ESR分析法による樹脂劣化・変色解析
  • 5.おわりに

執筆者

  • 古川 睦久 ながさきポリウレタン技術研究所 代表/長崎大学 名誉教授
  • 山崎 秀夫 BASFジャパン 株式会社 高性能製品統括本部 プラスチック添加剤部門 リージョナルマーケティング&テクニカルマネージャー
  • 根岸 由典 株式会社 ADEKA 樹脂添加剤本部 樹脂添加剤開発研究所 添加剤研究室 室長
  • 田中 浩二 クラリアントジャパン 株式会社 添加剤ビジネスユニット ポリマー添加剤チーム チームマネージャー
  • 有我 望 大内新興化学工業 株式会社 開発研究所 研究開発第三グループ マネージャー
  • 小川 俊夫 金沢工業大学 名誉教授
  • 秋葉 光雄 アキバリサーチ 所長
  • 堀田 透 藤倉ゴム工業 株式会社 技術顧問
  • 西 一朗 TPEテクノロジー 株式会社 代表取締役
  • 石動 正和 塩ビ食品衛生協議会 常務理事
  • 宮川 栄一 滋賀県東北部工業技術センター 所長
  • 小林 豊 株式会社 プライムポリマー 研究開発部 自動車材研究所 所長付
  • 中谷 久之 北見工業大学 工学部 バイオ環境化学科 教授
  • 蔵谷 克彦 UMG ABS 株式会社 研究開発統括部 主席部員
  • 野田 哲也 三菱レイヨン 株式会社 大竹研究所 機能材料研究グループ 主任研究員
  • 伊藤 幹彌 公益財団法人鉄道総合技術研究所 材料技術研究部 主任研究員
  • 本多 貴之 明治大学 理工学部 専任講師
  • 中井 誠 ユニチカ 株式会社 技術開発本部 中央研究所 研究開発グループ グループ長
  • 今田 知之 DIC 株式会社 ポリマ第一技術本部 ポリマ技術5グループ 主任研究員
  • 笠森 正人 石川県工業試験場 化学食品部 部長
  • 久保内昌敏 東京工業大学 大学院理工学研究科 教授
  • 所 哲郎 岐阜工業高等専門学校 電気情報工学科 教授
  • 浅井 清次 浅井技術士事務所MC Labo. 代表
  • 木嶋 芳雄 クレスール 株式会社 取締役
  • 坂井 亙 京都工芸繊維大学 工芸科学研究科 機能高分子設計分野 准教授
  • 大久保信明 株式会社 日立ハイテクサイエンス 分析応用技術部 主任
  • 荒木 祥和 株式会社 日産アーク マテリアル解析部 機器分析室 室長代理
  • 宮下 喜好 群馬産業技術センター 所長
  • 和田 智史 群馬産業技術センター 材料技術係 主任
  • 徳田 敬二 群馬産業技術センター 材料技術係 独立研究員
  • 篠原 和人 群馬産業技術センター
  • 石田 一成 群馬産業技術センター

出版社

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体裁・ページ数

B5判 並製本 414ページ

ISBNコード

978-4-905507-07-9

発行年月

2014年8月

販売元

tech-seminar.jp

価格

60,000円 (税別) / 66,000円 (税込)

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