次世代高分子材料設計技術者への伝言 (伝えたいこと)

～カローザスが果たせなかった夢を追い求めて～

東京都開催会場開催

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開催日

2018年1月30日(火) 10時30分～ 16時30分

受講対象者

バイオプラスチック・ポリ乳酸に関連する技術者
- 自動車分野
- 電気・電子分野
- スポーツ分野など
バイオプラスチック・ポリ乳酸に関連する分野のマーケティング担当者、事業企画担当者、経営者

修得知識

バイオプラスチックの基礎
実用可能性の高いポリ乳酸の基礎と応用
- 高機能化
- 材料設計
- 成形加工
- 製品・用途開発

プログラム

　今からおよそ80年前の高分子化学黎明期の1931年に初めての合成繊維素材としてのナイロン66を発明し、高分子化学の歴史に不滅の金字塔を打ち立てたDuPontのカローザス (W. H. Carothers, 1896年〜1937年) が最初に精力的に取り組んだポリマーはナイロン66のようなポリアミドではなく脂肪族ポリエステルであったことは意外と知られていない。しからば、脂肪族ポリエステルはこのように古くから知られた古典的なポリマーであるにもかかわらず、今日までほとんど実用化されることがなかったのは何故だろうか?その理由は、脂肪族ポリエステルは一般的に熱的・機械的性質のみならず成形加工性にも劣り、それらを実用化するためには極めて高度な高分子材料設計 (分子設計/配合設計) 技術が求められたためである。
　これまでアカデミアの世界では特定の要素のみを取り上げ、それが高レベルであることが強調される研究報告が目白押しである。しかしながら、技術の世界では要素間の相互作用から免れることはできず、各要素は独立に振る舞うことはできない。例えば、仮に耐熱性を高めることができても、逆に耐衝撃性が低下するようでは有用な技術とは言えない。今やミクロな要素分析的アプローチである「科学」からの脱却と、構成要素間の相互作用から生まれるマクロな世界のダイナミズムである「技術」を重視する視点への転換が求められている。
　本セミナーは “カローザスの果たせなかった夢” 脂肪族ポリエステルの理想の化学構造とその実用化技術を追い求めて産学両分野で1980年代の後半より今日までの約30年間、ポリ乳酸を中心とする脂肪族ポリエステルの基礎・応用研究から技術・事業開発までを世界に先駆けて成し遂げた講師による高分子材料設計 (分子設計/配合設計) 技術の最前線を旅する物語である。貴方も学術的ロマンと異国情緒の漂う次世代高分子材料設計の旅に出掛けませんか。

脂肪族ポリエステルの一次構造と性能・機能の発現
- それぞれの使用目的・用途に適合した理想の化学構造 (一次構造) とは?
1. はじめに…カローザスが果たせなかった夢を追い求めて
2. 脂肪族ポリエステルの一次構造による分類
  1. ポリ (α-オキシ酸)
    - PGA
    - PLA
  2. ポリ (β-オキシ酸)
    - PHA
      - PHB
      - PHBV
      - PHBH
  3. ジオール/ジカルボン酸の重縮合体
3. 脂肪族ポリエステルの一次構造と熱的・機械的特性
4. 脂肪族ポリエステルの一次構造と成形加工性 (後述 2.)
5. 脂肪族ポリエステルの一次構造と生分解性/生分解機構
熱可塑性プラスチック (特に結晶性高分子) の成形加工性
- 熱的・機械的特性がいかに優れていても成形加工性が不良では使い物にならない
1. 成形加工性の物理的意味
  - 溶融体の賦形工程での室温下への冷却・固化過程におけるガラス化又は結晶化
2. 成形加工性支配因子
  1. 溶融押出過程
    - 溶融粘度、溶融張力⇔分子量依存性
  2. 冷却固化過程
    - Tg又は結晶化速度⇔冷却速度、変形速度依存性
3. 成形加工性改良剤
  1. 溶融粘度、溶融張力調整剤
    1. 増粘剤
      - エポキシ基含有反応性改質剤
      - 架橋剤 (有機過酸化物)
    2. 流動性改良剤、粘度低減剤
      - ポリグリセリン脂肪酸エステル
  2. 結晶化促進剤
    - 造核剤
    - 可塑剤又は結晶化速度向上剤
    - マルチ機能改質剤
結晶性高分子の結晶化挙動
- 成形品の潜在的な耐熱性や力学的特性、寸法安定性を最大限に引き出すために!
1. 成形加工工程における結晶化の分類
  1. Melt Crystallization (メルトから室温下への降温冷却過程における結晶化)
    - 押出成形
    - 射出成形
    - ダイレクト・ブロー成形
  2. Cold Crystallization (室温からの加熱昇温過程における結晶化)
    - 真空・圧空成形
    - 発泡成形
    - インジェクション・ブロー成形
2. 等温結晶化
  1. 結晶化速度式G=G0exp (-ED/RT-KTm/RT (Tm-T) の物理的意味
    1. 第一項:セグメントの拡散過程…温度と正の相関
    2. 第二項:核形成過程…温度と負の相関
  2. 最も結晶化速度の速い結晶化温度Tc (Tg < Tc
  3. 結晶化速度パラメータ…ts, t1/2, te, kの算出法
3. 非等温結晶化…冷却速度が結晶化温度や結晶化度に及ぼす影響 (前述 2.2.2) )
4. 結晶化速度に影響を及ぼす因子…ポリ乳酸 (PLA) を具体例として
  1. 一次構造
    - PLAのD体共重合比 (%D) が結晶化速度に及ぼす影響
  2. 分子量
  3. 造核剤や結晶化促進剤
    - 架橋剤
    - 可塑剤
    - マルチ機能改質剤
5. 成形加工後の室温 (又は加熱) 下での二次結晶化
  - 経時変化 (形状、物性)
脂肪族ポリエステルの耐熱性、耐衝撃性、耐久性、その他改良技術
- 素材固有の欠点を改良するために避けられない添加剤による改良技術
1. 耐熱性
  - 荷重たわみ温度 (DTUL) 又は熱変形温度 (HDT)
2. 耐衝撃性
  - 添加改良剤のタイプと作用機序 [添加改良剤のタイプと作用機序]
3. 難燃性
  - リン系
  - ハロゲン系
  - 無機系難燃剤剤
4. 他素材とのブレンド又はアロイ化による改質
  - 柔軟化又は剛性化
  - その他
マルチ機能改質剤としてのポリグリセリン脂肪酸エステル (PGFE)
- 耐熱性と耐衝撃性の同時改良が可能なPGFEに秘められた潜在的可能性とは?
1. 基本特性
  - 疎水性高分子系界面活性剤
    (生分解性の植物由来食品系乳化剤)
2. 一次構造の分子設計
  - 重合度
  - 脂肪酸炭素数
  - エステル化度
3. ポリ乳酸 (PLA) に対するマルチ機能改質剤
  - PLAのTg, Tmは不変
4. PLA成形品への応用事例 (添加量:0.5～1.5 %)
  1. 射出成形
    - 耐熱性と耐衝撃性、成形加工性の同時改良
  2. 真空・圧空成形
    - 耐熱性と耐衝撃性の同時改良
    - 透明耐熱化の可能性
ケース・スタディ
- 具体的な脂肪族ポリエステル素材・技術の分子論的基礎を究明・考察する!
1. 最も歴史の古い生分解性プラスチックであるPHA系が、40年後の今日でも未だ本格的に実用化されない核心的理由とは?
2. 融点の高いポリマーほど耐熱性が高い?
3. なぜPLAがベストの選択なのか?
4. 少量の添加剤で、PLAとしての基本特性を失うことなくPLA固有の欠点である耐熱性、耐衝撃性、成形加工性、寸法安定性を同時に改良するためには?
5. PLAに大量の可塑剤と結晶核剤を添加して耐熱性や耐衝撃性を高めても、コスト高は言うに及ばず強度、弾性率やTgの大幅低下を招き、それはもはやPLAではない!
6. ステレオコンプレックス型PLAが本格的に実用化されない理由とは?
7. PLAにPBSをブレンドするとPLAの耐熱性が向上する?

質疑応答・名刺交換

添加改良剤のタイプと作用機序

タイプ	具体例	相溶性	TgやTmへの影響
A	可塑剤	良好	低下
B	ブロック共重合体、高分子系界面活性剤	不良	なし

講師

望月政嗣氏
高分子学会

フェロー

会場

東京流通センター

2F 第4会議室

東京都大田区平和島6-1-1

主催

サイエンス＆テクノロジー株式会社

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お問い合わせ

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受講料

1名様

: 42,750円 (税別) / 46,170円 (税込)

複数名

: 22,500円 (税別) / 24,300円 (税込)

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2名様以上でお申込みの場合、
1名あたり 22,500円(税別) / 24,300円(税込) で受講いただけます。
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- 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 67,500円(税別) / 72,900円(税込)
受講者全員が会員登録をしていただいた場合に限ります。
同一法人内(グループ会社でも可)による複数名同時申込みのみ適用いたします。
受講券、請求書は、代表者にご郵送いたします。
請求書および領収書は1名様ごとに発行可能です。
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2022/3/30	環境配慮型プラスチック
2021/12/24	動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例
2021/7/30	水と機能性ポリマーに関する材料設計、最新応用
2021/7/28	プラスチックリサイクル
2021/6/29	UV硬化樹脂の開発動向と応用展開
2021/5/31	重合開始剤、硬化剤、架橋剤の選び方、使い方とその事例
2021/5/31	高分子材料の劣化・変色対策
2021/4/30	建築・住宅用高分子材料の要求特性とその開発、性能評価
2021/1/29	高分子材料の絶縁破壊・劣化メカニズムとその対策
2020/11/30	高分子の延伸による分子配向・結晶化メカニズムと評価方法
2020/11/30	高分子の成分・添加剤分析
2020/10/30	ポリウレタンを上手に使うための合成・構造制御・トラブル対策及び応用技術
2020/9/30	食品容器包装の新しいニーズ、規制とその対応
2020/9/10	生分解性プラスチック入門
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