PET樹脂の劣化（脆弱）条件とは？
- PET樹脂の劣化（脆弱）条件とは、ユニットの左右動作のパターンが常に変化していることです。
- PET樹脂の屈曲半径が100mm程度であること、柔軟性があること、耐久試験に耐えていることから、破損に至ったプロセスが想像できない状態です。
- ビーチマークのような段付きがあることから、繰り返し荷重が加わり破損に至ったと思われますが、要因は機構上ほぼないと考えられます。
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PET樹脂の劣化（脆弱）条件とは？
こんばんは。 箱型の装置の中で左右に動作するユニットがあるのですが、 ユニットへの信号＆動力を伝えるために、テープ電線を使用しています。 そのテープ電線を保護する目的で、PET樹脂（巾：30mm、t0.5）を両面に沿わせており、 ユニットの左右動作（ストロークは500mm程度）に合わせて PET樹脂＆テープ電線も動いています。 そのため、テープ電線＆PET樹脂は常に屈曲しており、曲げ半径は100mm程度です。 開発時の耐久試験では、200万回以上の屈曲動作でも亀裂や破損は全くありませんでした。（10台） しかし、客先に納品した装置（3台中2台）が4万回足らずでPET樹脂にヒビ割れが発生し、破損に至っています。 破断面を確認すると、ユニットの左右動作方向に対して垂直方向のせん断方向の力（PET樹脂を千切ったような感じ） の外力が加わったような破断面（ビーチマークのような段付きがある）です。 PET樹脂の屈曲半径が100mm程度であること、PET樹脂にはある程度の柔軟性があること、 耐久試験では200万回以上の動作にも耐えていることから、破損に至ったプロセスが全く想像できない状態です。 ビーチマークのような段付きがあることから、繰り返し荷重が加わり破損に至ったと思われますが、 PET樹脂にせん断方向の外力が加わる要素は、機構上、ほぼないと考えられます。 加わったとしても、わずかな荷重だと思われます。 そこで相談ですが、PET樹脂が劣化（脆弱）する条件とは、どのようなものでしょうか？ 条件としては、期間が3ヶ月以内でユニットの左右動作のパターンは常に変化していることです。 参考までに、医療機器ですので室内に設置しています。 また、人間が操作しますので、設置環境は常温・常湿です。 該当のPET樹脂を使用しているユニットは、遮光された装置内部で動作しています。 何でも良いので、アドバイス頂けると助かります。 よろしくお願いします。 >皆さま 回答頂き、ありがとうございます。 アドバイスに対する返信が出来ておらず、申し訳ありません。 現在、回答を参考に再現試験を行っているのですが、 イマイチこれと言った突破口が見えない状態です。 そこで追加の質問ですが、PET樹脂を常時帯電させておいた場合、 PET樹脂（物性値）に変化は生じるのでしょうか？ （具体的には、帯電は摩擦により生じるものです。） 評価プロトコルが定まっていない状況のため、漠然とした質問になりますが、 お手数ですが、回答頂けないでしょうか？ よろしくお願いします。
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Foxboro社のMartinとGardnerの"long term humid aging of plastics"のレポートの中にPBTがある。PBTはPETの弟分であるが、加水分解などはPBT≡PETとみてよい。66℃～95℃の促進試験から、常温側を推定するための回帰式を提示している。引張り強さが75%に低下する時間(t：日)の温度(T：絶対温度)と相対湿度(R：%/100)との依存式、ln t=11,940/T-1.38 ln(R)-29.95 としている。23℃(=296k)、50%RH(R=0.5)の標準試験室では、ln t=40.338+0.9565-29.95=11.34、∴84,500日=230年 もし、37℃(=310K)、75%RH(R=0.75)の高温多湿条件なら、ln t=38.516+0.397-29.95=8.963、∴7,800日=21年、寿命は1/10に低下、と計算される。 因みに彼らは、引張り強さ保持率75%では、既に脆性破壊であり、衝撃用途などでは75%を寿命とするのは楽観的すぎるとコメントしている。 以上が、理論的アプローチであるが、トラブルシュートの常套、必須項目がある。それは、開発時の耐久試験(200万回以上)の試料と使用前品と使用後品3者の(分子量は測定困難ので)、溶融粘度、あるいはメルトフローを測定し、比較してみることである。 ここから何かが明確になってくる。
劣化を促進する一般的な要因は、温度、光、酸素（空気中の）と思います。 開発時の屈曲試験は、比較的短時間で実施したように想像します。 装置の設計寿命が10年 ≒ 88000時間とすれば、これに相当する熱劣化させた PET材で屈曲試験をおこなって再現するか確認なさっては如何でしょうか。 10℃半減則を適用して考えれば、実際の使用状態よりも50℃温度が高い状態 で放置すれば、2^5＝32倍の加速係数です。88000時間に対応する熱劣化が 2750時間程度でおこります。このような、枯らした材料で評価してみたら 如何でしょうか。
お礼
遅くなりましたが、原因が判明しました。 PET樹脂を加工する際にトムソン型を使用しているのですが、 プレス圧が強い（人手による作業）とPET樹脂に残留応力が発生し、 その結果、硬化＆脆弱な物性になっておりました。 実際にプレス圧違いの試作品にて評価を行い、短期間で破損することを確認しました。 対策は、プレス圧を定量的にはできないため、パネルソー等の加工とし、 残留応力が極力発生しないようにすることで問題解決しました。 ご協力ありがとうございました。
ＰＥＴは『加水分解』する樹脂なので、これが起きると指摘のような脆さになります。 http://www.ensinger.jp/download/pdf/pdf_material/TECAPET.pdf ▲加水分解性（熱水・酸・アルカリ） しかしＰＥＴボトルで多用され日常に溢れているし、熱水は別としても酸・アルカリ環境が加わることあっても壊れることを経験しないから否定的です。 t0.5は厚い部類で柔軟性が低いのでは？ しかしこれもテストされてるから疑いようがない。 フィルムならルミラー？ 東レなど化学会社は巨大なので対応を期待しすぎと裏切られるが、現物持参で相談してみるのも一興かと。 全然専門家じゃないけど経験したから言うと、加水分解を想定した前後での分子量は測れます。 http://www.natc.co.jp/detail/result/result1.html しかし値を得て、それがどう結果と結びつくか？ をメーカーが見解を示してくれなかった（嘆） ストレスクラック http://www.kaji-tr.com/news/news2.htm#news 応力がかかた状態に溶剤や薬品がふれると、ストレスクラックがさらに早く進む場合があります 加水分解も含め、なにかが作用していると思うが、、、、？？
お礼
遅くなりましたが、原因が判明しました。 PET樹脂を加工する際にトムソン型を使用しているのですが、 プレス圧が強い（人手による作業）とPET樹脂に残留応力が発生し、 その結果、硬化＆脆弱な物性になっておりました。 実際にプレス圧違いの試作品にて評価を行い、短期間で破損することを確認しました。 対策は、プレス圧を定量的にはできないため、パネルソー等の加工とし、 残留応力が極力発生しないようにすることで問題解決しました。 ご協力ありがとうございました。
記述内容で、詳細なことが把握できません。 因って、“ＰＥＴ樹脂 耐候性”で、劣化に関する情報を確認ください。 使用環境での遮光仕様等も明確でないので、貴殿で確認ください。 また、“開発時の耐久試験では、200万回以上の屈曲動作でも亀裂や破損は全くありませんでした” ですが、 ａ）開発時の耐久試験は、テープ電線＆PET樹脂は常に屈曲しており、曲げ半径は100mm程度 の条件は、そのままですか？それともＰＥＴ樹脂単体ですか？ ｂ）テープ電線の仕様(硬度等の)が変わっていませんか？又は、ＰＥＴ樹脂のグレード等が 変わっていませんか？ ｃ）テープ電線の電線から又はテープから、電線に関しては汚染物質がＰＥＴ樹脂へドーピング される、テープからはアウトガスが微量に放出されＰＥＴ樹脂へドーピングされる、 等が考えられます。 これが、一番怪しいのだが、条件不足なので、？？？です。 等々も考察し、確認ください。 経時的な変化、時間が掛かった外的要因の変化で破損等をしたと考えます。 “ＰＥＴ樹脂 耐候性”の検索から、ビッビっときませんかね。
お礼
遅くなりましたが、原因が判明しました。 PET樹脂を加工する際にトムソン型を使用しているのですが、 プレス圧が強い（人手による作業）とPET樹脂に残留応力が発生し、 その結果、硬化＆脆弱な物性になっておりました。 実際にプレス圧違いの試作品にて評価を行い、短期間で破損することを確認しました。 対策は、プレス圧を定量的にはできないため、パネルソー等の加工とし、 残留応力が極力発生しないようにすることで問題解決しました。 ご協力ありがとうございました。
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