熱可塑性樹脂の劣化診断

目的

  • 各種環境試験での樹脂劣化特性評価
  • 供試材料は 耐熱・耐絶縁性用途のPBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂

各種環境試験条件

環境試験 条件 試験時間 Hr
140℃ 24, 72, 120
紫外線 カーボンアーク 300, 600
湿熱 PCT試験 140℃ 相対湿度75% 24, 72, 120
試験結果

1、表面形態観察[光学顕微鏡]

・熱や紫外線曝露による外観の変化は見られない。
・湿熱劣化では表面に斑点が発生した。

 

2、MSE試験

試験条件 球形シリカ5μm 標準投射力

3、ナノインデンテーションとMSE試験の関係

  • ナノインデンテーション押し込み深さ ⇒ 3μm
  • MSEエロージョン率 ⇒ 熱劣化・湿熱劣化は全体平均値
    ⇒ 紫外線劣化は表層と内部に分割

評価
◇エロージョン率分布グラフから
未劣化:内部まで強さが均一である。
熱劣化:内部まで均一に劣化。
強度低下の割合は他の劣化に比べて小さい。
紫外線劣化:表層の強度劣化が内部に比べて顕著に進む。
また、内部も強度が低下している。
湿熱劣化:内部まで均等に弱くなっている。
3つの劣化法の中で強度低下が最も大きい。

⇒PBTは湿熱に弱い素材といえる。

◇マルテンス硬さとエロージョン率の関係から
  • エロージョン率は劣化度合い・時間に相関して弱くなる。
  • マルテンス硬さは初期劣化段階で硬くなり、臨界点を越えてから軟らかくなる。
  • エロージョン率は対数で示され、劣化度合いを拡大数値化できる。
《参考》FT-IR分析の結果から判ったこと
  • 硬化過程では 酸化による低分子量化、結晶化。
  • 硬化過程では 加水分解による低分子量化。
  • いずれのプロセスにおいてもエロージョン率は上昇しており、変質に伴う強度の低下を示している。

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