JPH08327515A - ポリプロピレン系樹脂成形品の機械的強度評価方法 - Google Patents

ポリプロピレン系樹脂成形品の機械的強度評価方法

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JPH08327515A
JPH08327515A JP13031595A JP13031595A JPH08327515A JP H08327515 A JPH08327515 A JP H08327515A JP 13031595 A JP13031595 A JP 13031595A JP 13031595 A JP13031595 A JP 13031595A JP H08327515 A JPH08327515 A JP H08327515A
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JP
Japan
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mechanical strength
molded product
orientation
crystallinity
multiple regression
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JP13031595A
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English (en)
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Michihiro Kimoto
道博 木元
Tatsuya Hayashi
林  達也
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Mitsubishi Plastics Inc
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Mitsubishi Plastics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ポリプロピレン系樹脂射出成形品の機械的強度
を迅速に評価する。 【構成】 ポリプロピレン系樹脂を主体とする成形品の
機械的強度を評価する際に、多種類のポリプロピレン系
樹脂射出成形試料について、機械的強度、結晶化度およ
び配向度を測定して、機械的強度に対する結晶化度およ
び配向度の重回帰分析を行って重回帰式を予め求めてお
き、評価しようとするポリプロピレン系樹脂射出成形品
の所要箇所の結晶化度および配向度の測定値から、上記
重回帰式により機械的強度を演算する。 【効果】 射出成形品の機械的強度を実際に測定するこ
となく、高精度で予測・評価できるから、測定評価に要
する試料の量、および測定に要する時間が大幅に少なく
てよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリプロピレン系樹脂
を主体とする射出成形品の機械的強度を評価する方法に
関するものであって、ポリプロピレン系樹脂射出成形品
の各種機械的強度を実際に測定することなく成形品内部
の高次構造から評価し、任意の射出成形品や原料につい
て短時間に少量の試料で機械的強度の評価を可能にする
ものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来、ポリプロピレン原料の
各種機械的強度の評価にあたっては、実際に必要な試験
片が採取できる大きさのテストサンプルを複数枚成形
し、その成形品から、曲げ、引張り、衝撃試験用の試験
片を必要繰り返し数に応じた数量だけ切削、あるいは打
ち抜いた後、各試験を実施していたため、多大の時間を
必要とし、さらに原料も相当量必要であった。また既に
ある成形品よりこれらの強度を測定する場合には、成形
品のデザインの関係でJIS規格などで定められている
形状の試験片を採取できなかったり、採れる場合にも多
くの成形品を必要とする場合があり、非効率的であっ
た。
【0003】また実際に時間的あるいは物理的に測定が
行えない場合には、原料メーカーのカタログなどの文献
値を参考にしているが、この値はある特定の条件下での
データであって、物性値が成形条件や成形品肉厚により
変化することから考えて、常に信頼し得るものとはいえ
ない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に対
し、従来より短時間、少試料で精度良く成形品の強度を
評価できる方法を検討の結果、曲げ、引張り、衝撃など
の機械的強度が成形品の結晶化度および配向度の2つの
パラメータと強い相互関係があることを見出だしてなさ
れたものであって、その要旨は、ポリプロピレン系樹脂
を主体とする成形品の機械的強度を評価する方法であっ
て、多種類のポリプロピレン系樹脂射出成形試料につい
て、機械的強度、結晶化度および配向度を測定して、機
械的強度に対する結晶化度および配向度の重回帰分析を
行って重回帰式を予め求め、評価しようとするポリプロ
ピレン系樹脂射出成形品の所要箇所の結晶化度および配
向度を測定し、この測定された成形品の結晶化度および
配向度から、上記重回帰式により機械的強度を演算する
ことを特徴とするポリプロピレン系樹脂成形品の機械的
強度評価方法にある。
【0005】すなわち本発明によれば、予め多種類のポ
リプロピレン樹脂試料について機械的強度と、結晶化度
および配向度との重相関関係を求めておくことにより、
成形品の結晶化度および配向度を測定するだけで、未知
の成形品の曲げ、引張り、衝撃などの機械的強度を実際
に測定することなく高精度で予測し得るものである。以
下、本発明を詳しく説明する。
【0006】本発明におけるポリプロピレン系樹脂(以
下、「PP樹脂」と略記することがある)は、プロピレ
ンを主体とする樹脂であれば特に限定はない。ポリプロ
ピレン系樹脂には、後述の通り分子量、分子量分布、共
重合形態および共重合比、分岐構造などの一次構造が異
なる各種のものがあるが、一般に市販されているホモポ
リマとブロツクコポリマの全てについて本発明の対象と
することができる。
【0007】また、本発明において評価の対象となる射
出成形品にも特に限定はなく各種形状のものに適用でき
るが、大別すると、PP樹脂の特性評価のために作成す
るいわゆるテストサンプル(試験用試料)と、実用に供
される製品としての射出成形品があり、一般に前者は平
板状などの単純な形状を有し、後者は薄板部や厚肉部、
補強用リブ、曲面部、孔部などを有する複雑な形状を有
することが多い。
【0008】射出成形品の機械的強度は、使用するポリ
プロピレン系樹脂の一次構造によって影響を受け、さら
には射出成形条件(例えば樹脂温度、金型温度、射出速
度、保圧条件、冷却条件など)によっても影響を受ける
が、それらの要因が機械的強度にどのような影響を与え
るかは十分解明されておらず、従って従来は機械的強度
を予測することは困難であり、結局実測することにより
機械的強度の評価を行っていた。
【0009】ところが本発明者等の検討により、射出成
形品の機械的強度は結晶化度および配向度との重相関関
係が強いことが判明し、その結果比較的少量の試料で簡
単に測定できる結晶化度および配向度という2つのパラ
メータにより、機械的強度を高精度で予測できることが
確認された。これは上記の機械的強度に影響するとされ
ていた樹脂の一次構造や射出成形条件が、最終的には結
晶化度または配向度に反映されるためと考えられる。
【0010】ここで機械的強度としては、曲げ試験、引
張試験、衝撃試験により得られる特性が代表的なもので
あり、実用上重要なものとしては、曲げ強度、曲げ弾性
率、引張強度、引張破断伸びまたはアイゾツト衝撃強度
を挙げることができる。
【0011】以下、本発明を実施例により具体的に説明
する。 1)重回帰式の作成 まず、多種類のポリプロピレン系樹脂射出成形試料につ
いて、機械的強度、結晶化度および配向度を測定して、
機械的強度に対する結晶化度および配向度の重回帰分析
を行って重回帰式を予め求める。
【0012】ここで多種類とは、信頼性の高い重回帰式
を得るため、PP樹脂の種類や射出成形条件を種々変更
することを意味する。本例では、表1および表2に示す
一次構造が大きく異なるPP樹脂を用いて、表3に示す
27通りの成形条件で、300mm×200mmの板状
成形品(肉厚2mm、3mmおよび4mm)を射出成形
した。これらの成形品の中央から、表4に示すJIS規
格に従って試験片を切り出して各試験を実施した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】一方、同じ射出成形品の中央部より2cm
角程度の少量の試料を切り出し、結晶化度および配向度
を測定した。結晶化度は結晶密度を0.95g/c
3 、非晶密度を0.85g/cm3 として、成形品の
密度から算出した。配向度は顕微フーリエ変換赤外分光
光度計により求めたc軸配向関数fc の値を成形品断面
の表面から中心まで積分した配向積分値をもって配向度
とした。
【0018】得られた各機械的強度と、結晶化度および
配向度との関係を重回帰分析した結果、ホモポリマとブ
ロツクコポリマの各々について、成形品の肉厚ごとに、
表5〜9に示す係数を持った下記重回帰式が得られた。
【0019】Y =A・X1 + B・X2 + C Y :機械的強度 A :配向度についての偏回帰係数 X1 :配向度測定値 B :結晶化度についての偏回帰係数 X2 :結晶化度測定値 C :定数
【表5】
【0020】
【表6】
【0021】
【表7】
【0022】
【表8】
【0023】
【表9】
【0024】そして、各重回帰式の分散分析を行い、重
回帰の検定をしたところ、多くの機械的強度については
危険率1%で有意(表5〜9では**で表示した)、一
部の機械的強度についても危険率5%で有意(表5〜9
では*で表示した)との結果が得られ、これらの重回帰
式が機械的強度の予測に役立つことが確認された。また
重回帰式のあてはまりの良さを示す重相関係数を算出し
たところ、表5〜9に示すような高い重相関係数が得ら
れ、結晶化度および配向度の2要因から高精度で機械的
強度を予測できることが分かった。特に曲げ強度、曲げ
弾性率および引張強度については重相関係数が高い。
【0025】また、通常市販されているホモポリマとブ
ロツクコポリマのいずれについても高精度の重回帰式が
得られたので、PP樹脂の一次構造の如何にかかわらず
本発明方法を適用し得ることが明らかになった。なお成
形品の厚さについては、現実に使用されている射出成形
品の大部分は厚さ2〜4mmの範囲にあることから、厚
さ2mm、3mmおよび4mmの場合について重回帰分
析を行ったが、これらの中間の厚さについては線形補間
による近似が可能である。
【0026】また、表5〜9に示す結果から、各々の機
械的強度の算出にあたっての係数は概略次の範囲にあっ
た。なお上記係数は、結晶化度を%表示し、機械的強度
の単位を下表のようにとって算出したものである。
【0027】 A B C 曲げ強度 230 〜1400 10〜25 −40〜−1000 (kgf/cm2 ) 曲げ弾性率 3.0 〜8.0 0.04〜0.2 −9 〜1.0 (kgf/cm2 ) 引張強度 80〜700 0.0 〜15.0 −600 〜300 (kgf/cm2 ) 引張破断伸び 80〜1300 −21.0〜0.0 60〜1400 (%) 衝撃強度 80〜700 0.0 〜15.0 −600 〜300 (kgf・cm/cm2
【0028】2)機械的強度が未知の原料の機械的強度
の予測例 上記のようにして求めた重回帰式により、未知の樹脂に
ついての機械的強度の予測を行った。機械的強度が未知
のPP樹脂がホモポリマであることを確認し、その樹脂
から、300mm×200mm×3mm厚さの板を射出
成形した。成形条件は次の通りとした。 樹脂温度:230℃ 金型温度:55℃ 射出速度:148cm3 /分 保圧:600kgf/cm2 保圧時間:5.0秒 冷却時間:40秒 そして、表10に示す形状のJIS規格に基づく試験片
を採取し、曲げ強度など表 に示す機械的強度を実測し
た。
【0029】一方、同じ板から少量の試料を切り出し、
結晶化度および配向度を測定し、板厚3mm、ホモポリ
マについての重回帰式により機械的強度を予測した。そ
の結果を表10に示す。
【0030】
【表10】
【0031】実測値と予測値とはよく一致しており、本
発明方法が予測に有効であることが実証された。また表
10に併記したように本発明によれば、評価に要する時
間、必要試料の量とも、実測の場合よりも大幅に少なく
てもよいことが分かる。
【0032】3)機械的強度が未知の成形品の機械的強
度の予測例 平均肉厚3mmのPP樹脂製コンテナについて、コポリ
マであることを確認した上で、上記例と同様にして機械
的強度の実測および予測を行った結果を表11に示す。
ここでも実測値と予測値とはよく一致しており、予測の
精度は十分高いことが確認された。
【0033】
【表11】
【0034】以上、実施例で具体的に説明したように、
本発明方法によれば、PP樹脂射出成形品の機械的強度
を、実際に測定することなく高精度で予測することが可
能になり、次のような場合に応用することができる。
【0035】1)PP樹脂の特性評価 射出成形条件を変更して各種のPP樹脂についての重回
帰分析を行うことにより、未知のPP樹脂からの射出成
形品の結晶化度および配向度を測定するだけでそのPP
樹脂の機械的特性を評価することができる。
【0036】この機械的特性は、その樹脂を特定形状の
射出成形品にした場合の機械的強度にも反映されるた
め、特定形状の射出成形品強度の相対的評価にも有用で
ある。2)射出成形品の特性評価試作したり、市場から
入手した射出成形品の機械的強度を、迅速に予測するこ
とができる。特に射出成形品が少量で機械的強度の実測
が困難な場合にも予測値を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】本発明方法によれば、射出成形品の結晶
化度および配向度を測定するだけでその成形品の機械的
強度を高精度で予測・評価することができるから、測定
評価に要する試料の量、および測定に要する時間が実測
する場合に比べ大幅に少なくなり、評価の効率化、迅速
化の効果が極めて大きい。特に、原料または成形品の量
が少なくて実測が困難な場合や、成形品から機械的強度
測定用の試料を採りにくい場合などにも予測値を得るこ
とができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリプロピレン系樹脂を主体とする成形
    品の機械的強度を評価する方法であって、 多種類のポリプロピレン系樹脂射出成形試料について、
    機械的強度、結晶化度および配向度を測定して、機械的
    強度に対する結晶化度および配向度の重回帰分析を行っ
    て重回帰式を予め求め、 評価しようとするポリプロピレン系樹脂射出成形品の所
    要箇所の結晶化度および配向度を測定し、 この測定された成形品の結晶化度および配向度から、上
    記重回帰式により機械的強度を演算することを特徴とす
    るポリプロピレン系樹脂成形品の機械的強度評価方法。
  2. 【請求項2】 機械的強度が、曲げ強度、曲げ弾性率、
    引張強度、引張破断伸びまたはアイゾツト衝撃強度であ
    る請求項1記載のポリプロピレン系樹脂成形品の機械的
    強度評価方法。
JP13031595A 1995-05-29 1995-05-29 ポリプロピレン系樹脂成形品の機械的強度評価方法 Pending JPH08327515A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11913935B2 (en) 2018-06-22 2024-02-27 Lg Chem, Ltd. Method for evaluating properties of polypropylene resin, method for preparing polypropylene non-woven fabric, and polypropylene non-woven fabric

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11913935B2 (en) 2018-06-22 2024-02-27 Lg Chem, Ltd. Method for evaluating properties of polypropylene resin, method for preparing polypropylene non-woven fabric, and polypropylene non-woven fabric

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