ゴム系ホットメルト型粘着剤の軟化剤として用いられる鉱物油について,その構成成分比や物性,配合比率がベースポリマーとの相容性,ひいては粘着物性に大きく影響することが知られている。本研究では,異なる鉱物油軟化剤からなるホットメルト型粘着剤について,多数のデータからパターンを見出すことに優れる機械学習を用いることによって,軟化剤の相容性がホットメルト型粘着剤の剝離強度に与える影響を確認した。主成分分析による次元削減を用いることで,多数の粘弾性データにおける全体傾向の可視化が可能となり,使用した鉱物油の組成・物性を異にするだけで,幅広い粘弾性特性を有するホットメルト型粘着剤を得ることが可能であると確認された。また,機械学習による剥離強度と粘弾性の関係をモデリングし,決定係数(r2)0.881 と高い精度でホットメルト型粘着剤の粘弾性情報のみから剝離強度を予測することが可能であることを明らかにした。
Mechanochromic mechanophores are molecular structures that visualize applied force. The mechanophores, covalently incorporated into a polymeric material, are activated in response to force through the polymer chain, allowing evaluation and visualization of mechanical damage to the polymeric materials. Most mechanophores have been reported to change absorption and/or photoluminescence properties upon force-induced cleavage of covalent bonds. In contrast, our group has developed supramolecular mechanophores that are activated without covalent bond scission, resulting in instant and reversible mechanochromic behavior. To date, we have developed two types of cyclophane-based supramolecular mechanophores. One is based on switching between excimer and monomer emission. The prototype has two 1,6-bis(phenylethynyl)pyrene groups as fluorophores. The cyclophane mechanophore incorporated into a segmented polyurethane elastomer exhibits excimer emission in the force-free state. When the film is deformed, the fluorophores are separated and the excimer emission intensity decreases. When the force is removed, the initial emission spectrum recovers. The mechanophore also works in hydrogels. The other type uses emission from charge transfer(CT)complexes between an electron-rich luminophore and an electron-deficient pyromellitic diimide(PMDI). The polyurethane elastomer films containing the mechanophores change their photoluminescence properties from CT emission dominant to monomer emission dominant. In addition, the length of the linker between the luminophore and PMDI is found to affect the mechanoresponsive luminescence.
接着接合技術は,現在,さまざまな環境で使用される部品に広く適用されている。特に近年,接着継手は高温環境においても使用されることが期待されている。無機接着剤は1000℃以上の耐熱性を有するが,脆性材料であるため構造部品の接着にはあまり使用されていない。しかし,軸と円筒のはめ合せ接着継手は,継手が脆性破壊しにくく,比較的安定した強度を得ることができる。そこで,まず,種々の無機接着剤バルクの弾性率の温度依存性を900℃までの高温下の各温度で測定した結果を述べる。次に,無機接着剤で接着された接着継手として,汎用性が高く,一般的に接着継手の強度評価に使用されている単純重ね合せ接着継手の引張せん断負荷に対する応力解析および熱応力解析と,高温下における引張せん断試験の結果について述べる。さらに,軸̶円筒接着継手試験片の軸の押抜き試験を実施し,接着剤の厚さおよび被着体材料が継手のせん断強度に及ぼす影響を調べた。また,押抜き荷重下の継手の力学的応力分布と高温下における熱応力分布を有限要素法により解析した。軸̶円筒接着継手の応力解析の結果として,最大応力は軸に近い接着剤層の端部で発生し,その値は接着剤層の厚さが増加するにつれて大きくなることが確認できた。また,押抜き強度の実験結果では,接着剤の厚さが増加するにつれて強度が低下することが示されており,この傾向は応力解析に基づく予測の傾向と定性的に一致していることを確認した。