ヘーズメーター | 株式会社アイテス

プラスチック成形品の歪、複屈折評価

fujiko3_staff — Fri, 29 Oct 2021 03:00:46 +0000

射出成形法によるプラスチック成形品は樹脂の溶融、金型への充填、冷却・保圧といった工程を経ていますが、
これらの条件が適切でない場合、内部に応力が残り（残留応力）、成形不良の原因となります。

二次元複屈折測定システムは、その応力の指標である複屈折位相差(歪)や流れ方向・応力方向(主軸方位)の視覚化が可能です。例として、ポリスチレン（PS）成形品を加熱条件で比較した複屈折評価をご紹介します。

装置原理（二次元複屈折測定システム）

複屈折を持つ透明体に光を当てると、その偏光状態が変化する性質がある。

左図の複屈折測定装置を使用することで、偏光情報を専用の偏光イメージセンサで視覚化することが可能となる。

本装置では523nm・543nm・575nmの波長を使用して、透明体を通過する前後の偏光状態を比較することで、複屈折を評価することができる。

評価サンプル

PS製シャーレ（射出成形法で製造）

未処理　　　　　90℃×2h

PS構造

射出成形法で成形されたPS製シャーレを用いて、ガラス転移温度付近で加熱を実施した。

PSは側鎖に大きい分極率を持つベンゼン環があるので、樹脂の配向方向の屈折率(α1)に対して垂直方向の屈折率(α2)が大きい性質を持つ。

測定データ（絶対値　主軸方位）

複屈折位相差をグラデーションで表示している。
ゲート付近はせん断速度が速く、せん断応力が増大。
加熱条件では残留応力が緩和されて、複屈折位相差が小さくなっている。

絶対値

未処理

90℃×２ｈ

軸方位角度をグラデーションで表示している。加熱することで、若干ではあるが、赤味と緑味が濃くなり、配向性が変わっている。

主軸方位

未処理

90℃×２ｈ

線分析

複屈折位相差をグラフで表示。加熱条件の方が位相差が小さくなっていることがわかる。

測定方向

未処理

90℃×2ｈ

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WPAによる製品/素材の歪、複屈折評価

fujiko3_staff — Tue, 19 Oct 2021 03:00:50 +0000

製品を構成する材料は様々ですが、製造成形プロセスにおいて内部応力が大きく、または偏って存在すると、使用中、使用環境により変形、割れ（クラック）、特性低下などの不具合を招きます。WPA（広範囲偏光分析）
により、素材の配向、歪、複屈折を評価することで、内部応力、歪状態を把握することが可能となります。

評価サンプル　光拡散フィルムに関して

光拡散フィルム／シートは、主にLCD（液晶ディスプレイ）やアートデザイン等に使用されるが、配向の不均一、歪、複屈折率の高い素材など、製造プロセス条件や選定材料により不具合発生率に影響することがあります。
今回の評価では、恒温恒湿試験70℃85％の負荷前後で比較評価しました。

恒温恒湿試験装置

恒温恒湿負荷試験前後　位相差画像比較

絶対値

試験前の約2220nmの位相差（歪）に対し、試験後は約1690nmに減少している。

軸方位

試験前の約160°/‐20°に対し、試験後は約120°/‐60°に大きく方位が変化している。

ライン解析（ライン箇所：左上から右下）

試験前

試験後

恒温恒湿試験前後で、素材のコンホメーションと軸方向が変化し、熱による緩和で歪が解消しています。
材料はアクリルであるが、分子構造から異方性があり側鎖の分極で負の異方性となります。その一方、温度湿度ではその異方性がランダムとなり、歪の解消と異方性異方ベクトル合成を小さくしています。
Δα＝主鎖分極ー側鎖分極　（主鎖分極＜側鎖分極）

アイテスでは、材料の歪、複屈折の評価を分子の視点で解明いたします。
ラマン分光（定性/歪/結晶性）、XRD（X線回折）、AFM/SEM/TEM（結晶構造観察）、DSC（結晶化度）など、複数の手法でマトリックスに解析し、不具合、理論を解明いたします。

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信頼性試験、曇価（ヘーズ）測定、IR分析のセットメニューサービス

fujiko3_staff — Mon, 26 Apr 2021 00:45:54 +0000

プラスチック（樹脂）素材は、使用環境により変色、変質する場合があります。透明素材は、その透明性、高い透過率が価値ある特性となりますが、劣化変質によりその特性が低下することで、素材としての機能を失います。恒温恒湿試験前後の曇価（ヘーズ）測定、IR分析で素材の特性、分子構造変化が把握できます。

信頼性試験装置例（恒温恒湿試験装置）

恒温恒湿試験で、製品、素材などに温度と湿度の負荷をかけることで、物性、特性、外観などの変化を確認することができます。

装置種、およびスペック

タイプ

内法

温度範囲

湿度範囲

通常

W 600 ⅹ H 850 x D 750 mm

-20 ,-40 ～ 100 ℃

20 ～ 98 %RH

通常

W 1,000 ⅹ H 1,000 x D 750 mm

-20 ,-40 ～ 100 ℃

20 ～ 98 %RH

［超低温槽］

W 600 ⅹ H 850 x D 550 mm

-70 ～ 150 ℃

20 ～ 98 %RH

［超低温槽］

W 1,000 ⅹ H 1,000 x D 750 mm

-70 ～ 150 ℃

20 ～ 98 %RH

曇価（ヘーズ）測定結果

ヘーズ（HAZE）は、曇価や濁度などと呼ばれ、透明物質の曇り度合いや光の拡散度合いを表す指標です。平行成分P.Tと拡散成分全てを含めた全光線透過率T.Tと平行成分を除いた拡散透過率DIFの比で表されます。

①サンプル

PET（ポリエチレンテレフタレート）
厚み：0.5mm
ｻｲｽﾞ：50mm角

②試験条件

温度：85℃
湿度：85％
時間：168時間

材料

T.T

HAZE

P.T

DIF

PET（試験前）

89.29

0.93

88.46

0.83

PET（試験後）

77.07

21.91

60.18

16.88

△（試験後－試験前）

-12.22

20.98

-28.28

16.05

＊試験後、全光線透過率が低下し、ヘーズ値が増加している。

IR分析結果

IRにて、試験前後の分析を行った。IRでは有機物質の分子構造が把握でき、素材の特徴的なピークに変化が生じていることが、スペクトルデータから把握できます。

試験後のIR分析結果より、PETのエステル結合由来のカルボニル基、エーテル基のスペクトル強度が低下しており、PETのエステル結合部（-COO-）が、開裂していることが把握できます。

アイテスでは、信頼性試験から特性評価、および化学分析まで一貫対応いたします。

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透明素材の曇価（ヘーズ）測定、全光／拡散透過率測定

fujiko3_staff — Fri, 12 Mar 2021 00:56:43 +0000

透明フィルム／シート、ガラス、ITOなどの素材は、その光透過率や曇価が製品特性に影響を与えます。これらの材料はディスプレイ製品などの構成素材やアート、集光、その逆の遮光など目的や用途も様々です。アイテスでは、素材の曇価、透過率、拡散率測定評価サービスのご提供とともに、分子構造視点のデータ解析考察もご対応いたします。

ヘーズメーター装置原理　

装置原理イメージ図（T.T DIF P.Tの概要）

各透明樹脂の測定評価例

PET：ポリエチレンテレフタレート　PC：ポリカーボネート　　PMMA：アクリル

材料

分子構造

厚み（㎜）

T.T

HAZE

P.T

DIF

PET

0.5

89.29

0.91

88.48

0.81

0.5

90.12

0.3

89.85

0.27

PMMA

92.42

0.25

92.19

0.23

解析考察

有機ガラスと呼ばれるアクリルの透過率は高くヘーズ値も小さい。
アクリルは共役する箇所がなく光の吸収が抑えられる。
拡散は、結晶程度と主鎖／側鎖極性分極によるΔα（分極差）、コンホメーション変化、粗度が影響するが、主鎖の剛直と高い分極、および側鎖の低分極によりポリエチレンテレフタレートのヘーズ値が高い。

紫外線照射前後の測定評価例

材料

紫外線照射

厚み（㎜）

T.T

HAZE

P.T

DIF

PET

なし

あり

0.5

89.29

88.71

0.91

3.58

88.48

85.53

0.81

3.18

なし

あり

0.5

90.12

89.48

0.3

0.29

89.85

89.22

0.27

0.26

PMMA

なし

あり

92.42

91.02

0.25

0.35

92.19

90.7

0.23

0.32

解析考察

紫外線は、素材の変質、分子コンホメーション、およびポリマー繊維間距離の変化を誘発し、光の吸収や拡散を増加させ透過率は減少する。
紫外線照射で素材表面が粗れ、拡散透過率が増加することで曇価（ヘーズ値）が増加している。

装置仕様、および関連サービス

装置仕様

装置

日本電色工業㈱製

対応規格

JIS K7136　JIS K7361-1　JIS K7105　ASTM D1003

取得データ

全光線透過率　ヘーズ値（曇り度）　平行線透過率　拡散透過率

サンプルサイズ

40 × 40　～　200 × 280㎜

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プラスチック成形品の歪、複屈折評価

装置原理（二次元複屈折測定システム）

評価サンプル

測定データ（絶対値 主軸方位）

線分析

WPAによる製品/素材の歪、複屈折評価

評価サンプル 光拡散フィルムに関して

恒温恒湿負荷試験前後 位相差画像比較

ライン解析（ライン箇所：左上から右下）

信頼性試験、曇価（ヘーズ）測定、IR分析のセットメニューサービス

信頼性試験装置例（恒温恒湿試験装置）

装置種、およびスペック

曇価（ヘーズ）測定結果

IR分析結果

透明素材の曇価（ヘーズ）測定、全光／拡散透過率測定

ヘーズメーター装置原理

各透明樹脂の測定評価例

解析考察

紫外線照射前後の測定評価例

解析考察

装置仕様、および関連サービス

装置仕様

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