プラスチックの試作と評価 – 宮城県産業技術総合センター

更新日: 2022年3月4日

プラスチックの試作と評価について

プラスチック加工分野において，宮城県産業技術総合センターで実施可能な内容の一例

項目	内容	装置
材料試作	複数のプラスチックペレット等の混練	極少容量ニーダー，少容量ニーダー，小型押出機，高分子材料コンパウンド装置
材料成形	作製した材料の試験片等への成形	射出成形機，打ち抜き金型
物性評価	機械的物性（引張・曲げ強度，クリープ強度）流動性評価水分量評価等	高速引張圧縮試験機，クリープ試験機，メルトインデックサ，スパイラルフロー金型等

混練の流れ
数種類のプラスチックペレットやゴム，各種フィラー，添加剤等を混練し，新しい高分子複合材料の試作が可能です。
（※プラスチックは熱可塑性樹脂）

目的とする機能に応じて，混ぜる材料を選びます。

物性の改善
- 繊維状の充填材（カーボン，アラミド，ガラス繊維等）
  →機械的強度や靱性，耐熱性の改善
- 異なる種類のプラスチックやエラストマー
  →各成分の有効特性の取り込み
新機能の発現
- バイオマス原料（澱粉，セルロース繊維等）
  →生分解性，化石資源使用率の低減
- 各種添加剤
  →各添加剤がもたらす効果の発現

※当センター保有の混練装置は鉄系素材でできており，これらを侵食（腐食・摩耗）する材料は混練できません。

※装置の設置室は一般的な実験室で、特殊な換気設備等はありません。粉塵やガスが発生する材料は混練できません。

※材料混練の際には、使用を希望する全ての素材（添加剤等も含む）について、安全な取扱い範囲が確認できる資料（SDS・メーカーが発行する物性情報等）を担当宛提出してください。

材料を混練する装置はバッチ式のニーダーと連続式の押出機が２台ずつあります。

ニーダー（バッチ式混練機）

外観	仕様	利用実例
極少容量ニーダー	●混練量：50cm³程度温度 ●設定温度：室温〜300℃ ●トルク：0〜120Nm程度 ●ロータ回転数，材料温度のログ可能 ●加工後の材料形状：溶融状態の樹脂をヘラで掻き取るため不定形	●少量多品種の試作に最適 ●フィラーや機能性添加剤の効果・必要量の確認 ●樹脂の相溶性やフィラーの表面処理効果の確認 ●検量線用サンプルの作製 ●射出成形用マスターバッチの作製
少容量ニーダー	●混練量：2.4L程度温度 ●設定温度：室温〜300℃ ●ロータ最高回転数：約40rpm ●加工後の材料形状：溶融状態の樹脂をヘラで掻き取るため不定形	●極少容量ニーダーのスケールアップ ●押出機では混練できない高充填フィラー系にも適用可能

押出機（連続式混練機）

外観	仕様	利用実例
小型押出機	●同方向回転二軸混練押出機 ●吐出量：2〜3Kg/h ●スクリュ径：24mm，L/D：28 ●温度：室温〜300℃ ●ダイス：ストランドダイ，Tダイ ●材料形状：ペレット，シート	●連続式混練機でのシート作製
高分子材料コンパウンド装置	●同方向回転二軸混練押出機 ●吐出量：5Kg/h〜 ●スクリュ径：26mm，L/D：48 ●温度：室温〜350℃ ●ダイス：ストランドダイ（2穴） ●スクリュ最高回転数：1100rpm ●最高トルク：250Nm ●材料形状：ペレット	●10Kg単位以上のペレット作製に最適 ●強い練りが必要なもの（強混練用スクリュと弱混練用スクリュを付属）

ペレットや塊となっている高分子材料の成形が可能です。
作製した材料の物性評価を行う場合は，所定の試験片に加工します。
成形の流れ

試作した材料が目的とする機能を具備しているかどうか，確認します。
当センターでは様々な試験が可能ですが，よくお問い合わせのある試験項目を御紹介します。

引張強度，曲げ強度，引張弾性率及び曲げ弾性率の試験が可能です。

装置名称	最大荷重	試験速度	温度
引張圧縮試験機（ストログラフ）	10kN	0.5〜500mm/min	-50〜200℃
高速引張圧縮試験機	20kN	0.5〜4000mm/min	-40〜300℃

A1号型ダンベル試験片を使用しますが，製品形状での測定も可能です。
測定の目的に応じて，供試体の姿勢保持方法や負荷の方向，部位等の検討が必要です。
さらに荷重の大きい試験機もございますので，詳細はお問い合わせください。

製品使用温度によっては，常温における破断強さ未満の負荷を継続して与えた際に，材料が徐々に変形して破断に至る現象（クリープ）を検討する必要があります。

成形材料として使用する際の流動性の確認が可能です。

この他，熱物性測定や電子顕微鏡による観察も可能ですので，詳細はお問い合わせください。