[高分子結晶化] 2026年9月15日（火）  10:30～16:30   高分子結晶及び結晶化プロセスの基礎、制御と 結晶構造の解析手法 ～分子構造の規則性、温度条件、配向条件、顕微鏡、回折・散乱による構造解析～ ※[高分子結晶化] みのお申込みはコチラから

 

講　　師

福井大学　繊維・マテリアル研究センター　教授　博士（工学）　登阪 雅聡　氏
【講師紹介】
  　結晶性高分子材料の物性は、結晶が織りなすナノからミクロンスケールの階層的な構造により大きく左右される。こうした結晶構造のコントロールは、より優れた物性の発現や、更なる高機能化を図る為に必須である。従って、様々なスケールで結晶の構造を解析すると共に、そうした構造が形成される機構を正しく理解する必要がある。高分子は長い紐状である事に起因して、特異な結晶化挙動を示す。
　本講座では先ず、低分子や金属と対比しながら、高分子結晶の構造と結晶化プロセスの特徴について解説する。さらに、物性との関わりが深い項目として、分子構造の規則性、温度条件、配向条件などを取り上げ、最終的にどのような構造形成につながるか、実例を交えながら紹介する。引き続き、高分子結晶の階層的な構造を解析する手法として、顕微鏡法、および、回折・散乱による解析法について解説する。目的に応じて適切に使い分る事を念頭に、簡易かつ迅速な光学顕微鏡法から最新の放射光を用いた手法まで、幅広く紹介する。
  1．高分子結晶及び結晶化プロセスの基礎とその制御
　1.1 「結晶」とは何か
　　1.1.1 「結晶」の定義
　　1.1.2 結晶はなぜ生成するか
　1.2 高分子結晶の構造的特徴
　　1.2.1 低分子結晶との対比
　　1.2.2 線状高分子の凝集構造
　　1.2.3 高分子結晶特有の高次構造（ラメラ晶、球晶、繊維構造）
　1.3 高分子結晶の生成プロセス
　　1.3.1 結晶核の形成
　　1.3.2 二次核生成→生長
　　1.3.3 結晶化速度
　　1.3.4 結晶化温度と融点
　1.4 物性との関わりとその制御・評価法
　　1.4.1 結晶化度の評価法
　　1.4.2 融点の評価法
　　1.4.3 分子構造の規則性（融点への影響、結晶成長への影響）
　　1.4.4 配向（結晶化と物性への影響）
　　1.4.5 分子量（結晶化、機械的物性、成形性への影響）
　　1.4.6 球晶サイズ（機械的物性と透明性への影響）
　1.5 高分子結晶化の特性を活用した加工技術の例
　　1.5.1 ゲル紡糸
　　1.5.2 ナノ配向結晶体（NOC）

2．構造解析法1－顕微鏡法
　2.1 「見える」ための必要条件
　　2.1.1 分解能（波長による限界、結像による限界、試料による限界）
　　2.1.2 コントラスト（明暗、色）
　2.2 光学顕微鏡
　　2.2.1 照明法について（透過、落射）
　　2.2.2 対物レンズ
　　2.2.3 偏光顕微鏡
　　2.2.4 微分干渉顕微鏡
　2.3 電子顕微鏡
　　2.3.1 走査型電子顕微鏡
　　2.3.2 透過型電子顕微鏡（明視野像観察、電子回折、暗視野観察、三次元像）
　2.4 原子間力顕微鏡
　　2.4.1 AFMの原理
　　2.4.2 測定上の留意点（試料作成、フィードバックパラメータ）

3．構造解析法2－回折・散乱による方法
　3.1 回折・散乱の基礎
　　3.1.1 ブラッグ回折
　　3.1.2 フーリエ変換
　　3.1.3 逆空間
　3.2 結晶の回折
　　3.2.1 逆格子（回折反射の指数、エヴァルト球、限界球）
　　3.2.2 乱れた結晶からの回折（回折点の広がりの解釈）
　　3.2.3 多結晶体の回折（粉末図形、繊維図形）
　　3.2.4 微結晶サイズの評価（シェラーの式）
　　3.2.5 データ処理の実例
　　3.2.6 電子回折
　3.3 小角散乱
　　3.3.1 積層ラメラの回折
　　3.3.2 インバリアント
　3.4 放射光を用いた解析の実例
　　3.4.1 高速時分割測定
　　3.4.2 マッピング

　　□質疑応答□

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[添加剤と配合設計] 2026年9月18日（金）  10:00～17:00   プラスチック添加剤の 正しい選択と配合設計による高性能化 ～次世代バイオプラスチック “ポリ乳酸” を代表例として～ ※[添加剤と配合設計]のみのお申込みはコチラから

 

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講　　師

望月 政嗣　氏 （元京都工芸繊維大学特任教授、工学博士、高分子学会フェロー）
【専門】高分子材料科学、特にバイオプラスチックや生分解性高分子、
高分子の高性能・高機能化材料設計と成形加工技術、繊維・不織布の構造と物性

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［セミナー趣旨］
　一般的に高分子はニートレジンのままでは成形加工性や最終製品の要求性能を満足させることは困難で、各種添加剤が適宜選択・配合設計される。しかるに、例えばポリ乳酸（PLA）に耐衝撃性を付与するために主剤との相溶性に優れる可塑剤を用いると、耐衝撃性は向上しても強度・弾性率は半減しTgも室温以下に低下する。一方、耐熱性を支配するのは融点のような静的パラメータではなく結晶化速度に係る動的結晶化ダイナミクスであるが、結晶化速度を促進する造核剤を添加すると耐熱性は向上しても耐衝撃性は逆に低下する。耐衝撃性に乏しいPLAの耐衝撃性がさらに低下することなど到底許容されない。
　本セミナーでは、上記に代表される技術的課題解決のための各種添加剤の選択・配合設計指針を成形加工分野毎に分かり易く解説する中で、耐熱性向上に必須の結晶化速度解析手法や近年プラスチック添加剤のニューフロンティアとして注目されている高分子界面活性剤のマルチ機能改質剤としての作用機序についても解説する。

［セミナー講演内容］
１．次世代バイオプラスチックとしてのポリ乳酸
　1.1 地球環境・資源・廃棄物問題と生分解性プラスチック
　　1）石油を原料とする合成高分子化学工業が内包するパラドックス
　　2）自然界の真のリサイクルシステムとしての物質循環（炭素循環）へのリンク
　　3）生分解性バイオマスプラへのパラダイムシフト
　1.2 ポリ乳酸の基本特性
　　1）熱可塑性脂肪族ポリエステル…結晶性高分子（Tm：130～190℃、Tg：58℃）
　　2）安全性、食品衛生性、抗菌・防カビ性
　　3）環境低負荷特性…LCAによる客観的・定量的評価
　　4）生分解性バイオマスプラ
　　　①生分解機構…非酵素分解（加水分解）型
　　　・2段階2様式の特異的な生分解機構…生分解性と耐久性の両立
　　　・分解（開始・速度）制御機構内包…短期使用から長期耐久性構造材料まで
　　　②自然環境（土壌、海水・淡水）や生体内での完全生分解性
　　　③使用後の再資源化（リサイクル）
　　　・バイオリサイクル…堆肥化（好気性下）又は生ごみ発電（嫌気性下）
　　　・ケミカルリサイクル…熱分解による原料ラクチドへの還元
　　　・マテリアルリサイクル


２．耐衝撃性改良添加剤の選択と配合設計
　2.1 耐衝撃性改良添加剤の分類と作用機序

タイプ	具体例	相溶性	Tgへの影響
A	可塑剤	優	低下
B	ブロック共重合体、高分子界面活性剤	適度	なし

 
　　



　2.2 タイプAが内包する問題点
　　1) 主剤ポリマーの基本特性（強度、弾性率、Tg）の低下、喪失
　　2) 成形品の室温放置下（二次結晶化）による物性並びに形状の経時劣化
　2.3 タイプB（本命）…主剤ポリマーの基本特性維持
　2.4 ポリ乳酸成形品の耐衝撃性の現状到達レベル
　　1) 電気・電子機器筐体、部品…9.6 kJ/cm2（シャルピー衝撃強度）
　　2) シート成形品…落球法（100gの重りを50㎝の高さから）

３．結晶化促進剤の選択と配合設計
　3.1 ポリ乳酸の結晶化挙動の解析
　　1) 高分子の古典的結晶化理論
　　2) 成形加工工程における結晶化の分類
　　　①Melt Crystallization　②Cold Crystallization
　　3)DSCによる等温結晶化挙動の解析…結晶化速度パラメータの算出
　3.2 ポリ乳酸の結晶化速度に影響を及ぼす因子
　　1) 一次構造…PLAのD体共重合比XD（%D）
　　2) 分子量
　　3) 造核剤や結晶化促進剤（架橋剤、可塑剤、マルチ機能改質剤）
　3.3 結晶化速度が遅い場合に顕在化する問題点
　　1) 耐熱性（熱変形）
　　2) 寸法安定性（熱収縮や二次結晶化による形状や物性の経時変化）
　　3) 成形加工性（成形サイクルの遅延によるコストアップ）
　3.4 結晶化促進剤の分類
　　1) 造核剤…結晶核形成促進作用
　　　①固体分散型　②溶解型（透明耐熱性）　③架橋剤
　　2) 結晶成長促進剤
　　3) マルチ機能改質剤…結晶核形成と結晶成長促進
　3.5 成形加工分野別結晶化促進剤の選択指針…成形時の溶融張力との関係
　3.6 ポリ乳酸成形品の耐熱性の現状到達レベル
　　1) 電気・電子機器筐体、部品…低荷重下（0.45MPa）150 ℃
　　2) 電子レンジ加熱可能…120～130℃ x 5分
　　3) 熱湯注入可能…95～100℃

４．マルチ機能改質剤としての高分子界面活性剤の分子設計と作用機構
　4.1 ポリグリセリン脂肪酸エステル（PGFE）…高分子界面活性剤
　4.2 PGFEの分子設計…重合度、エステル化度、脂肪酸C数
　4.3 マルチ機能改質剤としての作用機構
　　1) 結晶化促進剤…結晶核形成（造核）と結晶成長の双方に有効
　　2) 耐衝撃性改良剤…耐熱性と耐衝撃性向上の両立
　　3) 流動性改良剤…薄肉射出成形

５．ポリ乳酸の成形加工と製品・市場開発動向
　5.1 成形加工性の物理的意味と支配的因子
　　1) 溶融押出過程…溶融粘度、溶融張力の分子量依存性
　　2) 冷却固化過程…Tg又は結晶化速度（冷却速度、変形速度依存性）
　5.2 成形加工性改良剤
　　1) 溶融粘度、溶融張力調整剤
　　2) 結晶化促進剤…造核剤、可塑剤、高分子界面活性剤
　5.3 成形加工法…押出成形、射出成形、真空・圧空成形、発泡成形、ブロー成形
　5.4 ポリ乳酸製品・市場開発動向…豊富な製品写真で紹介
　　1) 農林・園芸・土木・水産資材
　　2) 食品容器・包装資材（短期使用・使い捨て材料）
　　3) 生活雑貨
　　4) 産業資材（長期耐久性構造材料）

　　□質疑応答□