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解決済みの質問

降伏応力、弾性率とガラス転移の間の関係を教えてください。

軟鋼材、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ポリオキシメチレンの室温での降伏応力は何MPa〈メガパスカル〉なんですか?
また、これらの樹脂の弾性率、降伏応力とガラス転移の間の関係はどのようなものなんですか?
教えてください。お願いします。

投稿日時 - 2002-06-21 14:32:01

QNo.296925

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質問者が選んだベストアンサー

再び登場です.
ポリマーの場合,「降伏応力」ではなく,引張に対してなら「引張強さ」,曲げに対してなら「曲げ強さ」というふうに,「○○強さ」という表現を使います.
というか,そもそも軟鋼を引っ張ったときの応力ーひずみ曲線と,高分子材料を引っ張ったときの応力ーひずみ曲線の形はぜんぜん違います.比較してみれば,高分子材料に関してなぜ「降伏応力」といわないのかわかると思います.

こういう,「ちょっとこの材料の大体の強さ知りたいなぁ」という場合には,「機械実用便覧」がお勧めです.「実用」というだけあって,何でも載ってます.たぶん図書館にもあると思います.大学の生協にもきっと売ってます.

>これらの樹脂の弾性率、降伏応力とガラス転移の間の関係はどのようなものなんですか?
高分子材料の力学特性に関して記述がある文献なら,必ず記載があるはずです.高分子材料の機械的特性に関して,金属材料と最も異なる点といえると思います.

投稿日時 - 2002-06-24 23:36:58

ANo.4

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回答(4)

ANo.3

#1,2の方がおっしゃっているように,特に高分子材料の物性に関しては,モノマーがどのような構造なのか,また実際の分子鎖の状態がどうなっているのかで随分違いが出ます。でもとりあえず,文献に載っていた数値は
・ナイロン6:約70MPa
・ナイロン66:約80MPa
・POM(ポリオキシメチレン←ポリアセタールの方がとおりが良いかも):約60MPa
・PC(ポリカーボネート):約62MPa
これらの値は,ごく一般的な樹脂の値なので,勿論結晶化度etcでかなり変わると思います。
軟鋼とPPに関しては手元に資料が無いのですみません。
多分PPはこれらよりかなり値が下がると思います。
ちなみに,この数値は引張の場合です。

樹脂の弾性率や降伏応力(って、あんまり高分子に関して使用しない気がするのは私だけでしょうか??)は,ガラス転移温度を境に大きく変化します。
ガラス転移というのは,高分子がゴム状態(流動状態)からガラス状態(固体状態)に転移していくことです。
特に弾性率に関して,「動的粘弾性試験」という試験を行うと,温度と弾性率の関係がよく分かります。機会があれば,調べてみてください。

最後に,この質問だったら,多分ネットで調べるよりも,材料関係の文献で調べる方が早いような気も,します。あくまで「気がする」程度なので,あまり気にしないで下さい。適当な文献が側にない場合とかもあるし。

投稿日時 - 2002-06-23 20:54:17

お礼

回答ありがとうございます。
私がネットで調べていった降伏応力の値とほぼ一致しました。
昨日、おとといと大学の図書館で調べたのですが、軟鋼以外の降伏応力の値は見つけることができませんでした。
高分子大事典なる分厚いものを見ても引張弾性率はあっても降伏応力がのっていないし、ほかの高分子物性とか固体力学とかのってそうな本を友人4人と片っ端から探してみても見つからなくて...
ポリプロピレンとか専用にかかれている本にも載っていなかったのですから、kwbt96さんが言うように高分子に関してあまり使用しないみたいですね。
どうもありがとうございました。

投稿日時 - 2002-06-24 06:42:16

ANo.2

あまり補足要求の意味を理解されていないようなので、具体例を一つ。

身近な高分子の一つにPETがあります。
飲み物の容器に使われているPETは、結晶化度も低く、かつ結晶の
配向性も低いです。このような試料では、伸長時に降伏の挙動を示します。
しかし、同じPETでも、再生されて洋服などに使われているものは、
結晶化度が非常に高く、かつ結晶の配向性も非常に高くなっています。
いわゆる繊維材料と呼ばれる状態です。このPETを伸長しても、降伏の
挙動は見られません。弾性率も一桁は違います。

これらの状態の間は、連続的に変えることが可能です。
したがって、弾性率、降伏応力とガラス転移の関係も様々で、決まりません。

回答者は、あなたの授業を受けているわけではないので、
どういう授業に対してこのレポートが出たのかわかりません。
ですが、上記の高分子物質は汎用性のものなので、初歩的な高分子物性の
教科書にどちらかの状態の値は掲載されているでしょう。
まずは、図書館に足を運び、関連した参考書を調べることです。

投稿日時 - 2002-06-21 18:17:27

ANo.1

高分子の力学物性は、科学種だけわかっても決めることができません。
結晶化度、分岐の程度、分子量、分子量分布などに非常に強く依存します。

それに、ポリカーボネートは、化合物名でなく、化合物の群をさす言葉です。

以上の理由により、答えは無数にあり、決められません。
もうすこし、扱っているものの情報を下さい。

投稿日時 - 2002-06-21 16:28:49

補足

補足になるかどうかわかりませんが、ただいま大学の勉強で調べてこいといわれたものなので結晶化度、分岐の程度などそこまで細かい設定は指定されませんでした。
だから一般的といえるようなもの(?)の降伏応力でいいんだと思うんです。
まだこのことについて勉強をし始めたばかりなので結晶度とかに依存するということも知りませんでしたし...
ちなみにポリカーボネイトの降伏応力は65MPaらしいので、これは大丈夫です。
もし材料の降伏応力が定まらないのでしたら○MPa~○MPaのようにしてくれて構いません。
材料の降伏応力よりも後半の質問の答えのほうを特に教えていただきたいのでよろしくお願いします。

投稿日時 - 2002-06-21 16:33:10

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