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塗料・塗膜の性能 温度、変形速度で大きく変わる塗膜物性 粘弾性体の挙動を解明する

温度、変形速度で大きく変わる塗膜物性

粘弾性体の挙動を解明する

 
塗料も塗膜も粘弾性体で、液体 (粘性)と固体 (弾性)の性質を持っています。
塗膜を速く引張ると固体の性質が大きく現れます。
丁度、低温側で引張り試験をしたようです。

 
今度はうんとゆっくり引張ってみましょう。
まるで、加熱して軟らかくなった塗膜のようにヤング率が小さくなりました。
液体の性質が大きく現れたのでしょうね。

 
温度は一定なのに何故このようにヤング率が引張り速度で変化したのでしょうか?
もっと分かり易くするために、塗膜をアスファルトに見なします。
この上を車が高速で走り抜ける場合と、アスファルトを突き抜けて咲いた花で考えてみましょう。
アスファルトは車から見れば硬い路面ですが、草の芽から見ると突き抜けることができる液体のようです。

 
車と草の芽は何が違うのでしょうか?
アスファルトに作用している時間tが違いますね。
全ての粘弾性体は固体としてがんばる時間λを持っています。
塗膜は種類や硬化条件が異なれば、それぞれに異なるλを有しています。
肝心なことは、作用時間tががんばり時間λを越えるかどうかなのです。
車のようにtがλよりもはるかに小さい時には固体(弾性体) として挙動するから、硬い路面になります。
一方、草の芽が成長しながら絶え間なくアスファルトを押し続けると、tはλを上回り、アスファルトは固体としてがんばるのをあきらめるので流動します。
すなわち草の芽からみればアスファルトは液体に過ぎません。
それでゆうゆうとアスファルトを突き破り、花を咲かせます。
同様な現象が温度の変化で現れます。
塗膜を加熱すると分子間力が弱まり、λが小さくなります。
冷却すると、反対にλが大きくなります。
作用時間tが同じであっても、λは温度で変わるため、低温側でt〈 λになると硬く、高温側でt 〉λになると、とろけるように軟らかくなってしまいます。

 
ポイント
●粘弾性体はがんばり時間と作用時間で解析
●低温での性質は高速変形に対応する

 

 

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