著者 木村 里雄, 和田 善男

ポリプロピレンフィルムの機械的性質(第6報) ヤン ゲ率と見かけの弾性比例限内の荷重緩和挙動

著者 木村 里雄, 和田 善男

雑誌名 福井大学工学部研究報告

巻 17

号 2

ページ 273‑288

発行年 1969‑09

URL http://hdl.handle.net/10098/4837

ポリプロピレンフィルムの機械的性質(第 6 報) ヤンゲ率と見かけの弾性比例限内の荷重緩和挙動

木 村 里 雄 ・ 和 田 善 男

Mechanische Eigenschaften der Polypropylenfilme  ( V I )  

S t a t i s c h e r  Yungscher Koeffizient und Belastungsrelaxationsvorgange  innerh a I b der scheinbaren E l a s t i z i t

誌.t

sgrenze

Satoo KIMURA ，  Y  o s h i o  W  ADA  ( E i n g e g a n g e n  am 

15. 

A p r

i1 1969) 

A b s t r a k t i o n  

1 n  d i e s e r  A r b e i t  haben wir u n t e r s u c h t  d i e  s t a t i s c h e n  Yungschen K o e f f i z i e n t e n   und d i e  B e l a s t u n g s r e l a x a t i o n s v o r g a n g e  i n n e r h a l b  der  s c h e i n b a r e n   E l a s t i z i t a t s ‑ grenze i n   P o l y p r o p y l e n f

i1

me.  H i e r b e i   s i n d   d i e   w i c h t i g e n   V e r s u c h s e r g e b n i s s e   wie f o l g e n d e  : 

i )   1 n   dem G e b i e t e   zwischen  d e r   s c h e i n b a r e n   E l a s t i z i t a t s g r e n z e   und der  oberen Streckgrenze ，  mit den zunehmenden Dehnungen nehmen d i e  s c h e i n b a r e n   Yungschen K o e f f i z i e n t e n  e x p o n e n t i a l f u n k t i o n e n a r t i g  a b .  

ii) 

Nach der Dehnung b e s t e h e n  d i e  s t a b

i1

en R e l a x a t i o n s w e r t e .  Es g i b t  aber  n i c h t  d i e  echten E l a s t i z i t

五

t s g r e n z e .

273 

1

緒 雷

高分子物質，特にポリプロピレンフィルムについて の応力一伸び率曲線はその鎖状分子の構成によって変 化するが，またこれの製造時における条件によって結 晶化度および配向度も大きく変えることができるの で，それらの影響によって著しく様相を異にしてい る。

し，その関連性を明らかにすることが必要であるD し たがって，ポリプロピレンフィルムの機械的性質の一 つである上降伏点まで、の応力一伸び率曲線を詳細に求 め，見かけの弾性比例限と上降伏点の引張速度依存性 を調べ，その応力一伸び率曲線から静的ヤング率を求 めるoまた弾性比例限からの荷重緩和現象について究 明し，前報にて用いた力学モデ〉レによって現象論的に 検討することにした。

応力一伸び率曲線において，特に上降伏点までの挙 動において応力，伸び率，弾性率などの関係は，この ような高分子材料を利用する場合考慮しなければなら ない重要事項であるoそこで，本報ではポリプロピレ

γフイノレムについての応力一伸び率曲線の各過程の現 象学的研究や各過程からの応力緩和挙動についての現 象学的研究によって内部構造の変化する様相を究明

特繊維工学科

2 実 験 方 法

2 ・ 1

獄料の採取方法と作成

試料はその製造時にカレγダ方向にある程度延伸さ れている厚さ27.6μのポリプロピレンフィルムを用い た。試料の作成は農業用塩化ピニルフィルムに対して

は

n s

K 6732によってダンベル型にするよう規定さ れているが，本実験ではフィルムを繊維の形状に近づ けることを目的として前報で報告しているように，そ の幅を弘に縮めたダンベル型を採用することにした。

一般にフィルムは製造時にカレンダ方向に延伸されて いるため試料の採取方向によってその物理的機械的性 質は均一で、ないので，カレンダ方向に平行な方向を基 準にして0⁰方向とし，それより45⁰および90⁰傾いた方 向の3種類の試料を作成し実験を行なった。

2 ・ ²

^{実 験 装 置}

試験機は島津製作所製のオートグラフ

IM‑1

∞を，

記録計は日本電機機材の X Yレコーダ XYT‑1をそ れぞれ使用した。また，試料の幅と厚さの変化を読む ために誘導顕微鏡〈精度1/1∞mm)とマイクロメー タ(精度1/1000mm)を用いたD このレコーダの性 能は，指示速度625mm/sec以上で確度土5 %，感度 士1 %であれベン追従性はきわめて良好で、あるo

2

・

3 引張速度とゲージ畏さの決定

「ポリプロピレンフィルムの機械的性質〈第1報〉 変形と破壊について」によって，荷重緩和の実験で は，ゲージ長さ80mm， 引張速度8Omm/minすなわ ち100%/minとした。また引張速度依存性を調べる 実験では，ゲージ長さ80mm， 引張速度8Omm/min を基準にして， 40 mm/min， 20 mm/minおよび10 mm/minの4種類について行なった。

2 ・ 4

見かけの弾性上

U

列限内における荷重緩和 引張方向0⁰，45⁰および90⁰方向に対する試料を引張 速度80mm/minにて引張した場合に生ずる弾性比例 限の仲び率は前回の報告のとおり，それぞれ0.78%， 0.69%および0.78%である。そこで，本実験ではそれ らの弾性比例限内で0⁰方向引張に対しては0.74%， 0.61%.  0.40%.  0.20%および0.12%の5点.45⁰方 向引張に対しては0.73%，0.41%.  0.35%.  0.19%お よび0.10%の5点.90⁰方向引張に対しては0.74%， 0.40%.  0.32%および0.11%の4点を選出し，それぞ れの点から荷重緩和を行なってその挙動について検討 することにしたロ緩和観測時間については，前報によ り弾性限付近の緩和時間は30minとし， それ以後で は荷重緩和が起こらないことが明らかになっているの で，すべて30minで 完全に緩和したとみなした。

2‑5 

静的ヤング率について

引張試験によりえられる応力一伸び率曲線の初期部 の傾斜から見かけの弾性を示す部分の見かけのヤング

率を求めることができる。また見かけの弾性比例限か ら上降伏点までのヤング率の変化を調べてみた。実験 に当たっては，ばらつきが少ないために各引張方向と もに試料10本ずつ取ってこれらの算術平均したものか ら応力一伸び率曲線をうることにした。

弾性がフック的でない弾性比例限から上降伏点にい たる聞のヤング率は，一般に伸長率の関数として表わ すのが便利である。本実験では，試験初期の断面積と 上降伏点の断面積との関係は，線型的に変化するもの と仮定して，初期の試料厚さおよび幅と，上降伏点に おける試料の厚さおよび幅を測定した。その場合試料 の厚さの変化は， 各引張方向試料ともに 1...1.5μで あって，幅の変化は110"‑'240μであった。したがって 試料の厚さは変化しないものとし，すべて28μとして 計算を行なって応力を求めた。

3 実験結果および考察

3 ・ 1

応力一伸び率曲線および静的ヤング率 引張方向。o 450および900方向試料を引張速度80 mm/min.  40mm/min， 20mm/minおよび10mm/

minにて引張した場合の応力と伸び率との関係を示す と図し 2，3および図4のようである。また0⁰， 45⁰および90⁰方向の各引張速度に対する応力一伸び率 曲線を示したものが図5，6および図7であるo

次にヤング率と伸び率の関係については，引張速度 80mm/min.  40mm/min， 20mm/minおよび10mm/

minにおける各方向の上降伏点までのヤング率の変化 状況を図8，9， 10および図11に示し.0⁰， 45⁰およ び90⁰方向の各引張速度に対するヤング率の変化状況 を図12，13および図14に示しているo

次に実験でえた応力一伸び率曲線の近似式を力学的 モデルから求めてみる。そこで前報(第3報〉の図23 の①に示しているように，凝結パネ5をダッシュポッ

トにおきかえた4要素モデ、ル(図15)に対する関係式 は圧縮パネ1，ノミネ3およびダッシュポットのそれぞ れの定数をじゅうらいにならってKc. K3およびη5で 表 わ し そ の 間 にKc<K3の関係があるとすると，次 のようになるO

e<el すなわち弾性比例限までは

P = KCel  ^{‑・・・・・・・・}(1) e>el すなわち弾性比例限から上降伏点までは

P =P1+PZ 

de  1  dP1ょ P1

dt  K3  dt  . 175 

ハUハUAU 

つ 山

崎g g¥ Mw dM MW

ロ ロ ロ ロ w a 岬 m

ハUハUハU

円必

同日 目

¥M W

.~・・ロ

n u  n u 

nU  

噌i

M WH H

出口 口付

︒∞

400 

3000 

1000 

。

1  .2  3  4  5  6  7  Dehnung in % 

Abb. 1.  Spannungs‑Dehnungskurve bei der Zuggeschwindigkeit  8Omm/min.

ー‑

^{OO‑Zugrichtung}

，一‑

⁴⁵⁰‑Zugrichtung

， 

90⁰‑Zugrichtung， . obere Streckgrenze. 

3000 

。

_{2  3  4} 

Dehnung in % 

Abb. 2.  Spannungs‑Dehnungskurve bei der Zuggeschwindigkeit  4伽nm/min.

ー ー

OO‑Zugrichtung，

一 ‑

⁴⁵⁰‑Zugrichtung，  90⁰‑Zugrichtung， . obere Streckgrenze. 

1 

5  6  7 

275 

n u  n u  n u 

内4

明日 自

¥ ω

同

・ 伊4

ハU

n u  n u 

唱iωロロロ何回角的 ハUn u 

nL  

伺日 目︑

伺

・ 同

ハU

AU n u    

噌i

切回ロロロω

角的

3000 

。

_{1  2} 

_{3  4} 

₅ 

₆ 

₇ 

Dehnung in 

% 

Abb. 3.  Spannungs‑Dehnungskurve bei der Zugge配hwindigkeit 20mm/min.

一 一

^{OO‑Zugrichtung}，ー.̲.45⁰‑Zugrichtung，  90⁰Zugrichtung

・ ，

^{obereStreckgrenze.} 

3000 

。

l  2  3  4  5  6  7  Dehnung in % 

Abb. 4.  Spannungs‑Dehnungskurve bei der Zuggeschwindigkeit  10mm/min. 

一 一

0⁰‑Z ugrichtung， 町 田 . .45⁰‑Zugrichtung，  90⁰‑Zugrichtun

・

g

，

^{obereStreckgrenze.} 

ハU AU  

ハU

n4  

輔自 白¥ 切息 切ロ ロロ

g

角的 ハUハUハUヮ

岡 田

E

h s

ハU

AU n u    

噌iω ロロ 伺伺 吋岱 的

4000 

3000 

1000 

。

_{1  2  3  4} 

_{5  6} 

₇ 

Dehnung in 

% 

Abb.  5.  Spannungs‑Dehnungskurve beim OO‑Richtungszuge. 

一 一

^{Zuggeschwindigkeit80mm/min，} 

ー . ̲ .

40mm/min，  20mm/min， ••.••. 10mm/min. • obere Streckgrenze. 

3000 

。

₁ 

₂ 

_{3  4  5} 

₆ 

₇ 

Dehnung in 

% 

Abb. 6.  Spannungs‑Dehnungskurve beim  45⁰・Richtungszuge.

‑ ‑Zuggeschwindigkeit 80mm/min， 一四 40mm/min， 2伽nm/min， ・H・10mm/min. • obere Streckgrenze. 

2:17 

ハUハUハU

︒

L

明日 目︑ 息切

g a

底 的

a

旦

日

1 5 0

~ ω 

. 9  

. . .  

_a 

ω 

.~

1 0 0  

'+‑4  '+‑4 

凶

8 

包

2 5 0  

ロロ

何

3000 

1000 

。 1  2  3 

4 

5 

Dehnung in 

% 

Abb. 7.  Spannungs‑Dehnungskurve beim 90⁰‑Richtungszuge. 

ー ー

Zugg倒，chwindigkeit80mm/min， 一.40mm/min， 2伽nm/min，.一・・ 10mm/min， . obere Streckgrenze. 

2 0 0  

。

_{1  2  3} 

_{4  5} 

Dehnung in 

% 

Abb. 8.  Yungscher Koeffizients‑Dehnungskurve bei der Zug‑

geschwindigkeit 8Omm/min. OOO‑Richtungszug

・ ，

^{450‑Richtu‑}

ngszug， ⑩90⁰ ‑Richtungszug. 

6 

6  7 

n u n u n U   H H d n U F O  

咽 よ 噌

・

4

吉 田

¥25

吉

a N 記

凶包摂混

8

S L F

2 0 0  

; 日

. 9  

3

^{出 1}

∞ 

2 0 0  

。

‑

"

 

s 

CT+ 

日

s

G‑+ 

日 S

GM 

。 。

l  2  3  4 

5  6 

^F 

Dehnung in % 

Abb. 9.  Yungscher Koeffizients‑Dehnungskurve bei der Zug‑

geschwindigkeit 4Omm/min. 0 0⁰‑Richtungszug

・ ，

^{450‑Richtu・}

ngszug， ⑨90⁰ ‑Richtungszug. 

s 

•

^ωS 

0‑+ 

s 

• ^{。 。}

。

_{1  2  3  4  5  6  7} 

Dehnung in 

% 

Abb. 10.  Yungscher Koeffizients‑Dehnungskurve bei der Zug‑

geschwindigkeit 2Omm/min. 0 OO‑Richtungszu

・

g

，

^{450‑Richtu‑}

ngszug， ⑩ 90⁰ ‑Richtungszug 

279 

20ひ

i m  

..同・4

3

出

8 

1

∞ 

。

₁ 

_{2  3}

_益

_{5  6} 

₇ 

200 

jm 

‑伺F噌

刷出E8 +4 a  100 

B  B  m 

可

Dehnung in 

% 

Abb. 11.  Yungl:割cherKoeffizients‑Dehnung位urvebei dぽ Zug‑

geschwindigkeit  1Omm/min. 0 OO‑Richtungszu

・

g

，

^{450‑Richtu‑}

ngszug， ⑩90⁰ ‑Richtungszug. 

e :

，  

4  トーー _@ 

8 

@ 

@ 

。

‑‑* 

「一 @ 

@ 

。

。

2 

開司

一

一

11 

，  一

•• ^•

L 

一

。

_{l  2 3 4}  

₅ 

₆ 

Dehnung in 

% 

Abb. 12.  Yungscher  Koeffizien旬ーDehnungskurve beim  OO‑Ri‑ chtungszuge. 0 Zugg伺chwindigkeit 80mm/min

・ ，

^4伽nm/min

，

⑩ 2白nm/min.

)

^1伽nm/min

7 

281 

: ?  。

。

@ 

•

^@ 

_。

@ 

•

@ 

。

s 

@ 

a 

o 

。

g  ・

@ 

。

₁ 

_{2  3} 

_{4  5} 

₇ 

2 0 0

・

1 0 0  

50  150  同 日 目 ¥

切

M︻息苦ω

出品 出

8

凶 む

﹄ω ω ω g d L F

Dehnung in 

% 

Abb. 13.  Yung配hぽ Koeffizients‑Dehnungskurve beim  45⁰ ‑Ri‑ chtungszuge. 0 Zuggeschwindigkeit  8伽nm/min

・ ，

^40mm/min

，

()  2伽nm/min，() 1伽nm/min.

10 h 

司脚

。

•

@ 

@ 

。

8 •

。

‑

e  o ' o 

. 

D (J 

3 

2  3  4  5 

6  7 

2 0 0  

︒

n u

噌i   吉 田 ¥ 一 切

M

四

回 明 言 長 沼 8

凶包 岡山

H v a

何

g

150 

50 

Dehnung in 

% 

Abb. 14.  Yung配her Koeffizients‑Dehnungskurve  beim  90‑Ri‑ chtungszuge. 0 Zugge配hwindigkeit 8Omm/min

・ ，

^4伽nm/min

，

⑩2加 m/min⑥ 1Omm/min.

1300 

︑

J凡U 九 叩 ハ

M

円 ︐ F

︼ 司

tA

'E4旬EA

NE E‑

¥凶 = 一 切

ZZ22d

円 一

∞

~1り00 170 

旦

自 160

~ ω 

d 

~ ~ 150 

N  対4 句4

凶

8 

I‑t  140  ..ω s:l 

s 

_ロ

何 p" 

7J4 

P 

1'1 

K3 

'，‑1"" 

90'  Zugrichtung 

Abb. 16.  Zugrichtungsabhangigkeiten von  Yungschen Koeffizienten und Zugspannu・

ngen.  ーーーSpannung，一..Yung配her Koeffizient， 0 Zuggeschwindigkeit 8Omm/ 

min，・ 4Omm/min，⑩ 2伽nm/min，⑥ 10 mm/min. 

45。 l:~O

P 

Modeldarstel1ung.  Abb.15. 

したがって ここで等速伸長であるので、旦三= K，

dt  dP， •

K R  

~:，~+~P， =KHK  d t η 5  ‑. 

結晶配向方向とが一致しているほど大きいことが図9 図13からわかるo

また上降伏点において3方向ともに

伸び率については 80mm/min<40mm/min 

<2伽nm/minく10mm/min， 8伽nm/min>4伽nm/min

>2伽nm/min>l伽lm/min

，

ヤング率については80mm/min>4伽nm/min

>20mm/min>1伽 m/min の傾向があるoこれらも観測タイムスケールが小さ いときは，高分子物質はより弾性的挙動を示すためで あると考えられる。また同一引張速度による3方向の 上降伏点における伸び率，応力およびヤング率につい ては

伸び率は 応力は

ヤング率は の傾向がある。

応力については

0⁰方向>45⁰方向>90⁰方向，

0^{0 タ} >45⁰ ~ >90⁰ ク ，

0^{0 ク} <45⁰ _~ <90⁰

。

見かけの弾性比例限内からの荷量 緩和挙動

3

・

²

0⁰， 45⁰および90⁰方向引張試験を行ない，それぞれ 選定された緩和開始点から荷重緩和した曲線を示すと 図17，18および図19のようになるo 3方向ともに緩和 安定に要する時間は見かけの弾性比例限内から初期部 P=Kη4+K77s{1‑e却 (‑K8e尻町)}・…・…・(2)

式(2)より弾性比例限から上降伏点までの接線の傾き をとればヤング率eが求まる。

e :

 = Kaexp( ‑K8e

!K

775) ・H・"(3) これが応力一伸び率曲線からえられるヤング率の近 似式であるo実験から求めたヤング率は，図8...図11 で示されているように，ほぼ指数関数的に減少してい

ることがわかり，近似式の傾向と一致しているo

次に弾性比例限の伸び率，応力および初期ヤング率 の引張速度依存性と方向依存性を検討してみるoこれ らの関係は図17に示すように， 0⁰， 45⁰および90⁰方向 ともに弾性比例限の伸び率，応力およびヤング率の すべてについて，伸長条件の結果が80mm/min>

40 mm/min> 20 mm/min>lO mm/minの傾向に顕 著に表われているoこれは観測タイムスケールが小な るときは，高分子物質はより弾性的挙動を示し，逆の 場合はより粘性的挙動を示すためと考えられる。また 同一引張速度による各方向の応力は45⁰方向が一番低 い。そうしてヤング率については，ほぼ0⁰方向>45⁰ 方向>90⁰方向の傾向をとっている。これは伸長方向 と結晶配向方向とが一致している方向ほ

r

より弾性的 であることを示しているように思われるo

次に弾性比例限から上降伏点の中間部分のヤング率 については，引張速度が速いほど大きく，伸長方向と

P1=Kη5 {1 ‑exp(Kae

! K 7 J

5)}  P戸山竺三=KnA

a  川 dt 一 九

お3

除

(DehU1gsprozent in Relはationsa伽

円、』

_{』 ー 0.737%}

‑ ‑ ‑

ト

o

￨.609% ￨  ^ー

ト

ミ

^0.396% 

h 

O ￨.332% ￨ 

同、 0.203% 

I I 

90 

30  60 

切 回 国

g

営

g

官官

g

明言 自官 出

1500  2000  1000 

500  60  80 

Relaxationszeit in艶C

Re1axationsbelastungs‑Zeitskurven beim 0^0 ‑Richtungszuge.  100  40 

20 

。

Abb. 17. 

ト

又

^{(Dehnu時O• Sprozent in}  Relaxatiomade) ^ang 

尚 、 734%

戸 園 町 圃 同

¥ 

_0.407% 

‑ーー

卜 、 、 ー

I  1 

、

^h・

0￨.194%

￨ 

 

0￨.102%￨  

'  . 

90 

; ω  

凶ロ

z  i 

ロO 

R 

C司 出ω 

30 

2000  1500  1000  500  100 

Relaxationszeit in^配C

Relaxationsbelastungs‑Zeitskurven beim 45⁰‑Richtungszuge.  80 

60  20  40 

。

Abb.18. 

90 

入

(DehungsP10zent in RelaxatiOmanfarlge) 

切

. 9  

60  ω ロ

3 

ロ

2 

_m 

ロ

。

3 3 0  

出ω 

¥、h

ヘ

ト、

。

トー_J..Q_~]39.%

ド ー

^0.402% 

0.318% 

0.108% 

'20  E  40  60  80  100  500  1000  1500  2000  Relaxationszeit in sec 

Abb. 19.  Relaxationsbelastungs‑Zeitskurven beim 90⁰‑Richtungszuge. 

甲

P  の方へさがるにしたがって 短くなっていることがわか

るD

次に見かけの弾性比例限 内の荷重緩和曲線の近似式 を力学的モデ、ルから考察し てみる。そこで弾性比例限 内では，圧縮パネ1が完全 Ks  に圧縮されてもその復元力

P  Abb.20. 

Modeldarstel1ung. 

で、パネ3はまったく変位し ないように，パネ定数の関 係がKc<Kaで、あるとする。

図20に示すように凝結パ ネは見かけの弾性比例限で は，ポアクトモデルでおき かえられるものとして緩和曲線の近似曲線を求めるo 圧縮パネ1の変形に対しては

e1=iとしたがって，る1 = E ボワクトモデルの変形に対しては

ふ=~一一~p.o 114+η114+η  ここでe=el+egカ、ら

P  P  K震

e=e ， +e9= ←ー←ー十一一一一一一一一一一~e9• . ‑"  Kcη4+η114十η

ë=-~ +~---~民ふ^ー‑ ‑ ‑ r ‑ ̲ ̲一一‑‑‑‑.‑‑

Kcη4+η114+η  日 一 日 一

f J

^{を代入して}

~_ P I  P  Kn  Kn .;、

一 一 一 一 一 一

_{Kc . '174+η114+η ・(η4十 両}^一_)Kc^戸_~

積分すると

P ^I  P  Kn  Kn 

一一一一一一~e+ 一一一旦-=.-P +c  Kc  η4+η114+η5 ~ ， (η4+η6)Kc  ここでe=OのときP =0， したがってc=0 

P ，(  1  Kb  ¥ V   e=一一一+(一一一一+，Kc  ¥η4+η(η4+ηb)Kc...b  ノ)P-~e η4+η5

・・・・性) 荷重緩和の場合はe=Cから e=0を式(4)に 代入すると

企+

Kc+K~p = e主主主 η4+η114+ηs  これから

p=(p白一 e主主~_ )extl‑Kc+K6 t ¥ '

¥ v  ‑Kc+K5 

; ‑ ‑ ‑ r

¥η4+η5  ‑) 

+ 

c _!<c~~

Kc+K6  ‑・・・・・・・・(5) 式(5)が応力緩和曲線の近似式であるo式(5)からt→∞ 

のときP=e一里歪Lとなり，緩和せずにr荷 重 が 残 Kc+K5 

るO この残留荷重は式からは緩和前のひずみ量に比例 していることがわかる。そこでこのような弾性比例限

内の荷重緩和挙動を力学的モデルに よって説明すると，図21に示すよう に弾性比例限内では圧縮パネのみが 圧縮され，モデ、ノレが総体的に仲ばさ れた状態になる。ここでその状態で 一定伸び率が保たれると，ダッシュ ポットの抗力は直ちにゼロになり，

圧縮パネに復元力が生ずる。この復 元力によって凝結パネ5は 伸 ば さ れ，それによって圧縮パネ1は回復 して荷重が緩和するものと解釈され るo

2 

。

次に緩和荷重Ftと緩和開始時における荷重Foから えられる緩和残留率Ft/Foー緩和時間の関係を示すと 図22，23および図24のようであるo本実験で使用した ポリプロピレンフィルムはカレンダ方向に延伸されて いるために，ゴムのような非結晶系と繊維のような配 向した結晶系の中間のもののようなある程度配向した 結晶系の内部構造をもっているものと考えられる。そ こで結晶配向方向に延伸された場合，弾性比例限内の 初期部分では結晶はあまり伸長されず弾性限に近づく につれて結晶部分の緊張が次第に大きくなっていくも のと考えられる^Q したがって0⁰方向の場合は図

n

に 示されているように，伸び率が小さい初期部分は結晶

1.0 

0.8 

︒ 内問 ¥

♂ 阿

0.6 

0.4 

0  20  40 

6 0  

お5

4 

Abb. 21.  Modeldarstellung. 

部分の緊張が小さいので，緩和率は小さく，弾性比例 限近くでは，結晶部分の緊張が大きくなるので緩和率 は大きしその伸び率により緩和率の分布が散漫にな っている。 45⁰方向の場合は結晶の配向方向と伸長方 向が一致していないため，結品部分の影響が0⁰方向よ り小さいため，伸長初期部分と弾性比例限付近の荷重 残留率の違いは0⁰より小さくなっているo90⁰方向の 場合は， 伸長方向と結晶配向方向の一致の度合は45⁰ 方向よりさらに遠ざかる。図24に示しているように弾 性比例限界内のどの点における緩和率もほぼ一致して いることがわかるo

また，伸び率0.11%，0.40%および0.74%の3方向

。

^{I()  ()} 

。 0 1 ー. 0 。

80  100  500  1000  1500  2000  Relaxationszeit in舵C

Abb. 22.  Ft/Fo‑Relaxationszeitskurven  beim OO-Richtungs~uge.

o 

Dehnung 0.74%.

・

^{0.61%.⑩ 0.40%.f) 0.20%. ~ 0.12%.} 

0.8. 

︒ 更 戸

0.6 

0.4 

0  20  40  '60  80  100  Relaxationszeit in sec 

Abb. 23.  F t/F 0 ‑Relaxationszeitskurven  beim  45⁰‑Richtungszuge. 

o 

Dehnung 0.74%.

・

^{0.61%. ()  0.40%.  ()  0.20%. ~ 0.12%.} 

1.0， 

0.8 

︒旬

︑民

0.6 

'0.4 

0  20  40  60  80  100  Relaxationszeit in sec 

Abb. 24.  F t/F 0‑Relaxationszeitskurven  beim  90⁰‑Richtungszuge. 

o 

Dehnung  0.74%.

・

^{0.61%. ()}  0.40%.  ()  0.20%. ~ 0.12%. 

5OO  1000  1500  2000 

~~I~ ⁱ 

500  1000  1500  2000 

1. 

，4 

O .  

ah

同¥岨﹄凶

O. 

。。

20  ⁴⁰  60  80  100  Relaxationszeit in sec 

Abb. 25.  Ft/Fo‑Relaxationszeitskurven  bei  der Dehnung 0.74% des  Relaxationsanfanges. 0 OO‑Richtungszug，・ 45⁰‑Richtungszug，() 90⁰‑

Richtungszug. 

1.0 

︒晶

¥♂ 同

対

一

同コ

イ

4  _E  τ 

0.8' 

O .  

O. 

。

_{20  40  60  80  100} 

Relaxationszeit in鉛C

Abb. 26.  Fe/Fo‑Relaxationszeitskurven  bei der  Dehnung  0.40% des  Relaxationsanfanges. 0 0⁰‑Richtungszug，・ 45⁰‑Richtungszug，③ 90⁰‑

Richtungszug. 

2137 

500  1000  15‑00  2000 

500  1000  1500  2000 

• ^。

時 ;

ー P 

@回+4

' 

1.0 

0.8 

︒ 尽 ﹄

0.6 

0.4 

0 

20  40  60  Relaxationszeit in sec 

~OOO。

。 。 。 。 窓 ! J l!  !  !  I 

80  100  500  1000  1500  2000 

Abb. 27.  Ft/Fo‑Relaxationszeitsk^凶ven bei  der  Dehnung  0.11% d儲

Relaxationsanfanges.  0 OO‑Richtungszug，・45⁰‑Richtungszug，⑩ 90⁰‑

Richtungszug. 

における Ft/Foー緩和時間曲線を示すと図25，26およ により散漫に分布するが， 45⁰および90⁰方向は次第に び図27のようである。弾性比例限付近の0.74%付近か 集中した曲線群分布となっている。

らは.0⁰方向.45⁰方向および90⁰方向の/1買に伸長方向 S 見かけの弾性比例限内から荷重緩和を行なう場 と結晶配向方向の一致の度合が大きく，結晶の受ける 合，緩和安定値は緩和開始時のひずみによって左右さ 緊張程度も大きいので.0⁰， 45⁰および90⁰方向の順に れるO この意味でポリプロピレンフイノレムには弾性比 緩和残留率は大きい(図25)00.40%付近では結晶部 例限は存在しなL。、

分の伸長が小さくなり，結晶の影響が少なくなり.3  最後に本実験に対し，しじゅう熱心に手伝った高尾 方向の緩和率は近づいてくるく図26)。伸び率のごく 武君に厚く感謝の意を表わす。

小さL、0.11%付近では3方向とも結晶部分の緊張はご く少ない。したがって結品の影響はあまりなし 3方 向ともに緩和率はほとんど等しくなっていることがわ かるく図28)。

4

総 括

本実験の結果をまとめると次のようである。

1 応力一伸び率曲線の引張速度依存性については 見かけの弾性限と上降伏点は引張速度が大になると，

伸び率は小さし応力は大きくなる。

2 上降伏点までの静的ヤング率は.0⁰方向が大き しついで45⁰• 90⁰方向のJl原に小さくなるような傾向 を示す。また伸び率の増加するにともない指数関数的 に減少するo

3 見かけの弾性比例限内のどの部分においても荷 重は緩和し，その緩和率については， 0。方向は伸び率

文 献

1) 木村・和田:ボリプロピレγフイノレムの機械的性質(第l報〉

変形と破嫌について 福井大工報.13.  2 (1965)  2) 木村・和田:ポリプロピレンフィルムの機械的性質(第2報〉

塑性洗動・繊維状解じよ・繊維状延伸の各過程について 福 井大工報，15， 1 (1966) 

3) 木村・和国:ポリプロピレン繊維からなる走行糸の物性につ いて(第1報)定常涜糸の外乱による挙動福井大織研報告，

4 (966) 

4)  木村・来日回:ボリプロピレγ繊 維 か ら な る 走 行 糸 の 物 性 に つ いて(第2報)加工糸の塑性的挙動福井大工報， 15，2 (1967)  5)  木村・和問:ポりヅロピレゾフィルムの機械的性質〈第3報〉

上降伏点、以下の荷重緩和挙動福井大級研報告，5 (1967)  6)  木村・和国:ボリプロピレγプイノレムの機械的性質(第4報〉

塑性波動機構福井大繊研報告， 6 (968) 

7)  木村・和国:ボリプロピレゾフィルムの機械的性質(第5報) 繊維状延伸過程における荷重緩和岩手動 福井大工報， 17.  1  (1968) 

8)  T. Alfreg: Mechanical Behavior of High Polymer，  P.488 

9)  Meclintock‑Argon: Mechanical Behavior of Mate‑

rials， P. 273 

(昭和44年4月15日受理〉