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熱収縮チューブはなぜ収縮するのか(江頭教授)

| 投稿者: tut_staff

 以前の記事で「熱収縮チューブ」を使ってコーティングされた物干し竿を紹介しました。私が子供に家に有ったものなので、私自身はプラスチックのチューブが収縮するところはみていないのですが、両親は不思議に思ったそうです。そこで、今回は「熱収縮チューブ」が収縮するメカニズムについて紹介しましょう。

 まず「熱収縮チューブ」の作り方について。以下の図の出典は山﨑 智、西川 信也、早味 宏、青井 勇人、藤田 竜平、岸本 知佳 著「ナノコンポジット熱収縮チューブ」SEIテクニカルレビュー  2014年1月号 No.184)という文献からの引用です。こちらは前回の三菱ケミカルのヒシチューブではなくて住友電工ファインポリマーのスミチューブの開発記事です。

 さて、熱収縮チューブの作り方でまず理解できるのは、最初に押し出し成形でチューブを作る際に、すでに収縮したかたちのチューブを作っていることです。作ったチューブを膨張させて販売されるときのかたち、つまり収縮前のサイズ、にしているのです。熱収縮チューブが収縮するのは最初のかたちに戻る、という現象なのですね。

 熱収縮チューブの作り方のもう一つの特徴は「電子線照射工程」です。収縮後のかたちに成形したポリマーに電子線を当てると、ポリマーの鎖に付いている官能基の一部の化学結合が電子線によって壊れて、不安定な部分ができます。これがお隣のポリマー鎖と反応して安定化すればポリマーの鎖と鎖の間に新たに結合が生じることになります。このポリマーの鎖と鎖をつなぐ、という話、どこかで聞いたことはありませんか?

Fig

 そうです。生ゴムにイオウを加えて処理する「加硫」という操作もポリマーの鎖の間にブリッジを作る(架橋する)操作でした。ポリマーを架橋すると三次元的なネットワークが形成されるので弾力があって変形はしても流動はしないゴムができるのです。同様に電子線を照射された熱収縮チューブも変形はしても流動はしない様になる?でもそれだけでは膨張させてもすぐ元に戻ってしまいますね。

 専門家の先生には叱られるかも知れませんが、ここはざっくりとこんな風に説明しましょう。たしかに熱収縮チューブもゴムの様なもので基本、膨張させてもすぐ元に戻ります。ただし、充分高い温度なら。低い温度では熱収縮チューブのポリマーは凍って堅くなっているので変形させられても元に戻れないのです。熱収縮チューブは室温付近では凍って熱湯の温度では溶ける、そんなゴム(の、ようなもの)でできていると考えれば良いでしょう。凍った状態で変形させ、温度を上げたら元のかたちに戻る。それが熱収縮チューブの原理なのです。

江頭 靖幸

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