AKTS + CL( ケミルミネッセンス)テクニカルノート

                  昇温データ3点から広範囲のOITを高精度に予測可能。
テクニカル・ノート などの PDFファイルは
AKTS -00などの
ロゴをクリックしてダウンロードします。

AKTS+ケミルミネッセンス_CLデータのテクニカル・ノートを掲載しています。

CL ケミルミネッセンス昇温測定データを用いた、AKTS ソフトウェアによる反応速度論解析の応用例を紹介します。
3 つの昇温測定データがあれば、測定サンプルに酸化誘導時間(OIT)が存在する場合、さまざまな等温条件での OIT を予測できます。また、測定サンプルが OIT を持つか否かの判断も可能です。さらに、等温条件で取得した OIT 実測データからも、広い温度範囲での OIT(Oxidation Induction Time)の予測が可能です。
特にテクニカルノート No.CL_5 では、PA6(ポリアミド6)の OIT 予測において、150℃を境に活性化エネルギーが 75 kJ/mol から 120 kJ/mol へシフトすることが読み取れます。これは、OIT を予測する際に「活性化エネルギーは温度に依らず一定である」という前提を用いて低温領域の OIT を外挿してはならないことを示す重要な事例です。
このように、わずか 3 個の昇温測定データから広い温度範囲で OIT を予測できる点は、非常に効率的で実用性の高いアプローチです。 (2024/03/26)


TN-No.   テクニカル・ノート タイトル      PDFファイル名

CL_08 ポリアミド6の加速試験データによる反応モデル式の探索

CL_05 の昇温測定データから等温測定データを予測し、この等温データを 1/150 に間引いて、疑似的な加速試験データへ変換しました。

この間引きデータ(加速試験データ)を TKsd ソフトウェアで解析し、酸化誘導反応の反応モデル式を探索しました。
得られた反応モデル式は A 式+B 式の 2 段階反応となりました。
では、それぞれの反応モデル式 A と B は何を示しているのでしょうか。
LinkIconCL_08のテクニカル・ノートのダウンロードこちらから

CL_07R  ポリプロピレンの酸化誘導時間(OIT)の反応モデル式の決定

CL_07 の加速試験データから劣化反応モデル式を探索する AKTS_TKsd ソフトウェアのリーフレットをご参照ください。

CL_06 の Fig_20 に示されている log–log プロットの OIT 予測マッピング表示(PP 粉末)を見ると、log–log プロットの直線はべき関数に従っていると推定されます。
どのようなべき関数が得られるかを確認するため、TKsd を用いて 140、150、160℃の等温測定データをそのまま間引きし、疑似的な加速試験データに変換しました。この間引きデータから、酸化誘導反応の反応モデルを推定しました。
LinkIconCL_07Rのテクニカル・ノートのダウンロードこちらから

CL_06R ポリプロピレン粉末のOIT実測データによる130℃以下のOIT予測

この140,150,160℃のOIT実測値はCL_1R,3R,4RのOIT予測の検証データになっています。

PP 粉末の等温条件 140、150、160℃で取得した OIT 実測データを解析し、50〜200℃の OIT 値を予測しました。
90℃まではほぼ正しい OIT 値を予測できましたが、90℃未満では実測値と比較して予測 OIT が短くなる傾向が見られました。
さらに 130℃、120℃の等温条件で OIT 実測データが得られれば、より低温領域での予測精度が向上すると考えられます。
LinkIconCL_06Rテクニカル・ノートのダウンロードこちらから

CL_05 PA6(粉末・酸化防止剤無添加)のケミルミ・データによる OIT の予測

PA6 は 150℃付近で活性化エネルギーが 80 kJ/mol から 120 kJ/mol へ変化します。
そのため、140℃以下の OIT 値を予測する際には注意が必要です。

PA6(ポリアミド6)は、融点(225℃)を超えると酸化誘導期(OIT)が容易に検出されます。
PA6 の昇温測定データから、使用温度条件における OIT を予測できることが望まれています。
本ノートでは、PA6 の結晶質・非晶質、そして一部がわずかに融解した状態といえる 190℃以下(融点より約 35℃低い温度) までの昇温測定データを用いて、OIT 値の予測解析を行いました。
0.2、0.4、0.8 K/min の昇温測定データから、90〜230℃の範囲で酸化誘導時間(OIT)を予測できることが確認されました。
詳細については、ノート No.CL_08 も併せてご参照ください。
LinkIconCL_05のテクニカル・ノートのダウンロードこちらから

CL_04R PP(フィルム)のケミルミ・データによるOITの予測

CL_4RはPP(フィルム)のCLデータからOITを予測します。CL_03RのPP粉末の解析と同様にピーク積分の補正を行っています。

CL 強度曲線を log–log プロットで表示し、CL データのベースラインを直線として傾き調整しながらピーク積分する手法を紹介しています。
DSC データの場合、ベースラインが直線的に傾くことがあるため、解析操作を容易にする目的で傾き調整を行いますが、log–log プロットでの直線補正は、標準スケールで表示すると本来は曲線になります。
この操作は PP のデータを解析する場合にのみ必要であり、非常に有効です。
ただし、傾き調整に用いる傾きの設定については、明確な指針を示すことができません。
LinkIconCL_04Rのテクニカル・ノートのダウンロードこちらから

CL_03R PP粉末(酸化防止剤無添加)のケミルミ・データによるOITの予測

CL_1RのPP粉末測定は昇温速度2.5~20K/minでしたがこれを0.2,0.4,0.8K/minにしました。

空気雰囲気中の昇温測定データは測定開始時点からCL強度が増加します。
このCL強度データをAシグナルとします・
一方、これとは別に酸化誘導時間を持つ酸化反応によりCL強度信号は増大しますが、Aシグナル曲線(直線)に重なりながらCL強度信号が増大します。このCL強度データをBシグナルとします。PPの昇温測定のCLデータを解析する場合、BシグナルからAシグナル成分を差し引いて解析する必要があります。理由は単純でBシグナルのまま解析して等温条件のCL強度データに変換してOIT値を読取ろうとしても、Aシグナル成分のCL強度信号にマスクされてしまうからです。(Bシグナル)ー(Aシグナル)の計算をどのように行うかが重要です。この操作法は本ノートで説明しています。
この操作法の問題点はFig_03に示す直線補正の仕方の操作手順を明確にできないことです。
LinkIconCL_03Rのテクニカル・ノートのダウンロードこちらから

CL_01R ポリプロピレン粉末のケミルミ・データによるOIT予測

昇温条件のCL強度データから酸化誘導時間_OITを推定する。

PP粉末のCLデータからOIT(酸化誘導時間)は不活性雰囲気である等温条件にしておき、空気雰囲気に切り替えて実測することができます。それでは最初から空気雰囲気の昇温測定データからOITを決定する測定・解析法を紹介します。この解析には最低3個の昇温測定CLデータを反応速度論解析して、活性化エネルギーなどのkineticsパラメータを求めることにより、OITを予測することが可能です。利用するCL強度データの温度範囲はPPの融点165℃より高い温度領域、PPの融点近傍の温度領域のCLデータを利用します。簡単に言えば、OITを予測したい温度よりも少し高い温度範囲にあるCL強度データをピーク積分して解析すれば良いと云えます。この場合CL強度データの終点温度をどこまでの温度とするか?が非常に重要です。本ノートだけでは説明
不足であり、昇温速度条件(2.5~10K/min)は不適切なので、続報のNo.CL_05Rの内容も参考にしてください。
本ノートは2023_10_03に旧版のNo.CL_01内容を一新しています。
LinkIconCL_01Rのテクニカル・ノートのダウンロードこちらから