光でプラスチックの劣化診断―品質管理などに有望：産業技術総合研究所
(2020年7月20日発表)
（国）産業技術総合研究所は7月20日、自動車部品や建築材料などに広く使われているプラスチック材料「ポリプロピレン」の劣化度を赤外光で簡単に診断できる技術を開発したと発表した。材料を変形させたり破壊したりして調べる従来法とは異なり、非破壊のまま劣化度を評価できる。プラスチック部品の製造ラインでの品質管理や、リサイクルする際に劣化の少ない部品を選別するのにも応用できる。
ポリプロピレンは劣化が進むと、引っ張ったときに伸びにくく破断しやすくなる。従来の検査法では、引っ張り力を加えて試料の変形度を調べようとしても壊れやすいため、非破壊検査は難しかった。そこで産総研は、近赤外光を利用して非破壊でプラスチックの劣化を調べられないか、研究に着手した。
研究に用いたのは波長1,600～2,000nm（ナノメートル、1nmは10億分の1m）の近赤外光。劣化度の異なる試料を作り、それらが吸収したり反射したりする近赤外光を計測するとともに、試料がどのくらいまで伸びたら破断するかを計測した。これらの実験データの量は膨大になるため機械学習を用いて分析、試料をどこまで伸ばしたら破断するかを波長別の光吸収度から推定する関係式を作った。実際のポリプロピレン試料を用いて実験したところ、実際に破断した際の伸びは新しい関係式で算出した破断時の伸びとよく一致したという。
今回の成果について、産総研は「材料を破壊することなく、ポリプロピレンの光の吸収を数秒間測定するだけで、その破断伸びを精度よく予測できる新しい診断技術として利用可能」と話している。今後は自動車部品、建設資材の品質管理やプラスチック部品のリサイクルに適用するため企業への橋渡しを積極的に進める考えだ。
