回転レオメータは材料のレオロジー特性を研究するための物理分析機器であり、異なる荷重方式を加えて材料のせん断速度、応力などのパラメータを測定し、さらに粘度、貯蔵弾性率などのレオロジーパラメータを計算し、材料の流動と変形特性を特徴づける。
回転レオメータは応力あるいはひずみを制御することによって材料に外力を加え、材料の荷重に対する応答を観測し、主にせん断速度、せん断応力、振動周波数などのデータを測定し、後に粘度、貯蔵弾性率、損失弾性率などのパラメータを計算する。
回転レオメータは、駆動系(ドラグカップモータや空気軸受など)を介して測定治具(テーパプレート、平行プレート、同軸円筒など)を回転させ、サンプルにせん断力を加えます。サンプルにせん断変形が発生した場合、センサはリアルタイムでせん断応力とせん断速度を監視し、データを制御システムに転送して分析する。材料のレオロジー挙動によって異なる:
ニュートン流体:せん断応力はせん断速度に比例し、比例定数は粘度である。
非ニュートン流体:粘度はせん断速度に従って変化し、せん断希薄化、触変性または降伏応力などの複雑な特性を呈している。
測定タイプ
鄒定常状態測定鄒:一定速度或いは応力を加え、材料の粘度、流動曲線などを測定する。
鄒動的測定鄒:正弦波周期歪或いは応力を加え、材料の弾性(貯蔵弾性率)と粘性(損失弾性率)を分析する。
使用上の考慮事項:
サンプル準備:サンプルの均一性を確保し、気泡を避け、必要な時に脱泡処理を行う。
温度制御:サンプル温度を厳格に安定させ、熱膨張が試験結果に与える影響を減少させる。
治具の選択:サンプル粘度に基づいて適切な治具(例えば高粘度サンプル用テーパ板、低粘度サンプル用平行板)を選択する。
データ検証:複数回の測定により平均値を取り、そして標準サンプルと比較し、結果の信頼性を確保する。