熱可塑性溶融物のレオロジーの観点（毛細管レオロジー）

紹介
レオロジーは物質の流動と変形を研究するための一つである
17世紀後半に設立されたHooke学科
Newtonが導入した弾性と粘性原理の
基礎の上。成形しやすく安価なので、
熱可塑性ポリマー溶融物は現代工に広く応用されている
製造業に従事し、各種製品の製造に使用されている。だから
ポリマーの溶融成形について理解する必要があります。
何が流れているのか。
ポリマーは複雑なシステムであり、多くの要素が
流れのプロパティに影響します。レオロジー性能に影響する因子
素子には、成形温度、流動速度
滞在時間など。
加えて、ポリマーのレオロジー特性は液体中にある
体と固体の間。これはポリマーの流れを引き起こす
動的特徴とその他の重要な特性については、以下に議論する
その一部の関係。
溶融粘度は温度に依存することを明らかにした。
成形中の部品ができるまで金型温度を下げる
太麺を生やして、この時の温度は製品の表面がありません
キズが発生するzui低成形温度（zui対応
樹脂粘度が大きい）。
金型の温度を下げることでエネルギーを節約し、短縮することができる
製造時間、従って粘度と温度の相関を理解する
系は非常に重要です。
*、ポリマー溶融押出時に出る
口膨張現象、その表現は押出物直径である
大きくなる。出口膨張の程度と入口金型への進入時
溶融体の弾性変形の大きさは相関している。別注
流量が一定の場合、溶融物
の輸出膨張度（正確には押出膨張
程度）は口型の長さに依存する。言い換えれば、
ポリマー溶融物は時間依存性があり、ポリマー溶融
型入時に発生する弾性変形を徐々に解消することを体得し、
溶融物がダイ内にある時間が長いほど、出口が膨張する
程度も小さくなります。
溶融弾性対他の多くのポリマーの加工成形
次のような深刻な影響があります。
ブロー成形。製品の肉厚は金型閉に依存する
合前押出時に発生する出口の膨張度。
真空成形または熱成形。ポリマーは保持しなければならない
真空に吸い込まれて冷めることを防止するある程度の弾性
金型を成形する前に下垂が発生する。ポリマーがなければ
十分な弾力性があり、真空を応用している可能性があります
圧力前に冷たい硬質の金型に接触する。
同時に、ポリマーの加工性能も混合に依存する
化合物成形時の潤滑剤、可塑剤、充填物
および他の成分の濃度。この概要から
ポリマー溶融物流を正確に認識するには
運動性能には、さまざまな複雑な計器が必要だ。
レオロジー学者は、ポリマーの流動性は
単純に3つの部分に分けられます：粘度で特性化されたせん断
引張流と、弾性率または膨張比で特性化する
の弾性挙動を示す。
ポリマーの性質を全面的に特徴づけるためには、
使用する機器は一定の温度とせん断/引張が可能である
これらのパラメータは伸度の範囲内で抽出されます。現代
実験室レオロジー測定器は2つの種類に分けることができる：
回転レオメータとキャピラリレオメータ。
このような機器は通常、少量のポリマーサンプルを検出する必要があり、
サンプルはウエハ状を呈し、通常は直径25 mm、
厚さ1ミリ。このサンプルを一対の平行板に置く
間、または上がテーパ板、下が平板、
外部加熱装置により温度を保持することができ、例えば
ドライヤーやプレートを電気的に加熱します。
現代の回転レオメータは多くのテストを行うことができ、エネルギー
一定の温度と流動速度における材料の全面的な特性化を可能にする
範囲内の流動挙動。実行可能なテスト項目
例えば
レオロジー曲線、剪断粘度と剪断速度の測定、または
せん断応力間の関係。剪断速度が十分であれば
低い、一定の粘度を得ることができて、つまり速度は十分です
低、一定の粘度、いわゆるゼロカットが得られる
切粘度
かいてんレオメータ
レオロジー応用文章
2レオロジー応用文章
図1：190°CにおけるLDPEの流動曲線であり、その粘度は
低せん断速度でプラットフォームを表示します。ゼロせん断粘度の大きさは
ポリマーの平均分子量決定。
図2：190ºCポリプロピレンのクリープ（青）と回復（赤）
曲線は、ゼロせん断粘性と平衡回復可能柔量を測定することができる。
図3：190°CにおけるLDPEの応力緩和データ。弛緩時
間分布曲線は、ポリマー分子量の分布情報を含む。
図4：ポリプロピレンは190？C時の周波数スキャン。交点こうてん
平均分子量と分子量分布によって決まる。
実験によると、ゼロせん断粘度はポリマーに依存する
の平均分子量、プラットフォームの長さ（すなわち粘度
低下前のせん断速度）が分子量分を反応させた
布の幅。ソフトウェアパッケージを使用してこれらのデータから
で平均分子量と分子量分布を測定した。
クリープ試験
一定応力）、ゼロせん断粘度を測定する別の
1つの方法。結合回復試験（応力除去）、
試料の弾性歪み量の大きさを測定することができ、
弾性物質は反発して回復するため
その元の形状。
応力緩和試験はサンプルを瞬間的に変形させる（施
歪み）を加え、時間による応力の変化を記録した。
応力緩和の速度は試験温度での凝集に依存する
化合物の粘弾性。このデータは通常、緩和モード
量と時間座標図が表示されます。モジュラスと時間の
関係はしばしば無視されますが、ゼロを迅速に測定することができます
剪断粘度及び平均分子量。
弾性率/時間微分関数は連続的な松を生成することができる
緩和時間分布曲線このような本質的な異常回復
ヘテロ関数はポリマーとの分子量分布を含む
関連情報
小振幅振動試験は便利な周波数試験として
機能、ポリマーの弾を同時に測定するためによく使われる
性と粘性の特徴。zuiがよく使用する2つのパラメータ
「記憶」（弾性）弾性率と「損失」（粘性）
性）弾性率（G’’）、それぞれ材料の回復を特徴づける
（即ち、弾性応答）及び流動（粘性応答）
変形速度（試験周波数）の変化に応じて
変化の程度。
ポリマー溶融物の典型的な応答は高周波での主な応答である
弾力性として表現するには、低周波では主に
粘り気。これは、2つの応答相が存在することを意味します
などの臨界周波数がある。明らかに、これは1つの意味です
明確な点を意味し、この周波数と弾性率の交
点は特定の線状ポリマーの分子量と
分子量分布この点を品質管理として利用する
製造工具の潜在的な利点はせん断接着の発生と
度の定数点と比較して、貯蔵弾性率と損失モード
量の交点は高い周波数にある。したがって、ストリームと
動曲線測定またはクリープ試験と比較して、この試験
の時間はずっと少ないかもしれません。
分子構造情報と加工性能の関係について
全面的な議論はこの文章の範囲を超えている。
次の例はポリマーの粘性を説明することができる
と弾性特性評価はどのように実際の加工中の
問題：
A）押出成形における管厚ゲージの多様性
低周波（0.1 Hz以下）での発振試験
異なるロットの材料間の弾性率差を明らかにする
異。明らかに、管厚ゲージはポリマーに依存する
押し出し後の回復度は、パイプサイズが
大きな弾性率が大きくなればなるほど不思議ではない。
B）繊維紡糸特性の不均一性の低減
低周波振動試験は異なるバッチ材料を表示することができる
間の弾性特性の違い。
図5：2種類のHDPEパイプの周波数スキャン曲線。比較
高弾性率の試料は、より大きなサイズのゲージ管を生成する。
図7：優劣ポリプロピレン短繊維（PP繊維）サンプル
弾性率と周波数の関数を格納する。劣悪なサンプルは弾力性が大きく、
繊維の直径の不一致を引き起こす。
図6：優劣ポリプロピレン短繊維（PP繊維）サンプル
複素粘度と周波数の関数。注意、明らかに可能ではありません
認識の相違。
単に粘度を見ても、大きな差はなく、材料の平らさを示している
平均分子量は一致している。低周波時の弾性差は
分子量分布（MWD）の違いにより、MWD範
周囲が広く、より多くの分子鎖が絡み合い、妨害される
繊維紡糸技術における延伸技術を用いた。これはまた
zuiが生涯生産した製品は一致していない。
キャピラリレオメータ
毛細管レオロジー計には温度制御可能な
1つまたは複数の精密な穴、穴を備えたドラム
出口位置には毛細管口型が取り付けられている。ようゆうあつりょくでんたつ
センサは口型の真上に取り付けられ、
ポリマー溶融物は設定された流動速度でダイから
押し出し時の圧力降下。毛細管オリフィスモールドと穴の使用
あるいは「ゼロ長」口型はポリマーの
剪断速度と延伸速度と剪断粘度と延伸
粘度の関係。
異なるアクセサリを使用して、レーザースキャンを使用することができます
メータは出口の膨張を測定し、速度制御可能なロールセットを使用する
繊維状ポリマーを搬送して溶融強度を測定する（溶融物
張力）と牽引速度の関係。
一般に、毛細管レオメータは回転レオメータよりも
高せん断速度での溶融特性を測定するために使用することが多い、
及び典型的な加工条件下でレオロジー性能を測定する。
特に重要なのは、高延伸速度での引張を測定することである
伸び（伸び）特性、特に測定ライン
の引張速度の能力は他の技術（例えば
逆回転ローラー装置）。
図8及び図9は、せん断及び引張データを示し、「
明瞭で重要だがよく見落とされる点：2種類
ポリマーはほぼ同じ剪断流挙動を有する可能性があり、
しかし、極めて異なるストレッチ挙動を示す可能性があります。
先に指摘したように、多くのポリマー加工プロセス（繊維
維紡糸、中空ブロー）は事実上延伸工である
このため、引張粘度比を測定する剪断粘度を測定する
より重要です。
図8：せん断粘度とせん断速度の関係。2種類のゴム
データは明らかに区別できない。
図9：延伸粘度と延伸速度曲線、図8に示す
同種の材料である。ストレッチフィーチャーは明らかに異なります。
図10：溶融物の破裂が振動圧力として現れることを証明する。その
材料は190？C下のポリプロピレン。
キャピラリレオメータは、単にではなく加工性能を研究するために一般的に使用されています。
レオロジーパラメータの測定にのみ使用されます。2つの例は流動不安定領域である
領域の測定及び壁面滑りと臨界応力の測定。
りゅうどう