スクリュー押出機のキャピラリーを使用したポリマー溶融物のせん断粘度スペクトルの測定

スクリューによる強力なせん断作用による押出加工において、ポリマー溶融物のレオロジー挙動を正確に特徴付けるために．セットアップとデータ処理方法、スクリュー押出機のキャピラリーを使用してポリマー溶融物のせん断粘度を測定するために使用されます。

ほとんどのポリマー材料は溶融状態で加工されますが、これには溶融流動と変形が伴い、加工プロセス自体に影響を与えるだけでなく、製品の最終性能にも影響を与えます。したがって、ポリマー材料のレオロジー特性の研究が注目を集めています。レオロジーパラメータの正確な測定は、レオロジー特性の詳細な研究の基礎となります。

せん断粘度は、レオロジー挙動を特徴付ける重要なパラメーターです。ポリマー溶融物のいわゆるせん断粘度は、溶融物が流動過程で受けるせん断応力とせん断速度の比です。ポリマー溶融により擬塑性流体が生じる、その流動挙動にはずり減粘の特徴があります。ポリマー溶融物の加工特性を完全に反映するには、通常、剪断粘度と剪断速度の間の関係曲線、つまり剪断粘度スペクトルを使用する必要があります。

溶融物の粘度を測定する基本的な方法は、円形の毛細管などの細長い毛細管に溶融物を流してみることです。せん断応力は、溶融物が毛細管を通って流れるときの両端の圧力降下を測定することによって計算できます。せん断速度は、単位時間あたりの溶融物の流束を測定することによって計算できます。このようにして溶融粘度を求めることができる。

毛細管から溶融物を取り出す従来の方法は、ピストンの推進を使用することです。この方法の利点は、使用する試験材料が少なく、より高いせん断応力が得られることです。高圧キャピラリーレオメーターはこの原理に基づいています。ただし、この試験方法の欠点は、実際の加工条件下で材料を試験することができず、加工時のポリマー溶融物のレオロジー特性を取得することが難しいことです。特に、いくつかのポリマー材料のブレンド改質の研究では、ブレンドの目的を達成するためにポリマー溶融物にスクリューによる強いせん断作用が必要です。高圧キャピラリーレオメーターは、このような材料の試験には適していません。

スクリュー押出キャピラリーレオロジー試験装置は、上記の問題を解決することができます。この装置は、スクリューの推進力を利用して、ポリマー溶融物を毛細管内に流動させます。したがって、実際の加工に近い条件でポリマー溶融物のせん断粘度を測定することができます。この方法は、熱可塑性材料およびその混合物のレオロジー特性の測定に特に適しています。測定は実際の実験環境をシミュレートするため、得られたテストパラメータは実際の処理における材料の挙動をより正確に記述することができます。

ポリマー溶融物のせん断粘度スペクトルは、高圧キャピラリーレオメーターや複合回転数などの特殊な試験機器を使用して測定できます。しかしながら、これらの装置は高価であり、特に大規模な工業生産の用途においては実用化が制限されている。実際、せん断粘度試験原理があれば、特別な試験装置に依存する必要はなく、単純な小型単軸スクリューを使用できます。押出機とキャピラリーモールドにより、低コストのせん断粘度スペクトル試験装置が構成されます。コンピューターデータ処理と組み合わせることで、ポリマー溶融物のせん断粘度スペクトルを簡単かつ迅速に取得できます。この方法は、特に中小企業の製品開発や原材料検査に適しています。