ポリマー溶融物の粘弾性特性測定

ポリマーやプラスチックの粘弾性特性は、一般的に希薄溶液または溶融ポリマーで測定し、分子構造 (分子量、分子量分布、分岐度)、加工挙動、最終製品の性能を判断する上で大変重要です。

ポリマーメルトの粘弾性測定には、シングルポイントでの粘度測定を行うメルトインデックスがよく使われます。メルト インデックス (MI) とは実際には標準的な一連の条件 (温度、圧力、時間) においてキャピラリを通過する材料の流量です。この方法は品質管理において、ポリマーとプラスチックの相対的な差のグレードを簡単に判断するためによく使われます。しかし、分子構造レベルの差異までは判定できません。シュミレーションの際に役立つ、ポリマーとプラスチックが加工処理の際にどのような挙動を示すかとい情報はほとんど得られません。

ポリマーは、応力、ひずみ、温度条件の変化により、粘性と弾性の両方 (粘弾性) の特性を示す複雑なレオロジー材料です。粘弾性特性を持つ材料の例としてシリ-パティ（PDMS)という米国製のおもちゃがあります。「静止」状態のときは固まっていますが、一定時間力を加えるとゆっくりではありますが、液体のように流動します。ところが、転がしてボール状に丸めて弾ませると、弾性固体のような挙動を示します。また、すばやく伸ばすと、まるで一片の固形プラスチックのようにポキンときれいに折れます。このように、材料が加工時や最終使用条件においてどのような性能を示すかを理解するには、応力、ひずみ、または時間の条件を変えてポリマーとプラスチックのレオロジー特性を測定することが必要不可欠であることがわかります。

通常、応力・ひずみ制御の回転型レオメータは以下の特性の測定に使用します。

• 粘弾性 (G’、G”、tanδ) を周波数 (時間) と温度の関数として測定
  
• 分子構造 (分子量、分子量分布、分岐度) を周波数掃引試験とクリープ・クリープ回復試験 (ゼロせん断粘度) を使用して測定
  
• 長鎖分岐の線形粘弾性特性の影響 (ゼロせん断粘度、安定状態回復コンプライアンス)

また、キャピラリレオメータは以下の測定に使用します。

• 低せん断測定から高せん断速度でのせん断粘度、加工処理条件の直接シュミレーション
  
• メルト ストラクチャ、ダイスウェル、鮫肌 (すべて加工中の高せん断速度における弾性特性に起因)
  
• 伸長粘度、メルト強度(多くのポリマーポリマー加工に重要な測定パラメータ）

販売製品:

	Bohlin CVO 研究、製品開発、品質管理のためのレオロジー測定に適した柔軟なレオメータシステム。
	Rosand RH7/10-D 研究および製品開発を目的としたレオロジー測定に最適な最新、パワフルな床設置型キャピラリレオメータ。
	Rosand RH2000 研究、製品開発、品質管理を目的としたレオロジー測定用卓上型キャピラリレオメータ。