はじめに
ポリマー加工を成功させるには、実際の製造条件下における材料の挙動を徹底的に理解する必要があります。せん断粘度は一般的に測定され、プロセスの最適化に利用されていますが、伸長粘度は、流動の不安定性、フィルムの欠陥、ダイスウェル、ネックイン、あるいは製品品質の低下といった問題を理解するために必要な、欠けていた情報を提供してくれることがよくあります。
Rosand社の高圧キャピラリーレオメーターは、1回の測定でせん断粘度と伸長粘度の両方を測定することができ、押出成形、ブロー成形、その他の伸長流動プロセスにおける材料の性能について、貴重な知見を提供します。
伸長粘度：せん断粘度だけでは不十分な場合
材料は、せん断粘度の挙動がほぼ同じであっても、加工時の挙動が大きく異なる場合があります。このような場合、伸長粘度を測定することでその違いが明らかになることがよくあります。これは、せん断粘度の測定に比べ、伸長粘度が分子構造や分子量分布に対して非常に敏感であるためです。
加工業者や材料開発者がせん断粘度のみに依存すると、材料の特性評価が不完全になったり、予期せぬ生産上の課題が生じたりする可能性があります。
課題：従来のオリフィスダイスの出口部における材料の付着を防ぐこと
ロサンドレオメーターにおける伸長粘度は、ダイ入口での圧力降下を測定することで決定されます。従来のゼロレングス（オリフィス）ダイを使用する場合、特に高弾性のポリマー溶融物を試験する際、材料がダイ出口に付着・堆積することがあります。
これにより、次のような結果が生じる可能性があります：
- 入口圧力降下（Pen）による伸長粘度の値が過大評価される
- 再現性の低下
- 材料特性の誤った解釈
- ひずみ硬化などの重要な影響を identify できない
解決策：FreeFlowダイ技術
こうした制限を克服するため、NETZSCH 社は、TBUズリーン校のマーティン・ザトルカール教授と共同で、革新的なFreeFlowダイ（図1）を開発しました。その最適化された形状により、下流領域での材料の付着が防止されます。その結果、入口側の圧力損失を正確かつ再現性高く測定することが可能となります。
その利点は明白です：
- 正確な伸長粘度の測定
- 再現性の向上
- ひずみ硬化および軟化挙動の信頼性の高い検出
- レオロジーデータに対する信頼性の向上
実際の処理用途向けに設計されています
FreeFlowダイは、円形および長方形の形状のものがご用意されています。これにより、ユーザーはせん断粘度に加え、以下の項目についても調査することができます：
- ブロー成形や繊維紡糸などの用途における一軸伸長粘度
- キャストフィルム押出やネックイン効果の評価に用いられる平面伸長粘度
これにより、プロセスに関連する変形条件下における材料挙動について、より包括的な理解が得られます。
福利厚生の概要
- ダイ出口後の下流領域に材料が付着することはありません
- レオロジー測定の高い信頼性
- 伸長粘度の精密な測定
- ひずみ硬化および軟化の信頼性の高い検出
- 実際の加工条件下での材料特性評価
- 効率的な材料開発とプロセスの最適化
結論
FreeFlowダイは、Rosand製高圧キャピラリーレオメーターの機能を拡張し、極めて信頼性の高いせん断粘度および伸長粘度の測定を可能にします。ダイ出口後の下流領域における材料の付着を解消し、測定誤差を最小限に抑えることで、効率的な製品開発、プロセス制御の改善、および製造パフォーマンスの向上に必要な、正確なレオロジー情報を提供します。