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化学〜高分子〜コミュの溶融粘度計

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信頼性の高い溶融粘度計は、どこのメーカーのものが良いでしょうか?

または、お勧めの溶融粘度計には、どのようなものがありますでしょうか?

詳しい方、教えて頂きたいので、よろしくお願い致します。

コメント(19)

何を測るかは非常に重要な情報です
適切な装置は、何を測るかにもよります。
守備範囲が比較的広く、万能なのは、回転式レオメータでしょうか?
固体ならばDMA、もしくはテンシロンなどの引張試験機

もっと簡易的で良いのであれば、B型粘度計

射出成形などの早い伸長流動における粘度を知りたいのであれば
(ツイン)キャピラリーレオメータ

などですね。

ちなみに私が一番お気に入りなのは回転式レオメータですね
LucifeRさん、まっちょさん
コメントありがとうございます。
エポキシ樹脂の溶融粘度を測定します。

>>ちなみに私が一番お気に入りなのは回転式レオメータですね
どのメーカーのものになるのでしょうか?
エポキシでしたら、溶融粘度は高いでしょうから、そこまで低応力が必要とはしなさそうですし、おすすめはAnton paar(アントンパール)ですね。
様々な治具を装着可能でいろいろな測定ができます。動的粘弾性、定常流測定はもちろん、応力緩和、圧縮試験(二軸伸長粘度ともいえそう)、タック試験機などにもなります。

しかしながら、射出成形のような高せん断速度、高伸長速度(10の三乗オーダーを超えるような領域)は回転式レオメータでは無理です。キャピラリー粘度計を買うべきですね。

もし、かなり溶融粘度が低く、低応力を必要とするならばBohlinのGeminiですね。水の粘度も測れるかもしれませんよ。これは笑
> 3 tamago0141さん

> エポキシ樹脂の溶融粘度を測定します。

では、5方式ご紹介します

1.キャピラリー式粘度計

ツイン型は全滅です。熱硬化なんていったらそれだけで
メーカー・代理店の営業が逃げ出してしまいます。
唯一使い物になるのは島津製作所のその名も
「高分子化学学会式(=略して高化式)フローテスター」という
重力制御というか錘で動かす装置で、これは熟練作業者なら
エポキシでも「固めてオシャカ」にせずに使いこなせます。

2.混練トルク計

東洋精機の「ラボプラストミル」という装置です。
サーモハーケにも同種の、二軸混錬機の軸トルクを計測する
機器がありますが、熱硬化で安全に使えるのは前者です。

3.スリットダイレオメータ

成型機の金型流路の射出圧、流速、内部圧力を測る機械です。
流動解析用のデータはこれで取得することが推奨されています。
上記東洋精機のラボプラストミルのオプションとして存在しますが、
それは熱可塑用なので、熱硬化用には成型機の金型として
自作する必要があります。

4.回転粘度計

古典的なブルックフィールドやICIの粘度計です。
固まるとオシャカなので、硬化しない原料や
「二液型」の片方づつしか測れませんし、
硬い充填材が入っていると、やはり削れてオシャカになります。

5.回転型レオメータ

私もこれが本命だと思います。ちょー具体的には
「フツーARES、他はゴミ」
という狂信者が一番たくさんいるのが日本なんだそうです。
現行機はARES-G2ですね。レオメトリックラボラトリという会社の
開発ですが、いまはTAインスツスメントに丸ごと買収されています。

次点はサーモハーケのMARS3。英弘精機(字、ちょっと自信ないw)
という気象観測気球会社が長いこと代理店してます。

ダークホースがすでにご紹介のあったジェミニですね。
「手ごろな価格のもの」という条件がついていたら
私もこれを一押しにします。
なにしろ価格が、ARES:MARS:Geminiで3:1.5:1で、
1≒6〜800万というありさまなので。
レオラボ、という商社が日本代理店です。



まっちょ さん、LucifeR さん

詳しいコメントを頂きまして、大変勉強になりました。
ありがとうございます。

あと、ご存知でしたら、教えて頂きたいのですが、
下記の株式会社ユービーエム製品の評価はどうでしょうか?
http://www.ubm-rheology.co.jp/rheosol-g/





> 下記の株式会社ユービーエム製品の評価はどうでしょうか?
> http://www.ubm-rheology.co.jp/rheosol-g/

んー、触って見ないとわかりませんし、
そもそもあなたのサンプルがまだよくわからないんですw。

これは我々のお勧めする回転レオメータの仲間
=狂信者に言わせるとARESでないからゴミ
なわけですが、
サンプルの分野や使用時状況によって、
見なきゃならないデータが周波数上限は10や20Hzで足りるのか、
上下のレンジではどれだけ信用できるか
(採取できるサンプル量や好ましい冶具径とセットで考察)
昇温速度の能力は足りてるかどうなのか、
ストレイン制御だとすると、ストレイン切り替え時の
データつながりはどうなのか
など、触って確かめたい点がいっぱいですね。

web上の熱硬化測定例はフェノール樹脂で、
つまり大抵のエポキシよりだいぶ粘度が高いと思います。
(限界測定例としてイバれるようなデリケートなものではぜんぜんなさそう)
>エポキシ樹脂の溶融粘度を測定します。

ということを最初にお聞きしたときに、私の受けた感じとしては

熱硬化性のエポキシを使っているが、十分硬化した硬化後のサンプルに関して熱をかけて溶融したエポキシの粘度を知りたい

と、とらえたのですが、その認識は正しいのでしょうか?

つまり、このエポキシは三次元架橋をしておらず(もしくは非常に架橋密度が低く)、加熱硬化後も流動するようなエポキシで、その流動域における粘度をtamagoさんは知りたいんだと感じたのです。
ちなみに、エポキシが三次元架橋を形成すると、もはや流動域は存在しませんので、流動粘度はいかなるレオメータでも、ちゃんとは測定できません

>ツイン型は全滅です。熱硬化なんていったらそれだけでメーカー・代理店の営業が逃げ出してしまいます。
というのは、キャピラリーレオメータは流動粘度を測定する装置だからです。流動域が存在しないで、しかも熱硬化後の弾性率が高いのであれば、キャピラリーレオメータの吐出口から樹脂はでてきません(かける応力がとんでもなく高く、かける温度が非常に高ければ、流れて出てくるわけでなく無理やり出てきますが・・・・笑)。

この場合は微小変形ひずみを与え、振動する刺激(ひずみでも応力でも良い)を与えて、複素粘度を測定するしかありません。

それとも、硬化する前のエポキシの粘度をしりたいのでしょうか?
だとすると熱をかけずに測定をするということでしょうか?

それならば、回転式レオメータもキャピラリーレオメータも使えると思いますが・・・
>tamago0141さん, LucifeRさん
ちなみに余談ですが
私としてはレオロジーに関することでmixi上でこんなに面白い話ができるとは思っていませんでした。

今回は装置にかんする興味深い情報が目白押しで、非常に楽しいです。
はっきりいって、私は若手研究員ですので、まだまだ経験が不足しています。
いろいろ教えていただけるとうれしいです。

LucifeRさんが非常にお詳しいので、私としては尻込みしてます笑
私も間違った発言をするかもしれませんので、ご指摘いただければ光栄です。
すみません、言葉が間違ってますね笑

「光栄」でなくて「幸い」です
LucifeR さん、まっちょ さん
また、非常に詳しいコメントを頂き、ありがとうございます。

>>これは我々のお勧めする回転レオメータの仲間
>>=狂信者に言わせるとARESでないからゴミ
それだけ、ARESが良いと言うことは、
測定精度が高く、測定値のバラツキが少ないのでしょうね。

>>それとも、硬化する前のエポキシの粘度をしりたいのでしょうか?
>>だとすると熱をかけずに測定をするということでしょうか?
硬化前のエポキシに対して、温度を上げながら、粘度を測定し、
温度と粘度の関係を求めたいのです。
Anton Paar社製のレオメータにはディスポーザルという使い捨て形式のパラレルプレートが使用可能です。
エポキシが硬化してしまえば、レオメータ自体オシャカになってしまうかもしれませんが、ディスポーザルプレートは使い捨てなので心配ありません。

他のレオメータにもオプションとしてディスポーザルがあるかもしれません。ARESは私が学生時代に愛用していたレオメータですが、私はARESでディスポーザルを使ったことはありませんから、存在するか知りません。

一般的に、ゲル化を初めとする三次元ネットワーク形成による硬化はパーコレーションです。ある温度で急激に(ほぼ不連続に)硬化します。でもエポキシの硬化は遅いという噂を聞いたことがあります。ですから、昇温速度は5℃/minほどの遅さでもいいかもしれません。

硬化の前後における粘度変化(温度依存性)は、回転式レオメータで低周波数(周波数0.1s-1ほどでしょうか?)で、ひずみ0.1から0.5%くらいで動的粘弾性測定により測定できると思います。

これでどうでしょうか?
ちなみにレオメータの名前は

Anton Paar社製 Physica MCR

です。実は、現在僕が愛用しているレオメータです。
ずっと使っていると愛着がでてきますよ笑
> 12 tamago0141さん

> それだけ、ARESが良いと言うことは、
> 測定精度が高く、測定値のバラツキが少ないのでしょうね。

条件:ストレイン固定なら。

エポキシ樹脂組成物の溶融/硬化を追跡するなら、粘弾性率は6〜8桁変動しますから、
それを歪み固定で取りこぼさずに見るなんて出来るとは思えません。

それでも歪制御にこだわると、「オートストレイン」という
「上下トルク閾値を跨いだら歪みを指定%増減しろ」というオプションを
使うわけですが、これが急激な粘弾性変化にはついて来れない、
結果、線形領域をはみ出して「ああここがストレインの節目か」
と見ただけで分けるガタガタの醜い「カーブ」というより「破線」になってしまう。

> 硬化前のエポキシに対して、温度を上げながら、粘度を測定し、
> 温度と粘度の関係を求めたいのです。

溶融粘度計、という呼び方でまず判ったことは、貴方のサンプルは
常温では固体なんだな、ということです。
それは単に加熱ステージ付き粘度計を設計する側の知ったことではないので、
メーカーは機器にはそういう名前をつけないと思います。
むしろ勝手にそう呼んでいる「先輩方」に習ったんじゃありませんかw?

と、はっきりしたところでいえることは、熱硬化性樹脂の硬化追跡は
ARES神話の通用しない領域で、無駄に高くてデカいだけの無能に成り下がります。
むしろ応力制御の機器の方が向いているといってもいいでしょう。
固まりつつある樹脂を構わずひねってプレートから剥離させてしまう
「測定、糸冬〜了〜」な事態になリにくいので。

この分野の、特に産業界にはARES信者はいません。
いるのは「それ以外の分野」の「アカデミズム領域」です。


追記:
そうでした、測定間隔(時間)を先の「視察項目」に入れるの忘れてました。
これが上記神話崩壊の一因です。
低周波ではもちろん原理的に周波数依存でのどかになってしまうのですが、
高周波条件でどこまで細かく取り込めるか、が勝負です。


ちょー無駄知識:
「信者」と言う表現は、アレスはギリシャ神話の「(悲惨な)戦いの神」である
ことに由来しています(機械や言葉使ってる人の大半しらないでしょうが)。

またアレス神は「ギリシャ・ローマ神話」という文化融合のくくりで
ローマの戦神マルスと同一視されます。

HAAKE社が自社のレオメータにMARSと命名したとゆーことは、
ワカル人にはワカル商標侵害ぎりぎりの線で
互換品をアピールした挑戦状、ということです
(三菱鉛筆vsトンボ鉛筆のUni vs MONOと全く同じ構図、言語は逆)。
> 13 まっちょさん

> 私はARESでディスポーザルを使ったことはありませんから、存在するか知りません。

あります、標準で、40mm、25mm、8mm径のアルミのものが。
MARSにもあります。

> でもエポキシの硬化は遅いという噂を聞いたことがあります。ですから、昇温速度は5℃/minほどの遅さでもいいかもしれません。

それは、物によります。常温24時間〜数分とか150℃1hなどの
エレガントなものから、設計によっては、170C60秒硬化、
保存は冷凍庫、輸送はクール宅急便、性能保証のため
ぜんまい式温度記録計同梱(電池式は起電力低下で使えない)、
賞味期限-15℃で三ヶ月などという下手な生鮮食品より
性質の悪いものもあります。

そういう開発をしている人だと、30K/min、10Hzでもまだ不満です。
実際の使用状況では熱い金型にいきなりほうりこんで
数十秒かそこらで勝負がついてしまうので、
レオメータの測定は時間を何十倍にも引き伸ばした
本当に知りたい瞬間的最低粘度状態からかけ離れた
参考比較試験でしかない、という割り切りになります。
(しかもご存知のように、昇温速度は測定難易度を
飛躍的に増大させる利用者泣かせの項目なわけです、
能率は上がりますが)。

で、話は戻りますが
硬化しても熱可塑で止まるエポキシなんてまずありません。
そんな程度に軟弱な物性に高価なエポキシ使う必然がないから。
また、あえて造ったそういう物性と構造の出来上がりは市販されてますが、
そもそもエポキシといいません、「フェノキシ樹脂」といいます。

というわけで、キャピラリレオメータで測りたがるエポキシとは
今からがっちり固まるやつと相場が決まっており、
しかも研究者・技術者という人種にそんな玩具を与えたら
面白がって固まって壊れるまで無茶するに決まってるんですw。
キャピラリレオメータの営業が逃げ腰になるのは
それをよく知っているからです。

…私もこんな話やって通じる相手がMixiにいる、
まして求められるとは、思いませんでした。
全開で愉しんでおります。
LucifeRさんの予想どうり、最初から固体のエポキシなら、DMAのほうがいいかもしれませんね。
回転式レオメータは貯蔵弾性率が10の6乗Paを超えると、データが怪しいですからね笑
回転式レオメータがかわいそうです。
ちなみにどうなんですかtamagoさん?

>そういう開発をしている人だと、30K/min、10Hzでもまだ不満です。
そっ、そんなに早いんですか?昇温速度。
あなどり難しエポキシ・・・
でも30K/minなら、10Hzでやるしかないですよね笑。ほんとは100Hzかけたいところですよね。でも架橋硬化はなるべく低周波数側を見なくてはいけませんからジレンマですね笑

ちなみにtamagoさんのエポキシは硬化は早いんですか?
そういう情報はありますか?
もしかしたらポットライフとか書いてあります?


間違ってるかもしれませんが・・・・・

架橋硬化を貯蔵弾性率で追うには、低周波数側をみなければなりません。0.1Hz以下が好ましいですが、硬化の早いエポキシだと昇温速度を遅くできませんし、0.1Hz以下なら、測定中に硬化してしまってデータがとれません。硬化が遅いか早いかの情報はとても大切です。
もしtamagoさんのサンプルが、硬化がおそいなら、昇温速度を5K/min, 周波数0.1Hz, ひずみはLucifeRさんの言うように、弾性率は6〜8桁変動するならばなるべく小さくするしかないですよね。0.1%くらいでしょうか?それとも、もしかして0.05%くらい??
LucifeR さん、まっちょ さん

>溶融粘度計、という呼び方でまず判ったことは、貴方のサンプルは
>常温では固体なんだな、ということです。
>それは単に加熱ステージ付き粘度計を設計する側の知ったことではないので、
>メーカーは機器にはそういう名前をつけないと思います。
>むしろ勝手にそう呼んでいる「先輩方」に習ったんじゃありませんかw?
その通りです。

>LucifeRさんの予想どうり、最初から固体のエポキシなら、DMAのほうがいいかもしれませんね。
そうですか、勉強になります。

>ちなみにtamagoさんのエポキシは硬化は早いんですか?
>そういう情報はありますか?
>もしかしたらポットライフとか書いてあります?
申し訳ないですが、理解不足で怪しいですが、
それ程、硬化は早くないと思います。

> 17 まっちょさん

> LucifeRさんの予想どうり、最初から固体のエポキシなら、

いや、「私の予想」の解読がまるで食い違ってますよw。
ひょっとして、硬化前のエポキシ樹脂は全て
常温で水飴状液体だと思い込んでおられます?
(そう仮定すると、これまでの行き違いの辻褄が合う)。

エポキシってビスフェノールAジグリシジルエーテル以外にも
ファミリーいっぱいいるんです。
むしろ「液状エポキシ」で今長々書いた化学種を指定できるぐらい、
他はほぼ全部固体です。
樹脂=レジンって「松脂モドキ」って意味で、
実にその通りの物性なんです。

それを熱溶融して、柔らかい間に型に流したり塗ったりして、
そのままほっとくと固まる、
まごまごしていると所定の作業がすまないうちに
ゲルって失敗する、というわけです。

で、溶融粘度計と指定するひとは、
その溶け具合と固まり具合を追跡したいんです。
DMAというのは十分固まった「エポキシ樹脂硬化物」の
弾性率とガラス転移点測る物で、今からまだ溶けるものは
むしろ禁忌ですね。固着とか掃除とか、気が遠くなります。
ヘタすると、100万円単位の事故です、それは。

> でも30K/minなら、10Hzでやるしかないですよね笑。ほんとは100Hzかけたいところですよね。

ええ、まあそうなんですが、ニュートン流体とは限らないので
サンプリング間隔の都合だけで周波数は選べません。
周波数依存の結果、トンデモなく無意味な値を入手してもしょうがないので。
むしろ、その粘度測定はどんな事態の模式化として行うか、で
昇温速度も周波数も選ぶわけです。

ですから逆に

>でも架橋硬化はなるべく低周波数側を見なくてはいけませんから
…
> 0.1Hz以下が好ましいですが、

これについて学術的な条件指定理由を教えてください。
出来かけのデリケートな微細構造壊すからでしょうか。

> 0.1%くらいでしょうか?それとも、もしかして0.05%くらい??

いや、最大30%ぐらい振りますよ(旧くてトルクセンサが鈍感なんで)。
むしろ、それ以上降ると飛び散るとか、そういう理由で上限抑えています。

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