JP4248482B2 - Sample measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、材料の特性を測定する試料測定装置に関するものであり、特に、材料の粘性、PVT特性、熱伝導率などの各種物性を測定する複合型の試料測定装置に関するものである。
The present invention relates to a sample measuring device for measuring material properties, and more particularly to a composite sample measuring device for measuring various physical properties such as material viscosity, PVT characteristics, and thermal conductivity.
近年、高品質な材料開発が急務となり、試料(サンプル)の材料特性評価を、いかに少量で短時間に行うか、が注目されている。通常、粘度測定は、キャピラリータイプの粘度測定装置、回転型粘度計に大別される。溶融粘度を測定するためには温度や変形(ひずみ)速度を変化させる必要があり、特にキャピラリータイプの粘度測定装置では、一方向に押し出され、測定条件毎に多量の試料が必要となる。一方、回転型粘度計は比較的少量試料での測定が可能であるが、変形速度に限界(最大1000s−1程度)がある。また、溶融粘度測定装置とPVT測定装置は独立したスタンドアロン形式であるため、成形加工を理解するために必要な材料特性データを得るためには、長時間の測定と多大な労力を要している。
In recent years, development of high-quality materials has become an urgent issue, and attention has been focused on how to perform material property evaluation of a sample (sample) in a small amount in a short time. Usually, viscosity measurement is roughly classified into a capillary type viscosity measuring device and a rotary viscometer. In order to measure the melt viscosity, it is necessary to change the temperature and the deformation (strain) speed. In particular, in a capillary type viscosity measuring apparatus, it is extruded in one direction, and a large amount of sample is required for each measurement condition. On the other hand, a rotational viscometer can measure a relatively small amount of sample, but has a limit in deformation speed (up to about 1000 s −1 ). In addition, since the melt viscosity measuring device and the PVT measuring device are independent stand-alone formats, it takes a long time measurement and a lot of labor to obtain the material property data necessary for understanding the molding process. .
(1)本発明は、同じ試料を利用して短時間に複数回の測定が可能な試料測定装置を提供することにある。
(2)又は、本発明は、少量の試料で測定が可能な試料測定装置を提供することにある。
(3)又は、本発明は、同じ試料を利用して短時間に複数種類の測定が可能な複合型の試料測定装置を提供することにある。
(4)又は、本発明は、複数種類の測定が可能な拡張性のある複合型の試料測定装置を提供することにある。
(1) It is an object of the present invention to provide a sample measuring apparatus capable of performing a plurality of measurements in a short time using the same sample.
(2) Alternatively, the present invention is to provide a sample measuring apparatus capable of measuring with a small amount of sample.
(3) Alternatively, the present invention is to provide a composite sample measuring apparatus capable of performing a plurality of types of measurements in a short time using the same sample.
(4) Alternatively, an object of the present invention is to provide a scalable composite type sample measuring apparatus capable of performing a plurality of types of measurements.
本発明は、試料が移動する測定流路と、測定流路の両端に配置され、測定流路と連通する第1シリンダ室と第2シリンダ室と、第1シリンダ室内を移動する第1ピストンと、第2シリンダ室内を移動する第2ピストンと、測定流路に沿って配置され、測定流路内の圧力を測定する、少なくとも2個の圧力センサと、第1シリンダ室と連通する第3シリンダ室と、第3シリンダ室内を移動する第3ピストンと第4ピストンと、を備え、第1ピストンと第2ピストンにより測定流路内の試料を押圧して測定流路に沿って移動させ、少なくとも2個の圧力センサにより測定流路内の試料の圧力を測定し、第3ピストン又は第4ピストンにより第1シリンダ室と第3シリンダ室との連通を遮断し、第3ピストンと第4ピストンにより第3シリンダ室内の試料を押圧する、試料測定装置にある。 The present invention includes a measurement channel through which a sample moves, a first cylinder chamber and a second cylinder chamber that are arranged at both ends of the measurement channel and communicate with the measurement channel, and a first piston that moves in the first cylinder chamber. A second piston that moves in the second cylinder chamber, at least two pressure sensors that are arranged along the measurement channel and measure the pressure in the measurement channel, and a third cylinder that communicates with the first cylinder chamber A chamber, and a third piston and a fourth piston that move in the third cylinder chamber , the sample in the measurement channel is pressed by the first piston and the second piston and moved along the measurement channel, and at least The pressure of the sample in the measurement channel is measured by two pressure sensors , the communication between the first cylinder chamber and the third cylinder chamber is interrupted by the third piston or the fourth piston, and the third piston and the fourth piston are used. 3rd cylinder chamber Pressing the sample, in the sample measuring apparatus.
(1)試料測定装置
試料測定装置は、主にプラスチックなどの有機材料の特性を測定するものであり、測定流路と、測定流路と連通する第1シリンダ室と第2シリンダ室と、第1シリンダ室内を移動する第1ピストンと、第2シリンダ室内を移動する第2ピストンと、測定流路内の圧力を測定する複数の圧力センサとを備えている。試料測定装置は、例えば図1〜図2に示されているように、試料が移動する測定流路11と、測定流路11と連通する第1シリンダ室(例えば、上部シリンダ室)23と第2シリンダ室(例えば、下部シリンダ室)33と、上部シリンダ室23内を移動する第1ピストン(例えば、上部ピストン)21と、下部シリンダ室33内を移動する第2ピストン(例えば、下部ピストン)31と、測定流路11内の圧力を測定する複数の圧力センサ5、5、5とを備えている。上部ピストン21と下部ピストン31を上部シリンダ室23内と下部シリンダ室33内を移動させて、測定流路11内の試料を上方又は下方へ流して、試料を測定流路11に沿って移動させる。その際、圧力センサ5、5、5により測定流路内の試料の圧力を測定する。試料を上方又は下方に繰り返し移動できるので、同一の試料を用いて複数回の測定を短時間で行うことができる。また、試料測定装置は、測定流路11をスリット形状(薄い帯状)にして内部の容積を小さくして、少量の試料でも測定可能にしてある。
(1) Sample measuring device The sample measuring device mainly measures characteristics of an organic material such as plastic, and includes a measurement channel, a first cylinder chamber and a second cylinder chamber communicating with the measurement channel, A first piston that moves in the one cylinder chamber, a second piston that moves in the second cylinder chamber, and a plurality of pressure sensors that measure the pressure in the measurement flow path are provided. For example, as shown in FIGS. 1 to 2, the sample measuring apparatus includes a measurement channel 11 in which a sample moves, a first cylinder chamber (for example, an upper cylinder chamber) 23 that communicates with the measurement channel 11, and a first channel. Two cylinder chambers (for example, a lower cylinder chamber) 33, a first piston (for example, an upper piston) 21 that moves in the upper cylinder chamber 23, and a second piston (for example, a lower piston) that moves in the lower cylinder chamber 33 31 and a plurality of
また、試料測定装置は、下部シリンダ室33と交差する方向に第3シリンダ室(横方向シリンダ室)43と、横方向シリンダ室43内に対向して配置される第3ピストン(例えば、左シリンダ室)41と第4ピストン(例えば、右シリンダ室)42とを設けるとよい。これにより、測定流路11の測定で用いた試料を横方向シリンダ室43に導き、左ピストン41と右ピストン42で押圧して試料の加圧条件下や温度条件下での特性を測定することができる。このような構造にすることにより、同一の試料を利用して、複数種類の特性を短時間に、かつ簡単な操作で測定することができ、拡張性のある複合型の試料測定装置とすることができる。
In addition, the sample measuring apparatus includes a third cylinder chamber (lateral cylinder chamber) 43 in a direction intersecting the lower cylinder chamber 33 and a third piston (for example, a left cylinder) disposed to face the
(2)測定流路
測定流路11は、なるべく少量の試料がスムーズに通過できるものが好ましい。そのために、測定流路11は、薄い帯状の空間、短冊状の空間、薄肉直方体の空間、又は、薄く長い板状の空間などのスリット形状とする。即ち、スリット形状は、スリット間隙111と、スリット幅112と、スリット流路長113とで指定される空間であり、スリット間隙111は、スリット幅112やスリット流路長113に比して、極めて短いもので、スリット流路長113が流路方向を形成するものである。スリット間隙111とスリット幅112で測定流路11の断面(開口部)の形状を形成し、細長い長方形となる。測定流路11の幅広の面は、スリット幅112とスリット流路長113で形成される面である。スリット形状は、その空間に存在する試料をなるべく少なくする形状であり、例えば断面が円形の測定流路に比して、スリット形状内にある試料を半分以下、更には3分の1以下にするものである。別の表現をすると、測定流路11は、薄く長い板状であり、厚さ(スリット間隙111)が、板幅(スリット幅112)より極めて短く、また、板の長さ(スリット流路長113)は板幅(スリット幅112)よりも長い空間を形成するものである。測定流路11を形成するにあたり、例えば図3に示すように、一対のブロックを張り合わせて、その間に測定流路11(帯状の隙間)を設け、測定流路用ブロック(スリットダイ)1を作製する。測定流路11は、測定流路用ブロック1を貫通して、測定流路11を形成する。測定流路11のスリット形状は、例えば、スリット間隙111(板厚)0.4mm、スリット幅112(板幅)9mm、スリット流路長113(板の長さ)50mmとする。従来、1回の測定に20cc程度の試料を必要としていたが、スリット形状の測定流路により、8〜10ccの少量の試料で測定が可能となる。
(2) Measurement flow path The measurement flow path 11 is preferably one that allows a small amount of sample to pass as smoothly as possible. For this purpose, the measurement flow path 11 has a slit shape such as a thin strip-shaped space, a strip-shaped space, a thin rectangular parallelepiped space, or a thin and long plate-shaped space. That is, the slit shape is a space specified by the slit gap 111, the slit width 112, and the slit
(3)圧力センサ
圧力センサ5は、測定流路11内の試料の圧力を測定する装置であり、測定流路11に沿って少なくとも2箇所で測定する。図2では、3個の圧力センサ5、5、5を測定流路用ブロック1の上下方向に沿って3箇所に配置する。各圧力センサ5の圧力測定部は、測定流路用ブロック1内に埋め込まれ、測定流路11のスリットの幅の広い面(スリット幅112とスリット流路長113で形成される面)に面して配置され、測定流路11の各箇所の試料の圧力を測定できる。これにより、圧力センサ5は、広い面積の試料に接するので圧力を正確に測定することができる。
(3) Pressure Sensor The
(4)温度制御装置及び温度測定装置
温度制御装置及び温度測定装置は、図示していないが、測定流路用ブロック1、上部シリンダ22、下部シリンダ32、フランジ34などの一部に温度制御装置や温度測定装置を取り付ける。温度制御装置は、試料の温度を制御し、温度測定装置は、試料の温度を測定する。温度制御装置は、測定流路用ブロック1に取り付ける場合、例えばヒータとヒータに流す電流を制御する制御装置を用い、ヒータが1ブロックを全て覆い、ヒータに電流を流して温度制御を行う。温度測定装置は、例えば熱電対の温度計を用い、測定流路用ブロック1に形成された小さな穴に挿入して、温度を測定する。
(4) Temperature control device and temperature measurement device The temperature control device and the temperature measurement device are not shown in the figure, but the temperature control device is partially provided on the measurement channel block 1, the upper cylinder 22, the lower cylinder 32, the flange 34, and the like. Install a temperature measuring device. The temperature control device controls the temperature of the sample, and the temperature measurement device measures the temperature of the sample. When the temperature control device is attached to the measurement channel block 1, for example, a heater and a control device that controls the current flowing to the heater are used. The heater covers all one block, and current is supplied to the heater to perform temperature control. The temperature measurement device uses a thermocouple thermometer, for example, and inserts it into a small hole formed in the measurement channel block 1 to measure the temperature.
(5)上部シリンダ室と下部シリンダ室、上部ピストンと下部ピストン
上部シリンダ室23と下部シリンダ室33は、測定流路11の上部と下部に連通して配置される。上部シリンダ室23は、図1〜図2に示すように、測定流路用ブロック1の上端に上部シリンダ22を取り付けて、測定流路11と連通する。下部シリンダ室33は、測定流路用ブロック1の下端に下部シリンダ32を取り付けて、測定流路11と連通する。上部シリンダ22と下部シリンダ32の間に測定流路用ブロック1を配置し、上部シリンダ22の下部の外周方向に突出しているフランジ24と、下部シリンダ32の上部の外周方向に突出しているフランジ34をボルト12、12、12、12で固定すると、上部シリンダ室23、測定流路11と下部シリンダ室33を一体に固定することができる。上部シリンダ室23又は下部シリンダ室33が円形の場合、その直径は、例えば3.6mmとする。
(5) Upper cylinder chamber and lower cylinder chamber, upper piston and lower piston The upper cylinder chamber 23 and the lower cylinder chamber 33 are disposed in communication with the upper and lower portions of the measurement flow path 11. The upper cylinder chamber 23 communicates with the measurement flow path 11 by attaching the upper cylinder 22 to the upper end of the measurement flow path block 1 as shown in FIGS. The lower cylinder chamber 33 communicates with the measurement flow path 11 by attaching the lower cylinder 32 to the lower end of the measurement flow path block 1. The measurement channel block 1 is disposed between the upper cylinder 22 and the lower cylinder 32, and the flange 24 protrudes in the outer peripheral direction of the lower portion of the upper cylinder 22 and the flange 34 protrudes in the outer peripheral direction of the upper portion of the lower cylinder 32. Is fixed with bolts 12, 12, 12, 12, the upper cylinder chamber 23, the measurement flow path 11 and the lower cylinder chamber 33 can be fixed integrally. When the upper cylinder chamber 23 or the lower cylinder chamber 33 is circular, the diameter is, for example, 3.6 mm.
上部ピストン21は、試料が漏れ出ないように、上部シリンダ室23の内部壁面を液密に摺動して移動する。下部ピストン31は、試料が漏れ出ないように、下部シリンダ室33の内部壁面を液密に摺動して移動する。上部ピストン21と下部ピストン31は、測定流路用ブロック1の測定流路11の端部にほぼ接する位置まで移動できることが好ましい。 The upper piston 21 moves in a liquid-tight manner on the inner wall surface of the upper cylinder chamber 23 so that the sample does not leak. The lower piston 31 moves in a liquid-tight manner on the inner wall surface of the lower cylinder chamber 33 so that the sample does not leak. It is preferable that the upper piston 21 and the lower piston 31 can move to a position that is substantially in contact with the end of the measurement channel 11 of the measurement channel block 1.
上部ピストン21と下部ピストン31が各シリンダ室内を上方に移動すると、試料は測定流路11内を上方に移動する。また、上部ピストン21と下部ピストン31が各シリンダ室内を下方に移動すると、試料は測定流路11内を下方に移動する。上部ピストン21と下部ピストン31は、同期を取って上方又は下方に移動することにより、試料をスムーズに上方又は下方に何回でも移動することができる。ピストンの移動を高速にも又は低速にも行えるので、試料の変形速度を任意に指定することができ、ダイナミック測定が可能となる。
When the upper piston 21 and the lower piston 31 move upward in each cylinder chamber, the sample moves upward in the measurement channel 11. When the upper piston 21 and the lower piston 31 move downward in each cylinder chamber, the sample moves downward in the measurement channel 11. By moving the upper piston 21 and the lower piston 31 upward or downward in synchronization, the sample can be smoothly moved upward or downward many times. Since the piston can be moved at a high speed or a low speed, the deformation speed of the sample can be arbitrarily specified, and dynamic measurement is possible.
(6)横方向シリンダ室、左ピストンと右ピストン
横方向シリンダ室43は、上部シリンダ室23又は下部シリンダ室33に交差するように配置する。横方向シリンダ室43は、上部シリンダ22又は下部シリンダ32内に一体に形成しても、又は、横方向シリンダとして、別体に形成してもよい。横方向シリンダ室43は、図1〜図2では、下部シリンダ32内の上部に一体に形成され、下部シリンダ室33と連通している。横方向シリンダ室43と下部シリンダ室33は、直交した配置になっている。横方向シリンダ室43の直径は、例えば3.6mmとする。
(6) Lateral cylinder chamber, left piston and right piston The
左ピストン41と右ピストン42は、横方向シリンダ室43内に対向して配置され、横方向シリンダ室43内を試料が漏れ出ないように、横方向シリンダ室42の内部壁面を液密に摺動して移動する。左ピストン41と右ピストン42の少なくとも一方のピストンは、交差する下部シリンダ室33を横切り、横方向シリンダ室43内を更に移動できる。また、左ピストン41と右ピストン42の少なくとも一方のピストンは、下部シリンダ室43を横切り、下部シリンダ室33と横方向シリンダ室43の連通を遮断することができる。
The
左ピストン41と右ピストン42は、横方向シリンダ室43内の試料を挟んで押圧し、試料に任意の圧力を付与することができる。図示していないが、横方向シリンダ室43内の試料の温度を制御する温度制御装置と温度を測定する温度測定装置を配置し、また、横方向シリンダ室内の試料の体積を測定する体積測定装置を配置し、また、圧力を測定する圧力測定装置を配置する。体積測定装置は、例えば、左ピストン41と右ピストン42の相対位置を測定する位置測定装置や第3ピストン又は第4ピストンの変位を測定する変位測定装置を利用できる。圧力測定装置は、例えば、左ピストン41又は右ピストン42に取り付けたロードセルを利用することができる。これらの測定装置により、試料のPVT(圧力、比容積、温度)挙動を測定することができ、複合型の試料測定装置を得ることができる。また、温度制御装置や温度測定装置を用いて試料の熱伝導性を測定できる。このように、試料測定装置は、測定流路ブロック1、上部シリンダ22、及び下部シリンダ32などにチャンバーやポートを設けて種々の測定が可能であり、しかも、拡張性を備えている。また、試料測定装置は、試料を測定流路11、上部シリンダ室23、下部シリンダ室33、横方向シリンダ室43などが連通しているので、任意の位置に移動でき、種々の測定が同じ試料で可能であり、試料の無駄を最小限に抑えることができる。
The
なお、横方向シリンダ室43は、図示していないが、必要に応じて、複数本設け、上部シリンダ室23又は下部シリンダ室33に各々交差するように配置してもよく、又は、複数の横方向シリンダ室43を上部シリンダ室23及び下部シリンダ室33に各々交差するように配置し、多数のピストンを用いることにより、また、チャンバーやポートを設けて、同じ試料を用いて複数の特性を短時間にかつ容易に測定することができ、また、粘度測定やPVT測定以外に熱伝導測定など同時測定を行うことができる。
Although the
(7)せん断粘度の測定
試料の粘度測定の方法として、例えば、先ず、下部ピストン31を最下部まで、上部ピストン21も最下部まで移動させておく。下部シリンダ32の上部の穴35(下部シリンダ32に連通している)から試料を入れて下部シリンダ32の室内に蓄える。その後、下部ピストン31を上に移動し、測定流路(スリット)11内の圧力センサ5で圧力を感知し、上部ピストン21を上へリンク移動し(上部ピストン21と下部ピストン31をリンクして移動し)、最終的に最上部まで移動する。その際、上部シリンダ室の一部に穴があり、少量の試料と空気は、排出される。
(7) Measurement of shear viscosity As a method of measuring the viscosity of a sample, for example, first, the lower piston 31 is moved to the lowest position, and the upper piston 21 is also moved to the lowest position. A sample is put through the hole 35 (communication with the lower cylinder 32) in the upper part of the lower cylinder 32 and stored in the chamber of the lower cylinder 32. Thereafter, the lower piston 31 is moved upward, the pressure is detected by the
次に、上部ピストン21と下部ピストン31をリンクして下方に移動して、試料を測定流路11内で下方に移動させる。その時の測定流路11内の各位置における試料の圧力Pを各圧力センサ5、5、5で測定する。測定流路11の離間した位置の試料の圧力差ΔPを求める。試料の流量Qは、測定流路11の形状と、下部ピストン31と上部ピストン21の移動速度から算出される。
Next, the upper piston 21 and the lower piston 31 are linked and moved downward to move the sample downward in the measurement channel 11. The pressure P of the sample at each position in the measurement channel 11 at that time is measured by the
測定流路11の形状と、測定した圧力Pとから、試料のせん断応力σ(Pa)が以下の式1により算出される。式1において、tは測定流路11の厚さ(mm)であり、一例として、t=0.4mmとした。Lは2つの圧力センサ5、5の測定流路11に沿った距離(mm)であり、一例として、上部と下部の圧力センサの間隔L=30mmとした。ΔPは距離L離れた圧力センサの測定した圧力差(Pa)である。
From the shape of the measurement channel 11 and the measured pressure P, the shear stress σ (Pa) of the sample is calculated by the following equation 1. In Formula 1, t is the thickness (mm) of the measurement flow path 11, and as an example, t = 0.4 mm. L is the distance (mm) along the measurement flow path 11 of the two
また、ひずみ速度(γの時間微分)(1/s)は、以下の式2で算出される。式2において、wは測定流路の幅(mm)であり、一例として、w=9mmとした。Qは試料の流量(mm3/s)である。
また、せん断粘度η(Pas)は、以下の式3で算出され、式1と式2から求まるものである。このようにして、測定流路11に試料を流し、試料の圧力を測定して容易にせん断粘度ηを測定することができる。
次に、上部ピストン21と下部ピストン31を同時に上方に移動することにより、上方向と下方向の双方向に移動でき、何度も、せん断粘度を測定することができる。また、測定流路11をスリット形状にすることにより、試料の量(サンプル量)を少なくでき、温度可変にする場合、昇温時間も短くでき、また、短時間での測定が可能であり、可能な限り試料の熱劣化を防ぐことができる。また、試料の温度の制御、流速の制御により、ダイナミックな測定が可能となる。また、このような構成により、ひずみ変形速度で、最大3000s−1と高速変形も容易に行うことができる。また、実際に測定する装置(ユニット)は、非常に小さいために温度変化に迅速に対応でき、温度可変も容易に行うことができる。
Next, by simultaneously moving the upper piston 21 and the lower piston 31 upward, the upper piston 21 and the lower piston 31 can be moved in both the upward and downward directions, and the shear viscosity can be measured many times. In addition, by making the measurement channel 11 into a slit shape, the amount of sample (sample amount) can be reduced, and when the temperature is variable, the temperature rise time can be shortened, and measurement in a short time is possible. It is possible to prevent thermal degradation of the sample as much as possible. In addition, dynamic measurement is possible by controlling the temperature of the sample and the flow rate. In addition, with such a configuration, high-speed deformation can be easily performed at a strain deformation speed of up to 3000 s −1 . In addition, since an actual measurement device (unit) is very small, it can quickly respond to a temperature change and can easily change the temperature.
(8)PVT特性の測定
PVT特性の測定は、横方向シリンダ室43と、左右ピストン41、42を使用して行うことができる。横方向シリンダ室43に試料を導入するために、まず、下部ピストン31を横方向シリンダ室43より下方に下げる。その状態で試料は横方向シリンダ室43に導入される。その際、下部ピストン31の位置と上部ピストン21の位置により、横方向シリンダ室43に導入する試料の量を調整することができる。また、左ピストン41と右ピストン42の対向する間隔でも横方向シリンダ室43に導入する試料の量を調整することができる。試料の量は、例えば0.5ccとする。
(8) Measurement of PVT characteristics PVT characteristics can be measured using the
左ピストン41と右ピストン42を所定の間隔で保持した状態で、左ピストン41と右ピストン42を横方向シリンダ室43内で一方に移動することにより、図2の状態になる。図2の状態では、左ピストン41は、下部シリンダ室33と横方向シリンダ室43の連通を遮断し、横方向シリンダ室43内に所定量の試料を閉じ込めることができる。左ピストン41と右ピストン42の相対的な移動制御により試料に所定の圧力を付与でき、また、その試料の体積を制御できる。試料の温度を制御したり、その温度を測定することができる。これらの制御により、温度及び圧力を変化した際のピストンの変位を測定し、その変位量から比容積、つまりPVT特性を求めることができる。また、測定モードとしては、等温で圧力を変化する(圧力変化モード)、および等圧で温度を変化させる(温度変化モード)などが可能である。試料を測定でき、ダイナミックな測定が可能となる。
When the
以下に、実施例を説明する。 Examples will be described below.
(1)測定方法
試料は、分子量、分子量分布、立体規則性などの材料特性が明確なアイソタクチックポリプロピレン(PP)(出光石油化学製、F704NP、MI=6.8)を用いた。
(1) Measuring method The sample used was isotactic polypropylene (PP) (manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., F704NP, MI = 6.8) with clear material properties such as molecular weight, molecular weight distribution, and stereoregularity.
粘度測定は、図1〜図3の上記した具体的な装置を用い、ひずみ速度および温度を変化させながら、比較的短時間で簡便に測定できる。ひずみ速度を10〜2000s−1、温度を200℃〜220℃と変化させた。PVT測定は、10MPa〜150MPaでの等圧下で温度を220℃〜40℃まで変化させる温度変化モードで行った。
Viscosity can be measured easily in a relatively short time while changing the strain rate and temperature using the specific apparatus described above with reference to FIGS. The strain rate was changed from 10 to 2000 s −1 and the temperature was changed from 200 ° C. to 220 ° C. The PVT measurement was performed in a temperature change mode in which the temperature was changed from 220 ° C. to 40 ° C. under an equal pressure of 10 MPa to 150 MPa.
(2)測定結果
測定の結果、試料のせん断粘度特性を図4に示す。図4の横軸は、ひずみ速度(shear rate)(1/s)を示し、縦軸は、せん断粘度(shear viscosity)(Pas)を示している。図4は、200℃と220℃の曲線を示している。ひずみ速度域の粘度は、シェアシニング性を示し、高ひずみ速度(2000s−1)では、200℃と220℃の粘度差は非常に小さくなっている。また、既存のキャピラリータイプ粘度計(東洋精機製)で、同条件の測定を行った結果、同様な粘度挙動を示し、粘度値もほぼ同様であった。400μm厚の測定流路11では、その粘度データは、通常のキャピラリーダイを用いた測定データと差異がないことが示唆された。
(2) Measurement result As a result of the measurement, the shear viscosity characteristics of the sample are shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the strain rate (1 / s), and the vertical axis indicates the shear viscosity (Pas). FIG. 4 shows curves at 200 ° C. and 220 ° C. The viscosity in the strain rate region shows shearing properties, and at a high strain rate (2000 s −1 ), the viscosity difference between 200 ° C. and 220 ° C. is very small. Moreover, as a result of measuring under the same conditions with an existing capillary type viscometer (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.), the same viscosity behavior was exhibited and the viscosity values were almost the same. In the 400 μm-thick measurement channel 11, it was suggested that the viscosity data is not different from the measurement data using a normal capillary die.
PVT測定の結果を図5に示す。図5の横軸は、温度(℃)を示し、縦軸は、比容積(specific volume)(cm3/g)を示している。図5は、圧力10MPa、50MPa、100MPa、150MPaの曲線を示している。圧力10MPaでは、約130℃から比容積の減少、つまり密度の増加が始まっている。これらは結晶化による密度増加であり、この温度が結晶化開始温度に対応する。圧力増加によって、結晶化温度は、高温側にシフトすることが分かる。この傾向は、従来知られている挙動と同じであり、本試料測定装置の有効性を示している。 The result of the PVT measurement is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 5 represents temperature (° C.), and the vertical axis represents specific volume (cm 3 / g). FIG. 5 shows curves with pressures of 10 MPa, 50 MPa, 100 MPa, and 150 MPa. At a pressure of 10 MPa, the specific volume begins to decrease, that is, the density starts from about 130 ° C. These are density increases due to crystallization, and this temperature corresponds to the crystallization start temperature. It can be seen that as the pressure increases, the crystallization temperature shifts to the higher temperature side. This tendency is the same as the conventionally known behavior and shows the effectiveness of the sample measuring apparatus.
このように、本試料測定装置は、およそ10gの少量の試料を用いたせん断粘度およびPVT測定が可能である。
Thus, this sample measuring apparatus can measure shear viscosity and PVT using a small amount of sample of about 10 g.
1・・・測定流路用ブロック
11・・測定流路
111・スリット間隙
112・スリット幅
113・スリット流路長
12・・ボルト
21・・上部ピストン
22・・上部シリンダ
23・・上部シリンダ室
24・・フランジ
31・・下部ピストン
32・・下部シリンダ
33・・下部シリンダ室
34・・フランジ
35・・穴
41・・左ピストン
42・・右ピストン
43・・横方向シリンダ室
5・・・圧力センサ
1 ... Measurement channel block 11 ... Measurement channel 111 / Slit gap 112 /
Claims (4)
測定流路の両端に配置され、測定流路と連通する第1シリンダ室と第2シリンダ室と、
第1シリンダ室内を移動する第1ピストンと、第2シリンダ室内を移動する第2ピストンと、
測定流路に沿って配置され、測定流路内の圧力を測定する、少なくとも2個の圧力センサと、
第1シリンダ室と連通する第3シリンダ室と、
第3シリンダ室内を移動する第3ピストンと第4ピストンと、を備え、
第1ピストンと第2ピストンにより測定流路内の試料を押圧して測定流路に沿って移動させ、少なくとも2個の圧力センサにより測定流路内の試料の圧力を測定し、
第3ピストン又は第4ピストンにより第1シリンダ室と第3シリンダ室との連通を遮断し、第3ピストンと第4ピストンにより第3シリンダ室内の試料を押圧する、試料測定装置。 A measurement channel through which the sample moves; and
A first cylinder chamber and a second cylinder chamber which are arranged at both ends of the measurement channel and communicate with the measurement channel;
A first piston that moves within the first cylinder chamber; a second piston that moves within the second cylinder chamber;
At least two pressure sensors arranged along the measurement channel and measuring the pressure in the measurement channel;
A third cylinder chamber communicating with the first cylinder chamber;
A third piston and a fourth piston that move in the third cylinder chamber ;
The sample in the measurement channel is pressed and moved along the measurement channel by the first piston and the second piston, the pressure of the sample in the measurement channel is measured by at least two pressure sensors ,
A sample measuring device that blocks communication between the first cylinder chamber and the third cylinder chamber by the third piston or the fourth piston and presses the sample in the third cylinder chamber by the third piston and the fourth piston .
試料の温度を制御する温度制御装置及び該温度を測定する温度測定装置を備えている、試料測定装置。 The sample measurement apparatus according to claim 1,
A sample measurement device comprising a temperature control device for controlling the temperature of the sample and a temperature measurement device for measuring the temperature .
第3シリンダ室内の試料に付与される圧力を測定する圧力測定装置を備えている、試料測定装置。 The sample measurement apparatus according to claim 1,
A sample measuring device comprising a pressure measuring device for measuring the pressure applied to the sample in the third cylinder chamber .
第3ピストン又は第4ピストンの変位を測定する変位測定装置を備えている、試料測定装置。 The sample measurement apparatus according to claim 1 ,
A sample measuring device comprising a displacement measuring device for measuring the displacement of the third piston or the fourth piston.
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