JPH0124253B2 - - Google Patents
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- JPH0124253B2 JPH0124253B2 JP12144580A JP12144580A JPH0124253B2 JP H0124253 B2 JPH0124253 B2 JP H0124253B2 JP 12144580 A JP12144580 A JP 12144580A JP 12144580 A JP12144580 A JP 12144580A JP H0124253 B2 JPH0124253 B2 JP H0124253B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
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Description
【発明の詳細な説明】
a 産業上の利用分野
本発明は、流動状物質たとえば生ゴム、ゴム配
合物、高分子溶融物等の流動物性を測定するスリ
ツトダイレオメータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION a. Field of Industrial Application The present invention relates to a slit die rheometer for measuring the fluidity of fluid substances such as raw rubber, rubber compounds, polymer melts, and the like.
ゴム樹脂の流動物性、即ち弾性、粘性、押し出
し物形状安定性等を知ることは、それら材料の加
工性を知る上で極めて重要である。 Knowing the flow properties of rubber resins, ie, elasticity, viscosity, extrudate shape stability, etc., is extremely important in knowing the processability of these materials.
b 従来の技術
従来、流動物性の目安を得る方法としてゴムで
はムーニー粘度計、樹脂ではメルトインデクサー
が広く用いられている。しかしこれらは特定の剪
断ひずみ速度下における材料の流れやすさの目安
を与えるにすぎない。b. Prior Art Conventionally, as a method of obtaining a measure of fluidity, a Mooney viscometer has been widely used for rubber, and a melt indexer has been widely used for resins. However, these only provide an indication of the material's ease of flow under a particular shear strain rate.
これに対し、幅広い剪断ひずみ速度域における
粘性及び弾性を求める方法として、従来からキヤ
ピラリレオメータが用いられている。なお特開昭
51−2453に、例えば、ガス、液体、ガスと液体の
組み合せ、ガスと懸濁した固形物、あるいはガス
と液体と懸濁固形物の組合せからなる液体の流量
および粘性特性の測定法が開示されている。この
場合粘性は、流体密度が一定であり且つ流体通路
を通る一定の質量を維持するように予圧流体源を
調整して、静圧差から求める。 On the other hand, a capillary rheometer has been conventionally used as a method for determining viscosity and elasticity in a wide range of shear strain rates. Furthermore, Tokukai Akira
No. 51-2453 discloses, for example, a method for measuring the flow rate and viscosity properties of liquids consisting of gases, liquids, combinations of gas and liquid, gas and suspended solids, or combinations of gas, liquid and suspended solids. ing. In this case, viscosity is determined from the static pressure difference, with the pre-pressure fluid source adjusted to maintain a constant fluid density and constant mass through the fluid passageway.
また同様な方法が、下記文献に開示されてい
る。 Similar methods are also disclosed in the following documents.
C.D.HAN、et al Poly.Eng.Sci.、12No.2 81
(1972)
C.D.HAN、et al Trans.Soc.Rheo.、17No.2
151(1973)
c 発明が解決しようとする問題点
このような方法をゴム等の粘弾性流体に適用す
ると、管長補正等の煩雑な反復操作を必要とし、
また定常状態であるかどうかを判別しないので事
実上再現性のある測定は不可能であつた。その理
由を従来一般に使用されているキヤピラリレオメ
ータにおける定常流粘度ηの測定原理に依り説明
する。 CDHAN, et al Poly.Eng.Sci., 12 No.2 81
(1972) CDHAN, et al Trans.Soc.Rheo., 17 No.2
151 (1973) c Problems to be Solved by the Invention When such a method is applied to viscoelastic fluids such as rubber, complicated repetitive operations such as pipe length correction are required;
Furthermore, since it is not determined whether the system is in a steady state, it is practically impossible to perform measurements with reproducibility. The reason for this will be explained based on the principle of measuring the steady flow viscosity η in a capillary rheometer that has been commonly used in the past.
第1図はキヤピラリレオメータの概念図であ
り、1はプランジヤ、2はシリンダ、3は導入
部、4はキヤピラリダイ、Fはプランジヤ1を押
圧する外力である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of a capillary rheometer, in which 1 is a plunger, 2 is a cylinder, 3 is an introduction part, 4 is a capillary die, and F is an external force that presses the plunger 1.
長さl、半径rのキヤピラリダイ1を単位時間
当りの流量Qで流れる流体の圧力損失をΔPとす
ると、キヤピラリ管壁のうける剪断応力τ〓および
該管壁におけるみかけの剪断ひずみ速度γ〓aは下式
で与えられる。 If the pressure loss of the fluid flowing through the capillary die 1 with length l and radius r at a flow rate Q per unit time is ΔP, then the shear stress τ〓 on the capillary tube wall and the apparent shear strain rate γ〓 on the tube wall are as follows. It is given by the following formula.
τ〓=(ΔP/l)×(r/2)
γ〓a=4Q/πr3
そして、流体が非ニユートン流体であるときの
剪断ひずみ速度の補正を省略すると、定常流粘度
ηは下式で与えられる。 τ = (ΔP/l) × (r/2) γ = a = 4Q/πr 3 Then, if the correction of the shear strain rate when the fluid is a non-Newtonian fluid is omitted, the steady flow viscosity η is given by the following formula. Given.
η=τ〓/γa=(ΔP/l)×(r/2)/4Q/
πr3
従つて、圧力勾配(ΔP/l)と単位時間当り
の流量(Q)を求めれば定常流粘度ηを求めるこ
とができる。 η=τ〓/γ a = (ΔP/l)×(r/2)/4Q/
πr 3 Therefore, by determining the pressure gradient (ΔP/l) and the flow rate per unit time (Q), the steady flow viscosity η can be determined.
しかし、かかる従来方法においてはΔP/lを
直接求めることができないので、プランジヤ2の
下面にかかる圧力P=外力F/πR2から間接的に
求めていた。しかも、この圧力Pはキヤピラリダ
イ1における圧力損失ΔPの他に、シリンダ3や
導入部4における圧力損失、キヤピラリダイ1の
出口における残留圧力(以下、「出口圧」とい
う。)等種々の複雑な成分から構成されているの
で、長さの異なる数個のキヤピラリダイを用意
し、一つのQ値(∝γ〓)に対して(1)試料充填、(2)
試料温度調節、(3)プランジヤ降下、(4)ダイ交換を
数回繰り返して求めた数個の(P、l)のプロツ
トから圧力勾配(dP/dl)を求める方法(いわ
ゆる管長補正)を採用している。従つて、一つの
キヤピラリダイに対してγ〓の異なる数点のηを測
定するのに数時間を必要とする。 However, in such a conventional method, ΔP/l cannot be directly determined, so it is indirectly determined from the pressure P applied to the lower surface of the plunger 2 = external force F/πR 2 . Moreover, this pressure P is caused by various complicated components such as pressure loss ΔP in the capillary die 1, pressure loss in the cylinder 3 and introduction part 4, and residual pressure at the outlet of the capillary die 1 (hereinafter referred to as "outlet pressure"). Therefore, several capillary dies with different lengths are prepared, and for one Q value (∝γ〓), (1) sample filling, (2)
Adopts a method (so-called pipe length correction) that calculates the pressure gradient (dP/dl) from several plots of (P, l) obtained by repeating sample temperature adjustment, (3) plunger lowering, and (4) die exchange several times. are doing. Therefore, it takes several hours to measure η at several different points of γ for one capillary die.
また、上述の様にプランジヤ2の下面にかかる
圧力Pは種々の成分から構成されているので、弾
性的性質を求めるために重要なキヤピラリダイ1
の出口圧は管長補正により分離して取り出すこと
が可能であるが、同じく弾性的性質を求めるため
に重要な導入部4における圧力損失の分離取り出
しは不可能である。従つて、導入部4における弾
性的性質を求めることはできない。 In addition, since the pressure P applied to the lower surface of the plunger 2 is composed of various components as described above, the pressure P applied to the lower surface of the plunger 2 is
It is possible to separate and take out the outlet pressure by correcting the pipe length, but it is also impossible to separate and take out the pressure loss in the introduction section 4, which is also important for determining elastic properties. Therefore, the elastic properties of the introduction section 4 cannot be determined.
本発明の目的は、上記事情に鑑み、ゴムや樹脂
等流動状物質の流動特性を幅広い剪断ひずみ速度
領域に亘つて極めて短時間にかつ精度良く測定す
ることができ、しかも弾性と粘性とを同時に区別
して求めることができるスリツトダイレオメータ
を提供することにある。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to be able to measure the flow characteristics of fluid materials such as rubber and resins over a wide range of shear strain rates in an extremely short time and with high precision, and to simultaneously measure elasticity and viscosity. An object of the present invention is to provide a slit die rheometer that can be used to differentiate and obtain information.
d 問題点を解決するための手段
上記問題点は、シリンダに充填された試料をプ
ランジヤで押圧してスリツトダイから押し出すこ
とにより該試料の流動特性を測定するスリツトダ
イレオメータにおいて、
シリンダ底部またはダイ導入部に設けた圧力セ
ンサと、スリツトダイに試料の流れ方向に沿つて
設けた1本または2本以上の圧力センサと、上記
各圧力センサにより得られた圧力信号からダイ内
の圧力時間変動率、圧力勾配、ダイ入口部での圧
力損失およびダイ出口圧を求める手段と、上記圧
力信号に基いてプランジヤの押出し速度を制御す
る剪断ひずみ速度制御手段を備え、ダイ内の圧力
の時間変動が所定値以下になつたときに試料の流
動特性を測定することを特徴とするスリツトダイ
レオメータによつて解決された。d Means for solving the problem The above problem is caused by a slit-die rheometer that measures the flow characteristics of a sample filled in a cylinder by pressing it with a plunger and pushing it out of the slit die. A pressure sensor installed in the slit die, one or more pressure sensors installed along the flow direction of the sample in the slit die, and pressure signals obtained from each of the above pressure sensors are used to determine the pressure time fluctuation rate and pressure inside the die. It is equipped with a means for determining the gradient, pressure loss at the die inlet, and die outlet pressure, and a shear strain rate control means for controlling the extrusion speed of the plunger based on the pressure signal, so that the time fluctuation of the pressure inside the die is less than a predetermined value. The problem was solved by a slit-die rheometer, which is characterized by measuring the flow characteristics of a sample when it reaches .
e 作用
変位ゲージによつてプランジヤの変位信号を
得、該変位信号とフアンクシヨナルジエネレータ
より発生した鋸歯形の信号との差を検出し、この
差信号に基いてプランジヤを一定の速度で降下さ
せる。e Action Obtain a displacement signal of the plunger using a displacement gauge, detect the difference between the displacement signal and the sawtooth signal generated by the functional generator, and lower the plunger at a constant speed based on this difference signal. let
一定の速度でプランジヤを降下させることによ
り、見掛けの剪断ひずみ速度γ〓aは正確に制御され
る。 By lowering the plunger at a constant rate, the apparent shear strain rate γ〓 a is precisely controlled.
このγ〓aにおける試料の圧力は各圧力センサによ
つて検出され、該圧力信号はマイクロコンピユー
タへ送られ、圧力の時間変動率が計算される。 The pressure of the sample at this γ〓 a is detected by each pressure sensor, and the pressure signal is sent to a microcomputer to calculate the time variation rate of the pressure.
ゴム等の粘弾性体においては、圧力センサによ
つて検出される圧力はプランジヤの降下開始時に
は高い値を示すこともあるが、一般に時間の経過
とともに一定値に収れんする。 In a viscoelastic body such as rubber, the pressure detected by the pressure sensor may exhibit a high value when the plunger starts to descend, but generally converges to a constant value over time.
圧力の変動幅あるいは相対的変動〔(dP/dt/
P、t:時間〕が一定値以下になると、上記圧力
信号に基いてスリツトダイ内の圧力勾配、スリツ
トダイの出口圧およびダイ入口部の圧力損失が算
出され、該圧力勾配およびスリツトダイを流れる
単位時間当りの流量Qから特定の剪断ひずみ速度
における定常流粘度ηが算出される。 Pressure fluctuation range or relative fluctuation [(dP/dt/
When [P, t: time] becomes below a certain value, the pressure gradient inside the slit die, the outlet pressure of the slit die, and the pressure loss at the die inlet are calculated based on the above pressure signal, and the pressure gradient and the pressure loss per unit time flowing through the slit die are calculated. The steady flow viscosity η at a specific shear strain rate is calculated from the flow rate Q of .
f 実施例
第2図は本発明に係るスリツトダイレオメータ
の一実施例を示す概念図であり、図に示す様に、
本発明に係るスリツトダイレオメータは、シリン
ダ11に充填された試料をプランジヤ12で押圧
してスリツトダイ13から押し出すことにより該
試料の流動特性を測定するスリツトダイレオメー
タにおいて、シリンダ底部11aまたはダイ導入
部13aに設けた一本の圧力センサ14と、スリ
ツトダイ13に試料の流れ方向に沿つて設けた1
本又は2本以上の圧力センサ15と、上記各圧力
センサにより得られた圧力信号からダイ入口部で
の圧力損失、ダイ13内の圧力勾配およびダイ1
3の出口圧を求める手段16と、上記圧力信号に
基いてプランジヤの押出し速度を制御する剪断ひ
ずみ速度制御手段17とを備えて成る。f Embodiment FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of the slit die rheometer according to the present invention, and as shown in the figure,
The slit die rheometer according to the present invention is a slit die rheometer that measures the flow characteristics of a sample filled in a cylinder 11 by pressing the sample with a plunger 12 and extruding the sample from a slit die 13. One pressure sensor 14 provided in the section 13a and one pressure sensor provided in the slit die 13 along the flow direction of the sample.
The pressure loss at the die inlet, the pressure gradient inside the die 13, and the pressure signal obtained by the pressure sensors 15 and each of the above-mentioned pressure sensors are used to determine the pressure loss at the die entrance, the pressure gradient inside the die 13,
3, and a shear strain rate control means 17 for controlling the extrusion rate of the plunger based on the pressure signal.
上記シリンダ11およびスリツトダイ13は共
に恒温槽18に囲まれている。 Both the cylinder 11 and the slit die 13 are surrounded by a constant temperature bath 18.
上記圧力センサ14はその先端面がシリンダ底
部11a内周面に一致する様に設けてある。な
お、該センサ14はその先端面がシリンダ底部1
1aとダイ13との間、即ちダイ導入部13aの
内周面に一致する様に設けても良い。 The pressure sensor 14 is provided so that its tip surface coincides with the inner circumferential surface of the cylinder bottom 11a. Note that the tip surface of the sensor 14 is located at the bottom of the cylinder 1.
It may be provided between 1a and the die 13, that is, so as to coincide with the inner circumferential surface of the die introduction part 13a.
上記圧力センサ15は、第2,3図に示す様
に、ダイ13の幅広い壁面の中央に試料の流れ方
向に沿つて同一直線上に2本設け、該センサ15
の先端面はダイ13の内壁面に一致させてある。
なお、第3図中矢印Aは試料の流れ方向を示す。 As shown in FIGS. 2 and 3, two pressure sensors 15 are provided on the same straight line along the flow direction of the sample at the center of the wide wall surface of the die 13.
The tip surface of the die 13 is aligned with the inner wall surface of the die 13.
Note that arrow A in FIG. 3 indicates the flow direction of the sample.
上記ダイ入口部での圧力損失、ダイ内での圧力
勾配およびダイ出口圧を求める手段16は、圧力
アンプ19、マイクロコンピユータ20とから成
り、上記剪断ひずみ速度制御手段17は、圧力ア
ンプ19、マイクロコンピユータ20、フアンク
シヨナルジエネレータ22、変位ゲージ23、変
位ゲージアンプ24、差動サーボアンプ25、油
圧サーボポンプ26および油圧シリンダ27とか
ら成る。21は入出力装置である。 The means 16 for determining the pressure loss at the die inlet, the pressure gradient within the die, and the die outlet pressure is comprised of a pressure amplifier 19 and a microcomputer 20, and the shear strain rate control means 17 is comprised of a pressure amplifier 19 and a microcomputer 20. It consists of a computer 20, a functional generator 22, a displacement gauge 23, a displacement gauge amplifier 24, a differential servo amplifier 25, a hydraulic servo pump 26, and a hydraulic cylinder 27. 21 is an input/output device.
次に作用について説明する。まず、変位ゲージ
23および変位ゲージアンプ24によつてプラン
ジヤ12の変位信号を得、該変位信号とフアンク
シヨナルジエネレータ22より発生した鋸歯形の
信号との差を差動サーボアンプ25により検出増
幅し、この差信号に基いて油圧サーボポンプ26
を駆動させ、油圧シリンダ27を介してプランジ
ヤ12を一定の速度で降下させる。 Next, the effect will be explained. First, the displacement signal of the plunger 12 is obtained by the displacement gauge 23 and the displacement gauge amplifier 24, and the difference between the displacement signal and the sawtooth signal generated by the functional generator 22 is detected and amplified by the differential servo amplifier 25. Based on this difference signal, the hydraulic servo pump 26
is driven to lower the plunger 12 at a constant speed via the hydraulic cylinder 27.
一定の速度でプランジヤ12を降下させること
により、見掛けの剪断ひずみ速度γ〓aは正確に制御
される。 By lowering the plunger 12 at a constant rate, the apparent shear strain rate γ〓 a is precisely controlled.
このγ〓aにおける試料の圧力は各圧力センサ1
4,15によつて検出され、該圧力信号は圧力ア
ンプ19により増幅されてマイクロコンピユータ
20へ送られる。圧力センサ14,15によつて
検出される圧力はプランジヤ12の降下開始時に
は高い値を示すこともあるが、一般に時間の経過
とともに一定値に収れんする。本実施例のマイク
ロコンピユータ20においては、各圧力センサ1
4,15によつて検出される圧力の変動幅あるい
は相対的変動〔(dP/dt)/P、t:時間〕が一
定値以下になると、上記圧力信号に基いてスリツ
トダイ13内の圧力勾配、スリツトダイ13の出
口圧およびダイ入口部(圧力センサ14を設けた
シリンダ底部11aまたはダイ導入部13aとス
リツトダイ13との間)の圧力損失が算出される
と同時に、該圧力勾配およびスリツトダイ13を
流れる単位時間当りの流量Q(プランジヤ12の
降下速度から求められる)から特定の剪断ひずみ
速度における定常流粘度ηが算出され、これらは
入出力装置21によつて印字される。 The pressure of the sample at this γ〓 a is the pressure of each pressure sensor 1
4 and 15, and the pressure signal is amplified by a pressure amplifier 19 and sent to a microcomputer 20. The pressures detected by the pressure sensors 14 and 15 may exhibit a high value when the plunger 12 begins to descend, but generally converge to a constant value over time. In the microcomputer 20 of this embodiment, each pressure sensor 1
When the pressure fluctuation width or relative fluctuation [(dP/dt)/P, t: time] detected by 4 and 15 becomes below a certain value, the pressure gradient in the slit die 13 is changed based on the pressure signal. At the same time, the outlet pressure of the slit die 13 and the pressure loss at the die inlet (between the cylinder bottom 11a provided with the pressure sensor 14 or the die introduction part 13a and the slit die 13) are calculated, and at the same time, the pressure gradient and the unit flowing through the slit die 13 are calculated. The steady flow viscosity η at a specific shear strain rate is calculated from the flow rate Q per hour (determined from the descending speed of the plunger 12), and these are printed by the input/output device 21.
この様にして、特定の剪断ひずみ速度における
測定が終了すると(上記各圧力センサ14,15
の圧力信号の変動比が一定値以下になれば、測定
は終了したものと判断する。)、マイクロコンピユ
ータ20はフアンクシヨナルジエネレータ22に
次の剪断ひずみ速度に対応するシグナルの発信を
命じる。 In this way, when measurement at a specific shear strain rate is completed (each of the pressure sensors 14, 15
When the fluctuation ratio of the pressure signal becomes less than a certain value, it is determined that the measurement has ended. ), the microcomputer 20 instructs the functional generator 22 to issue a signal corresponding to the next shear strain rate.
以下同様の測定操作を繰り返せば、順次異なつ
た剪断ひずみ速度下における流動特性が測定され
る。 By repeating the same measurement operation, the flow characteristics under different shear strain rates can be measured.
上記圧力勾配はスリツトダイに設けた2本の圧
力センサ15の圧力信号から求められ、上記スリ
ツトダイの出口圧は上記圧力勾配から推定計算し
て求められ、上記ダイ入口部の圧力損失は上記シ
リンダ底部11aまたはダイ導入部13aに設け
た圧力センサ14による圧力と上記圧力勾配から
推定計算して求めたスリツトダイ上端部の圧力と
の差から求められる。 The pressure gradient is obtained from the pressure signals of two pressure sensors 15 provided in the slit die, the outlet pressure of the slit die is obtained by estimation calculation from the pressure gradient, and the pressure loss at the die inlet is calculated from the cylinder bottom 11a. Alternatively, it can be determined from the difference between the pressure measured by the pressure sensor 14 provided at the die introduction part 13a and the pressure at the upper end of the slit die calculated by estimation from the pressure gradient.
スリツトダイに設けた圧力センサ15が1本の
場合には、上記圧力勾配は1本の圧力センサ15
の圧力信号および同センサからスリツトダイ出口
までの距離から求める。これはスリツトダイ出口
圧を0と近似していることになる。またこの場合
の上記ダイ入口部の圧力損失は、スリツトダイに
設けた圧力センサが2本の場合と同様に、上記シ
リンダ底部11aまたはダイ導入部13aに設け
た圧力センサ14による圧力と上記圧力勾配から
推定計算して求めたスリツトダイ上端部の圧力と
の差から求めることができる。これは、あくまで
も簡便法である。 When the number of pressure sensors 15 provided in the slit die is one, the above pressure gradient is
It is determined from the pressure signal and the distance from the sensor to the slit die exit. This approximates the slit die outlet pressure to zero. In addition, in this case, the pressure loss at the die inlet is determined by the pressure caused by the pressure sensor 14 provided at the cylinder bottom 11a or the die introduction section 13a and the pressure gradient, as in the case where there are two pressure sensors provided on the slit die. It can be determined from the difference between the pressure at the upper end of the slit die and the pressure at the upper end of the slit die calculated by estimation. This is just a simple method.
上記剪断ひずみ速度は、プランジヤ12を降下
させるための駆動機構26,27の馬力、シリン
ダ11の内径あるいはスリツトの厚さを変えるこ
とによつて任意に変化させることができるが、比
較的低いひずみ速度領域を重視する時にはウオー
ムギア等の機械的駆動機構を用いてプランジヤの
降下速度を制御し、また比較的高いひずみ速度領
域を重視する時には油圧ポンプ等の高速流体圧駆
動機構を用いてプランジヤ降下速度を制御するこ
とが好ましい。 The above-mentioned shear strain rate can be arbitrarily changed by changing the horsepower of the drive mechanisms 26 and 27 for lowering the plunger 12, the inner diameter of the cylinder 11, or the thickness of the slit. When placing importance on a region, a mechanical drive mechanism such as a worm gear is used to control the plunger's descending speed, and when a relatively high strain rate region is important, a high-speed fluid pressure drive mechanism such as a hydraulic pump is used to control the plunger's descending speed. Preferably controlled.
g 効果
(1) スリツトダイ13を用い、該ダイの幅広い壁
面に流れ方向に沿つて複数本の圧力センサ15
を設けると共にシリンダ底部11aまたはダイ
導入部13aにも圧力センサ14を設けてあ
る。よつて、流れ方向の圧力勾配を面倒な管長
補正をすることなしに直接検出でき、同時にダ
イ出口圧およびダイ入口部の圧力損失も求める
ことができる。従つて、測定を短時間かつ正確
に行うことができ、さらに粘性を示す圧力勾配
(定常流粘度)と共にダイ出口圧およびダイ入
口部の圧力損失という弾性的性質も分離して測
定することができる。g Effect (1) Using a slit die 13, a plurality of pressure sensors 15 are installed along the flow direction on a wide wall surface of the die.
A pressure sensor 14 is also provided at the cylinder bottom 11a or the die introduction section 13a. Therefore, the pressure gradient in the flow direction can be directly detected without troublesome pipe length correction, and at the same time, the die outlet pressure and the pressure loss at the die inlet can also be determined. Therefore, measurements can be carried out quickly and accurately, and furthermore, elastic properties such as die outlet pressure and pressure loss at the die inlet can be measured separately as well as the pressure gradient that indicates viscosity (steady flow viscosity). .
(2) 圧力センサ15が1本の場合には、スリツト
ダイ出口圧を0と近似することによつて流れ方
向の圧力勾配は面倒な管長補正をすることなし
に直接検出でき、同時にダイ入口部の圧力損失
も求めることができる。(2) When there is only one pressure sensor 15, by approximating the slit die outlet pressure to 0, the pressure gradient in the flow direction can be directly detected without making troublesome pipe length corrections, and at the same time, the pressure gradient at the die inlet can be detected directly. Pressure loss can also be determined.
また、スリツトダイに設ける圧力センサを1
本にすることにより、製作費を安くできるので
汎用機とすることが可能である。 In addition, one pressure sensor is installed on the slit die.
By making it into a book, the manufacturing cost can be reduced and it can be used as a general-purpose machine.
(3) 従来のフローテスターではプランジヤ部およ
びダイ部の流動の定常性が厳しく要求されるた
めプランジヤ径とダイ径の比率や形状に厳しい
制限が存在していたが、スリツトダイを用いて
圧力センサにより直接圧力を求める方法を採用
することにより、スリツトダイ部の流動の定常
性のみが必要条件となるのでプランジヤ径を大
巾に大きく(シリンダ容量大)とることができ
る。よつて、1回の試料充填および試料温度調
節により、異なる剪断ひずみ速度における定常
流粘度や弾性に関する量を多数測定することが
でき、この面からも測定時間の短縮を図ること
ができる。(3) In conventional flow testers, there were strict restrictions on the ratio and shape of the plunger diameter and die diameter due to strict requirements for flow stability in the plunger and die parts. By adopting the method of directly determining the pressure, the only necessary condition is the stability of the flow in the slit die section, so the plunger diameter can be made significantly larger (larger cylinder capacity). Therefore, by filling the sample and adjusting the sample temperature once, it is possible to measure many quantities related to steady flow viscosity and elasticity at different shear strain rates, and from this point of view as well, the measurement time can be shortened.
(4) 各圧力センサからの圧力信号に基いてプラン
ジヤ降下速度を変化させる剪断ひずみ速度制御
機構を備えているので、広い剪断ひずみ速度を
カバーでき、かつ該速度変化を迅速かつ正確に
行うことができる。(4) Equipped with a shear strain rate control mechanism that changes the plunger descending speed based on pressure signals from each pressure sensor, so it can cover a wide range of shear strain rates and change the speed quickly and accurately. can.
第4図は、本スリツトダイレオメータにより測
定したSBR1500配合ゴムの110℃、γ〓=10sec-1に
おける圧力勾配、シリンダ底部の圧力PS、ダイ入
口部の圧力損失PL、ダイ上端部への外挿圧力PIお
よびダイ出口圧POを示す図、第5図は同じく
SBR1500配合ゴムの110℃における定常流粘度の
剪断ひずみ速度依存性曲線を示す図である。これ
らの図から、本スリツトダイレオメータによれ
ば、幅広い剪断ひずみ速度(γ〓)領域において弾
性および粘性を正確に測定できることがわかる。
また、第5図における6点のηの測定は計20分
(試料充填3分、温度調節10分、プランジヤ降下
5分、洗浄2分)という極めて短い時間で行うこ
とができた。 Figure 4 shows the pressure gradient of SBR1500 compound rubber measured by this slit die rheometer at 110℃ and γ = 10 sec -1 , the pressure P S at the bottom of the cylinder, the pressure loss P L at the die inlet, and the pressure loss P L at the top of the die. Figure 5 shows the extrapolated pressure P I and die outlet pressure P O.
FIG. 3 is a diagram showing a shear strain rate dependence curve of steady flow viscosity at 110° C. of SBR1500 compounded rubber. These figures show that the present slit die rheometer can accurately measure elasticity and viscosity in a wide range of shear strain rates (γ).
Furthermore, the measurement of η at the six points in FIG. 5 could be carried out in an extremely short time of 20 minutes in total (3 minutes for sample filling, 10 minutes for temperature adjustment, 5 minutes for lowering the plunger, and 2 minutes for cleaning).
以上説明した様に、本発明に係るスリツトダイ
レオメータは、1回の試料充填および試料温度調
節によりかつダイ交換をすることなく、幅広い剪
断ひずみ速度(100〜105sec-1)領域における粘
性と弾性とを分離して同時に短時間にかつ高精度
で測定することができる。 As explained above, the slit die rheometer according to the present invention can be used in a wide range of shear strain rates (10 0 to 10 5 sec -1 ) by one-time sample filling and sample temperature adjustment and without changing the die. Viscosity and elasticity can be separated and measured simultaneously in a short time and with high precision.
また、本スリツトダイレオメータによれば押出
し物の形状評価や表面肌を幅広い剪断ひずみ速度
領域に亘つて観察することができる。 Moreover, according to the present slit die rheometer, it is possible to evaluate the shape and observe the surface texture of extrudates over a wide range of shear strain rates.
なお、本発明はその要旨を越えない範囲で種々
変形可能であり、図示したものに限定されない。
特にプランジヤ降下駆動機構、圧力勾配、圧力損
失、出口圧を求める手段、剪断ひずみ速度制御手
段等は必要に応じて公知技術により種々変更して
構成することができる。 Note that the present invention can be modified in various ways without departing from the gist thereof, and is not limited to what is shown in the drawings.
In particular, the plunger lowering drive mechanism, pressure gradient, pressure loss, means for determining outlet pressure, shear strain rate control means, etc. can be modified in various ways according to known techniques as necessary.
第1図は従来のキヤピラリレオメータを示す概
念図、第2図は本発明に係るスリツトダイレオメ
ータの一実施例を示す概念図、第3図は第2図の
スリツトダイの斜視概念図、第4図および第5図
は本スリツトダイレオメータによる測定結果を示
す図である。
11……シリンダ、11a……シリンダ底部、
12……プランジヤ、13……スリツトダイ、1
3a……スリツトダイ導入部、14,15……圧
力センサ、16……ダイ内での圧力勾配、ダイ入
口部での圧力損失およびダイ出口圧を求める手
段、17……剪断ひずみ速度制御手段。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a conventional capillary rheometer, FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of a slit die rheometer according to the present invention, and FIG. 3 is a perspective conceptual diagram of the slit die shown in FIG. FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing measurement results using the present slit die rheometer. 11... Cylinder, 11a... Cylinder bottom,
12...Plunger, 13...Slit die, 1
3a... Slit die introduction section, 14, 15... Pressure sensor, 16... Means for determining the pressure gradient within the die, pressure loss at the die inlet and die exit pressure, 17... Shear strain rate control means.
Claims (1)
圧してスリツトダイから押し出すことにより該試
料の流動特性を測定するスリツトダイレオメータ
において、シリンダ底部またはダイ導入部に設け
た圧力センサと、スリツトダイに試料の流れ方向
に沿つて設けた1本または2本以上の圧力センサ
と、上記各圧力センサにより得られた圧力信号か
らダイ内の圧力の時間変動率、圧力勾配、ダイ入
口部での圧力損失およびダイ出口圧を求める手段
と、上記圧力信号に基いてプランジヤの押出し速
度を制御する剪断ひずみ速度制御手段を備え、ダ
イ内の圧力の時間変動率が所定値以下になつたと
きに試料の流動特性を測定することを特徴とする
スリツトダイレオメータ。 2 上記シリンダが複数回の測定のための試料を
充填できる容積を有することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のスリツトダイレオメータ。 3 上記剪断ひずみ速度制御手段が機械的駆動機
構と流体圧駆動機構の組合せまたはその一方を備
えることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のスリツトダイレオメータ。[Claims] 1. In a slit die rheometer that measures the flow characteristics of a sample filled in a cylinder by pressing the sample with a plunger and pushing it out of the slit die, a pressure sensor provided at the bottom of the cylinder or at the die introduction part; , one or more pressure sensors installed along the flow direction of the sample in the slit die, and pressure signals obtained from each of the above pressure sensors to determine the time fluctuation rate of the pressure inside the die, the pressure gradient, and the pressure gradient at the die inlet. means for determining the pressure loss and die exit pressure, and a shear strain rate control means for controlling the extrusion speed of the plunger based on the pressure signal, and when the time fluctuation rate of the pressure in the die becomes less than a predetermined value. A slit die rheometer that measures the flow characteristics of a sample. 2. The slit die rheometer according to claim 1, wherein the cylinder has a volume capable of being filled with a sample for multiple measurements. 3. A slit die rheometer according to claim 1, wherein said shear strain rate control means comprises a combination of a mechanical drive mechanism and/or a hydraulic drive mechanism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12144580A JPS5745430A (en) | 1980-09-02 | 1980-09-02 | Slit die rheometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12144580A JPS5745430A (en) | 1980-09-02 | 1980-09-02 | Slit die rheometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5745430A JPS5745430A (en) | 1982-03-15 |
| JPH0124253B2 true JPH0124253B2 (en) | 1989-05-10 |
Family
ID=14811309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12144580A Granted JPS5745430A (en) | 1980-09-02 | 1980-09-02 | Slit die rheometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5745430A (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH087131B2 (en) * | 1989-11-13 | 1996-01-29 | 株式会社東洋精機製作所 | Automatic test method and device for capillary type flow characteristic test device |
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| US5347851A (en) * | 1991-04-04 | 1994-09-20 | Dynisco, Inc. | Capillary rheometer plunger pressure transducer and measurement technique |
| CN100385218C (en) * | 2001-10-31 | 2008-04-30 | 电流感应器公司 | Pressure Sensing Devices for Flow Meters |
| WO2005086883A2 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Rheosense, Inc. | Micro slit viscometer with monolithically integrated pressure sesonrs |
| WO2011139719A2 (en) | 2010-04-26 | 2011-11-10 | Rheosense, Inc. | Portable viscometer |
| WO2015157698A1 (en) | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Rheosense, Inc. | Viscometer and methods for using the same |
| US12078582B2 (en) | 2021-05-10 | 2024-09-03 | Rheosense, Inc. | Viscometer with reduced dead-volume and high dynamic range |
-
1980
- 1980-09-02 JP JP12144580A patent/JPS5745430A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5745430A (en) | 1982-03-15 |
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