キャピラリーレオメーターによる流動性評価2

概要

製品外観は品質管理の上で重要項目の一つである。樹脂（プラスチック）の多くは加熱等により溶融し、様々な方法で流動させて形づくる（成形）。金型等に閉じ込めて冷却固化して成形するものの他、流動時の表面がそのまま製品外観に直結する成形法も少なくない。
このような成形法に適する原材料を見分ける一つの方法として、キャピラリーレオメーターによる流動性評価が有用である。本技術資料では、滑り流動について紹介する。

分析事例の紹介

キャピラリーレオメーターは、細管（ダイ）中で樹脂がせん断流動していることを前提として、式（1）、（2）により、せん断応力とせん断速度を算出する。　（ほかにも、仮定もあるが、ここでは触れない。）

せん断速度＝32Q/πD³ 式（1）
せん断応力＝ΔP･D/（4L） 式（2）
　　　Q：流量、D：ダイ直径、L：ダイ長さ、ΔP：圧力

流動状態が理想的な状態の場合、ダイの大きさを変えても式（1）、（2）で評価した流動曲線は変化しない。

しかし、流動が理想的な状態でない場合、例えば壁面滑りが起きていると、異なるダイで評価した結果は互いに一致しない。
その事例として高密度ポリエチレンの測定例を図2に示す。この評価結果を用い、壁面での滑りの程度を見積もり、滑り速度比としてまとめ、図3に示した。
図3より、添加剤を加えると、滑り速度比が大きくなり、壁面滑りが起きやすい事が分かる。滑りと外観の関係を探るため、ストランド表面をレーザー顕微鏡で評価した（図3右側）。その結果、滑りやすい、添加剤がある場合の方が表面粗さ（Ra）が小さく、平滑になり、滑り流動と外観に関係がある事が示唆された。
このように滑りの程度は、押出物外観と関係し、外観不良原因を探る上でも有用な手段といえる。