JPH0572102A - 粘度測定方法および粘度計 - Google Patents
粘度測定方法および粘度計Info
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- JPH0572102A JPH0572102A JP23798591A JP23798591A JPH0572102A JP H0572102 A JPH0572102 A JP H0572102A JP 23798591 A JP23798591 A JP 23798591A JP 23798591 A JP23798591 A JP 23798591A JP H0572102 A JPH0572102 A JP H0572102A
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- pressure
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- resin
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- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な装置で、溶融樹脂の粘度を測定する。
【構成】 溶融樹脂を、長さを可変にした流路を形成す
る単一のノズルを経て、流路の長さを２回以上変えて同
一の温度、流量で押出し、それぞれ定常流動時の溶融樹
脂溜内の圧力と流路の長さから該流路入口での損失圧力
を測定し、該損失圧力により補正されたせん断応力から
押出し樹脂の粘度を求める。 【効果】複数のノズルを交換して使用する繁雑さを省
き、簡単に正確な粘度測定ができる。
る単一のノズルを経て、流路の長さを２回以上変えて同
一の温度、流量で押出し、それぞれ定常流動時の溶融樹
脂溜内の圧力と流路の長さから該流路入口での損失圧力
を測定し、該損失圧力により補正されたせん断応力から
押出し樹脂の粘度を求める。 【効果】複数のノズルを交換して使用する繁雑さを省
き、簡単に正確な粘度測定ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂の溶融特
性の測定装置に関し、特に新規な粘度計に関するもので
ある。
性の測定装置に関し、特に新規な粘度計に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂の溶融特性測定装置
として、押出型粘度計が一般的に使用されている。これ
は主に溶融樹脂の粘度を求める目的で使われている。樹
脂を樹脂溜内で加熱溶融した後にピストンで加圧し、樹
脂溜底部に取り付けられたノズルから樹脂を押出した時
の流出量Ｑと圧力Ｐの値から粘度を求める方法である。
例えば、図１に示すようにノズル部流路の断面が円の場
合、円の半径をＲ、長さをＬとすると、流路壁のせん断
応力τは次式で表わされる。
として、押出型粘度計が一般的に使用されている。これ
は主に溶融樹脂の粘度を求める目的で使われている。樹
脂を樹脂溜内で加熱溶融した後にピストンで加圧し、樹
脂溜底部に取り付けられたノズルから樹脂を押出した時
の流出量Ｑと圧力Ｐの値から粘度を求める方法である。
例えば、図１に示すようにノズル部流路の断面が円の場
合、円の半径をＲ、長さをＬとすると、流路壁のせん断
応力τは次式で表わされる。
【０００３】
【数１】
【０００４】しかしながら、樹脂溜底部とノズル部流路
との間には断面積の急激な変化があるため、流路入口近
傍で流れ速度分布が再配置されること、あるいは弾性的
な法線応力の作用が働くこと等により、損失圧力の大き
い領域が存在する。したがって、流路入口部損失圧力を
Ｐｎとして、(1)式は次式のように補正する必要があ
る。
との間には断面積の急激な変化があるため、流路入口近
傍で流れ速度分布が再配置されること、あるいは弾性的
な法線応力の作用が働くこと等により、損失圧力の大き
い領域が存在する。したがって、流路入口部損失圧力を
Ｐｎとして、(1)式は次式のように補正する必要があ
る。
【０００５】
【数２】
【０００６】Ｐｎを求めるためには、少なくとも２個以
上のＬ／Ｒの異なる流路を用いて測定しなければならな
い。このようにして求めたＰｎを、一般には管口補正係
数Ｎｃｒに変換して次式のように表わす。
上のＬ／Ｒの異なる流路を用いて測定しなければならな
い。このようにして求めたＰｎを、一般には管口補正係
数Ｎｃｒに変換して次式のように表わす。
【０００７】
【数３】
【０００８】しかし、流路入口部損失圧力Ｐｎの測定に
は、長さの異なる２個以上の流路を有するノズルをあら
かじめ用意し、交換しながら最低２回の測定が必要であ
り、効率のうえから問題がある。また、一方では、特開
昭58ー88637号公報に開示の方法等、ノズル部、樹脂溜内
に複数の圧力センサを設けてＰｎを直接測定する方法も
あるが、圧力センサが比較的高価でかつ耐久性が不十分
なため、装置の製作、維持管理に難点がある。
は、長さの異なる２個以上の流路を有するノズルをあら
かじめ用意し、交換しながら最低２回の測定が必要であ
り、効率のうえから問題がある。また、一方では、特開
昭58ー88637号公報に開示の方法等、ノズル部、樹脂溜内
に複数の圧力センサを設けてＰｎを直接測定する方法も
あるが、圧力センサが比較的高価でかつ耐久性が不十分
なため、装置の製作、維持管理に難点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述の現状に
鑑みてなされたものであり、簡単な装置で、効率的に、
かつ定量的に、溶融樹脂の流路入口部での損失圧力の測
定を行い、これから粘度を求める方法およびそのための
粘度計を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、簡単な装置で、効率的に、
かつ定量的に、溶融樹脂の流路入口部での損失圧力の測
定を行い、これから粘度を求める方法およびそのための
粘度計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、その
第１の発明においては、溶融樹脂を溶融樹脂溜から該樹
脂の流路を形成するノズルを経て押出し、定常流動時の
溶融樹脂溜内の圧力および該流路入口での損失圧力を測
定し、該損失圧力により補正されたせん断応力から押出
し樹脂の粘度を求める方法において、該流路の長さを可
変にした単一のノズルを用い、該流路の長さを変えて少
なくとも２度、同一の温度および流量で押出して、溶融
樹脂溜内の圧力を測定し、これらの圧力と流路の長さと
の関係から、流路の長さが理論的に零であるときの圧力
を外挿して損失圧力とすることを特徴とする、溶融樹脂
の粘度測定方法を提供するものである。さらにまた本発
明は、その第２の発明においては、溶融樹脂溜、溶融樹
脂を一定温度に保持する手段、溶融樹脂を一定流量で押
出すピストン、該ピストンの駆動手段、流路の長さを可
変にできる押出し樹脂のノズル、および該溶融樹脂溜内
の圧力を測定する手段を備えた粘度計を提供するもので
ある。
第１の発明においては、溶融樹脂を溶融樹脂溜から該樹
脂の流路を形成するノズルを経て押出し、定常流動時の
溶融樹脂溜内の圧力および該流路入口での損失圧力を測
定し、該損失圧力により補正されたせん断応力から押出
し樹脂の粘度を求める方法において、該流路の長さを可
変にした単一のノズルを用い、該流路の長さを変えて少
なくとも２度、同一の温度および流量で押出して、溶融
樹脂溜内の圧力を測定し、これらの圧力と流路の長さと
の関係から、流路の長さが理論的に零であるときの圧力
を外挿して損失圧力とすることを特徴とする、溶融樹脂
の粘度測定方法を提供するものである。さらにまた本発
明は、その第２の発明においては、溶融樹脂溜、溶融樹
脂を一定温度に保持する手段、溶融樹脂を一定流量で押
出すピストン、該ピストンの駆動手段、流路の長さを可
変にできる押出し樹脂のノズル、および該溶融樹脂溜内
の圧力を測定する手段を備えた粘度計を提供するもので
ある。
【００１１】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明の粘度測定方法は、溶融樹脂が樹脂溜から狭い流路
を有するノズルに押出される場合、流路入口における損
失圧力を、長さが可変にできる流路を使用することによ
り近似的に測定し、この値を用いた補正により溶融樹脂
の粘度を測定できることを見いだし、本発明にいたった
ものである。図１に示すように、押出し樹脂の狭い流路
を形成する断面が２つの同心円に囲まれた環状の場合、
流路の外径をＲｏ、内径をＲｉ、長さをＬ、樹脂溜内の
圧力をＰとして流路壁のせん断応力τは次式で表わされ
る。
発明の粘度測定方法は、溶融樹脂が樹脂溜から狭い流路
を有するノズルに押出される場合、流路入口における損
失圧力を、長さが可変にできる流路を使用することによ
り近似的に測定し、この値を用いた補正により溶融樹脂
の粘度を測定できることを見いだし、本発明にいたった
ものである。図１に示すように、押出し樹脂の狭い流路
を形成する断面が２つの同心円に囲まれた環状の場合、
流路の外径をＲｏ、内径をＲｉ、長さをＬ、樹脂溜内の
圧力をＰとして流路壁のせん断応力τは次式で表わされ
る。
【００１２】
【数４】
【００１３】しかしながら、樹脂溜底部とノズル部流路
との間には断面積の急激な変化があるため、流路入口近
傍で流れ速度分布が再配置されること、あるいは弾性的
な法線応力の作用が働くこと等による、損失圧力の大き
い領域が存在する。したがって、流路入口部損失圧力を
Ｐｎとして、（7）式は次式のように補正する必要があ
る。
との間には断面積の急激な変化があるため、流路入口近
傍で流れ速度分布が再配置されること、あるいは弾性的
な法線応力の作用が働くこと等による、損失圧力の大き
い領域が存在する。したがって、流路入口部損失圧力を
Ｐｎとして、（7）式は次式のように補正する必要があ
る。
【００１４】
【数５】
【００１５】また、図２に示すように流路の断面が長方
形の場合、流路の長辺をｗ、短辺をｔ、長さをＬ、樹脂
溜内の圧力をＰとした場合、流路壁のせん断応力τは次
式で表わされる。
形の場合、流路の長辺をｗ、短辺をｔ、長さをＬ、樹脂
溜内の圧力をＰとした場合、流路壁のせん断応力τは次
式で表わされる。
【００１６】
【数６】
【００１７】しかしながら、樹脂溜底部と流路部流路と
の間には、前述のように損失圧力の大きい領域が存在す
る。したがって、流路入口部損失圧力をＰｎとして、(1
0）式は次式のように補正する必要がある。
の間には、前述のように損失圧力の大きい領域が存在す
る。したがって、流路入口部損失圧力をＰｎとして、(1
0）式は次式のように補正する必要がある。
【００１８】
【数７】
【００１９】ここで（9）式または（12）式で示した、
せん断応力τを求める式の補正に必要な、流路入口部で
の損失圧力Ｐｎを求める方法を、図１、図２および図３
を参照して説明する。最初に、樹脂を樹脂溜（1）に入
れヒーター（2）で加熱、溶融する。次にピストン（3）
を溶融樹脂との間に空隙がないように挿入し、所定の温
度に保つ。雄螺子（8）を回転させて流路長さ調節装置
（6）を移動させることにより流路長さＬを所定の長さ
Ｌ１に設定した後、所定の流量Ｑになるようピストン
（3）を定速で動かし、溶融樹脂を押出し定常流をつく
る。このときの樹脂溜内圧力Ｐ１を歪計（9）により読
みとる。次に流路長さＬを所定の長さＬ２に設定し、同
温度および同流量において同様の操作を行い樹脂溜内圧
力Ｐ２を読みとる。これらの操作を２回以上任意の回数
繰り返し、Ｌiに対応するＰiを読みとる。このようにし
て得られたＬiとＰiの相関は図３のように表わされる。
この相関を平均二乗法等により直線近似し、流路長さを
理論的に零に外挿して得られる圧力を、流路入口部での
損失圧力Ｐｎとする。次いで（7）または（10）式から
τを求め、（3）により粘度ηを求める。
せん断応力τを求める式の補正に必要な、流路入口部で
の損失圧力Ｐｎを求める方法を、図１、図２および図３
を参照して説明する。最初に、樹脂を樹脂溜（1）に入
れヒーター（2）で加熱、溶融する。次にピストン（3）
を溶融樹脂との間に空隙がないように挿入し、所定の温
度に保つ。雄螺子（8）を回転させて流路長さ調節装置
（6）を移動させることにより流路長さＬを所定の長さ
Ｌ１に設定した後、所定の流量Ｑになるようピストン
（3）を定速で動かし、溶融樹脂を押出し定常流をつく
る。このときの樹脂溜内圧力Ｐ１を歪計（9）により読
みとる。次に流路長さＬを所定の長さＬ２に設定し、同
温度および同流量において同様の操作を行い樹脂溜内圧
力Ｐ２を読みとる。これらの操作を２回以上任意の回数
繰り返し、Ｌiに対応するＰiを読みとる。このようにし
て得られたＬiとＰiの相関は図３のように表わされる。
この相関を平均二乗法等により直線近似し、流路長さを
理論的に零に外挿して得られる圧力を、流路入口部での
損失圧力Ｐｎとする。次いで（7）または（10）式から
τを求め、（3）により粘度ηを求める。
【００２０】本発明においては、熱可塑性樹脂であれば
どのようなものでも、融点または流動開始温度以上で測
定できる。例えばポリエチレンでは１４０〜２００℃、
ポリプロピレンでは１８０〜２５０℃が好ましい。測定
条件は、流路断面が環状の場合、Ｒo＝２〜３mm、Ｒi＝
Ｒo−０.０５〜Ｒo−０.１mmで、また流路断面が長方形
の場合は、長辺（ｗ）＝２〜３mm、短辺（ｔ）＝０.５
〜１mmで、それぞれ流出量Ｑ＝１〜６００mm3/秒で測定
するのが好ましい。
どのようなものでも、融点または流動開始温度以上で測
定できる。例えばポリエチレンでは１４０〜２００℃、
ポリプロピレンでは１８０〜２５０℃が好ましい。測定
条件は、流路断面が環状の場合、Ｒo＝２〜３mm、Ｒi＝
Ｒo−０.０５〜Ｒo−０.１mmで、また流路断面が長方形
の場合は、長辺（ｗ）＝２〜３mm、短辺（ｔ）＝０.５
〜１mmで、それぞれ流出量Ｑ＝１〜６００mm3/秒で測定
するのが好ましい。
【００２１】
【実施例】実施例 １ 図１に示すようなノズルの流路断面が環状の例を示す。
樹脂溜、ピストン、歪計として東洋精機社製キャピログ
ラフを備え、さらにＲo＝３mm、Ｒi＝２.９mmの流路を
有するノズルを用い、Ｌ＝１０、２０、３０、４０と可
変にして、ポリプロピレン樹脂について、２２０℃にお
いてＰｎを測定した。Ｐｎとせん断速度との相関を求
め、結果を図４に示す。また、（7）式によりＰｎで補
正した後の粘度とせん断速度との関係を図６のグラフに
示す。これは、従来技術による、長さの異なる円形断面
管状ノズルを用いて測定した粘度とほぼ一致した。
樹脂溜、ピストン、歪計として東洋精機社製キャピログ
ラフを備え、さらにＲo＝３mm、Ｒi＝２.９mmの流路を
有するノズルを用い、Ｌ＝１０、２０、３０、４０と可
変にして、ポリプロピレン樹脂について、２２０℃にお
いてＰｎを測定した。Ｐｎとせん断速度との相関を求
め、結果を図４に示す。また、（7）式によりＰｎで補
正した後の粘度とせん断速度との関係を図６のグラフに
示す。これは、従来技術による、長さの異なる円形断面
管状ノズルを用いて測定した粘度とほぼ一致した。
【００２２】実施例 ２ 図２に示すようなノズルの流路断面が長方形の例を示
す。長辺（ｗ）＝３mm、短辺（ｔ）＝０.５mmの流路を
有するノズル用いた以外は、実施例１と同様にしてＰｎ
を測定し、これとせん断速度との相関を求め、結果を図
５に示す。また、（7）式によりＰｎで補正した後の粘
度とせん断速度との関係を図６のグラフに示す。これ
は、従来技術による、長さの異なる円形断面管状ノズル
を用いて測定した粘度とほぼ一致した。
す。長辺（ｗ）＝３mm、短辺（ｔ）＝０.５mmの流路を
有するノズル用いた以外は、実施例１と同様にしてＰｎ
を測定し、これとせん断速度との相関を求め、結果を図
５に示す。また、（7）式によりＰｎで補正した後の粘
度とせん断速度との関係を図６のグラフに示す。これ
は、従来技術による、長さの異なる円形断面管状ノズル
を用いて測定した粘度とほぼ一致した。
【００２３】
【発明の効果】従来の流路入口部での損失圧力の測定で
は、２個以上の長さの異なるノズルをあらかじめ用意
し、その交換が少なくとも１回以上必要であったのに、
本発明の方法では、１個のノズルでその測定部流路長さ
を任意に変えられるため、ノズルの交換をしないで測定
できるので、これを用いた粘度の測定が簡便に行えると
いう効果を奏するものである。本発明の装置は前述のよ
うに構成したので、ノズルの交換をすることなく、簡単
な装置で、効率的に、かつ定量的に、流路入口部での損
失圧力を測定することができ、これにより、溶融樹脂の
粘度を求めることができる。
は、２個以上の長さの異なるノズルをあらかじめ用意
し、その交換が少なくとも１回以上必要であったのに、
本発明の方法では、１個のノズルでその測定部流路長さ
を任意に変えられるため、ノズルの交換をしないで測定
できるので、これを用いた粘度の測定が簡便に行えると
いう効果を奏するものである。本発明の装置は前述のよ
うに構成したので、ノズルの交換をすることなく、簡単
な装置で、効率的に、かつ定量的に、流路入口部での損
失圧力を測定することができ、これにより、溶融樹脂の
粘度を求めることができる。
【図１】本発明に用いる装置の一実施例を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明に用いる装置の他の実施例を示す断面図
である。
である。
【図３】流路長さと損失圧力の相関を示すグラフであ
る。
る。
【図４】本発明の実施例１によるＰｎのせん断速度依存
性グラフである。
性グラフである。
【図５】本発明の実施例２によるＰｎのせん断速度依存
性グラフである。
性グラフである。
【図６】実施例１および２の、Ｐｎで補正した後の粘度
とせん断速度との相関を、従来方法によるデータと比較
したグラフである。
とせん断速度との相関を、従来方法によるデータと比較
したグラフである。
１ 樹脂溜 ２ ヒーター ３ ピストン ４ 押出装置 ５ ノズル ６ 流路長さ調節装置 ７ 螺合部 ８ 雄螺子 ９ 歪計
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融樹脂を溶融樹脂溜から該樹脂の流路
を形成するノズルを経て押出し、定常流動時の溶融樹脂
溜内の圧力および該流路入口での損失圧力を測定し、該
損失圧力により補正されたせん断応力から押出し樹脂の
粘度を求める方法において、該流路の長さを可変にした
単一のノズルを用い、該流路の長さを変えて少なくとも
２度、同一の温度および流量で押出して、溶融樹脂溜内
の圧力を測定し、これらの圧力と流路の長さとの関係か
ら、流路の長さが理論的に零であるときの圧力を外挿し
て損失圧力とすることを特徴とする、溶融樹脂の粘度測
定方法。 - 【請求項２】 溶融樹脂溜、溶融樹脂を一定温度に保持
する手段、溶融樹脂を一定流量で押出すピストン、該ピ
ストンの駆動手段、流路の長さを可変にできる単一の押
出し樹脂のノズル、および該溶融樹脂溜内の圧力を測定
する手段を備えたことを特徴とする粘度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23798591A JPH0572102A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 粘度測定方法および粘度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23798591A JPH0572102A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 粘度測定方法および粘度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572102A true JPH0572102A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=17023411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23798591A Pending JPH0572102A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 粘度測定方法および粘度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0572102A (ja) |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP23798591A patent/JPH0572102A/ja active Pending
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