動的粘弾性測定

粘弾性とは単独で存在する物性値ではなく、粘性と弾性の両方が複雑に絡み合った性質のことです。ゴムやプラスチックなどの高分子材料で顕著に確認することができますが、基本的に全ての物質がもつ性質です。

弾性について

弾性とは、物体に外力を加えると外力を加えた方向に変形し、外力無くすと元の形に回復する性質です。身近なもので考えるのであればバネやゴムが分かりやすいです。力を加えて変形させた時にそれに逆らって元に戻ろうとする力が発生する性質です。

Fig.1　弾性についての解説図

粘性について

粘性とは、物体に外力を加えると外力の方向にひずみが増加し、外力無くすとひずみの増加が無くなるだけで回復しない性質です。日常の体験として、液体に棒を突っ込んでかき回した時に感じる抵抗(液体が流動する時に各部の速度を一様化する応力が現れる)などがあります。

Fig.2　粘性についての解説図

弾性と粘性の静的力学について

粘弾性について

粘弾性は、弾性率と粘度の二つの要因に起因する性質であり、一つの数値直線上に表現できません。複素平面上ての原点からの距離とその偏角の二つて表し、G*=G’+iG”という形て、一つの数にまとめて表します。

Fig.3　粘弾性についての解説図

動的粘弾性について

動的粘弾性測定は加える応力とそれに応答するひずみが正弦波となります。応力とひずみの位相(正弦波)が存在し、両方の波形ピーク値と時間軸上における位相差(ひずみの位相遅れ)との関係から物体の粘性要素と弾性要素を測定することができます。静的測定では遅延時間や緩和時間という粘性率と弾性率の比が求まりますが、それぞれの数値は求まらないのが動的測定との相違点です。Fig.5、Fig.6に示すように、治具と測定モードの組み合わせで多様な動粘度測定に対応いたします。

Fig.4　動粘弾性についての解説図(位相遅れ)

Fig.5　固体の動的粘弾性測定イメージ

Fig.6　液体の動的粘弾性測定イメージ

• JIS K 7244-1：プラスチック−動的機械特性の試験方法
• JIS K 6394：加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−動的性質の求め方