コントローラ

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コントローラ

コントローラーは、試験フレームと試験システム内のあらゆる付属機器を制御するハードウェアです。コントローラーが異なれば、試験能力も異なります。例として、3300、4400、5500、5800、8800コントローラーなどがあります。

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キャピラリーレオメーターダイ

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ダイ(レオロジー)

ダイとは、硬化鋼または炭化タングステン製の固体で、円筒形の形状に精密に機械加工された後、通常は電気浸食技術によって、その中心に円筒形の穴(キャピラリー)が開けられたものです。「キャピラリー」という用語は、ダイ全体を指すために使用されることもあります。ダイは、腐食性サンプルで使用するために、ステンレス鋼(Stavax)やニッケル合金(Hastelloy)などの異なる材料で作ることができます。試験対象のサンプルは、キャピラリーを通って流れ出ます。レオロジー用ダイは、メルトフロー測定器およびキャピラリーレオメーターで使用されます。これらは、さまざまな用途に合わせて、さまざまな規格の要件を満たすために、さまざまな「形状」で提供されます。

ダイは、キャピラリーの長さと直径、およびキャピラリー入口の形状によって記述されます。ダイは、多くの場合、「長さ/直径比」または「L/D」、および入口角度によって記述されます。たとえば、キャピラリーの長さが20 mm、直径が1 mmで、入口が90°の開口コーンで構成されている場合、これは、直径1 mmのキャピラリー、L/D = 20、円錐90°入口を備えたダイとして記述されます。フラットな入口は180°に対応します。特殊なダイは、通常0.25 mmの範囲の非常に短いキャピラリーを備えて機械加工できます。これらは「オリフィスダイ」または「ゼロ長ダイ」と呼ばれ、入口圧力降下を直接測定するために使用できます。

メルトフロー試験用の標準ダイは、直径2.095 mm、長さ8 mmのキャピラリーを備え、フラットな入口を備えています。特殊な方法では、円錐形の入口を備えた、より長いダイが必要です(PVCの試験用のASTM D3364)。

キャピラリーレオメーター用ダイの直径は、0.5 mm未満から2 mm以上、長さは「ゼロ長」から最大40 mm以上に及びます。入口形状は通常、フラットまたは90°円錐形です。

規格では、バグリー補正のために、少なくとも2つの異なるダイ(同じキャピラリー直径で異なる長さ)を推奨していますが、他の組み合わせは、さまざまな用途で必要とされます(たとえば、ムーニーウォールスリップ評価のために、同じL/Dの2つのダイ)。

参考文献

  • ISO 11443:2005「キャピラリーおよびスリットダイレオメーターを使用したプラスチックの流動性測定」
  • ISO 1133:2005「プラスチック-熱可塑性樹脂のメルトマスフローレート(MFR)およびメルトボリュームフローレート(MVR)の測定」
  • ASTM D3835-09「キャピラリーレオメーターによるポリマー材料の特性の測定に関する標準試験方法」
  • ASTM D1238-10「押出プラスチック試験機による熱可塑性樹脂のメルトフローレートに関する標準試験方法」
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クロスヘッド

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クロスヘッド

高剛性の梁で、ロードフレームに取り付けられ、電気機械力を使用して上下に駆動されます。クロスヘッドを駆動するために必要な力は、グリップを介して試験片に伝達されます。クロスヘッドは、電気機械式システムにのみ適用されます。

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クリープ試験

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クリープ試験

クリープ試験とは

クリープ試験は、応力緩和試験とも呼ばれ、一定温度下で連続的な引張荷重または圧縮荷重を受けた材料が時間経過とともに経験する変形量を測定するために使用されます。「クリープ」という用語は、一定温度下で一定の応力を受けた材料が一定期間にわたって生じる変形として定義されます。

クリープ試験は、荷重下で特定の動作温度に耐える必要がある材料にとって不可欠です。クリープ試験結果を分析することで、エンジニアは材料の変形を予測し、さまざまな環境条件下での破損を回避する製品を設計できます。

金属や合金などの材料では、高温または低温において特性が大きく変化する可能性があります。金属のクリープは通常、高温でのみ発生しますが、室温でのクリープ(コールドフローまたは荷重下での変形として知られる)は、プラスチックでより一般的です。

クリープ試験は、以下の部品および材料に対して一般的に実施されます。

  • 金属加工
  • ばね
  • はんだ接合
  • 高温材料

クリープ試験曲線の説明

クリープ試験で得られたデータは、通常、応力と温度を一定に保った状態でのクリープ対時間のプロットとして表示されます。曲線の傾きはクリープ速度であり、曲線の終点は破断時間です。

以下の図に示すように、材料のクリープは3つの段階に分けることができます。

  • 一次クリープは急速な速度で始まり、時間とともに減速します。
  • 二次クリープは比較的均一な速度を示します。
  • 三次クリープは加速するクリープ速度を示し、破断時間における材料の破損で終了します。

破損が発生した場合、破断時間が記録されます。試験片がクリープ試験期間内に破断しない場合、クリープ回復を測定することができます。

クリープ試験のプロット例

クリープ試験の実施方法

クリープ特性を測定するために、材料は一定の高温下で長時間の一定引張荷重または圧縮荷重を受けます。これらの試験は通常、長時間にわたって制御された荷重を加えるように設計された万能試験機または動的試験機で実施されます。

試験中、材料の変形は特定の時間間隔で記録され、全体のデータはクリープ対時間の図にプロットされます。この曲線上の任意の点における傾きはクリープ速度として知られ、単位はin/in/hrまたはパーセント(%)伸び/hrで表されます。

材料の熱膨張または収縮の可能性があるため、クリープ試験中に一定温度を維持することは重要です。

クリープ試験を要求する規格の例としては、ASTM E139、ASTM D2290、ASTM D2291、およびASTM D2294があります。試験手順の詳細については、これらの規格を参照してください。

応力緩和の測定方法

材料の応力緩和を測定するために、試験片を所定量変形させ、一定の高温下での長時間の曝露中に応力の減少を記録します。

応力緩和速度は、曲線上の任意の点における傾きです。

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圧縮永久歪み

ゴムが長時間の圧縮荷重によって永久的に変形する度合い(ASTM D-395)。低温圧縮永久歪みと混同しないでください。

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CEAST:コンパーニア・エウロペア・アッパレッキ・シエンティフィチ・トリノ(CEAST)

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CEAST:コンパーニア・エウロペア・アッパレッキ・シエンティフィチ・トリノ(CEAST)

CEASTは、Compagnia Europea Apparecchi Scientifici, Torinoの略です。これは、トリノにあるヨーロッパの科学機器会社を意味するイタリア語のフレーズです。

頭字語から推測できるように、CEASTはイタリアで設立されました。しかし、今日では単なるヨーロッパの企業ではありません。CEASTは2008年にイリノイ・ツール・ワークス(ITW)に買収され、そのテスト&測定グループのインストロン事業部に配置されました。

今日、CEAST製品ラインは、インストロンの販売・サービスチームおよび現地の代理店を通じて世界中で販売されています。

同社はもともと1953年にマリオ・グロッソ博士によって設立されました。CEASTは、第二次世界大戦で破壊されたイタリアの石油化学産業に機器を供給しました。CEASTはその後、ポリマーの特性評価、研究、品質管理のための機器の開発を開始し、ジュリオ・ナッタ博士(ポリプロピレンの最初の合成でノーベル賞を受賞)と協力しました。CEASTは、1960年に最初のメルトフロー機器を開発し、すべてのポリマータイプの機械的、物理的、レオロジー特性評価のための高度な試験装置を供給することで知られていました。

今日、CEAST製品は依然としてイタリアで設計および製造されています。

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キャピラリーレオメーター

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キャピラリーレオメーター

キャピラリーレオメーターは、せん断粘度およびその他のレオロジー(=流れ)特性を測定するために設計された装置です。プラスチック用キャピラリーレオメーターは、温度および変形速度の関数としてポリマー溶融物の粘度を測定するために設計されたピストン-ダイシステムです。基本的なポリマー、コンパウンド、小さな強化粒子または繊維を含むさまざまな複合材料、金属射出成形用の原料、および同様の材料を試験できます。

基本的な原理は、熱可塑性サンプル(元は顆粒、粉末、またはフレークの形状)を加熱して流動化させ、シリンダーからキャピラリーダイを通して強制的に流出させることです。測定量は通常、定常状態条件下で生成される圧力です。フローカーブは、いくつかの実験データを補間することによって得られる典型的な出力です。粘度はギリシャ文字「イータ」(η)で表され、(SI単位で)パスカル秒(Pa・s)または平方メートルあたりのニュートン秒(N・s/m2)で表されます。

キャピラリーレオメーターは、特に射出成形のような高圧および高速技術において、加工条件を真に代表する試験条件を保証するため、プロセス最適化の鍵となります。

キャピラリーレオメーターのデータから測定または推定できるその他のレオロジー特性には、伸長粘度、押出膨潤、熱安定性、壁面滑りなどがあります。補助的な測定は、熱伝導率、圧力および温度に対する密度依存性(pvT)、メルト強度について実施できます。

参考文献

  • Walters K. “Rheometry”, Chapman & Hall (1975)
  • Ferry, J. D. “Viscoelastic Properties of Polymers”, John Wiley & Sons (1980)
  • Dealy, J.M. and Wissbrun K.F. “Melt Rheology and its Role in Plastics Processing”, Van Nostrand Reinhold (1990), Chapman & Hall (1995)
  • Macosko C.W. “Rheology – Principles, Measurements, and Applications”, Wiley-VCH (1994)
  • Malkin A.Y. “Rheology – Concepts, Methods, & Applications”, ChemTec Publishing (2006)
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Calibration

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(英語:Calibration)

校正とは、標準となる既知の値の使用をとおして測定計器の精度を確認して調整する行為です。
校正は、標準値と呼ばれる既知の基準値と、検査した装置から得られる未知の値とを比較することです。大半の場合、既知の標準値は、校正される機器からのレスポンスを促すために使用され、試験対象の機器からのレスポンスはその後その標準値と比較されます。この標準値と試験対象の装置の観察値との差が校正による結果となります。

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