高分子分析

キャピログラフによる溶融張力(メルトテンション)測定

特徴

溶融張力(メルトテンション)は、溶融樹脂を引っ張った際に発生する張力です。
紡糸やブロー成形・インフレーション成形等の伸長流動を伴う成形加工性の指標として用いられます。

装置仕様

装置名 キャピログラフ1D PMD-C (株)東洋精機製作所
温度範囲 60~400 ℃ (一定)
押出速度 0.1~20 mm/min程度
 (装置スペック:0.1~1000 mm/min、0.1 mm/min単位で設定可能)
最大荷重:20 kN (但し、500 mm/min以上では10 kN)
バレル寸法 内径9.55 mm、全長350 mm (有効長さ250 mm)
キャピラリー φ0.5×5 mm、φ1×5 mm、φ1×10 mm、
φ1×20 mm、φ1×40 mm、φ2×20 mm
張力検出範囲 10~2000 mN (最小表示:0.01 mN)
引取速度 0.1~200 m/min (一定 or 加速)

 

溶融張力(メルトテンション)測定の概要

キャピラリー(ダイス、オリフィス)から一定の押出速度で吐出されたストランドをロードセルに取り付けたプーリーを介して任意の速度で引き取り、ロードセルの荷重値を溶融張力とします。
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設定項目

引取速度の設定には2パターンがあります。

  ①引取速度 一定 ②引取速度 加速
引取の
設定項目
・引取速度 (m/min):1~3水準程度 ・加速度:1~3水準程度
・初期引取速度:一定
その他の
設定項目
・押出速度 (mm/min)
   or せん断速度 (1/s):一定
・測定温度:一定
・キャピラリー形状:一定
・押出速度 (mm/min)
   or せん断速度 (1/s):一定
・測定温度:一定
・キャピラリー形状:一定
得られる
データ
・読取区間内の平均溶融張力 (mN)(下図※1) ・破断時の最大引取速度 (m/min)(下図※2)
・破断時の最大溶融張力 (mN)(下図※3)
測定画面例 ittei kasoku

①→引取速度 一定
 任意の引取速度を設定、一定の速度でストランドを引き取りながら張力を数秒測定し、その間の平均張力を算出します。

②→引取速度 加速
 引取速度を加速させていき、破断直前の引取速度と張力を記録します。
 引取の加速度は、"初期引取速度V0 m/minから200 m/minまで、t minで加速させる”という設定をします。
 例えば、初期引取速度V0を10 m/min、最大引取速度になるまでの時間tを0.5 minとした場合、加速度aは380 m/min2です。
加速度は下記計算式より算出します。

 Vmax=V0+at

Vmax:最大引取速度 (m/min) ※200固定
V0:初期引取速度 (m/min)
a :加速度 (m/min2)
T :最大引取速度になるまでの時間 (min)

データ例

ポリエチレンでの測定結果を例として示します。
※測定温度 190 ℃、キャピラリー形状 L/D=20/Φ1

①引取速度 一定での測定結果
試料名 押出速度
(mm/min)
引取速度
(m/min)
溶融張力
(mN)
LLDPE 10 5 19.9
10 24.4
20 28.2
LDPE 10 5 28.1
10 32.9
20 36.2
HDPE 10 5 56.6
10 57.6
20 59.7

 

②引取速度 加速での測定結果
試料名 押出速度
(mm/min)
加速度
(m/min2)
破断時引取速度
(m/min)
破断時溶融張力
(mN)
LLDPE 10 38 26.8 37.2
190 24.4 36.2
380 35.5 34.3
LDPE 10 38 23.5 37.8
190 22.2 37.0
380 27.5 40.5
HDPE 10 38 40.6 66.0
190 45.7 60.4
380 43.0 63.6

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