高分子レオロジーと粘弾性測定 データ解釈のコツ

第1部 高分子レオロジーの基礎と粘弾性データ解析手法

(2025年6月6日 10:30〜13:50)

　高機能・高性能な高分子材料の開発において、得られた材料の特性を評価することは必須である。高分子材料はその材料種に特有の緩和時間をもち、これが材料の硬い、軟らかいといった変形に対する応答と密接に関係している。 　本講座を通じてレオロジーや粘弾性測定についてのイメージを掴み、実際の測定や解析に活かすことを目指す。まずレオロジーという学問を簡単に紹介したうえで粘弾性測定の重要性を示し、線形粘弾性理論について説明する。さらに、それらの知見を踏まえて、無定形高分子・結晶性高分子の粘弾性挙動について具体例を用いて解説し、実際の材料を扱う際のポイントや解析手法について述べる。

1. 粘弾性測定
   1. レオロジーとは?
   2. 粘弾性測定の基礎 (応力とひずみ)
   3. 刺激と応答 (因果律)
2. 線形粘弾性理論
   1. 応力緩和 (マクスウェルモデル) とクリープ (フォークトモデル)
   2. 緩和時間
   3. 緩和時間と観測温度
   4. 緩和スペクトル
   5. 静的試験と動的試験
3. 無定形高分子の粘弾性
   1. 高分子の粘弾性の温度依存性
   2. 温度-時間換算則、シフトファクター、活性化エネルギー
   3. ガラス – ゴム転移領域
   4. 高分子鎖のからみ合い
   5. からみ合い点間分子量と臨界分子量
4. 結晶性高分子の粘弾性
   1. ポリエチレン固体の粘弾性スペクトル
   2. 緩和強度の算出方法
5. まとめ
• 質疑応答

第2部 レオロジー測定データとその解釈

(2025年6月6日 14:00〜16:30)

　典型的な粘弾性体は高分子材料であり、その分子運動と粘弾性特性との関係を研究目的とし、長年発展してきました。また、多くの高分子材料はフィルムやファイバーのように成形加工され、その加工条件の決定にレオロジー測定が重要なパラメータとして用いられております。 　本講演では、初心者の方から既にレオロジー評価に従事されている方に向けて、レオロジー測定の基礎と各種測定手法の解説、最適な測定条件の決定方法など、様々な高分子材料の測定データとその解釈について詳細に解説します。

1. レオロジーとは
   1. 粘弾性・レオロジーとは?
   2. 粘弾性体とは?
   3. 産業分野における粘度・粘弾性測定の活用例
2. レオロジー測定の基礎
   1. レオロジー測定とは?
   2. レオロジー測定の概要
      • 回転
      • 振動
      • 動的粘弾性 (DMA)
3. 回転 (静的) 測定の概要
   1. 回転測定の概要
      • 剪断速度の求め方
      • 変形方法
      • レオロジー変数の求め方
   2. 回転測定の応用例
      1. ニュートン流動現象
         • 粘度が変形速度によらず一定?
      2. シアシックニング
         • 粘度が変形速度と共に上昇?
      3. シアシニング
         • 粘度が変形速度と共に下降?
4. 振動 (動的) 測定の概要
   1. 振動測定の概要
      • 変形方法
      • レオロジー変数の求め方
      • 固体・液体の応力波形
   2. 各種振動測定の応用例
      1. 周波数分散測定と測定例
         • 長期分散安定性
      2. ひずみ分散測定と測定例
         • 内部構造の強さ
      3. 温度
      • 時間分散測定と測定例
      • 熱硬化
      • ゲル化
5. 動的粘弾性測定 (DMA) の概要
   1. 動的粘弾性測定 (DMA) の概要
      • 変形方法
      • レオロジー変数の求め方
   2. 各測定治具の詳細と測定対象物、温度制御システムの選択
6. 高分子材料のレオロジー評価
   1. 高分子材料のレオロジー評価
      • 速度または時間の関数としての粘弾性
      • 緩和時間
   2. 主な高分子材料の測定例
      • ガラス転移温度 (Tg)
      • 時間
      • 温度特性
   3. 粘着剤の粘着性
      • 剥離性の評価
      • 使用温度
      • タック性
      • ピール性
   4. 成形加工におけるレオロジー評価〜成形条件
• 質疑応答