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附属書A(規定) 共軸−二重円筒形粘度計
A.1 システムの特徴 測定システムは,カップ(すなわち,底のついた外筒)及びボブ(すなわち,附属
書A図1に示す軸棒付きの内筒)から成る。ボブはロータとして働き,カップはステータとして働くか又
はその逆の場合がある。
A.2 計算方法 せん断応力 嬰 速度 最 共軸−二重円筒形回転粘度計の環状断面にわたって一定で
最
はなく,内側から外側に向かって減少(Searle形)するか,又はその逆(Couette形)になる。さらに,
変化は,試験材料のレオロジー特性にも関係する。
測定システム自体の面(すなわち,環状部の外径reと内径ri)では存在しないが,環状部の中のある距
離(半径)で存在する代表値として, 最 算するのが便利である。
攀瀰最攀瀰
式(A.2)と式(A.3)から算出される代表値 係は,0.32の範囲の特定部分でのべき法則指数を
用いると,流体の流動特性を非常によい近似で説明できることが,理論的にも経験的にも示されている。
せん断応力は,式(A.1)と式(A.2)を用い,内筒[すなわち,半径ri (m)]又は外筒[すなわち,半径re (m)]
で測定したトルクMから算出する。
M M
i ; e (A.1)
2πLr2iCL 2πLr2eCL
2 2
i e 1 1
rep 2 i e
2 2 2
2
1 M
2
(A.2)
2 2πLr2iCL
ここに, 槿 内筒で測定したせん断応力 (Pa)
外筒で測定したせん断応力 (Pa)
攀 せん断応力の代表値 (Pa)
M : トルク (N・m)
内筒半径に対する外筒半径の比
L : 内筒の長さ (m)
CL : 測定システムの内筒端面に働くトルクが原因である端面効果
の補正係数(この補正係数は,測定システムの形状及び液のレ
オロジー特性に依存するので,各種形状の測定システムについ
て,実験的に求めなければならない。)
せん断速度の代表値は,次の式から算出する。
2
最 1
rep 2
(A.3)
1
最攀 せん断速度の代表値 (rad/s)
ここに,
角速度 (rad/s)
次の式によって算出する。
2 n
.01047 n
60
――――― [JIS K 7117-2 pdf 6] ―――――
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A.3 標準的な形状(附属書A図1参照) 選んだ粘度計に組み合わせるこの種の測定システムの寸法が,
次の比率に基づいて構成されている場合には,すべての試験及び基本的計器に対して幾何学的に相似な流
れが得られる。
備考1. 内筒下端に円すい部があると,気泡を生成させることなく,試験液に満たされたカップに内筒
を挿入するのが容易になる。
2. 共軸−二重円筒システムは,内外筒の軸を正確に合わせる必要がある。
附属書A図1 標準的形状の共軸−二重円筒システム
この標準的形状をもつ測定システムに対しては,試料の体積Vは,半径riだけに依存し,次の式で与え
られる。
V=8.17ri3 (A.4)
また,端面効果の補正係数CLは,半径riに無関係である。ニュートン性液体については,
CL=1.10
が,経験値として知られている。非ニュートン性液体については,CLは,定数ではなく,せん断速度 最
び液のレオロジー特性に関係する。
備考 せん断作用の少ない液体については,CLは,あるせん断速度で1.2の値にまで達する場合があ
る。降伏値を示す粘塑性的な液体については,1.28までのCLの値が,低いせん断速度で観察さ
れている。
CL=1.10(ニュートン性液体), 1.176 57及び 攀 0.925 槿 1.088 いて,次の関係式を得る
M
rep .00446 (A.5)
r3i
最
rep 12.33 .1291n (A.6)
――――― [JIS K 7117-2 pdf 7] ―――――
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A.4 その他の形状 なんらかの理由で標準的な形状を用いることができない場合には,他の寸法の測定シ
ステムを選んでもよい。A.2に示す計算方法を用いるためには,次の要求事項を満たす必要がある。
r≦
e
1.2
ri
L
≦3
ri
L'
≦1
ri
90゜≦
端面効果の補正係数CLは,標準形状の場合とは異なる(通常,高い)値となる。
備考 環状部の狭い形状,例えば, 瘰 粘度代表値の単純で数量化しやすい考え方によ
って,更によい近似値が得られる。対応するせん断速度での粘度代表値が,真の値からわずか
(3.5%以下)しか違わないことが示される。標準形状の場合には,一般に,誤差はもっと小さ
い。
A.5 結果の取扱い 等分目盛の直角座標系を用いて,計器から読み取ったトルクと対応する回転数nとの
関係をプロットし,それらの点を近似して滑らかな線を引く。この曲線から,一対のトルクと回転数の値
を読み取り,次の式によって,対応するせん断応力とせん断速度の値に換算する。
せん断応力 歛地 式(A.2)と式(A.5)
せん断速度 最 歛地 式(A.3)と式(A.6)
可能な場合には,等比数列をなす は 最 瘰 湛
をプロットすると,曲線 f( 最
を得る。
この流動曲線が,原点を通る直線となる場合には,粘度は,こう配[すなわち,対をなす任意の値 (
最 ‰歛地 率 最 李 えられる単一の値で表すことができる。
最
曲線が,直線とならない場合には,対応する み取り,比率 最 は 最 歛地替
ん断応力依存粘度[粘度関数 はせん断速度依存粘度[粘度関数 最 地 ロッ
すべての測定値及び計算値を,有効数字3けたまでに丸める。
例えば,
最 42.8 s−1 ; 0.318 Pa・s
13.6 Pa ;燿 23.0℃
――――― [JIS K 7117-2 pdf 8] ―――――
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附属書B(規定) 円すい−平板システム
B.1 システムの特徴 測定システムは,回転する円すいと固定平板又はその逆の場合から成る(附属書B
図1参照)。
円すいと平板とがなす角度は,できる限り小さくすべきで,1°を超えないことが望ましく,どのような
場合も,4°を超えてはならない。角度が1°を超える場合には,このことを試験報告書に記入する。円す
い−平板システムの利点として,そのような小さい角度では,円すい形のすき間で生じるせん断速度は一
定と考えてよい場合がある。
附属書B図1 円すい−平板システムの形状
B.2 計算方法 愀 すなわち, )の場合には,せん断応力及びせん断速度の計算に次の式
適用できる。
3M
(B.1)
2πr3
&
(B.2)
ここに, せん断応力 (Pa)
最 せん断速度 (s−1)
M : トルク (N・m)
r : 円すいの半径 (m)
懿 円すいと平板がなす角度 (rad, 1rad=180°/
角速度 (rad/s)
円すいと平板の接触による摩擦を避けるために,先端を切り取った円すいを用いることがある。この構
造は,試験液が固体粒子を含んでいる場合にも用いられる。
円すい−平板システムは,円すいの回転軸が平板に垂直になるように正確に合わせ,また,円すいの頂
点と平板の接触点を正しく設定(又は先端を切り取った円すいの場合には,すき間を厳密に設定)する必
要がある。
また,試料を円すいと平板の間に適切に充てんすることも重要である(過剰充てん又は充てん不足を避
ける。)。
備考 温度によって,すき間の間隔が変わることも考慮しなければならないであろう。
――――― [JIS K 7117-2 pdf 9] ―――――
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JIS原案作成委員会 構成表
氏名 所属 委員会 分科会
(委員長) 北 野 武 物質工学工業技術研究所 ○ ○
金 綱 久 明 東京家政大学家政学部 ○
金 子 剛 財団法人日本電気用品試験所 ○
峰 松 陽 一 芝浦工業大学名誉教授 ○ ○
中 村 茂 夫 神奈川大学工学部 ○
小 沢 丈 夫 千葉工業大学工学部 ○
久保田 和 久 工学院大学工学部 ○
澤 田 秀 雄 生分解性プラスチック研究会 ○
市 川 昌 彦 財団法人日本品質保証機構 ○ ○
増 田 優 通商産業省基礎産業局 ○
大 嶋 清 治 工業技術院標準部 ○
橋 本 繁 晴 財団法人日本規格協会 ○
阿 部 聡 東京都立産業技術研究所 ○
畠 山 立 子 物質工学工業技術研究所 ○
中 川 英 昭 三菱化学株式会社 ○
川 村 好 宏 三菱樹脂株式会社 ○
村 井 久 純 帝人株式会社 ○
須 賀 茂 雄 スガ試験機株式会社 ○
十 時 稔 株式会社東レリサーチセンター ○
伊 藤 尚 美 株式会社島津製作所 ○
光 井 正 道 株式会社島津製作所 ○
三 原 観 治 株式会社東洋精機製作所 ○ ○
吉 木 健 日本プラスチック工業連盟 ○
岩 崎 良 治 日本ポリオレフィン株式会社 ○
森 田 修 司 宇部興産株式会社 ○
石 野 巌 日本エタノール株式会社 ○
宮 本 勲 株式会社トキメック ○
小 瀬 達 男 財団法人高分子素材センター ○ ○
(関係者) 樋 口 秀 臣 財団法人高分子素材センター ○ ○
(事務局) 三 宅 孝 治 日本プラスチック工業連盟 ○ ○
(文責 久保田 和久)
JIS K 7117-2:1999の引用国際規格 ISO 一覧
- ISO 3219:1993(MOD)
JIS K 7117-2:1999の国際規格 ICS 分類一覧
- 83 : ゴム及びプラスチック工業 > 83.080 : プラスチック > 83.080.01 : プラスチック一般