(57)【要約】【課題】溶融樹脂の成分をわずかに変動させた場合であっても、その変動の影響による溶融樹脂の粘弾性の変化を的確に捉え、この溶融樹脂の粘弾性を簡単かつ精度良く測定することができる樹脂粘弾性測定装置及びその測定方法を提供する。【解決手段】溶融樹脂Ｗを収容し、溶融樹脂を吐出させるための吐出孔１１ｂが形成されたシリンダ１１と、シリンダ１１内の溶融樹脂Ｗを加圧する樹脂加圧手段１２と、を少なくとも備え、吐出孔１１ｂから樹脂加圧手段１２により加圧された溶融樹脂Ｗを吐出させることにより、溶融樹脂Ｗの粘弾性を測定する装置１であって、吐出孔１１ｂは、鉛直方向下方に溶融樹脂Ｗが吐出されるように形成され、吐出孔１１ｂの下方には、吐出された溶融樹脂Ｗの水平方向の断面幅ｂを測定するレーザ測定装置１４をさらに備えてなる。【選択図】図１
2007225302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を加圧して吐出孔から吐出させることにより、前記溶融樹脂の粘弾性を測定するための樹脂粘弾性測定方法であって、
前記溶融樹脂を加圧して前記吐出孔から鉛直方向下方に吐出させる工程と、前記吐出孔の下方において前記吐出孔から吐出させた溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定する工程と、該測定した断面幅に基づいて前記溶融樹脂の粘弾性を算出する工程と、を少なくとも備えることを特徴とする樹脂粘弾性測定方法。
【請求項２】
前記溶融樹脂の断面幅を測定する工程を、前記溶融樹脂の断面幅を、前記溶融樹脂に非接触の状態で測定することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の樹脂粘弾性測定方法。
【請求項３】
前溶融記樹脂の断面幅を測定する工程を、所定の位置において、前記溶融樹脂の吐出に伴い経時的に変化する前記溶融樹脂の断面幅を測定することによって行うことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂粘弾性測定方法。
【請求項４】
前記溶融樹脂が前記吐出孔から吐出してから一定時間経過後の吐出された溶融樹脂の重量を測定する工程をさらに含み、前記溶融樹脂の粘弾性を算出する工程は、前記測定した溶融樹脂の重量をさらに用いて、前記粘弾性を算出するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂粘弾性測定方法。
【請求項５】
溶融樹脂を収容し、該収容した溶融樹脂を吐出させるための吐出孔が形成された樹脂収容手段と、該樹脂収容手段内に収容された溶融樹脂を加圧する樹脂加圧手段と、を少なくとも備え、前記吐出孔から前記樹脂加圧手段により加圧された溶融樹脂を吐出させることにより、前記溶融樹脂の粘弾性を測定するための装置であって、
前記吐出孔は、鉛直方向下方に前記溶融樹脂が吐出されるように形成されており、前記吐出孔の下方には、前記吐出孔から吐出された溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定するための測定手段をさらに備えることを特徴とする樹脂粘弾性測定装置。
【請求項６】
前記樹脂粘弾性測定装置は、前記測定手段により測定された断面幅に基づいて、前記粘弾性を算出する粘弾性算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の樹脂粘弾性測定装置。
【請求項７】
前記測定手段は、前記溶融樹脂の断面幅を前記溶融樹脂と非接触の状態で測定する手段であることを特徴とする請求項５または６に記載の樹脂粘弾性測定装置。
【請求項８】
前記樹脂粘弾性測定装置は、経時的に変化する前記溶融樹脂の断面幅を測定するように前記測定手段の測定タイミングを調整する測定調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の樹脂粘弾性測定装置。
【請求項９】
前記粘弾性測定装置は、前記溶融樹脂が前記吐出孔から吐出してから一定時間経過後の前記吐出された溶融樹脂の重量を測定する樹脂重量測定手段をさらに備え、前記粘弾性算出手段は、前記重量測定手段により測定された重量をさらに用いて、前記粘弾性を算出することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の樹脂粘弾性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融樹脂の粘弾性を測定するための装置及び粘弾性を測定する方法に係り、特に、溶融樹脂の成分を変動させた場合であっても、その溶融樹脂の粘弾性の変化を簡単かつ精度良く測定することができる樹脂粘弾性測定装置及びその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、樹脂の成形性、成形した樹脂製品の品質の管理を行うために、その溶融した樹脂（溶融樹脂）の粘弾性などの流動特性を知ることは重要である。例えば、溶融樹脂の流動特性として粘弾性を例に挙げると、この粘弾性が高い溶融樹脂を用いて発泡成形を行った場合には、樹脂に含まれる気泡が均一に分散されず、発泡時に樹脂は局所的に膨らむことになる。一方、粘弾性の低い溶融樹脂を用いて発泡成形を行った場合には、発泡時に気泡が一体化して得られる成形品の表面外観を著しく損なうことになる。
【０００３】
このように、溶融樹脂の流動特性を把握した上で、溶融樹脂の成形加工を行うことは重要であり、このような溶融樹脂の粘弾性を測定する装置の一例として、一対のパラレルプレート間に溶融樹脂を配置し、ヒータを用いて溶融樹脂の温度制御を行い、さらに、パラレルプレートの下プレートに正弦波の回転振動を与えて、溶融樹脂を介して対向する上プレートに作用するトルクを測定し、このトルクに基づいて溶融樹脂の動的粘弾性を測定する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、樹脂の流動特性を測定する装置として、スロットルダイスが配設されたシリンダと、シリンダ内の試料を押圧するためのプランジャとを備え、シリンダ内の試料をプランジャにより押圧してスロットルダイスから試料を吐出するとともに、該シリンダ内の試料に作用する押圧力及び経過時間に基づいて溶融した試料（溶融樹脂）の流動特性を測定する装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８０４８６号公報
【特許文献２】特開昭５７−４５４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した特許文献１に記載の装置は、一般的に、下プレートから入力された入力エネルギーを、上プレートにおいて測定したトルクから算出される伝達エネルギーと、溶融樹脂において損失される損失エネルギーとにベクトル分解し、これらのエネルギーから溶融樹脂の粘弾性を測定しているものであるが、このような装置の取り扱い及びその測定結果の解釈には、高度な材料力学及び流体力学の知識が要求される。すなわち、このような装置は、溶融樹脂に作用するエネルギーを介して間接的に溶融樹脂の粘弾性を求めるものであり、溶融樹脂の流動の挙動を直接的に捉えて溶融樹脂の粘弾性を求めるものものではない。よって、このような装置を用いて工場等の製造現場において材料管理を行う場合には、専門的な知識を有した操作員を配置する必要があった。
【０００７】
また、上述した特許文献２に記載の装置は、シリンダとプランジャとからなるため、このような装置の取り扱いには専門的な知識は要しないが、溶融樹脂に作用する圧力等に基づいて溶融樹脂の流動特性を求めているので、この場合も、測定結果の解釈にあたっては専門的な知識が必要とされる。
【０００８】
さらに、これらの装置は、特に、溶融樹脂の成分を僅かに変動させた場合には、測定時の測定誤差などの影響もあいまって、その成分の変動に伴う溶融樹脂の粘弾性の変化を顕著に捉えることができないこともあり、溶融樹脂の粘弾性を精度良く測定することが難しかった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、たとえ、溶融樹脂の成分をわずかに変動させた場合であっても、その変動の影響による溶融樹脂の粘弾性の変化を的確に捉え、この溶融樹脂の粘弾性を簡単かつ精度良く測定することができる樹脂粘弾性測定装置及びその測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、鉛直方向に形成された吐出孔から溶融樹脂を吐出させる場合に、この溶融樹脂は、該溶融樹脂の吐出方向と垂直方向に法線応力効果の影響を受け、この法線応力効果の影響により吐出孔から吐出した溶融樹脂の断面は、吐出孔の断面よりも大きくなるダイスウェルの現象に着眼した。そして、発明者らは、この着眼した現象に基づいて多くの実験及び研究を行うことにより、吐出孔から吐出させた溶融樹脂の断面幅から、その溶融樹脂の粘弾性を的確に捉えることができるとの新たな知見を得た。
【００１１】
本発明は、発明者らの新たな知見に基づくものであり、本発明に係る樹脂粘弾性測定方法は、溶融樹脂を加圧して吐出孔から吐出させることにより、前記溶融樹脂の粘弾性を測定するための樹脂粘弾性測定方法であって、前記溶融樹脂を加圧して前記吐出孔から鉛直方向下方に吐出させる工程と、前記吐出孔の下方において前記吐出孔から前記吐出させた溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定する工程と、該測定した断面幅に基づいて前記溶融樹脂の粘弾性を算出する工程と、を少なくとも備えることを特徴としている。
【００１２】
このような粘弾性測定方法によれば、溶融樹脂を加圧して、この加圧した樹脂を吐出孔から鉛直方向下方に吐出させるので、溶融樹脂の吐出方向と垂直方向に作用していた法線応力が、吐出孔から溶融樹脂が吐出されると共に取り除かれるため、吐出直後の溶融樹脂は水平方向に膨らむ。そして、この水平方向に膨らんだ溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定し、断面幅に基づいて溶融樹脂の粘弾性を算出しているので、溶融樹脂の成分をわずかに変動させた場合であっても、その変動の影響による溶融樹脂の粘弾性の変化を的確に捉え、この溶融樹脂の粘弾性を簡単かつ精度良く求めることができる。また、このような方法は、これまでの測定方法に比べて溶融樹脂の断面幅を測定するだけでよいので簡潔であり、高度な専門的な知識を有することなく、溶融樹脂の粘弾性を求めることができる。この結果、この測定した溶融樹脂の粘弾性に基づいて、この溶融樹脂により製造される成形品の品質の良否を予測することができる。
【００１３】
ここで、本発明のいう「溶融樹脂の粘弾性を測定する」とは、この吐出された樹脂の水平方向の断面幅を測定し、この測定した断面幅から粘弾性を算出することであって、この粘弾性の算出は、粘弾性の異なる溶融樹脂同士を区別し評価することができる粘弾性の特性を表す指標、傾向などを求めることが可能なものであれば、特にこの粘弾性の算出方法及びその表現形態は限定されるものではなく、例えば、この粘弾性の算出は、高弾性又は低弾性、低粘度又は低粘性などの段階的な粘弾性の傾向を求めるものであってもよく、溶融樹脂の粘弾性指標（例えば粘弾性係数）として数値化して算出するものであってもよい。そして、この測定対象である溶融樹脂の粘弾性は、予め粘弾性の特性がわかる複数の基準サンプルとなる溶融樹脂の断面幅を測定し、この基準サンプルの断面幅のデータと対比し算出することが好ましい。
【００１４】
ここで、吐出孔から吐出される溶融樹脂の水平方向の断面形状は、溶融樹脂の吐出孔の断面形状に依存するものであり、吐出孔の断面形状は特に限定されるものではないが、この吐出孔の断面形状が円形であることが好ましく、この場合には、この水平方向の断面形状は円形となり、測定すべき溶融樹脂の水平方向の断面幅は、その溶融樹脂の水平方向の直径となる。このような断面形状は精度良く安定して測定することができ、よりバラつきの少ない溶融樹脂の粘弾性を得ることができる。
【００１５】
また、この樹脂の加圧にあたっては、例えば、溶融樹脂に作用する加圧力を一定としてもバラつきのない再現性のある結果を得ることができるが、溶融樹脂の吐出速度の増加に伴い、吐出孔の断面よりも吐出された溶融樹脂の断面が大きくなるパラス効果を考慮すると、吐出速度は、この速度が一定となるように制御されることがより好ましい。
【００１６】
また、溶融樹脂の水平方向の断面幅を、この溶融樹脂の形状を変えることなく測定することができるのであれば、その測定方法は、接触又は非接触のいずれの方法に限定されるものではないが、より好ましくは、この前記溶融樹脂の断面幅を測定する工程は、前記溶融樹脂の断面幅を、前記溶融樹脂に非接触の状態で測定するものである。このように吐出している溶融樹脂は、吐出してからも流動可能であり形状が変動し易いため、非接触の状態で測定すれば、吐出された溶融樹脂の形状に影響を与えることがなく、より正確に溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定することができる。そして、このような非接触状態で溶融樹脂の断面幅を測定する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、吐出孔の下方に吐出された溶融樹脂を挟むように、水平方向に沿ったスリット状のレーザ光を発光する発光手段と、このレーザ光を受光する受光手段とを配置して、この受光されたレーザ光に基づいて溶融樹脂の断面幅を測定してもよく、また、この吐出される溶融樹脂を画像として取り込み、この画像を処理することにより得られたデータに基づいてその断面幅を測定してもよい。
【００１７】
さらに、別の態様としては、吐出孔から吐出された溶融樹脂を膨らんだ状態のまま冷却し、この冷却された樹脂の断面幅を、マイクロメータなどの接触式の測定器を用いて測定してもよい。このように、ダイスウェルにより膨らんだ溶融樹脂を、その形状を保持したまま冷却して凝固することができるので、先に示した非接触による測定方法と同様に、正確に溶融樹脂の断面幅を測定することができる。
【００１８】
そして、前溶融記樹脂の断面幅を測定する工程を、溶融樹脂が吐出孔から吐出してから、所定の時間経過後の断面幅を測定することによって行ってもよく、また、吐出中の溶融樹脂の水平方向の断面幅の最大値を測定することによって行ってもよいが、この溶融樹脂の断面幅を測定する工程は、所定の位置において、前記溶融樹脂の吐出に伴い経時的に変化する前記溶融樹脂の断面幅を測定するものであることが好ましい。このようにして断面幅を測定することにより、溶融樹脂の吐出開始からの経過時間に対する断面幅の変化率、又は吐出物の長さに対する断面幅の変化率を求めることができ、この変化率は、溶融樹脂の粘弾性と密接な相関関係があるため、より精度良く溶融樹脂の粘弾性を求めることができる。
【００１９】
また、この所定の位置は、吐出孔の吐出口から鉛直方向下方１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の位置が好ましく、この範囲であれば、溶融樹脂の膨らみを確認することができるため、溶融樹脂の断面幅と粘弾性との関係を明確に捉えることができる。
【００２０】
さらに、本発明に係る樹脂粘弾性測定方法は、前記溶融樹脂が吐出孔から吐出してから一定時間経過後の吐出された溶融樹脂の重量を測定する工程をさらに含み、前記溶融樹脂の粘弾性を算出する工程は、前記測定した溶融樹脂の重量をさらに用いて、前記粘弾性を算出することが好ましい。このように、測定した溶融樹脂の重量から、溶融樹脂の粘性特性を得ることができ、溶融樹脂の断面幅から弾性特性を得ることができるので、より詳細に樹脂の粘弾性を測定することができ、成分の一部が僅かに相違するような樹脂同士であっても、これら樹脂を区別することができる。
【００２１】
また、この吐出された樹脂の重量の測定方法として、ＪＩＳ規格により規定されている如き、溶融樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定方法を採用してもよく、また、吐出時間の所定の条件を設定してその重量を測定してもよい。
【００２２】
本発明は、さらにこの樹脂粘弾性測定方法を好適に行うための樹脂粘弾性測定装置をも以下に開示する。本発明に係る樹脂粘弾性測定装置は、溶融樹脂を収容し、該収容した溶融樹脂を吐出させるための吐出孔が形成された樹脂収容手段と、該樹脂収容手段内に収容された溶融樹脂を加圧する樹脂加圧手段と、を少なくとも備え、前記吐出孔から前記樹脂加圧手段により加圧された溶融樹脂を吐出させることにより、前記溶融樹脂の粘弾性を測定するための装置であって、前記吐出孔は、鉛直方向下方に前記溶融樹脂が吐出されるように形成されており、前記吐出孔の下方には、前記吐出孔から前記吐出された溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定するための測定手段をさらに備えることを特徴としている。
【００２３】
本発明に係る樹脂粘弾性測定装置によれば、樹脂収容手段内に溶融樹脂を収容し、樹脂加圧手段を用いてこの溶融樹脂を加圧し、溶融樹脂を吐出孔から鉛直方向下方に吐出させる。そして、樹脂収容手段内で吐出方向とは垂直方向において溶融樹脂に作用していた法線応力が、吐出孔から吐出すると共に除かれる。この結果、吐出された溶融樹脂は水平方向に膨らみ、測定装置は水平方向に膨らんだ溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定することができる。
【００２４】
このようにして測定された溶融樹脂の断面幅は、溶融樹脂の粘弾性と相関関係があるため、吐出された溶融樹脂の水平方向の断面幅の測定値から、高度な専門的知識を要することなく簡易的に樹脂の粘弾性を得ることができ、樹脂の粘弾性管理を行うことができる。
【００２５】
また、この樹脂収容手段と樹脂加圧手段との組み合わせとしては、この樹脂収容手段がシリンダであり、樹脂加圧手段がピストンと錘（ウエイト）、またはプランジャと油圧ユニットで構成されてもよい。また、樹脂収容手段及び樹脂加圧手段を組み合わせた装置として、押し出し成形装置、又は射出成形装置を用いてもよく、さらに、溶融時の粘性（ＭＩ値）計測器を利用して、この組み合わせた装置を構成してもよい。
【００２６】
また、樹脂収容手段に収容された溶融樹脂を加熱する加熱手段をさらに設けることが好ましい。このように加熱手段を設けることにより、溶融樹脂の溶融温度を所望の温度に調整することができ、温度変化による樹脂の断面幅の変化を抑えることができる。また、予め溶融樹脂を準備しなくても、樹脂ペレットを樹脂収容手段に投入し、加熱手段により樹脂ペレットを溶融し、樹脂加圧手段を利用して溶融したペレットを混練することも可能となるため、樹脂を溶融する装置を別途設置する必要がないので、計測設備のコンパクト化を図ることができる。また、この加熱手段は、所望の温度に樹脂を加熱することができるのであれば、特に限定されるものではなく、例えば、加熱手段は、電熱線により直接樹脂を加熱する装置、誘導加熱により樹脂収容手段を加熱することにより間接的に樹脂を加熱するような装置であってもよい。
【００２７】
このように測定された溶融樹脂の断面幅から、手動により溶融樹脂の粘弾性を算出してもよいが、より好ましくは、測定手段により測定された断面幅に基づいて、前記粘弾性を算出する粘弾性算出手段をさらに備えることが好ましい。このような算出手段を備えることにより、自動的に粘弾性を求めることができる。
【００２８】
さらに、前記測定手段は、前記溶融樹脂の断面幅を前記溶融樹脂と非接触の状態で測定する手段であることが好ましい。このように、非接触の状態で測定することにより、吐出された溶融樹脂の形状に影響を与えることがなく、より正確に溶融樹脂の水平方向の断面幅を測定することができる。また、この測定手段としては、水平方向に沿ったスリット状のレーザ光を発光する発光手段と、この溶融樹脂を挟んで発光手段と対向配置されレーザ光を受光する受光手段と、を少なくとも備え、受光手段で受光した水平方向のレーザ光から溶融樹脂の断面幅を測定するレーザ測定装置であってもよく、ＣＣＤカメラなどの小型カメラにより、吐出された溶融樹脂を画像として取り込み、この画像を処理することにより溶融樹脂の断面幅を測定する装置などであってもよい。
【００２９】
さらに本発明に係る樹脂粘弾性測定装置は、経時的に変化する前記溶融樹脂の断面幅を測定するように前記測定手段の測定タイミングを調整する測定調整手段をさらに備えることが好ましい。このような測定調整手段により測定手段を調整して、経時的に変化する前記樹脂の断面幅を測定することができるので、より精度良く溶融樹脂の粘弾性を求めることができる。
【００３０】
また、本発明に係る粘弾性測定装置は、前記吐出された溶融樹脂の重量を測定する樹脂重量測定手段をさらに備え、前記粘弾性算出手段は、前記重量測定手段により測定された重量をさらに用いて、前記粘弾性を算出することが好ましい。このような樹脂重量測定手段は、樹脂の重量が測定することができるのであれば、特に限定されるではないが、例えば、メルトフローレート（ＭＦＲ）を測定する装置を用いて、この重量を測定してもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、溶融樹脂の成分をわずかに変動させた場合であっても、その変動の影響による溶融樹脂の粘弾性の変化を的確に捉え、この溶融樹脂の粘弾性を簡単かつ精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図面に基づき本発明に係る樹脂粘弾性を好適に測定することができる装置の一実施形態について、以下に、説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る樹脂粘弾性測定装置の全体構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る樹脂粘弾性測定装置１は、溶融樹脂Ｗを収容するためのシリンダ（樹脂収容手段）１１と、このシリンダ内に収容された溶融樹脂Ｗを加圧するためのピストン１２ａ及びウエイト１２ｂからなる樹脂加圧手段１２と、シリンダ１１内に収容された樹脂を加熱すると共に温度管理を行うヒータ（加熱手段）１３と、を少なくとも備えている。
【００３４】
そして、このシリンダ１１は、さらにシリンダ１１の内部の先端にダイス１１ａを有しており、このダイス１１ａは、収容した溶融樹脂Ｗを吐出させるための吐出孔１１ｂを有している。また、この吐出孔１１ｂは、鉛直方向下方に溶融樹脂Ｗが吐出されるように形成されており、この吐出孔１１ｂの吐出流路の断面形状は円形となっている。さらに、この樹脂粘弾性測定装置１は、この吐出孔１１ｂの下方に、具体的には吐出孔１１ｂの吐出口１１ｃから下方１ｍｍ〜１０ｍｍの位置に、吐出孔１１ｂから吐出された溶融樹脂Ｗの水平方向の断面幅ｂを測定するためのレーザ測定装置（測定手段）１４をさらに備えている。
【００３５】
このレーザ測定装置１４は、水平方向に沿ったスリット状のレーザ光を発光する発光手段１４ａと、この発光したレーザ光を受光する受光手段１４ｂとを備えており、この発光手段１４ａと受光手段１４ｂとは、吐出孔１１ｂから吐出された溶融樹脂Ｗを挟んで溶融樹脂Ｗと接触しないように対向配置されている。そして、この受光手段１４ｂが受光したレーザ光に基づいて、レーザ測定装置１４は、溶融樹脂Ｗに非接触の状態で、溶融樹脂Ｗの水平方向の断面幅ｂのデータを後述する処理装置２０に出力するようになっている。なお、ここでは、処理装置２０に出力しているが、この断面幅ｂを操作者に示すように表示器（図示せず）に出力してもよい。
【００３６】
さらに、この樹脂粘弾性測定装置１は、処理装置２０をさらに備えている。処理装置２０は、レーザ測定装置１４の測定タイミングを調整するための信号を出力すると共に、レーザ測定装置１４から出力された溶融樹脂Ｗの水平方向の断面幅のデータを入力し、このデータから粘弾性を演算し出力するように構成されており、この装置２０は、レーザ測定装置１４の測定タイミングの決定、溶融樹脂Ｗの粘弾性の算出等を行うＣＰＵなどから構成された演算装置（図示せず）と、演算装置により得られたデータ、基準となる溶融樹脂の粘弾性のデータなどの各種データを記憶するＲＡＭ，ＲＯＭなどから構成された記憶装置（図示せず）と、を主に備えている。
【００３７】
そして、この演算装置は、図１に示すように、経時的に変化する溶融樹脂の断面幅を測定するようにレーザ測定装置１４の測定タイミングを調整する測定調整手段２１と、レーザ測定装置１４により測定された溶融樹脂の水平方向の断面幅に基づいて粘弾性を算出する粘弾性算出手段２２とを備えている。
【００３８】
測定調整手段２１は、吐出孔から吐出した溶融樹脂の吐出開始の時刻が入力されるように構成されており、この時刻にあわせて、所定時間間隔ごとに、経時的に変化する溶融樹脂の断面幅を測定するようにレーザ測定装置１４の測定タイミングを調整するように構成されている。なお、この溶融樹脂の吐出開始は、例えば、レーザ検出計を吐出孔近傍に配置し、この検出計により吐出口から吐出する樹脂を検出することにより求めてもよく、また、吐出孔から吐出される樹脂を切断するタイミングを利用して、開始時刻を求めてもよい。
【００３９】
さらに、粘弾性算出手段２２は、レーザ測定装置１４により計測された溶融樹脂Ｗの水平方向の断面幅ｂから、時間経過に伴う断面幅の変化率などを算出し、この算出したデータに基づいて溶融樹脂Ｗの粘弾性の傾向、指標などを求めるように構成されている。
【００４０】
このようにして構成された樹脂粘弾性測定装置１の動作について説明する。
図１に示すように、まず、シリンダ１１内に溶融樹脂Ｗを収容し、この溶融樹脂が所定の温度になるまで、ヒータ１３を用いてこの溶融樹脂Ｗの温度調整を行う。尚、このシリンダ１１内において、溶融前の樹脂材料を構成するペレットを投入し、ヒータ１３によりこれらのペレットを加熱して溶融樹脂を生成してもよい。
【００４１】
次に、シリンダ１１内に収容された溶融樹脂Ｗを加圧するためのピストン１２ａ及びウエイト１２ｂを用いて溶融樹脂Ｗを加圧し、溶融樹脂Ｗを吐出孔１１ｂから鉛直方向下方に吐出させる。このとき、シリンダ１１内で、吐出方向とは垂直方向において溶融樹脂に法線応力が作用し、この作用していた法線応力が吐出孔１１ｂから溶融樹脂が吐出すると共に取り除かれるため、この溶融樹脂は水平方向に膨らむ。
【００４２】
そして、この水平方向に膨らんだ溶融樹脂の断面幅（この場合は直径）を、この溶融樹脂に非接触の状態で、レーザ測定装置１４が測定する。具体的には、レーザ測定装置１４は、処理装置２０の測定調整手段２１からの信号に基づいて、溶融樹脂が吐出孔１１ｂから吐出開始してから経時的に変化する溶融樹脂の断面を測定する。この測定結果から、粘弾性算出手段２２は、レーザ測定装置１４により計測された溶融樹脂Ｗの水平方向の断面幅から、先に示すようにして溶融樹脂Ｗの粘弾性の傾向、指標などの溶融樹脂Ｗの粘弾性を算出する。
【００４３】
このようにして測定された溶融樹脂の断面幅は、溶融樹脂の粘弾性と相関があるため、吐出された溶融樹脂の水平方向の断面幅の測定値から、高度な専門的知識を要することなく簡易的に樹脂の粘弾性を得ることができ、樹脂の粘弾性管理を行うことができる。すなわち、この算出した溶融樹脂の粘弾性は、予め粘弾性の特性がわかる複数の基準サンプル（基準となる溶融樹脂）の断面幅を同じようにして測定し、この基準サンプルの断面幅から得られる粘弾性と、評価対象となる溶融樹脂の粘弾性とを対比することにより評価することができ、このようにして評価することにより、溶融樹脂の成分をわずかに変動させた場合であっても、その変動の影響による溶融樹脂の粘弾性の変化を的確に捉えることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、粘弾性算出手段２２は、測定された溶融樹脂の水平方向の断面幅の経時的な変化に基づいて粘弾性を算出したが、粘弾性測定装置１が、記溶融樹脂が前記吐出孔から吐出してから一定時間経過後の吐出された溶融樹脂の重量を測定する重量測定装置（樹脂重量測定装置（図示せず））をさらに備え、粘弾性算出手段２２が、重量測定装置により測定された重量と、レーザ測定装置１４により測定された溶融樹脂の水平方向の断面幅とに基づいて、この溶融樹脂Ｗの粘弾性を算出してもよい。
【００４５】
この場合は、この射出された溶融樹脂の重量が溶融樹脂の粘度特性に依存する傾向があり、この測定された断面幅が溶融樹脂の弾性特性に依存する傾向があるため、より詳細に樹脂の粘弾性を測定することができ、成分の一部が僅かに相違するような樹脂同士であっても、これら樹脂を区別することができる。
【００４６】
尚、本実施形態では、粘弾性算出手段２２により溶融樹脂Ｗの粘弾性を算出したが、例えば、時間経過に伴う溶融樹脂の最大断面幅を測定者が記録をし、この最大断面幅にもとづいて、その溶融樹脂の粘弾性を求めるようにしてもよい。
【実施例】
【００４７】
以下に本実施形態に係る樹脂粘弾性測定装置を以下の実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
＜測定樹脂＞
超高分子を４ｗｔ％含むスチレン系熱可塑性エラストマーからなる樹脂Ａを準備した。また、この樹脂Ａに比べ超高分子を０．０４ｗｔ％増量した樹脂Ｂを準備した。
【００４８】
＜測定方法＞
図１に示す如き装置を用いて、溶融した樹脂Ａ，Ｂの測定を３回行った。シリンダ１１のバレル径が９．９５ｍｍ、吐出孔１１ｂの口径ｄが２．０９５ｍｍ、吐出方向の吐出孔長さｌが８ｍｍのシリンダ１１に、溶融した樹脂Ａ又はＢを投入し、ヒータ１３により樹脂の温度を１７０℃に保持した。さらに、シリンダ１１内にピストン１２ａを配置し、そのピストン１２ａを介してシリンダ１１内の溶融樹脂を加圧すべく、ピストン１２ａの上方端に５ｋｇのウエイト１２ｂを載置し、この加圧により吐出孔から鉛直方向下方に樹脂を吐出させた。そして、ピストン１２ａの下降位置が所定の位置になったときに、オートカッタを用いて、一旦吐出した樹脂を切断し、その後の吐出孔の下方において非接触で計測できるレーザ測定装置１４を用い、シリンダ１１の下降量に合わせて、溶融樹脂の吐出に伴い経時的に変化する溶融樹脂の水平方向の断面幅ｂを一定時間間隔毎に１０点測定した。この結果を図２に示す。さらに、これらの時間変化に伴う断面の変化率（図２に示した各測定点の近似直線の勾配に相当）を算出した。この結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2007225302.tif 000003
【００５０】
（比較例１）
図５に示す装置７０を用いて、常法により、実施例１と同じ溶融樹脂Ａ，Ｂの粘弾性を測定した。具体的には直径３０ｍｍの一対のパラレルプレート７１を間隔１ｍｍで対向させ、この対抗したプレート間に１７５℃に加熱した溶融樹脂Ｗ（溶融樹脂Ａ又はＢ）を配置し、印加歪５％、窒素ガス雰囲気中の条件において、下プレート７１ａを０．２〜２０Ｈｚの周波数で回転させ、この周波数の変化に伴い上プレート７１ｂに作用するトルクを検出し、このトルクから溶融樹脂Ｗの貯蔵弾性率及び損失弾性率を常法で２回測定した。また、この周波数の変化に伴う溶融樹脂の粘度もあわせて測定した。これら樹脂Ａ，Ｂそれぞれの結果を図３（ａ）（ｂ）に示す。なお、貯蔵弾性率と損失弾性率との高周波側の交点が、これら溶融樹脂Ａ，Ｂの粘弾性に関連する値となっている。また、図３（ａ），（ｂ）の横軸は、周波数を角速度ωに換算した値である。
【００５１】
＜成形試験＞
溶融樹脂Ａ及びＢを用いて型枠内に射出成形を行い、成形した製品の品質を確認した。
【００５２】
（結果１）
図２，表１からも明らかなように、実施例１の如く異なる組成の溶融樹脂Ａ及びＢの近似直線は重なることはなく、断面幅の変化率（直線の勾配）は相違していた。しかし、図３（ａ），（ｂ）に示すように、貯蔵弾性率と損失弾性率との高周波側の交点における周波数の値（粘弾性に関連する値）は、この溶融樹脂Ａ及びＢいずれも略同じ値となった。また、成形試験において、溶融樹脂Ａ及びＢを用いて成形した製品には、溶融樹脂の粘弾性の相違による成形品表面に発生する凹凸外観不良や成形品内部の発泡層内の裂断等の品質の相違が確認できた。
【００５３】
（考察１）
結果１に示すように、溶融樹脂Ａ，Ｂは、粘弾性の特性に違いがあり、この違いが、実施例１の如く溶融樹脂の水平方向の断面幅ｂの時間変化に伴う断面幅の変化率（図１に示す直線の勾配に相当）にあらわれたと考えられる。よって、溶融樹脂の水平方向の断面幅ｂは、溶融樹脂の粘弾性に相関があり、この算出した変化率は、溶融樹脂Ａ，Ｂの粘弾性の指標として用いることができ、この測定した断面幅ｂから粘弾性係数を算出することも可能であると考えられる。また、ここでは、変化率を求めたが、断面幅ｂと溶融樹脂の粘弾性に相関があることから、所定の時刻において測定した断面幅ｂから、溶融樹脂の粘弾性を算出することも可能であると考えられる。
【００５４】
（実施例２）
＜測定樹脂＞
測定する溶融樹脂の主材として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリオレフィン系軟質樹脂（ＴＰＯ）、クリアレン樹脂（ＳＢＣ）とを混合し、さらにこの樹脂に、５種類の異なる成分の添加物を添加して、溶融した樹脂Ｃ〜Ｊを生成した。尚、この樹脂Ｃ〜Ｊの樹脂は、上記５種類の成分のうち２つの成分の添加物の量を、各成分の１ｗｔ％変動させたものである。
【００５５】
＜測定方法＞
実施例１と同じようにして、吐出された樹脂の水平方向の断面幅（スエル）を１０回測定した。さらに、溶融樹脂Ｃ〜Ｊのそれぞれに対してこの断面幅の測定時と同じ条件で、吐出孔から吐出させ、ピストン先端が所定位置に達したところで、吐出孔先端から吐出した樹脂をカットし、さらに一定時間経過後、さらに吐出孔から溶融樹脂を吐出させ、オートカッタにより吐出孔近傍の溶融樹脂をカットし、その溶融樹脂の重量を測定した。そして、この１０回測定した断面幅の平均値を算出すると共に、これらの測定した重量からメルトフローレート（ＭＦＲ）の逆数（ＭＦＲ−１）を算出し、これらの算出した結果を溶融樹脂の粘弾性として出力した。この結果を図４に示す。尚、図４に示す樹脂Ｃ〜Ｊの円領域は、この繰り返し行った測定結果のバラつきの範囲を含む領域であり、測定したデータの９５％が含まれる領域（９５％信頼区間）である。また、この溶融樹脂のＭＦＲの逆数が溶融樹脂の粘度特性に依存し、この値が大きいと緩和時間が長い傾向があり、一方、測定された断面幅が溶融樹脂の弾性特性に依存し、この値が大きいと緩和時間が長い傾向があるため、この傾向を図４にあわせて示した。
【００５６】
＜評価試験＞
これらの樹脂Ｃ〜Ｊを用いて、部品の成形を行い、その成形品の品質確認を行った。
【００５７】
（比較例２）
比較例１と同じ方法で、実施例２において使用した樹脂と同じ樹脂Ｃ〜Ｊについて、粘弾性の測定を行った。
【００５８】
（結果２）
図４に示すように、樹脂の成分をわずかに変化させた溶融樹脂Ｃ〜Ｊの粘弾性を示す領域は、重なることはなかった。しかし、比較例２の如き方法では、溶融樹脂Ｃ〜Ｊすべて、溶融樹脂の粘弾性の指標は、略同じ値となった。尚、評価試験の結果、これらのうち溶融樹脂Ｉ，Ｊを用いて部品を成形した際には、特にその成形品の品質に不良が発生した。
【００５９】
（考察２）
結果２から、図４に示すように、溶融樹脂の断面幅とＭＦＲ−１の二軸マップを用いると、溶融樹脂の成分をわずかに変動させた場合であっても、その変動の影響による溶融樹脂の粘弾性の変化をさらに的確に捉え、この溶融樹脂の粘弾性を簡単かつ精度良く測定することができると考えられる。この結果、このようなマップに基づいて、成形品の良品質範囲と対応する樹脂の判定が可能であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態に係る樹脂粘弾性測定装置の全体構成図。
【図２】実施例１による溶融樹脂の粘弾性を示した図。
【図３】比較例１による溶融樹脂の粘弾性を示した図。
【図４】実施例２による溶融樹脂の粘弾性を示した図。
【図５】従来の樹脂粘弾性測定装置の要部拡大図。
【符号の説明】
【００６１】
１：樹脂粘弾性測定装置，１１：シリンダ（樹脂収容手段），１１ａ：吐出孔，１２：樹脂加圧手段，１２ａ：ピストン，１２ｂ：ウエイト，１３：ヒータ（加熱手段），１４：レーザ測定装置（測定手段），１４ａ：発光手段，２０：処理装置，２１：測定調整手段，２２：粘弾性算出手段，ｂ：溶融樹脂の水平方向の断面幅，Ｗ：溶融樹脂
【図１】
2007225302.tif 000004
【図２】
2007225302.tif 000005
【図３】
2007225302.tif 000006
【図４】
2007225302.tif 000007
【図５】
2007225302.tif 000008