キャピラリー流動におけるETFE/PSの液-液界面スリップ挙動	

Polymer-polymer Interfacial slip behavior of ETFE/PS in capillary flow	

(山形大院)	 ◯(学)伊藤拓哉、(正)Sathish K. Sukumaran、(正)杉本昌隆、	 
(旭硝子)	 小寺省吾	 	 	 Abstract: We investigated an interfacial slip in ethylene-tetrafluoroethylene/PS coaxial flow and wall slip inETFE, PS by a capillary rheometer. The critical for stress wall slip of ETFE and PS was 9.3×104 Pa and 5.3×104
Pa, respectively and critical stress for interfacial slip of ETFE/PS was 9.0×103 Pa. 	

keywords: Interfacial slip, wall slip, ETFE, PS	!

緒言	 	 我々の身の回りにあるフィルム製品の多くは、異なる樹脂どうしを重ねた多層フィルムとして成形されている。この成形方法としてコーティング法、ラミネート法、共押出法等が挙げられるが、共押出法では一度の工程で樹脂を重ねることが出来るためコストダウンに繋がり、また層の厚みを制御しやすいことが利点として挙げられる。欠点として、しばしば樹脂と樹脂の界!
このような液-液界面スリップの研究は、従来回転型レオメータやスライディングレオメータで測定されていたが、このような測定方法では実際の成形に相当する高せん断側での液-液界面スリップ速度の測定が困難であった。近年、小室らによりキャピラリーレオメータを用いた液液界面スリップの測定方法が提案された1),2)。	 

こる滑り(液-液界面スリップ)の可能性が挙げら

フッ素樹脂に関する界面スリップの研究は過去にも行われている3)が、高せん断領域における液-液界面スリップ挙動の報告例は極端に少ない。本研究ではフッ素樹脂の中でも比較的融点が低く、成形加工性に優れたエチレン-テトラフれる。液-液界面スリップに関する研究は過去にルオロエチレン共重合体(ETFE)と、ポリスチレ

PP, PS, HDPE等汎用プラスチックスで多く行わン(PS)を用いて高せん断領域における液-液界面れており、界面で流速の不連続が生じ(図1)、こスリップ速度の測定を行った。	 

れが原因で界面荒れが生じたと報告されている1)。	 

実験方法	 

面で荒れが生じ、品質(見た目)の悪化や機械物性の低下を引き起こすことがある。この界面荒れの原因の一つとして、樹脂どうしの界面で起!
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!	 本研究では、低融点ETFE(旭硝子製,Tm=約190℃)と、PS(PSジャパン製,G9305)の2種類の試料を使用し、温度260℃における壁面スリップ速度測定と液-液界面スリップ測定を行った。液液界面スリップの試験では、内層にETFE、外層にPSを使用した。各サンプルの粘度曲線を図2

図1. a Cross section of PP coated with PS and bflow velocity profile during two-phase coaxial flow1).に示す。外層のサンプル(PS)の粘度が内層

Takuya Ito*, Masataka SUGIMOTO ,	層を包み込む”包み込み現象”が生じ、液-液界面

Sathish K. SUKUMARAN, and Seigo Kotera.	の測定が不可能になってしまうが、粘度測定のGraduate school of polymer Science and

結果より広いせん断領域で外層(PS)の方が内層Engineering, Yamagata University,	

Yonezawa, Yamagata, 992-8510, Japan	

E-mail: Ito@ckpss.yz.yamagata-u.ac.jp	

(ETFE)の粘度より高ければ、低粘度層が高粘度(ETFE)の粘度よりも約2倍程度低い値を示した

ため、本研究で使用したPSはETFEを包み込まなであった。PP/PSにおいて、壁面でのスリップがいサンプルであることが推測できる。	 

発生する臨界応力値よりも、液-液界面でスリップが発生するときの臨界応力値の方が約10-1倍

410T=260℃

ETFE	 となることが知られており1)、ほぼ同等な結果|η∗ | /Pa・sが得られた。	 
3PS

102

1010-1100

ω / rads-1

101102

図2. The complex viscosity |η*| of ETFE and PS(T=260℃)

スリップ測定はキャピラリーレオメーター(東洋精機製作所株式会社、キャピログラフ)を用い、ダイは壁面スリップはL/D=20(D=1.0, 1.5,!
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Vs-w, Vs-i /mms -1!
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35
30
PS

25
20

ETFE

15
1050

ETFE/PS
02x104 4x104

6x104

8x104 1x105 1.2x10 5 1.4x10 5 1.6x10 5σ , σ /Pawi

図4. Wall slip Vs-w of ETFE, PS and interfacial slip Vs-i ofETFE/PS at 260℃.

2.0mm)	 、液-液界面スリップの測定にはL/D=40(D=1.0, 1.5, 2.0mm)を使用した。界面スリッ
プ速度測定用の試料として、外径がキャピラリー

また、過去の研究(PP/PS)では界面スリップ速度

レオメータの炉体の直径(室温時9.55mm)にちょ

Vs-iのσi依存性はべき乗則(Vs-i=Kσim)に従い、べうど収まるように調整された2層円心棒(内き乗則次数mがσi=2.0×104Paにおいて3から2に変層:ETFE(9.1~9.2 mm), 外層:PS(0.1~0.2 mm))を作化し、界面荒れが生じたと報告されている1)。

製した。この試料を用いて液-液界面スリップ測定を行った。液-液界面スリップ測定の算出式と今後この関係性について詳細に検討する。	 

して、式1に示す修正Mooney法1)を使用した。	 

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QET F E/P S
Vs i
1=+ 3
⇡Ri3RiiZi

02(dVET F E)ddr(1)

ここでQETFE/PSは流量、Riは内層ETFEの半径、Vs-iは界面スリップ速度、σiは界面応力を示す。	 

!

結果と考察	 	 本予稿では各サンプルにおけるスリップ速度測定の結果を示す。図4に温度260℃におけるPS,ETFEと壁面でのスリップ速度Vs-w、ETFE/PS界面でのスリップ速度Vs-iを示す。壁面でスリップが発生する臨界応力値は、PSは5.3×104Pa、ETFEは9.3×104Paであった。一方、ETFE/PS界面でスリップが発生する臨界応力値は約9.0×103Pa!

結言	 
液-液臨界スリップが発生する臨界応力値(約9.0×103Pa)は、ETFEが壁面でスリップをするときの臨界応力値(9.3×104Pa)よりも約10-1倍となる値であった。	 

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参考文献	 
1)R. Komuro, S. K. Sukumaran, M. Sugimoto , K.
Koyama Rheol Acta, 42, 23-30 (2014)	

2)R. Komuro, S. K. Sukumaran, M. Sugimoto , K.
Koyama J. Society of Rheology, Japan, 42, 151-156(2014)	

3)P. C. Lee, H. E. Park, D. C. Morse and C. W.
Macosko J. Rheol , 53, 893-915 (2009)