ゴム加工性試験機RPA2000は，ゴムコンパウンドのさまざまな加工性評価に用いられています。密閉式バイコニカル型ダイ（図1）によって、未加硫・加硫ゴム両方の測定が可能であり、未加硫→加硫中→加硫後のゴムの動的特性を連続的に測定できます（図2）。また、大振幅振動せん断（LAOS：Large Amplitude Oscillatory Shear）領域における動的粘弾性測定および解析も可能です。
未加硫ゴムの流動性は一般にムーニー粘度で表示されますが、これは特定のせん断速度での粘度であり、あくまでも流動性の大まかな目安とすべきです。未加硫ゴム加工における速度領域を図3に示します。各工程での流動性を予測するためには、広いせん断速度域での粘度を測定する必要があります。
カーボンブラックに代表されるフィラー分散の度合いは、ゴムの加工性・物性・耐久性に大きく影響を及ぼすので、フィラー分散性の評価は重要です。未加硫ゴムのPayne効果については、ASTM D8059 – 16「Standard Test Method for Rubber Compounds―Measurement of Unvulcanized Dynamic Strain Softening (Payne Effect) Using Sealed Cavity Rotorless Shear Rheometers」に規定されており、RPA2000を用いて測定・評価可能です。
RPA2000の装置の概要を表1に示します。本機構における測定事例として、RPA2000を用いた周波数依存性測定、ひずみ依存性測定および温度依存性測定について紹介します。
| 装置名 | Alpha Technologies社製 RPA2000 |
|---|---|
| 温度範囲 | 室温 〜 230 ℃ |
| 測定モード | 振動モード（せん断） |
| 周波数 | 2×10-3 Hz 〜 50 Hz |
| ひずみ | ±0.07 % 〜 ±1255 % |
| ジオメトリー | 密閉式バイコニカル型ダイ |
| サンプル容量 | 4.5 cm3 |
| 試験規格 | ASTM D6204, ASTM D6601, ASTM D8059, ISO 6502, ISO 13145 他 |
| 測定項目 | 動的せん断複素弾性率 G* 動的せん断貯蔵弾性率 G’ 動的せん断損失弾性率 G” 損失正接 tanδ 複素粘度 η* 他 |
| 代表的な測定内容 | 周波数依存性・ひずみ依存性・せん断速度依存性測定・応力緩和測定・LAOS測定および解析 他 |
測定事例1 周波数依存性測定
ひずみと温度を一定にし、サンプルの動的特性の周波数依存性を測定
測定事例2 ひずみ依存性測定
周波数と温度を一定にし、サンプルの動的特性のひずみ依存性を測定
測定事例3 温度依存性測定
周波数とひずみを一定にし、サンプルの動的特性の温度依存性を測定
[1] レオロジー工学とその応用技術、中江利昭 監、2001、フジ・テクノシステム、p.389
