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1 低価格 高機能 普及型動的粘弾性測定装置 ( レオメーター ) PZ-Rheo NDS-1

2 多様な試料に応じた測定ジグ例 圧縮試験 せん断 ( 固体せん断 ) 試験 曲げ試験 引張試験 温調機能 (-2~1 /25 ) 各種プログラム測定機能 ( 連続 ステップ )

3 装置の主な特長 縦振動式のユニークな普及型の動的粘弾性測定装置 レオメータ 圧縮 せん断 引張 曲げの各試験も使い分けが簡単 液状から ペースト ゲル状 固形物まで高精度の粘りと弾力の測定 微小試料 薄膜 不定形試料にも対応 - 多様なカスタムジグに対応 低価格 ( 基本システム約 3 万 ) で高い汎用性 小型 軽量でラボから現場まで持ち運びが容易

4 ねばり液試料形態による物理特性粘度状ゲル 高粘性測定各種形態試料の力学測定 でねばり 液 体弾固形評価体力固体 圧縮 引張り 曲げ試験で評価

5 荷重静的力学測定 ( 弾性と粘性 ) 固形物の測定 荷重σ フックの法則 σ=e γ 圧縮試験引張り試験曲げ試験 E E(= 弾性率 ) 変位 γ 弾性率とは変位量に対する荷重変化 液状物の測定 ニュートンの法則 σ=η dγ/dt 回転粘度計 細管式粘度計 σ η(= 粘度 ) 変位速度 dγ/dt 粘度とは変位速度に対する荷重変化

6 動的粘弾性測定とは 固形物 液体 変位振動 観測応力位相のずれ スプリング変位に応じた応力 ダッシュポット変位速度に応じた応力 両性質を示す粘弾性体 変位 荷重 時間 変位弾性応力粘性応力観測応力 粘弾性体に正弦波形変位を加えたときの応答 γ 1 ( 弾性成分の応力応答 ) 変位の量に対応 ( 同位相 ) γ 2 ( 粘性成分の応力応答 ) 変位速度に対応 (π/2 進 ) 弾性成分と粘性成分の加算により位相のずれた正弦波形 Voigt Maxwell 粘弾性体のモデル Maxwell 変位 応力 Voigt 荷重 変位 数学的に粘性係数と弾性係数を解析変位を限定した微小振動による非破壊測定粘性と弾性を同時に取得液体から固形物まで同一指標により評価

7 応力応力応力力変位変変位変位変位様々な形状 用途に対応した測定モードと治具 粘弾性解析 ( ロードセル補正及び測定モードド ) 固形ゲル液状フィルム液体薄板応力固形ゲル 液状フィルム液体薄板応位圧縮圧縮引張り剪断曲げ変様々な形態 形状の材料に対応可能実用的な品質評価 判定基準

8 ピエゾアクチュエータを用いた振動生成 セラミック ( 鉛 ジルコニウム チタニウム酸化物 ) 磁 界 電 界 内部磁界 変形 超磁歪素子の変形 ( 磁歪 ) 電気分極 変形アクチュエータ圧電素子の変形 ( 電歪 ) 利点 - 軽量 安価 センサー機能欠点 - セラミック 積層部の破損 薄板 機能複合化 用途限定による高機能装置 Q 荷重検出 積層ピエゾ素子

9 動的粘弾性測定と従来法の関係 3 動的粘粘性 (Pa s) JIS 粘度校正値 (Pa s) 貯蔵弾性性率 (kpa) 2 1Hz 15 5Hz 1Hz 2Hz 3Hz 1 5 E'-1 E'-2 E'-1 E'-15 E'-5 E' 圧縮弾性率 (kpa) JIS 粘度計校正用標準液の動的粘性 (η =G /ω 6μm) シリコンゲルの貯蔵弾性率 E

10 複合機能付きピエゾアクチュエータ ピエゾ素子を組み合わせて多機能化 1 電界印加による変位発生充電 ( 電荷 )- 圧電逆効果 変位発生 2 素子の両端電極から変位検出充電電荷 誘導電荷 3 直列配置の圧電材で荷重検出応力 - 圧電効果 分極 ( 電荷 ) 4 増幅機構により変位振幅を4 倍拡大荷重センサーの高感度化 変位発生 Q Q 変位 応力検出機構付きアクチュエータにより粘弾性測定装置の簡素化

11 ピエゾ式粘弾性測定装置の外観と機能 振動条件 ( 縦振動 ) 周波数 :1.5~5Hz 歪振幅 :1~1μm 1μm 測定荷重 : 最大 5N 温度制御ペルチェ温調機能内蔵 ( 環境温度 -2 ~+1 /25 ) 応用計測プログラム連続測定 ( プログラム温度設定 ) ステップ温度 周波数 歪設定 大振幅のため柔軟材料や液体の測定可小型で設置場所を選ばない試料の取付けが容易 日常の品質管理に有効ピエゾ式動的粘弾性測定装置 PZ-Rheo

12 ユーザーの視点で開発した簡便機能的な計測画面 変形モード 圧縮 引張り 剪断 曲げ 回転( オプション ) 測定モード指定条件 プログラム ( 連続 ステップ ) 測定条件の設定振幅 周波数プログラム設定温度 周波数 振幅 試料形状の設定変形モードに対応 ユーザー設定読込保存 測定開始ボタン 基本測定操作 計測波形の表示結果の適否判断測定値の線形性解析値表示 条件設定開始ボタン測定結果登録 プログラム運転時は自動登録

13 物性の解析を容易にする測定結果表示画面 データの保存 読込表計算プログラムで読込可能測定条件 ノートの追記 測定結果グラフ 粘弾性値及び測定データの登録表示各ポイントの波形データを表示して確認 表示モード変更による解析経時変化 温度変化周波数依存 振幅依存

14 動的粘弾性測定の各種応用例 弾力性 液体調味料 マヨネーズ 26 5 製品 C 45 製品 D 21 4 製品 E 温度 ( ) 弾力性 ケチャップ 製品 X 製品 Y 製品 Z 温度 ( )

15 液状食品試料 2 コロッケのクリームソースヨーグルトの発酵過程 1 弾力性 ねねばり : コーン- 弾力性 : - ねばり : 小麦 - 弾力性.6 : - ねばり 弾力性 ねばばり 弾力性 ねばり 温度 ( ) 時間 ( 分 )

16 畜産水産原料 弾力性 畜魚肉ペースト 牛肉鶏肉豚肉 マグロサケ鯉 温度 ( ) 弾力性 鶏卵 6 3 卵黄 -G 卵白 -G 5 卵黄 -G 卵白 -G 温度 ( ) ねばり

17 各種食品の動的粘弾性による特徴づけ 各種ゲル状食品の粘弾性 豆腐の粘弾性 ねばばり (kpa) 8 1.E+4 硬ゲル状チーズ 羊羹 6 木綿ソーセージ 1.E 液状 手造りケチャップマヨネーズソースおぼろ充填絹 軟ゲル状ゼリー 豆腐 コンニャク ねばり (kpa) 1.E 弾力性 (kpa) 1.E-2 1.E-2 1.E+ 1.E+2 1.E+4 弾力性 (kpa) 粘性と弾性によるマッピング

18 各種食品の動的粘弾性 ねばばり (kp Pa) ねばり 通常醗酵醗酵不良 tanδ= 弾力性 (kpa) 弾力性 炊飯条件の異なるご飯粒粘弾性 発酵条件の異なる納豆粘質物

19 デンプン及びデンプン原料の粘弾性測定 水中での加熱 沈殿したデンプンは不均質に膨潤 ゲル中での加熱 均一な状態で糊化 均質なゲル形成均質なゲル形成 G' (kpa) G' (kpa) デンプン 33% GR W C R P WC 温度 ( ) 6 P デンプン1% 5 S 4 T GR WC R W C 糊化に影響せず 熱安定性の高いゲル ( キサンタンゲル ) 温度 ( ) S

20 粘度 G' モチ米 ゲル分散動的粘弾性測定 (GDVM) によるデンプン評価 モチトウモロコシ Ti Ti Tp ウルチ米 Ti Tp トウモロコシ Ti Tp 小麦 Ti Tp サツマイモ タピオカ Ti Tp ジャガイモ Ti Tp Ti Tp Tp 根茎デンプン モチ種子デンプン 温度 ( ).2 DSC と同等の糊化温度検出 ウルチ種子デンプン モチ種子デンプン at 8 (kpa) G" a) G" at 8 (kp wt% 固形食品を想定 ウルチ種子デンプン G' at 8 (kpa) wt% 液状食品を想定 G' at 8 (kpa) 根茎デンプン

21 ) G"- 8 (kpa) 米粉 GDVM による測定及び応用 12 1 輸入 国産ウルチ国産モチ G'- 8 (kpa) うどん G" "- 8 (kpa) 穀粉 8 小麦粉 6 そば粉 4 米粉 ( ウルチ ) 2 米粉 ( モチ ) G' - 8 (kpa) カマボコ デンプンの高高濃度時弾力性 デンプンの低低濃度時弾力性 S S G デンプンを添加したうどんの弾性率 デンプンを添加したカマボコ弾力性

22 デンプンを添加した食品の粘弾性 15 デンプンの低低濃度時弾力力性 S S G デンプンの高高濃度時弾力力性 デンプンを添加したカマボコ弾力性 デンプンを添加したうどんの弾性率

23 食肉の粘弾性 各種畜肉の比較 各種牛肉の比較 1 8 ねばり (kpa) 5 牛肉鶏肉豚肉 '(KPa) ねばり 外国産国産牛和牛銘柄牛 弾力性 (KPa) 弾力性 (KPa)

24 食肉の物性と価格 2 牛肉 3 豚肉 2 鶏肉 (MPa) (MPa) 2 (kpa) 弾力性 1 弾力性 1 弾力性 価格 ( 円 /1g) 価格 ( 円 /1g) 価格 ( 円 /1g)

25 化成品 日用品の粘弾性 1 1 ハンドクリーム A ハンドクリーム B 貯蔵弾性率 E' (kpa 振幅 (μm) 損失失弾性率 E"((kPa 振幅 (μm) ファンデーション A ファンデーションB 歯磨きクリーム A 歯磨きクリーム B 入れ歯安定剤 A 入れ歯安定剤 B 入れ歯安定剤 C 軟膏 A 軟膏 B ウレタンゲル 1 1 塗布クリーム等 貯蔵弾弾性率 E' (kp Pa 1 損失失弾性率 E"(kPa 1 1 歯磨きクリーム入れ歯安定剤ウレタンゲル 貯蔵弾性率 E'(kPa) 圧縮モード 周波数 (Hz)

26 工業材料の粘弾性 ', G" (kpa a) G' 弾性接着剤 A G' G" tanδ G' (Pa) 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+ 水性塗料 G'-2Hz G'-1Hz G"-2Hz G"-1Hz 時間 ( 分 ) 1E 温度 ( ) E',E E" (MPa) 建築用シール剤 4 2 E'(kPa) E(kPa) 3 E"(kPa) 15 振幅 (um) 経過時間 (hr) 1 5 測定定振幅 (μm) G' (kpa) 時間 ( 分 )

27 各種食品の動的粘弾性 G' (kpa) G' (kpa) コンニャクA 6 コンニャクB コーヒーゼリー 1 充填豆腐 卵豆腐 周波数 (Hz) 12 羊羹 A 1 チーズ B 8 羊羹 B チーズA 6 4 ソーセージ P kpa) G" ( 1.E+4 1.E+3 1.E+2 1.E+1 1.E+ 1.E-1 液状 軟ゲル状 固ゲル状 1.E-2 1E-2 1E-1 1E+ 1E+1 1E+2 1E+3 1E+4 G' (kpa) 粘弾性マッピングによるテクスチャーの特徴づけ 2 ソーセージF 周波数 (Hz) 圧縮モード

28 粘度 G' モチトウモロコシ モチ米 ゲル分散動的粘弾性測定 (GDVM) によるデンプン 穀粉の評価 Ti Ti Tp ウルチ米 Ti Tp トウモロコシ Ti Tp 小麦 Ti Tp サツマイモ タピオカ Ti Tp ジャガイモ Ti Tp Ti Tp Tp 根茎デンプン モチ種子デンプン ウルチ種子デ温度 ( ).2 DSC と同等の糊化温度検出 ンプン モチ種子デンプン at 8 (kpa) G" a) G" at 8 (kp wt% 固形食品 G' at 8 (kpa) wt% 液状食品 G' at 8 (kpa) ウルチ種子デンプン 根茎デンプン

29 ワニスのゲル化測定例 3 分加熱時に E > E シリコン樹脂 (2 液 ) の硬化挙動の測定例樹脂膜の厚み5um 振幅 1um 3Hz セルロースゲルの測定例

30 金属基板上の樹脂塗膜 ( 厚み 1um) の硬化挙動の測定例 ( 測定条件 3Hz, 1um 振幅 )

31 シリコンゲルの動的粘弾性試験例 ( 振幅依存性 )