粘弾性 レオロジー 書籍
 
No.1846
官能評価活用ノウハウ・ 感覚の定量化・数値化手法
 

◎ 試料の構造上 何が変わると,測定結果のどの部分がどのように変わり,それはなぜなのか ?
    粘弾性特性データを製品開発や品質管理に活用する”ノウハウ”を解説!

《高分子、コーティング剤、粘・接着、ガラス、化粧品、食品における》

動的粘弾性チャートの解釈事例集

-最適な組成・構造の検討、適切な製造方法の確立、不良品の原因解明、ヒトの感覚の客観的評価-

発 刊:2016年1月29日  体 裁:A4判 399頁  定 価:80,000円(税抜)  ISBN:978-4-86104-608-7


■ 執筆者(敬称略)

九州大学 田中敬二 (株)JSOL 小沢拓
山梨大学 伊藤安海 上田レオロジー評価研究所 上田隆宣
大阪大学 井上正志 (株)SMS 新保實
東京工業大学 塩谷正俊 県立広島大学 杉山寿美
新日鉄住金化学(株) 横山直樹 山形大学 杉本昌隆
長岡技術科学大学 河原成元 (株)日産アーク 清水悟史
岡山県工業技術センター 岩蕗仁 東洋大学 清田佳美
高級アルコール工業(株) 川合清隆 岐阜大学 西津貴久
兵庫県立大学 吉村美紀 東京工業大学 赤坂修一
静岡大学 久保野敦史 三重大学 川口正美
(国研)産業技術総合研究所 宮島達也 名古屋市工業研究所 足立廣正
京都大学 宮本嘉久 (株)日立ハイテクサイエンス 大久保信明
(株)アントンパール・ジャパン 宮本圭介 (株)プライムポリマー 大槻安彦
酪農学園大学 金田勇 山形大学 滝本淳一
森永製菓(株) 窪孝雄 九州大学 巽大輔
神戸大学 菰田悦之 クラシエホームプロダクツ(株) 中川泰治
名古屋大学 荒井政大 東京工業大学 中嶋健
日本エイアンドエル(株) 今井昭夫 福井大学 田上秀一
埼玉大学 坂井建宣 花王(株) 田村英子
新潟大学 坂本信 愛知教育大学 筒井和美
(株)三井化学分析センター 笹倉真一 東洋ゴム工業(株) 日野理
東大阪市立産業技術支援センター 山元和彦 大阪府立大学 平井義彦
三重県工業研究所 山ア栄次 慶應義塾大学 堀田篤
東京工科大学 柴田雅史 (地独)東京都立産業技術研究センター 柚木俊二
伊那食品工業(株) 酒井武彦 近畿大学 鈴木高広
長岡工業高等専門学校 小出学 東亞合成(株) 木晃
東京海洋大学 小川廣男 ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株) 野雅嘉
福井大学 植松英之    

■ 目  次

第1章 測定を始める前に

第2章 新しい動的粘弾性の測定法,シミュレーション

第3章 高分子、複合材料の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例

第4章 動的粘弾性測定データを活用した成形、加工プロセスの条件設定、評価

第5章 ペースト、コーティング剤、粘・接着剤の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例

第6章 ガラスの動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例

第7章 食品の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例

第8章 香粧品の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例

第9章 生体組織の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例


◇第1章 測定を始める前に◇

1節 動的粘弾性測定の種類・特徴・注意点
1.動的粘弾性測定の「動的」とは
2.変形様式について
3.ずり測定に用いる治具について
4.動的粘弾性測定に用いる歪み量の求め方
5.動的粘弾性測定における注意点
 5.1 ギャップ間隔と測定試料
 5.2 昇温速度
6.動的粘弾性測定
 6.1 温度分散測定
 6.2 周波数分散測定

2節 マスターカーブの書き方、読み方
1.合成波形による動的粘弾性測定
2.マスターカーブを描く
3.高分子液体とWLF式
4.高分子固体
5.分散性評価としてのマスターカーブ
6.マスターカーブの見方

3節 高分子、複合材料の動的粘弾性測定とデータの見方
1.分子量の影響
2.架橋の影響
3.結晶性と結晶形態
4.ポリマーブレンド
5.可塑化の影響
6.分子配向の影響
7.複合材料における強化材の影響
8.熱硬化性樹脂の硬化過程における粘弾性挙動と硬化度の影響

4節 サスペンション、エマルションの動的粘弾性測定とデータの見方
1.分散系の定義
2.粘弾性測定装置
 2.1 粘弾性測定装置の種類
 2.2 レオメータのタイプ
 2.3 ジオメトリの選定
3.試料のセットの仕方
 3.1 試料量
 3.2 試料を押し潰す速度と荷重
 3.3 構造の再構築
4.分散系のレオロジー的性質に影響する因子
 4.1 エマルション
 4.2 サスペンションの傾向
5.粘弾性測定データ事例
 5.1 フロー測定−せん断速度とアプリケーションの関係−フロー測定事例
 5.2 エマルションの粘弾性評価
 5.3 サスペンションの粘弾性評


 


◇第2章 新しい動的粘弾性の測定法,シミュレーション ◇

1節 顕微インデンターによる粘弾特性の評価
1.顕微インデンターの原理
2.顕微インデンテーション法の理論
 2.1 弾性、塑性、粘弾性の定量分離
 2.2 レオロジー解析
 2.3 粘弾性変形挙動の定式化(べき乗則)
3.測定事例
 3.1 クリープコンプライアンス(レオロジー)
 3.2 クリープ曲線の定式化(べき乗則)

2節 AFMによる動的な「粘弾性」パラメーターの測定
1.ナノ力学物性計測ツールとしての原子間力顕微鏡
2.従来法との比較
3.AFMによるナノ粘弾性計測の原理
4.AFMによるナノ粘弾性計測の実例

3節 微小領域の粘弾性測定法
1.粘弾性特性の評価
2.環境制御ナノインデンター
3.ナノ粘弾性測定法
 3.1 フィルム材での温度分散測定
 3.2 樹脂劣化材におけるナノ粘弾性測定
 3.3 球形ナノ粘弾性法

4節 光ピンセットに基づく局所領域の動的粘弾性測定
1.光ピンセット
 1.1 原理
 1.2 測定装置
2.超分子ヒドロゲルの測定・解析事例
 2.1 超分子ヒドロゲルの調製
 2.2 局所領域における動的粘弾性
 2.3 階層構造との関係

5節 流動計算による動的粘性率の評価とその応用
1.動的粘弾性測定データに及ぼすサンプルのはみ出し部の影響
 1.1 計算方法および粘弾性流動計算を用いた動的粘弾性データの算出方法
 1.2 貯蔵弾性率および損失弾性率に対するはみ出し部の大きさの影響
2.平行平板型レオメータ用カップ型ジグの評価
 2.1 計算モデルおよび計算方法
 2.2 カップ型ジグの導入が測定データに及ぼす影響

6節 分子動力学による物質の粘弾係数計算法
1.分子動力学とは
2.何故粘性係数なのか?
3.線形応答理論の導出
4.粘弾性および粘性係数計算法とグリーン・久保公式
5.液体アルゴンの粘性係数計算

7節 高分子の粘弾性特性のシミュレーション
1.シミュレーション理論
2.計算事例


◇第3章 高分子、複合材料の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例◇

1節 高分子の粘弾性と分子運動
1.線形粘弾性の現象論
 1.1 緩和弾性率と重ね合わせの原理
 1.2 応力光学則 
2.分子理論
 2.1 応力表式
 2.2 バネビーズ模型
 2.3 濃度依存性
 2.4 無定形高分子のガラス転移領域と修正応力光学則
 2.5 高分子固体の粘弾性と分子運動
3.測定事例
 3.1 高分子溶液
 3.2 無定形高分子のガラス転移領域

2節 高分子の動的粘弾性と静的粘弾性
1.静的粘弾性
2.動的粘弾性
3.動的粘弾性試験から粘弾性パラメータの求め方
4.粘弾性パラメータの相互変換について

3節 高分子の線形粘弾性のシミュレーション
1.MD シミュレーションによる計算例
2.スリップリンクモデルでの計算例

4節 動的粘弾性測定による高分子の結晶成長過程解析
1.水晶振動子マイクロバランスによる界面粘弾性の測定
 1.1 水晶振動子マイクロバランス
 1.2 弾性体付着量測定の原理
 1.3 粘性測定の原理
 1.4 粘弾性の解析
2.低分子の結晶化挙動
 2.1 溶液からの結晶化 
 2.2 融液からの結晶化
3.高分子の結晶化挙動
 3.1 高分子結晶化過程
 3.2 水晶振動子による高分子結晶化過程の解析

5節 動的粘弾性測定によるポリマーアロイの状態評価
1.ポリマーアロイの粘弾性測定による相溶性の判定
 1.1 第一世代ポリマーアロイの動的粘弾性評価
 1.2 ポリマーアロイの動的粘弾性の理論式とモデル試料による実測値
 1.3 相溶性ポリマーアロイと非相溶性ポリマーの動的粘弾性
2.第二世代、第三世代ポリマーアロイの動的粘弾性評価
 2.1 ゴムブレンド設計における動的粘弾性指標の活用
 2.2 ポリアミド/ポリプロピレン系ポリマーブレンドの動的粘弾性
3.第四世代ポリマーアロイとナノレベル動的粘弾性評価

6節 QCMを用いた高分子ゲル薄膜の粘弾性測定と相挙動の評価事例
1.水晶振動子マイクロバランス
2.粘性液体のQCM応答
3.ハイドロゲル薄膜のQCM応答

7節 動的粘弾性測定による繊維ネットワーク構造の解析
1.繊維ネットワーク構造を解析する意義
2.微小繊維ランダム系
3.繊維積層系
4.繊維配向の影響
5.添加剤の影響
6.構造と物性の相関 〜まとめにかえて

8節 動的粘弾性測定によるエラストマーの劣化状態評価
1.熱可塑性ポリウレタンの加水分解劣化
2.加硫イソプレンゴムの熱老化
3.エチレンプロピレンゴムの塩素劣化

9節 動的粘弾性測定による複合材料の振動減衰能の評価
1.振動減衰能の評価パラメータ
2.試料と実験方法
3.損失正接による振動減衰能の評価

10節 動的粘弾性測定によるハイドロゲルの硬さ評価
1.成型されたハイドロゲルの硬さ評価
 1.1 水の滲出が無いハイドロゲル
 1.2 水の滲出が生じるハイドロゲル
2.ゾル‐ゲル転移過程でのゲルの硬さ評価
 2.1 ゲル化点の評価
 2.2 ゲル化過程での硬さ変化
 2.3 可逆的ゾル‐ゲル転移およびゲル硬さの温度変化の同時評価

11節 動的粘弾性測定による天然ゴムの物性評価
1.天然ゴムの三次元網目と動的粘弾性
2.天然ゴムのナノマトリックス構造と動的粘弾性
3.動的粘弾性測定による自動車用タイヤとしての物性評価

12節 動的粘弾性測定によるゴムのガラス転移評価
1.粘弾性測定の結果
 1.1 規格曲線
 1.2 緩和パラメ−タ
 1.3 緩和・遅延関数
2.ガラス転移領域での伸長と緩和
 2.1 現象論モデル
 2.2 応力−歪曲線と緩和

13節 ゴム及び複合材料の摩擦特性に及ぼす粘弾性効果
1.ゴムの摩擦特性
2.フィラー添加高分子複合材料の摩擦特性

14節 動的粘弾性測定による高分子の制振、防音性評価
1.高分子材料を用いた振動、騒音対策
2.1自由度力学モデル
3.制振性能を表すパラメータ
 3.1 パラメータの種類と関係
 3.2 損失係数
 3.3 減衰波形から求めるパラメータ


◇第4章 動的粘弾性測定データを活用した成形、加工プロセスの条件設定、評価◇

1節 成形加工性に関連する動的粘弾性測定の手法と解釈
1.時間依存性
2.ゲル化挙動
3.動的粘弾性と長鎖分岐
4.ひずみ分散
5.大変形振幅動的粘弾性

2節 プラスチックの粘弾性データを活用した成形不良対策
1.成形不良を理解するための基礎物性
 1.1 粘弾性特性
 −粘弾性と力学モデル
 −粘弾性挙動
 1.2 材料物性
 −測定装置及び測定方法
 −物性値
2.残留応力・変形の発生メカニズム
 2.1 応力と残留応力
 2.2 残留応力の発生要因
 2.3 粘弾性挙動による残留応力の発生メカニズム
 −熱粘弾性モデル
 −熱粘弾性モデルを用いた残留応力の発生メカニズム
 2.4 硬化収縮による残留応力の発生メカニズム
 −熱硬化性樹脂の硬化過程
 −熱粘弾性力学モデル
 −硬化収縮による残留応力
3.粘弾性特性に基づいた成形不良対策
 3-1 粘弾性挙動とその利用法
 3-2 粘弾性特性と成形不良
 −ロットの異なる粘弾性特性
 −結晶化速度の相違による粘弾性特性

3節 動的粘弾性測定結果を活用したフィルム成形プロセスの数値解析
1.一般化Maxwellモデルによる線形粘弾性の記述
2.各種粘弾性モデルによる伸長流動特性の記述
3.フィルム成形性に対する粘弾性特性の影響
 3.1 フィルムキャスティングの数値解析
 3.2 ポリプロピレンの解析結果

4節 樹脂の粘弾性データを活用したナノインプリント条件の設定
1.ナノインプリント法
2.熱ナノインプリント法とレオロジー
 2.1 成形条件とレオロジー
 −アスペクト比依存性
 −初期膜厚依存性
 −成形時間と粘性率
 2.2 静的成形メカニズム
3.レオロジーとナノインプリント法の課題


◇第5章 ペースト、コーティング剤、粘・接着剤の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例 ◇

1節 動的粘弾性測定によるペーストの分散性評価
1.粒子分散サンプルの分散特性の評価について
2.動的粘弾性測定による分散性評価
 2.1 ペーストサンプル評価用粘弾性測定装置
 2.2 粘弾性測定の概要
 2.3 ひずみ分散測定による均一/不均一分散特性評価
 2.4 ひずみ分散測定による大変形時における分散特性の評価
 2.5 周波数分散測定と長期分散特性の評価
 2.6 時間分散測定と分散特性の評価

2節 定常流粘性率からの分散コロイドにおける分散安定剤の性能評価
1.泡
2.エマルション
3.サスペンション
 3.1 表面修飾で安定化されるサスペンション
 3.2 高分子吸着で安定化されるサスペンション

3節 動的弾性率測定による濃厚コロイド分散体の降伏値の評価
1.動的粘弾性について
2.濃厚コロイド系の降伏値の評価

4節 スラリーの動的粘弾性測定データを活用した塗布膜の構造制御
1.粒子分散状態とレオロジー特性
 1.1 せん断粘度
 1.2 動的粘弾性測定
 1.3 粘度測定と動的粘弾性測定の選択
2.電極スラリー分散プロセスの粘弾性解析
 2.1 燃料電池電極スラリー
 2.2 リチウムイオン二次電池負極スラリー

5節 動的粘弾性測定による両親媒性分子溶液の構造転移解析
1.ペプチド両親媒性分子C16-W3Kとその階層構造転移
2.実験方法
 2.1 C16-W3K水溶液の調製
 2.2 粘度・動的粘弾性測定
 2.3 ミセルおよびペプチドの二次構造解析
3.時間経過によるPA水溶液の構造転移
4.昇温によるPA水溶液の構造転移
5.せん断によるPA水溶液の構造転移
6.塩によるPA水溶液の構造転移

6節 動的粘弾性測定による粘着剤の特性評価
1.グラフト重合物の合成
2.グラフト重合物の粘弾性挙動
 2.1 G’の温度依存性
 2.2 tanδの温度依存性
3.粘着特性の評価
 3.1 タック
 3.2 保持力
 3.3 粘着力

7節 動的粘弾性測定による接着剤のミクロ相分離構造解析
1.エポキシ樹脂/硬化剤/硬化促進剤/C-NBR /CPP系接着剤用樹脂組成物
 1.1 配合と硬化物特性
 1.2 動的粘弾性(DMA)
 1.3 モルフォロジー
2.エポキシ樹脂/硬化剤/硬化促進剤/ リン含有フェノキシ樹脂系接着剤用樹脂組成物
 2.1 配合と硬化物特性
 2.2 モルフォロジー
 2.3 動的粘弾性(DMA)

8節 動的粘弾性測定によるUV硬化過程の解析
1.粘弾性測定による反応追跡
 2.1 粘弾性測定
 2.2 UV硬化反応追跡
2.FT-IRによる反応追跡


◇第6章 ガラスの動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例◇

1節 動的粘弾性測定によるガラスの物性評価
1.これまでのガラスの粘弾性測定の報告
2.ガラスへの動的粘弾性測定の適用
3.ガラスにおける動的粘度と平衡粘度の算出
4.マスターカーブと粘度の周波数依存性 
5.粘弾性測定に用いたガラスの熱的性質
 5.1 密度測定
 5.2 熱膨張測定
 5.3 ガラス転移温度測定
 5.4 ガラス転移温度以上における高温粘度測定
6.動的手法によるガラスの粘弾性測定手法及び結果
7.マスターカーブおよびガラス転移温度を基準とした平衡粘度
8.ガラス転移温度以下における粘度
9.広い温度範囲における粘度の温度依存性
10.自由体積理論に基づく粘性流動機構の解析
 10.1 ガラス転移温度における自由体積分率の解析

2節 動的粘弾性データを活用したガラスレンズのモールド条件設定
1.粘弾性体の基礎理論
2.実験データを用いたクリープ関数の計算法
3.有限要素法によるレンズプレス成形解析


◇第7章  食品の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例◇

1節 動的粘弾性測定によるエマルション系食品の構造、テクスチャー評価
1.‘なめらかプディング’の構造構築
 1.1 ‘なめらかプディング’とは
 1.2 脂質分布と平均粒子径
 1.3 静的・動的粘弾性挙動
 −静的粘弾性挙動
 −応力依存特性
 −周波数依存特性
 1.4 動的粘弾性測定と他の測定結果からの解析
2.乳脂肪クリーム,植物油を配合したオムレツ
 2.1 走査電子顕微鏡観察と官能評価
 2.2 テクスチャー特性と静的粘弾性挙動
 −温度依存特性
 −応力依存特性および周波数依存特性
 2.3 動的粘弾性挙動
 2.4 動的粘弾性測定と他の測定結果からの解析


2節 音響法による多孔性食品の力学的物性評価
1.多孔質食品の構造と力学的物性
2.音響法から得られる情報
3.気泡分散系の力学的物性評価
 3.1 超音波を用いる場合
 3.2 可聴音を用いる場合
4.音響による食品の気泡構造の測定

3節 動的粘弾性測定によるゲル状食品の食感評価
1.粘弾性
 1.1 静的粘弾性と動的粘弾性
 1.2 動的粘弾性の特徴
 1.3 動的粘弾性測定の実際
2.食品のレオロジー
3.動的粘弾性測定による各種官能評価
 3.1 触り心地と粘弾性
 3.2 米飯の食感
 3.3 和菓子のテクスチュアー(食感)と動的粘弾性
 −素生地にヨーグルトないし麹を添加
 −白玉餅の高温における動的粘弾性
4.食感と粘弾性
 4.1 食感
 −知覚
 −評価

4節 動的粘弾性測定による寒天の強度評価
1.寒天について
2.様々な種類の寒天
3.重合度の異なる寒天
4.濃度による物性変化
5.塩による物性変化
6.タンパク質による物性変化
7.糖による物性変化
8.温度による物性変化
9.ペースト状の寒天の物性

5節 動的粘弾性測定による冷却過程の評価
1.せん断変形動的粘弾性試験の方法
2.カルシウム濃度の検討結果
3.冷却速度の検討結果

6節 動的粘弾性結果を活用した食品ハイドロコロイドのゲル形成条件の検討
1.大豆粉水分散液のグルコノ-δ-ラクトン添加によるゲル形成過程
2.コンニャクグルコマンナンのアルカリ凝固剤Na2CO3添加によるゲル形成過程

7節 動的粘弾性測定によるデンプンの老化に伴う物性変化の迅速評価
1.試料の調製
2.測定条件
 2.1 Puncture test
 2.2 動的粘弾性測定
3.測定例
 3.1 Puncture test
 3.2 動的粘弾性測定(デンプンの初期老化の確認)
 3.3 冷解凍の繰り返しによる動的粘弾性測定

8節 動的粘弾性測定と熱分析による温水処理澱粉の糊化過程の解析
1.はじめに −澱粉の糊化と動的粘弾性測定−
2.動的粘弾性測定による粳米澱粉分散液の糊化過程
 2.1 澱粉の温水処理
 2.2 試料と温水処理温度
 2.3 実験方法
 −動的粘弾性測定
 −熱分析
 −アミロース溶出量と膨潤度
 2.4 結果と考察
 −粳米澱粉分散液のG ′とG ″の温度依存性(糊化過程)
 −温水処理温度によるG ′とG ″の温度依存性の分類
3.定常流粘度測定と温水処理の効果
 3.1 試料と方法
 3.2 結果と考察 −ηの温度依存性−


◇第8章  香粧品の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例◇

1節 動的粘弾性測定によるオイルゲルの感触評価
1.オイルゲルの成分構成と内部の微細構造
2.固形状および半固形状オイルゲルの物性測定
3.粘弾性測定装置を用いたオイルゲル塗膜の物性測定
4.水晶振動子微量天秤を用いたゲル塗膜の物性解析

2節 粘弾性測定と官能評価を組み合わせた化粧品油性原料の使用感評価
1.油性原料の機器分析による評価方法
2.油性原料の摩擦感測定試験による評価方法
3.油性原料の粘弾性測定試験による評価方法
4.リップグロスの粘弾性測定試験による評価方法

3節 ファンデーションの動的粘弾性の解析と使用感の改良
1.ファンデーションの動的粘弾性と使用感
 1.1 パウダーファンデーションに求められる機能
 1.2 パウダーファンデーションの空隙構造と分散性
 1.3 パウダーファンデーションの動摩擦力の測定と使用感
2.パウダーファンデーションの粘弾性と使用感の改良
 2.1 粉体ケーキにクッション効果を与える結合油剤の調製
 2.2 複合粉体の粘弾性効果の評価

4節 レオロジーによる口紅塗膜の感触評価と曳糸性評価
1.口紅塗膜に見立てた測定サンプルの調整
2.口紅のうるおい感触
3.曳糸性の評価方法とレオロジー的解釈
 3.1 レオメーターを用いた曳糸性評価方法
 3.2 測定結果
 −曳糸性評価結果
 −定常流レオロジー測定結果
 −曳糸性と第一法線応力差(N1)
 −動的粘弾性測定結果
 −Cox-Merz則

5節 動的粘弾性データを活用したクレンジングミルクの製造条件設定
1.製造品の物性把握
2.攪拌条件と物性
3.攪拌条件と使用感に対する考察


◇第9章  生体組織の動的粘弾性測定とそのデータ解釈事例◇

1節 生体硬組織の動的粘弾性測定事例
1.骨の構造と機能
2.動的ナノインデンターション試験
3.動的ナノインデンターション試験を利用したラット大腿皮質骨の動的粘弾性測定

2節 生体軟組織の動的粘弾性評価
1.レオメータによる動的粘弾性評価
 1.1 測定精度の検証
 1.2 硬度と動的粘弾性の関係
 1.3 荷重負荷速度および変形量と貯蔵弾性率,損失弾性率の関係
 1.4 粘弾性特性に及ぼす個人差の影響
2.落下試験機と材料試験機による力学特性評価
 2.1 落下試験機による動的特性評価とその応用
 2.2 材料試験機による静的特性評価とその応用

 

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