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【まとめ】流動曲線(レオグラム)

半固形・液状材料
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うずちゃん
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流動曲線(レオグラム)をまとめて紹介しています。

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流動曲線には、ニュートン流動非ニュートン流動に分類されます。

ニュートン流動は理想的な流動であり、せん断応力(S)とせん断速度(D)は比例関係にあります。

多くの高分子溶液や軟膏剤などの S と D が比例しない流動を非ニュートン流動と呼びます。

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ニュートン流動

ニュートン流動では、ニュートンの(粘性)法則に従う物質の流動のことを指します。

ニュートン流動は、原点を通る直線で、せん断応力(S)またはせん断速度(D)が変化しても、流動率(1/η)または粘度(η)は変化せず、一定になります。

温度が上昇すると、1/η(傾き)が増大し、η が低下するため、流動性が増加します。

ニュートン流動
  • エタノール
  • グリセリン
  • 植物油

非ニュートン流動

非ニュートン流動
  • 塑性(ビンガム)流動
  • 準粘性流動
  • 擬塑性流動
  • ダイラタント流動(ダイラタンシー)

塑性(ビンガム)流動

塑性ビンガム流動は、降伏値(物質の流動がはじまるせん断応力の値)をもち、降伏値以上のせん断応力では、ニュートン流動と同様のグラフとなります。

せん断応力(S)またはせん断速度(D)が変化しても、流動率(1/η)または粘度(η)は変化せず、一定になります。

温度が上昇すると、1/η(傾き)が増大し、η が低下するため、流動性が増加します。

降伏値より大きな S では凝集粒子の網目構造が破壊されるため、流動が生じます。

塑性(ビンガム)流動
  • 軟膏剤
  • クリーム剤
  • チンク油

準粘性流動

準粘性流動は、せん断応力(S)が増加すると、高分子が流動方向に整列するため、流動に対する抵抗性が低下します。

原点を通る上向きの曲線で、せん断応力(S)またはせん断速度(D)が増大すると、見かけの粘度(η)は低下し、接線の傾き(1/η)は増大します。

準粘性流動
  • 1%水溶液
    • メチルセルロース
    • アルギン酸ナトリウム
    • カルメロースナトリウム

擬塑性流動

擬塑性流動は、降伏値をもち、降伏値より大きなせん断応力(S)では、準粘性流動と同じ流動曲線となります。

せん断応力またはせん断速度が増大すると、見かけの粘度(η)は低下し、接線の傾き(1/η)は増大します。

擬塑性流動
  • 2~3%水溶液
    • メチルセルロース
    • アルギン酸ナトリウム
    • カルメロースナトリウム

ダイラタント流動(ダイラタンシー)

ダイラタント流動は、せん断応力(S)が増加すると、粒子の配列状態が乱され、疎充填状態になります。

そのため、固体のかさが増大し、滑らかな流動を起こすのに必要な溶媒が不足し、強い流動抵抗が生じます。

ダイラタント流動は、原点を通る上に凸の曲線であり、せん断応力(S)またはせん断速度(D)が増大すると、見かけの粘度(η)は増大し、接線の傾き(1/η)は低下します。

ダイラタント流動(ダイラタンシー)

高濃度デンプン水性懸濁液(約50%以上)

うずちゃん
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