低価格・高機能・普及型
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-1000
PZ Rheo NDS 1000
多様な試料に応じた測定ジグ例
様
例
•圧縮試験 •せん断（固体せん断）試験せん断（固体せん断）試験 •曲げ試験 •引張試験 •温調機能（ 20～100℃/250℃） •温調機能（-20～100℃/250℃） •各種プログラム測定機能 (連続、ステップ・・・）装置の主な特長
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300万）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 小型 軽量でラボから現場まで持ち運びが容易各種形態試料の力学測定
各種形態試料の力学測定
ねばり
ねばり
液
試料形態による物理特性
粘
度
液
状
ゲル・高粘性
度
測定
で
液
体
弾
弾
固
形
で
評価
体
力
力
固 体
圧縮・引張り・曲げ試験で評価
静的力学測定（弾性と粘性）
フックの法則 固形物の測定 荷重 σ E( 弾性率) E σ=E・γ 圧縮試験 引張り試験 曲げ試験 弾性率とは 変位量に対する荷重変化 変位γ E(=弾性率) E 変位量に対する荷重変化 液状物の測定 荷重 ニュートンの法則 σ=η・dγ/dt 回転粘度計 細管式粘度計 変位速度 dγ/dt σ η(=粘度） 粘度とは 変位速度に対する荷重変化動的粘弾性測定とは
変位振動 位相のずれ観測応力 固形物 液体 変 位、 荷重 変 変位 弾性応力 粘性応力 観測応力 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 時 間 ●γ1（弾性成分の応力応答）→ 変位の量に対応（同位相） ●γ2（粘性成分の応力応答）→ 変位速度に対応（π/2進） 粘弾性体に正弦波形変位を加えたときの応答 両性質を示す粘弾性体 ●γ2（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 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 粘弾性体のモデル Maxwell 変位→応力 Voigt Maxwell 数学的に粘性係数と弾性係数を解析 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 Maxwell 変位 応力 Voigt 荷重→変位粘弾性解析(ロードセル補正及び測定モード)
粘弾性解析(
ドセル補正及び測定
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 応力 応力 応力 応力 変 変 変 変 変位 圧 縮 圧 縮 引張り 剪 断 曲 げ 変 位 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 様々な形態、形状の材料に対応可能 実用的な品質評価・判定基準ピエゾアクチュエータを用いた振動生成
ピエゾアクチュエ
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
電気分極 ⇔ 変形 界 アクチュエータ 超磁歪素子の変形(磁歪)内部磁界 ⇔ 変形
圧電素子の変形(電歪) 電気分極 ⇔ 変形 アクチュエ タ 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Q
機能複合化、用途限定による高機能装置
荷重検出 積層ピエゾ素子 荷重検出動的粘弾性測定と従来法の関係
動的粘弾性測定と従来法の関係
200 250 300 100 150 200 粘 性( P a ・s ) 1H 150 200 250 性 率(kPa ) 0 50 0 50 100 150 200 動的 粘 1Hz 5Hz 10Hz 20Hz 30Hz 50 100 150 貯蔵弾 性 E'-1 E'-2 E'-10 E'-15 JIS粘度校正値(Pa・s) 0 50 100 150 200 250 300 圧縮弾性率(kPa) 0 50 E'-5 E'-20 圧縮弾性率(kPa) JIS粘度計校正用標準液の動的粘性粘度計校 用標準液 動的粘性 シリコンゲルの貯蔵弾性率E’ （η’=G”/ω、60μｍ） シリコンゲルの貯蔵弾性率E複合機能付きピエゾアクチュエータ
複合機能付きピ
ゾアクチ
タ
変位発生
ピエゾ素子を組み合わせて多機能化
変位発生
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
Q
③
②
素子の両端電極から変位検出
充電電荷 →
誘導電荷
Q
①
②
③
直列配置の圧電材で荷重検出
応力 －
圧電効果
→ 分極(電荷)
Q
①
②
④増幅機構により変位振幅を40倍拡大
荷重センサーの高感度化
変位・応力検出機構付きアクチュエータにより
荷重センサ
の高感度化
変位 応力検出機構付き クチ
タ より
粘弾性測定装置の簡素化
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 ：10～1000μm 歪振幅 ：10 1000μm 測定荷重：最大5N 温度制御 ペルチ 温調機能内蔵 ペルチェ温調機能内蔵 （環境温度 －20℃～＋100℃/250℃） 応用計測プログラム 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 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 計測波形の表示 結果の適否判断 測定開始ボタン ・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 測定値の線形性 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 解析値表示 ザ 設定読込保存 条件設定 開始ボタン 結果登録 ユーザー設定読込保存 測定 基本測定操作 条件設定 開始ボタン 結果登録 プログラム運転時は自動登録 プログラム運転時は自動登録 測定物性の解析を容易にする測定結果表示画
面
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 トの追記 測定結果グラフ 測定条件、ノートの追記 粘弾性値及び測定デ タの登録表示 表示モード変更による解析 経時変化 温度変化 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 経時変化、温度変化 周波数依存、振幅依存液体調味料
動的粘弾性測定の各種応用例
液体調味料
260 50マヨネーズ
ケチャップ
210 260 製品C 製品D 製品E 35 40 45 50 製品X 製品Y 製品Z 110 160 弾 力 性 15 20 25 30 弾 力 性 10 60 0 5 10 15 20 40 60 80 温 度（℃） 20 40 60 80 温 度（℃）液状食品試料
20 コロッケのクリームソース 1 ヨーグルトの発酵過程 15 ね ば り ○□：コーン- 弾力性： 〃 - ねばり ●：小 麦- 弾力性 0.6 0.8 ばり 弾力性 10 弾 力性、 ね ■： 〃 - ねばり 0 2 0.4 弾 力性、 ね ば ねばり 0 5 弾 0 2 0 0.2 弾 0 20 25 30 35 40 温 度（℃） -0.2 0 60 120 180 240 300 360 420 時 間（分）畜産水産原料
140 牛肉 マグロ 60 3 卵黄 Ｇ’ 卵白 Ｇ’ 畜魚肉ペースト 鶏卵 80 100 120 性 鶏肉 豚肉 サケ 鯉 40 50 性 2 り 卵黄－Ｇ 卵黄－Ｇ” 卵白－Ｇ 卵白－Ｇ” 40 60 80 弾力 性 20 30 弾力 性 1 ねば り 0 20 40 50 60 70 80 90 0 10 0 30 40 50 60 70 80 90 温 度（℃） 50 60 70 80 90 温 度（℃）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 8 1.E+04 硬ゲル状 チーズ、羊羹、 セ ジ 各種ゲル状食品の粘弾性 豆腐の粘弾性 4 6 ば り（ kP a ） 木綿 手造り 1.E+02 り （ ｋ P a） 液 状 ケチャップ ソーセージ 2 ね ば 充填絹 おぼろ ねば 1.E+00 り ケチャップ マヨネーズ ソース 軟ゲル状 ゼリー、豆腐、 コンニャク 0 0 5 10 15 20 弾力性 （kPa） 1.E-021.E-02 1.E+00 1.E+02 1.E+04 弾力性 （ｋPa）
各種食品の動的粘弾性
各種食品の動的粘弾性
10 100 120 140 P a) 8 10 通常醗酵 醗酵不良 tanδ=1 60 80 100 ば り （ ｋ P 4 6 ねばり 0 20 40 ね ば 0 2 0 0 200 400 600 弾力性 （ｋPa) 0 0 5 10 15 20 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デンプン及びデンプン原料の粘弾性測定
デンプン及びデンプン原料の粘弾性測定
W 150 デンプン３３％ 水中での加熱 C R 50 100 G ' (k P a ) WC GR P S 40 50 60 70 80 90 0 50 G 沈殿したデンプンは不均質に膨潤 40 50 60 70 80 90 温 度 （℃） ゲル中での加熱 P S 5 6 デンプン１０％ 均 な状態で糊化 均質なゲル形成 WC GR T R 2 3 4 G ' (k P a) 均一な状態で糊化、均質なゲル形成 W C 40 50 60 70 80 90 0 1 2 G 糊化に影響せず、熱安定性の高いゲル （キサンタンゲル） 40 50 60 70 80 90 温 度 （℃） （キサンタンゲル）ゲル分散動的粘弾性測定(GDVM)
ゲル分散動的粘弾性測定(GDVM)
によるデンプン評価
15 33wt% ウルチ種子 デンプン 根茎デンプン モチ米 Ti Tp Tc モチトウモロコシ Ti Tp Tc 5 10 at 80℃ (kPa) 根茎デンプン 固形食品 を想定 Tc トウモロコシ Ti Tp Tc ウルチ米 Ti Tp Tc モチ米 Ti 粘 度 → 0 20 40 60 80 100 120 G' at 80℃ (kPa) 0 G" モチ種子 デンプン Tc タピオカ Ti Tp Tc サツマイモ Ti Tp Tc 小麦 Ti Tp G' ・ G at 80℃ (kPa) 0 4 0.6 a) 6.6wt% デンプン ジャガイモ Ti Tp 40 50 60 70 80 90 温 度 (℃) 0.2 0.4 G " at 80℃ (kP 根茎デンプン ウルチ種子 液状食品 ＤＳＣと同等の糊化温度検出 1 2 3 G' at 80℃ (kPa) 0 G モチ種子デ ンプン デンプン 液状食品を想定 ンプンGDVMによる測定及び応用
穀粉 米粉 10 12 ) 輸入 20 25 ) 穀粉 米粉 そば粉 小麦粉 4 6 8 " - 80℃ (kPa ) 国産ウルチ 10 15 20 G "- 80℃ (kPa ) 米粉（ウルチ） 米粉（モチ） 0 20 40 60 80 100 120 0 2 G " 国産モチ 0 50 100 150 200 250 G' 80℃ (kP ) 0 5 G 150 0 0 0 60 80 00 0 G' - 80℃ (kPa) G'- 80℃ (kPa) G 5 カマボコ うどん 90 120 高 濃度時弾力 性 S S 3 4 5 低 濃度時 弾力性 30 60 デン プン の 高 1 2 デン プン の 低 100 120 140 160 デンプンを添加したうどんの弾性率 30 100 150 200 250 300 350 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食品の粘弾性
デンプンを添加した食品の粘弾性
G 5 力 性 120 150 力 性 S S 3 4 低 濃度時弾 力 90 120 高 濃度時弾 力 2 3 デン プン の 低 60 デン プン の 高 100 150 200 250 300 350 デンプンを添加したカマボコ弾力性 1 100 120 140 160 デンプンを添加したうどんの弾性率 30食肉の粘弾性
各種牛肉の比較
各種畜肉の比較
800 1000各種牛肉の比較
各種畜肉の比較
600 '( K P a) 外国産 (kP a) 200 400 ねばり 国産牛 和牛 銘柄牛 500 ね ば り ( 牛肉 鶏肉 0 500 1000 1500 2000 2500 0 0 500 1000 1500 2000 2500 鶏肉 豚肉 500 1000 1500 2000 2500 弾力性 (KPa) 0 500 1000 1500 2000 2500 弾力性 (KPa)食肉の物性と価格
食肉の物性と価格
牛肉 3 牛肉 2 (MPa ) 豚肉 2 (M P a) 鶏肉 2 （ｋ P a) 1 弾力性 弾力性 1 1 弾力性 0 0 1000 2000 3000 4000 価格（円／100g） 0 0 200 400 600 800 価格（円／100g） 0 0 200 400 600 価格（円／100g）化成品・日用品の粘弾性
1000 a ハンドクリームA ハンドクリームB ファンデーションA 1000 a 10 100 失 弾性 率 E " (( kP a ファンデ ション 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 10 100 貯 蔵弾性 率 E' ( kP a 1 0 10 20 30 40 50 60 70 振 幅（μ ） 損 失 入れ歯安定剤C 軟膏Ａ 軟膏Ｂ ウレタンゲル 1 10 0 10 20 30 40 50 60 70 貯 振 幅（μｍ） 1000 Pa 0 10 20 30 40 50 60 70 振 幅（μｍ） 1000 塗布クリーム等 歯磨きクリーム 100 弾 性率 E ' ( kP 10 100 失 弾性率 E" (k P a 入れ歯安定剤 ウレタンゲル 10 貯蔵 弾 1 10 1 10 100 1000 損 失 圧縮モード 1 3 5 7 9 周波数（Hz） 1 10 100 1000 貯蔵弾性率 E'(kPa)工業材料の粘弾性
工業材料の粘弾性
1E+3 1E+4 G'-2Hz G'-10Hz G"-2Hz 水性塗料 5 6 a) 8 G' 弾性接着剤Ａ 1E+1 1E+2 G' (Pa) G 2Hz G"-10Hz 2 3 4 ' , G" (kP a 4 6 tanδ G" 10 20 30 40 50 60 70 1E-1 1E+0 0 20 40 60 80 100 0 1 G ' 0 2 50℃ 60℃ 60℃ 50℃ 800 温 度（℃） 時 間 (分） 4 20 E'(kPa) 建築用シール剤 40℃ 40℃ 400 600 G' (kPa) 2 3 E " (M P a ) 10 15 定 振幅( μ m ) E (kPa) E"(kPa) 振幅(um) 40℃ 10-30℃ 0 20 40 60 80 100 120 0 200 0 1 E' ,E 0 5 測 定 時 間（分） 0 10 20 30 経過時間(ｈｒ)各種食品の動的粘弾性
各種食品の動的粘弾性
コンニャクＡ コンニャクＢ 50 60 1.0E+3 1.0E+4 コーヒーゼリー 20 30 40 50 G' (k P a ) 固ゲル状 1 0E+1 1.0E+2 ｋP a ） 卵豆腐 充填豆腐 0 5 10 15 20 0 10 20 液状 軟ゲル状 1.0E+0 1.0E+1 G" （ チーズＢ 羊羹Ａ 1000 1200 周波数（Ｈｚ）1E-2 1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3 1E+4 1.0E-2 1.0E-1 ジ チーズＡ チ ズＢ 羊羹Ｂ 400 600 800 G' (k P a) G' （ｋPa） 粘弾性マッピングによるテクスチャーの特徴づけ ソーセージP ソーセージF 0 5 10 15 20 0 200 400 0 5 10 15 20 周波数（Ｈｚ） 圧縮モード
ゲル分散動的粘弾性測定(GDVM)による
デンプン
穀粉の評価
デンプン、穀粉の評価
15 33wt% ウルチ種子デ ンプン 根茎デンプン モチ米 Ti Tp Tc モチトウモロコシ Ti Tp Tc 5 10 at 80℃ (kPa) 固形食品 Tc トウモロコシ Ti Tp Tc ウルチ米 Ti Tp Tc モチ米 Ti 粘 度 → 0 20 40 60 80 100 120 G' at 80℃ (kPa) 0 G" モチ種子デ ンプン Tc タピオカ Ti Tp Tc サツマイモ Ti Tp Tc 小麦 Ti Tp G' ・ G at 80℃ (kPa) 0 4 0.6 a) 6.6wt% ジャガイモ Ti Tp 40 50 60 70 80 90 温 度 (℃) 0.2 0.4 G " at 80℃ (kP 根茎デンプン ウルチ種子デ ンプン ＤＳＣと同等の糊化温度検出 1 2 3 G' at 80℃ (kPa) 0 G モチ種子デ ンプン ンプン 液状食品 ンプンワニスのゲル化測定例 30分加熱時にE’ > E” シリコン樹脂（2液）の硬化挙動の測定例 シリコン樹脂（2液）の硬化挙動の測定例 樹脂膜の厚み50um、振幅10um、3Hz セルロースゲルの測定例
金属基板上の樹脂塗膜（厚み100um）の硬化挙動の測定例 （測定条件 3Hz, 10um振幅）
