CN204389339U - 毛细管式粘度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够在试验中计算出逐次流动特性并在显示装置上显示其结果的毛细管式粘度计。在将加热器的温度设定为规定温度来进行评价热塑性塑料的流动特性的试验时，在显示装置显示的显示窗口(61)内，对温度传感器(22)检测出的试验中的“温度”、作为活塞(6)的位移的“冲程”以及表示表观粘度的计算值的“粘度”的各显示区域进行配置。在圆筒填充试样，将开始对试样施加试验力时的活塞的位置设为0，控制装置每隔规定的时间间隔计测一次冲程值，更新其各显示区域的数值，且基于冲程值计算表示各种流动特性的值。

Description

毛细管式粘度计

技术领域

本实用新型涉及一种进行材料的粘度测定的毛细管式粘度计。

背景技术

这种毛细管式粘度计对树脂、碳粉、橡胶，陶瓷、食品、化妆品、药品、涂料、纤维等的在所希望的温度条件下的粘度进行测量，其包括：粘度计主体以及计算出各种流动特性的控制装置，所述粘度计主体具有用于填充试样的圆筒以及被插入圆筒内的活塞(参照专利文献1)。

图6是粘度计主体10的纵向剖面图。

该粘度计主体10具有：填充试样SP的圆筒2；被设置在圆筒2的外周的加热器3；被配设在圆筒2的底面的模具4；模具压板5，其通过螺旋紧固于圆筒2，将模具4固定在圆筒2的底面；以及活塞6，其被插入到填充有试样SP的圆筒2中。在模具4设置用于使试样SP通过的孔部4a，通过活塞6对被加热器3调整到规定的温度的试样SP施加试验压力的话，则试样SP从孔部4a被挤压出。并且，根据通过活塞6从孔部4a挤压出已被填充到圆筒2的试样SP时的、活塞6的移动量以及移动需要的时间等，计算出各种流动特性。在使用这样的毛细管式粘度计，进行用于评价热塑性塑料的流动特性的试验时，依照试验标准(JIS K 7210、ISO 1133、ASTM D1238)来进行试验。例如，在通过自动测定法计算出作为表示热塑性塑料的熔融时的流动性的数值的MFR(熔体质量流动速率(melt mass-flow rate))、MVR((熔体体积流动速率)melt volume-flow rate)的情况下，测量活塞6在规定的时间内移动的距离、或测量活塞6移动规定的距离的时间。由于要经过规定的时间后、或经过活塞6移动规定的距离所需要的时间后，计算出这些数值，因此在现有的毛细管式粘度计中，将这些被计算出的流动特性显示在显示装置的情况下，将在经过了规定的时间、或经过了活塞6移动规定的距离所需要的时间的试验结束后被计算出的流动特性显示于显示装置上。

又，在JIS K 7210附录C中，规定了流量值(流率)Q，为与该流率Q一致，需要使活塞6移动。因此，在具有如图6所示的粘度计主体10的毛细管式粘度计中，通过下述 式(1)计算出流率Q。

[式1]

$Q=A\·\frac{S_2-S_1}{10\·\mathrm{\Δt}}({\mathrm{cm}}^3/s)...\left(1\right)$

另外，A是活塞6的截面积(cm²)，S₁是开始活塞6移动所规定的距离时的时间计测的计测开始位置(mm)，S₂是该计测结束位置(mm)，Δt是活塞6从测量开始位置S₁到到达计测结束位置S₂为止的经过时间(s)。

在此，若将向活塞6开始施加负载时的活塞6的位置设为0，设S₁＝3mm、S₂＝7mm的话，则至少需要直到知道经过时间Δt为止的时间作为试验时间，所述经过时间Δt为活塞6的移动量从通过3mm到通过7mm为止的经过时间。因此，在专利文献1记载的现有的毛细管式粘度计中，在显示装置显示被计算出的流动特性的情况下，将试验中的测定数据(例如，活塞6的位移)存储于存储部，试验结束后基于这些测定数据和参数计算出流率Q。并且，利用被计算出的流率Q和模具4的孔部4a的直径D，计算出表观剪切速率(s^-1)，且利用被计算出的流率Q和模具4的孔部4a的直径D、模具长度L、试验压力，计算出表观粘度(Pa·s)，在显示装置总括显示这些数值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开平11-6791号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

如上所述，专利文献1记载的现有的毛细管式粘度计中，并不是在试验中计算出逐次流动特性，而是在试验结束后使用存储于存储部的测量数据来计算流动特性，因此操作者不能掌握试验中的流动特性的变化的状况。另一方面，根据试验的不同，计算出的流动特性的变化具有一定的倾向，有无需等到试验结束便可判断材料的状态的情况。若即使是这样的情况下，不等到试验结束就不能进行材料的流动特性的评价的话，则会白白地浪费时间。

又，在短时间发生物性变化的树脂的注塑成型产品等的制造中，为了在制造过程中的产品的状态管理中有效地利用材料的流动特性的评价，要求在生产工序中迅速地反馈试验结果。因此，若如现有那样在试验结束前无法进行材料的流动特性的评价，则难以在制造 过程中的产品的状态管理中充分地有效利用材料的流动特性的评价。特别是在对挤压出试样SP的活塞6施加的试验力较小的试验条件下，由于试样SP从圆筒2的底部流出需要时间，因此存在有试验时间变长，对生产工序进行反馈变为不可能的情况。

本实用新型是为了解决上述课题而做出的，目的在于提供一种能够在试验中计算出逐次流动特性并将其结果显示在显示装置的毛细管式粘度计。

解决问题的手段

技术方案1所记载的实用新型是一种毛细管式粘度计，其包括：粘度计主体，所述粘度计主体具有圆筒，通过用活塞按压所述圆筒内填充的试样而使所述试样从设置于所述圆筒的底部的毛细管孔流出；以及负载机构，所述负载机构将按压所需的负载施加于所述活塞，所述毛细管式粘度计的特征在于，还包括：电位计，所述电位计检测所述活塞的移动量；显示装置；输入装置；以及计算机，所述计算机基于以规定间隔所述电位计检测到的所述活塞的移动量，在试验中计算出试样的流动特性，且在所述显示装置即时地显示被计算出的表示试样的流动特性的值，所述规定间隔通过所述输入装置预先设定在所述计算机中。

技术方案2所记载的实用新型为，在技术方案1所记载的毛细管式粘度计中，所述规定间隔是一定的时间间隔或所述活塞的移动间隔，所述计算机在经过了一定时间、或所述活塞移动了一定量时，计算出试样的流动特性，并在所述显示装置即时显示表示试样的流动特性的值。

技术方案3所记载的实用新型为，在技术方案1所记载的毛细管式粘度计中，所述规定间隔是在一定的时间间隔以及由一定的时间间隔的前后的所述活塞的移动量所决定的间隔，所述计算机在经过了一定时间、且所述活塞的移动量超过了在上一次的一定时间期间活塞移动了的移动量时，计算出试样的流动特性，并在所述显示装置即时显示表示试样的流动特性的值。

技术方案4所记载的实用新型为，在技术方案1-3中任一项所记载的毛细管式粘度计中，表示所述流动特性的值是流率、表观剪切速率以及表观粘度中的至少一个。

技术方案5所记载的实用新型为，在技术方案4所记载的毛细管式粘度计中，所述计算机在所述显示装置还显示表示试验中的时间和流率的关系、时间与表观剪切速率的关系、时间与表观粘度的关系的图表中的至少一个。

实用新型的效果

根据技术方案1至技术方案5所记载的实用新型，由于具备计算机，所述计算机基于 以规定间隔被读取的活塞的移动量，在试验中计算出试样的流动特性，且在显示装置即时地显示表示被计算出的试样的流动特性的值，所以能够在试验中计算出逐次流动特性并将其结果实时地显示在显示装置上。由此，由于无需等到试验结束即可推测出试样的状态即由热塑性树脂等构成的产品的状态，因此能够迅速地对产品的生产循环进行反馈。

附图说明

图1是示出本实用新型所涉及的毛细管式粘度计的主要结构的概要图。

图2是示出试验中的流率Q、表观的剪切速率、表观粘度的值在显示装置的显示形态的图。

图3是示出显示装置24显示的时间和流率的关系的图表。

图4是示出显示装置24显示的时间和表观剪切速率的关系的图表。

图5是示出显示装置24显示的时间和表观粘度的关系的图表。

图6是粘度计主体10的纵向剖面图。

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型的实施方式进行说明。图1是示出本实用新型所涉及的毛细管式粘度计的主要结构的概要图。

该毛细管式粘度计包括：粘度计主体10，其通过活塞6挤压出圆筒2内填充的试样SP；负载机构，其将负载施加于粘度计主体10的活塞6；控制装置30，其根据活塞6的移动量以及移动所需要的时间(活塞6的速度)、试样SP的温度，计算试样SP的流动特性、粘性等的流动特性。

如图1所示的粘度计主体10具有与如图6所示的粘度计主体10同样的结构。即，具有：填充试样SP的圆筒2；被设置在圆筒2的外周的加热器3；被配设在圆筒2的底面的模具4；模具压板5，其通过与圆筒2螺旋紧固，将模具4固定在圆筒2的底面；以及活塞6，其被插入到填充有试样SP的圆筒2中。在模具4设置有用于使试样SP通过的孔部4a，通过活塞6对被加热器3调整到规定的温度的试样SP施加试验压力的话，试样SP就从孔部4a被挤压出。另外，通过配设在圆筒2的温度传感器22检测出试样SP的温度，检测值被输入至控制装置30。

负载机构包括对活塞6施加负载的负载轴11以及上下驱动负载轴11的负载杆12。负载杆12能够将设置于一端的移动支点B作为支点揺动，负载杆12通过介于轮轴13被安 装于作为着力点C的另一端的砝码14的作用摇动，垂直方向的负载从作用点O作用在活塞6上。又，在负载杆12的着力点C侧通过滑轮16与平衡砝码15连接，所述平衡砝码15对于负载杆12使力作用于与砝码14相反的方向。另外，砝码14能够根据试验条件更换为不同重量的砝码。

利用砝码14进行的对于圆筒2的负载的施加被通过电磁阀21的驱动上下运动的空气圆筒19限制。即，在空气圆筒19处于上升的状态下，在不通过负载轴11对活塞6施加负载的位置上限制负载杆12的倾斜，在空气圆筒19处于下降的状态下，与砝码14的重量和轮轴13以及负载杆12的杠杆比相应的负载通过负载轴11作用在活塞6上。因此，将试样SP填充于圆筒2时，使空气圆筒19上升支撑负载杆12从而使负载轴11不下降，在对试样SP施加试验力时，使空气圆筒19下降并解除负载杆12的支撑。另外，电磁阀21的驱动被控制装置30控制。

负载轴11的一端通过接头17与活塞6连接，另一端配设有检测出负载轴11的上下的移动量的电位计23。通过电位计23检测出活塞6的位移，电位计23的检测值被输入到控制装置30。

控制装置30是本实用新型的计算机，包括执行各种运算的CPU31以及存储器32，所述存储器32存放控制该毛细管式粘度计的整体动作的程序，且存储温度传感器22以及电位计23的检测值。控制装置30与输入装置25和显示装置24连接，在显示装置24显示有使用温度传感器22以及电位计23的检测值而被计算出的、表示材料的流动特性的数值或图表。

图2是示出向显示装置24显示试验中的表观粘度的数值时的形态的一个实例的说明图。

在该显示例中，在将加热器3的温度设定为摄氏190度来进行评价热塑性塑料的流动特性的试验时，在显示装置24显示的显示窗口61内，对温度传感器22检测出的试验中的“温度”、作为活塞6的位移的“冲程”以及表示表观粘度的计算值的“粘度”的各显示区域进行配置。在圆筒2填充试样SP，将开始对试样SP施加试验力时的活塞6的位置设为0，控制装置30每隔50ms计测一次冲程值(活塞6的位移值)，更新其各显示区域的数值，且基于冲程值计算表示各种流动特性的值。

另外，在该毛细管式粘度计中，能够以时间间隔(s)或者活塞6的移动间隔(mm)中的任意一个对该显示例示出的“温度”、“冲程”、“粘度”的显示项目的数值的更新进行设定。即，可以设定为每隔规定的时间间隔(s)、例如每隔50ms进行冲程的读取，也可 以读取活塞6的移动量的间隔(mm)所需要的时间(s)，例如活塞6每移动0.5mm所需要的时间。在开始试验之前，这样的规定的间隔被操作者通过输入装置25输入到控制装置30并被存储于存储器32中。

一旦试验开始，则每隔50ms读取一次活塞6的冲程值，更新显示装置24的数值显示，所述活塞6的冲程值基于来自电位计23的输入。同时，基于被读取的冲程值，通过下述式(2)计算出逐次流率Q。

[式2]

$Q=A\·\frac{{\mathrm{Sr}}_n-{\mathrm{Sr}}_{n-1}}{10\·T}({\mathrm{cm}}^3/s)...\left(2\right)$

另外，A是活塞6的截面积(cm²)，Srn是第n次被读取的冲程值(mm)，Srn-1是第n-1次的读取冲程值(mm)，T是读取被预先设定的冲程值的时间间隔(s)。并且，计算出流率Q的话，就能计算出表观剪切速率以及表观粘度。即，基于活塞6的移动量，在试验中计算出试样SP的流动特性，且更新在显示装置24的这些计算值的显示。即，表示试样SP的流动特性的值在新得到的同时被即时显示。

在图2示出的显示例中，以规定的间隔对作为表观粘度的“粘度”的显示进行更新显示，但也可以对逐次计算出的流率Q以及表观剪切速率的值进行更新并显示。通过这样的显示，操作者实时监测与材料的流动特性有关的数值成为可能。

又，冲程的读取时间间隔和粘度的计算间隔(更新显示的规定间隔)也可以不同，例如，也可以每隔50ms进行一次冲程的读取，计算流率Q或表观粘度的间隔为每隔1s进行一次并更新显示。在这样的情况下，上述式(2)的T成为操作者为计算流率Q而设定的时间间隔(s)，Srn成为与第n次计算同时刻被读取的冲程值(mm)，Srn-1成为与第n-1次计算同时刻被读取的冲程值(mm)。以这样的间隔进行的流率Q的计算和以与冲程的读取时间间隔相同的间隔计算流率Q的情况相比，能够减轻CPU31的负荷。

又，即使经过了操作者为计算流率Q而设定的时间间隔，也仅在活塞6的移动量超过上次时间间隔T的活塞6的移动量的情况下，根据上次的冲程值和此次的冲程值计算流率Q并计算粘度，从而使显示装置显示的表示各种流动特性的值更新。这样，在控制装置30中，通过用于以一定的时间间隔以及由一定的时间间隔的前后的活塞6的移动量决定的间隔来更新显示的、表示各种流动特性的值的计算，能够减轻CPU31的负荷。

图3至图5是表示试样SP的流动特性的时间上变化的图表。图3是示出显示装置24显示的时间和流率Q的关系的图表。图4是示出显示装置24显示的时间和表观剪切速率 的关系的图表。图5是示出显示装置24显示的时间和表观粘度的关系的图表。在图3至图5中，横轴在时间(s)上共通，纵轴是表示通过控制装置30的CPU31的作用计算出的流动特性的值。

在该毛细管式粘度计中，在试验中，显示装置24上能够实时显示图3至图5示出的表示试样SP的流动特性的时间上变化的图表。在图3至图5的图表中，实线(图的横轴的60s之前)是分别标绘目前为止逐次计算出的流率、表观剪切速率、表观粘度的值，双点划线(图的横轴的60s之后)是为了说明的方便，假设性地示出继续进行试验的情况下的变化，是在实际的显示装置24上的显示中没有被显示的部分。

在将某热塑性塑料注塑成型，并制作产品的生产工序中，频繁地进行以相同条件加热同种的原料并将其注塑成型的过程。这样，在某种程度确定原料的情况下，如图3至图5中实线和双点划线连续示出的那样，流动特性的时间上变化表现出一定的倾向。在图3至图5示出的实例中，任一流动特性的在20s至80s之间的数值都示出基本平稳的倾向。根据该情况，即使是各图表中以实线示出的到60s为止计测的状态，操作者也能够掌握试样SP的流动特性。

另外，在本说明书中，将剪切速率称为表观剪切速率，将粘度称为表观粘度，将图4以及图5的纵轴设为表观剪切速率以及表观粘度，在本实施方式中，是使用假定为牛顿流体的计算式计算剪切速率以及粘度，示出与实际值不同的值，所述牛顿流体假设在模具4的孔部4a的入口不产生乱流。

这样，在本实用新型涉及的毛细管式粘度计中，由于无需等到试验结束即可推测出试样SP的状态即产品的状态，因此能够迅速地对产品的生产循环进行反馈。

符号说明

1 试样

2 圆筒

3 加热器

4 模具

5 模具压板

6 活塞

10 粘度计主体 

11 负载轴

12 负载杆

13 轮轴

14 砝码

15 平衡砝码

16 滑轮

17 接头

19 空气圆筒

21 电磁阀

22 温度传感器 

23 电位计

24 显示装置

25 输入装置

30 控制装置

61 显示窗口。 

Claims (5)

1.一种毛细管式粘度计，其包括：粘度计主体，所述粘度计主体具有圆筒，通过用活塞按压所述圆筒内填充的试样而使所述试样从设置于所述圆筒的底部的毛细管孔流出；以及负载机构，所述负载机构将按压所需的负载施加于所述活塞，

所述毛细管式粘度计的特征在于，还包括：

电位计，所述电位计检测所述活塞的移动量；

显示装置；

输入装置；以及

计算机，所述计算机基于以规定间隔所述电位计检测到的所述活塞的移动量，在试验中计算出试样的流动特性，且在所述显示装置即时显示被计算出的表示试样的流动特性的值，所述规定间隔通过所述输入装置被预先设定在所述计算机中。

2.根据权利要求1所记载的毛细管式粘度计，其特征在于，

所述规定间隔是一定的时间间隔或所述活塞的移动间隔，

所述计算机在经过了一定时间、或所述活塞移动了一定量时，计算出试样的流动特性，并在所述显示装置即时显示表示试样的流动特性的值。

3.根据权利要求1所记载的毛细管式粘度计，其特征在于，

所述规定间隔是一定的时间间隔以及由一定的时间间隔的前后的所述活塞的移动量所决定的间隔，

所述计算机在经过了一定时间、且所述活塞的移动量超过了在上次的一定时间期间活塞移动了的移动量时，计算出试样的流动特性，并在所述显示装置即时显示表示试样的流动特性的值。

4.根据权利要求1至3中任一项所记载的毛细管式粘度计，其特征在于，

表示所述流动特性的值是流率、表观剪切速率以及表观粘度中的至少一个。

5.根据权利要求4所记载的毛细管式粘度计，其特征在于，

所述计算机在所述显示装置还显示表示试验中的时间和流率的关系、时间与表观剪切 速率的关系、时间与表观粘度的关系的图表中的至少一个。