JP2010025923A - 動的粘弾性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温高圧の粘弾性流体の動的粘弾性を測定できる動的粘弾性測定装置を提供する。
【解決手段】高温高圧の粘弾性流体１０を収容する閉空間１１を有する筐体１２に取り付けられた基台３０と、一端１３ａが閉空間１１に面し、筐体１２を貫通して配置される加振棒１３と、加振棒１３の一端１３ａまたは加振棒１３の中間部に配置され、加振棒１３と基台３０との隙間から漏洩する粘弾性流体もしくは粘弾性流体が放出する気体をシールする弾性シール部材１４と、固定端１５ａが基台３０に固定され、自由端１５ｂが加振棒１３を介して粘弾性流体１０を加振するアクチュエータ１５と、粘弾性流体１０の歪および応力の少なくとも一方を測定するセンサ１６であって、アクチュエータ１５の自由端１５ｂと加振棒１３の他端１３ｂの間に配置されるセンサ１６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は動的粘弾性測定装置に係り、特に、高温高圧の粘弾性流体の動的粘弾性を測定することのできる動的粘弾性測定装置に関する。

樹脂を発泡させて所望の形状に成形する射出成形の技術分野にあっては、成形性を向上させるために樹脂の動的粘弾性の変化を時系列的に知ることが必要となる。

このため、発泡剤を含有する樹脂の動的粘弾性を測定する動的粘弾性測定装置が既に提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３を参照）。

特許文献１に開示されている動的粘弾性測定装置は、発泡体成形容器と、この容器の内部に配置され、互いに一定の距離を隔てて対向する一対のプレートと、この一対のプレートの一方に、当該プレートと直交する方向に沿って微小変動を与える加振機と、その他方のプレートの上記直交方向における応力を検出する検出器と、上記発泡体成形容器の内壁面に作用する圧力を検出する圧力センサを備えており、発泡体の発泡硬化過程における動的粘弾性および発泡圧を測定可能な構成となっている。

特許文献２に開示されている動的粘弾性測定装置は、加硫特性と発泡特性を同時に測定可能な装置であって、樹脂を密閉する密閉金型に加硫特性測定部と発泡特性測定部を設け、発泡特性測定部は歪ゲージ式圧力変換器の受圧面を密閉金型内面に露出させて密着固定した構成を有し、発泡圧力を経時的に測定可能な構成となっている。

特許文献３に開示された動的粘弾性測定装置は、樹脂の動的粘弾性を時間、温度、周波数の関数として測定可能な装置であって、樹脂に生じる静的歪を調節する静的歪調節手段と、樹脂に生じる静的応力を調節する静的応力調節手段とを備え、測定中の樹脂の硬化に伴って発生する静的歪を補償して動的歪を精度良く測定可能な構成となっている。

また、本出願人は中間体を介して直列配置した２個の積層型ピエゾ素子を備えるセンサ機能付きアクチュエータを動的粘弾性測定装置に適用することを、既に提案している（特開２００８−２９１１１号公報）。

特開平７−３３３１３０号公報（［００１０］、図１） 特開昭５０−１１７４８７号公報（第２頁左上欄２０行目〜左下欄１ ４行目、第１図） 特開２００１−９９７７８号公報（［００１１］、図１） 特開２００８−２９１１１号公報（［００１３］、［００１４］、図 １）

近年射出成形の分野において、成形性を一層向上させるために、発泡剤として圧力が３０メガパスカル（MPa）程度の高圧流体を使用することが検討されている。

そして、射出直後の樹脂の温度は摂氏２００〜３００度であるため、発泡剤として高圧流体を使用する射出成形樹脂の動的粘弾性を測定するためには高温高圧の流体の漏洩を確実に防止する必要がある。

しかし、特許文献１に開示された装置ではプレートと筒体との間はＰＥＴフィルムでシールされているに過ぎず、試料格納容器の密閉は不十分であり、高温高圧ガスが装置外に漏洩することを回避できない。

また、特許文献２および特許文献４に開示された装置では金型とセンサおよびアクチュエータとの間のシールに関しての開示・示唆はなく、特許文献３に開示された装置は板状の樹脂を対象としており、粘弾性流体を測定対象とすることは不可能である。

さらに、高圧流体を含浸させた樹脂の発泡特性を知るためには、動的粘弾性を経時的に測定できるだけでなく、動的粘弾性の空間的な分布を把握するために、樹脂を収容する閉空間の複数個所において樹脂の動的粘弾性を同時に測定することも必要となる。

しかし、特許文献１ないし３に開示された装置は、動的粘弾性を経時的に測定することはできるものの、樹脂を収容する閉空間の複数個所において動的粘弾性を同時に測定できるものではない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、高温高圧の粘弾性流体の動的粘弾性を測定できる動的粘弾性測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、高温高圧の粘弾性流体を収容する閉空間を有する筐体と、前記筐体に取り付けられる基台と、一端が前記閉空間に面し、前記筐体を貫通して配置される加振棒と、前記加振棒の一端側または中間部に配置され前記加振棒と前記筐体との隙間から漏洩する前記粘弾性流体もしくは前記粘弾性流体が放出する気体をシールする弾性シール部材と、固定端が前記基台に固定され、自由端が前記加振棒を介して前記粘弾性流体を加振するアクチュエータと、前記粘弾性流体の歪および応力の少なくとも一方を測定するセンサであって前記アクチュエータの自由端と前記加振棒の他端との間に配置されるセンサと、を備える構成を有している。

この構成により、高温高圧の粘弾性流体の動的粘弾性を測定できることとなる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、前記アクチュエータが駆動電圧もしくは駆動電流に応じた振幅を発生するものであり、前記センサが、前記粘弾性流体の発生する応力を検出する構成を有している。

この構成により、センサでは粘弾性流体が発生する応力を検出すれば足りることとなる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、前記アクチュエータが前記アクチュエータの振動振幅を一定に制御したときの駆動電圧もしくは駆動電流が前記粘弾性流体の発生する応力に応じた値となるものであり、前記センサが前記粘弾性流体の歪を検出する構成を有している。

この構成により、センサでは粘弾性流体の歪を検出すれば足りることとなる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、前記センサの検出値、前記アクチュエータに印加する加振信号の振幅および周波数ならびに前記弾性シール部材の特性に基づいて前記粘弾性流体の動的粘弾性を算出する動的粘弾性算出手段を備える構成を有している。

この構成により、粘弾性流体の動的粘弾性を自動的に算出できることとなる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、動的粘弾性算出手段が加振信号に直流バイアスを重畳することが可能な加振信号発生機能を備える構成を有している。

この構成により、粘弾性流体の静的歪を補正して、動的粘弾性を正確に算出できることとなる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、前記アクチュエータの固定端と前記基台との間に配置され前記加振棒と前記粘弾性流体との間の距離を変更可能な静的歪追従機構と、前記加振棒の一端が前記粘弾性流体と接触するように前記静的歪追従機構を駆動する静的歪監視機構を備える。

この構成により、粘弾性流体が閉空間の一部に充填された場合であっても、動的粘弾性を正確に算出できることとなる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、前記静的歪監視機構が、前記アクチュエータに正弦波を印加したときに、応力信号に欠けが生じた場合には前記静的歪追従機構に対して前記加振棒と前記粘弾性流体との間の距離を小さくする駆動信号を出力し、応力信号のボトムレベルにずれが生じた場合には前記静的歪追従機構に対して前記加振棒と前記粘弾性流体との間の距離を大きくする駆動信号を出力するものである。

この構成により、応力信号波形に基づいて、粘弾性流体の静的歪に追従することが可能となる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置によれば、高温高圧の粘弾性流体の動的粘弾性を経時的に測定することができるだけでなく、粘弾性流体の動的粘弾性を金型の複数個所で同時に測定することも可能となる。

本発明に係る動的粘弾性測定装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明に係る動的粘弾性測定装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 粘弾性流体のマックスウエルモデルのブロック図である。 動的粘弾性評価値プログラムのフローチャートである。 本発明に係る動的粘弾性測定装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。 閉空間の一部だけに弾性流体を充填した場合の状況説明図である。 静的歪監視プログラムのフローチャートである。 本発明に係る動的粘弾性測定装置２つで粘弾性流体の動的粘弾性を測定する場合のブロック図である。

以下図面を参照しつつ、本発明に係る動的粘弾性測定装置の実施形態について説明する。

本発明に係る動的粘弾性測定装置は、高温高圧の粘弾性流体１０を収容する閉空間１１を有する筐体１２と、筐体１２に取り付けられる基台３０と、一端１３ａが閉空間１１に面し、筐体１２を貫通して配置される加振棒１３と、加振棒１３の一端１３ａ側または中間部に配置され、加振棒１３と筐体１２との隙間から漏洩する粘弾性流体もしくは粘弾性流体が放出する気体をシールする弾性シール部材１４と、固定端１５ａが基台３０に固定され、自由端１５ｂが加振棒１３を介して粘弾性流体１０を加振するアクチュエータ１５と、粘弾性流体１０の歪および応力の少なくとも一方を測定するセンサ１６であって、アクチュエータ１５の自由端１５ｂと加振棒１３の他端１３ｂの間に配置されるセンサ１６と、を備える。

即ち、図１に示す第１の実施形態にあっては、例えば金型である筐体１２には閉空間１１に連通する少なくとも一ヶ所のネジ孔が穿たれ、ネジ孔には第１のフランジ１７がねじ込まれている。

第２のフランジ１８は、第１のフランジ１７に複数本のボルト１９により固定される。

加振棒１３は、筐体１２、即ち第１のフランジ１７および第２のフランジ１８を貫通し、加振棒１３の一端１３ａは筐体１２の内部の閉空間１１に充填された粘弾性流体１０に接している。

加振棒１３の他端１３ｂ側には、センサ１６およびアクチュエータ１５が設置されている。

アクチュエータ１５の固定端１５ａは基台３０およびボルト３１により第２のフランジ１８に固定されており、アクチュエータ１５の自由端１５ｂはセンサ１６を介して加振棒１３の他端１３ｂに接している。

また、加振棒１３の中間部には、弾性シール部材１４であるダイヤフラム１４１が設けられ、第１のフランジ１７の貫通孔と加振棒１３との間の隙間から粘弾性流体１０あるいは粘弾性流体１０が放出する高温高圧の気体の流出を防止しているが、シールをより確実にするために、加振棒１３と第１のフランジ１７との間の隙間にパッキン３２を設置してもよい。

なお、ダイヤフラム１４１の外辺は第１のフランジ１７および第２のフランジ１８に設けられた凸部（リングワッシャ等）に挟持されている。

アクチュエータ１５およびセンサ１６は、高温高圧の雰囲気に曝されることによる電気端子におけるエレクトロマイグレーションの発生を防ぐために、弾性シール部材１４より外側に配置することが望ましい。

図１の実施形態では、センサ１６は加振棒１３とアクチュエータ１５の間に配置されているが、センサ１６を加振棒１３の中間部に配置する、即ち、アクチュエータ１５、加振棒１３、センサ１６、加振棒１３の配置をとることも可能である。

図２は、本発明に係る動的粘弾性測定装置の第２の実施形態の断面図であって、弾性シール部材１４としてダイヤフラム１４１に代えてベローズ１４２を使用している。

この場合は、弾性シール部材１４であるベローズ１４２は加振棒１３の閉空間１１側端を覆い、蛇腹は加振棒１３に沿って外側に延伸し、ベローズの端部は第１のフランジ１７と第２のフランジ１８に設けられた凸部に挟持されている。この場合もベローズ１４２に覆われた加振棒１３と第１のフランジ１７との間の隙間にパッキン３２を設置してもよい。

粘弾性流体１０の粘弾性は、粘弾性流体１０を加振したときの粘弾性流体１０の歪および応力に基づいて測定されるので、センサ１６は応力および歪の双方が測定可能であることが必要となる。

しかし、粘弾性流体１０を加振するアクチュエータ１５の形式を適切に選定することによって、センサ１６は応力あるいは歪の一方を測定し、粘弾性を求めることも可能である。

即ち、本発明に係る動的粘弾性測定装置に適用可能なアクチュエータ１５としては、以下を挙げることができる。
１．動電型振動アクチュエータ
２．超磁歪素子
３．ピエゾ素子
動電型振動アクチュエータは、永久磁石の磁場内に配置したコイルに交流電流を印加するとコイルが直線的に振動する一種のリニアモータであり、駆動力はボイスコイルを流れる電流値に応じた値となる。

超磁歪素子は、超磁歪素子を円筒コイルの中心部に設置した構成を有し、円筒コイルの発生する磁界に応じて超磁歪素子が変形するものであるが、変形量は円筒コイルを流れる電流値に応じた量となる。

ピエゾ素子は、電極の間にチタン酸、ジルコン酸等の結晶を挟んだ構成を有し、電極に印加する電圧に応じて結晶が変形するものであるが、変形量は電極に印加する電圧に応じた量となる。

すなわち、アクチュエータ１５として動電型信号アクチュエータを使用し、加振棒１３の振幅をフィードバック制御する閉ループモードで動的粘弾性の測定を行う場合は、粘弾性流体に加わる応力はアクチュエータ１５に印加する電流に応じた値となるので、センサ１６では粘弾性流体１０の歪だけを測定すればよい。

一方、アクチュエータ１５として超磁歪素子またはピエゾ素子を使用し、加振棒１３の振幅をフィードバック制御しない開ループモードで動的粘弾性の測定を行う場合は、粘弾性流体１０の歪はアクチュエータ１５に印加する電流または電圧に応じた値となるので、センサ１６では粘弾性流体１０の応力だけを測定すればよい。

実際には、センサ１６で歪および応力の双方を計測し、アクチュエータ１５の振動振幅が予め定めた振幅となるようにアクチュエータ１５に印加する電流または電圧を制御する閉ループモードにより粘弾性を測定することが望ましいので、以下の実施例においてはセンサ１６で歪および応力を計測するものとする。

なお、応力センサの形式は特に限定されないが、電気抵抗式、圧電式、磁歪式等を使用することができる。

また、歪センサの形式も特に限定されないが、電気抵抗式、渦電流式、静電容量式、レーザ式等を使用することができる。

また、本発明に係る動的粘弾性検出装置は、センサ１６の検出値、アクチュエータ１５への印加電圧値もしくは電流値、および弾性シール部材１４の特性に基づいて粘弾性流体１０の動的粘弾性を算出する動的粘弾性算出手段２０を備えていてもよい。

動的粘弾性算出手段２０は、ハードウエアとしてはパーソナル・コンピュータ（以下ＰＣと記す）を使用し、動的粘弾性算出プログラムをインストールすることにより構成することが望ましい。

なお、動的粘弾性算出手段２０は、図１に示すように、センサ１６によって測定される歪波形および応力波形を監視する波形監視機能２１、歪波形および応力波形に基づいて粘弾性流体１０の粘弾性を評価する動的粘弾性評価機能２２、ならびにアクチュエータ１５に印加する加振信号を発生する加振信号発生機能２３を備える。なお、加振信号は正弦波信号とすることが望ましい。

そして、加振信号発生機能２３は、正弦波を発生する正弦波発生機能２３１、粘弾性測定モードを閉ループモードと開ループモードの間で切り替えるモード切り替え機能２３２、正弦波発生機能２３１が発生する正弦波の振幅とセンサ１６により測定される歪波形の振幅の偏差を算出する偏差算出機能２３３、偏差算出機能２３３で算出された振幅偏差に基づいてアクチュエータ１５の振幅を制御する振幅制御機能２３４、粘弾性流体の静的歪に追従するバイアスを発生するバイアス発生機能２３５、および振幅制御機能２３４の出力にバイアスを重畳して加振信号とするバイアス重畳機能２３６を備える。

なお、アクチュエータ１５を駆動するためには、バイアス重畳機能２３６が出力する加振信号を電力増幅する電力増幅器２４が必要である。

次に本発明に係る動的粘弾性測定装置による動的粘弾性の測定方法について説明する。

まず図示しない噴出孔から溶融状態の樹脂および発泡剤を筐体１２の内部の閉空間１１に充填する。

次にアクチュエータ１５に加振信号を印加し、発泡剤を含浸した樹脂に振動を与え、同時にセンサ１６により応力および歪を測定し、測定値を動的粘弾性算出手段２０であるＰＣに伝送する。

ＰＣは動的粘弾性算出プログラムにより閉空間１１に充填された樹脂の動的粘弾性の評価値（弾性係数および粘性係数）をマックスウエル（Maxwell）モデルを使用して算出する。

マックスウエルモデルは樹脂をバネおよびダンパの直列接続系としてモデル化するものであるが、本発明に係る動的粘弾性測定装置にあってはシール部材であるダイヤフラムの弾性を考慮する必要があるため、図３に示す３要素モデルを使用している。

この３要素モデルの運動方程式は［数１］によって表される。

この系を正弦波（Ｐ・ｓｉｎωｔ）で加振したときの、歪および応力に基づいて樹脂の弾性係数および粘性係数を算出する。

図４は動的粘弾性評価値プログラムのフローチャートであって、最初にセンサ１６によって検出される歪γおよび応力σを予め定められた時間読み込む（ステップＳ０１）。

次に、読み込んだ歪γおよび応力σの波形を処理して、歪γの振幅γ₀、応力σの振幅σ₀、歪γならびに応力σの振動周波数ｆ、歪γと応力σの間の位相差α、および歪γの偏倚量を算出する（ステップＳ０２）。

以上、ステップＳ０１およびステップＳ０２は波形監視機能に相当する。

次に、［数２］に基づいて樹脂の損失正接tan δ_１を算出する(ステップＳ０３)。

さらに、［数３］に基づいて、樹脂の貯蔵弾性率Ｅ'を算出する（ステップＳ０４）。

最後に、［数４］に基づいて、樹脂の損失弾性係数Ｅ"を算出して（ステップＳ０５）、このプログラムを終了する。

なお、［数４］に基づいて粘性係数ηが算出できることはいうまでもない。

以上ステップＳ０３からステップＳ０５は動的粘弾性評価機能２２に相当する。

なお、粘弾性流体の動的粘弾性を測定する際に粘弾性流体の熱膨張、収縮等に起因する静的歪が発生する場合があるが、静的歪は動的粘弾性の測定精度に影響を及ぼす。

そこで、本発明に係る動的粘弾性測定装置の動的粘弾性算出手段２０では、波形監視機能２１で応力信号のボトムレベルのずれ量を算出し、バイアス発生機能２３５で応力信号のずれを補正する補正信号を生成する。バイアス重畳機能２３６において正弦波信号に補正信号を重畳してアクチュエータ１５に印加する加振信号としている。

しかし、このような構成においては、正弦波信号に補正信号を重畳した加振信号がアクチュエータ１５のダイナミックレンジ内でなければならないため、補正可能な静的歪には限界がある。

特に、アクチュエータ１５として超磁歪素子またはピエゾ素子を使用する場合は、超磁歪素子またはピエゾ素子は電流または電圧の印加によりアクチュエータ１５は延伸するだけであり収縮することはないので、全延伸量の半分を予め延伸させておくために直流バイアスを印加することが必要となり、補正範囲は一層小さくなる。

このため、粘弾性流体１０を閉空間１１の一部だけに充填した場合、または粘弾性流体１０の膨潤量もしくは収縮量が大きい場合には、上記構成では静的歪を補正しきれなくなる場合がある。

本発明に係る動的粘弾性測定装置の第３の実施形態は、粘弾性流体の静的歪が大きい場合にも安定して動的粘弾性を計測することを可能とすることを目的とする。

図５は、本発明に係る動的粘弾性測定装置の第３の実施形態の断面図であって、第２の実施形態の動的粘弾性測定装置に静的歪監視機能２５および静的歪追従機構２６が追設される。

第１の実施形態の動的粘弾性測定装置に静的歪監視機能２５および静的歪追従機構２６を追設することも可能であるが、大きい静的歪を補正するためには弾性シール部材として大きい変位に対応できるベローズ１４２を適用することが望ましい。

図６は閉空間の一部だけに弾性流体を充填した場合の説明図であって、
（イ）：加振棒１３が振動中に粘弾性流体１０から離れる状態
（ロ）：加振棒１３が振動中常時粘弾性流体１０の表面に接触している状態
（ハ）：加振棒１３が振動中常時粘弾性流体１０の中に食い込んでいる状態
を示している。

上段は各状態においてセンサ１６で検出される応力の時間的な変化を示す。

下段は加振棒１３と粘弾性流体１０との位置関係を応力が極大となった状態（左側）および極小となった状態（右側）について示す。
（イ）では加振棒が粘弾性流体に接触している間（左側）波形はほぼ正弦波となるが、加振棒が粘弾性流体から離れている間（右側）波形に欠けが生じる。
（ロ）では波形がほぼ正弦波となる。
（ハ）では波形はほぼ正弦波となるものの波形のボトムレベルにずれが生じる。

従って、センサ１６で検出される応力波形を静的歪監視機能２５で監視し、常に（ロ）の状態を維持するように静的歪追従機構２６を操作すればよい。

静的歪監視機能２５はＰＣである動的粘弾性算出手段２０の中にソフトウエア的に構成され、静的歪追従機構２６はアクチュエータ１５の固定端１５ａと基台３０の間に配置される。

静的歪追従機構２６は、アクチュエータ１５、センサ１６および加振棒１３を所定の範囲で直線移動可能な機構であれば特に制限されないが、サーボモータにより駆動されるボールネジ、ピエゾ素子、超磁歪素子等を使用することができる。

図７は動的粘弾性算出手段２０の中に組み込まれる静的歪監視プログラムのフローチャートであって、まず、センサ１６で検出される応力信号σを予め定められた時間読み込む（ステップＳ１１）。

次に、センサ１６から出力される応力信号の欠けを評価する（ステップＳ１２）。

応力信号の欠けの評価方法は特に規定されないが、例えば、センサ１６で検出される応力信号と標準正弦波信号との単純類似度Ｓを使用し、単純類似度が所定の閾値以下のときに応力信号に欠けが発生していると判定することができる。

単純類似度Ｓは−１．０以上＋１．０以下の値をとり、＋１．０のときセンサ１６で検出される応力信号は標準正弦波と同一となり、単純類似度Ｓが小さくなるほど欠けが大きいことを示す。

単純類似度Ｓで応力信号の欠けを判定する場合は、単純類似度Ｓを次式により算出する（ステップＳ１２）。

次に、単純類似度Ｓが予め定められた閾値（例えば−０．５）以下であるか否かを判定することにより、応力信号に欠けが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

応力信号に欠けが発生していると判定したときには、静的歪追従機構２６に対して加振棒１３と粘弾性流体１０との間の距離を小さくする駆動信号を出力して（ステップＳ１４）、このプログラムを終了する。

応力信号に欠けが発生していないと判定したときには、応力信号のボトムレベルのずれ量Ｄを算出する（ステップＳ１５）。

応力信号のボトムレベルのずれ量Ｄが予め定められた閾値以上であるか否かを判定することにより、応力信号のボトムレベルにずれが生じているか否かを判定する（ステップＳ１６）。

応力信号のボトムレベルにずれが生じていると判定したときには、静的歪追従機構２６に対して加振棒１３と粘弾性流体１０との間の距離を大きくする駆動信号を出力して（ステップＳ１７）、このプログラムを終了する。

応力信号のボトムレベルにずれが生じていないと判定したときには、加振棒１３は粘弾性流体１０の表面に接触している状態にあるものとして、このプログラムを終了する。

応力信号のボトムレベルのずれ量Ｄは、センサ１６で検出される応力信号の極小値と基準値（または区間）Ｂとの差として算出できる。

なお、基準値（または区間）Ｂは、加振棒１３が粘弾性流体１０の表面に接触したときにセンサ１６が出力する応力信号として粘弾性流体１０を正弦波で加振する前に測定しておくことが望ましい。

本実施の形態においては、樹脂をスプリングとダッシュポッドを直列に接続したマックスウエルモデルでモデル化しているが、スプリングとダッシュポッドを並列に接続したフォークトモデル、または、マックスウエルモデルもしくはフォークトモデルにスプリング、ダッシュポッドを追加した多要素モデルでモデル化してもよい。

以上は、閉空間１１に動的粘弾性測定装置を１つ設置した場合について説明したが、図８に示すように、閉空間１１に２以上の動的粘弾性測定装置を設置すれば、閉空間１１内の樹脂の粘弾性係数を２次元あるいは３次元的に測定することが可能となる。

閉空間１１に２以上の動的粘弾性測定装置を設置した場合にも、静的歪追従機構２６を追加可能であることはいうまでもない。

本発明に係る動的粘弾性測定装置によれば、高温高圧の粘弾性流体の粘弾性を経時的に測定すること、粘弾性流体の複数個所の粘弾性を同時に測定することが可能となり、粘弾性流体の動的粘弾性測定装置として有用である。

１０：粘弾性流体
１１：閉空間
１２：筐体
１３：加振棒
１４：弾性シール部材
１５：アクチュエータ
１６：センサ
２０：動的粘弾性算出手段
２１：波形監視機能
２２：動的粘弾性評価機能
２３：加振信号発生機能
２４：電力増幅器
２５：静的歪監視機能
２６：静的歪追従機構
３０：基台

Claims (7)

1. 高温高圧の粘弾性流体を収容する閉空間を有する筐体と、
   前記筐体に取り付けられる基台と、
   一端が前記閉空間に面し、前記筐体を貫通して配置される加振棒と、
   前記加振棒の一端側または中間部に配置され、前記加振棒と前記筐体との隙間から漏洩する前記粘弾性流体もしくは前記粘弾性流体が放出する気体をシールする弾性シール部材と、
   固定端が前記基台に固定され、自由端が前記加振棒を介して前記粘弾性流体を加振するアクチュエータと、
   前記粘弾性流体の歪および応力の少なくとも一方を測定するセンサであって、前記アクチュエータの自由端と前記加振棒の他端との間に配置されるセンサと、を備える動的粘弾性測定装置。
2. 前記アクチュエータが、駆動電圧もしくは駆動電流に応じた振幅を発生するものであり、
   前記センサが、前記粘弾性流体の発生する応力を検出するものである請求項１に記載の動的粘弾性測定装置。
3. 前記アクチュエータが、前記アクチュエータの振動振幅を一定に制御したときの駆動電圧もしくは駆動電流が前記粘弾性流体の発生する応力に応じた値となるものであり、
   前記センサが、前記粘弾性流体の歪を検出するものである請求項１に記載の動的粘弾性測定装置。
4. 前記センサの検出値、前記アクチュエータに印加する加振信号の振幅および周波数、ならびに前記弾性シール部材の特性に基づいて前記粘弾性流体の動的粘弾性を算出する動的粘弾性算出手段を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動的粘弾性測定装置。
5. 動的粘弾性算出手段が、加振信号に直流バイアスを重畳することが可能な加振信号発生機能を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の動的粘弾性測定装置。
6. 前記アクチュエータの固定端と前記基台との間に配置され、前記加振棒と前記粘弾性流体との間の距離を変更可能な静的歪追従機構と、
   前記加振棒の一端が前記粘弾性流体と接触するように前記静的歪追従機構を駆動する静的歪監視機構を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の動的粘弾性測定装置。
7. 前記静的歪監視機構が、前記アクチュエータに正弦波を印加したときに、応力信号に欠けが生じた場合には前記静的歪追従機構に対して前記加振棒と前記粘弾性流体との間の距離を小さくする駆動信号を出力し、応力信号のボトムレベルにずれが生じた場合には前記静的歪追従機構に対して前記加振棒と前記粘弾性流体との間の距離を大きくする駆動信号を出力するものである請求項６に記載の動的粘弾性測定装置。

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