JP2598686B2 - 粘弾性測定装置 - Google Patents

粘弾性測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は材料の粘弾性的性質の温度，時間あるいは周
波数に対する依存性を検出する動的粘弾性測定装置、特
に測定されたデータの精度向上に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は曲げ歪を与えて検出する方式の粘弾性測定装
置の精度向上を目的とするため、試料保持部材と試料把
持用チャックと検出棒と検出棒支持部材と変位検出手段
と力発生器と正弦波発生器と増幅器と、試料を加熱する
ための加熱源から構成され、試料に正弦波状の応力を発
生させた時の歪を検出することにより、応力と歪の間の
振幅および位相差の相関から試料の粘弾性に関する特性
値である複素弾性率を測定できるようにし、前記試料保
持部材にバネ性を持たせ、正弦波状に発生させる応力と
直角の方向にロスなく可動し、かつ応力と同一方向の動
きは無視できるほど小さくする構造を備えることにより
加熱時の試料の熱膨張による変形を応力，歪検出の方向
から除去し、試料を取りつけた時の温度と異なる温度に
おける粘弾性測定の測定精度の向上を図ったものであ
る。
〔従来の技術〕
従来この種の装置において、試料保持部材は試料の両
端がどの方向にも動かないように固定されていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術においては試料の両端が固定されている
ため、熱膨張率の大きな試料の複素弾性率の温度依存性
を測定する場合に加熱による試料の熱膨張が両端で制限
され、試料中央部が応力，歪検出の方向、及び検出の方
向と直角でかつ固定された試料両端を結ぶ方向とも直角
な方向とに変形した下記の問題点があった。
1.複素弾性率を計算する原理式に必要とされる試料形状
は直方体または円柱であり、熱膨張とともに湾曲する試
料形状は測定誤差を生み出す。
2.応力・歪検出方向への変形がおこるため、歪検出の中
心位置が試料の熱膨張とともに変化し、歪検出の中心位
置を検出する機構が複雑である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記の欠点を無くするために開発されたもの
で、その主たる構成要件は、応力，歪検出の方向には動
かず、かつ試料両端を結ぶ方向へは試料保持部材の弾性
変形により可動な試料両端を保持する２つの試料保持部
材と、試料把持用チャックと、前記チャックを保持する
検出棒と前記検出棒を支持する支持部材と、前記検出棒
の一部に固定された変位検出器と、前記変位検出器の位
置を調節できる移動手段と、前記検出棒の一端に設けら
れ前記試料に力を加える力発生器と、前記力発生器に正
弦波状の力を発生させる正弦波発生器と、正弦波状の力
の振幅を調節する増幅器と前記試料を加熱するための加
熱源とから成っている。
〔作用〕
上記構成の作用は、先ず、正弦波発生器の出力である
正弦波の振幅は増幅器により調節され、増幅器の出力は
力発生器に与えられ、力発生器に発生した力は検出棒を
通じて試料に応力を発生させる。一方、この時試料に生
じた歪は前記検出棒の一部に固定された変位検出器によ
り検出され、応力と歪の両方が同時に検出されることに
より、両者の相関から試料の複素弾性率を測定する。ま
た、前記加熱源からの熱により試料、前記２つの試料保
持部材、前記試料把持用チャック、前記検出棒の一部が
加熱され試料の熱膨張がおこるが、前記２つの試料保持
部材は試料に押されて試料両端を結ぶ方向に弾性的に変
位することにより、試料形状は直方体状、または円柱状
のまま試料の温度が変化し、種々の温度における複素弾
性率を測定するという目的を達成する。
〔実施例〕
以下、本発明を一実施例に示した図面に基づき詳細に
説明する。
図中１は試料であり試料１の両端は試料保持部材２、
試料保持部材３により保持されている。
上記試料保持部材2,3はそれぞれ筺体14に一端を固定
された弾性アーム2a,3aにより弾性的に保持されてい
る。
試料中央部はチャック４により把持される。チャック
４は検出棒５に固定され、検出棒５は検出棒支持部材６
により弾性的に支持され、かつ検出棒５の可動方向は直
線（一次元）に限定される。また、検出棒５の一部には
変位検出器７がとりつけられ、筺体14との相対位置が検
出される。さらに検出棒の一端には力発生器８が固定さ
れている。一方、前記試料１の周囲には試料１の温度環
境を設定するための目的で加熱源９が配置されている。
図中10は正弦波発生器であり、正弦波出力は増幅器11
により振幅を制御されて力発生器８に加えられる。増幅
器11の出力はまた位相差検出器12と振幅比較検出器13と
に送られる。また変位検出器７の出力は位相差検出器と
振幅比較検出器に送られる。振幅比較回路からは振幅比
信号が出力され位相差検出器からは位相差信号が出力さ
れる。この２つの信号（振幅比信号と位相差信号）は周
知のように粘弾性特性を表現する量であり、前者は貯蔵
弾性率、後者は損失正接をあらわす。本実施例による装
置の加熱時の試料１周辺の動作を説明する。先ず、加熱
源９による熱で試料１、試料保持部材２、試料保持部材
３、チャック４、検出棒５の一部が加熱される。加熱に
よる試料の熱膨張により試料保持部材２、試料保持部材
３は押され、熱膨張量に見合っただけ変位して試料１を
保持する。従って試料１の検出棒と平行な方向の変形は
なく、試料１の両端を結ぶ方向（検出棒と直行な方向）
のみ変形し、直方体または円柱の形状を維持する。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、試料の両端を全方向に
対し固定するのではなく、試料の両端をそれぞれ独立し
た試料保持部材としたために、試料の両端を結ぶ方向に
可動となり、加熱時にも試料形状を保持し、種々の温度
において正確な測定をすることができ、しかも試料保持
部材の弾性変形を使用するため、構造が簡単で試料周辺
をコンパクトに設計でき、しかも加熱時の熱膨張、冷却
時の熱収縮両方に対等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図は一部ブロック図を含む構成図である。 １……試料 ２……試料保持部材 2a……弾性アーム ３……試料保持部材 3a……弾性アーム ４……チャック ５……検出棒 ６……検出棒支持部材 ７……変位検出器 ８……力発生器 ９……加熱源 10……正弦波発生器 11……増幅器 12……位相差検出器 13……振幅比較検出器 14……筺体

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ほぼ中央部にて試料を把持するチャック
    と、 一端にて前記チャックを保持し、前記試料の厚み方向に
    配置された棒状の検出棒と、 前記検出棒の他端に設けられ、前記検出棒及び前記チャ
    ックを介して前記試料に、前記試料の厚み方向に力を加
    える力発生器と、 前記力発生器に正弦波状の力を発生させるための正弦波
    を発生する正弦波発生器と、 前記正弦波の振幅を調整する増幅器と、 前記検出棒に一部固定され、前記検出棒の位置を検出す
    る変位検出器と、 前記変位検出器からの信号と前記増幅器からの信号とを
    比較して振幅比を出力する振幅比較検出器と、 前記変位検出器からの信号と前記増幅器からの信号とを
    比較して位相差を出力する位相差検出器と、 前記変位検出器と、前記力発生器とを収納する筺体と、 前記筺体内部にて前記検出棒の可動方向を直線に限定し
    て弾性的に保持する検出棒支持部材と、 一端にて、前記試料の両端を厚み方向にて保持し、他端
    にて前記筺体の一部に固定され、前記試料の両端方向に
    弾性変形する一対の試料保持部材と、 前記試料を加熱するための加熱源よりなることを特徴と
    する粘弾性測定装置。
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