JP7223037B2 - エラストマーケーブル絶縁シースの非破壊試験方法、装置及びプログラム - Google Patents
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Description
少なくとも、弾性ポリマーの高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖を特徴付ける第1のパラメータを測定するための、絶縁シースに対する、プロトン核磁気共鳴を用いた測定ステップと、
弾性的に活性な鎖を特徴付ける第1のパラメータの、及び/又は第1のパラメータから決定された第2のパラメータの、少なくとも1つの規定の評価閾値との比較を含む評価ステップであり、第1のパラメータ及び/又は第2のパラメータが規定の評価閾値を下回るときに、ケーブルがその寿命の終わりにあると判定するための評価ステップと、
を含むことを特徴とする方法である。
評価ステップは、弾性ポリマーの高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖の割合が規定の評価閾値を下回るときにケーブルがその寿命の終わりにあると判定するための、弾性ポリマーの高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖の割合の規定の評価閾値との比較を含む。
第2のパラメータは、弾性的に活性な鎖の平均モル質量から決定された、破断点での伸びを含み、
評価ステップは、破断点での伸びが規定の評価閾値を下回るときにケーブルがその寿命の終わりにあると判定するための、破断点での伸びの規定の評価閾値との比較を含む。
Mc=(Dstat/k)・3/5・r2/Dres
から計算され、
ここで、
Dstatは、所定の静的双極子結合であり、
Dresは、プロトン核磁気共鳴を用いたプロトン二量子コヒーレンスの増加の測定によって測定された残留双極子結合であり、
kは、局所的な結合トポロジーの、且つ材料のセグメント間の動きの、所定のパラメータであり、
rは、トポロジー的制約の間の鎖の部分に関するエンドツーエンド鎖長と、材料の平衡状態でのエンドツーエンド鎖長の平均値と、の所定の比である。
少なくとも、弾性ポリマーの高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖を特徴付ける第1のパラメータを測定するための、絶縁シースに対するプロトン核磁気共鳴を用いた測定用の装置と、
弾性的に活性な鎖を特徴付ける第1のパラメータの、及び/又は第1のパラメータから決定された第2のパラメータの、少なくとも1つの規定の評価閾値との比較を含む評価ステップを実行する計算機であり、評価ステップは、第1のパラメータ及び/又は第2のパラメータが規定の評価閾値を下回るときに、ケーブルがその寿命の終わりにあると判定するためものである、計算機と、
を含むことを特徴とする非破壊試験装置である。
第1のパラメータP1を使用する方法の実施形態の第1のファミリーを、以下にて説明する。
M(t)=B exp(-t/T2b)+C exp(-t/T2c)
によって得られ、ここで、
M(t)は、磁化の大きさであり、
T2bは、M(t)から得られるものである垂れ下がった鎖Bのプロトンに関する1H横緩和時間であり、
T2cは、M(t)から得られるものである抽出可能物Cのプロトンに関する1H横緩和時間である。
- FCEA>ATHRESHOLDである場合には、材料の機械的強度は満足できるものと考えられ、
- FCEA<ATHRESHOLDである場合には、材料は劣化しており、もはや良好な強度を保証することができないと考えられる。
第2のパラメータP2を使用する方法の実施形態の第2のファミリーを、以下にて説明する。
Dstatは、定められた分布定数であり、
P(Dres)は、定められた分布密度である。
Nは、架橋ノード間のKhunセグメントの数であり、これは、ポリマーの平均モル質量Mcに比例し、
r及びkは、材料に関連するパラメータであり、分子動力学によって決定されることができる。
Dres∝1/Mc+1/Me
である。
Dres=(Dstat/k)・3/5・r2/Mc
と計算することができる。
Mc=(Dstat/k)・3/5・r2/Dres
従って、次が成り立つ:
Mc=G/Dres
- 試験片SENT(シングルノッチ)なる砕かれた試験片について得られた、未劣化材料の引裂エネルギーJc0の値、
- 引張試験片の破断点での伸び、及び未劣化材料の変形の関数としての応力カーブ( c0、W0=f( ))。インデックス0は未劣化材料を指す。
athは、固有欠陥の理論的サイズであり、
Jc0は、未劣化材料の引裂エネルギーであり、
k(λ)は、試験片DENTの場合の比例係数である。
t×aTは、tにaTを乗じたものを表し、
aTは、時間と温度の等価性カーブのスライド係数であり、
a1、a2は、最小二乗回帰によって得られる定数であり、
Mc1は、最小二乗回帰によって得られるパラメータであり、
tは、時間単位での時間である。
Jcは、臨界破壊引裂エネルギーであり、
Wcは、破断点での変形エネルギー密度である。
R及びTは、それぞれ、気体定数及び絶対温度であり、ρは密度であり、fは、架橋ノードから始めたセグメントの数に依存する機能係数であり、
Wは、変形エネルギー密度であり、
λ1、λ2、λ3は、変形勾配テンソルの固有値である。
M=Mc+Me
へと分解されることができ、ここで、Mcは架橋ノード間のモル質量であり、Meは絡み合い間のモル質量であり、Meは一般にデータブックにて与えられており、
Mc=M-Me
である。
- 時間tにおける材料の状態(NMRによって測定)を評価してそのMcを知るツールの使用、
- 予測ツールとしての使用であり、材料のモル質量Mcの変化を知ることで、破断点での伸びεrの変化を得ること、ひいては、ケーブルの寿命の終わりを予測することが可能である。
Claims (13)
- ケーブルの少なくとも1つの弾性ポリマーの材料からなる絶縁シースの非破壊試験の方法であって、
少なくとも、前記弾性ポリマーの高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖を特徴付ける第1のパラメータを測定するための、前記絶縁シースに対する、プロトン核磁気共鳴を用いた測定ステップであり、前記第1のパラメータは、前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖の割合及び/又は前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量を有する、測定ステップと、
前記弾性的に活性な鎖を特徴付ける前記第1のパラメータの、及び/又は前記第1のパラメータから決定された第2のパラメータの、少なくとも1つの規定の評価閾値との比較を含む評価ステップであり、前記第1のパラメータ及び/又は第2のパラメータが前記規定の評価閾値を下回るときに、前記ケーブルがその寿命の終わりにあると判定するための評価ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1のパラメータは、前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの前記弾性的に活性な鎖の割合を有し、
前記評価ステップは、前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの前記弾性的に活性な鎖の割合が前記規定の評価閾値を下回るときに前記ケーブルがその寿命の終わりにあると判定するための、前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの前記弾性的に活性な鎖の割合の前記規定の評価閾値との比較を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記測定ステップは、
前記絶縁シースに対する、プロトン核磁気共鳴を用いた横プロトン緩和の測定であり、少なくとも当該測定から前記弾性ポリマーの前記弾性的に活性な鎖の割合を決定するための測定、
を含む、ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記第1のパラメータは、前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量を有し、
前記第2のパラメータは、前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量から決定された、破断点での伸びを含み、
前記評価ステップは、前記破断点での伸びが前記規定の評価閾値を下回るときに前記ケーブルがその寿命の終わりにあると判定するための、前記破断点での伸びの前記規定の評価閾値との比較を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記測定ステップは、
前記絶縁シースに対する、プロトン核磁気共鳴を用いたプロトン二量子コヒーレンスの増加の測定であり、少なくとも当該測定から前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量を決定するための測定、
を含む、ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量は、プロトン核磁気共鳴を用いたプロトン二量子コヒーレンスの増加の前記測定によって測定された残留双極子結合に基づいて計算される、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量は、プロトン核磁気共鳴を用いたプロトン二量子コヒーレンスの増加の前記測定によって測定された残留双極子結合の逆数に比例するとして計算される、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量Mcは、次式:
Mc=(Dstat/k)・3/5・r2/Dres
から計算され、
ここで、
Dstatは、所定の静的双極子結合であり、
Dresは、プロトン核磁気共鳴を用いたプロトン二量子コヒーレンスの増加の前記測定によって測定された残留双極子結合であり、
kは、局所的な結合トポロジーの、且つ前記材料のセグメント間の動きの、所定のパラメータであり、
rは、トポロジー的制約の間の鎖の部分に関するエンドツーエンド鎖長と、前記材料の平衡状態での前記エンドツーエンド鎖長の平均値と、の所定の比である、
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 当該方法は、前記ケーブルの前記絶縁シースのサンプルを採取するサンプリングステップを含み、該サンプルに対して、プロトン核磁気共鳴を用いた前記測定ステップが実行される、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記サンプリングステップにて採取される前記ケーブルの前記絶縁シースの前記サンプルの質量は20-40mgである、ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 当該方法は、プロトン核磁気共鳴を用いた測定のための装置を前記ケーブルの前記絶縁シースに接触させるステップを含み、前記測定ステップは、プロトン核磁気共鳴を用いた測定のための前記装置によって実行される、ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法。
- 計算機上で実行されるときに請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法を実行するためのコード命令を含むコンピュータプログラム。
- ケーブルの少なくとも1つの弾性ポリマーの材料からなる絶縁シースの非破壊試験装置であって、
少なくとも、前記弾性ポリマーの高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖を特徴付ける第1のパラメータを測定するための、前記絶縁シースに対するプロトン核磁気共鳴を用いた測定用の装置であり、前記第1のパラメータは、前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの弾性的に活性な鎖の割合及び/又は前記弾性ポリマーの前記高分子ネットワークの前記弾性的に活性な鎖の平均モル質量を有する、装置と、
前記弾性的に活性な鎖を特徴付ける前記第1のパラメータの、及び/又は前記第1のパラメータから決定された第2のパラメータの、少なくとも1つの規定の評価閾値との比較を含む評価ステップを実行する計算機であり、前記評価ステップは、前記第1のパラメータ及び/又は第2のパラメータが前記規定の評価閾値を下回るときに、前記ケーブルがその寿命の終わりにあると判定するためものである、計算機と、
を含むことを特徴とする非破壊試験装置。
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