JPH01187434A - 熱機械分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、試料に引っ張り力または押圧力を加えつつ該
試料の種々の温度における熱的性質を分析する熱機械分
析装置に関する。

［従来の技術］ 熱機械分析装置は、一般に、一端を固定した試料の他端
側に検出体の一端を結合または接触させ、この検出体の
他端側から前記試料に引っ張り力または押圧力を加えつ
つ該試料の種々の温度における前記検出体の変位量を観
測することにより、前記試料の熱機械的性質を分析する
ものである。

従来の熱機械分析装置は、前記試料に引っ張り力または
押圧力を加えるために、例えば、前記検出体の他端側を
天秤の一方の腕に結合し、この天秤の他方の腕に印加す
る荷重を加減するという方法（例えば、特公昭５３−２
６９８２号公報参照）がとられたり、あるいは、コイル
内に配置された磁石を前記検出体に結合し、このコイル
に流す電流を加減するという方法等がとられていた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上述の従来の方法は、いずれも、試料に加え
られる力を必ずしも正確に知り得ないとともに、所望の
力を正確に試料に加えることができないという欠点があ
った。

すなわち、例えば、上述の従来の方法のうち、天秤の他
方の腕に印加する荷重を加減するという方法では、この
印加する荷重が試料に加えられる力に等しいという仮定
か成立することを前提としているが、試料が急激に伸縮
したような場合には天秤がこれに追従できず、この前提
が崩れてしまう場合が生ずる。また、この方法では、試
料に加える力を周期的に、あるいは、任意に変化させて
連続的に測定する等、試料に種々変化する所望の力を正
確に加えて測定すること等は困難である。

さらに、上述の方法のうち、コイル内に磁石を配置して
このコイルに流す電流を加減するという方法では、コイ
ルに流す電流値とそれによって磁石に作用する力の大き
さとが常に１対１の関係を有していることが前提である
が、例えば、試料の伸縮が極めて大きい場合等には、前
記磁石のコイル内における位置が大巾に変動し、前記電
流値と磁石に作用する力との関係が最初の関係と異なっ
たものとなって前記前提が崩れてしまうおそれがあった
。

このように、従来の装置は、試料に加える力を必ずしも
正確に知ることができず、これがために分析を正確に行
い得ないおそれがあるとともに、試料に複雑に変化する
力を正確に加えるような測定等を行うことは困難であっ
た６ 本発明の目的は、このような欠点のない熱機械分析装置
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、検出体を通じて試料に引っ張りカまたは押圧
力を加える力発生手段と前記検出体との間に作用する力
を検出する力検出手段を設けることにより、試料に加え
られる力を正確に検出できるようにするとともに、この
検出結果をもとにして前記検出体に加える力を制御する
ことにより、試料に所望の任意の力を正確に加えること
を可能にし、これにより、正確な分析及び変化に富んだ
分析を容易に行えるようにしたもので、具体的には、 一端を固定した試料の他端側に検出体の一端を結合また
は接触させ、この検出体の他端側から前記試料に引っ張
り力または押圧力を加えつつ該試料の種々の温度におけ
る前記検出体の変位量を観測することにより、該試料の
熱的性質を分析する熱機械分析装置において、 前記検出体を通じて前記試料の他端側に加える引っ張り
力または押圧力を発生する力発生手段と、この力発生手
段と前記検出体との間に作用する力を検出する力検出手
段と、前記検出体の変位量を検出する変位検出手段とを
備えたことを特徴とする構成を有する。

［作用コ 上述の構成において、一端を固定した試料の他端側に検
出体の一端を結合または接触させ、この検出体の他端側
から前記試料に引っ張り力または押圧力を加えつつ該試
料の種々の温度における前記検出体の変位量を観測し、
この変位量と前記試料に加えた力とを求めてこれらの値
を種々の方法で解析することにより、該試料の熱的性質
を分析することができる。

この場合、前記試料に引っ張り力または押圧力を加える
力発生手段と前記検出体との間に作用する力を検出する
力検出手段によって、試料に加えられている力を正確に
検出できるとともに、この検出結果をもとにして前記検
出体に加える力を制御することで、前記試料に所望の任
意の力を正確に加えることができる。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例に係る熱機械分析装置の構成
を示す図である。

第１図において、符号１は金属、セラミックもしくは高
分子等の棒状試料であり、この試料１は固定部Ｅ１に固
定された断面略半円形をなす半円筒型の支持管２の底部
２ａに載置され、さらに、この試料１の上端部には検出
体たる検出棒３の下端部が接触されている。この検出棒
３の上端部はロードセル等で構成される力検出体４の下
端部に固定され、この力検出体４の上端部には連結杆５
が固定されているとともに、該連結杆５の上端部には固
定部Ｅ２に固定されているコイル６内に配置された棒状
磁石７が固定されている。なおこの場合、前記コイル６
と磁石７とは力発生手段を構成するものである。そして
、前記連結杆５は前記主ビーム８の一端部に支点９によ
り回転自在に支持されているとともに、この主ビーム８
は固定部Ｅ３に固定された支持部材１０に支点１１を中
心として回転自在に支持されている。さらに、前記主ビ
ーム８の他端部には錘１２が取り付けられているととも
に、前記支持部材１０及び前記連結杆５には前記主ビー
ムと平行に配置された副ビーム１３の両端がそれぞれ支
点１４及び１５によって回転自在に支持されている。す
なわち、前記支持部材１０、主ビーム８、副ビーム１３
及び連結杆５はいわゆるリンク機構を構成するもので、
連結杆５は前記支持部材１０に設けられた支点１１と１
４とを結ぶ直線と平行に、つまり、はぼ垂直方向にのみ
移動できるようになっている。また、前記検出棒２には
、固定部Ｅ４に固定された変位検出手段たる差動トラン
ス１６の可動片材１６ａが固定され、一方、前記主ビー
ム８の前記錘１２が取り付けられている端部には固定部
Ｅ５に固定されたダンパー１７の可動部１７ａが取り付
けられている。なお、前記支持管２の試料１を載置した
部位は電気炉１８内に収容されている。そして、この電
気炉１８並びに前記差動トランス１６、力検出手段４及
び力発生手段を構成するコイル６はそれぞれマイクロコ
ンピュータ等を内蔵する制御回路１９に電気的に接続さ
れ、さらに、この制御回路１９は操作手段２０及び表示
手段２１に電気的に接続されている。この場合、前記制
御回路１９は前記操作手段２０から入力された各種の指
令、例えば、前記電気炉１８をいかなる温度カーブで制
御するか、あるいは、前記試料１にどのような力を加え
るか等の指令を、前記力検出手段４の検出値を取り入れ
ながら前記コイル６に流す電流及び前記電気炉１８に流
す電流を加減する等して実行するとともに、この力検出
手段４の検出値、あるいは、前記差動トラス１６で検出
される変位量その他の観測結果を前記表示手段２１に送
出して表示をおこなわせるものである。

したがって、上述の構成によれば、前記操作手段２０か
ら所定の指令を入力することにより、前記試料１に所望
の押圧力を加えて該試料の各温度における伸縮の状態を
観測することができ、これにより前記試料１の熱機械的
分析を行うことができる。

上述の一実施例では以下の利点がある。

すなわち、前記試料に引っ張り力または押圧力を加える
力発生手段（磁石７）と前記検出１ｉ！！３との間に作
用する力を検出する力検出手段４を設けたことにより、
試料１に加えられている力を正確に検出できるとともに
、この検出結果をもとにして前記検出棒３に加える力を
制御することで、前記試料に所望の任意の力を正確に加
えることができる。したがって、これにより、正確な熱
機械分析を容易に行うことを可能にする。

また、前記力検出手段４により試料１に加えられる力を
直接検出できることから、前記主ビーム８の機械的バラ
ンスは大略とれていればよく、従来のように、まず、測
定開始前に試料に加わるカをゼロにするためにバランス
を正確にとり、しかる後、既知の加重を加えるという繁
雑な操作を測定の度に行う必要がない。すなわち、前述
の従来の装置は、いずれも、試料に加えられる力を直接
検出する手段を有していないから、試料に接触する検出
体を何等かの方法によりニュートラルな状態、つまり、
上下移動させるのに何等の力も必要としない状態にして
おき、この状態の検出体に既知の力を作用させることで
始めて試料に加えられる力を知ることができたもので、
このニュートラルな状態を作るためには、例えば、上述
のようにバランスをとる等機械的調整が必須であった。

これに対し、上記一実施例では、仮に、バランスがとれ
ていなくても、このバランスが取れていないことによっ
て試料に加わっている力を直接前記力検出手段４により
検出でき、前記コイル６に流す電流を加減することで、
この力を所望の値にすることができ、これによりただち
に測定を開始することができる。この点は、測定の能率
を著しく向上させるとともに、測定の自動化を進めるう
えで極めて大きなメリットとなる。

なお、前記一実施例では、棒状試料に押圧力を加えなが
らその伸縮を観測する例を掲げたが、本発明は上記一実
施例に限られるものでなく、例えば、フィルム状の試料
に引っ張り力を加えつつその伸縮を観測する場合や、ベ
レット状の試料に先端が所定の径の針状に形成された検
出体を接触させ、これに所望の押圧力を加えて該検出体
の先端の試料への嵌入の度合を観測するいわゆるペネト
レーション法等による分析にも適用できる。

第２図は、本発明を、フィルム状の試料に引っ張り力を
加えつつその伸縮を観測する場合に適用した例を示す部
分正面図であり、第３図は第２図における■−■線断面
図である。図において、符号２０は支持管であり、この
支持管２０は断面略半円形をなした半円筒形状をなして
おり、その底部２０ａにはスリット状の切り欠き部２０
ｂが設けられている。また、符号３０は検出棒であり、
この検出棒３０の下端部には断面時コの字状の係合部材
３１が取り付けられているとともに、この係合部材３１
の下部係合片３１ａには、スリット状の切り欠き部３１
ｂが設けられている。さらに、符号１０は高分子等のフ
ィルム状試料であり、この試料１０の両端部にはチャッ
ク部材１０ａ及び１０ｂが取り付けられ、これらチャッ
ク部材１０ａ及び１０ｂを図示のように、前記係合片３
１ａ及び支持管２０の底部２０ａに設けられた切り欠き
部２０ｂに係合し、前記検出棒３０を通じて前記試料１
０に所望の引っ張り力を加えることにより、該試料１０
を前記支持管２０と検出棒３０とで支持するものである
。なお、その他の構成は、前記一実施例と同様である。

この実施例によれば、フィルム状の試料１０に引っ張り
力を加えつつその伸縮を観測することができ、その際、
前記一実施例と同様の利点を得ることができる。

第４図は、本発明を、ペネトレーション法に適用した例
を示す部分正面図であり、前記−実施例と異なる点は、
検出棒３の代わりに、検出棒３２を用いた点と、試料と
して棒状試料１ではなくべレッド状試料１１とした点の
みである。すなわち、前記検出棒３２はその先端部が所
定の径を有する針状嵌入部３２ａとされており、この針
状嵌入部３２ａの先端が試料１１に接触されるもので、
これにより前記検出棒３２を通じて前記試料１１に所定
の押圧力を加えることでペネトレーション法等による分
析ができるものである。この実施例にあっても前記各実
施例と同様の利点が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は検出体を通じて試料に引
っ張り力または押圧力を加える力発生手段と前記検出体
との間に作用する力を検出する力検出手段を設けること
により、試料に加えられる力を正確に検出できるように
するとともに、この検出結果をもとにして前記検出体に
加える力を制御することにより、試料に所望の任意の力
を正確に加えることを可能にし、これにより、正確な分
析及び変化に富んだ分析を容易に行えるようにしたもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る熱機械分析装置の構成
を示す図、第２図は本発明をフィルム状の試料に引っ張
り力を加えつつその伸縮を観測する場合に適用した例を
示す部分正面図、第３図は第２図における■−■線断面
図、第４図は本発明をペネトレーション法に適用した例
を示す部分正面図である。 ｉ、ｔｏ、ｔｉ・・・試料、 ２．２０・・・支持管、 ３．３０，３１．３２・・・検出体を構成する検出棒、 ４・・・力検出手段、 ６．７・・・力発生手段を構成するコイル及び磁石、１
６・・・変位検出手段を構成する差動トランス。。 出願人　株式会社マックサイエンス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　一端を固定した試料の他端側に検出体の一端を結合ま
   たは接触させ、この検出体の他端側から前記試料に引っ
   張り力または押圧力を加えつつ該試料の種々の温度にお
   ける前記検出体の変位量を観測することにより、該試料
   の熱的性質を分析する熱機械分析装置において、 前記検出体を通じて前記試料の他端側に加える引っ張り
   力または押圧力を発生する力発生手段と、この力発生手
   段と前記検出体との間に作用する力を検出する力検出手
   段と、前記検出体の変位量を検出する変位検出手段とを
   備えたことを特徴とする熱機械分析装置。