JPH05248967A - 粘弾性体の応力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転ダイとトルク検出用ダイとを同軸上の互
いに対向する位置に配置し、前記回転ダイを回転させた
ときの前記トルク検出用ダイにかかる反トルクを検出す
るようにした粘弾性体の応力測定装置において、試料室
内の試料の高さを一定に保ち、トルクの検出を正確に行
うことのできる粘弾性体の応力測定装置を提供する。 【構成】 上部回転ダイ（１）とトルク検出用下部固定
ダイ（２）とを同軸上の互いに対向する位置に配置し、
上部回転ダイ（１）の外周に固定ダイ（４）を設け、ト
ルク検出用ダイ（２）の外周に回転ダイ（１）と固定ダ
イ（４）とを支持する基板（５）を設け、固定ダイ
（４）の先端部（４ａ）を基板（５）に当接させて、回
転ダイ（１）とトルク検出用ダイ（２）の相対向する面
と固定ダイ（４）の内側面とで試料室を画成し、基板
（５）の固定ダイ（４）が当接する部分をバネ体にした
粘弾性体の応力測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴム等の粘弾性物質に
連続的に剪断を与えたときに発生する応力を測定する装
置に関するものであり、特に、装置の試料室に収納した
試料の高さを一定に保ち、正確に応力測定を行うことが
できる粘弾性体の応力測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴム製品の性能は、原料及び配合ゴムの
性質、特にその可塑性、粘性、弾性などによって大きな
影響を受ける。従って、エラストマ単体やゴム組成物の
製造、評価、及び研究開発を行うに当たっては、材料と
なる物質の性質を測定し、その加工性について正確な情
報を得ることが必要である。

【０００３】ゴム等の粘弾性物質の粘性を測定する装置
として、ロータタイプのムーニー粘度計、あるいはロー
タレスタイプの応力測定装置等さまざまな装置が提案さ
れている。

【０００４】図４は、従来のロータレスタイプの応力測
定装置の構成を示す図である。この応力測定装置は、平
円盤状の上部回転ダイ１、トルク検出用の下部固定ダイ
２、下部固定ダイ２の外周に設けた外筒ダイ３、上部回
転ダイ１の外周に設けた上部固定ダイ４、前記外筒ダイ
３の外周に設けられており、上部回転ダイ１及び上部固
定ダイ４を支持する基板５とを具えており、上部回転ダ
イ１の底面、下部固定ダイ２及び外筒ダイ３の上面、上
部固定ダイ４の内側面によって試料を収納する試料室６
を画成している。図示しない回転駆動機構によって上部
回転ダイ１に回転運動を与えて、下部固定ダイ２にかか
る反トルクを検出して試料の応力を測定するように構成
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すような装置
において、上部回転ダイ１を回転させたときに試料室６
に収納した試料にかかるトルク（Ｔ）は、試料の厚さを
ｈ、Δｈ＝０、流動指数をｎとしたとき、

【数１】Ｔ∝（１／ｈ）^1/n で表されることが知られている。試料にかかるトルクは
（１／ｈ）^1/n に比例するので、正確にトルクを検出す
るためには、試験中に試料の厚さｈを一定に保つことが
重要である。

【０００６】通常、図４に示すような装置においては、
試料室６の容積より多い試料を上下のダイ１と２の間に
挟んで、上部固定ダイ４を降下させて、試料に所定の圧
縮荷重を与え上部固定ダイ４の先端部で余分な試料を押
し切るようにして試料室６に試料を装填するようにして
いる。上下のダイ１と２とはあらかじめ加熱しておき、
上部回転ダイ１を回転させて試験を開始する。尚、試験
の開始に先立って、通常は試料を１分間予熱するように
している。

【０００７】しかしながら、高粘度で流動性の悪い試料
の応力を測定する場合、上部固定ダイ４の先端部で試料
を押し切ることができず、予熱が終了して試験が開始さ
れる時点においても上部固定ダイ４の先端部と基板５と
の間にΔｈだけ試料が残ってしまう。試験中は上部回転
ダイ１を回転させるため、このΔｈの試料は徐々に減少
するが、試験終了時点においても完全に０にはならな
い。このため、実際の試料の厚さはｈ＋Δｈとなり、こ
のΔｈに伴ってトルクの測定に誤差が生じることとな
る。また、この誤差は試料の種類や試験時間によって異
なる。

【０００８】この問題は、試料に対する圧縮荷重を増や
すことによって解決できると考えられるが、その場合は
過大な荷重が必要となり装置が大型化してしまうという
問題がある。また、圧縮荷重を増やす方法では、例え
ば、低粘度の試料を試料がダイの中心からずれた状態で
供給してしまった場合などは、試料を高い荷重で急激に
圧縮して上部固定ダイ４を降下させて試料室６を閉じる
と、試料が試料室に充填されないまま試験を行うことと
なり、正確な応力測定を行うことができない。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために、本発明の粘弾性体の応力測定装置は、回転
ダイとトルク検出用ダイとを同軸上の互いに対向する位
置に配置し、前記回転ダイを回転させたときの前記トル
ク検出用ダイにかかる反トルクを検出するようにした粘
弾性体の応力測定装置において、前記回転ダイの外周に
固定ダイを設け、前記トルク検出用ダイの外周に前記回
転ダイと固定ダイとを支持する基板を設け、前記固定ダ
イの先端部を前記基板に当接させて、前記回転ダイとト
ルク検出用ダイの相対向する面と前記固定ダイの内側面
とで試料室を画成するように構成し、前記基板の前記固
定ダイが当接する部分をバネ体としたことを特徴とする
ものである。

【００１０】このように、本発明の粘弾性体の応力測定
装置においては、回転ダイの外周に設けた固定ダイの先
端部を基板に当接させて、回転ダイとトルク検出用ダイ
との相対向する面及び固定ダイの内側面とで試料室を画
成して、基板の固定ダイが当接する部分をバネ体に構成
している。従って、試料を試料室に装填するとき、回転
ダイとトルク検出用ダイとの間に試料を挟んで、固定ダ
イの先端部を基板に当接させて余分な試料を押し切る際
に固定ダイ１の下端部と基板との間に試料Δｈが残るも
のの、基板の固定ダイが当接する部分がバネ体で構成さ
れているため、この残留したΔｈの試料はトルク検出用
ダイの試料室画成面の延長面より外側に位置することと
なり、試料室内においては、所定の試料の厚さｈを保つ
ことができる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の応力測定装置の第１実施例
の構成を示す図である。なお、図４に示す従来の装置と
同じ構成要素に対しては同じ符号を付すものとする。上
部回転ダイ１とトルク検出用下部固定ダイ２とを同軸上
に相対向させて配置し、上部回転ダイ１の直径を下部固
定ダイ２の直径よりも大きくしておく。上部回転ダイ１
の外周には上部固定ダイ４を設け、下部固定ダイ２の外
周には上部回転ダイ１および上部固定ダイ４を支持する
基板５を設ける。上部固定ダイ４は上下動可能に構成さ
れており、その先端部を基板５に当接させて、上部回転
ダイ１の底面、下部固定ダイ２の上面、上部固定ダイ４
の内側面にて試料室６を画成する。上部固定ダイ４の下
端部は、内周側が基板５に対して垂直で外周側が基板５
に対してテーパ形状をなすエッジ部分４ａと、最外周に
設けられた突出部４ｂとを具えている。エッジ部分４ａ
と突出部４ｂとの間にギャップ４ｃが形成されており、
ここに余分な試料を収納するようにしている。

【００１２】試料室６内への試料の装填は、上部回転ダ
イ１と下部固定ダイ２との間に試料を挟んで、所定の圧
縮荷重を加え、上部固定ダイ４を基板５に当接するまで
降下させて行う。上部固定ダイ４を降下させて試料を装
填したとき、上部回転ダイ１と下部固定ダイ２との間隔
がｈになるように構成されている。

【００１３】一方、基板５と上部固定ダイ４の下端部
（エッジ部分４ａ、突出部４ｂ）とが当接する部分には
円環状の板バネ５ａが埋設されている。板バネ５ａは、
上部固定ダイ４のエッジ部分４ａの先端が板バネ５ａの
先端部（内周側）に位置するように配置されている。

【００１４】図２は、図１に示す本発明の応力測定装置
に試料を装填したときの状態を示す図である。例えば高
粘度で流動性の悪い試料の応力測定を行う場合、上部固
定ダイ４を降下させてもエッジ部分４ａの先端で試料を
押し切れず、試料が先端に残ってしまう。しかし、本発
明の応力測定装置では、基板５に埋設したバネ体５ａが
先端に残った試料Δｈの分だけ下方に橈むため、試料室
６内に収納された試料の高さｈは一定とすることができ
る。なお、この上部固定ダイ４のエッジ部分４ａの先端
に残ったΔｈ分の試料はバネ体５ａによって上方に付勢
されているため、試験中に熱等の影響で試料の粘度が低
下したときには上方に移動し、試料室６からの試料の漏
れを防ぐ役割をはたす。したがって、本発明の応力測定
装置においては、試験開始時、および試験中に、試料室
内の試料の高さを一定に保つことができ、トルク測定に
誤差が生じにくくなる。

【００１５】図３は、本発明の応力測定装置の変形例を
示す図である。この実施例では、バネ体７を固定部材７
ａと可動部材７ｂと、バネ７ｃとで構成し、バネ７ｃに
よって可動部材７ｂを下方から上方へ付勢するようにし
たものである。この例でも、上述の実施例と同様に、上
部固定ダイ４のエッジ部４ａの先端に残った試料の厚さ
だけ可動部材７ｂが沈むため、試料室６内の試料の厚さ
は所定の厚さｈに保たれる。

【００１６】尚、本発明は試料を加硫させながら粘度を
測定するレオメータ（商品名）や、加硫速度を測定する
るキュラストメータ（商品名）等にも、適用することが
できる。また、上述の実施例では、下部固定ダイ２の外
周に直接基板５を設ける構成としたが、図４に示す従来
の装置のように、下部固定ダイ２と基板５との間に外筒
ダイを配置するようにしても良いことはいうまでもな
い。

【００１７】

【発明の効果】上述した通り、本発明の粘弾性体の応力
測定装置においては、基板の上部固定ダイを当接させる
部分をバネ体にしているため、試料室内の試料の高さを
一定に保つことができ、より正確な応力測定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の応力測定装置の第１実施例の構成を示
す図である。

【図２】図１に示す応力測定装置に試料を装填した状態
を示す図である。

【図３】本発明の応力測定装置の変形例の構成を示す図
である。

【図４】従来の応力測定装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 上部回転ダイ ２ トルク検出用下部固定ダイ ３ 外筒ダイ ４ 上部固定ダイ ４ａ エッジ部 ４ｂ 突出部 ５ 基板 ６ 試料室 ７ バネ体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ダイとトルク検出用ダイとを同軸上
   の互いに対向する位置に配置し、前記回転ダイを回転さ
   せたときの前記トルク検出用ダイにかかる反トルクを検
   出するようにした粘弾性体の応力測定装置において、前
   記回転ダイの外周に固定ダイを設け、前記トルク検出用
   ダイの外周に前記回転ダイと固定ダイとを支持する基板
   を設け、前記固定ダイの先端部を前記基板に当接させ
   て、前記回転ダイとトルク検出用ダイの相対向する面と
   前記固定ダイの内側面とで試料室を画成するように構成
   し、前記基板の前記固定ダイが当接する部分をバネ体と
   したことを特徴とする粘弾性体の応力測定装置。