JPH11190690A

JPH11190690A - 加硫特性測定装置

Info

Publication number: JPH11190690A
Application number: JP35929697A
Authority: JP
Inventors: Yasutoku Konaka; 泰徳湖中
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ムーニー粘度特性およびムーニースコーチ特
性と、加硫特性とを測定することができる加硫特性測定
装置の提供。【解決手段】下部ダイ２はモータ７により回転および
ねじり振動の２種類の形態で駆動することができ、下部
ダイ２を回転させた場合には試料のムーニー粘度などを
測定することができ、一方、下部ダイ２をねじり振動さ
せた場合には試料の加硫特性を測定することができる。
特に、一回の測定において、最初は回転駆動させ、次い
でねじり振動させることによって、ムーニー粘度などと
加硫特性とを同時に測定することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加硫特性測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴム等の物理特性を測定する装置
として、ムーニー粘度計やダイ加硫試験機等がある。ム
ーニー粘度計はゴム等の粘度特性を測定する試験機であ
り、試料（ゴム等）が納められた試料室内でロータを一
定方向に回転させ、試料からロータに加わるトルクを検
出して試料の粘度を測定する。このムーニー粘度計は、
未加硫ゴムのムーニー粘度を測定するムーニー粘度試験
や未加硫ゴムのスコーチ特性を測定するムーニースコー
チ試験等に用いられる。

【０００３】一方、ダイ加硫試験機は未加硫ゴムの加流
特性を測定するものであり、上ダイと下ダイとの間の試
料室内に試料を入れ、下ダイをねじり振動させて試料に
破壊しない程度の定振幅正弦波振動（振動数は毎分１０
０回、振動の角度は±１°）を与え、上ダイが試料を介
して受ける力（トルク）を未加硫から過加硫に至るまで
測定し試料の加硫特性を測定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ムーニ
ー粘度計ではロータの回転方向が一定方向であるため、
試料であるゴムの加硫が進むと架橋したゴム分子鎖がロ
ータ回転によって引き裂かれるとともに、ダイ表面と試
料との間ですべりが発生する。そのため、ムーニー粘度
計でゴムの加硫特性を測定しようとしても、完全な加硫
状態まで加硫特性を測定することができない。一方、ダ
イ加硫試験機を用いて試料の未加硫状態時の粘度測定
や、原料ゴムの粘度測定を行う場合には、測定されるト
ルクがかなり小さくなるため正確な粘度測定がし難いと
いう欠点がある。

【０００５】本発明の目的は、ムーニー粘度特性および
ムーニースコーチ特性と加硫特性とを測定することがで
きる加硫特性測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１および図２に対応付けて説明する。（１）請求項１の発明は、円筒状試料室１２を形成する
上部ダイ１，下部ダイ２，上部固定ダイ９および下部固
定ダイ１０と、下部ダイ２を回転およびねじり振動の２
種類の形態で駆動することができる駆動装置７と、試料
室１２に試料を充填して下部ダイ２を駆動装置７により
駆動した際に、試料から上部ダイ１に作用するトルクを
検出する検出手段６と、試料の粘性を測定するために下
部ダイ２を回転駆動し、所定の時点において試料の加硫
特性を測定するために下部ダイ２をねじり振動駆動する
ように駆動装置７を制御する制御手段８とを備えて上述
の目的を達成する。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図１は本発明による加硫特
性測定装置の概略構成を示す図である。１は上部ダイで
あり、上部ダイ１には上部ダイ１を加熱するヒータ３ａ
と、上部ダイ１の温度を検出する測温抵抗体などの温度
検出器４ａが取り付けられている。一方、２は下部ダイ
であり、下部ダイ２にも下部ダイ２を加熱するヒータ３
ｂと、下部ダイ２の温度を検出する測温抵抗体などの温
度検出器４ｂが取り付けられている。５は上部ダイ１を
図示上下方向に移動させるエアシリンダであって、６は
上部ダイに加わるトルク（上部ダイ１の軸の回りのトル
ク）を検出するためのロードセルである。

【０００９】下部ダイ２はモータ７により回転駆動また
はねじり振動（正弦波振動）駆動される。上述したヒー
タ３ａ，３ｂ、温度検出器４ａ，４ｂ、エアシリンダ
５、ロードセル６およびモータ７は制御装置８と接続さ
れており、この制御装置８により上部ダイ１および下部
ダイ２の温度調整，エアシリンダ５による上部ダイ１の
降下・上昇，ロードセル６によるトルクの検出およびモ
ータ７による下部ダイ２の回転またはねじり振動の制御
が行われる。また、８ａは検出されたデータから各種特
性値を演算する演算部であり、８ｂは各種特性値を算出
する際に用いられるデータが記憶される記憶部である。

【００１０】図２は、上部ダイ１をエアシリンダ５によ
り降下させたときに形成される試料室を説明する図であ
る。図１では省略したが、９は上部固定ダイ、１０は下
部固定ダイである。固定ダイ９，１０は上部ダイ１と下
部ダイ２とが接触するのを防いでおり、上部ダイ１と上
部固定ダイ９との間および下部ダイ２と下部固定ダイ１
０との間には、それぞれシール１１ａ，１１ｂが設けら
れている。上部固定ダイ９は上部ダイ１と一緒に上下方
向に駆動されるような構造となっており、エアシリンダ
５を下方に駆動して上部ダイ１および上部固定ダイ９を
降下させると、図２に示すように上下の二つのダイ１，
２とその周囲の固定ダイ９，１０によって囲まれる円筒
状の試料室１２が形成される。この試料室１２内には、
例えば、ゴム製の試料が充填される。

【００１１】次に、図１に示した装置の動作を図３のフ
ローチャートを参照して説明する。試料を下部ダイ２の
試料室１２に充填し、エアシリンダ５により上部ダイ１
および上部固定ダイ９を降下させて試料室１２を密閉す
る。この状態でヒータ３ａ，３ｂを作動させて試料を加
熱した後、モータ７を駆動して下部ダイ２の回転速度
が、例えば、毎分２回転となるように回転制御する（ス
テップＳ１）。ステップＳ２では、上部ダイ１に発生す
るトルクをロードセル６により計測する。続くステップ
Ｓ３は、後述するように、計測されるトルクが最低Ｔmi
nとなってからさらにΔＴ上昇したか否かを判定するス
テップであり、ΔＴ上昇していない場合にはステップＳ
２に戻ってトルク計測を継続し、ΔＴ上昇したならばス
テップＳ４へ進む。

【００１２】図４は計測されたトルクから得られるトル
ク・時間の関係を概念的に示す図であり、時間ｔ2が上
述した所定時間である。すなわち、トルクが最低値Ｔmi
nとなった後にΔＴだけ上昇したならばフローチャート
のステップＳ４へ進む。通常、ムーニー粘度試験機でム
ーニースコーチ特性を測定する場合には、計測されたト
ルクから算出されるムーニー粘度が最低（そのときのム
ーニー粘度をＶmとする）となった後、さらにムーニー
粘度がＶmより５Ｍ（Ｍはムーニー単位）上昇するまで
の時間をムーニースコーチ時間という。本実施の形態で
は、このムーニースコーチ時間に相当する時間を上記所
定時間ｔ2とする。すなわち、トルクＴminはムーニー粘
度Ｖmに対応し、ΔＴはムーニー粘度５Ｍに対応するト
ルクである。

【００１３】図３に戻って、トルクがΔＴ上昇してステ
ップ３からステップＳ４に進んだならば、モータ７の制
御を回転駆動からねじり振動駆動に切り換える。下部ダ
イ２をねじり振動駆動する場合には、例えば、従来の加
硫試験機と同様に振動数を毎分１００回、振動の振幅角
を２°のように設定する。続くステップＳ５では、上部
ダイ１に発生するトルクをロードセル６により計測す
る。ステップＳ６はロードセル６が最大トルクＴHを検
出したか否かを判定するステップであり、検出しない場
合にはステップＳ５へ戻ってトルク計測を継続し、最大
トルクＴHを検出したならばステップＳ７へ進む。

【００１４】ところで、ねじり振動時に得られるトルク
・時間曲線（加硫曲線）には図５に示すように幾つかの
種類があり、ステップＳ６からステップＳ７へ進む判定
はそれぞれ異なる。例えば、図５の（ａ）のように時間
の経過とともに加硫曲線がほぼ平坦なるような場合に
は、ほぼ平坦となった時点でステップＳ７へ進み、その
ときのトルクを最大トルクＴHとする。また、（ｂ）の
ように加硫曲線が極大を有する場合には、極大が得られ
たならばステップＳ７へ進み、そのときのトルクを最大
トルクＴHとする。さらにまた、（ｃ）のようにトルク
が上昇し続けるような場合には、加硫曲線の傾きが安定
した領域での特定の時間ｔ3、例えば３０分，４５分，
６０分などの１５分単位の時間、にステップＳ７へ進
み、そのときのトルクを最大トルクＴHとする。

【００１５】ステップＳ７では、得られたデータ（図４
に示すような曲線）からムーニー粘度，ムーニースコー
チ時間や加硫特性などを算出する。例えば、ムーニー粘
度やムーニースコーチ時間を算出する場合には未加硫時
のデータ（図４のダイ回転時のデータ）を用いて算出す
るが、本実施の形態の装置により得られるデータと従来
のムーニー試験機から得られるデータとの対応関係を予
め求めて記憶部８ｂに記憶しておき、その対応関係に基
づいてムーニー粘度やムーニスコーチ時間などを算出す
る。

【００１６】また、加硫特性、すなわち、誘導時間ｔc
(10)，５０％加硫時間ｔc(50)，９０％加硫時間ｔc(90)
などについては図４のダイ振動時のデータを用いて算出
する。ここで、ｔc(10)，ｔc(50)およびｔc(90)につい
て図６を用いて説明する。図６は従来の加硫特性測定装
置によって得られる加硫曲線であり、試験開始時から下
部ダイをねじり振動させた場合の曲線である。加硫曲線
の最大トルクＴHと最小トルクＴLとの差をＴE（＝ＴH−
ＴL）としたとき、ｔc(10)，ｔc(50)およびｔc(90)はそ
れぞれトルクがＴL＋１０％ＴE，ＴL＋５０％ＴEおよび
ＴL＋９０％ＴEとなる時間である。なお、１０％ＴEと
はＴEの１０％の大きさを表す。本実施の形態では、ダ
イ回転時に得られるトルクＴminに基づいてダイ振動時
に得られるであろう最小トルクＴL1（図４）を推定算出
し、算出されたＴL1を用いてｔc(10)，ｔc(50)およびｔ
c(90)を算出する。

【００１７】なお、以上の説明では、下部ダイ２を回転
駆動させた後にねじり振動駆動させて、一連の測定でム
ーニー粘度やムーニースコーチ時間と加硫特性とを同時
に測定するようにしたが、別々に行うようにしても良
い。例えば、下部ダイ２を最初からねじり振動させるこ
とも可能であり、その場合には、図６のような加硫曲線
が得られる。

【００１８】上述したように、本発明による加硫特性測
定装置では、下部ダイ２を回転駆動およびねじり振動駆
動の２形態で駆動することが可能なため、従来は異なる
試験機で行っていたムーニー粘度測定と加硫特性測定を
一台の装置で行うことが可能となる。さらに、上述した
ように、下部ダイ２を回転駆動して所定時間経過した後
にねじり振動駆動に切り換えることにより、１回の測定
でムーニー粘度やムーニースコーチ時間と加硫特性とを
同時に測定することができる。

【００１９】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、ロードセル６は検出手段を、
制御装置８は制御手段を、モータ７は駆動装置をそれぞ
れ構成する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の加硫特性
測定装置によれば、試料のムーニー粘度やムーニースコ
ーチ時間の測定を先に行い、その後で引き続き加硫特性
を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加硫特性測定装置の概略構成を示す図。

【図２】試料室１２を説明する図。

【図３】装置の動作を説明するフローチャート。

【図４】トルク・時間の関係を概念的に示す図。

【図５】３種類の加硫曲線を示す図であり、それぞれを
（ａ）〜（ｃ）に示す。

【図６】従来の加硫曲線の一例を示す図。

【符号の説明】

１上部ダイ２下部ダイ３ａ，３ｂヒータ４ａ，４ｂ温度検出器５エアシリンダ６ロードセル７モータ８制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状試料室を形成する上部ダイ，下部
ダイ，上部固定ダイおよび下部固定ダイと、下部ダイを回転およびねじり振動の２種類の形態で駆動
することができる駆動装置と、前記試料室に試料を充填して前記下部ダイを前記駆動装
置により駆動した際に、試料から前記上部ダイに作用す
るトルクを検出する検出手段と、試料の粘性を測定するために前記下部ダイを回転駆動
し、所定の時点において試料の加硫特性を測定するため
に前記下部ダイをねじり振動駆動するように前記駆動装
置を制御する制御手段とを備えることを特徴とする加硫
特性測定装置。