JPS6125038A - 反撥弾性測定方法および反撥弾性試験機 - Google Patents

反撥弾性測定方法および反撥弾性試験機

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JPS6125038A
JPS6125038A JP14575984A JP14575984A JPS6125038A JP S6125038 A JPS6125038 A JP S6125038A JP 14575984 A JP14575984 A JP 14575984A JP 14575984 A JP14575984 A JP 14575984A JP S6125038 A JPS6125038 A JP S6125038A
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JP
Japan
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repulsion
small ball
ball
rotation fulcrum
attached
Prior art date
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Pending
Application number
JP14575984A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidekatsu Gotou
秀且 後藤
Fumio Tsutsumi
堤 文雄
Yoshihisa Fujinaga
藤永 吉久
Keiju Chikatsu
近津 佳重
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6125038A publication Critical patent/JPS6125038A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022Environment of the test
    • G01N2203/0222Temperature
    • G01N2203/0226High temperature; Heating means

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
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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】 a、産業上の利用分野 本発明は、ゴム等の高分子物質のレジリエンスを測定す
る反撥弾性測定方法および反撥弾性試験機に関する。
b、従来技術 レジリエンス(反撥弾性)とは、加硫ゴムがその変形の
ために外部系から与えられた運動エネルギーを、変形か
ら回復した後に該外部系に返還する能力を表す加硫ゴム
の特性値である。
レジリエンス測定方法として、種々の方法が提案されて
いる。それらの中で衝撃法と呼ばれる方法においては、
一定の位置エネルギーを有する小球などの衝撃体で被試
験片を打撃し変形させ、打撃後に該衝撃体が該被試験片
から返還された運動エネルギーを位置エネルギーとして
測定し、打撃後の位置エネルギーの打撃前の位置エネル
ギーに対する百分比として該試験片のレジリエンスを求
める。
例えば日本工業規格(JIS K 6301)による加
硫ゴム試験方法においては、支持装置に垂直に固定され
た試験片を、4本のツリ糸によって水平に保たれその先
端に半球形の打撃端を有する鉄棒で打撃し、該鉄棒を該
試験片で反撥させる。レジリエンスは、鉄棒の垂直高に
対応する目盛板の目盛100の位置から鉄棒を自由落下
させ、試験片で反撥された後の反撥高さを読み取り、こ
の反撥高さの数値を反撥弾性とする。
またダンロソプ・トリプソメータによる方法においては
、試験片保持台に垂直に固定された試験片を垂直回転円
板に取付けられた打撃球で打撃し、打撃球が取付けられ
た該円板を該試験片で反撥器動させる。レジリエンスは
上記円板の反撥回転角度から構成される装置エネルギー
に基づいて求められる。
C9発明が解決しようとする問題点 レジリエンスを衝撃法によって測定するとき、従来技術
においてはJIS試験法、ダンロップ・トリプソメータ
法ばかりでなく他の方法においても衝撃前の位置エネル
ギーを一回毎に正確に設定し、衝撃後の位置エネルギー
を一回毎に正確に読取る。
したがって操作が厄介で時間がかかるばかりでなく、レ
ジリエンス測定値のばらつきも小さくなく許容できない
場合もあった。
加硫ゴムの特性値としてレジリエンスが有用である理由
の一つは、それの試験が引張り強さ、伸び、ショアー硬
さ、 flu Pont摩耗試験に比較して再現性が高
い点にある。したがって特にレジリエンス試験において
は、再現性が悪い試験は好ましくない。
本発明は短時間に測定でき、かつ再現性が高いレジリエ
ンス測定方法を提供する。
d0問題点を解決するための手段 本発明のレジリエンス測定方法は、予め設定された位置
エネルギーを小球に与え、該小球に試料片での反撥を複
数回繰り返させ、該小球のエネルギーが予め設定された
エネルギー以下になるまでの反撥回数または経過時間を
計測し、これにより、レジリエンスを求める。この方法
においては一点が固定された糸で支持された鋼球が、所
定の位置エネルギーに対応する初期角度の位置から落と
されて上記一点を中心とする円運動し、垂直な支持面に
取付けられた試料片の表面に垂直に衝撃を与え、該試験
片で反撥された後に再び円運動をし反撥後の運動エネル
ギーに等しい位置エネルギーの高さで一瞬静止し、再び
落下を開始する。鋼球は一回の反撥毎にほぼ一定の割合
でエネルギーを失うので、鋼球の運動エネルギーは反撥
毎に指数関数的に減少する。すなわち鋼球は垂直面内減
衰回動運動をする。そして反撥を繰返すことにより反撥
後の最高高度が減少し、鋼球が所定の位置エネルギーに
対応する最終反撥角度まで上昇しなくなるまでの反撥の
回数または経過時間を測定する。
80作用 試料片の高さを基準高さとするときの初期条件としての
鋼球の位置エネルギーをEoとし、レジリエンスをRと
すると、′第1回の衝撃後の運動工ネルギーはREoで
ある。第2回の衝撃は位置エネルギーREoが初期条件
となるので、第2回の衝撃後の運動エネルギーはR’E
oである。レジリエンスが一定であるとのモデルが適用
できる場合には、第0回の衝撃後の連動エネルギーはR
’ E。
である。したがって運動エネルギーRnEoを位置エネ
ルギーとして測定し、位置エネルギーEfよりRnEo
が小さくなるまでの衝撃の回数nからRが次のように求
められる。
RnE o < E f−一−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−(1)、・、 R” # E t / 
E o −一−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−(21またRnEo<Efになるまでの時間toは、
次のようにレジリエンスRと関係づけられる。
エネルギーEに相等する初速度で位置エネルギーゼロの
点から上昇し、最高点を経て再び位置エネルギーがゼロ
になるまでの時間tは、質量をmとすると(3)式で与
えられる。
鋼球の運動エネルギーが、打撃毎にレジリエンスRを公
比とする等比級数に従って減少するとき、上記時間to
は(41)〜(44)式で計算されf、実施例 第1図は本発明に係る反撥弾性試験機の好ましい実施例
の一部断面側面図、第2図はそれの一部断面上面図、第
3図はそれの一部省略正面図である。
レジリエンスが測定される試料片1は、熱媒体2によっ
て一定温度に保たれている温度調節部3に取付けられて
いる熱板4の上に、試料押え5によって垂直に固定され
る。上記試料片1は、−上記熱板4.温度調節部3.お
よび支持部材6を介して装置の枠体基部7に固定され、
衝撃時に後退することばない。該枠体の基部7に2本の
支柱8が垂直に固定されそれらの上端部に梁部材9が横
架され、該梁部材9に第1種の回動支点が上記試験片の
ほぼ直上に取付けられている。該回動支点は2つの水平
な点10. 、102からなり、該回動支点に鋼球11
が等しい長さの糸121 、12.を介して結合されて
いる。
上記梁部材9の両端にはさらに第2種の回動支点13□
、132が設けられ、腕木部材14. 、142が回動
可能にそれぞれ該回動支点131 、13.に取付けら
れている。該腕木部材141 、14.の他端は、第2
の梁 部材15によって相互に結合され、該梁部材15
と該腕木部材14□、147はコ字状回動部材16を形
成する。
上記回動部材16の回動支点131 、13.を中心と
する回動を固定するために、上記腕木部材14.。
14、の側部にガイドレール17が設けられ、該ガイド
レール17に対して摺動可能な摺動部材18が取付けら
れ、該摺動部材18に対して回動可佳な回動部材19が
該摺動部材18に取付けられ、該回動部材19に穿設さ
れた挿通用孔を貫通し枠体基部7に垂直に垂直ガイド2
0が固定され、該垂直ガイド20に該回動部材19が固
定される。該垂直ガイドと該回動8一 部材の固定位置を変えることにより、上記回動部材16
の梁部材15の高さを変えることができる。第4図は回
動部材16が下がっている状態の側面図である。なお第
3図においては図面を理解しやすくするために、上記ガ
イドレール17.垂直ガイド20等は省略されている。
上記第2の梁部材15には鋼球11のための台座21が
設けられ、そこにマグネット素子22が取付けられてい
る。衝撃開始前に上記台座21の中に鋼球11を納め、
上記マグネット22で保持する。該鋼球11と上記回動
支点101 、10.を結ぶ糸121 、12.はたる
みがないように張られる。
上記第2種の回動支点131 、132を中心として回
動部材16を回動させて鋼球の最初の高さを所定の値に
設定し、スイッチ(図示せず)で上記マグネットが鋼球
11に作用する磁力を無くして該鋼球を回動的に自由落
下させることにより、レジリエンス測定を開始する。
上記鋼球11は試料片1における反撥を繰り返しながら
垂直面内減衰回動振動を続ける。上記鋼球11が予め設
定された最終位置エネルギーの点を通過することを光学
的手段等を用いて非接触かつ無損失に検出する検出手段
23が、該位置エネルギーに相等する点位置に設けられ
ている。該検出手段23が取付けられている保持部24
の枠体基部7に対する固定位置を変えることにより、上
記最終位置エネルギーを変えることができる。
上記鋼球11の振動が減衰して、上記検出手段23上を
該鋼球が通過しなくなるまでの振動回数または経過時間
が上記検出手段23の出力に基づいて電気回路部(図示
せず)において計算される。
レジリエンス測定の精度を向上するためには、上記回動
支点101 、10.Jにおける損失はできるだけ小さ
いことが好ましいので回動支点における支持はボールベ
アリングなどを用いた軸受が使用される。
さらにレジリエンス測定を精密に行うため振動の波形解
析を行うときには、上記回動支点10I。
10、に角度/電気信号エンコーダ等を取付け、各瞬間
における鋼球の位置を検出する。
第3図において鋼球11はただ1つだけ図示されている
が、梁部材9上に複数の第1種の回動支点を並設し、第
2の梁部材15上に複数の台座を並設し、上記複数の第
1種の回動支点の直下に複数の試料片を並置することに
より、同時に複数の試料についてレジリエンスを測定し
相互比較することができる。
g1発明の効果 測定のバラツキが少なくなり、測定精度が向上する、す
なわち試料間の差を明確にすることができる。さらに複
数の試料を同時に測定することが容易にできる。
以下本発明による試験機を用いたときの測定データと、
従来技術であるダンロソプトリプソメータおよびJIS
反撥試験機を用いたときの測定データを示す。
試験に用いたサンプルゴムは次表の3種類である。
試料は第1表のゴムを次表の配合で処方したものである
表2 後加硫剤を6インチロール機で添加し、さらに145℃
のプレス加硫を施したものである。ここにおいて加硫時
間は次表のとおりである。
表3 試験条件は次のとおりである。
試験片寸法 幅    80 鶴 長さ   80鶴 厚さ   4N 1)本発明に係る試験機による試験 初期落下角度      80゜ 最終反撥検出角度    io” 鋼球を吊す糸の長さ   60cm 鋼球の直径       19顛 鋼球の重量       29グラム 試験は、鋼球の振動が垂直軸に対して80°の初期角度
から10°以下まで減衰する振動の回数の測定である。
2)ダンロップトリプソメータによる試験(比較例1.
2.3) 落下角度        45゜ 3)JIS反撥試験機(比較例4,5.6)JIS K
 6301に準拠 表4 本発明の試験機による測定データ(単位:回)表  5 表41表5を比較することにより、本発明による反撥弾
性試験のデータは測定データのバラツキが小さく、試験
の再現性も良好であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る反撥弾性試験機の好ましい実施例
の一部断面側面図、第2図はそれの一部断面上面図、第
3図はそれの一部省略正面図、第4図は回動部材16を
下げたときの第1図の実施例の側面図である。 ■・・・試料片、    2・・・熱媒体、3・・・温
度調節部、 4・・・熱板、5・・・試料押え、  6
・・・支持部材、7・・・枠体基部、  8・・・支柱
、9・・・梁部材、   10□、102・・・第1種
の回動支点、11・・・鋼球、    12□、12.
・・・糸、131 、13.・・・第2種の回動支点、
141 、142・・・腕木部材、 15・・・第2の梁部材、16・・・コ字状回動部材、
17・・・ガイドレール、18・・・摺動部材、19・
・・回動部材、  20・・・垂直ガイド21・・・台
座、    22・・・マグネット、23・・・検出手
段、  24・・・保持部。 第1図 l 第2図

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)予め設定された初期位置エネルギーを小球体に与
    え、該小球に試料片での反撥を複数回繰返す垂直面内減
    衰回動振動を行なわせ、該小球のエネルギーが予め設定
    された最終エネルギー以下になるまでの反撥回数または
    経過時間を計測することを特徴とする反撥弾性測定方法
  2. (2)上記試料片が、一定温度に保たれた試料であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の反撥弾
    性測定方法。
  3. (3)上記初期位置エネルギーが、測定開始前には小球
    が小球固定手段で固定されている回動部材16を回動す
    ることにより設定されることを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載の反撥弾性測定方法。
  4. (4)上記最終エネルギーが、上記小球が特定の一点を
    通過することを非接触的に検出する検出手段の位置を移
    動させて、上記特定の位置を変えることにより設定され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の反
    撥弾性測定方法。
  5. (5)垂直面内に試料片を固定する固定手段と、該試料
    片直上に位置する第1種の回動支点と、該回動支点に一
    端が結合された糸と、該糸の他端に結合された小球と、
    該第1種の回動支点と一直線をなす位置に設けられた第
    2種の回動支点と、該第2種の回動支点を中心として回
    動可能なコ字状回動部材と、該回動部材に設けられた上
    記小球のための台座と、該台座の近傍に設けられた小球
    固定手段と、該小球が該第1種の回動支点のまわりを該
    糸の長さの半径を有する回動運動するときその特定の一
    点を通過することを検出する検出手段と、該検出手段の
    出力に基づき振動開始から上記特定の点の最終通過まで
    の回数または経過時間を求める信号処理手段を有するこ
    とを特徴とする反撥弾性試験機。
  6. (6)上記固定手段が、一定温度に保たれている固定手
    段であることを特徴とする特許請求の範囲第(5)項記
    載の反撥弾性試験機。
  7. (7)上記第1種の回動支点が2点からなり、上記糸が
    等しい長さの2本の糸からなり、上記小球が2つの上記
    回動支点に結合されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第(5)項記載の反撥弾性試験機。
  8. (8)上記小球が鋼球であり、上記小球固定手段がマグ
    ネットであることを特徴とする特許請求の範囲第7項記
    載の反撥弾性試験機。
  9. (9)上記マグネットが電磁マグネットであることを特
    徴とする特許請求の範囲第(8)項記載の反撥弾性試験
    機。
  10. (10)上記検出手段が光学的検出手段であることを特
    徴とする特許請求の範囲第(5)項記載の反撥弾性試験
    機。
  11. (11)複数組の上記試験片を固定する手段、上記第1
    種の回動支点、上記台座、上記小球固定手段、上記小球
    、上記検出手段を備えることを特徴とする特許請求の範
    囲第(5)項記載の反撥弾性試験機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016217803A (ja) * 2015-05-18 2016-12-22 住友ゴム工業株式会社 耐ゴム欠け性能評価方法
JP2019157572A (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 国立大学法人 名古屋工業大学 打診装置
CN111933000A (zh) * 2020-08-18 2020-11-13 安庆师范大学 一种组合式机械力臂机械动能演示器

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