JPS6240654B2 - - Google Patents

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JPS6240654B2
JPS6240654B2 JP54064485A JP6448579A JPS6240654B2 JP S6240654 B2 JPS6240654 B2 JP S6240654B2 JP 54064485 A JP54064485 A JP 54064485A JP 6448579 A JP6448579 A JP 6448579A JP S6240654 B2 JPS6240654 B2 JP S6240654B2
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JP
Japan
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sample
temperature
predetermined
tension
strain
Prior art date
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JP54064485A
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English (en)
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JPS55156835A (en
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Hiromichi Kawai
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IWAMOTO SEISAKUSHO
Original Assignee
IWAMOTO SEISAKUSHO
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Publication of JPS6240654B2 publication Critical patent/JPS6240654B2/ja
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粘弾性測定装置に関し、特に固体の粘
弾性の温度―周波数特性を自動的に測定するよう
になつた固体粘弾性測定装置に関する。
固体粘弾性測定装置は高分子物質等の力学的性
質の研究のために使用され、固体試料に静的張力
と動的ひずみを与え温度と周波数に対する動的応
力を測定し、複素動的弾性率の温度―周波数特性
を与えるものである。通常温度は−150℃〜+250
℃の温度領域にわたり変化させられ、周波数は
1,3,10,30,100Hzで測定される。
温度および周波数の変更や、データ処理を自動
的に行うようになつた自動固体粘弾性装置は公知
である。
この従来式自動固体粘弾性測定装置は、各所定
周波数毎に温度を変化させて、温度―周波数粘弾
性特性を測定するものであり、例えば周波数1,
3,10,30,100Hzを−150℃〜+250℃の温度領
域にわたつて測定する場合上記温度領域にわたり
固体試料温度を5回昇降させなければならず、測
定のための手間を要するものであつた。さらに温
度領域にわたる固体試料の温度を数回にわたり昇
降させることは冷暖房熱費がかかり不経済であ
る。
さらに測定に際し固体試料は長時間静的ひずみ
を加えられた状態でさらに温度変化と動的ひずみ
を重畳されるので、固体試料が永久変化あるいは
力学的性質の経時変化を生じてしまう欠点があつ
た。
本発明は上記欠点を解消する自動固体粘弾性測
定装置を提供するものである。
詳細には本発明は、測定時間を短縮し、固体試
料の温度を測定温度領域、例えば−150℃〜+250
℃で一回だけ昇降させる間に、所定周波数、例え
ば1,3,10,100Hzの全てについて温度―周波
数粘弾性特性を測定する自動固体粘弾性測定装置
を提供するものである。
さらに本発明による自動固体粘弾性測定装置
は、温度を所定測定温度に上昇、又は下降させる
際には固体試料に静的張力を加えないようにし、
所定測定温度に達した時に固体試料に静的張力を
加えるようにして、固体試料の永久変形、力学的
性質の経時変化を防止せんとするものである。
本発明を以下に実施例の形で添付図とともに詳
細に説明する。
自動固体粘弾性装置は第1図の立面図に示すよ
うに架台9上に配置された固体試料粘弾性測定部
1と、同じく架台9の下方に配置されたドライブ
アンプ10と、モータコントローラ11と、電源
部12と、架台9の側方に配置された制御盤13
に載置された力計アンプ14と、ひずみ計アンプ
15と、試料長計アンプ16と、ブラウン管オシ
ロスコープ17と、出力プリンタ18と、操作制
御部19と、温度制御部20と、直流電源部21
とで構成される。
測定部1には力検出器2とひずみ検出器7とが
測定部1の本体に相対運動可能に取付けられてお
り、モータ3,8でそれぞれ変位可能である。永
久磁石と可動コイルで構成された加振器6はひず
み検出器7を貫通している第2シヤフト6aを介
して試料5の一端に振動を加えるものである。試
料5の他端は力検出器2に弾性的に保持された第
1シヤフト2aによつて保持されている。試料5
は恒温槽4内に配置され、恒温槽4に内蔵された
加熱ヒータと冷却パイプとによつて加熱あるいは
冷却される。なお恒温槽4には温度センサも内蔵
されている。
なお第2図において、参照番号22は摺動抵抗
器型試料長検出器;23は冷却ちつ素の供給を断
続する電磁弁である。操作制御部19には操作ス
イツチパネル24、マイクロコンピユータ25、
ドライブコントローラ26、切換スイツチ27,
28、デジタル表示器29,30等が設けられて
いる。
本実施例の作動を、第2図と第3図を参照し
て、以下に説明する。
試料5は第1シヤフト2aと第2シヤフト6a
との間に取付けられる。試料5は恒温槽4内で所
定の温度に加熱又は冷却される。温度制御部20
は恒温槽内に内蔵された温度センサからの温度検
知信号により、加熱ヒータ又はちつ素供給電磁弁
23を制御し、恒温槽4を所定温度になるまで加
熱又は冷却する。温度勾配は通常毎分0.5〜2℃
である。
試料5は加振器6によつて振動されるが、この
振動はドライブアンプ10からの交番励磁電流に
より生起される。これにより試料5は動的ひずみ
が与えられる。この動的ひずみはひずみ検出器7
で検出され、ひずみ計アンプ15に送られる。こ
のひずみ検出器7は差動トランス型のものが好ま
しくは使用される。試料5に発生した応力は好ま
しくは差動トランスを応用した変位平衝形の力検
出器2で検出され力計アンプ14に送られる。ひ
ずみ計アンプ15と力計アンプ14によつてひず
み信号と応力信号は操作制御部19に適した統一
信号に変換される。
第2シヤフト6aは通常ばねで支持された構造
を有し、試料に静的な変形を与えた時にはばねの
弾性変形により、または試料部の加熱・冷却など
の熱的な変化があればシヤフト自体の熱膨張によ
つて差動トランスの鉄芯の位置が移動する。とこ
ろが、ひずみ検出器(差動トランス)の出力と鉄
芯の位置の関係には0.1%〜1%程度の非直線性
があり、振動ひずみを測定するとこの非直線性の
ために同一の振幅の振動ひずみであつても差動ト
ランスのコイルの位置と鉄芯の振幅中心との相対
位置によつて、検出される出力が変化する。ま
た、なるべく広範囲の振動変形を測定精度を犠牲
にすることなく検出するためには、差動トランス
の鉄芯の振幅中心の位置は差動トランスのコイル
の中心位置すなわち出力が零の位置に設定される
ことが好都合である。このため、本発明において
はひずみ検出器(差動トランス)をスライドテー
ブル上に設置し、送りねじをサーボモータで回転
制御して、振動ひずみの中心位置がひずみ検出器
出力の零に一致するように制御している。これに
より振幅測定値の再現性が向上し、更に振幅中心
位置の出力が零なので、振幅値に最も適した増幅
感度が使用できる。
試料5は温度変化やひずみによつてたえず長さ
が変化するため、摺動抵抗器型試料長検出器22
で試料長を常に検出し、これを試料長計アンプ1
6で操作制御部19に適した統一信号に変換して
いる。
温度は第3図のTで表示されるように直線的に
上昇される。試料温度は温度制御部20からマイ
クロコンピユータ25に常時伝達されており、よ
つて温度が第3図のTで表示されるごとく時間t1
に於て温度が設定値θに到達すると、マイクロ
コンピユータ25はドライブコントローラ26に
試料5の初期張力もしくは初期ひずみ設定値を与
える。ドライブコントローラ26は力計アンプ1
4からの信号と設定値との偏差信号を増幅してモ
ータコントローラ11に制御信号を伝送する。モ
ータコントローラ11はモータ3を駆動して応力
検出器2を移動させ試料5の初期張力もしくは初
期ひずみを設定値とする。モータ3の動作のタイ
ミングは第3図のMのFで示す。力計アンプ14
からマイクロコンピユータ25に伝送される信号
で、マイクロコンピユータ25は試料5に初期張
力もしくは初期ひずみが与えられたことを確認す
る。引き続いてマイクロコンピユータ25はドラ
イブコントローラ26に所定振幅で所定の周波数
の正弦波信号を送る。ドライブコントローラ
26はひずみ計アンプ15からの信号と正弦波信
号を比較して、その偏差信号を増幅してドライブ
アンプ10に伝送する。ドライブアンプ10は加
振器6を所定の振幅で駆動して試料5に動的ひず
みを与える。動的ひずみを与える時間は約3秒間
とし、この間にマイクロコンピユータ25は力計
アンプ14とひずみ計アンプ15からの信号をサ
ンプリングする。続いてマイクロコンピユータ2
5からドライブコントローラ26に次の設定周波
で加振器6を振動させるための指令が発せ
られる。以上のごとくして試料温度がθに達し
た瞬間に周波数
の正弦波動的ひずみに対しての粘弾性測定が行な
われる。この時間的関係は第3図のD,Sで明瞭
である。すなわち温度θに達した瞬間t1から約
△t秒間この場合約15秒間で以上の5つの周波数
で粘弾性測定を行
うことになる。第3図のTで理解されるように△
t秒間に温度は△θ上昇してしまうが、この△θ
が測定許容誤差の範囲となるように温度勾配を設
定するようにすることは可能である。例えば温度
勾配を1℃/minと△t=15秒(3秒×5)とす
れば△θ=0.25℃となり測定精度上の問題となら
ない。時間(t1+△t)において5つの周波数
の動的ひずみにおけ
る粘弾性測定が完了することになる。すなわち第
3図Dで図示のごとく周波数
の動的ひずみを与えて、各周波数にお
いて、第3図Sで図示のごときサンプリング測定
を力計アンプ14とひずみ計アンプ15からの信
号に対して行うようにするのである。
温度θにおける測定が完了された時点で、正
弦波信号動的ひずみの印加は停止される。ここで
マイクロコンピユータ25はドライブコントロー
ラ26に対して試料の張力設定信号を零とするよ
うに指令するから、ドライブアンプ10を介して
モータ3が動作し、力検出器2が試料5側へ移動
して試料5の張力が解放され零とされる。この試
料5の張力解放動作は第3図MのRで与えられ
る。試料5は張力零の状態で、すなわちひずみ零
の状態で、次の設定温度まで温度上昇がなされる
ことになる。温度がθに達した時に再び試料5
は前述のごとく設定張力が与えられ周波数
の動的ひずみにおける粘
弾性が測定される。すなわち第3図Tの時間t2
達して温度θとなるが、この時間t2に於て測定
が繰返えされることとなる。なお時間t2に達する
間にサンプリングしたデータが演算処理されるこ
ととなるのである。演算処理の結果は出力プリン
タ18で表示される。表示データは温度、周波
数、試料長、力振幅、ひずみ振幅、力とひずみの
位相角、位相角の正接、複素弾性率等である。
一般的には、測定条件は温度範囲が−150℃か
ら+250℃において1℃/minの温度勾配で変化
される。そして10℃の間隔で5つの周波数1,
3,10,30,100Hzの正弦波状動的ひずみを与え
て粘弾性測定が行なわれる。すなわち10℃の間隔
で測定点は40点、測定回数は200となる。周波数
1,3,10,30,100Hzに対しての粘弾性を測定
するのに、従来5回の温度昇降を繰返していたた
め手間のかかる時間を要するものであつた。しか
しながら本発明の方法により温度の昇降は1回で
あるから非常に手間と時間が省略かつ短縮される
ことになり便利である。また試料5が張力を受け
る時間がかなり短かくされるため試料5にひずみ
のかかる程度が少なくなり、試料ののびがわずか
とされ、試料5の力学的特性の変化の影響(測定
中の温度とひずみより受ける)が従来方式に比べ
て著しく改善されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の全体正面図を図示する図、第
2図は本発明の装置のブロツク図、第3図は本発
明の装置の作動のシークエンスを示すタイムチヤ
ート図である。 2…力検出器、3,8…モータ、4…恒温槽、
5…被測定試料、6…加振器、7…ひずみ検出
器、20…温度制御装置、22…試料長検出器、
25…マイクロコンピユータ、26…ドライブコ
ントローラ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定試料を入れる恒温槽と、該恒温槽の温
    度を制御して前記被測定試料の温度を連続的に変
    化させる温度制御装置と、前記被測定試料に所定
    振幅で所定周波数の振動を加える加振装置と、該
    試料に加えるひずみを検出するひずみ検出器と、
    該試料の応力を検出する力検出器と、該試料に静
    的張力を加える張力装置と、前記被測定試料の温
    度が設定温度に達した時に複数種類の所定振幅で
    所定周波数の振動を与える正弦波信号を前記加振
    器に切り替えて送る加振器駆動制御装置と、前記
    ひずみ検出器からの信号と現在加振器に印加され
    ている前記正弦波信号とを比較し前記振動を所定
    の振幅に維持するように前記加振器に信号を送る
    手段と、前記力検出器からの信号と前記試料に加
    える静的張力の所定値とを比較し当該静的張力を
    所定値に維持するように前記張力装置に信号を送
    る手段と、前記ひずみ検出器と前記力検出器から
    の信号を受けて粘弾性測定を行う手段とを有し、
    前記恒温槽の温度が所定の温度に達し粘弾性測定
    が開始されるまで前記張力装置が前記試料に所定
    張力を加えないようにする手段とを有する粘弾性
    測定装置。 2 被測定試料を入れる恒温槽と、該恒温槽の温
    度を制御して前記被測定試料の温度を連続的に変
    化させる温度制御装置と、前記被測定試料に所定
    振幅で所定周波数の振動を加える加振装置と、該
    試料に加えるひずみを検出するひずみ検出器と、
    該試料の応力を検出する力検出器と、該試料に静
    的張力を加える張力装置と、前記被測定試料の温
    度が設定温度に達した時に複数種類の所定振幅で
    所定周波数の振動を与える正弦波信号を前記加振
    器に切り替えて送る加振器駆動制御装置と、前記
    ひずみ検出器からの信号と現在加振器に印加され
    ている前記正弦波信号とを比較し前記振動を所定
    の振幅に維持するように前記加振器に信号を送る
    手段と、前記力検出器からの信号と前記試料に加
    える静的張力の所定値とを比較し当該静的張力を
    所定値に維持するように前記張力装置に信号を送
    る手段と、前記ひずみ検出器と前記力検出器から
    の信号を受けて粘弾性測定を行う手段とを有し、
    前記恒温槽の温度が所定の温度に達し粘弾性測定
    が開始されるまで前記張力装置が前記試料に所定
    張力を加えないようにする手段と、前記ひずみ検
    出器を前記試料の長手方向に移動させる装置と、
    該ひずみ検出器からの信号の平均値を演算しその
    平均値を零とするように前記ひずみ検出器を移動
    せしめ該ひずみ検出器を振動系の中心に追従させ
    るように該ひずみ検出器移動装置を制御する手段
    とを有する粘弾性測定装置。
JP6448579A 1979-05-24 1979-05-24 Measuring device for viscoelasticity Granted JPS55156835A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6448579A JPS55156835A (en) 1979-05-24 1979-05-24 Measuring device for viscoelasticity

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JP6448579A JPS55156835A (en) 1979-05-24 1979-05-24 Measuring device for viscoelasticity

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Publication Number Publication Date
JPS55156835A JPS55156835A (en) 1980-12-06
JPS6240654B2 true JPS6240654B2 (ja) 1987-08-29

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ID=13259557

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02100768A (ja) * 1988-10-07 1990-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd イラスト作成装置

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