JPS63163279A

JPS63163279A - 硬化時の合成樹脂の収縮測定値の変化を測定する方法、およびその方法を実施する装置

Info

Publication number: JPS63163279A
Application number: JP62315079A
Authority: JP
Inventors: デイエトマル　ポール
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1987-12-12
Publication date: 1988-07-06
Also published as: US4837776A; DE3765244D1; EP0275825A1; EP0275825B1; ATE57014T1

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】合成樹脂を用いる場合、様々な処理段階で多くの材料特
性や作用を測定し、制御しなければならない。本発明は
、特に、ジュロプラスチック合成樹脂の金型充填および
硬化段階の各種の方法についての説明に関するもので、
この問題の範囲内で、収縮と呼ばれる化学反応時の密度
の変化に関するものである。

浮力の測定が一般に加熱した油浴で行われる浮力法等、
幾通りかの収縮測定方法が知られている。油の熱膨張が
知られている場合に、その自重および総浮力を測定した
後、試験片の密度、すなわち比体積は、恒温条件下で計
算することができる。しかし、非恒温条件の下では有効
な値は全く得られない。金型本体の寸法や形状の変化（
幾何学的変化）、例えば長さや容積の変化を測定する方
法も知られている。しかし、このような方法でも、恒温
条件の下での固相においてのみ収縮を求めることができ
、されど同時に温度曲線を測定することはできない。長
さの変化の測定に関して、このような方法には様々な欠
点例えば、温度調整や安定性が欠けていること、このよ
うな成形品が三次元の収縮の分布に及ばず幾何学的影響
、測定できない流体相の収縮、および金型分離手段の影
響等がある。また、極めて特定の用途では、収縮は、測
定する層が設けられている支持体の歪みを測定すること
によって、求められる。しかし、そのような場合でも、
流体相ではこの方法で収縮を測定することができない。

また、電気抵抗の変化を測定しても、収縮について十分
詳しく示すことができないような方法もある。

これとは対照的なものとして、本発明の目的は、流体の
容積の変化を測定する方法を提供することで、その方法
によると、最も重要なパラメータを取り入れて、反応結
果が非恒温条件の下で起こる場合に特に収縮の測定が実
施できる。本発明の別の目的は、この方法を実施する装
置を提供することで、その装置では比較的単純な収縮測
定が反応期間全体にかけて実施でき、ディジタル装置に
出力できる。上記の目的を達成する方法およびこの方法
を実施する装置は、特許請求の範囲に与えられている。

引張部材またはスラブの形をした既成の熱可塑性試験片
について緩和試験をするための装置として、最も広範囲
に類似した装置は、米国特許出願第４．０６９．７０３
号、英国特許出願筒１．２７５．２６２号、およびフラ
ンス国特許出願第１．３１４５９１号に記載されている
。これらの試験片はまず、別途の製造が行われた後上記
の装置に固定され、張力、すなわち温度の影響による力
を使って作用を起こさせ、その長さの変化を測定する。

この方法とは異なシ、本発明の装置は、ビスコース反応
性が極めて低い流体を有する試験片を作り出すことがで
き、その容積についての本方法が、圧力（引張）および
温度の影響を受けて成形過程時に実施される。これらの
測定値から、流体および固体状態の熱膨張と、硬化過程
での収縮および緩和時間とを決定することができる。

さらに、タブレット形の極めて高粘度のエラストマー試
験片の重合反応に従うための装置が、フランス国特許出
願第２，３７７．０４２号に記載されている。ゴム材料
でできたタブレットを、口が開いている五５襲ツール内
に入れ、次にそのツールに型締圧をかける。重合度につ
いての結論は、溢れた材料の量ならびに金型の内圧から
導き出される。これとは対照的に、本発明の装置は試験
片の重量と容積との関係が乱されるため、溢れた材料が
測定結果に重大な結果をもたらすおそれがある密閉系で
ある。

容積の変化を測定する測定装置の実施例を示した図面を
参照して、本発明について説明する。ここでは、唯一の
図面によって本発明の装置を示す。

硬化段階で合成樹脂、特にジ−ロブラスチックについて
容積の変化を測定する場合、ふくれ、破面、または収縮
しゎのない均質な試験片を得る必要がある。特定のジュ
ロプラスチック樹脂系を使った先行試験によると、圧力
が１８バールを超えていればこれは可能であることがわ
かった。その他の合成樹脂であれば他の値でもよいこと
は言うまでもない。

従って、先行試験では、それを超えれば完全な流し込み
が可能になるような最低圧力を付与することが賞賛であ
る。このことを理解した結果、以下の要求条件を満たす
装設が構築された：ａ、圧力、金型部分の温度、および容積を、直接、同時
に、また他の要素とは無関係に測定できることす、可能な試験片の容積が最も小さいことＣ１圧力範囲
が０〜１００パールであることｄ、温度範囲が２５０℃
まであることｅ、操作が単純で、とシわけ掃除しやすいととｆ、データがコンピュータを使って処理できるものであ
ること。

上記の要求条件を溝たす装置を添付図面に示す。この装
置は４枚の側板１を有する骨組みになっていて、その側
板には、圧力シリンダ３用の上側支持板２と、測定シリ
ンダ５用の下側支持板４とがねじ６を使って固定されて
いる。測定シリンダ５は、ねじ７を使って下側支持板４
に固定されている。圧力シリンダのピストン棒８は、誘
導変位検出器９に接続され、測定ピストン１０の変位を
非常に正確に測定できるようになっている。本発明では
、圧力シリンダのピストン面３ａと測定ピストン１０の
測定域１１との比が９．３３：１になっているので、内
部の成形圧の換算率は１：９．３３　　となる。

この内部成形圧は、測定腔１２にピストンを下げて作り
出す。測定シリンダ５は、正確に調整できる電気加熱手
段１５を使って特定の温度にすることができる。このよ
うな温度は、測定シリンダ用温度プローブ１４を使って
測定する。

カバー１５は測定シリンダ５の下に７ランジ取付けされ
、試験片の内側の温度を測定するため、そのカバー内に
は圧力ねじ継手１７の熱電素子１６が正確にその中心に
差し込まれている。この熱電素子１６は、測定シリンダ
の温度による直接の影響を受けずに試験片の温度だけを
検出できるような深さまで、試鉄片内に差し込まなけれ
ばならない。本発明の実施例では、口径が１５８の温度
計が、測定シリンダの端から計って２３１１Ｂの深さま
で差し込まれている。計算結果によると、この深さでは
、試験片以外の部分の影響が小さく、無視してもよいも
のであることがわかっている。カバーを通って中に差し
込まれている圧電圧力レシーバ１８は、測定腔１２内に
あって、カバーの測定シリンダ側表面と面一になってい
る。さらにカバーは、ねじ１９を使って測定シリンダに
固定されている。

圧力シリンダ５には、空気圧系（供給管路２０と流出口
２１だけを示す）を介して圧力がかかっている。供給さ
れる圧力は、その空気圧系内の圧力計を使って測定し、
上記の比率を使ってそれから内部成形圧を計算すること
ができる。

さらＫ、圧力は、２通りの圧力レベルを交互に連続して
作用させられるように選択して、空気圧調整装置（図示
しない）で調整することができる。

測定シリンダの内部成形圧および温度と同様に、試験片
の比体積、温度、および圧力も、直接、同時に、しかも
他の要素とは無関係に、非恒温条件で確かめることがで
きることは、様々なプローブや検出器を有する本装置の
説明から明白である。好ましいことに、すべてのプロー
ブおよび検出器は、ディジタル装置（図示しない）に接
続されているので、測定データを絶えず受は取って処理
することができる。

計算結果によると、適当なプローブおよび検出器を使用
すれば、００００２ｄ／ｇという比体積の最小誤差を超
えないことがわかる。典型的な収縮測定の場合、測定腔
は、測定シリンダの焼戻し後に常温の排出樹脂混合物で
満たされ、直ちに口が閉じられ、圧力がかけられる。容
積測定値は、混合物充填後、直ちに有効データのいくつ
か５３供給することができる。その直後に、６０〜１１
２℃の範囲の所望温度と９．５ないし３７．３パールの
内部成形圧（４バールの大気、圧に和尚）を幾通シか用
いて、容積および試験片本体の温度の変化を測定するこ
とができる。このことから、温度分布を得ることができ
、これを用いることによって、収縮を計算することがで
きる。ゲル化後に試験片の本体がシリンダの壁面から離
れないようにするには、特定の内部成形圧が効を奏する
か、試験片をシリコーン油で被覆しなければならない。

内部成形圧が３７．３バールであればオイルコーティン
グをしなくてもすむことかわかっている。それ以外の場
合には、試験片はさらに約１ｃＩＩのシリコーン油で被
覆しなければならない。これは、分析時に油の補正等化
を必要とするが、本装置で容易に確かめることができる
。

始めに述べたように、この装置では収縮測定が可能であ
るだけでなく、容積の変化に関するその他の測定も可能
である。例えば、２通りの圧力レベルを可能にするよう
な圧力調整装置を使用すると、圧縮弾性率および緩和時
間の変化を決定することができる。さらに、この新規の
装置ｄによれば、１個の試験片の最高１００バールまで
の様々な圧力（圧縮率）と２５０℃までの温度（熱膨張
）で、流体の比体積を確かめ、同時に、一連の測定値か
ら、理想気体を含まない流体の圧縮率と気体含有量を計
算できる可能性もある。このため、気体は流体よりも圧
縮できるという事実が活用される。

例えば流し込みまたは発泡樹脂の空気量等の流体の気体
含有量の確認は、比重びん内の気体含有排出樹脂の密度
測定値を比較することによって、高い部分を使って十分
正確に実施することができる。しかし、気体含有量が１
％未満である場合には、電鋳樹脂を使うと最終性質が影
響を及ぼすようになるので、よシ正確な測定手順を使用
しなければならない。本発明の装置は、操作が単純なた
め、作るべき、理想気体を含まない流体の圧縮率と気体
含有量の計算を可能にし、さらに、異なる圧力（圧縮率
）での比体積について非常に正確な測定を可能にする。

理想気体の状態式から始めると：ｐ、　Ｖ＝ｎ、　Ｒ，Ｔ＝恒温条件で一定となり、理想
気体を含まない流体の化体ｆＪＶｓｐ、Ｈと、理想気体
を含まない流体の圧縮率にと、１パールの標準圧力での
気体の容積部分が得られる：ここで・ｖｓｌ・・・ｎは圧力が１・・・ｎＩバール１
　の時の比体積、２里・−・ｎは内部成形圧で、１・・
・ｎしく一ル１である。

所望の値、すなわち１バールの標準圧力の気体の容積部
分は、理想気体を含まない流体の圧縮率と同様、上記の
式から計算できる。

上記の装置は所定の値に拘束されないので、測定腔とそ
れにびったシ嵌まっている測定ピストンの両方の各部の
寸法、ならびに、圧力′ピストンの表面と測定ピストン
の表面との圧力関係は、他の値をとってもよい。

さらに、ピストンすなわちピストン棒８の行程の長さの
測定は、誘導性以外の方法、例えば光学法等で行うこと
もできる。また、圧力シリンダ５の温度は、電気加熱手
段１５以外の装置を使って変えてもよい。重要なのは、
測定ピストンの行程の測定、圧力および温度の測定が、
直接、他の要素とは無関係に行われるので、とシわけ非
恒温条件を達成できることである。

【図面の簡単な説明】

償　１　　Ｍ第１図は本発明の実施例の測定装置を示す部分断面図で
ある。図中、１６・・・熱電素子１０・・・測定ピストン１２・・・測定腔３ａ・・・圧力ピストン９・・・変位検出器２・・・上板１・・・側板４・・・下板１１・・・有効表面５・・・測定シリンダ１４・・・温度プローブ１３・・・加熱手段１５・・・カバー１８・・・圧力レシーバ特許出願人　　　テバーガイギー　アクテエンゲゼルシ
ャフト代理人　弁理士　　萼　　　優　美（ほか２名）
９）　　Ｉ　　Ｖメ８、霊モ＝：：中

Claims

【特許請求の範囲】

（１）破断やふくれがなく、完全に均質な試験片が得ら
れるような圧力を測定する材料にかけること、同時にか
つ他の要素とは無関係に、衝撃圧力、試験片を通して床
にかかる圧力、試験片およびその周辺領域の温度、なら
びに試験片の容積を非恒温条件で測定することを特徴と
する、流体の容積の変化、特に硬化時の合成樹脂の収縮
測定値の変化を測定する方法。
（２）ジュロプラスチック合成樹脂の場合、オイルコー
ティングを全く使用すべきでなく、該試験片にかかる圧
力を、少なくとも１８バールとすることを特徴とする、
特許請求の範囲第１項記載の方法。
（３）測定値を一定して検出し、特に合成樹脂を用いた
とき、ゲル化段階の前、最中および後にも検出して、計
算装置に送ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
または第２項に記載の方法。
（４）合成樹脂の硬化時に圧縮弾性率の変化および緩和
または遅延時間を測定できるように、２通りの圧力レベ
ルで交互に圧力を衝撃することを特徴とする、特許請求
の範囲第１項ないし第３項のうちのいずれか１項に記載
の方法。
（５）様々な圧力および温度の下で流体の比体積を確か
め、そしてこれより気体含有量および理想気体を含まな
い流体の圧縮率を計算することを特徴とする、特許請求
の範囲第１項記載の方法。
（６）測定腔（１２）と、該測定腔にうまくフィットし
、圧力によって作動する測定ピストン（１０）とよりな
る測定シリンダ（５）と、該測定ピストンに取り付けら
れた変位検出器（９）と、測定シリンダ内の温度プロー
ブ（１４）と、試験片の温度を測定するための該測定腔
内の温度プローブ（１６）と、圧縮空気系の圧力計と測
定ピストンの反対側の測定腔の端部に位置する圧力レシ
ーバ（１８）と、測定シリンダ用の加熱手段（１３）と
を有することを特徴とする、流体の容積の変化、特に硬
化時の合成樹脂の収縮測定値の変化を測定する装置。
（７）温度プローブ（１６）が測定腔内に差し込まれ、
圧力レシーバ（１８）、測定シリンダに固定された取り
外し可能のカバー（１５）内に差し込まれていることを
特徴とする、特許請求の範囲第６項に記載の装置。
（８）該測定ピストン（１０）に対して圧力ピストン（
３ａ）が作用し、その影響を受けた表面が、該測定ピス
トンの有効表面（１１）の倍数、好ましくはその約１０
倍になることを特徴とする、特許請求の範囲第６項また
は第７項に記載の装置。
（９）圧力シリンダ（３）を支持する上板（２）と測定
シリンダ（５）を支持する下板（４）とともに、４枚の
側板（１）よりなる骨組みを有することを特徴とする、
特許請求の範囲第６項ないし第８項のうちのいずれか１
項に記載の装置。
（１０）圧縮空気を２通りのレベルで交互に作用させる
ことができるように、前記圧縮空気系は調節装置が付い
ていることを特徴とする、特許請求の範囲第６項ないし
第９項のうちのいずれか１項に記載の装置。