JPS6342449A

JPS6342449A - 静的粘弾性挙動特性測定装置

Info

Publication number: JPS6342449A
Application number: JP18718586A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Hase; 高和長谷; Yasushi Umeda; 梅田　育志
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1986-08-09
Filing date: 1986-08-09
Publication date: 1988-02-23
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPH0629842B2

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】〔技術分野〕ゴム、樹脂等の粘弾性体に応力を加えたり、その応力を
除いたりした時にみられる粘弾性体の挙動特性を知るた
めの測定装置に関する。

〔背景技術〕

近年、印刷機などでは、印刷ドラムの間回転化が進み、
また、版材には粘弾性体からなる感光性樹脂凸版材が使
用されるようになった。この感光性樹脂凸版材は、印刷
ドラムによりかなりの圧縮応力を受けながら使用される
。そのため、応力が除かれた後の感光性樹脂凸版材の挙
動が印刷品質に影響を及ぼし、とくにリカバリ速度の遅
いことが、インキかすれの１つの要因となっていた。こ
のような事情から、感光性樹脂凸版材の１つの特性とし
て、素早いリカバリ特性が要求されるようになった。そ
こで、感光性樹脂凸版材として最適な材料を選ぶため１
．粘弾性体のリカバリ特性等の挙動特性を測定する必要
が生じてきた。

粘弾性体の挙動特性を測定する装置は、現在、多数開発
されている。しかし、これらは、長時間でのクリープ挙
動あるいは永久歪を測定するものであり、比較的短時間
でのクリープおよびリカバリ特性を測定するものではな
かった。

上記のような比較的短時間での粘弾性挙動を測定するた
め、従来からあるダイヤルゲージを用いることが試みら
れたが、ダイヤルゲージは、直接目視による読み取り方
式のため、精度が悪く、個人差による誤差がでやすいと
いう欠点があった。

また、人間が読み取るため、読み取り間隔はせいぜい５
秒が限界であった。そのため、短時間で刻々と変化する
粘弾性挙動に追従できず、正確な粘弾性挙動特性を知る
ことができなかった。

一方、荷重を加えた際の押し込み深さを測定し、その測
定値から試料の硬度を計るようにする硬度計が開発され
ているが、この硬度計では荷重を取り除く際の粘弾性挙
動を測定することができなかった。

〔発明の目的］以上の事［）１に鑑みて、この発明は、比較的短時間で
の試料の粘弾性挙動特性を正確に知ることができる粘弾
性挙動特性測定装置を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、この発明は、試料に荷重を加
えるためとその荷重を除くための荷重付与手段と、前記
荷重による前記試料の変形量を時間経過に伴って計測し
てその変形量に対応した電気信号をデータとして出力す
る計測手段と、前記計測手段からのデータに基づいて演
算処理を行う演算処理手段とを備えた粘弾性挙動特性測
定装置をその要旨としている。

以下に、この発明を、その一実施例をあられす図面を参
照しながら詳しく説明する。

第１図はこの発明にかかる粘弾性挙動特性測定装置の一
実施例をプロ・ツク図であられしている。

図にみるように、この粘弾性挙動特性測定装置は、試料
に荷重を加えるためとその荷重を除くための荷重付与手
段１と、前記荷重による前記試料の変形量を時間経過に
伴って計測してその変形量に対応した電気信号をデータ
として出力する測定手段２であるゲージセンサ２０およ
びカウンタ２１と、前記測定手段からのデータに基づい
て演算処理を行う演算処理手段３であるマイクロコンピ
ュータ３１と、表示手段４であるＣＲＴ４０およびプリ
ンタ４１と、記録手段であるフロ・７ピデイスク５とか
らなっている。荷重付与手段１およびゲージセンサ２０
は、第２図にみるようになっている。図にみるように、
荷重付与手段１は、スタンド１１と分銅１２および分銅
台１３とで構成されている。スタンド１１は、基台１４
と、この基台に立てられた支柱１５と、この支柱に上下
摺動可能なように取り付けられた２本のアーム１６゜１
７とを備えている。基台１４には、ステージ１４ａが敷
かれ、そのステージ１４ａの上にゴム。

樹脂等の粘弾性体からなる試料６が載せられる。

アーム１６．１７は、これにつけられたネジ（図示省略
）を締め付けることによって支柱１５に固定される。下
側のアーム１６には、ゲージセンサ２０が固定されてい
る。上側のアーム１７には、ゲージセンサ２０の上方に
あたる位置に分銅台１３が支持されている。この分銅台
１３の軸部１３ａは、アーム１７の先端部に形成された
貫通穴１７ａに挿通されている。分銅台１３の台部１３
ｂ上には、分銅１２が載せられている。支柱１５のアー
ム１７上方には、電磁石１８が配備されている。この電
磁石１８は、ネジが緩められて自由に動く状態になった
アーム１７を上下に摺動させる働きをするようになって
いる。支柱１５のアーム１７下方には、ストッパ１９が
配備されている。

このストッパ１９は、アーム１７が下降したとき、その
動きをこれが固定されている位置で止める゛働きをする
ようになっている。ゲージセンサ２０は、第３図にもみ
るように、フレーム２００とこのフレーム２００に先端
部を突出させるようにして通されたスピンドル２０１と
を備えている。スピンドル２０１の先端（下端）は、第
４図（ａ）にもみるように、直径３１ｍ程度の半球面に
なっていて、試料６に当てられるようになっている。ス
ピンドル２０１の先端は、第４図（ｂｌにみるように、
平面であってもよいし、第４図（Ｃ１にみるような曲面
であってもよい。スピンドル２０１には、これと一体と
なって移動する移動スリット２０２が取り付けられてい
る。この移動スリット２０２に向かい合うように、一定
位置に固定された固定スリット２０３が移動スリットと
の間にモアレじまを生じるように配置されている。これ
らのスリットを挟んで一方に光源（ＬＥＤ）２０４、他
方にフォトトランジスタ２０５が配置されている。なお
、第３図中、２０６は荷重受は部であり、２０８は０リ
ング、２０９はスピンドルカバーである。このゲージセ
ンサ２０の動作原理は、つぎのようになっている。移動
スリット２０２が動けば、その動きに伴ってモアレじま
が移動する。モアレじまが移動すれば、光の明暗変化が
起こり、その変化をフォトトランジスタで検出して、あ
る電圧のパルス信号に変換し、出力する。出力されたパ
ルス信号は、コードを通してカウンタ２１に送られ、そ
のカウンタ２１で計数される。カウンタ２１は、方向判
別回路２１１と加減算回路２１２とを備えていて、方向
判別回路２１１でスピンドル２０１がプラス方向に動い
たか、マイナス方向に動いたかを判別し、加減算回路２
１２でスピンドル２０１の動作量をカウントして、その
カウント値をＢＣＤ信号に変換したのち演算処理手段３
であるマイクロコンピュータ３１にデータとして出力す
るようになっている。方向判別回路２１１でスピンドル
２０１の動作方向を判別するため、ゲージセンサ２０か
らは位相が９０°ずれた２つの信号が取り出せるように
なっている。なお、前記ゲージセンサ２０は、１μｍの
オーダまで測定できる高精度なものである。

マイクロコンピュータ３１は、ＰＩＯ３゜２、ＣＰＵ３
３、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３５およびクロック回路３６を
備えている。Ｐｒ０３２は、カウンタ２工からの入出力
ポートになっている。ＣＰＵ３３は、荷重付与手段１の
電磁石１８へ動作信号を送る働きと、Ｐｒ０３２からの
ＢＣＤ信号（データ）を入力してＲＡＭ３５に記憶させ
る働きと、ＲＡＭ３５に記憶されたデータに基づいて演
算処理を行い、その演算結果をフロッピディスク５にフ
ァイルし、ＣＲＴ４０およびプリンタ４１に出力する働
きとを行うようにプログラムされている。

この粘弾性挙動特性測定装置は、以上のような構成にな
っていて、つぎに示すようにして粘弾性挙動特性を測定
する。これを第２図および第５図と第６図に示したフロ
ーチャートとに基づいて説明する。

プログラムがスタートすると、ＰＩＯの初期設定やデー
タ記憶アドレスの指定（プリバレージョン）が行われ、
スタート信号が出力される。スタート信号が出力される
と、この信号を受けた電磁石１８は、第２図にみる状態
から瞬時に上側のアーム１７を下げる。アーム１７が下
がると、これに伴って、分１ｉｉＪ１２および分銅台１
３も下がる。

分銅台１３が下がると、その軸部１３ａの先端がゲージ
センサ２０の荷重受は部２０６に当たる。

その後、アーム１７は、さらに、ストッパ１９位置まで
下がる。そのため、分銅台■３は、アーム１７から離れ
、ゲージセンサ２０の荷重受は部２０６に支持されるよ
うになる。その結果、分銅１２および分銅台１３の全荷
重がスピンドル２０１を介して試料６にかかるようにな
る。試料６に荷重がかかると、試料６が変形を起こす。

これに伴って、スピンドル２０１が試料の変形に追従し
て動き、カウンタ２１から試料の変形量に対応した電気
信号がデータとして出力される。ＣＰＵ３３は、上記ス
タート信号を出力した後、サンプリング信号とホールド
信号を順次出力し、この時点のスピンドル２０１の位置
をカウンタ２１に読ませる。その後、カウンタ２１から
のプリント出力準備合図の信号（レディ信号）を受は取
ってから、Ｐｒ０３２を通してデータを入力し、メモリ
　（ＲＡＭ）上に記憶させる。さらに、データ数のカウ
ントを行い、あらかじめ設定している数に達したところ
で、荷重を取り除くための切り換え信号を出力し、クリ
ープ特性の測定からリカバリ特性の測定に移る。すべて
の測定の終了はキー人力により行う。すなわち、終了合
図のキー人力があるかどうかをチエツクし、なければ、
前記測定フローチャートのサンプル信号の出力以降を繰
り返す。

終了キーの入力があれば、以上の測定が終了し、つぎの
演算処理が行われる。

演算処理は、第６図の■以降にみるように、メモリ上の
データに基づいて、初期のスピンドル位置Ｈ０からの変
位量Δｈを算出し、フロノビディスク５．ＣＲＴ４０．
プリンタ４１に出力する。

ただし、フロッピディスク５とプリンタ４１への出力は
選択できるようになっている。その後、Δｈの時間変化
をグラフとしてＣＲＴ４０上にプロットする。そして、
Δｈを初期の試料の厚みＨｏで割った値、すなわち、各
時刻での歪度Δεを算出し、その時間変化をグラフとし
てＣＲＴ４０上にプロットすることで演算処理を終える
。上記ＣＲＴ上のプロットは、プリンタ４１で出力でき
るようになっている。以上に説明した動作は、すべて自
動的に行われるようになっている。

以上にみてきたように、この粘弾性挙動特性測定装置は
、試料６に荷重を加えるためとその荷重を除くための荷
重付与手段１と、前記荷重による前記試料の変形量を時
間経過に伴って計測してその変形量に対応した電気信号
をデータとして出力する測定手段２と、前記測定手段か
らのデータに基づいて演算処理を行う演算処理手段３と
を備えているので、時間経過に伴う試料の変形量を機械
によって読み込むことができる。そのため、μＳ単位ま
でもの短時間間隔で試料の変形量の読み取りが高精度で
できるようになり、正確な粘弾性挙動を知ることができ
るようになるのである。しかも、この実施例では、試料
にかける荷重を任意に変えることができるので、同じ試
料において、荷重が変わった場合の粘弾性挙動特性も知
る。ことができる。さらに、この実施例では、測定手段
２が上下に移動可能となったスピンドル２０１を備え、
このスピンドル下端を試料６に当てて荷重付与手段１に
よりスピンドル２０１を介して試料６に荷重をかけるこ
とで、試料を変形させ、その変形に前記スピンドルを追
従させることにより試料の変形量を計測するようになっ
ているので、極めて精度良く試料の変形量を計測するこ
とができる。

前記実施例で用いられているゲージセンサは、高精度で
耐久性に優れたものであり、また、出力がパルス信号で
あるため、カウンタから信号をコンピュータに入力しや
すいという特徴があるものである。

前記実施例の粘弾性挙動特性測定装置において、データ
数と測定時間との関係は、予備実験を行った結果、第７
図に示すようになった。第７図において、縦軸は測定時
間を、横軸はデータ数をあられす。データ数と測定時間
との関係を式であられすと、つぎのようになる。

Ｔ＝ｔｘｘ＋Ｔ。

Ｔ；測定時間ｔ；サンプリング時間Ｘ；データ数Ｔｂ　　ｉ基礎時間上式と第７図の結果から、この粘弾性挙動特性測定装置
におけるサンプリング時間（読み取り間隔）は、４０ｍ
ｓであることがわかった。このサンプリング間隔は、カ
ウンタ２１を別種のものに変えることで、さらに短くす
ることができる。

前記実施例の粘弾性挙動特性測定装置を用いて、以下の
特性を持つ試料（樹脂）の粘弾性挙動特性を測定し、そ
の測定結果をプリンタで出力した（試料Ａ）硬度７４°０、反発弾性２２％（試料Ｂ）硬度７６６、反発弾性１９％なお、硬度はショアＡ硬度計で室温にて測定し、反発弾
性は振子式反発弾性試験機で室温にて測定した値である
。

以上、得られた粘弾性挙動特性の測定結果を第１表に、
プリンタでの出力結果を第８図に示す。

第８図において、縦軸は歪度を、横軸は時間をあられし
、Ａが試料Ａの出力結果、Ｂが試料Ｂの出力結果である
。

第１表ただし、Ｈｏ　　　；力ｒｒＬ’ｔ＋の４ＢワｈΔｈ、；初期歪
０瞠直後の■ Δｈ、；最大歪（荷重を取り除くまでの最尤ＤΔｈｔ　
；職冬歪（荷重を取り除いた後、一定時間（ここでは３
０秒）経過した時の■ Δｈ８゜；　８０ｍ５歪（荷重を取り除いてから８０ｍ
５経過後の■Δε　；加重前の全厚みＨｏを基準とした
歪率Ｇ訪わΔε′；最大歪を基準とした回復率第１表および第８図をみてわかるように、この粘弾性挙
動特性測定装置は、試料のクリープ特性およびリカバリ
特性などの粘弾性挙動特性を正確に知ることができる。

この発明にかかる粘弾性挙動特性測定装置は、前記実施
例に限定されない。ゲージセンサは、光学式以外のもの
を用いてもよいが、精度１μｍ、接触式で耐久性に優れ
、デジタル信号で出力できるものを用いることが望まし
い。

なお、この発明にかかる粘弾性挙動特性測定装置は、硬
度計としての利用も可能である。

〔発明の効果〕

以上に説明してきたように、この発明にかかる粘弾性挙
動特性測定装置は、試料に荷重を加えるためとその荷重
を除くための荷重付与手段と、前記荷重による前記試料
の変形量を時間経過に伴って計測してその変形量に対応
した電気信号をデータとして出力する計測手段と、前記
計測手段からのデータに基づいて演算処理を行う演算処
理手段とを備えているため、比較的短時間での試料の粘
弾性挙動特性を正確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる粘弾性挙動特性測定装置の一
実施例をあられすブロック図、第２図は前記実施例の荷
重付与手段およびゲージセンサが試料に荷重を加える前
の状態にあることを示す側面図、第３図は前記実施例の
ゲージセンサの構造をあられす斜視図、第４図（ａ）は
前記実施例のスピンドル先端形状をあられす側面図、第
４図（ｂ）および［Ｃ）はスピンドル先端形状の別例を
あられす側面図、第５図は前記実施例の荷重付与手段お
よびゲージセンサが試料に荷重を加えた後の状態にある
ことを示す側面図、第６図は前記実施例の測定演算処理
の流れをあられすフローチャート、第７図は前記実施例
におけるデータ数と測定時間との関係をあられすグラフ
、第８図は前記実施例を用いて、粘弾性挙動特性の測定
を行った結果をあられすグラフである。１・・・荷重付与手段　２・・・測定手段　３・・・演
算処理手段　６・・・試料　２０１・・・スピンドル第
３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料に荷重を加えるためとその荷重を除くための
荷重付与手段と、前記荷重による前記試料の変形量を時
間経過に伴って計測してその変形量に対応した電気信号
をデータとして出力する計測手段と、前記計測手段から
のデータに基づいて演算処理を行う演算処理手段とを備
えた粘弾性挙動特性測定装置。
（２）荷重付与手段がその荷重を任意に変えることがで
きるようになっている特許請求の範囲第１項記載の粘弾
性挙動特性測定装置。
（３）計測手段が上下に移動可能となったスピンドルを
備え、このスピンドル下端を試料に当てて荷重付与手段
によりスピンドルを介して試料に荷重をかけることで、
試料を変形させ、その変形に前記スピンドルを追従させ
ることにより試料の変形量を計測するようになっている
特許請求の範囲第１項または第２項記載の粘弾性挙動特
性測定装置。