KR0159923B1 - 점탄성 측정장치 - Google Patents

Abstract

샘플이 각각의 홀더의 탄성 변형에 기인하여 샘플 단부를 통해 팽창하는 라인방향으로 움직이는 것은 허용하나 응력 및 비틀림 검출 방향으로 움직이는 것은 억제하는 방식으로 샘플의 양단부를 각기 유지시키는 한 쌍의 샘플 홀더와, 샘플클램핑 척과, 상기 척을 유지하는 검출봉과, 상기 검출봉을 지지하는 지지체와, 상기 검출봉의 일부에 고착된 변위 검출기와, 상기 변위 검출기의 위치를 조정하는 이동 가능수단과, 검출봉의 한 단부에 설치되어 샘플에 힘을 가하기 위한 힘 발생기와, 상기 힘 발생기에 사인파 힘을 발생시키는 사인파 발생기와, 상기 사인파 힘의 진폭을 조정하는 증폭기 및 샘플을 가열하는 가열원으로 형성된, 점탄성 측정장치로서, 점탄성 측정 시, 샘플의 열팽창에 의해 야기된 에러를 제거한다.

Description

점탄성 측정 장치

제1도는 부분적인 순서도가 삽입된 본 발명의 한 실시예로서 점탄성 측정 장치의 개략적인 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 샘플 2, 3 : 샘플 홀더

4 : 척 5 : 검출 로드

6 : 검출 로드 지지체 7 : 이동 검출기

8 : 에너지 발생기 9 : 열소스

10 : 사인파 발생기 11 :증폭기

12 : 위성차 검출기 13 : 진폭 비교기/검출기

[배경]

본 발명은 온도, 시간 또는, 주파수로 물질의 점탄성적 특성(viscoelastic property)의 의존성을 검출하는 동적 점탄성 측정 장치(dynamic viscoelasticity measureing apparatus)에 관한 것으로서, 특히 측정된 데이터의 정확성을 개선할 수 있는 형태의 장치에 관한 것이다.

성기 형태의 종래 장치의 경우, 샘플 홀더(sample holders)는 샘플의 양단부가 어느 방향으로도 움직이지 않도록 항상 고정되어 있었다.

그러나, 전술된 종래의 기술은, 샘플의 양단부가 항상 고정되어 있기 때문에, 높은 열팽창 계수를 갖는 샘플의 복소 탄성률(modulus of comlex elasticity)의 온도 의존성을 측정하는 경우에, 가열에 의한 샘플의 열팽창이 상기 샘플의 단부에서 제한되며, 따라서 상기 샘플의 중심 부분은, 응력 및 비틀림 검출 방향, 상기 검출의 방향에 수직한 방향 및, 샘플의 세로 방향에 수직한 방향으로 변형되는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

(1)샘플의 복소 탄성률을 계산하는 기본 식에 필요한 샘플의 형태는 평행 6면체 또는 원주형이며 따라서 샘플의 열팽창으로 인하여 샘플의 구부러지면, 측정 에러가 발생한다.

(2)샘플이 응력 및 비틀림 검출 방향으로 변형되기 때문에, 비틀림 검출의 중심 위치가 샘플의 열팽창에 따라 움직여, 중심 비틀림 검출 위치를 검출하는 메커나즘이 복잡하게 된다.

[개요]

본 발명의 목적은 점탄성 측정 장치에 의해 점탄성의 측정 시, 샘플의 열팽창으로 인한 에러를 제거하는 것이다. 본 발명의 주요 구성 요건은 샘플이 각각의 홀더의 탄성 변형에 기인하여 샘플 단부를 통해 팽창하는 라인 방향으로 움직이는 것은 허용하나 응력 및 비틀림 검출 방향으로 움직이는 것은 억제하는 방식으로 샘플의 양단부를 각각 고정하는 한 쌍의 샘플 홀더와, 샘플 클램핑 척과, 상기 척을 유지하는 검출봉과, 상기 검출봉을 지지하는 지지체와, 상기 검출봉의 일부에 고착된 변위 검출기와, 상기 변위 검출기의 위치를 조정하는 이동가능 수단과, 검출봉의 한 단부에 설지되어 샘플에 힘을 가하기 위한 힘 발생기와, 상기 힘 발생기에 사인파 힘을 발생시키는 사인파 발생기와, 상기 사인파 힘의 진폭을 조정하는 증폭기 및 샘플을 가열하는 가열원으로 형성되어 있다.

전술된 구조를 갖는 장치의 작동은 다음과 같다. 첫째, 사인파 발생기로부터 출력된 사인파의 진폭이 증폭기에 의해 조정되는데, 증폭기의 출력은 힘 발생기에 차례로 인가되고 힘 발생기에서 발생된 힘이 검출봉을 통해 샘플에 응력을 발생시킨다. 동시에, 이대 샘플에 발생된 응력이 검출봉의 일부에 고착된 변위 검출기에 의해 검출되고 샘플의 복소 탄성률은 동시에 검출되어진 응력 및 비틀림 양자의 관계에 따라 측정된다. 또한, 샘플과, 한 쌍의 샘플 홀더와, 샘플 클램핑 척 및, 상기 검출봉의 일부가 샘플을 열적으로 팽창시킬 가열원으로 부터의 열에 의해 가열된다. 그러나, 한 쌍의 샘플 홀더가 샘플에 의해 눌려져서 샘플의 양단부를 통해 팽창하는 라인 방향으로 탄성적으로 변형됨으로써, 샘플이 평행 6면체 또는 원주 형태를 유지하는 동안 샘플의 온도가 변화하여, 각종 온도에서 샘플의 복소 탄성률을 측정하는 목적이 이루어질 수 있다.

[설명]

본 발명의 한 실시예가 첨부한 도면과 관련하여 상세히 설명될 것이다.

도면에서, 도면 부호(1)는 샘플을 가리키는데, 상기 샘플의 양단부가 한 쌍의 샘플 홀더(2 및 3)에 의해 유지된다.

상기 샘플 홀더(2 및 3)는 각기 탄성 아암(2a 및 3a)에 의해 탄력적으로 지지되는데 각각의 상기 아암은 박스(14)에 고착된 한 단부를 갖는다.

또한, 샘플(1)은 상기 샘플의 중심에서 척(4)에 의해 클램핑된다. 상기 척(4)은 검출봉 지지체(6)에 의해 탄력적으로 지지되는 검출봉(5)에 고착되고 검출봉의 이동은 직선 방향(1차원)으로 제한된다. 덧붙여, 검출봉(5)의 일부에 변위 검출기(7)가 설치되어, 박스(14)와 상대적인 상기 검출봉(5)의 위치를 검출한다. 검출봉의 한 단부에는 힘 발생기(8)가 고착된다. 동시에, 샘플 주변에 적당란 온도환경을 설정하기 위해 샘플(1) 주변에 가열원(9)이 설치된다.

도면 부호(10)로 표시된 것이 사인파 발생기이며, 상기 발생기의 출력은 상기 출력의 진폭이 증폭기(11)에 의해 제어된 후 힘 발생기(8)에 인가된다.

증폭기(11)의 출력이 위상차 검출기(12)와 진폭 비교기/검출기(13)로 보내지며, 따라서 상기 진폭 비교기가 진폭비 신호를 발생하고 상기 검출기는 위상차 신호를 발생한다. 공지된 바와 같이, 두 개의 신호(즉, 진폭비 신호 및 위상차 신호)는 샘플의 점탄성 특성을 나타내는 양인데, 진폭비 신호는 샘플의 저장 탄성률을 나타내고 위상차 신호는 샘플의 사인파적 손실을 나타낸다. 샘플(1) 주변의 본 발명의 장치의 동작을 설명하기 위해, 샘플(1), 샘플 홀더(2 및 3), 척(4) 및, 검출봉(5)의 일부가 가열원(9)으로부터의 열에 의해 우선적으로 가열된다. 그후, 상기 샘플 홀더(2, 3)는 후에 열적으로 팽창하는 상기 샘플(1)에 의해 가압되고 상기 샘플(1)의 열적 팽창에 적합하기에 충분하도록 변위되어 상기 샘플(1)을 계속해서 유지한다. 따라서, 샘플(1)은 검출봉(5)과 평행한 방향으로 변형되지 않으나 샘플(1)의 양단부를 통해 팽창하는 라인 방향(즉, 검출봉에 수직한 방향)으로만 변형하여 평행 6면체 또는 원주 형태를 유지한다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 샘플의 양단부가 항시 고정되지 않으나 독자적인 샘플 홀더에 의해 각기 지지되기 때문에, 상기 홀더가 샘플의 세로 방향을 따라 움직일 수 있으며 따라서 샘플은 가열되더라도 변형되지 않은 형태를 유지하고 샘플의 점탄성이 폭넓이 폭넓은 온도 범위에서 정밀하게 측정될 수 있으며, 샘플이 샘플 홀더의 탄성 변형을 이용하여 지지되기 때문에, 상기 장치의 구조가 간단하여 샘플의 주변의 장치를 콤팩트하게 설계할 수 있고, 상기 장치가 샘플의 열팽창 및 수축에 기인한 환경 조건에 부합될 수 있다는 여러 가지 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 2개의 대향 단부를 갖는 샘플의 점탄성을 측정하는 장치로서, 각각 상기 샘플의 각 단부를 고정하기 위한 한 쌍의 샘플 홀더와, 상기 샘플 홀더가 상기 샘플의 단부를 통과하는 라인을 따라서만 이동하도록 상기 홀더를 지지하는, 탄성적으로 이동 가능한지지 수단과, 샘플 클램핑 척의 대향 단부들 사이의 한 위치에서 상기 샘플을 클래핑하기위한 상기 샘플 클램핑 척과, 상기 척을 고정하고, 상기 샘플 홀더가 상기 샘플을 고정하고 있을 때 상기 샘플의 단부를 통과하는 라인에 수직으로 연장된 축을 갖는 검출봉과, 상기 검출봉을 그의 축과 평행하게 이동하도록 상기 검출봉을 지지하는 수단과, 상기 검출봉의 한 단부에 연결되어 기계적인 힘을 상기 검출봉에 인가하는 전기적 구동력 발생 수단과, 상기 구동력 발생 수단에 연결되어 상기 구동력 발생 수단에 의해 가해지는 기계적 힘을 사인파 파형으로 발생하는 시인파 신호 발생 수단과, 상기 샘플 홀더가 상기 샘플을 고정하고 있을 때 소정의 온도로 상기 샘플을 가열하는 가열 수단과, 상기 샘플 홀더가 상기 샘플을 고정하고 있을 때 상기 샘플의 이동을 모니터링하도록 장착된 모니터링 수단과, 상기 신호 발생 수단과 상기 모니터링 수단에 연결되어 상기 검출봉에 의해 가해진 기계적 힘과 상기 샘플의 이동 사이의 적어도 하나의 관계 표시를 제공하는 검출 수단을 포함하는 샘플의 점탄성 측정 장치.

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