KR101405852B1 - 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치와 측정방법 - Google Patents

발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치와 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하부플레이트;와 상기 하부플레이트의 상측으로 배치되되 일측 끝단이 하부플레이트와 고정된 상부플레이트; 및 상기 상부플레이트의 타측 끝단의 처짐량을 계측하는 센싱장치;를 포함하며, 상기 하부플레이트와 상부플레이트 사이에서 미리정해진 영역에 발포체가 부착되면 상기 발포체의 발포 또는 수축에 따른 상기 상부플레이트 타측 끝단의 변위량을 계측하여 발포체의 발포량 또는 수축량을 측정하는 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치를 제공한다.
아울러, 하부플레이트와 상기 하부플레이트의 상측으로 배치되되 일측 끝단이 하부플레이트와 고정된 상부플레이트 사이로 미리정해진 영역에 발포체를 부착시키는 단계; 및 상기 발포체의 발포 또는 수축에 따라서 상부플레이트 타측 끝단의 처짐량을 계측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정방법을 추가적으로 제공한다.

Description

발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치와 측정방법{Measurement apparatus for foamed and contracted volume of foam material and their meaturement methods}
본 발명은 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치와 측정방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 외팔보(cantilever beam) 구조를 갖는 상부플레이트의 처짐을 이용하여 마스틱실러(Mastic sealer)와 같은 발포체의 발포량 및/또는 수축량을 측정하는 장치와 측정방법에 관한 것이다.
마스틱실러는 합성고무를 주성분으로 갖되 가류제 및 첨가제가 추가된 열경화성 실러로서 접착, 방진, 방청, 방수, 충진, 기밀유지 등을 목적으로 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편, 마스틱실러는 온도에 따라서 경화시 부피가 줄어들거나 증가한다. 마스틱실러와 같은 발포체의 발포 및 수축 특성을 측정하기 위한 종래의 방식은 상부플레이트와 하부베이스 사이에 마스틱실러를 부착시키고, 상기 마스틱실러의 수축 및 팽창에 따라 상부플레이트가 이동한 변위를 측정하는 방식으로 이뤄졌다.
한편, 온도에 따른 마스틱실러의 거동을 계측하기 위하여 마스틱실러가 오븐(oven) 내에서 가열되어야 한다. 하지만, 종래의 방식에서는 오븐 내의 온도(표적온도)와 상부플레이트의 온도가 동일해지려면 예열이 필요하였다. 그러나, 예열 전 후에는 마스틱실러의 거동에 있어 차이가 나타나 마스틱실러에 작용하는 순수한 영향력을 측정하기가 용이하지 않았다.
그리고, 예열의 유무와 상관없이 상부플레이트와 하부베이스는 히트싱크(heat sink)와 유사하게 마스틱실러의 온도를 유지시키는 문제점이 있어 수축 및 발포에 있어서 마스틱실러의 독립적인 거동을 계측하기 어려웠다.
또한, 종래의 상부플레이트는 원판형으로 제조되어 마스틱실러와 상부플레이트의 중심을 일치시키기가 용이하지 못하였으며, 상부플레이트와 결합되는 축은 오븐과 연결되어 있기 때문에 상부플레이트 및 하부베이스를 오븐에서 분리하여 실험하기가 불가능하였다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서 마스틱실러의 성능 평가 기준 및 개발 품목에 대한 합부(Acceptance, 合否) 판정 기준을 제시할 수 있도록 마스틱실러의 제조공정 내에서 마스틱실러의 분포 하중측정 및 재료거동에 대한 데이터를 더욱 용이하게 확보할 수 있는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치와 측정방법을 제공하는 것에 주목적 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부플레이트;와 상기 하부플레이트의 상측으로 배치되되 일측 끝단이 하부플레이트와 고정된 상부플레이트; 및 상기 상부플레이트의 타측 끝단의 처짐량(처진 길이 또는 기울어진 각도)을 계측하는 센싱장치;를 포함하며, 상기 하부플레이트와 상부플레이트 사이에서 미리정해진 영역에 발포체가 부착되면 상기 발포체의 발포 또는 수축에 따른 상기 상부플레이트 타측 끝단의 변위량을 계측하여 발포체의 발포량 또는 수축량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 하부플레이트와 상부플레이트는 평행하게 배치되되 그 사이로 길이방향을 따라 일정한 간극이 형성되도록 상기 하부플레이트와 상부플레이트가 고정결합된 지점에는 미리정해진 크기의 두께를 갖는 보조플레이트가 하부플레이트와 상부플레이트 사이로 장착된다.
그리고, 상기 하부플레이트와 상부플레이트 사이에 부착되는 발포체는 보조플레이트의 두께와 동일한 두께를 갖도록 부착된다.
아울러, 본 발명의 방법은, 하부플레이트와 상기 하부플레이트의 상측으로 배치되되 일측 끝단이 하부플레이트와 고정된 상부플레이트 사이로 미리정해진 영역에 발포체를 부착시키는 단계; 및 상기 발포체의 발포 또는 수축에 따라서 상부플레이트 타측 끝단의 처짐량을 계측하는 단계;를 포함한다.
상부플레이트의 처짐량을 계측하는 단계는 상기 하부플레이트와 상부플레이트 및 발포체가 미리정해진 온도로 가열된 상태에서 이뤄진다.
그리고, 상부플레이트의 처짐량을 계측하는 단계는 상기 하부플레이트와 상부플레이트 및 발포체가 미리정해진 온도에서부터 상온으로 냉각되는 동안 일정시간을 두고 반복적으로 이뤄진다.
아울러, 본 발명의 실시예에서 상기 발포체는 마스틱실러(Mastic sealer)이다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 측정장치에 상부플레이트의 변위량을 계측하는 센싱장치가 일체로 구성되어 종래의 구조와는 달리 (마스틱실러가 부착되는 부분의) 오븐 출입이 가능하며 오븐 가열 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 측정장치의 상온유지가 용이하며 보조플레이트를 추가적으로 포함하여 구성되므로 시험 셋팅 전에 상부플레이트와 하부플레이트의 평형을 유지할 수 있다.
그리고, 마스틱실러의 시편 제작이 용이하여 부착 위치 및 부착형태에 따른 오류를 감소시킬 수 있고, 상부플레이트 및 하부플레이트를 종래의 구조보다 더 얇게 제작할 수 있으므로 방열 효과를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치의 사시도 및 부분확대도가 도시된 도면,
도 2 는 도 1 의 측정장치에 발포체인 마스틱실러가 장착된 모습을 도시한 측면도 및 부분확대도가 도시된 도면,
도 3 은 마스틱실러의 발포에 따라 상부플레이트에 가해지는 압력(P)을 외팔보 형태로 간략화하여 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2 을 참조하면, 본 발명의 측정장치(100)는 각각이 소정의 길이를 갖는 판모양으로 형성된 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10)를 포함하여 구성되되, 상기 상부플레이트(10)는 일측 끝단이 하부플레이트(20)에 고정되어 고정단(fixed end, 固定端)으로 구성되고, 타측 끝단은 (처짐이 가능하도록) 자유단(free end, 自由端)으로 구성된다.
상기 상부플레이트(10)는 (도 1 에 도시된 바와 같이) 일측 변(邊)의 일부가 센싱장치(30)의 측정위치에 자리될 수 있도록 하부플레이트(20) 보다 더 큰 폭을 갖도록 구성되며, 발포체(1)가 그 사이에 삽입될 수 있을 정도의 간격을 두고 상기 하부플레이트(20)의 상측으로 이격되어 배치된다.
즉, 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10)는 평행하게 배치되되 그 사이로 길이방향을 따라 일정한 간극이 형성되도록 상기 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10)가 고정결합된 지점에는 미리정해진 크기의 두께를 갖는 보조플레이트(40)가 (도 2 에 도시된 바와 같이) 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10) 사이로 장착된다.
그리고, 하부플레이트(20)의 양측 끝단 하부에는 지면에서 이격되도록 브라켓(50)이 장착되며, 상기 하부플레이트(20)는 발포체(1)의 수축이나 팽창에 영향을 주지 않을 정도로(발포체의 수축이나 팽창이 상부플레이트의 처짐으로 작용하도록) 충분한 강성을 갖는 재질로 제조된다.
상기 센싱장치(30)는 전술한 바와 같이, 상부플레이트(10)의 자유단에 가까운 근방에서 상부플레이트(10)의 처짐량을 계측하도록 배치된다. 본 발명에 따른 상기 센싱장치(30)는 공지된 기술로 구성되되, 자화가능하며 탄성을 갖는 금속재로 제조된 상부플레이트(10)의 처짐량에 따른 자기장 변화를 측정하여 전압계에 전압으로 표시하는 방식으로 처짐량을 계측한다.
한편, 상기 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10) 사이에 부착되는 발포체(1)는 보조플레이트(40)의 두께와 동일한 두께를 갖도록 부착되어 실험 전에 상부플레이트(10)와 하부플레이트(20)의 평형상태를 유지시킬 수 있고, 본 발명의 발포체(1)는 마스틱실러(Mastic sealer)로 실시된다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 측정장치(100)는 미리정해진 크기의(즉, 부착넓이와 높이를 알 수 있는) 발포체(1)를 상부플레이트(10)와 하부플레이트(20) 사이에서 미리정해진 영역에 부착시킨 후, 상기 발포체(1)의 발포 또는 수축에 따라서 상부플레이트(10) 자유단의 처짐량을 계측하도록 구성된다.
즉, 상기 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10) 사이에서 미리정해진 영역에 발포체(1)가 부착되면 온도 변화 및 시간 변화에 따라 상기 발포체(1)는 발포 또는 수축하는 거동을 하게 되고, 발포체(1)와 부착된 상기 상부플레이트(10) 자유단의 변위량을 계측함으로서 발포체(1)의 발포량 또는 수축량을 측정할 수 있다.
도 3 에 도시된 바와 같이, E 값(영률:Young's modulus)과 I 값(관성모멘트: moment of inertia)는 상수이고, L 값(상부플레이트의 고정단에서 자유단까지의 길이)와 a 값(상부플레이트의 고정단에서 발포체의 중심까지의 길이)은 측정가능하므로, 아래와 같은 보의 변형 공식들(i), (ii)에 의해서 발포체(1)의 분포하중(q)을 계산해 낼 수 있다.
(i)
Figure 112013010557938-pat00001
δ: 상부플레이트 자유단 끝지점의 처짐량
(ii)
Figure 112013010557938-pat00002
q : 분포하중, A : 발포체가 부착된 넓이
본 발명의 바람직한 실시예에서 상부플레이트(10)의 처짐량 계측은 온도에 따른 발포체(1) 거동에 대한 데이터를 확보할 수 있도록 오븐(미도시) 내에서 상기 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10) 및 발포체(1)가 미리정해진 온도로 가열된 상태에서 이뤄지되, 상기 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10) 및 발포체(1)가 미리정해진 온도에서부터 상온으로 냉각되는 동안에도 일정시간을 두고 반복적으로 이뤄진다.
본 발명에서 실시예에 따른 실험진행 과정은 하부플레이트(20)와 상부플레이트(10)가 분해된 상태에서 발포체인 마스틱실러를 하부플레이트(20)의 규격에 맞도록 설계한 틀(미도시)을 이용하여 도포 한 후 상부플레이트(10)를 결합시킨다. 이때, 센싱장치(30)의 영점 셋팅을 위해 스토퍼(도 1 에서 좌측에 장홀에 볼트가 체결된 부분)를 설치하여 상부플레이트(10)의 처짐현상을 방지할 수 있다. 그리고, 마스틱실러가 장착된 상태에서 상기 측정장치를 오븐에서 45분 동안 가열한 후, 30분간 냉각하고 이를 3번씩 반복 측정하여 결과를 확인함으로써 신뢰성 있는 데이터값을 도출해 낼 수 있다.
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 상부플레이트
20 : 하부플레이트
30 : 센싱장치
40 : 보조플레이트

Claims (7)

  1. 하부플레이트;와
    상기 하부플레이트의 상측으로 배치되되 일측 끝단이 하부플레이트와 고정된 상부플레이트; 및
    상기 상부플레이트의 타측 끝단의 처진 길이를 계측하는 센싱장치;를 포함하며,
    상기 하부플레이트와 상부플레이트 사이에서 미리정해진 영역에 발포체가 부착되면 상기 발포체의 발포 또는 수축에 따른 상기 상부플레이트 타측 끝단의 변위량을 계측하여 발포체의 발포량 또는 수축량을 측정하는 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 하부플레이트와 상부플레이트는 평행하게 배치되되 그 사이로 길이방향을 따라 일정한 간극이 형성되도록 상기 하부플레이트와 상부플레이트가 고정결합된 지점에는 미리정해진 크기의 두께를 갖는 보조플레이트가 하부플레이트와 상부플레이트 사이로 장착된 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 하부플레이트와 상부플레이트 사이에 부착되는 발포체는 보조플레이트의 두께와 동일한 두께를 갖도록 부착된 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정장치.
  4. 하부플레이트와 상기 하부플레이트의 상측으로 배치되되 일측 끝단이 하부플레이트와 고정된 상부플레이트 사이로 미리정해진 영역에 발포체를 부착시키는 단계; 및
    상기 발포체의 발포 또는 수축에 따라서 상부플레이트 타측 끝단의 처진 길이를 계측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상부플레이트의 처진 길이를 계측하는 단계는 상기 하부플레이트와 상부플레이트 및 발포체가 미리정해진 온도로 가열된 상태에서 이뤄지는 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상부플레이트의 처진 길이를 계측하는 단계는 상기 하부플레이트와 상부플레이트 및 발포체가 미리정해진 온도에서부터 상온으로 냉각되는 동안 일정시간을 두고 반복적으로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포체는 마스틱실러(Mastic sealer)인 것을 특징으로 하는 발포체의 발포량 및 수축량의 측정방법.
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