KR920009415B1 - 물질의 점성도를 측정하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

물질의 점성도를 측정하는 방법 및 장치

제1도는 자기측정배열의 스케치이고,

제2도는 본 발명에 따르는 측정장치를 사용하여 얻어진 곡선을 나타낸다.

본 발명은 조사하고자 하는 피막이 부가되며, 구가 구르는 기판을 사용하여, 퍼지는 단계 및 건조단계 동안에 피막의 유효점성도 및 탄성을 측정하는 방법, 그리고 이 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.

공업용 페인트의 부식방지 및 광학성질에 대한 요구사항은 매우 많다. 이 페인트는 유동성이 좋아야 하고, 용매파핑(solvent pupping) 및 크레이터와 같은 표면에 나타나는 어떠한 결함뿐만 아니라, 어떠한 흐름의 형성도 갖지 않아야 한다. 피막에 의한 가장자리의 피복은 가능한 한 튼튼해야 한다. 본래는 상기의 요구성질들은 건조하는 중에 부가된 피막의 흐름성의 일시적인 변경에 의존한다. 이 흐름성 및 이것의 일시적인 변경을 피막물질 처방의 정량 및 정상적인 조성물에 의해, 그리고 건조하는 동안(퍼지는 단계, 건조시간, 건조온도등의 지속기간)의 조건에 의해 측정한다.

＂구르는 구(rolling sphere)방법＂을 이용하여 피막의 흐름성을 측정하는 것은 1936년 연구로부터 유래한다. 그 이후에, 상기의 측정방법을 자주 사용해 왔다. DE 3,420,341 C2에 서술되어 있듯이 컴퓨터로 조절된 측정장치에 의해 겉보기 점성도를 퍼지는 과정 및 건조과정 동안에 정량적으로 측정할 수 있다. 이와 관련하여, 피막된 플레이트를 한정된 각도(즉, 30°)에서 수평면에 대해서 기울이며, 페인트막 속에 있는 강철구의 구르는 동작을 플레이트의 면에 대해 수직이며 이것의 중심을 통과하는 축에 대하여 모터 드라이브의 도움으로 플레이트를 회전시켜 보정한다. 전기단위체와 관련하여, 점상광원 및 관련된 광검출기는, 대략 동일한 위치에서 구의 동작을 수직방향으로 유지하기 위하여, 구의 운동방향과 반대로 피막된 플레이트를 회전시키는 모터 드라이브를 조절한다. 피막된 플레이트의 회전속력은 피막의 점성도에 반비례한다. 이렇게 하여 이 막의 점성도를 시간 또는 막의 온도의 함수로서 측정할 수 있다.

이 측정방법은 피막된 플레이트의 경사로부터 흐름이 생기며, 또한 물리적 방법에 의한 건조과정 동안에 비교적 무거운 용매의 증가로 고정시킨다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 상기의 측정방법에서 측정을 위해 사용된 강철구는 상이한 층두께의 영역을 갖고, 이것은 측정의 정확도를 바람직하지 못하게 할 수 있다.

본 발명의 목적은 교란시키는 흐름의 형성, 및 용매증기의 고정을 피하고, 그리고 구에 작용하는 힘의 크기를 넓은 범위에 걸쳐 조정할 수 있어서, 점성도 측정범위를 확대할 수 있는 측정방법 및 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의거하는 이 목적은 자기장하에서 구의 정지위치로부터 옮겨진 후에, 자화하는 구를 기판아래에 배열된 영구자석 또는 전자석의 필드 그레디엔트의 영향하에서 수평으로 배열된 기판의 움직임과 관련하여 피막에서 구르는 운동을 하도록 하며, 고정된 자석이 있을 경우, 기판의 속력을 구가 정지위치로부터 일정한 간격에서 구르도록 유지하며, 구의 위치를 기판의 공급속도를 조절하는 비-접촉 감지기에 의해 측정하도록 하는 방식으로 조절함으로써 성취된다.

본 발명에 따르는 방법을 수행하기 위한 장치는 비-강자성 물질의 플레이트로 이루어진 기판(3), 강자성 물질로 이루어지며 1 내지 10, 바람직하게는 1.5 내지 4mm의 구지름을 가지는 구(1), 기판(3)을 움직이기 위하여 제공된 서보모터 드라이브, 및 기판 아래에 배열된 영구자석 또는 전자석(4)으로 이루어지고, 여기서 상기의 구는 강철로 이루어지며 2.5mm의 구지름을 가지고, 상기의 기판(3)은 순전히 선형운동을 수행하든가 회전운동을 수행하며, 또는 선형이나 회전운동의 혼합운동을 수행하고, 상기의 구(1)에 작용하는 힘을 조절전자석(4)에 의해 변경할 수 있으며 넓은 범위에 걸쳐 코일전류를 의하여 조절할 수 있고, 상이한 대자율의 강자성물질이 사용되며, 상기의 기판(3)을 위해 비-강자성물질로 유리를 사용한다.

바꾸어 말하면, 피막된 기판을 수평으로 배열할 수 있으며, 따라서 교란시키는 흐름의 형성 및 용매증기의 고정을 피하는 본 발명에 따르는 제안에 의해 본 발명의 목적을 성취한다. 강자성물질로 이루어진 구에 작용하는 자기력의 크기를 넓은 범위에 걸쳐 조정할 수 있고, 이것은 대략 10mPas 내지 1000Pas 또는 그 이상으로 점성도 측정범위의 실질적인 확대를 의미한다. 종래의 측정장치와 비교했을 때, 피막의 건조과정 동안에 더 크고, 종래에 알려지지 않은 범위의 점성도를 포함하는 것이 기술적으로 가능하다.

점성이 있는 페인트막에서 구의 속력측정은 온-라인상에서 할 수 있으며, 그러므로 측정방법을 완전히 자동화할 수 있다.

예증이 되는 본 발명의 구현예를 도면과 관련하여 이하에서 설명하는데, 여기서 측정장치의 필수부분은 제1도에 표시되어 있다. 자력을 띄는 구(1) 피막(2)중에서, 기판(3)의 아래에 배열된 영구자석 또는 전자석의 필드 그레디엔트(field gradient)의 영향하에, 수평으로 배열되고 비-강자성 물질, 즉 유리로 이루어진 기판(3)의 움직임과 관련하여 구르는 동작을 야기한다. 고정된 자석(4)의 경우, 기판(3)의 속력(V)을 정지위치로부터 일정한 간격 △X에서 구르는 것을 멈추게 하는 것과 같은 방식으로 조절한다. 상기와 관련하여, 구의 위치를 비-접촉 감지기에 의해 알아낸다. 이 방법은 구(1)에 대하여 일정한 크기의 추진력을 가지는 시험에 대응하고, 유효피막점성도의 역에 비례하는 구르는 속력을 만들어낸다. 서보모터 드라이브에 의해 유발된 기판(3)의 운동을 완전히 선형운동이나 회전(원형경로)운동으로 할 수 있다. 그러나 상기의 두가지의 혼합운동일 수도 있다(즉, 나선경로 ).

전자석(4)에 의해 필드의 생성은 구(1)에 작용하는 힘을 변경할 수 있으며 코일전류에 의하여 넓은 범위에 걸쳐 조절할 수 있다는 잇점을 갖는다. 일정한 힘, 즉 중력이 구르는 구에 작용하는 경우, 상기의 장치는 종래의 측정 장치보다 나은 실질적인 잇점을 나타낸다. 그러므로, 본 발명에 의하면, 10mPas와 1000Pas 또는 그 이상 사이의 수치로 점성도 측정 범위가 확대된다.

그러나, 여전히 본 발명에 따르는 측정방법은 가변하는 피막의 점성도에 대하여 구(1)의 추진력 또는 구르는 속력을 맞추기 위해 또 다른 가능성을 포함한다 :

a) 상이한 변위 △X의 선택

b) 상이한 기판두께의 선택

c) 상이한 폴(pole) 씌우개 기하학의 선택

d) 상이한 구지름의 선택

e) 상이한 투자율을 가지는 구물질의 선택

따라서, 종래 기술에 속하는 실험절차의 방법과 비교하여 보고, 경사진 플레이트를 사용하여 조작한 결과 다음과 같은 잇점을 나타낸다 :

1. 피막, 즉 페인트막속에 흐름을 형성하지 않음.

2. 비교적 무거운 용매증기를 고정시키지 않거나, 용매트랩을 형성하지 않음.

3. 유효점성도의 온-라인 측정.

4. 구(1)에 작용하는 자기력의 크기를 넓은 범위에 걸쳐 조정할 수 있다.

5. 점성도 범위가 10mPas 내지 1000Pas 또는 그 이상.

6. 자기장에 의한 구(1)의 측면집속.

7. 이 측정방법을 완전히 자동화 될 수 있다.

8. 이 측정방법은 점탄성을 측정하기 위하여 진동구르는 운동에까지 확대될 수 있다.

제2도는 상기의 자기측정장치를 사용하여 얻은 그래프이다. 이 구의 구르는 시간을 상이한 점성도의 오일막(250μm의 막두께)의 경우 자기장, 즉 사용되어온 영구자석의 함수로서 표시한다. 연철로된 구(1)를 사용했고, 이것은 2.5mm의 지름을 갖는다. 80 내지 1200mPas 범위의 상이한 점성도를 가지는 5개 검정오일을 측정을 위해 선택했다. 이 오일막을 1mm 두께의 유리플레이트(3)상위에 직선자로 선긋기를 하여 생성했다. 측정온도는 20.0℃가 되었고, 측정변위 △X의 길이는 30cm가 되었다.

제1도에 표시된 물리-수학적 관계는 구(1)의 구르는 속력은 피막(2)의 유효점성도의 역에 비례한다는 것을 의미한다. 측정시간(t(또는 구의 구르는 속력(V)과 피막(2), 예를 들어 오일막의 점성도 사이의 이론적으로 유도할 수 있는 직선관계는 제2도에 따른 측정결과에 의해 실험적으로 확인된다. 결론은 자기 측정방법을 필수응용, 즉 피막의 점성도 측정을 위해 사용할 수 있다는 점이다.

200℃에서(또는 300℃까지)의 온도범위에서 피막을 건조하는 경우, 강자성 철로 만들어진 구의 자화감소는 계산되어져야만 한다. 온도에 대한 자화율의 이러한 의존은 공지되어 있으며, 유효점성도의 교정동안 컴퓨터에 의하여 소프트웨어를 거쳐 계산된다.

본 측정기구를 구(1)가 전자식(4)의 측면교류 자기장의 부수적인 영향하에 진동구르는 운동을 하도록 하며, 피막(2)의 탄성을 상기의 방식으로 측정할 수 있도록 하는 방식으로 확대할 수 있다. 복소수강성률의 실수 및 허수부분(각각, 저장률 및 감량률)을 진동수의 함수로서 측정할 수 있다.

Claims (7)

1. 조사하고자 하는 피막이 부가되며, 구가 구르는 기판을 사용하여 퍼지는 단계 및 건조단계 동안에 피막의 유효점성도 및 탄성을 측정하는 방법에 있어서, 지기장하에서 구의 정지위치로부터 옮겨진 후에, 자화하는 구가 기판아래에 배열된 영구자석 또는 전자석의 필드 그레디엔트의 영향하에서 수평으로 배열된 기판의 움직임과 관련하여 피막에서 구르는 운동을 일으키고, 또한, 고정된 자석이 있을 경우, 기판의 속력을 구가 정지위치로부터 일정한 간격으로 구르도록 유지하며, 구의 위치를 기판의 공급속도를 조절하는 비-접촉 감지기에 의해 측정하도록 하는 방식으로 조절함을 특징으로 하는 피막의 유효점성도 및 탄성을 측정하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 구가 전자석의 부가적인 교류자기장의 영향하에서 측면 진동구르는 운동을 일으킴을 특징으로 하는 방법.
3. 조사하고자 하는 피막(2)이 부가되며, 구(1)가 구르는 기판(3)을 사용하여 퍼지는 과정 및 건조과정 동안에 피막(2)의 유효점성도 및 탄성을 측정함에 있어서, 기판(3)은 비-강자성 물질의 플레이트로 이루어지고, 구(1)는 강자성물질로 이루어지며 1 내지 10mm의 구지름을 가지고, 서보모터 드라이브를 기판(3)을 움직이기 위하여 제공하며, 또한 영구자석 또는 전자석(4)을 기판아래에 배열함을 특징으로 하는 제1 및 2항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치.
4. 제3항에 있어서, 구는 강철로 이루어지며, 2.5mm의 구지름을 가짐을 특징으로 하는 장치.
5. 제3항에 있어서, 조절전자석(4)에 의해, 구(1)에 작용하는 힘은, 변경될 수 있으며 넓은 범위에 걸쳐 코일전류를 통해 조절될 수 있음을 특징으로 하는 장치.
6. 제3항에 있어서, 상이한 자화율의 강자성 구물질을 사용함을 특징으로 하는 장치.
7. 제3항에 있어서, 기판(3)을 위한 비-강자성 물질로서 유리를 사용함을 특징으로 하는 장치.

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