KR950000742B1 - 유동 및 점탄성 측정장치 및 방법 - Google Patents

유동 및 점탄성 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

유동 및 점탄성 측정장치 및 방법
제 1 도는 레오미터(Rheometer)의 부품에 대한 개략도.
제 2 도는 제 1 도 레오미터에서 경화중 경화 고무 샘플에 생기는 응력에 대한 시간대 응력 다이어그램.
제 3 도는 본 발명의 양호한 실시예의 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 상부 다이 14 : 하부 다이
24 : 베이스 지지체 38 : 디스크
40 : 회전자 축 14 : 편심체
46 : 링크아암 48 : 토오크 아암
52 : 스트레인 게이지 56,58 : 호올 효과 스위치
60 : 전자 타이머 62 : 제어기
64 : 스트레인 게이지 측정부 55 : 합산부
68 : 기록키 70 : 전산부
본 발명은 경화 고무 샘플의 유동 및 점탄성 측정을 위한 데이터를 발생시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
경화 고무 샘플의 유동 및 점탄성을 그와 같은 샘플이 취해지는 고무의 사용에 중요한 것으로 알려져 있다. 진동형 디스크 경화 레오미터로 측정할 시 응력에 대한 경화 고무샘플의 시험과 관련하여 여러가지 중요한 특성이 알려져 있다. 그와 같은 특성에는 최대 변형과, 경화 반응이 시작하기 전의 고무의 유동 특성인 점성계수와 거의 완전히 경화된 고무의 점탄성 특성인 손실계수(둘다 G"로 표시)와, 경화 반응이 시작하기 전에 응력치를 최대 변형으로 나눈 기록값인 탄성계수(G'로 표시)와, 거의 완전히 경화된 고무에서의 탄성계수와 동일한 저장계수(G'로 표시)와, 식
Figure kpo00001
에 따라 계산된 복합계수와, 식 N*=G"/W(여기서 W는 응력시험의 진동)에 따라 계산된 동적점성과, 식 δ=G"/G'에 따라 계산된 탄젠트δ가 있다.
본 발명 이전에는, 경화 고무 샘플의 상기 및 다른 유동 및 점탄성 측정을 위한 데이타의 발생에는 유사한 변수를 얻기 위해 2가지 다른 형태에서 시험될 3가지 다른 샘플이 요구되었다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 의해 요구되는 것보다 더욱 효율적 방법으로 경화 고무 샘플의 유동 및 점탄성 측정을 위한 데이타를 발생시키는 데 있다.
주요특징으로써 본 발명의 경화 고무 샘플의 유동 및 점탄성 측정을 위한 데이타를 발생시키는 장치이다. 본 장치는 응력수단, 측정수단, 타이머수단 및 제어수단을 포함하는 다수의 수단으로 되어 있다. 응력수단은, 최대변위를 포함하는 가변 변위를 갖는다. 응력수단의 목적은 경화 고무 샘플에서 가변 응력을 일으키는 것이다. 측정수단은 경화시 고무 샘플에 순간 응력의 측정치를 발생한다. 측정수단은 명령에 따라 그와 같은 측정치를 발생한다. 타이머수단의 목적은 최대 변위를 감지하고 두 신호를 발생한다.
두신호는 최대 변위신호와 시간간격 경과신호이다. 시간간격 경과신호는 최대 변위 후 시간간격 경과후 생기게 된다. 제어수단은 최대 변위신호와 시간 간격 경과신호를 받아 동작한다. 제어수단은 측정 장치가 최대 변위에 해당하는 순간 응력과 시간간격 경과에 해당하는 순간 응력을 측정하도록 명령하는 그와 같은신호를 동작시킨다.
본 발명의 상기 및 다른 주요한 특징, 목적 및 이점은 본 발명의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
첨부 도면을 참고로 하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.
제 1 도에서 본 장치는 고무 샘플(도시되지 않음)용 다이 공동을 규정하는 상부 다이(12)와 하부 다이(14)를 가지는 레오미터(10)을 부분적으로 포함한다. 유압 실린더(16)의 작동으로 상부 다이(12)를 하강시킴으로써 폐쇄되는 다이 공동에 샘플이 연속적으로 충전된다.
실린더(16)는 프레임판(18) 위에서 지지되고 그 밑에는 프레임 로드(20)가 있다. 로드(20)는 베이스 지지체(24)위의 로드 베이스(22)로부터 연장한다. 하부 다이(14)는 베이스(22)에 놓여진 하부 열판(26)에 놓인다. 상부 다이(12)는 실린더(16)의 로드(30)에 설치된 상부 열판(28)하면에 설치된다.
판(26, 28)은 묻혀있는 전열기(32)를 포함한다. 다이(12, 14)는 열 탐침(34)을 포함한다. 로드 단열체(36)는 로드(30)를 열로부터 보호한다.
전열기(32)는 판(26, 28), 다이(12, 14) 및 다이 공동내의 어떤 샘플을 가열한다. 탐침(34)은 전열기(32)의 정확한 제어와 샘플의 정확한 가열을 위해 피이드 백을 제공한다.
회전자의 쌍원추형 디스크(38)가 다이 공동으로 돌출하고 있다. 디스크(38)는 하부 다이(14), 하부판(26), 로드 베이스(22) 및 베이스 지지체(24)를 통해 돌출하는 진동 회전자축(40) 위에 설치된다. 회전자축(40)은 공기압 클램핑 기구(50)에 의해 공기압식으로 클램프된다. 축(40)은 축 지지체(41)와 베어링(43)내에서 베이스 지지체(24)에 회전가능하게 설치된다. 축(40)과 디스크(38)는 주 회전 동기 모터와 베이스 지지체(24)에 설치된 기어 박스(42)에 의해 진동한다. 주 모터와 기어 박스(42)는 편심체(44)를 구동한다. 편심체(44)는 회전해서 링크 아암(46)의 부착 단부를 회전시킨다. 링크 아암(46)의 다른 단부는 토오크 아암(48)과 축(40)을 진동한다. 회전자는 약간의 각도를 가진 호로 양호하게는 모터와 기어 박스(42)에 의해 결정될 때 분당 100사이클로 진동된다.
스트레인 게이지(52)와 같은 토오크 아암 변환기 토오크 아암(48)상의 토오크와 변형을 측정한다. 토오크 아암(48)에서의 변형은 회전자의 진동으로 샘플의 저항으로부터 생기는 아암(48)상의 토오크를 대표하는 것으로 보다 상세히는 상기 토오크에 비례한다. 저항은 경화할 때 고무내에 생기는 가교에서 발생하여 그와 함께 증가한다. 따라서, 게이지(52)는 저항하는 고무 샘플의 토오크에 비례하는 회전자상의 변형을 측정한다. 회전자에 가해진 토오크는 회전자의 샘플 저항 진동으로 생기는 토오크에 비례하는 변환기 전압의 변화를 일으킨다. 토오크신호의 진동수는 회전자 진동수에 해당하는 분당 100 사이클이다. 제 2 도에서, 증가하는 진폭의 교류 정현파신호에 대한 시간의 관계로 그려질 때 스트레인 게이지(52)에 의해 발성된 아나로그 신호가 나타난다. 회전자 운동에 대한 샘플의 증가된 저장에 기인하여 고무 샘플이 경화될 때 진폭이 증가한다.
제 1 도에서, 자석(53)은 자석 휘일(54)상에 설치된다. 휘일(54)은 편심체(44)와 회전 연결 된다. 한쌍의 호올 효과 스위치(56, 58)가 모터(42)에 그리고 베이스 지지체(24)에 부착된다. 디스크(38)의 가변 변위 가운데서 최대 변위의 발생 시간의 정확한 표를 제공하기 위하여 스위치(56, 58)는 휘일(54)상의 자석과 편심체(44)의 편심에 대해 위치된다.
제 3 도에서, 본 장치는 또한 디지탈 전자 타이머(60)를 포함한다. 타이머(60)는 호올 효과 스위치(56, 58)에 전기적으로 작동 연결된다. 타이머(60)는 디스크(38)의 최대 변위의 발생시간 표시를 스위치(56, 58)로부터 받도록 연결된다. 타이머 (60) 역시 내부 시계를 포함한다. 디스크 최대 변위 표시의 수용은 사전 설정 최대치쪽의 시계 기능을 개선시킨다. 사전 설정 최대치는 한 스위치(56)(또는 58)의 폐쇄로부터 다른 스위치(58)(도는 56)의 폐쇄까지의 시간간격의 반 또는 약간의 다른 비와 같다. 사전 설정 최대치는 다른 한쌍의 시간 측정(56, 58 또는 58, 56)이 알려질 때마다 재계산된다.
타이머(60)는 디지탈 전자 제어기(52)에 전기적으로 작동 연결되어 기기로신호를 발생한다. 타이머(60)는 좌측 호올 효과 스위치(56)의 폐쇄시 최대 변위신호를, 그후 사전 설정의 최대 시간간격의 경과시 시간간격 경과신호를, 우측 스위치(58)의 폐쇄시 최대 변위신호를, 그 후 시간간격 경과신호를 발생한다. 스위치 폐쇄가 반복하면 타이머신호도 반복한다. 타이머(60)의 시계는 매 시간간격 경과신호 후 재설정된다.
제어기(62)는 스트레인 게이지 측정부(64)와 합산부(66)에 전기적으로 작동 연결된다. 스트레인 게이지 측정부(64)는 스트레인 게이지(52)에 전기적으로 작동 연결된다. 제어기(62)는 각 최대 변위신호와 각 시간간격 경과신호의 발생시 스트레인 게이지(52)로부터 응력의 순간 판독치를 발생시키도록 스트레인 게이지 측정부(64)를 트리거시킨다. 측정부(64)는 합산부(66)에 전기적으로 작동 연결되어 응력 판독치를 합산부(66)에 발생시킨다.
합산부(66)는 전자 마이크로프로세서로 이루어진 컴퓨터이다. 스트레인 게이지 측정부(64)로부터의 판독치는 최대 변위에 해당하는 순간 응력의 각 연속 쌍의 측정치 합계의 절대치 AVSmax를 형성하도록 조종된다. 또 판독치는 시간간격의 경과에 해당하는 순간 응력의 각 연속 쌍의 측정치 합계의 절대치 AVSint를 형성하도록 조종된다.
또 판독치는 시간간격의 경과에 해당하는 순간 응력의 각 연속 싸의 측정치 합계의 절대치 AVSint를 형성하도록 조종된다.
기록기(68)는 전산부(70)가 하는 것과 같이 합산부(66)의 절대치를 받아들인다. 기록기(68)는 절대치를 기록한다. 전산부(70)는 절대치로부터 여러가지 유동 및 점탄성 특성을 전산한다. 첫째, 탄성 또는 저장계수 G'는 식 G"=AVSmax(X는 샘플에서의 최대 퍼센트 변형)에 따라 각 절대치 AVSmax에서 계산된다. X는 실과 회전자 기하형상에 의해 고정된다. 둘째, 점성 또는 손실계수는 식
Figure kpo00002
에 따라 각 절대치 AVSint에서 계산된다. 세째, 각 연속쌍의 G'와 G"에서 복합계수 G*가 계산된다. 네째, 각 연속쌍의 G'와 G"에서 탄젠트
Figure kpo00003
가 계산된다. 계산된 모든 유동 및 점탄성 특성은, 각 연속 쌍의 절대치 AVSmax및 AVSint에서 각 특성 G', G", G*및 탄젠트δ를 기록하는 기록기(68)로 보내진다.
본 발명은, 그리고 그것을 제조,사용하는 방법은 본 기술분야에 숙련된 자 라면 동일하게 제조하고 사용할 수 있도록 완전 명확하고 간결하며 또 정확한 용어로 기재되었다. 물론, 전술한대로 본 발명의 양호한 실시예를 기술하고 있지만 청구범위에 기술된 바와 같은 본 발명의 정신과 범위를 벗어남이 없이 그 변경도 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 예를들어, 양호한 실시예의 부품의 여러가지수단의 한 형태에다가 본 발명을 구체화할 수 있는 기능 요소를 더하여 구성될 수 있다. 본 명세서에 포함된 다음의 청구범위를 특히 본 발명에 대한 보호받고자 하는 내용을 지적해서 청구하고 있다.

Claims (11)

  1. 경화 고무 샘플에서 가변 응력을 일으키는 최대 변위를 포함하는 가변 변위를 가지는 응력수단과, 경화시 명령에 따라 고무 샘플에서 순간 응력의 측정치를 내는 측정수단을 포함하는, 경화 고무 샘플의 유동 및 점탄성 특성을 측정하기 위한 데이타를 발생시키는 장치에 있어서, 최대 변위를 감지하면서 최대 변위신호와 최대 변위후 시간간격의 경과시 생기는 시간간격 경과신호의 양자를 발생시키는수단과, 최대 변위에 해당하는 순간 응력과 시간간격 경과에 해당하는 순간 응력을 측정하기 위하여 측정수단을 명령하도록 최대 변위신호와 시간간격 경과신호를 받고 또 동작시키는 제어수단을 포함하는 것이 특징인 유동 및 점탄성 특성을 측정하기 위한 데이타 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 최대 변위에 해당하는 순간 응력과 시간간격의 경과에 해당하는 순간 응력의 합계의 절대치를 형성하여 합산된 응력치를 발생시키는 합산수단을 추가로 포함하는 것이 특징인 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 합산된 응력치를 기록하는 기록수단을 추가로 포함하는 것이 특징인 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 최대 변위에 해당하는 순간 응력에 대한 시간간격 경과에 해당하는 순간 응력의 비를 전산하는 전산수단을 추가로 포함하는 것이 특징인 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 타이머수단과 제어수단은 디지탈 전자 장비인 것이 특징인 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 응력수단은 일련의 최대 변위를 포함하는 가변 변위를 가지는 응력수단을 구성하고, 타이머수단은 일련의 최대 변위에서 다수의 최대 변위를 감지하면서 최대 변위신호와 다수의 각 최대변위를 위한 시간간격 경과신호 양자를 발생시키는 타이머수단을 구성하고, 제어수단은 각 최대 변위신호와 각 시간간격 경과신호를 받고, 또 동작시키는 제어수단을 구성하는 것이 특징인 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 최대 변위에 해당하는 각 순간 응력과 시간간격 경과에 해당하는 다음의 순간 응력의 합계를 절대치를 형성하여 합계된 다수의 응력치를 발생시키는 합산수단을 포함하는 것이 특징인 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 합산수단은 최대 변위에 해당하는 연속 순간 응력의 짝간의 차이의 절대치를 형성하는수단을 구성하는 것이 특징인 장치.
  9. 최대 변위를 포함하는 가변 변위로 경화고무 샘플에서 가변 응력을 일으키도록 하는 고무 샘플의 경화 방법에 있어서, 최대 변위를 감지하면서 최대 변위신호와 최대 변위후 시간간격의 경과시 생기는 시간간격 경과신호의 양자를 발생시키며, 최대 변위에 해당하는 순간 응력과 시간간격의 경과에 해당하는 순간 응력의 측정치를 발생시키기 위해 최대 변위신호와 시간간격 경과신호를 동작시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 경화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 최대 변위에 해당하는 순간 응력과 시간간격의 경과에 해당하는 순간 응력의 합계의 절대치를 형성하여 합계된 응력치를 발생시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 합계된 응력치를 기록하고, 최대 변위에 해당하는 순간 응력에 대한 시간간격의 경과에 해당하는 순간 응력의 비를 전산하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
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