KR950005090B1

KR950005090B1 - Thickness directional modulus of rigidity measuring method and its system

Info

Publication number: KR950005090B1
Application number: KR1019910019453A
Authority: KR
Inventors: 김진사
Original assignee: 주식회사코오롱; 하기주
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1995-05-18
Also published as: KR930010544A

Abstract

The method continuously gives the stress to the testpiece by rotating the screw shaft. The apparatus comprises a mounting plate for mounting the sample cell or the testpiece; a probe for compressing the cell load in touch with the testpiece; LVDT (linear variable differential transformer) connected with an amplifier for transforming the displacement to the voltage; a frame for fixing the cell load on the lower side and fixing the load cell on the upper side; a movable means for giving the vertical stress on the upper side of the load cell.

Description

Method for measuring thickness stiffness of polymer film and its device

제1도는 본 발명을 구현하기 위한 측정장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a measuring device for implementing the present invention.

제2도와 제3도는 본 발명의 측정장치로 강성률을 측정한 실험표이다.2 and 3 are experimental tables measuring the stiffness rate by the measuring device of the present invention.

본 발명은 고분자 필름의 두께방향 강성률 측정방법과 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속적으로 하중을 가하여 정확한 측정치를 얻을 수 있는 강성률 측정방법과 그 장칭에 관한 것이다.The present invention relates to a thickness direction stiffness measurement method of a polymer film and an apparatus thereof, and more particularly, to a rigidity measurement method and its mounting which can obtain accurate measurement values by continuously applying a load.

필름 상태의 시료에 대한 두께방향의 탄성률 측정은, 시료에 수직하중을 가하고 그때 발생하는 변형량을 측정하면 구할 수 있다.The elasticity modulus measurement of the thickness direction with respect to the sample of a film state can be calculated | required if a deformation | transformation amount generate | occur | produces at the time of applying a vertical load to a sample.

그런데 실질적으로 나타나는 변형량이 미소하기 때문에 이론적으로 가능할뿐 정확한 측정치를 얻을 수 없다.However, since the amount of deformation actually appears to be small, it is theoretically possible and accurate measurements cannot be obtained.

지금까지 제안된 강성률 측정장치는 없으며, 다만 워드(Ward)가 Journal Materials Science에 발표한 실험장치가 있을 뿐이다.There is no proposed stiffness measurement device so far, but only an experimental device published by Ward in Journal Materials Science.

워드가 제안한 이 장치는, 길이가 다른 2개의 아암을 공동지점으로 선회가능하게 하고, 전자석으로 큰 아암을 잡아 이것이 풀릴 때까지 샘플에 하중이 가하여지는 것을 방지토록 하고 있다.The device proposed by Ward makes it possible to pivot two arms of different lengths to a common point and to hold the large arm with an electromagnet to prevent the sample from being loaded until it is released.

이와 같은 장치는 전자석을 자력으로 소멸시킴으로써, 아암을 선회시켜 샘플에 하중을 가하고 그때의 변형량을 변환기를 통하여 강성률을 측정토록 하고 있다.In such a device, the electromagnet is extinguished by magnetic force, and the arm is swiveled to apply a load to the sample, and the amount of deformation at that time is measured through the transducer.

그런데 이러한 측정방법은 측정에 사용되는 장치의 규모가 너무 크기 때문에 필요이상의 공간을 점유하는 문제점이 있으며, 또 측정장치의 제작비가 많이 소요되기 때문에 비경제적이라는 평가를 받고 있는가 하면, 연속하중을 가할 수 없기 때문에 정확한 측정치를 얻을 수 없다는 것이 큰 단점으로 지적되고 있다.However, such a measuring method has a problem of occupying more space than necessary because the size of the apparatus used for measuring is too large, and it is evaluated as uneconomical because the manufacturing cost of the measuring apparatus is high, and continuous load can be applied. It is pointed out that the lack of accurate measurements can not be obtained.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 장치로 보다 정확한 측정치를 얻을 수 있는 고분자 필름의 두께방향 강성률 측정방법과 그 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been invented to solve the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for measuring the thickness stiffness of the polymer film and a device for obtaining a more accurate measurement with a simple device.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 시험편이 없는 상태에서 샘플셀에 연속적으로 수직하중을 가하여 LVDT를 통하여 나오는 전압을 환산하여 변형량을 얻은 다음, 시험편을 위치시킨 상태에서 시험편에 하중을 가하여 변형량을 얻고, 이들 변형량의 차이로 시료 자체만의 변형, 하중관계를 얻어내는 고분자 필름의 두께방향 강성률 측정방법을 제공한다.In order to realize this, the present invention, by applying a vertical load to the sample cell continuously in the absence of the test piece to convert the voltage coming out through the LVDT to obtain the deformation amount, by applying a load to the test piece in the state in which the test piece is placed, The difference in the amount of deformation provides a method for measuring the stiffness in the thickness direction of a polymer film that obtains a strain and a load relationship of the sample itself.

이를 구현하기 위하여 본 발명은 미세 변형량 측정을 위한 LVDT와 시험편에 가하여지는 하중을 측정하기 위한 로드 셀을 포함하며, 상기한 LVDT와 로드셀을 수직으로 이동시키기 위한 이동수단과로 이루어지는 고분자 필름의 두께방향 강성률 측정장치를 제공하고 있다.In order to realize this, the present invention includes a load cell for measuring the load applied to the LVDT and the test piece for measuring the micro deformation amount, the thickness direction of the polymer film comprising the LVDT and the moving means for vertically moving the load cell Stiffness rate measuring device is provided.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명을 구현하기 위한 측정장치로서, 미소변형측정을 위한 LVDT(Liner Variable Differential Transformer)(1)와 하중 측정을 위한 로드셀(2)을 포함하고 있다.FIG. 1 is a measuring device for implementing the present invention, and includes a linear variable differential transformer (LVDT) 1 for micro strain measurement and a load cell 2 for load measurement.

이 LVDT(1)는 시험편(S)과 접촉되는 프로브(9)를 보유하고 있는데, 이 LVDT(1)는 신코전기(Shinko Electric)의 DT-5를 사용하고 있으며, 증폭기(4)는 신코전기의 SD-5M-6 DTF 신장계를 사용하고 있다.This LVDT (1) has a probe (9) in contact with the test piece (S), this LVDT (1) uses a Shinko Electric DT-5, the amplifier (4) SD-5M-6 DTF extensometer is used.

셈플셀은 셀로드(3)와 셀 프레임(C)은 중앙에 연마된 구멍이 뚫려져 셀로드(3)가 관통하여 일측 운동을 할 수 있도록 되어 있다.In the sample cell, the cell rod 3 and the cell frame C are bored at the center thereof so that the cell rod 3 can penetrate and perform one side movement.

시험편(S)에 가하는 하중측정에 사용되는 로드 셀(2)은 도요 발드원(Toyo Baldwin)의 CMX-100L, 용량 100kg의 로드셀을 사용하고 있으며, 증폭기(5)로는 도요 발드윈의 MS-1120 디지털 변형계를 사용하고 있다.The load cell 2 used for the load measurement applied to the test piece S uses a CMX-100L of Toyo Baldwin and a load cell having a capacity of 100 kg. The amplifier 5 uses the Toyo Balwin MS-1120. I use a digital strain gauge.

상기한 셈플셀과 로드셀(2)은 박스형상의 프레임(6)으로 상호 조합되고 있는데, 로드셀(2)은 프레임(6)의 상측에 위치되고 셈플셀은 프레임(6)의 하단부위에 고정되고 있다.The sample cell and the load cell 2 are combined to each other in a box-shaped frame 6, where the load cell 2 is positioned above the frame 6 and the sample cell is fixed to the lower end of the frame 6. .

또한 프로브(9)는 프레임(6)의 중간에 뚫려진 구멍을 통하여 셀로드(3) 상단에 가볍게 접촉하는 상태로 위치한다.In addition, the probe 9 is positioned in light contact with the top of the cell rod 3 through a hole drilled in the middle of the frame 6.

상기한 LVDT(1)의 프로브(9)는 상하부가 알루미늄 판(7)(8)에 고정되어 있는 수직축(11)과 연결되어 이동하도록 되어 있다.The probe 9 of the LVDT 1 is connected to the vertical axis 11 fixed to the aluminum plates 7 and 8 so that the upper and lower parts thereof move.

상기한 프레임(6)은, 바닥에 고정되어 있는 지지부재(12)와 연결된 나사축(13)의 직선이동력을 받는 로드셀(2)의 하중을 전달받아 시험편(S)에 하중에 가하도록 되어 있다.The frame 6 receives the load of the load cell 2 subjected to the linear movement force of the screw shaft 13 connected to the support member 12 fixed to the bottom, and is applied to the load on the test piece S. have.

상기한 나사축(13)은, 스텝핑 모터(14)의 구동축에 설치되어 회전하는 구동기어(15)와 치차결합되어 있는 종동기어(16)의 회전에 의해 이동할 수 있는 연결구조를 갖고 있다.The screw shaft 13 has a coupling structure which is provided on the drive shaft of the stepping motor 14 and is movable by rotation of the driven gear 16 which is geared to the rotating drive gear 15.

이 나사축(13)의 회전양을 조절함으로써 시험편(S)에 가하여지는 하중을 연속적으로 조절할 수 있다.By adjusting the amount of rotation of the screw shaft 13, the load applied to the test piece S can be continuously adjusted.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 장치를 사용하여 시험편의 강성률 측정방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the method of measuring the stiffness of the test piece using the apparatus of the present invention made as described above is as follows.

측정순서는 먼저 시험편이 없는 상태에서 샘플셀(C)을 장착판(10)위에 올려 놓고 스핑 모터(14)를 구동시켜 나사축(13)이 로드셀(2)을 통하여 프레임(6)에 하중을 가하고, 이 하중이 셀로드(3)에 전달되어 변형을 일으키게 하여 LVDT(1)가 하강되도록 한다.The measurement procedure is to place the sample cell (C) on the mounting plate (10) without the test piece first. The ping motor 14 is driven so that the screw shaft 13 loads the frame 6 through the load cell 2, and this load is transmitted to the cell rod 3 to cause deformation so that the LVDT 1 is lowered. Be sure to

이때 변형되는 양을 증폭기(4)로 증폭시켜 이때 나오는 전압을 환산하는 방식으로 보정(Calibration)을 한다.At this time, the amount of deformation is amplified by the amplifier 4, and the calibration is performed in such a manner as to convert the voltage coming out.

다음에 시험편(S)을 위치시킨 상태에서 나사축(13)을 하강시켜 동일한 방법으로 측정을 하는데, 로드셀(2)을 통하여 하중을 가하게 되면 셀로드(3)가 시험편(S)을 눌러 두께방향으로 변형을 시키게 된다.Next, the screw shaft 13 is lowered in the state where the test piece S is positioned, and the measurement is performed in the same manner. When a load is applied through the load cell 2, the cell rod 3 presses the test piece S to the thickness direction. To transform it.

이때 변형량이 증폭기(4)를 통하여 전압으로 환산되어 나오면 시험편이 없는 상태에서 측정한 값과 차이를 구하여 강성률을 얻는다.At this time, when the deformation amount is converted into voltage through the amplifier 4, the stiffness factor is obtained by obtaining a difference from the value measured in the absence of the test piece.

제2도는 본 발명에 의해 실험된 시험지를 나타내는 도면으로서, X축 방향은 하중을 나타내고, Y축 방향은 변형량을 나타낸다.2 is a diagram showing test papers tested by the present invention, in which the X-axis direction represents a load and the Y-axis direction represents a deformation amount.

제2도는 미연신된 155um의 두께를 갖는 시험편의 강성률 데이터로서, 하중이 147N에서 490N까지 변했을 때, 즉 343N의 하중이 가하여졌을 때의 하중, 변형관계를 나타내고 있는데, 이 데이터와 셀로드(3)의 단면적을 고려하여 강성률을 계산한다.FIG. 2 shows the stiffness data of a test piece having an unstretched thickness of 155 μm, and shows the load and deformation relationship when the load is changed from 147 N to 490 N, that is, when a load of 343 N is applied. The stiffness factor is calculated by considering the cross-sectional area.

여기서 아래측의 데이터는 시험편을 위치시키지 않고 테스트 한 경우이고, 위쪽은 시험편을 위치시킨 상태로 테스트 한 경우로서, 중간의 4각형 표시가 이들 데이터의 차이를 나타내는 것인데, 이것이 순수 시험편만의 하중, 변형관계이다.Here, the data on the lower side is the case where the test piece is placed without the test piece, and the upper side is the case where the test piece is placed, and the middle quadrilateral display shows the difference between these data. It is a transformational relationship.

제2도에서 초기의 하중, 변형관계를 보면 직선성에 벗어나고 있는데, 이는 표면의 불완전함에 기인하기 때문이므로, 후반부의 직선성 있는 곳에서 강성률을 구해야 한다.In Fig. 2, the initial load and strain relationship are out of linearity, because it is due to the incompleteness of the surface. Therefore, the stiffness factor should be obtained at the linearity of the latter part.

실험에 의하면 하중이 343N인때의 강성률은 2.48이고, 245N인 경우에는 2..51로서 이들 사이에는 큰 차이가 없는 것으로 나타나고 있다.Experiments show that the stiffness is 3.48 when the load is 343N and 2..51 when the load is 245N, and there is no significant difference between them.

제3도는 시험편의 두께가 355um인 경우 변형량을 나타낸 것으로서, 하중이 343N인 경우에 2.45Gpa이고, 245N인 경우, 2.47Gpa로서, 155um의 두게를 갖는 시료와 큰 차이가 없었다.Figure 3 shows the deformation amount when the thickness of the test piece is 355um, 2.45Gpa when the load is 343N, 2.47Gpa when 245N, there was no significant difference with the sample having a thickness of 155um.

다음표는 연신비를 증가시켰을 때 그 특성을 나타내는 것으로서, 연신비가 증가하면 강성률은 감소하고 있음을 알 수 있다.The following table shows the characteristics when the draw ratio is increased, and it can be seen that the stiffness rate decreases as the draw ratio increases.

[표 1]TABLE 1

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 강성률 나사축의 회전을 이용하여 연속적으로 시험편에 하중을 가할 수 있기 때문에 연속적인 측정을 할 수 있어 정확한 데이터를 얻을 수 있으며, 간단한 장치를 사용하기 때문에 측정방법이 간편하고 장치의 제작을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.As described above, since the load can be continuously applied to the test piece by using the rotation of the rigidity screw shaft according to the present invention, it is possible to continuously measure and obtain accurate data. There is an advantage that can facilitate the manufacture of the device.

Claims

With the sample cell placed on the mounting plate in contact with the probe lower end of the LVDT (Liner Variable Differential Transformer), the first step is to apply the vertical load to the sample cell continuously so that the amount of deformation is changed by the LVDT (Liner Variable Differential Transformer). Amplify the falling amount with an amplifier and convert it to voltage.In the second step, load the test piece while the test piece is placed on the mounting plate and measure the amount that the LVDT (Liner Variable Differential Transformer) falls as much as it is deformed at this time. After amplifying with an amplifier to convert the voltage, the step of determining the deformation amount of the test piece only, the thickness direction stiffness measurement method of the polymer film to obtain the difference between the voltage converted in the first step and the voltage converted in the second step.

A linear variable differential transformer (LVDT) having a mounting plate on which a sample cell or a test piece can be placed, a probe for pressurizing a cell rod in contact with the test piece, and an amplifier converting a moving amount into a voltage; The cell rod is fixed to the lower end and the load cell is fixed to the upper end, the thickness direction rigidity measuring apparatus of the polymer film comprising a moving means for applying a vertical load on the upper side of the load cell.