JPH0229984B2 - - Google Patents

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JPH0229984B2
JPH0229984B2 JP54022025A JP2202579A JPH0229984B2 JP H0229984 B2 JPH0229984 B2 JP H0229984B2 JP 54022025 A JP54022025 A JP 54022025A JP 2202579 A JP2202579 A JP 2202579A JP H0229984 B2 JPH0229984 B2 JP H0229984B2
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JP
Japan
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vulcanization
reaction
temperature
amount
reaction amount
Prior art date
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JP54022025A
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English (en)
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JPS55114953A (en
Inventor
Toshio Arimatsu
Shozo Tada
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Rubber Industries Ltd filed Critical Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Publication of JPS55114953A publication Critical patent/JPS55114953A/ja
Priority to JP29286885A priority patent/JPS62110743A/ja
Publication of JPH0229984B2 publication Critical patent/JPH0229984B2/ja
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  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応量測定装置に関するものであり、
更に詳しく言えば化学反応、例えばゴム加硫反応
または高分子物質硬化反応などの反応量を自動的
に測定する装置に関する。
一般に化学工業において反応工程を制御して反
応効率、製品の品質および収率を高めることは極
めて重要な基本的課題であり、この制御を行うた
めに各種の計測器と制御機構が組合せて用いられ
ている。
化学反応工程において最も重要な課題の一つは
反応量の測定であり、反応量は反応速度、反応温
度および反応時間によつて決定されるが、従来反
応量の計測には複雑かつ大型の装置を使用しなけ
ればならず、工場現場で簡単に使用できる小型の
携帯用装置の開発が要望されていた。
本発明は上記のような要望を満たす反応量測定
装置に関するものであつて、更に詳しく言えば作
業現場において反応系内に単に感温部を挿着する
だけで反応系の温度と反応量を同時にデジタル表
示できるようにした小型の反応量測定装置に関す
るものである。
従来、化学反応特にゴムの加硫反応や高分子物
質の硬化反応において、反応量を測定するには直
接反応組成物の化学分析などを行う方法と、間接
的にある基準温度で一定時間内の反応量に対する
相対反応量を求める方法とがあるが、本発明の装
置は後者の間接的方法の原理に基づいている。
すなわち、化学反応におけるアレニウスの反応
速度式に基づき、ある温度における相対反応量
(等価反応量)は次の(1)式またはその近似式であ
る(2)式によつて求められる。
上の各式において U:等価反応量 E:活性化エネルギー R:気体常数 T:温度 T0:基準温度 α:温度係数 t:時間 である。(1)式または(2)式により、基準温度T0
おける単位時間当りの基準反応量に対する反応系
の温度Tにおけるt時間後の反応量の比、すなわ
ち相対反応量が求められる。実際にこれらの式を
用いるには一定の時間間隔で反応系の温度を測定
し、その温度値を(1)式または(2)式に代入して各測
定時点における等価反応量を計算により求める。
このため従来は携帯用デジタル温度計により測定
した温度を紙テープ(または磁気テープ)に記録
し、これを適当なコンピユーターに入力し、反応
量の計算結果をプリンターで表示している。しか
しながら、このような方法では温度測定と等価反
応量の計算とを同時に行うことができないという
欠点がある。本発明はこのような欠点を排除し温
度測定と等価反応量の経時変化を一見して読み取
ることができるような装置を提供するものであ
り、本発明の装置によれば反応に対する必要な応
答作業を直ちに行うことができる。
次に本発明装置の原理を第1―1図を参照しな
がら説明する。
先づ本発明装置の感温部をなす熱電対1を反応
系の温度測定位置に挿入し、熱電対に発生する起
電力(例えば数mV)をアンプリニアライザー2
により増巾直線化する。例えばアンプリニアライ
ザー2から送り出される電圧は0℃で0V、200℃
で2Vとなり、その間の温度対電圧の関係は直線
状になる。次いでアンプリニアライザから出力さ
れる電圧信号はA/Dコンバーター3により温度
のデジタル信号に変換される。例えば2Vは200.0
℃、1.567Vは156.7℃となる。デジタル化された
信号はドライバー4を経由して温度数値の各桁に
対応した温度表示器5(LED、ネオン管、液晶
などによる)にデジタル表示されるので、この表
示により各測定時点における反応系の温度を読み
とることができる。
A/Dコンバーターによりデジタル化された信
号は他方において同時にマイクロコンピユーター
7に入力される。マイクロコンピユーター7はプ
ログラムを格納するリードオンリーメモリー(以
下ROMとする)、作業エリアとしてランダムア
クセスメモリー(以下RAMとする)、必要な入
出力端子(以下I/Oとする)をもち、スタート
信号9を検出すると、タイマー回路6により一定
時間間隔毎にデジタル化された温度信号を読みと
り、また基準温度・活性化エネルギーも読みとつ
て(1)式または(2)式によつて反応量を計算し、出力
するようにプログラムしておく。
スタートボタン9をONにすると、タイマー回
路6から一定の時間間隔(例えば6秒毎)で発信
されるパルスによりA/Dコンバーター3でデジ
タル化した信号(温度)をマイクロコンピユータ
ーで読みとりかつ(1)式または(2)式によつて累積等
価反応量が計算・算出される。(1)式または(2)式の
何れを使用するかということはマイクロコンピユ
ーターのプログラムによつて予めきめられる。ま
た基準温度T0はデジスイツチ13により設定し
たものが使われ、活性化エネルギーEはデジスイ
ツチ11により設定したものが使われる。算出さ
れた累積等価反応量はデジタル量としてマイクロ
コンピユーターから出力され、入出力装置8を経
由して算出値の各桁に対応して表示器14
(LED、ネオン管、液晶などによる)に計算の都
度(例えば6秒毎に数値が変わる)表示される。
このようにして各温度測定時点における等価反応
量を知ることができる。感温部には色々な温度
計、例えば熱電対、白金抵抗体などが使用できる
が、上に述べたように熱電対が便利で高精度であ
るので好ましい。第1―1図のフローチヤートを
第1―12図に示す。
次に第1―2図によつて装置の具体的な実施例
を示す。
実施例 第1―2図に示した本発明装置の実施例におい
て、ブロツク1が第1―1図の熱電対1に、ブロ
ツク2が第1―1図のアンプリニアライザー2
に、ブロツク3が第1―1図のA/Dコンバータ
ー3、ドライバー4、温度表示器5に、ブロツク
4が第1―1図の6〜14に相当する。
ブロツク1は熱電対、ブロツク2は温度変換
器、ブロツク3はデジタル電圧計、ブロツク4は
マイクロコンピユーターとしてそれぞれ多種類の
構成物・回路が知られているが、図示のように組
みあわせることにより目的とする反応量を精度よ
く、安価に、迅速に測定することができる。
なお、第1―2図において、各ブロツクで表示
した14433,14513,1413,8748,8243,74246の
数字は市販のIC回路の呼称を意味する。
以下に本発明の装置を使用して化学反応を制御
する応用例を説明する。
応用例 1 ゴム加硫におけるゴム反応量の測定 各加硫温度(130℃,140℃,150℃,160℃)に
おける加硫ゴムのトルク値の変化をレオメーター
により測定して第2図に示すようなトルク曲線を
描き、各トルク曲線から最適加硫(90%加硫)時
間を求める。次にアレニウスの(1)式により第3図
を描き活性化エネルギー値E(25.0Kcal/mol)
を求める。一般にタイヤのような肉厚のものを加
硫する場合には、表面部分に比較して内部の方が
加硫が遅れ、加硫製品の特性が著しく悪くなる
が、加硫が過剰に行われても製品の特性が余り悪
くならないので、できるだけ短時間で加硫不足の
場所が生じないようにするために、加硫の最も遅
れる部分が最適加硫となるように加硫の制御をす
るのが好ましい。
次に実際の加硫現場において本発明の装置を電
源に接続し、加硫の最も遅れる部分に熱電対を挿
入する。先に求めた活性化エネルギー値を装置に
設定する。加硫機を閉ぢ、加硫開始と同時に該装
置を始動させると、時間の経過に応じて加硫ゴム
の温度および加硫反応量が逐次デジタル表示され
る。
応用例 2 ゴム加硫における最適加硫時間の測定 応用例1と同様にして活性化エネルギー値E
(25.0Kcal/mol)を求める。一方レオメーター
により一定の基準温度(150℃)で加硫ゴムの加
硫時間・トルク曲線を描き最適加硫量a(25ユニ
ツト)を求める(第4図参照)。
次に加硫現場において本発明の装置を電源に接
続し、例えば加硫の最も遅れる部分に熱電対を挿
入する。先に求めた活性化エネルギー値を装置に
設定する。加硫開始と同時に該装置を始動させる
と時間の経過に応じて変化する加硫反応量が逐次
デジタル表示される。この表示量が先に求めた最
適加硫aに達したときの時間を知れば最適加硫時
間を得ることができる。すなわち、第5図に示す
よう加硫温度(左側縦軸)と加硫時間(横軸)の
温度―時間曲線および加硫量(右側縦軸)と加
硫時間の時間―加硫量曲線を描き、最適加硫量
aに達したときの加硫時間を曲線から求めれば
最適加硫時間tが得られる。
応用例 3 自動制御への応用 応用例2で求めた加硫温度―加硫時間曲線を
利用する。すなわち、第5図の右側縦軸で示され
る最適加硫値aに達するまでの最適加硫時間tに
ついて出力を出して加硫ゴムの加熱媒体(例えば
スチーム)の供給を制御することにより加硫の進
行を自動制御することができる。
以上にはゴムの加硫について本発明装置の応用
例を述べたが、その他高分子材料の硬化反応など
にも適用することができることはいうまでもな
い。また、本発明の装置によれば反応系の温度と
反応量の経時変化がデジタル表示により一目で把
握できて反応に対して即時に応答できる;従来使
用しているデジタル式携帯用温度計と同様に単に
反応系に感熱部(例えば熱電対)を挿入するだけ
で極めて簡単に等価反応量を測定することができ
る;小型軽量であつて携帯可能であり従来方式の
もののように大型コンピユーター等に接続するこ
となく現場で任意所望の時間に使用できる;製作
費が安価である等の優れた利点をもつている。
【図面の簡単な説明】
第1―1図は本発明に係る反応量測定装置の構
成を示すブロツク図であり、第1―12図はその
フローチヤートであり、第1―2図は本発明装置
の実施例を説明するための図であり、第2図は加
硫タイヤのトルク値―加硫時間曲線を示すグラフ
であり、第3図はタイヤ加硫反応における活性化
エネルギーを求めるための図であり、第4図は加
硫ゴムのトルク値と加硫量の変化を示すグラフで
あり、第5図は最適加硫時間を求めるためのグラ
フである。 図中符号:1…熱電対、2…アンプリニアライ
ザー、3…A/Dコンバーター、4…ドライバ
ー、5…温度表示器、6…タイマー回路、7…マ
イクロコンピユーター、8…入出力装置、9…ス
タートボタン、10…入出力インターフエイス、
11…デジスイツチ、12…入出力インターフエ
イス、13…デジスイツチ、14…等価反応量表
示。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 反応系内に配置した感温部に発生する電圧信
    号を測定してデジタル変換する温度測定表示部、
    予め設定した活性化エネルギー値、基準温度値お
    よび前記測定電圧信号を入力することにより等価
    反応量を計算するマイクロコンピユーター、該マ
    イクロコンピユーターの演算を一定の時間間隔で
    行わせるタイマー、およびマイクロコンピユータ
    ーにより計算した等価反応量を表示する反応量表
    示部よりなり、小型で携帯可能であることを特徴
    とする反応量測定装置。
JP2202579A 1979-02-28 1979-02-28 Reaction quantity measuring unit Granted JPS55114953A (en)

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JP2202579A JPS55114953A (en) 1979-02-28 1979-02-28 Reaction quantity measuring unit
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