JPH0255933A - 粘度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は粘度計の技術分野で利用され、特にキャピラ
リ方式の粘度計に関するものである。

（従来の技術） 粘性物の粘度については、周知のように、せんηとの関
係がフローパターンや発熱に影響する重要な因子となっ
ている。すなわち、溶融合成樹脂のたとえば金型内の流
れの様子は、前記のＴ〜η特性によって影響され、金型
設計時には使用される合成樹脂のＴ〜η特性を知る必要
がある。また生産ラインでは、現実に流動している合成
樹脂の特性値を計測して、品質管理を行なう必要がある
。

前記の目的のための粘度計としては、円錐方式、キャピ
ラリ方式、二重円筒方式が代表的であり周知である。

円錐方式では極めて小さな傾斜角をもつ円錐体の円錐面
と底面の間に、この隙間の形状寸法に合うように成形さ
れた固形の合成樹脂板を入れて加熱溶融して円錐体を回
転させ、その回転時のトルクを計測するものである。キ
ャピラリ方式は、シリンダを定量供給手段とし、その中
にペレットま１こは粉体の固形合成樹脂を入れて加熱溶
融させたアト、ピストンを定められた速さで押すことに
よって、このキャピラリから溶融合成樹脂を押し出して
計測するものである。また、二重円筒方式は、外筒の中
に固形の合成樹脂を入れて加熱溶融じたあと、外筒の中
に内筒な浸漬させ、外筒を回転させて、この時に内筒に
生ずるトルクを計測するものである。

一方、種類の多（・合成樹脂Ｔ〜η資料を十分整備する
ためには、実験室のみならず工場においても手軽に計測
を行える必要があり、そのためには、Ｔ−ηの広い範囲
にわたって、計測がほぼ完全自動で行える小形で安価な
粘度計の出現が望まれるが、このような観点から、上記
の粘度計にはつぎのような欠点がある。

（１）これらの粘度計は、一定量の固形合成樹脂を測定
部に装填し、加熱溶融して計測するバッチ方式であるた
め、測定すべき材料が変更されるとか、同じ材料であっ
ても、つぎの計測まで一定以上の時間がある場合（たと
えば１日以上）、測定部の分解掃除という煩雑な作業を
必要とする。

二重円筒方式では、試料を装填する外筒を使い捨てにす
る方法もあるが、これも試料装填部である外筒の取外し
、取付け、再加熱の作業が必要であり、完全には自動化
されがたい。

特にキャピラリ方式では試料を充填する場合、試料中に
空気が入り込まないように、少量ずつ、つき固めながら
充填する必要があり、作業に熱線を要する。

（２）　　これらの計測器では、カタログで表示されて
いる測定範囲のすべてを計測するためには、何れの方式
でも使用レンジの切り替えが必要であり、七のための特
別な機構を必要としている。

すなわち、キャピラリ方式において、キャピラリを通過
する試料の速さを可変にして、レンジの切り替えを行な
うのであるが、シリンダ容積すなわち押し出し量に限度
があるため、切替え速度の段数が制限され、ｔを広い範
囲で変化させるためには、キャピラリを変更する必要が
ある。すなわちｔの広い範囲にわたって計部ｊを行なう
場合は、試料の再充填に伴なう試料充填部の掃除、キャ
ピラリの入れ換え作業が必要である。

（３）そして前記の各問題点を解決した粘度計について
は、先にこの発明の出願人が、特願昭６３−１２２４７
５号（昭和６３年５月１９日）で出願した（以下光の出
願と称する）。

しかしながらなお、この先の出願の粘度計は、定量供給
手段に対して異径の複数のノズル（キャピラリ部）が直
列に連接されているため、これらのノズルによる圧力降
下の合計が過大となる。そため前記定量供給手段、およ
びその上流側に連接された粘性物供給手段などが大気圧
に対して相当の高圧を保持しなければならず、また前記
直列に連接されたノズルの上流側程高圧に耐えるように
強固に構成されなければならない。もし直列された異径
のノズルの数を若干の小数に止め、定量供給手段の定量
供給量を広範囲に変化させることも考えられるが、１個
の定量供給手段の供給量を広範囲に変化させることは、
その供給量が不安定となるなどのため、計測精度悪（実
用的でない。

（発明が解決しようとする問題点） この発明において解決しようとする問題点は、前記のよ
うな従来の粘度計における下記する問題点である。

（１）計測作業が完全には自動化されがたい。

（２）全範囲を計測するのに、計測レンジの切替え機構
とキャピラリの入れ替え作業を必要とする。

（３）強度的に強固な構造にしなければならない。

（問題点を解決するための手段） この発明における第１の発明における粘度計１を、第１
図を参照して説明する。

この発明の粘度計１は、粘性物供給手段２と、この粘性
物供給手段２に連接された定量供給手段３と、この定量
供給手段３に連接された複数の計測部４ａ　　４ｂ、４
ｃｍ−−−とを具備し、これら各計測部４ａ、４ｂ４ｃ
ｍ−−一は、それぞれ切換弁４ｇ、４ｈ、４Ｊ−−−一
を介して定量供給手段３に並列に接続されており、さら
に各計測部４ｎ　　４ｂ、４ｃｍ−−−には、その内径
を異にするキャピラリ部４１Ｂ、４２ａ、４１ｂ、４２
１）、４１Ｃ１４２Ｃを具備しているキャピラリ方式の
ものである。

次に、第２の発明における粘度計１を、第２図段３ａ、
３ｂ−一−−は、その供給量を異にしており、切換弁４
ｇを介して並列に接続され、計測部４は切換弁４ｇの切
り換えにより定量供給手段３ａ３ｂ−−−−と選択的に
接続されるものである。

（作用） 第１専および第２の発明の粘度計１において、粘性物供
給手段２は、粘性物を定量供給手段３に送る。

第１の発明においては、この定量供給手段３かこれに接
続されている計測部４ａ、４ｂ、４ｃｍ−一のいずれか
に供給される。そして定量供給手段３の定量送り量ｖＱ
、前記のいずれかの計測部キャピラリ部の内径ｙｄ、長
さをＬまたキャピラリ部の人口出口間の圧力差を△Ｐ、
とすれば、周知のように Ｔ＝ｆ（Ｑ、ｄ）・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（１）η＝ｆ（Ｑ、ΔＰ、Ｌ、ｄ
）・・・・・・・・・（２）なる関係式から、Ｔおよび
ηを求めうる。

さらに計測ｉ４ａ　　４ｂ　　４０・・・・・・・・・
のキャピラリ部の内径が変化しているから、切換弁４ｇ
、４ｈ、４ｊ−−一と切換えることにより計測部４ａ４
ｂ、４ｃｍ−−に装着しているキャピラリの数だけの計
測値を求めつるのみならず、定量送り量Ｑを若干変えれ
ばさらに連続して広い範囲の計測が行なえるものである
。

第２の発明においては、前記定量供給手段は、３ａ、３
ｂ−ｍ−とその定量供給量を異にしており、切換弁４ｇ
を切換えることにより、計測部４は定量供給手段３ａ、
３ｂ−−−のいずれかと選択接続される。そして計測部
４には前記選択された定量供給手段の定量供給量の粘性
物が流れる。

そのときの定量送りｉＱその他から、前記同様にして↑
、ηが求められる。そして定量供給手段３ａ、３ｂ−−
−の数だげの計測値が求めつるのみならず、各定量供給
手段３ａ、３ｂ−−−の送り量を若干変化することによ
り、さらに広い範囲の計測が行なわれるものである。

（実施例） 粘性物供給手段２は、上部にホッパー２ｂが開口してい
る筒状のケーシング２ａ内に、スクリュー２ｃが嵌装さ
れている。ケーシング２ａの下部れ、このモーター６の
出力軸は減速機５０入力軸とカップリング１によって接
続されている。減速機５は例えばウオーム歯車減速機な
どが使用され、その出力軸はスクリュー２Ｃに連結され
てこれを図矢示方向に駆動するものである。

さらに粘性物供給手段２には、２ｅ、２「−−なるヒー
ターおよび１４．１５−ｍ−なる温度計が設けられてい
る。また供給路２ｄには圧力計１１が設けられる。

定量供給手段３ば、例えば歯車ポンプなどが使用され、
その吸入口３１が供給路２ｄに、吐出口３２が計測部４
に連接されている。定量供給手段３を駆動するための可
変速のモーター８が設けられ、このモーター８の出力軸
は定量供給手段３の駆動軸とカップリング９によって接
続されている。

なおモーター８には回転計８８が設けられている。

定量供給手段３としては歯車ポンプが小型精密で望まし
いが、他の形式の定量型ポンプであってもよい。

計測部は、第１の発明の実施例においては、第１図に示
すように計測部４ａ、４ｂ、４ｃがいずれも大小の内径
のキャピラリ部を直列にして構成されている。すなわち
計測部４ａは４１ａ　　４２ａのキャピラリ部、計測部
４ｂは４１ｂ、４２ｂのキャピラリ部、計測部４Ｃは４
１Ｃ４２Ｃのキャピラリ部を有し、その各キャピラリ部
の内径は、４１Ｂ、４２＆、４１ｂ、４２ｂ、４１４２
０の順にｄｌ、ｄ２、ｄ８、ｄ４、ｄ５、ｄ６と小径に
形成されている。

ａはその入口側に第１圧力計接続室４１が設けられ、こ
の第１圧力計接続室４３Ｃには圧力計１２および温度計
１６が接続される。

この第１圧力計接続室４３Ｑと第２圧力計接続室４３ｄ
との間にキャピラリ部４１ａが連接されており、また第
２圧力計接続室４３ｄには圧力計１３および温度計１７
が接続されている。なおキャピラリ部４２Ｂは一端が第
２圧力計接続室４３ｄに接続され、他端は大気に開放さ
れている。従ってキャピラリ部４１Ｂに対する圧力差へ
Ｐは圧力計１２と１３との読み差であり、キャピラリ部
４２Ｂに対する圧力差Δ゛Ｐ２は圧力計１３の読みと大
気圧との差となるものである。

この実施例では、キャピラリ部４１Ｂを大径、キャピラ
リ部４２Ｂを小径とし、この順に連接したが、キャピラ
リ部を２段にする他、３段以上としてもよい。またその
内径を大径から小径に順次連接する他、順不同の任意に
連接してもよい。しかし、ノズル数が過小であるとその
ままでは↑の必要全域にわたって計測出来ないのみなら
ず、定量供給手段３の供給量可変範囲を広くして↑の必
要全域にわたって計測出来るようにしようとしても、前
記のように供給量が不安定となるため実用にならない。

そこで計測部やキャピラリ部の数は適宜に定めるべきで
ある。またこの実施例でノズル径を逐次小径としたのは
、粘性物の流れの連続性を良好ならしめるためである。

他の計測部４ｂ、４Ｃも前記の４ａに準じる構成であり
詳述を略す。

この実施例での計測作用を以下に説明する。定量供給手
段３０回転数を可変として、定量供給手段３の定量供給
値を可変とすれば、前記（１）、（２）式におけるＱが
可変となり、連続的に↑〜ηの値が計測しうる。

そして、１個所の計測部での↑に対するηの値を計測す
るのに、１個所の計測部におけるキャピラリ部の数をそ
れ根子（せず共、複数個所の計測部を切換えることによ
り、広範囲の↑に対するηの値を計測しうるものである
。

他の構成の作用について以下説明する。ホッパ２ｂより
、例えば熱可そ性合成樹脂のペレットを供給する。そう
するとケーシング２ａ内においてヒーター２ｅで加熱さ
れ、この熱と機械的せん断によって生ずる熱で樹脂は溶
融しながらスクリュー２Ｇによって送給され、供給路２
ｄに至る。この間、温度計１４および１５の出力信号が
制御手段１０に人力し、この値をあらかじめインプット
された値になるように、制御手段１ｏがヒーター２ｅお
よび２「を制御する。また圧力計１１の出力信号により
、制御手段１ｏはモータ−６０回転速度を制御する。

定量供給手段３の送り量は、回転計８８からの信号によ
り、制御手段１０がモータ−８０回転速度を制御するこ
とにより行なわれる。

１０は制御手段であり、デイスプレー装置１０ａが付属
されている。制御手段１０の内容は公知のコンピュータ
ー装置であり、各ヒーター２ｅ、２「および４ｅ、各圧
力計１１．１２および１３、温度計１４．１５．１６お
よび１７、モーター６および８ならびに回転計８８との
間は、信号の受授を行なうべ（接続されている。

そして、計測部４においては、この部分の温度計１７の
出力信号により、ヒーター４ｅが制御手段１０によって
制御され、この部分における温度を所要の一定とする。

さらに制御手段１０は圧力計１２および１３の出力を入
力し、２個所のキャピラリ部における２個所のすとηを
前記（１）、（２）式によって演算して出力し、デイス
プレー装置１゜ａに表示する。さらに制御手段１０はモ
ーター８０回転数、すなわち定量供給手段３の供給量な
入力されたプログラムに従って連続的に変え、この供給
量すなわちＱにおける前記↑とηとを前記（１）、（２
）式によって演算し連続的に出力する。このようにして
、ある粘性物の↑〜η曲線をデイスプレー装置ｔＯａ上
に表示しうるものである。

前記の実施例では、切換弁は４ｇ、４ｈ、４ｊと各計測
部４ａ　　４ｂ、４ｃに介設されているが、切換弁は１
個のもので供用するようにしてもよい。

次に、第２の発明の実施例を、第２図を参照して、前記
の第１の発明の実施例との相違を主として述べる。

この実施例においては、各定量供給手段３ａ、３ｂ、−
ｍ−の吸入口３１は、供給路２ｄに並列に接続されてお
り、また各吐出口３２は、各切換弁４ｇを介して第１圧
力計接続室４３Ｇに接続されている。この実施例では、
各吐出口３２に対してそれぞれ切換弁４ｇが介設されて
いるが、これを１個の切換弁４ｇにまとめて、各吐出口
３２と第１圧力計接続室４３ｅとを切り換えて接続しう
るようにしてもよい。さらに切換弁４ｇを定量供給手段
３ａ、３ｂ−−一の吐出口３２ではなく、吸入口３１に
接続するようにしてもよい。

この実施例においては、切換弁４ｇを切り換え、定量供
給手段３ａ、３ｂ、３Ｃのいずれかの吐出口３２を計測
部４に接続し、内径がｄｌのキャピラリ部４１ａおよび
内径がｄ２のキャピラリ部４２ａに粘性物を圧送して、
前記と同様にある範囲の↑〜ηの値を計測し５る。逐次
定量供給手段３ａ、３ｂ、３ｃを切り換えて、供給量を
広範囲に切り換えて、広範囲の↑〜ηの値を計測しうる
。

この発明の粘度計１は前記の実施例にかぎることはな（
、例えば、定量供給手段と計測部とをそれぞれ複数設け
、これらを選択的に切換弁で切り換えるようにしてもよ
い。

（発明の効果） この発明の粘度計は、前記のように、計測部を複数並列
するか、または定量供給手段を複数並列して切換弁を介
して接続するようにしたから、計測作業の自動化が容易
となり、計測レンジの切換機構の構成上特に問題な（、
さらに定量供給手段の押出圧力もそれ根太とならないな
どの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例を、また第２図は第２の発
明の実施例〜それぞれ示す縦断側面概略図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）粘性物供給手段と、この粘性物供給手段に連接さ
   れた定量供給手段と、さらにこの定量供給手段に連接さ
   れた複数の計測部とを具備し、これら各計測部はそれぞ
   れ内径を異にするキャピラリ部を具備すると共に切換弁
   を介して前記定量供給手段に並列に接続されており、前
   記切換弁の切り換えにより前記定量供給手段は選択的に
   いずれかの前記計測部に接続されるようにしたことを特
   徴とする、粘度計。
2. （２）粘性物供給手段と、この粘性物供給手段に連接さ
   れた複数の定量供給手段と、さらにこれら定量供給手段
   に連接された計測部とを具備し、前記定量供給手段はそ
   の供給量を異にすると共に、切換弁を介して並列に接続
   され、前記計測部はキャピラリ部を具備しており、前記
   切換弁の切換により前記定量供給手段のいずれかが前記
   計測部に接続されることを特徴とする、粘度計。
3. （３）前記粘性物供給手段、定量供給手段、計測部およ
   び切換弁は、制御手段によって制御されると共に、この
   制御手段によって粘性物の特性値を連続的に求めうるよ
   うにしたことを特徴とする、特許請求の範囲第１項およ
   び第２項記載の粘度計。