JPH0633416Y2 - 繊維状成形物の吸収性測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、不織布、紙等の繊維状成形物の吸収性を測
定するための吸収性測定装置に関する。

〔従来の技術〕

ナイロン、ポリプロピレン（PP）、ポリエステル（PE
T）等の高分子繊維にニードルパンチを施し、シート状
に加工した不織布（ジオテキスタイルとも称される）
は、土木、医用材料、生理用品等、多方面に亘って使用
されている。例えば、第11図に示すように、鉄道線路の
庶水シート７の上に、不織布78が敷かれ、側溝79に排水
を行うために使用される。また、線路に対するがけくず
れの防止用や、宅地造成時のバラストの代用などの用途
がある。これらの用途の点から、不織布の透水性（ぬれ
性）或いは逆に防水性（はじき性）の評価が必要とな
る。

従来の測定法としては、不織布に水をかけ、一定時間後
にぬれた面積をはかる方法、不織布を浸せきし、水が上
ってくる高さを測定する方法、水没させ、一定時間後に
引き上げて秤量し、吸水重量を測定する方法等が知られ
ている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の測定方法は、何れも定量性、再現性に欠け、吸水
の過程を正確に測定できない欠点があった。

従って、この考案の目的は、吸水の過程が正確に測定で
きる繊維状成形物の吸収性測定装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案では、天秤構造の両側に駆動手段及び変位量検
出手段が設けられ、バランス状態を保持したまま、天秤
全体が上昇又は下降され、繊維状成形物を液体中に所定
の深さまで浸せきした後、所定時間放置し、その間に駆
動手段に与えられる駆動信号が測定され、この駆動信号
から繊維状成形物に吸収されて行く液体の重量が測定さ
れる。

〔作用〕

バランスが取られた状態で天秤が下降され、試料の先端
が液体中の所定の深さまで浸せきされる。試料の先端が
液面に接触した瞬間には、浮力によって上向きの力が発
生するが、試料が液体を吸収することによって、試料の
重量が増加する。この荷重の変化が変位量検出手段によ
り検出され、変位量検出手段の出力信号が駆動手段に供
給される。従って、重量の変化をキャンセルして、バラ
ンス状態を保とうとする駆動信号が発生する。この駆動
信号から、試料の吸水過程を定量的に知ることができ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照してこの考案の一実施例について説明
する。第１図は、この考案の一実施例を示す概観図であ
る。第１図において、１はレバーを示し、レバー１は、
支点２で回動自在に支持され、天秤が構成される。この
天秤が架台３に取り付けられ、レバー１の両端にロッド
４及び５が吊り下げられる。一方のロッド４にコア６が
固着され、他方のロッド５に永久磁石７が固着される。
ロッド４及び５の遊端は、架台３に形成した孔を通って
架台３の下方に延長され、一方のロッド４の端部に試料
取付けチャック８が係止され、他方のロッド５の端部に
はオイルダンパー９が設けられる。

10は、試料取付けチャック８により挟持した短冊状の不
織布すなわち試料を示す。上述のコア６は、架台３上に
設けた差動トランス11の磁心とされ、これらコア６及び
差動トランス11によって変位検出器が構成される。ま
た、永久磁石７に関連して例えば同軸的に補償コイル12
及び零調整用コイル13が設けられる。補償コイル12及び
零調整用コイル13は、永久磁石７にしたがってレバー１
にこれらのコイルに流れる電流の大きさに応じた回動力
を与える。

更に、架台３は螺旋棒14と螺合され、螺旋棒14を回転さ
せて昇降運動を行わせる。螺旋棒14はまわり軸受15及び
16で支持され、取付け板17に固定したパルスモータ18の
回転がタイミングベルト19を介して伝達される。この架
台３の移動を円滑に行うために、ガイド20が植立され、
このガイド20と嵌合し且つ架台３に固着したパイプ状の
スライダ21が設けられている。なお、パルスモータ18の
振動或いは外部よりの振動を遮断するために、ネオプレ
ン等の防振部材22が設けられる。

この架台３を下方に移動したときに試料10が浸せきされ
るように、液体23例えば蒸留水が配される。液体23は、
適当な容器例えばビーカ24中に入れられている。

上記の差動トランス11は、第２図に示すように、その１
次コイル11aに発振器30の出力が供給され、その２次コ
イル11bの中点が基準（接地）電位とされると共にその
両端が可変抵抗器31の固定子に接続され、可変抵抗器31
の摺動子が増幅器32の入力端子に接続される。可変抵抗
器31より取り出される出力電圧は、後述のようにレバー
１がバランスした状態で零となされる。増幅器32の出力
が位相検波回路33に供給され、この位相検波回路33に発
振器30の出力が基準信号として供給される。位相検波回
路33は、入力の位相及び振幅で定まる極性及びレベルの
直流検波出力を発生する。この検波出力がハンチング防
止用の移相回路34を介して出力回路35に供給され、出力
回路35の出力電流が補償コイル12に供給される。補償コ
イル12と直列に検出抵抗36が接続され、検出抵抗36の両
端電圧が記録出力端子37a,37bに導かれると共に、その
大きさが指示計38にて指示される。また、第３図に示す
ように、零調整用コイル13には、定電圧電源回路39及び
可変抵抗器40で定まる所定の直流電流が供給される。

上述の構成において、試料取付けチャック８に試料10を
取り付けた状態でレバー１がほぼ水平となるようにバラ
ンスをとる。もともとレバー１はバランスがとれるよう
になっているが、高感度であるため試料10の荷重などで
バランスが若干くずれる。そこで、可変抵抗器40を調整
し、零調整用コイル13に所定の電流を流してバランスを
とる。このとき、指示計38の指示が零となるように差動
トランス11の可変抵抗器31が調整される。

このようにバランス調整をした状態では、位相検波回路
33の出力電圧は零であり、補償コイル12に流れる電流は
零である。ここで、仮に、レバー１のバランス状態がく
ずれコア６が上昇したとすると、差動トランス11から例
えば正極性の出力が現れ位相検波回路33より正の検波出
力電圧が生じる。これによって補償コイル12に正の電流
Ｉ_１が流れ、したがって永久磁石７を上昇させる電磁力
が発生し、レバー１をバランス状態に保持する。逆に、
コア６が下降したときにも、永久磁石７を下降させる電
磁力が発生する。移相回路34は、このようなループ制御
系でレバー１の慣性などによって振動（ハンチング）が
生じるのを防止するために設けられている。

この例では、上述のようにバランス状態にあるレバー１
をそのバランス状態を保持したまま下降させ、試料10が
液体23を吸収することによる重量の変化を補償コイル12
に流れる電流Ｉ_１,I_２による検出抵抗36の両端電圧の変
化として検出する。この検出された値は、指示或いは記
録（記録出力端子37a,37bに接続される記録系により）
され、不織布のぬれ現象が定量的に測定される。

第４図は、パルスモータ18の駆動制御回路の一例を示
す。第４図において、41はパルスモータ18を駆動するモ
ータ駆動回路を示し、モータ駆動回路41に駆動パルスＰ
_１が供給されるとパルスモータ18が正方向に回転し、こ
れにより螺旋棒14が回転して架台３が下降し、一方、モ
ータ駆動回路41に駆動パルスＰ_２が供給されるとパルス
モータ18が逆方向に回転し、このときは架台３が上昇す
る。また、駆動パルスＰ_１及びＰ_２が供給されないとき
はパルスモータ18は停止している。

42はスタートスイッチを示し、これをオンすると、波形
整形回路43の出力に高レベルから低レベルに立下がるパ
ルスが生じ、この立下がりでフリップフロップ44がセッ
トされる。46は、液面検出回路を示す。試料10が液体23
の液面に接触した時に液面検出回路46の出力に低レベル
から高レベルとなるパルスが生じる。このパルスの立上
がりによってフリップフロップ47がセットされると共に
ゲート回路48がオンとされる。

49及び50はパルス発振器を示す。パルス発振器49はパル
スモータ18に対する駆動パルスを発生し、その周波数が
可変されてパルスモータ18の回転速度が変化される。パ
ルス発振器50は、浸せき時間を設定するものでその発振
周波数は固定されている。

まず、スタートスイッチ42がオンされると、フリップフ
ロップ44がセットされ、その出力によってゲート回路51
がオンとなり、パルス発振器49のパルスがモータ駆動回
路41に正方向の駆動パルスＰ_１として供給され、架台３
が下降する。そして、試料10の先端が液体23と接触する
と、液面検出回路46から出力が発生し、この時からゲー
ト回路48を介してパルス発振器49の出力パルスがカウン
タ52に供給される。これと同時に、フリップフロップ47
がセットされ、その出力によってオンされるゲート回路
53を通じてパルス発振器50の出力がカウンタ54に供給さ
れ始める。

カウンタ52の出力は、デコーダ55に供給される。デコー
ダ55の出力には、浸せき深さｄを選択的に設定する選択
スイッチ56が設けられている。カウンタ54の出力は、デ
コーダ57に供給される。デコーダ57の出力には、浸せき
時間を設定する選択スイッチ58が設けられている。つま
り、試料10の先端が液体23の液面に接触した状態より更
に架台３が下降し、設定された浸せき深さｄまで試料10
の先端が液体23中に浸入すると、デコーダ55の所定の出
力が選択スイッチ56の接点を通じてフリップフロップ44
に供給され、フリップフロップ44がリセットされてゲー
ト回路51がオフとなり、モータ駆動回路41に対する正方
向の駆動パルスＰ_１の供給が停止される。この状態で
は、カウンタ54によりパルス発振器50の出力が計数され
ている。試料10の先端が、浸せき深さｄまで浸入した所
で停止する。

設定された浸せき時間を経過すると、デコーダ57の所定
の出力がフリップフロップ47に供給され、これがリセッ
トされることによりゲート回路53がオフし、カウンタ54
に対するパルスの供給が断たれる。これと同時に、選択
スイッチ58を介されたデコーダ57の所定の出力によって
ゲート回路59がオンとなり、パルス発振器49の出力がゲ
ート回路59を介してモータ駆動回路41に逆方向の駆動パ
ルスＰ_２として供給される。従って、パルスモータ18が
逆転して架台３が上昇し、試料10が引き上げられ、最初
の状態に戻る。そして、図示しないがマイクロスイッチ
などにより架台３が復帰したことが検出され、この検出
によって逆方向の駆動パルスＰ_２の供給が断たれ、パル
スモータ18が停止される。

液面検出回路46として、例えば第５図に示す構成のもの
を使用できる。第５図において、61は、第１図に示す構
成の荷重計を示し、この荷重計61の出力信号が増幅回路
62に供給される。荷重計61の出力信号は、前述のよう
に、記録出力端子37a,37bに取り出されるものである。
増幅回路62の出力信号が微分回路63により微分され、微
分回路63の出力信号が波形成形回路64に供給される。波
形整形回路64としては、例えばフリップフロップを使用
できる。波形整形回路64の出力信号が出力端子65に検出
信号として取り出される。

第６図は、試料10が徐々に下降され、試料10の先端が液
体23の液面に接触する時の荷重計61の出力信号及び微分
回路63の出力信号を示している。試料10がはっ水性が高
く（ぬれにくい）ものの場合には、第６図Ａに示すよう
に、試料10に与えられる浮力によって、荷重計61の出力
信号が負となり、微分回路63から負の微分パルスが発生
する。また、第６図に示すように、液面に接触した瞬間
では、浮力によって荷重が負となるが、その後、ぬれに
よって、荷重が正となる場合には、負から正となる微分
パルスが発生する。更に、試料10の吸水性が頗る高く、
液面に試料10が接触した瞬間からぬれによって重量が増
加する場合には、第６図Ｃに示すような荷重変化が生
じ、性の微分パルスが発生する。波形整形回路64は、第
６図に示される何れの微分パルスに対しても応答する構
成とされ、ステップ波形の検出信号を発生する。

第７図は、液面検出回路の他の例を示す。第７図におい
て、66は、例えばスプリング等によって伸縮自在とされ
た補助接点を示す。この補助接点66は、導電体からなる
架台３と接触すると、検出出力を発生する。また、ビー
カ４が上下移動台67上に載置されている。

最初に試料10と同寸法（特に長さが正確に等しい）のダ
ミー試料68をチャック８に取りつける。ダミー試料68と
しては、プラスチック、金属材料を使用できる。第７図
Ａに示すように、上下移動台67を下げた状態で、架台３
を徐々に下降させ、架台３と補助接点66とが接触する位
置で、架台３を自動的に停止する。

次に、液体23の液面がダミー試料68と接する迄、上下移
動台67によってビーカー24を上昇させる。上下移動台67
を第７図Ｂに示す位置に固定したままで、第７図Ｃに示
すように、架台３を上昇させ、ダミー試料68を真の試料
10と交換する。前述のように、自動的に浸せき動作を行
うと、試料10の液面に接触する時に、架台３と補助接点
66とが接触し、検出信号が発生する。

上述の液面検出において、ビーカー24が小さい時には、
前回の測定によって、液面が下降するので、これを補正
するために、ビーカー24の位置を少し上昇させる必要が
ある。これは、上下移動台67と関連するダイヤル目盛に
よって調整される。

なお、第５図及び第７図に示す構成以外に、液面に沿っ
て光のビームを形成しておき、試料10か液面に接する際
の光の遮断による受光信号の変化を検出する構成を用い
ても良い。

上述のこの考案の一実施例において、記録出力端子37a,
37bに取り出された測定信号によって描かれるチャート
は、第８図において、71で示すものとなる。第８図の横
軸が時間（ｔ）であり、縦軸が荷重（ｇ）である。時刻
t0で浸せきを開始すると、時刻t1迄、急激な荷重の変化
の領域72があり、次に、徐々に荷重が変化する領域73が
ある。試料10がぬれる場合、第９図に示すように、液体
23がまず試料10の表面をぬらす表面ぬれ74が発生し、次
に、試料10の内部に浸透する吸収ぬれ75の過程を通る。
領域72は、表面ぬれ74の生じている領域であり、領域73
は、吸収ぬれ75の生じている領域である。

第８図における時刻t2において、試料10が引き上げられ
る。この時の荷重Wrが吸収量である。この吸収量Wrは領
域73の吸収ぬれ75による吸収量と等しくなる。測定カー
ブ71は、放物線に近似したカーブであるため、測定結果
を解析する場合には、（Ｗ対 ）の関係をプロットし、その直線近似部分の傾斜からぬ
れ性が評価される。

第10図は、幅2cm、長さ4cmの短冊状試料NO.1〜NO.4の端
部を蒸留水に浸せきした時の測定データの一例を示す。
試料NO.1〜NO.4としては、下記の表に示すものを用い
た。

試料NO.1〜３は、何れも30秒程度の浸せきで重量が一定
値になることが認められる。試料NO.4は、増加傾向が続
き、24時間浸せきさせても一定値にならなかった。この
ような重量変化速度の差は、試料の形状、表面形態、化
学処理等の違いに起因すると考えられる。

〔考案の効果〕

この考案によれば、ぬれ現象を定量的に測定することが
できる。従って、メーカーによる差異、繊維の太さを変
えた場合の差異、ぬれ方向を変えた場合の差異が明瞭と
なり、品質管理等を誤りなく行うことができる。また、
この考案の実施例では、液面検出を行うことにより、浸
せき時間、浸せきの深さを正確に制御することができ、
測定の信頼性が高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の機構部の構成を示す図、
第２図及び第３図はこの考案の一実施例の電気的構成を
示すブロック図、第４図はパルスモータ駆動制御回路の
一例を示すブロック図、第５図は液面検出回路の一例の
ブロック図、第６図は液面検出回路の動作説明に用いる
波形図、第７図は液面検出の他の例の説明に用いる略線
図、第８図及び第９図は吸水動作の説明に用いるグラフ
及び略線図、第10図は測定データの一例を示すグラフ、
第11図は不織布の使用方法の説明に用いる断面図であ
る。 図面における主要な符号の説明 1:レバー、3:架台、4,5:ロッド、7:永久磁石、10:試
料、11:差動トランス、12:補償コイル、13:零調整用コ
イル、18:パルスモータ、23:液体、46:液面検出回路、6
3:微分回路、66:補助接点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−128430（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】支点で支持したレバーの両端に夫々ロッド
   を吊り下げ、一方のロッドの先端に繊維状成形物を取り
   付けると共にそのロッドの変位量を検出する変位量検出
   手段を設け、他方のロッドの先端にダンパーを設けると
   共にそのロッドを上下に動かす駆動手段を設け、上記変
   位量検出手段の出力電気信号を上記駆動手段に駆動信号
   として供給することにより上記レバーをバランス状態に
   保持し、そのバランス状態を保持したまま全体をモータ
   により上昇又は下降させる昇降手段を設け、上記繊維状
   成形物を液体中に所定の深さまで浸せきした後所定時間
   放置するよう上記モータを制御する制御手段を設け、そ
   の間上記駆動手段に与えられる駆動信号を測定して上記
   繊維状成形物に加えられる力の変化を検出することによ
   り、上記繊維状成形物の吸収性を測定することを特徴と
   する繊維状成形物の吸収性測定装置。