JPH0772062A - 発泡樹脂の物性測定方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、発泡樹脂の物性測定において、
正確な発泡圧を、毎回安定して検出できるようにし、合
わせて試料片の温度データを得ることができるようにす
ること。 【構成】 発泡樹脂を上下ダイスの間に挟んで加熱し、
その発泡圧を感圧センサーで検知し、且つ、前記上下ダ
イスを回動させて加硫粘度をトルク検出器で検知し、発
泡時期と加硫進行状態とを検出する。 この際、前記上
下ダイスの周縁部分に外部に通じる微小の間隙を形成
し、ここから加熱流動化した発泡樹脂を溢出させ、その
早期硬化によって前記上下ダイスの密閉状態を得るよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発泡樹脂の物性測定方
法とその装置に関し、詳しくは、各種の製品の成形に適
合した特性を調整できるようにするために、予め発泡ゴ
ム或いは樹脂の特性を測定するのに用いられる発泡樹脂
の物性測定方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の合成樹脂、ゴム製品を製造するに
は、その製品と製造方法に適した特性を備えた合成樹脂
或いはゴムを使用しなければならないのは当然のことで
ある。例えば、所要の硬度、伸び、縮み、弾性を得るに
は、どのような薬品配合を行えばよいのか、成形設計時
に加硫進行の速さと金型内での素ゴムの流動性の両者の
関係をどのように図ればよい（加硫剤の添加量の調整）
のか等のためにゴムの特性を知る必要がある。 この
為に、本発明者は、先に実公平３−４８５２０号に開示
の如く、ゴムの物性測定装置を提案している。 この装
置は、ゴムの試料片を用いて、加硫硬化進行とゴムの粘
性を測定できるようにしたものである。

【０００３】ところで、各種の合成樹脂、ゴム製品の中
には、発泡ゴム或いは樹脂を用いるものが数多くあり、
例えば、窓枠に備えるシール材、クッションの目的で用
いられるスポンジクッション、断熱材として用いられる
ウエットスーツ等である。この種の発泡材の成形に際し
ては、ゴムの加硫（樹脂での架橋）進行と発泡時期（発
泡圧力も）が問題となる。 即ち、金型内に充填された
原材料の例えばゴムが所定温度で軟化流動状態となり、
金型の隅々にまで流動してゆかなければならないのと同
時に所定の時間に加硫が進行し、且つ発泡が進行されて
いなければ、正確なスポンジ成形を行うことができない
のである。

【０００４】換言すると、加硫進行が早すぎると発泡が
不完全なうちに固化し、また発泡と加硫の時間間隔が広
すぎると、一度発泡したものが潰れるため、発泡が不揃
いとなり、所望のスポンジ製品とならない。 それ故、
成形素材の軟化、流動、加硫の進行と発泡圧発生タイミ
ングの測定結果に基づいて、素材に対する加硫剤（架橋
剤）及び発泡剤の種類選定、添加量を調節してゆくこと
になるのである。

【０００５】従来においては、このように発泡ゴム、樹
脂の発泡時期を把握しようとするために、いくつかの測
定装置が提案されていた。 例えば、ダイスと呼ばれる
上下の割り型内にゴム試料片を入れて閉じ、この割り型
を密封状態とし、その一方の割り型の内部に圧力感知素
子を備え、加熱してゴムの発泡が進行したときにその圧
力を測定できるようにし、以て発泡の時期を知ることが
できるようにした装置が知られている。 同時に、こう
した装置は、上述した実公平３−４８５２０号のよう
に、前記ダイスを所定角度で往復回動させるようにし、
ダイスの駆動機構の一部にロードセルを介在させてトル
ク検出を行い、加硫進行を見ることができるようにもさ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種の測定装置で
は、ダイス（割り型）の中の発泡圧力が充分、且つ正確
に検出できるようにするために、図６に示すように、上
下ダイスの対向接当面に凹部（溝）を形成して、その中
にシールリング３０を嵌め込み、内部の試料片２’が発
泡したときに外部に漏れ出すのを阻止するようにしてい
た。ところが、上下ダイスの加圧下において試料片２’
が溶融状態となると、流動性をもって前記シールリング
３０を嵌めた凹部に侵入する。 この凹部（溝）は、通
常、断面四角形乃至矩形に刻設され、そこに断面円形の
シールリング３０が嵌め込まれているので、そのシール
リング３０と断面四角形との間に空隙が形成されること
になる。 その為、前述の溶融状態の試料片２’（ゴム
乃至樹脂）がその空隙に侵入し、その後に硬化すると、
前記シールリング３０を巻き込んだ状態で硬化し、その
結果、シールリングの機能を発揮しなくなるという問題
があった。

【０００７】また、上述の従来の測定装置では、加硫状
態を監視し、コントロールする意味において、上下ダイ
スの温度を制御（ヒーター制御）するために温度センサ
ーを設けていたが、本発明者の研究によれば、発泡試料
片の物性の測定においては、その発泡の時期が、略密閉
状態下の上下ダイス内の試料片の温度と密接な関係を持
つことが明らかとなったので、発泡試料片の温度を検出
し、発泡剤の添加量の調整と共に成形時の上下ダイスの
温度制御データをも入手することが必要となったのであ
る。本発明は、発泡樹脂の物性測定において、正確な発
泡圧を、毎回安定して検出できるようにし、合わせて試
料片の温度データを得ることができるようにすることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の発泡樹脂の物性
測定方法は、上記目的を達成するべく、発泡樹脂を上下
ダイスの間に挟んで加熱し、その発泡圧を感圧センサー
で検知し、且つ、前記上下ダイスを回動させて加硫粘度
をトルク検出器で検知し、発泡時期と加硫進行状態とを
検出する発泡樹脂の物性測定方法に於いて、前記上下ダ
イスの周縁部分に外部に通じる微小の間隙を形成し、こ
こから加熱流動化した発泡樹脂を溢出させ、その早期硬
化によって前記上下ダイスの密閉状態を得るようにす
る、という手段を講じたのである。

【０００９】上記上下ダイスの微小の間隙が曲折路に形
成されていることが好ましい。 また、上記上下ダイス
の微小の間隙が、外周縁に向けて長く形成されることも
可能である。

【００１０】そして、本発明の発泡樹脂の物性測定装置
は、上記目的を達成するべく、発泡樹脂を上下ダイスの
間に挟んで加熱し、その発泡圧を感圧センサーで検知
し、且つ、前記上下ダイスを回動させて加硫粘度をトル
ク検出器で検知して発泡時期と加硫進行状態とを検出す
る発泡樹脂の物性測定装置に於いて、前記上下ダイスの
何れか一方に、内部の発泡樹脂の温度を検出する温度セ
ンサーを設ける、という手段を講じた。

【００１１】本発明において、試料片となる発泡樹脂と
は、天然或いは合成ゴム、各種の合成樹脂を言い、発泡
剤の添加によって発泡可能なものを言う。 また、感圧
センサーとは、例えば、ダイヤフラムで圧力を受け止
め、水銀を変位させる公知の手段を言い、同様に、トル
ク検出器も、一般に使用されている公知のロードビーム
等を言う。 また、温度センサーも、それ自体公知の構
成を備えたものが用いられる。尚、前記感圧センサー、
トルク検出器及び温度センサーのデータは、図５に示す
如く、マイクロコンピュータで処理してグラフとして出
力するが、そうした処理回路自体は公知の構成に属す
る。

【００１２】

【作用】本発明の方法及び装置によれば、上下ダイス内
に設置され、加熱された試料片、例えば素ゴムは、軟化
流動状態になって上下ダイス内に広がって行くが、この
溶融状態のゴムを狭い間隙から外部へ導き、その際、厚
みが薄くなることによって、上下ダイスによる加熱昇度
が顕著になり、上下ダイスの中央空間部分のゴムよりも
加硫の進行が促進されるのである。 その結果、試料片
の一部を、その上下ダイスの狭い間隙内において早期に
硬化せしめ、以てこの試料片自体をシールリング乃至パ
ッキンとして機能させることができるのある。 これに
より、上下ダイスの密閉状態を良好に維持できて、感知
すべき圧力を逃がすことなく感圧センサーにより正確に
検出できるのである。

【００１３】そして、一つの試料片のテストが完了する
と、この試料片を取り出し、この時に前記シール部分も
一体的に取り出すことになり、従来の如きシールリング
が上下ダイスの凹部内で試料片と一体的に固定化され、
弾性が減少乃至喪失されてシール機能を発揮できなくな
るという事態も回避できるのである。

【００１４】また、温度センサーによって試料片の温度
を検知することで、加硫時期のみならず、発泡時期を温
度との関係において把握することができ、発泡剤の添加
量のコントロールと合わせて成形時に必要な温度制御の
データを得ることができる。

【００１５】

【実施例】本発明の発泡樹脂の物性測定方法とその装置
の好適実施例について、以下、図面を参照して詳述す
る。

【００１６】図１及び図２に示すように、測定装置の本
体フレーム１に、上下に２分割され、内部にゴム試料片
２（図２）を収容できる上下ダイス３Ａ・３Ｂを縦軸心
回りに回転自在に夫々設け、下方のダイス３Ｂに駆動手
段４を連動連結して所定の回転角度の範囲で往復動でき
るよう構成してある。 この駆動手段４は、電動モータ
４Ａと該電動モータ４Ａの回転を約２度の回転角度の往
復運動に変換するクランク機構４Ｂとから構成されてお
り、そのクランク機構４Ｂが前記下方のダイス３Ｂに連
設されているのである。 前記上下ダイス３Ａ・３Ｂに
は、前記ゴム試料片２を所定の温度に加熱する電熱ヒー
ター（図外）が内蔵されている。

【００１７】上記上下ダイス３Ａ・３Ｂは、図３に示す
ように、その周縁部に向けて狭く、長い通路３Ｃが形成
されている。 この長い通路３Ｄは、前記試料片２が非
常に薄い厚みで溢出できるように僅かな間隙とされ、そ
の結果、薄い厚みで長く移動する間に加硫の進行が早ま
り、この部分の早期硬化試料片２がシールの役目を果た
すようにされている。

【００１８】上記上下ダイス３Ａ・３Ｂは、図４に示す
ように、その周縁部において折れ曲がった曲折通路（ジ
グザグ通路）３Ｃに形成してもよく、この曲折通路３Ｃ
は、前記試料片２が非常に薄い厚みで溢出できるように
僅かな間隙とされ、その結果、薄い厚みでジグザグの長
い距離を移動する間に加硫の進行が早まり、この部分の
早期硬化試料片２がシールの役目を果たすようにしても
良い。

【００１９】前記上方のダイス３Ａの上部に出力ロッド
５を回動及び摺動自在に設けてあり、該出力ロッド５の
一部にトルクアーム６を設けてトルク検出器（ロードビ
ーム）７を連設してある。 このトルクアーム６は、前
記出力ロッド５の軸心方向への変位は許容しながら、回
転変位（約０．２度の回転角度）は確実に伝達できるよ
うに、薄い板状体で構成されている。 前記上方のダイ
ス３Ａには、感圧センサー８の素子（ダイヤフラム）が
設けられ、試料片２の発泡に伴う圧力上昇を、水銀８’
の変位で検出できるようにされ（出力ロッド５の内部の
通路を上方に抜けて感圧センサー８に至る）、また、下
方のダイス３Ｂには、温度センサー１４が設けられ、試
料片２の温度上昇のデータを出力出来るようにされてい
る。

【００２０】前記本体フレーム１には、一対のガイドシ
ャフト９が立設され、それらの上部に架けられた支持材
にはエアーシリンダー（ダイス３Ａの押圧及び上下移動
用で、図面において一部分のみ表示）１０が載置されて
おり、そのシリンダーロッド１０’の下端に、前記出力
ロッド５が接続されているのである。 前記エアーシリ
ンダー１０の構造及び作動は、それ自体公知の技術につ
き、ここでの詳細な言及は省略する。

【００２１】そして、前記上方のダイス３Ａを、前記出
力ロッド５と共に前記出力ロッド５の縦軸心方向に摺動
自在に本体フレーム１に設けるのに、上記一対のガイド
シャフト９に保持されたホルダー１１を用いている。
このホルダー１１は、上記出力ロッド５を保持室４する
中央部分１１Ａと前記ガイドシャフト９に保持されるア
ーム部分１１Ｂとから構成されている。

【００２２】このホルダー１１の中央部分１１Ａには、
上記出力ロッド５との間に介在された縦軸回りに相対回
転するスラストベアリング１９（上方）、下方の各ベア
リング１２・１３、前記出力ロッド５を上方に付勢して
バランスを採るためのスプリング１６、が設けられてい
る。 これによって、前記上方のダイス３Ａは、上記エ
アーシリンダー１０の非作動時に、前記スプリング１６
によって釣り合い、自重で急激に、無制限に下方に落下
することがない。

【００２３】そして、前記ホルダー１１が出力ロッド５
をその下部で支持するベアリング１２・１３の内側レー
スは、前記出力ロッド５に対して僅かに上下の方向に摺
動可能である。 前記スプリング１６の上端に支承され
たリング１８は、前記ホルダー１１が前記出力ロッド５
をその上部で支持するスラストベアリング１９を支持し
ている。 即ち、前記スラストベアリング１９は、前記
出力ロッド５と一体的に縦軸心方向に僅かに変位可能で
ある。 ２０は、前記トルクアーム６の下端に設けられ
た支持体であって、前記トルクアーム６と共に前記出力
ロッド５と一体のものである。 従って、前記スプリン
グ１６が上方に伸長すると、前記出力ロッド５は上方に
変位し、前記支持体２０と前記ホルダー１１の上端面１
１Ｃとの間にクリアランスが生じることになる。

【００２４】次いで、上方のダイス３Ａの初期位置調節
に際しては、ゴム試料片２を下方のダイス３Ｂの中に間
に挿入し、エアーシリンダー１０を駆動して前記ホルダ
ー１１と共にダイス３Ａを下降させて位置設定（ダイス
３Ａ・３Ｂの間に僅かの隙間がある状態で位置固定す
る）する。 この状態で、基準として前記感圧素子８の
初期値を調節しておき、その後にゴム試料片２が発泡し
たときの発泡圧（上方への変位は０．２ｍｍ程度）が正
しく取り出せるように設定される。 上記スプリング１
６は、上方のダイス３Ａの過重を支えながらその上方へ
の変位を許容するバランサーの役目を果たしている。
同時に、テスト終了に際し、上方に変位した上方のダイ
ス３Ａ（出力ロッド５）が発泡圧力の解放低下によって
急激に下方に落下するのをクッションさせるのである。

【００２５】上記のようにして行われた発泡圧、加硫進
行のデータはそれぞれの感圧素子８、トルク検出器７及
び温度センサー１４から出力され、それぞれマイクロコ
ンピュータ（省略）に入力されて解析されるのである。
図５は、その出力をグラフとして示したもので、特に
発泡圧とトルク曲線に注目して戴きたい。 発泡につい
ては、その立ち上がり時点が発泡が開始される時点と考
えられ、この時期（タイミング）を所要の成形（金型内
の流動性等）に合致するように素ゴムに対する発泡剤の
添加量等を調節することになる。 同様に、加硫につい
ても、どのタイミングで加硫が進行するのが好ましいの
かの判断基準を得ることができると共にこのデータに基
づいて所望の成形に適した加硫剤、温度等の調節を図る
ことになる。 更に、試料片２の温度と、発泡時期、加
硫進行状況との関係が把握でき、発泡剤、加硫剤の配合
と成形温度の制御をどのように行うべきかについてのデ
ータが得られる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、発泡樹脂の物性測定試
験において、その試料片の一部を利用して上下ダイスの
シールを行うことができ、従来のシールリングを用いる
のに比べて常時安定した密閉作用を期待でき、確実な発
泡圧力の検出を行い得る顕著な効果を奏する。 そし
て、一回毎に試料片を変えるので、前回に成形された試
料片のシール機能発揮部分（薄く硬化した部分）も一体
的に除去されるので、これが次回のテスト時のシール機
能を阻害するという不都合も未然に防止できるのであ
る。また、本発明によれば、試料片の温度データを検出
できるので、発泡時期、加硫時期と温度との関係を把握
でき、発泡剤及び加剤（架橋剤）の配合と温度制御との
データを読み取ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発泡樹脂の物性測定に用いられる装置
の全体の側面図である。

【図２】本発明の装置の要部の縦断側面図である。

【図３】本発明の装置の上下ダイスの拡大縦断側面図で
ある。

【図４】本発明の装置の上下ダイスの別態様を示す拡大
縦断側面図である。

【図５】本発明により得られた物性を示すグラフであ
る。

【図６】従来技術を示す物性測定装置の上下ダイスの拡
大縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 本体フレーム ２ ゴム試料片 ３Ａ 上方のダイス ３Ｂ 下方のダイス ４ 駆動手段 ５ 出力ロッド ６ トルクアーム ７ トルク検出器 ８ 感圧センサー ９ ガイドシャフト １４ 温度センサー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡樹脂を上下ダイスの間に挟んで加熱
   し、その発泡圧を感圧センサーで検知し、且つ、前記上
   下ダイスを回動させて加硫粘度をトルク検出器で検知
   し、発泡時期と加硫進行状態とを検出する発泡樹脂の物
   性測定方法に於いて、前記上下ダイスの周縁部分に外部
   に通じる微小の間隙を形成し、ここから加熱流動化した
   発泡樹脂を溢出させ、その早期硬化によって前記上下ダ
   イスの密閉状態を得るようにした発泡樹脂の物性測定方
   法。
2. 【請求項２】 上記上下ダイスの微小の間隙が、外周縁
   に向けて長く形成されている請求項１の発泡樹脂の物性
   測定方法。
3. 【請求項３】 上記上下ダイスの微小の間隙が曲折路に
   形成されている請求項１の発泡樹脂の物性測定方法。
4. 【請求項４】 発泡樹脂を上下ダイスの間に挟んで加熱
   し、その発泡圧を感圧センサーで検知し、且つ、前記上
   下ダイスを回動させて加硫粘度をトルク検出器で検知し
   て発泡時期と加硫進行状態とを検出する発泡樹脂の物性
   測定装置に於いて、前記上下ダイスの何れか一方に、内
   部の発泡樹脂の温度を検出する温度センサーを設けた発
   泡樹脂の物性測定装置。