JPH08201261A - 耐切創性試験装置 - Google Patents

耐切創性試験装置

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JPH08201261A
JPH08201261A JP2885395A JP2885395A JPH08201261A JP H08201261 A JPH08201261 A JP H08201261A JP 2885395 A JP2885395 A JP 2885395A JP 2885395 A JP2885395 A JP 2885395A JP H08201261 A JPH08201261 A JP H08201261A
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JP
Japan
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pendulum
cut
sample
blade
angle
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Pending
Application number
JP2885395A
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English (en)
Inventor
Fumihiro Yasui
文弘 安井
Tsutomu Yamamoto
勉 山本
Susumu Kano
進 加納
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Toray Industries Inc
Du Pont Toray Kevlar Co Ltd
Original Assignee
Toray Industries Inc
Du Pont Toray Kevlar Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toray Industries Inc, Du Pont Toray Kevlar Co Ltd filed Critical Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 切断速度が高速の場合の防護資材等の耐切創
性を定量的に評価できる装置を提供する。 【構成】 振子1と、振子1の先端に取り付けられた刃
物5と、刃物5の運動軌道上に被切創試料12を保持す
る試料台13とを有する耐切創性試験装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人体を、切創等を生じ
させる外圧から守るのに使用する安全手袋や、その他の
防護資材の刃物等に対する防護性能を評価する耐切創性
試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】刃物やガラス、金属等を取扱う作業や山
林での作業等では、刃物や金属、木や石等の鋭角部分へ
の接触による切創等から人体を防護するため、アラミド
繊維などのハイテク繊維と呼ばれる耐切創性に優れた防
護衣類や手袋等が数多く開発されて利用されている。
【0003】上記のような防護資材の耐切創性を評価を
する方法としては、たとえば実願平02−059711
号に代表されるように定速型引張試験機を応用した方法
が提案されている。これらの試験機においては、被切創
試料を刃物等で切断する際の速度(以下、単に切断速度
ということもある。)は、最高でも50cm/分程度で
ある。このため、防護資材が高速で切断される際の、耐
切創性を定量的に評価しその特性を把握することが困難
であり、かかる評価が可能な試験装置の出現が強く望ま
れていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる背景
に鑑みてなされたものであり、耐切創性に優れた防護資
材及び該防護資材に使用される糸、コード類、編織物お
よびフェルト類などの布帛類およびフイルム、ゴム類等
が高速で切断される際の耐切創性能を的確に定量的に評
価し得る耐切創性試験装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
耐切創性試験装置は、振子と、該振子の先端に取り付け
られた刃物と、該刃物の運動軌道上に被切創試料を保持
する手段と、を有することを特徴とするものからなる。
【0006】すなわち、本発明は、防護資材等が高速で
切断される時の耐切創性を試験するための装置であり、
たとえばJIS−B7722に代表されるシャルピー衝
撃試験機に類似した振子型衝撃試験機の振子の先端に刃
物を取り付け、振子を持上げて所定の位置から振り降ろ
したとき、振子の先端に取り付けた刃物により、該刃物
の通過位置に保持された被切創試料を切断する装置であ
る。切断時の振子の受ける衝撃値は試料の吸収エネルギ
ーで求められる。耐切創性と吸収エネルギーの関係は吸
収エネルギーが高い程切れにくく、耐切創性が優れてい
ることを示すものである。
【0007】また、上記振子は、振子用重錘と刃物の自
重により揺動する振子として構成されている。
【0008】また、上記被切創試料は、実質的に振子の
揺動中心の直下に位置するように設けられることが好ま
しい。
【0009】
【作用】上記のような試験装置においては、振子の先端
に刃物が取り付けられており、刃物の運動軌道上には被
切創試料が設けられているので、振子を所定の持ち上げ
角度まで持ち上げ振り降ろすと、被切創試料は高速で振
り降ろされた振子の先端の刃物によって切断される。さ
らに、刃物で被切創試料を切断した後、振子は逆側にあ
る振り上げ角度まで振り上げられる。
【0010】そして、上記初期の持ち上げ角度を一定に
して、被切創試料なしの状態での振子の振り上げ角度
と、上記の如く実際に被切創試料を切断した場合の振り
上げ角度とを測定する。
【0011】上記の測定値に基づいて、被切創試料切断
時の振子の受ける衝撃を、被切創試料の吸収エネルギー
として表す。ここで吸収エネルギーは、 吸収エネルギー(g・cm)=Wl(cosθ1 −cosθ2 )・・・(1) として算出される。(1)式において、Wは振子重量、
lは支点から振子の重心までの距離、θ1 は試料切断時
の振子の振り上げ角度、θ2 は試料のないときの振子の
振り上げ角度を示している。
【0012】(1)式においては、吸収エネルギーは、
振り上げ角度θ1 、θ2 の差に基づく鉛直方向の位置の
差と、振子重量Wとの積、つまりエネルギーを吸収する
ときと吸収しないときの位置エネルギーの差によって表
されるので、θ2 −θ1 (つまり(1)式においてはc
osθ1 −cosθ2 )が大きいほど吸収エネルギーは
大きくなる。そして、この振子の受ける衝撃が大きいほ
ど、試料によって吸収されるエネルギーが大きいことに
なり、試料は切断されにくいことを示している。
【0013】上記のようにして、各試料の吸収エネルギ
ーを測定、算出することにより、試料が高速で切断され
た場合の耐切創性が定量的に把握される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の耐切創性試験装置を、図面を
参照しながら説明する。図1ないし図3は、本発明の一
実施例に係る耐切創性試験装置を示している。図におい
て、1は振子を示している。振子1は、アーム部2と、
該アーム部2の一端に取付具15を介して固着された振
子用重錘3から構成されている。また、アーム部2の他
端は支点Pを中心に揺動自在に架台4に支承されてい
る。
【0015】振子1の一端、つまり重錘3の先端にはボ
ルト16を介して刃物5が着脱自在に取り付けられてお
り、刃物5は振子1と一体的に揺動するようになってい
る。すなわち、振子1は重錘3と刃物5の自重によって
揺動するようになっており、振子1の持ち上げ角度θ
と、該持ち上げ角度θに対する振子1の振り上げ角度θ
1 とは、自由状態(被切創試料無しの状態)で等しくな
るようになっている。
【0016】この振子機構においてはアーム部2はでき
るだけ軽い素材が好ましく、たとえば炭素繊維による成
形品や、アルミ製品等を挙げることができるが、これに
限定定されるものではない。また、アーム部2が重い
と、アーム部2自身も重錘3の重量の一部となるため全
体が重くなり過ぎ、比較的切断され易い試料を切断した
ときに、試料なしの場合の振り上げ角度θ1 と実際に試
料を切断した場合の振り上げ角θ2 の差が小さくなり、
吸収エネルギーの算出がしにくくなる。
【0017】刃物5は、特に限定されるものではなく、
たとえば市販のカミソリ刃や、各種カッター刃等でよ
い。形状も特に限定されるものではなく、たとえば長方
形または正方形でも、平行四辺形でもよい。また厚さは
0.1〜0.5mm、幅は5〜20mm、長さは20〜
100mmが好ましいが、より好ましくはフェザー安全
剃刀(株)製のカミソリ刃で、厚さ0.38mm、幅1
8.4mm、長さ50mm、製品番号は99483の特
注刃を使用するのが好ましい。
【0018】また、刃物5の振子1の先端への取付け角
度は30〜60°の範囲が好ましく、より好ましくは4
5°である。取付け角度が30°未満になると、刃物5
が試料12を切り込む際に抵抗が小さく滑り易くなり、
試料間の測定値の差が出にくくなる。一方、刃物5の取
り付け角度が60°を越えると、切断時の刃物と試料と
の間の抵抗が大きくなり過ぎ、試料を切断しにくくな
る。
【0019】架台4には、外形が半円形の目盛板6が設
けられており、振子1の支点Pと、半円形の目盛板6の
中心とが一致するように設置されている。目盛板6上に
は、振子1の持ち上げ角度θを調整するためのフック8
を有する角度調整金具7が設けられている。フック8は
アーム2のピン9と係合し、振子1を所定の持ち上げ角
度θで保持するようになっている。但し、持ち上げ角度
θの調整方法はこれに限定されるものではなく、アーム
2と目盛板6の双方に穴を穿設し、両部材の穴同士を合
わせ、ピン部材を穴に挿通させて調整するようにしても
よい。なお、角度調整金具7はボルト17によって、目
盛板6上で任意に位置決めできるようになっている。
【0020】また、架台4には、指針10が回動自在
に、かつ回動中心を支点Pに一致させて取付けられてい
る。指針10には、アーム2の押し上げ金具14に当接
する当接部10aが設けられており、指針10の先端は
目盛板6上を該目盛板6に沿って移動できるようになっ
ている。
【0021】架台4を支持する基台11上には、図3に
示すような、被切創試料12を保持するためのU字形の
切り欠き部13aを有する試料台13が設けられてい
る。試料台13は、刃物5の運動軌道上に、実質的に振
子1の揺動中心の直下に相当する位置に被切創試料12
を保持するようになっている。なお、試料台13に刃物
5が通過するための切り欠き部13aを複数設け、試料
台13を前後に(図2の矢印方向に)移動できるように
すれば、1回測定後、刃の中心部が次の切り欠き部13
aの中心部になるように試料台13を移動するだけで簡
単に試料12の交換をすることも可能になる。
【0022】上記の耐切創性試験装置においては、角度
調整金具7のフック8を外して振子1を振り降ろすと、
振子1の運動軌道に沿って振り降ろされた刃物5が試料
12を切断し、さらに図1の左方向に振り上げられる。
その際に指針10はアーム部2の押し金具14によって
押し上げられる。振子1は再び図1の右方向に戻るが、
指針10は振子1が最高に振れ上がった振上げ角度θ1
で停止する。指針10の先端が示す目盛り板6上の角度
を読み取ることで振子1の振り上げ角θ1 が測定され
る。
【0023】この試料切断時の衝撃エネルギーは、試料
12を取り付けない時の振り上げ角度θ2 と、上記のよ
うに実際に試料12を切断した時の振子1の振り上げ角
度θ1 の差から次式によって算出され、吸収エネルギー
(g・cm)として表される。 吸収エネルギー(g・
cm)=Wl(cosθ1 −cosθ2 ) W:振子重量 l:支点から振子重心までの距離 θ1 :試料切断時の振子の振り上げ角度 θ2 :試料のないときの振子の振り上げ角度(振子持ち
上げ角度θに等しい。)
【0024】このように、試料切断時の吸収エネルギー
は、試料12が有る場合と無い場合の、振子1振り上げ
時の位置エネルギーの差として表される。両角度の差が
大きいほど吸収エネルギーは大きく、それだけ試料12
は耐切創性に優れていることを示している。各試料につ
いて、上記のように吸収エネルギーを測定、算出し、評
価することにより、各試料を高速で切断する場合の耐切
創性を定量的に比較できる。
【0025】なお、振子1の持ち上げ角度θと自由状態
での振り上げ角度θ2 の調整は試料12の材質、厚さな
どによる切れにくさ等を考慮して切断速度を変更するこ
とにより調整でき、振り上げ角度θ2 としては20〜1
70°の範囲に設定することが好ましい。なお、切断速
度υは、υ=V0 +gtによって算出され、振子1の揺
動運動の鉛直方向換算距離SはS=1/2gt2 で表さ
れる。ここで、 υ:速度(cm/秒) V0 :初速(cm/秒) g:重力加速度(980cm/秒)2 t:時間(秒) s:距離(cm) を示している。
【0026】次に、上記のような装置を用いて、具体的
な試験を実施した結果について説明する。アラミド繊維
から成る20番手の紡績糸の合撚糸2本を5本引き揃え
て7ゲージで編成されたアラミド繊維軍手と、木綿繊維
から成る10番手の紡績糸を5本引き揃えて7ゲージで
編成された市販の木綿軍手を、本発明の一実施例に係る
耐切創性試験装置により耐切創性を測定した。軍手の指
部分を指部の長さ方向に5cm、指部の幅方向に2cm
の大きさに切り取り、軍手の表面から刃物を当てるよう
試料台に取り付けた。刃物はフェザー安全剃刀(株)製
の幅18.4mm、長さ50mm、厚み0.38mmの
カミソリ刃で、製品番号は99483の特注刃を使用し
た。刃物の取付け角度は45°とし、振子の振り上げ角
度が30〜60°の範囲内になるようにして測定した。
この結果を図4に示す。
【0027】図4に見られるように、アラミド繊維の軍
手は、市販の木綿の軍手より吸収エネルギーが大きく、
アラミド繊維軍手の方が切断されにくいことを示してい
る。また、振子の振り上げ角度が大きくなり切断速度が
速くなるほど、アラミド繊維軍手、木綿軍手共に吸収エ
ネルギーが小さくなり切断され易くなるが、アラミド繊
維軍手は切断速度が0.99m/秒以下になると吸収エ
ネルギーが急激に増大し、耐切創性が増加し、切れにく
いことが判る。また、振り上げ角度が大きい程切断速度
が速くなり、アラミド繊維軍手と木綿軍手の値が近くな
る。
【0028】本発明の耐切創性試験装置によるときは、
刃物等による切断速度が高速の場合の防護資材の耐切創
性を数値的に正確に評価することが可能となり、これま
で把握することが困難であった、切断速度が高速の場合
の耐切創性の度合を容易に把握し、かつ定量的に比較す
ることができる。
【0029】また、本発明は、既存の装置の簡単な改造
で実施でき、改造した装置も容易に小型、軽量化でき
る。さらに、本発明の試験装置は電源等の特別な駆動源
が不要であり、持ち運びにも極めて便利な試験装置を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る耐切創性試験装置の正
面図である。
【図2】図1の耐切創性試験装置の側面図である。
【図3】図1の耐切創性試験装置の試料台の拡大斜視図
である。
【図4】切断速度と吸収エネルギーの関係図である。
【符号の説明】
1 振子 2 アーム部 3 振子用の重錘 4 架台 5 刃物 6 目盛板 7 角度調整金具 8 フック 9 ピン 10 指針 10a 当接部 11 基台 12 被切創試料 13 試料台 13a 切り欠き部 14 押し上げ金具 15、16、17 ボルト P 支点 θ 持ち上げ角度 θ1 被切創試料を切断した場合の振子の振り上げ角度 θ2 被切創試料なしの場合の振子の振り上げ角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加納 進 滋賀県大津市大江1丁目1番1号 東レ株 式会社瀬田工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振子と、該振子の先端に取り付けられた
    刃物と、該刃物の運動軌道上に被切創試料を保持する手
    段と、を有することを特徴とする耐切創性試験装置。
  2. 【請求項2】 前記振子が、該振子用重錘と前記刃物の
    自重により揺動する振子である、請求項1の耐切創性試
    験装置。
  3. 【請求項3】 前記被切創試料が、実質的に、振子の揺
    動中心の直下に位置される、請求項1又は2の耐切創性
    試験装置。
JP2885395A 1995-01-24 1995-01-24 耐切創性試験装置 Pending JPH08201261A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2885395A JPH08201261A (ja) 1995-01-24 1995-01-24 耐切創性試験装置

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JP2885395A JPH08201261A (ja) 1995-01-24 1995-01-24 耐切創性試験装置

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ID=12259945

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JP2885395A Pending JPH08201261A (ja) 1995-01-24 1995-01-24 耐切創性試験装置

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