JP2981456B2 - 粘弾性の測定方法および測定装置 - Google Patents
粘弾性の測定方法および測定装置Info
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- JP2981456B2 JP2981456B2 JP10023075A JP2307598A JP2981456B2 JP 2981456 B2 JP2981456 B2 JP 2981456B2 JP 10023075 A JP10023075 A JP 10023075A JP 2307598 A JP2307598 A JP 2307598A JP 2981456 B2 JP2981456 B2 JP 2981456B2
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- viscoelasticity
- sensor block
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、塗料や印刷イン
キ、スラリー等の乾燥過程における粘弾性を簡便に測定
することができる粘弾性の測定方法および測定装置に関
するものである。
キ、スラリー等の乾燥過程における粘弾性を簡便に測定
することができる粘弾性の測定方法および測定装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】 例えば、各種の塗料や印刷インキ等は
被印刷体に印刷された直後は粘稠な液体の状態であるが
乾燥するに従って次第に硬化し、最終的には完全に固体
化したフィルムとなる。そして、この液体から固体へと
状態変化する物質の粘弾性を測定することにより、材料
設計や作業適正面の改善を図ることが可能となるため、
種々の研究がすすめられている。
被印刷体に印刷された直後は粘稠な液体の状態であるが
乾燥するに従って次第に硬化し、最終的には完全に固体
化したフィルムとなる。そして、この液体から固体へと
状態変化する物質の粘弾性を測定することにより、材料
設計や作業適正面の改善を図ることが可能となるため、
種々の研究がすすめられている。
【０００３】 この物質の粘弾性を定性的、定量的に測
定する方法として、図２に示されるように、熔融石英を
用いたセンサブロックを利用したものが知られている。
これは、試料が塗布されていない基準となる石英ブロッ
クと、この石英ブロック上に試料を塗布して一種の遅延
回路を構成したものとを準備し、両者を比較することに
より、その際に生ずる減衰・遅延時間を測定して試料の
粘弾性を計算するものである。即ち、信号発生器１１に
より発生させた正弦波をゲート回路１２を介してセンサ
ブロック１０に入力し、ここで得られる信号を電圧計１
３で検出するとともに、前記正弦波を別に設けた基準用
センサブロック１４に入力し２つのセンサブロックの位
相差を計測し、この電圧と位相差をコンピュータ１６に
入力して比較・演算することにより粘弾性を計算するの
である。
定する方法として、図２に示されるように、熔融石英を
用いたセンサブロックを利用したものが知られている。
これは、試料が塗布されていない基準となる石英ブロッ
クと、この石英ブロック上に試料を塗布して一種の遅延
回路を構成したものとを準備し、両者を比較することに
より、その際に生ずる減衰・遅延時間を測定して試料の
粘弾性を計算するものである。即ち、信号発生器１１に
より発生させた正弦波をゲート回路１２を介してセンサ
ブロック１０に入力し、ここで得られる信号を電圧計１
３で検出するとともに、前記正弦波を別に設けた基準用
センサブロック１４に入力し２つのセンサブロックの位
相差を計測し、この電圧と位相差をコンピュータ１６に
入力して比較・演算することにより粘弾性を計算するの
である。
【０００４】 以下、石英ブロックの上に置かれた試料
の特性インピーダンスから、弾性率を算出する原理につ
き説明する。特性インピーダンスＺL は、送受信信号間
の振幅反射率Ｒ、位相角θを用いることにより次式のよ
うに表される。
の特性インピーダンスから、弾性率を算出する原理につ
き説明する。特性インピーダンスＺL は、送受信信号間
の振幅反射率Ｒ、位相角θを用いることにより次式のよ
うに表される。
【数１】 ここで、ＺQ は溶融石英の特性インピーダンス、φは入
射角、ψは試料中での音波の屈折角である。そして、入
射波と反射波の振幅比である振幅反射率は、石英表面に
何ものせない場合と試料をのせた場合の受信用水晶振動
子からの出力電圧の比から求められ、位相差θは全く同
じ型の遅延ブロックを回路に組み込み、これを参照遅延
素子とし、ここからの信号を測定用遅延素子からの信号
と比較する位相器などを用いて測定することができる。
射角、ψは試料中での音波の屈折角である。そして、入
射波と反射波の振幅比である振幅反射率は、石英表面に
何ものせない場合と試料をのせた場合の受信用水晶振動
子からの出力電圧の比から求められ、位相差θは全く同
じ型の遅延ブロックを回路に組み込み、これを参照遅延
素子とし、ここからの信号を測定用遅延素子からの信号
と比較する位相器などを用いて測定することができる。
【０００５】 そして、無限媒質中を平面ずり波が伝播
すると仮定すれば、試料の複素剛性率Ｇと特性インピー
ダンスＺL の関係は次式のように表される。
すると仮定すれば、試料の複素剛性率Ｇと特性インピー
ダンスＺL の関係は次式のように表される。
【数２】 （ρ：試料の密度）従って、試料の貯蔵弾性率Ｇ′と損
失弾性率Ｇ″とは次式で表されることとなる。
失弾性率Ｇ″とは次式で表されることとなる。
【数３】
【数４】
【０００６】 ところが、この装置では正弦波を連続で
入力する場合、エコーが生じるため正弦波をセンサブロ
ックにパルス状に入力している。その結果、ゲート回路
１２にパルス発生器１７およびクロック１８を接続する
必要があり装置が複雑になるという問題点があった。ま
た、２個のセンサブロックを用いているために、基準信
号発生用のセンサブロック１４の影響を受けて試料測定
用のセンサブロック１０の出力信号に相互干渉が起き、
このためフィルタ１９を設ける必要があって装置が複雑
化するという問題点があった。
入力する場合、エコーが生じるため正弦波をセンサブロ
ックにパルス状に入力している。その結果、ゲート回路
１２にパルス発生器１７およびクロック１８を接続する
必要があり装置が複雑になるという問題点があった。ま
た、２個のセンサブロックを用いているために、基準信
号発生用のセンサブロック１４の影響を受けて試料測定
用のセンサブロック１０の出力信号に相互干渉が起き、
このためフィルタ１９を設ける必要があって装置が複雑
化するという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は上記のよう
な従来の問題点を解決して、ゲート回路やパルス発生器
やフィルタ等を必要とせずシンプルな構造でかつ正確な
測定をすることができる粘弾性の測定方法および装置を
提供することを目的として完成されたものである。
な従来の問題点を解決して、ゲート回路やパルス発生器
やフィルタ等を必要とせずシンプルな構造でかつ正確な
測定をすることができる粘弾性の測定方法および装置を
提供することを目的として完成されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決する
ためになされた本発明は、信号発生器により発生させた
連続する定常的な正弦波をセンサブロックに入力し、該
センサブロックの出力信号をオシロスコープで検出する
とともに、この検出した信号を入力正弦波と比較して得
られた振幅比および位相差から粘弾性を計算することを
特徴とする粘弾性の測定方法を第１の発明とし、連続す
る定常的な正弦波を発生する信号発生器と、センサブロ
ックと、該センサブロックで検出した出力信号の振幅比
を検出するオシロスコープと、前記出力信号を入力正弦
波と比較して位相差を測定するカウンタと、これらの振
幅比および位相差から粘弾性を計算する演算器からなる
ことを特徴とする粘弾性の測定装置を第２の発明とする
ものである。
ためになされた本発明は、信号発生器により発生させた
連続する定常的な正弦波をセンサブロックに入力し、該
センサブロックの出力信号をオシロスコープで検出する
とともに、この検出した信号を入力正弦波と比較して得
られた振幅比および位相差から粘弾性を計算することを
特徴とする粘弾性の測定方法を第１の発明とし、連続す
る定常的な正弦波を発生する信号発生器と、センサブロ
ックと、該センサブロックで検出した出力信号の振幅比
を検出するオシロスコープと、前記出力信号を入力正弦
波と比較して位相差を測定するカウンタと、これらの振
幅比および位相差から粘弾性を計算する演算器からなる
ことを特徴とする粘弾性の測定装置を第２の発明とする
ものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】 以下に、図面を参照しつつ本発
明の好ましい実施の形態を示す。図１は、印刷インキ、
スラリー等の試料の粘弾性を測定する装置の一例を示す
もので、図中１は定常的な正弦波を発生するための信号
発生器、２はこの信号発生器１からの信号を電気信号に
変換するためのセンサブロック、３はこのセンサブロッ
ク２からの出力信号を検出して振幅比を求めるためのオ
シロスコープ、４は前記出力信号を入力正弦波と比較し
て位相差を測定するためのカウンタ、５はこれらの振幅
比および位相差から粘弾性を計算するための演算器であ
る。
明の好ましい実施の形態を示す。図１は、印刷インキ、
スラリー等の試料の粘弾性を測定する装置の一例を示す
もので、図中１は定常的な正弦波を発生するための信号
発生器、２はこの信号発生器１からの信号を電気信号に
変換するためのセンサブロック、３はこのセンサブロッ
ク２からの出力信号を検出して振幅比を求めるためのオ
シロスコープ、４は前記出力信号を入力正弦波と比較し
て位相差を測定するためのカウンタ、５はこれらの振幅
比および位相差から粘弾性を計算するための演算器であ
る。
【００１０】 なお、前記センサブロック２としては、
熔融石英２ａの両側面に同じ共振周波数をもつ送信用の
水晶振動子２ｂと受信用の水晶振動子２ｃを、結晶軸の
ｘ方向と反射面とが平行になるように接合した遅延ブロ
ックを検出素子として用いたものである。即ち、本発明
はこのようなセンサブロック２を利用することにより、
熔融石英上に塗布した試料を一種の遅延回路を構成する
ものとし、その際に生ずる減衰・遅延時間を測定して試
料の特性インピーダンスを求め、試料の粘弾性を計算す
るもである。
熔融石英２ａの両側面に同じ共振周波数をもつ送信用の
水晶振動子２ｂと受信用の水晶振動子２ｃを、結晶軸の
ｘ方向と反射面とが平行になるように接合した遅延ブロ
ックを検出素子として用いたものである。即ち、本発明
はこのようなセンサブロック２を利用することにより、
熔融石英上に塗布した試料を一種の遅延回路を構成する
ものとし、その際に生ずる減衰・遅延時間を測定して試
料の特性インピーダンスを求め、試料の粘弾性を計算す
るもである。
【００１１】 このセンサブロック２により粘弾性を計
算する方法について、図面に基づいて説明すると次のと
おりである。先ず、熔融石英２ａの上面に置かれた試料
に対し信号発生器１から定常的な正弦波を送信用の水晶
振動子２ｂを通じて入力すると、平面ずり波が熔融石英
のブロック２ａ中を伝播した後、受信用の水晶振動子２
ｃより電気信号に変換・増幅されてオシロスコープ３お
よびカウンタ４に入力される。次に、得られた信号と入
力正弦波の信号とを比較することによって、平面ずり波
の試料負荷あるいは物性変化に伴う振幅比および位相差
をそれぞれ求める。そして、これらのデータをもとに演
算器５により動的弾性率を計算するのである。
算する方法について、図面に基づいて説明すると次のと
おりである。先ず、熔融石英２ａの上面に置かれた試料
に対し信号発生器１から定常的な正弦波を送信用の水晶
振動子２ｂを通じて入力すると、平面ずり波が熔融石英
のブロック２ａ中を伝播した後、受信用の水晶振動子２
ｃより電気信号に変換・増幅されてオシロスコープ３お
よびカウンタ４に入力される。次に、得られた信号と入
力正弦波の信号とを比較することによって、平面ずり波
の試料負荷あるいは物性変化に伴う振幅比および位相差
をそれぞれ求める。そして、これらのデータをもとに演
算器５により動的弾性率を計算するのである。
【００１２】 以上のような装置により、アマニ油ワニ
ス（塗布枠：12×77mm、厚み：73μm ）の貯蔵弾性率と
損失弾性率を求めたところ、既知のアマニ油ワニスの貯
蔵弾性率と損失弾性率とほぼ同じ結果が得られ、本発明
による粘弾性の測定方法が正確で実用に十分供すること
ができるものであることが確認できた。また、本発明の
測定装置では連続する定常波を用いることができるもの
であり、この結果、従来のようにゲート回路やパルス発
生器やフィルタ等を必要とせず、装置的にもシンプルで
廉価なものとなった。
ス（塗布枠：12×77mm、厚み：73μm ）の貯蔵弾性率と
損失弾性率を求めたところ、既知のアマニ油ワニスの貯
蔵弾性率と損失弾性率とほぼ同じ結果が得られ、本発明
による粘弾性の測定方法が正確で実用に十分供すること
ができるものであることが確認できた。また、本発明の
測定装置では連続する定常波を用いることができるもの
であり、この結果、従来のようにゲート回路やパルス発
生器やフィルタ等を必要とせず、装置的にもシンプルで
廉価なものとなった。
【００１３】
【発明の効果】 以上の説明からも明らかなように、本
発明は従来はパルス状の信号を用いて測定するものとさ
れていた概念を打破して連続する定常波を用いることが
できるものとし、この結果、従来のようにゲート回路や
パルス発生器やフィルタ等を必要とせずシンプルな構造
でかつ正確な測定をすることができるものである。よっ
て本発明は従来の問題点を一掃した粘弾性の測定方法お
よび測定装置として、産業の発展に寄与するところは極
めて大である。
発明は従来はパルス状の信号を用いて測定するものとさ
れていた概念を打破して連続する定常波を用いることが
できるものとし、この結果、従来のようにゲート回路や
パルス発生器やフィルタ等を必要とせずシンプルな構造
でかつ正確な測定をすることができるものである。よっ
て本発明は従来の問題点を一掃した粘弾性の測定方法お
よび測定装置として、産業の発展に寄与するところは極
めて大である。
【図１】 本発明の好ましい実施の形態の一例を示すブ
ロック説明図である。
ロック説明図である。
【図２】 従来例を示すブロック説明図である。
１ 信号発生器、２ センサブロック、２a 熔融石英、
２b 送信用の水晶振動子、２c 受信用の水晶振動子、３
オシロスコープ、４ カウンタ、５ 演算器
２b 送信用の水晶振動子、２c 受信用の水晶振動子、３
オシロスコープ、４ カウンタ、５ 演算器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 11/00 - 11/16 G01N 19/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 信号発生器により発生させた連続する定
常的な正弦波をセンサブロックに入力し、該センサブロ
ックの出力信号をオシロスコープで検出するとともに、
この検出した信号を入力正弦波と比較して得られた振幅
比および位相差から粘弾性を計算することを特徴とする
粘弾性の測定方法。 - 【請求項２】 連続する定常的な正弦波を発生する信号
発生器と、センサブロックと、センサブロックへの入出
力信号の振幅比を検出するオシロスコープと、前記出力
信号を入力信号と比較して位相差を測定するカウンタ
と、これらの振幅比および位相差から粘弾性を計算する
演算器からなることを特徴とする粘弾性の測定装置。 - 【請求項３】 センサブロックが、熔融石英の両側面に
水晶振動子を接合した遅延ブロックを検出素子として用
いたものである請求項２に記載の粘弾性の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10023075A JP2981456B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 粘弾性の測定方法および測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10023075A JP2981456B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 粘弾性の測定方法および測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218481A JPH11218481A (ja) | 1999-08-10 |
| JP2981456B2 true JP2981456B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=12100295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10023075A Expired - Fee Related JP2981456B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 粘弾性の測定方法および測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2981456B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007030566A1 (de) * | 2007-03-28 | 2008-10-02 | Man Roland Druckmaschinen Ag | Zerstörungsfreie Prüfverfahren der Aushärtungs- oder Trocknungsgrades von Farben und Lacken |
| WO2011114684A1 (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-22 | 株式会社アルバック | 粘弾性の測定方法及び粘弾性の測定装置 |
| JP5020403B1 (ja) | 2011-11-28 | 2012-09-05 | リオン株式会社 | 振動式物性測定装置及び方法 |
-
1998
- 1998-02-04 JP JP10023075A patent/JP2981456B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "インライン液体粘弾性測定装置"，東芝技術公開集，株式会社 東芝，平成９年６月，第１５巻，第３３号，ｐ．１２９−１３０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11218481A (ja) | 1999-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990903 |
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