JP2006292564A - Small-sized in-plane multi-axial stretching tester and small-sized in-plane multi-axial stretching testing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム、ゲル、熱可塑性エラストマー、樹脂、等の高分子材料のシート、フィルム、不織布、織布、膜などのシート状構造物を面内多軸延伸せしめることが可能な小型面内多軸延伸機構及び該面内多軸延伸機構を備えた小型面内多軸延伸試験機並びに小型面内多軸延伸機に関するものである。面内多軸延伸とは2次元の面を面内で多軸に延伸することを指す。本試験機は、面内の互いに直交するX軸Y軸を同時または逐次に延伸する二軸延伸、Y軸側を固定しX軸側だけを延伸する単純二軸延伸、面内全方向(全軸)同時延伸、二以上の軸による多軸延伸、Y軸側を把持せずX軸だけを延伸する一軸延伸を可能とする多軸延伸機構及び多軸延伸試験機に関するものである。 The present invention is a small in-plane capable of in-plane multiaxial stretching of sheet-like structures such as sheets, films, nonwoven fabrics, woven fabrics, and membranes of polymer materials such as rubber, gel, thermoplastic elastomer, and resin. The present invention relates to a multiaxial stretching mechanism, a small in-plane multiaxial stretching tester equipped with the in-plane multiaxial stretching mechanism, and a small in-plane multiaxial stretching machine. In-plane multiaxial stretching refers to stretching a two-dimensional surface in a multiaxial manner. This tester is capable of biaxial stretching in which the X axis and Y axis orthogonal to each other in the plane are stretched simultaneously or sequentially, simple biaxial stretching in which the Y axis side is fixed and only the X axis side is stretched, all in-plane directions (all The present invention relates to a multiaxial stretching mechanism and a multiaxial stretching tester that enable simultaneous stretching, multiaxial stretching by two or more axes, and uniaxial stretching in which only the X axis is stretched without gripping the Y axis side.
従来の、ゴムシート、樹脂フィルムや織物等のシート状構造物を相異なる面内二方向に延伸せしめ二軸引張特性を調べるための試験機としての二軸延伸試験機が知られている。この二軸延伸試験機には、シート状構造物を保持するクリップと称する複数の把持具を4辺に設置し、対角する辺を反対方向に移動させ、シート状構造物を延伸せしめる。一様な延伸を可能にする為に、延伸と同時にクリップ間隔を拡大するパンタグラフ機構を用いたものがあり、例えば、特許文献1、2に記載されている。クリップ数を8個に減らし、各隅にコーナープレートと称する相対する方向に移動するものがあり、特許文献3に記載されている。
上記の二軸延伸試験機の内、パンタグラフ機構を用いたものは、シート状試料の各辺を多数のクリップで把持し、クリップの間隔を拡大することにより試料を二軸方向に延伸するようにした試験機である。クリップ間隔の拡大手段が、パンタグラフ機構を構成する複数のリンクと2本のリンクを結合するピンと一端にクリップが備えられた保持台(複数)とを要素とし、この保持台は摺動溝が設けられていて、この摺動溝においてリンクがピンにより摺動可能に係合され、また1つおきの保持台は摺動溝以外の部分にある定点においてリンクとピンによって枢着されて節点を形成している。そして、クリップ間隔を拡大しようとすればリンクはピン結合点を中心に回動するとともに係合点は摺動溝に沿って摺動することによってパンタグラフ機構が作用(リンクの交差角が開角)するものである。一方コーナープレートを用いたものは、X軸、Y軸の二本の交差する重なり部分にコーナープレートが配置され、両側から挟持されて互いに離間する方向に動く、X軸に延伸するときはX軸に従い、Y軸が延伸するときはY軸に従い、両軸が移動する時は両軸と共に動く工夫がされている。パンタグラフ機構もコーナープレート機構も複雑且つ重量の重い機構である。 Among the above-described biaxial stretching test machines, those using the pantograph mechanism are configured so that each side of a sheet-like sample is gripped by a number of clips and the sample is stretched in the biaxial direction by expanding the interval between the clips. This is a testing machine. The means for enlarging the clip interval includes a plurality of links constituting the pantograph mechanism, a pin for connecting the two links, and a holding table (multiple) provided with a clip at one end, and this holding table is provided with a sliding groove. In this sliding groove, the link is slidably engaged by the pin, and every other holding base is pivoted by the link and the pin at a fixed point other than the sliding groove to form a node. is doing. If the clip interval is to be increased, the link rotates around the pin coupling point and the engagement point slides along the sliding groove, so that the pantograph mechanism operates (the crossing angle of the link is an open angle). Is. On the other hand, in the case of using a corner plate, the corner plate is arranged at two overlapping portions of the X axis and the Y axis, and is moved from both sides to move away from each other. Accordingly, when the Y axis extends, the Y axis is followed, and when both axes move, the device moves with both axes. Both the pantograph mechanism and the corner plate mechanism are complicated and heavy.
本件発明の目的は、上述した従来の二軸延伸試験機及び二軸延伸機の、多数のクリップ(最小8個)、パンタグラフ及びコーナープレートなどの複雑な機構を単純化し、小型化及び軽量化を図り、面内多軸延伸により発生する応力の測定と延伸されつつあるシート状構造物の分子の配向や結晶化を、延伸と同時に観測する為の、光やX線等の電磁波を用いた複屈折測定、X線解析測定等を可能にする、小型面内多軸延伸機構及び小型面内多軸延伸試験機を提供することにある。 The object of the present invention is to simplify the complex mechanisms of the above-described conventional biaxial stretching tester and biaxial stretching machine, such as a large number of clips (minimum 8 pieces), pantographs and corner plates, and to reduce the size and weight. The measurement of the stress generated by in-plane multiaxial stretching and the orientation and crystallization of molecules of the sheet-like structure being stretched can be performed using multiple electromagnetic waves such as light and X-rays to observe simultaneously with stretching. An object of the present invention is to provide a small in-plane multiaxial stretching mechanism and a small in-plane multiaxial stretching tester that enable refraction measurement, X-ray analysis measurement, and the like.
上記の目的を達成するために、多数のクリップを用いて、シート状構造物をシート面に対して平行に延伸するのではなく、単純且つ少数の把持具と支持台を用いて、一方の面及び他方の面を有するシート状構造物を設置面として選択した前記一方又は他方の面を向けて設置可能な支持台に設置し、前記支持台からはみ出した前記シート状構造物の端を把持具によって把持させ、当該把持具を設置面から離れる方向に移動させることによって、前記シート状構造物を前記支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で、前記シート状構造物を面内延伸を可能にする機構により、小型化、軽量化を可能にした小型面内多軸延伸機構及び小型面内多軸延伸試験機に関するものである。本明細書において「一方の面」と「他方の面」とは、何れか一方を限定する趣旨ではない。すなわち、シート状構造物の一方側の面を「一方の面」としたときに、一方側の面の裏側となる面が「他方の面」となり、逆に上記他方側の面を「一方の面」としたときに、上記一方側の面が「他方の面」となる相対的な概念である。シート状構造物を設置する者が、選択した何れか「一方の面」又は「他方の面」が設置面となる。「設置面」は、シート状構造物が有する2面のうち、何れか一方を特定する趣旨ではなく、あくまでも設置する者の選択によって定められる。 To achieve the above object, instead of using a large number of clips to extend the sheet-like structure parallel to the sheet surface, a simple and small number of gripping tools and support bases are used on one side. And the sheet-like structure having the other surface is installed on a support base that can be installed with the one or other surface selected as the installation surface, and the end of the sheet-like structure protruding from the support base is grasped The sheet-like structure is bent in the installation surface side with the edge of the support base as a fulcrum by moving the gripping tool in a direction away from the installation surface. The present invention relates to a small in-plane multiaxial stretching mechanism and a small in-plane multiaxial stretching tester that can reduce the size and weight by a mechanism that enables in-plane stretching of an object. In this specification, “one side” and “the other side” are not intended to limit either one. That is, when the surface on one side of the sheet-like structure is “one surface”, the surface that is the back side of the one surface is “the other surface”, and conversely, the surface on the other side is “one surface”. This is a relative concept in which the one side surface becomes the “other surface”. One of the “one side” or “the other side” selected by the person who installs the sheet-like structure is the installation surface. The “installation surface” is not intended to specify any one of the two surfaces of the sheet-like structure, but is determined by the selection of the person who installs it.
(請求項1に記載した発明の構成)
請求項1に記載した発明は、一方の面と他方の面とを有するシート状構造物を、設置面として選択した前記一方又は他方の面を向けて設置可能な支持台に設置し、前記支持台からはみ出した前記シート状構造物の端を把持具によって把持させ、当該把持具を設置面から離れる方向に移動させることによって、前記シート状構造物を前記支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で前記シート状構造物を面内延伸可能に構成したことを特徴とする。
(Structure of the invention described in claim 1)
According to the first aspect of the present invention, a sheet-like structure having one surface and the other surface is installed on a support base that can be installed with the one or other surface selected as an installation surface, and the support By gripping the end of the sheet-like structure protruding from the table with a gripping tool and moving the gripping tool in a direction away from the installation surface, the sheet-like structure is moved with the edge of the support base as a fulcrum. The sheet-like structure is configured to be capable of in-plane stretching in a state bent to the installation surface side.
ここで支持台とは、設置面を有するシート状構造物を設置する台で、前記シート状構造物を前記支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で前記シート状構造物を面内延伸可能とする台を指す。把持具とはシート状構造物の各辺を把持するものを指す。各辺に、辺の長さとほぼ等しい一つの把持具を用いる。 Here, the support base is a base on which a sheet-like structure having an installation surface is installed, and the sheet-like structure is bent toward the installation surface with the edge of the support base as a fulcrum. It refers to a table that allows the structure to be stretched in-plane. A gripping tool refers to what grips each side of a sheet-like structure. For each side, use one gripper that is approximately equal to the length of the side.
(請求項1に記載した発明の作用効果)
上記の構成を採用する事により、シート状構造物は把持され、支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で前記シート状構造物を面内多軸延伸することが出来る。二軸以上の多軸を用いた多軸延伸、互いに直行する二軸を用いた二軸延伸、二軸の内の片側の軸を固定した単純二軸延伸、二軸の内の片側の軸を把持しない一軸延伸が可能となる。
(Operational effect of the invention described in claim 1)
By adopting the above configuration, the sheet-like structure is gripped, and the sheet-like structure can be stretched in-plane in a multiaxial manner in a state where the sheet-like structure is bent toward the installation surface with the edge of the support base as a fulcrum. I can do it. Multiaxial stretching using two or more axes, biaxial stretching using two axes orthogonal to each other, simple biaxial stretching with one of the two axes fixed, and one of the two axes Uniaxial stretching without gripping is possible.
(請求項2に記載した発明の構成)
請求項2に記載した発明は、一方の面と他方の面とを有するシート状構造物を、設置面として選択した前記一方又は他方の面を向けて設置可能な円形支持台に設置し、前記円形支持台からはみ出した前記シート状構造物の端を円形の把持具によって把持させ、当該把持具を設置面から離れる方向に移動させることによって、前記シート状構造物を前記支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で前記シート状構造物を面内全方向に同時延伸可能に構成したことを特徴とする。
(Structure of the invention described in claim 2)
In the invention described in
ここで円形支持台とは、設置面を有するシート状構造物を設置する台で、前記シート状構造物を前記支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で前記シート状構造物を面内全方向に延伸可能とする台を指す。円形の把持具とはシート状構造物の周辺を把持するものを指す。 Here, the circular support base is a base on which a sheet-like structure having an installation surface is installed, and the sheet-like structure is bent toward the installation surface with the edge of the support base as a fulcrum. It refers to a table that can extend the structure in all directions in the plane. A circular gripping tool refers to a tool that grips the periphery of a sheet-like structure.
(請求項2に記載した発明の作用効果)
上記の構成を採用する事により、シート状構造物は把持され、円形支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で前記シート状構造物を面内全方向に同時延伸することが出来る。
(Effects of the invention described in claim 2)
By adopting the above configuration, the sheet-like structure is gripped, and the sheet-like structure is simultaneously stretched in all in-plane directions while being bent toward the installation surface with the edge of the circular support base as a fulcrum. I can do it.
(請求項3に記載した発明の構成)
請求項3に記載した発明は、請求項1及び2に記載した多軸延伸試験機を用いて、延伸により発生する応力を測定し、かつ光又はX線等の電磁波をシート状構造物の中心部に照射し、通過した光又は散乱したX線等の電磁波を検出器を用いて、複屈折又はX線散乱パターンを測定し、延伸と同時に分子の配向や結晶を解析可能にする装置を備えているところに特徴がある。
(Structure of the invention described in claim 3)
The invention described in
ここで応力の測定とは荷重検出器(ロードセル等)を指し、光、又はX線とは、それぞれ、分子オーダーの解析用に開発された発生源からシート状構造物に照射される光(レーザー光を含む)又はX線(放射光発生施設から供給されるX線を含む)等の電磁波を指す。検出器とは光のスペクトロメーター(分光器)又はX線検出用のCCDカメラ等を指す。小型面内多軸延伸機は発生源と検出器の中間に横向きに設置され、光又はX線がシート状構造物の中心部に照射される。 Here, the stress measurement refers to a load detector (load cell, etc.), and light or X-rays are light (laser) irradiated to the sheet-like structure from a source developed for molecular order analysis, respectively. It includes electromagnetic waves such as light (including light) or X-rays (including X-rays supplied from a facility for generating synchrotron radiation). The detector refers to a light spectrometer (spectrometer) or a CCD camera for X-ray detection. A small in-plane multiaxial stretching machine is installed in the horizontal direction between the generation source and the detector, and light or X-rays are irradiated to the center of the sheet-like structure.
(請求項3に記載した発明の作用効果)
上記の構成を採用する事により、延伸に伴う「応力−延伸」の関係を測定でき、同時に分子の配向、結晶と延伸の関係が測定される機構となる。二つの関係を比較し、応力発生と分子の構造変化(配向、結晶)の解析が可能となる。
(Operation and effect of the invention described in claim 3)
By adopting the above configuration, the “stress-stretching” relationship associated with stretching can be measured, and at the same time, the molecular orientation and the relationship between the crystal and stretching are measured. By comparing the two relationships, it is possible to analyze the generation of stress and the structural change (orientation, crystal) of the molecule.
本発明によれば、面内多軸延伸試験機は小型、軽量であり、容易に科学的解析装置に設置し、延伸過程での同時測定を可能とする。特に分子オーダーの配向、結晶を面内多軸延伸過程中に測定する事が可能になる。ゴム、ゲル、熱可塑性エラストマー、樹脂等により構成されるシート、フィルム、不織布、膜等のシート状構造物の研究を促進し、開発の速度が飛躍的に上がる事が期待される。シート状構造物の製造過程及び使用過程において受ける変形は、多軸変形であり、従来の単純な一軸及び2軸試験法では推測できない。本多軸試験法は両過程の実際の変形と応力発生、分子の構造変化の推測を可能とする。 According to the present invention, the in-plane multiaxial stretching tester is small and lightweight, and can be easily installed in a scientific analyzer to enable simultaneous measurement during the stretching process. In particular, it becomes possible to measure molecular order orientation and crystals during the in-plane multiaxial stretching process. Research on sheet-like structures such as sheets, films, nonwoven fabrics, and membranes composed of rubber, gel, thermoplastic elastomer, resin, etc. will be promoted, and the development speed is expected to increase dramatically. The deformation that occurs in the manufacturing process and use process of the sheet-like structure is multiaxial deformation and cannot be estimated by the conventional simple uniaxial and biaxial test methods. This multiaxial test method makes it possible to estimate the actual deformation and stress generation of both processes and the structural change of molecules.
(全体の構成)
図1は本小型面内多軸延伸試験機の断面図であり、シート状構造物支持台、把持具、駆動具等の延伸機構、荷重検出器により構成されている。シート状構造物は把持具で把持され、把持具は駆動具に固定され、駆動具は駆動軸に設置され、駆動軸はモーターで回転する。把持具は駆動軸の回転によって移動し、シート状構造物が設置された設置面から離れ、シート状構造物は延伸される。
(Overall configuration)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the small in-plane multiaxial stretching tester, which includes a sheet-like structure support base, a gripping tool, a stretching mechanism such as a driving tool, and a load detector. The sheet-like structure is gripped by the gripping tool, the gripping tool is fixed to the driving tool, the driving tool is installed on the driving shaft, and the driving shaft is rotated by the motor. The gripping tool is moved by the rotation of the drive shaft, leaves the installation surface on which the sheet-like structure is installed, and the sheet-like structure is stretched.
本発明の延伸駆動方式は通常の一軸引張試験機と同様の、ステッピングモーター等を使用することが望ましい。ベベルギアや歯付きベルトを用いて、対向する辺の駆動軸を連結し、同時に同速度で駆動することが出来る。隣り合う二つの軸は各々のモーターを用いて独立に駆動され、同時二軸、逐次二軸、片側固定の単純二軸、片側解放の一軸延伸、面内全方向同時延伸、二以上の軸を用いた多軸延伸が可能である。対向する辺を直結しないで、それぞれにモーターを設置して、コントローラーで可動させても良い。 In the stretching drive system of the present invention, it is desirable to use a stepping motor or the like similar to a normal uniaxial tensile testing machine. Using bevel gears or toothed belts, the drive shafts on opposite sides can be connected and driven at the same speed. Two adjacent axes are driven independently using each motor, simultaneous biaxial, sequential biaxial, simple biaxial fixed on one side, uniaxial extension on one side release, simultaneous in-plane omnidirectional extension, two or more axes The multiaxial stretching used is possible. Instead of directly connecting the opposing sides, a motor may be installed in each and moved by the controller.
本発明の支持台は、台と台を支える柱から構成されている。シート状構造物と台の縁部との摩擦抵抗力を最小にする為に、縁部にローラーを設置し、シート状構造物はローラーとのみ接触し、シート状構造物の延伸と共にローラーが回転する事が望ましい。ローラーを設置できない場合は、縁部の断面形状が円形であるリングを用い、表面を滑らかに保ち、試験時にはシリコンオイルを塗布する事が望ましい。摩擦抵抗力は延伸に伴い発生する応力に比べて非常に小さい事が知られており、繊維の紡糸工程では、ローラーにかかる力を繊維に発生する力として測定し、摩擦抵抗力は無視されている。いずれの台も、台の中心には穴が開いており、光、X線が通過することが出来る。 The support base of this invention is comprised from the pillar which supports a base and a base. In order to minimize the frictional resistance between the sheet-like structure and the edge of the table, a roller is installed at the edge, the sheet-like structure contacts only with the roller, and the roller rotates as the sheet-like structure extends. It is desirable to do. If a roller cannot be installed, it is desirable to use a ring with a circular cross-section at the edge, keep the surface smooth, and apply silicone oil during testing. It is known that the frictional resistance is very small compared to the stress generated by stretching. In the fiber spinning process, the force applied to the roller is measured as the force generated in the fiber, and the frictional resistance is ignored. Yes. Each table has a hole in the center of the table, and light and X-rays can pass through it.
本発明の把持具はシート状構造物を把持する機構と延伸駆動部に固定する機構を備え、金属又はエンジニアリングプラスチックでつくられる。 The gripping tool of the present invention includes a mechanism for gripping a sheet-like structure and a mechanism for fixing to a stretching drive unit, and is made of metal or engineering plastic.
本発明の小型面内多軸延伸試験機を用いて延伸又は測定するシート状構造物の材料は、特に限定するものではない。ゴム、ゲル、熱可塑性エラストマー、樹脂、等の高分子材料で構成される不織布、織布、シート、フィルム、膜等のシート状構造物が望ましい。本発明の小型面内多軸延伸試験機を用いて測定するシート状構造物の形状は特に限定するものではないが、厚みは0.1mm〜2mm、方形シート状構造物の一辺の長さは10mm〜100mm、円形シート状構造物の直径は10mm〜100mmが望ましい。 The material of the sheet-like structure stretched or measured using the small in-plane multiaxial stretching tester of the present invention is not particularly limited. A sheet-like structure such as a nonwoven fabric, a woven fabric, a sheet, a film, or a membrane made of a polymer material such as rubber, gel, thermoplastic elastomer, or resin is desirable. Although the shape of the sheet-like structure measured using the small in-plane multiaxial stretching tester of the present invention is not particularly limited, the thickness is 0.1 mm to 2 mm, and the length of one side of the rectangular sheet-like structure is The diameter of the circular sheet-like structure is preferably 10 mm to 100 mm.
本発明の小型面内多軸延伸試験機の支持台と把持具の駆動範囲を囲う恒温槽を設置でき、恒温での測定が可能である。温度範囲は、特に限定するものではないが、マイナス20℃からプラス200℃までで、プラスマイナス1℃で制御される事が望ましい。恒温槽は光又はX線などの電磁波が入射するための窓とシート状構造物通過後の光、X線などの電磁波が検出器に向かう為の窓を備える。窓には光、X線の測定に適当なガラス、ポリイミドフィルム等を設置することが望ましい。 The thermostat bath enclosing the support range of the small in-plane multiaxial stretching tester of the present invention and the driving range of the gripper can be installed, and measurement at a constant temperature is possible. Although the temperature range is not particularly limited, it is desirable that the temperature range is from minus 20 ° C. to plus 200 ° C., and is controlled at plus / minus 1 ° C. The thermostatic chamber is provided with a window through which electromagnetic waves such as light or X-rays enter and a window through which electromagnetic waves such as light after passing through the sheet-like structure and X-rays go to the detector. It is desirable to install glass, polyimide film, etc. suitable for measuring light and X-rays in the window.
本発明の小型面内多軸延伸試験機は、倒立して延伸方向を横向きにして稼動する事が可能である。シート状構造物は把持具であらかじめ把持されているので、把持具を駆動具に固定することで、横向きでの延伸が縦向きと同様に可能となる。光又はX線が横向きに照射される場合にも、本小型面内多軸延伸試験機を横向きに設置することで、シート状構造物中央に光又はX線を照射することができる。シート状構造物を本小型面内多軸延伸試験機を用いて延伸させながら同時に、シート状構造物の中心に光またはX線を照射し、通過する光又は散乱するX線を検出器(分光器、CCD等)で測定し、分子の配向、結晶等の分子オーダーの解析が可能である。 The small in-plane multiaxial stretching test machine of the present invention can be operated upside down with the stretching direction set sideways. Since the sheet-like structure is gripped in advance by the gripping tool, the stretching in the horizontal direction can be performed in the same manner as in the vertical direction by fixing the gripping tool to the driving tool. Even when light or X-rays are irradiated sideways, the center of the sheet-like structure can be irradiated with light or X-rays by installing this small in-plane multiaxial stretching tester sideways. While the sheet-like structure is stretched using this small in-plane multiaxial stretching tester, at the same time, light or X-ray is irradiated to the center of the sheet-like structure, and the passing light or scattered X-ray is detected by a detector (spectrometer Measurement of the molecular order such as molecular orientation and crystal.
本発明の小型面内多軸試験機は、モーター制御、温度制御、応力データの取り込み、複屈折の測定、X線散乱の測定等を離れた位置から、コンピューターを用いて実施できる。 The small in-plane multi-axis testing machine of the present invention can perform motor control, temperature control, stress data acquisition, birefringence measurement, X-ray scattering measurement, and the like from a remote location using a computer.
(実施例1)
方形状の支持台を用い、シート状構造物を方形把持具で把持することで、方形状のシート状構造物を面内の直交するX軸Y軸同時二軸延伸、逐次二軸延伸、片側固定の単純二軸延伸、片側開放の一軸延伸することが可能となる。図1は本発明に係る方形状のシート状構造物を固定した二軸延伸機構の断面図であり、図2は方形状のシート状構造物の延伸機構の平面図。図3は方形状のシート状構造物のための把持具の平面図と断面図、図4は方形状支持台の平面図と側面図である。
Example 1
By using a square support base and holding the sheet-like structure with a square gripper, the rectangular sheet-like structure is orthogonally biaxially stretched in the X-axis and Y-axis simultaneously, sequentially biaxially stretched, one side It becomes possible to perform fixed simple biaxial stretching or uniaxial stretching on one side. FIG. 1 is a cross-sectional view of a biaxial stretching mechanism in which a rectangular sheet-like structure according to the present invention is fixed, and FIG. 2 is a plan view of the stretching mechanism of the rectangular sheet-like structure. FIG. 3 is a plan view and a sectional view of a gripping tool for a rectangular sheet-like structure, and FIG. 4 is a plan view and a side view of a rectangular support base.
上述の構成において、図1に示すように、方形シート状構造物1は把持具2で端を把持され、支持台3の上に設置される。把持具2は設置面に対して移動する駆動具4a,4bに固定される。駆動具4a,4bはそれぞれ駆動軸5a,5bの送りねじによって移動する。駆動軸5aはモーター6aに直結している。対向する駆動軸5a,5bは歯付きベルト7aで互いに連結され、同速度で動く。方形シート状構造物1は支持台3の縁部を支点として設置面に対して設置面側に曲げられ、把持具2が固定された駆動具4a,4bの移動により、方形シート状構造物1を延伸させることが出来る。シャフト8aは駆動軸5aとモーター6aを固定し、駆動具4aを滑らかに移動させる。荷重検出器9aは片側の駆動具4bに固定される。なお、支持台3の台の部分は方形シート状構造物1を設置可能であれば、板状でも枠状のものでも構わない。分子構造変化(配向、結晶化等)を測定する為の装置13,14,15を設置することが出来る。
In the above-described configuration, as shown in FIG. 1, the rectangular sheet-
上述の構成において、図2の平面図に示すように、対向位置にある把持具2は駆動具4a,4bに固定され駆動軸5a,5bにより移動する、対向位置にある駆動軸5aと駆動軸5bは互いに歯付きベルト7aで連結され、モーター6aにより同速度で動く。前記対向位置に有る把持具と直交した位置にある把持具2は駆動具4c,4dに固定され、駆動軸5c,5dにより移動する。駆動軸5cと駆動軸5dは歯付きベルト7bで連結され、モーター6bにより稼動する。モーター6a,6bは、互いに独立にコントロールされる。図2に示すように駆動具4b,4dに荷重検出器9a,9bを取り付けることで応力―歪みの関係をX軸、Y軸で各々測定する事が出来る。
In the above-described configuration, as shown in the plan view of FIG. 2, the
上述の構成において、図3に示すように、方形シート状構造物1は支持台3の方形の辺の長さより、把持具2の掴み幅の部分よりも長く切断されて、あらかじめ把持具2で四辺を把持される。把持具2は各辺に1個で支持台3の辺の長さに等しく、把持具2には駆動具4a,4b,4c,4dに固定するための機構がついている。
In the above-described configuration, as shown in FIG. 3, the rectangular sheet-
上述の構成において、図1及び4に示すように支持台3は四辺の縁部にローラー3a,・・を設置し四辺の隅に柱3b,・・を設置し、延伸と共に発生する荷重に耐えられる構造物である。光、X線を方形シート状構造物1の中央部に当てるための穴3hが中央に開いている。ローラーを設置しない場合は支持台3の四辺は断面が円形で、滑らかな表面を持った縁部で構成される。必要に応じてシリコンオイルなどの潤滑剤を表面に塗布する事が望ましい。
In the above-described configuration, as shown in FIGS. 1 and 4, the
(実施例2)
円形の支持台を用い、シート状構造物を円形の把持具により把持することで、円形シート状構造物を面内全方向同時延伸することが可能となる。円形シート状構造物に対する小型面内多軸延伸試験機の断面図は、図1に示した方形シート状構造物の小型面内多軸試験機の支持台、把持具を円形用のものに交換したものである。円形シート状構造物は円形支持台に設置され、前記円形支持台の縁部を支点として設置面に対して設置面側に曲げられ、円形把持具が固定された駆動具の移動により設置面より離れ、円形シート状構造物を面内全方向に同時延伸させることが出来る。図5は円形シート状構造物10と円形把持具11との関係を示す平面図と側面図であり、図6は円形支持台12の平面図と側面図である。
(Example 2)
By using a circular support base and gripping the sheet-like structure with a circular gripper, the circular sheet-like structure can be stretched simultaneously in all directions in the plane. The cross-sectional view of the small in-plane multiaxial testing machine for circular sheet-like structures is replaced with a circular support for the small in-plane multiaxial testing machine for rectangular sheet-like structures shown in FIG. It is what. The circular sheet-like structure is installed on a circular support base, bent toward the installation surface with respect to the installation surface with the edge of the circular support base as a fulcrum, and moved from the installation surface by the movement of the driving tool to which the circular gripping tool is fixed. Separately, the circular sheet-like structure can be stretched simultaneously in all in-plane directions. FIG. 5 is a plan view and a side view showing the relationship between the circular sheet-
上述の構成において、図5に示すように、円形シート状構造物10はあらかじめ円形把持具11で辺を把持され、図6に示す円形支持台12の上に設置される。円形把持具11はシート設置面に対して移動する駆動具4a,4bに固定される。円形シート状構造物の場合は片方の組の駆動軸5a及び直結したモーター6aのみを使用する。駆動具4a,4bは駆動軸5a,5bにより移動し、円形シート状構造物10のシート面の全方向に対して同時同速度で延伸することが出来る。図1に示すように駆動具4bに荷重検出器9aを取り付けることで応力−歪みの関係を測定する事が出来る。
In the above configuration, as shown in FIG. 5, the circular sheet-
上述の構成において、図5に示すように、円形シート状構造物10はあらかじめ、円形把持具11で辺を把持されている。円形把持具11は円形のリング受けとリングからなり、リングの径の大きさを調整する事で円形シート状構造物10の端を把持する。内側のリング受けに駆動具4a,4bに固定する機構が設けられている。
In the above-described configuration, as shown in FIG. 5, the side of the circular sheet-
上述の構成において、図6に示すように、円形支持台12は断面形状が円形のリングを台12aとし、台12aを支える柱12bを設置し、延伸と共に発生する荷重に耐える構造物である。リングは滑らかな表面を持ち、必要に応じてシリコンオイルを塗布しシート状構造物との摩擦力を軽減する。
In the above-described configuration, as shown in FIG. 6, the
(実施例3)
上述の構成において、図7に示すように、シート状構造物を本小型面内多軸延伸試験機を用いて延伸させながら同時に、放射光施設から発生するX線を照射し散乱X線から結晶と分子の配向を解析することができる。本小型面内多軸延伸試験機を横向きに設置し、放射光のX線源13から照射されたX線は導X線チューブ14を通過して、シート状構造物の中心を照射し、散乱するX線を2次元検出器(CCDカメラ)15で測定し、分子の配向、結晶等の分子オーダーの解析が可能である。導X線チューブ14はX線を通過させる際に生じる空気散乱を減らす為に、先端をシート状構造物に近接して設置する。導X線チューブ14の内部にはヘリウム又は窒素を流したり、真空に引くことで空気散乱を減らすことが出来る。
(Example 3)
In the above-mentioned configuration, as shown in FIG. 7, while the sheet-like structure is stretched by using this small in-plane multiaxial stretching tester, X-rays generated from the radiation facility are simultaneously irradiated and crystallized from the scattered X-rays. And molecular orientation can be analyzed. This small in-plane multiaxial stretching tester is installed sideways, and the X-rays emitted from the
本発明の小型面内多軸延伸試験機は、ゴム、ゲル、樹脂、等高分子材料から構成される、シート、フィルム、不織布、織布、膜等のシート状構造物の研究開発用であるが、少量サンプルのバッチ生産の用途にも適用できる。超小型高分子製品(マイクロデバイス等)の面内多軸延伸機として、超薄膜製造用に使用できる。 The small in-plane multiaxial stretching tester of the present invention is for research and development of sheet-like structures such as sheets, films, non-woven fabrics, woven fabrics, and membranes composed of polymer materials such as rubber, gel, and resin. However, it can also be applied to batch production of small samples. As an in-plane multiaxial stretching machine for ultra-small polymer products (such as micro devices), it can be used for ultra-thin film production.
1 方形シート状構造物
2 把持具
3 支持台
3a ローラー
3b 柱
3h 穴
4a,4b,4c,4d 駆動具
5a,5b,5c,5d 駆動軸
6 円形支持台
6a,6b モーター
7a,7b ベルト
8a シャフト
9a,9b 荷重検出器
10 円形シート状構造物
11 円形把持具
12 円形支持台
12a 台
12b 柱
13 X線源
14 導X線チューブ
15 2次元検出器(CCDカメラ)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シート状構造物を、設置面として選択した前記一方又は他方の面を向けて設置可能な支持台に設置し、前記支持台からはみ出した前記シート状構造物の端を把持具によって把持させ、当該把持具を設置面から離れる方向に移動させることによって、前記シート状構造物を前記支持台の縁部を支点にして前記設置面側に屈曲させた状態で、前記シート状構造物を面内延伸可能に構成したことを特徴とする多軸延伸試験機。 A multiaxial stretching test mechanism for in-plane stretching a sheet-like structure having one surface and the other surface,
The sheet-like structure is installed on a support base that can be installed with the one or the other surface selected as the installation surface, and the end of the sheet-like structure protruding from the support base is gripped by a gripping tool, By moving the gripping tool in a direction away from the installation surface, the sheet-like structure is bent in the plane with the edge of the support base as a fulcrum and bent toward the installation surface. A multiaxial stretching tester configured to be stretchable.
前記シート状構造物を、設置面として選択した前記一方又は他方の面を向けて設置可能な円形支持台に設置し、前記支持台からはみ出した前記シート状構造物の端を円形の把持具によって把持させ、当該把持具を設置面から離れる方向に移動させることによって、前記シート状構造物を前記支持台の縁部を支点にして、前記設置面側に屈曲させた状態で、前記シート状構造物を面内全方向に同時延伸可能に構成したことを特徴とする多軸延伸試験機。 A multiaxial stretching test mechanism for simultaneously stretching a sheet-like structure having one surface and the other surface in all in-plane directions,
The sheet-like structure is installed on a circular support table that can be installed with the one or the other surface selected as the installation surface, and the end of the sheet-like structure protruding from the support table is attached by a circular gripper. The sheet-like structure is bent and moved toward the installation surface with the edge of the support base as a fulcrum by moving the gripping tool in a direction away from the installation surface. A multi-axis stretching tester characterized in that an object can be stretched simultaneously in all in-plane directions.
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