Устройство для измерения вязкоупругих характеристик целлюлознобумажных материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР.ЕТЕ Н И Я п) 640l78

Саюа Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.07.77 (21) 2512237/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 30.12.78 (51) М. Кл.2

С 01N 11/16

Государственный комитет (53) УДК 532.137 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Б. П. Ерыхов, А. П. Плотников и Ю. П. Сырников (71) Заявитель

Ленинградская ордена Ленина летосехническая академия им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области исследования целлюлозно-бумажных материалов пер азрушающими методами.

Известны установки для определения динамического модуля сдвига и логарифмиче- 4 ского декремента затухания блочных и пленочных изотропных и анизотропных материалов.

Эти устройства основаны на измерении периода и амплитуды свободных крутиль- 10 ных колебаний ленточного образца, зажатого сверху в прямом крутильном маятнике (lj и снизу в обратном крутильном маятнике (21.

Согласно первому варианту к нижнему 15 концу крепят инерционную деталь (диск или горизонтально расположенный стержень) с известным моментом инерции. Если повернуть инерционную деталь на небольшой угол относительно вертикальной 20 оси, то система начинает совершать свободные затухающие крутильные колебания.

Во втором варианте инерционную деталь крепят на тонком подвесе над исследуемым образцом и уравновешивают противовесом. 25

Оба эти варианта устройств создают в образце растягивающие напряжения, которые в сильной степени влияют на измеряемые вязкоупругие показатели. Кроме того, и в том, и другом вариантах необходимо учитывать крутильную жесткость подвески (торсиона). (трого говоря, оба эти устройства позволяют фиксировать вязкоупругие характеристики блочных, т. е, достаточно толстых, материалов.

Специфические трудности возникают при определении вязкоупругих характеристик пленочных материалов, так как при этом необходим учет растягивающих напряжений, возникающих в образце за счет веса коромысла в прямом крутильном маятнике и противовеса в обратном.

Для получения инвариантных реологических характеристик — истинного динамического модуля сдвига и логарифмического декремента затухания материала — предусмотрен, например, метод графической экстраполяции, заключающийся в измерении кажущегося модуля сдвига и декремента затухания при минимум трех измерительных нагрузках на исследуемый образец.

Соответствующая аналитическая и графическая обработка полученных данных позволяет найти истинные вязкоупругие характеристики целлюлозно-бумажных материалов. Так как эти измерения производят в низкочастотной области колебаний (период колебаний варьирует от 3 до 10 с), то

640178.3 для получения окончательного результата требуются весьма трудоемкие и длительные измерения и их обработка.

Ближайшим техническим решением к изобретению является устройство для измерения вязкоупругих характеристик целлюлозно-бумажных материалов, содержащее обратный крутильный маятник с узлами крепления ленточного образца, коромысло, измерительную систему (3).

К недостаткам такого устройства относятся длительность измерений и их обработки, трудоемкость измерений.

Цель изобретения — сокращение времени измерений и уменьшение их трудоемкости.

Достигается указанная цель за счет того, что устройство снабжено осевым неупругим подвесом, закрепленным между коромыслом и динамометром измерительной системы, при этом динамометр укреплен на кронштейне, снабженном направляющими и фиксатором.

Устройство обеспечивает возможность крутильных колебаний и отсутствие растягивающих напряжений в образце. Гакая конструкция позволяет определить вязкоупругие характеристики по одному измерению.

На чертеже представлена схема устройства.

Ленточный образец 1 снизу зажат в неподвижном захвате 2. Верхний конец образца закреплен в зажиме 3 коромысла 4.

Коромысло с зажимом подвешено на неупругом подвесе 5 к динамометру б. Динамометр укреплен на кронштейне 7, перемещающемся в вертикальном направлении по направляющим 8. Кронштейн может фиксироваться в нужном положении с помощью фиксатора 9, Измерения производят следующим образомм.

В отсутствии образца 1 определяют положение стрелки динамометра б. Затем образец зажимают в зажимах, после чего кронштейн 7 с динамометром перемещается (вверх или вниз) с таким расчетом, чтобы стрелка динамометра установилась в первоначальном отмеченном положении.

При этом растягивающие напряжения отсутствуют. Далее колебательную систему выводят из положения равновесия относительно вертикальной оси OiO> и определяют период крутильных колебаний и их амплитуду по цилиндрической шкале (на чертеже не показана). Динамический модуль сдвига Gp рассчитывают по формуле

5 12даУЬ б.dÐ То где 1 — момент инерции системы относительно оси 0 0, L †дли скручиваемой части образца;

b — ширина образца;

d — толщина образца;

To — период свободных крутильных колебаний ненагруженного образца.

15 Логарифмический декремент затухания

Хо определяют по формуле

1, = — In и А„ где и — число колебаний;

А1 — амплитуда первого колебания;

А„ — амплитуда и-ro колебания.

Внедрение изобретения только в практику исследовательских работ позволит в пять раз сократить число операторов на получение одного и того же массива опытных данных.

Формула изобретения

Устройство для измерения вязкоупругих характеристик целлюлозно-бума кных материалов, содержащее обратный крутильный маятник с узлами крепления ленточного образца, коромысло, измерительную систему, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений и уменьшения трудоемкости, оно снабжено осевым неупругим подвесом, закрепленным между

4р коромыслом и динамометром измерительной системы, при этом динамометр укреплен на кронштейне, снабженном направляющими и фиксатором.

Источники информации, 4- принятые во внимание при экспертизе

1. Перепечко И. И. Акустические методы исследования полимеров. М., «Химия», 1973, с. 52 — 59.

2. 1попп J. Kobatake Notes of torsional

oscillation method bor measuring the rheologiса1 of polymer bilms and coatings «Kolloid

Zeitschribt», 1958, В. 159, п 1, р. 18 — 24.

3. Аким Э. Л. и др. Узбекский химический журнал, 197б, М 1, с. 40 — 44.

640178

Составитель Н. Плотникова

Техред С. Антипенко

Редактор И. Грузова

Корректор Л. Брахннна

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2212/10 Изд. Ма 778 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5