DE112022002227T5

DE112022002227T5 - Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff

Info

Publication number: DE112022002227T5
Application number: DE112022002227.2T
Authority: DE
Inventors: Hayato Oka; Kaori TANIGAMI; Chio MINEO
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2022-04-08
Publication date: 2024-03-07
Also published as: JPWO2022224852A1; US20240185410A1; WO2022224852A1

Abstract

Dieses Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff umfasst die folgenden Schritte. Schritt 101 ist ein Schritt zum: Erfassen von Identifizierungsinformationen im Voraus für einen faserverstärkten Kunststoff, um ein Identifizierungsinformationsbild P1 zu erfassen; und Erzeugen einer Datenbank, in der Herstellungsinformationen für den faserverstärkten Kunststoff mit dem Identifizierungsinformationsbild P1 verbunden und gespeichert werden. Schritt 201 ist ein Schritt zum Erfassen von Identifizierungsinformationen für einen faserverstärkten Kunststoff nach Schritt 101, um ein Identifizierungsinformationsbild P2 zu erfassen. Schritt 301 ist ein Schritt zum Vergleichen des erfassten Erkennungsinformationsbildes P2 mit dem in der Datenbank gespeicherten Erkennungsinformationsbild P1, um eine individuelle Erkennung des faserverstärkten Kunststoffs durchzuführen, mit dem Vorbehalt, dass ein in dem faserverstärkten Kunststoff in Schritt 101 enthaltenes Polymer M1 ein größeres zahlendurchschnittliches Molekulargewicht als ein in dem faserverstärkten Kunststoff in Schritt 201 enthaltenes Polymer M2 aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einzelner faserverstärkter Kunststoffe auf Basis von aufgenommenen Bildern von faserverstärkten Kunststoffen.
STAND DER TECHNIK
Konventionell wird ein QR-Code (eingetragene Marke) auf eine Oberfläche eines faserverstärkten Kunststoffs durch LASERMarkierung gedruckt, wie es z.B. in der in Patentliteratur 1 beschriebenen Erfindung der Fall ist, und eine individuelle Authentifizierung wird durch das Lesen des QR-Codes mit einem Scanner durchgeführt. Der QR-Code (eingetragene Marke) enthält Produktinformationen des faserverstärkten Kunststoffs.
Als Verfahren zur Einzelauthentifizierung eines Objekts offenbart andererseits beispielsweise die Patentliteratur 2 eine Erfindung, die sich auf eine Objektidentifikationsvorrichtung bezieht, die mit einer Bildverarbeitungseinheit ausgestattet ist, die eine Art des Objekts identifiziert, indem sie: ein von einer Erfassungseinheit aufgenommenes Bild von zwei oder mehr Objekten, die auf derselben Ebene liegen, erfasst und das Bild erkennt.
Patentliteratur 3 stellt ein System zur Erkennung von medizinischem Material bereit, das einfach und schnell medizinisches Material erkennen kann und für eine genaue Aggregation und Verwaltung verwendet werden kann.
In Patentliteratur 4 wird jedes Sinterprodukt einzeln identifiziert, um die Herstellungsbedingungen zu verstehen und die Untersuchung der Ursache für das Auftreten eines Fehlers zu erleichtern.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: WO 2015/137093 A
Patentliteratur 2: JP 2012-198848 A
Patentliteratur 3: JP 2019-168765 A
Patentliteratur 4: JP 2013-232069 A

ZUSAMMENFASSUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Für die in der Patentliteratur 1 beschriebene Lasermarkierung ist jedoch ein teures spezielles Markierungsgerät erforderlich. Da außerdem eine Markierungsspur (z.B. ein QR-Code (eingetragene Marke)) auf einem Teil des Produkts zurückbleibt, ist die Anwendung für das Produkt, das ein Erscheinungsbild erfordert, schwierig.
Die in Patentliteratur 2 beschriebene individuelle Authentifizierung kann zwar verschiedene Brotsorten erkennen, aber nicht zwischen denselben Brotsorten unterscheiden und kann daher nicht für die Nachverfolgung nach dem Produktversand verwendet werden.
Das in Patentliteratur 3 beschriebene Erkennungssystem für medizinisches Material identifiziert die Art des medizinischen Materials anhand von Merkmalen wie Zeichen und Zahlen, die absichtlich und ausdrücklich auf dem Verpackungsmaterial angegeben sind, kann aber das Produkt selbst ohne das Verpackungsmaterial nicht identifizieren. Da es außerdem nicht möglich ist, zwischen gleichartigen medizinischen Materialien zu unterscheiden, kann es nicht zur Nachverfolgung nach dem Versand des Produkts verwendet werden.
Patentliteratur 4 offenbart nicht die individuelle Erkennungsmethode von faserverstärkten Kunststoffen und untersucht nicht ausreichend die individuelle Erkennung der faserverstärkten Kunststoffe.
In Anbetracht der Probleme des Standes der Technik ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff bereitzustellen, wobei das Verfahren keinen Prozess zur Identifizierung und keine Ausrüstung dafür, wie z.B. die teure spezielle Markierungsvorrichtung, erfordert.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass die oben beschriebenen Probleme mit den folgenden Mitteln gelöst werden können. Damit ist die vorliegende Erfindung kompletiert.

1. Ein Verfahren zur Einzelerkennung von faserverstärktem Kunststoff, das die folgenden Schritte umfasst.
- Schritt 101: Erfassen von Identifizierungsinformationen eines faserverstärkten Kunststoffs im Voraus, um ein Identifizierungsinformationsbild P1 eines faserverstärkten Kunststoffs zu erfassen, und Erstellen einer Datenbank, in der das Identifizierungsinformationsbild P1 in Verbindung mit Informationen über ein Produkt des faserverstärkten Kunststoffs gespeichert wird;
- Schritt 201: Erfassen von Identifizierungsinformationen und eines Identifizierungsinformationsbildes P2 eines faserverstärkten Kunststoffs nach Schritt 101;
- Schritt 301: Durchführen einer individuellen Erkennung des faserverstärkten Kunststoffs, indem das erfasste Identifizierungsinformationsbild P2 mit dem in der Datenbank gespeicherten Identifizierungsinformationsbild P1 verglichen wird, bei dem ein Polymer M1, das in einem Produkt aus faserverstärktem Kunststoff in Schritt 101 enthalten ist, ein größeres zahlenmittleres Molekulargewicht aufweist als ein Polymer M2, das in einem Produkt aus faserverstärktem Kunststoff in Schritt 201 enthalten ist.
2. Das Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff gemäß 1 oben, wobei die Produktinformation mindestens eine Faserlänge, einen Faservolumenanteil, eine Fasermarke, eine Polymermarke, ein Herstellungsdatum, eine Herstellungszeit oder eine Produktseriennummer umfasst.
3. Das Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff gemäß einem der obigen 1 oder 2, wobei der faserverstärkte Kunststoff in Schritt 101 ein Formmaterial ist; und der faserverstärkte Kunststoff in Schritt 201 ein Formkörper ist, der durch Formpressen des Formmaterials erhalten wird.
4. Das Verfahren zur individuellen Erkennung gemäß obigem 3, wobei das Formpressen ein Kaltpressen unter Verwendung einer Form ist, die eine obere Form und eine untere Form umfasst, und die Identifizierungsinformation ein Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs auf einer Seite in Kontakt mit der unteren Form ist.
5. Das Verfahren zur individuellen Erkennung gemäß 4 oben, wobei die Identifizierungsinformation in einem nicht fließenden Bereich oder einem schwach fließenden Bereich vorhanden ist.
6. Das Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff gemäß einem der Punkte 1 bis 5, wobei diskontinuierliche Fasern zufällig auf Oberflächen des faserverstärkten Kunststoffs angeordnet sind und die Identifizierungsinformation aus den zufällig angeordneten diskontinuierlichen Fasern gewonnen wird.
7. Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff gemäß Obigem 6, wobei die diskontinuierlichen Fasern diskontinuierliche Faserbündel A1 umfassen und das Identifizierungsinformationsbild P1 2000 mm² oder mehr eines Bereichs der diskontinuierlichen Faserbündel A1 enthält.
8. Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach einem der vorstehenden Punkte 1 bis 7, wobei das Identifizierungsinformationsbild zerstörungsfreie Prüfdaten sind.
9. Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach einem der vorstehenden Punkte 1 bis 8, wobei zur Aufnahme der Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs eine Zeilenbeleuchtung oder eine kuppelförmige Beleuchtung verwendet wird.
10. Ein Verfahren, umfassend:
- Bewertung des Verschlechterungsgrades eines in einem faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Polymers nach Durchführung einer individuellen Erkennung unter Verwendung des Verfahrens zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff gemäß einem von 1 bis 9.

VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Da das Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff auf der einzigartigen Erscheinungsinformation des faserverstärkten Kunststoffs basiert, erfordert die Methode keine teure spezielle Markierungsvorrichtung und kein Verfahren zur Identifizierung und Ausrüstung dafür.
Da die vorliegende Erfindung das einzigartige Muster des faserverstärkten Kunststoffs erkennt, können die Produkte auch dann individuell identifiziert werden, wenn es sich um Produkte derselben Marke handelt, und die Rückverfolgung kann nach dem Versand der Produkte erfolgen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung eines faserverstärkten Kunststoffs, bei dem die Verstärkungsfasern diskontinuierlich und zufällig in zwei Dimensionen angeordnet sind.
2 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, dass das Formmaterial zu einem Formkörper geworden ist.
3 ist eine schematische Darstellung eines Formkörpers vor und nach der Verteilung.
4 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, dass das Innere eines Formmaterials zu einem äußeren Umfang des ursprünglich angeordneten Formmaterials fließt, wenn Kaltpressen durchgeführt wird.
5A ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Formmaterial in einer Form angeordnet ist und die obere Form abgesenkt wird (ohne Anpressdruck anzulegen).
5B ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die obere Form geschlossen ist und einen Druck auf das Formmaterial ausübt.
6A ist ein Bild der Oberfläche eines faserverstärkten Kunststoffs, das mit Ringbeleuchtung aufgenommen wurde.
6B ist ein Bild der Oberfläche eines faserverstärkten Kunststoffs, das mit einer Kuppelbeleuchtung aufgenommen wurde.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
[Verstärkungsfaser]
1. Typ
Der faserverstärkte Kunststoff der vorliegenden Erfindung enthält Verstärkungsfasern. Die Verstärkungsfasern sind nicht besonders begrenzt, aber es ist vorzugsweise eine oder mehrere Verstärkungsfasern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Bor-Fasern und Basaltfasern.
Wenn Kohlenstofffasern auf PAN-Basis als Verstärkungsfasern verwendet werden, liegt ihr Zugmodul vorzugsweise in einem Bereich von 100 GPa bis 600 GPa, bevorzugterer in einem Bereich von 200 GPa bis 500 GPa und noch bevorzugter in einem Bereich von 230 GPa bis 450 GPa. Die Zugfestigkeit liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2000 MPa bis 6000 MPa, und noch bevorzugter in einem Bereich von 3000 MPa bis 6000 MPa.
2. Diskontinuierliche Faser
Die Verstärkungsfasern umfassen vorzugsweise diskontinuierliche Fasern. Wenn diskontinuierliche Fasern verwendet werden, verbessert sich die Formbarkeit im Vergleich zu einem faserverstärkten Kunststoff, der nur kontinuierliche Fasern verwendet, und es wird einfach, einen Formkörper mit einer komplizierten Form herzustellen.
3. Gewichtsdurchschnitt-Faserlänge der Verstärkungsfasern
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Verstärkungsfasern können diskontinuierliche Verstärkungsfasern sein, und die Gewichtsdurchschnitt-Faserlänge kann 1 mm bis 100 mm betragen. Die Gewichtsdurchschnitt-Faserlänge der diskontinuierlichen Verstärkungsfasern beträgt vorzugsweise 3 mm bis 80 mm und noch bevorzugter 5 mm bis 60 mm. Wenn die Gewichtsdurchschnitt-Faserlänge 100 mm oder weniger beträgt, wird die Fließfähigkeit des Formmaterial verbessert, wenn der faserverstärkte Kunststoff als Formmaterial verwendet wird, und eine gewünschte Form des Formkörpers lässt sich beispielsweise durch Formpressen leicht erreichen. Andererseits wird die mechanische Festigkeit des faserverstärkten Kunststoffs verbessert, wenn die gewichtsmittlere Faserlänge 1 mm oder mehr beträgt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können Verstärkungsfasern mit unterschiedlichen Faserlängen in Kombination verwendet werden. Mit anderen Worten, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Verstärkungsfasern können einen einzigen Spitzenwert in den Gewichtsdurchschnitt-Faserlängen aufweisen oder eine Vielzahl von Spitzenwerten.
Die durchschnittliche Faserlänge der Verstärkungsfasern kann z.B. durch Messen der Faserlängen von 100 zufällig aus dem faserverstärkten Kunststoff entnommenen Fasern in Millimetern mit einem Messschieber o. ä. und durch Berechnung der folgenden Gleichung ermittelt werden. Die durchschnittliche Faserlänge wird als gewichtsmittlere Faserlänge (Lw) gemessen. Die zahlenmäßige durchschnittliche Faserlänge (Ln) und die Gewichtsdurchschnitt-Faserlänge (Lw) werden durch die folgenden Formeln (1) und (2) bestimmt, wobei Li die Faserlänge jeder Verstärkungsfaser und j die Anzahl der gemessenen Fasern ist. $Ln = \sum Li/j$
$Lw (\sum {Li}^{2}) / (\sum Li)$
Wenn die Faserlänge konstant ist, sind die zahlenmäßige durchschnittliche Faserlänge und die gewichtsmäßige durchschnittliche Faserlänge identisch.
Die Verstärkungsfasern können aus dem faserverstärkten Kunststoff herausgelöst werden, indem der faserverstärkte Kunststoff z.B. etwa 1 Stunde lang einer Wärmebehandlung bei 500 °C unterzogen und das Polymer in einem Ofen entfernt wird.
4. Volumenanteil der Fasern
Der Faservolumenanteil Vf der Verstärkungsfasern ist nicht besonders begrenzt, beträgt aber vorzugsweise 20 % bis 70 %, noch bevorzugter 25 % bis 60 % und noch bevorzugter 30 % bis 55 %.
Der Faservolumenanteil (Vf, Einheit: Volumen-%) ist das Verhältnis des Volumens der Verstärkungsfasern zum Gesamtvolumen, das nicht nur die Verstärkungsfasern und das Matrixpolymer, sondern auch andere Zusatzstoffe und dergleichen enthält.
5. Faserdurchmesser
Wenn die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Verstärkungsfasern Kohlenstofffasern sind, liegt der Faserdurchmesser der Kohlenstofffasern vorzugsweise in einem Bereich von üblicherweise 3 um bis 50 um, bevorzugterer in einem Bereich von 4 um bis 12 um und noch bevorzugter in einem Bereich von 5 um bis 8 um, als durchschnittlicher Faserdurchmesser. Dabei bezieht sich der durchschnittliche „Faserdurchmesser“ auf den Durchmesser einer einzelnen Kohlenstofffaser. Wenn die Kohlenstofffasern in Form von Faserbündeln vorliegen, sind daher die Durchmesser der Faserbündel gemeint, die die Faserbündel bilden, und nicht die Durchmesser der Faserbündel. Der durchschnittliche Faserdurchmesser der Kohlenstofffasern kann z.B. nach einer in JIS R-7607: 2000 beschriebenen Methode gemessen werden.
Wenn die Glasfasern als Verstärkungsfasern verwendet werden, beträgt der durchschnittliche Faserdurchmesser der Glasfasern vorzugsweise 1 um bis 50 um, und noch bevorzugter 5 um bis 20 um. Wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser groß ist, ist die Imprägniereigenschaft des Polymers in die Fasern einfach, und wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser gleich oder kleiner als die Obergrenze ist, sind die Formbarkeit und die Verarbeitbarkeit gut.
6. Faserbündel
Wenn die Verstärkungsfasern diskontinuierliche Fasern sind und durch Öffnen der Faserbündel verwendet werden, können die in dem faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Verstärkungsfasern nur Einzelfilamente, nur Faserbündel oder eine Mischung aus beidem sein. Wenn die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Verstärkungsfasern die Form von Faserbündeln haben, ist die Anzahl der Einzelfasern (auch als Monofilamente oder ähnliches bezeichnet), aus denen jedes Faserbündel besteht, nicht besonders begrenzt, liegt aber normalerweise in einem Bereich von 1000 bis 0,1 Millionen. Wenn Kohlenstofffasern als Verstärkungsfasern verwendet werden, haben Kohlenstofffasern im Allgemeinen eine Faserbündelform, in der Tausende bis Zehntausende von Einzelfasern zusammengefasst sind. Wenn die Kohlenstofffasern so verwendet werden, wie sie sind, werden die verwickelten Teile der Faserbündel lokal dick, und es kann schwierig sein, ein dünnes Stoßdämpfungselement zu erhalten. Wenn Kohlenstofffasern als Verstärkungsfasern verwendet werden, ist es daher üblich, das Faserbündel zu erweitern oder zu öffnen.
Spezifischer wird es bevorzugt, ein verstärkendes Faserbündel (A), das aus einer kritischen Anzahl von Einzelfasern oder mehr besteht, die durch die folgende Formel (a) definiert sind, und andere geöffnete verstärkende Fasern (B) einzuschließen, d.h. ein Faserbündel, das aus einem monofilen Zustand oder weniger als die kritische Anzahl von Einzelfasern besteht. $Kritische Anzahl von Einzelfasern = 600 /D$
(Hier ist D ein durchschnittlicher Faserdurchmesser (µm) der Verstärkungsfasern).
Der Öffnungsgrad der Verstärkungsfasern kann innerhalb eines Zielbereichs eingestellt werden, indem die Öffnungsbedingungen der Faserbündel angepasst werden, z.B. durch Anpassung des Drucks der im Öffnungsschritt eingeblasenen Luft.
In der vorliegenden Erfindung, wenn die Verstärkungsfasern diskontinuierliche Fasern sind und die diskontinuierlichen Fasern die diskontinuierlichen Faserbündel A1 umfassen, kann die durchschnittliche Anzahl (N) der Fasern in den diskontinuierlichen Faserbündeln A1 in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs bestimmt werden, der den Zweck der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt, und ist nicht besonders begrenzt, sondern wird vorzugsweise durch die folgende Formel (b) erfüllt. $0,6 \times 10 / D^{42} < N < 6 \times 10 / D^{52}$
(Hier ist D ein durchschnittlicher Faserdurchmesser (µm) der Verstärkungsfasern)
Spezifisch, wenn es sich bei den in dem faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Verstärkungsfasern um Kohlenstofffasern mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 5 bis 7 um handelt, beträgt die kritische Anzahl der Einzelfasern 86 bis 120. Wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser der Kohlenstofffasern 5 um beträgt, liegt die durchschnittliche Anzahl (N) der Fasern in den Kohlenstofffaserbündeln bei 240 bis 24000, vorzugsweise jedoch bei 300 bis 10000 und noch bevorzugter bei 500 bis 5000. Wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser der Kohlenstofffasern 7 um beträgt, liegt die durchschnittliche Anzahl (N) der Fasern in den Kohlenstofffaserbündeln bei 122 bis 12200, vorzugsweise jedoch bei 200 bis 5000 und noch bevorzugter bei 300 bis 3000. Wenn die durchschnittliche Anzahl (N) der Fasern in den Kohlenstofffaserbündeln 0,6 × 10⁴/D² oder mehr beträgt, ist es einfach, den Volumenanteil (Vf) der Kohlenstofffasern im faserverstärkten Kunststoff zu erhöhen, und folglich lassen sich die gewünschten mechanischen Eigenschaften leicht erzielen. Wenn andererseits die durchschnittliche Anzahl (N) der Fasern in den Kohlenstofffaserbündeln 6 × 10⁵/D² oder weniger beträgt, ist es weniger wahrscheinlich, dass ein örtlich dicker Teil erzeugt wird, und es ist weniger wahrscheinlich, dass Hohlräume im faserverstärkten Kunststoff erzeugt werden.
7. Ausrichtung der Verstärkungsfasern
Beispiele für den orientierten Zustand der im faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Verstärkungsfasern sind eine unidirektionale Anordnung, bei der die Längsachsenrichtungen der Verstärkungsfasern in einer Richtung angeordnet sind, oder eine zweidimensionale Zufallsanordnung, bei der die Längsachsenrichtungen zufällig in den Richtungen des Formmaterials in der Ebene angeordnet sind.
Der orientierte Zustand der Verstärkungsfasern in der vorliegenden Erfindung kann entweder die oben beschriebene unidirektionale Anordnung oder eine zweidimensionale zufällige Anordnung sein. Darüber hinaus kann der orientierte Zustand eine unregelmäßige Anordnung (ein Anordnungszustand, in dem die Längsachsenrichtungen der Verstärkungsfasern nicht vollständig in einer Richtung angeordnet sind und nicht vollständig zufällig sind) zwischen der unidirektionalen Anordnung und der zweidimensionalen zufälligen Anordnung sein. Des Weiteren können die Verstärkungsfasern je nach Faserlänge so angeordnet werden, dass die Längsachsenrichtungen der Verstärkungsfasern in Bezug auf die Richtungen in der Ebene des faserverstärkten Kunststoffs abgewinkelt sein können. Die Verstärkungsfasern können so angeordnet sein, dass die Fasern baumwollartig verschlungen sind, oder sie können in bidirektionalen Geweben wie Leinwand- und Köpergeweben, multiaxialen Geweben, Vliesstoffen, Matten, Gestricken, geflochtenen Schnüren, Papier aus Verstärkungsfasern oder ähnlichem angeordnet sein.
Die Verstärkungsfasern in der vorliegenden Erfindung können sich in einem Zustand einer Verstärkungsfasermatte befinden. Die Verstärkungsfasermatte bezieht sich auf solche, in denen Verstärkungsfasern abgelagert oder verschlungen sind, um eine Matte zu bilden. Beispiele für eine Verstärkungsfasermatte sind eine zweidimensionale zufällige Verstärkungsfasermatte, bei der die Längsrichtungen der Verstärkungsfasern zufällig in den Ebenenrichtungen des faserverstärkten Kunststoffs angeordnet sind, oder eine dreidimensionale zufällige Verstärkungsfasermatte, bei der die Längsrichtungen der Verstärkungsfasern zufällig in jeder XYZ-Richtung angeordnet sind, indem die Verstärkungsfasern beispielsweise wie Baumwolle verschlungen werden.
Ein orientierter Zustand der zweidimensionalen zufälligen Anordnung der Verstärkungsfasern im faserverstärkten Kunststoff kann beispielsweise bestätigt werden, indem man Zugversuche in einer beliebigen Richtung des faserverstärkten Kunststoffs und in einer dazu orthogonalen Richtung durchführt, um die Zugmodule zu messen, und dann ein Verhältnis (Eδ) aus einem größeren Wert geteilt durch einen kleineren Wert der gemessenen Zugmodule berechnet. Je näher das Verhältnis der Elastizitätsmoduln bei 1 liegt, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Verstärkungsfasern in zwei Dimensionen zufällig angeordnet sind. Es wird als isotrop angesehen, wenn das Verhältnis des größeren Wertes geteilt durch den kleineren Wert der Zugmodule in zwei orthogonalen Richtungen nicht mehr als 2 beträgt. Es wird als hervorragend isotrop bewertet, wenn das Verhältnis nicht mehr als 1,3 beträgt.
Ein Verfahren zur Steuerung der Anordnung der Richtungen der Verstärkungsfasern ist nicht besonders eingeschränkt, kann aber insbesondere durch ein Verfahren zur Verwendung eines Faserbündels für die Form der Verstärkungsfasern, ein Air-Laid-Verfahren, ein Kardierverfahren und ein Papierherstellungsverfahren während der Herstellung des faserverstärkten Kunststoffs erreicht werden.
[Polymer]
Die Art des Polymers ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht besonders beschränkt, und es kann ein wärmehärtendes Polymer oder ein thermoplastisches Polymer verwendet werden. Wenn ein wärmehärtendes Polymer verwendet wird, ist das Polymer vorzugsweise ein ungesättigtes Polyesterpolymer, ein Vinylesterpolymer, ein Epoxidpolymer oder ein Phenolpolymer.
Es kann eine Art von Polymer allein oder eine Kombination von zwei oder mehr Polymerarten verwendet werden.
[Blattförmige Formverbindung]
Der faserverstärkte Kunststoff der vorliegenden Erfindung kann durch Formen einer Sheet Molding Compound (manchmal auch als SMC bezeichnet) unter Verwendung von Verstärkungsfasern hergestellt werden. Da die Sheet Molding Compound eine hohe Formbarkeit aufweist, kann sie auch in einer komplizierten Form, wie z.B. einem Batteriefach oder einer Batterieabdeckung, leicht geformt werden.
Als faserverstärkter Kunststoff unter Verwendung der Sheet Molding Compound (SMC) kann eine Sheet Molding Compound von Continental Structural Plastics Ltd. (manchmal abgekürzt als CSP) verwendet werden.
[Sonstige Agentien]
Das faserverstärkte Polymer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann Zusatzstoffe wie verschiedene faserhaltige Füllstoffe wie organische Fasern oder anorganische Fasern oder nicht-faserhaltige Füllstoffe, Flammschutzmittel, UV-beständige Mittel, Stabilisatoren, Formtrennmittel, Pigmente, Weichmacher und Tenside enthalten.
Wenn das wärmehärtende Polymer verwendet wird, kann es ein Verdickungsmittel, ein Härtungsmittel, einen Polymerisationsinitiator, einen Polymerisationsinhibitor oder ähnliches enthalten. Eine Art von Zusatzstoff kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr Arten von Zusatzstoffen in Kombination verwendet werden.
[Verfahren zur individuellen Erkennung]
Ein Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte 101, 201 und 301.
Schritt 101: Erfassen von Identifizierungsinformationen eines faserverstärkten Kunststoffs im Voraus, um ein Identifizierungsinformationsbild P1 eines faserverstärkten Kunststoffs zu erfassen, und Erstellen einer Datenbank, in der das Identifizierungsinformationsbild P1 in Verbindung mit Informationen über ein Produkt des faserverstärkten Kunststoffs gespeichert ist;
Schritt 201: Erfassen von Identifizierungsinformationen und eines Identifizierungsinformationsbildes P2 eines faserverstärkten Kunststoffs nach Schritt 101;
Schritt 301: Durchführung einer individuellen Erkennung des faserverstärkten Kunststoffs durch Abgleich des erfassten Identifizierungsinformationsbildes P2 mit dem in der Datenbank gespeicherten Identifizierungsinformationsbild P1,
wobei ein Polymer M1, das in einem Produkt aus faserverstärktem Kunststoff in Schritt 101 enthalten ist, ein größeres zahlenmittleres Molekulargewicht aufweist als ein Polymer M2, das in einem Produkt aus faserverstärktem Kunststoff in Schritt 201 enthalten ist.
Schritt 101 ist ein Schritt des Erfassens von Identifizierungsinformationen im Voraus, um ein Identifizierungsinformationsbild P1 des faserverstärkten Kunststoffs zu erfassen, und des Erstellens einer Datenbank, in der das Identifizierungsinformationsbild P1 in Verbindung mit Informationen über ein Produkt aus dem faserverstärkten Kunststoff gespeichert wird. Vorzugsweise ist der Schritt ein Schritt des Erfassens von Identifizierungsinformationen im Voraus, um ein Identifizierungsinformationsbild P1 des faserverstärkten Kunststoffs zu erfassen, und des Erstellens der Datenbank, in der das Identifizierungsinformationsbild P1 in Verbindung mit Informationen über ein Produkt aus faserverstärktem Kunststoff gespeichert wird.
Die Identifizierungsinformation des faserverstärkten Kunststoffs ist vorzugsweise ein Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs.
Die Identifizierungsinformation des faserverstärkten Kunststoffs ist vorzugsweise ein Bild, das durch Aufnahme einer Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs gewonnen wird.
Die Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs werden im Voraus in Schritt 101 erfasst. Wenn die Identifizierungsinformation das Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs ist, das durch Erfassen der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs erhalten wird, kann das Erfassen selbst von demjenigen durchgeführt werden, der Schritt 101 durchführt, oder von einem anderen als demjenigen, der Schritt 101 durchführt.
Schritt 101 ist auch ein Schritt des Erstellens der Datenbank mit n Datensätzen, in denen Identifizierungsinformationsbilder von faserverstärkten Kunststoffen in einer bestimmten Charge mit den faserverstärkten Kunststoffen mit Identifizierungsinformationen der Charge (Charge 1 bis n; und P1 bis Pn) verbunden sind. In Schritt 101 ist die Produktinformation des faserverstärkten Kunststoffs eindeutig.
Andererseits sind die Identifikationsdaten des faserverstärkten Kunststoffs in Schritt 201 unbekannt. Dies liegt daran, dass er auf dem Markt vertrieben wurde, usw. Ein Identifizierungsinformationsbild P2 wird durch Erfassen von Identifizierungsinformationen des unbekannten faserverstärkten Kunststoffs in Schritt 201 erfasst, und das Identifizierungsinformationsbild P2 wird in Schritt 301 mit dem Identifizierungsinformationsbild in der Datenbank abgeglichen. Wenn das Identifikationsbild in der Datenbank registriert ist, ist es möglich, die Produktinformationen des unbekannten faserverstärkten Kunststoffs abzufragen.
Verfahren zur individuellen Erkennung: Schritt 101
1. Das Bild der Identifizierungsinformationen P1 wird durch die Aufnahme der Identifizierungsinformationen des zu erkennenden faserverstärkten Kunststoffs selbst erfasst.
Eine Aufnahmevorrichtung für die Aufnahme ist nicht besonders beschränkt, sondern ist zum Beispiel eine Digitalkamera mit angesetztem Objektiv. Die Aufnahmevorrichtung erfasst die Identifizierungsinformationen des erfassten faserverstärkten Kunststoffs als elektronische Daten des digitalen Bildes und sendet die Identifizierungsinformationen als Bilddaten an einen Computer. Die Erfassungsvorrichtung wird beispielsweise so eingestellt, dass die Erfassungsvorrichtung auf die Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs gerichtet ist und die gesamten Identifizierungsinformationen erfasst. Die Identifikationsdaten des faserverstärkten Kunststoffs können genau erfasst werden, indem: die Positionen des Produkts, der Umgebungslichtquelle und der Kamera justiert werden; und indem ein Polarisationsfilter, der das in das Objektiv eintretende Licht linear polarisiert, beispielsweise an der Spitze des Objektivs der Aufnahmevorrichtung angebracht wird, um übermäßiges Licht und Blendung zu verhindern, die auf der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs reflektiert werden. Es kann ein bekannter Computer verwendet werden.
Beim Aufnehmen der Identifikationsdaten des faserverstärkten Kunststoffs kann eine Beleuchtung verwendet werden.
Beispiele für die Beleuchtung sind zeilenförmige Beleuchtung, natürliches Licht (Sonnenlicht), kuppelförmige Beleuchtung (diffuses Licht), ringförmige Beleuchtung und Mehrwinkelbeleuchtung (Kombination von Ringlichtern aus verschiedenen Richtungen), wobei die zeilenförmige Beleuchtung oder die kuppelförmige Beleuchtung vorzuziehen ist, und die kuppelförmige Beleuchtung besonders bevorzugt wird. Die Zeilenscan-Beleuchtung kann nur aus einer Richtung erfolgen. Das Bild kann von einer Position mit gleichmäßiger Reflexion oder von einer gegenüber der Position mit gleichmäßiger Reflexion leicht verschobenen Position aufgenommen werden. Wenn das Bild wegen starker Reflexion oder ähnlichem bei ringförmiger Beleuchtung oder Mehrwinkel-Beleuchtung nicht aufgenommen werden kann, können Fotos kombiniert werden.
Da sich die erhaltenen Bilder voneinander unterscheiden können, wenn der faserverstärkte Kunststoff gedreht wird, ist es besser, jedes Mal Bilder aus derselben Richtung aufzunehmen.
2. Identifizierungsinformationen und Identifizierungsinformations-Bild
Vorzugsweise ist die Identifizierungsinformation des faserverstärkten Kunststoffs beispielsweise ein Muster der Verstärkungsfasern, das auf der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs selbst zu sehen ist, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist. Mit anderen Worten kann das Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs selbst das Identifizierungsinformations-Bild P1 sein. Da die individuelle Authentifizierung der vorliegenden Erfindung auch als eine industrielle Version der Fingerabdruck-Authentifizierung bezeichnet werden kann, entspricht die Erfassung eines Oberflächenbildes des faserverstärkten Kunststoffs der Erfassung eines Fingerabdrucks.
Vorzugsweise sind die diskontinuierlichen Fasern zufällig auf den Oberflächen des faserverstärkten Kunststoffs angeordnet, und die Identifizierungsinformationen werden aus den zufällig angeordneten diskontinuierlichen Fasern gewonnen. Beispielsweise sind die Verstärkungsfasern in dem in 1 dargestellten faserverstärkten Kunststoff diskontinuierliche Fasern, die zufällig in zwei Dimensionen angeordnet sind. Eine solche Fasermorphologie ist bei jedem Produkt unterschiedlich, selbst bei Produkten derselben Marke. Insbesondere können Merkmale wie Positionen, Richtungen, Dicken und Längen der Faserbündel als Identifizierungsinformationen verwendet werden, da ein Unterschied zwischen den einzelnen Produkten besteht.
Die diskontinuierlichen Fasern umfassen ein diskontinuierliches Faserbündel A1, und die Fläche des diskontinuierlichen Faserbündels A1 beträgt vorzugsweise 2000 mm² oder mehr, bevorzugterer 4000 mm² oder mehr und noch bevorzugter 8000 mm² oder mehr des aufgenommenen Identifizierungsinformations-Bildes P1.
Vorzugsweise werden die Identifizierungsdaten des faserverstärkten Kunststoffs in einem Bereich von z.B. 400 mm × 400 mm als Identifizierungsdaten erfasst. Dieser Bereich umfasst die erforderliche Fläche oder mehr der identifizierbaren diskontinuierlichen Faserbündel A1. Diese Informationen können verarbeitet und in einer Datenbank gespeichert werden.
Das Identifizierungsinformations-Bild kann aus beliebigen zerstörungsfreien Prüfdaten bestehen und ist nicht unbedingt auf ein Beobachtungsmuster auf einer Oberfläche beschränkt. Insbesondere umfasst das Identifizierungsinformations-Bild Bilder, die von einem Röntgengerät, einem γ-Röntgengerät, einem Ultraschallgerät, einem Millimeterwellengerät, einem Mikrowellengerät, einem Überstromgerät, einer Thermografie oder ähnlichem erfasst werden. Außerdem sind die Daten der zerstörungsfreien Prüfung nicht auf ein zweidimensionales Bild beschränkt, sondern können auch als dreidimensionale Daten konfiguriert werden.
3. Produktinformation
Die Produktinformationen umfassen vorzugsweise mindestens eine Faserlänge, einen Faservolumenanteil, eine Fasermarke, eine Polymermarke, ein Herstellungsdatum, eine Herstellungszeit oder eine Produktseriennummer. Das Herstellungsdatum und die Herstellungszeit sowie die Produktseriennummer sind mit separat gespeicherten Produktionsprozessdaten, Inspektionsdaten, Transportdaten und Daten zur Verkaufshistorie des Produkts verknüpft. Vorzugsweise wird ein Rückverfolgbarkeitssystem verwendet, das alle Daten zu den einzelnen Produkten extrahieren kann.
4. Datenbank
Die Datenbank wird erstellt durch: Erfassen eines Identifizierungsinformations-Bilds P1; und Speichern von Produktinformationen des faserverstärkten Kunststoffs, die dem erfassten Bild entsprechen, in Verbindung mit dem Bild. Die Datenbank ist eine Datenbank, in der die Identifizierungsinformationen einer Vielzahl von faserverstärkten Kunststoffen und die den Identifizierungsinformationen entsprechenden Produktinformationen in Verbindung miteinander gespeichert sind. Vorzugsweise wird die Datenbank in einer Speichereinheit des Computers gespeichert.
5. faserverstärkter Kunststoff als Formmaterial
Der faserverstärkte Kunststoff in Schritt 101 ist vorzugsweise ein Formmaterial. Vorzugsweise wird das Formmaterial durch Formpressen zu einem Formkörper geformt, wobei das Formpressen vorzugsweise durch Kaltpressen unter Verwendung einer Form mit einer oberen und einer unteren Form erfolgt.
Verfahren zur individuellen Erkennung: Schritt 201
1. Erfassung des Identifizierungsinformations-Bilds P2
Schritt 201 ist ein Schritt zur erneuten Erfassung der Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs nach Schritt 101, um das Identifizierungsinformations-Bild P2 zu erfassen. Die Erfassungsvorrichtung kann dieselbe sein wie in Schritt 101.
Die Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs werden in Schritt 102 erfasst. Wenn die Identifizierungsinformation das Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs ist, das durch Erfassen der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs erhalten wird, kann das Erfassen selbst von demjenigen durchgeführt werden, der Schritt 102 durchführt, oder von einem anderen als demjenigen, der Schritt 102 durchführt.
2. Faserverstärkter Kunststoff als Formkörper
Der faserverstärkte Kunststoff in Schritt 201 ist vorzugsweise ein Formkörper, und der Formkörper wird vorzugsweise durch Formpressen eines Formmaterials hergestellt.
3. Identifizierungsinformationen in faserverstärktem Kunststoff
Das Formpressen erfolgt vorzugsweise im Kaltpressverfahren unter Verwendung einer Form, die eine obere Form und eine untere Form umfasst, und die Identifizierungsinformation ist vorzugsweise ein Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs auf einer Seite, die mit der unteren Form in Kontakt ist. Es ist jedoch nicht immer notwendig, den gesamten faserverstärkten Kunststoff auf der Seite zu aufzunehmen, die mit der unteren Form in Kontakt ist.
Beim Kaltpressen hat die Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs auf der Seite, die mit der unteren Form in Berührung kommt, eine geringe Fließfähigkeit oder ist während des Formens nicht fließfähig. Diese Tendenz tritt insbesondere dann auf, wenn das Polymer des faserverstärkten Kunststoffs ein thermoplastisches Polymer ist. Beim Kaltpressen eines faserverstärkten Kunststoffs (Formmaterial), dessen Polymer ein thermoplastisches Polymer ist, wird das thermoplastische Polymer auf der Oberfläche des Formmaterials in dem Moment verfestigt, in dem das erwärmte Formmaterial mit der unteren Form in Kontakt kommt, um einen nicht fließenden Bereich zu bilden, da die Form eine Plastifizierungstemperatur oder eine niedrigere aufweist. Wenn der faserverstärkte Kunststoff auf die untere Form gelegt wird, ist eine Oberfläche, die anfangs mit der unteren Form in Kontakt ist, beispielsweise durch das Bezugszeichen 403 in 4 gekennzeichnet. Das Bezugszeichen 401 in 4 bezeichnet eine untere Form, und das Bezugszeichen 402 in 4 bezeichnet eine obere Form. Das Innere des Formmaterial wird auch nach dem Einlegen in die untere Form auf einer Plastifizierungstemperatur oder höher gehalten. Wenn die obere Form abgesenkt und ein Pressdruck auf das Formmaterial ausgeübt wird, fließt der darin befindliche faserverstärkte Kunststoff aus des Formmaterials heraus (z.B. 404 in 4). Durch dieses Ausfließen bildet sich in einem äußeren Randbereich einer Fläche, an der das Formmaterial zuerst mit der unteren Form in Kontakt kommt, ein fließender Bereich.
Ein ähnlicher Zustand ist in den 5A und 5B dargestellt. 5A ist ein Zustand, in dem das Formmaterial in einer Form angeordnet ist, und 5B ist ein Zustand, in dem ein Pressdruck auf das Formmaterial ausgeübt wird. Wenn also das Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs auf der Seite, die mit der unteren Form in Kontakt ist, als Identifizierungsinformation in Schritt 201 verwendet wird, ist die Identifizierungsinformation vorzugsweise in dem nicht fließenden Bereich oder dem schwach fließenden Bereich vorhanden. Vorzugsweise liegt das Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs auf der mit der Unterform in Kontakt stehenden Seite im nichtfließenden Bereich vor. Wenn die Identifizierungsinformationen in diesem Bereich vorhanden sind, sind die Fasermorphologien im Identifizierungsinformationsbild P1 und im Identifizierungsinformationsbild P2 im Wesentlichen identisch, und die Zuordnung in Schritt 301 wird einfach.
4. Identifizierung während des Herstellungsprozesses
Der in Schritt 201 erfasste faserverstärkte Kunststoff ist vorzugsweise ein in Schritt 101 hergestellter und anschließend formgepresster Formkörper. Das heißt, der Formstoff mit dem Bezugszeichen 201 in 2 kann ein Ziel für die Erfassung in Schritt 101 sein, und der Formkörper 202 nach dem Formen kann ein Ziel für die Erfassung in Schritt 201 sein. Die Bilderfassung in den Schritten 101 und 201 kann an einem Herstellungsort des Formmaterials bzw. an einem Herstellungsort des Formkörpers durchgeführt werden, so dass der faserverstärkte Kunststoff als Formmaterial und der faserverstärkte Kunststoff als Formkörper einzeln authentifiziert werden können.
Konventionell wird ein QR-Code (eingetragene Marke) auf die Oberfläche eines faserverstärkten Kunststoffs durch LaserMarkierung gedruckt, wie es z.B. in der in Patentliteratur 1 beschriebenen Erfindung der Fall ist, und eine individuelle Authentifizierung wird durch das Lesen des QR-Codes mit einem Scanner durchgeführt. Der QR-Code (eingetragene Marke) enthält die Produktinformation des faserverstärkten Kunststoffs. Für die in Patentliteratur 1 beschriebene Lasermarkierung ist jedoch ein teures spezielles Markierungsgerät erforderlich. Da außerdem eine Markierungsspur (z.B. ein QR-Code (eingetragene Marke)) auf einem Teil des Produkts zurückbleibt, ist die Anwendung für Produkte, die ein bestimmtes Aussehen erfordern, schwierig. Außerdem wird bei der Verwendung eines Formmaterials, bei der ein thermoplastisches Polymer für den faserverstärkten Kunststoff verwendet wird, das Polymer in einem Formgebungsschritt erhitzt, und die Markierung verschwindet. Das heißt, die Produktinformation, die am Herstellungsort des Formmaterials angebracht wurde, muss am Herstellungsort des Formkörpers erneut angebracht werden. Da das Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff in der vorliegenden Erfindung auf den eindeutigen Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs beruht, erfordert das Verfahren keine teure spezielle Markierungsvorrichtung und kein Verfahren zur Identifikation und keine Ausrüstung dafür. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die Produktinformation, die mit dem Formmaterial verbunden ist, während des Herstellungsprozesses des Formkörpers erneut anzubringen.
5. Verteilung von faserverstärktem Kunststoff
Der in Schritt 201 abgebildete faserverstärkte Kunststoff kann einer sein, der in Schritt 101 hergestellt, versandt und auf dem Markt vertrieben wird. Der faserverstärkte Kunststoff in der vorliegenden Erfindung kann in Automobilkomponenten und dergleichen verwendet werden. Das heißt, dass der Formkörper des Bezugszeichens 301 in 3 ein Abbildungsziel in Schritt 101 sein kann, und der Formkörper 302 nach dem Fließen ein Abbildungsziel in Schritt 201 sein kann.
Es ist vorzuziehen, die Identifizierungsinformationen an einer bestimmten Stelle aufzubewahren, die im Gebrauchszustand, wenn der faserverstärkte Kunststoff auf dem Markt vertrieben wird, nicht beschädigt wird, z.B. durch Reibung oder Zusammenstöße mit anderen Teilen. Wenn eine Beschädigung der Oberfläche so weit wie möglich vermieden werden kann, kann die Identifizierungsinformation über einen langen Zeitraum, z.B. bis zum Ausrangieren des Produkts, eindeutig gesichert werden.
Verfahren zur Einzelerkennung: Schritt 301
In Schritt 301 wird eine individuelle Erkennung des faserverstärkten Kunststoffs durchgeführt, indem das erfasste Identifizierungsinformationsbild P2 mit dem in der Datenbank gespeicherten Identifizierungsinformationsbild P1 verglichen wird.
1. Zusammenstellung
Der Abgleich zwischen dem Identifizierungsinformationsbild P2 und den in der Datenbank gespeicherten Identifizierungsinformationen P1 kann z.B. durch einen Computer realisiert werden. Der Computer hat zum Beispiel eine bekannte Computerkonfiguration, enthält eine Zentraleinheit, einen Speicher und eine Speichereinheit und arbeitet auf Basis eines Programms, das im Voraus in der Speichereinheit gespeichert wurde. Eine Erfassungsvorrichtung, eine Eingabeeinheit für einen Benutzer zur Durchführung einer Eingabeoperation und eine Ausgabeeinheit zur Anzeige eines durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Bildes und einer Benutzerschnittstelle des Systems auf einem Bildschirm sind mit dem Computer verbunden, so dass eine Datenkommunikation durchgeführt werden kann. Die Eingabe in den Computer kann z.B. ein Zeigegerät wie eine Maus oder eine Tastatur sein. Die Ausgabeeinheit kann beispielsweise eine Vorrichtung sein, die nur eine Bildschirmanzeigefunktion hat, wie z.B. ein Display, oder eine Übertragungsvorrichtung, die ein Erkennungsergebnis oder ähnliches an eine Peripherievorrichtung wie einen anderen Computer oder einen Drucker überträgt.
Der Abgleich ist ein Verfahren zum Erkennen und Identifizieren des faserverstärkten Kunststoffs, der von der Erfassungsvorrichtung erfasst wurde, indem das Identifizierungsinformationsbild P2, das durch die Erfassung mit der Erfassungsvorrichtung erfasst wurde, und das in der Datenbank gespeicherte Identifizierungsinformationsbild P1 abgeglichen werden. Das Bildabgleichsmittel nutzt bekannte Bilderkennungstechnologie wie den merkmalsbasierten Abgleich, der durchführt: Vorverarbeitung, die Bildrauschen entfernt und Bildmerkmale durch Mittelwertbildung der Helligkeit hervorhebt, Farbtonumwandlung, Kantendetektion, verschiedene Filter wie Gauß-, Öffnungs- und Schließfilter und semantische Segmentierung unter Verwendung von Methoden wie Faltungsneuronalnetze;
gefolgt von der Extraktion von für individuelle Produkte spezifischen Merkmalen in einem Merkmalspunktextraktionsverfahren wie Oriented-BRIEF, Accelerated KAZE und Merkmal-ausBeschleunigtem-Segment-Test; und Spezifizierung des Bildpaares mit dem höchsten Übereinstimmungsgrad zur Identifizierung des faserverstärkten Kunststoffs. Das Bildabgleichsmittel sucht nach einem in der Datenbank gespeicherten Identifizierungsinformationsbild P1, das vollständig oder im Wesentlichen mit dem Identifizierungsinformationsbild P2 von der Erfassungsvorrichtung übereinstimmt, und identifiziert den faserverstärkten Kunststoff.
Die Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs beinhalten beispielsweise eine Form und eine Anordnung der Faserbündel, die auf der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs beobachtet werden. Konturinformationen (Länge, Dicke, Winkel und Krümmung) jedes Faserbündels, ausgedrückt durch einen Luminanzgradienten, werden als Merkmalspunkt aus einem Differenzbild zwischen dem Identifikationsbild und einem Bild extrahiert, nachdem ein Gauß-Filter mit unterschiedlicher Glättungsskala oder ein nichtlinearer Diffusionsfilter auf das Identifikationsbild angewendet wurde. Des Weiteren werden Dominanzrichtungsvektoren, die für jeden Merkmalspunkt einzigartig sind, und 64-dimensionale Luminanzgradientenvektoren aus den Luminanzgradienteninformationen der Pixel um jeden Merkmalspunkt herum berechnet, und diese werden als Merkmale für jeden Merkmalspunkt beschrieben. Nach der Korrektur des Einflusses der Bilddrehung, der Beleuchtungsstärke und der Maßstabsänderung anhand der Merkmale wird die Positionsbeziehung zwischen den Merkmalspunkten verglichen und der Grad der Übereinstimmung der Bilder berechnet. Daher ist ein Faserbündel mit einer vorbestimmten Fläche oder mehr als Identifizierungsinformation erforderlich, um eine hochgenaue Identifikation durchzuführen.
Wenn es mehrere Stücke von Identifikationsbildinformationen P1 mit ähnlichem Übereinstimmungsgrad wie die Identifikationsbildinformationen P1 mit dem höchsten Übereinstimmungsgrad gibt, werden mehrere faserverstärkte Kunststoffkandidaten als Erkennungsergebnisse in der ersten Stufe festgelegt. Als nächstes kann eine zusätzliche Erkennungseinheit zur zusätzlichen Identifizierung des faserverstärkten Kunststoffs mit verschiedenen Elementen vorgesehen werden, aber der Abgleich wird grundsätzlich vorzugsweise so durchgeführt, dass Bilddaten, die vollständig mit dem Identifizierungsinformationsbild des faserverstärkten Kunststoffs übereinstimmen, abgeglichen werden.
Wenn es jedoch Bilddaten gibt, die dem höchsten Übereinstimmungsgrad ähnlich sind, kann eine Konfiguration angenommen werden, bei der eine Vielzahl von Kandidaten in der ersten Stufe als Erkennungsergebnisse aus den Identifikationsbildinformationen P2 festgelegt werden, und dann wird ein Kandidat zusätzlich durch ein anderes Element wie die Benutzereingabe mit der zusätzlichen Erkennungseinheit identifiziert.
Faserverstärkter Kunststoff: Formmaterial und Formkörper
In jedem der Schritte 101 und 201 kann der faserverstärkte Kunststoff, der einer individuellen Erkennung unterzogen werden soll, ein Material (im Folgenden manchmal als Formmaterial bezeichnet) sein, bevor er zu einer dreidimensionalen Form geformt wird, oder er kann ein Formkörper mit einer dreidimensionalen Form sein, die durch Formen eines Formmaterials erhalten wird. Das Formmaterial ist ein Material zur Herstellung eines Formkörpers. Das Formmaterial wird zu einem Formkörper geformt. Daher hat das Formmaterial vorzugsweise die Form einer flachen Platte. Andererseits ist der Formkörper vorzugsweise geformt und weist eine dreidimensionale Form auf. Die Formgebung erfolgt vorzugsweise durch Formpressen, was später beschrieben wird.
Der faserverstärkte Kunststoff, der in Schritt 101 vorab erfasst wird, ist jedoch vorzugsweise ein Formmaterial. Noch bevorzugter ist der später in Schritt 201 zu erfassende faserverstärkte Kunststoff ein Formkörper, und der Formkörper wird durch Formpressen des Formmaterials erhalten.
Formpressen
Zum Formen des Formmaterials können verschiedene Formgebungsverfahren verwendet werden, vorzugsweise wird das Formmaterial jedoch durch Erhitzen und Druckbeaufschlagung geformt. Als Formgebungsverfahren wird vorzugsweise ein sogenanntes Formpressverfahren wie das Kaltpressen oder das Heißpressen verwendet.
1. Kaltpressen von Formteilen
Wenn das im faserverstärkten Kunststoff enthaltene Polymer ein thermoplastisches Polymer ist, ist das Formpressen durch Kaltpressen besonders vorzuziehen. Beim Kaltpressen wird beispielsweise ein auf eine erste vorgegebene Temperatur erwärmtes Formmaterial in eine auf eine zweite vorgegebene Temperatur eingestellte Form eingelegt, und dann wird das Formmaterial unter Druck gesetzt und abgekühlt.
Insbesondere in dem Fall, in dem das Polymer, das das Formmaterial bildet, ein thermoplastisches Polymer ist und das thermoplastische Polymer kristallin ist, ist die erste vorbestimmte Temperatur gleich oder höher als der Schmelzpunkt und die zweite eingestellte Temperatur ist niedriger als der Schmelzpunkt. Wenn das thermoplastische Polymer amorph ist, ist die erste vorgegebene Temperatur gleich oder höher als die Glasübergangstemperatur, und die zweite vorgegebene Temperatur ist niedriger als die Glasübergangstemperatur.
Das heißt, das Kaltpressverfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte A-1) bis A-2).
A-1) Ein Schritt des Erwärmens des Formmaterials auf eine Temperatur von: gleich oder höher als ein Schmelzpunkt, aber gleich oder niedriger als eine Zersetzungstemperatur, wenn das thermoplastische Polymer kristallin ist; oder gleich oder höher als eine Glasübergangstemperatur, aber gleich oder niedriger als eine Zersetzungstemperatur, wenn das thermoplastische Polymer amorph ist.
A-2) Ein Schritt des Einbringens des in A-1) erwärmten Formmaterials in eine Form, die auf eine Temperatur eingestellt ist, die niedriger ist als der Schmelzpunkt, wenn das thermoplastische Polymer kristallin ist, oder niedriger als die Glasübergangstemperatur, wenn das thermoplastische Polymer amorph ist, und des Unter-Druck-Setzens des Formmaterials.
Mit der Durchführung dieser Schritte kann das Formen des Formmaterials abgeschlossen werden.
Wenn das Formmaterial in eine Form eingefüllt wird, kann ein Blatt des Formmaterials oder eine Vielzahl von Blättern des Formmaterials in Übereinstimmung mit der Plattendicke des zu formenden Körpers verwendet werden. Wenn mehrere Schichten des Formmaterials verwendet werden, können die mehreren Schichten im Voraus laminiert und das Laminat erhitzt werden; oder die erhitzten Schichten des Formmaterials können laminiert werden und dann kann das Laminat in eine Form gefüllt werden; oder die erhitzten Schichten des Formmaterials können nacheinander in einer Form laminiert werden. Je kleiner der Unterschied zwischen der Temperatur des untersten Formmaterials und der Temperatur des obersten Formmaterials ist, desto besser ist es für das Laminat. Unter diesem Gesichtspunkt ist es vorzuziehen, die Platten vor dem Einlegen in die Form zu laminieren. Für das Pressen in A-1) kann z.B. eine Form, eine Quetschwalze o.ä. verwendet werden. Jeder der oben genannten Schritte muss in der oben genannten Reihenfolge durchgeführt werden, aber ein anderer Schritt oder die anderen Schritte können zwischen den Schritten eingeschlossen werden. Der/die andere(n) Schritt(e) umfasst/umfassen beispielsweise einen Formgebungsschritt, bei dem das Formmaterial in eine Form eines Hohlraums der Form in Schritt A-2) vor Schritt A-2) gebracht wird, wobei eine Formgebungsform verwendet wird, die sich von der in Schritt A-2) verwendeten Form unterscheidet.
2. Heißpressen der Form
Beim Heißpressen wird beispielsweise ein Formmaterial in eine Form gefüllt, die Temperatur der Form wird auf eine erste vorgegebene Temperatur erhöht und die Form wird auf eine zweite vorgegebene Temperatur abgekühlt. Insbesondere, wenn das thermoplastische Polymer, aus dem das Formmaterial besteht, kristallin ist, ist die erste vorbestimmte Temperatur gleich oder höher als der Schmelzpunkt und die zweite vorbestimmte Temperatur ist niedriger als der Schmelzpunkt. Wenn das thermoplastische Polymer, aus dem das Formmaterial besteht, amorph ist, ist die erste vorgegebene Temperatur gleich oder höher als die Glasübergangstemperatur, und die zweite vorgegebene Temperatur ist niedriger als die Glasübergangstemperatur.
Das Heißpressverfahren umfasst vorzugsweise mindestens die folgenden Schritte B-1) bis B-4).
B-1) Schritt des Einlegens des Formmaterials in eine Form (auf eine untere Form).
B-2) Ein Schritt des Unter-Druck-Setzens des Formmaterials, während die Temperatur der Form auf eine Temperatur von: gleich oder höher als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers, aber gleich oder niedriger als die Pyrolysetemperatur, wenn das thermoplastische Polymer kristallin ist, oder auf eine Temperatur gleich oder höher als die Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Polymers und gleich oder niedriger als die Pyrolysetemperatur, wenn das thermoplastische Polymer amorph ist (erster Pressschritt), erhöht wird.
B-3) Ein oder mehrere Pressschritte, bei denen der Druck im letzten Schritt das 1,2-fache des Drucks im ersten Pressschritt oder mehr und das 100-fache des Drucks im ersten Pressschritt oder weniger beträgt (zweiter Pressschritt).
B-4) Ein Schritt der Einstellung der Temperatur der Form auf eine Temperatur von: weniger als ein Schmelzpunkt, wenn das thermoplastische Polymer kristallin ist; oder weniger als eine Glasübergangstemperatur, wenn das thermoplastische Polymer amorph ist.
Mit der Durchführung dieser Schritte kann das Formen des Formmaterials abgeschlossen werden.
3. Übliches
Die Schritte A-2) und B-3) sind Schritte des Ausübens von Druck auf das Formmaterial, um einen Formkörper mit einer gewünschten Form zu erhalten. Der Formdruck zu diesen Zeitpunkten ist nicht besonders begrenzt, liegt aber vorzugsweise so niedrig wie möglich in einem Bereich, in dem eine gewünschte Form des Formkörpers erzielt werden kann. Genauer gesagt beträgt der Formdruck vorzugsweise weniger als 30 MPa, mehr bevorzugt 20 MPa oder weniger und noch mehr bevorzugt 10 MPa oder weniger, bezogen auf die projizierte Fläche des Formhohlraums. Wenn der Formungsdruck weniger als 30 MPa beträgt, ist dies vorteilhaft, weil keine Investitions- oder Wartungskosten für die Pressmaschine erforderlich sind. Selbstverständlich können während des Formpressens verschiedene Schritte zwischen den oben genannten Schritten eingefügt werden. Zum Beispiel kann zwischen den oben genannten Schritten das Vakuumpressen eingesetzt werden, bei dem das Formpressen unter Vakuum durchgeführt wird.
Zahlenmittleres Molekulargewicht von Polymer M1 und Polymer M2
Bei der vorliegenden Erfindung hat das Polymer M1, das in dem in Schritt 101 abgebildeten faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist, ein größeres zahlenmittleres Molekulargewicht als das Polymer M2, das in dem in Schritt 201 erfassten faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist.
Das zahlenmittlere Molekulargewicht des Polymers M1 und des Polymers M2 im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise in einem Oberflächenschichtbereich des faserverstärkten Kunststoffs gemessen werden. Der Oberflächenschichtbereich ist ein Bereich von weniger als 50 um ab der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs.
1. Messung des zahlenmittleren Molekulargewichts
Eine zu messende Probe wird nach dem Kaltpressen mit einer flachen Klinge in einem Oberflächenschichtbereich des Formkörpers (oder einem zentralen Bereich des Formkörpers) geschnitten. Bei beschichtetem faserverstärktem Kunststoff wird die Beschichtung entfernt. Das zahlenmittlere Molekulargewicht kann durch Gel-Permission-Chromatographie (GPC) bestimmt werden.
2. Verringerung des Molekulargewichts im Herstellungsprozess
Wenn der in Schritt 101 erfasste faserverstärkte Kunststoff als Formmaterial verwendet wird und der faserverstärkte Kunststoff nach der Formung zu einem Formkörper in Schritt 201 erfasst wird, nimmt das Molekulargewicht des im faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Polymers ab.
Insbesondere ist im Falle der Verwendung eines Formmaterials mit Kohlenstofffasern als Verstärkungsfasern, die diskontinuierliche Kohlenstofffasern mit einer gewichtsmittleren Faserlänge von 1 mm oder mehr und 100 mm oder weniger enthält, eine Erwärmung in einem Hochtemperaturbereich (275 bis 330°C, wenn das Polymer Nylon 6 ist) erforderlich, um die Fließfähigkeit während des Formens zu verbessern.
Unter solch starken Erhitzungsbedingungen wird insbesondere das Molekulargewicht des Polyamidpolymers im Bereich der Oberflächenschicht stark verringert.
3. Verringerung des Molekulargewichts während der Verteilung
Der in Schritt 201 abgebildete faserverstärkte Kunststoff kann einer sein, der in Schritt 101 hergestellt, versandt und auf dem Markt vertrieben wird. Der faserverstärkte Kunststoff in der vorliegenden Erfindung kann in Automobilkomponenten und dergleichen verwendet werden. Wenn der faserverstärkte Kunststoff auf dem Markt vertrieben wird, ist der faserverstärkte Kunststoff im Laufe der Zeit Regen und Wind ausgesetzt, und das zahlenmittlere Molekulargewicht des im faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Polymers nimmt ab. Daher hat das Polymer M1, das in dem faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist, das im Voraus aufgenommen werden soll, ein größeres zahlenmittleres Molekulargewicht als das Polymer M2, das in dem faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist, das für eine spätere individuelle Erkennung aufgenommen werden soll.
4. Bewertung des Grades der Polymerverschlechterung
Der Grad der Verschlechterung des im faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Polymers kann nach der Durchführung der individuellen Erkennung unter Verwendung der Methode zur individuellen Erkennung bewertet werden. Die Verschlechterung des Polymers wird durch Messung des zahlenmittleren Molekulargewichts des Polymers M1 und des Polymers M2 bewertet.
Beispiel
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher beschrieben, ist aber nicht darauf beschränkt.
1. Werkstoff
1.1 Kohlefaser
Kohlenstofffaser „Tenax“ (eingetragene Marke) STS40-24K (durchschnittlicher Faserdurchmesser: 7 um, Anzahl der Einzelfasern: 24.000), hergestellt von Teijin, Ltd.
1.2 Thermoplastisches Polymer
Polyamid 6 (A1030, hergestellt von Unitika Ltd., manchmal abgekürzt als PA6)
2. Verschiedene Messungen
Jeder Wert im vorliegenden Beispiel wurde nach der folgenden Methode ermittelt.
(1) Messung des Volumenanteils (Vf) der Fasern
Aus dem faserverstärkten Kunststoff wurde eine Probe von 100 mm × 100 mm ausgeschnitten. Die Probe wurde 1 Stunde lang in einer Stickstoffatmosphäre in einem auf 550 °C erhitzten Elektroofen (FP410 von Yamato Scientific Co., Ltd.) erhitzt, um eine organische Substanz wie ein Matrixpolymer wegzubrennen.
Die Gewichte der Fasern und des Polymers wurden durch Wiegen der Proben vor und nach dem Ausbrennen ermittelt. Anschließend wurde der Volumenanteil der Fasern anhand des spezifischen Gewichts der einzelnen Komponenten berechnet. $\begin{array}{l} Volumenanteil (Vf) = 100 * Faservolumen / (Faservolumen + \\ Polymervolumen) \end{array}$
3. Messung des zahlenmittleren Molekulargewichts
Eine zu messende Probe wurde durch Schneiden einer Oberflächenschicht eines faserverstärkten Kunststoffs vor dem Kaltpressen (Formmaterial) oder nach dem Kaltpressen (Formkörper) mit einer flachen Klinge gewonnen. Für die Gewichtsprobe wurde der gesamte Bereich des Prüfkörpers von 135 mm × 65 mm mit einer flachen Klinge abgeschabt, um eine Messprobe von etwa 80 mg bis 120 mg zu erhalten.
Das Molekulargewicht wurde durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt. Bei dem Gerät handelte es sich um das HLC-8220GPC der Firma Tosoh Ltd. Als Detektor diente ein Differentialrefraktometer (RI). CF₃ COONa wurde zu Hexafluorisopropanol (HFIP) hinzugefügt, so dass das Lösungsmittel 10 mM (mol/l) betrug. Als Säulen wurden eine HFIP-LG und zwei HFIP-806M der Firma Shodex verwendet. Die Durchflussrate des Lösungsmittels betrug 0,8 ml/min, und die Probenkonzentration lag bei etwa 0,1 Gew./Vol.-%. Die Lösung wurde durch einen Filter filtriert, um unlösliche Stoffe zu entfernen, und das Filtrat wurde als Messprobe verwendet. Auf Basis der erhaltenen Elutionskurve wurde das zahlenmittlere Molekulargewicht (Mn) in Bezug auf Polymethylmethacrylat (PMMA) berechnet.
Beispiel 1
1. Vorbereitung von faserverstärktem Kunststoff für die Vor-Aufnahme
Als Kohlenstofffaser wurde eine Kohlenstofffaser „Tenax“ (eingetragenes Warenzeichen) STS40-24K (durchschnittlicher Faserdurchmesser: 7 um, Anzahl der Einzelfasern: 24.000) verwendet, die von TEIJIN LIMITED hergestellt und auf eine Faserlänge von 20 mm geschnitten wurde, und als Polymer wurde das von Unitika Ltd. hergestellte Nylon 6-Polymer A1030 verwendet. Es wurde ein Formmaterial aus der Kohlenstofffaser und dem Nylon 6-Polymer hergestellt, in dem die Kohlenstofffasern zufällig in zwei Dimensionen orientiert waren, basierend auf einem Verfahren, das in US-Patent Nr. 8,946,342 beschrieben ist. Das erhaltene Formmaterial wurde bei 2,0 MPa für 5 Minuten in einer auf 270°C erhitzten Pressmaschine erhitzt, um einen flachen faserverstärkten Kunststoff mit einer Breite von 400 mm × einer Länge von 400 mm × einer durchschnittlichen Dicke von 2,6 mm zu erhalten.
Bei der Analyse der in dem flachen faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Kohlenstofffasern betrug der Volumenanteil der Kohlenstofffasern (Vf) 35 %, die Faserlänge der Kohlenstofffasern war konstant, und die gewichtsmittlere Faserlänge betrug 20 mm.
Der flache, plattenförmige faserverstärkte Kunststoff wurde als Formmaterial verwendet, um später zu einem Formkörper geformt zu werden. Die Oberflächen der faserverstärkten Kunststoffe haben eine zweidimensionale zufällige Ausrichtung, wie in 1 gezeigt.
Insgesamt wurden 100 Platten aus faserverstärktem Kunststoff als Formmaterialien vorbereitet, und das Verfahren wird mit Schritt 101 fortgesetzt.
Zur Messung des zahlenmittleren Molekulargewichts wurden zusätzlich zwei Folien aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt. Die beiden Blätter dienten zur Messung des zahlenmittleren Molekulargewichts des Polymers M1, das in dem in Schritt 101 zu erfassenden faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist, und des Polymers M2, das in dem in Schritt 201 zu erfassenden faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist.
2. Schritt 101
Die Oberfläche des in 1 vorbereiteten faserverstärkten Kunststoffs wurde als Identifizierungsinformation verwendet, und die Oberfläche wurde mit der von SONY hergestellten RX100V aufgenommen, und die entsprechenden Produktinformationen wurden mit dem aufgenommenen Bild verknüpft, um eine Datenbank zu erstellen. Insgesamt 100 Blätter des in 1 vorbereiteten Formmaterials wurden auf ähnliche Weise erfasst, um die Datenbank zu erstellen. Die Produktinformation war eine Seriennummer, ein Herstellungsdatum und eine Herstellungszeit.
3. Formpressen
Der faserverstärkte Kunststoff (Formmaterial), von dem die Identifizierungsinformationen der Oberfläche in Schritt 101 gewonnen wurden, wurde auf 290°C erhitzt, was gleich oder höher ist als die Plastifizierungstemperatur des Polyamid 6 (thermoplastisches Polymer), wobei eine Polymerplatten-Heizvorrichtung (Modell H7GS-73408) verwendet wurde, die von NGK Kiln-tech Ltd. hergestellt wurde.
Der erwärmte faserverstärkte Kunststoff (Formmaterial) wurde auf eine auf 150 °C eingestellte Unterform einer Form mit einer lichten Weite von 400 mm × 400 mm × 2,5 mm gelegt. Zu diesem Zeitpunkt befand sich eine mit der Identifizierungsinformation versehene Oberfläche (Erfassungsfläche) des faserverstärkten Kunststoffs in Kontakt mit der unteren Form.
Die obere Form des Werkzeugs wurde abgesenkt, um das Formmaterial unter Druck zu setzen, und das Formmaterial wurde 1 Minute lang bei 20 MPa kalt gepresst. Nachdem die obere Form der Form angehoben wurde, um die Form vollständig zu öffnen, wurde der vorbereitete Formkörper aus der unteren Form entfernt und der Formkörper entnommen.
Alle faserverstärkten Kunststoffe, d.h. insgesamt 100 Platten des in 1 vorbereiteten Formmaterials, wurden kalt gepresst und als Formkörper entnommen.
4. Schritt 201
Die Identifizierungsinformationen des durch Kaltpressen hergestellten faserverstärkten Kunststoffs (Formkörpers) wurden erfasst, um ein Identifizierungsinformationsbild P2 zu erhalten. Die Identifizierungsinformation ist eine Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs (Formkörpers), die in Kontakt mit der unteren Form war.
5. Schritt 301
Das erfasste Identifizierungsinformationsbild P2 wurde mit dem in der Datenbank gespeicherten Identifizierungsinformationsbild P1 verglichen, und es wurde eine individuelle Erkennung des faserverstärkten Kunststoffs durchgeführt.
Zur Identifizierung wurden nur die Bilder mit dem höchsten Übereinstimmungsgrad herangezogen, indem Merkmale wie Position, Richtung, Dicke und Länge der Faserbündel auf der Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffs identifiziert wurden. Infolgedessen wurden 90 von 100 Bögen korrekt erkannt. Mit anderen Worten, bei der Identifizierung allein durch das System konnte ein Identifizierungsinformationsbild P1 auf Basis des Identifizierungsinformationsbildes P1 mit einer Genauigkeit von 90 % extrahiert werden (TOP-1 ACCURACY beträgt 90%).
Außerdem wurden 5 Identifizierungsinformations-Bilder P1 in absteigender Reihenfolge des Grades der Übereinstimmung mit dem Identifizierungsinformations-Bild P2 präsentiert. Das Ergebnis enthielt mit einer Wahrscheinlichkeit von 100 % das richtige Identifizierungsinformationsbild P1.
Mit anderen Worten, wenn eine Person zusätzlich eines der 5 vom System extrahierten Top-Elemente auswählt, könnte ein Identifizierungsinformationsbild P1 auf Basis des Identifizierungsinformationsbildes P1 mit einer Genauigkeit von 100 % extrahiert werden (TOP-5-AKZURATIE ist 100 %).
Zahlenmittleres Molekulargewicht von Polymer M1 und Polymer M2
Das zahlenmittlere Molekulargewicht des Polymers M1 betrug 17000, das zahlenmittlere Molekulargewicht des Polymers M2 betrug 11500. Das Polymer M1, das in dem faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist, das im Voraus erfasst werden soll, hatte ein größeres zahlenmittleres Molekulargewicht als das Polymer M2, das in dem faserverstärkten Kunststoffprodukt enthalten ist, das für eine spätere individuelle Erkennung erfasst werden soll.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Da das Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff auf der einzigartigen Erscheinungsinformation des faserverstärkten Kunststoffs basiert, erfordert die Methode keine teure spezielle Markierungsvorrichtung und kein Verfahren zur Identifizierung und Ausrüstung dafür.
Da die vorliegende Erfindung das einzigartige Muster des faserverstärkten Kunststoffs erkennt, können die Produkte auch dann individuell identifiziert werden, wenn es sich um Produkte derselben Marke handelt, und die Rückverfolgung kann nach dem Versand der Produkte erfolgen.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung (Japanische Patentanmeldung Nr. JP 2021-071135 A ), die am 20. April 2021 eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
BEZUGSZEICHENLISTE

101: Faserverstärkter Kunststoff
102: Kohlefaserbündel
201: Formmaterial (faserverstärkter Kunststoff, der in Schritt 101 aufgenommen wurde)
202: Formkörper (faserverstärkter Kunststoff, der in Schritt 201 aufgenommen wurde)
301: Formkörper (faserverstärkter Kunststoff, der in Schritt 101 aufgenommen wurde)
302: Formkörper (faserverstärkter Kunststoff, aufgenommen in Schritt 201)
401: Untere Form
402: Obere Form
403: Eine Oberfläche, die zuerst mit der unteren Form in Kontakt kommt, wenn der faserverstärkte Kunststoff in der unteren Form angeordnet ist
404: Fluss, ein Bereich, in dem das Formmaterial zu einer äußeren Peripherie eines ursprünglich angeordneten Formmaterials ausfließt
405: Formmaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/137093 A [0005]
JP 2012198848 A [0005]
JP 2019168765 A [0005]
JP 2013232069 A [0005]
US 8946342 [0117]
JP 2021071135 A [0136]

Claims

Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff, das die folgenden Schritte umfasst: Schritt 101: Erfassen von Identifizierungsinformationen eines faserverstärkten Kunststoffs im Voraus, um ein Identifizierungsinformationsbild P1 eines faserverstärkten Kunststoffs zu erfassen, und Erstellen einer Datenbank, in der das Identifizierungsinformationsbild P1 in Verbindung mit Produktinformationen des faserverstärkten Kunststoffs gespeichert ist; Schritt 201: Erfassung von Identifizierungsinformationen und eines Identifizierungsinformationsbilds P2 eines faserverstärkten Kunststoffs nach Schritt 101; Schritt 301: Durchführung einer individuellen Erkennung des faserverstärkten Kunststoffs durch Abgleich des erfassten Identifizierungsinformationsbilds P2 mit dem in der Datenbank gespeicherten Identifizierungsinformationsbild P1, wobei ein Polymer M1, das in einem Produkt aus faserverstärktem Kunststoff in Schritt 101 enthalten ist, ein größeres zahlenmittleres Molekulargewicht aufweist als ein Polymer M2, das in einem Produkt aus faserverstärktem Kunststoff in Schritt 201 enthalten ist.
Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach Anspruch 1, wobei die Produktinformation mindestens eine Faserlänge, einen Faservolumenanteil, eine Fasermarke, eine Polymermarke, ein Herstellungsdatum, eine Herstellungszeit oder eine Produktseriennummer umfasst.
Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach Anspruch 1 oder 2, wobei der faserverstärkte Kunststoff in Schritt 101 ein Formmaterial ist; und der faserverstärkte Kunststoff in Schritt 201 ein Formkörper ist, der durch Formpressen des Formmaterials erhalten wird.
Verfahren zur individuellen Erkennung nach Anspruch 3, wobei das Formpressen ein Kaltpressen unter Verwendung einer Form mit einer oberen Form und einer unteren Form ist, und die Identifizierungsinformation ein Oberflächenbild des faserverstärkten Kunststoffs auf einer Seite ist, die mit der unteren Form in Kontakt steht.
Verfahren zur individuellen Erkennung nach Anspruch 4, wobei die Identifizierungsinformation in einem nicht fließenden Bereich oder einem schwach fließenden Bereich vorhanden ist.
Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei diskontinuierliche Fasern zufällig auf Oberflächen des faserverstärkten Kunststoffs angeordnet sind, und die Identifizierungsinformationen aus den zufällig angeordneten diskontinuierlichen Fasern gewonnen werden.
Verfahren zur individuellen Erkennung nach Anspruch 6, wobei die diskontinuierlichen Fasern diskontinuierliche Faserbündel A1 umfassen, und das Bild der Identifizierungsinformation P1 2000 mm² oder mehr eines Bereichs der diskontinuierlichen Faserbündel A1 umfasst.
Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei es sich bei dem Identifizierungsinformationsbild um zerstörungsfreie Prüfdaten handelt.
Verfahren zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zur Erfassung der Identifizierungsinformationen des faserverstärkten Kunststoffs eine Zeilenbeleuchtung oder eine kuppelförmige Beleuchtung verwendet wird.
Verfahren, umfassend: Evaluierung des Verschlechterungsgrades eines in einem faserverstärkten Kunststoff enthaltenen Polymers nach Durchführung einer individuellen Erkennung unter Verwendung des Verfahrens zur individuellen Erkennung von faserverstärktem Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9.