DE69621048T2

DE69621048T2 - Verfahren zum messen der menge eines polymeren oder einer vorpolymer zusammensetzung

Info

Publication number: DE69621048T2
Application number: DE69621048T
Authority: DE
Inventors: S. Chamberlain; M. Yorkgitis
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: AU6679896A; EP0885388A1; DE69621048D1; ES2174089T3; US6037180A; KR100405074B1; JP4191248B2; WO1997033162A1; HK1016689A1; JP2000506273A; KR19990087586A; EP0885388B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Messung der Menge einer polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens.
Bei Verfahren zur Herstellung von polymeren Zusammensetzungen (z. B. Klebstoffen wie Konstruktionsklebstoffen) ist oft die Zugabe oder Vereinigung präziser Mengen prepolymer Komponenten zur Bildung dieser Zusammensetzungen insbesondere dann erforderlich, wenn diese Komponenten miteinander unter Bildung der Zusammensetzung reagieren. Vorrichtungen zum Spenden dieser Komponenten können periodisch und/oder systematisch versagen, was zur Abscheidung einer falschen Mischung der Komponenten führt. Diese Fehlfunktionen können die Qualität der resultierenden Produkte signifikant beeinflussen.
Es ist auch wünschenswert, die Menge des polymeren oder prepolymeren Materials in jedem gegebenen Volumen eines das Material enthaltenden Gegenstands messen zu können. Im Fall eines Konstruktionsklebstoffs zur Verbindung von zwei Substraten ist es beispielsweise wünschenswert, die Dicke des Klebstoffs über die gesamte Klebeverbindung messen zu können, um zu bestimmen, ob die Dicke gleichmäßig ist. Ungleichmäßigkeiten können die Qualität der Verbindung beeinflussen, wodurch bewirkt wird, dass sie unter einigen Umständen eine geringere Belastbarkeit aufweist.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Im allgemeinen macht die Erfindung ein Verfahren zur Messung der Menge einer polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens verfügbar, umfassend das Vereinigen der polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung mit einer Mehrzahl Mikroteilchen mit einem nicht ferromagnetischen oder nicht-ferrimagnetischen Kern, die mit einer Beschichtung versehen sind, die ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder leitfähig ist, wodurch eine Mischung gebildet wird, in der die Mikroteilchen im wesentlichen gleichmäßig in der Zusammensetzung dispergiert sind. Die Mikroteilchen weisen eine nachweisbare elektromagnetische Kenngröße auf, die mit der Menge der Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens korreliert. Die elektromagnetische Kenngröße der Mikroteilchen wird dann gemessen, um die Menge der Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens zu bestimmen.
Der hier verwendete Begriff "prepolymere Zusammensetzung" bezieht sich sowohl auf Zusammensetzungen, deren Molmasse nicht ausreichend hoch ist, um als polymere Zusammensetzung zu dienen (z. B. partiell polymerisierte, prepolymere Sirupe), als auch auf einzelne Reaktanden in Form von Monomeren oder Oligomeren, die mit sich selbst oder mit anderen Reaktanden unter Bildung einer polymeren Zusammensetzung reagieren.
In bevorzugten Ausführungsformen ist der Kern der Mikroteilchen aus der aus Glashohlkugeln, Glasperlen, Glasfasern, Quarzstaubteilchen, Quarzgutteilchen, Glimmerflocken, polymeren Teilchen und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt, wobei Glashohlkugeln besonders bevorzugt sind. Die Beschichtung (die im wesentlichen auf der gesamten oder auf einem Teil der Oberfläche des Kerns ausgebildet sein kann) ist vorzugsweise ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material. Beispiele für geeignete ferromagnetische oder ferrimagnetische Materialien umfassen Nickel, Cobalt, Eisen, Legierungen davon und Oxide davon. Beschichtungen aus rostfreiem Stahl sind besonders bevorzugt. Andere bevorzugte Beschichtungen umfassen elektrisch leitfähige Beschichtungen.
Die Abmessungen der Mikroteilchen weisen vorzugsweise eine größere Abmessung zwischen etwa 10 um und etwa 1 mm auf. Die mittlere Dicke der Beschichtung reicht vorzugsweise von etwa 0,1 nm bis etwa 5 um, noch mehr bevorzugt von etwa 1 nm bis etwa 200 nm. Die Menge der in der Mischung vorgesehenen Mikroteilchen liegt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,01 und 50 Vol.-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren zur Messung der Menge einer gespendeten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung z. B. in eine Reaktionsmischung eingesetzt. Gemäß dieser Ausführungsform wird die die Mikroteilchen und die prepolymere oder polymere Zusammensetzung enthaltende Mischung gespendet, während eine elektromagnetische Kenngröße der Mikroteilchen gemessen wird, um die Menge der gespendeten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung zu bestimmen.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden eine erste polymere oder prepolymere Zusammensetzung und eine zweite polymere oder prepolymere Zusammensetzung unter Bildung einer Reaktionsmischung vereinigt. Wenigstens eine der polymeren oder prepolymeren Zusammensetzungen wird mit den Mikroteilchen vereinigt, bevor die erste und die zweite polymere oder prepolymere Zusammensetzung miteinander vereinigt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die elektromagnetische Kenngröße der Mikroteilchen in der Reaktionsmischung gemessen. Die Mikroteilchen können sowohl in der ersten als auch in der zweiten polymere oder prepolymeren Zusammensetzung angeordnet werden. Die Mikroteilchen in der ersten und in der zweiten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung können voneinander verschieden sein. Eine andere Ausführungsform umfasst das Vereinigen der Mikroteilchen mit einer der polymeren oder prepolymeren Zusammensetzungen und das Messen der elektromagnetischen Kenngröße der Reaktionsmischung, um das Verhältnis der ersten und der zweiten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzungen zueinander zu bestimmen.
In einer anderen bevorzugten (z. B. für Qualitätskontrollmessungen brauchbaren) Ausführungsform wird die Mischung auf oder zwischen einem Substrat abgeschieden, und die elektromagnetische Kenngröße der Mikroteilchen wird gemessen, um die Menge der auf dem Substrat abgeschiedenen Mischung zu bestimmen. Auf diese Weise können zum Beispiel Variationen der Dicke des abgeschiedenen Materials bestimmt werden.
Ein Beispiel für eine brauchbare polymere Zusammensetzung ist eine Klebstoffzusammensetzung. Spezielle Beispiele für bevorzugte polymere Zusammensetzungen umfassen Epoxyharze (z. B. durch Basen gehärtete Epoxidharze, durch Säure gehärtete Epoxidharze und additionsgehärtete Epoxidharze), Polyurethane, Acrylate, Silicone und Phenole.
Die Erfindung macht ein preiswertes, zuverlässiges Verfahren zur Messung der Menge einer polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens mittels Mikroteilchen-"Etiketten" mit einer nachweisbaren elektromagnetischen Kenngröße verfügbar. Die Mikroteilchen sind leicht herstellbar und gewöhnlich chemisch inert und über angemessene Zeiträume stabil.
Darüber hinaus sind bestimmte Eigenschaften der Mikroteilchen denjenigen ihrer unbeschichteten Gegenstücke sehr ähnlich. Zum Beispiel verleihen metall- beschichtete Glas-Mikrokugeln im wesentlichen dasselbe rheologische Verhalten und dieselben mechanischen Eigenschaften wie ihre unbeschichteten Gegenstücke. Somit können die Mikroteilchen auf Volumenbasis praktisch eins-zu-eins durch ihre unbeschichteten Gegenstücke ersetzt werden, ohne dass die Eigenschaften der endgültigen Zusammensetzung nachteilig beeinflusst werden.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen und aus den Ansprüchen hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm des induktiven Blindwiderstands als Funktion der Beladung mit beschichteten Mikroteilchen als prozentualer Volumenanteil.
Fig. 2 ist ein Diagramm des induktiven Blindwiderstands als Funktion der Beschichtungsdicke.
Fig. 3 ist ein Diagramm der Permeabilität als Funktion der Beschichtungsdicke.
Fig. 4 ist ein Diagramm des induktiven Blindwiderstands als Funktion der Permeabilität.
Fig. 5 ist ein Eddyscope-Scan einer Aluminium-Epoxyharz-Aluminium-Struktur.
Fig. 6 ist ein Diagramm des induktiven Widerstands als Funktion der beschichteten Mikroteilchen-Beladung als prozentualer Volumenanteil.
Fig. 7 ist ein Diagramm der Kapazität als Funktion der Beladung mit beschichteten Mikroteilchen als prozentualer Volumenanteil.
Fig. 8 ist ein Eddyscope-Scan einer Kunststoffwanne.
Fig. 9 ist eine physikalische Karte der Wanne von Fig. 8, die mittels der Eddyscope-Werte erstellt wurde.
Fig. 10 ist ein Diagramm der Kapazität als Funktion der Verschiebung entlang der Breite der Wanne von Fig. 8 mit einer unter dem Diagramm dargestellten schematischen Darstellung des Querschnitts der Wanne.
Fig. 11 ist ein Eddyscope-Scan, in dem die Differenz-Messwerte angegeben sind, die mit verschiedenen Verhältnissen einer Komponente eines Klebstoffs in Mischung mit einer zweiten Komponente eines Klebstoffs erhalten wurden.
Fig. 12 ist ein Eddyscope-Scan, in dem die verschiedenen Differenz-Messwerte angegeben sind, die aus einem Volumen einer Zusammensetzung erhalten wurden, die verschiedene Beladungen beschichteter Mikroteilchen enthält.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Materialien

Die bevorzugten Mikroteilchen weisen einen nicht ferromagnetischen oder nicht- ferrimagnetischen Kern und eine Beschichtung auf, die ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder elektrisch leitfähig ist. Gewöhnlich können die Mikroteilchen eine Vielzahl Formen einschließlich im wesentlichen kugelförmiger, langgestreckter oder flacher Formen aufweisen. Die Form kann so ausgewählt werden, dass sie der entsprechenden Mischung mit einer vorgegebenen, ausgewählten Konzentration Mikroteilchen in der Mischung gewünschte Fließeigenschaften verleiht.
Die Abmessungen der Mikroteilchen können variieren, bevorzugte Mikroteilchen weisen jedoch eine Hauptabmessung von weniger als 1 cm und noch mehr bevorzugt von 10 um bis 1 mm auf. Die Beschichtung hat vorzugsweise eine mittlere Dicke zwischen etwa 1 nm und 5 um und noch mehr bevorzugt zwischen etwa 1 und 200 nm. Die Beschichtung kann die gesamte Oberfläche des nicht- metallischen Kerns bedecken, obwohl dies nicht erforderlich ist. Zum Beispiel kann die Beschichtung Inseln auf der Oberfläche des Kerns bilden, oder das Beschichtungsmaterial kann im wesentlichen die gesamte Oberfläche bedecken. Weiterhin können die Mikroteilchen mehrere Beschichtungen, partielle Beschichtungen oder Kombinationen davon mit verschiedenen Metallen aufweisen.
Geeignete Kerne umfassen Materialien, die normalerweise als Verstärkungsmittel, Viskositätsregler verwendet werden, oder andere Additive in polymeren und prepolymeren Zusammensetzungen. Beispiele umfassen Glashohlkugeln, Glasperlen, Glasfasern, Quarzstaubteilchen, Quarzgutteilchen, Glimmerflocken, polymere Teilchen und Kombinationen davon. Bevorzugte Kerne umfassen Hohlstrukturen (z. B. in Form von Hohlkugeln), um die Gesamtmenge des zur prepolymeren oder polymeren Zusammensetzung gegebenen Materials zu minimieren. Bevorzugte Glaskernmaterialien sind Glasmikrokugeln wie diejenigen, die beispielsweise von der 3M Company, Saint Paul, Minnesota, unter der Handelsbezeichnung ScotchliteTM kommerziell erhältlich sind. Bevorzugte Kernmaterialien umfassen Materialien, die bereits in den Zusammensetzungen von Interesse vorhanden sind, so dass die beschichteten Mikroteilchen die unbeschichteten Mikroteilchen in der Zusammensetzung ersetzen können. Auf diese Weise kann die Zusammensetzung markiert werden, ohne dass eine Neuformulierung der Zusammensetzung erforderlich ist, um die gewünschten rheologischen Eigenschaften zu erhalten.
Bei der Beschichtung für die Mikroteilchen kann es sich gewöhnlich um jedes beliebige ferromagnetische, ferrimagnetische oder elektrisch leitfähige Material handeln, das auf die Oberfläche des Mikroteilchen-Kerns aufgetragen werden kann. Eine bevorzugte Beschichtung sollte in den relevanten Zusammensetzungen unter den relevanten Bedingungen chemisch inert und hinsichtlich eines Zerfalls und eines Ausblutens beständig sein. Geeignete ferromagnetische Materialien umfassen Eisen, Nickel, Kobalt, eines oder mehrere dieser Metalle umfassende Legierungen und eines oder mehrere dieser Metalle umfassende Oxide. Geeignete elektrisch leitfähige Materialien umfassen geeignete Metalle, Metalllegierungen und Metallverbindungen wie Carbide, Oxide, Nitride und Silicide. Bevorzugte leitfähige Metalle zur Verwendung in Beschichtungen umfassen Kupfer, Aluminium und Silber. Das bevorzugte Material für die Beschichtung ist rostfreier Stahl, der sowohl elektrisch leitfähig als auch ferromagnetisch ist. Wenn das Beschichtungsmaterial ferromagnetisch oder ferrimagnetisch ist, kann der Kern ein elektrisch leitfähiges, nicht ferromagnetisches, nicht ferrimagnetisches Material sein, wobei die Messungen in diesem Fall von den ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Eigenschaften der Beschichtung abhängen.
Zum Beschichten des Kerns kann eine Vielzahl Techniken eingesetzt werden. Diese Techniken umfassen das Sputtern, die Abscheidung aus der Gasphase, das Elektroplattieren und das chemische Aufdampfen.
Die Mikroteilchen werden zu einer polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung gegeben, wodurch eine Mischung gebildet wird, bei der es sich um eine markierte Zusammensetzung handelt. Die Mischung umfasst vorzugsweise zwischen etwa 0,01 und SO Vol.-% Mikroteilchen und noch mehr bevorzugt zwischen etwa 0,1 und 30 Vol.-% Mikroteilchen.
Zusammen mit den Mikroteilchen kann eine weite Vielzahl prepolymerer und polymerer Zusammensetzungen verwendet werden. Bevorzugte polymere Klebstoffzusammensetzungen umfassen vernetzte Systeme wie Epoxidharze (einschließlich durch Basen gehärtete Epoxidharze, durch Säure gehärtete Epoxidharze und additionsgehärtete Epoxidharze), Polyurethane, Siliconharze, Acrylatpolymere, Polysiloxane und Phenolharze sowie Blends dieser Systemtypen. Schmelzkleber umfassen verschiedene Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyvinylacetate, Wachse mit höheren Molmassen und verwandte Copolymere und Blends. Darüber hinaus sind anwendbare Klebstoffzusammensetzungen diejenigen, die zu Folien und Bändern geformt werden. Andere brauchbare polymere Zusammensetzungen umfassen Dichtmittel, Plastisole, zum Füllen von Spalten verwendete Konstruktionspolymere und Formmaterialien, Beschichtungen, Fasern, Dichtungen, Scheiben und Laminate verschiedener Art. Die Erfindung ist auf Polymerzusammensetzungen anwendbar, die durch Extrudieren, Formpressen, Kalandrieren, Gießen und andere Verfahren in dreidimensionale Formen geformt werden.
Eine geeignete Klasse umfasst Klebstoffzusammensetzungen wie Konstruktionsklebstoffe, die (z. B. aus Diglycidylethern von Bisphenol A oder Novolak-Harzen stammende) Epoxyharze einschließen. Konstruktionsklebstoffe werden in einer Vielzahl Herstellungssituationen einschließlich einer signifikanten Verwendung in der Automobilindustrie zum Verbinden von Teilen eingesetzt, um die Notwendigkeit für das Schweißen zu vermindern. Diese Materialien, die wohlbekannt sind, werden normalerweise hergestellt, indem zwei oder mehr prepolymere Reagenzien miteinander unter Bildung eines intermediären Harzes der "Stufe B" umgesetzt werden, das anschließend unter Bildung des endgültigen Produkts weiter gehärtet wird.
Die prepolymeren und die polymeren Zusammensetzungen können verschiedene Hilfsmittel einschließlich reaktiven und nichtreaktiven Verdünnungsmitteln, Weichmachern, Härtungsmitteln und Kopplungsmitteln enthalten, die zur Verstärkung der Eigenschaften des Harzes vor oder nach dem Härten vorgesehen sind. Andere Materialien, die zur Zusammensetzung gegeben werden können, umfassen Thixotropiermittel zur Schaffung einer Fließregelung (z. B. Quarzstaub), Pigmente, Füllmittel (z. B. Talk, Siliciumdioxid, Magnesium-, Calciumsulfat, Berylliumaluminiumsilicat), Tone, Glas und Keramikteilchen (z. B. Perlen, Hohlkugeln und Fasern) und Verstärkungsmaterialien (z. B. organische und anorganische Fasern).

Verwendung

Die oben beschriebenen Mikroteilchen können in einer Vielzahl Messprotokollen verwendet werden. Die Messung der elektromagnetischen Eigenschaften der Mikroteilchen bietet ein Maß für die Zahl Mikroteilchen. Die Mikroteilchen können in einer bekannten Konzentration innerhalb der zu messenden Zusammensetzung vorhanden sein, wodurch eine quantitative Bestimmung der Zusammensetzung ermöglicht wird. Auf vergleichbare Weise können die Mikroteilchen in einer festen Konzentration verwendet werden, wodurch die Menge der Zusammensetzung einschließlich der Mikroteilchen aus einer Standardkurve bestimmt wird, die mittels eines Materials mit derselben festen Konzentration bestimmt wurde.
Wenn die Mikroteilchen enthaltende gemessene Zusammensetzung sich bewegt, ergibt die Messung Informationen über den Fluss und entsprechend die Abscheidungsrate. Wenn die Zusammensetzung in Bezug auf ein Substrat oder einen Behälter fixiert ist, können die Messungen Informationen über die Verteilung der Zusammensetzung im Substrat oder Behälter ergeben.
Eine besonders brauchbare Anwendung besteht im Zusammenhang mit dem Spenden polymerer oder prepolymerer Zusammensetzungen wie Klebstoffen und Klebstoff-Vorstufenzusammensetzungen. Beim gespendeten Material kann es sich um eine einzelne polymere oder prepolymere Zusammensetzung handeln, die später polymerisiert oder vernetzt werden kann oder auch nicht. Diese einzelne Zusammensetzung würde zur Bildung der Mischung einschließlich der Mikroteilchen verwendet.
Alternativ kann das gespendete Material zwei oder mehr polymere oder prepolymere Zusammensetzungen enthalten, die unter Bildung eines härtbaren Harzes, z. B. eines Zwischenharzes der "B-Stufe", vermischt werden. Eine oder mehrere der Komponenten innerhalb des härtbaren Harzes können mit einem gegebenen Volumenanteil Mikroteilchen vereinigt werden. Die elektromagnetischen Eigenschaften der Mikroteilchen können so überwacht werden, dass die Menge des (der) in die Reaktionsmischung gespendeten Reaktanden gemessen wird. Wenn eine von zwei Komponenten mit Mikroteilchen versehen wird, können die beschichteten Mikroteilchen in der Reaktionsmischung gemessen werden, um die Menge der Reaktionsmischung zu bestimmen. Auf der Grundlage der Messungen der Menge der Komponente und der Reaktionsmischung kann bestimmt werden, ob die beiden Komponenten im richtigen Verhältnis gemischt wurden.
Alternativ kann jede Komponente mit denselben oder verschiedenen Mikroteilchen vermischt werden. Dann kann jede Komponente mit oder ohne eine zusätzliche Messung der härtbaren Harzmischung gemessen werden, um zu bestimmen, ob die Komponenten im richtigen Verhältnis zusammengemischt wurden. Jede Abweichung von der gewünschten Menge kann bemerkt und/oder zur Einstellung der gespendeten Menge verwendet werden. Wenn Mikroteilchen mit verschiedenen elektromagnetischen Merkmalen, von denen z. B. das eine ferromagnetisch und das andere nicht ferromagnetisch ist, in zwei verschiedenen Komponenten angeordnet werden, kann mit Hilfe von Messungen an den beiden gespendeten Komponenten bestimmt werden, ob die richtige Komponente aus dem jeweiligen Spender gespendet wird.
Eine andere Anwendung umfasst die Verwendung der Mikroteilchen beim zerstörungsfreien Testen von Gegenständen, die eine polymere oder prepolymere Zusammensetzung einschließen. Die Messungen können zur Bestimmung einer Vielzahl Eigenschaften der Zusammensetzung innerhalb des Gegenstands einschließlich der Dicke, der Unversehrtheit, der Ausrichtung und der Kontinuität verwendet werden. Auf vergleichbare Weise kann eine Karte erhalten werden, auf der die Anordnung der Zusammensetzung angegeben ist. Im Fall von Konstruktionsklebstoffen, die eine Bindungslinie zur Verbindung von zwei Teilen bilden, können zum Beispiel die Eigenschaften der Bindungslinie untersucht werden.
Zur Aufnahme der Messung können entweder die elektrischen oder die magnetischen Eigenschaften der Mikroteilchen verwendet werden. Im Fall ferromagnetischer oder ferrimagnetischer Teilchen kann beispielsweise die Permeabilität gemessen werden. Die Permeabilität ist eine Funktion der Zahl ferromagnetischer Mikroteilchen und der Menge der Metallbeschichtung auf den Mikroteilchen. Sie kann mittels eines Wechselstromgeräts zur Messung der magnetischen Hysteresekurve, z. B. eines MH looperTM von Gerad Electronics, der bei einer Frequenz von 10 kHz und einer angelegten Feldstärke von 10 G betrieben wird, gemessen werden. Das Magnetfeld wird normalerweise mit einer Frequenz zwischen 1 und 10 kHz angelegt.
Alternativ kann der induktive Blindwiderstand mittels eines Wirbelstrominstruments (z. B. einem Nortec 19eII EddyscopeTM, einem Impedanzebenen-Wirbelstrominstrument, das mit einer Nortec-Sonde OD/100 kHz/A/0,682" ausgestattet ist) gemessen werden, um die Zahl Mikroteilchen (und somit die Menge der prepolymeren oder polymeren Zusammensetzung) innerhalb eines gegebenen Volumens zu messen. Bei einer richtigen Kalibrierung ist die vertikale Reaktion des Eddyscopes proportional zum induktiven Blindwiderstand; diese Reaktion wird hiernach als Blindwiderstand bezeichnet. Der induktive Blindwiderstand, d. h. die Reaktion des Eddyscopes, ist etwa proportional zur Beladung mit Mikroteilchen und der Beschichtungsdicke der einzelnen Mikroteilchen.
Eine andere Art zur Durchführung der Messung besteht in der Messung der dielektrischen Eigenschaften der Mikroteilchen. Elektrisch leitfähige Beschichtungen auf den Mikroteilchen erhöhen die Dielektrizitätskonstante, die in Beziehung zur Belastung mit Mikroteilchen steht. Dies kann zum Beispiel durch Messung der Kapazität eines die Mikroteilchen enthaltenden Kondensators mit parallelen Platten bestimmt werden. Ein Vorteil des Zugangs der Dielektrizitätsmessung gegenüber dem Zugang der Permeabilität besteht bei bestimmten Anwendungen darin, dass die magnetische Reaktion in Relation zur Menge des auf die Mikroteilchen aufgetragenen magnetischen Materials steht, während die Messung der Dielektrizität in etwa unabhängig von der Beschichtungsdicke ist. Daher können viel dünnere elektrisch leitfähige Beschichtungen verwendet werden, wenn die Messungen der Dielektrizität eingesetzt werden.
Andere Aspekte der elektromagnetischen Eigenschaften können zur Durchführung der Messungen ausgenutzt werden. Zum Beispiel können bestimmte Metalle Röntgenstrahlen ausreichend beugen, so dass Messungen der Röntgentransmission zur Quantifizierung der Menge der in einem Material vorhandenen metallbeschichteten Mikroteilchen verwendet werden können. Alternativ können Beschichtungen so ausgewählt werden, dass Störungen mit der Röntgentransmission minimiert werden, so dass Gegenstände mit einer minimalen Störung durch die beschichteten Mikroteilchen mit Röntgenstrahlen untersucht werden können.
Darüber hinaus können Mikrowellen- oder induktive Heizverfahren zum Erwärmen der Mikroteilchen verwendet werden, wonach die assoziierten Infrarotemissionen zur Quantifizierung der Menge an Mikroteilchen (und somit die Menge der polymeren und prepolymeren Zusammensetzung) gemessen werden können.
Die Erfindung wird jetzt anhand der folgenden Beispiele beschrieben.

BEISPIELE

Beispiel 1

Dieses Beispiel demonstriert, das Glashohlkugeln mit einer sehr dünnen Beschichtung aus magnetischem, rostfreiem Stahl beschichtet werden können.
K37 ScotchliteTM-Glashohlkugeln (verkauft von 3M, Saint Paul, Minnesota) wurden gemäß dem im U.S.-Patent Nr. 4 618 525 allgemein beschriebenen Verfahren mit rostfreiem 304-Stahl sputterbeschichtet. In diesem speziellen Fall wurde eine Zielelektrode aus rostfreiem 304-Stahl 7,0 h lang bei 8,0 kW bei einem Argon-Sputtergasdruck von 5 mTorr mittels eines Gleichstrom-Magnetrons auf 415 g K37 ScotchliteTM-Glashohlkugeln gesputtert. Die Sputter-Zielelektrode aus rostfreiem 304-Stahl war nichtmagnetisch, austenitisch, flächenzentriert kubisch, wird jedoch in der magnetischen, ferritischen, innenzentrierten, kubischen Form abgeschieden. Diese Materialien sind in einer Veröffentlichung von T. W. Barbee, B. E. Jacobson und D. L. Keith, 63 Thin Solid Films, 143-150 (1979) beschrieben worden.
Die resultierenden, mit rostfreiem Stahl beschichteten Hohlkugeln hatten einen Eisengehalt von 7,86 Gew.-% (bestimmt mittels induktiv gekoppelter Plasma- Emissionsspektroskopie), was 11,2 Gew.-% rostfreiem Stahl (bei dem es sich um 70 Gew.-% Eisen handelt) entspricht. Die mittels des B.E.T.-Verfahrens bestimmte spezifische Oberfläche der Glashohlkugeln betrug 0,55 m²/g. Die Dichte der beschichteten Hohlkugeln wurde mittels eines Luft-Vergleichspyknometers von Beckmann, Modell 930, gemessen. Die Dichte der unbeschichteten Hohlkugeln betrug 0,36 g/cm³, und diejenige der beschichteten Hohlkugeln betrug 0,41 g/cm³.
Die Dicke der Metallbeschichtung kann aus der betreffenden Beziehung berechnet werden, die im U.S.-Patent Nr. 5 409 968 beschrieben ist. In diesem Fall wurde bestimmt, dass die Beschichtungsdicke 29 nm beträgt.

Beispiel 2

Dieses Beispiel demonstriert die Wirkung der Volumenbeladung von mit rostfreiem Stahl beschichteten Hohlkugeln auf den induktiven Blindwiderstand.
Es wurden Glashohlkugeln mit einer 29 nm dicken Beschichtung aus rostfreiem Stahl verwendet. Zur Herstellung von Proben mit verschiedenen Volumenbeladungen an beschichteten Kugeln wurde DevconTM-5-Minuten-Epoxyharz (ITW Devcon, Danvers, Massachusetts) verwendet. Diese Mischung wurde in 80 mm lange PyrexTM-Glasröhrchen mit einem Innendurchmesser von 13,2 mm und einem Außendurchmesser von 16,0 mm eingeführt.
Der induktive Blindwiderstand wurde dann mit einem Nortec-Eddyscope gemessen. Am Eddyscope können mehrere Variablen optimiert werden. Für eine gegebene Probe handelt es sich hierbei um (1) die Frequenz, (2) die Verstärkung und (3) die Sonden-Betriebsspannung. Die Drehung (Drehknopf "Rot" auf dem Instrument) diente dazu, das Eddyscope so zu kalibrieren, dass die Verschiebung entlang der y-Achse eine Messung des induktiven Blindwiderstands ergab. Der induktive Blindwiderstand in nicht skalierten Einheiten wurde vom Display des Eddyscopes abgelesen. Bariumferrit, das magnetisch, aber nicht signifikant elektrisch leitfähig ist, wurde als Kalibrierungsmaterial gewählt. Bei einer auf 100 kHz fixierten Frequenz wurde die Drehung variiert, bis die Einführung der Bariumferrit-Probe zu einer rein vertikalen Reaktion auf dem Bildschirm des Eddyscops führte (Drehung = 311º).
Die Einstellungen des Eddyscopes umfassten eine Verstärkung von 76,0 dB bei einem Sondenantrieb von "Mid". Der Blindwiderstand als Funktion der Beladung mit Mikroteilchen ist in Fig. 1 dargestellt. Dies veranschaulicht die lineare Beziehung zwischen den beiden Variablen. Es zeigt sich, dass der Blindwiderstand als gutes Maß des Hohlkugelgehalts verwendet werden kann.

Beispiel 3

Dieses Beispiel demonstriert die Wirkung der Beschichtungsdicke auf den induktiven Blindwiderstand.
Verfahren, die denjenigen von Beispiel 1 ähnlich waren, wurden durchgeführt, um mit rostfreiem Stahl beschichtete Glashohlkugeln mit einer Beschichtungsdicke von 59 und 86 nm herzustellen. Die Dichte einer jeden der beschichteten Glashohlkugeln betrug 0,44 bzw. 0,49 g/cm³. Darüber hinaus wurden Glashohlkugeln mit einer 29 nm dicken Beschichtung aus rostfreiem Stahl verwendet, die wie in Beispiel 1 hergestellt wurden.
Die Eddyscope-Parameter wurden wie in Beispiel 2 eingestellt mit der Ausnahme, dass die Verstärkung 70,0 dB betrug. Testproben in Devcon-5-Minuten-Epoxyharz wurden mit einer Volumenbeladung von 10% für jede der drei Proben beschichteter Proben hergestellt. Der induktive Blindwiderstand wurde gemessen und ist als Funktion der Dicke der Beschichtung aus rostfreiem Stahl in Fig. 2 dargestellt. Der induktive Blindwiderstand wächst gleichmäßig mit der Dicke des rostfreien Stahls.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird die Verwendung von nadelförmigen Teilchen demonstriert.
Gemahlene Glasfasern (Typ 731 DD, gemahlene Glasfasern von 1/16 inch) wurden von der Owens/Corning Corporation (Anderson, South Carolina) erhalten. Sie hatten ein Aspektverhältnis von etwa 1 : 40 und einen Faserdurchmesser von 15,8 um. Rostfreier Stahl wurde 20 h lang bei 8,0 kW auf die zuvor in Beispiel 1 beschriebene Weise auf 1570 g dieser Fasern abgeschieden.
Es wurde bestimmt, dass der Gewichtsprozentwert Eisen 6,2% betrug, was 8, 9% rostfreiem Stahl entspricht. Die spezifische Oberfläche der unbeschichteten Fasern betrug 0,10 m²/g.
Die gemahlenen, mit rostfreiem Stahl beschichteten Glasfasern wurden mit einer Volumenbeladung von 10% in Devcon-5-Minuten-Epoxyharz dispergiert. Die Mischung wurde gemäß der Beschreibung in Beispiel 2 in Glasröhrchen eingeführt. Das Eddyscope wurde auf eine Verstärkung von 68,0 dB eingestellt, wobei der Sondenantrieb auf "High" stand. Es wurde bestimmt, dass der induktive Blindwiderstand 8, 9 betrug.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wird die Verwendung einer magnetischen Kobaltbeschichtung demonstriert.
Gemahlene Glasfasern wurden gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 mittels einer MAK-Sputterquelle von 3 inch (US Thin Film Products Inc. Campbell, California) mit Kobalt sputterbeschichtet. Es wurde bestimmt, dass 5,6 Gew.-% Kobalt vorhanden waren, was einer Beschichtungsdicke der Fasern von 67 nm entspricht.
Die gemahlenen, mit Kobalt beschichteten Glasfasern wurden mit einer Volumenbeladung von 10% in Devcon-5-Minuten-Epoxyharz dispergiert und in ein in Beispiel 4 beschriebenes Glasröhrchen gefüllt. Das Eddyscope wurde auf dieselben Bedingungen wie in Beispiel 4 eingestellt mit der Ausnahme, dass die Verstärkung auf einen Wert von 80,0 dB erhöht wurde. Es wurde bestimmt, dass der induktive Blindwiderstand 9,6 betrug.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wurden flache, flockenförmige Teilchen verwendet. Bei der Polymerkomponente handelte es sich um Siliconkautschuk statt um Epoxyharz. Rostfreier Stahl wurde 13,5 h lang bei einer Energie von 8,0 kW auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise auf 460 g 200HK-SuzoriteTM-Glimmerflocken (Suzorite Mica, Inc., Hunt Valley, Maryland) abgeschieden.
Die mit rostfreiem Stahl beschichteten Flocken wurde mit einer Volumenbeladung von 10% in RTV 615TM, einem von der Dow Corning Corporation erhältlichen Siliconkautschuk, dispergiert. Dieser wurde gemäß der Beschreibung in Beispiel 3 in ein Glasröhrchen gefüllt. Das Eddyscope wurde auf dieselben Bedingungen wie in Beispiel 4 eingestellt mit der Ausnahme, dass die Verstärkung auf einen Wert von 60,0 dB eingestellt wurde. Es wurde bestimmt, dass der induktive Blindwiderstand 8,4 betrug.

Beispiel 7

Dieses Beispiel veranschaulicht die Beziehung zwischen der gemessenen Permeabilität und der Dicke der Beschichtung aus rostfreiem Stahl auf den Glashohlkugeln.
Die in Beispiel 3 beschriebenen drei Proben der mit rostfreiem Stahl beschichteten Glashohlkugeln wurden mit einer Volumenbeladung von 10% mit Devcon-5- Minuten-Epoxyharz beschichtet. Das Material wurde zum Füllen von Röhrchen (Strohhalmen) mit einem Innendurchmesser von 5 mm auf eine Tiefe von 70 mm verwendet. Die Permeabilität wurde aus einer Hystereseschleife bestimmt, die mittels eines Geräts zur Messung der MH-Schleife von Gerad Electronic erhalten wurde, der bei einer Frequenz von 10 kHz und einer angelegten Feldstärke von 10 G betrieben wurde. Die Permeabilität wurde aus dem maximalen angelegten Feld in Gauss und der maximalen Magnetisierung in emu/cm³ berechnet. Ein Gerät zur Messung der BH-Schleife könnte ebenfalls verwendet werden.
Die Permeabilität ist in Fig. 3 als Funktion der Dicke der Beschichtung aus rostfreiem Stahl aufgetragen. Es ist zu sehen, dass die Permeabilität mit der Beschichtungsdicke gleichmäßig steigt. Dies zeigt, dass diese sehr dünnen magnetischen Beschichtungen signifikante und reproduzierbare Permeabilitäten ergeben können. Die höheren Beschichtungsdicken ergaben höhere Permeabilitäten.

Beispiel 8

Dieses Beispiel demonstriert, dass der induktive Blindwiderstand beschichteter Teilchen in direkter Beziehung zu deren Permeabilität steht. Die Permeabilität ist eine fundamentale magnetische Eigenschaft der in einen Klebstoff eingearbeiteten beschichteten Mikroteilchen. Die Permeabilität steht in Bezug zur Reaktion des Eddyscope, bei dem der induktive Blindwiderstand gemessen wird. Zur Demonstration dieser Beziehung sind in Fig. 4 die Messungen der Permeabilität von Beispiel 7 als Funktion der Messungen des induktiven Blindwiderstands von Beispiel 3 dargestellt, wobei dieselben Dicken der Beschichtung aus rostfreiem Stahl auf Glashohlkugeln verwendet wurden. Der induktive Blindwiderstand ist gleichförmig und fast proportional zur Permeabilität.

Beispiel 9

Dieses Beispiel demonstriert die Verwendung der magnetisch beschichteten Mikroteilchen innerhalb eines Klebstoffs für das zerstörungsfreie Testen. Dies könnten als Form eines zerstörungsfreien Testens zur Bestimmung des Durchgangs der Klebstoff-Bindungslinie verwendet werden.
Devcon-5-Minuten-Epoxyharz wurde zur Herstellung eines Klebstoffs mit einer Volumenbeladung von 26% Glashohlkügelchen mit einer 29 nm dicken Beschichtung aus rostfreiem Stahl, die wie in Beispiel 1 hergestellt wurden, verwendet. Etwa 1 Vol.-% Glashohlkugeln mit einem Durchmesser von 60- 100 um wurden als Distanzstücke zugegeben. Ein Wulst aus diesem Material wurde auf einen Aluminiumstreifen mit einer Dicke von 0,61 mm, einer Breite von 19 mm und einer Länge von 31 cm aufgebracht. In der Mitte wurde der Klebstoff auf einer Länge von etwa 3 cm entfernt. Ein identisches Stück Aluminium wurde auf den auf dem ersten Stück befindlichen Klebstoff gepresst, wodurch eine Aluminium-Epoxyharz-Aluminium-Sandwichstruktur erhalten wurde. An beiden Kanten der Struktur austretender Klebstoff wurde nach dem Härten des Klebstoffs entfernt.
Eine 1 kHz-50 kHz-Kantensonde SPO-5781TM von Nortec diente zum Scannen der Struktur. Das Eddyscope wurde auf 5 kHz und eine Drehung von 0º sowie der Sondenantrieb auf "Hi" eingestellt. Der Scan ist als Bildschirmausdruck in Fig. 5 dargestellt. Der Spalt im Klebstoff zwischen den beiden Aluminiumstücken ist klar dargestellt.

Beispiel 10

Dieses Beispiel demonstriert die Verwendung einer einfachen Elektromagnetspule statt eines Wirbelstrominstruments wie einem Eddyscope zur Bestimmung der Beladung beschichteter Mikrohohlkugeln.
Eine Elektromagnetspule wurde hergestellt, indem isolierter Kupferdraht der Größe 36 (Durchmesser 0,127 mm) auf ein Glasröhrchen mit einem Außendurchmesser von 19,0 mm gewickelt wurde. Die Spule wies 333 Windungen in vier Lagen auf einer Länge von 3,0 cm auf. Die zwei aus der Spule austretenden Drähte wurden an ein Digital-LCR-Meter Tenmark 72-370TM angeschlossen. Bei einem LCR-Meter handelt es sich um ein Handgerät, mit dem die Induktivität, die Kapazität oder der Widerstand gemessen werden kann, wenn es an eine geeignete Sensorvorrichtung angeschlossen wird. 80 mm lange Glasröhrchen mit einem Außendurchmesser von 16,0 mm, die Devcon-Epoxyharz mit verschiedenen Beladungen Glaskugeln enthielten, die mit einer 29 nm dicken Beschichtung aus rostfreiem Stahl versehen waren, wurden in ein (im Spulenbereich zentriertes) Röhrchen eingeführt, das einen Innendurchmesser von 16,5 mm aufwies.
Der induktive Widerstand wurde vom LCR-Meter abgelesen und wird in Fig. 6 als Funktion der Volumenbeladung dargestellt. Die ungefähre lineare Beziehung zwischen dem induktiven Widerstand und der Beladung demonstriert die fundamentale Beziehung zwischen beiden. Dies zeigt auch, dass von einem Wirbelstrominstrument verschiedene Geräte zum Abtasten von Beladungen in den die Mikroteilchen enthaltenden Klebstoffen verwendet werden können.

Beispiel 11

Dieses Beispiel demonstriert, dass Messungen der Kapazität statt der Induktivität zur Bestimmung der Klebstoffbeladung mit Mikroteilchen verwendet werden können.
Ein Zweiplatten-Kondensator wurde zum Nachweis der Kapazität eines Klebstoffmaterials angefertigt. Zwei Stücke einer mit einem Klebstoff beschichteten Kupferfolie wurden so ausgeschnitten, dass Rechtecke mit einer Breite von 2,0 cm und einer Länge von 3,0 cm gebildet wurden. Diese wurden an der Außenseite eines Glasröhrchens mit denselben Abmessungen wie das größere Glasröhrchen in Beispiel 10 angebracht. Sie wurden einander gegenüberliegend so angebracht, dass ein. Kondensator mit gekrümmten Platten statt mit parallelen Platten gebildet wurde. Elektrische Drähte, die von jeder der Platten ausgingen, wurden an dem in Beispiel 10 beschriebenen LCR-Meter angeschlossen. Diese Abtastvorrichtung wurde mit verschiedenen Klebstoffproben befüllt, die die in Beispiel 10 beschriebenen Mikroteilchen enthielt.
Die Kapazität wurde vom LCR-Meter abgelesen und ist in Fig. 7 als Funktion der Beladung mit den beschichteten Mikroteilchen dargestellt. Die ungefähr lineare Beziehung zwischen den beiden demonstriert, dass die Messung der Kapazität ein anderes Mittel zur Bestimmung der Konzentration darstellt.

Beispiel 12

Dieses Beispiel demonstriert die Fähigkeit eines Gegenstandes, der mit einem Mikroteilchen enthaltenden Material hergestellt wird, mittels eines Eddyscopes kartiert zu werden. Er demonstriert auch die Verwendung eines thermoplastischen statt eines warmgehärteten Harzes.
Eine rechteckige Kunststoffwanne wurde von der 3M Company, St. Paul, MN, erhalten. Sie trägt die Bezeichnung ThinPQFPTM 132 21002-203. Sie ist 32,3 cm breit und 0,85 cm dick. Sie enthält 24 Vol.-% mit rostfreiem Stahl beschichtete, gemahlene Glasfasern, die in Mindel S1000, einem thermoplastischen Harz, das von der Amoco Chemical Company, Chicago, IL, erhalten wird, dispergiert sind. Eine Hz-10 kHz/.62-Oberflächensonde S-300TM von Nortec wurde vertikal 1 mm oberhalb der Oberseite der Wanne so ausgerichtet, dass das Scannen der Wanne darunter ermöglicht wurde. Das Eddyscope wurde auf eine Frequenz von 1,0 kHz, eine Verstärkung von 90 dB, der Sondenantrieb auf "Hi" und die Drehung auf 18º eingestellt. Die Wanne wurde manuell unter der Sonde gescannt, wobei der induktive Blindwiderstand als Funktion der Zeit aufgezeichnet wurde.
Der Scan (Fig. 8) zeigt eine Karte des Vorhandenseins von Erhebungen und Vertiefungen in der Schale. Eine physikalische Karte der Wanne von oben ist hier zum Vergleich in Fig. 9 angegeben. Der Scan wurde auf Höhe der zweiten Reihen von oben in gerader Linie von einem Ende der Wanne zum anderen durchgeführt, wie durch den horizontalen Pfeil angedeutet ist.

Beispiel 13

Dieses Beispiel demonstriert die Fähigkeit eines Mikroteilchen umfassenden Materials, unter Ausnutzung der Kapazität statt mit einem Eddyscope kartiert zu werden.
Ein Kondensator mit parallelen Platten wurde zum Zweck des Scannens der Schale von Beispiel 12 eingerichtet. Bei der oberen Elektrode handelte es sich um ein Rechteck mit den Maßen 1,4 cm · 1,0 cm, und die untere Elektrode maß 15 cm · 15 cm. Der Abstand zwischen den Elektroden betrug 0,8 cm. Die Kapazität wurde mittels des in Beispiel 10 beschriebenen Meters gemessen.
Die Wanne wurde durch den Abtastkondensator bewegt, wobei die Kapazität in Schritten von 0,5 cm aufgezeichnet wurde. Die Kapazitätskarte ist in Fig. 10 zusammen mit einem schematischen Querschnitt der Wanne dargestellt. Die Hohlräume, Spitzen und Täler auf der Oberfläche der Wanne sind in diesem Scan klar (innerhalb der Auflösung der oberen Elektrode) dargestellt.

Beispiel 14

Dieses Beispiel demonstriert, wie ein Ereignis eines vom vorgegebenen Verhältnis abweichenden Mischens nachgewiesen werden kann, wenn der Klebstoff beschichtete Glashohlkugeln enthält. Die folgende Zweikomponenten-Klebstoffformulierung wurde unter Verwendung von Glashohlkugeln mit einer Beschichtung aus 29 nm rostfreiem Stahl hergestellt: Teil B Teil A
Epon 828TM ist ein von der Shell Chemical Company erhältlicher Diglycidylether von Bisphenol A. Heloxy 107 ist ein von der Shell Chemical Company erhältlicher Diglycidylether von Cyclohexan. TS-720 ist ein von der Cabot Corporation erhältlicher hydrophober Quarzstaub. Die Glashohlkugeln haben einen Nenndurchmesser von 0,01 inch und sind von Cataphote Inc. erhältlich. GP-71TM ist ein von der Harbison-Walker Corporation erhältliches amorphes Siliciumdioxid. Bei den Glashohlkugeln handelt es sich um Hohlglas-Mikrokugeln, die von der 3M Corporation erhältlich sind. Beim Polyamidoamin handelt es sich um ein Polyamid mit Amin am Kettenende. Bei H221 handelt es sich um 4,7,10-Trioxatridecan-1,3-diamin, das von BASF erhältlich ist. Bei Ancamine K54 handelt es sich um ein von Air Products Chemical, Inc., erhältliches 2,4,6-Trimethylaminomethylphenol. Bei ATBN 1300 · 16 handelt es sich um einen von der B. F. Goodrich Company erhältlichen Butadien-Flüssigkautschuk mit Acrylnitril am Kettenende.
Das richtige Mischungsverhältnis dieses Klebstoffs beträgt, bezogen auf das Gewicht, 146,7/87 oder 1,69 B : A und wird erhalten, indem das Formelgewicht von Teil B durch das Formelgewicht von Teil A dividiert wird. (Bezogen auf das Volumen beträgt das Volumen-Mischungsverhältnis gemäß einem anderen Verfahren 151,05/75,54 oder 2,0 B : A). Durch Erhöhung oder Verminderung von 1,69 um 10% kann festgelegt werden, dass ein B : A-Mischungsverhältnis von 1,86 : 1,00 ein um +10% abweichendes Verhältnis darstellt, während 1,52 : 1,00 ein um -10% abweichendes Verhältnis darstellt.
Mischungen der obigen Teile B und A, B : A, wurden, bezogen auf das Gewicht, mit Mischungsverhältnissen von 1,52 : 1,00, 1,69 : 1,00 und 1,86 : 1,00; das Entgasen während des Mischens und das unter Vakuum erfolgende Saugen in drei getrennte statische Mischdüsen von 1/2 inch hergestellt. Nach dem Befüllen wurden die Düsen gemäß der Beschreibung in Beispiel 2 in die Wirbelstromsonde eingeführt.
Die Reaktion des Eddyscopes ist etwas konsistenter, wenn die Mischelemente aus den statischen Mischdüsen entfernt wurden, weil das Befüllen der Düsen ohne die Mischelemente gleichmäßiger ist. In einer dynamischen Situation, in der viele Gallonen Mischklebstoff durch eine gegebene Düse gepumpt werden, könnte eine stationäre Reaktion erreicht werden.
Um diese dynamische Situation zu simulieren, wird die Düse in der Sonde vor und zurück bewegt. Wie Fig. 11 demonstriert, sind die Eddyscope-Reaktionen, die den Klebstoffen entsprechen, die mit dem richtigen (Kontroll-)Mischungsverhältnis, einem um -10% abweichenden Verhältnis und einem um +10 % abweichenden Verhältnis gemischt wurden, leicht voneinander unterscheidbar. Die gemessenen Reaktionen können ein Verfahrensfenster ergeben, in dem ein Mischungsverhältnis durch Verwendung eines beschichtete Glashohlkugeln enthaltenden Klebstoffs etabliert und aufrecht erhalten werden kann.

Beispiel 15

Dieses Beispiel demonstriert den Ersatz bereits vorhandener reiner Glashohlkugeln durch variierende Mengen beschichteter Glashohlkugeln.
Ein Zweikomponentenkleber (16-1) wurde unter Verwendung unbeschichteter Glashohlkugeln hergestellt, und entsprechende Versionen (16-2 bis 16-6) wurden durch den Ersatz einiger oder aller der reinen Glashohlkugeln in der Klebstoffkomponente B durch mit rostfreiem Stahl beschichtete Glashohlkugeln mit einer Beschichtung aus 29 nm rostfreiem Stahl hergestellt. Die Klebstoffkomponente B enthielt einen Volumenanteil von 0,35 Glashohlkugeln. Gew.-Teile (g) in der Komponente B
Teil A ist unten angegeben und wird im gegebenen Mischungsverhältnis mit jedem der obigen Teile B zur Bildung einer 2 : 1-Mischung, bezogen auf das Volumen, verwendet. Die Beschaffenheit der Bestandteile der Zusammensetzungen A und B wird in Beispiel 14 weiter beschrieben.

Teil A

Polyamidoam 40
Amin H221 6
Tertiäres Amino Ancamine K54 8
Flüssigkautschuk ATBN 1300 · 16 10
Quarzstaub TS-270 3
Quarzglas GP-71 20
Insgesamt 87
Der Volumenanteil aller Glashohlkugeln wurde für alle B-Komponenten so eng wie möglich auf einem konstanten Wert gehalten, indem Berechnungen angewandt wurden, die eine Dichte der ungeschichteten Glashohlkugeln von 0,37 g/cm³ und eine Dichte der mit rostfreiem Stahl beschichteten Glashohlkugeln von 0,41 g/cm³ beinhalteten. Die Teile aller Hohlkugelkomponenten wurden auf 0,1 g gerundet.
Unter Verwendung der aufgeführten Mischungsverhältnisse und einem Multiplikationsfaktor von 30 wurden Proben der B-Komponenten 16-1 bis 16-6 unter Vakuum mit der geeigneten Menge der A-Komponente vermischt und in Kunststoff-Wägeschälchen mit flachen Boden abgeschieden. Die Komponentenmischungen wurde bei Raumtemperatur zu einer festen Masse mit einem Durchmesser von etwa 2,5 inch und einer Dicke von wenigstens 0,5 inch trocknen gelassen. Nach dem Härten wurde das Schälchen von jedem der gehärteten Klebstoffe abgeschält, um eine ebene Oberfläche zu erhalten, die mittels einer ebenen Oberflächensonde, Nortec #954769, S/1kHz-50 kHz/0,31, untersucht wurde. Das Eddyscope wurde auf eine Frequenz von 50 kHz, eine Verstärkung von 67,0 und eine Drehung von 64º eingestellt.
Das Einnullen an Luft und die Einstellung der Oberflächensonde gegen die flachen Unterseiten einer jeden der geformten, beschichtete Glashohlkugeln enthaltenden Proben ergab die in Fig. 12 dargestellten Ergebnisse. (Das Signal für das Material 16-2 ist aufgrund des Bestrebens, die Daten für alle Proben auf demselben Bildschirm/derselben Tabelle darzustellen, schwach, könnte jedoch durch eine Erhöhung der Verstärkung auf über 67,0 vergrößert werden). Die Daten zeigen klar die systematische Weise, auf die das Signal mit steigendem Ersatz unbeschichteter Kugeln durch beschichtete Hohlkugeln ansteigt, wobei z. B. das Signal für eine 10-%ige Substitution etwa doppelt so stark wie dasjenige für 5% ist, das Signal für 50% etwa fünf Mal so stark wie dasjenige für 10% ist, und so weiter. Die Probe, die hergestellt wurde, indem 16-1 mit Teil A vermischt wurde, ergab keine messbare Eddyscope-Reaktion.

Äquivalente

Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung ohne ein Abweichen vom Rahmen dieser Erfindung sind für die Fachleute offensichtlich. Es gilt als vereinbart, dass diese Erfindung durch die hier angegebenen veranschaulichenden Ausführungsformen und Beispiele nicht unzulässig eingeschränkt wird und dass solche Beispiele und Ausführungsformen nur beispielhaft aufgeführt sind, wobei der Rahmen der Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt wird.

Claims

1, Verfahren zur Messung der Menge einer polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens, umfassend die Schritte des:

(a) Vereinigens der polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung mit einer Mehrzahl Mikroteilchen, umfassend einen nicht ferromagnetischen oder nicht ferrimagnetischen Kern, der mit einer Beschichtung versehen ist, die ferromagnetisch, ferrimagnetisch, elektrisch leitfähig oder eine Kombination davon ist, wodurch eine Mischung gebildet wird, wobei die Mikroteilchen im wesentlichen gleichmäßig in der Zusammensetzung verteilt sind,

wobei die Mikroteilchen eine nachweisbare elektromagnetische Kenngröße aufweisen, die mit der Menge der Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens korreliert, und des

(b) Messens der elektromagnetischen Kenngröße der Mikroteilchen zur Bestimmung der Menge der Zusammensetzung innerhalb eines gegebenen Volumens.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kern der Mikroteilchen aus der aus Glashohlkugeln, Glasperlen, Glasfasern, Quarzstaubteilchen, Quarzgutteilchen, Glimmerflocken, polymeren Teilchen und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung eine elektrisch leitfähige Beschichtung umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung eine ferromagnetische oder ferrimagnetische Beschichtung umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung rostfreien Stahl umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mikroteilchen metallbeschichtete Glashohlkugeln umfassen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung eine ferromagnetische oder ferrimagnetische Zusammensetzung umfasst, die aus der aus Nickel, Eisen, Cobalt, Legierungen davon und Oxiden davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Vereinigen einer ersten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung mit einer zweiten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung zur Bildung einer Reaktionsmischung, wobei das Verfahren das Vereinigen wenigstens einer der polymeren oder prepolymeren Zusammensetzungen mit den Mikroteilchen vor dem Vereinigen der ersten und zweiten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzungen umfasst.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Mikroteilchen in den ersten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzungen von den Mikroteilchen in der zweiten polymeren oder prepolymeren Zusammensetzung verschieden sind.

10. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Abscheiden der Mischung auf einem Substrat und das Messen der elektromagnetischen Kenngrößen der Mikroteilchen zur Bestimmung der Menge der auf dem Substrat abgeschiedenen Mischung.