JP3346558B2 - ラミナーストラクチャにおける密着性の品質を求めるための方法 - Google Patents
ラミナーストラクチャにおける密着性の品質を求めるための方法Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/72—Investigating presence of flaws
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- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】本発明は、Determination of Thermal Con
tact Resistance in Two-Layer Composites by Flash M
ethod. Transactions of Weldings Research Institute
of Osaka Iniversity, vol 15, No. 2, pages 21-32,
1986; Onoue K, Ohmura E から公知であるような、ラミ
ナーストラクチャ（Schichtverbund, laminar strucutr
e, 層状複合体）における密着性もしくは接着性の品質
を求めるための方法に関する。
tact Resistance in Two-Layer Composites by Flash M
ethod. Transactions of Weldings Research Institute
of Osaka Iniversity, vol 15, No. 2, pages 21-32,
1986; Onoue K, Ohmura E から公知であるような、ラミ
ナーストラクチャ（Schichtverbund, laminar strucutr
e, 層状複合体）における密着性もしくは接着性の品質
を求めるための方法に関する。
【０００２】部品を接合するための結合材料は工業分野
においてますます使用されるようになっている。
においてますます使用されるようになっている。
【０００３】例えば引っ張りテストのような、粘着強度
を求めるために多く実際に使用されている検査方法は破
壊式である。例えば超音波診断のような数少ない非破壊
方法は、欠陥個所に関する情報を提供するだけで、コン
タクトの品質についての情報は提供しない（Habenicht
G, 1997, “kleben" , Springer Verlag）。レーザフラ
ッシュ原理では（Braeuer G., Dusza L., Schulz B. :
“The New Laser Flash Equipment LFA-427" 。Interce
ram 41 7/8, 1992。）、被検体の前面に短時間、エネル
ギーパルスが供給されかつ裏面における温度変化が測定
される。温度上昇の時間はまず以て、材料が均質であれ
ば、試料の長さおよび熱伝導率に依存している。レーザ
フラッシュ法は世界規模で、熱伝導率を突き止めるため
に利用される。レーザフラッシュ法により熱的な接触抵
抗を求めるためのアプローチは不完全な数学的な解決法
のために成功していない（Balageas D. L., Krapez J.
C., Cielo P., 1986, “Pulsed photothermal modeling
of layered material" , J. Appl. Phys., 59(2)348-5
7）。
を求めるために多く実際に使用されている検査方法は破
壊式である。例えば超音波診断のような数少ない非破壊
方法は、欠陥個所に関する情報を提供するだけで、コン
タクトの品質についての情報は提供しない（Habenicht
G, 1997, “kleben" , Springer Verlag）。レーザフラ
ッシュ原理では（Braeuer G., Dusza L., Schulz B. :
“The New Laser Flash Equipment LFA-427" 。Interce
ram 41 7/8, 1992。）、被検体の前面に短時間、エネル
ギーパルスが供給されかつ裏面における温度変化が測定
される。温度上昇の時間はまず以て、材料が均質であれ
ば、試料の長さおよび熱伝導率に依存している。レーザ
フラッシュ法は世界規模で、熱伝導率を突き止めるため
に利用される。レーザフラッシュ法により熱的な接触抵
抗を求めるためのアプローチは不完全な数学的な解決法
のために成功していない（Balageas D. L., Krapez J.
C., Cielo P., 1986, “Pulsed photothermal modeling
of layered material" , J. Appl. Phys., 59(2)348-5
7）。
【０００４】今や、新しい正しい数学モデルによって、
２つの材料の結合のための尺度としての熱的な接触抵抗
を求めることができる（Dusza L., “Determination of
Thermal Contact Resistance with Heat Loss Correct
ion Using the Flash Method"。High Temp.-High Press
( 1995/1996 ), 27/28. 475-483）。しかしこれには、
計算された温度曲線がその都度測定された温度曲線に最
適に整合されるまでに、超越方程式の解により莫大な反
復計算が要求される。
２つの材料の結合のための尺度としての熱的な接触抵抗
を求めることができる（Dusza L., “Determination of
Thermal Contact Resistance with Heat Loss Correct
ion Using the Flash Method"。High Temp.-High Press
( 1995/1996 ), 27/28. 475-483）。しかしこれには、
計算された温度曲線がその都度測定された温度曲線に最
適に整合されるまでに、超越方程式の解により莫大な反
復計算が要求される。
【０００５】本発明の課題は、非破壊であってしかも数
学的なコストを対してかけずとも可能である、ラミナー
ストラクチャにおける密着性の品質を求めるための方法
を提供することである。
学的なコストを対してかけずとも可能である、ラミナー
ストラクチャにおける密着性の品質を求めるための方法
を提供することである。
【０００６】この課題は、請求項１の特徴部分に記載の
構成によって解決される。従属請求項にはこの方法の有
利な形態が記載されている。
構成によって解決される。従属請求項にはこの方法の有
利な形態が記載されている。
【０００７】熱的な接触抵抗は境界面での熱搬送の抵抗
である。高い熱的な接触抵抗とは熱波の伝達性が悪いこ
とを意味し、これにより界面における２つの材料の結合
が悪いことが示唆される。従って、熱的な接触抵抗は粘
着性に反比例している。本発明の方法は、熱的な接触抵
抗が、レーザフラッシュ法において最大の温度の所定の
パーセンテージが実現される時間間隔に比例していると
いう認識に基づいている。５０％はこのパーセンテージ
に対する最適値である。この新規な非破壊無接触でしか
も高速である方法は、密着強度を求めるためないし結合
ないし接合する媒体における硬化または乾燥プロセスの
監視のための工業において使用することができる。
である。高い熱的な接触抵抗とは熱波の伝達性が悪いこ
とを意味し、これにより界面における２つの材料の結合
が悪いことが示唆される。従って、熱的な接触抵抗は粘
着性に反比例している。本発明の方法は、熱的な接触抵
抗が、レーザフラッシュ法において最大の温度の所定の
パーセンテージが実現される時間間隔に比例していると
いう認識に基づいている。５０％はこのパーセンテージ
に対する最適値である。この新規な非破壊無接触でしか
も高速である方法は、密着強度を求めるためないし結合
ないし接合する媒体における硬化または乾燥プロセスの
監視のための工業において使用することができる。
【０００８】すなわち、温度−時間ダイヤグラムにおけ
る簡単な時間測定を用いて、接合された複合体の強度に
関する定性的なデータを得ることができる。
る簡単な時間測定を用いて、接合された複合体の強度に
関する定性的なデータを得ることができる。
【０００９】次に本発明を詳細に説明する。試料に短い
レーザパルスが当たった後、試料の温度はレーザパルス
とは反対の側において上昇し、最大値を通りかつそれか
ら再び低下する、この温度経過は例えば、赤外線センサ
によって検出される。最大温度の半分に達するまでの時
間は、接合された複合体の強度に対する最適なパラメー
タである。
レーザパルスが当たった後、試料の温度はレーザパルス
とは反対の側において上昇し、最大値を通りかつそれか
ら再び低下する、この温度経過は例えば、赤外線センサ
によって検出される。最大温度の半分に達するまでの時
間は、接合された複合体の強度に対する最適なパラメー
タである。
【００１０】最大温度の２０〜９０％の値に達するまで
の時間はパラメータとしても可能である。
の時間はパラメータとしても可能である。
【００１１】測定を定量化しようというのであれば、較
正曲線が記録されなければならない。
正曲線が記録されなければならない。
【００１２】このために、種々異なった結合特性を有す
る試料が製作される。このことは種々異なった量の不活
性材料を、結合を仲介する層に添加することによってま
たはこの層の種々異なった百分率面積被覆（例えば２
０，４０，６０，８０および１００％）によって行うこ
とができ、その際面ラスタ化はレーザによる照射の拡が
り比べて小さい。この試料から一方において「半温度時
間」が求められかつ他方において従来の手段によって引
っ張り強度が求められる。次にここから、較正曲線が生
成される。
る試料が製作される。このことは種々異なった量の不活
性材料を、結合を仲介する層に添加することによってま
たはこの層の種々異なった百分率面積被覆（例えば２
０，４０，６０，８０および１００％）によって行うこ
とができ、その際面ラスタ化はレーザによる照射の拡が
り比べて小さい。この試料から一方において「半温度時
間」が求められかつ他方において従来の手段によって引
っ張り強度が求められる。次にここから、較正曲線が生
成される。
【００１３】乾燥プロセスに対して、熱的な接触抵抗は
時間と共に上昇することが分かっている。
時間と共に上昇することが分かっている。
【００１４】抵抗のこの特徴的な変化により例えば、こ
の方法による湿った被膜のコントロールまたは監視が可
能になる。
の方法による湿った被膜のコントロールまたは監視が可
能になる。
【００１５】エポキシ樹脂の接着剤の熱的な接触抵抗は
時間と共に低下する。２時間後、求められる抵抗の低下
する傾向が変化する。
時間と共に低下する。２時間後、求められる抵抗の低下
する傾向が変化する。
【００１６】接着剤の架橋は２つの成分の混合後２時間
で始まる（製造業者のデータ）。２時間後の抵抗の上昇
は、接着剤内の（この）化学的な変化を示唆している。
架橋が終了すると接触抵抗は再び硬化して、ついには最
終強度が実現される。
で始まる（製造業者のデータ）。２時間後の抵抗の上昇
は、接着剤内の（この）化学的な変化を示唆している。
架橋が終了すると接触抵抗は再び硬化して、ついには最
終強度が実現される。
【００１７】超音波法に比べて新しい方法によって欠陥
個所の存在が突き止められるのみならず（有る無し応答
として）、定量的な結果は複合体内の微妙な変化に反応
する。
個所の存在が突き止められるのみならず（有る無し応答
として）、定量的な結果は複合体内の微妙な変化に反応
する。
【００１８】熱的な接触抵抗の方法は、生産、品質保証
および例えば染料および塗装工業、接着剤工業、サンド
イッチ（Schichtwerkstoff）の製造業者、自動車および
航空機工業のような分野における開発実験室において使
用することができる。ろう接、溶接またはコーティング
の被膜（例えばタービンの）におけるような、種々様々
な結合ないし接合技術の品質を同様に検査することがで
きる。
および例えば染料および塗装工業、接着剤工業、サンド
イッチ（Schichtwerkstoff）の製造業者、自動車および
航空機工業のような分野における開発実験室において使
用することができる。ろう接、溶接またはコーティング
の被膜（例えばタービンの）におけるような、種々様々
な結合ないし接合技術の品質を同様に検査することがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルト クラフト ドイツ連邦共和国 エッゲンシュタイン −レオポルツハーフェン ハイデルベル ガー シュトラーセ ５アー (72)発明者 ラツロ ドゥスツァ ドイツ連邦共和国 カールスルーエ ト ゥラヴェーク ９ (56)参考文献 Ｋａｔｓｕｎｏｒｉ Ｉｎｏｕｅ ＆ Ｅｔｓｕｊｉ Ｏｈｍｕｒａ，Ｔｒａ ｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＪＷＲＩ, 1986，15（２），21−26 Ｄｕｓｚａ Ｌ，Ｆｏｒｓｃｈｕｇｓ ｚｅｎｔｒｕｍ Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｋ ｕｎｔ Ｕｍｗｅｌｔ Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈｅ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ，ドイツ，1996年, １−147頁，特に９−11頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 25/18 B29C 65/82 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 ラミナーストラクチャにおける密着性の
品質を求めるための方法であって、 ａ）ラミナーストラクチャの一方の面を短いレーザパル
スで照射し、 ｂ）該レーザパルスによってラミナーストラクチャの他
方の面に引き起こされる時間的な温度経過を検出しかつ ｃ）最大温度の所定のパーセンテージが実現される時間
を求め、ここで該時間が密着性の品質に対する尺度であ
る という形式の方法において、 ｄ）密着性の品質を較正曲線との比較によって定量化す
る方法。 - 【請求項２】 最大温度のパーセンテージは５０％であ
る 請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ラミナーストラクチャは相互に接着され
ている２つの層から成っている 請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 ラミナーストラクチャは一方の面が被膜
化されている１つの層である 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 数多くの照射点および測定点の適当なラ
スタ化によって、面状のラミナーストラクチャを検出す
る 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19841969A DE19841969C1 (de) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | Verfahren zur Bestimmung der Qualität der Haftung in einem Schichtverbund |
| DE19841969.4 | 1998-09-14 | ||
| PCT/EP1999/006566 WO2000016079A1 (de) | 1998-09-14 | 1999-09-07 | Verfahren zur bestimmung der qualität der haftung in einem schichtverbund |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002525571A JP2002525571A (ja) | 2002-08-13 |
| JP3346558B2 true JP3346558B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=7880875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000570565A Expired - Fee Related JP3346558B2 (ja) | 1998-09-14 | 1999-09-07 | ラミナーストラクチャにおける密着性の品質を求めるための方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010005392A1 (ja) |
| EP (1) | EP1114312A1 (ja) |
| JP (1) | JP3346558B2 (ja) |
| DE (1) | DE19841969C1 (ja) |
| WO (1) | WO2000016079A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7690840B2 (en) * | 1999-12-22 | 2010-04-06 | Siemens Energy, Inc. | Method and apparatus for measuring on-line failure of turbine thermal barrier coatings |
| DE10013172C2 (de) * | 2000-03-17 | 2002-05-16 | Wagner Internat Ag Altstaetten | Verfahren und Vorrichtung zur photothermischen Analyse einer Materialschicht, insbesondere zur Schichtdickenmessung |
| WO2003008938A2 (de) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum bestimmen der haftfestigkeit einer beschichtung auf einem bauteil |
| US7425093B2 (en) * | 2003-07-16 | 2008-09-16 | Cabot Corporation | Thermography test method and apparatus for bonding evaluation in sputtering targets |
| US7432505B2 (en) * | 2006-05-04 | 2008-10-07 | Siemens Power Generation, Inc. | Infrared-based method and apparatus for online detection of cracks in steam turbine components |
| DE102007051688A1 (de) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH | Verfahren zur Prozessüberwachung beim Laser-Beaufschlagen zweier Fügepartner |
| US20100171518A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-07-08 | University Of New Brunswick | Method and apparatus for non-destructive detection of defects in composite laminate structures |
| EP3149462A1 (en) | 2014-05-28 | 2017-04-05 | BAE Systems PLC | Improved structural health monitoring |
| EP2950085A1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-12-02 | BAE Systems PLC | Improved structural health monitoring |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4126033A (en) * | 1977-06-23 | 1978-11-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Determination of thermal conductances of bonding layers in infrared photoconductor arrays |
| FI64465C (fi) * | 1982-03-15 | 1983-11-10 | Mauri Luukkala | Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer |
| GB2164147A (en) * | 1984-09-04 | 1986-03-12 | Gen Electric | Detection of coating adhesion |
| US4928254A (en) * | 1988-04-28 | 1990-05-22 | Knudsen Arne K | Laser flash thermal conductivity apparatus and method |
| US5344236A (en) * | 1992-01-23 | 1994-09-06 | Fishman Iiya M | Method for evaluation of quality of the interface between layer and substrate |
| JP3568271B2 (ja) * | 1995-03-27 | 2004-09-22 | 株式会社超高温材料研究所 | レーザフラッシュ法を用いた熱定数の測定方法及びその装置 |
| JP3568304B2 (ja) * | 1995-12-06 | 2004-09-22 | 株式会社超高温材料研究所 | レーザフラッシュ法を用いた熱定数の解析方法 |
-
1998
- 1998-09-14 DE DE19841969A patent/DE19841969C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-09-07 EP EP99947280A patent/EP1114312A1/de not_active Withdrawn
- 1999-09-07 WO PCT/EP1999/006566 patent/WO2000016079A1/de not_active Application Discontinuation
- 1999-09-07 JP JP2000570565A patent/JP3346558B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-02-22 US US09/790,097 patent/US20010005392A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｄｕｓｚａ Ｌ，Ｆｏｒｓｃｈｕｇｓｚｅｎｔｒｕｍ Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｋ ｕｎｔ Ｕｍｗｅｌｔ Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈｅ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ，ドイツ，１９９６年，１−１４７頁，特に９−１１頁 |
| Ｋａｔｓｕｎｏｒｉ Ｉｎｏｕｅ ＆ Ｅｔｓｕｊｉ Ｏｈｍｕｒａ，Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＪＷＲＩ，１９８６，１５（２），２１−２６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1114312A1 (de) | 2001-07-11 |
| US20010005392A1 (en) | 2001-06-28 |
| JP2002525571A (ja) | 2002-08-13 |
| DE19841969C1 (de) | 2000-05-11 |
| WO2000016079A1 (de) | 2000-03-23 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |