JPH03504895A - うず電流検出器を使用して材料を検査する方法及び保護裏当てにより未硬化の複合品シートの表面を保護する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 複合材料の保護層を検出する方法 技術分野 本発明は、複合材料の積層の際に存在する表面保護裏当ての検出と、自動的に検 出できる保護裏当てを複合材料に施す方法を提供することとに関する。

発明の背景 複合材料の使用は近年増大している接合品は、これ等が独特の性質を持ち又接合 品の構造と共に接合品の積層体は特定の性能上の要求に合うように適応させるこ とができるので、極めて好ましい。接合品は、母材の連続位相中への１種類又は 複数種類の材料から成る補強材の制御した分布に基づく。補強材の配向け、接合 品の強度に影響を及ぼし高い単方向強度を生ずることができる。最適の全強度を 得るには複合材料の層は、複数の層の補強要素の配向が互いに異なる方向に走シ 複数の方向で最適の強度を生ずるように積層することが多い。

積層体の初期の調製は複合シートを調製することである。複合シートは、補強材 料を所望のように配置し補強材を母材系で覆う。次いでこのシートはロール掛は 又はその他の処理を行い補強材を一様に広げこのシートの厚さを均等にする。゛ このようにして含浸系が得られ、この系は部分的に硬化して形状を固定すると共 に、このようにして形成した複合シートから複雑な形状を生成できるように十分 な形状の緩和（ドレープ）反接着（粘着）を生じさせる。これ等の複合シートは 一般に当業界では「シリプレグ」と呼ばれる。プリプレグは又、この場合樹脂を 含浸した補強材料から成る織布からも形成することができる。これ等のプリプレ グシートを所望の構造を作るようにすぐには使わないときは、シートの表面は保 護裏当てで覆い部分的に硬化したシートを保護する。

複雑な部品の製法では多重のプリプレグ７−トを所望の配向で重ねる。この処理 は積層（１ａｙｕｐ　）と呼ばれる。積層の後に生成された組織は硬化して接合 品シートを積層体に接着する。プリプレグ接合品シートを相互に適正に接着して 積層体を形成するには、プリプレグの表面が積層構造の硬化の妨げになる汚染を 受けないようにすることが大切である。プリプレグは通常具なる処理工程で作ら れるから、部分的に硬化したプリプレグ材料は一般に保護材料シートで覆いプリ プレグの汚染及び損傷を防ぐようにする。これ等のコーティングは保護裏当てと 呼ばれる。ノリプレグに使われる裏当てはポリエチレン、マイラー及びテトラ− のようなプラスチックフィルムがある。これ等の保護裏当ては積層手順に先だっ て後で除く。部品を所望の形状に積層した後、プリプレグ材料から成る積層体は 次いで最終の硬化を行い全部のプリプレグシートを単一の積層体に接着する。裏 当て材料が積層中にプリプレグシートに不時に残る場合には裏当てに隣接する各 シリプレグ層は適正には硬化しなくて十分には接着しないので積層部品に弱い区 域を生ずる。すなわち全部の裏当て材料を確実に眸き積層品が裏当てを全く含ま ないようにすることが大切である。現在使われる裏当ては、積層組織の目視の検 査によシ初めて信頼性のある検出ができるが、これはとくに裏当て材料の一部が 目視では認められいる場所で積層中に位置するときに費用が高くなシ誤りを招く 。すなわち硬化に先だって積層中に不時に残った裏当て材料を検出する自動シス テムがつねに必要である。

本発明には、自動化手段によシ検出され検査の信頼性及び速度を著しく高めるこ とのできる裏当てが得られる技術的利点がある。さらに本発明によれば硬化の前 後いずれにも使用できる品質制御手段が得られる。

〔発明の要約〕

一態様によれば本発明は、複合材料から成るプリプレグシートの保護裏当てを自 動化システムにょシ検出できるようにすることに係わる。裏当ては、誘起するう ず電流電界により検出するのに十分な金属含量を持つ裏当てを利用することにょ シ検出できるようにする。

うず電流電界は、検出できるうず電流電界を誘起する金属内にうず電流を生成す る磁界を金属に生成することによって生ずる。裏当ては、金属フィルムに積層し た重合体材料から成る１枚又は複数枚のフィルム或は真空付着、吹付は付着又は その他の方法によシ金属フィルムを付着させた重合体フィルムから裏当てを形成 することにより検出できるようにする。又複合量シートに前もって当てかった重 合体フィルムから成る裏当てシートは、磁界を遮断するはく帯状体をこのシート に接着することにより検出できるようにする。

別の態様では本発明は、互いに積層しようとする多重の複合品シート刀・ら成る 積層体中に複合材料から成る１枚又は複数枚のシートを存在させた裏当てフィル ムの存在を検出する方法に係わる。本方法では、積層しようとする所定数又はそ れ以下の複合量シートから成る未硬化の積層体を磁界中に通し存在する場合の誘 起うず電流電界の存在を検知し複合材料から成る積層体内の裏当て材料の存在を 判定する。本方法では又、検出器を校正して、相互に積層した所定数の複合量シ ート内に位置する単一の裏当ての存在を検出する。

なお他の態様では本発明により、未硬化の又は硬化した複合量積層体を磁界中を 通し誘起うず電流電界の有無を検知し積層複合量中の金属の存在を判定すること により品質管理検査法が得られる。

図面の簡単な説明 第１図ははく帯状体を当てかった保護裏当て層により覆った複合材料の断面図で ある。

第２図は金属質成分を含む保護裏当て層により覆った複合材料を一部を横断面に して示す斜視図である。

第３図は挿入された保護裏当て層を含み磁界を通過する複合材料の積層体の横断 面図である。

好適な実施例の詳細な説明 第１図は保護裏当てシート１２の各側に接着したプリプレグ複合材料から成るシ ート１０の断面を示す。

各図面は縮尺を合わせてないが、プリプレグシートはシートの厚さを実質的に越 えた長さ及び幅を持つ。一般にプリプレグ複合材料のシートは約０．０１０　ｉ ｎ以下の厚さを持つ。前記したようにプリプレグ複合材料は補強要素と部分的に 硬化した母材とを含む。部分的に硬化した母材は製造に先だって１枚又は複数枚 の保護裏当てによシ保護する。従来はこれ等の保護裏当ては一般にポリエチレン フィルム、マイラーフィルム又はポリエステルフィルムのような重合体材料から 成るフィルムであった。これ等のフィルムは極めて薄く一般に厚さが０．００３ 　ｉｎ以下である。積層体の製造に先だって、保護フィルムは除いて複合量シー トの未硬化の樹、脂を露出するようにする。積層体の積層中にこれ等の従来の重 合体保護裏当てを除きそこなうと最終製品に欠陥を生じた。本発明によれば供給 者から受けるこのようなシートは、重合体層１４に積層した金属はく１２から成 る１つ又は複数の帽状体シート１０をその供給者から受ける際にプリプレグ材料 １８の保護裏当て１６に当てがうことによって検出できるようにする。帽状体シ ート１０は又、重合体から成る２層の間に積層され次いで裏当てに接着した金属 はくでもよい。帽状体でなくてシート状体を当てかってもよい。

図示のように好適な実施例では金属は重合体によシ覆い複合量シートを帽状体シ ートに接触させた場合に、このシートがプリプレグを汚染する金属に接触しない ようにする。しかし検出できる保護裏当てはプリプレグシートにその製造時に当 てかうのがよい。

第２図は保護裏当て２２を各シート側部に当てかった複合材料から成るプリプレ グシート２０を示す。図示の保護裏当て２２は、ポリエチレン又はポリエステル のような重合体材料から成る２枚の重合体フィルム２６の間に積層した金属はく フィルム２４から作った積層フィルムである。適当な保護裏当てフィルムは、低 密度のポリエチレンから成る２枚のフィルムの間に積層した厚さ約０．０００３ ５　ｉｎのアルミニウムはくのフィルムから形成することができる。各ポリエチ レンフィルムは厚さが約０．００３４５　ｉｎである。保護裏当ては、任意の金 属はく積層体から作られ、一方の側だけに重合体シートを積層した金属はくから 成るシートの積層体でよい。しかし金属はその両側を重合体層により覆うのがよ い。金属質層は、磁界を受けたときに検出できるうず電流電界を生ずるのに十分 な厚さを持つ必要がある。検出できる裏当ては又、金属を吹付は又は真空付着さ せたポリエチレン、ポリエステル又はその他の重合体から成るフィルムからこの フィルムに別の重合体を積層して作ることができる。アルミニウム又は銅のよう にうず電流電界によシ検出できる任意の金属質コーティングを使うことができる 。好適なコーティングは経済的理由でアルミニウムである。

はく又はコーティングのいずれでも裏当ての含有金属は、シートごとに約０．０ ７ないし０ｏ１０の厚さを持つ複合量シートから成る２０又はそれ以上の層を経 て検出できるのに十分な質量を持たなければならない。又この含有金属は裏当て を通じて均等に配分するのがよい。すなわち裏当てを複合量シー［・から除くと きに裏当ての小部分が後部から破れると検出することができる。さらに含有金属 の不均等な分布によりうづ電流電界に望ましくない変動を生ずる。

第３図は積層構造３０の横断面図を示す。積層構造３０は所定の向きに配向した 複合量シート３２の重なりから成っている。シート３２の重なシには、複合量シ ート３２の１つの一方の側から不注意からはがさなかった裏当てシート３４が挿 入されている。裏当てシート３４は２つの重合体層３６と金属層３８との積層品 である。この裏当ては検出できる金属含量を含む。

未硬化の積層構造３０は、構造３０の上方に位置させた導電性グローブ４０の下 方を通す。プローブはこの重なりの上方又は下方のいずれに位置させてもよい。

プローブは、裏当てシート３４の含有金属中に電流を誘起することによシうず電 流電界を誘起する磁界を生ずる。このうず電流の検知を監視し警報を生じ又は裏 当て材料の存在を指示するオシロスコープで読出しを行う。裏当てフィルムを検 出した場合に積層構造３０け分解して裏当てシートを取出す。次いで積層構造は 、裏当てシートは設けないでふたたび組合せ硬化工程に送る。次いで積層構造は 硬化して各複合品シート３２を最終の積層複合体に接着する。

本発明方法は又、硬化後に別の品質管理試験を行うのに利用することができる。

硬化した積層構造は磁界を生ずるプローブによシ送る。この磁界は検知され判定 される金属を含む裏当て材料にうず電流電界を誘起する。この硬化構造で裏当て を検出すると、この裏当ては廃棄し又はこのような副産物に適当な用途に使うだ めに適当にマークを付ける。

本発明は、樹脂含浸ガラス繊維布又は黒鉛含有樹脂又は炭素繊維補強材のような 非金属複合品から成る積層体を試験するのに有用である。これ等の非金属複合品 は航空宇宙産業に広く使われ、積層品の欠陥部の検出が極めて大切である。

米国テキサス州アービング市のスタブリー・インスツルメンツ（５ｔａｖｌｅｙ 　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　）社から市販されているノーチック・モデル（Ｎｏ ｒｔｅｃ　Ｍｏｄｅｌ　）　２３エデイスコープ（Ｅｄｄｙｓｃｏｐｅ　）のよ うな公知のうず電流検出装置は本発明に有用である。検出は、検出しようとする 含有金属を囲む構造の厚さによシ影響を受ける。

積層構造は、複合材料から成る４０枚以上の各別のシートから成る積層物から形 成する。すなわち複合品シートから不注意で除かれてない保護裏当てフィルムは 、若干の複合品シートたとえば２０枚又はそれ以上のシートにより覆った積層体 内に位置させればよい。検出は又、はく、付着フィルム又は金属帯状体に関係な く含有金属の種類と共に金属の形式により影響を受ける。

すなわち検出器は、所定枚数の複合品シートの重なシ内に裏当てシートを含むと きは単一の裏当てシートに利用される金属を取上げるのに十分な感度を持つよう に校正する。この校正は、積層しようとする複合品シートの枚数に等しいか又は これを越える枚数のシートを利用して行うのがよい。たとえば複合材料から成る ４０枚のシートを積層しようとする場合には、他の２５枚の複合品シートから成 る重なシの頂部の複合品シートに、使用される裏当てフィルムの試料を当てがい 、裏当てフィルムを複合材料から成る他の２５枚のシートで覆うことができる。

裏当ては又重なシの底部に当てがい又プローブは重なりの頂部に位置させること ができる。次いでプローブの下側に試料を当てがい、検出器は、裏当てフィルム によシ生ずるうず電流電界が検知され監視するのに十分な信号を生ずるように調 整する。

８層の補強材料から成る複合品シートは、厚さ約０．５６１ｎ、長さ６ｉｎＸ幅 ６ｉｎで試験のために利用した。又試験のために、２枚のポリエチレンフィルム の間のアルミニウムはくの積層品である裏当てフィルムを利用した。このアルミ ニウムはくは厚さが約０−０００３５　ｉｎであった。又ポリエチレンフィルム は厚さが約０−００３４５　ｉｎであシ、従って裏当てフィルムは全厚さが約０ −００３８１ｎであった。この裏当フィルムは幅％１ｎ長さ”／（ｉｎ　　の正 方形に切断した。

次いで、未硬化の状態にある間に４８プライの積層物中の８プライごとの複合材 料の間に乱雑な場所に裏当て材料層を散在させた４８タライの複合材料シートを 利用して積層構造を作った。次いで未硬化の積層物をノーチック・モデル２３エ デイスコープうず電流検出器のプローブの下方を通す。裏当てフィルムの存在は 、うず電流検出器が積層物の上方を通る際に検出されこの検出器のオシロスコー プで観察した。

次いで同じ試料を硬化させ、うず電流検出器で再試験し、そして裏当てフィルム 挿入体をすべてふたたび検出した。このようにして前及び後の硬化品質管理手段 としての試験に対する適合性を証明する。

別の１連の試験では約０−００３　ｉｎ　の厚さを持つポリエステルフィルムで 商品名スコッチパック（５ｃＯｔｃｈｐａｃｋ　）　１０として市販されている 裏当て材料を利用した。このフィルムの挿入体を含む複合積層物を又前記のよう にして作シうす電流検出器の下方を通した。そして裏当ては検出できなかった。

すなわち積層物が硬化してあれば、裏当て材料は検出されないままになシ欠陥の ある最終硬化構造を生じた。

本発明の少数の実施例及び利点を述べたが、当業者には明らかなように本発明は その精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことができる。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の７第１項の規定による）平成　２年１０月１７日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．複合品シートから成る重なり内の裏当て材料を検出する方法において、 （ａ）硬化させようとする複合品シートから成る重なりを複合品シートから成る 積層物を形成するように磁界中を通し、 （ｂ）この磁界中に前記重なりを通す際に磁界内のうず電流の存在を検知するこ とにより前記重なり内の裏当て材料の存在を判定する ことから成る検出法。
2. ２．複合品シートから成る重なり内の裏当て材料を検出する方法において、 （ａ）所定数の複合品シートから成る重なり内に含有金層を持つ単一の保護裏当 てフイルムの存在を検出するようにうず電流検出器を校正し、 （ｂ）前記の所定数の複合品シートに等しいか又はこれより少ない枚数の複合品 シートから成る複合構造を形成し、 （ｃ）この複合構造を磁界中に通し、 （ｄ）この磁界中のうず電流の存在を検知し前記積層構造内の裏当てフイルムの 存在を判定することから成る検出法。
3. ３．保護裏当ての存在を検出する検出手段を設けて未硬化の複合品シートの表面 を保護する方法において、未硬化の複合材料から成るシートの未硬化の表面に含 有金属により誘起するうず電流電界により検出するのに十分な金属含量を持つ保 護裏当てフイルムを当てがう ことから成る保護法。
4. ４．前記含有金属として非鉄金属を使う請求項３記載の保護法。
5. ５．前記金属としてアルミニウムを使う請求項３記載の保護法。
6. ６．前記保護裏当てフイルムとして、金属はくと共に１枚又は複数枚の重合体フ イルムから成る積層物を使う請求項３記載の保護法。
7. ７．前記金属はくの厚さを約０．０００３５ｉｎ又はそれ以上にする請求項６記 載の方法。
8. ８．前記保護裏当てフイルムとして、低密度のポリエチレンから成る各シートの 間のアルミニウムはくフイルムから成る積層物を使う請求項３記載の保護法。
9. ９．保護裏当ての存在を検出する検出手段を設けて未硬化の複合品シートの表面 を保護する方法において、金属質成分を含まない複合材料から成るシートの未硬 化の表面に、 含有金属により誘起するうず電流電界の乱れにより検出するのに十分な金属含量 を持つ保護裏当てフイルムを当てがう ことから成る保護法。
10. １０．前記含有金属として非鉄金属を使う請求項９記載の保護法。
11. １１．前記金属としてアルミニウムを使う請求項９記載の保護法。
12. １２．前記保護裏当てフイルムとして、金属はくに１枚又は複数枚の重合体フイ ルムを設けた積層物を使う請求項９記載の保護法。
13. １３．前記金属はくの厚さを約０．０００３５ｉｎ又はそれ以上にする請求項１ ２記載の保護法。
14. １４．前記保護裏当てフイルムとして、低密度のポリエチレンフイルムの間にア ルミニウムはくを設けた積層物を使う請求項９記載の保護法。