JPH06344366A - 樹脂硬化監視方法及びその装置 - Google Patents
樹脂硬化監視方法及びその装置Info
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- JPH06344366A JPH06344366A JP5138247A JP13824793A JPH06344366A JP H06344366 A JPH06344366 A JP H06344366A JP 5138247 A JP5138247 A JP 5138247A JP 13824793 A JP13824793 A JP 13824793A JP H06344366 A JPH06344366 A JP H06344366A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＦＲＰ等の樹脂系複合材料の硬化時における
化学反応により発生するガス種類、量をリアルタイムに
モニターして、硬化成形プロセスの重要ファクターであ
る温度、圧力、保持時間等を最適に設定する方法及び装
置を提供することを目的とする。 【構成】 オートクレーブ（１２）と真空ポンプ（１
４）との間の真空ライン（１３）中に凝縮液計量装置
（８）及び質量分析計（９）を設ける一方、凝縮液計量
装置（８）及び質量分析計（９）により計測された成
分、量と初期入力データと比較して、硬化段階を判定す
るコンピュータ（１０）を設け、該コンピュータ（１
０）により判定された硬化段階に応じてオートクレーブ
（１２）の温度、圧力、保持時間等の硬化成形プロセス
を設定するオートクレーブ制御装置（１１）を設けたも
のである。
化学反応により発生するガス種類、量をリアルタイムに
モニターして、硬化成形プロセスの重要ファクターであ
る温度、圧力、保持時間等を最適に設定する方法及び装
置を提供することを目的とする。 【構成】 オートクレーブ（１２）と真空ポンプ（１
４）との間の真空ライン（１３）中に凝縮液計量装置
（８）及び質量分析計（９）を設ける一方、凝縮液計量
装置（８）及び質量分析計（９）により計測された成
分、量と初期入力データと比較して、硬化段階を判定す
るコンピュータ（１０）を設け、該コンピュータ（１
０）により判定された硬化段階に応じてオートクレーブ
（１２）の温度、圧力、保持時間等の硬化成形プロセス
を設定するオートクレーブ制御装置（１１）を設けたも
のである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空宇宙用複合材料、
産業機械用ＦＲＰ、その他熱硬化樹脂系を中心とする複
合材料の樹脂硬化監視方法及びその装置に関する。
産業機械用ＦＲＰ、その他熱硬化樹脂系を中心とする複
合材料の樹脂硬化監視方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空宇宙を始めとする複合材料は、オー
トクレーブ、ホットプレス等を使用して成形が行われて
いるが、ＦＲＰ等の樹脂系複合材料の硬化は、化学反応
であり、硬化プロセス設定は、温度、圧力等が重要なパ
ラメータとなる。
トクレーブ、ホットプレス等を使用して成形が行われて
いるが、ＦＲＰ等の樹脂系複合材料の硬化は、化学反応
であり、硬化プロセス設定は、温度、圧力等が重要なパ
ラメータとなる。
【０００３】図２に示すように最初の昇温段階では、未
硬化樹脂の粘度低下が発生し、更に加温することで、主
剤と硬化剤との反応により、樹脂が硬化し始める。この
際に、タイミング良く圧力をかけて、樹脂を成形しつつ
硬化させる。また、これらの硬化プロセス中では、未硬
化樹脂中の溶媒、硬化反応時のガス等を真空引きして通
常除去している。
硬化樹脂の粘度低下が発生し、更に加温することで、主
剤と硬化剤との反応により、樹脂が硬化し始める。この
際に、タイミング良く圧力をかけて、樹脂を成形しつつ
硬化させる。また、これらの硬化プロセス中では、未硬
化樹脂中の溶媒、硬化反応時のガス等を真空引きして通
常除去している。
【０００４】硬化成形プロセスの重要ファクターである
温度、圧力、時間等の設定は、従来、主として試験片を
試行錯誤的に製作することにより行われていた。例え
ば、試験片は、図１のようなオートクレーブ内のバギン
グ構成を一例として、成形硬化のため、温度圧力が上げ
られ、図２のような成形プロセスを経て試験片製作が完
了する。ここで、製作された試験片の外観状況、ミクロ
構造、力学的特性、耐熱性等を評価し、最適な品質とな
るように成形プロセスを設定していた。
温度、圧力、時間等の設定は、従来、主として試験片を
試行錯誤的に製作することにより行われていた。例え
ば、試験片は、図１のようなオートクレーブ内のバギン
グ構成を一例として、成形硬化のため、温度圧力が上げ
られ、図２のような成形プロセスを経て試験片製作が完
了する。ここで、製作された試験片の外観状況、ミクロ
構造、力学的特性、耐熱性等を評価し、最適な品質とな
るように成形プロセスを設定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、成形プロセス設定が試験片製作による試行錯誤
で実施されているため、良好な品質を得るための条件設
定に長時間を必要とする欠点があった。特に、ＦＲＰ等
複合材料では、繊維と樹脂を組み合わせているため、そ
の組み合わせが多く、樹脂の改良、新樹脂の開発によ
り、成形プロセス設定の為に多大な時間、工数、材料を
消費していた。
術では、成形プロセス設定が試験片製作による試行錯誤
で実施されているため、良好な品質を得るための条件設
定に長時間を必要とする欠点があった。特に、ＦＲＰ等
複合材料では、繊維と樹脂を組み合わせているため、そ
の組み合わせが多く、樹脂の改良、新樹脂の開発によ
り、成形プロセス設定の為に多大な時間、工数、材料を
消費していた。
【０００６】また、新樹脂の中には、硬化時、化学反応
により放出ガスを発生するものも有り、この場合には硬
化プロセスの最適範囲が狭く、成形時に放出ガスの内部
応力等により、成形品に層間剥離、クラック等が発生す
る等の可能性があった。
により放出ガスを発生するものも有り、この場合には硬
化プロセスの最適範囲が狭く、成形時に放出ガスの内部
応力等により、成形品に層間剥離、クラック等が発生す
る等の可能性があった。
【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑み、上記化学
反応時によるガス種類、量をリアルタイムにモニターし
て、硬化成形プロセスの重要ファクターである温度、圧
力、保持時間等を最適に設定する方法及び装置を提供す
ることを目的とする。更に、本発明の他の目的は、試験
片お試行錯誤的な製作による硬化成形プロセスの設定を
廃止し、試験片と実製品とのスケールアップ効果による
成形不良等を防止し、大幅な時間、工数、材料、コスト
削減を可能とすることにある。
反応時によるガス種類、量をリアルタイムにモニターし
て、硬化成形プロセスの重要ファクターである温度、圧
力、保持時間等を最適に設定する方法及び装置を提供す
ることを目的とする。更に、本発明の他の目的は、試験
片お試行錯誤的な製作による硬化成形プロセスの設定を
廃止し、試験片と実製品とのスケールアップ効果による
成形不良等を防止し、大幅な時間、工数、材料、コスト
削減を可能とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の樹脂硬化監視方法に係る構成はオートクレーブ内
において未硬化樹脂から放出される溶媒、硬化過程にお
ける発生ガス等の成分、量を分析して、予め入力された
未硬化樹脂量、理論発生ガス等の初期データとコンピュ
ータで比較して硬度反応段階を判定しながら、硬化成形
プロセスを設定することを特徴とする。
発明の樹脂硬化監視方法に係る構成はオートクレーブ内
において未硬化樹脂から放出される溶媒、硬化過程にお
ける発生ガス等の成分、量を分析して、予め入力された
未硬化樹脂量、理論発生ガス等の初期データとコンピュ
ータで比較して硬度反応段階を判定しながら、硬化成形
プロセスを設定することを特徴とする。
【０００９】また、上記目的を達成する本発明の樹脂硬
化監視装置に係る構成はオートクレーブと真空ポンプと
の間の真空ライン中に凝縮液計量装置及び質量分析計を
設ける一方、凝縮液計量装置及び質量分析計により計測
された成分、量とその初期入力データと比較して、硬化
段階を判定するコンピュータを設け、該コンピュータに
より判定された硬化段階に応じてオートクレーブの昇
温、圧力、保持、降温時間等の硬化成形プロセスを設定
するオートクレーブ制御装置を設けたことを特徴とす
る。
化監視装置に係る構成はオートクレーブと真空ポンプと
の間の真空ライン中に凝縮液計量装置及び質量分析計を
設ける一方、凝縮液計量装置及び質量分析計により計測
された成分、量とその初期入力データと比較して、硬化
段階を判定するコンピュータを設け、該コンピュータに
より判定された硬化段階に応じてオートクレーブの昇
温、圧力、保持、降温時間等の硬化成形プロセスを設定
するオートクレーブ制御装置を設けたことを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】本発明では、未硬化樹脂中の溶媒、硬化過程に
おける発生ガス等の成分、量をモニタしながら、予め入
力された未硬化樹脂量、理論発生ガス量等により、コン
ピュータで硬化反応段階を判定しながら硬化成形プロセ
スを設定する。従って、硬化反応段階を的確に把握する
ことができ、圧力、温度コントロール、時間設定等最適
条件で硬化が可能となる。
おける発生ガス等の成分、量をモニタしながら、予め入
力された未硬化樹脂量、理論発生ガス量等により、コン
ピュータで硬化反応段階を判定しながら硬化成形プロセ
スを設定する。従って、硬化反応段階を的確に把握する
ことができ、圧力、温度コントロール、時間設定等最適
条件で硬化が可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施例に係
る樹脂硬化監視装置を示す。図１に示すように、オート
クレーブ１２は真空ライン１３を介して真空ポンプ１４
に接続されており、オートクレーブ１２内においては、
ツール１上にガラスクロス４、プリプレグ（未硬化樹脂
と繊維の混合したもの）及びプレッシャープレート５を
セットし、横側にダム２を置き樹脂流れを防ぐと共に上
からバックフィルム６でカバーし、シーラント７でシー
ルしている。
参照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施例に係
る樹脂硬化監視装置を示す。図１に示すように、オート
クレーブ１２は真空ライン１３を介して真空ポンプ１４
に接続されており、オートクレーブ１２内においては、
ツール１上にガラスクロス４、プリプレグ（未硬化樹脂
と繊維の混合したもの）及びプレッシャープレート５を
セットし、横側にダム２を置き樹脂流れを防ぐと共に上
からバックフィルム６でカバーし、シーラント７でシー
ルしている。
【００１２】本実施例の樹脂硬化監視装置１５は、ガス
凝縮液計量装置８、質量計９、コンピュータ（ＣＰＵ）
１０及びオートクレーブ制御装置１１から構成されてい
る。ガス凝結液計量装置８は、真空ライン１３中に介装
され、オートクレーブ１２内で発生した全放出ガス等の
成分、量を計測する。また、質量分析計９に真空ライン
１３に接続し、その一部のガスを導入して成分分析を行
う。
凝縮液計量装置８、質量計９、コンピュータ（ＣＰＵ）
１０及びオートクレーブ制御装置１１から構成されてい
る。ガス凝結液計量装置８は、真空ライン１３中に介装
され、オートクレーブ１２内で発生した全放出ガス等の
成分、量を計測する。また、質量分析計９に真空ライン
１３に接続し、その一部のガスを導入して成分分析を行
う。
【００１３】コンピュータ（ＣＰＵ）１０には、ガス凝
結液計量装置８のデータ及び質量分析計９の分析データ
が入力される。コンピュータ１０は、予め入力された未
硬化樹脂量、理論発生ガス量等の硬化データに基づき、
ガス凝結液計量装置８のデータ及び質量分析計９の分析
データから、硬化段階を判定する。即ち、図３に示すよ
うに、ガス凝結液計量装置８のデータはアナログ量及び
デジタル量として、また、質量分析計９からの分析デー
タはアナログ量及びデジタル量として、それぞれ、イン
ターフェース（ＡＤＳ）１０ａを介して、コンピュータ
（例えば、ワークステーション等）１０にリアルタイム
で入力される。
結液計量装置８のデータ及び質量分析計９の分析データ
が入力される。コンピュータ１０は、予め入力された未
硬化樹脂量、理論発生ガス量等の硬化データに基づき、
ガス凝結液計量装置８のデータ及び質量分析計９の分析
データから、硬化段階を判定する。即ち、図３に示すよ
うに、ガス凝結液計量装置８のデータはアナログ量及び
デジタル量として、また、質量分析計９からの分析デー
タはアナログ量及びデジタル量として、それぞれ、イン
ターフェース（ＡＤＳ）１０ａを介して、コンピュータ
（例えば、ワークステーション等）１０にリアルタイム
で入力される。
【００１４】コンピュータ１０には、図４に示すよう
に、予め樹脂量（プリプレグ量）、理論的に求められる
ガス発生成分、ガス発生量を初期入力データとして入力
されており、ガス凝結液計量装置８から入力されたのデ
ータ及び質量分析計９から入力された分析データと比較
することで、現在の樹脂の硬化プロセスの硬化段階を把
握し、オートクレーブ制御装置１１へ硬化段階に応じた
指示信号を送る。オートクレーブ制御装置１１は、コン
ピュータ１０からの指示信号による硬化段階に応じて、
オートクレーブ１２の昇温、降温、保持時間、加圧、減
圧、保持時間等を制御するように構成されている。
に、予め樹脂量（プリプレグ量）、理論的に求められる
ガス発生成分、ガス発生量を初期入力データとして入力
されており、ガス凝結液計量装置８から入力されたのデ
ータ及び質量分析計９から入力された分析データと比較
することで、現在の樹脂の硬化プロセスの硬化段階を把
握し、オートクレーブ制御装置１１へ硬化段階に応じた
指示信号を送る。オートクレーブ制御装置１１は、コン
ピュータ１０からの指示信号による硬化段階に応じて、
オートクレーブ１２の昇温、降温、保持時間、加圧、減
圧、保持時間等を制御するように構成されている。
【００１５】一般的な熱硬化樹脂のオートクレーブ硬化
時のプロセス設定条件は、図２に例示するように、最初
の昇温段階では、未硬化樹脂の年度低下が発生し、更に
加温することで、主剤と硬化剤との反応により、樹脂が
硬化し始める。この際に、タイミング良く圧力をかけ
て、樹脂を成形しつつ硬化させる。また、これらの硬化
プロセス中では、未硬化樹脂中の溶媒、硬化反応時のガ
ス等は真空ライン１３を介して真空引きして通常除去し
ている。
時のプロセス設定条件は、図２に例示するように、最初
の昇温段階では、未硬化樹脂の年度低下が発生し、更に
加温することで、主剤と硬化剤との反応により、樹脂が
硬化し始める。この際に、タイミング良く圧力をかけ
て、樹脂を成形しつつ硬化させる。また、これらの硬化
プロセス中では、未硬化樹脂中の溶媒、硬化反応時のガ
ス等は真空ライン１３を介して真空引きして通常除去し
ている。
【００１６】本実施例では、真空ライン１３中に、ガス
凝結液計量装置８、質量分析計９を設置して、溶媒、反
応ガス分析を実施すると共に全放出ガス量をモニタし
て、コンピュータ１０は硬化反応段階を判定しながら、
温度、圧力、時間等のプロセスを設定することが可能で
ある。
凝結液計量装置８、質量分析計９を設置して、溶媒、反
応ガス分析を実施すると共に全放出ガス量をモニタし
て、コンピュータ１０は硬化反応段階を判定しながら、
温度、圧力、時間等のプロセスを設定することが可能で
ある。
【００１７】この為、熱硬化型樹脂の硬化プロセスの設
定において、従来試行錯誤的に設定していた硬化プロセ
スを、樹脂の硬化反応データを一度入力するだけで、製
品サイズ、プリプレグの状態に左右されず、適正に設定
することができる。また、試験片による試行錯誤的な製
作を廃止することができるので、試験片と実製品とのス
ケールアップ効果による成形不良を防止することができ
る。
定において、従来試行錯誤的に設定していた硬化プロセ
スを、樹脂の硬化反応データを一度入力するだけで、製
品サイズ、プリプレグの状態に左右されず、適正に設定
することができる。また、試験片による試行錯誤的な製
作を廃止することができるので、試験片と実製品とのス
ケールアップ効果による成形不良を防止することができ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は熱硬化型樹脂の硬化プロセスの設定
において、従来試行錯誤的に設定していた硬化プロセス
を、樹脂の硬化反応データを一度入力するだけで、製品
サイズ、プリプレグの状態に左右されず、適正に設定す
ることができる。従って、本発明によれば、成形条件設
定のための大幅な時間短縮、コスト削減を図ることがで
きる。
たように、本発明は熱硬化型樹脂の硬化プロセスの設定
において、従来試行錯誤的に設定していた硬化プロセス
を、樹脂の硬化反応データを一度入力するだけで、製品
サイズ、プリプレグの状態に左右されず、適正に設定す
ることができる。従って、本発明によれば、成形条件設
定のための大幅な時間短縮、コスト削減を図ることがで
きる。
【図１】本発明の一実施例に係る樹脂硬化監視装置の概
要図である。
要図である。
【図２】樹脂硬化時における時間と圧力、温度、粘度と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例に係る樹脂硬化監視装置の回
路ブロック図である。
路ブロック図である。
【図４】オートクレーブ制御の一例を示す説明図であ
る。
る。
１ ツール ２ ダム ３ プリプレグ ４ ガラスクロス ５ プレッシャプレート ６ バックフィルム ７ シーラント ８ ガス冷却凝縮液計量装置 ９ 質量分析計 １０ コンピュータ（ＣＰＵ） １１ オートクレーブ制御装置 １２ オートクレーブ １３ 真空ライン １４ 真空ポンプ １５ 樹脂効果監視装置
Claims (2)
- 【請求項１】 オートクレーブ内において未硬化樹脂か
ら放出される溶媒、硬化過程における発生ガス等の成
分、量を分析して、予め入力された未硬化樹脂量、理論
発生ガス等の初期データとコンピュータで比較して硬度
反応段階を判定しながら、硬化成形プロセスを設定する
ことを特徴とする樹脂硬化監視方法。 - 【請求項２】 オートクレーブと真空ポンプとの間の真
空ライン中に凝縮液計量装置及び質量分析計を設ける一
方、凝縮液計量装置及び質量分析計により計測された成
分、量と初期入力データと比較して、硬化段階を判定す
るコンピュータを設け、該コンピュータにより判定され
た硬化段階に応じてオートクレーブの温度、圧力、保持
時間等の硬化成形プロセスを設定するオートクレーブ制
御装置を設けたことを特徴とする樹脂硬化監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138247A JPH06344366A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 樹脂硬化監視方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138247A JPH06344366A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 樹脂硬化監視方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06344366A true JPH06344366A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15217511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5138247A Withdrawn JPH06344366A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 樹脂硬化監視方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06344366A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000067592A (ko) * | 1999-04-26 | 2000-11-25 | 국중석 | 웨트 레진 섬유강화플라스틱의 진공성형법 개발 |
| KR100354112B1 (ko) * | 2000-09-27 | 2002-09-27 | 삼성테크윈 주식회사 | 오토클래브장치 |
| JP2009505854A (ja) * | 2005-08-23 | 2009-02-12 | エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー | サンドイッチ部品を製造する方法およびプレス機 |
| JP2009527401A (ja) * | 2006-02-16 | 2009-07-30 | ザ・ボーイング・カンパニー | 搬送ツール |
| JP2009241071A (ja) * | 2009-07-15 | 2009-10-22 | Tomy Ltd | オートクレーブ動作監視装置 |
| JP2015182766A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 燃料タンクの環境を制御するためのシステムおよび方法 |
| JP2016510087A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-04-04 | ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 優れた表面仕上げおよび高い繊維圧密を有する複合材料を調製するためのプレプレグ硬化方法 |
| KR102280820B1 (ko) * | 2020-06-12 | 2021-07-23 | 김병하 | 프리프레그 압축성형을 위한 자동성형 제어방법 |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP5138247A patent/JPH06344366A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000067592A (ko) * | 1999-04-26 | 2000-11-25 | 국중석 | 웨트 레진 섬유강화플라스틱의 진공성형법 개발 |
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| JP2018062669A (ja) * | 2013-03-15 | 2018-04-19 | ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 優れた表面仕上げおよび高い繊維圧密を有する複合材料を調製するためのプレプレグ硬化方法 |
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| KR102280820B1 (ko) * | 2020-06-12 | 2021-07-23 | 김병하 | 프리프레그 압축성형을 위한 자동성형 제어방법 |
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