KR19990022151A

KR19990022151A - 고분자 경화전의 교차 결합도 측정방법

Info

Publication number: KR19990022151A
Application number: KR1019970708630A
Authority: KR
Inventors: 에이. 브렌트 스트롱; 알. 스코트 메릴; 배리 엠. 런트; 래리 제이. 데이비스
Original assignee: 브라이엄 영 유니버시티
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1999-03-25
Also published as: US5635845A; AU6091096A; CA2223084A1; WO1996039623A1; EP0871868A1; JPH11506838A

Abstract

경화전 상태에 있는 동안 고임피던스 폴리머 재료의 가교결합도를 탐지하는 방법은 절연된 접지플레이트(51)를 폴리머 재료에 인접하고 센서(32)에 평행하게 배치하며; 센서를 통해 테스트 신호를 재료와 기준저항에 적용하고; 재료와 기준저항에 적용된 테스트 신호간의 전압차를 기준전압으로서 측정하고; 폴리머 재료내에서 발생한 가교결합 정도의 상대적 지시계로서 전압차를 상관시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법을 실시하는 장치가 발표된다.

Description

고분자 경화전의 교차 결합도 측정방법

열경화수지는 항공산업, 건설업, 자동차제조, 의료분야, 접착제, 기상도, 구조 경화도, 강도 및 생산용이성 등의 영구특성이 금속, 세라믹 및 다른 조성물에 있어서 유리한 분야에서 응용할 매우 유용한 주조과정을 통해 플라스틱 부류를 형성한다. 치과 응용 분야는 액상으로 치아에 가하고 그후 UV 방사선등 공지의 기술로 중합시킨 충전재 및 끈(fascia) 재질을 포함한다. 페인트 조성물은 솔이나 공기총으로 쉽게 부착할 수 있는 균일한 액상 상태에 따라 다양하게 응용할 수 있는 열경화성 수지형이다. 다이, 필라멘트권선, 전달주조, 레이업 주조 또한 구조 및 기소, 하우징 등을 조립하기 위한 돌출법등이 섬유를 쉽게 적시고 액상으로 주형공동을 채울 수 있는 유동형태를 유지하는 것에 따라 달라진다.

이 수지재료는 고분자 재료가 경화단계전에 최소의 교차-결합을 일으키는 저 점성 액상형태로 제조하는 것이 일반적이다. 물론 열경화성 조성물을 이러한 플라스틱군을 특징으로 하는 영구 강성구조로 응고시키는 교차결합 작용이다. 이들 제품의 반감기는 영구경화로 또다른 가공이 필요없는 재질로 만드는 영구, 비가역 조건을 제공한다. 사실은, 열경화성 재질의 예비 경화 때문에 폐기물량이 늘어난다. 부분경화 재질을 안전문제 때문에 제거해야 하는 산업에서, 이러한 손실은 매우 크다. 예컨대, 이미 부분 경화된 수지로부터 고기능 항공기 기소를 제조하면 구조가 취약하여 수명이 단축된다. 따라서, 우수한 다량의 수지를 과다한 사전-경화탓으로 버리게 된다.

대부분의 수지는 제조시 고유특성을 교차결합하고 최종 경화될때까지 교차결합을 계속하므로 이 방법으로 공정을 제어하고 절차를 줄인다. 1차 제어방법은 수지를 저온으로 유지하여 반응율을 최소화하는 것이다. 저온환경은 물질이 최종 경화하기 쉽게 될 때까지 유지해야 한다. 불행히도 수지 재료는 예비 경화단계시 일어나는 경화도를 항상 반영하지는 않는다는 것이다. 온도 변화는 저장단계에서 일어날 경우 그 충격은 알 수가 없다. 따라서 경화도는 특정한 수지 선택과 함께 고려해야할 위험변수이다.

페인트와 접착제의 경우 점도는 예비경화를 허용할 수 있는 유용한 방법을 제공한다. 일반적으로, 반감기는 너무 점성이 커서 잘 흐르지 못하도록 재료가 고형화하는데 소요되는 시간에 의해 결정된다. 그러나, 페인트와 접착제에서 실제의 교차결합 상태를 결정하기 위한 방법은 현재 없다. 현재의 실행방법은 언급된 바와 같이 물질의 점도를 정량적으로 시험하거나, 특별한 응용 분야에서 수지의 역할을 결정하기 위한 표본 시험을 실행하는 것이다.

섬유 보강 합성물을 위해 매트릭스재에 사용하는 고분자에 있어서, 교차결합을 실행하는 동안 두가지 서로 다른 시간간격이 있다. 첫시간 간격은 반감기라는 것이고 두 번째는 경화사이클이다. 전형적으로 합성체용 열경화성 수지를 -0℉ 정도의 매우 낮은 온도에서 저장한다. 수지에 성형과정에서 열/방사선 또한/또는 압력을 가할 때 경화 사이클이 형성된다. 예컨대, 200 내지 400℉ 경우에 따라 700℉ 까지의 승온이 이 고분자 경화를 위해 일반적이고 단시간 간격으로 교차결합을 완료할 수 있다. 섬유 보강 열경화성 합성물 사용자는 저장 및 예비-경화 단계에서 누적형 교차결합 상태를 평가하기 위한 여러 기계적 실험을 행한다. 예컨대, 점착성과 드레이프성이 경화정도를 가리킨다. 이 시험은 주관적이고 비효율적이며 작은 정량치를 가진 점성적 지시계이다.

합성재질을 위한 열경화성 수지의 구체예를 들면 수지를 섬유보강층에 침지시키고 이것을 후속사용을 위해 예비-프레그(pre-preg) 또는 B-단계 물질로서 비축한다. 명백한 것으로 이 B-단계물질이 주로 온도에 의해 영향받는 연속 교차결합율에 따라 제한적인 반감기를 갖는다. 현재 교차결합 정도에 대해 B-단계 물질을 시험하는 방법은 어렵고 주관적이며 물질 소비량이 크다. B-단계 물질이 특별한 교차 결합단계에 도달할 경우, 사용가능한 물질이 없으며, 실제 교차결합이 아닌 저장시간을 기초로 배출해야 한다.

열경화성 고분자 경화 사이클을 관측, 조정 및 최적화하기 위한 합성산업에 큰 관심이 있어 왔다. 따라서 점도계, 적외선 측정기, 마이크로 유전율 측정기 등을 사용하여 실제 경화시에 교차결합성을 평가할 수 있음이 공지이다. 이 평가시간은 수지가 완전경화하기 위해 고온상에 있을 것을 특징으로 한다. 1차 관심은 겔화점을 확인하고 다시 경화과정이 완료되는 최종단계를 확인하여 최종제품을 경화시간 연장없이 필요한 조건아래서 제거할 수 있도록 하는 것이다. 이것은 비싼 장비를 효율적으로 쓰고 또한 제작부품을 교차결합 완료전 주형에서 분리할 수 없도록 보장한다.

본 발명은 고온환경내 실제 경화과정전에 고분자 내 교차 결합도를 측정하도록 의도된 활성도는 생각지 않았다. 특히, 접착제나 페인트는 최종단계에 대해 경화하는 온도를 필요로 하지 않는 광범위한 고분자를 보여준다. 이 고분자의 경화는 다소 연속적으로 실행되는 과정이며 중간 경화 또한 최종 경화상태를 측정할 수 없다. 고분자를 사전-경화 또한 최종공정을 나타내는 2단계로 고분자가 경화할 경우, 고분자 내 교차결합의 측정점은 승온조건에서만 일어나고 예비-경화단계나 반감기동안 거의 교차결합에 관계하지 않는다.

이 실행은 저장시 가해진 저온에서 고분자의 전기반응이 예비-경화 교찰 결합이 계속될 때 측정변화를 보여주기에 충분한 신호를 제공하지 않는다.

필요한 것은 반감기동안 고분자 재질의 경화도 측정에 효과적인 방법이며 특별한 뱃치 또는 다량의 고분자가 예비-경화단계에서 안전기준을 초과하였는지 효과적으로 결정할 수 있다. 이러한 방법은 제거할 수지 및 보관할 수지를 정량적으로 결정할 수 있도록 하고 비용과 천연자원의 절약을 얻게 해준다.

본 발명의 목적은 저항성 고분자 내 교차결합도 측정이 가능하도록 하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

또다른 목적은 고분자 예비-경화 단계동안 효과적으로 응용할 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이며 고분자는 교차결합을 최소화하기 위해 저온상태로 유지한다.

또다른 목적은 예비-경화 고분자속에서의 교차결합을 연속으로 탐지하기 위한 방법과 시스템을 제공하는 것이며 이 고분자를 페인트, 접착제, 백악, 치과용수지, 합성물수지 성형시스템에 가할 수 있다.

기타 목적은 모든 상황에서 사용하기 편리한 저렴한 시스템속에 상술한 대상물을 제공하는 것이다.

이것과 기타 목적은 저온에서의 예비-경화 단계동안 고임피던스 고분자의 교차 결합도를 탐지하는 방법에서 실현된다. 이 방법은 다음의 단계를 포함한다:

a) 접지에 평행한 분지경로가 생성되도록 테스트될 폴리머 재료에 인접한 접지 평면을 위치시키고 적용된 전기장의 반응성 부분을 제거하고 저항성 부위를 남기며;

b) 경화전 단계의 폴리머 재료를 통해 전기장을 생성시킴으로써 테스트 신호를 적용하여서 재료내의 가교결합도를 나타내는 샘플전압과 저항의 수준을 측정하고;

c) 기준 전압을 측정하기 위해서 고정된 저항을 가지는 기준 재료에 센서를 통해 동일한 테스트 신호를 적용하고;

d) 예비-경화단계에서 고분자에 가한 시험신호와 기준전압으로서 기준 재료에 가해진 시험신호 사이 전압차를 측정하고;

e) 최소 교차결합에서의 저 임피던스 단계부터 총 교차결합에 대한 최대 임피던스의 고 임피던스 단계까지 고분자 재료에 대한 임피던스 비교전압 범위에 대한 전압차 크기 비교를 근거로 고분자 재료 내 일어나는 교차결합도의 상대 지시계로 전압차를 연결한다.

본 발명의 또다른 측면은 예비-경화단계내 고분자 재료의 교차결합도 시험장치로 대표할 수 있으며 이 장치는 시험될 고분자 재료의 코팅을 수용할 부착 감지기로 저 진동수, 저진폭신호를 일으킬 수 있는 신호발생기를 포함하고 감지기는 공지의 임피던스를 갖는다. 기준재료는 (i) 저-저하상태에서 고분자 재료의 감지기의 임피던스 (ii) 완전 경화시 고 저항상태에 도달할 때 고분자 재료의 예측된 임피던스의 기하절 방식에 거의 등가인 저항을 갖는다. 이 장치는 고분자 재료의 감지기를 통해 탐지된 신호와 기준재료에서 감지기를 통해 탐지된 신호의 전압차를 측정하는 전압수단을 포함한다. 이 수단은 고분자 재질속에 발생한 교차결합도를 나타내는 변수로 전압차를 전환하는 전압수단에 연결한다.

다른 본 발명의 특징은 첨부된 도면과 구체예에서 상세히 기술한다.

본 발명은 폴리머의 저항을 측정함으로써 예비 경화단계의 폴리머 재료의 가교결합의 탐지에 관계한다.

본 발명은 페인트, 치과용수지, B-단계수지 등의 고분자 물질에서 일어나는 교차결합 정도를 측정하는 방법에 관계한다. 더 특별히, 본 발명은 예비 경화단계에서 이러한 물질의 경화도를 탐지하는 것에 관계한다.

도 1 은 본 발명의 여러 기능특성을 보여주는 그래프형 블록 다이어그램을 보여준다.

도 2 는 본 발명의 바람직한 구체예를 제공하는 회로의 개략적인 다이어그램을 보여준다.

도 3 은 예비시험 관측용 회로와 함께 쓸 수 있는 감지기 장치의 분해도.

도 4 는 도 3 센서의 전극의 근접 평면도이다.

도 5 는 본 발명을 위한 혼합감지기와 회로의 또다른 구체예를 보여준다.

도 6 은 예비-프레그(pre-preg) 재질과 함께인 본 발명의 또다른 구체예를 보여준다.

도 7 은 본 발명의 또다른 구체예의 사시 평면도이다.

도 8 은 폴리머의 가교결합 정도 측정을 용이하게 하기 위해서 다공성 장벽을 필요로 하는 본 발명의 또다른 구체예의 윤곽도면이다.

도 9 는 센서 형태를 변화시킨 본 발명의 또다른 구체예의 윤곽도면이다.

* 부호 설명

20...신호발생기 21...센서

22...기준저항기 24...버퍼

25...필터 26...피크탐지기

27...출력전압 30...상부 덮개

31...하부덮개 32...센서성분

34...접촉핀 35,36,37...접촉부

38,39...전극 40,46,55,61...폴리머

41...판독기 42,49...LCD

45...모니터장치 47...코어

48...스위치 50...절연물질

51...접지평면 52...중공실린더

53...접지평면 54...센서

56...전도성 입자 57...전극

58...장벽 60...플레이트

62,93...접지평면 92...절연기질

본 발명자는 예비-경화단계중에서도 저항성 고분자 내 교차결합도를 측정할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명의 제 1 단계는 접지에 평행한 분지경로가 생성되도록 테스트될 폴리머 재료에 인접한 접지평면을 배치시키며, 폴리머 재료와 전기적으로 절연시키는 것에 관계한다. 다음 단계는 센서를 통해 경화전 단계의 폴리머 재료에 테스트 신호를 적용하여 재료내의 가교결합도를 나타내는 샘플 전압과 저항의 수준을 측정하는 것이다. 보통 전기장은 저항성 성분과 반응성 성분으로 구성되며 둘다는 폴리머 재료의 임피던스를 측정할 때 측정된다. 그러나 평행한 분지 접지경로의 도입은 전기장의 반응성 부분을 제거시키고 절연된 접지평면의 영향을 받지 않는 전기장의 반응성 부분만을 남긴다. 대체로 테스트 신호는 오옴의 법칙에 따라 진폭이 폴리머의 저항에 반비례하는 전류이다. 재료의 저항을 측정하는 다른 기술도 유사하게 적용될 수 있다.

시험신호는 고분자와 접촉하여 삽입된 맞물림 형태의 전극 감지기에 의해 고분자속에서 직접 실행된다. 전극이 맞물린 관계를 가지며 특정위치에서 적용된 전기장의 세기를 최소화하여서 탐지되는 재료의 분자적 파괴를 방지하도록 둥근 가장자리를 가지는 한 탐침의 모양이 중요하다. 전압원에 한 단부가 연결된 임의의 전도성 물질이 탐침으로 사용될 수 있다. 고저항성 수지와 함께 센서가 사용되는 경우에 탐침은 정전기로부터 차폐되는 센서 둘레에 결합된 차폐수단으로 차폐한다.

이 방법의 나머지 단계는 고정값 저항기 같은 기준물질에 센서를 통해 초기단계에서 가해진 같은 시험신호를 가하는 것이다. 이것은 방법의 정량특성을 제공한다. 기준물질은 기준전압을 결정할 고정저항을 가져야 한다. 예비-경화단계에서 고분자에 가해진 시험신호와 기준전압이 결정될 때 기준물질에 가해진 시험신호 사이의 전압차를 결정한다. 전압차는 최소 교차결합시 저 임피던스 단계로부터 최대 임피던스에서의 고 임피던스 단계까지 고분자 물질을 위한 비교 임피던스, 전위범위에 대해 전압차 크기 비교를 근거로 고분자물질속에 일어나는 교차결합도를 비교지시하는 역할을 한다.

교차결합도 지시를 하는 전압차 처리구조는 변할 수 있다. 도면에서 나타낸 바람직한 기술은 고분자 교차결합도에 상관관계 있는 값을 직접 읽는 디스플레이 장치에 직류를 공급하고 직류에 대한 교류전압을 전환한다. 직접 기록은 저 임피던스에서 0.5 볼트에서 고임피던스에서 0.0 볼트까지의 DC 전압을 포함하고 이것은 1×10⁴오옴 정도의 크기이다. 이것은 10⁸오옴만큼 확대될 수도 있다.

시험신호는 정점 대 정점이 10 볼트 이하의 낮은 진폭을 갖는 10㎐ 이하의 저주파수 신호를 일으키고 이 신호를 무경화 단계에서 고분자 또한 기준저항에 신호를 제공하여 가하게 된다. 바람직한 구체예에서, 저 진폭신호는 약 0.1㎐ 내지 5㎐ 이고 10볼트의 정점 대 정점의 저진폭을 갖는다.

제 1 도와 2 도는 고분자 물질과 기준물질을 전압 분류기인 회로속에 구성하여 전압출력이 고분자물질 + 기준물질의 전체 임피던스에 대한 기준물질의 임피던스 비율에 비례한다. 이 회로는 물질의 초기단계에서 경화단계까지 10⁴Ohm정도의 저항 변화를 감지할 수 있다. 이 범위는 수지, 플라스틱, 페인트, 접착제와 코우크스 등에 대해 보통이다. 그외에 회로를 조정하여 10³Ohms 내지 10⁸Ohms 까지 초기단계에서 감지 시작하여 10⁷Ohms 내지 10¹³Ohms 인 경화단계에서 종료시킨다.

제 1 도는 신호발생기(20)가 감지기(21)에 가해지는 1㎐, 1볼트 p-p 신호(Vapp1)를 테스트될 폴리머와 절연된 접지평면에 제공하는 사인파 발생기인 블록 다이아그램을 보여준다. 이 신호는 기준저항기(22)에 가한다. 기능블럭(Vd) 사이의 전압은 버퍼화(25)하고 여과되어 (25) 그 결과 신호(Vf)가 정점탐지기(26)에 의해 DC로 전환된다. V(out)(27)는 약 0.5 볼트(저저항)에서 0 볼트(고-저항)까지의 DC 전압이다. 도시된 회로는 1×10⁴Ohms 범위를 감지한다.

이 감지기의 중요부분은 기존의 것과 합성된 수지-피복 감지기이다. 한 감지기 구체예는 제 3 도에서 보는 것과 같다. 이 장치는 서로 결합된 전극 감지기소(32)와 함께 상부(30) 및 하부(31) 케이스먼트를 포함한다. 접촉핀(34)이 감지기소의 접촉부(35)(36) 및 (37)에 전기결합한다. 접촉부(35)는 대지포텐셜(전위) 상태이고 접촉부(36)와 (37)은 중합도를 나타내는 전압차(V)(약어 D)를 제공한다. 이 접촉부(36)(37)는 각각의 결합 말단전극(38)(39)에 연결되어 있다. 실제의 저항측정은 시험할 고분자(40)를 두가지 이상의 인접말단 전극(38)(39)에 위치시켜 물질을 통한 저항 측정을 위한 전도경로를 제공하여 형성된다. 이러한 하드웨어를 사용한 측정은 저항성분과 반응성분을 포함한 임피던스를 측정한다. 그러나, 본 발명은 두 개의 추가 성분인 절연재료층(50)과 접지평면(51)을 첨가함으로써 센서(21)의 구조를 변경한다. 이러한 절연재료(50)의 목적은 접지평면(51)을 센서(21)로 부터 분리시키는 것이다. 회로로 부터 분리된 접지 평면(51)을 사용함으로써 측정의 저항 부분은 영향을 받지 않지만 폴리머를 통과하는 전기장의 반응성 부분은 접지 평면(51)을 통해 접지에 분리된다. 접촉부(35)는 접지 포텐셜에 있으며 접지평면(51)에 연결된다. 따라서 측정은 임피던스 대신에 저항의 측정이 된다.

저항 측정의 장점은 임피던스와 같은 벡터 측정에 의해 유도된 복잡성을 방지할 수 있는 것이다. 이것은 AC 테스트 신호를 적용하는 동안에 수행된다. 따라서, AC를 사용하고 고임피던스 폴리머 재료에 극성생성을 방지하는 추가 잇점이 수득되며 동시에 측정시 반응성요소와 저항성 요소를 분리하는 문제를 극복하는 것이다.

맞물린 전극의 그리드가 표준기술에 따라 기질상에 엣칭되거나 도금된다. 핀(34)은 와이어에 의해서 도 2 에 기술된 회로의 적절한 접촉부에 연결된다. 그리드 엣칭시 고려할 점은 전극의 단부에서 생성될 수 있는 것과 같은 예리한 코너를 방지하는 것이다. 도 4 는 이 특징을 보여주는 맞물린 전극의 근접 상세도이다.

기준감지기(22)는 저 저항상태에서 물질이 있는 감지기의 임피던스 구성수단에 거의 평행한 것으로 선택된 고정값 저항기이다. 또한 물질이 고저항 상태에 도달할 때 같은 임피던스를 예측할 수 있다. 이 방식으로 감지기와 기준물은 간단한 전압분리기를 형성한다. 분리기에서 나온 출력전압은 식 1 에서 보는 것같이 감지기 + 저항기의 전체 임피던스에 대한 기준 저항기의 비율에 비례한다:

Vd = 전압 분리기 출력전압

Rr = 기준저항기

Zs = 폴리머와 기준저항기의 저항

제 2 도에 대해 연구한다. 예컨대, 전압 기준단계의 목적은 op amp 단계가 유사-이중-공급방식으로 조작할 수 있도록 간단히 하는 것이다. 이것은 회로가 배터리 분체화되어 있어 감지기에 공급시 DC 옵셋없이 AC 신호를 발생한다. 저항기(R5)는 중복 - 회전 트림(trim) 전위차계이다. 오실레이터 이득을 일정한 진폭신호를 얻을때까지 조정하는 것이 필요하다.

op amp는 +3 볼트에서부터 조작해야 하며 10¹²Ohms 범위에서 입력 임피던스를 가져야 한다. 본 발명의 시험설정에 대해 선택된 op amp는 Texas Instruments TSC27M4AIN 이다. 이 버퍼단계는 전압분리기 출력전압(Vd)을 부여하는 것을 방해한다. 버퍼단계는 부하 임피던스를 10¹⁵Ohms 로 상승시킨다. 여과단계는 전체 회로의 띠폭을 제한하는 시도이고 최대 공전전압과 모든 정전기에 대해 소음감도를 축소시킨다. 이러한 이유로 내용물은 완전 차폐되어야 한다.

에너지화될 때, 진동단계는 자동으로 진동시작하지 않으며 점프-스타트해야 한다. 이것은 R8 을 기준 대지전압에서 간단히 분리 및 재접속시키면 된다. 또한 V(out)은 빨리 변하지 않는다는 것을 기억한다. 따라서, 새로운 감지기를 시험할 때 C4 는 모멘트형으로 단락되고 다시 정상으로 복귀한다. V(out)은 최종값으로 더 빨리 수용된다.

상술한 구조는 (i) 저 진동수 및 저 진폭신호를 일으키는 신호발생기; (ii) 신호발생기에 연결되어 시험될 고분자 물질 코팅을 수용할 수 있고 공지의 임피던스를 가진 감지기; (iii) 센서에 평행하지만 절연기질에 의해 센서로 부터 분리된 접지평면; (iv) 저-저항상태에서 고분자 물질과 감지기의 임피던스 기하방식에 거의 동등한 저항성을 갖는 기준물질; 고분자물질이 완전 경화시 고저항 상태에 도달할 경우 고분자물질의 예측 임피던스를 갖고 또한 고분자 물질을 가진 감지기를 통해 탐지된 신호와 기준물질의 감지기를 통해 탐지된 신호 사이 전압차를 측정하는 전압수단을 포함하는 경화전 단계의 폴리머 재료의 가교결합 정도를 테스트하는 장치를 나타낸다. 전환수단은 전압차를 고분자물질 내 발생된 교차결합도를 나타내는 변수로 전환하는 전압수단에 연결한다. 디스플레이는 전환수단에 연결하여 실제 시간방식으로 교차결합도 가시판독을 가능하게 한다.

이 장치는 여러 기술로 관측된 고분자시료에 상관관계를 갖도록 할 수 있다. 예컨대 고분자시료(40)를 제 3 도의 감지기의 전극에 직접 공급한다. 이 감지기는 관측된 고분자물질에 영구부착하여 중합반응도를 아무때나 체크할 수 있으며 핀(34)을 제 4 도에서 보는 것같은 판독기처럼 관측장치(41)속에 삽입하면 된다. 이 판독기(41)는 신호발생기용 전원을 포함하여 제 2 도의 회로를 포함한다. 판독치는 LCD(42)에서 볼 수 있으며 시료가 관계된 고분자 뱃치에 대한 정확한 정보를 준다. 이 시스템은 접착제, 페인트, 코우크스 또한 저장 및 선적할 유사제품을 뱃치에 공급함에 있어 쉽게 가할 수 있다. 판독을 실행하면 감지기(21)를 물질에 되돌려 앞으로의 관측을 위해 남겨둔다.

회로와 감지기는 제 5 도에서 보는 것같이 작은 유닛에 내장한다. 이 구체예에서 장치(45)는 1회용 유닛이며 관측 고분자(46)에 직접 결합한 것이다. 고분자(45)가 프리프레그 물질이면, 관측장치(45)에는 프리프레그 물질(46)에 관계된 고분자 시료를 채운다. 이 장치(45)는 가시위치에서 판지코어(46) 위에 영구 부착한다. 판독시, 회로는 회로 작동스위치(48)를 눌러 작동시키고 이것은 LCD(49)에 판독치를 제공한다. 이 방식에서, 프리프레그 물질 두루마리(roll)를 적재하고 그 중합도는 부착된 장치(45)에서 즉시 판독할 수 있다. 다수의 영구 또는 일시 부착법을 쓸 수 있다. 이것은 제작시 제 3 도에서 보는 것같이 부여된 물질시료를 함유한 감지기를 포함하거나 관측된 고분자속에 직접 삽입된 감지기가 될 수 있다.

이 특징은 본 발명을 (i) 예비-경화단계내에서 고분자 물질을 확인하고 (ii) 물질 일부로 확인된 고분자와 접촉하도록 감지기를 부착하며 이 감지기가 간헐적 또는 연속적으로 고분자 경화상태를 판독하게 하고 (iii) 감지기가 부착된 물질의 경화도를 측정하는 방법으로 고분자 예비 경화단계에서의 고분자와 접촉상태를 유지하도록 하는 단계를 갖는 고분자 물질 교차 결합도 관측방법의 일부로 사용할 수 있다는 것을 제안한다. 같은 단계를 예비-경화단계에서 고분자물질 뱃치에 응용할 수 있으며, 고분자물질 시료는 뱃치에서 분리하고 감지기를 확인된 고분자물질 시료와 접촉시킨다. 후자의 경우 물질은 밀폐용기에서 그러한 것처럼 가시적으로는 근접할 수 없으나 용기 외부에 부착된 시료는 내용물을 가리킬 것이다. 이러한 이유로, 측정될 시료는 용기에 고정시켜 시료고분자가 초기 고분자 뱃치의 온도 및 환경조건과 같도록 한다. 상술한 회로는 수동식 측정기형일 수도 있으며 이것을 감지기에 부착할시 측정될 물질의 변수에 비례할 전압을 제공한다.

몇가지 다른 구체예는 도 3 에 도시된 선호된 구체예에 대한 유용한 변형을 보여준다. 예컨대, 센서의 모양과 접지 평면의 모양은 필요한 적용분야에 따라 상당히 달라질 수 있다. 도 7 은 중공실린더(52)가 실린더 외부를 둘러싸는 접지 평면(53)과 실린더(52) 내부 표면상에 배치된 맞물린 전극 센서(54)간의 절연기질(90)로서 작용할 수 있다. 이 구체예의 장점은 주변 접지 평면(53)이 외부환경의 노이즈 간섭으로 부터 센서(54)를 차폐시키며 스트레이 에미션(stray emission)의 방출을 방지하는 이중 기능을 수행한다는 것이다.

또다른 구체예가 도 8 에 도시된다. 이것은 테스트될 폴리머재료(55)가 내부에 부유하는 전도성 입자(56)를 가지는 경우이다. 이들 입자(56)는 만약 입자가 맞물린 전극(57)간에 침전하여 전극(57)간에 단락이나 고전도성 경도를 생성한다면 저 저항성의 폴리머 재료(55)의 그릇된 판독을 가져올 수 있다. 폴리머 재료(55)는 경화이전단계를 넘어설 수 있지만 그릇된 저 저항 판독값을 나타낼 수도 있다.

그러므로, 단지 폴리머재료(55)만의 저항값을 얻기 위해서 다공성 장벽(58)이 절연 기질(92)과 평행한 접지 플레이트(93)상의 센서(57) 위로 위치된다. 다공성 장벽(58)은 전도성 입자(56)가 전극을 접촉하거나 근처에 오는 것을 막아 그릇된 판독을 야기시키는 것을 방지하면서 폴리머 재료(56)는 통과시킨다. 그러므로 폴리머 재료(55)가 다공성 장벽(58)에 의해 방해받지 않아야 한다. 어떤 폴리머 재료(55)는 저항측정을 위해 폴리머 재료(55)에 의해 채워지는 공동(91)을 다공성 장벽(58)이 형성할 것을 필요로 한다.

또다른 구체예가 도 9 에 도시되는데 이것은 맞물린 전극 센서 설계를 포기한다. 플레이트(60)가 이 구체예의 센서이며 한 플레이트(60)에서 다른 플레이트로 발생되는 전기장을 생성한다. 플레이트(60)사이에 테스트될 폴리머재료(61)가 있다. 전기장의 반응성 성분을 분리시키기 위해서 접지평면(62)이 폴리머(61) 내부에 위치된다. 접지평면(62)은 전도성이며 전기장의 저항성 성분을 여전히 통과시킬 수 있는 센서 플레이트(60)에 평행한 전기적으로 절연된 재료이다. 이것은 접지평면(62)을 다공성으로 만듬으로써 달성된다. 예컨대 복수의 구멍(63)이 접지평면(62)을 통해 절단될 수 있다.

Claims

a) 센서에 평행하며 경화이전단계의 폴리머 재료에 인접하게 절연된 접지평면을 위치시키며;

b) 예비-경화단계의 고분자물질에 상기 센서를 통해 시험신호를 제공하여서 접지평면으로 임피던스의 반응성 성분을 분리시킴으로써 재료내의 가교결합도를 나타내는 저항 및 샘플전압의 수준을 측정하고;

c) 센서를 통해 같은 시험신호를 고정저항을 갖는 기준저항에 제공하여 기준전압을 결정하고;

d) 예비-경화단계의 고분자에 가한 시험신호와 기준전압으로 기준 저항에 가해진 시험신호 사이의 전압차를 결정하고;

e) 최소 교차-결합의 저 임피던스 단계부터 총 교차 결합도를 대한 최대 임피던스의 고 임피던스 단계까지 고분자물질에 대한 임피던스의 비교전위차 범위에 대한 전압차 크기 비교를 근거로 고분자물질속에 일어난 교차결합도의 상대 지시계로 전압차를 상호 관련시키는 단계를 특징으로 하는 경화이전 단계동안 고임피던스 폴리머재료의 가교결합도를 탐지하는 방법.
제 1 항에 있어서, 전압차는 직류로 이 전압을 전환시키고 직류를 고분자 교차 결합도에 상호 관련될 수 있는 값의 직접 판독을 가능하도록 하는 디스플레이 장치에 공급하여 처리하는 것을 특징으로 하는 탐지방법.
제 2 항에 있어서, 직접 판독은 DC 전압이 저 임피던스에서 0.5 볼트 고임피던스에서 0.0 의 범위이고 이것은 약 1×10⁴오옴의 저항을 나타냄을 특징으로 하는 탐지방법.
제 1 항에 있어서, 시험신호는 20볼트 정점 대 정점(p-p) 이하의 크기를 갖는 10㎐ 이하의 저진동수 신호를 발생하고 이 신호를 무경화 단계의 고분자에 또한 기준 저항에 가하여 응용하는 것을 특징으로 하는 탐지방법.
제 4 항에 있어서, 1볼트 정점 대 정점(p-p) 이하의 크기를 갖는 0.1 내지 5㎐ 정도의 저 진동수 신호를 발생하고 이 신호를 고분자와 기준저항에 적용함으로써 테스트 신호가 적용됨을 특징으로 하는 탐지방법.
제 1 항에 있어서, 시험신호를 고정값 저항기로된 기준저항에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐지방법.
제 1 항에 있어서, 고분자 물질과 기준저항에 시험신호를 가하는 단계를 전압분리기를 이용하고 전압출력이 고분자물질+기준 저항 총 임피던스에 대한 기준물질의 임피던스의 비율에 비례하는 것을 특징으로 하는 탐지방법.
제 1 항에 있어서, 페인트물질 내 교차결합도를 측정하는 단계를 포함하고 감지기에 시험 페인트를 가하고 전압차를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐지방법.
제 1 항에 있어서, 치과용 고분자물질내 교차결합도 측정단계를 포함하고 시험할 치과용 고분자를 감지기에 가하고 전압차를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐지방법.
a) 불확실한 교차결합도 또는 경화상태를 갖는 B-단계물질을 선택하고;

b) 절연된 접지평면을 경화이전 단계의 B단계 재료에 인접하고 센서에 평행하게 위치시키고;

c) 예비 경화단계에서 B-단계 물질에 대해 감지기를 통해 시험신호를 제공하여 접지평면으로 임피던스의 반응성 성분을 분리시킴으로써 재료내의 가교결합도를 나타내는 저항 및 샘플전압의 수준을 측정하고;

d) 같은 시험신호를 고정 저항을 가진 기준저항에 대해 감지기를 통해 제공하고 그리하여 기준전압을 결정하고;

e) 예비 경화단계의 B-단계물질에 가한 시험신호와 기준전압으로 기준저항에 가해진 시험 신호 사이의 전압차를 결정하고;

f) 최고 교차 결합의 저 임피던스 단계부터 전체 교차결합에 대한 최대 임피던스의 고 임피던스까지 B-단계물질 임피던스의 비교 전위차에 있어서 전압차 크기비교를 근거로 B-단계 물질 내 일어나는 교차결합도의 비교 지시계로서 전압차를 상호관련시키는 단계를 특징으로 하는 B-단계 물질 내 고분자의 교차결합도 측정방법.
제 10 항에 있어서, 전압차는 전압을 직류로 전환하고 직류를 고분자 교차결합도에 상호관련할 수 있는 값을 직접 판독할 디스플레이 장치에 입력시켜 처리하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 11 항에 있어서, 직접판독의 DC전압이 저임피던스의 약 0.5볼트에서 고임피던스의 0.0 볼트까지의 범위로 되고 이것은 약 1×10⁴오옴 이상의 저항을 나타내는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 10 항에 있어서, 고분자 물질과 기준 저항에 시험신호를 가하는 단계는 전압분리기를 포함하고 이것의 전압출력이 고분자 물질과 기준저항의 총 임피던스에 대한 기준물질 임피던스 비율에 비례하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
저진동 저진폭 신호를 일으키는 신호발생기;

알려진 임피던스를 갖고 시험할 고분자 재료 코팅을 수용하며 신호 발생기에 연결된 감지기;

센서에 평행하며 절연기질에 의해 센서로 부터 분리된 접지평면;

(i) 저 저항상태에서 고분자 물질이 있는 감지기의 임피던스와,

(ii) 고분자 물질은 완전 경화시 고 저항상태에 도달할 때 고분자물질의 예측 임피던스의 기하식에 거의 동등한 저항도를 갖는 기준저항;

고분자 물질이 있는 감지기를 통해 탐지되는 신호와 기준저항의 감지기를 통해 탐지되는 신호 사이 전압차를 결정하는 전압수단;

고분자 물질 내 발생한 교차결합도를 나타내는 변수로 전압차를 전환하는 전압수단에 연결된 전환수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 예비경화 단계의 고분자 물질 교차결합도 시험장치.
제 14 항에 있어서, 신호발생기는 20 볼트 미만의 정점 대 정점(p-p) 보다 작은 진폭의 0.1㎐ 내지 5㎐ 범위신호를 일으키는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 15 항에 있어서, 신호발생기는 1볼트보다 크지 않은 정점 대 정점 전압을 갖는 사인파 신호 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 14 항에 있어서, 기준물질은 고정값 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 14 항에 있어서, 고분자 물질을 갖는 센서와 기준저항이 함께 전압 분할기를 포함하고 전압출력은 고분자물질의 저항 더하기 기준저항의 총 저항에 대한 기준저항의 비율에 비례하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 18 항에 있어서, 전압수단에 연결된 버퍼회로를 포함하고 이 회로는 전압 분리기 출력전압의 부하를 방지하기 위해 10¹⁵Ohms 보다 큰 부하 임피던스 증가수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 19 항에 있어서, 버퍼회로에 연결된 여과단계와 소음감도를 감소하기 위한 장치의 대역폭 수신량을 제한하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 14 항에 있어서, 전환수단에 연결한 디스플레이수단을 포함하여 실제시간 방식으로 교차결합도 가시판독을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 21 항에 있어서, 장치는 하우징내에 포함되고 하우징은 시험 고분자물질을 점적 공급할 수 있을 정도로 큰 개구부를 갖추고 실제시간 방식으로 교차결합도 지시계로서 고분자 물질용기에 부착하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 22 항에 있어서, 하우징과 장치는 사용완료시 배출할 수 있도록 일회용 물품형태로 된 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 21 항에 있어서, 감지기는 1회용 물품으로 제조하고 장치로부터 부착 및 탈착이 가능한 수단을 포함하며 그렇지 않으면 1회용 감지기를 제외하고 재사용이 가능한 것을 특징으로 하는 시험장치.
a) 고분자물질을 예비-경화단계에서 확인하고;

b) 물질 일부로서 확인 고분자와 감지기를 접촉시키고 감지기는 간헐적으로 또는 연속적으로 고분자의 경화상태를 판독하고;

c) 감지기를 부착된 물질의 경화도 측정수단으로 고분자의 예비-경화단계에서 고분자와 계속 접촉 유지시키는 것을 특징으로 하는 고분자 물질 교차 결합도 측정방법.
제 25 항에 있어서:

a) 폴리머 재료에 인접하고 센서에 평행하게 절연된 접지평면을 위치시키고;

b) 예비-경화단계에서 고분자물질에 대해 감지기를 통해 시험신호를 제공하여 접지평면으로 임피던스의 반응성 성분을 분리시킴으로써 재료내의 가교결합도를 나타내는 저항 및 샘플전압의 수준을 측정하고;

c) 같은 시험신호를 고정저항을 갖는 기준저항에 대해 감지기를 통해 제공하여 기준전압을 결정하고;

d) 예비경화단계의 고분자에 가해진 시험신호와 기준 전압으로 기준물질에 가해진 시험신호 사이의 전압차를 결정하고; 또한

e) 최소 교차-결합의 저 임피던스 단계부터 총 교차 결합도에 대한 최대 임피던스의 고 임피던스 단계까지 고분자물질에 대한 임피던스의 비교전위차 범위에 대한 전압차 크기 비교를 근거로 고분자물질속에 일어난 교차결합도의 상대 지시계로 전압차를 상호 관련시키는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
a) 예비경화단계내 고분자 뱃치를 확인하고;

b) 뱃치에서 고분자 물질 시료를 분리하고;

c) 확인된 고분자물질 시료와 감지기를 접촉시키고 감지기가 고분자 경화상태를 간헐적 또는 연속 판독할 수 있도록 하며;

d) 감지기와 시료를 부착한 물질 경화도 측정수단으로 고분자 예비경화 단계에서 고분자 물질 뱃치와 감지기 및 부착시료를 접촉유지하는 단계를 특징으로 하는 고분자 물질 교차 결합도 측정방법.
제 27 항에 있어서:

a) 절연된 접지평면을 폴리머 재료에 인접하고 센서에 평행하게 위치시켜서 전기장의 반응성 부분을 접지평면에 분리시키고;

b) 예비-경화단계에서 고분자물질에 대해 감지기를 통해 시험신호를 제공하여 임피던스 레벨과 이것에 상응하는 것으로 물질 내 교차결합도를 대표하는 시료전압을 결정하고;

c) 같은 시험신호를 고정저항을 갖는 기준저항에 대해 감지기를 통해 제공하여 기준전압을 결정하고;

d) 예비-경화단계의 고분자에 가한 시험신호와 기준전압으로 기준 저항에 가해진 시험신호 사이의 전압차를 결정하고;

e) 최소 교차-결합의 저 임피던스 단계부터 총 교차 결합도에 대한 최대 임피던스의 고 임피던스 단계까지 고분자물질에 대한 임피던스의 비교전위차 범위에 대한 전압차 크기 비교를 근거로 고분자 물질속에 일어난 교차 결합도의 상대 지시계로 전압차를 상호 관련시키는 단계를 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서, 정전기에 대해 고저항 수지에 대해 응용할 감지기의 차폐단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐지방법.
제 27 항에 있어서, 정전기에 대해 고저항 수지에 대해 응용할 감지기의 차폐단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 14 항에 있어서, 정전기에 대한 고저항 수지에 응용할 감지기 차폐를 위해 조작하고 감지기 둘레에 연결된 차폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
제 1 항에 있어서,

i) 단계 a)의 폴리머 재료를 통해 보내진 테스트 신호의 출력을 단계 b)의 기준저항의 입력에 연결시키고;

ii) 경화이전 단계의 폴리머에 가해진 테스트 신호와 기준 저항에 가해진 테스트 신호간의 전압차이를 기준 전압으로서 결정하기 위한 전압 분할기를 생성하기 위해서 연결 지점에서 전압을 측정하고;

iii) 최소의 가교결합이 된 최저의 임피던스 단계에 있는 폴리머재료의 임피던스와 전체가 가교결합된 최대 임피던스 단계에 있는 폴리머 재료의 임피던스의 비교가능한 포텐셜 범위 측면에서 전압크기의 비교를 기초하여 폴리머 재료내에서 발생한 가교결합 정도의 상대적 지시계로서 전압차를 상관시키는 단계를 더욱 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

i) 단계 a)의 폴리머 재료를 통해 보내진 테스트 신호의 출력을 차등 증폭기의 입력에 연결시키고;

ii) 단계 b)의 기준저항을 통해 보내진 테스트 신호의 출력을 차등 증폭기의 제 2 입력에 연결하고;

iii) 경화이전 단계의 폴리머에 가해진 테스트 신호와 기준 저항에 가해진 테스트 신호간의 전압차이로 기준전압으로서 결정하고;

iv) 최소의 가교결합이 된 최저의 임피던스 단계에 있는 폴리머재료의 임피던스와 전체가 가교결합된 최대 임피던스 단계에 있는 폴리머 재료의 임피던스의 비교가능한 포텐셜 범위 측면에서 전압 크기의 비교를 기초하여 폴리머 재료내에서 발생한 가교결합 정도의 상대적 지시계로서 전압차를 상관시키는 단계를 더욱 포함하는 방법.
제 14 항에 있어서, 센서가 중공실린더의 내부 표면상에 형성된 맞물린 전극 어셈블리를 포함하고 접지평면이 중공실린더의 외부표면상에 형성됨을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 센서를 완전 폐쇄하는 다공성 장벽을 더욱 포함하며 다공성 장벽은 폴리머 재료가 센서에 통과하는 것을 허용하지만 정확한 센서 측정값을 얻는데 방해가 될 수 있는 부유한 입자는 통과시키지 않음을 특징으로 하는 장치.
제 35 항에 있어서, 다공성 장벽은 센서와 접촉되지 않도록 센서 주위에 공동을 형성하며 상기 공동은 폴리머 재료로 채워짐을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서, 센서가 한 쌍의 대향 플레이트를 포함하고 폴리머 재료가 그 사이에 배치되고 폴리머 재료내에 포함되지만 폴리머 재료로 부터 전기적으로 분리된 접지평면은 복수의 관통 구멍을 포함함을 특징으로 하는 장치.