JPH04549B2

JPH04549B2 -

Info

Publication number: JPH04549B2
Application number: JP26081084A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ito; Katsuji Sakamoto; Yoshiji Ito
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1992-01-07
Also published as: JPS61139762A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、樹脂の電気物性検出装置に関する。

（従来技術）強化樹脂製品の製造において、強化繊維に含浸
されるマトリツクス樹脂材料の硬化の程度を電気
的な計測により検出できることは、すでに知られ
ている。すなわち、樹脂材料の硬化反応過程で
は、誘電物性や電気伝導度などの電気物性が変化
するので、この変化を検出することによつて樹脂
材料の硬化の状況を知ることができる。このよう
な電気物性の計測は、一対の電極板を用いること
により行われるが、高精度の検出のためには、電
極板の面積を十分に大きくするか、電極板間の間
隙をできる限り小さくして、電極間のインピーダ
ンスまたは電気抵抗を下げる必要がある。実際に
は、電極板の面積を大きくすることは実用上好ま
しくないので、電極板間隙を小さくするために、
被計測材料に電極を挿入したり埋め込んだりする
試みがなされている。しかし、この方法では、挿
入あるいは埋め込まれた電極およびその引出線が
製品欠陥となるため、実用上問題がある。そこ
で、第８図、第９図に示すように一対の電極２
０，２１を電気絶縁性基板２２の片面に間隔をも
つて並列配置し、この電極を直接またはガラスク
ロスなどの液状樹脂浸透性電気絶縁層２３を介し
て被測定樹脂２４の表面にあて、電気物性の計測
を行うことが提案されている。第８図は被測定樹
脂の強化繊維が導電性を有する場合であり、電極
間の短絡を防ぐために樹脂の浸透しやすいガラス
クロス等を介して測定する。第９図は強化繊維が
絶縁体の場合で、電極板は直接被測定樹脂の表面
にあてられる。２５は金属製成形治具を示す。

（発明が解決しようとする問題点）上述した、第８，９図に示す電気絶縁性基板上
に一対の並列電極を有する装置の電気的等価回路
は第１０図に示すものとなり、第８図の導電性強
化繊維層２４あるいは第９図の金属性成形治具２
５が疑似電極として作用する。樹脂の硬化反応時
の電気物性変化の精度良い検出のためには電極２
０，２１の大きさを数10mm四方にする必要があ
り、基板２２の一辺は100mm程度にもなる。この
ように大きな寸法の装置は、小型部品の製造の場
合、あるいは製品が曲面形状である場合は使用上
非常に不便であり、電極の貼り跡を極力小さくし
た場合にも問題がある。さらに、この並列電極を
有する装置による測定結果では、本来ピークを示
さなければならないところでピークが逆転し、谷
状の変化を示すことがあり、このピーク部分での
精密な測定を行えない場合がある。この原因は定
かではないが、この並列電極を有する装置の場
合、対向電極面が成形材料の強化繊維である炭素
繊維層、あるいは金属製成形治具であり、不定形
であること、また並列電極の面積に比し極端に広
い面積であること等が影響しているものと思われ
る。

（問題点を解決するための手段）本発明は、並列電極の上述の問題つまり樹脂の
電気物性の変化を精度良く測定しようとする場合
に検出装置が大きなものとなつてしまうこと、お
よび測定値におけるピーク部分が反転する、とい
う問題を解決するため、並列電極の各々に対向し
て対向電極を一層または複数層を積層状に配置す
る。並列電極の各々と対向電極との間、および対
向電極相互間には、液状樹脂浸透性の電気絶縁
層、たとえばガラスクロス又は、セラミツク繊維
クロス等による薄い層を配置する。そして、各対
向電極は、積層方向にみて一つ置きの電極が互い
に接続される。また、最上部の対向電極は、隣の
積層列の基板上の電極に接続される。電気絶縁性
基板には、並列電極と反対側に外部引出し線端子
を設け、これら端子を並列電極に接続する。各対
向電極には樹脂浸透用の穴を形成することが好ま
しく、また強化繊維が炭素系のように導電性の場
合には、最下層の対向電極の下に、液状樹脂浸透
性の電気絶縁層をさらに配置することが好まし
い。

（作用）本発明の上記構成を有する検出装置を使用する
場合には、被測定物の強化繊維が非導電性の場合
は、表面に対向電極を直接に、また被測定物の強
化繊維が導電性の場合には液状樹脂浸透性の電気
絶縁層を介して対面させる。硬化反応中の流動性
の樹脂は、対向電極間の電気絶縁層に浸透するの
で、電極間にあらわれる電気信号により樹脂の電
気物性を計測することができる。電極間の接続
は、複数のコンデンサが並列接続された形になる
ので、一対の並列電極による計測に比較して大き
な容量が得られ、その分だけ電極を小さくするこ
とが可能になる。例として第１図に示す本発明の
実施例の電気的等価回路は第６図のように、複数
のコンデンサが並列に接続されたものとなり、各
コンデンサの容量をCoとすれば、この実施例の
装置全体の容量は９／2Coとなる。一方、第１０
図に示す従来例の電気的等価回路の各コンデンサ
容量を本発明の実施例と同一のCoとすると、従
来装置の容量は１／2Coとなる。すなわち極板面
積等の条件を同一とすれば本発明の実施例は単純
計算で９倍の容量をもつことになり、各電極板の
面積は容量の増加した分だけ小さくすることがで
き、装置の高精度かつコンパクト化を図ることが
できる。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示す断面図で、電
気絶縁性基板１の片側の面には一対の電極３，４
が間隔をもつて並列配置され、反対側の面にはこ
れら電極３，４の各々に接続される引出し線端子
５，６が配置されている。電極３，４に対向して
一対の対向電極７，８が、ガラスクロス層９のよ
うな、流動性樹脂に対し浸透性で、かつ電気絶縁
性をもつた層を介して配置される。さらに、対向
電極７，８の各々に対向する位置に、別の一対の
対向電極１０，１１がガラスクロス層１２を介し
て配置されている。対向電極１０，１１は、ガラ
スクロス層１３を介して強化樹脂製品１４の表面
に向き合わせて置かれる。強化樹脂製品１４の強
化繊維が導電性をもたない場合には、ガラスクロ
ス層１３は省略してもよい。電極３，７，１０は
一つの電極積層列を形成し、電極４，８，１１は
別の電極積層列を形成する。電極３は対向電極
８，１０に接続され、電極４は対向電極７，１１
に接続されている。対向電極板の厚さは約0.1mm、
ガラスクロス層の厚さは0.1〜0.15mmと非常に薄
く、積層しても厚さ方向の寸法増加はわずかであ
る。また前述のようにこの実施例の電気的等価回
路は、第６図に示すものとなり、電極仮面積を小
さくしても大容量とすることができる。すなわち
精度が良くコンパクトな検出装置とすることがで
きる。

また、この実施例で強化繊維が導電性を持たな
い場合の電気的等価回路を第７図に示す。本発明
では基板に配置した電極に対面する位置に対向電
極を設けているため、従来例では必須の疑似電極
は不要である。したがつて、強化繊維が導電性を
もたない場合でも成形治具等なしで、また樹脂単
独であつても電気物性の検出が可能である。

第２図に示すように、基板１上の端子５，６は
Ｌ形であり、電極３，４との接続は、該基板１に
形成した穴を通して行われる。対向電極７，８，
１０，１１は第３図に示すようにほぼ矩形であ
り、両端には矩形の長軸方向中心線１５から巾方
向に偏心した位置リード片１６が形成されてい
る。この電極を第２図のように配置して、リード
片１６を折り返し、ハンダにより所要の接続を完
成することができる。リード片１６を巾方向に偏
心させておけば、同一形状の電極を裏返して使用
することにより、該リード片の位置を変えること
ができるので、接続作業が便利である。なお、対
向電極７，８，１０，１１には第３図に示すよう
に流動性樹脂透過用の穴１７を多数形成する。

第４図および第５図は一対の並列電極のみから
なる従来の装置と本発明の装置において対向電極
を一層だけとした場合の計測結果を示すもので、
電極面積、電極間距離等の条件は同一としてい
る。第４図は誘電体におけるエネルギ損失に直接
関係する漏れ電流の程度を表わす誘電損失係数の
変化を、第５図は電極間容量の変化をそれぞれ示
す。なお、従来例D₂と本発明D₁のグラフはそれ
ぞれ図の左端部に示すD₂，D₁のスケールに対応
する。第４図から明らかなように、本発明によれ
ば対向電極が一層だけでも誘電損失係数は従来の
装置に比し非常に高い感度で検出でき、また従来
の装置における計測結果にみられるようなノイズ
（第４図にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す）もほとんど無
くすることができる。また、第５図に示すよう
に、従来の装置では、電極間容量の計測値にＶ字
状の逆ピークがあらわれることがあつたが、本発
明においてはそのような不具合はなく、高精度で
容量変化を検出できることが判明した。本発明に
よる上述の効果は、対向電極を複数にすれば更に
向上すことが実験的に確認できた。

（効果）上述のように、本発明によれば、電気絶縁性基
板上に間隔をもつて並列に配置された一対の電極
の各々に対向する位置に対向電極を配置し、これ
ら電極間に液状樹脂浸透性の電気絶縁層を設けた
ので、その電気的等価回路は、前述のようにコン
デンサを並列に接続したものとなり、小さな電極
面積で大きな容量とすることができ、コンパクト
で精度の良い樹脂の電気物性検出装置を提供しう
る。さらに各コンデサ部は大半が互いに対向する
対の電極により構成されるので、電極の形状、面
積の過大に原因すると思われる、計測値のピーク
部に逆転信号が現われたりする不具合を解消でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による樹脂電気物性検出装置の
一例を示す断面図、第２図はその分解斜視図、第
３図は対向電極の一例を示す平面図、第４図は誘
電損失係数の計測結果を示す図表、第５図は電極
間容量の計測結果を示す図表である。第６図は第
１図の電気的等価回路、第７図は別の実施例の電
気的等価回路、第８図および第９図は従来の検出
装置、第１０図は第８，９図の電気的等価回路を
示す。１……絶縁性基板、３，４……電極、７，８，
１０，１１……対向電極、９，１２，１３……電
気絶縁層、１４……強化樹脂製品。

Claims

【特許請求の範囲】１電圧をかけた電極間に樹脂を介在させること
により樹脂の電気物性の変化を検出する検出装置
において、電気絶縁性基板の片側に第１電極と第
２電極とが間隔をもつて並列して配置され、液状
樹脂浸透性の電気絶縁層を介して、前記第１電極
に対向する位置に第３電極が、前記第２電極に対
向する位置に第４電極がそれぞれ配置され、前記
第１電極と前記第４電極とが互いに電気的に接続
関係に置かれ、前記第２電極と前記第３電極とが
互いに電気的な接続関係に置かれており、前記基
板の他側の面にはそれぞれ前記第１電極および第
２電極に接続された外部引出し線端子が設けられ
た樹脂の電気物性検出装置。２前記第１項の検出装置において、前記第３お
よび第４電極には樹脂浸透用の孔が形成されたこ
とを特徴とする、検出装置。３前記第１項または第２項の検出装置におい
て、液状樹脂浸透性の前記電気絶縁層はガラス繊
維層により構成された、検出装置。４電圧をかけた電極間に樹脂を介在させること
により樹脂の電気物性を検出する装置において、
電気絶縁性基板の片側の面に一対の電極が間隔を
もつて並列して配置され、これら一対の電極に対
向する位置に対をなす対向電極が液状樹脂浸透性
の電気絶縁層を介して複数層、積層状に配置さ
れ、積層方向に重なる位置に配置される電極は、
前記電気絶縁性基板からみて一番遠い側の電極か
ら積層方向にみて一つ置きに互いに電気的に接続
されており、各積層列の最上部の対向電極は、隣
の積層列の基板上の電極に接続されたことを特徴
とする、樹脂の電気物性検出装置。５前記第４項の検出装置において、前記対向電
極の各々には樹脂浸透用の孔が形成された、検出
装置。