介电固化监测及其应用

兰兹技术LLC的桓李联合创始人谈论介质固化监测及其应用谈论Azom

How is dielectric cure monitoring transforming the way Lambient Technologies operates its business across its range of customers?

有几种方法可以看这个问题。最简单的可能是考虑介电固化监测如何对制造原始树脂的公司有用;与用切碎的玻璃纤维结合原料树脂的公司制作片材/散装成型化合物（SMC / BMC）或碳/玻璃纤维织物制作预浸料;以及使用热固性能以结束产品的公司。

Lambient Technologies followed this trail by first developing the LT-451, an instrument with the flexibility and accuracy that addresses the research and development needs of raw resin manufacturers. Then we developed the LTF-631, a cost effective instrument to serve the functions of quality assurance/quality control, which are more important for SMC/BMC or prepregs. Finally in the next year we plan to release an instrument that can be easily integrated into manufacturing lines for end user applications.

Across the functions of R&D, QA/QC and manufacturing, dielectric cure monitoring has the advantage of using the same measurement and sensors. Given this commonality, we've decided to create a range of instruments and tailor their functions and prices to be most suitable for each market.

How does dielectric cure monitoring work?

介电固化监测通过测量固化材料的电阻。在介电传感器的电场的影响下，离子流过下的树脂。

随着材料的固化，越来越多的彼此之间的分子，彼此粘合，生长增加机械粘度的交联网络，同时限制这些离子的流动，这又增加了阻力。

In the early part of cure, resistance tracks viscosity; this correspondence has given rise to the term离子粘度，这只是另一个用于电阻率的名称，该材料确定电阻的材料属性。

即使在树脂变得刚性并且粘度是无限的，抗性 - 或离子粘度 - 继续增加，介电测量仍然可以观察到推进治疗。

使用介质固化监测测量哪些参数，以协助产品的质量保证？

Continuous dielectric measurements produce a curve that shows how ion viscosity changes as a material cures. The shape of this curve can be distilled to four Critical Points that identify distinct events and characterize the cure, as shown in Figure 1:

• CP（1）-A用户定义的离子粘度水平可用于识别治疗开始时的材料流动。
• CP（2） - 最多离子粘度，通常还对应于最小机械粘度。识别最小机械粘度的时间可用于了解何时何时向模具施加压力以挤出空隙。
• CP（3） - 离子粘度的反点，离子粘度的最大变化率（斜率），其鉴定在交联反应开始缓慢时。CP（3）有时用于测量最大反应速率，可以是指示称为凝胶化的机械事件的路标。
• CP（4）-A用户定义的变化率（斜率），用于识别治疗结束的离子粘度。降低斜率对应于降低反应速率。注意，介电固化监测继续揭示过去不可能发生不断变化的材料的变化。

图1。典型的固化曲线。

热固性产品的一致质量导致这些关键点的一致值。材料的老化，偏差处理条件或不同的配方可以改变离子粘度曲线，因此监测关键点是一种快速且容易识别问题的方式。

如何用于制造和应用程序的技术如何？

在原始树脂和热固性件的开发中，介电固化监测允许研究人员了解材料如何治愈，如何响应不同配方的速度，反应如何应对催化剂或添加剂的添加，以及反应速率如何变化在不同的温度下。

对于SMC / BMC和预浸料制造商，介电固化监测主要用于检查产品的一致性，以保证theircustomers that these products will cure as expected.

最有趣的制造应用通常是热固性和聚合物的最终用户。许多航空航天项目使用复合材料，因为它们非常轻，非常强烈。亚博网站下载波音777使用用于垂直和水平尾部的碳填充的复合材料和乘客舱的地板梁。波音787是第一架生产飞机，具有一体式复合桶段，可更换多个铝板和约50,000个紧固件。

在航空航天应用中,不同部分的年代ingle, large composite parts can cure at different rates because of varying thicknesses and thermal conditions. Several current aerospace projects around the world use dielectric cure monitoring to control the manufacture of large components. Dielectric cure monitoring provides information for adjusting the process temperature, therefore ensuring that a large part cures uniformly.

The growing field of commercial space ventures has many opportunities for dielectric cure monitoring, though to my knowledge none of the players have yet adopted this technology. Spacecraft components such as fuselages and heat shields use composites because of their unique combination of high strength and low weight.

Even more than for aircraft, the safety requirements for spacecraft are paramount and dielectric cure monitoring can document that a life and mission critical component was manufactured to specification.

What software and sensor applications are integrated into the dielectric cure monitoring system to enhance its features?

Our CureView software is designed to make dielectric measurements with our various instruments and can set the temperature of our LTP-350 MicroPress to initiate a series of ramps and holds. As a result an entire test system can operate under software control, making the use of dielectric cure monitoring as simple as possible for sample testing.

Cureview的一个特别有用的功能是能够从不同的固化中覆盖数据以比较离子粘度曲线。这种能力使检查QA / QC应用程序的结果一致性更容易。该软件还可以自动提取临界点以定量比较治疗。

救济技术是否计划开发其介质固化监控技术的范围，以提高其功能和能力？

明年我们计划释放称为介质通道的新产品，这将简化制造介质测量和提取有用数据的过程。目标是使电介质测量非常有效，并且可以容易地作为热电偶集成到制造过程中。

这项技术已被用于任何最近的材料科学研究努力，您是否有案例研究来证明这一点？亚博老虎机网登录

休斯顿大学的目前研究计划使用介电固化监测来研究风力涡轮机叶片的制造。我们没有案例研究，但很快计划写一个关于这个项目。

Also, in the aftermath of loss of the space shuttle Columbia, NASA was using dielectric cure monitoring to study adhesives for repair kits to patch the heat resistant tiles on the space shuttle while in orbit. I'd like to have a case study for this project, but the shuttle fleet is now retired and I'd have to track down the researcher.

这项技术如何帮助改变最终用户在制造热固性材料期间管理质量控制的方式？亚博网站下载

我们的几个客户是表塑化化合物（SMC）或散装成型化合物（BMC）制造商，其非常频繁地测试其材料 - 有时每天进行确认和记录固化行为。亚博网站下载例如，当它们的新鲜产品在150°C处理时，他们想知道治愈时间是他们期望的，否则他们希望立即看到问题。

自动和客观地测量治愈的能力非常重要。介电固化监测只需要一个小样本，并且设置很容易。技术人员将样品放在传感器上，施加热量和/或压力，然后启动CureView数据采集软件。

结果是可重复的数据曲线，可以在整个固化过程中洞察反应的行为。每天都足够容易且便宜地进行测试。结果，质量控制的成本降低，同时公司可以更加警惕其产品的质量。

在过去，甚至现在，制造商甚至现在，通过使用技术人员测量已知量的原树脂，然后将其搅拌在热板上，制造商对测试治愈时间非常常见。然后技术人员然后开始秒表，并注意到材料加强足够绘制绳子的时间，有点像制作糖果。这种方法非常主观，并且遭受了与不同的技术人员相当大的变化。

当然，使用SMC或BMC这样的搅拌测试是不可能的。替代的替代方案，例如螺旋流测试，通过加热的螺旋通道强制未固化材料。随着物料流动，它固化，变得更加粘稠，最终停止。然后某人测量材料已停止流动的长度。

At best this method crudely indicates the time to cure, but requires considerable apparatus, is labor intensive and—like the stir test—gives no information at all about the reaction during entire cure process.

我们在哪里可以找到更多信息？

您可以找到更多信息兰兹技术网站。

关于桓李

惠李是一名电子工程师，拥有30多年的复合材料行业设计仪器。他从马萨诸塞州理工学院毕业学位，其中他是在美国宇航局和其他政府机构的合同下致力于介电治愈监测的研究组的一部分。他也是MICROM仪器的联合创始人，首先将该技术商业化在麻省理工学院开发。

In 2009 he co-founded Lambient Technologies LLC with Stephen Pomeroy to advance the use of dielectric cure monitoring for thermosets and composites.