(57)【要約】  所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御する方法であって、前記シート材料と相互作用するように音響又は電磁信号を適用するステップであって、それにより、前記相互作用が、前記適用される信号を変更する、ステップと、前記変更された信号を検出するステップと、前記変更された信号又はそれから導出されるデータを前記予め決定されたパラメータに関係するデータと比較するステップと、前記プロセスの少なくとも１つのステップを変更するステップであって、それにより、前記変更された信号に関係する前記データが、前記予め決定されたパラメータに関係する前記データに向けて変更される、ステップとを含む、方法。
2015500998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御する方法であって、前記シート材料と相互作用するように音響又は電磁信号を適用するステップであって、それにより、前記相互作用が、前記適用される信号を変更する、ステップと、前記変更された信号を検出するステップと、前記変更された信号又はそれから導出されるデータを前記予め決定されたパラメータに関係するデータと比較するステップと、前記プロセスの少なくとも１つのステップを変更するステップであって、それにより、前記変更される信号に関係する前記データが、前記予め決定されたパラメータに関係する前記データに向けて変更される、ステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記適用される信号が、超音波信号の形で音響信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プロセスが連続プロセスである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記多成分シート材料が、積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記積層物又は予め含浸した繊維強化構造物が、樹脂を強化材料と接触させるステップを含む含浸ステップと、コンパクション・ステップ、積層ステップ、圧密ステップ及び硬化ステップから選択される１つ又は複数のさらなるステップとを含むプロセスで生成され、前記プロセスの少なくとも１つのステップが、前記検出された信号と前記予め決定されたパラメータに関係する前記データとの比較に応答して、前記プロセスの期間に変更される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記プロセスの前記少なくとも１つのステップが前記プロセスの期間に連続的に変更され、このことにより、インライン・フィードバック制御を実現する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記プロセスが、連続プロセスであり、塗布器から供給された樹脂を強化材料と接触させるステップと、圧縮ローラ間に前記材料を通過させるステップとを含み、前記検出された信号に応答して変更される前記プロセスの前記少なくとも１つのステップが、前記ローラの圧縮、前記樹脂塗布器と前記強化材料との間の距離、前記樹脂の温度、前記樹脂の流量、及び前記プロセスのライン・スピードから選択される、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記信号が、前記シートの厚さを通って送信され、前記シートの第１のパラメータを決定するために測定される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記シートの前記厚さを通る前記信号の透過率が測定され、前記シートの第１のパラメータ及び第２のパラメータを決定する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のパラメータ及び第２のパラメータが、前記シートの含浸のレベル及び前記シートの前記厚さから選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記プロセスの前記ライン・スピードが、前記検出された信号から導出される前記データと、予め決定されたパラメータに関係するデータとの比較に応答して変更され、前記予め決定されたパラメータに関係するデータは、前記シートの含浸の予め決定されたレベル及び／又は前記シートの前記厚さと相関する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記信号が、前記シート材料と相互作用し、並びに、前記シートを通る前記信号の前記透過率、前記検出された信号の速度、及び前記シートを通る前記信号の透過時間から選択される１つ又は複数のパラメータと相互作用する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記検出された信号を、前記シートの２つ以上の所望の予め決定されたパラメータと相関させるステップを含む、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される多成分シート材料を生成する方法であって、前記シート材料が、所望の予め決定されたパラメータを有し、前記所望の予め決定されたパラメータは、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法を使用して、前記多成分シート材料の前記製造のための前記プロセスを制御することによって、前記多成分シート材料にわたって、所望の予め決定されたパラメータから１０％未満しか偏位していない、方法。 
【請求項１５】
前記所望の予め決定されたパラメータが、前記強化材料の含浸の前記レベル及び前記シートの前記厚さから選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
含浸の前記レベルが、前記シート材料にわたって、含浸の前記所望の予め決定されたレベルから１０％未満しか偏位していない、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記シートの前記厚さが、前記シート材料にわたって、前記シートの前記所望の予め決定された厚さから１０％未満しか偏位していない、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法により制御されるプロセスにより得られる積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される多成分シート材料のロールを備え、オフライン品質制御分析にかけられていない、品質検証された予め含浸した繊維強化構造物。
【請求項１９】
吸水性試験にかけられていない、請求項１８に記載の構造物。
【請求項２０】
所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御する方法で使用する、測定信号装置を校正する方法であって、前記シート材料の生成期間に前記シート材料と相互作用する超音波信号を適用する多成分シート材料を製造するステップと、前記シート材料との相互作用後に測定信号を検出するステップと、吸水法により前記シート材料の１つ又は複数のパラメータを分析するステップと、前記検出された測定信号と前記吸水法の結果を相関させ、このことにより、前記検出された測定信号の結果を前記シート材料の前記１つ又は複数のパラメータで校正するステップとを含む、方法。
【請求項２１】
所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御するプロセス・コントローラであって、前記プロセスが、塗布器から供給された樹脂を強化材料と接触させるステップと、圧縮ローラ間に前記材料を通過させるステップと、前記シート材料と相互作用するように超音波信号を適用するステップであって、それにより、前記相互作用が前記超音波信号を変更する、ステップと、前記変更された超音波信号を検出するステップと、前記変更された超音波信号又はそれから導出されるデータを前記予め決定されたパラメータに関係するデータと比較するステップと、前記プロセスの少なくとも１つのステップを変更するステップとを含み、
（ｉ）前記圧縮ローラにより加えられる力のレベル、前記樹脂塗布器と前記強化材料との間の距離、前記樹脂の温度、前記樹脂の流量、及び前記プロセスのライン・スピードから選択される、前記プロセスの１つ又は複数のパラメータを制御するためのプロセス・パラメータ・コントローラと、
（ｉｉ）前記検出される超音波信号又はそれから導出されるデータを前記所望の予め決定されたパラメータに関係するデータと比較する比較器と、
（ｉｉｉ）前記比較器からデータを受信し、信号を前記プロセス・パラメータに提供し、前記プロセス内の前記パラメータのうちの少なくとも１つを変更して、このことにより、前記予め決定されたパラメータの実際の値が前記予め決定されたパラメータの所望の値に近づくようになっている、パラメータ変更器と
を備えるコントローラ。
【請求項２２】
前記プロセスのライン・スピードが、測定される超音波信号に応答して制御される、請求項２１に記載のコントローラ。
【請求項２３】
多成分シート材料のロールを生成するための生成ラインであって、樹脂を強化材料と接触させるための含浸装置と、コンパクション装置、積層装置、圧密装置及び硬化装置から選択される１つ又は複数のさらなる装置と、超音波を前記シートに適用し、超音波信号を検出するように適合される超音波装置と、請求項２１又は２２のいずれか一項に記載のプロセス・コントローラとを備える、生成ライン。
【請求項２４】
積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される多成分シート材料のロールを備える予め含浸した繊維強化構造物であって、前記多成分シート材料の前記生成期間に実行される超音波測定から得られるデータに応答して、前記ロールの生成期間に前記多成分シート材料の少なくとも１つのパラメータが変えられている、予め含浸した繊維強化構造物。
【請求項２５】
前記多成分シート材料の前記少なくとも１つのパラメータが、請求項１４から１７までのいずれか一項に記載のようにプロセス中で変更されている、請求項２４に記載の予め含浸した繊維強化構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多成分シート材料のパラメータをオンラインで決定する方法、及び、多成分シート材料、特にプリプレグ材料の製造のためのプロセスを制御する方法に関する。本発明は、積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される多成分シート材料のロールを生成する方法であって、シート材料が所望の予め決定されたパラメータを有する方法、品質検証された予め含浸した繊維強化構造、及び、多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御するためのプロセス・コントローラにさらに関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷を担持しない用途及び負荷を担持する用途でそれぞれ有用な、軽負荷構造物及び高負荷構造物の両方を生成するために、複合材料が使用されてきた。前者の例としては、船の船殻及び自動車の本体パネルが挙げられ、一方、後者の例としては、圧力容器、フレーム、接続部品、及び、例えば航空機の機体といった航空宇宙用途が挙げられる。その広い適用範囲のために、複合材料は、自動車産業、海洋産業、及び航空宇宙産業を含む広範囲の産業で使用されてきた。しかし、重い負荷を担うのに好適な形で製造することができることに起因して、複合材料は、特に強度、軽さ、及び整形の容易なことが必要とされ得る、耐荷重構造材料の設計でとりわけ有用である。シート材料の構築での信頼性の確保及び品質制御は、必須である。
【０００３】
複合材料としては、典型的には、例えばエポキシといった樹脂材料と一緒に結合されるカーボン、アラミド、ガラス又はクォーツなどの繊維状材料が挙げられる。そのような複合材料内の負荷は、主に繊維状材料により担持され、そのために、複合物の負荷担持特性は、複合材料内の繊維の配向を変えることにより、変えることができる。例えば、テープ又はトウ（ｔｏｗ）などの単方向性繊維を有する複合材料は、一般的に、繊維の軸に沿って、最も強い引張り強度を呈することができる。織物及び双方向性マットは、典型的には、材料の平面で最も強い。したがって、複合材料を設計するとき、繊維配向及びプライとしても知られる層の数は、典型的には、複合アイテムが受ける、予想される負荷を考慮して指定される。
【０００４】
繊維複合積層物又は繊維複合部分は、典型的には、最初に、プリプレグを形成するために、繊維強化物を樹脂で含浸すること、次いで、いわゆる「レイアップ」プロセスで、プリプレグの２つ以上の層を積層物に圧密化することによって製造することができる。しわ、空隙、層間剥離などを含む、様々な欠陥の形成は、レイアップ・プロセスに固有である。例えば、プリプレグ及び／又は積層物内の空隙は、繊維束、トウ、若しくは粗紡への樹脂の不十分な浸透、又は圧密化プロセスの期間の脱ガスから生じる可能性がある。形成される複合物品が比較的大きい、又は外形を組み込む、又は複雑な形状であるとき、そのような欠陥がより多く形成される可能性がある。
【０００５】
そのような欠陥は、レイアップ・プロセス期間に表面上で容易に識別可能でなく、検出可能でなく、若しくは明らかでない可能性があり、又はそのような欠陥が、その後の硬化プロセス期間に見ることができるようになる、若しくは悪化する可能性がある。完成した物品内のそのような欠陥の存在は、材料の強度を１／２の同程度に損なう可能性があり、そのため、物品を修理する必要がある可能性があり、又は、その部分を廃棄する必要の可能性すらあり、したがって修理コスト及び／又は廃棄される物品を交換するために必要なリードタイムのいずれかに起因して製造コストが増加する一因となる。
【０００６】
広範囲の検査方法が複合材料に独立に適用されてきた。しかし、これらの複合材料のいくつかを使用するとき、欠陥を解消することは、いくつかの適用分野に限定される可能性がある。例えば、繊維若しくはトウがランダムな配向を有する複合材料で、又は繊維が望ましくはカーボンを含む複合材料で、構造物若しくはカーボンのいずれかが、測定された信号を散乱させる可能性がある。さらに、多くの適用分野で、複合材料の物理パラメータ及び材料特性の両方の測定を含む、複数の測定値を得ることが望ましく、又は必要ですらある可能性がある。多くの検査装置は、単に１つの測定若しくは１つのタイプの測定を提供することができ、又はいくつかの適用分野では許容できない標準偏差を有するデータを提供する。いくつかの場合では、より高度な測定を行うことが可能な機器が高価であって、したがって製造される物品の利益幅が経費を保証しない場合、適用分野ではコスト効果的でない可能性がある。
【０００７】
単方向プリプレグ材料の、防水加工又は含浸の程度を決定するための、吸水性試験として知られる手順が、知られている。この目的で、単方向プリプレグ材料の試料は、最初に重さを量られ、試料の条片、典型的には約５ｍｍ幅が突出するようなやり方で、２つの板の間にクランプされる。この構成が、水槽内で繊維の方向に、５分間、室温（２１℃）で吊り下げられる。板を取り除いた後で、試料は、再び重さを量られる。重さの違いは、含浸の程度の測定値として使用される。吸水量が小さいほど、防水加工又は含浸の程度が高いことになる。吸水性試験の欠点は、例えば、プリプレグ材料内の樹脂の分布、又はプリプレグ材料の表面仕上げに関して、何ら結論を引き出すことができないことである。吸水性試験の手順は、単に、全体的な容積の効果の情報を提供し、個別に影響を及ぼす変数又は特性パラメータ間で区別することは可能でない。
【０００８】
さらに、吸水性試験は、典型的には、材料の試料の品質制御手段として、オフラインで採用される。このことは必然的に、品質の局所的な不良は識別することができず、又は、識別される場合には、大量の材料が試験に不合格になると見なされ、損耗となることになる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００６５７６０号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Handbook of optical metrology principals and applications, Yoshizawa Taoru著、Taylor & Francis, Boca Raton, co.、2008年
【非特許文献２】Elastic waves in composite media and structures with applications to ultrasonic non-destructive evaluation、Data、S.K.及びShah、A.H.著、CRC Press、Boca Raton、co.、2009年
【非特許文献３】A Non-Isothermal Process Model for Consolidation and Void Reduction during In-Situ Tow Placement of Thermoplastic Composites、Sridhar Ranganathan、Suresh G. Advani、及びMark A. Lamontia著、Journal of Composite Materials、1995年vol. 29, 1040〜1062頁
【非特許文献４】A nondimensional number to classify composite compressive failure、Yerramalli, C. S.、Waas, A. M.著、Journal of Applied Mechanics、Transactions ASME、2004年、vol. 71, no. 3, 402〜408頁
【非特許文献５】A failure criterion for fibre reinforced polymer composites under combined compression-torsion loading、Yerramalli, C. S.、Waas, A. M.著、International Journal of Solids and Structures、2003年、vol. 40, no. 5, 1139〜1164頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
多成分シート材料の製造のプロセスを制御する改善された方法、及び、既知の方法に関連する問題を限定又は克服する検査方法に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の態様では、本発明は、所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御する方法であって、シート材料と相互作用するように音響信号又は電磁信号を適用するステップであって、それにより、相互作用が、適用された信号を変更する、ステップと、変更された信号を検出するステップと、変更された信号又はそれから導出されるデータを予め決定されたパラメータに関係するデータと比較するステップと、プロセスの少なくとも１つのステップを変更するステップであって、それにより、変更された信号に関係するデータが、予め決定されたパラメータに関係するデータに向けて変更される、ステップとを含む、方法を提供する。
【００１３】
本明細書で「パラメータ」に言及する際、この用語は、その特性を含む、多成分シート材料の任意の態様を含むことを意図している。
【００１４】
音響信号は、好ましくは、超音波信号を含むことができる。電磁信号は、マイクロ波信号（０．０５×１０−２〜１×１０−２ｍの範囲の波長）、Ｘ線信号（波長０．０１ｎｍ〜１０ｎｍ）、光信号（１０ｎｍ〜７００ｎｍ）、赤外線信号（波長７００ｎｍ〜０．１ｃｍ）、及び／又は、前述の信号の組合せを含むことができる。
【００１５】
好適には、方法は、プリプレグ及び／又は積層物の製造プロセスの少なくとも１つのステップを行うステップと、少なくとも１つのステップの前、最中、又は後に、プリプレグ及び／又は積層物の少なくとも２つの特性を測定するステップとを含む。
【００１６】
有利なことには、本発明のインライン方法によって、プリプレグ及び複合材料の製造期間に、欠陥が検出され補正されることが可能となる。このことによって、従来の製造プロセスで生成される再加工又は廃棄の量が減少する又はなくなる。
【００１７】
好適には、プロセスは、連続プロセスである。
【００１８】
多成分シート材料は、好ましくは、積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される。好適には、積層物又は予め含浸した繊維強化構造物は、樹脂を強化材料と接触させるステップを含む含浸ステップと、コンパクション・ステップ、積層ステップ、圧密ステップ及び硬化ステップから選択される１つ又は複数のさらなるステップとを含むプロセスで生成され、プロセスの少なくとも１つのステップが、検出された超音波信号と予め決定されたパラメータに関係するデータとの比較に応答して、プロセスの期間に変更される。
【００１９】
好適には、プロセスの少なくとも１つのステップは、プロセス期間に連続して変更され、このことにより、インライン・フィードバック制御を実現する。プロセスでは、プロセス・パラメータのうちの任意の１つ又は複数は、予め決定されたパラメータの実際の値を所望の予め決定されたパラメータに向けて変更するように変更することができ、ローラの圧縮、樹脂コータと繊維状材料との間の間隙、樹脂の温度、及び樹脂の流量から好適に選択される。連続超音波測定を使用する制御方法によって、製造される製品の、進行中の品質制御が可能になる。
【００２０】
好ましい実施例では、プロセスが連続プロセスであり、塗布器から供給された樹脂を強化材料と接触させるステップと、圧縮ローラ間に材料を通過させるステップとを含み、検出された超音波信号に応答して変更されるプロセスの少なくとも１つのステップが、ローラの圧縮、樹脂塗布器と強化材料との間の距離、樹脂の温度、樹脂の流量、及びプロセスのライン・スピードから選択される。
【００２１】
好ましくは、超音波信号は、シート材料の２つ以上のパラメータに関係するデータを提供するように採用される。好ましい実施例では、シートの厚さを通る超音波信号の透過率が測定され、シートの第１のパラメータ及び任意選択でシートの第２のパラメータを決定する。好ましくは、第１及び第２のパラメータは、シートの樹脂含浸のレベル及びシートの厚さから選択される。
【００２２】
プロセスは、超音波測定から導出されるデータに基づいて好適に制御され、測定されるパラメータに関係するデータと、そのパラメータの所定の値に関係するデータを比較する。好ましくは、プロセスのライン・スピードは、検出された超音波信号から導出されるデータと、予め決定されたパラメータに関係するデータとの比較に応答して変更され、予め決定されたパラメータに関係するデータは、シートの含浸のレベルの予め決定されたレベル及び／又はシートの厚さと相関する。ライン・スピードを変更することにより、単位面積当たりに塗布される樹脂のレベルが制御され、変更されて、プリプレグ内の樹脂の、所望の予め決定されたレベルを実現することができる。
【００２３】
好適には、超音波信号は、シート材料と相互作用し、並びに、シートを通る信号の透過率、検出された信号の速度、及びシートを通る信号の透過時間から選択される１つ又は複数のパラメータと相互作用する。好適には、方法は、プリプレグ及び／又は積層物の少なくとも２つのパラメータ及び／又は特性をその製造期間に測定するステップを含む。望ましくは、方法は、検出された超音波信号を、シートの２つ以上の所望の予め決定されたパラメータと相関させるステップを含む。
【００２４】
測定される特性及び／又はパラメータは、プリプレグ及び／又は積層物についての有用な情報を提供する任意のものであってよい。いくつかの実施例では、測定された特性及び／又はパラメータは、プリプレグ及び／又は積層物の特性に関係する情報を提供し、一方、他の実施例では、測定された特性及び／又はパラメータは、プリプレグ及び／又は積層物内の、例えば空隙、クラック、外的な含有物、層間剥離、多孔性、しわ、又は繊維の不整合といった欠陥に関係する情報を提供する。望ましくは、１つの測定だけを利用するプリプレグ及び／又は積層物のインライン検査の方法と比較して、より多くの情報が得られるように、少なくとも２つの測定が行われる。
【００２５】
２つ以上の測定が行われる場合、測定は、同じ測定であり、製造プロセスの異なるステージで行われてもよく、一方、他の場合では、測定が異なり、製造プロセスの同じステージで行われるか、又は異なるステージで行われてもよい。一方の測定が、実質的にプリプレグ及び／又は積層物の表面で行われる測定、又は、実質的にプリプレグ及び／又は積層物の表面に対して行われる測定を含んでもよく、一方、もう一方の測定が、プリプレグ及び／又は積層物の表面の下で、例えば、内層面に対して行われてもよい。
【００２６】
本発明は、ある量の多成分シート材料が生成されることを可能にし、ここで、製品の品質は、品質の所望の基準を満たす。連続プロセスは、典型的には製品のロールを生成するために採用される。製品のロールが関連する品質基準を確実に満たすことは、廃棄物を減少させ、かつ、それは、材料が高負荷を担うことを必要とする適用分野で製品が使用される場合に、特に重要である。
【００２７】
第２の態様では、本発明は、積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される多成分シート材料のロールを生成する方法を提供し、シート材料が、ロールの全体にわたって、所望の予め決定されたパラメータを有し、所望の予め決定されたパラメータは、本発明の第１の態様による方法を使用して多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御することによって、所望の予め決定されたパラメータの周りの許容範囲の中に入っている。
【００２８】
好適には、許容範囲は、特定のパラメータ、意図される最終用途、及び全体的な所望の品質仕様に応じて、所望の予め決定されたパラメータの下又は上のいずれかに、１０％以下、好ましくは５％以下、望ましくは１％以下である。許容範囲が所望の予め決定されたパラメータの上及び下に均等に延在するように、許容範囲が所望のパラメータを中心とすることができる一方、所望の予め決定されたパラメータの一方の側に他方よりも少ない又は多い許容値を有することも本発明の範囲内である。
【００２９】
好適には、所望の予め決定されたパラメータは、強化材料の含浸のレベル及びシートの厚さから選択される。好ましくは、含浸のレベルは、ロールにわたって、含浸の所望の予め決定されたレベルから１０％未満しか偏位していない。好適には、シートの厚さは、ロールにわたって、シートの所望の予め決定された厚さから１０％未満しか偏位していない。
【００３０】
さらなる態様では、本発明は、積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される多成分シート材料のロールを備える、予め含浸した繊維強化構造物であって、多成分シート材料の生成期間に実行される超音波測定から得られるデータに応答して、ロールの生成期間に多成分シート材料の少なくとも１つのパラメータが変えられている、予め含浸した繊維強化構造物を提供する。
【００３１】
好適には、積層物及び予め含浸した繊維強化構造物から選択される多成分シート材料のロールを備える、予め含浸した繊維強化構造物は、本発明の第２の態様による方法によって得られている。
【００３２】
有利なことには、予め含浸した繊維強化構造物は、オフライン品質制御分析にかけられる必要がない。しかし、このことが、補完的な品質制御手段として所望される場合、予め含浸した繊維強化構造物は、本発明の超音波法に加えて、知られている品質制御プロセスにかけられてよい。
【００３３】
好ましい実施例では、超音波により測定される予め決定されたパラメータは、空間パラメータである。好ましくは、超音波信号は、ロールが生成されるにつれて、ロールの大部分、好ましくは実質的に全域を走査するように、連続生成ラインでロールの幅にわたって掃引する。好ましい実施例では、シート材料内の樹脂の量、又はシート内の樹脂の所望の予め決定されたレベルに対する樹脂の相対量に関係するデータを提供する、変更された超音波信号を提供するように、超音波信号が、ロールの幅にわたって掃引し、ロールと相互作用する。許容範囲が適用される場合、樹脂のレベルのばらつきに基づいて、超音波信号の掃引及び変更された信号の検出を介して樹脂の実際のレベルを検出するステップ又は樹脂の実際のレベルを監視するステップによって、許容範囲に入る樹脂のレベルに基づいて、シート材料のロールが品質制御基準に合格であるか不合格であるかを操作者が決定することを可能にする。
【００３４】
本発明は、所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御する方法も提供し、方法が、シート材料と相互作用するように超音波信号を適用するステップであって、それにより、相互作用が超音波信号を変更する、ステップと、変更された超音波信号を検出するステップと、変更された超音波信号又はそれから導出されるデータを予め決定されたパラメータに関係するデータと比較するステップと、プロセスの少なくとも１つのステップを変更するステップであって、それにより、変更された超音波信号に関係するデータが、予め決定されたパラメータに関係するデータに向けて変更される、ステップとを含み、多成分シート材料が吸水性試験にかけられる。
【００３５】
本発明は、他の品質制御方法と組み合わせて採用することができる。測定されるパラメータ又は特性（複数可）に基づいて、任意の追加の方法を選択することができる。追加の測定方法としては、音響ホログラフィ、光計測学及び多様なカメラ、例えば、長さ、幅、厚み、又は１つの次元よりも多くで行われる測定などの寸法測定のためのマイクロ波カメラ、熱伝導率の測定のための温度計又は熱電対、透磁率の測定のためのホール効果センサ、巨大磁気抵抗センサ、異方性磁気抵抗センサ、原子磁力計、超伝導量子干渉デバイス（ＳＱＵＩＤ）又は渦電流コイルといった磁力計、誘電率の測定のための容量性プレート又はストリップライン、電気伝導率の測定のための電気抵抗計及び渦電流コイル、密度又は多孔性の測定のための密度計又はＸ線、並びに核四重極共鳴周波数の測定のための磁力計及びコイルなどの画像化技法が挙げられる。
【００３６】
いくつかの実施例では、測定の少なくとも１つが、プリプレグ又は積層物の特性、又はプリプレグ又は積層物内の欠陥の存在に関する情報を好適に提供する。例えば、少なくとも１つの測定が、プリプレグ及び／又は積層物の、熱伝導率、透磁率、誘電率、電気伝導率、密度、核四重極共鳴周波数などに関する情報を望ましくは提供することができる。いくつかの実施例では、超音波測定が採用され、プリプレグ及び／又は積層物の、多孔性、繊維体積分率、空隙、及び層間剥離に関する情報を提供する。
【００３７】
本発明は、ＣＲＰ試料、特に航空宇宙用のプリプレグ材料の試料の少なくとも１つの特性パラメータを決定するための、米国特許出願公開第２０１０／００６５７６０号に記載される方法と組み合わせて採用することができ、方法が、以下の方法ステップ、すなわち、試料を提示するステップと、電磁放射の予め決定されたスペクトルで試料を照射するステップと、試料と電磁放射との間の相互作用をデータ記録に記録するステップと、記録されたデータ記録から特性パラメータを決定するステップとを含む。
【００３８】
さらなる態様では、本発明は、所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御する方法で使用する、超音波装置を校正する方法であって、シート材料の生成期間にシート材料と相互作用する超音波信号を適用する多成分シート材料を製造するステップと、シート材料との相互作用後に超音波信号を検出するステップと、吸水法によりシート材料の１つ又は複数のパラメータを分析するステップと、検出された超音波信号と吸水法の結果を相関させ、このことにより、検出された超音波の結果をシート材料の１つ又は複数のパラメータで校正するステップとを含む、校正する方法を提供する。
【００３９】
別の態様では、プリプレグ及び／又は積層物の製造のための装置が提供される。装置は、コントローラ、樹脂注入装置、少なくとも１つの測定装置、及びプロセッサを備える。プロセッサは、測定装置及びコントローラに対して動作可能に配設され、その結果情報は、それらの間で送信することができる。好適には、本発明の方法は、プロセス・コントローラを使用して制御される。
【００４０】
さらなる態様では、本発明は、所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御するプロセス・コントローラであって、プロセスが、塗布器から供給された樹脂を強化材料と接触させるステップと、圧縮ローラ間に材料を通過させるステップと、シート材料と相互作用するように超音波信号を適用するステップであって、それにより、相互作用が超音波信号を変更する、ステップと、変更された超音波信号を検出するステップと、変更された超音波信号又はそれから導出されるデータを予め決定されたパラメータに関係するデータと比較するステップと、プロセスの少なくとも１つのステップを変更するステップとを含み、
（ｉ）圧縮ローラにより加えられる力のレベル、樹脂塗布器と強化材料との間の距離、樹脂の温度、樹脂の流量、及びプロセスのライン・スピードから選択される、プロセスの１つ又は複数のパラメータを制御するためのプロセス・パラメータ・コントローラと、
（ｉｉ）検出される超音波信号又はそれから導出されるデータを所望の予め決定されたパラメータに関係するデータと比較する比較器と、
（ｉｉｉ）比較器からデータを受信し、信号をプロセス・パラメータに提供し、プロセス内のパラメータのうちの少なくとも１つを変更して、このことにより、予め決定されたパラメータの実際の値が予め決定されたパラメータの所望の値に近づくようになっている、パラメータ変更器と
を備えるプロセス・コントローラを提供する。
【００４１】
好ましい実施例では、プロセスのライン・スピードは、測定される超音波信号に応答して制御される。
【００４２】
本発明の実施例では、音響信号が、超音波の範囲の周波数を有することができる。超音波信号は、１００ｋＨｚから５ＭＨｚ、好ましくは２００ｋＨｚから１ＭＨｚ、最も好ましくは３００ｋＨｚから５５０ｋＨｚの周波数を有することができる。
【００４３】
さらなる態様では、本発明は、多成分シート材料のロールを生成するための生成ラインであって、樹脂を強化材料と接触させるための含浸装置と、コンパクション装置、積層装置、圧密装置及び硬化装置から選択される１つ又は複数のさらなる装置と、超音波をシートに適用し、超音波信号を検出するように適合される超音波装置と、本発明によるプロセス・コントローラとを備える生成ラインを提供する。
【００４４】
さらなる態様では、本発明は、所望の予め決定されたパラメータを有する多成分シート材料の製造のためのプロセスを制御する方法で使用する、超音波装置を校正する方法であって、シート材料の生成期間にシート材料と相互作用する超音波信号を適用する多成分シート材料を製造するステップと、シート材料との相互作用後に超音波信号を検出するステップと、吸水法によりシート材料の１つ又は複数のパラメータを分析するステップと、検出された超音波信号と吸水法の結果を相関させ、このことにより、検出された超音波の結果をシート材料の１つ又は複数のパラメータで校正するステップとを含む、方法を提供する。
【００４５】
好ましい実施例では、本発明は、樹脂による積層物又は構造物の含浸のレベルを定量化する方法を提供し、方法が、
積層物又は構造物の厚さを通る超音波（ＵＴ）信号の透過率及び／又は反射を測定するステップと、
測定した透過率及び／又は反射を校正モデルと相関させて、構造物又は積層物の含浸のレベルを決定するステップと
を含む。
【００４６】
好適には、測定した透過率及び／又は反射は、吸水法を使用して得られる測定から導出される校正モデルと相関される。
【００４７】
好ましくは、方法は、超音波信号の厚さを通る速度を測定するステップと、速度をさらなる校正モデルと相関させて、構造物又は積層物のさらなるパラメータ又は特性を決定するステップとを含み、好ましくは、さらなる特性が積層物又は構造物の厚さである。
【００４８】
本発明は、本発明の方法を使用して作られたプリプレグ及び／又は積層物から調製された物品も提供する。
【００４９】
いくつかの実施例では、長さ、幅、厚み、又は１つの次元よりも多くで行われる測定などの寸法情報が、好適に得られる。直接的又は間接的のいずれかで画像を介して、さらに分析され、所望の寸法情報を提供することができる、そのような測定を提供することが可能な、多くの画像化技法が利用可能である。そのような画像化技法の例としては、音響ホログラフィ、渦電流配列画像化、光計測学、及び多様なカメラ、例えばマイクロ波カメラが挙げられる。
【００５０】
いくつかの実施例では、超音波に加えて光計測学を使用することができ、有利なことには、強化材料、プリプレグ及び／又は積層物中に存在する、しわ又はうねりに関する情報を提供することが可能である。光計測学測定を行うこと、並びに、その結果を分析することについての技法は、当業者によく知られており、Yoshizawa Taoru著、「Handbook of optical metrology principals and applications」、Taylor & Francis、Boca Raton、co.、２００８年に一般的に記載され、その全体は本明細書に参照により組み込まれる。さらに、そのような測定を行うための機器は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ、ＦＡＲＯ、及びＭｉｎｏｌｔａを含む様々な供給源から市販されている。
【００５１】
好ましい実施例では、超音波測定は、有利なことに、超音波測定がプリプレグの多孔性に関する情報を提供することが期待されるときに、注入期間及び／又はコンパクション前若しくはコンパクション期間に行われる。好適には、超音波プローブ（複数可）が採用され、樹脂注入ステージ及び／又は圧縮／コンパクション・ステージに近接して配置することができ、そこで、超音波プローブは、所与の厚みで、プリプレグ／積層物の多孔性を表すデータを集めることになる。
【００５２】
データは、次いでプロセッサにより処理され、例えば、欠陥の数及び深刻度についての、生の状態のプリプレグ及び／若しくは積層物での任意の欠陥の効果、対応する硬化部分、並びに／又は硬化部分の強度についての任意のそのような欠陥の影響を示すデータを提供する。処理されたデータがコントローラに提供され、所望の場合又は必要な場合には、次いでコントローラがプロセスのパラメータを調整して、プロセスによってプリプレグ及び／又は積層物内に発生した欠陥の量又は大きさを減少させることができる。
【００５３】
生の状態のプリプレグ及び／又は積層物内の欠陥の、存在、数、又は影響に影響を及ぼす可能性のあるプロセス調整としては、これだけに限らないが、トウ張力、温度、レイアップ・スピード、ローラ圧力、及び樹脂含有量が挙げられる。さらに、処理されたデータが示す場合があり、そのため、コントローラは、手動又は自動でこれらのいずれかを調整することができる。いくつかの実施例では、自動制御が有利な場合がある。というのは、自動制御は、閉ループ処理の機会を提供するからである。
【００５４】
超音波測定を行うこと並びにその結果を分析することについての技法は当業者には知られており、Data、S.K.及びShah、A.H.著「Elastic waves in composite media and structures with applications to ultrasonic non-destructive evaluation」CRC Press、Boca Raton、co.、2009年に一般的に記載されており、その全体は本明細書に参照により組み込まれる。さらに、そのような測定を行うための機器は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ、Ｏｌｙｍｐｕｓ、及びＮＤＴ  Ｓｙｓｔｅｍｓを含む様々な供給源から市販されている。
【００５５】
本発明を効果的にするために採用される装置は、好適には、プリプレグ及び／若しくは積層物に対して動作可能に配設される、適切なセンサ若しくはセンサの配列、又は測定情報が望ましく得られる製造プロセスの場所における処理機器を備える。いくつかの実施例では、センサ又はセンサの配列（複数可）は、樹脂が強化材料内に望ましく注入される、且つ／又はプリプレグのコンパクション／圧縮、積層物を実現するための１つ又は複数のプリプレグのレイアップ、若しくは積層物の圧密化が起こる位置の近く、遠く、又は接近して有利に配置され得る。言い換えれば、測定のうちの少なくとも１つは、強化材料への樹脂の注入、コンパクション・ステップ、積層化／レイアップ・ステップ、圧密化ステップ及び／又は硬化ステップの前、最中、若しくは後に行われる。
【００５６】
好ましい実施例では、超音波送信器及び受信器が、シート材料の上及び下に置かれる。好ましくは、送信器及び受信器は、シート材料と接触しない。超音波信号は、シート材料の上面、又は底面、又は中間層から反射され得る。信号は、シート又はプリプレグの厚さを通って、送信又は吸収もされ得る。（プリプレグ又はシートを通った送信の後の、送信した信号と受信した信号のエネルギ間の差により測定される）信号の吸収が、樹脂層の厚さ又はシート若しくはプリプレグの厚さ若しくは密度などの、シート又はプリプレグの、１つ又は複数のパラメータの測定を可能にする。
【００５７】
シートを通る信号の速度は、プリプレグ又はシート内の、密度又は多孔性又は密度若しくは多孔性のばらつきの示度も提供し得る。速度は、プリプレグ又はシートを通った送信の後の、送信した信号と受信した信号の速度間の差により測定することができる。 
【００５８】
元の送信した信号と受信した信号間の位相差は、多孔性又は表面欠陥などのプリプレグ又はシートの特定の特性を表すこともできる。
【００５９】
送信器及びセンサ素子又はセンサ素子の配列は、好ましくは、それらの放出面と受信面が位置合わせされ、互いに対向するように取り付けられる。送信器及び受信器は、好ましくは、剛性のＣ字型部材又は同様の開構造の端部に取り付けられ、両方の素子が、シート材料の周りに配置され、又はシート材料の周りから引っ込むことを可能にする。剛性の部材は、好ましくは、スライド式の軌道又は構台上に取り付けられ、その結果、送信器及びセンサは、プリプレグの周りに配置され、素子の位置合わせを乱すことなく、保守又は校正のために取り外すことができる。好ましくは、取り付け構造は、振動減衰のための準備物を組み込む。
【００６０】
センサ素子の動作に必要な検知回路は、電磁（ＥＭ）干渉を被りやすい可能性がある。したがって、センサ回路のワイヤを短く保つ必要がある。検知回路及びセンサからの入力を受信するために必要な電子回路が、センサに近接して置かれ、ＥＭ放射から絶縁されるべきであることが好ましい。好ましくは、これは、センサの７ｍ以内であり、さらに好ましくは、センサ素子と同じスライド式軌道又は構台上に取り付けられる。好ましくは、検知回路に関連しない電子システム（例えば、電源）は、検知回路に影響を及ぼすＥＭ干渉を防止するために絶縁される。好ましくは、送信器及びセンサ素子に関連する電子回路の全てが、ＥＭ絶縁された区画に収容され、検知回路が別個の区画に収容される。
【００６１】
カーボン繊維を取り扱うことの望ましくない副産物は、電子構成要素を混乱させる可能性がある、導電性の浮遊粒子の生成である。したがって、本発明の全ての電子構成要素は、陽圧環境に収容され、浮遊導電性粒子の進入を防止して、損傷を防止することが好ましい。
【００６２】
測定値の１つを得るために光計測学が採用される実施例では、積層面のトポグラフィに関する情報を提供することが期待されるとき、レイアップ期間に光計測学を有利に採用することができる。
【００６３】
好適には、少なくとも１つの測定から得られたデータが有利に使用され、製造プロセスを監視及び／又は変更する。すなわち、測定から得られたデータは、データを操作することが可能なプロセッサに提供することができる。例えば、プリプレグ及び／又は積層物の測定された特性の履歴の概要を提供するためにデータを操作することができ、又は、さらなる処理及び／又は保管期間に、特性並びに／又はプリプレグ及び／若しくは積層物内の欠陥が、どのように展開する可能性があるのかを予測するために、データを操作することができる。
【００６４】
いくつかの実施例では、未硬化又は「生の状態（ｇｒｅｅｎ−ｓｔａｔｅ）」のプリプレグ及び／又は積層物内の欠陥が、硬化される部分にどのように存在する可能性があるかを予測するために、データを操作することができる。同じ実施例、又は他の実施例で、測定ステップで検出される任意の欠陥を硬化される部分の強度と相関させるために、データを操作することができる。すなわち、２つ以上の示度を提供するために、データを２つ以上のやり方で操作することができる。いくつかの実施例では、例えば、生の状態部分内の欠陥が硬化される部分にどのように存在することになるか、これらの欠陥がどのような影響を硬化される部分の強度に及ぼすことになるかの両方の予測を提供するために、データを操作することができる。
【００６５】
プロセス・モデル化ソフトウェア及び技法が当業界で知られており、これらも、例えば、生の状態の示度から硬化される部分に残る又は悪化する可能性のある欠陥、及び任意のそのような欠陥が硬化される部分の強度に及ぼす可能性のある影響を予測するための方法の実施期間に得られるデータに適用することができる。例えば、そのような分析を行うための好適な方法は、Sridhar Ranganathan、Suresh G. Advani、及びMark A. Lamontia著、「A Non-Isothermal Process Model for Consolidation and Void Reduction during In-Situ Tow Placement of Thermoplastic Composites」Journal of Composite Materials、1995年 vol. 29, 1040〜1062頁、Yerramalli, C. S.、Waas, A. M.著「A nondimensional number to classify composite compressive failure」Journal of Applied Mechanics、Transactions ASME、2004年、vol. 71, no. 3, 402〜408頁、及びYerramalli, C. S.、Waas, A. M.著「A failure criterion for fibre reinforced polymer composites under combined compression-torsion loading」International Journal of Solids and Structures、2003年、vol. 40, no. 5, 1139〜1164頁に記載されており、任意及び全ての目的で、本明細書に参照により組み込まれる。
【００６６】
いくつかの実施例では、そのような分析が使用され、プロセスに変更を行うこと可能であり、欠陥形成を最小化するか、又はさらに解消する。したがって、そのような実施例は、プロセスにより作られる欠陥のある物品の再加工又は廃棄が減少する利点を提供する。そのようなプロセス変更は、手動、又はプロセッサに対して、そこから情報を受信するために、また、プリプレグ及び／又はレイアップ装置に対して、そこに情報を提供するために動作可能に配設される自動化コントローラを介してのいずれかで行うことができる。
【００６７】
本方法は、プリプレグ及び／又は積層物の製造のための任意の装置に、有利且つ容易に組み込まれ、そのため、そのような装置も本明細書で提供される。一般的に言えば、装置は、コントローラ、樹脂注入装置、少なくとも１つの測定装置、及びプロセッサを備える。プロセッサは、測定装置及びコントローラに対して動作可能に配設され、その結果、その間で情報を送信することができる。いくつかの実施例では、装置は、レイアップ装置も備える。
【００６８】
少なくとも１つの測定装置は、プリプレグ及び／又は積層物に関するデータを集めることができ、望ましくは集められる任意の位置に位置決めすることができる。いくつかの実施例では、同じタイプの測定装置が、２つ以上の位置で使用することができ、一方、同じ又は他の実施例では、少なくとも２つの測定装置が利用される。測定装置は、望ましく得られるデータに依存することになり、データに基づいて選択することができる。いくつかの実施例では、光計測学ユニットが、超音波測定デバイスと組み合わせて利用される。
【００６９】
例えば、少なくとも１つの測定が寸法データを提供し、測定が、１つ又は複数の光計測学デバイスで行われる実施例では、デバイス（複数可）は、例えばレイアップ・ヘッドに近接して位置決めすることができ、デバイスが積層面のトポグラフィの２次元画像を生成し、次いで、２次元画像が分析されて積層物の表面の任意のしわを検出及び特徴付けることができる。
【００７０】
本方法及び装置は、任意のプリプレグ及び／又は積層物の製造に関連して、その組成に関わらず利用することができる。プリプレグは、典型的には、１つ又は複数の硬化可能樹脂、及び１つ又は複数の強化材料を含み、一方、積層物は、典型的には、重ねて層にされた、複数のプリプレグを含む。
【００７１】
一般的に言って、プリプレグ及び積層物で使用する好適な硬化可能樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポリカーボネート、及びこれらの共重合体などの熱可塑性高分子組成物が挙げられる。
【００７２】
プリプレグ及び積層物は、熱硬化性樹脂も利用することができ、その好適な例としては、限定ではないが、エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、又はこれらの２つ以上の組合せが挙げられる。本発明での使用に特に好都合である接着剤組成物としては、ポリエステル、ビニル・エステルエポキシ（酸、塩基、及び添加物硬化エポキシを含む）、ポリウレタン、シリコーン樹脂、アクリレート重合体、ポリシロキサン、ポリオルガノシロキサン、及びフェノール、並びにこれらのうちの任意の混合物又は混成物などの、架橋熱硬化性システムが挙げられる。
【００７３】
構造用接着剤は、プリプレグ及び積層物でしばしば使用され、本方法及び／又は装置により調製されるプリプレグ及び積層物で使用することができる。本複合システムで使用する好ましい、構造用接着剤としては、ポリエステル、メチルメタクリレートなどが挙げられる。
【００７４】
任意の好適な強化材料は、記載された装置、システム、及び方法を使用して注入することができる。例えば、比較的連続した繊維又はトウは、単方向配列のトウを形成するように構成された、又は２次元配列を形成するように織られた若しくはクロスプライされた、又は３次元構造を形成するように織られた若しくは編まれた、単方向配列の繊維、クロスプライ配列の繊維、又はトウへと束にされたものを形成するように構成することができる。３次元構造としては、単方向トウの組が、例えば、互いに横切って織り合わされてよい。
【００７５】
テープ又は織物などの、そのような強化材料に含まれる有用な繊維としては、限定ではないが、ガラス繊維、カーボン及びグラファイト繊維、玄武岩繊維、高分子繊維（アラミド繊維など）、ホウ素フィラメント、セラミック繊維、金属繊維、アスベスト繊維、ベリリウム繊維、シリカ繊維、炭化ケイ素繊維などが挙げられる。繊維は、プリプレグの所望の用途に応じて、非導電性又は導電性であってよい。
【００７６】
本方法は、プリプレグ及び／又は積層物を含む任意の物品の製造に適用することができ、そのような物品の製造に関連するコスト、したがってそのような物品の再加工又は廃棄のコストに起因して、大きい物品に適用されるとき、特に有利である。本方法は、強化材料がカーボン・フィラメント又はカーボン繊維を含む場合、プリプレグ、積層物及び／又はこれらを含む物品に適用されるとき、やはり特に利益をもたらすことができる。カーボンは、例えばガラス複合物といった多くの他の強化材料よりも、著しく高い剛性及びより小さい質量を有する。したがって、強化材料としてのカーボンの使用によって、より大きく、しかしより軽く、しかし、所望の用途で許容できる強度を備える、プリプレグ、積層物、及び物品の製造を可能にすることができる。しかし、カーボンを含むプリプレグ及び／又は積層物から製造された構成要素の最終的な強度は、製造プロセスに大幅に依存する可能性がある。しわ、層間剥離、多孔性、及び空隙などの欠陥は、構成要素の設計では考慮されていないやり方で、印加される負荷から、局所的な時期尚早の不良又は方向を変える応力をもたらす可能性がある、材料構造へ応力を集中させるものをもたらすことによって、複合物の最終的な強度を大幅に減少させる可能性がある。
【００７７】
大規模物品がプリプレグ及び／若しくは積層物、並びに／又はカーボン含有強化材料を含むプリプレグ及び／若しくは積層物から日常的に製造される産業の例としてはエネルギ産業が挙げられ、エネルギ産業では、例えばパイプライン又は他のプラント装置の大きなセグメントが、本明細書で議論された原理の適用から利益を見いだすことができる。特定の用途の実例としては、タービン翼などの風力タービンの構成要素、又は例えばスパー、スパー・キャップ、翼の表皮、又は円筒形の翼の付け根セクションといったそのサブコンポーネント、又は風力タービンのタワー・セクションがさらに挙げられる。記載された方法及び装置を使用して調製されたプリプレグから調製された積層物は、翼の表皮、機体の表皮、スパー、又はリブなどの平坦な積層物などの、航空用途でも使用することができる。
【００７８】
本発明は、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のいくつかの実施例による、インライン検査方法におけるステップを表すフローチャートである。
【図２】本発明のいくつかの実施例による、例示的なインライン検査方法におけるステップを表すフローチャートである。
【図３】本発明の別の実施例による、本発明の方法の実装を提示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
図１は、方法の１つの実施例を説明するフローチャートである。示されるように、方法１００は、ステップ１０２で、プリプレグ及び／又は積層物を製造するステップと、ステップ１０４で、プリプレグ及び／又は積層物のパラメータ又は特性を、その製造期間に、超音波法を使用して測定するステップとを含む。測定は、一般的に、樹脂注入、圧縮／コンパクション、積層化／レイアップ、圧密化、及び硬化を含む、プリプレグ又は積層物の製造プロセス内の任意の点で行うことができる。
【００８１】
図２では、方法４００は、ステップ４０４で、プリプレグ／積層物の製造プロセスのステップを行うステップと、ステップ４０６で、プリプレグ／積層物の少なくとも２つの特性を測定するステップと、ステップ４０８で、得られたデータを分析するステップとを含む。ステップ４０２に示されるように、必要又は所望の場合、次いで、データの分析が利用されて、製造プロセスを調整することができる。
【００８２】
図３は、別の実施例による、本発明の方法の実装６１４を提示する図である。プリプレグ及び／又は積層物材料６１２は、強化材料６０２にローラ６０６を通して硬化可能樹脂６０４のフィルムを供給することにより形成される。４つの超音波送信器６１０がローラの後に位置決めされ、プリプレグの片側でプリプレグのシートに面して、離間した間隔で、プリプレグの幅に平行に位置合わせされる。４つの超音波受信器６０８が、送信器に対してプリプレグの反対側に、送信器に対向する位置に位置決めされる。超音波信号は、超音波送信器６１０のそれぞれにより生成され、プリプレグを通して送信され、受信器６０８により受信される。超音波受信器６０８の出力は、アナログ・デジタル変換器６２０でデジタル信号に変換され、データ取得システム６２２により受信される。信号処理ユニット６２４は、次いで、受信した信号を、元の送信信号に対応する基準信号と比較する。送信信号の変化は、プリプレグの含浸のレベルと相関付けられて、強化材料の樹脂含浸を提供し、それは、リアルタイムで表示され得る。データは、予め決定された値と比較され、使用されて、閉ループ制御で製造プロセスのパラメータ（例えば、ローラの力）を調整し、確実に樹脂を強化材料へ均一に含浸させる。樹脂の厚さのデータは、データをプリプレグの対応するバッチと関連付けるために、記録もされる。このシステムは、例えば、フィルムのロール又は繊維クリールの交換後に、発生するエラー及び樹脂の変動を検出するためにも使用することができる。こうして、樹脂含浸プロセスを制御する方法、及びそのような方法により制御される樹脂が含浸された材料が提供される。方法は、樹脂が含浸された材料内、特に、繊維強化材料及び樹脂材料を含む複合材料内の樹脂含浸のレベルを決定するためにも使用することができる。このようにして、樹脂を含浸した材料の品質を測定することができる。
【図３】
2015500998.tif 000003
【図１】
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【図２】
2015500998.tif 000005
【国際調査報告】
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