(57)【要約】【課題】樹脂材料の選定の段階から硬化挙動の確認を少ない労力で容易に行うことができる樹脂の硬化収縮率測定方法を提供する。【解決手段】圧力センサ１６と温度センサ１８とを装備した密閉容器１２内に、被測定樹脂２０を空気２２を滞留させた状態で収容する。この後、密閉容器１２を密閉状態で加熱しながら所定時間経過するまでの間、空気２２の圧力と温度をそれぞれ継続して測定し、空気２２の初期の圧力（Ｐ１）、体積（ＡＶ１）及び温度（Ｔ１）と、空気２２の経時の圧力（Ｐ２）及び温度（Ｔ２）の各測定値から空気２２の経時の体積（ＡＶ２）を逐次算出し、次に、密閉容器１２内の全体積と空気２２の経時の体積（ＡＶ２）との差から被測定樹脂２０の経時の体積（ＲＶ２）を求め、被測定樹脂２０の初期の体積（ＲＶ１）を用いて被測定樹脂２０の経時の体積収縮率を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力センサと温度センサとを装備した密閉容器内に、体積収縮率を測定すべき被測定樹脂を空気を滞留させた状態で収容し、
この後、前記密閉容器を密閉状態で加熱しながら、前記密閉容器の密閉直後から所定時間経過するまでの間、前記圧力センサと前記温度センサとを使用して前記密閉容器内の空気の圧力と温度をそれぞれ継続して測定し、
前記密閉容器内の空気の初期の圧力（Ｐ１）、体積（ＡＶ１）及び温度（Ｔ１）と、前記空気の経時の圧力（Ｐ２）及び温度（Ｔ２）の各測定値を、次式（１）に代入して前記空気の経時の体積（ＡＶ２）の数値を逐次算出し、
次いで、前記密閉容器内の全体積と前記空気の経時の体積（ＡＶ２）との数値差から前記被測定樹脂の経時の体積（ＲＶ２）の数値を求め、前記被測定樹脂の初期の体積（ＲＶ１）を用いて、次式（２）により前記被測定樹脂の経時の体積収縮率を求めることを特徴とする樹脂の硬化収縮率測定方法。
Ｐ１×ＡＶ１／Ｔ１＝Ｐ２×ＡＶ２／Ｔ２   ・・・（１）
体積収縮率（％）＝（ＲＶ１−ＲＶ２） ／ＲＶ１×１００  ・・・（２）
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂の硬化収縮率測定方法において、
前記密閉容器はインバー合金材からなることを特徴とする樹脂の硬化収縮率測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の樹脂の硬化収縮率測定方法において、
前記圧力センサと前記温度センサとから得られる前記密閉容器内の温度と圧力の経時測定情報をモニタすることを特徴とする樹脂の硬化収縮率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂についての硬化挙動を観測しつつ硬化収縮率を測定する樹脂の硬化収縮率測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂の様な硬化後の寸法安定性が重要な樹脂の製品については、予め当該樹脂の材料選定の段階から硬化挙動の確認が必要である。
【０００３】
硬化収縮率の測定方法については、既に硬化した材料について比重差を利用した測定方法が知られているが、２液を混合して硬化に至るまでの測定方法については、変性ピクノメータを用いた測定方法がある。この測定方法は、概略、次の工程を経て行う。すなわち、２台のピクノメータの一方のカップに、被測定樹脂である、例えば、エポキシ樹脂の主剤と硬化剤とを収容し混合脱気した後、樹脂の体積変化量を計測するためのシリコーンオイルを注入する。また、ピクノメータの他方のカップにシリコーンオイルのみを注入する。２つのカップをそれぞれピクノメータに組立て並べて加熱槽に入れ所定時間加熱する。加熱しながら各カップ内の温度と加熱時間を監視する。所定時間経過後、一方のカップ内の被測定樹脂の容積変化量と他方のカップ内の容積変化量の差と初期の被測定樹脂の容積とから所望の体積収縮率を算出する。
【０００４】
また、従来この種の樹脂の硬化収縮率測定方法として、秤量した液状の樹脂よりなる試料を密閉容器に入れ、この密閉容器と標準容器とを配管を用いて圧力計に接続して標準温度に保持した後、この密閉容器と標準容器を加熱槽により加熱して密閉容器の中の液状の樹脂を硬化させた後、密閉容器と標準容器とを標準温度に戻し、圧力計で両者の空気の圧力差を測って容積減少量を求めた後、先に秤量した液状樹脂量との比をとることで硬化収縮率を測定するという樹脂の硬化収縮率測定方法がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３３３０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
前者のピクノメータを用いた樹脂の硬化収縮率測定方法は、測定準備に長時間を要し、かつ煩雑である。さらにこの測定準備中の変化が全体の結果に影響を与えていることが問題となる。測定については常時、変化の様子を見つづける必要があり過大な時間と労力を要する。また、変化が早い段階では読み取り誤差も無視できない等の問題を含んでいる。
【０００６】
また、後者の樹脂の硬化収縮率測定方法は、測定中に密閉容器と標準容器の温度管理のために加熱槽に出し入れするために、経時的な樹脂の硬化挙動の確認がし難い。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、樹脂材料の選定の段階から硬化挙動の確認を少ない労力で容易に行うことができる樹脂の硬化収縮率測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
圧力センサと温度センサとを装備した密閉容器内に、体積収縮率を測定すべき被測定樹脂を空気を滞留させた状態で収容し、この後、上記密閉容器を密閉状態で加熱しながら、上記密閉容器の密閉直後から所定時間経過するまでの間、上記圧力センサと上記温度センサとを使用して上記密閉容器内の空気の圧力と温度をそれぞれ継続して測定し、上記密閉容器内の空気の初期の圧力（Ｐ１）、体積（ＡＶ１）及び温度（Ｔ１）と、上記空気の経時の圧力（Ｐ２）及び温度（Ｔ２）の各測定値を、次式（１）に代入して上記空気の経時の体積（ＡＶ２）の数値を逐次算出し、
次いで、上記密閉容器内の全体積と上記空気の経時の体積（ＡＶ２）との数値差から上記被測定樹脂の経時の体積（ＲＶ２）の数値を求め、上記被測定樹脂の初期の体積（ＲＶ１）を用いて、次式（２）により上記被測定樹脂の経時の体積収縮率を求めることを特徴とする樹脂の硬化収縮率測定方法。
Ｐ１×ＡＶ１／Ｔ１＝Ｐ２×ＡＶ２／Ｔ２   ・・・（１）
体積収縮率（％）＝（ＲＶ１−ＲＶ２） ／ＲＶ１×１００  ・・・（２）
【０００９】
初期設定した被測定樹脂や空気の各体積値のデータと圧力センサや温度センサにより経時測定した空気の圧力値や温度値のデータを逐次読取り自動記録することにより、初期段階から所定時間経過後までの被測定樹脂の硬化挙動の確認を、少ない労力で容易に行うことができる。経時測定を自動で行えるので、測定時間の省力化と読取り誤差の低減が可能である。
【００１０】
〈構成２〉
構成１に記載の樹脂の硬化収縮率測定方法において、上記密閉容器はインバー合金材からなることを特徴とする樹脂の硬化収縮率測定方法。
【００１１】
インバー合金材は、ニッケルと鉄からなる低熱膨張合金である。密閉容器をインバー合金材製とすることにより、密閉容器内の空気の圧力をより正確に測定できる。
【００１２】
〈構成３〉
構成１又は２に記載の樹脂の硬化収縮率測定方法において、上記圧力センサと上記温度センサとから得られる上記密閉容器内の空気の温度と圧力の経時測定情報をモニタすることを特徴とする樹脂の硬化収縮率測定方法。
【００１３】
密閉容器内の空気の温度と圧力の経時測定情報が随時自動記録されるので、測定セッテング以降の作業を大幅に省力化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例１の樹脂の硬化収縮率測定方法の説明図で、（ａ）は測定開始前の状態を示す断面図、（ｂ）は測定中の状態を示す断面図である。
この樹脂の硬化収縮率測定方法を実行するときには、図１（ａ）に示す測定装置１０を使用する。測定装置１０は、上面開放の密閉容器１２と、密閉容器１２を密閉する蓋体１４と、密閉容器１２内の空気の圧力と温度を検出する、圧力センサ１６および温度センサ１８とを備えている。
【００１６】
密閉容器１２はインバー合金材から構成されている。インバー合金材は低熱膨張合金であり、密閉容器１２内の空気２２の圧力を継続してより正確に測定できる。圧力センサ１６および温度センサ１８は、それぞれ空気の圧力と温度を検出すると共にそれを電気的に出力できる機構を備えている。温度センサ１８としては熱電対を使用することが好ましい。
【００１７】
先ず、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂であって、硬化収縮率を求めようとする被測定樹脂２０の初期の体積（ＲＶ１）を予め測定記録しておく。この体積測定後、被測定樹脂２０を密閉容器１２内に収容し蓋体１４により密閉する。このとき、密閉容器１２内上部に空気２２が滞留している。この空気２２の初期の圧力（Ｐ１）、体積（ＡＶ１）及び温度（Ｔ１）も予め測定記録しておく。なお、空気２２の初期の体積（ＡＶ１）は、密閉容器内全体積より被測定樹脂の初期の体積（ＲＶ１）を差し引くことで求められる。
【００１８】
密閉状態の密閉容器１２を適当な加熱槽（図示せず）に収容し加熱する。加熱槽内で密閉容器１２を加熱しながら、圧力センサ１６および温度センサ１８を用いて空気２２の圧力と温度をそれぞれ経時測定する。この経時測定は、所定時間、すなわち、図１（ｂ）に示すように、被測定樹脂２０が所定の硬化収縮に至るまで継続して行う。
【００１９】
密閉容器１２内の空気２２の初期の圧力（Ｐ１）、体積（ＡＶ１）及び温度（Ｔ１）と、空気２２の経時の圧力（Ｐ２）及び温度（Ｔ２）の各測定値が分るので、ボイルシャルルの法則に従う気体の状態式  「Ｐ１×ＡＶ１／Ｔ１＝Ｐ２×ＡＶ２／Ｔ２」を利用して密閉容器１２内の空気２２の経時の体積（ＡＶ２）を逐次算出する。
【００２０】
次に、密閉容器１２内の全体積と空気２２の経時の体積（ＡＶ２）との差から被測定樹脂２０の経時の体積（ＲＶ２）を求められるので、被測定樹脂２０の初期の体積（ＲＶ１）を用いて「体積収縮率（％）＝（ＲＶ１−ＲＶ２） ／ＲＶ１×１００の式から、被測定樹脂２０の経時の体積収縮率を求めることができる。
【００２１】
ここで、容器内全体積３０．０００  cｍ3の密閉容器を用い、３０．１５ｇのエポキシ樹脂を用いて体積収縮率を測定した結果を図２に示す。
図２は、次のようにして得た測定値により体積収縮率を求めたものを示している。すなわち、初めに、上記エポキシ樹脂を収容した密閉容器内の空気の初期の温度（Ｔ１）と、同空気の初期の圧力（Ｐ１）と、同空気の初期の体積（ＡＶ１）と、エポキシ樹脂の初期の体積（ＲＶ１）をそれぞれ測定記録した。次いで、上記エポキシ樹脂を収容した密閉容器を加熱槽で加温した。加温開始後、３０分、１時間、１時間３０分、２時間、３時間３０分、１８時間、２１時間３０分の各時間経過毎に、同空気の温度（Ｔ２）及び圧力（Ｐ２）をそれぞれ経時測定した。そして、上記した式 「Ｐ１×ＡＶ１／Ｔ１＝Ｐ２×ＡＶ２／Ｔ２」により密閉容器内の空気の経時の体積（ＡＶ２）を逐次算出し、さらに、容器内全体積（３０．０００  cｍ3）と空気の経時の各体積（ＡＶ２）との差からエポキシ樹脂の経時の各体積（ＲＶ２）を求め、上記した式 「体積収縮率（％）＝（ＲＶ１−ＲＶ２） ／ＲＶ１×１００  によりエポキシ樹脂の経時の各体積収縮率を求めた。
【００２２】
初期設定した体積値のデータと圧力センサ１６や温度センサ１８により測定した圧力値や温度値のデータを逐次読取り自動記録することにより、樹脂材料の選定の初期段階から硬化挙動の確認を逐次行うことができる。測定時間の省力化と読取り誤差の低減が可能である。
【００２３】
圧力センサ１６と温度センサ１８とから得られる密閉容器１２内の温度と圧力の経時測定情報をモニタすることにより、密閉容器１２内の温度と圧力の経時の情報が随時記録されるので、測定セッテング以降の作業を大幅に省力化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１の樹脂の硬化収縮率測定方法の説明図である。
【図２】エポキシ樹脂の体積収縮率の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  測定装置
１２  密閉容器
１４  蓋体
１６  圧力センサ
１８  温度センサ
２０  被測定樹脂
２２  空気
【図１】
2009063358.tif 000003
【図２】
2009063358.tif 000004