DEA 288 Ionic 誘電硬化モニター
熱硬化性樹脂やUV硬化性樹脂などの硬化プロセスをリアルタイムで測定
DEA 288 Ionic
ポータブルタイプ（左）／ラックタイプ（右）
特徴
- 速硬化型のUV樹脂から遅硬化型の熱硬化性樹脂まで、さまざまな試料の測定が可能
- 研究開発からプロセス管理まで幅広く使用可能
- 多種多様な測定に対応できる高感度多目的センサー
- 専用の加熱炉やプレス機により、加熱、UV照射、湿度条件下、圧力下など、さまざまな条件での測定に対応
- DMAやレオメーターと組み合わせることで、材料特性を包括的に分析
原理
基本的な原理はインピーダンス測定と同様です。
電極間の試料に正弦波電圧を加えると、試料内の正の電荷を帯びた粒子は陰極に、負の電荷を帯びた粒子は陽極に引き付けられます。これにより、応答信号である正弦波電流には位相シフトが生じます。
電流信号における振幅と位相シフトは、イオンと双極子の易動度の関係を示しており、誘電（熱）分析はこの関係を利用して硬化をモニタリングします。
正弦波電圧を加えると、双極子は配向し、イオンは反対に帯電した電極に向かって移動します。これらをそれぞれ、ε′（誘電率）およびε″（誘電損失）とし、下記の式で表されます。
誘電率：ε′ = (1 / ωC0)・[−R / (X2 + R2)]（キャパシタンス成分）
誘電損失：ε″ = (1 / ωC0)・[X / (X2 + R2)]（抵抗成分）
誘電分析では、硬化の指標として誘電損失に着目し、これに関連する値をイオン粘度として出力します。
イオン粘度：σ = (ε″・ω・ε0)−1
ε0：真空の誘電率
センサー
ミクロンセンサー（MS）
検知範囲：2.5 mm2／26 mm2／70 mm2
最高温度：200 ℃／350 ℃※
電極間隔：1 μm／5 μm
主な用途：塗料、インク、接着剤
ミニIDEXセンサー（電極統合型）
検知範囲：33 mm2
最高温度：275 ℃
電極間隔：100 μm
主な用途：すべての樹脂（孔質）
IDEXセンサー（電極統合型）
検知範囲：233 mm2
最高温度：200 ℃／275 ℃
電極間隔：115 μm
主な用途：すべての樹脂（エポキシ、ポリエステル、ポリウレタンなど）
フィルター付きIDEXセンサー
検知範囲：233 mm2
最高温度：200 ℃／275 ℃
電極間隔：115 μm
主な用途：炭素繊維強化プラスチック（CFRP）
モノトロードセンサー（TMM）
検知範囲：13 mm2／79 mm2／707 mm2
最高温度：220 ℃
電極間隔：―
主な用途：SMC/BMC、ポリウレタンフォーム
ツールマウントセンサー（TMS）
検知範囲：214 mm2
最高温度：220 ℃
電極間隔：500 μm
主な用途：すべての樹脂（エポキシ、ポリエステル、ポリウレタンなど）
表面コーティング付きツールマウントセンサー（TMCc）
検知範囲：254 mm2
最高温度：220 ℃
電極間隔：500 μm
主な用途：導電性フィラーを含むすべての樹脂、複合材料、その他ポリマー
オプション
DEA 288 Ionicには、目的に応じたシステム環境を整えるための各種付属品・別売品を用意しています。
ラボ用プレス機
試料に対して熱と圧力を同時に加えることができ、実際の処理条件を模した環境を再現可能。不飽和ポリエステル樹脂（SMC/BMC）やプリプレグ材なども測定できます。
多機能ラボ用加熱炉
−140～400 ℃の範囲で、加熱・温度保持・冷却を行えます。2種類のパージガスのラインを接続でき、さまざまな雰囲気条件で測定できます。また、UVランプのライトガイドや水蒸気発生装置に接続できるように設計されています。
UVランプ
本装置は、接着剤・インク・塗料などのUV硬化をはじめとする光誘起反応の測定に使用する、OmniCure S2000 UVランプに対応しています。
仕様
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- 型式名
- DEA 288 Ionic
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- データ取得方法
- 全チャンネル同時測定
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- 最小データ取得時間
- 5ミリ秒未満
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- センサー接続
- シールド付4線方式
（正確な測定の前提条件となるワイヤーの抵抗と容量を保証）
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- DEAモジュール
- ポータブル：最大7チャンネル
ラック：最大8チャンネル（16チャンネルまで拡張可能）
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- 入出力
- 測定信号および圧力センサー・温度センサーなどの周辺機器の信号の入出力に対応。装置のトリガーにも対応。
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- 加熱炉
- -140～400℃（UV測定対応）
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- ラボプレス機
- RT～350℃ / 最大荷重 10kN
アプリケーション
データ
SMC試料の誘電分析結果比較
図は、2種類のSMC部品をプレス機で測定した結果です。
試料をモノトロードセンサーに設置し、温度135 ℃で、3気圧（青線）と50気圧（赤線）の2条件で測定しています。試料の厚さは5 mm、各試験の周波数は1,000 Hzです。
測定結果から、高圧下では硬化がより促進されることが分かります。50気圧下（赤線）では、硬化の開始が3気圧下（青線）より27秒（約20％）早く観察されます。また、580秒時点のイオン粘度は、3気圧下と比べて50気圧下で約60％高くなっています。このような結果は、プロセス最適化に役立つ重要な指標となります。
有機LED向け保護フィルムのUV硬化誘電測定
図は、有機EL（OLED）や太陽電池の保護に使用される柔軟性の高いシーラント材について、UV硬化を測定した結果です。単一成分のエポキシ樹脂をIDEXセンサー上に厚さ200 µmの薄膜として塗布し、ラボ用加熱炉内に配置して、UVランプのライトガイドに接続しています。
室温で60秒間、UVA強度55～60 mW/cm²、周波数1,000 Hzの条件でUV光を照射しました。UV照射開始からわずか17秒でイオン粘度が上昇し始め、約400秒（6.7分）後に収束しています。誘電分析では、短時間で起こる反応も検出できます。
エポキシ系CFRPの硬化時間比較
図は、金型内のエポキシ系炭素繊維強化プラスチック（CFRP）を、表面コーティング付きツールマウントセンサー（TMCc）で測定した結果です（120～160 ℃の範囲で5条件）。
樹脂は温度が高いほど硬化開始までの時間が短くなり、硬化終了までの時間も短くなることが分かります。
120 ℃と160 ℃では、硬化終了までの時間に5分以上の差が見られます。このように、DEA 288 Ionicは硬化条件の検討に活用できます。