溫度控制序列確定裝置、成型裝置、程序、記錄介質(zhì)及溫度控制序列確定方法
【專利摘要】成型裝置（1）所具備的溫度控制序列確定部（3），用于修正溫度控制部（4）的動(dòng)作指示用的溫度控制序列，其具有預(yù)測(cè)熱硬化性材料（H）的時(shí)間推移的預(yù)測(cè)單元（31）和基于該時(shí)間推移來(lái)修正溫度控制序列的修正單元（32）。結(jié)果，抑制熱硬化性材料的成型過(guò)程中的熱失控。
【專利說(shuō)明】溫度控制序列確定裝置、成型裝置、程序、記錄介質(zhì)及溫度
控制序列確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于成型由熱硬化性材料形成的對(duì)象物的溫度控制序列確定裝置，更詳細(xì)而言，涉及通過(guò)預(yù)先模擬成型過(guò)程中熱硬化性材料的特性變化，能夠?qū)崿F(xiàn)最適當(dāng)溫度控制的溫度控制序列確定裝置、成型裝置、程序、記錄介質(zhì)及溫度控制序列確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱硬化性樹(shù)脂等熱硬化性材料由加熱而開(kāi)始硬化反應(yīng)，但具有硬化反應(yīng)速度響應(yīng)于熱硬化性材料的溫度上升而加速的性質(zhì)。另外，該硬化反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，因此熱硬化性材料隨著硬化反應(yīng)的進(jìn)行而放熱(自身放熱)。
[0003]因此，在加熱熱硬化性材料而使其硬化的成型時(shí)，熱硬化性材料受到外部加熱、基于自身放熱的加熱，溫度上升，由此硬化反應(yīng)進(jìn)一步加速，產(chǎn)生由于過(guò)加熱而使硬化反應(yīng)急劇進(jìn)行的熱失控。
[0004]圖40是用于說(shuō)明過(guò)加熱導(dǎo)致的熱硬化性材料的熱失控的圖。如圖40所示，熱硬化性材料的硬化反應(yīng)速度由于過(guò)加熱而急劇上升，由此，產(chǎn)生熱硬化性材料的熱失控。在產(chǎn)生熱失控的情況下，會(huì)引起被成型的成型體的物理性質(zhì)偏差、變形、殘留應(yīng)力、強(qiáng)度下降等問(wèn)題。
[0005]與這樣的問(wèn)題關(guān)聯(lián)地，專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了一種技術(shù)，其使用熱硬化性材料的硬化反應(yīng)速度計(jì)算式、熱壓釜中的熱平衡方程式、熱壓釜的氣氛溫度測(cè)定值、熱硬化性材料溫度測(cè)定值，預(yù)測(cè)熱硬化性材料的現(xiàn)在時(shí)刻之后的溫度變化，控制氣氛溫度。
[0006]專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)專利公報(bào)“專利第4148400號(hào)公報(bào)(2008年9月10日發(fā)行)”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問(wèn)題
然而，上述現(xiàn)有技術(shù)在利用熱壓釜或壓制裝置的稱為電熱加熱器的溫度控制部來(lái)控制熱硬化性材料的溫度時(shí)，通常產(chǎn)生幾十秒或以上的延遲時(shí)間。因此，在使用硬化反應(yīng)以秒量級(jí)進(jìn)行的硬化反應(yīng)速度較快的熱硬化性材料的情況下，即使反饋熱硬化性材料溫度測(cè)定值來(lái)控制溫度，但來(lái)不及抑制熱失控，存在不能夠充分抑制熱失控的問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做出的，其目的在于提供溫度控制序列確定裝置、成型裝置、程序、記錄介質(zhì)及溫度控制序列確定方法，能夠抑制熱硬化性材料的成型過(guò)程中的熱失控，抑制成型體的物理性質(zhì)偏差、變形、殘留應(yīng)力和強(qiáng)度下降等。
[0009]解決問(wèn)題的手段
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的溫度控制序列確定裝置，應(yīng)用于成型裝置，所述成型裝置包括傳熱部和溫度控制部，所述傳熱部與熱硬化性材料形成的對(duì)象物之間進(jìn)行熱交換，所述溫度控制部控制自身或所述傳熱部的溫度，所述溫度控制序列確定裝置對(duì)指定所述溫度控制部的動(dòng)作的溫度控制序列進(jìn)行修正，其特征在于，所述溫度控制序列確定裝置具備預(yù)測(cè)單元和修正單元，所述預(yù)測(cè)單元預(yù)測(cè)所述對(duì)象物的成型過(guò)程中的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移，所述修正單元基于所述預(yù)測(cè)單元所預(yù)測(cè)的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移來(lái)修正所述溫度控制序列，
所述預(yù)測(cè)單元使用算出所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)速度的計(jì)算式1、算出所述熱硬化性材料的放熱量的計(jì)算式2、等價(jià)熱回路、和修正前的所述溫度控制序列來(lái)預(yù)測(cè)由所述溫度控制序列指定所述溫度控制部的動(dòng)作的情況下的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移，
所述計(jì)算式I為
【權(quán)利要求】
1.一種溫度控制序列確定裝置，應(yīng)用于成型裝置，所述成型裝置包括傳熱部和溫度控制部，所述傳熱部與熱硬化性材料形成的對(duì)象物之間進(jìn)行熱交換，所述溫度控制部控制自身或所述傳熱部的溫度，所述溫度控制序列確定裝置對(duì)指定所述溫度控制部的動(dòng)作的溫度控制序列進(jìn)行修正，其特征在于， 所述溫度控制序列確定裝置具備預(yù)測(cè)單元和修正單元，所述預(yù)測(cè)單元預(yù)測(cè)所述對(duì)象物的成型過(guò)程中的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移，所述修正單元基于所述預(yù)測(cè)單元所預(yù)測(cè)的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移來(lái)修正所述溫度控制序列， 所述預(yù)測(cè)單元使用算出所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)速度的計(jì)算式1、算出所述熱硬化性材料的放熱量的計(jì)算式2、等價(jià)熱回路、和修正前的所述溫度控制序列來(lái)預(yù)測(cè)由所述溫度控制序列指定所述溫度控制部的動(dòng)作的情況下的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移， 所述計(jì)算式I為
2.如權(quán)利要求1所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于，所述預(yù)測(cè)單元: 對(duì)于所述熱硬化性材料，由一組一定升溫速度條件下的差示掃描熱量測(cè)定的測(cè)定結(jié)果確定所述總放熱密度Q， 對(duì)于所述熱硬化性材料，在兩組以上的一定溫度下以所述硬化反應(yīng)速度和所述放熱量的計(jì)算式來(lái)擬合該兩組以上的一定溫度條件下差示掃描熱量測(cè)定的測(cè)定結(jié)果，由此確定所述反應(yīng)參數(shù)m、η和各個(gè)所述一定溫度下的計(jì)算式3中的參數(shù)K1和K2的值，由所述參數(shù)K1和K2的阿倫尼烏斯圖來(lái)確定所述反應(yīng)參數(shù)&、1\、A2和T2，其中，所述計(jì)算式3為
3.如權(quán)利要求1或2所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于，所述修正單元修正所述溫度控制序列，使得所述熱硬化性材料的溫度和所述溫度控制部的溫度之差在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)中為I (TC以下。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于，所述修正單元修正所述溫度控制序列，使得所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)速度在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)為0.1/秒以下。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于，所述修正單元修正所述溫度控制序列，使得所述溫度控制序列的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)率為0.8以上。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于，所述溫度控制部還具有加熱或冷卻自身的加熱冷卻部和檢測(cè)所述傳熱部和所述加熱冷卻部中至少一個(gè)的溫度的檢測(cè)部，將所述檢測(cè)部檢測(cè)到的所述傳熱部或所述加熱冷卻部的溫度作為檢測(cè)溫度，控制所述加熱冷卻部的輸出，用于將所述檢測(cè)溫度誘導(dǎo)至誘導(dǎo)溫度， 修正前的所述溫度控制序列由連續(xù)的溫度控制步驟構(gòu)成， 對(duì)于所述溫度控制步驟中的每一個(gè)步驟，賦予所述誘導(dǎo)溫度的時(shí)間變化程序和結(jié)束所述溫度控制步驟的條件。
7.如權(quán)利要求6所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于， 對(duì)于所述溫度控制步驟中的每一個(gè)步驟，賦予針對(duì)每個(gè)所述溫度控制步驟的目標(biāo)溫度和選擇性地賦予使所述誘導(dǎo)溫度變化的變溫速度， 在被賦予所述變溫速度的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部使所述誘導(dǎo)溫度隨著該溫度控制步驟的開(kāi)始而根據(jù)所述變溫速度朝向所述目標(biāo)溫度連續(xù)變化， 在未被賦予所述變溫速度的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部使所述誘導(dǎo)溫度隨著該溫度控制步驟的開(kāi)始而階梯狀地朝向所述目標(biāo)溫度變化， 并且，對(duì)于所述溫度控制步驟中的每一個(gè)步驟，賦予該溫度控制步驟的經(jīng)過(guò)時(shí)間，選擇性地賦予觸發(fā)溫度， 在被賦予所述觸發(fā)溫度的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部在從所述檢測(cè)溫度到達(dá)所述觸發(fā)溫度開(kāi)始的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間之后結(jié)束該溫度控制步驟， 在未被賦予所述觸發(fā)溫度的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部在從所述溫度控制步驟開(kāi)始的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間之后結(jié)束該溫度控制步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于， 將所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)率變?yōu)?.05以上0.2以下的某個(gè)值的時(shí)間點(diǎn)的所述熱硬化性材料的溫度作為凝膠化溫度， 所述修正單元以所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)之前的時(shí)間點(diǎn)，將所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟分為兩個(gè)溫度控制步驟，由此來(lái)修正所述溫度控制序列。
9.如權(quán)利要求7所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于， 將所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)率變?yōu)?.05以上0.2以下的某個(gè)值的時(shí)間點(diǎn)的所述熱硬化性材料的溫度作為凝膠化溫度， 所述修正單元以所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)之后的時(shí)間點(diǎn)，將所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟分為兩個(gè)溫度控制步驟，由此來(lái)修正所述溫度控制序列。
10.如權(quán)利要求8或9所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于， 關(guān)于所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟，在其未被賦予所述變溫速度的情況下，所述修正單元賦予比所述加熱冷卻部的加熱能力導(dǎo)致的極限值更低的值，在其被賦予所述變溫速度的情況下，所述修正單元降低該變溫速度，從而修正所述溫度控制序列。
11.如權(quán)利要求8或9所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于， 關(guān)于所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟，所述修正單元降低所述目標(biāo)溫度，由此修正所述溫度控制序列。
12.如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于， 關(guān)于一個(gè)以上的所述溫度控制步驟，所述修正單元賦予與所述目標(biāo)溫度不同的所述觸發(fā)溫度，由此修正所述溫度控制序列。
13.如權(quán)利要求7所述的溫度控制序列確定裝置，其特征在于， 所述修正單元: 由指定了所述溫度控制步驟的步驟編號(hào)、該溫度控制步驟中的所述目標(biāo)溫度、所述變溫速度或所述經(jīng)過(guò)時(shí)間的一個(gè)以上的變量構(gòu)成變量組， 構(gòu)成評(píng)價(jià)函數(shù)，該評(píng)價(jià)函數(shù)中，從多個(gè)操作數(shù)候選中選擇的操作數(shù)按照動(dòng)作順序排序， 基于每個(gè)所述操作數(shù)所限定的用于更新評(píng)價(jià)函數(shù)的更新條件，更新所述評(píng)價(jià)函數(shù)，使得所述變量組的值變化，以便使更新后的所述評(píng)價(jià)函數(shù)接近極小值，由此修正所述溫度控制序列。
14.一種成型裝置，其特征在于， 所述成型裝置具備權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定裝置。
15.一種程序，其特征在于， 所述程序使計(jì)算機(jī)工作，作為所述權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定裝置所具備的各單元。
16.—種計(jì)算機(jī)可讀取記錄介質(zhì),其特征在于， 所述計(jì)算機(jī)可讀取記錄介質(zhì)記錄了權(quán)利要求15所述的程序。
17.一種溫度控制序列確定方法，應(yīng)用于成型裝置，所述成型裝置包括傳熱部和溫度控制部，所述傳熱部與熱硬化性材料形成的對(duì)象物之間進(jìn)行熱交換，所述溫度控制部控制自身或所述傳熱部的溫度，所述溫度控制序列確定方法對(duì)指定所述溫度控制部的動(dòng)作的溫度控制序列進(jìn)行修正，其特征在于， 所述溫度控制序列確定方法包含預(yù)測(cè)工序和修正工序，所述預(yù)測(cè)工序預(yù)測(cè)所述對(duì)象物的成型過(guò)程中的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移，所述修正工序基于所述預(yù)測(cè)工序所預(yù)測(cè)的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移來(lái)修正所述溫度控制序列， 所述預(yù)測(cè)工序使用算出所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)速度的計(jì)算式4、算出所述熱硬化性材料的放熱量的計(jì)算式5、等價(jià)熱回路、和修正前的所述溫度控制序列來(lái)預(yù)測(cè)由所述溫度控制序列指定所述溫度控制部的動(dòng)作的情況下的所述熱硬化性材料的溫度和硬化反應(yīng)速度的時(shí)間推移， 所述計(jì)算式4為

18.如權(quán)利要求17所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)工序: 對(duì)于所述熱硬化性材料，由一組一定升溫速度條件下的差示掃描熱量測(cè)定的測(cè)定結(jié)果確定所述總放熱密度Q， 對(duì)于所述熱硬化性材料，在兩組以上的一定溫度下以所述硬化反應(yīng)速度和所述放熱量的計(jì)算式來(lái)擬合該兩組以上的一定溫度條件下差示掃描熱量測(cè)定的測(cè)定結(jié)果，由此確定所述反應(yīng)參數(shù)m、η和各個(gè)所述一定溫度下的計(jì)算式6中的參數(shù)K1和K2的值，由所述參數(shù)K1和K2的阿倫尼烏斯圖來(lái)確定所述反應(yīng)參數(shù)4、1\、A2和T2，其中，所述計(jì)算式6為
19.如權(quán)利要求17或18所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于，所述修正工序中，修正所述溫度控制序列，使得所述熱硬化性材料的溫度和所述溫度控制部的溫度之差在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)中為10°c以下。
20.如權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于，所述修正工序中，修正所述溫度控制序列，使得所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)速度在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)為0.1/秒以下。
21.如權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于，所述修正工序中，修正所述溫度控制序列，使得所述溫度控制序列的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)率為0.8以上。
22.如權(quán)利要求17所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于，所述溫度控制部還具有加熱或冷卻自身的加熱冷卻部和檢測(cè)所述傳熱部和所述加熱冷卻部中至少一個(gè)的溫度的檢測(cè)部，將所述檢測(cè)部檢測(cè)到的所述傳熱部或所述加熱冷卻部的溫度作為檢測(cè)溫度，控制所述加熱冷卻部的輸出，用于將所述檢測(cè)溫度誘導(dǎo)至誘導(dǎo)溫度， 修正前的所述溫度控制序列由連續(xù)的溫度控制步驟構(gòu)成， 對(duì)于所述溫度控制步驟中的每一個(gè)步驟，賦予所述誘導(dǎo)溫度的時(shí)間變化程序和結(jié)束所述溫度控制步驟的條件。
23.如權(quán)利要求22所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于， 對(duì)于所述溫度控制步驟中的每一個(gè)步驟，賦予針對(duì)每個(gè)所述溫度控制步驟的目標(biāo)溫度和選擇性地賦予使所述誘導(dǎo)溫度變化的變溫速度， 在被賦予所述變溫速度 的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部使所述誘導(dǎo)溫度隨著該溫度控制步驟的開(kāi)始而根據(jù)所述變溫速度朝向所述目標(biāo)溫度連續(xù)變化， 在未被賦予所述變溫速度的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部使所述誘導(dǎo)溫度隨著該溫度控制步驟的開(kāi)始而階梯狀地朝向所述目標(biāo)溫度變化， 并且，對(duì)于所述溫度控制步驟中的每一個(gè)步驟，賦予該溫度控制步驟的經(jīng)過(guò)時(shí)間，選擇性地賦予觸發(fā)溫度， 在被賦予所述觸發(fā)溫度的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部在從所述檢測(cè)溫度到達(dá)所述觸發(fā)溫度開(kāi)始的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間之后結(jié)束該溫度控制步驟， 在未被賦予所述觸發(fā)溫度的所述溫度控制步驟中，所述溫度控制部在從所述溫度控制步驟開(kāi)始的所述經(jīng)過(guò)時(shí)間之后結(jié)束該溫度控制步驟。
24.如權(quán)利要求23所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于， 將所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)率變?yōu)?.05以上0.2以下的某個(gè)值的時(shí)間點(diǎn)的所述熱硬化性材料的溫度作為凝膠化溫度， 所述修正工序中，以所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)之前的時(shí)間點(diǎn)，將所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟分為兩個(gè)溫度控制步驟，由此來(lái)修正所述溫度控制序列。
25.如權(quán)利要求23所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于， 將所述熱硬化性材料的硬化反應(yīng)率變?yōu)?.05以上0.2以下的某個(gè)值的時(shí)間點(diǎn)的所述熱硬化性材料的溫度作為凝膠化溫度， 所述修正工序中，以所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)之后的時(shí)間點(diǎn)，將所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟分為兩個(gè)溫度控制步驟，由此來(lái)修正所述溫度控制序列。
26.如權(quán)利要求24或25所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于， 關(guān)于所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟，在其未被賦予所述變溫速度的情況下，所述修正工序賦予比所述加熱冷卻部的加熱能力導(dǎo)致的極限值更低的值，在其被賦予所述變溫速度的情況下，所述修正工序降低該變溫速度，從而修正所述溫度控制序列。
27.如權(quán)利要求24至26中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于， 關(guān)于所述溫度控制步驟中包含所述溫度控制部的溫度達(dá)到所述凝膠化溫度的時(shí)間點(diǎn)的溫度控制步驟，所述修正工序降低所述目標(biāo)溫度，由此修正所述溫度控制序列。
28.如權(quán)利要求23至27中任一項(xiàng)所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于， 關(guān)于一個(gè)以上的所述溫度控制步驟，所述修正工序賦予與所述目標(biāo)溫度不同的所述觸發(fā)溫度，由此修正所述溫度控制序列。
29.如權(quán)利要求23所述的溫度控制序列確定方法，其特征在于， 所述修正工序: 由指定了所述溫度控制步驟的步驟編號(hào)、該溫度控制步驟中的所述目標(biāo)溫度、所述變溫速度或所述經(jīng)過(guò)時(shí)間 的一個(gè)以上的變量構(gòu)成變量組， 構(gòu)成評(píng)價(jià)函數(shù)，該評(píng)價(jià)函數(shù)中，從多個(gè)操作數(shù)候選中選擇的操作數(shù)按照動(dòng)作順序排序，基于每個(gè)所述操作數(shù)所限定的用于更新評(píng)價(jià)函數(shù)的更新條件，更新所述評(píng)價(jià)函數(shù)，使得所述變量組的值變化，以便使更新后的所述評(píng)價(jià)函數(shù)接近極小值，由此修正所述溫度控制序列。
【文檔編號(hào)】B29C35/02GK104010785SQ201380004478
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】平野兼史 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社