JP2009006497A - 繊維強化プラスチックパネル及びその異常検出方法並びに繊維補強基材 - Google Patents

Abstract

【課題】硬化後のパネル内部の異常を容易に検出できる繊維強化プラスチックパネル及びその異常検出方法並びに、異常検出方法に用いる繊維補強基材を提供する。
【解決手段】繊維強化プラスチックパネル１の製造後に、内部に埋設して両端部をパネル端面まで延設した導線４ａの通電の有無を測定器６により検査して通電しない場合には、パネル内部が変形等の損傷を受けていると判断し、内部に埋設した導線４から選択した２本の導線４ａ、４ｅ間の電気容量または電気抵抗を測定器６により測定して、所定の値よりも大きな場合には、パネル内部に空隙があると判断する。また、繊維強化プラスチックパネル１を製造する際に、導線４を配設した繊維補強基材３を積層体２の一部として積層するだけで、パネルの硬化後にはパネル内部の異常を検出する導線４になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、硬化させた後の繊維強化プラスチックパネルの内部の異常を容易に検出できるようにした繊維強化プラスチックパネル及びその異常検出方法並びに、この異常検出方法に用いる繊維補強基材に関するものである。

近年、船舶の分野では大型船体の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）パネル化が進み、これに伴って大型の繊維強化プラスチックパネルが必要になってきた。繊維強化プラスチックパネル等の樹脂成型物を製造する方法は種々知られているが、オートクレーブ法による樹脂成型方法では、オートクレーブの大きさの制約があるため、十分に大きな繊維強化プラスチックパネルを製造することができない。

そこで、設備として大きさの制約が少なく、品質の向上やコスト低減も期待できる樹脂トランスファー成形法（ＲＴＭ）またはバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ：Vacuum-assisted Resin Transfer Molding）による繊維強化プラスチックパネルの開発が進められている。このバキューム樹脂トランスファー成形法（ＶａＲＴＭ）は、常温プロセスで簡便に大型樹脂成型物を成型できる点で非常にメリットが大きく、風力発電機ブレード等の製造に適用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

この製造方法では、繊維補強基材を積層した積層体にモールド上で樹脂材料を含浸させる際に、積層体の内部や下部については目視では含浸状況を把握できないため、経験則等に基づいて判断しなければならず、場合によっては含浸状況の判断を誤り、樹脂材料の含浸が不十分な状態で硬化させてパネル内部に空隙が生じて製造不良になることがある。しかしながら、硬化後に、このようなパネル内部の異常を検出することは難しく、パネルを破壊する或いは超音波検査を行なうなど、多大に工数や高価な設備が必要であった。
特表２０００−５０１６５９号公報 特表２００１−５１０７４８号公報

本発明は、かかる従来の問題点に着目して案出されたもので、その主たる目的は、硬化させた後の繊維強化プラスチックパネルの内部の異常を容易に検出できるようにした繊維強化プラスチックパネル及びその異常検出方法並びに、この異常検出方法に用いる繊維補強基材を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の繊維強化プラスチックパネルは、繊維補強基材を積層した積層体に樹脂材料を含浸させた後に、硬化させて形成した繊維強化プラスチックパネルにおいて、前記形成した繊維強化プラスチックパネルの内部に導線を埋設し、該導線の両端部をパネル端面まで延設したことを要旨とするものである。

ここで、前記導線を複数本、互いを非接触状態で繊維強化プラスチックパネルの内部に埋設することもできる。その際に、前記導線を格子状に繊維強化プラスチックパネルの内部に埋設することもできる。

また、本発明の繊維強化プラスチックパネルの異常検出方法は、上記に記載の繊維強化プラスチックパネルに埋設された導線の通電の有無を検査し、該検査結果に基づいて繊維強化プラスチックパネルの損傷の有無を検出するようにしたことを要旨とするものである。

本発明の別の繊維強化プラスチックパネルの異常検出方法は、上記に記載の繊維強化プラスチックパネルに埋設された複数本の導線の中、選択した２本の導線間の電気容量または電気抵抗を測定し、該測定結果に基づいて繊維強化プラスチックパネルの空隙の有無を検出するようにしたことを要旨とするものである。

また、本発明の繊維補強基材は、複数積層した状態にして負圧下で樹脂材料を含浸させた後に、硬化させることにより繊維強化プラスチックパネルを形成する繊維補強基材において、前記繊維補強基材を構成する繊維織物に導線を配設し、該導線の両端部が前記形成する繊維強化プラスチックパネルの端面まで延設されることを要旨とするものである。

ここで、前記導線を複数本、互いを非接触状態で繊維織物に配設することもできる。この際に、前記導線を格子状に繊維織物に配設することもできる。

本発明の繊維強化プラスチックパネルは、形成した繊維強化プラスチックパネルの内部に導線を埋設し、該導線の両端部をパネル端面まで延設したので、この導線の通電の有無を検査する本発明の異常検出方法により、通電しない場合には、パネル内部が変形等の損傷を受けていると容易に判断することができる。

また、本発明の繊維強化プラスチックパネルに埋設された複数本の導線の中、選択した２本の導線間の電気容量または電気抵抗を測定する本発明の異常検出方法により、測定した電気容量または電気抵抗が所定の値よりも大きな場合には、パネル内部に空隙があると容易に判断することができる。

また、本発明の繊維補強基材によれば、繊維補強基材を構成する繊維織物に導線を配設し、該導線の両端部が前記形成する繊維強化プラスチックパネルの端面まで延設されているので、繊維強化プラスチックパネルを製造する際に、繊維補強基材の積層体の一部として積層するだけで、パネルの硬化後には、繊維織物に配設した導線を上記した本発明の異常検出方法によるパネル内部の異常を検出する導線として用いることができる。

以下、本発明を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示するように、本発明の繊維強化プラスチックパネル１は、樹脂材料Ｗを含浸させた複数の繊維補強基材３を積層した積層体２を硬化させることにより形成されている。この繊維強化プラスチックパネル１の内部には、複数の導線４ａ〜４ｈがその両端部をパネル端面まで延設して格子状に埋設されている。これら導線４ａ〜４ｈは、互いに接触していない状態になっている。

繊維強化プラスチックパネル１の内部に、埋設する導線４の数は特に限定されず、その両端部がパネル端面まで延設されていれば単数でもよい。複数の導線４を埋設する場合には、互いの導線４を非接触状態にする。導線４の素材としては、炭素繊維、ステンレス鋼繊維や銅繊維などの金属繊維等を用いることができる。

繊維補強基材３は、図４に例示するような繊維織物により構成されている。この繊維補強基材３は、ポリエステル、アラミド等の有機繊維５或いはガラス等の無機繊維５から成り、この繊維織物の中にそれぞれの導線４ａ〜４ｄが互いに非接触状態で配設されている。１枚の繊維補強基材３に配設する導線４は単数でもよく、複数の導線４を埋設する場合は、互いの導線４を非接触状態にする。複数の導線４を格子状に配設してもよい。

図１に例示する繊維強化プラスチックパネル１は、導線４を有しない繊維補強基材３ａを介在させて、図４に例示する２枚の繊維補強基材３を、それぞれの導線４ａ〜４ｄと導線４ｅ〜４ｈとが、直交するように積層して形成される。繊維強化プラスチックパネル１の製造方法については後述する。

次いで、本発明の繊維強化プラスチックパネルの異常検出方法について説明する。図２に例示するように、繊維強化プラスチックパネル１に埋設された複数本の導線４の中、２本の導線４ａ、４ｅを選択し、これら導線４ａ、４ｅのパネル端面に位置する端部を、リード線を介して測定器６に接続する。この測定器６は、互いの導線４ａ、４ｅ間の電気容量を測定し、その測定結果はモニタリング装置７に表示される。測定器６としては互いの導線４ａ、４ｅ間の電気抵抗を測定するものでもよい。

２本の導線４ａ、４ｅの間に空隙がある場合は、樹脂材料Ｗが充填されていて空隙のない場所に比べて、電気容量や電気抵抗が変化する。そこで、測定器６により測定した電気容量或いは電気抵抗の結果に基づいて、測定値が所定の値よりも大きな場合は、空隙があると判断することができる。判断基準となる所定の値（基準電気容量値、基準電気抵抗値）は、空隙のない健全な位置での測定値を用いればよい。

導線４を格子状に配設している場合には、電気容量或いは電気抵抗を測定する２本の導線４の組み合わせを順次変えて測定を行なうことにより、空隙のある位置を一段と容易に特定することができる。
次いで、本発明の別の異常検出方法について説明する。図３に例示するように、繊維強化プラスチックパネル１に埋設された複数本の導線４の中、１本の導線４ａを選択し、この導線４ａのパネル端面に位置する両端部を、リード線を介して測定器６に接続する。この測定器６は、導線４ａの通電の有無を検査するのものであり、その検査結果はモニタリング装置７に表示される。測定器６としては電気抵抗計（テスター）を用いることができる。

導線４ａが通電しない場合は、繊維強化プラスチックパネル１が過大な変形等により導線４ａが断線したと考えられる。そこで、測定器６による通電の有無の検査結果に基づいて、通電しない場合には繊維強化プラスチックパネル１の内部に変形等の損傷があると判断することができる。
このように、本発明の繊維強化プラスチックパネル１とその異常検出方法によれば、硬化させた後の繊維強化プラスチックパネル１の内部の異常（空隙や損傷等）を、高価な装置を用いることなく容易に検出することができる。

次いで、本発明の繊維補強基材３を用いて繊維強化プラスチックパネル１を製造する方法を説明する。

図５に例示するように、モールド８上に複数枚の繊維補強基材３、３ａを積層した積層体２を載置し、積層体２上に、コンティニアスマット等の樹脂流路媒体や樹脂材料Ｗ（主剤，硬化剤，促進剤）の供給チューブ９を順に配設して、これら全体をバキュームバッグ１０によって覆った状態にする。ここで、積層体２は図１、図２に例示したように、導線４を有しない繊維補強基材３ａを介在させて、２枚の繊維補強基材３、３を、それぞれの導線４ａ〜４ｄと導線４ｅ〜４ｈとが、直交するように積層して形成されている。

モールド８の外周側にはそれぞれの導線４ａ〜４ｈを延設させて、バキュームバッグ１０の周囲をシールテープによりモールド８上に気密的に固定する。積層体２の下部近傍には、ポンプに接続された吸引パイプ１１が配置されている。

そして、吸引パイプ１１を通じてバキュームバッグ１０の内側の空気を吸引しつつ、供給チューブ９を通じて樹脂材料Ｗをバキュームバッグ１０の内側に供給する。これにより、吸引パイプ１１を通じて空気とともに樹脂材料Ｗが、バキュームバッグ１０の内側から外側に排出され、これと同時に積層体２に樹脂材料Ｗが含浸されてゆく。

次いで、樹脂材料Ｗが含浸された積層体２を硬化させる。積層体２から延出している導線４ａ〜４ｈは積層体２（パネル）端面で切断する。これにより本発明の繊維強化プラスチックパネル１が製造される。

このように、本発明の繊維補強基材３を用いれば、繊維強化プラスチックパネル１を製造する際に、積層体２の一部として積層するだけで、パネルの硬化後には、繊維織物に配設した導線４をパネル内部の異常を検出する導線４として用いることができる。

また、この導線４は、繊維強化プラスチックパネル１を製造する際に、積層体２の上層から下層に至る全体に樹脂材料Ｗが均一に含浸されているか否かをモニタリングするための電気容量センサとしても用いることができる。

含浸過程において樹脂材料Ｗが導線４を配置した位置まで達すると、導線４間の電気容量値が変化する。そこで、選択した２本の導線４をリード線を介して測定器６に接続し、測定器６により測定した導線４間の電気容量をモニタリング装置７で監視することによって、樹脂材料Ｗの積層体４への含浸状況を把握することができる。例えば、測定した電気容量値が予め設定した基準値よりも大きくなった場合に、導線４が配置されている位置では、樹脂材料Ｗが積層体２に含浸したと判断するようにする。

これにより、目視することが不可能な積層体２の内部や下部であっても樹脂材料Ｗの含浸状況を確実に把握できるので、樹脂材料Ｗの含浸が不十分な状態の積層体２を硬化させるような製造不良を防止できる。そのため、高精度で品質の優れた繊維強化プラスチックパネル１を製造することができるようになる。

導線４を格子状に配設している場合には、電気容量を測定する２本の導線４の組み合わせを順次変えて測定を行なうことにより、含浸の不十分な位置を容易に特定することができる。

本発明の繊維強化プラスチックパネルを例示する内部透視斜視図である。 図１の繊維強化プラスチックパネルを用いた本発明の異常検出方法を例示する説明図である。 本発明の別の異常検出方法を例示する説明図である。 本発明の繊維補強基材を例示する斜視図である。 図４の繊維補強基材を用いて本発明の繊維強化プラスチックパネルを製造する方法を例示する説明図である。

符号の説明

１ 繊維強化プラスチックパネル
２ 積層体
３ 繊維補強基材
３ａ 導線を有しない繊維補強基材
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ 導線
５ 繊維
６ 測定器
７ モニタリング装置
８ モールド
９ 供給チューブ
１０ バキュームバッグ
１１ 吸引パイプ
Ｗ 樹脂材料

Claims (8)

1. 繊維補強基材を積層した積層体に樹脂材料を含浸させた後に、硬化させて形成した繊維強化プラスチックパネルにおいて、前記形成した繊維強化プラスチックパネルの内部に導線を埋設し、該導線の両端部をパネル端面まで延設した繊維強化プラスチックパネル。
2. 前記導線を複数本、互いを非接触状態で繊維強化プラスチックパネルの内部に埋設した請求項１に記載の繊維強化プラスチックパネル。
3. 前記導線を格子状に繊維強化プラスチックパネルの内部に埋設した請求項２に記載の繊維強化プラスチックパネル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチックパネルに埋設された導線の通電の有無を検査し、該検査結果に基づいて繊維強化プラスチックパネルの損傷の有無を検出するようにした繊維強化プラスチックパネルの異常検出方法。
5. 請求項２または３に記載の繊維強化プラスチックパネルに埋設された複数本の導線の中、選択した２本の導線間の電気容量または電気抵抗を測定し、該測定結果に基づいて繊維強化プラスチックパネルの空隙の有無を検出するようにした繊維強化プラスチックパネルの異常検出方法。
6. 複数積層した状態にして負圧下で樹脂材料を含浸させた後に、硬化させることにより繊維強化プラスチックパネルを形成する繊維補強基材において、前記繊維補強基材を構成する繊維織物に導線を配設し、該導線の両端部が前記形成する繊維強化プラスチックパネルの端面まで延設される繊維補強基材。
7. 前記導線を複数本、互いを非接触状態で繊維織物に配設した請求項６に記載の繊維補強基材。
8. 前記導線を格子状に繊維織物に配設した請求項７に記載の繊維補強基材。

Images