JP7131732B2 - 表面着色ガラスクロス及び繊維強化樹脂成形品 - Google Patents
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Description
本発明は、表面着色ガラスクロス及び繊維強化樹脂成形品に関する。
繊維強化樹脂成形品に関して、その疲労状態及び寿命を把握するために、歪み分布を測定することが必要とされることがある。そのため、例えば、炭素繊維強化樹脂成形品について、炭素繊維が屈曲等によって歪んだときに炭素繊維の電気抵抗が大きくなる性質を利用して、炭素繊維強化樹脂成形品の疲労状態を試験する方法が提案されている（特許文献１）。材料の二次元格子像の画像解析により、歪み分布を測定する方法も提案されている（特許文献２）。
ガラスクロスを強化繊維として含む繊維強化樹脂成形品に関しては、ガラス繊維が電気絶縁性であり、また明確な二次元格子像を取得し難いことから、従来の方法では、歪み分布を高精度で測定することが困難であった。
そこで、本発明は、繊維強化樹脂成形品の歪み分布を画像解析によって高精度で測定することを可能にする表面着色ガラスクロスを提供する。
本発明の一側面は、経糸及び緯糸を有し、前記経糸及び前記緯糸が、それぞれ、集束された複数のガラスフィラメントを含む、ガラスクロスと、前記ガラスクロスの表面に付着した複数の着色部と、を備える、表面着色ガラスクロスを提供する。
前記着色部が、１つの着色点を含む領域ごとに１つずつ配置され、複数の前記着色点が、所定の方向に沿う複数の列が形成されるように前記ガラスクロスの表面内に配列される。隣り合う前記着色点間の平均距離Ｄが０．５０～１０．００ｍｍである。Ｄは、１つの前記着色点を基準着色点とし、前記基準着色点の周囲の領域を、前記基準着色点を通り、前記所定の方向に対して時計回りに２２．５°、６７．５°、１１２．５°又は１５７．５°の方向に延びる４本の直線によって８つの領域に等分したときに、前記８つの領域それぞれにおいて前記基準着色点と隣り合う８つの前記着色点と前記基準着色点との距離の平均値である。前記基準着色点が、前記８つの領域それぞれにおいて隣り合う前記着色点が存在する前記着色点から選択される。
前記ガラスクロスにおいて、経糸段数がＳｔで、経糸拡幅度がＥｔで、緯糸段数がＳｙで、緯糸拡幅度がＥｙであるとき、Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙが下記式：
３．３≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦２５．０
を満たす。前記経糸段数及び前記経糸拡幅度はそれぞれ下記式：
経糸段数＝（経糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（経糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（経糸の幅）；及び
経糸拡幅度＝（経糸の幅）／｛２５０００μｍ／（経糸の織密度）｝
によって算出される。前記緯糸段数及び前記緯糸拡幅度はそれぞれ下記式：
緯糸段数＝（緯糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（緯糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（緯糸の幅）；及び
緯糸拡幅度＝（緯糸の幅）／｛２５０００μｍ／（緯糸の織密度）｝
によって算出される。
前記ガラスクロスにおいて、経糸段数がＳｔで、経糸拡幅度がＥｔで、緯糸段数がＳｙで、緯糸拡幅度がＥｙであるとき、Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙが下記式：
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によって算出される。前記緯糸段数及び前記緯糸拡幅度はそれぞれ下記式：
緯糸段数＝（緯糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（緯糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（緯糸の幅）；及び
緯糸拡幅度＝（緯糸の幅）／｛２５０００μｍ／（緯糸の織密度）｝
によって算出される。
前記織密度は、ガラスクロスの幅２５ｍｍ当たりの経糸又は緯糸の本数である。Ｓｔ及びＳｙは０．８～８．０で、Ｅｔ及びＥｙは０．３０～１．２０である。前記経糸又は前記緯糸を構成する前記ガラスフィラメントの幅は３．０～１１．０μｍである。１本の前記経糸又は１本の前記緯糸を構成する前記ガラスフィラメントの本数は３０～６００本である。前記経糸及び前記緯糸の幅は１００～８００μｍである。前記経糸及び前記緯糸の織密度が３０～１２０本／２５ｍｍである。
本発明の別の一側面は、上記表面着色ガラスクロスと、前記表面着色ガラスクロスに含浸した樹脂と、を含む繊維強化樹脂成形品を提供する。
本発明の更に別の一側面は、繊維強化樹脂である本体部と、前記本体部の表面上に設けられた検査用繊維強化樹脂層と、を備える繊維強化樹脂成形品に関する。前記検査用繊維強化樹脂層は、上記表面着色ガラスクロスと、上記表面着色ガラスクロスに含浸した透明樹脂とを含む。
本発明の一側面によれば、繊維強化樹脂成形品の歪み分布を画像解析によって高精度で測定することを可能にする表面着色ガラスクロスが提供される。本発明の別の一側面によれば、歪み分布を画像解析によって高精度で測定することが可能な繊維強化樹脂成形品が提供される。
以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１は、表面着色ガラスクロスの一実施形態を示す平面図である。図１に示される表面着色ガラスクロス１は、ガラスクロス３と、ガラスクロス３の表面に付着した複数の着色部５とを有する。ガラスクロス３は、Ｘ方向に引き揃えられた複数の経糸と、Ｘ方向に対して垂直なＹ方向に引き揃えられた複数の緯糸とで形成された織物であり、図示していないが、織物中に経糸及び緯糸が存在しない空隙部を有してもよい。経糸及び緯糸は、それぞれ、集束された複数のガラスフィラメントを含む。
着色部５の色は、ガラスクロス３の色とコントラストがあれば特に限定されない。着色されないガラスクロス３は通常白色であるので、着色部５は、例えば、黒色であってもよい。着色部５は、例えば樹脂インクによって形成される。着色部５は、１つの着色点１０を含む領域ごとに１つずつ配置されている。着色点１０は、通常、着色部５の中心に位置する。着色部５に外接する最小の矩形の中心が着色点１０であってもよい。複数の着色点１０が、所定の方向（Ｘ方向）に沿う複数の列１０Ｌが形成されるようにガラスクロス３の表面内に配列されている。それぞれの列１０Ｌは、実質的に等間隔で配置された複数の着色点１０から構成される。隣り合う列１０Ｌにおいて、着色点１０は、Ｘ方向における位置が重ならないように互い違いに配置されている。着色部５の色としては、黒色以外に、赤色、青色、緑色、黄色、灰色、白色が例示される。
ガラスクロス３は、通常、着色されないが、着色されてもよい。例えば、ガラスクロス３全体が黒色に着色され、着色部５が白色等であってもよい。ガラスクロス３全体が白色に着色され、着色部５が黒色等であってもよい。
隣り合う着色点１０間の平均距離Ｄは、０．５０～１０．００ｍｍである。図２は、図１の表面着色ガラスクロスにおける着色点の配列パターンを示す模式図である。図２を参照して平均距離Ｄを決定する方法について説明する。任意の１つの着色点が、基準着色点１０Ｒとして選択される。基準着色点１０Ｒの周囲の領域が８つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７及びＡ８に等分又は分割される。これら８つの領域は、基準着色点１０Ｒを通る４本の直線Ｌ２２．５、Ｌ６７．５、Ｌ１１２．５及びＬ１５７．５によって基準着色点１０Ｒの周囲の領域を等分した領域である。直線Ｌ０はＸ方向に延びる直線であり、直線Ｌ２２．５、Ｌ６７．５、Ｌ１１２．５及びＬ１５７．５は、それぞれ、Ｘ方向に対して時計回りに２２．５°、６７．５°、１１２．５°及び１５７．５°の方向に延びる直線である。基準着色点１０Ｒを通りＸ方向に延びる直線Ｌ０上に、基準着色点１０Ｒの両隣に位置する着色点１１及び着色点１５が、領域Ａ１及びＡ５にそれぞれ配置されている。基準着色点１０Ｒを通りＸ方向に対して４５°の方向に延びる直線Ｌ４５上に、基準着色点１０Ｒの両隣に位置する着色点１２及び着色点１６が、領域Ａ１及びＡ６にそれぞれ配置されている。基準着色点１０Ｒを通りＸ方向に対して９０°の方向に延びる直線Ｌ９０上に、基準着色点１０Ｒの両隣に位置する着色点１３及び着色点１７が、領域Ａ３及びＡ７にそれぞれ配置されている。基準着色点１０Ｒを通りＸ方向に対して１３５°の方向に延びる直線Ｌ１３５上に、基準着色点１０Ｒの両隣に位置する着色点１４及び着色点１８が、領域Ａ４及びＡ８にそれぞれ配置されている。８つの領域Ａ１～Ａ８それぞれにおいて基準着色点１０Ｒと隣り合う８つの着色点１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７及び１８と基準着色点１０Ｒとの距離の平均値が、平均距離Ｄである。８つの着色点１１～１８は、８つの領域Ａ１～Ａ８それぞれにおいて基準着色点１０Ｒに最も近い着色点である。基準着色点１０Ｒは、８つの領域Ａ１～Ａ８それぞれにおいて隣り合う着色点が存在する着色点から選択される。基準着色点として選択できる複数の着色点において、平均距離Ｄが一定であってもよいが、ある程度変動してもよい。ガラスクロスの表面上に配置された着色点全体において、平均距離Ｄが±１０％以内の範囲で変動してもよい。
図１及び図２に例示されるように配列した着色部５は、例えば、着色点を中心とし図示された矩形（又は正方形）の領域を印刷領域として設定した印刷により、形成することができる。
図３は、表面着色ガラスクロスの他の一実施形態を示す平面図であり、図４は、図３の表面着色ガラスクロスにおける着色点の配列パターンを示す模式図である。図３及び図４の実施形態の場合、複数の着色点１０が、所定の方向（Ｘ方向）に沿う複数の列１０Ｌが形成されるようにガラスクロス３の表面内に配列され、隣り合う列１０Ｌにおいて着色点１０のＸ方向における位置が一致している。隣り合う着色点１０間の平均距離Ｄは、図４に示されるように、任意に選択された基準着色点１０Ｒの周囲の８つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７及びＡ８それぞれにおいて基準着色点１０Ｒと隣り合う着色点１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７及び１８と基準着色点１０Ｒとの距離の平均値である。
図１～４に例示される実施形態では、平均距離Ｄは、０．５０～１０．００ｍｍである。平均距離Ｄは、１．００ｍｍ、１．５０ｍｍ以上又は３．００ｍｍ以上であってもよく、８．００ｍｍ以下、６．００ｍｍ以下又は５．００ｍｍ以下であってもよい。これら実施形態において、各列１０Ｌの方向が経糸方向と一致する。ただし、着色点の列１０Ｌの配列方向が経糸方向以外の方向であってもよい。
図５は、表面着色ガラスクロスを構成するガラスクロスの一実施形態を示す断面図である。図５は、ガラスクロス３を緯糸方向に切断した断面図である。図５に示すガラスクロス３は、経糸３０及び緯糸４０を有する。経糸３０は、複数のガラスフィラメント３１を有する。ガラスフィラメント３１の幅３１Ｗ（長手方向に垂直な断面における最大幅）は、３．０～１１．０μｍであり、３．５～９．５μｍであってもよい。ガラスフィラメント３１が円形の断面を有する場合、幅３１Ｗは円形の断面の直径である。１本の経糸３０に含まれるガラスフィラメントの本数は、３０～６００本であり、４０～４５０本であってもよい。経糸３０の幅３０Ｗ（長手方向に垂直な断面における最大幅）は、１００～８００μｍであり、１２０～６００μｍであってもよい。経糸の織密度、すなわち、経糸の長手方向に垂直な方向におけるガラスクロスの幅２５ｍｍ当たりの経糸３０の本数は、３０～１２０本／２５ｍｍであり、３２～１００本／２５ｍｍであってもよい。緯糸４０も、経糸３０と同様に複数のガラスフィラメントを有する。ガラスフィラメントの幅及び本数、緯糸の幅、緯糸の織密度は、経糸におけるものと同様であることができる。緯糸の織密度は、緯糸の長手方向に垂直な方向におけるガラスクロスの幅２５ｍｍ当たりの緯糸４０の本数である。前記ガラスフィラメントの幅（ガラスフィラメントの直径）は、経糸又は緯糸の断面それぞれ５０点について、走査型電子顕微鏡で、ガラスフィラメントの幅を測定したときの、５０個の測定値の平均値であることができる。前記ガラスフィラメントの本数は、経糸又は緯糸それぞれ５０本について、走査型電子顕微鏡で、経糸又は緯糸を構成するガラスフィラメントの本数を計測したときの、５０個の測定値の平均値であることができる。経糸及び緯糸の幅は、ガラスクロスから６０ｍｍ×１００ｍｍのサンプル３枚を切り出し、各サンプル当たりそれぞれ３０本の経（緯）糸について、マイクロスコープで糸幅を測定したときの、３０個の測定値の平均値であることができる。前記織密度は、ＪＩＳ Ｒ ３４２０：２０１３に準拠して、織物分解鏡を用い、ガラスクロスの幅２５ｍｍ当たりの経糸又は緯糸の本数を計測して、求めることができる。ガラスクロス３を構成するガラスフィラメントのガラス組成は特に限定されず、Ｅガラス、Ｔガラス、Ｓガラス、ＮＥガラス、又はＬガラスであってよい。汎用性に優れるという観点からは、ガラスクロス３を構成するガラスフィラメントのガラス組成はＥガラスであってもよい。ガラスクロス３の織組織は、特に限定されず、平織、綾織、又は朱子織であってもよい。経方向と緯方向との間の変形の異方性低減という観点から、ガラスクロス３が平織であってもよい。ガラスクロス３の表面には、シランカップリング剤、界面活性剤等の着色部５以外の有機物質が付着していてもよい。
ガラスクロス３において、経糸段数がＳｔで、経糸拡幅度がＥｔで、緯糸段数がＳｙで、緯糸拡幅度がＥｙである。経糸段数及び経糸拡幅度はそれぞれ下記式：
経糸段数＝（経糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（経糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（経糸の幅）；及び
経糸拡幅度＝（経糸の幅）／｛２５０００μｍ／（経糸の織密度）｝
によって算出される。緯糸段数及び緯糸拡幅度はそれぞれ下記式：
緯糸段数＝（緯糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（緯糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（緯糸の幅）；及び
緯糸拡幅度＝（緯糸の幅）／｛２５０００μｍ／（緯糸の織密度）｝
によって算出される。
経糸段数＝（経糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（経糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（経糸の幅）；及び
経糸拡幅度＝（経糸の幅）／｛２５０００μｍ／（経糸の織密度）｝
によって算出される。緯糸段数及び緯糸拡幅度はそれぞれ下記式：
緯糸段数＝（緯糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（緯糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（緯糸の幅）；及び
緯糸拡幅度＝（緯糸の幅）／｛２５０００μｍ／（緯糸の織密度）｝
によって算出される。
Ｓｔ及びＳｙは０．８～８．０であってもよい。Ｓｔ及びＳｙが１．０以上、２．０以上、又は３．０以上であってもよく、７．０以下又は５．０以下であってもよい。Ｅｔ及びＥｙは０．３０～１．２０であってもよい。Ｅｔ及びＥｙは０．６０以上、０．７０以上、又は０．８０以上であってもよく、１．１０以下、又は１．００以下であってもよい。
Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙは、下記式（１）：
３．３≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦２５．０ ・・・（１）
を満たす。Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙがこの式を満たすように、ガラスクロスの構成及び平均距離Ｄを選択したとき、歪み分布を画像解析によって高精度で測定することが可能な繊維強化樹脂成形品を得ることができる。Ｅｔ及びＥｙは、経糸又は緯糸間の空隙の大きさに相関する。Ｅｔ及びＥｙが大きいことは、経糸又は緯糸間の空隙が小さいことを示唆する。Ｓｔ及びＳｙは、経糸又は緯糸の表面に発生し得る表面の凹凸の大きさ、及び、経糸又は緯糸の厚さに相関する。Ｓｔ及びＳｙが小さいことは、経糸又は緯糸の表面に発生し得る表面の凹凸は小さく、経糸又は緯糸の厚さが薄くなることを示唆する。ここで、経糸又は緯糸間の空隙が小さいこと、及び、経糸又は緯糸の表面に発生し得る凹凸が小さいことは、着色部５を設ける際の精度の向上に寄与し、ひいては、歪み分布測定の精度の向上に寄与する。一方、経糸又は緯糸の厚さが薄くなることは、着色部５を設ける際の着色工程の作業精度に影響し、着色部５の精度低下につながる。平均距離Ｄは、着色工程の作業精度に相関する。１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）の値は、このような諸要素を反映し、着色部５を設ける際の精度を示している。
３．３≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦２５．０ ・・・（１）
を満たす。Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙがこの式を満たすように、ガラスクロスの構成及び平均距離Ｄを選択したとき、歪み分布を画像解析によって高精度で測定することが可能な繊維強化樹脂成形品を得ることができる。Ｅｔ及びＥｙは、経糸又は緯糸間の空隙の大きさに相関する。Ｅｔ及びＥｙが大きいことは、経糸又は緯糸間の空隙が小さいことを示唆する。Ｓｔ及びＳｙは、経糸又は緯糸の表面に発生し得る表面の凹凸の大きさ、及び、経糸又は緯糸の厚さに相関する。Ｓｔ及びＳｙが小さいことは、経糸又は緯糸の表面に発生し得る表面の凹凸は小さく、経糸又は緯糸の厚さが薄くなることを示唆する。ここで、経糸又は緯糸間の空隙が小さいこと、及び、経糸又は緯糸の表面に発生し得る凹凸が小さいことは、着色部５を設ける際の精度の向上に寄与し、ひいては、歪み分布測定の精度の向上に寄与する。一方、経糸又は緯糸の厚さが薄くなることは、着色部５を設ける際の着色工程の作業精度に影響し、着色部５の精度低下につながる。平均距離Ｄは、着色工程の作業精度に相関する。１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）の値は、このような諸要素を反映し、着色部５を設ける際の精度を示している。
上記と同様の観点から、Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙは、下記式（２）又は（３）：
６．０≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦１７．０ ・・・（２）
９．５≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦１６．０ ・・・（３）
を満たしてもよい。
６．０≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦１７．０ ・・・（２）
９．５≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦１６．０ ・・・（３）
を満たしてもよい。
以上の実施形態にかかる表面着色ガラスクロスと、樹脂とから繊維強化樹脂成形品を得ることができる。ここで、前記樹脂は、硬化性樹脂でも、熱可塑性樹脂でもよい。前記樹脂が硬化性樹脂の場合は、プレス成形法、ハンドレイアップ成形法、インフュージョン成形法、ＲＴＭ成形法等を用いて、上述の実施形態にかかる表面着色ガラスクロスに、硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化又は光硬化により、硬化性樹脂を硬化又は半硬化させることで、繊維強化樹脂成形品を得ることができる。硬化性樹脂が半硬化された状態の繊維強化樹脂成形品（プリプレグ）に対して、プレス成形法を用いて、繊維強化樹脂成形品を得ることもできる。また、前期樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、熱可塑性樹脂フィルムと上述の実施形態にかかる表面着色ガラスクロスを交互に積層したものに対して、プレス成形法やダブルベルト型の連続プレス成形法等を用いることで、繊維強化樹脂成形品を得ることができる。
前記樹脂として用いられる硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイソシアネート樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、及びポリイソシアヌレート樹脂が挙げられる。前記樹脂として用いられる熱可塑性樹脂の例としては、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）樹脂、メタクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリサルフォン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、及びポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂が挙げられる。前記樹脂は、硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂以外の添加剤、例えば、低収縮剤、難燃剤、消泡剤等を含む樹脂組成物であってもよい。
前記樹脂は、着色部５の視認性を確保するために、透明樹脂であってよい。透明樹脂は、ＪＩＳ－Ｋ７３７５に準拠して測定した全光線透過率が９０％以上の樹脂を意味する。透明樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイソシアネート樹脂、及びポリイミド樹脂のような硬化性樹脂であってもよく、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）樹脂、メタクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂のような熱可塑性樹脂であってもよい。
上述の繊維強化樹脂成形品において、その全量に対する、表面着色ガラスクロスの割合は、５～７０質量％、又は１０～５０質量％であってよい。
上述の実施形態に係る表面着色ガラスクロスを用いて、歪み分布を検査するための検査用繊維強化樹脂層を有する繊維強化樹脂成形品を得ることができる。図６は、繊維強化樹脂成形品の一実施形態を示す断面図である。図６に示される繊維強化樹脂成形品１００は、本体部５０と、本体部５０の表面上に設けられた検査用繊維強化樹脂層６０とを備える。
本体部５０は、強化繊維と、強化繊維に含浸した樹脂層とを含む繊維強化樹脂である。本体部５０は、シート状の強化繊維及び樹脂層を含む複数の繊維強化樹脂層を有し、これらが積層されている、成形品であってもよい。本体部５０を構成する強化繊維は、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維又はこれらの組み合わせであってもよい。強化繊維が不織布であっても、織物であってもよい。
検査用繊維強化樹脂層６０は、上述の実施形態に係る１枚以上の表面着色ガラスクロスと、当該表面着色ガラスクロスに含浸した透明樹脂とを含む、上述の繊維強化樹脂成形品であってよい。表面着色ガラスクロスは、その着色部が繊維強化樹脂成形品１００の外表面側に位置する向きで配置される。検査用繊維強化樹脂層６０は、例えば、表面着色ガラスクロスと、表面着色ガラスクロスに含浸した、硬化性樹脂である透明樹脂とを含むプリプレグを用いて形成することができる。検査用繊維強化樹脂層６０を構成する透明樹脂は、本体部５０を構成する樹脂層と同じでも異なってもよい。検査用繊維強化樹脂層６０の厚さは、例えば、０．０１～１．５ｍｍ、又は０．０５～０．５ｍｍであってもよい。検査用繊維強化樹脂層６０において、表面着色ガラスクロスの割合は、検査用繊維強化樹脂層６０の質量を基準として２５～８０質量％、又は５０～７０質量％であってもよい。検査用繊維強化樹脂層６０は、本体部５０の表面全体を覆う必要はなく、本体部５０の表面のうち、検査に必要とされる部分を覆うように設けることができる。検査用繊維強化樹脂層６０と本体部５０とを構成する透明樹脂が同じものである場合などに、検査用繊維強化樹脂層６０と本体部５０との境界、すなわち本体部５０の表面が視覚的に明瞭でないことがあり得る。その場合、例えば、本体部５０を構成する強化繊維全体を内包する最小の直方体の表面を、本体部５０の表面とみなすことができる。
検査用繊維強化樹脂層６０表面の画像解析によって、着色部の位置の変化等を検出することにより、繊維強化樹脂成形品１００の歪み分布を高精度で測定することができる。
以下、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
１．表面着色ガラスクロスの作製
表１に示される構成を有する３種のガラスクロスＡ，Ｂ，Ｃを準備した。なお、ガラスクロスＡ，Ｂ，Ｃはいずれも平織である。ガラスクロスＡ，Ｂ，Ｃを構成するガラスフィラメントのガラス組成はＥガラスである。
表１に示される構成を有する３種のガラスクロスＡ，Ｂ，Ｃを準備した。なお、ガラスクロスＡ，Ｂ，Ｃはいずれも平織である。ガラスクロスＡ，Ｂ，Ｃを構成するガラスフィラメントのガラス組成はＥガラスである。
各ガラスクロスの表面において、経糸方向に沿う複数の列が形成された図１又は図３と同様の配列パターンで、一定の間隔で配列した着色点を中心とする正方形の印刷領域を設定した。経糸方向及び緯糸方向において隣り合う着色点同士の間隔、及び印刷領域の面積を、表２に示されるように設定した。表２には、隣り合う着色点間の平均距離Ｄも示される。ガラスクロス表面内の各印刷領域を、印刷局式グラビア印刷試験機（熊谷理機社製）を用いて、黒色の樹脂インクで印刷し、経糸方向及び緯糸方向において一定の間隔で配置された複数の黒色の着色部を有する表面着色ガラスクロスを得た。比較例２の場合、樹脂インクを印刷した時に、ガラスクロスの目ずれ、インク抜けが生じたため、正常に印刷すること自体が困難であった。
２．着色精度の評価
表面着色ガラスクロスの少なくとも１０ヶ所の着色部を、デジタルマイクロスコープ（ハイロックス社製（ＫＨ－８７００）の計測ツールを用いて四角形近似しながら撮影した。撮影した画像中の黒色部分を、画像処理ソフトを用いて検出し、その面積を着色部の面積とした。社団法人日本塗料工業会２０１１年Ｆ版塗料用標準色（ポケット版）において規定されたマンセルＮ１～Ｎ５の色の部分を黒色部分とした。各着色部の面積の平均値の設定された印刷領域の割合を着色精度（％）として算出した。
表面着色ガラスクロスの少なくとも１０ヶ所の着色部を、デジタルマイクロスコープ（ハイロックス社製（ＫＨ－８７００）の計測ツールを用いて四角形近似しながら撮影した。撮影した画像中の黒色部分を、画像処理ソフトを用いて検出し、その面積を着色部の面積とした。社団法人日本塗料工業会２０１１年Ｆ版塗料用標準色（ポケット版）において規定されたマンセルＮ１～Ｎ５の色の部分を黒色部分とした。各着色部の面積の平均値の設定された印刷領域の割合を着色精度（％）として算出した。
３．繊維強化樹脂成形品の作製
カーボンクロス（東レ製ＣＯ６３４３）を８枚積層し、その上に表面着色ガラスクロスを１枚積層した。カーボンクロス及び表面着色ガラスクロスから構成される積層体に、透明エポキシ樹脂を含浸ロールを用いて含浸させた。この積層体を８５℃で４時間のプレス成形により、表面着色ガラスクロスを含む繊維強化樹脂層を最外層（検査用繊維強化樹脂層６０に相当）として有し、その他の層がカーボンクロスを含む繊維強化樹脂層（本体部５０に相当）で構成される、厚さ２ｍｍの繊維強化樹脂成形品を作成した。この繊維強化樹脂成形品における繊維補強材（カーボンクロス及び表面着色ガラスクロス）の割合は、繊維補強材及び透明エポキシ樹脂の合計質量に対して６０質量％であった。また、表面着色ガラスクロスを含む繊維強化樹脂層（検査用繊維強化樹脂層６０に相当）における表面着色ガラスクロスの割合は、７０質量％であった。
カーボンクロス（東レ製ＣＯ６３４３）を８枚積層し、その上に表面着色ガラスクロスを１枚積層した。カーボンクロス及び表面着色ガラスクロスから構成される積層体に、透明エポキシ樹脂を含浸ロールを用いて含浸させた。この積層体を８５℃で４時間のプレス成形により、表面着色ガラスクロスを含む繊維強化樹脂層を最外層（検査用繊維強化樹脂層６０に相当）として有し、その他の層がカーボンクロスを含む繊維強化樹脂層（本体部５０に相当）で構成される、厚さ２ｍｍの繊維強化樹脂成形品を作成した。この繊維強化樹脂成形品における繊維補強材（カーボンクロス及び表面着色ガラスクロス）の割合は、繊維補強材及び透明エポキシ樹脂の合計質量に対して６０質量％であった。また、表面着色ガラスクロスを含む繊維強化樹脂層（検査用繊維強化樹脂層６０に相当）における表面着色ガラスクロスの割合は、７０質量％であった。
４．歪測定適性の評価方法
前記繊維強化樹脂成形品に対してＸ及びＹの２軸方向に引張応力を加える引張試験を実施した。引張歪量がＸ方向，Ｙ方向ともに３％の時の画像を６００×６００画素で撮影した。撮影画像の中心部における３００×３００画素の領域内の印刷部と非印刷部のＸ方向及びＹ方向の寸法を計測し、計測された歪（％；理想的には３％となる）の平均と標準偏差から変動率（標準偏差／平均×１００）を計算した。計算された変動率が１．０％以下の場合に、歪測定適性が「Ａ」、計算された変動率が１．０％超３．０％以下の場合に、歪測定適性が「Ｂ」、計算された変動率が３．０％超の場合に、歪測定適性が「Ｃ」とそれぞれ評価した。
前記繊維強化樹脂成形品に対してＸ及びＹの２軸方向に引張応力を加える引張試験を実施した。引張歪量がＸ方向，Ｙ方向ともに３％の時の画像を６００×６００画素で撮影した。撮影画像の中心部における３００×３００画素の領域内の印刷部と非印刷部のＸ方向及びＹ方向の寸法を計測し、計測された歪（％；理想的には３％となる）の平均と標準偏差から変動率（標準偏差／平均×１００）を計算した。計算された変動率が１．０％以下の場合に、歪測定適性が「Ａ」、計算された変動率が１．０％超３．０％以下の場合に、歪測定適性が「Ｂ」、計算された変動率が３．０％超の場合に、歪測定適性が「Ｃ」とそれぞれ評価した。
１…表面着色ガラスクロス、３…ガラスクロス、５…着色部、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７…着色点、１０Ｌ…着色点の列、１０Ｒ…基準着色点、３０…経糸、３０Ｗ…経糸の幅、３１…ガラスフィラメント、３１Ｗ…ガラスフィラメントの幅、４０…緯糸、５０…本体部、６０…検査用繊維強化樹脂層、１００…繊維強化樹脂成形品、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８…領域、Ｌ２２．５，Ｌ６７．５，Ｌ１１２．５，Ｌ１５７．５…基準着色点を通り、所定の方向に対して時計回りに２２．５°、６７．５°、１１２．５°又は１５７．５°の方向に延びる直線。
Claims (5)
- 経糸及び緯糸を有し、前記経糸及び前記緯糸が、それぞれ、集束された複数のガラスフィラメントを含む、ガラスクロスと、
前記ガラスクロスの表面に付着した複数の着色部と、
を備える、表面着色ガラスクロスであって、
前記着色部が、１つの着色点を含む領域ごとに１つずつ配置され、複数の前記着色点が、所定の方向に沿う複数の列が形成されるように前記ガラスクロスの表面内に配列され、
隣り合う前記着色点間の平均距離Ｄが０．５０～１０．００ｍｍであり、
Ｄは、１つの前記着色点を基準着色点とし、前記基準着色点の周囲の領域を、前記基準着色点を通り、前記所定の方向に対して時計回りに２２．５°、６７．５°、１１２．５°又は１５７．５°の方向に延びる４本の直線によって８つの領域に等分したときに、前記８つの領域それぞれにおいて前記基準着色点と隣り合う８つの前記着色点と前記基準着色点との距離の平均値であり、前記基準着色点が、前記８つの領域それぞれにおいて隣り合う前記着色点が存在する前記着色点から選択され、
前記ガラスクロスにおいて、経糸段数がＳｔで、経糸拡幅度がＥｔで、緯糸段数がＳｙで、緯糸拡幅度がＥｙであるとき、Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙが下記式：
３．３≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦２５．０
を満たし、
前記経糸段数及び前記経糸拡幅度はそれぞれ下記式：
経糸段数＝（経糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（経糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（経糸の幅）；及び
経糸拡幅度＝（経糸の幅）／｛２５０００μｍ／（経糸の織密度）｝
によって算出され、
前記緯糸段数及び前記緯糸拡幅度はそれぞれ下記式：
緯糸段数＝（緯糸を構成するガラスフィラメントの幅）×（緯糸を構成するガラスフィラメントの本数）／（緯糸の幅）；及び
緯糸拡幅度＝（緯糸の幅）／｛２５０００μｍ／（緯糸の織密度）｝
によって算出され、
前記織密度は、ガラスクロスの幅２５ｍｍ当たりの経糸又は緯糸の本数であり、
Ｓｔ及びＳｙは０．８～８．０で、Ｅｔ及びＥｙは０．３０～１．２０であり、
前記経糸又は前記緯糸を構成する前記ガラスフィラメントの幅が３．０～１１．０μｍで、１本の前記経糸又は１本の前記緯糸を構成する前記ガラスフィラメントの本数が３０～６００本で、前記経糸及び前記緯糸の幅が１００～８００μｍで、前記経糸及び前記緯糸の織密度が３０～１２０本／２５ｍｍである、
表面着色ガラスクロス。 - Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙが下記式：
６．０≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦１７．０
を満たす、請求項１に記載の表面着色ガラスクロス。 - Ｄ、Ｓｔ、Ｅｔ、Ｓｙ及びＥｙが下記式：
９．５≦１００×Ｄ１／２×（Ｅｔ×Ｅｙ）／（Ｓｔ×Ｓｙ）≦１６．０
を満たす、請求項１に記載の表面着色ガラスクロス。 - 請求項１～３のいずれか一項に記載の表面着色ガラスクロスと、前記表面着色ガラスクロスに含浸した樹脂と、を含む繊維強化樹脂成形品。
- 繊維強化樹脂である本体部と、前記本体部の表面上に設けられた検査用繊維強化樹脂層と、
を備え、
前記検査用繊維強化樹脂層が、請求項１～３のいずれか一項に記載の表面着色ガラスクロスと、前記表面着色ガラスクロスに含浸した透明樹脂と、を含む、
繊維強化樹脂成形品。
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