(57)【要約】【課題】材質の強度を確保しつつ、損傷箇所の特定に係る時間の短縮を図ることができる樹脂成形品を得る。【解決手段】車体１０において、炭素繊維２４が、分散された状態でマトリックス樹脂２２に混入されており、マトリックス樹脂２２は、通電可能な状態となっている。そして、車体１０に亀裂３４等の損傷が発生している状態において、車体１０における亀裂３４の発生箇所の近傍に電流を流すと、亀裂３４には電流が流れないため、亀裂３４の周辺部は、車体１０のその他の箇所に比し、電気抵抗が大きくなる。このため、車体１０における亀裂３４の近傍に電流を流すと、車体１０における亀裂３４の近傍の温度が、その他の箇所の温度よりも高くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維及びガラス繊維の少なくとも一方を含んで構成された強化繊維と、
前記強化繊維に含浸されたマトリックス樹脂と、
繊維状又は粒子状とされると共に、前記マトリックス樹脂に分散された状態で混入された導電体と、
を有する樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、損傷修復複合材に関する発明が開示されている。この損傷修復複合材は、内部が熱溶融材料を含む形状記憶樹脂によって構成されていると共に、導電性粒子が混入されている。このため、損傷修復複合材が外部応力等により損傷した場合には、損傷修復複合材を通電加熱することにより形状記憶樹脂の形状回復温度以上でかつ熱溶融材料の溶融温度以上に加熱することで、損傷修復複合材を元の形状に復元しつつ損傷箇所を修復することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３８１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記先行技術では、損傷修復複合材を構成する材質の強度を向上させるという点においては、改善の余地がある。
【０００５】
すなわち、樹脂成形品の損傷を抑制するにあたって、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂によって樹脂成形品を構成することで、材質の強度を向上させることが考えられる。
【０００６】
しかし、繊維強化樹脂に好適な樹脂の中には、加熱しても溶融しないものもあり、上記先行技術のように損傷箇所の修復を行うことが困難となることがある。
【０００７】
そして、上記先行技術のように損傷箇所の修復を行えないのであれば、損傷箇所の修復時において、超音波等を用いた非破壊検査によって損傷箇所を特定することが必要となり、樹脂成形品の修復には、多くの時間を要することとなる。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、材質の強度を確保しつつ、損傷箇所の特定に係る時間の短縮を図ることができる樹脂成形品を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の本発明に係る樹脂成形品は、炭素繊維及びガラス繊維の少なくとも一方を含んで構成された強化繊維と、前記強化繊維に含浸されたマトリックス樹脂と、繊維状又は粒子状とされると共に、前記マトリックス樹脂に分散された状態で混入された導電体と、を有している。
【００１０】
請求項１に記載の本発明によれば、樹脂成形品が炭素繊維及びガラス繊維の少なくとも一方を含んで構成された強化繊維にマトリックス樹脂が含浸された繊維強化樹脂によって構成される。
【００１１】
ところで、樹脂成形品に一定以上の大きさの荷重等が入力された場合、当該樹脂成形品に亀裂等の損傷が発生することが考えられる。そして、超音波等を用いた非破壊検査によって樹脂成形品の損傷箇所を特定する場合、当該損傷箇所の特定には多くの時間を要することが考えられる。
【００１２】
ここで、本発明では、繊維状又は粒子状とされた導電体が、分散された状態でマトリックス樹脂に混入されており、当該マトリックス樹脂は、通電可能な状態となっている。
【００１３】
そして、樹脂成形品に亀裂等の損傷が発生している状態において、当該樹脂成形品に電流を流すと、当該樹脂製品における損傷箇所には電流が流れないため、当該損傷箇所の周辺部は、樹脂成形品のその他の箇所に比し、電気抵抗が大きくなる。
【００１４】
このため、樹脂成形品に電流を流すと、損傷箇所の温度が、その他の箇所の温度よりも高くなり、サーモグラフィー等の温度検出装置によって樹脂成形品の損傷箇所を特定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る樹脂成形品は、材質の強度を確保しつつ、損傷箇所の特定に係る時間の短縮を図ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る樹脂成形品を構成するマトリックス樹脂の組織を模式的に示す拡大図である。
【図２】本実施形態に係る樹脂成形品の損傷箇所を特定する工程を示しており、（Ａ）は通電工程を示しており、（Ｂ）は温度検出工程を示している。
【図３】本実施形態に係る樹脂成形品を構成するマトリックス樹脂の自己修復時における組織を示す拡大図であり、（Ａ）はマトリックス樹脂の自己修復の初期状態を示しており、（Ｂ）はマトリックス樹脂の自己修復の完了状態を示している。
【図４】本実施形態に係る樹脂成形品としての車体の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図４を主に用いて、本発明に係る樹脂成形品の実施形態の一例として、炭素繊維強化樹脂製の「車体１０」を例に挙げて説明する。なお、各図中に適宜示される矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、それぞれ車体１０の車体前方側、車体上方側、車体幅方向右側を示している。
【００１８】
図４に示されるように、車体１０は、一対のフロントサイドメンバ部１２、一対のフロアサイドメンバ部１４、フロア部１６及び一対のリヤサイドメンバ部１８を含んで構成されると共に、モノコック構造とされている。この車体１０は、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒｓｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法によって構成されると共に、一例として、炭素繊維で構成された「強化繊維２０」に後述する「マトリックス樹脂２２」が含浸されて構成された炭素繊維強化樹脂製とされている（図１参照）。
【００１９】
詳しくは、フロントサイドメンバ部１２は、車体１０の車体前方側の部分を構成すると共に、車体前後方向に延びる前部１２Ａと、前部１２Ａの車体後方側の部分から車体後方側に向かって下り勾配で傾斜して延びるキック部１２Ｂとを含んで構成されている。
【００２０】
フロアサイドメンバ部１４は、キック部１２Ｂの車体後方側の部分から車体後方側に延びており、フロアサイドメンバ部１４間には、車体前後方向及び車体幅方向に延在するフロア部１６が配置されている。
【００２１】
そして、リヤサイドメンバ部１８は、フロアサイドメンバ部１４の車体後方側の部分から車体後方側に向かって上り勾配で傾斜して延びると共に、車体１０の車体後方側の部分を構成している。
【００２２】
ここで、本実施形態では、フロントサイドメンバ部１２及びリヤサイドメンバ部１８が車体１０における車体前後方向の荷重入力時等においての応力集中箇所に設定されている。そして、図１に示されるように、これらの部分を構成するマトリックス樹脂２２が、マイクロカプセル２６及びグラブス触媒２８を含んでいると共に、マトリックス樹脂２２に導電体としての「炭素繊維２４」が添加されている点に特徴がある。
【００２３】
詳しくは、本実施形態では、一例として、マトリックス樹脂２２には、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂が採用されている。また、炭素繊維２４は、マトリックス樹脂２２に分散された状態で混入されている。このため、本実施形態では、フロントサイドメンバ部１２及びリヤサイドメンバ部１８において、マトリックス樹脂２２に通電させることが可能となっている。
【００２４】
一方、マイクロカプセル２６は、図３（Ａ）に示されるように、外殻３０を備えており、外殻３０の内側には、ジシクロペンタジエンを主成分とする修復材３２が内包されている。この修復材３２は、マトリックス樹脂２２に分散された状態で混入されたグラブス触媒２８を介して重合硬化することで、マトリックス樹脂２２に対する修復機能を発揮することが可能とされている。
【００２５】
（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
【００２６】
本実施形態では、車体１０が炭素繊維を含んで構成された強化繊維２０にマトリックス樹脂２２が含浸された繊維強化樹脂によって構成される。
【００２７】
ところで、車体１０に一定以上の大きさの荷重等が入力された場合、車体１０に亀裂３４等の損傷が発生することが考えられる。このとき、図３（Ａ）に示されるように、マイクロカプセル２６が破裂して、亀裂３４内に修復材３２が浸入すると共に修復材３２がグラブス触媒２８と反応して図３（Ｂ）に示されるように、亀裂３４が修復される。すなわち、本実施形態では、車体１０に発生した亀裂３４は、マトリックス樹脂２２の自己修復によって修復される。なお、図３では、修復材３２とグラブス触媒２８との関係を理解し易いように、炭素繊維２４を図示していない。
【００２８】
しかしながら、亀裂３４の大きさによっては、マイクロカプセル２６内の修復材３２のみで亀裂３４を修復することが困難となることがある。そして、超音波等を用いた非破壊検査によって亀裂３４の発生箇所を特定することも可能であるが、この場合、当該発生箇所の特定には多くの時間を要することが考えられる。
【００２９】
ここで、本実施形態では、炭素繊維２４が、分散された状態でマトリックス樹脂２２に混入されており、マトリックス樹脂２２は、通電可能な状態となっている。
【００３０】
そして、車体１０に亀裂３４等の損傷が発生している状態において、図２（Ａ）に示されるように、通電装置３６を用いて車体１０における亀裂３４の発生箇所の近傍に電流を流すと、亀裂３４には電流が流れないため、亀裂３４の周辺部は、車体１０のその他の箇所に比し、電気抵抗が大きくなる。
【００３１】
このため、車体１０における亀裂３４の近傍に電流を流すと、図２（Ｂ）に示されるように、車体１０における亀裂３４の近傍の温度が、その他の箇所の温度よりも高くなり、サーモグラフィー等の温度検出装置によって車体１０の損傷箇所を特定することができる。しかも、車体１０の通電時において、亀裂３４の近傍が加熱されるため、修復材３２の硬化が促進される。なお、図２では、マトリックス樹脂２２と炭素繊維２４との関係を理解し易いように、マイクロカプセル２６及びグラブス触媒２８を図示していない。
【００３２】
また、温度検出装置によって特定された車体１０の損傷箇所は、エポキシ樹脂で修復してもよいし、修復材３２を注入して修復してもよい。
【００３３】
したがって、本実施形態では、車体１０を構成する材質の強度を確保しつつ、損傷箇所の特定に係る時間の短縮を図ることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、車体１０の材質に必要な強度等に応じて、マトリックス樹脂２２が含浸される強化繊維にガラス繊維を採用することも可能である。
【００３５】
また、本実施形態では、マトリックス樹脂２２に採用される樹脂等に応じて、上記以外の修復材と触媒との組み合わせを採用することも可能である。例えば、修復材としてトリメタクリル酸トリメチロールプロパンを採用すると共に、触媒として臭化コバルトや臭化銅を採用することも可能である。さらに、車体１０の仕様等に応じてマトリックス樹脂２２にマイクロカプセル２６を混入することなく、グラブス触媒２８を混入する構成として、車体１０の修復に修復材３２を用いるようにしてもよい
【００３６】
また、本実施形態では、通電時におけるマトリックス樹脂２２の発熱に必要な抵抗値に応じて、導電体に金属粒子を採用することも可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、フロントサイドメンバ部１２及びリヤサイドメンバ部１８を構成するマトリックス樹脂２２のみに導電体が混入されていたが、車体１０全体に導電体を分散させて車体１０の損傷箇所の検出範囲を広げてもよい。
【００３８】
加えて、本実施形態では、マトリックス樹脂２２に熱硬化性樹脂が採用されていたが、車体１０の仕様等に応じて、マトリックス樹脂２２に熱可塑性樹脂を採用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０      車体（樹脂成形品）
２０      強化繊維
２２      マトリックス樹脂
２４      炭素繊維（導電体）
【図１】
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【図２】
2020100034.tif 000004
【図３】
2020100034.tif 000005
【図４】
2020100034.tif 000006