(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維強化複合材料成形体の酸化程度を非破壊で迅速に評価することのできる検査方法を提供すること。【解決手段】繊維と熱硬化性樹脂とからなる複合材料成形用素材１０を圧力容器４０内においてバッグフィルム２０で覆い、バッグフィルム２０内を真空引きしつつ、圧力容器４０内に空気を導入して複合材料成形用素材１０を加圧することで成形された繊維強化複合材料成形体の検査方法であって、成形された繊維強化複合材料成形体の表面の色を測定する測色工程と、測色工程にて測定された色と、酸化程度を評価する上での基準となる基準色とを比較して、繊維強化複合材料成形体の酸化程度を評価する検査工程と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維と熱硬化性樹脂とからなる複合材料成形用素材を圧力容器内においてバッグフィルムで覆い、該バッグフィルム内を真空引きしつつ、前記圧力容器内に空気を導入して前記複合材料成形用素材を加圧することで成形された繊維強化複合材料成形体の検査方法であって、
前記成形された繊維強化複合材料成形体の表面の色を測定する測色工程と、
前記測色工程にて測定された色と、酸化程度を評価する上での基準となる基準色とを比較して、前記繊維強化複合材料成形体の酸化程度を評価する検査工程と、
を備えることを特徴とする繊維強化複合材料成形体の検査方法。
【請求項２】
前記基準色は、
検査対象の繊維強化複合材料成形体と同一の繊維および熱硬化性樹脂からなり、その表面の少なくとも一部が所定程度に酸化している繊維強化複合材料において、該所定程度に酸化している部分の表面の色であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材料成形体の検査方法。
【請求項３】
前記測色工程で測定される色、および前記基準色の色は、色相、明度、彩度の少なくともいずれか一つの数値として把握されることを特徴とする請求項２に記載の繊維強化複合材料成形体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維と熱硬化性樹脂とからなる繊維強化複合材料成形体の検査方法に関し、詳しくは、繊維と熱硬化性樹脂とからなる複合材料成形用素材を圧力容器内においてバッグフィルムで覆い、バッグフィルム内を真空引きしつつ、圧力容器内に空気を導入して複合材料成形用素材を加圧することで成形された繊維強化複合材料成形体の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維と樹脂とからなる、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）などの繊維強化複合材料は、軽量かつ高強度の材料として、様々な分野において利用されている。例えば、強化材に炭素繊維を用いたＣＦＲＰは、極めて高い強度と軽さを併せ持ち、航空機、船舶、自動車などの産業分野においても幅広く利用されている。
【０００３】
上述した繊維強化複合材料からなる成形体は、一般に、オートクレーブ成形と呼ばれる方法によって成形される。すなわち、圧力容器内において、繊維と熱硬化性樹脂とからなる複合材料成形用素材をバッグフィルムで覆い、バッグフィルムの周縁をシーラントで密閉し、バッグフィルム内を真空引きしつつ圧力容器内に雰囲気ガスを導入して高温加圧雰囲気とし、熱硬化性樹脂を硬化させることで成形される。
【０００４】
この際、圧力容器内に導入される雰囲気ガスとしては、窒素ガスのほかに、窒素ガスに比べて取り扱いが容易な空気が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７１５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、雰囲気ガスとし空気を用いる場合、バッグフィルタにピンホールが開いていたり、シーラントの施工不良でバッグフィルムの周縁が完全に密閉されていないと、バッグフィルタ内に空気を引き込んでしまい、樹脂が酸化して樹脂表面に赤みを帯びるような変色が発生する。なお、樹脂の酸化については、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００７】
樹脂が酸化すると、樹脂表面の塗装の密着性や複合材料同士の接合性に悪影響を及ぼす。また、酸化が樹脂内部まで進行している場合は、樹脂の硬化が不十分となり、繊維強化複合材料成形体の構造強度自体に悪影響を及ぼす恐れがある。このため、オートクレーブ成形法によって成形された繊維強化複合材料成形体では、その酸化部分に対して酸化程度に応じた補修を実施する必要があるが、従来は、酸化がどの程度まで進行しているかを表面から適切に判定することができなかったため、酸化程度に対応した適切な補修を迅速に実施することが困難であった。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、オートクレーブ成形法により成形された繊維強化複合材料成形体の酸化程度を非破壊で迅速に評価することのできる検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の繊維強化複合材料成形体の検査方法は、
繊維と熱硬化性樹脂とからなる複合材料成形用素材を圧力容器内においてバッグフィルムで覆い、該バッグフィルム内を真空引きしつつ、前記圧力容器内に空気を導入して前記複合材料成形用素材を加圧することで成形された繊維強化複合材料成形体の検査方法であって、
前記成形された繊維強化複合材料成形体の表面の色を測定する測色工程と、
前記測色工程にて測定された色と、酸化程度を評価する上での基準となる基準色とを比較して、前記繊維強化複合材料成形体の酸化程度を評価する検査工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
樹脂が酸化すると樹脂表面が赤みを帯びるように変色し、その変色の程度は酸化が進行するほどより濃くなる。したがって、成形された繊維強化複合材料成形体の表面の色を測定し、酸化程度を評価する上での基準となる基準色と比較することで、繊維強化複合材料成形体の酸化程度を評価することができる。オートクレーブ成形法において雰囲気ガスとして空気を利用する場合、樹脂の酸化が問題となるが、本発明の検査方法によれば、その酸化程度を非破壊で迅速に評価することができる。
【００１１】
上記発明において、前記基準色は、検査対象の繊維強化複合材料成形体と同一の繊維および熱硬化性樹脂からなり、その表面の少なくとも一部が所定程度に酸化している繊維強化複合材料において、該所定程度に酸化している部分の表面の色とすることができる。
【００１２】
このように、検査対象の繊維強化複合材料成形体と同一の繊維および熱硬化性樹脂からなり、その表面の少なくとも一部が所定程度に酸化している繊維強化複合材料を見本とし、その所定程度に酸化している部分の表面の色を基準色とすることで、その酸化程度を非破壊で迅速に精度よく評価することができる。また、このような見本の繊維強化複合材料を利用して、変色程度と酸化程度および必要な補修内容との関係を予め実験等を実施することで把握しておけば、酸化程度に対応した補修内容を迅速に選定することができる。
【００１３】
また、上記発明において、前記測色工程で測定される色、および前記基準色の色は、色相、明度、彩度の少なくともいずれか一つの数値として把握されることが望ましい。
【００１４】
本発明をこのように構成すれば、色を定量的に把握することができるため、検査工程における酸化程度の評価が容易である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、繊維と熱硬化性樹脂とからなる複合材料成形用素材を圧力容器内においてバッグフィルムで覆い、バッグフィルム内を真空引きしつつ、圧力容器内に空気を導入して複合材料成形用素材を加圧することで成形された繊維強化複合材料成形体の酸化程度を非破壊で迅速に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の検査対象である繊維強化複合材料成形体の一例を示した斜視図である。
【図２】本発明の検査対象である繊維強化複合材料成形体の成形方法を説明した概略図である。
【図３】本発明の検査方法を示したフロー図である。
【図４】本発明の検査方法における検査工程を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１８】
図１は、本発明の検査対象である繊維強化複合材料成形体の一例として、繊維強化複合材料によって形成された航空機主翼の上面パネルを示した斜視図である。図２は、本発明の検査対象である繊維強化複合材料成形体の成形方法を説明した概略図である。
【００１９】
本発明の繊維強化複合材料成形体１の一例としては、図１に示したように、例えば、幅約６ｍ、全長約３０ｍからなる航空機主翼の上面パネルである。かかる繊維強化複合材料成形体１は、繊維強化複合材料の一種であるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）からなる複合材料成形用素材１０からオートクレーブ成形法によって一体的に成形される。具体的には、図２に示したように、大型の圧力容器４０内において、炭素繊維とエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とからなり、上面パネルの形状の加工された未硬化の複合材料成形用素材１０をバッグフィルム２０で覆い、バッグフィルム２０の周縁をシーラント３０で密閉する。そして、バッグフィルム２０内を真空引きしつつ、圧力容器４０内に雰囲気ガスとして空気を導入して高温加圧雰囲気とし、熱硬化性樹脂を硬化させることで成形される。
【００２０】
かかるオートクレーブ成形法において、雰囲気ガスとして空気を用いる場合、バッグフィルタ２０にピンホールが開いていたり、シーラント３０の施工不良でバッグフィルム２０の周縁が完全に密閉されていないと、バッグフィルタ２０内に空気を引き込んでしまうことがある。特に、繊維強化複合材料成形体１が上述した航空機主翼の上面パネルのように大規模な成形体の場合には、空気を引き込んでしまうことがままある。バッグフィルタ２０内に空気が引き込まれると、樹脂が酸化して樹脂表面に赤みを帯びるように変色する。例えば、ＣＦＲＰでは、樹脂が酸化すると、樹脂表面の色（色相、明度、彩度）は表１に示すように変化する。
【表１】
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【００２１】
樹脂が酸化すると、樹脂表面の塗装の密着性や複合材料同士の接合性に悪影響を及ぼす。また、酸化が樹脂内部にまで進行している場合は、樹脂の硬化が不十分となり、繊維強化複合材料成形体１の構造強度自体に悪影響を及ぼす恐れがある。このため、オートクレーブ成形法によって成形された繊維強化複合材料成形体１は、その酸化部分に対して酸化程度に応じた補修を実施する必要がある。
【００２２】
本発明の検査方法は、樹脂表面の変色程度から繊維強化複合材料成形体１の酸化程度を評価するものである。かかる本発明によれば、以下に説明するように、繊維強化複合材料成形体１の酸化程度を非破壊で迅速に評価することができる。
【００２３】
図３は、本発明の繊維強化複合材料成形体の検査方法を示したフロー図である。
本発明の検査方法は、オートクレーブ成形法により成形された繊維強化複合材料成形体１の表面の色を測定する測色工程と、測色工程にて測定された色と、酸化程度を評価する上での基準となる基準色とを比較して、繊維強化複合材料成形体１の酸化程度を評価する検査工程とを備えている。
【００２４】
図３に示したように、本発明の繊維強化複合材料成形体１の検査方法では、先ず、測色工程において、成形された繊維強化複合材料成形体１の表面の色を測定する（Ｓ１）。
この際、測色工程における色の測定は、例えば目視などによって把握することも可能であるが、色彩計や分光測色計などで測定し、色相、明度、彩度として定量的に把握することが好ましい。このようにすれば、後述する検査工程において、酸化程度の評価が容易となる。なおこの際、色相、明度、彩度を表す表色系としては、Ｌ*ａ*ｂ表色系、マンセル表色系、Ｌ*Ｃ*ｈ表色系、ＸＹＺ表色系など、各種公知の表色系を任意に採用することができる。
【００２５】
次に、測色工程において測定された繊維強化複合材料成形体１の表面の色と基準色とを比較して、繊維強化複合材料成形体１の酸化程度を評価する検査工程を実施する（Ｓ２）。
上述した基準色は、繊維強化複合材料成形体１の酸化程度を評価する上で、その評価の基準となる色である。本発明において、かかる基準色は、検査対象の繊維強化複合材料成形体１と同一の繊維および熱硬化性樹脂からなり、その表面の少なくとも一部が所定程度に酸化している繊維強化複合材料を見本とし、その所定程度に酸化している部分の表面の色として把握されることが好ましい。また、かかる基準色は、上述した測色工程で採用された表色系と同じ表色系で測定された色相、明度、彩度として、定量的に把握されることが好ましい。
【００２６】
そして、測色工程において測色された繊維強化複合材料成形体１の表面の色（測定値）と、基準色の色（閾値）とを比較する。この閾値は、例えば、図４に示したように、  酸化していない表面で測定された色相、明度、彩度を基点（例えば、０，０，０）とし、軽微な酸化が見られる表面で測定された色相、明度、彩度を第１閾値（例えば、２５，２０，１５）と設定することができる。また、中程度に酸化が進行している表面で測定された色相、明度、彩度を第２閾値（例えば、５０，４５，２５）と設定することができる。かかる第１閾値、第２閾値は、上述した見本となる繊維強化複合材料を用いて、酸化程度及びその酸化程度に対応する補修内容と併せて、予め実験等を行うことで設定されるのが好ましい。
【００２７】
そして、例えば測定値が（１５，１０，１０）であって、閾値（図４の第１閾値）を下回る場合は、補修は実施せずに検査を終了する（Ｓ４）。一方、例えば測定値が（３５，２５，２０）であって、閾値（図４の第１閾値）を上回る場合は、酸化程度に応じた補修を実施する（Ｓ３）。また、例えば、測定値が（３５，２５，２０）の場合は、軽微な酸化により、塗装の密着性の悪化等が見られるものと評価して、図４に示したように、補修内容として表面研磨を実施するものとする。
【００２８】
また例えば、測定値が（６５，５５，３０）であって、図４の第２閾値を上回る場合は、中程度の酸化により、強度低下の有意差が認められるものとして、図４に示したように、補修内容として表面除去・再施工を実施するものとする。
【００２９】
これらの測色工程における色相、明度、彩度の計測には、人手を用いる他、ＸＹＺの３軸を有する門型駆動装置、ないしは関節を持つロボットで実施しても良い。
【００３０】
以上のとおり、本発明の検査方法によれば、繊維強化複合材料成形体１の酸化程度を樹脂表面の変色程度から評価するため、非破壊で迅速に評価することができる。また、酸化程度に対応した補修内容を迅速に選定することもできる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【００３２】
例えば、上述した実施形態では、測色工程で測定される色および基準色の色を、色相、明度、彩度の三つの数値から把握していたが、本発明はこれに限定されず、少なくともいずれか一つの数値として把握されてもよい。また、本発明の検査を二段階で実施し、先ず簡易検査として、樹脂表面の色を色相、明度、彩度のいずれか一つの数値から把握し、これが閾値を超えた場合には、詳細検査として、樹脂表面の色を色相、明度、彩度の三つの数値から把握するように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、繊維と熱硬化性樹脂とからなる複合材料成形用素材を圧力容器内においてバッグフィルムで覆い、バッグフィルム内を真空引きしつつ、圧力容器内に空気を導入して複合材料成形用素材を加圧することで成形された繊維強化複合材料成形体の検査方法として、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１          上面パネル（繊維強化複合材料成形体）
１０        複合材料成形用素材
２０        バッグフィルム
３０        シーラント
４０        圧力容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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