(57)【要約】【課題】高価なセンサーを用いることなく層間剥離を検出できるようにし、ＦＲＰ材の製造コストを抑制する。【解決手段】Ｔ１以上Ｔ２以下の破断強度を有する繊維材が表面に設けられているＦＲＰ材である。ここで、Ｔ１は、層間剥離が生じる最小の変形量で前記部材が変形するときに前記繊維材に印加される引張荷重で前記繊維材が破断する破断強度の最大値である。また、Ｔ２は、前記表面に亀裂が生じない最大の変形量で前記部材が変形するときに前記繊維材に印加される引張荷重で前記繊維材が破断しない破断強度の最小値である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の強化繊維層を有する繊維強化樹脂からなり、表面にＴ１以上Ｔ２以下の破断強度を有する繊維材が設けられている部材。
Ｔ１：層間剥離が生じる最小の変形量で前記部材が変形するときに前記繊維材に印加される引張荷重で前記繊維材が破断する破断強度の最大値
Ｔ２：前記表面に亀裂が生じない最大の変形量で前記部材が変形するときに前記繊維材に印加される引張荷重で前記繊維材が破断しない破断強度の最小値
【請求項２】
前記部材には凹部が形成されており、該凹部の表面に前記繊維材が設けられている、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
複数の前記繊維材を備え、該複数の繊維材が各々異なる色及び破断強度を有する、請求項１又は２に記載の部材。
【請求項４】
色材を膜材で内包したマイクロカプセルが前記繊維材に固着しており、
前記膜材が、前記繊維材が破断する時に前記膜材に印加される引張荷重で前記膜材が破れる引張強度を有している、請求項１又は２に記載の部材。
【請求項５】
複数の前記繊維材を備え、該複数の繊維材が各々異なる破断強度を有し、
前記マイクロカプセルの色材の色が前記複数の繊維材ごとに異なる、請求項４に記載の部材。
【請求項６】
複数の強化繊維層を有する繊維強化樹脂からなり、前記強化繊維層の強化繊維に、Ｔ３以上Ｔ４以下の引張強度を有する膜材で色材を内包したマイクロカプセルが固着している部材。
Ｔ３：層間剥離が生じる最小の変形量で前記部材が変形するときに前記膜材に印加される引張荷重で前記膜材が破れる引張強度の最大値
Ｔ４：前記部材の表面に亀裂が生じない最大の変形量で前記部材が変形するときに前記膜材に印加される引張荷重で前記膜材が破れない引張強度の最小値
【請求項７】
前記部材には凹部が形成されており、該凹部の強化繊維層の強化繊維に前記マイクロカプセルが固着している、請求項６に記載の部材。
【請求項８】
複数種類の前記マイクロカプセルを備え、前記色材の色及び前記膜材の引張強度が前記マイクロカプセルの種類ごとに異なる、請求項６又は７に記載の部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の強化繊維層を有する繊維強化樹脂からなる部材（以下、ＦＲＰ材と称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、タンク容器の外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクの検査システムを開示している。この検査システムでは、タンク肩部の外周側表面または内周側表面に剥離状態検出センサーを設置し、その剥離状態検出センサーから出力される信号に基づいて、タンク肩部における繊維強化樹脂層中に層間剥離が存在しているかを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７４４１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、上記検査システムでは、剥離状態検出センサーとして、超音波の送波器及び受波器、金属歪みゲージ、またはアコースティック・エミッションセンサーを用いていた。これらのセンサーは、比較的高価である上に、電源を必要として検査システムの構成を複雑にするため、高圧タンクの製造コストを増大させていた。
【０００５】
本発明の目的は、高価なセンサーを用いることなく層間剥離を検出できるようにし、ＦＲＰ材の製造コストを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、Ｔ１以上Ｔ２以下の破断強度を有する繊維材が表面に設けられているＦＲＰ材である。ここで、Ｔ１は、層間剥離が生じる最小の変形量で前記部材が変形するときに前記繊維材に印加される引張荷重で前記繊維材が破断する破断強度の最大値である。また、Ｔ２は、前記表面に亀裂が生じない最大の変形量で前記部材が変形するときに前記繊維材に印加される引張荷重で前記繊維材が破断しない破断強度の最小値である。
【発明の効果】
【０００７】
上記ＦＲＰ材によれば、層間剥離を検出するための高価なセンサーを使用する必要がなくなり、ＦＲＰ材の製造コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかるＦＲＰ材を示す図であり、（ａ）は繊維材の延在方向に沿った厚さ方向断面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の変形例にかかるＦＲＰ材を示す図であり、（ａ）は繊維材の延在方向に沿った厚さ方向断面図、（ｂ）は凹部の正面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態にかかるＦＲＰ材を示す図であり、（ａ）は厚さ方向断面図、（ｂ）はマイクロカプセルの断面である。
【図４】図４は、第２実施形態の変形例にかかるＦＲＰ材を示す図であり、（ａ）は厚さ方向断面図、（ｂ）は凹部の正面図である。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態にかかるＦＲＰ材の、繊維材の延在方向に沿った厚さ方向断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態の変形例にかかるＦＲＰ材を示す図であり、（ａ）は繊維材の延在方向に沿った厚さ方向断面図、（ｂ）は凹部の正面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態及びそれらの変形例をサイドシルに適用した例を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態及びそれらの変形例をボディーサイドパネルに適用した例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はセンターピラーのＤ部拡大図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態及びそれらの変形例をサイドドアに適用した例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態にかかるＦＲＰ材１０は、図１（ａ）に示すように、板状、シート状など厚さを有する形状を有している。ＦＲＰ材１０は、厚さ方向に複数積層された強化繊維層１と、これら強化繊維層１に含侵されたマトリックス樹脂２とから構成されている。
【００１１】
各強化繊維層１は、強化繊維束を一方向もしくは角度を変えて積層してステッチ糸で結束したもの若しくはステッチ糸を用いずに熱融着により保形したもの、或いは、強化繊維の織物等から構成される。強化繊維層１の強化繊維は、連続した強化繊維、不連続の強化繊維、またはそれらの組み合わせであってもよい。本実施形態では、強化繊維として炭素繊維が使用される。炭素繊維は、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ系）、ピッチ系、セルロース系、炭化水素による気相成長系炭素繊維、黒鉛繊維などを用いることができる。これらの繊維を２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００１２】
マトリックス樹脂２としては、公知の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。典型例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、変性ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリルとスチレンとのコポリマー）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンのコポリマー）、変性ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂（メチルメタクリレート、ブタジエン及びスチレンのコポリマー）、変性ＭＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、変性ポリメチルメタクリレート樹脂等が挙げられる。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、ＦＲＰ材１０は、片側の表面Ｓに繊維材３を備えている。繊維材３は、強化繊維層１と略平行に配置され、強化繊維層１及びマトリックス樹脂２と一体に成形されている。平面視における繊維材３の形状・配置は、特に限定されず、図１（ｂ）に示すような直線状であってもよく、曲線状、折れ線状などであってもよい。また、繊維材３の延在方向は、特に限定されない。ＦＲＰ材１０が変形する際の主応力方向を特定できる場合は、繊維材３の延在方向は当該主応力方向に合わせることが好ましい。主応力方向を特定できない場合は、例えば、複数の繊維材３をそれらの延在方向が互いに異なる方向となるように配置してもよい。
【００１４】
繊維材３は、Ｔ１以上Ｔ２以下の破断強度を有している。破断強度とは、一つの繊維材３に引張荷重を印加してこれを破断させる場合において、破断時に要する引張荷重（Ｎ）である。Ｔ１は、強化繊維層１間の剥離（層間剥離）が生じる最小の変形量でＦＲＰ材１０が変形するときに繊維材３に印加される引張荷重で繊維材３が破断するために、繊維材３に要求される破断強度の最大値である。また、Ｔ２は、表面Ｓに亀裂が生じない最大の変形量でＦＲＰ材１０が変形するときに繊維材３に印加される引張荷重で繊維材３が破断しないために、繊維材３に要求される破断強度の最小値である。
【００１５】
ここで、ＦＲＰ材１０の変形とは、ＦＲＰ材１０の少なくとも一部に曲げモーメント等が作用することで生じる変形であり、繊維材３に引張荷重が印加されるモードの変形である。その大きさを表す変形量は、ＦＲＰ材１０の表面Ｓの伸び率（すなわち当該表面Ｓに固定された繊維材３の伸び率）（％）と一対一に対応する量であり、例えば、ＦＲＰ材１０の曲率の変化量として定義できる。従って、ＦＲＰ材１０がある変形量で変形するときに繊維材３に印加される引張荷重とは、当該変形量から一意に定まる伸び率（％）で繊維材３が伸びるときに繊維材３に生じる引張荷重（Ｎ）である。なお、表面Ｓの伸び率（％）、繊維材３の伸び率（％）、及び繊維材３に印加される引張荷重（Ｎ）の各々と、ＦＲＰ材１０の変形量との関係や、Ｔ１，Ｔ２における「層間剥離が生じる最小の変形量」及び「層間剥離が生じない最大の変形量」は、数値計算や実験を通して求めることができる。また、繊維材３の伸び率（％）と引張荷重（Ｎ）との関係や、繊維材３の伸び率（％）と引張強度との関係は、繊維材３の引張試験によって求めることができる。
【００１６】
上記破断強度を有する繊維材３は、例えば、ガラス繊維束から構成できる。なお、繊維材３の形態は、特に限定されず、ファイバー状、糸状、布状、帯状などであってもよい。繊維材３の破断強度は、繊維材３を構成する繊維の材料、太さ、本数等を変えることで適宜調整することができる。繊維の材料は、特に限定されず、上記ガラス繊維のほか、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維、ポリエチレン繊維などが挙げられる。これらの材料の引張強度は、一般に、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維及びポリエチレン繊維、の順に小さくなると言われている。繊維の材料は、繊維材３に要求される強度特性等に応じて、上記材料のいずれか、或いはそれらの２以上の組み合わせから適宜選択することができる。また、繊維材３の色は、特に限定されないが、後述する変形例の繊維材３と同様に、ＦＲＰ材１０の表面Ｓと並べて比較したときに識別可能な色を有していることが好ましい。
【００１７】
ＦＲＰ材１０の表面Ｓに繊維材３を一体成形する方法は、特に限定されず、ＲＴＭ法、ハンドレイアップ法等の公知の方法を採用することができる。ＲＴＭ法であれば、まず、強化繊維層１を複数積層した積層体を、層間剥離の発生有無を検出したい部位に繊維材３を配置した状態で成形型内にセットする。次に成形型を閉じ、溶融状態のマトリックス樹脂２をキャビティに注入して、積層体の各強化繊維層１を構成する強化繊維と、繊維材３を構成するガラス繊維とにマトリックス樹脂２を含侵させる。その後、マトリックス樹脂２の硬化温度で加圧・加熱することで、注入されたマトリックス樹脂２を硬化させる。これにより、表面Ｓに繊維材３が一体成形されたＦＲＰ材１０が得られる。
【００１８】
また、繊維材３を含むプリプレグを作製しておき、これを所望の形状に裁断して、強化繊維層１となる強化繊維を含むプリプレグの上に重ね、含浸樹脂を加熱・硬化させることで繊維材３を一体成形してもよい。
【００１９】
（１）本実施形態では、繊維材３の破断強度がＴ１以上Ｔ２以下の範囲内にあるので、ＦＲＰ材１０に、表面Ｓに亀裂が生じなくとも内部に層間剥離が生じるほどの変形が生じた場合に、表面Ｓに設けられた繊維材３を破断させることができる。このため、外部から視認できない内部の層間剥離を、繊維材３の状態を観察することで外部から目視で検出できるようになる。これにより、層間剥離を検出するための高価なセンサーが不要となり、製品コストを抑制できる。
【００２０】
すなわち、繊維材３は、ＦＲＰ材１０の内部に生じた外部から視認できない層間剥離を、外部から視認可能に表示する層間剥離インジケータとして機能する。繊維材３は、層間剥離の有無を目視で検出したい部位に任意に設置することができ、その設置範囲（長さ、本数）も、当該部位の大きさに合わせて増減することができる。ＦＲＰ材１０では、片側の表面Ｓにのみ繊維材３を設けているが、繊維材３は両側の表面Ｓに設けてもよい。
【００２１】
＜変形例＞
次に、第１実施形態の変形例にかかるＦＲＰ材１０Ａについて、図２を参照して説明する。なお、上記において既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
図２に示すように、ＦＲＰ材１０Ａには、凹部Ｒが形成されている。凹部Ｒでは、複数の強化繊維層１が互いに略平行に凹部Ｒの表面Ｓ（凹面または内Ｒ面とも称する）に沿って湾曲して延びている。
【００２３】
凹部Ｒの表面Ｓには、層間剥離インジケータである繊維材３として第１繊維材３ａ及び第２繊維材３ｂが設けられている。繊維材３ａ，３ｂは、図２（ａ）に示すように、凹部Ｒの表面Ｓに沿って湾曲して延びている。繊維材３ａ，３ｂは、凹部Ｒの表面Ｓ上において最大の曲率を有する点Ｐを横切るように配置されることが好ましいが、繊維材３ａ，３ｂの配置はこれに限定されない。繊維材３ａ，３ｂは、凹部Ｒの正面視において互いに平行に配置してもよいし、非平行に配置してもよい。また、１箇所以上で交差するように配置してもよい。
【００２４】
繊維材３ａ，３ｂは、いずれもＴ１以上Ｔ２以下の破断強度を有している。繊維材３ａ，３ｂは、各々異なる破断強度を有しており、第１繊維材３ａの破断強度は、第２繊維材３ｂの破断強度より大きい。例えば、第１繊維材３ａは、アラミド繊維の連続繊維から、第２繊維材３ｂは、ガラス繊維の連続繊維から構成できる。第１繊維材３ａと第２繊維材３ｂとの破断強度の差は、少なくともＴ１とＴ２との差（＝Ｔ２−Ｔ１）の５％以上であることが好ましい。
【００２５】
また、繊維材３ａ，３ｂは、各々異なる色を有しており、第１繊維材３ａのアラミド繊維は、赤色に着色されており、第２繊維材３ｂのガラス繊維は、黄色に着色されている。これらの繊維を着色する方法としては、無機顔料や有機染料を混合したサイジング剤を用いて表面処理を行う方法、紡糸溶液中に染料或いは顔料を分散させて製糸を行う方法など、公知の方法を採用することができる。繊維材３ａ，３ｂの色は、ＦＲＰ材１０Ａの表面Ｓの色と並べて比較したときに識別可能な色であれば特に限定されない。例えば、色相、彩度、明度等においてＦＲＰ材１０Ａの表面Ｓの色と異なる色であればよく、蛍光色、金属色などであってもよい。
【００２６】
（２）本変形例によれば、第１実施形態の効果に加え、次の効果を得ることができる。すなわち、ＦＲＰ材１０Ａは、複数の繊維材３（３ａ，３ｂ）を備えており、それらが各々異なる破断強度を有しているので、ＦＲＰ材１０Ａの変形量に応じて破断する繊維材３の数（種類）を増減させることができる。また、破断強度が異なる繊維材３（３ａ，３ｂ）が互いに異なる色を有しているので、破断した繊維材３の色からＦＲＰ材１０Ａに生じた変形の程度、すなわち層間剥離の程度を容易に把握することができる。これにより、超音波探傷検査の要否、部材交換の要否等を容易に判断することが可能になる。
【００２７】
（３）また、凹部Ｒのように複数の強化繊維層１が湾曲している部位で層間剥離が発生する場合は、厚さ方向中心面よりも凹面側に位置する点から発生する傾向がある。本変形例では、層間剥離の発生点により近い凹面側の表面Ｓに沿って繊維材３（３ａ，３ｂ）が設けられているので、層間剥離の発生をより精度よく検出することができる。
【００２８】
なお、繊維材３（３ａ，３ｂ）は、凹面側の表面Ｓに限らず、これと反対側の凸面側の表面Ｓ、或いは、両側の表面Ｓに設けてもよい。また、各々異なる色及び破断強度を有する複数の繊維材３（３ａ，３ｂ）は、図１に示したような平面状の表面Ｓにも適用することができる。その場合、上記（２）の効果を得ることができる。
【００２９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態にかかるＦＲＰ材２０について、図３を参照して説明する。なお、上記において既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３０】
ＦＲＰ材２０は、図３（ａ）に示すように、層間剥離インジケータとしてマイクロカプセル４を備えている。マイクロカプセル４は、マトリックス樹脂２中に略均等に分散しており、その一部は、強化繊維層１の内部にまで入り込み、強化繊維層１を構成する強化繊維に固着している。
【００３１】
マイクロカプセル４は、図３（ｂ）に示すように、芯材である色材５と、色材５を内包する膜材６とから構成されている。
【００３２】
マイクロカプセル４の膜材６は、Ｔ３以上Ｔ４以下の引張強度を有している。Ｔ３は、層間剥離が生じる最小の変形量でＦＲＰ材２０が変形するときに膜材６に印加される引張荷重で膜材６が破れるために、膜材６に要求される引張強度の最大値である。また、Ｔ４は、ＦＲＰ材２０の表面Ｓに亀裂が生じない最大の変形量でＦＲＰ材２０が変形するときに膜材６に印加される引張荷重で膜材６が破れないために、膜材６に要求される引張強度の最小値である。
【００３３】
ここで、ＦＲＰ材２０の変形とは、ＦＲＰ材２０の少なくとも一部に曲げモーメント等が作用することで生じる変形であり、片側の表面Ｓに引張荷重が印加されるモードの変形である。その大きさを表す変形量は、表面Ｓ近傍の強化繊維層１の伸び率（すなわち当該強化繊維層１の内部または近傍に位置するマイクロカプセル４の膜材６の伸び率）（％）と一対一に対応する量であり、例えば、ＦＲＰ材２０の曲率の変化量として定義できる。従って、ＦＲＰ材２０がある変形量で変形するときに膜材６に印加される引張荷重とは、当該変形量から一意に定まる伸び率（％）で膜材６が伸びるときに、膜材６が負担する引張荷重（Ｎ）である。なお、表面Ｓ近傍の強化繊維層１の伸び率（％）、膜材６の伸び率（％）、及び膜材６に印加される引張荷重（Ｎ）の各々と、ＦＲＰ材２０の変形量との関係や、Ｔ３，Ｔ４における「層間剥離が生じる最小の変形量」及び「層間剥離が生じない最大の変形量」は、数値計算や実験を通して求めることができる。
【００３４】
膜材６の引張強度は、一つのマイクロカプセル４に引張荷重を印加してこれを破壊する場合において、破壊時に要する引張荷重（Ｎ）である。膜材６の引張強度は、例えば、マイクロカプセル４を分散させた透明な高分子材料からなる試験片を用いて引張試験を行い、マイクロカプセル４が破壊したときの試験片の公称応力を求め、この公称応力にマイクロカプセル４の断面積を乗じることで算出できる。この引張試験において試験片の伸び率（％）は、マイクロカプセル４が破壊するまでは膜材６の伸び率（％）と一致すると考えられる。従って、膜材６の伸び率（％）と膜材６が負担する引張荷重（Ｎ）との関係や、膜材６の伸び率（％）と膜材６の引張強度との関係も、上記引張試験によって求めることができる。
【００３５】
また、膜材６の引張強度は、膜材６の材料や厚さを調整することにより、適宜設定することができる。例えば、界面重合法でマイクロカプセル４を製造する場合は、膜材６の厚さは、撹拌速度などの乳化条件や、モノマー濃度、ＰＨ、温度等の重合条件を調整することにより制御することができる。膜材６の材料は、特に限定されず、ガラス系材料、鉱物系材料などの無機材料や、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂材料を使用できる。樹脂材料としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレタン−尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスルホンアミド樹脂、ポリスルホネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。例えば、アラミド樹脂は、芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸塩化物とを反応させて合成される。また、無機材料としては、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸亜鉛、珪酸スズ、珪酸鉄等の珪酸塩などが挙げられる。例えば、珪酸カルシウムは、珪酸ナトリウムに塩化カルシウムを反応させて合成される。膜材６の材料は、色材５の性質、膜材６に要求される強度特性等に応じて、上記材料のいずれか、或いはそれらの２以上の組み合わせから適宜選択することができる。
【００３６】
色材５が発する色は、ＦＲＰ材２０の表面Ｓの色と並べて比較したときに識別可能な色であれば特に限定されない。例えば、色相、彩度、明度等においてＦＲＰ材２０の表面Ｓの色と異なる色であればよく、蛍光色、金属色などであってもよい。
【００３７】
色材５の材料は、特に限定されず、公知の顔料、染料などを採用することができる。顔料としては、カーボンブラック類、酸化鉄顔料などの無機顔料や、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどの有機顔料や、これらの顔料粒子の表面を親水性基付与剤によって処理した水分散性顔料が挙げられる。染料としては、油溶性染料、分散染料、水不溶性含金属染料、バット染料、ホトクロミック色素、樹脂着色剤などの水不溶性染料や、酸性染料、直接染料、塩基性染料、水溶性含金属染料、反応染料などの水溶性染料が挙げられる。これらを２種以上組み合わせて使用することもできる。また、色材５は、マイクロカプセル４から放出されることで化学反応等を起こして発色する発色剤でもよい。
【００３８】
マイクロカプセル４を強化繊維に固着させる方法は、特に限定されず、ＲＴＭ法、ハンドレイアップ法等の公知の方法を採用することができる。第１実施形態で説明したＲＴＭ法を採用する場合は、成形型内に注入される溶融状態のマトリックス樹脂２に予めマイクロカプセル４を添加しておけばよい。
【００３９】
マイクロカプセル４の平均粒子径は、発色を向上させる観点からは、０．１μｍ以上とすることが好ましく、マトリックス樹脂２内での良好な分散性を確保する観点からは、７μｍ以下とすることが好ましい。平均粒子径は、市販のレーザー回析／散乱式粒度分布測定装置を使用して測定することができる。
【００４０】
なお、マイクロカプセル４の製造方法は、特に限定されず、界面重合法の他、in situ重合法、液中硬化被覆法などの化学的方法や、コアセルベーション法、液中硬化被覆法、液中乾燥法、融解分散冷却法などによる物理化学方法や、パンコーティング法、気中懸濁化法、噴霧乾燥法などによる機械的方法などの公知の方法を用いることができる。
【００４１】
（４）本実施形態では、膜材６の引張強度がＴ３以上Ｔ４以下の範囲内にあるので、ＦＲＰ材２０に、表面Ｓに亀裂が生じなくとも内部に層間剥離が生じるほどの変形が生じた場合に、マイクロカプセル４を破壊させて色材５を放出させることができる。このため、外部から視認できない内部の層間剥離を、マイクロカプセル４の発色の有無を観察することで外部から目視で検出できるようになる。これにより、層間剥離を検出するための高価なセンサーが不要となり、製品コストを抑制できる。
【００４２】
（５）また、マイクロカプセル４は、微細であり、かつ、マトリックス樹脂２より低密度であるため、ＦＲＰ材２０の意匠を損なうことなくＦＲＰ材２０の軽量化を図ることができる。
【００４３】
なお、マイクロカプセル４を設ける領域は、ＦＲＰ材２０の全体ではなく一部の領域に限定してもよい。例えば、マイクロカプセル４を添加した溶融状態のマトリックス樹脂２を、層間剥離の発生有無を検出したい部位に限定して注入することで、マイクロカプセル４が強化繊維に固着した構造を特定部位に限定して設けることができる。
【００４４】
＜変形例＞
次に、第２実施形態の変形例にかかるＦＲＰ材２０Ａについて、図４を参照して説明する。なお、上記において既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
本変形例では、図４に示すように、ＦＲＰ材２０Ａの一部の領域、具体的には、凹部Ｒの表面Ｓ（凹面または内Ｒ面とも称する）近傍の領域に、層間剥離インジケータとしてのマイクロカプセル４が埋設されている。
【００４６】
ＦＲＰ材２０Ａのマイクロカプセル４は、複数種類のマイクロカプセルからなり、第１マイクロカプセル４ａと、第２マイクロカプセル４ｂとを含む。図示は省略するが、第１マイクロカプセル４ａは、芯材である第１色材と、第１色材を内包する第１膜材とから構成されており、第２マイクロカプセル４ｂは、芯材である第２色材と、第２色材を内包する第２膜材とから構成されている。
【００４７】
第１及び第２膜材は、いずれもＴ３以上Ｔ４以下の引張強度を有している。第１膜材と第２膜材とは、各々異なる引張強度を有しており、第１膜材の引張強度は、第２膜材の引張強度より大きい。例えば、第１膜材は、アラミド樹脂など樹脂材料から、第２膜材は、ガラス系材料から構成できる。第１膜材と第２膜材との引張強度の差は、少なくともＴ３とＴ４との差（＝Ｔ４−Ｔ３）の５％以上であることが好ましい。
【００４８】
また、第１色材と第２色材とは、各々異なる色を有しており、第１色材は赤色を、第２色材は青色を有している。
【００４９】
（６）本変形例によれば、第２実施形態の効果に加え、次の効果を得ることができる。すなわち、ＦＲＰ材２０Ａは、複数種類のマイクロカプセル４（４ａ，４ｂ）を備えており、それらの膜材６がマイクロカプセル４の種類ごとに異なる引張強度を有しているので、ＦＲＰ材２０Ａの変形量に応じて破壊されるマイクロカプセル４の種類を増減させることができる。また、複数種類のマイクロカプセル４（４ａ，４ｂ）の色材５がマイクロカプセル４の種類ごとに異なる色を有しているので、破壊されたマイクロカプセル４が発する色からＦＲＰ材２０Ａに生じた変形の程度、すなわち層間剥離の程度を容易に把握することができる。これにより、超音波探傷検査の要否、部材交換の要否等を容易に判断することが可能になる。
【００５０】
（７）また、本変形例では、層間剥離の発生点により近い凹面側の表面Ｓ近傍の領域にマイクロカプセル４（４ａ，４ｂ）が埋設されているので、層間剥離の発生をより精度よく検出することができる。
【００５１】
なお、マイクロカプセル４（４ａ，４ｂ）は、凹面側の表面Ｓ近傍の領域に限らず、これと反対側の凸面側の表面Ｓ近傍の領域に、或いは一部の領域に限定せず、ＦＲＰ材２０Ａの断面の全領域に配設してもよい。また、色材５の色及び膜材６の引張強度が各々異なる複数種類のマイクロカプセル４（４ａ，４ｂ）は、図３に示したような平面状の表面Ｓにも適用することができる。その場合、上記（６）の効果を得ることができる。
【００５２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態にかかるＦＲＰ材３０について、図５を参照して説明する。なお、上記において既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
ＦＲＰ材３０は、図５に示すように、層間剥離インジケータとして、マイクロカプセル４を固着させた繊維材３を備えている。繊維材３の配置、形状、材料等は、第１実施形態において説明したものを採用できる。繊維材３の破断強度は、Ｔ１以上Ｔ２以下の範囲内にある。
【００５４】
マイクロカプセル４は、繊維材３の内部（繊維の隙間）に入り込み、繊維材３の繊維に固着している。マイクロカプセル４の膜材６の材料、色材５の材料等は、第２実施形態において説明したものを採用できる。ただし、膜材６の引張強度は、第２実施形態のそれと異なり、繊維材３が破断する時に膜材６に印加される引張荷重で膜材６が破れる値に設定されている。この引張強度は、マイクロカプセル４を固着させた繊維材３の引張試験によって求めることができる。
【００５５】
マイクロカプセル４を固着させた繊維材３を、ＦＲＰ材３０の表面Ｓに一体成形する方法は、特に限定されず、ＲＴＭ法、ハンドレイアップ法等の公知の方法を採用することができる。ＲＴＭ法を採用する場合は、繊維材３を設置する部位に注入される溶融状態のマトリックス樹脂２に予めマイクロカプセル４を添加しておけばよい。また、繊維材３とマイクロカプセル４とを含むプリプレグを作製し、これを所望の形状に裁断して、強化繊維層１となるプリプレグの上に重ね、含浸樹脂を加熱・硬化させることで繊維材３を一体成形してもよい。
【００５６】
（８）本実施形態では、繊維材３の破断強度がＴ１以上Ｔ２以下の範囲内にあるので、上記（１）の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、繊維材３にマイクロカプセル４が固着しており、かつ、マイクロカプセル４の膜材６が、繊維材３の破断時に膜材６に印加される引張荷重で膜材６が破れる引張強度を有しているので、繊維材３が破断することでマイクロカプセル４が破壊され色材５が放出される。これにより、繊維材３の破断がより視認しやすくなる。
【００５７】
＜変形例＞
次に、第３実施形態の変形例にかかるＦＲＰ材３０Ａについて、図６を参照して説明する。なお、上記において既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
図６に示すように、ＦＲＰ材３０Ａには、凹部Ｒが形成されており、その凹部Ｒの表面Ｓに、層間剥離インジケータである繊維材３として第３繊維材３ｃ及び第４繊維材３ｄが設けられている。繊維材３ｃ，３ｄの配置、形状、材料等は、上述の繊維材３ａ，３ｂと同様である。繊維材３ｃ，３ｄの破断強度は、いずれもＴ１以上Ｔ２以下の範囲内であり、第３繊維材３ｃの破断強度は、第４繊維材３ｄの破断強度より大きい。第３繊維材３ｃと第４繊維材３ｄとの破断強度の差は、第１繊維材３ａと第２繊維材３ｂとの破断強度の差と同程度としてよい。なお、第３繊維材３ｃの色と第４繊維材３ｄの色は、同じであってもよい。
【００５９】
ＦＲＰ材３０Ａでは、図６（ｂ）に示すように、第３繊維材３ｃに第３マイクロカプセル４ｃが固着しており、第４繊維材３ｄに第４マイクロカプセル４ｄが固着している。マイクロカプセル４ｃ，４ｄは、各々、繊維材３ｃ，３ｄの内部（繊維の隙間）に入り込み、繊維材３ｃ，３ｄの繊維に固着している。
【００６０】
マイクロカプセル４ｃの膜材６は、繊維材３ｃの破断時に膜材６に印加される引張荷重で膜材６が破れる引張強度を有している。また、マイクロカプセル４ｄの膜材６は、繊維材３ｄの破断時に膜材６に印加される引張荷重で膜材６が破れる引張強度を有している。膜材６の材料等は、第２実施形態等において説明したものを採用できる。
【００６１】
マイクロカプセル４ｃ，４ｄの色材５は、繊維材３ｃ，３ｄごとに異なる色を有しており、マイクロカプセル４ｃの色材５は赤色を、マイクロカプセル４ｄの色材５は青色を有している。色材５の材料等は、第２実施形態等において説明したものを採用できる。
【００６２】
（９）本変形例によれば、第３実施形態の効果に加え、次の効果を得ることができる。すなわち、ＦＲＰ材３０Ａは、複数の繊維材３（３ｃ，３ｄ）を備えており、それらが各々異なる破断強度を有しているので、ＦＲＰ材３０Ａの変形量に応じて破断する繊維材３の数（種類）を増減させることができる。また、マイクロカプセル４（４ｃ，４ｄ）の色材５が繊維材３（３ｃ，３ｄ）ごとに異なる色を有しているので、破壊されたマイクロカプセル４が発する色からＦＲＰ材３０Ａに生じた変形の程度、すなわち層間剥離の程度を容易に把握することができる。これにより、超音波探傷検査の要否、部材交換の要否等を容易に判断することが可能になる。
【００６３】
（１０）また、本変形例では、層間剥離の発生点により近い凹面側の表面Ｓに沿って繊維材３（３ｃ，３ｄ）が設けられているので、層間剥離の発生をより精度よく検出することができる。
【００６４】
なお、マイクロカプセル４（４ｃ，４ｄ）を備えた繊維材３（３ｃ，３ｄ）は、凹面側の表面Ｓに限らず、これと反対側の凸面側の表面Ｓ、或いは、両側の表面Ｓに設けてもよい。また、本変形例の、複数の繊維材３（３ｃ，３ｄ）が各々異なる破断強度を有し、かつ、それらに固着したマイクロカプセル４（４ｃ，４ｄ）の色材５の色が繊維材３（３ｃ，３ｄ）ごとに異なる構成は、図５に示したような平面状の表面Ｓにも適用することができる。その場合、上記（９）の効果を得ることができる。
【００６５】
＜実施例＞
上記実施形態及びそれらの変形例は、様々なＦＲＰ材に適用でき、例えば、ＦＲＰ製のサイドシル４０（図７）に適用することができる。具体的には、シルインナ及びシルアウタのフランジ基部Ａや角部Ｂ，Ｃに形成された屈曲部の凹面４１（凹部の表面）、凹面４１以外の表面４２などに、上記実施形態及び変形例を好適に適用することができる。これにより、サイドシル４０に外部から衝突荷重が入力された場合の層間剥離の発生を検出することができる。
【００６６】
なお、上記の凹面は、ＦＲＰ材の所望の位置に形成することができる。例えば、図７の角部Ｃのように、サイドシル４０の一部に外側に向かって凹となる形状を付与することで、本来、サイドシル４０の内部にある凹面４１をサイドシル４０の外表面上に設けることもできる。ＦＲＰ材の外表面上に設けた凹面に対して上記実施形態等を適用すれば、ＦＲＰ材の外部から容易にかつ精度よく層間剥離を目視検出することができる。
【００６７】
上記実施形態等を適用するＦＲＰ材は、例えば、ＦＲＰ製のボディーサイドパネル５０（図８）やドア６０（図９）などであってもよい。特に、ピラー等のドア取付部Ｄやドア６０のヒンジ部Ｅなどに形成された段差部の凹面５１，６１（凹部の表面）、凹面５１，６１以外の表面などに、上記実施形態等を好適に適用することができる。これにより、ボディーサイドパネル５０やドア６０に外部から衝突荷重が入力された場合の層間剥離の発生を精度よく検出することができる。
【００６８】
以上、本発明のいくつかの実施形態及び変形例ならびにそれらを適用した実施例について説明したが、これらの実施形態等は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態等に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態等で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。
【００６９】
例えば、第１及び第３実施形態の変形例では、色または破断強度が互いに異なる２種類の繊維材３（３ａ，３ｂ；３ｃ，３ｄ）を使用したが、繊維材３の種類は、３種類以上であってもよい。また、第２及び第３実施形態の変形例では、色材５の色または膜材６の引張強度が互いに異なる２種類のマイクロカプセル４（４ａ，４ｂ；４ｃ，４ｄ）を使用したが、マイクロカプセル４の種類は、３種類以上であってもよい。種類の数を増やすことで、層間剥離の程度をより細かい段階で表示することができる。
【００７０】
また、上記実施形態等では、強化繊維層１の強化繊維として炭素繊維を用いた例を示したが、強化繊維の材料は、これに限定されない。強化繊維としては、炭素繊維の他、例えば、ガラス繊維、ポリアラミド繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維などを用いることができる。これらの繊維を２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００７１】
さらに上記実施例では、本発明の実施形態等を採用したＦＲＰ材の例として、サイドシルなど車両用部材を挙げたが、鉄道・航空機・船舶、建築、家具、模型、スポーツなど他の用途に用いるＦＲＰ材にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１０Ａ，２０，２０Ａ，３０，３０Ａ  ＦＲＰ材（部材）
４０  サイドシル（部材）
５０  ボディーサイドパネル（部材）
６０  ドア（部材）
１  強化繊維層
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  繊維材
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  マイクロカプセル
５  色材
６  膜材
Ｒ  凹部
Ｓ  表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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