JP2003136634A - 繊維強化プラスチック複合材料およびその製造方法 - Google Patents
繊維強化プラスチック複合材料およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 引張り力および圧縮力が繰り返し加わった時
の内部発熱に伴う積層界面の熱劣化を防止して、耐疲労
性を向上した繊維強化プラスチック複合材料を提供す
る。 【解決手段】 複数の繊維強化プラスチック層を積層す
るとともに、それらの積層界面に高熱伝導性のセラミッ
ク粒子を面内において単一粒子分散させた層として介在
したことを特徴とする。
の内部発熱に伴う積層界面の熱劣化を防止して、耐疲労
性を向上した繊維強化プラスチック複合材料を提供す
る。 【解決手段】 複数の繊維強化プラスチック層を積層す
るとともに、それらの積層界面に高熱伝導性のセラミッ
ク粒子を面内において単一粒子分散させた層として介在
したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック複合材料およびその製造方法に関する。
ック複合材料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の繊維強化プラスチック複合材料
は、例えば炭素繊維強化エポキシ樹脂のような繊維強化
プラスチックからなるプリプレグを複数重ね合わせて積
層した構造を有し、例えば航空機の翼のような各種構造
材に利用されている。前記繊維強化プラスチック複合材
料は、引張り力および圧縮力が繰り返し加わると、複数
の繊維強化プラスチック層の界面での層間剥離に起因し
て疲労することから、層間剥離を防ぐための改良が望ま
れている。
は、例えば炭素繊維強化エポキシ樹脂のような繊維強化
プラスチックからなるプリプレグを複数重ね合わせて積
層した構造を有し、例えば航空機の翼のような各種構造
材に利用されている。前記繊維強化プラスチック複合材
料は、引張り力および圧縮力が繰り返し加わると、複数
の繊維強化プラスチック層の界面での層間剥離に起因し
て疲労することから、層間剥離を防ぐための改良が望ま
れている。
【０００３】このようなことから、従来の繊維強化プラ
スチック複合材料は、繊維強化プラスチックのマトリッ
クス樹脂にゴムや樹脂のような他の成分を添加したプリ
プレグを複数重ね、加熱加圧して積層する方法、繊維強
化プラスチックからなるプリプレグをそれらの間に接着
剤層を介在して重ね合わせ、加熱加圧して積層する方法
により製造されている。しかしながら、これらの方法で
製造された繊維強化プラスチック複合材料においても、
複数の繊維強化プラスチック層の界面での層間剥離を効
果的に防止することが困難であった。
スチック複合材料は、繊維強化プラスチックのマトリッ
クス樹脂にゴムや樹脂のような他の成分を添加したプリ
プレグを複数重ね、加熱加圧して積層する方法、繊維強
化プラスチックからなるプリプレグをそれらの間に接着
剤層を介在して重ね合わせ、加熱加圧して積層する方法
により製造されている。しかしながら、これらの方法で
製造された繊維強化プラスチック複合材料においても、
複数の繊維強化プラスチック層の界面での層間剥離を効
果的に防止することが困難であった。
【０００４】一方、"IMPROVING THE FATIGUE RESISTANC
E OF CARBON/EPOXY LAMINATES WITHDISPERSED-PARTICLE
INTERLAYERS" Act mater. Vol. 46, No. 7, pp. 2455-
2460, 1998には、複数のカーボン繊維強化エポキシ樹脂
層の積層界面に例えば変性アモルファスポリアミドのよ
うなポリマーの粒子を多数分散させたカーボン繊維強化
エポキシ樹脂複合材料が開示されている。なお、前記論
文に関連した発明は、特開平７−４１５７７号公報にも
開示されている。
E OF CARBON/EPOXY LAMINATES WITHDISPERSED-PARTICLE
INTERLAYERS" Act mater. Vol. 46, No. 7, pp. 2455-
2460, 1998には、複数のカーボン繊維強化エポキシ樹脂
層の積層界面に例えば変性アモルファスポリアミドのよ
うなポリマーの粒子を多数分散させたカーボン繊維強化
エポキシ樹脂複合材料が開示されている。なお、前記論
文に関連した発明は、特開平７−４１５７７号公報にも
開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなカーボン繊
維強化エポキシ樹脂複合材料は、カーボン繊維強化エポ
キシ樹脂層の積層界面に多数のポリマー粒子を分散させ
ることにより、ポリマー粒子のアンカー作用によりカー
ボン繊維強化エポキシ樹脂層の接着力および剪断力の向
上が認められるものの、引張り力および圧縮力が繰り返
し加わった時の内部発熱に伴う積層界面の熱劣化に起因
する疲労を改善することが困難であった。
維強化エポキシ樹脂複合材料は、カーボン繊維強化エポ
キシ樹脂層の積層界面に多数のポリマー粒子を分散させ
ることにより、ポリマー粒子のアンカー作用によりカー
ボン繊維強化エポキシ樹脂層の接着力および剪断力の向
上が認められるものの、引張り力および圧縮力が繰り返
し加わった時の内部発熱に伴う積層界面の熱劣化に起因
する疲労を改善することが困難であった。
【０００６】本発明は、引張り力および圧縮力が繰り返
し加わった時の内部発熱に伴う積層界面の熱劣化を防止
して、耐疲労性を向上した繊維強化プラスチック複合材
料およびその製造方法を提供しようとするものである。
し加わった時の内部発熱に伴う積層界面の熱劣化を防止
して、耐疲労性を向上した繊維強化プラスチック複合材
料およびその製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る繊維強化プ
ラスチック複合材料は、複数の繊維強化プラスチック層
を積層するとともに、それらの積層界面に高熱伝導性の
セラミック粒子を面内において単一粒子分散させた層と
して介在したことを特徴とするものである。
ラスチック複合材料は、複数の繊維強化プラスチック層
を積層するとともに、それらの積層界面に高熱伝導性の
セラミック粒子を面内において単一粒子分散させた層と
して介在したことを特徴とするものである。
【０００８】本発明に係る繊維強化プラスチック複合材
料の製造方法は、繊維強化プラスチックからなるプリプ
レグの表面に高熱伝導性のセラミック粒子を厚さ方向に
重なることなく散布することにより前記セラミック粒子
を面内において単一粒子分散させた層を形成する工程
と、前記単一粒子分散層を有するプリプレグを複数用意
し、これらを積層した後、加熱加圧する工程とを含むこ
とを特徴とするものである。
料の製造方法は、繊維強化プラスチックからなるプリプ
レグの表面に高熱伝導性のセラミック粒子を厚さ方向に
重なることなく散布することにより前記セラミック粒子
を面内において単一粒子分散させた層を形成する工程
と、前記単一粒子分散層を有するプリプレグを複数用意
し、これらを積層した後、加熱加圧する工程とを含むこ
とを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】本発明の繊維強化プラスチック複合材料
は、複数の繊維強化プラスチック層を積層するととも
に、それらの層の積層界面に高熱伝導性のセラミック粒
子を面内において単一粒子分散させた層として介在した
構造を有する。
は、複数の繊維強化プラスチック層を積層するととも
に、それらの層の積層界面に高熱伝導性のセラミック粒
子を面内において単一粒子分散させた層として介在した
構造を有する。
【００１１】具体的には、図１に示すように例えば８つ
の繊維強化プラスチック層１を積層し、これら繊維強化
プラスチック層１の積層界面に高熱伝導性のセラミック
粒子２をその面内において単一粒子分散させた層（単一
粒子分散層）３として介在することにより繊維強化プラ
スチック複合材料を構成している。
の繊維強化プラスチック層１を積層し、これら繊維強化
プラスチック層１の積層界面に高熱伝導性のセラミック
粒子２をその面内において単一粒子分散させた層（単一
粒子分散層）３として介在することにより繊維強化プラ
スチック複合材料を構成している。
【００１２】ここで、『単一粒子分散層』とは多数の高
熱伝導性のセラミック粒子が繊維強化プラスチック層の
積層界面にその面方向に単一状態で分散されて層を形成
していることを意味する。別の言い方をすれば、『単一
粒子分散層』とは多数の高熱伝導性のセラミック粒子が
前記積層界面に積層方向に重なり合うことなく、面方向
に個々の状態で分散されて層を形成していることを意味
する。
熱伝導性のセラミック粒子が繊維強化プラスチック層の
積層界面にその面方向に単一状態で分散されて層を形成
していることを意味する。別の言い方をすれば、『単一
粒子分散層』とは多数の高熱伝導性のセラミック粒子が
前記積層界面に積層方向に重なり合うことなく、面方向
に個々の状態で分散されて層を形成していることを意味
する。
【００１３】前記単一粒子分散層を構成する前記セラミ
ック粒子は、前記繊維強化プラスチック層の積層界面で
全てが個々独立して存在せず、少なくとも一部がその積
層界面の中央部から外周縁に向けて互いに面方向に接触
した状態で存在し、熱伝達の経路を形成することが必要
である。このような形態の単一粒子分散層は、例えば平
均粒径３μｍの六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）粒子を高
熱伝導性のセラミック粒子として用いた場合、これらの
ｈ−ＢＮ粒子を前記積層界面に１ｃｍ2当たり、０．０
９ｍｇ以上、より好ましくは０．１８４ｍｇ以上存在さ
せることにより実現することが可能になる。
ック粒子は、前記繊維強化プラスチック層の積層界面で
全てが個々独立して存在せず、少なくとも一部がその積
層界面の中央部から外周縁に向けて互いに面方向に接触
した状態で存在し、熱伝達の経路を形成することが必要
である。このような形態の単一粒子分散層は、例えば平
均粒径３μｍの六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）粒子を高
熱伝導性のセラミック粒子として用いた場合、これらの
ｈ−ＢＮ粒子を前記積層界面に１ｃｍ2当たり、０．０
９ｍｇ以上、より好ましくは０．１８４ｍｇ以上存在さ
せることにより実現することが可能になる。
【００１４】前記繊維強化プラスチックとしては、熱硬
化性樹脂または熱可塑性樹脂をガラス繊維、炭素繊維、
アラミッド繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少な
くとも１つの強化繊維で強化されたものをあげることが
できる。ここに用いる熱硬化性樹脂としては、例えばエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
等を挙げることができる。前記熱可塑性樹脂としては、
例えばナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフ
ェニレンサルファイド等を挙げることができる。前記強
化繊維としては、クロスの形態、一方向に配列された形
態のものを用いることができる。
化性樹脂または熱可塑性樹脂をガラス繊維、炭素繊維、
アラミッド繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少な
くとも１つの強化繊維で強化されたものをあげることが
できる。ここに用いる熱硬化性樹脂としては、例えばエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
等を挙げることができる。前記熱可塑性樹脂としては、
例えばナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフ
ェニレンサルファイド等を挙げることができる。前記強
化繊維としては、クロスの形態、一方向に配列された形
態のものを用いることができる。
【００１５】特に、前記繊維強化プラスチックとしては
前記強化繊維が一方向に配列されたものを用い、積層方
向に隣接する繊維強化プラスチック層間においてそれら
繊維強化プラスチック層中の強化繊維の配列方向を異な
らせることが好ましい。配列方向を異ならせて積層する
形態としては、例えば直交積層、斜交積層、擬似等方性
を挙げることができる。
前記強化繊維が一方向に配列されたものを用い、積層方
向に隣接する繊維強化プラスチック層間においてそれら
繊維強化プラスチック層中の強化繊維の配列方向を異な
らせることが好ましい。配列方向を異ならせて積層する
形態としては、例えば直交積層、斜交積層、擬似等方性
を挙げることができる。
【００１６】前記繊維強化プラスチックは、前述した構
造を有するとともに、さらに高熱伝導性のセラミック粒
子を分散して含有することを許容する。
造を有するとともに、さらに高熱伝導性のセラミック粒
子を分散して含有することを許容する。
【００１７】前記高熱伝導性のセラミックは、常温で
０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上、より好ましくは常
温で０．０３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上、さらに好まし
くは常温で０．０７ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導
率を有することが望ましい。このようなセラミックとし
ては、例えば窒化アルミニウム［ＡｌＮ］（常温での熱
伝導率；０．０７ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）、六方晶窒化
ホウ素［ｈ−ＢＮ］（常温での熱伝導率；０．０８ｃａ
ｌ／ｃｍ・ｓ・℃）、立法晶窒化ホウ素［ｃＢＮ］（常
温での熱伝導率；３．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）等を挙
げることができる。
０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上、より好ましくは常
温で０．０３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上、さらに好まし
くは常温で０．０７ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導
率を有することが望ましい。このようなセラミックとし
ては、例えば窒化アルミニウム［ＡｌＮ］（常温での熱
伝導率；０．０７ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）、六方晶窒化
ホウ素［ｈ−ＢＮ］（常温での熱伝導率；０．０８ｃａ
ｌ／ｃｍ・ｓ・℃）、立法晶窒化ホウ素［ｃＢＮ］（常
温での熱伝導率；３．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）等を挙
げることができる。
【００１８】前記セラミック粒子は、３〜６μｍの平均
粒径を有することが好ましい。また、前記セラミック粒
子は粒径が単一粒子分散層内または単一粒子分散層間で
揃っていても、不揃いであってもよい。
粒径を有することが好ましい。また、前記セラミック粒
子は粒径が単一粒子分散層内または単一粒子分散層間で
揃っていても、不揃いであってもよい。
【００１９】前記各単一粒子分散層は、そのセラミック
粒子の密度が前記各積層界面の間で異なる、例えば積層
方向に任意のパターンもしくは積層方向に意図した分布
のパターンになる、ように形成することを許容する。よ
り具体的には、前記各単一粒子分散層は、そのセラミッ
ク粒子の密度が前記各積層界面の間で積層方向に段階的
に変化するように形成することを許容する。
粒子の密度が前記各積層界面の間で異なる、例えば積層
方向に任意のパターンもしくは積層方向に意図した分布
のパターンになる、ように形成することを許容する。よ
り具体的には、前記各単一粒子分散層は、そのセラミッ
ク粒子の密度が前記各積層界面の間で積層方向に段階的
に変化するように形成することを許容する。
【００２０】次に、本発明に係る繊維強化プラスチック
複合材料の製造方法を説明する。
複合材料の製造方法を説明する。
【００２１】（第１工程）繊維強化プラスチックからな
るプリプレグの表面に高熱伝導性のセラミック粒子を厚
さ方向に重なることなく散布する。このとき、前記プレ
プレグ表面は粘着性を有するため、散布されたセラミッ
ク粒子は前記プレプレグ表面に付着してその面内におい
て単一粒子分散されて層を形成する。つまり、本発明の
繊維強化プラスチック複合材料で説明した単一粒子分散
層がプリプレグ表面に形成される。
るプリプレグの表面に高熱伝導性のセラミック粒子を厚
さ方向に重なることなく散布する。このとき、前記プレ
プレグ表面は粘着性を有するため、散布されたセラミッ
ク粒子は前記プレプレグ表面に付着してその面内におい
て単一粒子分散されて層を形成する。つまり、本発明の
繊維強化プラスチック複合材料で説明した単一粒子分散
層がプリプレグ表面に形成される。
【００２２】前記繊維強化プラスチックおよび高熱伝導
性のセラミックとしては、本発明の繊維強化プラスチッ
ク複合材料で説明したのと同様なものを用いることがで
きる。
性のセラミックとしては、本発明の繊維強化プラスチッ
ク複合材料で説明したのと同様なものを用いることがで
きる。
【００２３】前記プリプレグを構成する前記繊維強化プ
ラスチックは、特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を
一方向に配列されたガラス繊維、炭素繊維、アラミッド
繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少なくとも１つ
の強化繊維で強化されたものを用いることが好ましい。
ラスチックは、特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を
一方向に配列されたガラス繊維、炭素繊維、アラミッド
繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少なくとも１つ
の強化繊維で強化されたものを用いることが好ましい。
【００２４】前記プリプレグの表面に前記セラミック粒
子を散布する際、全てのセラミック粒子を前記プリプレ
グ表面に個々独立して付着せず、少なくとも一部のセラ
ミック粒子がそのプリプレグ表面の中央部から外周縁に
向けて互いに面方向に接触するように付着させ、後述す
る加熱加圧による積層後において積層界面に熱伝達の経
路が作られるように散布することが必要である。このよ
うな熱伝達の経路を形成するには、例えば平均粒径３μ
ｍの六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）粒子を高熱伝導性の
セラミック粒子として用いた場合、これらのｈ−ＢＮ粒
子を前記プリプレグ表面に１ｃｍ2当たり、０．０９ｍ
ｇ以上、より好ましくは０．１８４ｍｇ以上になるよう
に散布することにより実現することが可能になる。
子を散布する際、全てのセラミック粒子を前記プリプレ
グ表面に個々独立して付着せず、少なくとも一部のセラ
ミック粒子がそのプリプレグ表面の中央部から外周縁に
向けて互いに面方向に接触するように付着させ、後述す
る加熱加圧による積層後において積層界面に熱伝達の経
路が作られるように散布することが必要である。このよ
うな熱伝達の経路を形成するには、例えば平均粒径３μ
ｍの六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）粒子を高熱伝導性の
セラミック粒子として用いた場合、これらのｈ−ＢＮ粒
子を前記プリプレグ表面に１ｃｍ2当たり、０．０９ｍ
ｇ以上、より好ましくは０．１８４ｍｇ以上になるよう
に散布することにより実現することが可能になる。
【００２５】複数の前記プリプレグの表面に前記セラミ
ック粒子をそれぞれ散布する際、前記プリプレグ間で前
記セラミック粒子が前記プリプレグ表面に異なる密度で
付着させて単一粒子分散層を形成することを許容する。
ック粒子をそれぞれ散布する際、前記プリプレグ間で前
記セラミック粒子が前記プリプレグ表面に異なる密度で
付着させて単一粒子分散層を形成することを許容する。
【００２６】（第２工程）前記単一粒子分散層を有する
プリプレグを複数用意し、これらを積層した後、加熱加
圧することにより複数の繊維強化プラスチック層の積層
界面に前記セラミック粒子を面内において単一粒子分散
させた層、つまり単一粒子分散層として介在した構造を
有する繊維強化プラスチック複合材料を製造する。
プリプレグを複数用意し、これらを積層した後、加熱加
圧することにより複数の繊維強化プラスチック層の積層
界面に前記セラミック粒子を面内において単一粒子分散
させた層、つまり単一粒子分散層として介在した構造を
有する繊維強化プラスチック複合材料を製造する。
【００２７】前記加熱加圧処理は、使用されるプリプレ
グを構成する樹脂および繊維の組み合わせによって決定
することが好ましい。例えば、航空機用部品として用い
る繊維強化プラスチックの場合は、１２１〜１３２℃、
０．４ＭＰａ程度で加熱加圧すればよい。
グを構成する樹脂および繊維の組み合わせによって決定
することが好ましい。例えば、航空機用部品として用い
る繊維強化プラスチックの場合は、１２１〜１３２℃、
０．４ＭＰａ程度で加熱加圧すればよい。
【００２８】前記セラミック粒子が異なる密度を有する
単一粒子分散層を持つ複数のプリプレグを積層する際、
前記単一粒子分散層の前記セラミック粒子の密度が例え
ば前記プリプレグの積層方向に任意のパターンもしくは
積層方向に意図した分布のパターンになるように積層す
る、より具体的には積層方向に段階的に変化するように
積層することを許容する。
単一粒子分散層を持つ複数のプリプレグを積層する際、
前記単一粒子分散層の前記セラミック粒子の密度が例え
ば前記プリプレグの積層方向に任意のパターンもしくは
積層方向に意図した分布のパターンになるように積層す
る、より具体的には積層方向に段階的に変化するように
積層することを許容する。
【００２９】前記プリプレグを構成する前記繊維強化プ
ラスチックとして、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を
一方向に配列されたガラス繊維、炭素繊維、アラミッド
繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少なくとも１つ
の強化繊維で強化されたものを用いる場合、前記単一粒
子分散層を有する複数の前記プリプレグを積層する際、
隣接する前記プリプレグ間でその繊維強化プラスチック
中の前記強化繊維の配列方向を異ならせることが好まし
い。配列方向を異ならせて積層する形態としては、例え
ば直交積層方法、斜交積層方法、擬似等方性を挙げるこ
とができる。
ラスチックとして、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を
一方向に配列されたガラス繊維、炭素繊維、アラミッド
繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少なくとも１つ
の強化繊維で強化されたものを用いる場合、前記単一粒
子分散層を有する複数の前記プリプレグを積層する際、
隣接する前記プリプレグ間でその繊維強化プラスチック
中の前記強化繊維の配列方向を異ならせることが好まし
い。配列方向を異ならせて積層する形態としては、例え
ば直交積層方法、斜交積層方法、擬似等方性を挙げるこ
とができる。
【００３０】以上説明したように、本発明によれば複数
の繊維強化プラスチック層を積層するとともに、それら
の層界面に高熱伝導性のセラミック粒子を面内において
単一粒子分散させた層として介在させることによって、
前記単一粒子分散層の各セラミック粒子によるアンカー
効果により前記繊維強化プラスチック層間の接着力を向
上できる。
の繊維強化プラスチック層を積層するとともに、それら
の層界面に高熱伝導性のセラミック粒子を面内において
単一粒子分散させた層として介在させることによって、
前記単一粒子分散層の各セラミック粒子によるアンカー
効果により前記繊維強化プラスチック層間の接着力を向
上できる。
【００３１】また、前記セラミック粒子はポリマー粒子
に比べて機械的強度が高いために、前記繊維強化プラス
チック層の積層界面の剪断力を向上することができる。
なお、前記繊維強化プラスチック層の積層界面にセラミ
ック粒子が積層方向に重なって多層粒子分散して層を形
成した場合には、引張り力および圧縮力が繰り返し付与
されるとそれらセラミック粒子間での滑りにより剪断力
がかえって低下する虞がある。
に比べて機械的強度が高いために、前記繊維強化プラス
チック層の積層界面の剪断力を向上することができる。
なお、前記繊維強化プラスチック層の積層界面にセラミ
ック粒子が積層方向に重なって多層粒子分散して層を形
成した場合には、引張り力および圧縮力が繰り返し付与
されるとそれらセラミック粒子間での滑りにより剪断力
がかえって低下する虞がある。
【００３２】このような構造の繊維強化プラスチック複
合材料において、引張り力および圧縮力が繰り返し付与
されても、長期間に亘って複数の繊維強化プラスチック
層の界面での層間剥離を防いで、優れた耐疲労性を発現
できる。
合材料において、引張り力および圧縮力が繰り返し付与
されても、長期間に亘って複数の繊維強化プラスチック
層の界面での層間剥離を防いで、優れた耐疲労性を発現
できる。
【００３３】さらに、本発明に係る繊維強化プラスチッ
ク複合材料の特徴は、単一粒子分散層を構成するセラミ
ック粒子が高熱伝導性（例えば常温で０．０１ｃａｌ／
ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導率）を有することで、かかる
高熱伝導性のセラミック粒子を用いることによって、引
張り力および圧縮力が繰り返し付与されたときの機械的
な疲労とは別の熱劣化に起因する疲労を防止することが
できる。
ク複合材料の特徴は、単一粒子分散層を構成するセラミ
ック粒子が高熱伝導性（例えば常温で０．０１ｃａｌ／
ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導率）を有することで、かかる
高熱伝導性のセラミック粒子を用いることによって、引
張り力および圧縮力が繰り返し付与されたときの機械的
な疲労とは別の熱劣化に起因する疲労を防止することが
できる。
【００３４】すなわち、通常、繊維強化プラスチック複
合材料に引張り力および圧縮力が繰り返し付与すると、
内部発熱（特に積層界面での発熱）を生じ、その積層界
面が熱劣化する。積層界面の熱劣化は、剪断力等の低下
要因になる。
合材料に引張り力および圧縮力が繰り返し付与すると、
内部発熱（特に積層界面での発熱）を生じ、その積層界
面が熱劣化する。積層界面の熱劣化は、剪断力等の低下
要因になる。
【００３５】これに対し、本発明では前記引張り力およ
び圧縮力が繰り返し付与されたときに内部発熱（特に積
層界面の発熱）を生じた場合、その熱を高熱伝導性（例
えば常温で０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導
率）のセラミック粒子からなる単一粒子分散層を通して
積層界面の外周縁に放散することができるため、前記内
部発熱に伴う積層界面の熱劣化を緩和ないし防止でき、
その積層界面での剪断力の低下を防ぐことができる。そ
の結果、長期間に亘って複数の繊維強化プラスチック層
の界面での層間剥離を防止できる。
び圧縮力が繰り返し付与されたときに内部発熱（特に積
層界面の発熱）を生じた場合、その熱を高熱伝導性（例
えば常温で０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導
率）のセラミック粒子からなる単一粒子分散層を通して
積層界面の外周縁に放散することができるため、前記内
部発熱に伴う積層界面の熱劣化を緩和ないし防止でき、
その積層界面での剪断力の低下を防ぐことができる。そ
の結果、長期間に亘って複数の繊維強化プラスチック層
の界面での層間剥離を防止できる。
【００３６】したがって、複数の繊維強化プラスチック
層を積層するとともに、それらの層界面に高熱伝導性の
セラミック粒子を面内において単一粒子分散させた層と
して介在させることによって、前記単一粒子分散層によ
る前記各繊維強化プラスチック層の積層界面での接着力
の向上および剪断力の向上と、高熱伝導性のセラミック
粒子からなる単一粒子分散層の熱放散性による熱劣化に
伴う剪断力の低下の防止との相乗作用により層間剥離を
防止できるため、優れた耐疲労性を有する繊維強化プラ
スチック複合材料を実現できる。
層を積層するとともに、それらの層界面に高熱伝導性の
セラミック粒子を面内において単一粒子分散させた層と
して介在させることによって、前記単一粒子分散層によ
る前記各繊維強化プラスチック層の積層界面での接着力
の向上および剪断力の向上と、高熱伝導性のセラミック
粒子からなる単一粒子分散層の熱放散性による熱劣化に
伴う剪断力の低下の防止との相乗作用により層間剥離を
防止できるため、優れた耐疲労性を有する繊維強化プラ
スチック複合材料を実現できる。
【００３７】また、複数の繊維強化プラスチック層の積
層界面に単一粒子分散層をセラミック粒子の密度を異な
らせて介在させる、例えば単一粒子分散層をセラミック
粒子の密度が前記各積層界面の間で積層方向に段階的に
変化するように介在させることによって、使用形態、つ
まり引張り力および圧縮力が受ける形態に対応して層間
剥離を効果的に防止して耐疲労性を向上した繊維強化プ
ラスチック複合材料を実現することができる。
層界面に単一粒子分散層をセラミック粒子の密度を異な
らせて介在させる、例えば単一粒子分散層をセラミック
粒子の密度が前記各積層界面の間で積層方向に段階的に
変化するように介在させることによって、使用形態、つ
まり引張り力および圧縮力が受ける形態に対応して層間
剥離を効果的に防止して耐疲労性を向上した繊維強化プ
ラスチック複合材料を実現することができる。
【００３８】さらに、前記繊維強化プラスチックとして
は前記強化繊維が一方向に配列されたものを用い、積層
方向に隣接する繊維強化プラスチック層間においてそれ
ら繊維強化プラスチック層中の強化繊維の配列方向を異
ならせることによって、積層界面の面方向への引張り
力、圧縮力の繰り返しに対する機械的な強度をさらに向
上させた繊維強化プラスチック複合材料を実現できる。
は前記強化繊維が一方向に配列されたものを用い、積層
方向に隣接する繊維強化プラスチック層間においてそれ
ら繊維強化プラスチック層中の強化繊維の配列方向を異
ならせることによって、積層界面の面方向への引張り
力、圧縮力の繰り返しに対する機械的な強度をさらに向
上させた繊維強化プラスチック複合材料を実現できる。
【００３９】本発明の方法によれば、繊維強化プラスチ
ックからなるプリプレグの表面に高熱伝導性のセラミッ
ク粒子を厚さ方向に重なることなく散布することにより
前記セラミック粒子を面内において単一粒子分散させた
層を形成し、この単一粒子分散層を有するプリプレグを
複数用意し、これらを積層した後、加熱加圧することに
よって、前述したように単一粒子分散層による各繊維強
化プラスチック層の積層界面での接着力の向上および剪
断力の向上と高熱伝導性のセラミック粒子からなる単一
粒子分散層の熱放散性による熱劣化に伴う剪断力の低下
の防止との相乗作用により層間剥離が防止され、優れた
耐疲労性を有する繊維強化プラスチック複合材料を製造
することができる。
ックからなるプリプレグの表面に高熱伝導性のセラミッ
ク粒子を厚さ方向に重なることなく散布することにより
前記セラミック粒子を面内において単一粒子分散させた
層を形成し、この単一粒子分散層を有するプリプレグを
複数用意し、これらを積層した後、加熱加圧することに
よって、前述したように単一粒子分散層による各繊維強
化プラスチック層の積層界面での接着力の向上および剪
断力の向上と高熱伝導性のセラミック粒子からなる単一
粒子分散層の熱放散性による熱劣化に伴う剪断力の低下
の防止との相乗作用により層間剥離が防止され、優れた
耐疲労性を有する繊維強化プラスチック複合材料を製造
することができる。
【００４０】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００４１】（実施例１）まず、図２の（ａ）に示すよ
うにマトリックスとしてエポキシ樹脂、強化繊維として
カーボン繊維を組み合わせ、前記カーボン繊維が一方向
（図２（ａ）中の矢印方向を０°とする）に配列された
厚さ０．１１ｍｍのプリプレグ（東レ社製商品名；Ｔ８
００Ｈ／＃２５００）１１を８枚用意した。つづいて、
これらのプリプレグ１１の表面に図示しない平均粒径３
μｍの多数の六方晶窒化ホウ素［ｈ−ＢＮ］（常温での
熱伝導率；０．０８ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）粒子を前記
プリプレグ１１表面の１ｃｍ2当たりの重量が０．１８
４ｍｇになるようにそれぞれ散布した。このとき、前記
ｈ−ＢＮ粒子は前記プリプレグ１１表面に個々独立して
付着せず、大部分のｈ−ＢＮ粒子はそれらプリプレグ１
１表面中央部から外周縁に向けて互いに面方向に接触し
た状態で付着し、単一粒子分散層が形成された。
うにマトリックスとしてエポキシ樹脂、強化繊維として
カーボン繊維を組み合わせ、前記カーボン繊維が一方向
（図２（ａ）中の矢印方向を０°とする）に配列された
厚さ０．１１ｍｍのプリプレグ（東レ社製商品名；Ｔ８
００Ｈ／＃２５００）１１を８枚用意した。つづいて、
これらのプリプレグ１１の表面に図示しない平均粒径３
μｍの多数の六方晶窒化ホウ素［ｈ−ＢＮ］（常温での
熱伝導率；０．０８ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）粒子を前記
プリプレグ１１表面の１ｃｍ2当たりの重量が０．１８
４ｍｇになるようにそれぞれ散布した。このとき、前記
ｈ−ＢＮ粒子は前記プリプレグ１１表面に個々独立して
付着せず、大部分のｈ−ＢＮ粒子はそれらプリプレグ１
１表面中央部から外周縁に向けて互いに面方向に接触し
た状態で付着し、単一粒子分散層が形成された。
【００４２】次いで、図２の（ｂ）に示すように前記単
一粒子分散層（図示せず）が形成されたプリプレグ１１
1〜１１8をそれらのカーボン繊維の配列方向が０°、＋
４５°、−４５°、９０°、９０°、−４５°、＋４５
°、０°になるように重ね合わせた。つづいて、この積
層物をオートクレーブ内の加圧装置に設置し、図３に示
すようにオートクレーブ内の温度を２℃／分の昇温速度
で約５０分かけて１３０℃まで上昇させ、途中から前記
加圧装置による前記積層物に対して０．４ＭＰａの圧力
を加え、この温度および圧力を１８０分維持した後、オ
ートクレーブ内の温度を徐々に冷却して４００分後に約
４０℃とした。なお、前記積層物への加圧は冷却過程で
も続行して最終のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材
料の反り発生を防いだ。このような加熱加圧により図２
の（ｃ）および図４に示す厚さ０．９ｍｍのカーボン繊
維強化エポキシ樹脂複合材料１２を製造した。
一粒子分散層（図示せず）が形成されたプリプレグ１１
1〜１１8をそれらのカーボン繊維の配列方向が０°、＋
４５°、−４５°、９０°、９０°、−４５°、＋４５
°、０°になるように重ね合わせた。つづいて、この積
層物をオートクレーブ内の加圧装置に設置し、図３に示
すようにオートクレーブ内の温度を２℃／分の昇温速度
で約５０分かけて１３０℃まで上昇させ、途中から前記
加圧装置による前記積層物に対して０．４ＭＰａの圧力
を加え、この温度および圧力を１８０分維持した後、オ
ートクレーブ内の温度を徐々に冷却して４００分後に約
４０℃とした。なお、前記積層物への加圧は冷却過程で
も続行して最終のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材
料の反り発生を防いだ。このような加熱加圧により図２
の（ｃ）および図４に示す厚さ０．９ｍｍのカーボン繊
維強化エポキシ樹脂複合材料１２を製造した。
【００４３】得られたカーボン繊維強化エポキシ樹脂複
合材料１２は図４に示すように８枚のカーボン繊維強化
エポキシ樹脂層１３1〜１３8がそれらのカーボン繊維の
配列方向が０°、＋４５°、−４５°、９０°、９０
°、−４５°、＋４５°、０°になるように積層し、こ
れらカーボン繊維強化エポキシ樹脂層１３1〜１３8の積
層界面にｈ−ＢＮ粒子１４がその面内において単一粒子
分散させた層（単一粒子分散層）１５として介在した構
造を有していた。
合材料１２は図４に示すように８枚のカーボン繊維強化
エポキシ樹脂層１３1〜１３8がそれらのカーボン繊維の
配列方向が０°、＋４５°、−４５°、９０°、９０
°、−４５°、＋４５°、０°になるように積層し、こ
れらカーボン繊維強化エポキシ樹脂層１３1〜１３8の積
層界面にｈ−ＢＮ粒子１４がその面内において単一粒子
分散させた層（単一粒子分散層）１５として介在した構
造を有していた。
【００４４】（比較例１）単一粒子分散層が表面に形成
されていないカーボン繊維強化エポキシ樹脂からなる厚
さ０．１１ｍｍのプリプレグ（東レ社製商品名；Ｔ８０
０Ｈ／＃２５００）を８枚用意し、これらプリプレグを
実施例１と同様に積み重ね、加熱加圧することにより厚
さ０．９ｍｍのカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料
を製造した。
されていないカーボン繊維強化エポキシ樹脂からなる厚
さ０．１１ｍｍのプリプレグ（東レ社製商品名；Ｔ８０
０Ｈ／＃２５００）を８枚用意し、これらプリプレグを
実施例１と同様に積み重ね、加熱加圧することにより厚
さ０．９ｍｍのカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料
を製造した。
【００４５】（比較例２）カーボン繊維強化エポキシ樹
脂からなる厚さ０．１１ｍｍのプリプレグ（東レ社製商
品名；Ｔ８００Ｈ／＃２５００）の表面に平均粒径３μ
ｍのＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3［常温での熱伝
導率；０．００３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃］）粒子を散布
して実施例１と同様な形態の単一粒子分散層を形成した
後、この単一粒子分散層が形成されたプリプレグを８枚
用意し、これらプリプレグを実施例１と同様に積み重
ね、加熱加圧することにより厚さ０．９ｍｍのカーボン
繊維強化エポキシ樹脂複合材料を製造した。
脂からなる厚さ０．１１ｍｍのプリプレグ（東レ社製商
品名；Ｔ８００Ｈ／＃２５００）の表面に平均粒径３μ
ｍのＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3［常温での熱伝
導率；０．００３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃］）粒子を散布
して実施例１と同様な形態の単一粒子分散層を形成した
後、この単一粒子分散層が形成されたプリプレグを８枚
用意し、これらプリプレグを実施例１と同様に積み重
ね、加熱加圧することにより厚さ０．９ｍｍのカーボン
繊維強化エポキシ樹脂複合材料を製造した。
【００４６】得られた実施例１および比較例１，２のカ
ーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料について、次のよ
うな引張り疲労試験を行った。
ーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料について、次のよ
うな引張り疲労試験を行った。
【００４７】前記各カーボン繊維強化エポキシ樹脂複合
材料を裁断加工して図５の（ａ），（ｂ）に示す長さ１
３０ｍｍ，幅１０ｍｍ，厚さ０．９ｍｍの短冊片３１と
し、この短冊片３１の両面にガラス繊維強化エポキシ樹
脂からなる保護板３２をその短冊片３１の長さ４０ｍｍ
の中央付近が表裏で露出するように貼り付けることによ
り試験片３３を作製した。
材料を裁断加工して図５の（ａ），（ｂ）に示す長さ１
３０ｍｍ，幅１０ｍｍ，厚さ０．９ｍｍの短冊片３１と
し、この短冊片３１の両面にガラス繊維強化エポキシ樹
脂からなる保護板３２をその短冊片３１の長さ４０ｍｍ
の中央付近が表裏で露出するように貼り付けることによ
り試験片３３を作製した。
【００４８】電気油圧サーボ式疲労試験機（森エンジニ
アリング社製商品名；Ｌ７−２．５０−Ｓ）を用い、そ
の一対の把持部材で前記試験片３３両端の保護板３２を
挟持し、最小応力と最大応力の比、すなわち応力比が
０．１と一定で、荷重が一定の引張疲労試験条件にて、
疲労試験を実施した。繰返し速度（周波数）は、１０Ｈ
ｚで、正弦波で実施した。この試験により疲労繰り返し
数（疲労寿命）と最大繰り返し応力の関係を求めた。こ
の結果を図６に示す。
アリング社製商品名；Ｌ７−２．５０−Ｓ）を用い、そ
の一対の把持部材で前記試験片３３両端の保護板３２を
挟持し、最小応力と最大応力の比、すなわち応力比が
０．１と一定で、荷重が一定の引張疲労試験条件にて、
疲労試験を実施した。繰返し速度（周波数）は、１０Ｈ
ｚで、正弦波で実施した。この試験により疲労繰り返し
数（疲労寿命）と最大繰り返し応力の関係を求めた。こ
の結果を図６に示す。
【００４９】図６から明らかなように図４に示すカーボ
ン繊維強化エポキシ樹脂層１３1〜１３8の積層界面にｈ
−ＢＮ粒子１４がその面内において単一粒子分散させた
層（単一粒子分散層）１５として介在した構造を有する
実施例１のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料は、
単にカーボン繊維強化エポキシ樹脂層を積層した構造を
有する比較例１のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材
料に比べて疲労繰り返し数（疲労寿命）の増加に伴う最
大繰り返し応力の低下度合いが低く、優れた耐疲労性を
有することがわかる。
ン繊維強化エポキシ樹脂層１３1〜１３8の積層界面にｈ
−ＢＮ粒子１４がその面内において単一粒子分散させた
層（単一粒子分散層）１５として介在した構造を有する
実施例１のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料は、
単にカーボン繊維強化エポキシ樹脂層を積層した構造を
有する比較例１のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材
料に比べて疲労繰り返し数（疲労寿命）の増加に伴う最
大繰り返し応力の低下度合いが低く、優れた耐疲労性を
有することがわかる。
【００５０】一方、カーボン繊維強化エポキシ樹脂層の
積層界面にセラミックの一種であるＰＺＴ粒子が実施例
１と同様な形態の単一粒子分散層として介在した構造を
有する比較例２のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材
料は、単にカーボン繊維強化エポキシ樹脂層を積層した
構造を有する比較例１のカーボン繊維強化エポキシ樹脂
複合材料に比べて耐疲労性が低下することがわかる。こ
のことから、単一粒子分散層を構成する材料はセラミッ
ク粒子であれば全て高い耐疲労性を示すわけではなく、
高熱伝導性を有する特定のセラミック粒子により単一粒
子分散層を形成することにより初めて優れた耐疲労性を
発現できることがわかる。
積層界面にセラミックの一種であるＰＺＴ粒子が実施例
１と同様な形態の単一粒子分散層として介在した構造を
有する比較例２のカーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材
料は、単にカーボン繊維強化エポキシ樹脂層を積層した
構造を有する比較例１のカーボン繊維強化エポキシ樹脂
複合材料に比べて耐疲労性が低下することがわかる。こ
のことから、単一粒子分散層を構成する材料はセラミッ
ク粒子であれば全て高い耐疲労性を示すわけではなく、
高熱伝導性を有する特定のセラミック粒子により単一粒
子分散層を形成することにより初めて優れた耐疲労性を
発現できることがわかる。
【００５１】また、前記実施例１および比較例１の試験
片について前記電気油圧サーボ式疲労試験機（森エンジ
ニアリング社製商品名；Ｌ７−２．５０−Ｓ）を用い引
張り疲労試験を行っている間に、赤外線温度検出装置
（ＮＥＣ三栄株式会社製商品名；サーモトレーサーＴＨ
１１０４）を用いて図５に示す試験片３３の短冊片３１
外表面の温度推移を測定した。その結果を図７に示す。
片について前記電気油圧サーボ式疲労試験機（森エンジ
ニアリング社製商品名；Ｌ７−２．５０−Ｓ）を用い引
張り疲労試験を行っている間に、赤外線温度検出装置
（ＮＥＣ三栄株式会社製商品名；サーモトレーサーＴＨ
１１０４）を用いて図５に示す試験片３３の短冊片３１
外表面の温度推移を測定した。その結果を図７に示す。
【００５２】図７から明らかなように実施例１の試験片
は、比較例１の試験片に比べて外表面の温度が１０℃前
後高くなることがわかる。このことは、実施例１のカー
ボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料は図４に示すカーボ
ン繊維強化エポキシ樹脂層１３1〜１３8の積層界面に高
熱伝導性のｈ−ＢＮ粒子１４がその面内において単一粒
子分散させた層（単一粒子分散層）１５として介在させ
ているため、引張り疲労試験時における試験片の内部発
熱を前記単一粒子分散層１５により外部に良好に放散し
たことを証明するもので、結果として複合材料の内部を
冷却する効果を発現できる。
は、比較例１の試験片に比べて外表面の温度が１０℃前
後高くなることがわかる。このことは、実施例１のカー
ボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料は図４に示すカーボ
ン繊維強化エポキシ樹脂層１３1〜１３8の積層界面に高
熱伝導性のｈ−ＢＮ粒子１４がその面内において単一粒
子分散させた層（単一粒子分散層）１５として介在させ
ているため、引張り疲労試験時における試験片の内部発
熱を前記単一粒子分散層１５により外部に良好に放散し
たことを証明するもので、結果として複合材料の内部を
冷却する効果を発現できる。
【００５３】なお、前記実施例１では繊維強化プラスチ
ック樹脂としてカーボン繊維強化エポキシ樹脂、高熱伝
導性のセラミック粒子としてｈ−ＢＮ粒子を例にして説
明したが、カーボン繊維強化フェノール樹脂のような他
の繊維強化プラスチック樹脂、ＡｌＮ、ｃＢＮの粒子の
ような他の高熱伝導性のセラミック粒子を用いても実施
例１と同等またはそれ以上の優れた耐疲労性を有する繊
維強化プラスチック複合材料を得ることができる。
ック樹脂としてカーボン繊維強化エポキシ樹脂、高熱伝
導性のセラミック粒子としてｈ−ＢＮ粒子を例にして説
明したが、カーボン繊維強化フェノール樹脂のような他
の繊維強化プラスチック樹脂、ＡｌＮ、ｃＢＮの粒子の
ような他の高熱伝導性のセラミック粒子を用いても実施
例１と同等またはそれ以上の優れた耐疲労性を有する繊
維強化プラスチック複合材料を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、引
張り力および圧縮力が繰り返し加わった時の内部発熱に
伴う積層界面の熱劣化を防ぎ、層間剥離を効果的に防止
して耐疲労性を向上した航空機の翼のような各種構造材
に有用な繊維強化プラスチック複合材料およびその製造
方法を提供することができる。
張り力および圧縮力が繰り返し加わった時の内部発熱に
伴う積層界面の熱劣化を防ぎ、層間剥離を効果的に防止
して耐疲労性を向上した航空機の翼のような各種構造材
に有用な繊維強化プラスチック複合材料およびその製造
方法を提供することができる。
【図１】本発明に係る繊維強化プラスチック複合材料を
示す部分切欠斜視図。
示す部分切欠斜視図。
【図２】本発明の実施例１におけるカーボン繊維強化エ
ポキシ樹脂複合材料を製造する工程を示す図。
ポキシ樹脂複合材料を製造する工程を示す図。
【図３】本発明の実施例１におけるカーボン繊維強化エ
ポキシ樹脂複合材料を製造する際のオートクレーブでの
加熱加圧条件を示すグラフ。
ポキシ樹脂複合材料を製造する際のオートクレーブでの
加熱加圧条件を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例１により製造されたカーボン繊
維強化エポキシ樹脂複合材料を示す部分切欠斜視図。
維強化エポキシ樹脂複合材料を示す部分切欠斜視図。
【図５】本発明の実施例１および比較例１，２を評価す
るための試験片を示す図。
るための試験片を示す図。
【図６】本発明の実施例１および比較例１，２の試験片
を用いて引張り疲労試験を行った結果を示すグラフ。
を用いて引張り疲労試験を行った結果を示すグラフ。
【図７】本発明の実施例１および比較例１の試験片を用
いて引張り疲労試験を行った時のそれら試験片外表面の
温度変化を示すグラフ。
いて引張り疲労試験を行った時のそれら試験片外表面の
温度変化を示すグラフ。
１…繊維強化プラスチック層、
２…セラミック粒子、
３，１５…単一粒子分散層、
１１，１１1〜１１8…プリプレグ、
１２…カーボン繊維強化エポキシ樹脂複合材料、
１３1〜１３8…カーボン繊維強化エポキシ樹脂層、
１４…ｈ−ＢＮ粒子、
３１…短冊片、
３３…試験片。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｋ 105:08
Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｌ 9:00
Ｆターム(参考） 4F100 AA14A AA14B AA14C AA16A
AA16C AD00A AD00B AD00C
AD04A AD04B AD04C AD06A
AD06B AD06C AD08A AD08C
AD11A AD11C AG00A AG00C
AK01A AK01B AK47A AK47C
AK53 BA03 BA04 BA05 BA06
BA08 BA10A BA10C BA22
DE01A DE01B DE01C DG01A
DG01C DH01A DH01C EH762
EJ172 EJ422 GB31 JA13A
JA13B JA13C JB13A JB13B
JB16A JB16B JJ01A JJ01B
JJ01C JJ03 JK01 YY00A
YY00B YY00C
4F204 AA36 AA39 AD04 AD05 AD07
AD16 AD35 AG03 AH31 FA01
FB01 FF05 FG03 FN11 FN15
Claims (13)
- 【請求項１】 複数の繊維強化プラスチック層を積層す
るとともに、それらの積層界面に高熱伝導性のセラミッ
ク粒子を面内において単一粒子分散させた層として介在
したことを特徴とする繊維強化プラスチック複合材料。 - 【請求項２】 前記繊維強化プラスチックは、熱硬化性
樹脂または熱可塑性樹脂をガラス繊維、炭素繊維、アラ
ミッド繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少なくと
も１つの強化繊維で強化したものであることを特徴とす
る請求項１記載の繊維強化プラスチック複合材料。 - 【請求項３】 前記繊維強化プラスチックは、熱硬化性
樹脂または熱可塑性樹脂を一方向に配列されたガラス繊
維、炭素繊維、アラミッド繊維および炭化ケイ素繊維か
ら選ばれる少なくとも１つの強化繊維で強化したもので
あることを特徴とする請求項１記載の繊維強化プラスチ
ック複合材料。 - 【請求項４】 前記繊維強化プラスチックは、熱硬化性
樹脂または熱可塑性樹脂をガラス繊維、炭素繊維、アラ
ミッド繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少なくと
も１つの強化繊維で強化され、さらに高熱伝導性のセラ
ミック粒子が分散して含有するものであることを特徴と
する請求項１記載の繊維強化プラスチック複合材料。 - 【請求項５】 前記高熱伝導性のセラミックは、常温で
０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の熱伝導率を有する
ことを特徴とする請求項１記載の繊維強化プラスチック
複合材料。 - 【請求項６】 前記高熱伝導性のセラミックは、窒化ホ
ウ素であることを特徴とする請求項５記載の繊維強化プ
ラスチック複合材料。 - 【請求項７】 前記高熱伝導性のセラミックは、窒化ア
ルミニウムであることを特徴とする請求項５記載の繊維
強化プラスチック複合材料。 - 【請求項８】 前記各単一粒子分散層は、前記セラミッ
ク粒子の密度が前記積層界面間で異なるように形成され
ていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載
の繊維強化プラスチック複合材料。 - 【請求項９】 前記各単一粒子分散層は、前記セラミッ
ク粒子の密度が前記繊維強化プラスチックの積層方向に
段階的に変化するように形成されていることを特徴とす
る請求項１ないし７いずれか記載の繊維強化プラスチッ
ク複合材料。 - 【請求項１０】 繊維強化プラスチックからなるプリプ
レグの表面に高熱伝導性のセラミック粒子を厚さ方向に
重なることなく散布することにより前記セラミック粒子
を面内において単一粒子分散させた層を形成する工程
と、 前記単一粒子分散層を有するプリプレグを複数用意し、
これらを積層した後、加熱加圧する工程とを含むことを
特徴とする繊維強化プラスチック複合材料の製造方法。 - 【請求項１１】 前記プリプレグの表面に前記セラミッ
ク粒子を散布する際、複数のプリプレグ間で前記セラミ
ック粒子が異なる密度で単一粒子分散された層を形成す
ることを特徴とする請求項１０記載の繊維強化プラスチ
ック複合材料の製造方法。 - 【請求項１２】 前記セラミック粒子が異なる密度の単
一粒子分散層を有する複数のプリプレグを積層する際、
前記単一粒子分散層のセラミック粒子の密度が前記プリ
プレグの積層方向に段階的に変化するように積層するこ
とを特徴とする請求項１１記載の繊維強化プラスチック
複合材料の製造方法。 - 【請求項１３】 前記プリプレグを構成する前記繊維強
化プラスチックとして、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹
脂を一方向に配列されたガラス繊維、炭素繊維、アラミ
ッド繊維および炭化ケイ素繊維から選ばれる少なくとも
１つの強化繊維で強化されたものを用い、前記単一粒子
分散層を有する複数の前記プリプレグを積層する際、隣
接する前記プリプレグ間でその繊維強化プラスチック中
の前記強化繊維の配列方向を異ならせることを特徴とす
る請求項１０ないし１２いずれか記載の繊維強化プラス
チック複合材料の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001335447A JP3877996B2 (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 繊維強化プラスチック複合材料およびその製造方法 |
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