JPH0439490B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、先進複合材料として、強度、弾性
率、さらにはこれらを比重で除した、比強度、比
弾性率の大なることを要求される構造体に用いら
れる複合材料に関する。さらに詳しくは、強化繊
維の方向以外の強度、特に、非繊維軸引張強度、
層間強度、層間靱性の他、耐衝撃性、疲労特性等
に対して顕著に改良のなされた複合材料に関す
る。

［従来の技術］ 繊維強化複合材料は、強化繊維とマトリツクス
樹脂を必須の構成要素とする不均一材料であり、
このため繊維軸方向の物性とそれ以外の方向の物
性に大きな差が存在する。たとえば、落錘衝撃に
対する抵抗性は層間剥離強度によつて支配される
ため強化繊維の強度を向上させても抜本的な改良
に結びつかないことが知られている。このため、
繊維軸方向以外の物性を改良することを目的とし
て、マトリツクス樹脂の靱性を改良することの他
に、種々の方法による改良が提案されている。

USP3472730（1969年）では、繊維強化シー
トの片面あるいは両面にエラストマー性物質に
より改質した熱硬化性樹脂からなる独立外層フ
イルム（Separete Exterior Film）を配する
ことにより耐層間剥離力の改善がなされること
が開示されている。

特開昭51−58484（特公昭58−31296）では、
繊維強化エポキシ樹脂プリプレグの表面にポリ
エーテルスルホンフイルムを存在させること
で、成形性および曲げ強度の改善がなされると
が開示されている。

特開昭54−3879，特開昭56−115216，特開昭
60−44334では、繊維強化シートの層間に短繊
維チツプ、チヨツプドストランド、ミルドフア
イバーを配し、層間強度の向上がなされること
が開示されている。

特開昭60−63229では、繊維強化プリプレグ
の層間にエラストマーで改質したエポキシ樹脂
フイルムを配して層間強度の改善がなされるこ
とが開示されている。

USP4539253（1985年）（対応特開昭60−
231738）では、繊維強化プリプレグの層間に軽
量繊維を基材とする、不織布、織布、マツト、
キヤリアーにエラストマーで改質したエポキシ
樹脂を含浸させたフイルムを配して層間強度の
改善がなされることが開示されている。

USP4604319（1986年）（対応特開昭60−
231738）では、繊維強化プリプレグの層間に熱
可塑性樹脂フイルムを配して層間強度の改善が
なされることが開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ これらの手法は、その効果が不十分であるばか
りでなく、それぞれに欠点を有している。エラス
トマー改質熱硬化性樹脂を含む独立外層フイルム
を用いた場合には、エラストマーの含量が多くな
ると耐熱性が低下し、エラストマーの含量が少な
いと層間強度の改善硬化は、非常に少ない。

また、熱可塑性樹脂フイルムを用いた場合には
耐熱性の良好な熱可塑性樹脂フイルムを用いるこ
とにより耐熱性と層間強度の改善効果の両立がな
されるが熱硬化性樹脂の利点である粘着性が失わ
れる。また、耐溶剤性が良くないという熱可塑性
樹脂の一般的欠点が複合材料に反映してしまう。

また、短繊維チヨツプ、チヨツプドストランド
ミルドフアイバーを用いることは、層間を厚くす
るため、コンポジツト全体としての強度低下を招
く。

本発明者らは上記欠点のない繊維方向以外の物
性、特に耐衝撃性の優れた繊維強化複合材料につ
いて鋭意研究を行つた結果、新たな構成要素
［Ｃ］が複合材料の層間に構成要素［Ｂ］または
構成要素［Ａ］と大きな接触面積を有しながら分
離した相として形成された時に、これらの欠点を
克服して、かつ、予想をはるかに上回る、繊維軸
方向以外の物性が大幅に改良された複合材料とな
ることを見出し、本発明の完成に致つた。

［問題点を解決するための手段］ 本願発明は前記特許請求の範囲の欄に記載のと
おり次のごとくである。

すなわち、次の構成要素［Ａ］，［Ｂ］，［Ｃ］を
必須とする積層複合材料であつて、構成要素
［Ｃ］の90％以上の量が「層間領域」に局在化し、
かつ「層間領域」における、構成要素［Ｃ］の
「境界長さ係数」が2.5以上であることを特徴とす
る複合材料。

［Ａ］：長繊維からなる強化繊維 ［Ｂ］：マトリツクス樹脂 ［Ｃ］：［Ｂ］と相溶することなく分離した樹
脂 （長繊維からなる強化繊維の説明） 本発明の構成要素［Ａ］は長繊維からなる強化
繊維である。本発明に用いる強化繊維は、一般に
高性能強化繊維として用いられる耐熱性および引
張強度の良好な繊維である。たとえば、その強化
繊維には、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、
炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維があ
げらる。このうち比強度、比弾性率が良好で軽量
化に大きな寄与が認められる炭素繊維や黒鉛繊維
が本発明には最も良好である。炭素繊維や黒鉛繊
維は用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維や黒鉛
繊維を用いることが可能であるが、引張強度
450kgf／mm²、引張伸度1.6％以上の高強度高伸度
炭素繊維が最も適している。また、本発明には長
繊維状の強化繊維を用いるが、その長さは５cm以
上であるとが好ましい。それより短い場合、強化
繊維の強度を複合材料として十分に発現させると
が困難となる。また、炭素繊維や黒鉛繊維は他の
強化繊維を混合して用いてもかまわない。また、
強化繊維はその形状や配列を限定されず、たとえ
ば、単一方向、ランダム方向、シート状、マツト
状、繊維状、組み紐状であつても使用可能であ
る。また、特に、比強度、非弾性率が高いことを
要求される用途には強化繊維が単一方向に引き揃
えられた配列が最も適しているが、取り扱いの容
易なクロス（織物）状の配列も本発明には適して
いる。

（マトリツクス樹脂の説明） 本発明の構成要素［Ｂ］はマトリツクス樹脂で
ある。

本発明に用いるマトリツクス樹脂には熱硬化性
樹脂および熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を混合し
た樹脂が挙げられる。

本発明に用いる熱硬化性樹脂は、熱または光や
電子線などの外部からのエネルギーにより硬化し
て、少なくとも部分的に三次元硬化物を形成する
樹脂であれば特に限定されない。好ましい熱硬化
性樹脂としては、エポキシ樹脂があげられ、一般
に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いられる。

本発明に適したエポキシ樹脂としては特に、ア
ミン類、フエノール類、炭素炭素二重結合を有す
る化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好まし
い。また、これらのエポキシ樹脂は単独で用いて
もよいし、適宜配合して用いてもよい。

エポキシ樹脂はエポキシ硬化剤と組合せて、好
ましく用いられる。エポキシ硬化剤はエポキシ基
と反応しうる活性基を有する化合物であればこれ
を用いることができる。好ましくは、アミノ基、
酸無水物基、アジド基を有する化合物が適してい
る。

本発明に、マトリツクス樹脂として、上記の熱
硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合して用いること
も好適である。本発明に好適な熱可塑性樹脂は、
主鎖に炭素炭素結合、アミド結合、イミド結合、
エステル結合、エーテル結合、カーボネート結
合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結
合、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニ
ル結合から選ばれる結合を有する熱可塑性樹脂で
ある。

これらの熱可塑性樹脂は、市販のポリマーを用
いても良く、また、市販のポリマーより分子量の
低い、いわゆるオリゴマーを用いても良い。オリ
ゴマーとしては、熱硬化性樹脂と反応しうる官能
基を末端または分子鎖中に有するオリゴマーを用
いることも好ましい。

また、エポキシ樹脂に微粉末状シリカなどの無
機質微粒子やエラストマーなどを少量混合するこ
とも可能である。

本発明においては、マトリツクス樹脂としてさ
らに、マレイミド樹脂、アセチレン末端を有する
樹脂、ナジツク酸末端を有する樹脂、シアン酸エ
ステル末端を有する樹脂、ビニル末端を有する樹
脂、アリル末端を有する樹脂が好ましく用いられ
る。これらは、適宜、エポキシ樹脂や、他の樹脂
と混合しても良い。また、反応性希釈剤を用いた
り、熱可塑性樹脂やエラストマーなどの改質剤を
混合して用いてもかまわない。

マレイミド樹脂は、末端にマレイミド基を平均
２個以上含む化合物である。シアン酸エステル末
端を有する樹脂は、ビスフエノールＡに代表され
る多価フエノールのシアン酸エステル化合物が好
適である。シアン酸エステル樹脂は、特にビスマ
レイミド樹脂と組合わせることによりプリプレグ
に適した樹脂とすることができ、三菱ガス化学
（株）製BTレジンが市販されており本発明に適
している。これらは一般にエポキシ樹脂より、耐
熱性と耐水性が良好である半面、靱性や耐衝撃性
が劣るため用途に応じて選択して用いられる。本
発明においてエポキシ樹脂の代わりにこれらの他
の熱硬化性樹脂を用いても、本発明の効果は同様
である。また、ビニル末端を有する樹脂およびア
リル末端を有する樹脂は、市販の汎用樹脂が用い
られるが耐熱性が前者の樹脂群より劣るので、主
として希釈剤として用いられる。

（構成要素［Ｂ］と分離した相を形成した樹脂の
説明） 構成要素［Ｃ］の素材 構成要素［Ｃ］は、［Ｂ］と相溶することなく
分離した樹脂である。ここで、［Ｂ］と相溶する
ことなく分離したとは、複合材料を製造する工程
で熱、圧力を受けた後においてもマトリツクス樹
脂である構成要素［Ｂ］と［Ｃ］とが相溶しない
で独立した１つの相を形成していることを意味す
る。また、［Ｃ］の形状は粒子であれば、球状、
円筒形状（短繊維状）、立方体状、直方体状、不
定形状のいずれでもよく、また、これらが複数接
合した形状でもよい。通常は、熱可塑性樹脂と、
熱硬化性樹脂のいずれかまたは、その両者を素材
とする樹脂であることが好ましい。

構成要素［Ｃ］として使用できる熱硬化性樹脂
とは、熱または光や電子線などの外部からのエネ
ルギーにより硬化して、少なくとも部分的に三次
元架橋体を形成する樹脂すべてをさす。

構成要素［Ｃ］として熱可塑性樹脂を用いるこ
とも本発明にとつて好適である。本発明にとつて
好適な熱可塑性樹脂は、主鎖に、炭素炭素結合、
アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテ
ル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素
結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダ
ゾール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を
有する熱可塑性樹脂であるが、分子内に部分的架
橋構造を有するものでもさしつかえない。特に、
ポリアミド、ポリカーボナート、ポリアセター
ル、ポリフエニレンオキシド、ポリフエニレンス
ルフイド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミ
ド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ
エーテルエーテルケトン、ポリアラミド、ポリベ
ンズイミダゾールは耐衝撃性に優れるので本発明
に使用する構成要素［Ｃ］の素材として適してい
る。この中でもポリアミドの靱性は特に優れてお
り非晶質透明ナイロンに属するものを使用するこ
とにより耐熱性をも兼ね備えることができる。

構成要素［Ｃ］として、熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂の混合物を用いることも好適である。その
際の好適な熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂は上述と
同一である。例えばフエノール樹脂とナイロン樹
脂との混合物とすればナイロン樹脂の靱性を維持
したままナイロン樹脂の吸水率を低下させてTg
を上げるため耐熱耐水性に優れた構成要素［Ｃ］
成分とすることができる。

構成要素［Ｃ］の分布 構成要素［Ｃ］の分布については、複合材料の
層間に偏つて存在し、かつ構成要素［Ｂ］との接
触面積が大きいことが耐衝撃性の優れた複合材料
であるため重要である。

構成要素［Ｃ］が均一分布する場合ではマトリ
ツクス樹脂に対する構成要素［Ｃ］の含有率の分
だけの改質効果のみが期待されるにすぎないが、
複合材料の層間に偏つて存在し、しかもマトリツ
クス樹脂や強化繊維との接触面積を広く確保でき
る場合は単なる加成性に基づく予想をはるかに越
え、特に耐衝撃性の向上に関しては、全く予期し
得ないほどの著しい効果が見出されたのである。
さらには、構成要素［Ｃ］と他構成要素との接触
面積の大きいことが意外にも疲労特性の向上にも
効果を発揮したのである。

これを満たす条件として以下の（）および
（）があげられる。

（） まず、構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］
からなる層が複数枚積層された複合材料中で、
層と層の間に挟まれた「層間領域」に構成要素
［Ｃ］の全量の90％以上が局在化していること
が必要である。

本発明において「層間領域」とは、第７図に
示すように、構成要素［Ａ］および構成要素
［Ｂ］からなる層とその上下の層の接する部分
に形成されている領域であり、各層の平均厚み
をｔとすると、層と層とが接する面から厚さ方
向へ上下へ0.15tずつ入つた0.3tの厚みをもつ領
域をいう。

（） 本発明において、構成要素［Ｃ］が周り
と接する界面の長さを「境界長さ」という。ま
た、第８図に示すように、「境界長さ係数」α
とは、層長手方向の適当な長さに「層間領
域」を層方向に対して垂直に切取つたと仮定し
たとき、この閉領域内Ｘにおける境界Ｂの長さ
の総計Ｓを層長手方向の長さで除した値Ｓ／
をいう。そしてこの「境界長さ係数」αが
2.5以上であることが必要である。

ところで、前記の条件をはずれ、層間領域をこ
えて、層の内部深くに構成要素［Ｃ］が多量に存
在する場合、複合材料の耐衝撃性は大きく低下す
る。一方、構成要素［Ｃ］の90％以上が、層の表
面から層の厚さの10％の範囲内に局在化する場合
は、より顕著な効果が現れるのでさらに好ましい
といえる。

また、境界長さ係数が2.5未満である場合は複
合材料の耐衝撃性および疲労特性は十分に上がら
ない。境界長さ係数が2.5以上では耐衝撃性、疲
労特性ともに優れ、さらに3.0以上では疲労特性
の向上が大きいため、より適しているといえる。
より好ましくは境界長さ係数が3.5以上の場合で
ある。

なお、これらの条件を満たす部分は複合材料の
断面中で少なくとも一箇所存在すればよいが、好
ましくは全体の30％以上、より好ましくは全体の
50％以上の部分でこの条件を満たしていることが
好適である。

「層間領域」に存在する構成要素［Ｃ］の割合
および「境界長さ係数」の評価方法の詳細 複合材料中の構成要素［Ｃ］の分布状態の評価
は、次のようにして行う。

まず、複合材料を積層面に垂直に切断し、その
断面を70倍以上に拡大して200mm×200mm以上の写
真を作製する。なお写真は、層の面方向と写真の
一辺とが平行になるように撮る。

この断面写真を用い、まず平均的な層の厚みを
求める。層の平均厚みは写真上で、少なくとも５
層以上の積層部分の厚みを、任意に選んだ５箇所
で測定し、その値を該積層数で除して求める。

次に、同じ複合材料の断面を500倍以上に拡大
して200mm×200mm以上の写真を作製する。この写
真を用い、一つの層間に着目し、その層間部分の
ほぼ中心に線を引く。

次いで、先に求めた層の平均厚みの30％を間隔
とする２本の線、および層の平均厚みの50％を間
隔とする２本の線をその中心線に対して対称に引
く。写真中の層の平均厚みの30％を間隔とする２
本の線に囲まれた部分が層間領域である。

次に、層間領域の中の、構成要素［Ｃ］の面積
および層の平均厚みの50％を間隔とする２本の線
に囲まれた部分における構成要素［Ｃ］の面積を
定量し、その比をとることにより層間領域に存在
する構成要素［Ｃ］の割合が算出される。構成要
素［Ｃ］の面積の定量は断面写真から所定の領域
に存在する構成要素［Ｃ］部分を全て切り取り、
その重量を秤ることにより行う。

境界長さ係数の評価は前記と同じ、複合材料の
断面を500倍以上に拡大した200mm×200mm以上の
写真を用いて次のようにして行う。まず、前記と
同様の方法で一つの層間に着目し、層間領域を示
す線を引く。次にこの写真上に１mm方眼のトレー
シングペーパーを重ねて置き、層間領域内に存在
する構成要素［Ｃ］と構成要素［Ｂ］または構成
要素［Ａ］との境界線の通過するます目（１mm四
方）を全て塗りつぶす。塗りつぶされたます目の
総数をもつて、構成要素［Ｃ］と構成要素［Ｂ］
または構成要素［Ａ］との境界長さの総計とす
る。これを写真上の層方向の長さ（mm）で割つた
値を境界長さ係数とする。

構成要素［Ｃ］と構成要素［Ｂ］との見分けが
つきにくい時は、一方を選択的に染色して観察す
る。顕微鏡は光学顕微鏡でも観察可能であるが、
染色剤によつては走査型電子顕微鏡のほうが観察
に適している場合もある。

［作用］ 構成要素［Ｃ］がマトリツクス樹脂と、大きな
接着面積を持ちつつ層間領域へ局在化すること
は、繊維強化複合材料が衝撃をはじめとする歪を
うけたときに発生する内部応力を緩和せしめ応力
下での破壊を遅らせたり脆性的な破壊モードから
靱性の高い破壊モードへ変える作用をもたらす。
構成要素［Ｃ］のこのような作用は主として構成
要素［Ｃ］成分そのものの許容歪の大きいこと
や、マトリツクス樹脂との接着性及び、マトリツ
クス樹脂中における分布様式のもとづくマトリツ
クス樹脂との接着界面の長さによるものと考えら
れる。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明す
る。

［実施例 １］ 以下の構成よりなる一方向プリプレグを製造し
た。プリプレグの製造は、まずあらかじめ下記の
ＡとＢからなる樹脂の重量分率21％のプリプレグ
を作成し、この両面にＣとＢのブレンド樹脂を離
型紙上に薄く塗布した樹脂フイルムを貼りつける
ことにより行なつた。なお下記のＣの重量部は上
記の二段階の工程を経て最終的に得られたプリプ
レグ樹脂中に含まれる微粒子の量である。

Ａ 強化繊維−炭素繊維T800（東レ（株）製） Ｂ マトリツクス樹脂−以下の組成を有する樹脂
組成物 １ テトラグリシジルジアミノジフエニルメタ
ン （住友化学工業（株）製、ELM434）
……70重量部 ２ ビスフエノールＡ型エポキシ樹脂 （油化シエルエポキシ（株）製、エピコー
ト828） ……10重量部 ３ ビスフエノールＦ型エポキシ樹脂 （大日本インキ工業（株）製、エピクロン
830） ……20重量部 ４ ４，4′ジアミノジフエニルスルホン （住友化学工業（株）製、スミキユアＳ）
……45.2重量部 Ｃ 非晶質透明ナイロン （デイミナツトノベル社製トロガミド−
Ｔ）を凍結粉砕して得た平均粒径22μの微粒子
……15重量部 プリプレグ中の樹脂の重量分率は30％であつ
た。単位面積あたりの樹脂量は69ｇ／m²、単位面
積あたりの炭素繊維量は149ｇ／m²であつた。

つぎに、このプリプレグを32枚疑似等法的に積
層し、通常のオートクレーブによる成形を180℃
で２時間、ｋｇｆ／cm²の圧力下で行つた。

成形品の断面を研磨し、非晶質透明ナイロン部
分を四酸化オスミウムで選択的に染色し、走査型
電子顕微鏡で断面観察を行つた。非晶質透明ナイ
ロンは、マトリツクス樹脂と分離した層を形成し
ていた。

層の平均厚みの評価を、70倍および200倍に拡
大した写真それぞれ５枚づつ用いて行ないその平
均をとつたところ、156μであつた。使用した断
面写真の例を第１図（70倍）および第２図（200
倍）に示した。非晶質透明ナイロンはやや明るく
写つており、マトリツクス樹脂とコントラストが
ついている。次に1000倍に拡大した任意の箇所の
断面写真５枚を用いて層間領域内に存在する非晶
質透明ナイロンの割合を評価したところ97％であ
り（層間領域の幅は46.8μ）非晶質透明ナイロン
は層間に局在化していた。また、同じ断面写真を
用いて境界長さ係数を求めたところ、3.2であり
大きな接触面積を有していた。使用した断面写真
の例を第３図ａ（1000倍）に第３図ａから境界長
さ係数を求めるために、構成要素［Ｃ］と構成要
素［Ａ］または構成要素［Ｂ］との境界線が通過
するます目（１mm四方）を塗りつぶした方眼紙を
第３図ｂに示した。

疑似等方硬化板を縦150mm、横100mmに切削し
て、中心に1500インチ・ポンド／インチの落錘衝
撃を与えたのち、超音波探傷機により損傷面積を
測定したところ1.2平方インチであつた。ついで、
ASTM Ｄ−695に従い衝撃後の圧縮強度を測定
すると30.3Kg／mm²であつた。

つぎに、疲労特性をEDS（板端剥離強度）試験
モードで繰り返し荷重（引張）をかけて評価し
た。その結果、15Kg／mm²の応力によつては10⁶回
の繰り返し荷重によつても剥離は生じなかつた。

［実施例 ２］ 以下の構成よりなる一方向プリプレグを実施例
１と同様の方法で製造した。

Ａ 強化繊維−炭素繊維T800（東レ（株）製） Ｂ マトリツクス樹脂−以下の組成を有する樹脂
組成物 １ テトラグリシジルジアミノジフエニルメタ
ン （住友化学工業（株）製、ELM434）
……60重量部 ２ ビスフエノールＡ型エポキシ樹脂 （油化シエルエポキシ（株）製、エピコー
ト828 ……20重量部 ３ 三官能アミノフエノール型エポキシ樹脂 （住友化学工業（株）製、ELM100）
……20重量部 ４ ４，4′ジアミノジフエニルスルホン （住友化学工業（株）製、スミキユアＳ
……47.3重量部 ５ ポリエーテルスルホン5003P （三井
東圧（株）製） ……16重量部 Ｃ ナイロン６粒子 （東レ（株）製SP1000、平均粒径8μm）
……14重量部 プリプレグ中の樹脂の重量分率は32％であつ
た。単位面積あたりの樹脂量は71ｇ／m²、単位面
積あたりの炭素繊維量は148ｇ／m²であつた。

このプリプレグを実施例１と同様の方法で成形
し、走査型電子顕微鏡で断面観察を行つた。ナイ
ロン６の染色には燐タングステン酸を用いた。ナ
イロン６は、明るく写つており、マトリツクス樹
脂と分離した層を形成していた。

実施例１と同様の方法で層の平均厚みを評価し
たところ159μであり、層間領域内に存在するナ
イロン６の割合と境界長さ係数はそれぞれ98％と
3.18および2.82であつた。

評価に使用した断面写真の例を第４図（70倍）、
第５図（200倍）および第６図ａに第６図ａから
境界長さ係数を求めるために、構成要素［Ｃ］と
構成要素［Ａ］または構成要素［Ｂ］との境界線
が通過するます目（１mm四方）を塗りつぶした方
眼紙を第６図ｂに示した。

疑似等方硬化板を縦150mm、横100mmに切削し
て、中心に1500インチ・ポンド／インチの落錘衝
撃を与えたのち、超音波探傷機により損傷面積を
測定したところ0.7平方インチであつた。ついで、
ASTM Ｄ−695に従い衝撃後の圧縮強度を測定
すると36.2Kg／mm²であつた。

つぎに、疲労特性をEDS（板端剥離強度）試験
モードで繰り返し荷重（引張）をかけて評価し
た。その結果、15Kg／mm²の応力によつては10⁶回
の繰り返し荷重によつても剥離は生じなかつた。

［比較例］ 実施例１の構成から非晶質透明ナイロンを除い
たプリプレグを作製し、これと、別途作製した非
晶質透明ナイロン（デイミナツトノベル社製トロ
ガミド−Ｔ）の厚さ15μのフイルムとを交互に積
層し同様の方法で成形した。その他は実施例１と
同様の手順を繰り返した。

走査型電子顕微鏡で断面観察を行つたところ非
晶質透明ナイロンは、マトリツクス樹脂と分離し
た層を形成していた。

層間領域内に存在する非晶質透明ナイロンの割
合を評価したところ100％であり非晶質透明ナイ
ロンは層間に局在化していた。しかし、境界長さ
係数は、2.2であり、非晶質透明ナイロンとマト
リツクス樹脂または炭素繊維との接触面積はかな
り小さかつた。

疑似等方硬化板を縦150mm、横100mmに切削し
て、中心に1500インチ・ポンド／インチの落錘衝
撃を与えたのち、超音波探傷機により損傷面積を
測定したところ1.6平方インチであつた。ついで、
ASTM Ｄ−695に従い衝撃後の圧縮強度を測定
すると27.0Kg／mm²であり、実施例１に比べて劣つ
ていた。

また、EDSモードでの疲労特性では、15Kg／
mm²の応力を２×10⁵回の繰り返しかけると板端剥
離が生じた。

［発明の効果］ 本発明の構成要素［Ｃ］が大きな接触面積を有
しながら層間に局在化する複合材料は、高い圧
縮、引張りおよび曲げ強さ並びに衝撃損傷に耐え
る能力をあらわし、従来の繊維強化複合材料より
も大きな靱性、耐せん断衝撃製、衝撃損傷耐性お
よび耐亀裂成長性を有する。また本発明の複合材
料は上記特性のみならず一方向強化材における
90°引張り破断伸度ならびに強度の向上、さらに
は耐クリープ性に関しても著しい効果をもたら
す。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図ａは実施例１で得
られた複合材料中の繊維の形状を示す、走査型電
子顕微鏡写真であり、それぞれ70倍、200倍、
1000倍に拡大したものである。第３図ｂは第３図
ａから境界長さ係数を求めるための方眼紙であ
る。第４図、第５図、第６図ａは実施例２で得ら
れた複合材料中の繊維の形状を示す走査型電子顕
微鏡写真であり、それぞれ70倍、200倍、1000倍
に拡大したものである。第６図ｂは第６図ａから
境界長さ係数を求めるための方眼紙である。第７
図は層間領域を説明するためのモデル図であり、
第８図は境界長さ係数を求めるプロセスを説明す
るためのモデル図である。 図中、［Ｃ］……構成要素［Ｃ］、……長手方
向長さ、Ｂ……境界、Ｘ……着目した層間領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次の構成要素［Ａ］，［Ｂ］，［Ｃ］を必須とす
   る積層複合材料であつて、構成要素［Ｃ］の90％
   以上の量が「層間領域」に局在化し、かつ「層間
   領域」における、構成要素［Ｃ］の「境界長さ係
   数」が2.5以上であることを特徴とする複合材料。 ［Ａ］：長繊維からなる強化繊維 ［Ｂ］：マトリツクス樹脂 ［Ｃ］：［Ｂ］と相溶することなく分離した樹
   脂