JPH09507443A - 熱伝導性の非金属ハニカム及びプロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱伝導性の非金属ハニカム構造（２０、３０、４０）、並びに、そのようなハニカム構造を製造するための新規な共コルゲーションプロセスが提供される。非金属ハニカム構造（２０、３０、４０）の熱伝導率は、ハニカムを形成するために使用される波形の積層体シートの中に、熱伝導性の単方向性繊維（３、３８、５２）を含めることにより、増大する。熱伝導性の繊維（３、３８、５２）は、単方向繊維のプリプレグとして、積層体シートの中で一体化され、上記単方向繊維のプリプレグは、破断される繊維の数を極力少なくすると共に、ハニカム構造（２０、３０、４０）を通る方向性の熱コンダクタンスを調節することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 熱伝導性の非金属ハニカム及びプロセス 発明の背景 発明の分野 本発明は、一般的に、高い熱伝導率が必要とされる状況において使用される非 金属ハニカム構造の製造に関する。より詳細に言えば、本発明は、非金属複合材 料から熱伝導性のハニカム構造を製造するための新規且つ改善されたコルゲーシ ョンプロセス、及び、その製品に関する。関連技術の説明 ハニカム形状の材料は、対応する重量の増大を生ずることなく、構造体の相対 的な剛性及び強度を増大させるために、長い間使用されてきた。特に、ハニカム 構造は、密度が高く強度の大きい仕上げ材を有するサンドイッチ構造におけるコ ア材料として採用されてきた。そのような構造は、通常の材料設計の極めて高い 剛性／重量比を与える。従って、そのような軽量構造は、軍用及び商用の航空機 、自動車ボディ、エンジン要素、レクレーション機器、船舶、サポート構造及び 貨物コンテナに広く使用されている。 ハニカムコア材料は、多数のセルが形成されるように取り付けられた複数の薄 いシートから成る製品である。種々の目的のために、種々のハニカム形態が採用 されてきたが、大部分のハニカム構造は、全体的に最善の特性をもたらす傾向の ある、六角形のセルの組み合わされた列から構成されている。ハニカムコアの特 性は、セルの形態と共に、セル密度及び製造材料によって、主として決定される 。セル密度が高いと、部品の機械的な性質が良好になるが、重量が増大するとい う問題がある。しかしながら、重量の制約、及び、他の問題は、適宜な材料を選 択することにより、軽減することができる。 望ましい性質を有する構造材料を検討したところ、ハニカム構造用の非金属複 合材料が広く開発された。その理由は、非金属複合材料は、金属ハニカム構造に 比較して、軽量であり、且つ、耐食性を有するからである。複合材料は、ガラス 、 セラミック、又はポリマーの如き、２又はそれ以上の異なる物質が組み合わされ た材料であって、個々の組成とは異なる構造的又は機能的な特性を有する材料が 製造される。上記組成すなわち成分は、それぞれの特性を維持しており、顕微鏡 スケールで識別しうる。一般的には、一方の成分は、補強材と分類され、他方の 成分は、マトリックスと分類される。補強材は、一般的に、複合材料に強度又は 剛性を与え、一方、マトリックスは、補強材を互いに結合して、負荷の分布に貢 献する。 一般的に、複合材料においては、ポリマーの２つの主要な分類が採用され、熱 硬化性ポリマー、及び、熱可塑性ポリマーとして分類することができる。これら ２つのポリマーの分類の間の基本的な差異は、架橋の程度、及び、高い温度に対 する応答性である。熱硬化性樹脂すなわち熱硬化性ポリマーは、広い範囲で架橋 され、加熱されたり、あるいは、選択された触媒又は硬化剤と反応した時に、非 可逆的な変化を行う。重要な熱硬化性マトリックス材料の例は、ポリエステル樹 脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、及び、フェノール樹脂である。これとは対 照的に、熱可塑性材料は、一般的に、架橋されておらず、加熱されると軟化する 。熱可塑性材料は、熱に暴露された後に、の中の融解温度よりも低い温度まで冷 却されると、その元の状態に戻る。一般的な熱可塑性材料は、ポリオレフィン、 ビニル、ポリアミド、アクリル、ポリカーボネート、及び、ポリスルフォンを含 む。 熱可塑性樹脂は、ガス産物又は過剰の熱の放出を生ずる化学反応を生じない点 において、幾つかの熱硬化性樹脂に比較して、利点を有している。また、熱可塑 性樹脂は、一般的に、熱硬化性樹脂よりも、延性及び靱性が高い。構造体を加熱 し、成形し、冷却するために必要とされる時間だけによって、処理が限定される 。これとは対照的に、熱硬化性樹脂は、触媒、熱、放射線、及び／又は、圧力の 存在下で、非可逆的な化学反応すなわち硬化を行う。熱硬化性樹脂は、一旦硬化 すると、未硬化の状態に戻ることができず、流動性を失う。しかしながら、熱硬 化性樹脂は、熱可塑性樹脂に比較して、良好な耐化学性（耐薬品性）、接着性、 及び、優れた電気的性質を示す傾向がある。従来、熱硬化性樹脂は、そのハンド リング及び処理が比較的容易であり、また、その単価が低いので、複合体用の基 本的なマトリックスであったが、新規な物質が開発されたので、熱可塑性のマト リッ クスが、多くの用途において一般的になりつつある。例えば、幾つかの高性能熱 可塑性樹脂は、今や、温度特性において、大部分の一般的な熱硬化性樹脂に等し い。 同様に、補強材料の機械的な性質の進歩により、ハニカム製造における複合材 料の使用が増大している。補強材のタイプ及び形態の選択は、その構造体の設計 要件に従って変化する。望ましい補強材としての一般的な条件は、高強度、高張 力、軽量、低コスト、製造の容易性、及び、環境的な耐久性を含む。そのような 性質の一部又は全部を有し、補強材を製造するに有用な一般的な材料は、ガラス 、ポリマー、セラミック、及び、グラファイトであり、これら各々の材料は、多 くの異なる形態にすることができる。補強材の広く使用されている形態は、連続 的な繊維又はフィラメント、切断された繊維、マット、織物、粒子、又は、リボ ンを含む。種々の形態の補強材が種々の用途に使用されているが、先端複合材料 の開発には、繊維が最も広く使用されており、その理由は、繊維は、単位重量当 たり極めて高い強度及び張力を与えるからである。また、繊維は、構造体の所望 の性質に応じて、織った状態、切断した状態、あるいは、マットとして使用する ことができる。 いずれにしても、ハニカム構造は、一般的に、採用される材料の性質、及び、 望まれるセルの形態に応じて、膨張プロセス、又は、コルゲーションプロセスを 用いて製造される。膨張プロセスにおいては、所望の補強材料のシートが、所望 の形状に切断され、接着剤のストリップ（条線）が塗布される。接着剤は、切断 の前に、シート材料の上に実際にプリントされることが極めて多い。切断された 材料は、次に、複数の層に積み重ねられ、選択された接着点で接合される。通常 は、交互のシートが、膨張時に適正な形状を与えるように配列された、接着剤塗 布位置を有している。接合されたスタックは次に、所望の形態に切断され、機械 的に膨張される。非金属ハニカムにおいては、膨張されたスタックは、熱可塑性 マトリックス又は熱硬化性マトリックスで含浸され、その形態を維持するように 硬化されることが多い。 非金属ハニカムを製造するためのコルゲーションプロセスは、予備含浸された シート状の補強材料（プリプレグ）を用いることが多い。プリプレグは、繊維、 織物又は紙の補強材を熱可塑性又は熱硬化性のマトリックスで含浸させることに より、得られる。この方法の１つの例においては、単プライ又は多プライのプリ プレグ材料が、組み合わされたコルゲーションローラに通されて、波形シートを 形成する。真空成形、又は、圧力成形の如き他の方法を用いて、そのような構造 体を形成することもできる。次に、波形シートを積み重ねて整合して、ハニカム 列を形成し、適宜な点において互いに硬化又は他の方法で接合して、ハニカムパ ネルを形成する。 コルゲーション技術を用いてハニカム構造を製造することは、当業界では周知 である。例えば、米国特許第５,０３０,３０５号（取り下げられた）は、補強さ れた熱可塑性のハニカム構造を製造する方法を記載している。繊維補強材は、真 空、成形、又は、ローラ法を用いてコルゲーションされた（波形にされた）、織 られた又は織られていないウエブの形態とすることができる。熱可塑性樹脂は、 ウエブを融解コーティングするか、あるいは、予成形された熱可塑性樹脂フィル ムをウエブに積層することによって、非織物ウエブの中に混合されたステープル 繊維の形態で導入することができる。そのようにして形成されたシートを積み重 ね、選択された点を加熱して、所望のハニカム構造を製造する。 熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の複合材料から形成されたハニカム構造は、そ の製造の容易性、及び、固有の物理的性質の点において、特に魅力的である。例 えば、ガラス繊維のハニカム材料は、その電気的な特性が優れているので、ラド ーム（レーダードーム）及びアンテナの窓のためのコアとして、４０年以上にわ たって使用されてきた。同様に、非金属ハニカム構造は、軽量及び高張力である ことに加えて、良好な熱絶縁材料として作用することが多く、この機能の故に産 業的に頻繁に使用されている。特に、炭素−炭素材料、及び、炭素−フェノール 材料が、熱保護システムのために開発されている。そのような材料の１つの重要 な用途は、大気の摩擦により大きな空気力学的な熱負荷を受ける、航空機の前縁 面である。空気のデッドスペースを有する絶縁性のハニカム構造を用いると、航 空機の内部環境に悪影響を与えることなく、熱を徐々に消散させることができる 。 非金属ハニカムの熱絶縁性は、多くの場合において望ましいが、高い熱伝導率 を有する高強度で軽量の材料を設けることが効果的である場合がある。例えば、 航空機のジェットエンジンは、許容できるレベルの構造的な温度負荷を維持する ために、エンジン構造を通る高度の熱伝達を必要とする。従って、燃焼室から外 側ナセルまでのエンジン構造は、熱伝導性のヒートシンクとして機能し、同時に 、極めて強固で軽量でなければならない。 アルミニウムから形成された従来技術のハニカム構造は、必要とされる強度、 並びに、コアの流路からファンのバイパス流路までの必要な熱伝達、あるいは、 ナセル及び／又は逆スラスト構造における必要な熱伝達を許容するに十分な熱伝 導率を有していることが証明されている。しかしながら、アルミニウムは、腐食 、熱膨張、及び、関連する応力の問題を生じる。そのような問題を解消するため に、航空機のジェットエンジンにおけるアルミニウムのハニカム構造の可能性の ある代替物として、ガラス繊維で強化された種々の複合材料のハニカム構造、及 び、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維で強化された複合材料が提案さ れてきた。しかしながら、そのような非金属ハニカム構造は、一般的に、熱伝導 率が小さいので、適したものではない。 非金属ハニカム構造における熱伝導率が低いというそのような問題に対する１ つの解決策が、本件出願と同時に係属されている米国特許出願Ｎo.０７／８５３ ,９５７に開示されており、該米国特許出願は、本明細書に参考として含まれて いる。上記米国特許出願は、高度の熱伝導率を示す、強固で軽量の非金属ハニカ ム構造を提案している。そのような新規なハニカム構造は、高熱伝導性のピッチ 系炭素繊維を非金属の複合補強材の中に織り込んで、所望のレベルの熱伝導率を 与えることができるという、驚くべき発見に基づいている。伝導性の炭素繊維は 、種々の性質を有する広い範囲の補強織物材料と一体化することができるので、 熱伝導性のハニカム構造を設計して、所望の機械的性質を示すように製造するこ とができる。 より詳細に言えば、熱伝導性のハニカムの壁部は、高熱伝導率を有する多数の 非金属繊維と組み合わされる、低熱伝導率を有する多数の非金属繊維を含んでい る。織り込まれた両方の繊維は、樹脂マトリックスの中に含浸され、次に、通常 の製造技術を用いてハニカム構造を製造するために使用される。上記米国特許出 願は、更に、熱伝導性の繊維を、ハニカム構造の長手方向の軸線に対して、角度 をなして、又は、平行にあるいは直交して、配向した状態で含めることができる ことを特に開示している。この発明の好ましい実施例においては、ピッチ系の炭 素繊維は、長さ軸線に対して角度をなして配列されており、これにより、熱伝導 性の構造に機械的な強度を付加している。その結果生ずる構造は、強固であり且 つ軽量であり、驚くべき程に高い熱伝導率を示す。 そのような構造の熱伝達特性は、従来技術を大幅に改善するが、構造的な考慮 及び製造技術が、ハニカム構造の熱特性に影響を与える。例えば、極めて大きな 切断特性を有するハニカム構造を得るためには、熱伝導性の繊維は、コルゲーシ ョンプロセスを実行する前に、４５°のバイアスで配向することが好ましい。こ れは、熱伝達の経路長さを増大させ、従って、ハニカム構造の絶縁能力を増大さ せるので望ましくない。また、脆い熱伝導性の繊維を補強材に織り込むプロセス は、繊維の破断を生じさせ、これにより、その結果生ずる材料の構造的及び熱的 な完全性の間の妥協をもたらす。上記経路長さの増大と同様に、繊維の不連続性 は、ハニカム構造の熱容量を増大させ、これに対応して、熱伝達能力が減少する 。また、織り込まれた熱伝導性の補強繊維の製造は、製造工程の数を増大するこ とにより、ハニカム構造の製造を複雑にすると共に、単位コストを増大させるの で、望ましくない。 従って、本発明の目的は、比較的高い熱伝導率を示す、強固で軽量の非金属ハ ニカム構造を提供することである。 本発明の別の目的は、強固で軽量な熱伝導性の非金属ハニカム構造を製造する ための、効率的で費用対効果が優れたプロセスすなわち方法を提供することであ る。 本発明の更に別の目的は、熱伝導性のハニカム構造を形成するための従来技術 に伴う上述の問題を解消することである。 本発明の更に別の目的は、熱エネルギの伝達が必要とされる、例えば、航空機 のエンジン構造の如き用途に使用される、熱伝導性の非金属ハニカム構造を提供 することである。 発明の概要 一般的に言えば、本発明は、熱伝導性の非金属複合材料のハニカム構造を製造 するために使用することのできる共コルゲーションプロセスによって、上述の目 的を達成する。本発明のハニカム構造は、熱伝導性の単方向性繊維、及び、高強 度補強材料を含む複数の多プライ壁部から構成される。その結果生ずるハニカム 構造は、高度の熱伝導率を示すことに加えて、強固であり且つ軽量である。また 、本発明のハニカム構造は、耐久性、設計の柔軟性、及び、耐食性を含む、非金 属複合材料の総ての利点を備えている。補強材料の中に直接織り込まれた場合に 、比較的脆い熱伝導性の繊維の中のかなりの割合が破断する傾向を有する、従来 技術の試みとは異なり、本発明は、補強材料とは別の所望の構造の中に熱伝導性 の繊維を含める。これにより、ほんの少量の破断したストランドが、ハニカム壁 の中に一体化され、従って、完成された構造の熱伝達能力を大幅に改善する。更 に、本ハニカム構造は、通常の補強材料を製造することを必要とせず、従って、 従来技術の構造に比較して、コスト及び労力という意味において、より効率的な 製造が可能となる。 本発明によれば、熱伝導性の非金属複合材料のハニカム構造が提供され、この ハニカム構造においては、高い熱伝導率を示す単方向繊維と、比較的低い熱伝導 率を有する強困難補強材料とが組み合わされている。本発明は、また、熱伝導性 ハニカム構造を効率的に製造するための、新規な製造方法を提供する。この製造 方法は、通常の製造技術を用いて、少なくとも２つの予備含浸された材料（プリ プレグ）の層を共コルゲーションして、波形シートを形成する工程を備える。共 コルゲーションされた一方の層は、高い熱伝導率を有する単方向繊維を含むプリ プレグであり、一方、他方の層は、補強材料を含むプリプレグである。上記プリ プレグ層すなわちプライは、完成されたハニカム構造に適正な熱的及び機械的な 特性を与えるように、コルゲーション装置の中で配向される。次に、そのような 複数の熱伝導性の波形シートを整合させ、通常の硬化技術又は接合技術を用いて 、接合し、これにより、所望のハニカム構造を形成する。 本発明の他の目的、特徴、及び、利点は、以下の詳細な説明、及び、その代表 的な好ましい実施例を検討することにより、当業者には明らかとなろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の代表的な好ましい共コルゲーションプロセス、及び、その結 果生ずる熱伝導性のコルゲートシート（波形シート）を示しており、該コルゲー トシートにおいては、熱伝導性の単方向性繊維が、形成されたシートの幅に対し て平行な方向に配向されている。 図２は、本発明の教示に従って製造された、完成された熱伝導性ハニカム構造 の詳細図であって、このハニカム構造においては、熱伝導性の単方向性繊維が、 該ハニカム構造の厚みに対して平行な方向に配向されている。 図３は、本発明に従って形成された、代表的な好ましいハニカム構造の斜視図 であって、該ハニカム構造においては、熱伝導性の単方向性繊維が、当該ハニカ ム構造の厚みに対して平行な方向に配向されていて、そのような構造を通る熱伝 導率を増大させている。 図４は、本発明の教示に従う代表的な第２の好ましい実施例の斜視図であって 、この実施例においては、熱伝導性の単方向性繊維が、ハニカム構造の厚みに対 して直交する方向に配向されていて、該構造に沿う熱伝導率を増大させている。 図５は、図１に示すように製造されたハニカム壁の一部の断面図であって、補 強布に対する熱伝導性の単方向性繊維の位置を示している。 図６は、本発明の教示に従って製造されたハニカム壁の一部の断面図であって 、採用された熱伝導性の単方向性繊維に対する２つの別個の補強布プライの位置 を示している。 代表的な実施例の詳細な説明 本発明は、高熱伝導性の非金属ハニカム構造を提供し、該ハニカム構造におい ては、相互に接続された複数の壁部が、相互に接続された複数のハニカムセルを 形成しており、そのようなハニカムセルは、上記壁部を横断する方向に伸長する 長さ方向と、上記壁部に対して平行に伸長する厚み方向とを有している。そのよ うなハニカム壁は、積層体を備えており、該積層体は、複数の熱伝導性の単方向 性繊維から成る少なくとも１つのプライと組み合わされる、非金属補強材料から 成る少なくとも１つのプライを有している。上記ハニカム壁の積層体は、単純に 、上記補強材料から成る１つのプライと、上記熱伝導性の単方向性繊維から成る １つのプライとを備えることができるが、上記２つの材料の各々を複数含むマル チプライ構造を用いて、所望の特性を与えることもできる。製造した後に、ハニ カ ム壁の積層体の個々のプライは、含浸マトリックス材料の接着性によって、互い に接合される。 上述のように、本発明の熱伝導性の非金属ハニカム構造は、特別に製造される 熱伝導性の織物補強材を必要としない、新規な共コルゲーションプロセスを用い て、容易に製造することができる。より詳細に言えば、熱伝導性の繊維は、マト リックスの含浸及びコルゲーションの前に、布補強材の中に編み込まれるのでは なく、別個のプリプレグの中で単方向に配向される。従って、本発明の製造プロ セスすなわち製造方法は、熱伝導性の単方向性繊維のプリプレグを、所望の剪断 特性を有する補強プリプレグと共に、共コルゲーションする工程を含む。テープ の形態とすることのできる単方向繊維のプリプレグ、及び、補強材のプリプレグ の、コルゲーションを行う前の配向は、重要ではなく、完成されたハニカム構造 に最適な熱的及び機械的な性質が与えられるように、調節することができる。同 様に、共コルゲーションされたシートを製造するために使用される方法は、重要 ではなく、幾つかの通常の共コルゲーションプロセスの中の１つを含むことがで きる。例えば、単方向繊維のプリプレグ及び布補強材のプリプレグから成る形成 された複合体を一体化して、真空成形技術、固定金型処理、又は、ローラ金型処 理を用いて共コルゲーションすることができる。波形のマルチプライシートを製 造した後に、当業界では周知の技術を用いて、そのような複数のシートの整合及 び取り付けを行って、所望の熱伝導率を有するハニカム構造を製造する。次に、 熱伝導性のハニカム構造を、トリミング、成形、又は他の方法で成形して、完成 部品を製造することができる。 所望の特性に応じて、種々のタイプの材料を本発明の個々の成分に用いること ができる。例えば、本発明に使用することのできる繊維強化プリプレグとしては 、バイアス型及び非バイアス型の布プリプレグ、編んだ及び縫った布プリプレグ 、並びに、「パワーコーティングされた（power coated）」プリプレグが挙げら れる。プリプレグを製造するために使用される補強材料は、織物、布、粒子、マ ット又はウィスカーの形態とすることができる。また、含浸される補強材すなわ ち含浸補強材は、ガラス、アラミド、炭素、グラファイト、ホウ素、及び、炭化 ケイ素を含む、必要とされる切断特性を示す適宜な材料から誘導することができ る。 本発明は、樹脂含浸されたポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維から形 成されるハニカム構造の熱伝導率を増大させるのに、特に適している。また、当 業者は、種々の補強材及び形態を組み合わせて、その結果生ずるハニカム構造の 特性を任意に調節することができることを理解することができよう。 一般的に、上述の補強繊維は、比較的低い熱伝導率を有している。例えば、Ｐ ＡＮ、ガラス及びセラミックの繊維の熱伝導率は、一般的には、１００ワット／ ｍ°Ｋ程度かあるいはそれ以下である。そのような範囲の熱伝導率を有する非金 属繊維は、通常、当業者には比較的良好な絶縁材料と考えられている。また、一 般的には上述のような繊維が含浸されて複合構造を形成している樹脂マトリック スも、低い熱伝達特性を有する傾向があり、従って、通常のハニカム構造は一般 に、比較的低い範囲内に入る全体的な熱伝導率を有している。 通常の従来技術の補強材と同様に、商業的に入手可能な大部分の熱可塑性樹脂 及び熱硬化性樹脂は、本発明に適合することができ、単方向繊維プリプレグ及び 補強されたプリプレグすなわち補強プリプレグを形成するために使用することが できる。例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウ レタン樹脂等の如き、熱硬化性樹脂は総て、本明細書に記載する共コルゲーショ ンプロセスに適合し、従って、本発明の範囲内にある。更に、不良環境で使用さ れる本発明の実施例は、硬化されたマトリックス中で熱的及び酸化的な安定性を 示す、熱硬化性樹脂を用いることができる。そのような特性を有する代表的な材 料としては、ビスマレイン酸イミド樹脂（bismaleimides）、マレイン酸イミド 樹脂（maleimide）−エポキシ混合物、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリキノ キサリン、ポリフェニールキノキサリン、及び、ポリベンズイミダゾール樹脂が 挙げられる。本発明の他の実施例は、製造コスト及び製造の容易性の如き別の利 点を有する熱硬化性マトリックス材料を用いることができる。同様に、熱可塑性 樹脂を用いて、共コルゲーションされたアセンブリを形成する前に、単方向繊維 のプリプレグ及び補強プリプレグを形成することができる。本発明に使用するに 適した代表的な熱可塑性材料としては、ポリエーテルイミド樹脂、アクリル樹脂 、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリウレタン樹脂、 ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。また、単方向繊維のプリプレグのマトリ ッ クスとして、補強プリプレグに使用されたものと同じ樹脂を用いる必要はないこ とは、重要である。いずれにしても、マトリックス材料は、完成されたハニカム 構造の所望の物理的な特性、製造上の考慮事項、及び、コストの制約を含む多く のファクタに基づいて、最終的に決定される。 本発明によれば、上述の低熱伝導性のハニカム構造は、単方向繊維のプリプレ グの形態の高熱伝導性の繊維を共コルゲーションすることにより、高熱伝導性の ハニカム構造に転化される。そのような単方向繊維のプリプレグは、テープの形 態であるのが好ましい。多くの材料を用いて熱伝導性の繊維を製造することがで き、そのような熱伝導性の繊維は、次に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂の中に 単方向に埋め込まれて、所望のプリプレグを形成する。コストに関する考慮事項 、及び、製造上の問題から、本発明に使用される特に好ましい熱伝導性の繊維は 、ピッチ系の炭素繊維である。しかしながら、炭素繊維のプリプレグに加えて、 熱伝導性のホウ素、ガラス、石英又はサファイアの繊維を含む、単方向繊維のプ リプレグも、本発明に適する。 そのような熱伝導性の繊維は総て、非熱伝導性の補強材よりも、実質的に高い 伝熱特性を有している。例えば、商業的に入手可能なピッチ系の炭素繊維は、高 い熱伝導率を有しており、その値は一般的に、２００ワット／ｍ°Ｋ乃至約１, ２００ワット／ｍ°Ｋである。そのような繊維は、ＡＭＯＣＯによってＴＨＯＲ ＮＥＬ カーボンファイバの商品名で製造されているものを含む。一般的に、個 々のピッチ系の炭素繊維は、約１０μｍ程度の直径を有しており、望ましい伝熱 量に応じて、１インチ（２.５４ｃｍ）当たり数個の繊維から１インチ（２.５４ ｃｍ）当たり数百個の繊維の範囲で、単方向性プリプレグの中に含めることがで きる。Ｐ１２０として特定されるピッチ系の繊維が好ましく、また、Ｐ７５繊維 も許容できる。本発明に使用することのできる他の高張力高熱伝導性のピッチ系 繊維は、Ｋ１１００、Ｋ９５０、Ｋ６５０等として特定されるものを含む。単方 向性のテープの形態であるのが好ましいピッチ系炭素繊維を、約１重量％から約 ９０重量％の範囲の量でハニカム構造の中に含めて、本発明のハニカム構造に高 い熱伝導率を与えることができる。 種々の材料を用いることに加えて、本発明の範囲内で、繊維の相対的な配向を 変えることもできる。より詳細に言えば、完成されたハニカム構造に所望の伝熱 性及び機械的な性質を与えるように、共コルゲーションの前に、補強プリプレグ 及び単方向繊維のプリプレグを配向させることができる。同様に、いずれかのタ イプのプリプレグ材料から成る数枚のプライを用いて、共コルゲーションされた アセンブリを形成する場合には、そのようなプライは、繊維が互いに平行に伸長 するように、あるいは、片寄るようにして、２以上の構造軸線に沿って、強度を 高めるか又は伝熱性を調整することができる。勿論、熱伝導性の層の数、又は、 補強層の数を単に変えることにより、そのような特性を変更することも可能であ る。同様に、熱伝導性のハニカム構造の性質は、種々の補強材、マトリックス材 料、又は、熱伝導性の繊維の種々の組み合わせによって、容易に調節することが できる。 例えば、高熱伝導性の繊維を、ハニカム構造の厚みに対して実質的に直交する ように配向して、ハニカムを横断する方向の熱伝達を効率的にすることができる 。反対に、熱伝導性の繊維を、ハニカムの厚み方向に対して実質的に平行に伸長 するように配向し、これにより、その方向（すなわち、ハニカムのセル壁に対し て実質的に平行な方向）における伝熱性すなわち熱コンダクタンスを与えること ができる。また、完成部品の所望の熱的性質に応じて、繊維を中間の角度に沿っ て整合させることもできることは、当業者には理解されよう。より詳細に言えば 、高熱伝導性の繊維を、ハニカム構造の厚みに対して角度をなして伸長するよう に配向し、これにより、平行な方向及び横断する方向の両方の方向において、伝 熱性を調整することに加えて、構造強度を増大させることができる。 本発明の特に有用な実施例においては、単一の平織物の補強プリプレグが、そ の繊維が完成されたハニカムの厚みに対して約４５°の角度で伸長するように、 配向される。同時に、共コルゲーションを行う前に、熱伝導性の単方向繊維を有 するプリプレグテープから成る単一の層を、繊維が完成部品の厚みに対して平行 に伸長するように、配置する。熱伝導性の繊維のそのような配向は、そのような 構造を通る熱伝達を非常に効率的にし、一方、補強繊維の中の繊維の角度が、ハ ニカムの重量に関する剪断強度を極めて大きくする。より詳細に言えば、上記構 造は、１つのハニカム面から他のハニカム面までの経路長さが極めて短く、従っ て、構造体を横断する熱消散が極めて大きくなるように配向された、高熱伝導性 の繊維を有するハニカムウエブを提供する。 次に、図面を参照すると、図１は、本発明の教示に従って熱伝導性の波形積層 シートを形成するためのローラダイを示している。熱伝導性の単方向性プリプレ グテープが、織物補強プリプレグのロール４と共に、ロール２に設けられている 。熱伝導性の単方向性繊維３が、上記テープの長さに対して直交するように配向 されている。熱伝導性の繊維を織物補強材の中に直接編み込むのとは異なり、単 方向性のテープを用いることにより、熱伝導性の繊維の破断しない状態が製造プ ロセス全体を通じてほぼ維持される。上述のように、織物補強プリプレグは、熱 可塑性又は熱硬化性の材料と、多数の織物補強材の適宜な１つとを含むことがで きる。織物で補強されたプリプレグ６のシートは、当業界で周知のローラ（図示 せず）又は他の技術を用いて、ロール４から引き出されて、熱伝導性の単方向性 テープ８のシートに接触されて、複合されたシートを形成する。熱伝導性の単方 向性繊維は、複合されたシートの長さに対して直交する方向に配向されたままで ある。 補強されたプリプレグ材料、及び、熱伝導性の単方向性テープから成る複合さ れたシートは、次に、一対のコルゲーションローラ１０の間に通される。これら コルゲーションローラは、かみ合う歯１２を有しており、これらの歯は、圧力を 与えて、所望のパターンを示す波形積層シートを形成する。プリプレグに熱可塑 性材料を用いる場合には、ローラ１０は、複合されたシートを成形しながら、樹 脂を軟化させるように、加熱することができる。熱可塑性樹脂又は熱硬化性材料 のいずれを用いる場合でも、コルゲーションローラ１０によって与えられる圧力 は、熱伝導性の単方向性プリプレグテープ８が補強されたプリプレグ６にしっか りと取り付けられるようにする。図示の例においては、波形シート１８は、交互 に繰り返される谷部１４及び山部１６から成る実質的に正弦波状のパターンを示 している。コルゲーションローラ１０を出ると、波形シート１８は、その寸法を 計って所望の寸法に切断することができる。 上述のように、多数の波形積層シート１８が取り付けられて、図２に示す波形 パネル２０を形成する。より詳細に言えば、波形積層シート１８は、下方の層の 山部１６がその直ぐ上のシートの谷部１４に接触した状態で、積み重ねられる。 次に、谷部及び山部を接着剤によって互いに接合する（熱可塑性樹脂のプリプレ グを用いる場合には、融解接合により接合する）。同様に、熱硬化性樹脂を用い る場合には、上記接合は、形成されたシートを接触させた状態で完全に硬化させ ることにより、行うことができる。 ハニカム構造の基本的なセル形状としては、六角形、過膨張、おび、フレック スコアが挙げられる。六角形は、最も一般的なタイプであり、従って、本発明の 特徴を示すために使用される基本的な形態である。しかしながら、ハニカム構造 を円筒形の形状又は複雑な曲線に形成する場合には、過膨張及びフレックスコア の如き他の形態が使用される。本発明の共コルゲーションプロセスを用いて、「 補強コア」又は「チューブコア」の如き更に別のハニカムの形態も製造すること ができる。従って、本明細書に開示する共コルゲーションプロセスを用いて製造 することのできるどのようなハニカムセル構造も、本発明の範囲内に入るものと 考えられる。 図２は、代表的な波形パネル２０を示しており、この波形パネルは、積層シー ト１８の波状部によって形成される壁部２４を有する、複数の六角形のハニカム セル２２を備えている。このハニカム構造２０は、ハニカムセル２２を横断する 方向に伸長する長さ方向（図２にＬで示されている）を有している。このハニカ ム構造は、また、ハニカムセル２２に対して平行に伸長する厚み方向（図２にＴ で示されている）を有している。この例においては、図２のセル２２は、六角形 であって、６つのセル壁２４によって形成されている。しかしながら、そのよう なセルの形状は、所望の物理的性質を有する適宜なセル構造を製造するように変 更することのできる波形パターンによって決定されることは、当業者には理解さ れよう。 図２は、また、ハニカムセル２２のセル壁２４の中に含まれる、熱伝導性の単 方向性繊維３を示している。本発明によれば、複数の熱伝導性の繊維が、樹脂マ トリックスの中に実質的に含浸されていて、厚み方向Ｔに伸長している。ハニカ ム構造の厚みに対して実質的に平行な熱伝導性の繊維３の配向すなわち向きは、 Ｔ軸線に沿ってハニカム構造を通る熱伝導性を増大させている。 図３は、本発明の教示に従って製造されたハニカム構造３０の代表的な好まし い実施例の極く一部を示している。図３においては、ハニカム構造３０は、２つ の完全なハニカムセル３２、３４と、その構造を示すために切断された幾つかの セルの一部とを含んでいる。周知のように、ハニカム構造は、一般的に、そのよ うな相互に接続されたハニカムセルを数百個又は数千個備えている。図示の便宜 上、２つの完全なセルだけを示しているが、一般的にハニカム構造を形成する相 互に接続されたハニカムセルの残りが図示されていないことを理解する必要があ る。 図３においては、ハニカムセル３２、３４は、相互に接続された複数のセル壁 ３６から形成されている。そのような相互に接続されたセル壁は、本発明の教示 に従って、補強された非金属プリプレグと、熱伝導性の単方向性プリプレグとを 用いて形成されている。図２と同様に、ハニカム構造３０は、相互に接続された セル３２、３４を横断する向きの、長さ方向（図３にＬで示されている）を有し ている。ハニカム構造３０は、相互に接続されたセル３２、３４に対して実質的 に平行な、厚み（図３にＴで示されている）も有している。 図３は、また、ハニカム構造３０の相互に接続されたセル壁３６に含まれた、 高熱伝導性の繊維３８の単方向性のパターンも示している。この代表的な実施例 においては、図２に示す実施例と同様に、熱伝導性の繊維３８は、ハニカム構造 の厚みに対して平行な方向に配向されている。従って、図３に示すハニカム構造 は、Ｔ軸線に沿ってハニカムを通る熱コンダクタンスを増大させることになる。 熱伝導性の単方向性プリプレグを用いてセル３２、３４を形成する際には、熱 伝導性の繊維３８は、各々のハニカムセル壁３６の中で均一に分布され、これに より、最適な熱分散が可能となる。従って、熱伝達の速度は、セル壁３６当たり に含まれる熱伝導性の繊維の数、使用される熱伝導性の繊維のタイプ、及び、繊 維の連続性に大きく依存する。しかしながら、熱伝導性の繊維は、一般的に、本 発明の共コルゲーションプロセスの間に、破断しない状態で維持されるので、熱 伝達の量は、予測可能であり、単方向繊維のプリプレグに使用される繊維のタイ プ及び量を単に変えることによって、容易に調節される。 他の好ましいハニカム構造が、図４に示されている。図３と同様に、かなり大 きなハニカム構造の幾つかのセル４２、４４、４６、４８だけが示されており、 長さ方向は、相互に接続されたセルを横断する方向（図４にＬで示されている） である。このハニカム構造４０は、相互に接続されたセルに対して実質的に平行 な厚み（図４にＴで示されている）も有している。より詳細に言えば、ハニカム 構造４０は、図３に示す非金属ハニカム構造３０と実質的に同じであるが、熱伝 導性の単方向性繊維５２が、ハニカム構造４０の厚みに対して直交する方向に配 向されている点が異なっている。この実施例においては、ハニカム構造４０を通 る熱伝達は、Ｌ軸線、すなわち、セル４２、４４、４６、４８に対して直交する 軸線に沿って、最適化されることになる。この方向における熱伝導性の繊維の経 路は、その構造の厚みに対して平行な経路ほどに直接的ではないが、そのような 繊維の熱的な特性は、依然として、Ｌ軸線に沿う熱伝達を効率的にする。 図２、図３及び図４に示す構造から明らかなように、本発明は、ハニカム構造 の厚みに対して平行な方向、又は、直交する方向に、ハニカム構造を通る熱コン ダクタンスを制御する機能を提供する。また、熱伝導性の単方向性繊維は、平行 な方向と直交する方向との間の別個の角度に配向することができる。例えば、あ る好ましい実施例は、ハニカム構造の厚みに対してプラス又はマイナスの４５° の角度で配向される熱伝導性の繊維をもたらす。他の好ましい実施例は、厚みに 対して３０°から６０°の範囲の角度で配向された熱伝導性の単方向性繊維を含 み、これにより、機械的な強度及び伝熱特性の種々の異なる組み合わせを、ハニ カムに与える。いずれにしても、その結果生じたハニカム構造を通る熱伝導性は 、熱伝導性の単方向性繊維の配向を変えることにより、共コルゲーションプロセ スの間に容易に調節される。 上述のように、本発明の波形積層シートを製造するために使用されるプライの 数を変えることにより、ハニカム構造の物理的及び熱的な性質を変えることも可 能である。補強プリプレグの２以上のプライを組み合わせて、熱伝導性の単方向 性プリプレグの１又はそれ以上のプライと共コルゲーションすることができる。 これは、波形積層シートを形成する前に、任意の組み合わせ又は順序で複数のプ ライを重ねて積層することにより、共コルゲーション製造プロセスの間に、容易 に実行される。また、種々のプライを種々の角度で配向して、強度を高めるか、 あるいは、特定の熱コンダクタンスのパターンを発生することができる。その結 果生ずるハニカム構造は、若干重たいが、強度が大きく、熱分布をより微妙に調 節することができる。 本発明の波形積層シートの２つの好ましい形態が、図５及び図６に示されてい る。より詳細に言えば、図５は、ハニカムセル壁に相当する積層構造６０の断面 図であり、この積層構造は、補強プリプレグの単一のプライ、及び、熱伝導性の 単方向性テープの単一のプライを用いて形成されている。この代表的な実施例に おいては、補強材料６２は、樹脂マトリックスの中である程度まで均一に含浸さ れている熱伝導性の単方向性繊維６４に隣接している。そのような形態は、図１ に示す共コルゲーションプロセスを用いて製造することができる。一方、図６は 、複数の補強プリプレグ層を有する本発明の好ましい実施例の断面図を示してい る。より詳細に言えば、これもハニカムセル壁に相当する積層構造７０の断面は 、積層シートを共コルゲーションする前に、補強プリプレグの２つのプライの間 にサンドイッチ状に挟まれた、熱伝導性の単方向性プリプレグの１つのプライを 用いて、形成されている。積層構造７０は、上側補強プライ７２と下側補強プラ イ７６とを備えており、これら上側補強プライ及び下側補強プライは、複数の熱 伝導性の単方向性繊維を包囲している。 下の非限定的な実施例を考慮することにより、本発明を更に理解することがで きる。 実施例 １ 図２に示す六角形のセル形態を有するハニカム構造は、図１に示す共コルゲー ションプロセスを用いて製造されている。補強材料、及び、熱伝導性の繊維は、 表１に示す仕様を有している。 Ｔ３００ポリアクリルニトリル系の炭素繊維は、東レ（Ｔoray）から入手され 、平織りの織物に織られた。その結果生じた織物は、当業界で周知の技術を用い て、３５ｗｔ−％のＦ１７５ポリイミド樹脂によって、含浸された。同様に、Ｐ １２０ピッチ系炭素繊維は、ＡＭＯＣＯから入手され、通常の技術を用いて、Ｆ ５８４エポキシ樹脂を有するプリプレグテープの中に単方向に含浸された。上記 単方向性のプリプレグテープは、１インチ当たりの繊維が約８.５であるファイ バカウントを有しており、完成された構造における熱伝導性の繊維の濃度を３６ .７ ｗｔ％ととした。２つのプリプレグを部分的に硬化させ、次に、商業的に入手可 能な装置を用いて共コルゲーションを行って、図１に示すように波形積層シート を形成した。次に、接触面に接着剤を塗布した後に、そのような波形積層シート を整合させ、樹脂を完全に硬化させることにより接合して、図２に示すようなハ ニカム構造を製造した。その結果生じたハニカム構造は、熱伝導性の繊維を用い ずに製造されたハニカム構造に比較して、十分に高い厚み方向の熱伝導率を有し ていた。また、２つのハニカム構造の強度は、実質的に等しかった。 本発明は、その精神又は中心的な属性から逸脱することなく、他の特定の形態 で実施することができることは、当業者には理解されよう。本発明に関する上述 の記載は、本発明の代表的な実施例を開示しているだけであって、本発明の範囲 内で他の変形例を考えることができることを理解する必要がある。従って、本発 明は、本明細書に詳細に説明した特定の実施例に限定されるものではない。そう ではなく、本発明の範囲及び内容を確定するためには、添付の請求の範囲を参照 すべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年８月８日 【補正内容】 請求の範囲 １． 高熱伝導性の非金属ハニカム構造であって、 相互に接続された複数の壁部であって、これら壁部に対して直交して伸長する なされて方向、及び、前記壁部に対して平行に伸長する厚み方向を有する、相互 に接続された複数のハニカムセルを形成している、複数の壁部と、 低熱伝導率を有する複数の非金属繊維、及び、前記低熱伝導率の繊維がその中 に含浸される樹脂マトリックスを含んでいる、低熱伝導率を有する少なくとも１ つの補強層と、 高熱伝導率を有する複数の非金属繊維、及び、前記高熱伝導率の繊維がその中 に含浸される樹脂マトリックスを含んでいる、少なくとも１つの熱伝導層とを備 えており、前記高熱伝導率の繊維が、前記熱伝導層の中で、当該ハニカム構造を 通る熱コンダクタンスが単方向に調節されるように、配向されていることを待徴 とする、高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ２． 前記高熱伝導率の繊維が、単方向に配向されていることを特徴とする、 請求項１記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ３． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム壁部の前記厚み方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されていることを特徴とする、請求項１記載の 高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ４． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム壁部の前記長さ方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されていることを特徴とする、請求項１記載の 高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ５． 前記壁部は、２つの補強層の間に位置する、熱伝導層を含んでいること を特徴とする、請求項１記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ６． 前記補強層の中の前記低熱伝導率の非金属繊維が、ガラス繊維、セラミ ック繊維、及び、ポリアクリロニトリル系炭素繊維から成る群から選択されるこ とを特徴とする、請求項１記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ７． 前記熱伝導層の中の前記高熱伝導率の非金属繊維が、ピッチ系炭素繊維 から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１記載の高熱伝導性の非金 属ハニカム構造。 ８． 互いに接続されて複数の相互に接続されたハニカムセルを形成する複数 の壁部を含み、前記ハニカムセルが、前記壁部を横断する方向に伸長する長さ方 向と、前記壁部に対して平行に伸長する厚み方向とを有している、高熱伝導性の 非金属ハニカム構造を形成するために使用される壁部を製造するための方法であ って、前記壁部は、 低熱伝導率を有する複数の非金属繊維と、前記低熱伝導率の繊維がその中に含 浸される樹脂マトリックスとを含む、低熱伝導率を有する少なくとも１つの補強 層を準備する工程と、 高熱伝導率を有する複数の非金属繊維と、該高熱伝導率の繊維がその中に含浸 される樹脂マトリックスとを含む、熱伝導層であって、前記高熱伝導率の繊維が 、前記ハニカム構造を通る単方向に調節された熱コンダクタンスを与えるように 、前記熱伝導層の中で配向されている、少なくとも１つの熱伝導層を準備する工 程と、 前記少なくとも１つの補強層を前記少なくとも１つの熱伝導層と組み合わせて 、前記壁部を形成する工程とから製造されることを特徴とする、高熱伝導性の非 金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための方法。 ９． 前記補強層と熱伝導層を組み合わせる前記工程が、形成された前記壁部 を、実質的に正弦波状の断面を有する波形の壁部に成形する工程を含むことを特 徴とする、請求項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用 される壁部を製造するための方法。 １０． 複数の前記壁部を互いに組み合わせて、前記ハニカム構造を形成する相 互に接続された複数の壁部を形成する工程を更に備えることを特徴とする、請求 項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製 造するための方法。 １１． 前記複数の波形の壁部を互いに組み合わせて、前記ハニカム構造を形成 する相互に接続された複数の波形の壁部を形成する工程を更に備えることを特徴 とする、請求項９記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用さ れる壁部を製造するための方法。 １２． 前記高熱伝導率の繊維が、単方向に配向されることを特徴とする、請求 項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製 造するための方法。 １３． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム構造の前記厚み方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されることを特徴とする、請求項１０記載の高 熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための 方法。 １４． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム構造の前記長さ方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されることを特徴とする、請求項１０記載の高 熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための 方法。 １５． 前記補強層及び熱伝導層が組み合わされて、２つの補強層の間に位置す る熱伝導層を含む壁部を形成することを特徴とする、請求項８記載の高熱伝導性 の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための方法。 １６． 前記補強層の中の前記低熱伝導率の非金属繊維が、ガラス繊維、セラミ ック繊維、及び、ポリアクリロニトリル系炭素繊維から成る群から選択されるこ とを特徴とする、請求項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際 に使用される壁部を製造するための方法。 １７． 前記熱伝導層の中の前記高熱伝導率の非金属繊維が、ピッチ系炭素繊維 から成る群から選択されることを特徴とする、請求項８記載の高熱伝導性の非金 属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための方法。 【手続補正書】 【提出日】１９９７年１月１７日 【補正内容】 （１）明細書の第２頁第１６行において「の中の融解温度」とあるのを『その融 解温度』に訂正する。 （２）同書第２頁下から第３〜２行において「ハンドリング」とあるのを『取り 扱い』に訂正する。 （３）同書第４頁第１９〜２０行において「ラドーム」とあるのを『レードーム 』に訂正する。 （４）同書第７頁第１６行において「強困難」とあるのを『強固な』に訂正する 。 （５）同書第１１頁第９行において「熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂」とあるの を『熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂』に訂正する。 （６）同書第１６頁第１０行において「直接的」とあるのを『直進的』に訂正す る。 （７）同書第１７頁第１７行において「単方向性繊維」とあるのを『単方向性繊 維７４』に訂正する。 （８）請求の範囲を別紙の通りに訂正する。 （９）図面の図４と図５を別紙の通りに訂正する。（図４において符号４４を追 加、図５において符号７２を６２に訂正。） 請求の範囲 １． 高熱伝導性の非金属ハニカム構造であって、 相互に接続された複数の壁部であって、これら壁部を横断する方向に伸長する長さ 方向、及び、前記壁部に対して平行に伸長する厚み方向を有する、相互に接 続された複数のハニカムセルを形成している、複数の壁部と、 低熱伝導率を有する複数の非金属繊維、及び、前記低熱伝導率の繊維がその中 に含浸される樹脂マトリックスを含んでいる、低熱伝導率を有する少なくとも１ つの補強層と、 高熱伝導率を有する複数の非金属繊維、及び、前記高熱伝導率の繊維がその中 に含浸される樹脂マトリックスを含んでいる、少なくとも１つの熱伝導層とを備 えており、前記高熱伝導率の繊維が、前記熱伝導層の中で、当該ハニカム構造を 通る熱コンダクタンスの方向が調節されるように、配向されていることを特徴と する、高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ２． 前記高熱伝導率の繊維が、単方向に配向されていることを特徴とする、 請求項１記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ３． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム壁部の前記厚み方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されていることを特徴とする、請求項１記載の 高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ４． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム壁部の前記長さ方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されていることを特徴とする、請求項１記載の 高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ５． 前記壁部は、２つの補強層の間に位置する、熱伝導層を含んでいること を特徴とする、請求項１記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ６． 前記補強層の中の前記低熱伝導率の非金属繊維が、ガラス繊維、セラミ ック繊維、及び、ポリアクリロニトリル系炭素繊維から成る群から選択されるこ とを特徴とする、請求項１記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造。 ７． 前記熱伝導層の中の前記高熱伝導率の非金属繊維が、ピッチ系炭素繊維 から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１記載の高熱伝導性の非金 属ハニカム構造。 ８． 互いに接続されて複数の相互に接続されたハニカムセルを形成する複数 の壁部を含み、前記ハニカムセルが、前記壁部を横断する方向に伸長する長さ方 向と、前記壁部に対して平行に伸長する厚み方向とを有している、高熱伝導性の 非金属ハニカム構造を形成するために使用される壁部を製造するための方法であ って、前記壁部は、 低熱伝導率を有する複数の非金属繊維と、前記低熱伝導率の繊維がその中に含 浸される樹脂マトリックスとを含む、低熱伝導率を有する少なくとも１つの補強 層を準備する工程と、 高熱伝導率を有する複数の非金属繊維と、該高熱伝導率の繊維がその中に含浸 される樹脂マトリックスとを含む、熱伝導層であって、前記高熱伝導率の繊維が 、前記ハニカム構造を通る熱コンダクタンスの方向が調節されるように、前記熱 伝導層の中で配向されている、少なくとも１つの熱伝導層を準備する工程と、 前記少なくとも１つの補強層を前記少なくとも１つの熱伝導層と組み合わせて 、前記壁部を形成する工程とから製造されることを特徴とする、高熱伝導性の非 金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための方法。 ９． 前記補強層と熱伝導層を組み合わせる前記工程が、形成された前記壁部 を、実質的に正弦波状の断面を有する波形の壁部に成形する工程を含むことを特 徴とする、請求項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用 される壁部を製造するための方法。 １０． 複数の前記壁部を互いに組み合わせて、前記ハニカム構造を形成する相 互に接続された複数の壁部を形成する工程を更に備えることを特徴とする、請求 項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製 造するための方法。 １１． 前記複数の波形の壁部を互いに組み合わせて、前記ハニカム構造を形成 する相互に接続された複数の波形の壁部を形成する工程を更に備えることを特徴 とする、請求項９記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用さ れる壁部を製造するための方法。 １２． 前記高熱伝導率の繊維が、単方向に配向されることを特徴とする、請求 項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製 造するための方法。 １３． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム構造の前記厚み方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されることを特徴とする、請求項１０記載の高 熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための 方法。 １４． 前記高熱伝導率の繊維が、前記ハニカム構造の前記長さ方向に対して平 行な方向において、単方向に配向されることを特徴とする、請求項１０記載の高 熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための 方法。 １５． 前記補強層及び熱伝導層が組み合わされて、２つの補強層の間に位置す る熱伝導層を含む壁部を形成することを特徴とする、請求項８記載の高熱伝導性 の非金属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための方法。 １６． 前記補強層の中の前記低熱伝導率の非金属繊維が、ガラス繊維、セラミ ック繊維、及び、ポリアクリロニトリル系炭素繊維から成る群から選択されるこ とを特徴とする、請求項８記載の高熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成する際 に使用される壁部を製造するための方法。 １７． 前記熱伝導層の中の前記高熱伝導率の非金属繊維が、ピッチ系炭素繊維 から成る群から選択されることを特徴とする、請求項８記載の高熱伝導性の非金 属ハニカム構造を形成する際に使用される壁部を製造するための方法。 【図４】 【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 熱伝導性の非金属ハニカム構造を形成するための方法であって、 第１の樹脂マトリックスで含浸された補強材料を含む、少なくとも１つの補強 プリプレグを準備する工程と、 前記少なくとも１つの補強プリプレグを、第２の樹脂マトリックスの中に単方 向に含まれた複数の熱伝導性の繊維を含む、少なくとも１つのプリプレグに接触 させる工程と、 前記積層されたプリプレグシートを成形して、実質的に正弦波状の断面を有す る熱伝導性の波形シートを形成する工程と、 その結果生じた複数の熱伝導性の波形シートを組み合わせて、ハニカム構造を 形成する相互に接続された複数の壁部を形成する工程とを備えることを特徴とす る、方法。 ２． 請求項１の方法に従って形成されたことを特徴とする、ハニカム構造。 ３． 前記第１の樹脂マトリックス及び前記第２の樹脂マトリックスは、熱可 塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び、これらの組み合わせから成る群から選択される ことを特徴とする、請求項１記載の方法。 ４． 前記第１の樹脂マトリックス及び前記第２の樹脂マトリックスは、ビス マレイン酸イミド樹脂、マレイン酸イミド−エポキシ混合物、フェノール樹脂、 ポリイミド樹脂、ポリキノキサリン樹脂、ポリフェニールキノキサリン樹脂、ポ リベンズイミダゾール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹 脂、及び、ポリウレタン樹脂から成る群から選択される、熱硬化性樹脂であるこ とを特徴とする、請求項３記載の方法。 ５． 前記第１の樹脂マトリックス及び前記第２の樹脂マトリックスは、ポリ エーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスルフォン、ポリウレタン 、ポリカーボネート、及び、ポリアクリレートから成る群から選択される、熱可 塑性樹脂であることを特徴とする、請求項３記載の方法。 ６． 前記第１の樹脂マトリックス及び前記第２の樹脂マトリックスが同じで あることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ７． 前記補強プリプレグは、バイアス織りされた織物プリプレグ、非バイア ス織りされた織物プリプレグ、粉末被覆された織物プリプレグ、編んだ織物プリ プレグ、及び、縫った織物プリプレグから成る群から選択されることを特徴とす る、請求項１記載の方法。 ８． 請求項７の方法に従って形成されたことを特徴とする、ハニカム構造。 ９． 前記補強材料は、粒子、マット、繊維、ウィスカー、織物、及び、これ らの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１記載の方 法。 １０． 前記補強材料は、ガラス、アラミド、炭素、グラファイト、ホウ素、炭 化ケイ素、及び、これらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とす る、請求項９記載の方法。 １１． 前記補強材料が、ポリアクリロニトリル系の炭素を含むことを特徴とす る、請求項９記載の方法。 １２． 前記熱伝導性の繊維は、炭素繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、石英繊維 、サファイア繊維、及び、これらの組み合わせから成る群から選択されることを 特徴とする、請求項１記載の方法。 １３． 前記熱伝導性の繊維が、ピッチ系の炭素繊維であることを特徴とする、 請求項１記載の方法。 １４． 請求項１３の方法に従って形成されたことを特徴とする、ハニカム構造 。 １５． 前記熱伝導性の繊維は、約２００ワット／ｍ°Ｋから約１,２００ワッ ト／ｍ°Ｋまでの範囲の熱伝導率を示すことを特徴とする、請求項１記載の方法 。 １６． 前記成形工程は、真空成形プロセス、ローラダイ処理、及び、固定ダイ 処理から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１記載の方法。 １７． 前記熱伝導性の繊維は、前記ハニカム構造の厚みに対して平行な方向に 配向されることを特徴とする、請求項１記載の方法。 １８． 請求項１７の方法に従って形成されることを特徴とする、ハニカム構造 。 １９． 前記熱伝導性の繊維は、前記ハニカム構造の厚みに対して直交する方向 に配向されることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ２０． 前記ハニカム構造が、相互に接続された複数の壁部から形成された複数 のセルを備えており、これらセルは、六角形、過膨張型、補強コア、及び、チュ ーブコアの形態から成る群から選択される波形を有することを特徴とする、請求 項１記載の方法。 ２１． 熱伝導性の非金属ハニカム構造であって、 相互に接続された複数の壁部から形成された複数のセルを備えており、前記各 々の壁部は、補強材料から成る少なくとも１つのプライと、樹脂マトリックスの 中に実質的に含浸された熱伝導性の単方向性繊維から成る少なくとも１つのプラ イとを含む積層体であることを特徴とする、ハニカム構造。 ２２． 前記樹脂マトリックスは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び、これら の組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項２１記載のハ ニカム構造。 ２３． 前記樹脂マトリックススは、ビスマレイン酸イミド樹脂、マレイン酸イ ミド−エポキシ混合物、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリキノキサリン樹 脂、ポリフェニールキノキサリン樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ポリエス テル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、及び、ポリウレタン樹脂から成る 群から選択される、熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項２２記載のハ ニカム構造 ２４． 前記樹脂マトリックスは、ポリエーテルイミド、ポリスルフォン、ポリ ウレタン、ポリカーボネート、及び、ポリアクリレートから成る群から選択され る、熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項２２記載のハニカム構造。 ２５． 前記樹脂マトリックスは、少なくとも２つの樹脂の組み合わせであるこ とを特徴とする、請求項２３記載のハニカム構造。 ２６． 前記補強材料から成る少なくとも１つのプライは、粒子、マット、繊維 、ウィスカー、織物、及び、これらの組み合わせから成る群から選択された部材 であることを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ２７． 前記補強材料から成る少なくとも１つのプライは、バイアス織りされた 織物プリプレグ、非バイアス織りされた織物プリプレグ、粉体被覆された織物プ リプレグ、編んだ織物プリプレグ、及び、縫った織物プリプレグから成る群から 選択される部材であることを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ２８． 前記補強材料から成る少なくとも１つのプライは、ガラス、アラミド、 炭素、グラファイト、ホウ素、炭化ケイ素、及び、これらの組み合わせから成る 群から選択されることを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ２９． 前記補強材料から成る少なくとも１つのプライは、ポリアクリロニトリ ル系の炭素を含むことを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ３０． 前記熱伝導性の単方向性繊維は、炭素繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、 石英繊維、サファイア繊維、及び、これらの組み合わせから成る群から選択され ることを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ３１． 前記熱伝導性の単方向性繊維は、ピッチ系の炭素繊維であることを特徴 とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ３２． 前記熱伝導性の単方向性繊維から成る少なくとも１つのプライは、約２ ００ワット／ｍ°Ｋから約１,２００ワット／ｍ°Ｋまでの範囲の熱伝導率を示 すことを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ３３． 前記熱伝導性の単方向性繊維は、当該ハニカム構造の厚みに対して平行 な方向に配向されていることを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ３４． 前記熱伝導性の単方向性繊維は、当該ハニカム構造の厚みに対して直交 する方向に配向されていることを特徴とする、請求項２１記載のハニカム構造。 ３５． 前記セルは、六角形、過膨張、フレックスコア、補強コア、及び、チュ ーブコアの形態から成る群から選択された形態を有することを特徴とする、請求 項２１記載のハニカム構造。 ３６． 熱伝導性の非金属ハニカム構造であって、 相互に接続された複数の壁部から形成された複数のセルを備え、前記壁部の各 々は、ポリアクリロニトリル系の炭素繊維から成る少なくとも１つのプライと、 樹脂マトリックスの中に実質的に含浸されたピッチ系の単方向性炭素繊維から成 る少なくとも１つのプライとを含む積層体であり、前記繊維は、約２００ワット ／ｍ°Ｋから約１,２００ワット／ｍ°Ｋまでの範囲の熱伝導率を有しているこ とを特徴とする、ハニカム構造。 ３７． 前記樹脂マトリックスは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び、これら の組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項３６記載のハ ニカム構造。 ３８． 前記熱伝導性の単方向性繊維は、当該ハニカム構造の厚みに対して平行 な方向に配向されることを特徴とする、請求項３６記載のハニカム構造。 ３９． 前記熱伝導性の単方向性繊維は、当該ハニカム構造の厚みに対して直交 する方向に配向されることを特徴とする、請求項３６記載のハニカム構造。