WO2023074733A1

WO2023074733A1 - 炭素繊維強化複合材料

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Publication number: WO2023074733A1
Application number: PCT/JP2022/039900
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Inventors: 河野祥和; 越智隆志; 杉本篤希
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Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2023-05-04
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Abstract

【課題】　本発明は、高価な導電粒子に頼らずとも、エッジグローのリスクが低いＣＦＲＰを提供することを課題とし、　炭素繊維が一方向に配列された炭素繊維シートが、多方向に積層され、　マトリックス樹脂が含浸され、硬化されており、　厚み方向導電率が１０Ｓ／ｍ以上である、炭素繊維強化複合材料において、該炭素繊維シートが、厚さ方向に連続して炭素繊維の繊維配向角度が同じである領域をレイヤーとしたとき、（１）～（３）を同時に満たすレイヤー（該レイヤーを特定レイヤーという）を少なくとも１層含み、更に、該特定レイヤー中の少なくとも１箇所の低Ｖｃｆドメインに粒子が含有される、炭素繊維強化複合材料とすることを本旨とするものである。（１）レイヤーの厚みが１５０μｍ以上（２）レイヤーにおける炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値が５０％以上（３）該Ｖｃｆの平均値を１としたとき、Ｖｃｆが０．５以下の低Ｖｃｆドメインが該特定レイヤーの表層および内層に含まれる。

Description

炭素繊維強化複合材料

　本発明は、耐雷性に優れる炭素繊維強化複合材料に関するものである。

　繊維強化複合材料（以下、ＦＲＰと略す）は、軽量でありながら、強度や剛性などの力学特性や耐熱性、また耐食性に優れているため、航空・宇宙、自動車、鉄道車両、船舶、スポーツ用品などの数多くの分野に応用されてきた。高い力学特性が要求される用途においては、強化繊維としては、比強度、非弾性率に優れた炭素繊維（以下、ＣＦと略す）が用いられ、マトリックス樹脂としては、ＣＦとの接着性、耐熱性、弾性率に優れ、硬化収縮が小さいエポキシ樹脂が多く用いられている。航空機構造部材に利用される炭素繊維強化複合材料（以下、ＣＦＲＰと略すことがある）の割合は近年増加しており、今後もその使用割合が増加していくことが期待される。なお、近年ではハイレート生産や、ファスナーレス接合への期待から、マトリックス樹脂として、熱可塑性樹脂が用いられる例も増えている。ＣＦＲＰの例としては、ＣＦを一方向（ＵＤ）に引き揃えたＣＦシートを積層したものや、ＣＦを多方向に配列させたＣＦファブリックを積層したもの、さらにはＣＦをランダムに配置したシートを積層したもの、などが挙げられる。ＣＦＲＰの力学特性を優先させる時にはＵＤのＣＦシートが用いられ、複雑な形状のＣＦＲＰを作製する時にはＣＦファブリックが用いられる傾向がある。航空機の構造材の用途では、力学特性が優先されるため、ＵＤのＣＦシートを多方向に積層したものが広く用いられている。

　ＣＦは導電体であり、マトリックス樹脂は一般に絶縁体となることが多い。ＣＦＲＰの繊維軸方向（以下、繊維方向と略す）は、ＣＦ自体が導電経路となることから、導電率は比較的高い。一方、ＣＦＲＰの繊維軸に直交する方向（以下、直交方向と略す）は、ＣＦ同士の接触により導電経路が形成されることから、導電率は繊維方向よりも一般に１，０００倍程度低い。なお、ＣＦＲＰの繊維方向の導電率であっても、アルミなどの金属の導電率と比較すると、一般に１，０００倍程度低い。このように、ＣＦＲＰは金属材料よりも導電性に劣り、繊維方向と直交方向で導電率に異方性を有する。そのため、ＣＦＲＰにある一定の電流が流入する場合には、金属材料よりも高電圧がかかり、さらに、繊維配向角度が異なる複数のＣＦシートからなるＣＦＲＰでは、電流分布は非常に複雑なものになる。

　このような複雑な電気特性を有することから、ＣＦＲＰを用いた航空機では、雷によるダメージが懸念される。ＣＦＲＰは、金属材料のように雷電流を分散させることが困難であるため、雷電流の局所集中による損傷の発生や、高い電圧が印加されることでのスパークの発生などの問題が生じやすい。このため、ＣＦＲＰを用いた航空機では、安全性を確保するために、金属メッシュを付与することや、スパークが発生しうる場所をシーラントでカバーするなどの、耐雷システムが構築されている。しかしながら、これら耐雷システムは、重量増、コスト増となる問題があった。耐雷システムの削減と、雷に対するさらなる安全性の向上のためには、ＣＦＲＰ自体の電気特性を高めることが求められている。

　燃料タンク周辺で発生するスパークの１つに、エッジグローと呼ばれる形態のものがある。これは、部材の端部側面（エッジ）における発光現象（グロー）を指しており、発生メカニズム解明のための研究が行われている。非特許文献１では、ＣＦＲＰの電位解析と、エッジグロー発生の実験結果を比較し、メカニズムを詳細に議論している。非特許文献１の図８によると、様々な繊維配向角度のＣＦシートを積層したＣＦＲＰでは、繊維配向角度が異なるＣＦシート間で特に電位差が大きくなることが示されている。さらに、非特許文献１の図１８によると、エッジグローの発生が実験で確認されたのは、繊維配向角度の異なるＣＦシート間の電位差が大きくなる場所であった。そのため、繊維配向角度の異なるＣＦシート間において、電位差を低減することがエッジグロー抑制に有効であると考えられる。

　エッジグロー抑制のために、繊維配向角度が異なるＣＦシート間の電位差を低減するためには、ＣＦＲＰの厚さ方向の導電率を高めることが有効であると一般的に考えられている。そのため、ＣＦＲＰの厚さ方向の導電率を向上させる材料設計が数多く提案されており、中でも特許文献１～３に示されているように、繊維配向角度が異なるＣＦシート間に導電粒子を配置する手法は、ＣＦＲＰの厚さ方向の導電率の向上効果が大きい。

　特許文献１では、繊維配向角度の異なるＣＦシート間に導電粒子を配置する技術が開示されている。その実施例を参照すると、実施例１～６および８～１３と導電粒子の量を増やすほど、ＣＦＲＰの厚さ方向の体積固有抵抗値が下がり、導電率が向上する。特許文献２は、繊維配向角度の異なるＣＦシート間に導電粒子としてカーボン粒子を配置する技術が開示されている。その実施例を参照すると、材料１、２、３、４とカーボン粒子の量を増やすほど、ＣＦＲＰの厚さ方向の体積固有抵抗値が下がり、導電率が向上する。特許文献３は、繊維配向角度の異なるＣＦシート間に導電粒子としてカーボン粒子を配置し、さらに導電助剤としてナノ粒子であるカーボンブラックを添加する技術である。その実施例を参照すると、比較例５，６の層間に導電粒子が配置されたＣＦＲＰから、さらに実施例１６，１７のように導電助剤を添加することで、ＣＦＲＰの厚さ方向の導電率が向上する。

国際公開第２００８／０１８４２１号国際公開第２０１１／０２７１６０号国際公開第２０１２／１２４４５０号

Ｒ．Ｂ．Ｇｒｅｅｇｏｒら　「Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｅｄｇｅ　Ｇｌｏｗ　ｆｏｒ　ａ　Ｇｅｎｅｒｉｃ，　１６－Ｐｌｙ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｌａｍｉｎａｔｅ」　ＩＣＯＬＳＥ１５　Ｐａｐｅｒ　２０１５年

　しかしながら、エッジグロー抑制のために必要な導電性の要求は高く、導電性を大きく向上させる必要があった。特許文献１では、実施例に示されたＣＦＲＰの厚さ方向の体積固有抵抗値は２．０×１０^３Ωｃｍ以上（導電率０．０５Ｓ／ｍ以下）と、十分な導電性を得られていない。また特許文献１，２では、導電性向上のためには、ＣＦシート間に配置する導電粒子の量を増やすことが有効であることが示されているが、エッジグロー抑制のために必要な導電性の要求は高く、導電粒子を大量に添加する必要がある。特許文献１の実施例１～６および８～１３、および特許文献２の材料１、２、３、４の通り、導電粒子の量を増やすほど導電率の向上が小さくなり、導電粒子添加による導電率向上には限界がある。また特許文献３の比較例５，６と実施例１６，１７の比較の通り、導電助剤の添加により導電率は改善するが限定的であり、実施例に示された導電粒子と導電助剤を併用したＣＦＲＰの厚さ方向の体積固有抵抗値は３６Ωｃｍ以上（導電率３Ｓ／ｍ以下）と、十分な導電性を得られていない。比較例７～９の通り、導電助剤増加による導電率改善も限定的であり、体積固有抵抗値は３．６×１０^２Ωｃｍ以上（導電率０．３Ｓ／ｍ以下）と、十分な導電性を得られていない。加えて、特許文献１～３で用いられる導電粒子は一般に高価であり、添加量を減らすことが好ましい。

　このように、導電粒子の添加量の低減と、導電性向上によってエッジグローのリスクを下げることは、二律背反である。

　本発明の課題は、ＣＦＲＰの構造を制御することで、高価な導電粒子に頼らずとも、エッジグローのリスクが低下されたＣＦＲＰを提供することである。言い換えると、従来技術と同じ量もしくはより少ない量の導電粒子を使用した場合にも、エッジグローのリスクを大きく低減したＣＦＲＰを提供するものである。さらには、導電粒子を使用せずとも、エッジグローのリスクを低減したＣＦＲＰを提供するものである。

　炭素繊維が一方向に配列された炭素繊維シートが、多方向に積層され、
　マトリックス樹脂が含浸され、硬化されており、
　厚み方向導電率が１０Ｓ／ｍ以上である、炭素繊維強化複合材料において、
該炭素繊維シートが、厚さ方向に連続して炭素繊維の繊維配向角度が同じである領域をレイヤーとしたとき、
（１）～（３）を同時に満たすレイヤー（特定レイヤー）を少なくとも１層含み、更に、該特定レイヤー中に少なくとも１箇所の低Ｖｃｆドメインが存在し、該低Ｖｃｆドメインに粒子が含有される、炭素繊維強化複合材料。
（１）レイヤーの厚みが１５０μｍ以上
（２）レイヤーにおける炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値が５０％以上
（３）該Ｖｃｆの平均値を１としたとき、Ｖｃｆが０．５以下の低Ｖｃｆドメインが該特定レイヤーの表層および内層に含まれる

　本発明のＣＦＲＰによれば、従来技術よりも少ない量の導電粒子を使用しても、十分なエッジグロー抑制効果が得られる。さらには、導電粒子を繊維配向角度の異なるＣＦシート間に配置した従来の技術よりも、さらなるエッジグロー抑制効果が得られる。さらに本発明のＣＦＲＰは、用いた樹脂が含浸されたＣＦシートの面内の場所によらず、エッジグロー抑制効果のばらつきが小さい。このようなＣＦＲＰを航空機に適用することで、耐雷システムをトータルで効率化することができる。さらに、本発明によれば、主にマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂からなるＣＦＲＰで用いられる誘導溶接において、誘導加熱温度を上昇できる利点もある。

本発明のＣＦＲＰの一実施形態を示す断面図本発明のＣＦＲＰの一実施形態の断面画像図２を２値化した画像図３の断面におけるＶｃｆのＺ軸方向分布およびその一部の拡大図図３のレイヤーＬ１におけるＶｃｆのＺ’軸方向分布図２の２値化した画像の低Ｖｃｆドメイン確認方法の模式図図２の２値化した画像で１ピクセルごとのＶｃｆ計算結果を示した分布図図７のうち低Ｖｃｆドメインと判別される場所の分布図低Ｖｃｆドメインと粒子の関係を示す分布図および断面図従来の通常のＣＦＲＰの一形態を示す断面図従来の層間強化型のＣＦＲＰの一形態を示す断面図従来の層間強化型のＣＦＲＰの形態の断面写真図１２を２値化した画像図１２の断面におけるＶｃｆのＺ軸方向分布およびその一部の拡大図図１２のレイヤーＬ４におけるＶｃｆのＺ’軸方向分布本発明とは異なるＣＦＲＰの形態を示す断面図ＣＦＲＰのパネルの上面図

　以下、本発明をさらに詳しく説明する。

　本発明において、次の用語は、それぞれ次のとおりの意味を有する。

　「低Ｖｃｆドメイン」とは、「低Ｖｃｆドメインの特定」の項において説明した測定法によって特定される領域（ドメイン）をいう。

　「レイヤー」とは、炭素繊維強化複合材料の一部を構成する層状の領域であって、その領域内に含まれる炭素繊維は同じ繊維配向角度であり、隣接する層状の領域に含まれる炭素繊維とは異なる繊維配向角度である層状の領域、すなわち隣接する層状の領域との境界面が領域に含まれる炭素繊維の繊維配向角度によって決定される層状の領域をいう。

　「特定レイヤー」とは、レイヤーのうち、次の（１）ないし（３）を同時に充たすレイヤーをいう。
（１）厚みが１５０μｍ以上である。
（２）炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値が５０％以上である。
（３）前記Ｖｃｆの平均値を１としたとき、Ｖｃｆが０．５以下の低Ｖｃｆドメインが該特定レイヤーの表層および内層に含まれる。

　「平均値」とは、特に断りがある場合を除き、算術平均値を意味する。なお、測定器によって取得されるデータについても該測定器の設定に従って取得されるデータを対象として平均値を求める。

　＜炭素繊維シート＞
　ＣＦは通常、１，０００本～１，０００，０００本程度の単繊維がテープ状に集合した「トウ」として用いられる。本発明で用いる炭素繊維シート（以下、ＣＦシート）は、ＣＦが一方向に引き揃えられており、好ましくは、このトウを配列させることで得ることができる。このように、ＣＦの長手方向に、一方向（ＵＤ）に配列させたＣＦシートまたはこれにマトリックス樹脂が含浸した炭素繊維強化樹脂（以下、ＣＦ強化樹脂）をＵＤ材と呼ぶ。ＵＤ材の一形態として、ＵＤに配列されたＣＦシートをステッチ糸で縫い合わせたＮｏｎ　Ｃｒｉｍｐ　Ｆａｂｒｉｃ（ＮＣＦ）などもある。

　＜炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ）＞
　本発明に係るＣＦＲＰは、ＣＦシートにマトリックス樹脂を含浸させた中間基材を成形して得ることができる。中間基材としてプリプレグを用いる場合には、これを積層、成形することができる。また、未含浸のＣＦシートを重ねた積層体に樹脂を注入して成形するレジンインフュージョン法を用いることもできる。ＣＦＲＰの力学強度を優先させる場合には、プリプレグを用いることが好ましい。ここで、本発明に係るＣＦＲＰでは、ＵＤ材が多方向に積層されている。「多方向に積層」とは、複数のＵＤ材を、その繊維の配向角度を変えて重ねて配置した状態を指す。すなわち、本発明に係るＣＦＲＰでは、ＣＦが異なる２方向または３方向以上に配向している。航空機の構造部材に用いることを考慮すると、一方向ＣＦシートを用いたＵＤプリプレグを多方向に積層し、成形したものが好ましい。もちろん、ＵＤ材が多方向に積層された積層体と、ＵＤ材以外の基材を組み合わせたものでもよい。なお、本発明のＣＦＲＰではマトリックス樹脂は硬化されている。

　＜本発明のＣＦＲＰの概要＞
　本発明では、まずＣＦＲＰの厚み方向の導電率が１０Ｓ／ｍ以上であることが重要である。これにより、隣接するレイヤーとの間での導電率を十分高くすることができ、後述するように十分なエッジグロー抑制効果を得ることができる。ＣＦＲＰの厚み方向の導電率は好ましくは１５Ｓ／ｍ以上、より好ましくは２０Ｓ／ｍ以上である。

　本発明では、炭素繊維シートが、厚さ方向に連続して炭素繊維の繊維配向角度が同じである領域をレイヤーと称する。そして、該レイヤーのうち前記（１）～（３）の条件を同時に満たす”特定レイヤー”を少なくとも１層含むことが重要である。

　これらを図を用いて説明する。図１には本発明のＣＦＲＰの一実施形態の概略を示しているが、１００が”特定レイヤー”を示している。ここで、レイヤー１００の厚みＴ１００は、レイヤー間に樹脂層が存在する場合は、Ｔ１００における下側のレイヤー間樹脂層３０の厚さ方向の中央の点から、その上側のレイヤー間樹脂層２０の厚さ方向の中央の点までの距離として定義する。レイヤー間に樹脂層の存在が確認できない、または樹脂層の存在が不明確な場合には、後述するように、複数のプリプレグを積層して得られたものである場合など、レイヤー間の境界のＺ座標は、レイヤー間の近傍において、Ｖｃｆが最小値となる地点のＺ座標として求められる。そして、”特定レイヤー”の厚みは１５０μｍ以上であれば、中間基材の製造やその積層効率が高く好ましい。特にプリプレグではその効果が顕著である。”特定レイヤー”の厚みは２４０μｍ以上であることが好ましく、３００μｍ以上であればより好ましい。レイヤー厚みは厚くなりすぎると力学特性が低下する場合があるので、７００μｍ以下とすることが好ましい。

　そして、”特定レイヤー”における炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値は５０％以上であれば、ＣＦＲＰの厚み方向の導電率を高くすることができる。同じ観点から、Ｖｃｆの平均値は６０％以上であることが好ましい。一方、Ｖｃｆの平均値が過度に高いとＣＦＲＰ内でボイドが発生し力学特性が低下する場合があるので、”特定レイヤー”におけるＶｃｆの平均値は９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。ここで、”特定レイヤー”におけるＶｃｆの平均値とは、レイヤー１００に含まれるＣＦのレイヤー１００に対する体積含有率を意味しており、後述の方法により算出することができる。

　更に、本発明では、低Ｖｃｆドメインが該”特定レイヤー”の表層および内層に含まれることが重要である。ここでドメインとはある大きさを有する領域を意味し、低Ｖｃｆドメインが存在するとは、レイヤー１００中の他の場所よりもＶｃｆの小さい領域が存在することを意味し、上記のとおり、”特定レイヤー”のＶｃｆの平均値を１としたとき、Ｖｃｆが０．５以下（以下、省略して「Ｖｃｆ比が０．５以下」ということがある。）の領域を低Ｖｃｆドメインとする。具体的には、下記「低Ｖｃｆドメインの特定」の項において説明する測定法によって特定される。この低Ｖｃｆドメイン１１０は互いが連結していてもいいし、それぞれ独立していてもよい。低Ｖｃｆドメインの定義については後述する。また、”特定レイヤー”の表層、内層とは、後述するように”特定レイヤー”を厚み方向に等しい厚みで４分割したとき、表面側２セクションを表層、内部の２セクションを内層とするものである。ＣＦ体積を減少させることなく、”特定レイヤー”の中に低Ｖｃｆドメインを形成すると、低Ｖｃｆドメインが詰め物をするかのような形になり、体積排除効果により局所的に高Ｖｃｆドメインを形成し、ＣＦＲＰ厚み方向導電率を向上することができる。特に、高Ｖｃｆドメインが”特定レイヤー”の表層に存在すると、隣接するレイヤー同士のＣＦの接触機会が増加し、隣接するレイヤーとの間での導電率を高くすることができ、エッジグローを効果的に抑制することができる。一方、内層の低Ｖｃｆドメインを多くすると、レイヤー全体の炭素繊維を押し広げることで、隣接するレイヤーに含まれる炭素繊維の接触が局所的になることを抑制でき、導電率のばらつきが小さくすることができる。

　このため、”特定レイヤー”断面において、表層に存在する低Ｖｃｆドメインの面積と内層に存在する低Ｖｃｆドメインの面積との面積比が９０：１０～１０：９０の範囲であることが好ましい。より好ましくは８０：２０～２０：８０、さらに好ましくは７０：３０～３０：７０の範囲である。上記の上限のいずれかと下限のいずれかとの組み合わせによる範囲であってもよい。

　更に、少なくとも１箇所の低Ｖｃｆドメインに粒子が含有されることが重要である。これにより、低Ｖｃｆドメインを安定して形成することができる。なお、含有される粒子を導電粒子とすると更に導電率が向上し、エッジグローリスクを低減することができる。また、粒子をポリマー粒子とするとＣＦＲＰの靭性を向上する事ができる。

　＜マトリックス樹脂＞
　本発明のＣＦＲＰに用いるマトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂および硬化剤を含むことが好ましいが、熱硬化性樹脂と硬化剤、あるいは熱可塑性樹脂のみでも良い。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が一般的に用いられるが、特に、アミン類、フェノール類、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。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル－ｐ－アミノフェノール、トリグリシジル－ｍ－アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体、フェノール類を前駆体とするエポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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としては脂環式エポキシ樹脂等が挙げられるが、これに限定されない。ＣＦＲＰの引張強度を向上させるためには架橋密度低減が有効であるが、その低減により耐熱性や弾性率が低下する。この解決のため、剛直骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂やペンダント型エポキシ樹脂であるグリシジルアニリン型エポキシ樹脂を用いることも好ましい。また、これらをブロモ化したブロモ化エポキシ樹脂も用いられる。テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンに代表される芳香族アミンを前駆体とするエポキシ樹脂は、耐熱性が良好でＣＦとの接着性が良好なため本発明に適している。

　熱硬化性樹脂は、硬化剤と組み合わせて、好ましく用いられる。例えばエポキシ樹脂の場合には、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。具体的には、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル類が適している。具体的に説明すると、ジシアンジアミドはプリプレグの保存性に優れるため好んで用いられる。またジアミノジフェニルスルホンの各種異性体は、耐熱性の良好な硬化物を与えるため本発明には最も適している。アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ－ｐ－アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ－ｐ－アミノベンゾエートが好んで用いられ、ジアミノジフェニルスルホンに比較して、耐熱性に劣るものの、引張強度に優れるため、用途に応じて選択して用いられる。また、もちろん必要に応じ高価触媒を用いることも可能である。また、塗液のポットライフを向上させる意味から、硬化剤や硬化触媒と錯体形成可能な錯化剤との併用も可能である。

　また、本発明では、マトリックス樹脂として、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。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、熱硬化性樹脂を単独で用いた場合より良好な結果を与える。これは、熱硬化性樹脂が、一般に脆い欠点を有しながらオートクレーブによる低圧成型が可能であるのに対して、熱可塑性樹脂は、一般に強靱である利点を有しながらオートクレーブによる低圧成型が困難であるという二律背反した特性を示すため、これらを混合して用いることで物性と成形性のバランスをとることができるためである。混合して用いる場合は、プリプレグを硬化してなるＣＦＲＰの力学特性の観点から、熱硬化性樹脂を５０質量％より多く含むことが好ましい。

　熱可塑性樹脂としては、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ポリマーを用いることができる。具体的には、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド（ＰＡ）、アラミド、ポリエステル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などを例示できる。航空機用途などの耐熱性が要求される分野では、ＰＰＳ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＩ、ＰＳＵ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫＫ、ＰＡＥＫなどが好適である。一方、産業用途や自動車用途などでは、成形効率を上げるため、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンやＰＡ、ポリエステル、ＰＰＳなどが好適である。これらはポリマーでも良いし、低粘度、低温塗布のため、オリゴマーやモノマーを用いても良い。もちろん、これらは目的に応じ、共重合されていても良いし、各種を混合しポリマーブレンド・アロイとして用いることもできる。

　＜粒子＞
　本発明のＣＦＲＰ中の低Ｖｃｆドメインには粒子が含まれる。本発明において、粒子とは短径が１μｍ以上でＣＦＲＰ中に存在する粒状の固体の物質をいい、従って、後述の導電助剤やナノフィラーは本発明でいうところの粒子には該当しない。積極的に粒子を炭素繊維シート内に樹脂とともに導入することで低Ｖｃｆドメインを形成し、導入された粒子と樹脂が炭素繊維シートを押し広げる。この押し広げにより見かけの上で炭素繊維シートの厚みが厚くなり、実質的にレイヤー間樹脂層の薄膜化を引き起こし、“特定レイヤー”と該“特定レイヤーに隣接するレイヤーとの間（レイヤー間樹脂層に相当）に数多くの導電パスを面内で比較的均一に形成させることができる。このとき、粒子による体積排除により、接している単糸は緩やかに湾曲するため、粒子自身により作り出されるよりも大きな体積空間を炭素繊維シート内部に効果的に作り出すことができる。この面内で比較的均一な多くの導電パスにより、高い厚み方向導電率によるエッジグロー抑制効果と、エッジグロー抑制効果の面内ばらつきが小さいＣＦＲＰが得られる。

　図９下部に示したＣＦＲＰ断面写真は、レーザー顕微鏡（超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ－９５１０：（株）キーエンス製）などを用いて２００倍以上に拡大して観察することで得られる。ここでＳ２’、Ｓ３’などの円形物体は周囲との陰影差があること、また長径および短径がいずれも１μｍ以上であることから、これらは粒子であると特定できる。なお、Ｓ３’のように黒色に見える箇所もあるが、これは粒子の脱落痕が黒く見えていると考えられる。そして、例えば図９上部のＳ２を、図９下部のＳ２’と照合すると、低Ｖｃｆドメイン中に粒子を含有していることが分かる。本発明では、少なくとも１つの低Ｖｃｆドメインは粒子を含有するが、全ての低Ｖｃｆドメインが粒子を含有することは必須ではなく、粒子を含有しない低Ｖｃｆドメインが存在しても良い。前記したように、樹脂とともに導入された粒子によって炭素繊維シート中の炭素繊維の間隔が押し広げられることにより、粒子の存在するドメインに接している炭素繊維の単糸は緩やかに湾曲する。そのため、低ＶｃｆドメインＳ４とＣＦＲＰのその断面像部分に相当するドメインＳ４’のように、断面像内では粒子が観察されない低Ｖｃｆドメインも存在する場合がある。

　本発明で用いる粒子の真球度は０．９以上であることが好ましい。粒子の真球度を０．９以上とすると、炭素繊維シートの中に導入された粒子の長軸と短軸の方向によらず、低Ｖｃｆドメインを導入することや炭素繊維シートのみかけの厚みを増加させることができる。真球度を求めるにおいて、粒子を複数種含む場合は、粒子の種類を区別せず求める。ここで、真球度とは、ＣＦＲＰ断面写真から無作為に３０個の粒子を選び、その短径と長径から下記数式に従い、決定される。このときＣＦＲＰ断面写真は、低Ｖｃｆドメインに含まれる粒子と同種の粒子であることが確認できれば、先の低Ｖｃｆドメインを観察した画像と同じ画像で求めなくてもよい。

　なお、Ｓ：真球度、ａ：長径、ｂ：短径、ｎ：観察個数。

　本発明で用いる粒子のメジアン径Ｄｍは６μｍ以上であることが好ましい。粒子のメジアン径を６μｍ以上とすることで効率良く、低Ｖｃｆドメインを導入することや炭素繊維シートのみかけの厚みを増加させることができる。好ましくはＤｍが１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ以上である。メジアン径を求めるにおいて、粒子を複数種含む場合は、粒子の種類を区別せず求める。ここで粒子のメジアン径Ｄｍとは、ＣＦＲＰ断面写真から無作為に３０個の粒子を選び、その短径ｂと長径ａの算術平均値をその粒子の径Ｄとする。粒子径Ｄのすべてを大きさの順に並べたとき、中央の順位にくる値をメジアン径という。すなわち、３０個の値を大きさの順に並べたものをＤ１＜Ｄ２＜……＜Ｄ３０とするとき、（Ｄ１５+Ｄ１６）÷２をメジアン径とする。このときＣＦＲＰ断面写真は先の低Ｖｃｆドメインを観察した画像である必要はない。

　本発明で用いる粒子は、全粒子の個数を１００％としたとき、直径５０μｍ以上の粒子の割合が１０％以下であることが好ましい。これにより、粒子が炭素繊維シートの中に導入される際に粒子が濾過されることを抑制し、効率良く炭素繊維シートの中に粒子を導入することができ、低Ｖｃｆドメインの形成に有利となる。好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下である。直径５０μｍ以上の粒子の割合を求めるにおいて、粒子を複数種含む場合は、粒子の種類を区別せず求める。このときＣＦＲＰ断面写真は先の低Ｖｃｆドメインを観察した画像でなくてもよい。

　本発明で用いる粒子の少なくとも１種類が導電粒子であると好ましい。粒子が導電粒子であることで、粒子が接触している部分が導電パスとなるために、炭素繊維シートのみかけの厚みを増加させつつ炭素繊維シート自体の導電性も確保でき、かつ表層に残存した導電粒子は隣接層との導電パスとなるため、ＣＦＲＰ全体の導電率を効果的に向上させることができる。本発明で用いる導電粒子としては、金属粒子、金属酸化物粒子、金属コーティングを施した無機粒子や有機ポリマー粒子、カーボン粒子等を用いることができる。中でもカーボン粒子は、航空機に用いたとしても腐食の問題が無く、好ましい。さらに、（００２）面間隔が３．４～３．７オングストロームのカーボン粒子を用いると、導電性を向上させ易く好ましい。例えば、カーボン粒子の例として、日本カーボン（株）製ＩＣＢは（００２）面間隔が３．５３オングストロームであり、ほぼ真球状のカーボン粒子であることが、炭素、Ｎｏ．１６８、１５７－１６３（１９９５）．に記載されている。また、この真球状カーボン粒子は非常に硬質であり、圧縮変形を与えても変形し難く、さらに圧縮を除去すると粒子形状が元に戻ることが記載されている。ＦＲＰを航空機の構造材として用いた場合、飛行中の主翼のしなりに代表されるように構造材には変形が与えられるが、真球状カーボン粒子を含有するＦＲＰは、真球状カーボン粒子が不可逆的な変形を持ちにくいことから安定した導電性の発現が期待される。

　さらに、導電助剤として導電性フィラー・短繊維や導電性ナノマテリアルを含有することが好ましい。ここで導電助剤とは粒子の短径が１μｍ未満の導電物質のことを指す。導電助剤として、特にカーボン材料からなるナノフィラーは、本発明で得られるＣＦＲＰの導電性を高めるために配合される。カーボン材料からなるナノフィラーとしては、特に制限はなく、例えば、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノコーン、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンナノウォール、カーボンナノチャプレット、フラーレン、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノフレーク、およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらのカーボン材料からなるナノフィラーは１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。このようなカーボン材料からなるナノフィラーのうち、供給・価格、導電性付与効果など総合的な面から、低価格で且つ導電性付与効果の高いカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとは、一般的に一次粒子の状態の数平均粒径が３～５００ｎｍに制御されて製造された炭素主体の微粒子である。かかるカーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、中空ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックなどを挙げることができる。

　また本発明のＣＦＲＰは、該粒子の少なくとも１種類がポリマー粒子であることが好ましい。ポリマー粒子を含むことで、高価な導電粒子の使用量を抑えつつ、低Ｖｃｆドメインを形成できる。ポリマー粒子としては、ポリアミド粒子やポリイミド粒子などを好ましく用いることができるが、コストを考慮するとポリアミド粒子がより好ましい。高い耐熱性が必要な場合はポリイミド粒子を用いることが好ましい。ポリアミドとしてはナイロン１２、ナイロン１１、ナイロン６、ナイロン６６やナイロン６／１２共重合体、特開平０１－１０４６２４号公報の実施例１記載のエポキシ化合物にてセミＩＰＮ（高分子相互侵入網目構造）化されたナイロン（セミＩＰＮナイロン）などを好適に用いることができる。

　＜粒子の配置＞
　本発明のＣＦＲＰは、“特定レイヤー”に含まれる粒子のメジアン径をＤｍとしたとき、該“特定レイヤー”中のそれぞれの粒子において、その粒子の中心から２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数が３．５個以下であることが好ましい。本発明では前記のとおり、樹脂とともに粒子が炭素繊維シートの内部に導入されて、効果的に炭素繊維シートのみかけの厚みを増加させるが、２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数が３．５個以下であることで、それぞれの粒子がＦＲＰ中に均一に分散し、効果的に炭素繊維シートのみかけの厚みを増加させることができる。好ましくは２．５個以下である。粒子の中心から２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数を求めるにおいて、粒子を複数種含む場合は、粒子の種類を区別せずに求める。また粒子とは前述の導電助剤やナノフィラーを含まず、短径が１μｍ以上のものを指す。該粒子のメジアン径をＤｍとしたときの該特定レイヤー中で該粒子中心から２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数が３．５個以下する手段は特に限定されないが、用いる粒子の径や分布を調整したり、後述する粒子を樹脂とともに炭素繊維シート内に導入させる時の条件を制御することで達成できる。ここで、特定レイヤー中の粒子中心から２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数は、ＣＦＲＰ断面写真から無作為に３０個の粒子を選び、その粒子中心からの２Ｄｍ以内の距離にある粒子の個数をカウントし、これを先の無作為に選んだ３０個に対して平均することで決定される。このときＣＦＲＰ断面写真は先の低Ｖｃｆドメインを観察した画像でなくてもよい。

　本発明にあっては、“特定レイヤー”に含まれる粒子のメジアン径をＤｍとしたとき、該“特定レイヤー”中のそれぞれの粒子において、その粒子の中心から最も近い粒子の中心までの距離の平均が１．２Ｄｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは１．５Ｄｍ以上である。なお、粒子を複数種含む場合は、粒子の種類を区別せずに求める。このようにすることで粒子同士が離れて効率良く低Ｖｃｆドメインを形成することができる。特定レイヤー中で粒子の中心から最も近い粒子の中心までの距離の平均が１．２Ｄｍ以上とする方法は特に限定されないが、用いる粒子の径や分布を調整したり、後述する粒子を炭素繊維シートに導入させる時の条件を制御することで達成できる。ここで、特定レイヤー中の粒子の中心から最も近い粒子の中心までの距離の平均は、ＣＦＲＰ断面写真から無作為に３０個の粒子を選び、その粒子中心からの最も近い粒子の中心までの距離を断面写真上で測定し、これを先の無作為に選んだ３０個に対して平均することで決定される。このときＣＦＲＰ断面写真は先の低Ｖｃｆドメインを観察した画像でなくてもよい。

　＜隣接するレイヤーに含まれる炭素繊維との接触＞
　本発明のＣＦＲＰにあっては、”特定レイヤー”に含まれる炭素繊維と、該“特定レイヤー”に隣接するレイヤーのうち少なくとも一方のレイヤーに含まれる炭素繊維が、レイヤー平面方向２ｍｍあたり５本以上接していることが好ましい。より好ましくは２０本以上、さらに好ましくは４０本以上が接している。上記接触本数が多い程、導電パスが形成されやすく好ましいが、炭素繊維の径等を考慮すると、３００本以下であることが好ましい。隣接するレイヤーに含まれた炭素繊維と接している炭素繊維の特定法については後述する。これにより、隣接するレイヤーとの導電パスが形成され、効果的にエッジグローを抑制することができる。加えて、この隣接するレイヤーと接している炭素繊維の数は該”特定レイヤー”平面方向０．４ｍｍあたり少なくとも１本以上接していることが重要である。ここで、０．４ｍｍあたり少なくとも１本以上接しているとは、レイヤー平面方向で０．４ｍｍ領域を観察したときに、かならず１本以上の炭素繊維が互いに接していることを示し、例えばレイヤー平面方向２ｍｍを観察した場合には、その２ｍｍを０．４ｍｍで５つの領域に分割したときに、その５つの領域全てで、少なくとも１本以上の炭素繊維が隣接するレイヤーの炭素繊維と接していることを意味する。０．４ｍｍ間隔で少なくとも１本の炭素繊維が隣接するレイヤーの炭素繊維に接していることで、ＣＦＲＰ面内で均等に導電パスを形成することが可能となり、ＰＰｇ面内で導電ばらつきを抑制することが可能となる。このましくはレイヤー平面方向０．４ｍｍあたり少なくとも３本以上、さらに好ましくはレイヤー平面方向０．４ｍｍあたり少なくとも５本以上である。０．４ｍｍ間隔で少なくとも１本の炭素繊維が隣接するレイヤーの炭素繊維に接していることで、ＣＦＲＰ面内で均等に導電パスを形成することが可能となり、導電ばらつきを抑制できる。

　＜本発明のＣＦＲＰの詳細説明＞
　本発明のＣＦＲＰの詳細について、例を挙げながら以下に更に詳しく説明する。

　＜本発明の一実施形態の概略＞
　本発明は本実施形態に限定されない。また、本実施形態に限らず、本発明では、ＣＦシートが、厚み方向に連続してＣＦの繊維配向角度が同じである領域を含む領域をレイヤーとする。その具体的意味は上記したとおりである。なお、レイヤー内に繊維の存在しない領域が、後述する「低Ｖｃｆドメイン」として存在してよい。

　本発明に係るＣＦＲＰは、ＣＦが一方向に配列されたＣＦシートが多方向に積層されることから、必然的に複数のレイヤーを有する。

　本発明では、前記（１）～（３）の条件を同時に満たすレイヤー（特定レイヤー）を少なくとも１層含む。なお、”特定レイヤー”の条件を満たさないレイヤーを、通常のレイヤーということがある。図１ではレイヤー１００が”特定レイヤー”であるので、これを例にとり詳述する。ＣＦＲＰ１０００では、レイヤー１００と繊維配向角度の異なるレイヤー２００、レイヤー３００が、それぞれレイヤー１００の上側、下側に隣接している（以下、隣接レイヤーと呼ぶことがある）。

　レイヤー１００と、レイヤー２００およびレイヤー３００との間には、レイヤー間樹脂層２０、３０が存在する。それぞれのレイヤー間樹脂層の厚みは、Ｔ２０、Ｔ３０とする。ただし、本発明の他の実施形態において、レイヤー間樹脂層２０、３０が存在しなくてもよい。レイヤー間樹脂層２０、３０の定義については後述する。レイヤー１００には、レイヤー１００の全体のＶｃｆの平均値に対する比が０．５未満の「低Ｖｃｆドメイン１１０」（四角で囲って表現している）が存在する。

　レイヤー１００は厚み方向に等距離に４分割し、内層１６０（２セクション分）と表層１５０、１５１に分けることができる。

　また、本発明においては、“特定レイヤー”が、該“特定レイヤー”の断面をみたとき、表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在する低Ｖｃｆドメインとの面積比が９０：１０～１０：９０であることが好ましい（かかる限定を以下「条件（４）」と称することがある）、ここで条件（４）のとおり、”特定レイヤー”の断面において、表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在する低Ｖｃｆドメインとの面積比が９０：１０～１０：９０の範囲であることが好ましい。ここでの「面積」は低Ｖｃｆドメイン１１０の四角で囲った部分の面積を意味する。なお、図１ではモデル的に四角で囲って低Ｖｃｆドメインを示しているが、低Ｖｃｆドメインの特定法は後述する。図１を例に説明すると、３つの低Ｖｃｆドメイン１１０のそれぞれ面積が同じとすると、内層１６０にＶｃｆドメイン１１０が２つ、表層１５１にＶｃｆドメイン１１０が１つあるため、該“特定レイヤー”の表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在するＶｃｆドメインとの面積比は３３：６７である。エッジグローを抑制するためには前記のとおり、隣接するレイヤーとの電位差を低くすることが重要であるが、特に該”特定レイヤー”と隣接レイヤーのＣＦどうしの接触を多くすることが重要である。該”特定レイヤー”と隣接レイヤーのＣＦどうしの接触を多くすることで、隣接レイヤーとの導電パスが形成され、隣接するレイヤーとの電位差を低くすることができる。“特定レイヤー”の表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在するＶｃｆドメインとの面積比を前記の範囲とすることで、レイヤー１００中の繊維が低Ｖｃｆドメインを中心に押し広げられ、効率よく低Ｖｃｆドメインがレイヤー１００中の体積を排除し、レイヤー１００全体を厚くすることができ、該”特定レイヤー”と隣接するレイヤー間で多くのＣＦどうしの接触を得ることが可能となる。特に内層の低Ｖｃｆドメインを多くすると、レイヤー全体の炭素繊維を押し広げることで、隣接レイヤーとの炭素繊維の接触が局所的になることを抑制でき、導電率のばらつきを小さくすることができる。一方で内層に低Ｖｃｆドメインを多く形成しようとすると、生産効率が低下したり、設備負荷が大きくなる場合がある。そのため、好ましくは８０：２０～２０：８０、より好ましくは７０：３０～３０：７０の範囲である。この形態は後述する方法で形成することができる。

　さらに低Ｖｃｆドメインは、粒子を含むことがある。粒子を含むことで効率良くレイヤー１００全体を厚くすることができ、該特定レイヤーと隣接するレイヤー間で多くのＣＦどうしの接触を得ることが可能となる。この効果については改めて後述する。

　すなわち、レイヤー１００のように（１）～（３）の条件を満たすレイヤーを、本発明では「”特定レイヤー”」と呼ぶ。レイヤー２００、３００は、図１に示すとおり、図１ではレイヤー１００と異なり通常のレイヤーを示しているが、”特定レイヤー”であっても良い。

　ＣＦＲＰの厚み方向における導電率向上のためには、Ｖｃｆの向上が有効である。しかし、通常、レイヤーのＶｃｆの平均値を高めると、レイヤー中のマトリックス樹脂量が減少するため、ＣＦシートへのマトリックス樹脂の含浸が不十分となり、ＣＦＲＰ中にボイドが発生し易くなる場合がある。一方、本発明では、”特定レイヤー”であるレイヤー１００中において、低Ｖｃｆドメイン１１０によって内部から炭素繊維シートが押し広げされることにより、Ｖｃｆ平均値を一定としても実質的なＶｃｆを高くできる。すなわち、レイヤー１００のＶｃｆの平均値を高くすることの問題であるＣＦＲＰ中のボイド発生を抑制しつつ、一方で高Ｖｃｆの効果である高導電性を得ることができる。より詳細に言えば、レイヤー１００から低Ｖｃｆドメイン１１０を除いた部分が高Ｖｃｆであれば、前記したように、レイヤー１００のＣＦと、隣接レイヤーのＣＦとが接触しやすくなり、レイヤー間の導電性を大きく向上できるのである。

　レイヤーのＶｃｆ平均値を過度に高めることなく上記隣接レイヤー近傍のＶｃｆを局所的に高めるためには、該”特定レイヤー”全体の面外方向断面の断面積を１００％としたとき、該特定レイヤーに該低Ｖｃｆドメインが１％以上５０％以下で存在することが好ましい。より好ましくは２％以上５０％以下である。さらに好ましくは３％以上５０％以下である。

　＜本発明の一実施形態の詳細＞
　本発明のＣＦＲＰについて、図２を用いてさらに詳細に説明する。

　＜レイヤーの特定法＞
　図２は本発明のＣＦＲＰの断面写真の一例であり、”特定レイヤー”であるレイヤーＬ１と、通常のレイヤーＬ２、Ｌ３の一部分が示されている。Ｌ２とＬ３では、Ｌ１とＣＦの繊維配向角度が異なる。前記のとおり、本発明では、レイヤー内のＣＦの配向角度は同じであるが、これは成形時の影響でＣＦが流動したレベルの乱れは許容される。本発明では、ＣＦ断面形状の違いから、各ＣＦがどのレイヤーに属するかを判断できる。通常、ＣＦ断面形状は楕円形で観察されるが、楕円の長軸の長さが略同一で、厚さ方向に連続している領域を、１つのレイヤーであると判断する。また、プリプレグを積層した段階で、厚さ方向に連続している領域におけるＣＦの配向角度が同一であることが理解されれば、１つのレイヤーとしてよい。紙面右向きをＸ軸正方向、紙面上向きをＺ軸正方向とし、Ｚ軸の原点Ｏは、断面写真の下端部に設定している。

　本発明では、”特定レイヤー”Ｌ１に対する隣接レイヤーＬ２、Ｌ３との境界はＶｃｆのＺ軸方向分布から判断する。ＶｃｆのＺ軸方向分布は以下のようにして求めることができる。まず、画像解析ソフトを用いて断面写真（図２を例に挙げる）をＣＦ（黒）とマトリックス樹脂（白）を判別可能な閾値で分離して２値化する（図３）。このとき、図２で示す画像は、１ピクセルの一辺の長さが０．３μｍ以下となる解像度とし、Ｘ軸方向には１０００μｍ以上の範囲とすることが必要である。画像解析ソフトは、例えばＩｍａｇｅＪ（開発元：Ｗａｙｎｅ　Ｒａｓｂａｎｄ、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ　ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ）などを用いることができる。Ｖｃｆは、ＣＦを表す黒色部の面積割合から算出することができる。Ｚ軸方向に１ピクセル分の長さ（ここでは０．２μｍ）、Ｘ軸方向に画像内Ｘ軸全域長（Ｗ１）の矩形領域（ここでは１０００μｍ）を評価領域として、Ｖｃｆを算出する。Ｚ軸の原点から、Ｚ軸方向へ１ピクセル分の長さである０．２μｍの長さ毎に、前記評価領域のＶｃｆを算出することで、ＶｃｆのＺ軸方向分布を得ることができる。図３から得られたＶｃｆのＺ軸方向分布を、図４に示す（原点はＯ）。

　次に、”特定レイヤー”Ｌ１のみを抽出するために、隣接レイヤーとの境界のＺ座標（図３におけるＺ２、Ｚ３）を決定する。まず、図４に示すＶｃｆのＺ軸方向分布から、Ｖｃｆの中央値を算出する。ここでＶｆの中央値とは得られたＶｆの値のすべてを大きさの順に並べたとき、中央の順位にくる値である。すなわち、Ｎ個の値を大きさの順に並べたものをｘ（１）＜ｘ（２）＜……＜ｘ（Ｎ）とするとき、Ｎが奇数であればｘ（ｍ）=ｘ（（Ｎ＋１）÷２）としてｘ（ｍ）をＶｆの中央値、Ｎが偶数であればｍ＝Ｎ÷２として（ｘ（ｍ）＋ｘ（ｍ＋１））÷２をＶｆの中央値とする。この値は図４のＡ１に対応し、断面写真に含まれる”特定レイヤー”Ｌ１と、レイヤーＬ２、Ｌ３を含めたＶｃｆの代表値とする。ここでＶｃｆの代表値として中央値を用い、算術平均値を採用しないのは、算術平均値とした場合には、断面写真のＺ軸方向観察領域の範囲に依存して、Ｖｃｆが変化しやすいと考えられるためである。Ｖｃｆの中央値（図４のＡ１）を０．５倍した値を、隣接レイヤーとの間の、レイヤー間樹脂層を定義するための閾値とする。この閾値は、図４のＢ１に対応する。隣接レイヤーとの境界近傍において、Ｖｃｆが閾値Ｂ１以下の部分を、レイヤー間樹脂層と定義する。図４上の図においてはＩ１で示す部分のみが該当し、Ｉ１はレイヤーＬ１とＬ３の、レイヤー間樹脂層と見なす。レイヤー間樹脂層厚みは、レイヤー間樹脂層に該当する部分のＺ座標の長さとして定義する。図４左下の図においては、Ｔ３０がレイヤー間樹脂層厚みに対応する。隣接レイヤーとの境界のＺ座標は、レイヤー間樹脂層に該当する部分のＺ座標の、中央の値として定義する。

　図４においては、Ｚ３がレイヤーＬ１とＬ３の境界のＺ座標に対応する。一方、レイヤーＬ１とＬ２の境界近傍では、Ｖｃｆが閾値Ｂ１以下の部分が存在しないため、レイヤー間樹脂層は存在しないと見なし、その厚さは０である。この場合、隣接レイヤーとの境界のＺ座標は、隣接レイヤーとの境界近傍において、Ｖｃｆの最小値を示す地点のＺ座標として定義する。図４右下の図においては、Ｚ２がレイヤーＬ１とＬ２の境界のＺ座標であり、これはレイヤーＬ１とＬ２の境界近傍でＶｃｆの最小値を示す地点Ｊ１のＺ座標である。”特定レイヤー”Ｌ１のＺ軸方向の領域は、隣接レイヤーとの境界のＺ座標であるＺ３からＺ２までの範囲となる。

　次に、”特定レイヤー”Ｌ１のみに着目し、図３に示すように、Ｚ３を原点Ｏ’とした、Ｚ軸に平行なＺ’軸を新たに定義する。図５は、”特定レイヤー”Ｌ１における、ＶｃｆのＺ’方向分布を示す。”特定レイヤー”Ｌ１の厚みＴ１００は、Ｚ２からＺ３を差し引いた値で、Ｚ’座標の最大値として定義する。レイヤーＬ１のＶｃｆの平均値は、ＶｃｆのＺ’方向分布の平均値で定義する。この値は、図５のＣ１に対応する。Ｃ１の０．５倍の値を、低Ｖｃｆドメインを定義するための閾値とする。また、全体の厚さの４分の１分点となる厚さＥ１と４分の３分点となる厚さＦ１をそれぞれ内層と表層を区別する厚さとする。つまり図５の場合は全体厚さの４１８μｍに対して、４分の１分点となる１０５μｍ以上（端数は切り上げ）から４分の３分点となる３１４μｍ以下（図５のＥ１～Ｆ１の範囲）が内層となり、それ以外は表層となる。

　＜低Ｖｃｆドメインの特定＞
　前述した図３を例として用いて、低Ｖｃｆドメインを特定する方法について説明する。低Ｖｃｆドメインの大きさと存在位置は”特定レイヤー”中のＶｃｆの分布から特定する。本発明では、レイヤー中のＶｃｆの分布は、Ｖｃｆの厚さ方向断面画像から判断する。Ｖｃｆの分布は以下のようにして求めることができる。

　まず、ＣＦ（黒）とマトリックス樹脂（白）を判別する。このとき、１ピクセルの一辺の長さが０．３μｍ以下となる解像度とし、Ｘ軸方向は１０００μｍ以上の範囲とし、厚み方向は前記のレイヤー厚み解析より導出した、Ｚ２からＺ３の範囲とする。この範囲を以後、解析範囲と呼ぶ。画像解析ソフトは、例えばＩｍａｇｅＪ（開発元：Ｗａｙｎｅ　Ｒａｓｂａｎｄ、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ　ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ）などを用いることができる。次に解析範囲内のＶｃｆ分布を導出する。図６を例に示すと、解析範囲Ｋ１内の任意の位置の拡大図Ｆ１について任意のピクセルＰ１を中心に、Ｘ軸方向２０μｍ（小数点切り上げ）、Ｚ軸方向２０μｍ（小数点切り上げ）範囲のＱ１について、ＣＦを表す黒色部の面積割合から任意のピクセルＰ１のＶｃｆを計算する。計算ソフトは、例えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１６などを用いることができる。次に任意のピクセルＰ１を１ピクセルずつずらして、この計算を解析範囲Ｋ１内全体に行う。ここで、例えば解析範囲Ｋ１の境界付近に存在する任意のピクセルＰ２などでは、任意のピクセルＰ２を中心にＸ軸方向２０μｍ（小数点切り上げ）、Ｚ軸方向２０μｍ（小数点切り上げ）の範囲の一部が解析範囲Ｋ１の外となる場合は、同範囲のうち、解析範囲Ｋ１に含まれる領域（Ｑ２）を計算すればよい。図６について、解析範囲Ｋ１全体についてＶｃｆを導出した結果を図７に示す。また、この解析結果について、レイヤー全体のＶｃｆの平均値を１とした場合、Ｖｃｆ比が０．５以下のピクセル（以下、低Ｖｃｆピクセル）を含む範囲を示した図を図８に示す。図８のＳ１のように、Ｖｃｆ比が０．５倍以下である部分（低Ｖｃｆピクセル）が単独または連続して存在している箇所を、１つの低Ｖｃｆドメインと定義する。ここで連続するとは、ある任意の低Ｖｃｆであるピクセルと隣接する８個のピクセルのうち少なくとも１つが低Ｖｃｆピクセルであることを意味する。

　該”特定レイヤー”全体の面外方向断面の断面積を１００％としたときの該”特定レイヤー”中の該低Ｖｃｆドメインの面積割合とは、低Ｖｃｆドメインの面積の総和を該”特定レイヤー”全体の面積である解析範囲Ｋ１の面積で除した値である。なお、面外方向断面とは、例えば図８ではＸＺ面のことをいい、ＣＦが配向している方向に直交する方向と厚み方向とを含む面で切り出された断面である。更に、前述の通りレイヤー１００は厚さ方向に４分割し、内層１６１と表層１５２、１５３に分ける。該特定レイヤーの表層に存在する低Ｖｃｆドメインと該内層に存在するＶｃｆドメインとの面積比とは、図５でもとめたＦ１、Ｅ１を境目に、Ｘ軸方向にＷ１の範囲、Ｚ軸方向に表層１５２および１５３のそれぞれで囲われる領域に含まれる、Ｖｃｆ比が０．５倍以下のセルの合計個数をＳとして、Ｘ軸方向にＷ１の範囲、Ｚ軸方向に内層１６１で囲われる領域に含まれる、Ｖｃｆ比が０．５倍以下のセルの合計個数をＩとすると、Ｓ／Ｉで計算される比である。

　＜隣接するレイヤーと接している炭素繊維数＞
　前述した図２を例として用いて、隣接するレイヤーと接している炭素繊維について説明する。隣接するレイヤーと接している炭素繊維数はＣＦＲＰの断面写真から求めることができる。このとき画像は、１ピクセルの一辺の長さが０．３μｍ以下となる解像度とし、後述する炭素繊維数の接触ばらつきも判断するために十分な観察距離を得るために、Ｘ軸方向には２０００μｍ以上の範囲とすることが必要である。ここでレイヤー平面方向とは、例えば図２で言えばＸ軸方向のことである。これはＣＦＲＰ断面において図２のようにＸＹＺ軸を取り、”特定レイヤー”の炭素繊維がＹ軸方向（紙面奥行き方向）に配向するようにＣＦＲＰ断面を観察した時の、Ｘ軸方向であることを意味する。また、炭素繊維がどのレイヤーに属する炭素繊維であるかは、前述のとおり、ＣＦＲＰの切断面における炭素繊維の断面形状の違いから、判断できる。図２に隣接するレイヤーと接している炭素繊維の例Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をそれぞれ示す。隣接するレイヤーと炭素繊維が接しているかは、炭素繊維断面における重心間距離が炭素繊維の平均直径の３倍未満であれば、炭素繊維どうしが接触していると判断する。隣接するレイヤーと接している炭素繊維の例Ｇ１では１組の炭素繊維について、炭素繊維どうしの重心の距離が炭素繊維の平均直径の３倍未満であるため、１本の炭素繊維が隣接するレイヤーと接していると判断する。隣接するレイヤーと接している炭素繊維の例Ｇ２、Ｇ３でも同様に、１組の炭素繊維について、炭素繊維どうしの重心の距離が炭素繊維の平均直径の３倍未満であるため、それぞれ１本の炭素繊維が隣接するレイヤーと接していると判断する。”特定レイヤー”を構成する炭素繊維と、繊維配向角度の異なる少なくとも一方で隣接するレイヤーに含まれる炭素繊維が、レイヤー平面方向２ｍｍあたりで接している本数とは、このＧ１～Ｇ３の場合と同様の操作を隣接するレイヤー間にてレイヤー平面方向であるＸ軸方向に２０００μｍ実施し、その総数をカウントするものである。

　また、図２中のｗ１１、ｗ１２はそれぞれ”特定レイヤー”を０．４ｍｍに区切った区間である。”特定レイヤー”平面方向０．４ｍｍあたりに接している本数とは、例えば、区間ｗ１１またはｗ１２についてみると、それぞれｗ１１またはｗ１２の幅に対応して隣接するレイヤーとの間で接している炭素繊維の数を指す。隣接するレイヤーと接している炭素繊維数のばらつきを判断するためにはこの０．４ｍｍ区間の観察を連続して５区間実施する必要がある。連続とは図２に示すようにｗ１１、ｗ１２，ｗ１３…のように観察区間が隣接していることを指す。ＣＦＲＰの断面を切り出し、幅０．４ｍｍの領域を観察したときに、かならず１本以上の炭素繊維が接しているとは、ｗ１１区間内で１本以上の炭素繊維が接しており、ｗ１２の区間内でも１本以上の炭素繊維が接しており、これが計５区間連続して観察されることを意味する。

　＜本発明のＣＦＲＰのエッジグローの抑制効果＞
　上記したように本発明のＣＦＲＰを明確化したので、次に、本発明のＣＦＲＰによるエッジグロー抑制効果について詳述する。

　ＣＦＲＰ１０００では、レイヤー１００と繊維配向角度の異なるレイヤー２００、レイヤー３００が、それぞれレイヤー１００の上側、下側に隣接している。レイヤー間の導電性が高ければ、レイヤー間での電流の流出入が容易となる。この場合、ＣＦＲＰに雷電流が流入した際にも、複数のレイヤーを電流経路として活用しやすくなるため、雷電流の局所集中を防ぎ、電流を分散させやすい。電流を複数のレイヤーに分散できれば、雷電流の流入部、流出部の間の電気抵抗が低下し、電位差が小さくなる。電流の流入部、流出部の間の電位差が小さくなれば、ＣＦＲＰ内で生じる電位差も全体的に小さくなることから、隣接するレイヤー間の電位差も小さくなる。隣接するレイヤー間の電位差が小さくなることで、エッジグロー抑制効果が得られる。レイヤー間の電位差をさらに深く理解するために、ＣＦＲＰ中の電流の流れ方を以下に説明する。

　航空機用構造体の代表例として、Ｉ．Ｒｅｖｅｌらの文献（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｌｉｇｈｔｎｉｎ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　２０１６、講演論文、２０１６年）の図３に示されるような、２本の金属ボルトが挿入された、多方向積層のＣＦＲＰ構造を考える。エッジグローが発生しやすい状況として、片側のボルトに雷が着雷して雷電流が流入し、ＣＦＲＰ構造内を雷電流が流れ、もう一方のボルトから雷電流が流出するような状況を考える。

　ＣＦＲＰは、導電率に強い異方性を有するため、各レイヤー内では、電流は主にＣＦ方向のみに流れやすい。２本のボルト間をＣＦが直接接続しているレイヤーでは、電流はボルト間を結ぶＣＦに集中する。繊維方向の導電率は比較的高いため、この場合は２本のボルト間の電気抵抗は低くなり、ボルト間の電位差は小さくなる。一方、２本のボルト間をＣＦが直接接続していないレイヤーでは、ボルトに接続したＣＦに沿って電流が広がった後、レイヤー内で直交方向に電流が流れる必要がある。直交方向の導電率は、繊維方向の導電率と比べて一般的に１，０００倍程度小さいため、この場合は２本のボルト間の電気抵抗は高くなり、ボルト間の電位差は大きくなる。

　繊維配向角度が異なるレイヤーを含むＣＦＲＰの場合、それぞれのレイヤーでは、ボルトに接続したＣＦに沿って電流が広がる。ＣＦに沿って広がった電流は、それぞれのレイヤー内でＣＦとの直交方向に流れることもできるが、繊維配向角度の異なる隣接レイヤーに流れこみ、隣接レイヤーのＣＦを利用して流れることもできる。それぞれのレイヤーの中で、導電率の低い直交方向に長い距離流れるよりも、繊維配向角度の異なる隣接レイヤーまで短い距離を流れた後、隣接レイヤーの、導電率の高い繊維方向に長い距離流れる方が、ボルト間の電気抵抗は小さくなる。電流経路は、ボルト間の電気抵抗を最小にするように決定されるため、繊維配向角度の異なる複数のレイヤーを有するＣＦＲＰでは、当該レイヤー間で電流が行き来する電流経路となる。

　当該レイヤー間で電流が行き来する場合、当該レイヤー間の導電性が、レイヤー間の電位差を決定づける。レイヤー間の導電率が高ければ、隣接レイヤーとの間で電位差が大きくならずとも、隣接レイヤーとの電流の行き来が容易となる。この場合、２本のボルト間の電気抵抗は小さくなり、電位差が小さくなる。

　以上のことから、複数のレイヤーを含むＣＦＲＰの場合には、隣接するレイヤー間の導電性を向上させることにより、雷電流のような大電流が流れても、２本のボルト間の電位差の上昇を抑制することができ、ＣＦＲＰに印加される電圧、特に隣接するレイヤー間での電位差の低減が可能となる。これにより、エッジグローの発生リスクを低減可能である。

　＜誘導加熱温度の向上効果＞
　隣接するレイヤー間の導電性が高いことは、エッジグロー抑制以外にも望ましい効果が得られる。例えば、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂としたＣＦＲＰで用いられる、誘導溶接の効果が高くなる。誘導溶接技術は、ＣＦＲＰからなる航空機構造を対象として一部実用化されている。誘導溶接は、誘導加熱によりＣＦＲＰの熱可塑性樹脂を融解させ、別途加圧することで接合する技術である。誘導加熱とは、ＣＦＲＰの外側に設置したコイルに交流電流を流すことで、ＣＦＲＰ内に誘導電流を発生させ、誘導電流によるジュール発熱で加熱するものである。誘導溶接においては、少ないインプットエネルギーで誘導加熱温度を高めることが望まれる。

　誘導加熱温度を高めるためには、誘導電流によるジュール発熱を向上させることが重要であることから、ＣＦＲＰ内に発生する誘導電流の量を増やすことが有効である。Ｘ．Ｘｕらの文献（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＮＤＴ　ａｎｄ　Ｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｖｏｌ．　９４、ｐ．７９－９１、２０１８年）では、繊維配向角度の異なるレイヤー間の導電性を高めることで、ＣＦＲＰ内に発生する誘導電流量が増加することを数値解析で示している。すなわち、本発明のＣＦＲＰでは、誘導電流が多く発生し、誘導加熱温度が高くなりやすく、誘導溶接においても望ましい効果が得られる。

　ＣＦＲＰ内に発生する誘導電流量の比較は、渦流探傷試験により可能である。渦流探傷試験は一般的に、ＣＦＲＰ内に発生する誘導電流の評価を通して、ＣＦＲＰ内のクラックなどを検出する試験である。渦流探傷試験では、ＣＦＲＰ近傍にコイルを設置し、コイルのインピーダンス変化から、誘導電流により発生する磁場を評価する。Ｋ．Ｍｉｚｕｋａｍｉらの文献（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｖｏｌ．　６９、ｐ．　３２０－３２４、２０１８年）によると、コイルの直列抵抗成分の変化から、誘導電流により発生する磁場を評価している。磁場の変化が大きい、すなわち誘導電流の量が多い方が、コイルの直列抵抗成分が大きくなることが示されている。

　＜本発明の実施形態の別の例＞
　本発明において、”特定レイヤー”としての条件を満たすレイヤーは、ＣＦＲＰの上面または下面からレイヤー数を数えて、２番目以内、つまり最外のレイヤーかそのひとつ内側のレイヤー、に配置されることが好ましい。この場合、例えば、誘導溶接において、溶接面となるＣＦＲＰ表面近傍に誘導電流を集中的に増やすことができ、効率的に加熱することが可能となる。かかる形態をとる図１に示すＣＦＲＰ１０００においては、”特定レイヤー”１００が、ＣＦＲＰ１０００の上面からレイヤー数を数えると２番目に配置されており、上面を溶接面とした際に、上面近傍を効率的に誘導加熱することが可能である。”特定レイヤー”１００以外のレイヤーは、”特定レイヤー”の条件を満たすものであっても良いし、通常のレイヤーであっても良い。

　また、”特定レイヤー”が、２層以上連続して積層された形態が好ましい。”特定レイヤー”間においてこれらが隣接する部分の導電性が大きく向上し、エッジグローの抑制、または誘導加熱温度の向上の効果がさらに高まる。エッジグローの抑制、誘導加熱温度の向上という観点だけであれば、全レイヤーが”特定レイヤー”であることも好ましい。

　＜従来技術の形態の例＞
　図１０は、従来の通常の（非層間強化型の）ＣＦＲＰの一形態を示す断面図であるが、繊維配向角度が同一のレイヤーにおいて、Ｖｃｆが場所によらずほぼ均一であり、レイヤー中に低Ｖｃｆドメインが存在する構造ではない。レイヤーの総厚み、レイヤーのＶｃｆの平均値が同じであるならば、図１０に示す従来技術よりも、図１に示す本発明の方が、低Ｖｃｆドメインに導入された粒子と樹脂が炭素繊維シートを押し広げることで、繊維配向角度の異なるレイヤー間のＣＦどうしの接触頻度が高くなり、繊維配向角度の異なるレイヤー間の導電性を向上させることができる。

　図１１は、図１０とは異なる従来の層間強化型のＣＦＲＰの一形態を示す断面図である。図１１に示すＣＦＲＰでは、繊維配向角度が同一のレイヤーにおいて、レイヤー中に低Ｖｃｆドメインが存在する構造はなく、レイヤー間に厚いレイヤー間樹脂層２４、３４が存在する。かかるレイヤー間樹脂層２４、３４は主に、じん性向上のための樹脂リッチ層であり、熱可塑性樹脂粒子や繊維、不織布などを内部に含むことが多い。レイヤーの厚み、Ｖｃｆの平均値が同じであっても、層間強化型ＣＦＲＰでは、レイヤー間樹脂層２４、３４に一定以上の厚みが必要な場合が多く、そうすると、レイヤー間の導電性は、ＣＦどうしが接触し易い本発明の方が高くなる。

　従来の層間強化型のＣＦＲＰの一形態について、図１２にその断面写真を示しており、詳細に説明する。図１２には、レイヤーＬ４，Ｌ５およびＬ６からなるＣＦＲＰのうち、レイヤーＬ４と、レイヤーＬ５、Ｌ６の一部分が示されている。図１２を２値化すると、図１３が得られる。図１３を用いて、前述した方法と同様にＶｃｆのＺ軸方向分布を算出すると、図１４に示すグラフが得られる。まずは、前述した方法と同様に、レイヤー間の境界を決定する。図１４において、Ｖｃｆの中央値はＡ１’であり、これを断面写真に含まれるレイヤーＬ４、レイヤーＬ５およびＬ６の領域のＶｃｆの代表値とする。Ａ１’を０．５倍すると、レイヤー間樹脂層を定義するための閾値として、Ｂ１’が得られる。図１４においては、レイヤー間の境界近傍で、Ｂ１’よりもＶｃｆの低い部分である、Ｉ１’、Ｊ１’が存在する。Ｉ１’、Ｊ１’は、レイヤー間樹脂層として定義され、それぞれのレイヤー間樹脂層厚みＴ３４、Ｔ２４は、Ｉ１’、Ｊ１’に該当する部分のＺ座標の長さで定義する。Ｉ１’、Ｊ１’に該当する部分のＺ座標の中央の値は、それぞれレイヤーＬ４とＬ６、またはＬ４とＬ５の境界のＺ座標であり、それぞれＺ６、Ｚ５となる。次に、レイヤーＬ４のみに着目し、図１３に示すＺ’軸を新たに設定すると、レイヤーＬ４におけるＶｃｆのＺ’軸方向分布は、図１５のように得られる。レイヤーＬ４の厚みＴ１０４は、Ｚ５からＺ６を差し引いた値で、Ｚ’座標の最大値として定義する。レイヤーＬ４のＶｃｆの平均値は、ＶｃｆのＺ’方向分布の平均値で定義され、図１５のＣ１’に対応する。Ｃ１’の０．５倍の値は、低Ｖｃｆドメインを定義するための閾値で、Ｄ１’に対応する。レイヤーの上端部および下端部のレイヤー間樹脂層を除き、ＶｃｆがＤ１’より小さい部分は存在しないため、低Ｖｃｆドメインが存在しないと見なす。レイヤーＬ４は、全体のＶｃｆの平均値は５０％以上であるが、低Ｖｃｆドメインを有さないため、”特定レイヤー”は存在せず、従って、本発明のＣＦＲＰではない。

　なお、図１６は、従来の層間強化型のＣＦＲＰとは異なり、更に図１１とも異なるＣＦＲＰの断面図である。図１６では、繊維配向角度が同一のレイヤー１０５において、低Ｖｃｆドメイン１１５を有する。しかしながら、低Ｖｃｆドメインはレイヤー１０５の表層付近１５５もしくは１５６にしか存在せず、条件（４）を満たさない。“特定レイヤー”の表層のみに低Ｖｃｆドメインがある場合には、導入された粒子と樹脂が炭素繊維シートを押し広げることができないか、導入された粒子と樹脂が炭素繊維シートを押し広げることができたとしても、レイヤー表層付近の局所的な周囲のＣＦを押し広げとなり、また層間２５および３５の厚さのばらつきが大きくなる。また層間のＣＦどうしの接触が隣接するレイヤーとの境界で不均一になるため、導電率のばらつきが大きくなる。一方、本発明では、内層に一定量の低Ｖｃｆドメインを形成することで、レイヤー全体のＣＦをまんべんなく押し広げることができるようになり、高導電率の発現とともに導電率のばらつきの小さいＣＦＲＰが得られる。

　次に、本発明のＣＦＲＰを得る方法について、熱硬化性樹脂を主体とするマトリックス樹脂を用いたＵＤプリプレグを例にあげて説明する。

　＜本発明のＣＦＲＰの前駆体となるプリプレグの製造方法＞
　本発明のＣＦＲＰの前駆体として、プリプレグを製造する方法については、特に制限は無いが、例えば以下のようなホットメルト法を用いることができる。まず、エポキシ樹脂、芳香族アミン型硬化剤、熱可塑性樹脂と粒子の組み合わせによるマトリックス樹脂をニーディングにより調製し、その後、マトリックス樹脂をコーティングし、マトリックス樹脂フィルムを作製する。そして、別途準備したＣＦから成るＵＤシートにマトリックス樹脂フィルムを積層し、更に含浸してプリプレグを得る。含浸方法としては、複数の加熱されたニップロールで段階的に２回以上マトリックス樹脂を押し込む、多段押し込み法を採ると、樹脂とともに粒子を炭素繊維シート内にまで効果的に流入させることができる。このような多段の押し込みによる効果のメカニズムは、以下のように考えることができる。１回目の押し込みで、マトリックス樹脂をＣＦシートに押し込むが、同時に内層部のＣＦが密に充填され、粒子が密に充填されたＣＦによる濾過効果で粒子成分がＣＦシート内層部に流入することに制限が有る場合がある。そこで、一旦、押し込み圧を解放するとＣＦがスプリングバックし、ＣＦ単糸が再配列し、ＣＦ単糸間に隙間ができるため、２回目の押し込みで、粒子をＣＦシート内層部まで流入させ易くなるものと考えられる。このため、押し込み回数は多いほど効果的であるが、含浸設備の費用やサイズと本効果のバランスを考慮して押し込み回数を選択ことができる。一般的には２回以上、１０回以下である。なお、ｎ回目の押し込みとｎ＋１回目の押し込みの間でＣＦをスプリングバックさせ、かつマトリックス樹脂の粘度を十分低く保つことが更に粒子流入効果を高めるが、このためには、ｎ回目の押し込みとｎ＋１回目の押し込みの間でプリプレグを再昇温することが好ましい。再昇温の方法としては、例えば、ホットプレート等の接触加熱、赤外線ヒーター等の非接触加熱等の他、圧力をかけずに加熱ロール上を通過させる方法など、種々の加熱装置の適用がある。また、ｎ回目の押し込みとｎ＋１回目の押し込みの間隔は０．１秒以上、５秒以下とすることで、スプリングバックによるＣＦ単糸の再配列効果を得ることができる。スプリングバック効果を向上させるための制御（再加熱、押し込み間隔など）は、特に１回目と２回目の間で行うと効果が大きいが、もちろん後段の押し込みでも行うと更に効果が上がる。

　一般に、プリプレグが厚くなると、ＣＦシートも厚くなるため、含浸距離が長くなり、含浸の難易度は上がり、粒子のＣＦシート内層部への流入は更に難しくなるが、本方法を用いることで、厚物プリプレグであっても本発明のＣＦＲＰの前駆体として好適な粒子がＣＦシート内層部まで流入したプリプレグを得ることができるのである。そして、粒子流入により前述のとおり体積排除効果により実質的に高Ｖｃｆ部位を形成させ、効果的にＣＦＲＰの導電性を向上させることができるのである。上記製造方法を用いると、ＣＦ目付が３５０ｇ／ｍ^２以上の厚物プリプレグの製造でより顕著な効果が得られる。

　なお、含浸装置として、ニップロールではなく、大径ロールをＳ字に配置させた、いわゆるＳラップを用いる場合、プリプレグがロール面を通過する際に、加熱・含浸が行われるが、この間、常に面外垂直方向に、搬送張力に起因する押し圧が生じている。そのため、ＣＦ厚さ方向に常に押しつけられ、ＣＦ単糸のスプリングバックはあまり期待できないと考えられる。

　なお、ホットメルト法以外の方法として、例えば、国際公開２０１８／１７３６１８号パンフレットや、国際公開２０１８／１７３６１９号パンフレット等に記載されているようなダイコーターやスプレーコーター等によりマトリックス樹脂をＣＦシートに直接塗布し、その後、含浸を行う方法を用いることもできる。また、マトリックス樹脂を満たしたバス中にＣＦシートを通し、マトリックス樹脂を塗布と同時に含浸させることも可能である。この時でも、バス通過後に追含浸を行い、含浸や粒子流入を高度化することもできる。

　＜本発明のＣＦＲＰの作製方法＞
　前記したプリプレグを積層してプリプレグ積層体を得た後、加圧、加熱して賦形するとともに樹脂を硬化させるいわゆる加熱加圧成形法により、成形することができる。マトリックス樹脂の主成分が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂いずれの場合も、加熱加圧成形法としては、プレス成形法、オートクレーブ成形法、真空圧成形法またはバギング成形法等から適宜選択できる。ＣＦＲＰを成形する温度としては、エポキシ樹脂を用いる場合、通常１３０℃～２２０℃の範囲で行われる。ボイドが少ない成形体を得やすいことから、マトリックス樹脂の主成分が熱硬化性樹脂の場合にはオートクレーブ成形法が望ましい。オートクレーブ成形法で成形する圧力としては、プリプレグの厚みやＣＦの体積含有率などにより異なるが、通常、０．１ＭＰａから１．０ＭＰａである。これにより、ボイドのような欠点がない、高品質なＣＦＲＰを得ることができる。

　本発明のＣＦＲＰは航空機用構造体に好適に用いることができる。航空機用構造体としては、平板構造体、円筒構造体、箱形構造体、Ｃ形構造体、Ｈ形構造体、Ｌ形構造体、Ｔ形構造体、Ｉ形構造体、Ｚ形構造体、ハット形構造体などが挙げられる。これらの構造体を組み合わせることにより、航空機の部品が構成される。詳しくは、例えば『飛行機の構造設計』第５版、鳥養・久世、日本航空技術協会（２００３）に記載されている。このような構造体は、例えば、国際公開第２０１７／１１０９９１号における段落［００８４］の記載のように、プリプレグを賦形して得ることができる。

　次に、レイヤー厚み３００μｍ以上の本発明のＣＦＲＰの例を記載する。

　このような厚いレイヤー厚みを有するＣＦＲＰであっても、前記したプリプレグの製造方法と同様の方法を用いて、炭素繊維シートが厚いプリプレグを作製した後、同様の操作でＣＦＲＰを得ることができる。ただし、プリプレグ作製時のＣＦ目付は３２０ｇ／ｍ^２以上となるようにＣＦシートを形成することが良い（ＣＦ目付は３７０ｇ／ｍ^２以上、５５０ｇ／ｍ^２以下が考えられる）。また、ＣＦ目付が２７０ｇ／ｍ^２クラスのプリプレグの製造時より含浸距離がより長いことを考慮し、押し込み回数を増加させることが好ましい。もちろん、連続的製造以外に枚葉での製造も可能であり、例えば、以下のような方法を例示することができる。すなわち、所望のＣＦ目付のＣＦシートを２枚のマトリックス樹脂フィルムで挟みシート化する。例えば、樹脂含有率は３４質量％となるようにする。これを実施例１記載のようなマトリックス樹脂フィルムを用いた場合には、マトリックス樹脂フィルムの温度を６０℃以上とした後、プレス機にて圧力３ＭＰａで５秒保持した後に、除圧し、さらに圧力３ＭＰａで５秒保持する。除圧後の再加圧までの時間間隔は１秒以上５秒以下とする。このようにしてプリプレグ作製し、ＣＦＲＰを成型することができる。ＣＦ目付を５３６ｇ／ｍ^２とした場合には、作製したＣＦＲＰの”特定レイヤー”の厚みは５２０μｍ程度となる。この時の、炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値は約６０％であり、レイヤーのＶｃｆの平均値を１としたとき、Ｖｃｆが０．５以下の低Ｖｃｆドメインが表層および内層に存在し、”特定レイヤー”の表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在する低Ｖｃｆドメインとの面積比は６０：４０程度となる。そして、レイヤー全体の面外方向断面の断面積を１００％としたときの低Ｖｃｆドメインの面積割合は約８％となる。また、厚み方向導電率は２８Ｓ／ｍ程度となり、高いエッジグロー抑制効果が期待できる。

　次に、熱可塑性樹脂を用いた本発明のＣＦＲＰの例を記載する。

　例えば、熱可塑性樹脂としてＰＥＩを用い、これに導電性粒子としてカーボン粒子“ニカビーズ（登録商標）”ＩＣＢ２０２０を４質量％含有させたマトリックス樹脂フィルムを２枚準備し、これの間に複数のＣＦを一方向に均一に引き揃えたＣＦシートを挟み、毎葉のシートとする。このときＣＦ目付は５３６ｇ／ｍ^２となるようにし、樹脂含有率は３４質量％となるようにする。これを温度３４０℃、圧力３ＭＰａで３分間保持した後に、除圧し、さらに温度３４０℃、圧力３ＭＰａで３分間保持する。また除圧後の再加圧までの時間間隔は１秒以上５秒以下とする。このようにしてプリプレグを作製し、これを８セット積層（０°／９０°で交互）し、プリプレグ積層体を作製する。そして、このプリプレグ積層体をプレス機にて、温度３４０℃、圧力３ＭＰａで５分間保持して成形し、ＣＦＲＰを作製する。これで得られるＣＦＲＰ中の”特定レイヤー”の厚みは約５３０μｍ、Ｖｃｆの平均値は約６０％であり、レイヤーのＶｃｆの平均値を１としたとき、Ｖｃｆが０．５以下の低Ｖｃｆドメインが表層および内層に存在し、レイヤーの表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在する低Ｖｃｆドメインとの面積比が７０：３０程度である。さらに、”特定レイヤー”全体の面外方向断面の断面積を１００％としたときの低Ｖｃｆドメインの面積割合は約４％である。ＣＦＲＰの厚み方向導電率は約１５Ｓ／ｍであり、コイルの抵抗変化も十分大きく、優れた誘導加熱温度が期待できる。

　以下、本発明を実施例により詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定して解釈されるものではない。なお、組成比の単位「部」は、特に注釈のない限り質量部を意味する。また、各種特性（物性）の測定は、特に注釈のない限り温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で行った。

　＜実施例および比較例で用いられた原材料＞
（１）炭素繊維
　フィラメント数２４，０００本、引張強度５．８ＧＰａ、引張弾性率２８０ＧＰａの炭素繊維を使用した。
（２）エポキシ樹脂
　“スミエポキシ（登録商標）”ＥＬＭ４３４（テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、住友化学（株）製）
　“ＥＰＩＣＬＯＮ（登録商標）”８３０（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ＤＩＣ（株）製）
　“ＴＯＲＥＰ（登録商標）”Ａ－２０４Ｅ（Ｎ，Ｎ－ジグリシジル－ｐ－フェノキシアニリン、東レ・ファインケミカル（株）製）
　“ＥＰＩＣＬＯＮ（登録商標）”ＨＰ－７２００Ｌ（ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ＤＩＣ（株）製）
　“ｊＥＲ（登録商標）”８２５（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、三菱ケミカル（株）製）
（３）硬化剤
　“セイカキュア－Ｓ（登録商標）”（４，４’－ＤＤＳ、セイカ（株）製）
　“３，３’－ＤＡＳ（登録商標）”（３，３’－ＤＤＳ、三井化学ファイン（株）製）
（４）熱可塑性樹脂
　“スミカエクセル（登録商標）”５００３Ｐ（ＰＥＳ、住友化学（株）製）
　“Ｔｏｒａｙ　Ｃｅｔｅｘ（登録商標）”ＴＣ１０００（ＰＥＩ、Ｔｏｒａｙ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ社製）
（５）ポリマー粒子
　真球状ポリアミド６粒子（体積頻度モード径１５μｍ、真球度９６％、製法は以下に記述）
国際公開第２０１８／２０７７２８号公報を参考に、３Ｌのヘリカルリボン型の撹拌翼が付属したオートクレーブに、ε－カプロラクタム（東レ（株）製）２００ｇ、第２成分のポリマーとしてポリエチレングリコール（和光純薬工業（株）製１級ポリエチレングリコール２０，０００、重量平均分子量１８，６００）８００ｇ、水１，０００ｇを加え均一な溶液を形成後に密封し、窒素で置換した。その後、撹拌速度を１００ｒｐｍに設定し、温度を２４０℃まで昇温させた。この際、系の圧力が１０ｋｇ／ｃｍ^２に達した後、圧が１０ｋｇ／ｃｍ^２を維持するよう水蒸気を微放圧させながら制御した。温度が２４０℃に達した後に、０．２ｋｇ／ｃｍ^２分の速度で放圧させた。その後、窒素を流しながら１時間温度を維持し重合を完了させ、２，０００ｇの水浴に吐出しスラリーを得た。溶解物を溶かした後に、ろ過を行い、ろ物に水２，０００ｇを加え、８０℃で洗浄を行った。その後２００μｍの篩を通過させた凝集物を除いたスラリー液を、再度ろ過して単離したろ物を８０℃で１２時間乾燥させ、ポリアミド６粉末を１４０ｇ作製した。得られた粉末の融点はポリアミド６と同様の２１８℃、結晶化温度は１７０℃であった。粒子径はマイクロトラック社製ＭＴ３３００ＩＩ（光源７８０ｎｍ－３ｍＷ、湿式セル（媒体：水））を用いて測定した。
（６）導電粒子（カーボン粒子、以下ＣＰと称することがある）
　“ニカビーズ（登録商標）”ＩＣＢ４４２０（個数頻度平均粒子径：２７μｍ、日本カーボン（株）製）
　“ニカビーズ（登録商標）”ＩＣＢ２０２０（個数頻度平均粒子径：１５μｍ、日本カーボン（株）製）
　“ニカビーズ（登録商標）”ＩＣＢ１０２０（個数頻度平均粒子径：１２μｍ、日本カーボン（株）製）
　“ニカビーズ（登録商標）”ＩＣＢ０５２０（個数頻度平均粒子径：　５μｍ、日本カーボン（株）製）
　大径ＣＰ：“ニカビーズ（登録商標）”ＩＣＢ４４２０に対して櫛目５０μｍで濾し、櫛目を通していない“ニカビーズ（登録商標）”ＩＣＢ４４２０に対して櫛目に残っているＣＰを加え、大径ＣＰを得た（個数頻度平均粒子径：４０μｍ）。
（７）導電助剤（カーボンブラック）
　三菱“カーボンブラック”＃３２３０Ｂ（１次粒子の粒子径２３ｎｍ（カーボンブラック粒子を電子顕微鏡で観察して求めた算術平均径）、三菱ケミカル。

　＜各種評価法＞
　（１）マトリックス樹脂（樹脂組成物）の調製
Ａ．一段含浸向けの樹脂組成物（実施例１～２０および比較例５）
　エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂を混練し、１５０℃以上に昇温し、そのまま１時間撹拌することで熱可塑性樹脂を溶解させて透明な粘調液を得た。この液を混練しながら降温した後、硬化剤、ポリマー粒子、導電粒子、導電助剤などを添加して混練し、１次樹脂組成物を得た。

　各実施例で用いたエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤の組成比（表１において単位は、質量部）を表１に示す。また各実施例で用いた、導電粒子の種類、導電粒子の量、ポリマー粒子の種類、ポリマー粒子の量、導電助剤量を表２～１０に示す。
Ｂ．二段含浸向けの樹脂組成物（比較例１～４）
　エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂を混練し、１５０℃以上に昇温し、そのまま１時間撹拌することで熱可塑性樹脂を溶解させて透明な粘調液を得た。この液を混練しながら降温した後、硬化剤、導電助剤を添加してさらに混練し、１次樹脂組成物を得た。

　また、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂を混練し、１５０℃以上に昇温し、そのまま１時間撹拌することで熱可塑性樹脂を溶解させて透明な粘調液を得た。この液を混練しながら降温した後、硬化剤、ポリマー粒子、導電粒子、導電助剤などを添加して混練し、２次樹脂組成物を得た。

　各比較例で用いたエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤の組成比（表１において単位は、質量部）を表１に示す。また各比較例で用いた、導電粒子の種類、導電粒子の量、ポリマー粒子の種類、ポリマー粒子の量、導電助剤量を表２～１０に示す。

　（２）ＣＦプリプレグの作製
　Ａ．一段含浸プリプレグ
　１段含浸法を用いて作製した。シリコーンを塗布した離型紙上に、（１）Ａで作製した１次樹脂組成物を、コーターを用いて均一に塗布し、樹脂フィルムとした。２枚の樹脂フィルムの間に一方向に均一に引き揃えた炭素繊維を挟み込んだ。ニップロールを用いて段階的に複数回加熱、加圧して、一方向に引き揃えられた炭素繊維に１次樹脂組成物が十分に含浸したプリプレグを得た。このときニップロールで２回以上押圧を行った。特記する例以外では、前の押圧の終了から次の押圧の開始までの間隔を２秒間とし、押圧処理の間では再昇温を実施した。表２～１０にその詳細を示す。

　特に断りのない限り、１次プリプレグの炭素繊維の目付は２６８ｇ／ｍ^２とした。樹脂含有率は表２～１０にそれぞれ質量％で記載した。

　得られたプリプレグのウォーターピックアップ法を用いた含浸率は１～５％であった。これはプリプレグ中の樹脂組成物の付着していない未含浸領域の炭素繊維の量が小さいことを示唆しており、ＡＦＰなどの自動積層装置でのプリプレグテープ搬送時のガイドロールへの毛羽の付着を抑制することができる。また、プリプレグテープを得るスリット加工時に、スリット刃へのマトリックス樹脂や毛羽の付着を抑制することができる。また、プリプレグと金属間のタック力は０．２～０．５Ｎの範囲にあり、ＡＦＰスタート時の貼り付き性・リペア性とＡＦＰでの良好な搬送性を両立できる好ましいタック性を示した。

　なお、ここでいうウォーターピックアップ法の含浸率は、以下のように測定される。プリプレグ幅方向に等間隔の位置で、０°と９０°を２辺とした１００ｍｍ×１００ｍｍにカットした５点のプリプレグを試験片として、質量Ｗ１をあらかじめ測定する。当該プリプレグの一辺をプリプレグの繊維方向を鉛直方向に配置し、端部から５ｍｍの範囲（すなわち１００ｍｍ×５ｍｍ）を、水に５分間浸漬し、得られたプリプレグの表面に付着した水分をウェス等でふき取った後の質量Ｗ２を求め、（Ｗ２－Ｗ１）から求められる水分増加量をＷ１で除して百分率で表した計５点の平均値を用いる。

　プリプレグのタック力は、タックテスタ（ＰＩＣＭＡタックテスタＩＩ：東洋精機（株）製）を用いて測定した。タックテスタに測定するプリプレグを設置し、１８ｍｍ×１８ｍｍのガラス板を貼ったステンレス板（ＳＵＳ３０４）をプリプレグの上から１０ｍｍ／分の速度で下降させ、プリプレグに接地後すぐに、１０ｍｍ／分の速度にて前記ステンレス板を上昇させて、プリプレグから引き剥がす際の剥離荷重を測定し、プリプレグのタック力とした。

　Ｂ．二段含浸プリプレグ
（ａ）１次プリプレグ
　シリコーンを塗布した離型紙上に、（１）Ｂで作製した１次樹脂組成物を、コーターを用いて均一に塗布し、１次樹脂フィルムとした。２枚の１次樹脂フィルムの間に一方向に均一に引き揃えた炭素繊維を挟み込み、プレスロールを用いて加熱、加圧して、一方向に引き揃えられた炭素繊維に１次樹脂組成物が十分含浸した１次プリプレグを得た。特に断りの無い限り、１次プリプレグの炭素繊維の目付は２６８ｇ／ｍ^２、樹脂含有率は２０質量％とした。
（ｂ）２次プリプレグ
　（２）Ｂ（ａ）に従って得た１次プリプレグ（特に断りのない限り、炭素繊維の目付は２６８ｇ／ｍ^２、樹脂含有率は２０質量％）を準備し、次いで、シリコーンを塗布した離型紙上に、（１）Ｂで作製した２次樹脂組成物を、コーターを用いて均一に塗布し、２次樹脂フィルムとした。次に、１次プリプレグの両面の離型紙をはく離した。そして、２次樹脂フィルムの間に１次プリプレグを挟み込み、プレスロールを用いて加熱、加圧して、１次プリプレグの両側表面から２次樹脂が含浸した２次プリプレグを得た。２次プリプレグの炭素繊維の目付は２６８ｇ／ｍ^２、樹脂含有率は３４質量％である。

　（３）ＣＦＲＰの成形
　それぞれ作製したプリプレグを［０／９０］_２Ｓ構成で積層した後、オートクレーブにて１８０℃の温度で２時間、圧力６ｋｇ／ｃｍ^２、昇温速度１．７℃／分で樹脂を硬化させてＣＦＲＰ（平板構造）を作製した。

　（４）ＣＦＲＰの断面観察
　図１７に上面図を示す、成形後のＣＦＲＰパネル３０００から、Ｍ１の破線で示すような、約２０ｍｍ×２０ｍｍ程度のサンプルをカットし、観察用サンプルを得た。観察用サンプルは、ＣＦＲＰパネルの最表層レイヤーの繊維方向を０°方向としたとき、３０°、１２０°方向に沿ってカットしたサンプルである。エポキシ樹脂で包埋・硬化後、エッジ部分を研磨した。この研磨面をキーエンス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ－５０００で観察した。倍率は５００倍を基本とした。
（５）真球度、粒子径
　粒子の真球度は、（４）に記載の方法で、倍率５００倍で撮影したＣＦＲＰ断面写真から無作為に３０個の粒子を選び、その短径と長径から下記数式に従い、計算した。

　Ｓ：真球度（％）、ａ：長径、ｂ：短径、ｎ：測定数３０。

　粒子の径は（４）に記載の方法で、倍率５００倍で撮影したＣＦＲＰ断面写真から確認した。メジアン径は無作為に３０個の粒子を選び、その短径ｂと長径ａの算術平均値をその粒子の径Ｄとした上で、粒子径Ｄのすべてを大きさの順に並べたとき、中央の順位にくる値をメジアン径Ｄｍとした。すなわち、３０個の値を大きさの順に並べたものをＤ１＜Ｄ２＜……＜Ｄ３０とするとき、（Ｄ１５+Ｄ１６）÷２をメジアン径Ｄｍとした。

　（６）ＣＦＲＰの断面の画像解析
Ａ．Ｖｃｆの算出方法
　ＣＦＲＰの断面を切り出し、ＣＦＲＰ厚み方向をＺ軸、該断面においてＺ軸に直交する軸をＸ軸とし、倍率５００倍で撮像を行い、対象とするレイヤーが１つの画像に収まらない場合には複数の画像を繋げて、対象とするレイヤーの画像を得た。このとき、上下それぞれに隣接するレイヤーの一部分を含むようにした。画像の例は、図２および図１２に示した。Ｚ軸の原点は、断面写真の下端部に設定した。

　まず、ＶｃｆのＺ軸方向分布を求めた。ＩｍａｇｅＪを用いて画像を２値化（図３および図１３）し、ＣＦ（黒）とマトリックス樹脂（白）を判別した。Ｖｃｆは、黒色部の面積割合から算出することとした。Ｚ軸方向に０．２μｍの長さ、Ｘ軸方向に画像内Ｘ軸全域長の矩形領域をＶｃｆの評価範囲として、Ｖｃｆを算出した。Ｚ軸の原点から、Ｚ軸方向へ０．２μｍの長さ毎に、前記評価範囲のＶｃｆを算出することで、ＶｃｆのＺ軸方向分布を得た。
Ｂ．隣接レイヤーとの間のレイヤー間樹脂層厚みの算出方法
　（６）Ａで取得したＶｃｆのＺ軸方向分布について、中央値をＶｃｆの代表値とした。隣接するレイヤーとの間において、Ｖｃｆが中央値の０．５倍以下である部分を、レイヤー間樹脂層と定義した。レイヤー間樹脂層厚みは、レイヤー間樹脂層に該当する部分のＺ軸方向長さで定義した。なお、レイヤー間の境界のＺ座標は、レイヤー間樹脂層に該当する部分のＺ座標の中間として定義した。隣接するレイヤーとの間において、Ｖｃｆが中央値の０．５倍以下の部分が存在しない場合、レイヤー間樹脂層が存在しないと見なし、レイヤー間樹脂層厚みは、０とした。この場合、レイヤー間の境界のＺ座標は、レイヤー間の近傍において、Ｖｃｆが最小値となる地点のＺ座標として定義した。
Ｃ．レイヤー全体の評価方法
　（６）Ｂで取得した、上下に隣接したレイヤー間の境界のＺ座標を使用して、上下の隣接レイヤーを除いた１つのレイヤーの、ＶｃｆのＺ軸方向分布を抽出した。抽出したレイヤーのＶｃｆの平均値は、１つのレイヤーのＶｃｆのＺ軸方向分布の平均値として定義した。レイヤーの厚みは、上下のレイヤー間の境界のＺ座標の差として定義した。
Ｄ．低Ｖｃｆドメインの評価方法
　（６）Ｃで取得した、１つのレイヤーのＶｃｆのＺ軸方向分布を使用し、レイヤーのＶｃｆの平均値に対するＶｃｆの比が０．５となる値を算出し、低Ｖｃｆドメインと判別する閾値とした。

　次に（６）Ａで取得した２値化した連結画像の１つのレイヤーの任意のピクセルについて、そのピクセルが中心となるようにＺ軸方向２０１ピクセル、Ｘ軸方向に２０１ピクセルの範囲のＶｃｆを黒色部の面積割合から算出し、算出したＶｃｆを、そのピクセルでのＶｃｆとした。なおレイヤーの上端や下端についてはレイヤー範囲外の部分はＶｃｆの計算に含めず、同様に黒色部の面積割合からＶｃｆを算出した。この操作をレイヤー全体に対して実施した。先の低Ｖｃｆドメインと判別する閾値以下のピクセルを低Ｖｃｆドメインとした。低Ｖｃｆドメインのピクセル数を解析領域全体のピクセル数で割ることで”特定レイヤー”全体の面外方向断面の断面積を１００％としたときの特定レイヤーの低Ｖｃｆドメインの面積割合を求めた。

　さらに（６）Ｃで取得した上下レイヤー間のＺ座標について、４分の１分点と４分の３分点を求め、４分の１分点と４分の３分点の間をレイヤーの内層（境界も含む）、４分の１分点および４分の３分点から上下レイヤーまでの範囲（境界は含まない）をレイヤーの表層とした（図５および図８）。最後にレイヤーの内層と外層に存在する低Ｖｃｆドメインの面積の比率をもとめ、表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在するＶｃｆドメインとの面積比とした。
Ｅ．隣接するレイヤーと接している炭素繊維数の確認方法
（ａ）隣接レイヤーと平面方向２ｍｍあたりに接している炭素繊維数
　（４）に記載の方法で、倍率５００倍で撮影したＣＦＲＰ断面写真について、測定対象のレイヤーと該レイヤーに隣接するレイヤーとの間において、レイヤー平面方向に２０００μｍの区間で、隣接するレイヤーに含まれる炭素繊維と接していると評価される炭素繊維の数を数えた。このとき炭素繊維断面の重心どうしの距離が炭素繊維の平均直径の３倍未満であるとき、炭素繊維どうしが接していると判断した。
（ｂ）平面方向２ｍｍの区間を０．４ｍｍ間隔でみたとき、各０．４ｍｍ区間における隣接レイヤーの炭素繊維と接している炭素繊維数
　（６）Ｅ（ａ）で観察した２０００μｍの区間において求めた隣接するレイヤーに含まれる炭素繊維と接していると評価される炭素繊維について、該２０００μｍの区間を４００μｍ間隔で５区間に分割し、それぞれの区間における隣接するレイヤーに含まれる炭素繊維と接していると評価される炭素繊維の数を確認した。これを隣接レイヤーと平面方向２ｍｍの区間を０．４ｍｍ間隔でみたときの各０．４ｍｍ区間における隣接レイヤーの炭素繊維と接している炭素繊維数とした。

　（７）ＣＦＲＰの厚み方向の導電率
　長手方向に連続して作製したプリプレグのある点から長手方向川上に向かって０ｍ、５ｍ、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ、２５ｍの位置からそれぞれＣＦＲＰパネルを作製し、ＣＦＲＰパネルの最表層レイヤーの繊維方向を０°方向としたとき、０°、９０°方向に沿って、４０ｍｍ×４０ｍｍのサンプルを切り出し、両表面を約５０μｍ研磨除去後、両面にＡｇペーストを、ヘラを用いて均一に塗布し、１２０℃の温度に調整した熱風オーブン中で、１時間かけて硬化させ、導電率評価用のサンプルを得た。得られたサンプルの厚さ方向の抵抗を、インピーダンスアナライザ（ＩＭ３５７０、日置電機株式会社製）を用いて、直流５ｍＡの電流負荷条件で、四端子法により測定した。測定された抵抗値と、サンプル寸法から導電率（Ｓ／ｍ）を計算した。また合計６カ所の導電率のばらつきを以下の基準で評価した。Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ、Ｇｏｏｄ、Ｆａｉｒ、Ｂａｄを合格、Ｗｏｒｓｅを不合格とした。

　　Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：ＣＶ値が３％未満
　　Ｇｏｏｄ　　　　　：ＣＶ値が３％以上１０％未満
　　Ｆａｉｒ　　　　　：ＣＶ値が１０％以上３０％未満
　　Ｂａｄ　　　　　　：ＣＶ値が３０％以上５０％未満
　　Ｗｏｒｓｅ　　　　：ＣＶ値が５０％以上。

　（８）渦流探傷試験（誘導電流評価）
　銅製のコイル（内径１０ｍｍ、外径１４ｍｍ、高さ３ｍｍ、巻き数６０回、ＰＰＳボビンつき（耳の厚さ１ｍｍ）、キタモトテック社製）の直列抵抗成分を、インピーダンスアナライザ（ＩＭ３５７０、日置電機株式会社製）を用いて、交流５ｍＡ、周波数３００ｋＨｚの電流負荷条件で、四端子法により測定した。１回目の測定では、該コイルの近傍に導電体を何も置かないようにして測定した。該コイルの近傍に導電体を置くと、該コイルの直列抵抗成分が変化してしまうため、直列抵抗成分が影響を受ける範囲には、導電体を置かないようにした。次に、該コイルを、成形後のＣＦＲＰパネルの上に接触させるようにして設置し、同様の手法でコイルの直列抵抗成分を測定した。このとき、該コイルにはＰＰＳボビンがついているため、コイル部分とＣＦＲＰパネルの間には１ｍｍの距離が空いている。ＣＦＲＰパネルの上に設置したときの直列抵抗成分から、１回目の測定結果を差し引くことで、コイルの抵抗変化を計算した。

　（９）ＣＦＲＰ中の衝撃後圧縮強度測定（ＣＡＩ）
　一方向プリプレグを［＋４５°／０°／－４５°／９０°］２ｓ構成で、擬似等方的に１６プライ積層し、オートクレーブにて１８０℃の温度で２時間、圧力６ｋｇ／ｃｍ^２、昇温速度１．５℃／分で成形してＣＦＲＰを作製した。このＣＦＲＰから、縦１５０ｍｍ×横１００ｍｍのサンプルを切り出し、ＳＡＣＭＡ　ＳＲＭ　２Ｒ－９４に従い、サンプルの中心部に６．７Ｊ／ｍｍの落錘衝撃を与え、衝撃後圧縮強度を求めた。

　各実施例および比較例を次に示す。実施例１～１８および比較例１～５は表１中の樹脂Ａを用いた。

　（実施例１～９）
　実施例１～３では、表２の通り、樹脂に含まれるカーボン粒子種がそれぞれ異なり、それ以外の作製方法は同じにしたＣＦＲＰである。全てのレイヤーが”特定レイヤー”である。断面図は図１のように内層および表層に低Ｖｃｆレイヤーを含む形態であり、低Ｖｃｆドメインのいくつかには粒子が存在していた。また図２のように、明確なレイヤー間樹脂層は見られず、いわゆる層間強化型ＣＦＲＰとは異なるものであった。特定レイヤー中で粒子中心から２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数は３．５個以下であり、“特定レイヤー”中で粒子の中心から最も近い粒子の中心までの距離の平均は１．２Ｄｍ以上であり、粒子は“特定レイヤー”中に局所的に存在せず、まばらに存在することで、粒子がレイヤー全体のＣＦを押し広げていた。厚み方向の導電率は１０Ｓ／ｍを大きく超えており、厚み方向導電率のばらつきは十分小さくＥｘｃｅｌｌｅｎｔであることから、プリプレグの採取位置によらず、高いエッジグロー抑制効果が得られると考える。実施例４は導電助剤を用いない以外は実施例２と同様に作製したＣＦＲＰである。実施例２と比較すると導電率は低下するものの十分高い導電率が得られた。また、実施例１～３と同様にプリプレグの採取位置によらず、高いエッジグロー抑制効果が得られると考えられる。さらに実施例５は実施例４からカーボン粒子量を増やしたＣＦＲＰであり、全てのレイヤーが”特定レイヤー”である。なお、実施例５では、プリプレグを作製した時のウォーターピックアップ法での含浸率は１％であった。本発明のＣＦＲＰではＣＰ増量により厚み方向導電率は効果的に向上することがわかる。さらに実施例６は実施例３からポリマー粒子の量を増やしたＣＦＲＰであり全てのレイヤーが”特定レイヤー”である。プリプレグを作製した時のウォーターピックアップ法での含浸率は３％であった。実施例３と同様に十分な厚み方向導電率が得られた。さらにＣＡＩも十分高く、耐衝撃性と高導電が両立されている。実施例７、８は実施例２、３から導電助剤とポリマー粒子の量をそれぞれ変更したＣＦＲＰであるが、本発明の形態では導電助剤の増量でも効果的に厚み方向導電率を向上させることができた。さらにＣＡＩも十分高く、耐衝撃性と高導電が両立されている。実施例５～８は、実施例１～３と同様にプリプレグにおける採取位置によらず、高いエッジグロー抑制効果が得られると考えられる。実施例９ではプリプレグを作製するときに１回目の押し込みと２回目の押し込みの間に再昇温しなかった以外は実施例１と同様にプリプレグを作製した。ＣＦＲＰの断面は図１６のように表層に低Ｖｃｆドメインが偏って存在しており、レイヤーの内層に存在する低Ｖｃｆドメインが少ないものであった。厚み方向の導電率は１０Ｓ／ｍを超えていた。厚み方向導電率のばらつきは許容範囲であり、エッジグロー抑制効果は期待できる。ＣＡＩも十分に高かった。

　（比較例１～３）
　比較例１はプリプレグ中に含まれる樹脂量は同じであるが従来の２段含浸法で作製した層間強化型プリプレグである。ＣＦＲＰの断面を見ると、図１１のように低Ｖｃｆドメインは存在せず、明確なレイヤー間樹脂層を確認でき、粒子はレイヤー間樹脂層に整然と並んでいた。レイヤー間樹脂層に粒子が局在するためレイヤー中で粒子中心から２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数は３．５個より多く、レイヤー中で粒子の中心から最も近い粒子の中心までの距離の平均は１．２Ｄｍ未満であった。厚み方向の導電率は１０Ｓ／ｍを下回っており、不十分な導電率であることから、エッジグロー抑制効果が不十分と考えられる。比較例２、３は比較例１からカーボン粒子量、ポリマー粒子の量および導電助剤の量を変更したＣＦＲＰであるが、いずれも厚み方向の導電率向上は不十分であった。エッジグロー抑制効果が不十分と考えられる。

　（実施例１～８と比較例１～３の比較）
　実施例１～８は厚み方向導電率が高く、厚み方向の導電率のばらつきも小さくＥｘｃｅｌｌｅｎｔであるため、高いエッジグロー抑制効果が期待できる。一方、比較例１～３は厚み方向導電率が小さく、エッジグロー抑制効果が不十分と考えられる。実施例１～８と比較例１～３の比較より、実施例の１段含浸品では炭素繊維シート内に樹脂とともに粒子を導入することで導電パスを２段含浸対比で有意に増加させ、厚み方向の導電率を向上（隣接するレイヤーとの間の導電性を向上）させることができたと考えられる。この比較より明らかなように、本発明のＣＦＲＰでは、従来技術である層間強化型ＣＦＲＰよりも少ないカーボン粒子量でより高いエッジグロー抑制効果が期待できる。

　以下、実施例１０～１９について述べるが、実施例１０～１９は全てのレイヤーが”特定レイヤー”である。

　（実施例１０～１４）
　実施例１０は、ニップロールでの押圧の間隔を１秒に変更した以外は実施例３と同様にＣＦＲＰを作製した。厚み方向導電率は十分高かった。内層の低Ｖｃｆドメインが実施例３に比べて少ないものであったため、プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきはＧｏｏｄであった。エッジグロー抑制効果が期待できる。

　実施例１１は、ニップロールでの押圧の間隔を０．５秒に変更した以外は実施例１と同様にＣＦＲＰを作製した。レイヤー中の低Ｖｃｆドメインの面積割合が実施例１に比べて少ないものであった。このため、厚み方向導電率はさらに好ましい範囲の２０Ｓ／ｍを下回るものの、１５Ｓ／ｍ以上と十分であった。プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきは十分に小さくＥｘｃｅｌｌｅｎｔであるため、エッジグロー抑制効果が期待できる。

　実施例１２は、ニップロールでの押圧の間隔を５秒に変更した以外は実施例１と同様にＣＦＲＰを作製した。レイヤー中の低Ｖｃｆドメインの面積割合が実施例１および実施例１０に比べて少ないものであった。このため、厚み方向導電率は実施例１に比べると低下したが、１４Ｓ／ｍと許容範囲内であった。プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきは実施例１に比べ悪化したが、Ｆａｉｒと許容範囲内であった。

　実施例１３は、実施例１に対してＣＰの径をさらに小さくしたものである。粒子のメジアン径Ｄｍは実施例１より小さく６μｍを下回っていた。このため、厚み方向導電率はさらに好ましい範囲の２０Ｓ／ｍを下回るものの、１５Ｓ／ｍ以上と十分であった。プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきは十分に小さくＥｘｃｅｌｌｅｎｔであり、エッジグロー抑制効果が期待できる。

　実施例１４は、大径ＣＰを用いた以外は実施例３と同様にしてＣＦＲＰを作製した。厚み方向導電率は十分高かった。直径５０μｍ以上の粒子の割合は実施例３に比べて多く１０％を超えていた。このため、プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきは実施例３に比べると悪化したが、Ｆａｉｒと許容範囲内であった。

　（実施例１５、１６および比較例４）
　実施例１５は、カーボン粒子を含まない以外は実施例８と同様に作製したものである。カーボン粒子を含まないため、厚み方向導電率は実施例８よりも低下したものの、十分高い厚さ方向導電率であった。プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきは十分に小さくＥｘｃｅｌｌｅｎｔであるため、エッジグロー抑制効果が期待できる。また、ＣＡＩも十分高いものであり、良好な耐衝撃性が期待できるものであった。

　比較例４は、カーボン粒子を含まない以外は比較例３と同様に作製したＣＦＲＰである。比較例３と同様の理由で、エッジグロー抑制効果が不十分と考えられる。

　実施例１６は、カーボン粒子を含まない以外は実施例９と同様に作製したＣＦＲＰである。実施例９と同様の理由で、エッジグロー抑制効果は許容範囲内である。ＣＡＩも十分高かった。

　（実施例１７～１９および比較例５）
　実施例１７は押し込む力を６０ｋｇｆとした以外は実施例１と同様にＣＦＲＰを作製した。レイヤーの低Ｖｃｆドメインの面積割合が実施例１に比べて多く５０％を上回っていたため、厚み方向導電率は高かった。また、表層の低Ｖｃｆドメインが実施例１に比べて少なかった。このため、プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきはＦａｉｒと許容範囲内であった。以上よりエッジグロー抑制効果が期待できる。

　実施例１８および比較例５は、樹脂含有率以外を実施例３と同様にして作製したＣＦＲＰである。実施例１８ではレイヤーにおける炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値が５０％以上であるものの、より好ましい範囲の５５％より小さかったため、厚み方向導電率は実施例３に比べて低くなったが許容範囲内であった。プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきは小さく、Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔであり、エッジグロー抑制効果が期待できる。一方、比較例５ではレイヤーにおける炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値が５０％より低く、厚み方向の導電率が１０Ｓ／ｍを下回ったため、エッジグロー抑制効果は不十分と考える。

　実施例１９は、表１に示す樹脂Ｂを用いて、カーボン粒子量、ポリマー粒子量、導電助剤量を変更した以外は実施例８と同様にして作製したＣＦＲＰである。厚み方向導電率は高く、プリプレグ採取位置による厚み方向導電率のばらつきは小さく、Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔであり、エッジグロー抑制効果が期待できる。さらにジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の効果により、非常に高いＣＡＩが得られた。

　（誘導加熱温度）
　次に、誘導加熱温度の向上効果について、実施例１と比較例１を比較した。実施例１は、コイルの抵抗変化が比較例１よりも大きく、誘導電流量が多くなることから、誘導加熱温度の向上が期待できる結果であった。

　（実施例２０）
　実施例２０では、比較例１の２段含浸品に対してＣＦＲＰの表層２枚のみ実施例１で作製したプリプレグを用いてＣＦＲＰを作製した。該当する表層２枚の部分の断面画像を確認すると、特定レイヤーに該当する実施例１と同様の形態が確認できた。実施例２０のコイルの抵抗変化は、実施例１より小さいものの、比較例１よりも大きく、誘導加熱温度の向上には十分であった。以上より、”特定レイヤー”が、炭素繊維強化複合材料の上面または下面からレイヤー数を数えたとき、２番目以内に少なくとも１つ配置されていることがこのましく、複数積層されており、更に、２層以上連続して積層されたることで効果的な誘導加熱温度の向上効果が期待できることがわかった。

[規則26に基づく補充 15.11.2022]　

　本発明のＣＦＲＰは、耐雷性が要求される分野と、誘導溶接を必要とされる分野に広く適用可能である。特に、航空機の構造部材に用いると、金属メッシュやシーラント等の従来の耐雷システムを軽減できるため、当該分野に好適に用いることができ、従来の耐雷システムを簡素化し、航空機の軽量化、コストダウンに寄与することができる。

１　炭素繊維
２　炭素繊維層に含浸しているマトリックス樹脂
３、３’　粒子
２０、２３、２４、２５　上側隣接レイヤーとのレイヤー間樹脂層
３０、３３，３４，３５　下側隣接レイヤーとのレイヤー間樹脂層
１００　繊維配向角度が同一のレイヤー（”特定レイヤー”）
１０３、１０４、１０５　繊維配向角度が同一のレイヤー
１１０、１１５　低Ｖｃｆドメイン
１５０、１５１、１５２、１５３、１５５，１５６　”特定レイヤー”の外層
１６０、１６１、１６５　”特定レイヤー”の内層
２００、２０３、２０４、２０５　上側に存在する隣接レイヤー
３００、３０３、３０４、３０５　下側に存在する隣接レイヤー
１０００　本発明のＣＦＲＰの一実施形態
１００３　従来の通常のＣＦＲＰの一形態
１００４　従来の層間強化型のＣＦＲＰの一形態
１００５　従来の層間強化型のＣＦＲＰの一形態
３０００　ＣＦＲＰパネルの上面図
Ｌ１、Ｌ４　Ｚ軸方向の中間に観察されるレイヤー
Ｌ２、Ｌ５　Ｚ軸方向の上側に観察される隣接レイヤー
Ｌ３、Ｌ６　Ｚ軸方向の下側に観察される隣接レイヤー
Ｗ１　Ｘ軸方向全域長
ｗ１１、ｗ１２，ｗ１３　”特定レイヤー”をレイヤー平面方向に０．４ｍｍで区切った区間
Ａ１、Ａ１’　３つのレイヤー全体のＶｃｆの中央値
Ｂ１、Ｂ１’　レイヤー間樹脂層を定義するためのＶｃｆの閾値
Ｃ１、Ｃ１’　レイヤー全体のＶｃｆの平均値
Ｄ１、Ｄ１’　低Ｖｃｆドメインを定義するためのＶｃｆの閾値
Ｅ１　　　　　表層と内層を区別するための境界厚さ（０点からの４分の１厚みに相当）
Ｆ１　　　　　表層と内層を区別するための境界厚さ（０点からの４分の３厚みに相当）
Ｉ１、Ｉ１’　下側隣接レイヤーとのレイヤー間樹脂層の該当箇所
Ｊ１　上側の隣接レイヤーとの境界近傍において、Ｖｃｆの最小値を取るポイント
Ｊ１’上側隣接レイヤーとのレイヤー間樹脂層の該当箇
Ｋ１　”特定レイヤー”の低Ｖｃｆドメインの解析範囲
Ｆ１　解析範囲内の拡大図
Ｐ１　任意のピクセル
Ｑ１　Ｖｃｆを計算する範囲
Ｓ１，Ｓ２、Ｓ４　低Ｖｃｆドメイン
Ｓ２’、Ｓ３’　低Ｖｃｆドメインに存在する粒子の例
Ｓ４’　粒子が存在しない低Ｖｃｆドメインの例
Ｚ３、Ｚ６　下側隣接レイヤーとのレイヤー間の境界におけるＺ座標
Ｚ２、Ｚ５　上側隣接レイヤーとのレイヤー間の境界におけるＺ座標
Ｍ１　断面観察用のサンプルカット部
Ｔ２０、Ｔ２４、Ｔ２５　上側隣接レイヤーとの間のレイヤー間樹脂層厚み
Ｔ３０、Ｔ３４、Ｔ３５　下側隣接レイヤーとの間のレイヤー間樹脂層厚み
Ｔ１００、Ｔ１０４、Ｔ１０５　レイヤーの厚み

Claims

　炭素繊維が一方向に配列された炭素繊維シートが、多方向に積層され、
　マトリックス樹脂が含浸され、硬化されており、
　厚み方向導電率が１０Ｓ／ｍ以上である、炭素繊維強化複合材料において、
該炭素繊維シートが、厚さ方向に連続して炭素繊維の繊維配向角度が同じである領域をレイヤーとしたとき、
（１）～（３）を同時に満たすレイヤー（かかるレイヤーを以下、「特定レイヤー」と称する）を少なくとも１層含み、更に、該特定レイヤー中に少なくとも１箇所の低Ｖｃｆドメインが存在し、該低Ｖｃｆドメインに粒子が含有される、炭素繊維強化複合材料。
（１）レイヤーの厚みが１５０μｍ以上
（２）レイヤーにおける炭素繊維体積含有率Ｖｃｆの平均値が５０％以上
（３）該Ｖｃｆの平均値を１としたとき、Ｖｃｆが０．５以下の低Ｖｃｆドメインが該特定レイヤーの表層および内層に含まれる。
　低Ｖｃｆドメインが該特定レイヤーの表層および内層に含まれる請求項１に記載の炭素繊維複合材料。
　前記特定レイヤーの断面をみたとき、表層に存在する低Ｖｃｆドメインと内層に存在する低Ｖｃｆドメインとの面積比が９０：１０～１０：９０である、請求項２に記載の炭素繊維複合材料。
　前記特定レイヤー全体の面外方向断面の断面積を１００％としたとき、
　該特定レイヤーの前記低Ｖｃｆドメインの面積割合が１％以上５０％以下である、請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記特定レイヤーに含まれる粒子のメジアン径をＤｍとしたとき、
　該特定レイヤー中のそれぞれの粒子においてその粒子の中心から２Ｄｍ以内の距離にある粒子の平均個数が３．５個以下である
請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記粒子のメジアン径をＤｍとしたとき
前記粒子の含まれる特定レイヤー中で該粒子の中心から最も近い粒子の中心までの距離の平均が１．２Ｄｍ以上である
請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記粒子の真球度が０．９以上である、請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記粒子のメジアン径Ｄｍが６μｍ以上である、請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　含有される粒子のうち、直径５０μｍ以上の粒子の割合が１０％以下である、請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記粒子の少なくとも１種類が導電粒子である、請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記導電粒子がカーボン粒子である、請求項１０に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記粒子の少なくとも１種類がポリマー粒子である、請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　前記ポリマー粒子がポリアミド粒子である、請求項１２に記載の炭素繊維強化複合材料。
特定レイヤーを構成する炭素繊維と、該特定レイヤーに隣接するレイヤーのうち少なくともひとつのレイヤーに含まれる炭素繊維とが、
　特定レイヤー平面方向２ｍｍの区間で５本以上接しており、かつ、
　特定レイヤー該２ｍｍの区間を０．４ｍｍ間隔でみたとき、全ての０．４ｍｍの区間において少なくとも１本以上接している
請求項１に記載の炭素繊維強化複合材料。
　請求項１～１５のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料からなる構造体であって、
その形状が平板構造体、円筒構造体、箱形構造体、Ｃ形構造体、Ｈ形構造体、Ｌ形構造体、Ｔ形構造体、Ｉ形構造体、Ｚ形構造体およびハット形構造体から選ばれる、構造体。