JP2011012094A - 樹脂複合材及びこれを用いた梁構造部材 - Google Patents

Abstract

【課題】炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を主材とする樹脂複合材に関し、制振性に優れ、毒性や環境への負荷が小さい樹脂複合材を提供する。
【解決手段】炭素繊維強化プラスチック中に、平均粒径１μｍ未満のナノフィラーを分散させてなることを特徴とする樹脂複合材を提案する。
【選択図】なし

Description

本発明は、炭素繊維強化プラスチック（以下「ＣＦＲＰ」とも称する）を主材とする樹脂複合材、特に梁構造部材等として好適に使用することができる樹脂複合材に関する。

従来からロボットや搬送装置には、軽量で強度を十分有する産業用梁構造部材が使用されており、この種の産業用梁構造部材として、炭素繊維を含有する炭素繊維強化プラスチックを多層構造に積層してなる産業用梁構造部材が知られている（例えば特許文献１参照。）。

この種の産業用梁構造部材、特にロボットや搬送装置などに用いられる産業用梁構造部材には優れた制振性が要求される。すなわち、ロボットや搬送装置などに用いられる産業用梁構造部材の制振性が高くなければ、例えば工場に設置したロボットを用いた場合のリードタイムの短縮化を図れないし、また、搬送装置が停止した時に、搬送装置に取り付けられたセンサの位置検出などを応答良く行うことができないなどの問題が生じるからである。
中でも、宇宙ロケットや人工衛星などの構造部材としてこのような産業用梁構造部材を使用した場合、宇宙空間では周囲に空気がないために振動が収まらないので、特に制振性が高いことは必要不可欠である。また、自動車、新幹線などの高速で移動する移動構造物についても同様に、軽量で且つ高剛性を備えていることに加えて十分な制振性が必要とされている。

ところで、ＣＦＲＰを使った産業用梁構造部材は、軽量で且つ強度の点でも非常に優れている反面、その剛性が高いが故に制振性が不充分であるという課題を抱えていた。すなわち、一旦振動が生じると振動がなかなか収まらず、例えばこれをロボットに利用すると、リードタイムの短縮化が困難になり、又、これを搬送装置に利用すると、応答性のよいセンサ計測を行うことができないなどの課題を抱えていた。また、制振性が低いために、このような産業用梁構造部材を精密機器の構造体に使用すると、精密機械の精度が低下するという課題もあった。

そこで、このようなＣＦＲＰの課題を解決した制振構造体として、特許文献２及び３には、炭素繊維に樹脂を含浸させたシート（プリプレグ）を積層し、各層間に粘弾性のプラスチックフィルム又は圧電セラミックスのパウダーを介在させた構造を有するものが開示されている。粘弾性プラスチックフィルム又は圧電セラミックスのパウダーをこのようにプリプレグの各層間に介在させることで、振動が起こったときにこのプラスチックフィルム自体の有する粘弾性によってその部分にずれが生じて振動を効率的に吸収することができるようになる。

特開２０００−２１６２１５号公報（２−４頁、図１） 特開２００３−１１８０３８号公報 特開２００５−１５０５１０号公報

特許文献２及び３に開示されているように、プリプレグ間に圧電セラミックスパウダーを介在させた場合には、毒性や環境への負荷が大きくて実用性の点で問題であった。

そこで本発明は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を主材とする樹脂複合材に関し、制振性に優れており、しかも毒性や環境への負荷が小さくて実用性に富んだ樹脂複合材を提供せんとするものである。

かかる課題に鑑みて、本発明は、炭素繊維強化プラスチック中に、平均粒径１μｍ未満のナノフィラーを分散させてなることを特徴とする樹脂複合材を提案するものである。

このような樹脂複合材であれば、制振性に優れており、しかも毒性や環境への負荷も小さくて実用性に富んだ樹脂複合材であるから、梁構造部材等として好適に使用することができる。

以下、本発明の実施形態の一例について説明するが、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

＜本樹脂複合材＞
本実施形態に係る樹脂複合材（以下「本樹脂複合材」という）は、炭素繊維強化プラスチック（「ＣＦＲＰ」という）中に、平均粒径１μｍ未満のナノフィラーを分散させてなることを特徴とする樹脂複合材である。
ここで、「複合材」とは、材質の異なる材料を組み合わせて一体化したものであり、「樹脂複合材」とは、その一種類が樹脂である複合材の意味である。

（ＣＦＲＰ）
炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、強化繊維と、マトリックス樹脂（以下「ＣＦＲＰのプラスチック」ともいう）とからなる樹脂複合材であればよい。炭素繊維とプラスチックとが複合一体化してなるものであれば、その複合化手段は任意であり、現在公知のものを採用することができる。
例えば炭素繊維とプラスチックとを複合化する方法として、細かく切断した繊維をプラスチック中に均一に混入させる方法や、繊維に方向性を持たせたままプラスチックに浸潤させる方法などを挙げることができる。但し、これに限定されるものではない。
より具体的には、プラスチック中に炭素繊維を含浸させた薄いシート状の含浸体からなるプリプレグを作製しておき、このプリプレグを積層して加熱溶融一体化しなる構成の樹脂複合材を挙げることができる。

炭素繊維としては、例えばポリアクリロニトリル系炭素繊維（ＰＡＮ系）、レーヨン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、あるいはポリビニルアルコール系炭素繊維等の前駆体繊維を使用することができる。中でも、アクリルニトリル重合体あるいはその共重合体から得られるポリアクリロニトリル系炭素繊維（「ＰＡＮ系炭素繊維」）およびピッチ系炭素繊維が好ましい。

他方、マトリックス樹脂としては、エポキシ、不飽和ポリエステル、フェノール、ビニルエーテル、ポリ（メタ）アクリレート、ポリウレタン、メラミン、マレイミド、ポリイミド等の重合・硬化型やポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポミアミドイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂のうちの一種類、或いはこれらのうちの二種類以上の混合樹脂を挙げることができる。

以上の中でも、ピッチ系炭素繊維と、エポキシ樹脂とからなる炭素繊維強化プラスチックが、剛性、耐熱性、加工性などの面で好適である。

（ナノフィラー）
本発明において「ナノフィラー」とは、平均粒径が１μｍ未満の粒子粉末を意味し、平均粒径が１μｍ未満であるか否かは透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope; ＴＥＭ）による観察で判断することができる。

ナノフィラーとしては、毒性の強いもの、反応性の高いもの、凝集が強く実質分散し難いものを除いて、有機・無機に限らず使用することができる。具体的には、金属（金、銀、銀スズ合金など）、金属酸化物（シリカ、酸化亜鉛、酸化スズなど）、セラミック（窒化アルミニウム、炭化ケイ素、チタン酸バリウムなど）、カーボン（カーボンブラック、黒鉛、ダイヤモンド、炭素繊維、カーボンナノチューブなど）、有機繊維（セルロース、ポリアミド、リグニンなど）など、特に制限なく使用することができ、これらのうちの１種又は２種類以上を混合して使用することができる。
但し、アナターゼ型酸化チタン、石綿、鉛等は好ましくない。

ナノフィラーの形態は、例えば不定形状、球状、繊維状、板状、多孔質状など、特に制限なく使用することができる。
また、ナノフィラーの添加量は、組成との兼ね合いにもよるが、制振性への寄与を考慮すると、０．１〜１０ｖｏｌ％であるのが好ましい。０．１ｖｏｌ％以上であれば、制振性を有意に高めることができ、１０ｖｏｌ％以下であれば、分散加工性が損なわれることもない。

ナノフィラーをＣＦＲＰ中へ分散させて複合化する手段としては、例えばＣＦＲＰのプラスチックにナノフィラーを分散させて、薄い含浸体としてのプリプレグを作製し、このようにして作製したプリプレグを積層して加熱溶融一体化することにより、ナノフィラーが分散・複合化したＣＦＲＰを作製することができる。又、プリプレグ表面にナノフィラーを均一に振り撒き、プリプレグを積層して加熱溶融一体化することにより、ナノフィラーが分散・複合化したＣＦＲＰを作製することができる。又、ナノフィラーを溶媒に溶解してなるナノフィラー溶液或いはナノフィラーを溶媒に分散してなるナノフィラー分散液を、プリプレグ表面にコーティングして乾燥させ、プリプレグを積層して加熱溶融一体化することにより、ナノフィラーが分散・複合化したＣＦＲＰを作製することができる。又、ナノフィラーを樹脂バインダーに溶解してなるナノフィラー溶液或いはナノフィラーを樹脂バインダーに分散してなるナノフィラー分散液を、プリプレグ表面にコーティングして乾燥させ、プリプレグを積層して加熱溶融一体化することにより、ＣＦＲＰのプラスチックと樹脂バインダーの接着とＣＦＲＰのプラスチックへのナノフィラーの分散とを促しつつ、ナノフィラーが分散・複合化したＣＦＲＰを作製することができる。

上記のようにナノフィラーをＣＦＲＰのプラスチックへ分散させる際、使用する装置としては、一般に知られているミキサー、ロール、押出機などの分散加工装置を使用することができる。この際、ＣＦＲＰのプラスチックの粘度、ナノフィラーの添加量等に応じて好ましい装置、及びその設定条件を選択するのが好ましい。中でも、ナノフィラーは凝集しやすいため、高剪断力の作用する装置がより好ましく、具体的には、例えばボールミル、同方向２軸押出機などを好ましい例として挙げることができる。
一方、ナノフィラーの溶液ないし分散液への分散加工も、同様に一般に知られているミキサーを使用すればよく、樹脂バインダーや分散剤等の粘度、ナノフィラーの添加量等に応じて好ましい装置、及びその設定条件を選択するのが好ましい。中でも、ボールミルを好ましい例として挙げることができる。

上記のナノフィラー溶液又はナノフィラー分散液を形成する樹脂バインダーとしては、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化樹脂、コーティング用樹脂など特に制限なく使用することができる。例えばエチレン、プロピレン、ブテン等の単独重合体又は共重合体等のポリオレフィン（ＰＯ）系樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂（ＡＰＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ、ＳＢＳ等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、共重合アクリル等のアクリル系樹脂、ポリウレタン（ＰＵ）系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド（ＰＡ）系樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル三元共重合体（ＥＰＥ）等のフッ素系樹脂、（メタ）アクリレート系樹脂などを主成分とする樹脂バインダーを使用することができる。
なお、ナノフィラーを分散させる樹脂バインダーは、ＣＦＲＰのプラスチックと同じ種類の樹脂であってもよいし、また、異なる種類の樹脂であってもよい。同じ種類の樹脂であればＣＦＲＰと容易に一体化するため、加工性、接着性の面からＣＦＲＰのプラスチックと共通の樹脂をバインダーとして用いるのが好ましい。

（分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合）
本樹脂複合材においては、ＣＦＲＰのプラスチックと複合化した際のナノフィラーの分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合が２０ｖｏl％以上であるのが好ましい。
この際、ナノフィラーの分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合が２０ｖｏｌ％とは、本樹脂複合材の断面をＳＥＭで観察した際に、分散状態にあるナノフィラーの単独径、又は凝集状態にあるナノフィラーの凝集径が４μｍ以上である部分が、該断面の２０％以上を占めることを意味している。すなわち、ナノフィラーの分散が不十分で凝集している状態を有している方が制振性の点で好ましいと言える。詳細な機構は推察の域を出ないが、分散状態が多く、制振性のための緩和のモードが多く取れ、全てのフィラーがナノ分散に近くて緩和が単一のモードの系より効果的に寄与するものと考えられる。

なお、ＣＦＲＰのプラスチックと複合化した際の分散ないし凝集径と割合については、ＣＦＲＰ中のナノフィラー加工部位から断面のＳＥＭ写真を位置の偏りのないよう任意に５点選び、その相間の面積比率の画像解析の平均値による指標により判断することができる。

この制御には、組成からくる相溶性、つまりは材料の選択が効果的に作用するが、ナノフィラーの粒径、添加量などによっても調整でき、さらに分散剤添加やナノフィラーへの予めの表面処理等による第３成分による改質も可能である。

（形態）
本樹脂複合材は、シート状、板状、パイプ状（丸パイプ状、角パイプ状）、中実棒状、ハニカム状など、用途に応じて任意の形状に成形して提供することができる。
この際の成形方法の一例として、例えば型に繊維骨材を敷き、硬化剤を混合した樹脂を脱泡しながら多重積層してゆくハンドレイアップ法やスプレーアップ法のほか、あらかじめ骨材と樹脂を混合したシート状のものを金型で圧縮成型するＳＭＣプレス法、インジェクション成形の様に繊維を敷き詰めた合わせ型に樹脂を注入するＲＴＭ法、繊維とマトリクス（接着剤）を予め馴染ませてある部材（プリプレグなど）を大型の窯（オートクレーブ）で焼き固める方法などを挙げることができる。

（梁構造部材）
本樹脂複合材は、制振性に優れているばかりか、強度に優れ、さらには毒性や環境への負荷の小さくて実用性に富んでいるため、梁構造部材、例えばロボットや搬送装置に使用する制振性産業用梁構造部材として好適に用いることができる。例えば、スマートコンポジット（異種材料の組合せ）を可能としながら制振性に優れたロボットアームを作製することができる。
なお、ロボットは、タスク上の工程中、ハンドリングを２４時間中何サイクルも行うものであるから、本樹脂複合材からなる制振性産業用梁構造部材をロボットのアームに適用することで、サイクル時間の短縮化を計り、生産能力を向上させることができる。

次に、本樹脂複合材の利用例として、本樹脂複合材からなる制振性産業用梁構造部材（以下「本制振性産業用梁構造部材」という）の応用例について説明する。

本制振性産業用梁構造部材は、直交座標系ロボットの両持ち梁構造の支持フレームに適用することができる。この際、ロボットの各支持フレームの何れか又は全てに、本制振性産業用梁構造部材を使用することが可能である。この適用により、ロボットハンドの停止後、支持フレームの振動を素早く制振させることができるので、ロボットハンドの動作速度を高めてリードタイムの短縮化を図ることができる。
また、片持ち梁構造の直交座標系ロボットの支持フレームに本制振性産業用梁構造部材を適用しても、同様の制振効果によりリードタイムの短縮化を図ることができる。
以上のように、片持ち、両持ちの支持構造を有する直交構造式機械に本制振性産業用梁構造部材を使用した場合、振動低減効果によって構造体の位置精度の向上及びリード及びタスクタイム短縮による生産能力の向上に貢献するとともに、制振システムに対するメンテナンスフリーを実現できるようになる。

本制振性産業用梁構造部材は、回転式多関節型ロボットの支持部に用いることもできる。例えば片持ちハンドタイプのロボットにおいて、回転支柱部と片持ちハンド部とに本制振性産業用梁構造部材を使用することで、ロボットが停止した後にハンド等の慣性重量で振動が生じても、振動を素早く抑えることができる。すなわち、多軸回転移動を行う装置上での振動低減効果により、構造体の位置精度の向上及びリードタイム及びタスクタイムを短縮し、生産能力の向上に貢献するとともに、制振システムに対するメンテナンスフリーを実現することができる。
このように回転運動や直線運動を行う機械上で振動低減による効果により、構造体の位置精度の向上及びリードタイム及びタスクタイムの短縮による生産能力の向上を図ることができる。
なお、制振性産業用梁構造部材の断面形状は丸パイプ状又は角パイプ状であってもよく、断面の大きさが徐々に変化するようなものであってもよい。なお、支持部は、板状部材又はハニカム板でも構わない。

ロボットの片持ちハンド部に本制振性産業用梁構造部材を用いることもできる。これによって、制振効果による位置精度の向上を図ることができる。すなわち、片持式の搬送または計測用構造においても、前述した機械との組合せによる制振を伴った移動を可能とし、又は制振を伴った単独での固定も可能とすることができる。そして、振動低減による効果により構造体の位置精度の向上及びリードタイム及びタスクタイムの短縮による生産能力の向上に貢献するとともに、制振システムに対するメンテナンスフリーを可能とすることができる。また、搬送用ではワークに対して、計測用では取付機器が振動から受けるダメージを軽減することができる。

本制振性産業用梁構造部材をローラ式搬送装置のローラに適用することもできる。このように本制振性産業用梁構造部材をローラ式搬送装置のローラに適用することで、ローラの回転に伴う振動を素早く抑えることができるので、産業用機械において搬送物の振動制止に基づく工程短縮によって搬送能力が向上し、搬送物が振動から受けるダメージを軽減することができる。
なお、この場合の制振性産業用梁構造部材の断面形状は丸パイプであるのが好ましい。

その他、本制振性産業用梁構造部材は、産業用機械全般に適用可能である。そして、ＰＡＮ系、ピッチ系及びこれらの複合したカーボン繊維強化スマートコンポジット化による制振構造システムを達成することができ、その適用範囲は稼動部への適用、固定部への適用の如何を問わない。

本制振性産業用梁構造部材は、軽量、高剛性に加えて、優れた制振性を有しているばかりか、本制振性産業用梁構造部材自体が制振性を有していることで、メンテナンスフリーとすることができる。すなわち、一旦制振性産業用梁構造部材を作れば、その後に特別な制振構造の構成要素を加える必要がない。具体的には、制振性を保つためにダンパーや防振ゴムを特別に加える必要がない。そして、このようなすぐれた制振性を有していることで、本制振性産業用梁構造部材を、例えばロボットの構造部材として使用したときにはリードタイムの短縮に貢献する。すなわち、製造サイクルの短縮をはかることができ、ロボットや自動機、搬送装置に適用した場合の効果を大きくすることができる。

［用語の説明］
本発明において、「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現した場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」及び「好ましくはＹより小さい」の意を包含するものとする。
また、本発明において、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）と表現した場合、特にことわらない限り、「好ましくはＸより大きい」の意を包含し、「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、特にことわらない限り、「好ましくはＹより小さい」の意を包含するものとする。

以下に実施例を示すが、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではない。まず、実施例、及び、比較例における物性値の測定・評価方法を以下に示す。

［物性値の測定・評価方法］
＜制振性＞
幅１０ｍｍ、長さ２７０ｍｍのサンプルを切り出し、片端固定（片持ち梁）方式で片側５０ｍｍを固定して、ＪＩＳ Ｇ ０６０２に準拠して減衰による振幅の半減時間を測定した。
制振性の評価は、室温で液状のエポキシ樹脂とピッチ系炭素繊維からなるＣＦＲＰ（比較例１）の半減時間（９４７ｍｓ）を基準とし、当該基準値と対比して次のように評価した。
なお、比較例１の半減時間（９４７ｍｓ）は、実用的に好ましいとは評価できない値であった。

○：基準する振幅の半減時間（９４７ｍｓ）の６０％未満
△：同６０％以上８０％未満
×：同８０％以上

＜環境負荷性＞
環境負荷性の評価は、次のように鉛の有無によって判定を行った。ちなみに、比較例１は○との評価であった。

○：鉛が入っていない。
×：鉛が入っている。

（比較例１）
室温で液状のエポキシ樹脂中に、ピッチ系炭素繊維（三菱樹脂製ダイアリードＫ６３７１２）を含浸させてなる厚さ０．３ｍｍプリプレグ（ＦＡＷ：３４０ｇ／ｍ^２，ＲＣ：３５％，ＣＰＴ＝０．３ｍｍ）を６枚準備し、プリプレグ６枚を積層して樹脂複合材とした。
この樹脂複合材を１２０℃にて熱プレスすることにより、加熱溶融一体化並びにＣＦＲＰのプラスチック（エポキシ樹脂）の硬化を行い、厚さ１．８ｍｍのＣＦＲＰ板（サンプル）を得た。
このようにして得られた樹脂複合材としてのＣＦＲＰ板について、制振性、環境負荷性を上記要領で評価し、結果を表１に示した。

（実施例１）
平均粒径１４ｎｍのナノフィラーであるシリカ（球状）を水に分散させたナノフィラーエマルジョンと、室温で液状のエポキシ樹脂中に、ピッチ系炭素繊維（三菱樹脂製ダイアリードＫ６３７１２）を含浸させてなる厚さ０．３ｍｍプリプレグ（ＦＡＷ：３４０ｇ／ｍ^２，ＲＣ：３５％，ＣＰＴ＝０．３ｍｍ）６枚と、を準備した。
各プリプレグの片面に、ロールコーターを用いてナノフィラーエマルジョンをコーティングし、加熱乾燥してナノフィラーが４ｇ／ｍ²積層してなるプリプレグを得た。
このようにナノフィラーが積層されたプリプレグ６枚を、ナノフィラー層とプリプレグが交互になるよう揃えて積層し樹脂複合材を得た。
この樹脂複合材を１２０℃にて熱プレスすることにより、加熱溶融一体化、並びにＣＦＲＰのプラスチック（エポキシ樹脂）の硬化とナノフィラーのＣＦＲＰのプラスチックへの分散を行い、炭素繊維強化プラスチック中にナノフィラーが５重量％の割合で分散してなる樹脂複合材として、厚さ１．８ｍｍのＣＦＲＰ板（サンプル、ナノフィラーの含有量１．９ｖｏｌ％）を得た。
得られた樹脂複合材（ＣＦＲＰ板）について、比較例１と同様に制振性、環境負荷性を評価し、結果を表１に示した。

得られた樹脂複合材について、断面ＳＥＭ写真により、分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合を評価したところ２０ｖｏｌ％であった。
この際、分散ないし凝集径と割合については、ＣＦＲＰ中のナノフィラー加工部位から断面のＳＥＭ写真を位置の偏りのないよう任意に５点選び、その相間の面積比率の画像解析の平均値による指標により判断した（以降の実施例・比較例においても同様）。
ナノフィラーの平均粒径は、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope; ＴＥＭ）による断面観察において、任意の５０個の一次粒子を選択して画像解析によりそれぞれの粒径を測定し、これら５０個の平均値から求めた値である（以降の実施例・比較例においても同様）。

（実施例２）
粒径５０ｎｍのナノフィラーであるカーボンブラック（球状）と、室温で液状のエポキシ樹脂中に、ピッチ系炭素繊維（三菱樹脂製ダイアリードＫ６３７１２）を含浸させてなる厚さ０．３ｍｍプリプレグ（ＦＡＷ：３４０ｇ／ｍ^２，ＲＣ：３５％，ＣＰＴ＝０．３ｍｍ）６枚とを準備した。
各プリプレグの片面上に５ｇ／ｍ²となるように前記カーボンブラックを均等に振り撒き、ナノフィラーが片面に粘着積層してなるプリプレグを得た。
このようにナノフィラーが片面に粘着積層されたプリプレグ６枚を用いて、以後実施例１同様に作製して厚さ１．８ｍｍのＣＦＲＰ板（サンプル、ナノフィラーの含有量１．９ｖｏｌ％）を得た。
得られた樹脂複合材（ＣＦＲＰ板）について、比較例１と同様に制振性、環境負荷性を評価し、結果を表１に示した。
また、得られた樹脂複合材について、断面ＳＥＭ写真により、分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合を評価したところ６０ｖｏｌ％であった。

（実施例３）
直径５０ｎｍの多層形態のカーボンナノチューブを準備し、これを室温で液状のエポキシ樹脂に５重量％添加し、プラネタリーミキサーにより混合分散した後、押出によりＣＦＲＰのプラスチックフィルムを、離型加工ポリエステルフィルム上に加工した後、ピッチ系炭素繊維の薄い束と積層して、加熱圧着により一体化ならびに転写して、厚さ０．３ｍｍ、プラスチックと炭素繊維の重量比が１のプリプレグを得た。
このようにして得られたプリプレグ６枚を用いて、以後実施例１同様に作製して厚さ１．８ｍｍのＣＦＲＰ板（サンプル、ナノフィラーの含有量１．９ｖｏｌ％ｖｏｌ％）を得た。
得られた樹脂複合材（ＣＦＲＰ板）について、比較例１と同様に制振性、環境負荷性を評価し、結果を表１に示した。
また、得られた樹脂複合材について、断面ＳＥＭ写真により、分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合を評価したところ６０ｖｏｌ％であった。

（実施例４）
直径１００ｎｍのナノフィラーであるコップ形状積層形態のカーボンナノチューブを準備し、これを室温で液状のエポキシ樹脂に５重量％添加し、ビーズミルにより混合分散した後、押出によりＣＦＲＰのプラスチックフィルムを、離型加工ポリエステルフィルム上に加工した後、ピッチ系炭素繊維の薄い束と積層して、加熱圧着により一体化ならびに転写して、厚さ０．３ｍｍ、プラスチックと炭素繊維の重量比が１のプリプレグを得た。
このようにして得られたプリプレグ６枚を用いて、以後実施例１同様に作製して厚さ１．８ｍｍのＣＦＲＰ板（サンプル、ナノフィラーの含有量１．９ｖｏｌ％）を得た。
得られた樹脂複合材（ＣＦＲＰ板）について、比較例１と同様に制振性、環境負荷性を評価し、結果を表１に示した。
また、得られた樹脂複合材について、断面ＳＥＭ写真により、分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合を評価したところ４ｖｏｌ％であった。

（比較例２）
粒径３μｍの黒鉛を、室温で液状のエポキシ樹脂に３０重量％添加し、プラネタリーミキサーにより混合分散した後、押出によりＣＦＲＰのプラスチックフィルムを、離型加工ポリエステルフィルム上に加工した後、ピッチ系炭素繊維の薄い束と積層して、加熱圧着により一体化ならびに転写して、厚さ０．３ｍｍ、プラスチックと炭素繊維の重量比が１のプリプレグを得た。
このようにして得られたプリプレグ６枚を用いて、以後実施例１同様に作製して厚さ１．８ｍｍのＣＦＲＰ板（サンプル、ナノフィラーの含有量１２ｖｏｌ％を得た。
得られた樹脂複合材（ＣＦＲＰ板）について、比較例１と同様に制振性、環境負荷性を評価し、結果を表１に示した。
また、得られた樹脂複合材について、断面ＳＥＭ写真により、分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合を評価したところ８０ｖｏｌ％であった。

表１より、実施例１−４と比較例１−２とを比べると、平均粒径１μｍ未満のナノフィラーを炭素繊維強化プラスチック中に分散させることにより、特に制振性を有効に高めることができることが分かった。なお、比較例２では、平均粒径３μｍのナノフィラーを分散させているが、制振性を有効に高めることはできていない。
さらに実施例１−４の中でも、分散ないし凝集径が４μｍ以上の割合を２０ｖｏｌ％以上とすることで、制振性をより一層高めることはできることが判明した。

Claims (3)

1. 炭素繊維強化プラスチック中に、平均粒径１μｍ未満のナノフィラーを分散させてなることを特徴とする樹脂複合材。
2. 前記ナノフィラーの４μｍ以上の分散ないし凝集径の割合が２０ｖｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂複合材。
3. 請求項１又は２に記載の樹脂複合材を用いてなる梁構造部材。