JP2015518069A - 樹脂と組み合わされた複合部品の製造のための、改良された導電性を有する材料 - Google Patents

Abstract

本発明は、外部の熱硬化性又は熱可塑性マトリックスが材料中に拡散される方法による複合部品の製造に適する材料（Ｉ）であって、一方向炭素繊維（２）の少なくとも１つのウェブ（１）であり、少なくとも１つのその面上で、熱可塑性材料でできた又は熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物でできた透過性層（３ａ、３ｂ、１０）と組み合わせた又は一体化した少なくとも１つの導電性成分（５）と組み合わせた上記ウェブ（１）を含んでおり、前記透過性層が、織布、粉末、多孔質フィルム、編物、又は好ましくは不織布（３ａ、３ｂ、１０）の形である上記材料（Ｉ）、そのような材料を用いて複合部品を製造する不お法、及びそのような方法によって得ることができるそれらの複合部品に関する。

Description

本発明は、最終的な複合部品を作製するためにいわゆる「乾燥」補強材料中に拡散される熱硬化性又は熱可塑性樹脂と結合している複合部品の作製に適する前記材料の技術分野に関係する。具体的には、本発明は、熱硬化性又は熱可塑性樹脂或いは上記樹脂の混合物のその後の射出又は注入によって複合部品の設計に適合された、満足できる機械的強度及び導電性を兼ね備える炭素繊維の一方向シートに基づく新たな中間材料に関し、また、そのような材料からの複合部品の製造方法、及びそうして得られた複合部品に関する。

複合部品又は複合製品の製造は、つまり、まず第一に１つ又は複数の繊維強化材又はシート、第二に主として熱可塑性プラスチックを含んでいてもよい熱硬化性（「樹脂」）タイプのマトリックスからなり、例えば、「直接」法又は「ＬＣＭ」法（英語で「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍｏｕｌｄｉｎｇ（液体複合成形）」）と呼ばれる方法により実施され得る。直接法は、１つ又はいくつかの繊維強化材が、「乾燥」状態で（即ち、最後のマトリックス無しで）調製されるという事実によって定義され、樹脂又はマトリックスは、例えば、補強繊維を含んでいる金型中への射出（「ＲＴＭ」法、樹脂トランスファー成形）によって、補強繊維の厚さを通しての注入（「ＬＲＩ」法、英語で「Ｌｉｑｕｉｄ Ｒｅｓｉｎ Ｉｎｆｕｓｉｏｎ」（「液体樹脂注入」）、又は「ＲＦＩ」法、「Ｒｅｓｉｎ Ｆｉｌｍ Ｉｎｆｕｓｉｏｎ」（「樹脂フィルム注入」））によって、さもなくば、金型に引き続いて塗布されるそれぞれの繊維強化材の単位層上にローラー又はブラシを用いる手作業で塗装／含浸させることによって別々に調製される。

ＲＴＭ、ＬＲＩ又はＲＦＩ法に対しては、第一に望まれる仕上がり製品の形をしている繊維プリフォームをつくること、次いでこのプリフォームに樹脂を満たすことが一般に必要である。その樹脂は、温度での圧力差によって射出又は注入され、次いで必要な樹脂の全量がそのプリフォームに一旦包含されると、その組立品は、より高温にもっていかれて重合／架橋サイクルを完了し、かくしてそれを硬化する。

自動車、航空機又は造船産業で使用される複合部品は、とりわけそれらの力学的性質に関して非常に厳しい要求を特に受ける。燃料を節約するために、航空機産業は、多くの金属材料をより軽い複合材料に置き換えた。加えて、多くの油圧式操縦装置は、同様に重量減の利益のために電子制御に置き換えられる。

部品の作製中に特に射出又は注入によって一方向の補強シートに後で結合される樹脂は、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂であり得る。炭素繊維のさまざまな層の積み重ねからなるプリフォームを通る適切な流れを可能にするために、その樹脂は、ほとんどの場合、例えば、注入／射出温度で約５０から２００ｍＰａ．ｓの粘度を有しており、非常に流動性である。このタイプの樹脂の主要な不都合は、加工された複合部品の不十分な耐衝撃性をもたらす重合／架橋後のその脆弱性である。

この問題を解決するために、従来技術の文献は、炭素繊維の一方向の層の樹脂に基づく中間層への、とりわけ熱可塑性繊維のウェブへの結合を提案した。このような解決策は、とりわけ、特許出願又は特許、ＥＰ１１２５７２８、ＵＳ６８２８０１６、ＷＯ００／５８０８３、ＷＯ２００７／０５７０６、ＷＯ２００６／１２１９６１及びＵＳ６，５０３，８５６に記載されている。この樹脂の中間層、例えばウェブなどの添加は、構造物の耐衝撃性を特性化するために通常使用される衝撃後圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｉｍｐａｃｔ（ＣＡＩ））試験における力学的性質を改善することを可能にする。

前の特許出願ＷＯ２０１０／０４６６０９及びＷＯ２０１０／０６１１１４において、本出願人は、接着によってそれぞれのその面上で熱可塑性繊維の不織布（不織布とも呼ばれる）に結合された一方向繊維、特に炭素繊維のシートを含んでいる特定の中間材料、並びにそれらの調製方法を同様に提案している。

上記の複合材料は、炭素の層及び熱硬化性又は熱可塑性材料の層からなる。炭素繊維は、熱硬化性又は熱可塑性材料とは違って、導電性である。したがって、これら２つの材料の積み重ねは、導電性材料及び絶縁材料の積み重ねである。横方向導電率は、樹脂層の存在によってゼロに近い。

しかしながら、機体又は翼の上を移動する雷のエネルギーを消散させるために且つまた、リターン電流の機能を確実にするために、航空機で使用される複合部品の横方向導電率は高くなくてはならない。予備燃料は、飛行機の翼に位置づけられているため、電気エネルギーを首尾よく消散させ、したがってｚ−軸と呼ばれる部品の表面に直角の軸に沿って良好な導電性を達成することが必須である。航空機構造において、導電性は、今日まで殆んどがアルミニウムに基づく材料自体によって提供されてきた。新しい航空機モデルは、主として炭素に基づく複合材料をますます組み込んでいるため、リターン電流の機能及び雷に対する耐性を確実にするためのさらなる導電性を提供することが必須となっている。この導電性は、部品を互いに結び付ける金属のリボン又はロービングの局所使用による炭素繊維に基づく複合部品によって現在は達成されている。そのような解決策は、解決した複合材（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）の重量及びコストを大いに増加し、したがって満足できるものではない。

良好な導電性を有する材料を提供するために、特許出願Ｕ．Ｓ．２００３／０００８１２５は、一方向炭素繊維のシートを炭素不織布と結合させ、熱可塑性層とのそれらの接着を確実にすることを提供している。その熱可塑性の層は、炭素層に含浸させるために使用される。その開示された材料は、特に多孔性ではない熱可塑性の層の使用及び存在する熱可塑性樹脂の量に関して正確さが欠けているために上で説明されているような直接法での使用には適さない。

特許出願ＷＯ９９／２１６９７もまた、一方向炭素シートを炭素不織布と結合させることを提供しているが、直接法に適する材料を提供するためのみである。このために、さまざまな層の間の結合は、存在する重合可能な材料の量をその材料の全体重量の６から１２重量％に制限するように、重合可能な材料、すなわち熱硬化性材料でできている格子によって確実にされる。

これに関連して、本発明は、外部の熱可塑性又は熱硬化性マトリックスを前記材料中に拡散させる方法による複合部品の製造に適する材料であって、少なくとも１つの一方向炭素繊維のシートを含んでおり、その面の少なくとも１つの上で少なくとも１つの導電性成分と結合している、上記材料に関する。前記導電性成分は、熱可塑性材料中又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物中で透過性層と結合又は一体化され、前記透過性層は、布、粉末、多孔質フィルム、編物、又は好ましくは不織布である。そのような層は、その後の複合部品の製造中に射出又は注入される樹脂の流れを同時に可能にする。

本発明との関連で、好ましくは、材料中に存在する一方向炭素繊維の各シートは、熱可塑性材料中又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物中の透過性層に結合又は一体化されている少なくとも１つの導電性成分に結び付けられており、前記透過性層は、布、粉末、多孔質フィルム、編物、又は好ましくは不織布である。

そのような材料は、直接法による複合部品の製造用である。本発明による材料は、１０％を超えない熱可塑性材料又は熱硬化性及び熱可塑性材料を含み、特に熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の量は、材料の総重量の０．５から１０％までである。

本発明はまた、複合部品を製造する方法であって、
ａ）本発明による少なくとも１種の材料を入手するステップと、
ｂ）熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は上記樹脂の混合物をその１種の材料又は複数の材料中に注入又は射出することによって拡散させるステップと、
ｃ）目的とする部品を、一定の温度及び加圧下における重合／架橋サイクルのステップ及びその後の冷却によって硬化させるステップと
を含むことを特徴とする、上記方法に関する。

本発明による方法によって得ることができる複合部品は、その代替的実施が何であろうとも、同様に本発明の一体部品である。

本発明による材料、方法及び複合部品は、以下に続く記述において添付の図面を参照しながら詳細に説明される。

本発明による材料の１つの例の横断面概略図である。 本発明による材料の別の例の、上からの概略図である。 本発明による材料の別の例の、平面Ｐ１に沿った横断面概略図である。 導電性糸を用いている本発明による材料の１つの例の、上からの概略図である。 導電性糸を用いている本発明による材料の１つの例の、上からの概略図ある。 導電性糸を用いている本発明による材料の１つの例の平面Ｐ２に沿った横断面概略図である。 導電性糸を用いている本発明による材料の別の例の、上からの概略図である。 導電性糸を用いている本発明による材料の別の例の、平面Ｐ３に沿った断面の概略図である。 導電性糸の他の位置を示している図４Ｂと類似した図である。 導電性糸の他の位置を示している図４Ｂと類似した図である。

本発明は、一方向炭素繊維のシートの、導電性を確実にする少なくとも１つの導電性成分への結合を可能にする。その導電性成分は、特に粒子、短繊維又は糸の形をしていることができる。その導電性成分が導電性材料であってもよいし、又はその表面だけが導電性材料であってもよい。短繊維は、１ミリメートル未満の長さの繊維として理解される。その導電性材料は、例えば、炭素、グラファイト、ニッケル、金、白金、パラジウム、銀、銅又はコバルトからなる。本発明との関連で、粒子又は導電性繊維は、多種多様の材料、例えば、金属化ガラス、炭素、金属化炭素、グラファイト、金属化ポリマー、金属繊維及びそれらの混合物などから成ることができる。炭素繊維が好ましく、特に２０から２００マイクロメートルの長さの炭素繊維が好ましい。

材料中に存在する一方向炭素繊維の１つのシート又は複数のシート及び導電性の１つの成分又は複数の成分は、縫い付けによって、編むことによって、接着剤によって又は熱的接着によって結合され得る。本発明による材料において、一方向シートと導電性成分との間の結合は、例えば一定の点又は領域でのみ不連続であることができ、或いはこのシートの又はこの導電性成分の全表面の上に連続的に広がるように機能を与えられたボンドによって達成され得る。一方向シートと導電性成分との間の結合は、例えば、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、熱硬化性にかわ、重合可能なモノマーに基づく接着剤、構造用アクリル系又は変性アクリル系接着剤、ホットメルト接着剤の中から選択される接着剤層によって行うことができる。

本発明との関連で、導電性成分は、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物と結合又は一体化されている。熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物を使用する場合、その熱硬化性材料は、好ましくは、その混合物の全重量の５０％未満、例えば２０％未満を示す。好ましくは、一方向シートと導電性成分との間の結合はこの熱可塑性材料を介して達成される。導電性成分／熱可塑性材料又は導電性成分／熱可塑性及び熱硬化性材料の重量比は、例えば、０．３から５０％、好ましくは０．５から５％である。そのような低い比は、機械的に働かない材料の量を制限することを可能にし、構造材を増加する傾向がある。導電性成分のより低い割合は、それ故、所与の導電性に対して望ましい。

熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物は、透過性層を形成する。本発明との関連で、熱硬化性材料中の透過性層よりもむしろ、熱可塑性材料のみ、又はさらに熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物でできている透過性層を使用することが好ましい。実際に、重合していない熱硬化性材料の使用は、傷みやすい材料を使用し、それらの貯蔵寿命を長引かせるために約−１８℃の温度での保存を必要とし、それは熱可塑性材料にはない欠点である。

この層は、複合部品の製造中に拡散されて、その部品のボリューム全体に浸透しなければならない熱硬化性又は熱可塑性樹脂の通過を可能にしなければならないため、浸透性であることを特徴とする。透過性層＋導電性成分（単数又は複数）の各組立品は、約３０から９９％の範囲、好ましくは約４０から７０％の範囲の開口率（ｏｐｅｎｎｅｓｓ ｆａｃｔｏｒ）を好ましくは有する。この開口率は、該材料により占められていない領域と観測される全領域との間の比率として定義することができ、その観測は、材料の上からその下からの光により行うことができる。それは、例えば、出願ＷＯ２０１１／０８６２６６に記載されている方法により測定することができ、百分率で表される。透過性層＋導電性成分（単数又は複数）の組立品は、一方向シートの一面に又は２つの一方向シートの間に置かれた熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物と結合又は一体化された導電性成分（単数又は複数）に相当する材料の部品として理解される。

前記透過性層は、布、粉末、多孔質フィルム、又は好ましくは不織布の形をしている。有利には、透過性層＋導電性成分（単数又は複数）の各組立品は、０．５から３０ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１から１５ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する。そのような基本重量は直接的様式で機械的に機能しない補強機能を有さない材料の重量を減少することを可能にする。そのような比較的低い質量は、最終的な材料の厚さを最適化することを可能にする比較的低い厚さとも関係する。

各透過性層＋導電性成分（単数又は複数）は、例えば、５から３０ミクロン、好ましくは５から２０ミクロンの厚さを有する。本発明の材料の全体の厚さは、本発明の場合一方向繊維のシートである強化材の厚さに、したがってその織物の構造に、直接依存するが、透過性層の厚さにも依存する。そのような厚さを有するように導電性成分及び透過性層を選択することによって、当業者は、繊維体積比が直接法のために得られるように、樹脂の注入又は射出を利用することによって最適化することができる。実際には、特に注入法が使用されるとき、透過性層に対するそのような厚さにより特に得ることができる５５％から７０％の範囲の繊維体積比を得ることが重要である。

本発明との関連で、厚さ及び重量は、例えば、特許出願ＷＯ２０１０／０４６６０９に記載されている技術によって測定される。

さらに、本発明による材料の複数の層を積み重ねるとき、射出又は注入された樹脂完成部品の最後の厚さに近いプリフォームの厚さを得ることが重要である。これを行うために、導電性成分に相当し、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物中の厚さもまた、できるだけ低くあるべきである。

好ましくは、材料中に存在する一方向炭素繊維の１つのシート又は複数のシート及び１つの導電性成分又は複数の導電性成分は、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物により熱接着によって接着される。

一方向シートと対比した導電性成分並びに熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の以下の供給が特に可能である：
− 第一の実施において、導電性成分は、織物、編物、又は好ましくは不織布を形成している熱可塑性マトリックス中、又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物中に分配されている導電性粒子又は繊維の形で現れることができる。そのような導電性粒子は、ナノ粒子、ナノチューブ、繊維などの形で出現することができる。特に、炭素粉末又は炭素繊維を使用することが可能である。導電性粒子／熱可塑性ポリマー又は導電性粒子／熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の重量比は、特に、０．３％から５％であり、導電性繊維／熱可塑性ポリマー又は導電性繊維／熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の重量比は、特に１％から５０％である。これらの百分率の差は、布又は不織布を構成している繊維を製造するために使用される材料（熱可塑性材料又は熱硬化性及び熱可塑性材料＋導電性成分）の粘度制約による。図１は、一方向炭素繊維２のシート１が、その主要表面１ａ及び１ｂのそれぞれに、炭素ナノ粒子５が分配されている熱可塑性マトリックス４でできている繊維６の不織布３ａ及び３ｂに結合しているそのような実施形態を明らかにしている。
− 第二の実施において、導電性成分は、熱可塑性材料の層又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物に隣接して位置づけられ得る。導電性成分が熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の層の表面に位置づけられる場合には、熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の層が、導電性成分を互いに接触させるのに十分な開口率を有し、それによって一方向炭素繊維の異なるシートを含んでいる積み重ね内の横方向導電率を、特に後者が１バールの圧力がかけられる場合に確実にすることが特に重要である。導電性成分は、一方向炭素繊維のシートと熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の層との間に位置づけることができ、或いは熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の層は、一方向炭素繊維のシートと導電性成分との間に位置づけることができる。この場合、導電性成分は、粒子又は導電性繊維、導電性堆積金属又は導電性繊維であり得る。導電性成分は、熱可塑性材料の又は熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物の層がその上に堆積されている一方向炭素繊維のシート上に直接堆積させることができる。熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物のこの層は、導電性成分と一方向炭素繊維のシートとの間の接着を好ましくは確実にする。導電性成分は、特に熱可塑性繊維の又は熱硬化性及び熱可塑性繊維の混合物の布又は、好ましくは不織布であり得る熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の層の表面の少なくとも一部に堆積させることが同様に可能である。この場合、熱可塑性材料の又は熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物の層は、導電性成分と一方向炭素繊維のシートとの間に挟まれる。
金属導体堆積が使用されるとき、それは任意の適切な方法、例えば、蒸着、焼結、真空蒸着、スパッタリング又は電気めっきなどにより製造され得る。この金属導体は、０から５ｇ／ｍ^２で堆積され得る。表面に実線に沿って波形又はその他のパターンで金属を堆積させることも可能である。好ましくは、少なくとも１つの方向における導電性を確実にするために例えば交差する線の使用によってさまざまなパターンの間に接触が設けられる。好ましくは、堆積金属は、それが堆積される表面の少なくとも５％、この表面の少なくとも１０から４０％、特にこの表面の１０から６０％までを覆い、好ましくは連続した導電性ネットワークを生み出すために引き起こされる。平行線に沿った金属化を引き起こし、本発明によるいくつかの材料の積み重ねの中に交差する線を得て、かくしてその積み重ねの中に横導電性を得ることも可能である。好ましくは、この金属化は、少なくとも一組の平行線において行われるが、最も接近した一方向シート（単数又は複数）中の繊維の方向に平行ではなく、好ましくは少なくとも二組の交差している平行線に沿って行われる。これらの平行線の同じ配置は、導電性の糸を使用して実施され得る。そのような導電性の糸は、個別の番手、例えば、５ｄＴｅｘから１００ｄＴｅｘ、及び好ましくは２０から８０ｄＴｅｘ、を有する。そのような導電性の糸、例えば、グラファイト又は金属は、好ましくは比較的低い、好ましくは１０^−３から１０^９Ω／ｃｍ、好ましくは１０^−３から１０^２Ω／ｃｍまでの線形抵抗性を有する。
堆積金属の場合のように、この導電性の糸は、それらが堆積される表面の少なくとも５％、好ましくはこの表面の少なくとも１０から４０％、優先的にはこの表面の１０から６０％を覆うように堆積され、好ましくは連続した導電性ネットワークを形成する。
図２Ａ及び２Ｂは、互いに平行であるが図示されている例の中の炭素繊維の一方向シートとは５０°の角度を形成している１組の導電性の糸１１が、それ自体一方向炭素繊維のシート２の上に堆積されている不織布１０の上に位置づけられている実装法を説明している。図２Ｂは、一方向炭素繊維の単一のシートを含んでおり、そのシート表面のそれぞれにおいて不織布１０及び導電性成分１１に結合しているそのような材料Ｉを示す。積み重ねを実施する間に、材料Ｉは、２つの連続する材料の導電性の糸が互いに交差し、かくしてその積み重ねの中の横方向導電性を得るように位置づけられる。
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、互いに平行であるが図示されている例における炭素繊維の一方向シートとは５０°の角度を形成している１組の導電性の糸１１が、図２Ａの場合と同様に、一方向炭素繊維のシート２の上にそれ自体堆積されている不織布１０の上に位置づけられている別の実施形態の方法を説明している。しかしさらに、導電性の糸１２もまた堆積されて炭素の一方向シート２の繊維と平行に伸びている。
図４Ａ及び４Ｂは、各組の中で互いに平行な２組の導電性糸１３及び１４が、それ自体一方向炭素繊維のシート２の上に堆積されている不織布１０の上に位置づけられる別の実施の方法を説明している。これらの組の導電性の糸１３及び１４の両方は、交差して、それぞれ一方向炭素繊維シートと、図示されている例においてはそれぞれ＋５０°及び−５０°である角度を形成している。導電性の糸１３及び１４について、一方向繊維シート２と２つの一方向繊維の不織布１０との間に位置づけられることは、図４Ｃに示されているように、同様に可能である。図４Ｄは、シートの表面１ａの上で導電性の糸１３が、不織布１０と一方向繊維２との間に位置づけられ、導電性の糸１４は、不織布１０の上に位置づけられ、しかし一方表面１ｂにおいては、導電性の糸１４が、不織布１０と一方向繊維のシート２との間に位置づけられ、導電性の糸１３は、不織布１０の上に位置づけられる別の実装法を説明している。図４Ｅは、シートの表面１ａの上で導電性の糸１３が、不織布１０と一方向繊維シート２との間に位置づけられ、しかし一方表面１ｂにおいては、導電性の糸１４が不織布１０の上に位置づけられる別の実装法を説明している。前の場合におけるように、導電性の糸１３及び１４は、各組において互いに平行であるが、これらの２つの組の導体１３及び１４は、交差しており、各組の導電性の糸は、一方向炭素繊維のシートと角度を形成している。
全てのこれらの変形は１つだけの一方向炭素繊維シートを含んでいる材料の場合にもたらされ、この材料は、積み重ね向きとされるが、それらはまたいくつかの一方向炭素繊維シートを含んでいてその間に導電性成分並びに熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の層が挟まれている材料にも適用される。
− 第三の実施の方法において、導電性成分は、炭素粉末などの、又は短繊維、例えば熱可塑性材料粉末と混合された炭素繊維などの、又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物等の粒子の形でも出現することができる。導電性粒子／熱可塑性ポリマー又は導電性粒子／熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の重量比は、特に０．３％から２０％であり、導電性繊維／熱可塑性ポリマー又は導電性繊維／熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の重量比は、特に５％から２０％である。この場合、導電性成分／熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の粉末の混合物は、一方向繊維のシートの表面に直接堆積される。

好ましくは、材料中に存在する熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の１つ又は複数の透過性層は、不織布の形をしており、それによって改良された機械的性質を製造された最後の複合部品に与える。不織布は「ウェブ」とも呼ぶことができ、連続繊維の又はランダムに配置された短繊維の一組を意味するものと従来から理解されている。これらの不織布又はウェブは、当業者には周知の例えば乾式法（「ドライレイド」）、湿式法（「ウェットレイド」）によって、溶融（「スパンレイド」）によって、例えば押出し（「スパンボンド」）によって、押出しブロー成型（「メルトブロー」）によって、又は溶媒紡糸（「電界紡糸」、「フラッシュ紡糸」）によって製造され得る。特に不織布を構成する繊維は、０．５から７０μｍの範囲、好ましくは０．５から２０μｍの範囲の平均直径を有する。不織布は、短繊維又は好ましくは連続繊維を含むものであり得る。短繊維不織布の場合、その繊維は、例えば１から１００ｍｍの長さを有することができる。不織布は不揃いで好ましくは等方性の被覆を提供する。

好ましくは、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物と導電性成分とにより同時に形成される層は、少なくとも１つの方向に、少なくとも５００Ｓ／ｍ、好ましくは５０００〜２００００Ｓ／ｍの導電率を好ましくは有する。そのような場合に、導電性成分は、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物、及びその導電性成分の両方でできている層の表面の少なくとも一部の上に直接存在する。しかしながら、好ましくない実施形態によれば、その導電性成分が、材料中に封入されてその中で一瞬に単離されること、その導電能力が、最終の複合部品が作製されるときにのみ示されることもあり得る。これは、例えば、導電性成分が、複合部品の製造中にその材料中に拡散される樹脂マトリックス中に溶解するポリマー中に封入された粒子の形で存在する場合に当てはまり得る。いくつかのポリエーテルスルホンは、例えば、エポキシ樹脂に溶解する。

本発明の一部としての、「炭素繊維の一方向シート」とは、基本的に互いに平行に広がるようにするために、完全に又は殆んど完全に、同じ方向に置かれた炭素繊維からなるシートを意味する。具体的には、本発明の特定の実施形態において、この一方向シートは、少なくとも１つの導体素子を含んでいる透過性層とのそれの結合の前に、その一方向シートへの凝集力を与えるための、その炭素繊維を織り交ぜる、又は縫い合わせすらする、どのような横のフィラメントも有さない。これによって一方向シートにおける少しの小じわも避けることが特に可能となる。

一方向シートにおいて、炭素糸は、好ましくはポリマーバインダーと結合しておらず、それ故、ドライとして設計され、それは、それらが透過性層と結合する前に何らかのポリマーバインダーに含浸されることも、被覆されることも、又は結合されることもないことを意味する。炭素繊維は、しかしながら殆んどの場合、最大でそれらの重量の２％に相当し得る標準質量排出割合を特徴とする。

特に、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物は、材料の総重量の０．５から１０％まで、好ましくは材料の総重量の１から３％までに相当する透過性の１つの層又は複数の層を形成する。

一方向シートを形成しているこの繊維は、好ましくは連続的である。これら一方向シートは、１つ又は好ましくは数個の炭素糸から成り得る。炭素糸は、フィラメントの束で構成されており、一般に１，０００本から８０，０００本のフィラメント、有効には１２，０００本から２４，０００本のフィラメントを含む。本発明の実施形態に対して特に好ましいのは、１から２４Ｋ、例えば３Ｋ、６Ｋ、１２Ｋ又は２４Ｋ、好ましくは１２及び２４Ｋの炭素糸が使用されることである。例えば、一方向シート中に存在する炭素糸は、６０から３８００テクスの、好ましくは４００から９００テクスの番手を有する。この一方向シートは、任意のタイプの炭素糸、例えば、その引張り弾性率が２２０と２４１ＧＰａの間であり、その引張りにおける応力破断が、３４５０と４８３０ＭＰａの間である高抵抗（ＨＲ）糸、その引張り弾性率が２９０と２９７ＧＰａの間であり、その引張りにおける応力破断が、３４５０と６２００ＭＰａの間である中間弾性率（ＩＭ）糸、及びその引張り弾性率が３４５と４４８ＧＰａの間であり、その引張りにおける応力破断が、３４５０と５５２０Ｐａの間である高弾性率（ＨＭ）糸（“ＡＳＭ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”， ＩＳＢＮ ０−８７１７０−７０３−９， ＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ２００１ に基づく）により形成され得る。

本発明との関連で使用される一方向炭素繊維の１つのシート又は複数のシートは、１００から２８０ｇ／ｍ^２の基本重量を有する。

一方向シートを作製するためには、市場で普通に入手できる望ましい糸を広げるか又は広げないことが可能である。例えば、本発明による材料中の一方向炭素シートの厚さは、９０から約２７０μｍまでであり得る。

その材料中に存在するそれぞれの一方向シートの中で、そのフィラメント又は炭素繊維は、そのシートの全表面の準全体被覆を、好ましくは全被覆を確実するように好ましくは配置される。

本発明による中間材料又は射出された樹脂中に存在する透過性層を形成するために使用できる熱可塑性材料の例は、ポリアミド（例えば、ＰＡ６、ＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６、６、ＰＡ６、１０、ＰＡ６、１２、．．．）、コポリアミド、ポリアミドのブロックエーテル又はエステル（例えば、ＰＥＢＡＸ、ＰＥＢＡ）、ポリフタルアミド、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタラート−ＰＥＴ−、ポリブチレンテレフタラート−ＰＢＴ−．．．）、コポリエステル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、ポリオレフィンＣ２〜Ｃ８（例えば、ポリプロピレン−ＰＰ、高密度ポリエチレン−ＨＤＰＥ、低密度ポリエチレン−ＬＤＰＥ、線状低密度ポリエチレン及びそれらのコポリマー−ＬＬＤＰＥ）、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、フェノキシ樹脂、ブロックコポリマー、例えば、スチレン−ブタジエン−メチルメタクリラートコポリマー、ブチル−メチルメタクリラート−アクリラートコポリマーなど及びそれらの混合物である。

本発明による中間材料又は射出された樹脂中に存在する透過性層を形成するために使用することができる熱硬化性材料の例は、エポキシ、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール樹脂、ポリイミド、ビスマレイミド、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド、１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン（メラミン）、ベンゾオキサジン、シアン酸エステル、及びそれらの混合物である。

この熱硬化性材料は、選択された熱硬化性ポリマーと共に使用するための当業者には周知の１種又は複数の硬化剤を含むこともできる。

透過性の１つの層又は複数の層において使用され得る布及び不織布は、同じ性質の繊維から成ることができるが、これらの材料から成る繊維の混合物から成ることもできる。その材料は、勿論、その後の複合部品の製造中にマトリックスを作製するために使用されるさまざまなタイプの熱硬化性又は熱可塑性の系に適する。

好ましくは、導電性成分と一方向シートとの結合は、熱硬化性材料の、又は好ましくは透過性層を形成する熱硬化性材料の熱付着を用いる熱的接着、即ち加熱し、続いて冷却することによって確実にできる。そのような材料の例は、その面のそれぞれに熱可塑性材料の繊維不織布が結合している炭素繊維の一方向シートであり、前記２つの不織布はそれらの熱可塑性の性質により材料の凝集を確実にする。その導電性成分は、その不織布の繊維中に一体化されるか又はその表面に存在することができる。表面に金属化された不織布を使用する場合、それは、上で詳述されているように、金属化されていない領域における熱接着を確実にするために、その表面の一部においてのみ間欠的に又は確定したパターンに従って金属化され得る。金属付着は、シートの表面に直接行い、次いで不織布により覆うこともできる。一方向シート／非導電性透過性層（単数又は複数）の複合体（これらは好ましくは熱接着によって予め結合している）を直接金属化することによって中間の導体を得ることも考えられ得る。これらの材料は、次に、それらを結合してかくしてプリフォームを作製する熱接着の最後のステップを実施するオートメーション化された堆積のために好ましくは使用され、金属化は、前に詳述したようにこの場合もやはり表面の一部のみに好ましくは行われる。

特定の実施形態において、本発明による材料は、織られても、縫い付けられても、編まれてもいない。それ故、得られた最終部品の機械的性質に影響を及ぼし得る不規則性を避けることが可能である。

いくつかの導電性成分及び透過性層を含む本発明による材料において、これらは、特に図３Ｃ、４Ｂ及び４Ｃにおいて示されているように全て同一であるか、又は特に図４Ｄ及び４Ｅに示されているように互いに異なり得る。同じことが一方向シートについても真実である。性能の一貫性を促進するため、同一の一方向シートと同様に同一の一方向シートとの間に挟まれた層を使用することがより望ましいことであり得る。本発明による材料は、有利には、独占的ではないにせよ、本発明との関連で定義されている炭素繊維の一方向シート及び導電性成分並びに透過性層の少なくとも８０重量％で構成される。

特定の実施形態において、本発明による材料は、１つだけの一方向炭素繊維のシートを有しており、それは、熱可塑性材料中又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物中で透過性層と結合又は一体化している少なくとも１つの導電性成分と、その面の１つだけの上又はそれぞれの上で結合している。そのような材料は、複合部品の製造においては積み重ねの形での使用が意図されている。３つの層、即ち、２つの導電性成分＋透過性層の組立品の間に配置された一方向炭素繊維のシートからもっぱら成る材料は、本発明による材料の一例である。そのような材料が複合部品を設計するために使用されるとき、２つの導電性成分＋透過性層の組立品が一方向炭素繊維の２つのシートの間に挟まれるように、それは殆んどの場合、積み重ねとして使用される。

別の特定の実施形態において、本発明による材料は、異なる方向に伸びている一方向炭素繊維の少なくとも２つのシートと共に、一方向炭素繊維のいくつかのシートを含み、ここで、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物で作られている透過性層と結合又は一体化されている少なくとも１つの導電性成分は、一方向炭素繊維の２つの連続したシートの間に挟まれている。好ましくは、そのような多軸型の材料は、一方向炭素繊維及び導電性成分＋透過性層組立品の交互のシートから成る。全ての一方向シートは、異なる方向を有することができるか、又はそれらのいくつかのみが異なる方向であり、その他は同じ方向を有することができる。いくつかのシートが同じ方向を有する場合、それは２つの連続したシートではない。別の面で、この一方向シートは、好ましくは同一特性を有する。好ましい方向性は、殆んどの場合、製造される部品の主軸に対して、０°、＋４５°又は−４５°（＋１３５°でもある）、及び＋９０°の角度を形成するものである。０°は、積み重ねを作るためのマシンの軸、言い換えると、意図される積み重ねの動きの方向に対応する軸に相当する。部品の最長軸である部品の主軸は、一般に０°と一致する。層の方向性を選択することによって、例えば、疑似等方性の、左右対称の又は指向性の積み重ねを作ることが可能である。疑似等方性の積み重ねの例としては、角度４５°／０°／１３５°／９０°又は９０°／１３５°／０°／４５°の積み重ねを挙げることができる。左右対称の積み重ねの例としては、０°／９０°／０°又は４５°／１３５°／４５°を挙げることができる。特に２から３２枚までの一方向シート、とりわけ２、３、４、８、１６、２４及び３２枚の一方向シートから成る中間材料が作られ得る。２つの一方向シートの間に導電性成分が挟まれ、前に説明したように、熱可塑性材料、又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物に基づく透過性層と結合又は一体化される。

本発明による材料は、その後の特に航空機のための複合部品の製造のための樹脂マトリックスと結合されることが意図される。本発明による材料は、航空機分野の要求を満たす導電性及び機械的特性に関して満足できる両方の特性の組合せを可能にする。本発明との関連で、前に説明した熱可塑性材料、又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物に基づく透過性層と結合又は一体化された導電性成分は、得られた材料の横方向導電性を改良するために１つ又は複数の一方向炭素繊維のシートと組み合わせて使用される。

樹脂マトリックスの性質は、熱可塑性又は好ましくは熱硬化性であり得、或いは熱硬化性及び熱可塑性樹脂の混合物から成る。本発明による材料は、良好な導電性を必要とする航空機部品を製造するために特に使用され得る。前記部品は、任意の既知の直接法、例えば、熱硬化性又は熱可塑性樹脂の注入又は射出の方法などによって作製され得る。使用されるそのマトリックスは、好ましくは熱硬化性である。

したがって、本発明はまた、複合部品を製造するための方法であって、
ａ）本発明による少なくとも１つの材料を入手するステップと、
ｂ）熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は上記樹脂の混合物をその１つの材料又は複数の材料中に注入又は射出することによって拡散させるステップと、
ｃ）目的とする部分を、一定の温度及び加圧下におけるサイクルで重合／架橋サイクルのステップ及びその後の冷却によって硬化するステップと
を含むことを特徴とする、上記方法に関する。

いくつかの実施態様によれば、本発明による方法は、本発明によるいくつかの材料を積み重ねるステップを含む。特にそのような積み重ねは先に説明したような一方向炭素繊維の単一のシートを含んでいる本発明による材料から作られ得る。そのような場合、プリフォームの形をした積み重ねを一体化するステップを設けることが可能である。

そのような積み重ねは、多数の一方向シート、一般に少なくとも４つ、場合によっては１００を超えるか又はさらに２００を超える一方向シートを含むことができる。これらの一方向炭素繊維のシートは、殆んどの場合、得られる最終部品の主方向に対して＋９０°と−９０°の間で少なくとも２つ、３つ、又は４つの異なる方向に向けられる。

好ましくは、本発明との関連で、その積み重ねは、自然の成り行きで作られる。有利には、その積み重ねを一体化するステップは、透過性導電層中に存在する熱可塑性又は熱硬化性材料のホットメルト接着特性を用いることによる熱接着によって成される。好ましくは、本発明との関連で、複合部品を製造するために必要な熱硬化性又は熱可塑性樹脂或いはそのような樹脂の混合物は、本発明による１種の材料又は複数の材料に、減圧下での、特に大気圧より低い圧力の下、特に１バールより下、好ましくは０．１と１バールの間での注入によって加えられる。

複合部品は、熱処理ステップの後に得られる。特に複合部品は、ポリマーの供給業者により推奨される及び当業者によって知られている熱処理を実施することによって考えられるポリマーの通常の硬化サイクルによって一般に得られる。この目的とする部分の硬化段階は、確定された温度及び圧力下でのサイクルにおける重合／架橋、その後の冷却により達成される。処理サイクルの間に適用される圧力は、低圧下での注入の場合は低く、ＲＴＭ型への射出の場合はより高い。

本発明による方法によって得ることができる複合部品は、また本発明の一体部品であり、特にその複合部品は、少なくとも２０Ｓ／ｍ、好ましくは６０から３００Ｓ／ｍまでの横方向導電率を有する。横方向導電率は、それ自体、表面によって乗じられ、その部品の厚さによって除される抵抗に等しい抵抗の逆数として定義される。言い換えれば、横方向導電率は、その部品のその厚さの中で電流を伝播し、伝導する能力であり、実施例中に記載されている方法によって測定することができる。

好ましくは、本発明による部品は、５５から６５％、特に５７から６３％の繊維体積比を有する。複合部品の繊維体積比（ＦＶＲ）は、複合部品の厚さ、一方向炭素シートの基本重量及び炭素繊維の特性の測定により、次式

を用いて計算される。
式中、ｅ_プレートは、ｍｍでのプレートの厚さであり、
ρ_炭素繊維は、ｇ／ｃｍ^３での炭素繊維の密度であり、
ＵＤ_炭素の基本重量は、ｇ／ｍ^２である。

特に６０から６５％の十分に高い繊維体積比を選択することによって、得られた複合部品の横方向導電率をさらに最適化することが可能である。

以下の実施例は、本発明を説明するが、制限的な性格は有さない。

導電性成分及び熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物を結合している層の導電率を測定するための方法

長さ３８０ｍｍ×幅８０ｍｍの試料を切断する。この試料を次に２つの金属ジョーによりその幅をまたいで固定する。これらの金属クランプは、その試料を通る１Ａの電流を導く電源（ＴＴｉ ＥＬ３０２Ｐ）に接続される。その試料の中央で、電圧計に接続されており、２００ｍｍ離れている２つの電極（ＩＳＭ １０００）が電圧を測定するために使用される。これら電極は支持材に取り付けられていて、同じ位置で測定がいつでもなされることを可能にしており、電極の間隔は固定される。試料をその長さが最高の導電率の方向に平行に伸びるように切断することを好ましくは選ぶことができる。

オームの法則を用いて試料の抵抗は推定され得る：
Ｒ（Ω）＝Ｕ／Ｉ（Ｕはボルトで測定される電圧であり、Ｉは電源により加えられるアンペアでの電流である）
ρ＝Ｒ^＊（ｅ^＊Ｌ）／ｌ（ρは、Ω．ｍでの抵抗率である）
σ＝１／ρ（σは、Ｓ／ｍでの導電率である）
（ｌは電極の間隔であり、Ｌは試料の幅である）

（例１）
出発物質の説明：
− 基本重量が８ｇ／ｍ^２に等しいポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）のウェブ。前記ウェブは、２．７ｇ／ｍ^２のニッケルで覆われている。そのウェブは、Ａｔｌａｎｔａ Ｎｉｓｓｅｋｉ ＣＬＡＦ（Ｍｉｌｉｆｅ ＴＹ０５０３ＦＥ参照）から得られ、Ｓｏｌｉａｎｉコーポレーション、Ｖｉａ Ｖａｒｅｓｉｎａ １２２、２２１００ Ｃｏｍｏ、により金属化される。得られたその金属化されたウェブは、１０．７ｇ／ｍ^２の基本重量及び５０ミクロンの厚さを有する。この金属化されたウェブは、糸密度がより低い方向及び糸密度がより高い方向で、それぞれ１，０００Ｓ／ｍ及び３０，０００Ｓ／ｍの導電率を有する。
− ポリアミド１２のウェブ、６９ミクロンの厚さ及び４ｇ／ｍ^２、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃコーポレーション（セルネー、フランス）によりリファレンス１２８Ｄ０４の下で販売されている
− １９４ｇ／ｍ^２の基本重量を得るように、Ｈｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＩＭＡ−１２Ｋ糸により形成された一方向シート。

材料の調製
出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の２７から３０頁に記載されている方法に従って、ポリアミドウェブ／炭素シート／ポリアミドウェブ／金属化したウェブの積み重ねが製造され、熱的に接着される。出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の表３に関して使用されるパラメーターは、下の表１に示されている。

（例２）
出発物質の説明：
− Ｆ９０１ Ｊ０２２導電性糸、Ｒｅｓｉｓｔａｔ社（Ｅｎｋａ、ノースカロライナ州、米国）により販売されている
− 導電性炭素表面を有するナイロン６−６
− ２４ｄＴｅｘ／２２デニール
− 強力５ｇ／デニール
− 破断点伸び：４１％
− 平均抵抗率：２．１×１０^５オーム／ｃｍ
− コポリアミドのウェブ、５９ミクロンの厚さ及び３ｇ／ｍ^２、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃコーポレーション（セルネー、フランス）によりリファレンス１Ｒ８Ｄ０３の下で販売されている
− １９４ｇ／ｍ^２の基本重量を得るように、Ｈｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＩＭＡ−１２Ｋ糸により形成された一方向シート。

材料の調製
図３Ａから３Ｃに従う導電性糸／ポリアミドウェブ／炭素シート／ポリアミドウェブ／導電性糸の積み重ねが製造される。２つの平行な糸１１の間の間隔は１０ｍｍであり、糸１２と不織布１０の端との間の間隔は３．２ｍｍである。この積み重ねは、出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の２７から３０頁に記載されている方法に従って製造され、熱的に接着される。出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の表３に関して使用されるパラメーターは、下の表１に示されている。

（例３）
出発物質の説明：
− Ｆ９０１ Ｊ０２２導電性糸、Ｒｅｓｉｓｔａｔ社（Ｅｎｋａ、ノースカロライナ州、米国）により販売されている
− コポリアミドのウェブ、５９ミクロンの厚さ及び３ｇ／ｍ^２、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃコーポレーション（セルネー、フランス）によりリファレンス１Ｒ８Ｄ０３の下で販売されている
− １９４ｇ／ｍ^２の基本重量を得るように、Ｈｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＩＭＡ−１２Ｋ糸により形成された一方向シート。

材料の調製
ポリアミドウェブ／導電性糸／炭素シート／導電性糸／ポリアミドウェブの積み重ねを得るために、図４Ｃに示されているように導電性糸がウェブとシートの間に配置される事実以外は実施例１に従う積み重ねが製造される。この積み重ねは、出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の２７から３０頁に記載されている方法に従って熱的に接着される。出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の表３に関して使用されるパラメーターは、下の表１に示されている。

（例４）
出発物質の説明：
− Ｆ９０１ Ｊ０２２導電性糸、Ｒｅｓｉｓｔａｔ社（Ｅｎｋａ、ノースカロライナ州、米国）により販売されている
− 導電性炭素表面を有するナイロン６−６
− ４９ｄＴｅｘ／４４デニール
− 強力４ｇ／デニール
− 破断点伸び：５０％
− 平均抵抗率：１×１０^５オーム／ｃｍ
− コポリアミドのウェブ、５９ミクロンの厚さ及び３ｇ／ｍ^２、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃコーポレーション（セルネー、フランス）によりリファレンス１Ｒ８Ｄ０３の下で販売されている
− １９４ｇ／ｍ^２の基本重量を得るように、Ｈｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＩＭＡ−１２Ｋ糸により形成された一方向シート。

材料の調製
例１に従う導電性糸／ポリアミドウェブ／炭素シート／ポリアミドウェブ／導電性糸の積み重ねが、出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の２７から３０頁に記載されている方法に従って、Ｆ９０１ Ｆ０４４導電性糸を用い、熱的に接着することにより製造される。出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の表３に関して使用されるパラメーターは、下の表１に示されている。

表２は、一方向シート上への積層後に得られたウェブの厚さを示している。

（例５）
複合部品の調製
材料は、次に、２４層の積み重ねによる積層板を造るために使用され、その後樹脂が、ＲＴＭ法で密閉金型中に射出される。パネルの大きさは目標とされた６０％のＦＶＲに対して３４０×３４０×４．３１ｍｍである。５５％に近いＦＶＲを得るためには選択されるフレームの厚さは４．７３ｍｍであり、６５％に近いＦＶＲに対してはフレームの厚さは４．００ｍｍである。試験が密閉金型中で行われるため、所与の層の積み重ねについては、型の厚さを増加又は減少することによって、その仕上がった部品は、その時、より大きいか又はより小さいＦＶＲ（厚さ）を有する。これらの試料に対して選択されるドレーピングは［４５／０／１３５／９０］３ｓである。

２４層の積み重ねが、アルミニウムの型に入れられ、その型は次に１０バールの圧力のもとに置かれる。その組立品の温度は、次に１２０℃まであげられる。射出される樹脂は、Ｈｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＲＴＭ６樹脂である。その樹脂は、射出マシン中で８０℃で予熱され、次いで樹脂のための注入口及び出口を有している型の中に射出される。樹脂が出口で回収されるとすぐに、射出は停止され、その型は２時間にわたって１８０℃に昇温される。この時間中、その型は１０バールの圧力のもとに保たれる。

比較として、１９４ｇ／ｍ^２のＨｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＩＭＡ炭素糸のシートから成り、それらの面のそれぞれで、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃコーポレーション（セルネー、フランス）からの４ｇ／ｍ^２のポリアミド１２、１２８Ｄ０４、のウェブと結合している材料によりさまざまな繊維体積比で製造された積み重ねが同様に有効であった。

複合部品の横方向導電率の測定
３つから４つの試料が、３６ｍｍ×３６ｍｍの寸法を有するパネルから切断される。各試料の表面は、炭素繊維の表面を露出させるためにサンドブラストにかけられる。この研磨のステップは、部品の調製のために剥離層が使用された場合は必ずしも必要ない。次に各試料の前／背面が、導電性金属、一般的には金の層を堆積させるために、スパッタリング、プラズマ処理又は真空蒸着によって処理される。金又はその他の金属の堆積は、試験領域から研磨又は研削によって除去しなくてはならない。この導電性金属堆積、は試料と計測手段との間の低い接触抵抗を可能にする。

電流及び電圧を変化させることができる電源（３０Ｖ／２Ａ ＴＴｉ ＥＬ３０２Ｐプログラマブル電源Ｔｈｕｒｌｂｙ Ｔｈａｎｄａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ケンブリッジ、英国）は、抵抗を測定するために使用される。試料は電源の２つの電極と接触しており、これらの電極は、クランプによって接触される。電極は互いに接触しておらず、又は何らかのその他の金属エレメントと接触していないことを確実にしなければならない。１Ａの電流が流され、抵抗が電圧計／オーム計に接続されている２つの電極によって測定される。この試験は、測定する各試料について実施する。この試験は、測定する各試料について実施する。抵抗値は、次に、試料の寸法及び次の式を用いて導電率の値に導く：
抵抗率（オーム．ｍ）＝抵抗（オーム）×面積（ｍ^２）／厚さ（ｍ）
導電率（Ｓ／ｍ）＝１／抵抗率
結果は下の表３に示されている。

導電性成分の使用は、導電率を大きく改善することを可能にする。加えて、ＦＶＲは、得られる横方向導電率に影響するようである。それ故、複合部品を、機械的パラメーターも又考慮に入れられることを考えて、５５から７０％、好ましくは６０％から６５％のＦＶＲにより製造することが好ましい。

（例５）
− Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃコーポレーション（セルネー、フランス）からレファレンス１Ｒ８Ｄ０６の下で販売されているコポリアミドのウェブ、１３１ミクロンの厚さ及び６ｇ／ｍ^２
− １９４ｇ／ｍ^２の基本重量を得るようにＨｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＩＭＡ−１２Ｋ糸により形成された一方向シート。

ポリアミドウェブ／炭素シート／ポリアミドウェブの積み重ねが、出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の２７から３０頁に記載されている方法に従って製造され、熱的に接着される。出願ＷＯ２０１０／０４６６０９の表３に関して使用されるパラメーターは、下の表４に示されている。

積み重ねは、１２ｍｍ幅及び間隔が１６．３ｍｍであり且つ一方向シートに対して４５°の角度を形成している平行なストリップに沿って堆積されるニッケルにより金属化される。そのニッケル堆積層の表面は、その材料の全表面の４２％の割合を占める。２つの厚さ（５０及び２００ｎｍ）の堆積層が、２つの異なる材料を得るために作られる。

５０ｎｍの厚さで、導電性エレメント／熱可塑性材料重量の比は、３重量％である。２００ｎｍの厚さで、この比は１２重量％である。導電性エレメント＋熱可塑性材料の積み重ねの合計基本重量は、５０ｎｍの厚さのときに１２．４ｇ／ｍ^２であり、２００ｎｍの厚さのときには１３．５ｇ／ｍ^２である。

各材料は、次に１６層の積み重ねによる積層板をつくるために使用され、次に樹脂が例５に従ってＲＴＭ法で密閉金型中に射出される。そのパネルの寸法は、目標とされた６０％のＦＶＲに対して３４０×３４０×２．９ｍｍである。この例のために選択されたドラパージ（ｄｒａｐａｇｅ）は、［０／９０］４ｓである。

導電率測定は、４０ｍｍ×４０ｍｍの寸法を有する８つの試料がパネルから切断され、金属化が金ではなくて亜鉛とスズの混合物で行われること以外は例５におけるのと同様に行われる。

得られた結果は下の表５Ａ及び５Ｂに示されており、堆積層の厚さが大きいほど、導電率が高いことを示している。これらの結果はニッケルの堆積を受けていない参照試料と比較されている。本発明によって提供される利得を見るために、参照の結果が表５Ｃに示されている。

Claims (30)

1. 外部の熱可塑性又は熱硬化性マトリックスを材料中に拡散させる方法による複合部品の製造に適する材料（Ｉ）であって、一方向炭素繊維（２）の少なくとも１つのシート（１）であり、その面（１ａ、１ｂ）の少なくとも１つの上で、熱可塑性材料中又は熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物中で透過性層（３ａ、３ｂ、１０）と結合又は一体化した少なくとも１つの導電性成分（５、１１、１２、１３、１４）と結合している上記シート（１）を含んでおり、前記透過性層が、布、粉末、多孔質フィルム、編物、又は好ましくは不織布（３ａ、３ｂ、１０）の形である、上記材料（Ｉ）。
2. ０．５から１０％までの熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の材料（Ｉ）。
3. 一方向炭素繊維（２）の１つだけのシート（１）が、その面（１ａ、１ｂ）の１つだけの上に、熱可塑性材料中又は熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物中で透過性層（３ａ、３ｂ、１０）と結合又は一体化した少なくとも１つの導電性成分（５、１１、１２、１３、１４）と結合しており、前記透過性層が、布、粉末、多孔質フィルム、編物、又は好ましくは不織布（３ａ、３ｂ、１０）の形であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の材料（Ｉ）。
4. 一方向炭素繊維（２）のいくつかのシート（１）を含み、一方向炭素繊維の少なくとも２つのシートが異なる方向に伸びており、熱可塑性材料中又は熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物中で透過性層（３ａ、３ｂ、１０）と結合又は一体化している少なくとも１つの導電性成分（５、１１、１２、１３、１４）が、一方向炭素繊維の２つの連続するシートの間に挟まれており、前記透過性層が、布、粉末、多孔質フィルム、編物、又は好ましくは不織布（３ａ、３ｂ、１０）の形であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の材料（Ｉ）。
5. 一方向炭素繊維（２）の１つのシート又は複数のシート（１）及び熱可塑性材料中又は熱硬化性及び熱可塑性材料の混合物中の透過性層（３ａ、３ｂ、１０）中で結合又は一体化された導電性成分（単数又は複数）（５、１１、１２、１３、１４）が、縫い付けによって、編むことによって、接着剤によって又は熱的接着によって結合され、前記透過性層が、布、粉末、多孔質フィルム、編物、又は好ましくは不織布（３ａ、３ｂ、１０）の形をしており、その材料中に存在することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
6. 導電性成分（５、１１、１２、１３、１４）が、粒子（５）、短繊維又は糸（１１、１２、１３、１４）の形をしていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
7. 導電性成分／熱可塑性材料又は導電性成分／熱可塑性及び熱硬化性材料の重量比が、０．３から５０％、好ましくは０．５から５％であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
8. 各透過性層（３ａ、３ｂ、１０）＋導電素子（単数又は複数）（５、１１、１２、１３、１４）の組立品が、約３０から９９％の範囲、好ましくは約４０から７０％の範囲の開口率を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
9. 各透過性層（３ａ、３ｂ、１０）＋導電素子（単数又は複数）（５、１１、１２、１３、１４）の組立品が、０．５から３０ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１から１５ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
10. 各透過性層（３ａ、３ｂ、１０）＋導電素子（単数又は複数）（５、１１、１２、１３、１４）の組立品が、材料中で、５から３０ミクロン、好ましくは５から２０ミクロンまでの厚さを有することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
11. 各透過性層（３ａ、３ｂ、１０）＋導電素子（単数又は複数）（５、１１、１２、１３、１４）の組立品が、少なくとも１つの方向において、少なくとも５００Ｓ／ｍ、好ましくは５０００から２００００Ｓ／ｍまでの導電率を有することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
12. 材料中に存在する一方向炭素繊維（２）の１つのシート又は複数のシート（１）と導電性成分（単数又は複数）（５、１１、１２、１３、１４）とが、透過性層の熱可塑性又は熱硬化性材料により熱接着を介して接着されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
13. 導電性成分（５）が、熱可塑性の材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物のマトリックス（４）中に分布されている粒子又は導電性繊維の形をしており、布、又は好ましくは不織布（６）を形成していることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
14. 導電性成分（１３、１４）が、一方向炭素繊維（２）のシート（１）と熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の熱可塑性材料の透過性層（１０）との間に位置づけられていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
15. 熱可塑性材料の又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の透過性層（１０）が、一方向炭素繊維（２）のシート（１）と導電性成分（１１、１２、１３、１４）との間に位置づけられていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
16. 導電性成分（１１、１２、１３、１４）が、熱可塑性繊維又は混合物中の熱可塑性及び熱硬化性繊維の布又は好ましくは不織布（６）の表面の少なくとも一部に位置づけられていることを特徴とする、請求項１から１２、１４又は１５のいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
17. 導電性成分が、粒子又は導電性繊維、導電性堆積金属又は導電性糸（１１、１２、１３、１４）の形をしていることを特徴とする、請求項１４から１６までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
18. 導電性成分が、それが堆積されている表面の少なくとも５％、好ましくはこの表面の少なくとも１０から４０％、特にこの表面の１０から６０％を覆っている堆積金属又は導電性糸（１１、１２、１３、１４）の形をしており、好ましくは連続導電性ネットワークを形成することを特徴とする、請求項１７に記載の材料（Ｉ）。
19. 導電性成分が、熱可塑性材料又は熱可塑性及び熱硬化性材料の混合物の粉末との混合物での粒子又は短繊維の形をしていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
20. 各透過性層（３ａ、３ｂ、１０）が熱可塑性材料中のみに存在することを特徴とする請求項１から１９までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
21. 導電性成分（５、１１、１２、１３、１４）が、ポリアミド、コポリアミド、ポリアミド−エステル又はエーテルブロック、ポリフタルアミド、ポリエステル、コポリエステル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、Ｃ２〜Ｃ８ポリオレフィン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、フェノキシ樹脂、ブロックコポリマー、例えばスチレン−ブタジエン−メチルメタクリレートコポリマー、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートコポリマーなど、及びそれらの混合物から選択される熱可塑性材料中の透過性層（３ａ、３ｂ、１０）中で結合又は一体化されることを特徴とする、請求項２０に記載の材料（Ｉ）。
22. 導電性成分（５、１１、１２、１３、１４）が、導電性材料であるか又はその正面のみが導電性材料であり、前記導電性材料が、炭素、ニッケル、金、白金、パラジウム、銀、銅又はコバルトから選択されることを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
23. 材料中に存在する一方向炭素繊維（２）の１つのシート又は複数のシート（１）が、１００から２８０ｇ／ｍ^２の表面密度を有することを特徴とする、請求項１から２２までのいずれか一項に記載の材料（Ｉ）。
24. 複合部品を製造するための方法であって、
    ａ）請求項１から２３までのいずれか一項に記載の少なくとも１つの材料（Ｉ）を入手するステップと、
    ｂ）熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は上記樹脂の混合物を、その１種の材料又は複数の材料中に注入又は射出することによって拡散させるステップと、
    ｃ）目的とする部品を、一定の温度及び加圧下における重合／架橋サイクルのステップ及びその後の冷却によって硬化させるステップと
    を含むことを特徴とする、上記方法。
25. 請求項１から２３までのいずれか一項に記載のいくつかの材料（Ｉ）を積み重ねるステップを含むことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
26. プリフォームの形の積み重ねを一体化するステップを含むことを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
27. 熱硬化性若しくは熱可塑性樹脂又は上記樹脂の混合物が、１種の材料又は複数の材料に、低圧下で、特に大気圧より下、とりわけ１バール未満、好ましくは０．１と１バールの間での注入によって加えられることを特徴とする、請求項２４から２６までのいずれか一項に記載の方法。
28. 請求項２４から２７までのいずれか一項に記載の方法によって得られる複合部品。
29. 少なくとも２０Ｓ／ｍ、好ましくは６０から３００Ｓ／ｍまでの横方向導電率を有することを特徴とする、請求項２８に記載の複合部品。
30. ５５から７０％、とりわけ６０から６５％の繊維体積比を有することを特徴とする、請求項２８又は２９に記載の複合部品。