JPH01171858A

JPH01171858A - 繊維強化樹脂積層体

Info

Publication number: JPH01171858A
Application number: JP33065887A
Authority: JP
Inventors: Shinya Asada; 真也浅田; Wakatomi Nakane; 中根　若富
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1989-07-06
Also published as: JPH0457497B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、繊維強化樹脂積層体に関し、さらに詳しくは
、軽量であって、かつ耐炎性、耐熱性、耐圧性が良好で
あり、特に航空機用ダクトに成形する素材として好適な
繊維強化樹脂積層体に関する。

［従来の技術およびその間厘点］一般に航空機用ダクト、特に、航空機用エンジンのダク
トについては、米国連邦航空局（ＦＡＡ）によって、耐
炎性、耐圧性、耐熱性などが規定されており、その規定
によれば、（１）ダクト外部より２，０００　Ｆの炎に
１５分間暴されたとき、内面への炎の侵入がないこと、
（２）上記試験中、最初の５分間は１　ｋｇ／ｃｍ２Ｇ
程度の通常の操作圧を保持し、その後の１０分間は０．
２　ｋｇ／ｃ＋＊２Ｇ程度の圧力を保持できること、お
よび（３）−数的耐熱要求が２００℃以上であることが
要求されている。

前記の要求を満足する素材として、従来よりインコネル
あるいはチタン材が用いられているが、両者の比重はそ
れぞれ、？、９．４．５と大きく、軽量化という観点か
ら問題があり、また、高価であるという問題もあった。

また、前記ダクトの形状および構造が複雑である場合に
は、前記のインコネルあるいはチタン材による製造が極
めて面倒かつ困難であるという問題があった。

一方、航空機用部品は近年ますます軽量化の要望が大き
くなり、繊維強化樹脂が積極的に採用されている、しか
しながら、航空機エンジン用ダクトについては、前記の
要求を満足するものは得られておらず、実用化には至っ
ていない。

本発明は前記従来技術の欠点を克服した、軽量で、かつ
耐炎性、耐圧性、耐熱性が良好な繊維強化樹脂積層体を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明者らは、前記目的を達成するべく鋭意研究した結
果、二層以上の特定の繊維強化樹脂と硬化シリコーンゴ
ムとの積層体が、良好な特性を有することを見出して、
本発明を完成するに至った。

すなわち１本発明の構成は、セラミック繊維強化樹脂層
と、繊維強化樹脂層と、硬化シリコーンゴム層とを有し
、前記セラミック繊維強化樹脂層または前記繊維強化樹
脂層が最外層となるように積層してなることを特徴とす
る繊維強化樹脂積層体である。

一セラミックＭ＆維強化樹脂層− 本発明の繊維強化樹脂積層体において、セラミック繊維
強化樹脂層としては、たとえば、セラミック繊維に樹脂
を含浸させたものたとえばプリプレグ等を用いることが
できる。

前記セラミック繊維としては、たとえば、ガラス繊維、
高ケイ酸’ｉ！を繊維、アルミナケイ酸質繊維、クリソ
パライト、チタン酸カリウム繊維、炭素繊維、アルミナ
繊維、ジルコニア繊維、炭化ケイ素ｍｒａ、窒化ケイ素
繊維、アルミナウィスカー、マグネシアウィスカー、黒
鉛ウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィ
スカー、窒化アルミニウムウィスカー等を挙げることが
できる。

これらの中でも、特にアルミナ繊維もしくはアルミナウ
ィスカーが好ましい。

セラミックｍ！ｌ中、特にアルミナ繊維もしくはアルミ
ナウィスカーは、セラミック強化樹脂層に２．０００°
Ｆの火炎に対する耐炎性を持たせるのに好適であるから
である。

前記セラミック繊維は、長繊維が好ましい、そして、本
発明における前記セラミック繊維の使用形態としては、
特に制限がないのであるが、通常、織物、編物、不織布
の形態あるいは、セラミック繊維のストランドを平行に
配列した状態にして使用するのが良い。

前記樹脂としては、通常の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂
を用いることができる。この繊維強化樹脂積層体を航空
機のエンジンダクトの成形材料として使用するのであれ
ば、前記樹脂として、熱硬化性樹脂が好ましい。

前記熱硬化性樹脂としては、ポリイミド系樹脂、ビスマ
レイミド系樹脂などのイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、
フェノール系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、キシレ
ン樹脂、フラン樹脂。

ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド
樹脂、アニリン樹脂、ポリウレタン、アルキルベンゼン
樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などが挙げられ、中でもイ
ミド系樹脂が好ましく、特にビスマレイミド系樹脂が好
ましい。

前記ＦＡＡの規定程の厳しい条件を満足する必要はない
が、適度の耐炎性、耐熱性および耐圧性が要求されるよ
うなものの材料として、この繊維強化樹脂積層体を使用
するのであれば、前記樹脂としては熱可塑性樹脂で十分
である。

前記熱可塑性樹脂としては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニ
ル−酢酸ビニル共重合樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニリ
デン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ＡＢＳ樹脂、鎖状構造ポリエステルＳＡＭ樹脂、メ
タクリル酸メチル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、ポリア
ミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ
エーテルサルフォンなどが挙げられる。

熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれを採用するか
、熱可塑性樹脂の中でもいずれの樹脂を使用するか、あ
るいは熱硬化性樹脂の中でもいずれの樹脂を使用するか
は、この繊維強化樹脂蹟積層体要求される耐熱性、耐炎
性等の要求レベルに応じて適宜に決定することができる
。

なお、前記熱硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂中には、
無機充填剤、安定化剤、紫外線防止剤等の各種添加剤を
含ませても良い６、前記セラミック繊維樹脂層の厚さは、この繊維強化樹脂
積層体の用途あるいは所望する強度、耐熱性等に応じて
適宜に決定することができる。

−繊維強化樹脂層− 本発明の繊維強化樹脂積層体において、繊維強化樹脂と
しては、繊維に樹脂を含浸したものを用いることができ
る。

前記繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、前述のセ
ラミック繊維、金属アルミニウム繊維、スチール繊維な
どが挙げられ、中でも炭素繊維、ガラス繊維、セラミッ
ク繊維が好ましい。

炭素繊維は、比重が約１．８程度であるから、繊維強化
樹脂層の軽量化を達成し、また炭素繊維で強化した樹脂
層の機械的強度、および弾性率の向上を達成することが
できる。また、ガラス繊維はその比重が約２．４程度で
比較的大きいものであるが、このガラス繊維で強化した
樹脂層の耐炎性を高くすることができるし、コストが低
いと言う製造上のメリットもある。セラミック繊維につ
いては前述のとおりであり耐炎性の向上に大きく寄与す
る。

前記繊維は、短繊維も使用することができるが、長繊維
が好ましく、また織物、編物、不織布の形態あるいは、
セラミック繊維のストランドを平行配列した状態にして
使用することができる。

前記繊維に含浸される樹脂としては、前記セラミック繊
維の説明で述べた樹脂と同じものを用いることができる
。

前記繊維強化樹脂層の厚さは、この繊維強化樹脂積層体
の用途あるいは所望する強度、耐熱性等に応じて適宜に
決定することができる。

−硬化シリコーンゴム層− 本発明の繊維強化樹脂積層体において、硬化シリコーン
ゴム層は、たとえばシリコーンゴムを常温あるいは加熱
下に加硫して得ることができる。

前記シリコーンゴムとしては、金属有機酸塩、有機アミ
ン、第４級アンモニウムあるいはホスホニウム化合物な
どの酸性、塩基性物質を縮合触媒とするタテノール間の
脱水縮合反応、シラノールとアルコキシシランとの脱ア
ルコール縮合反応、ＳｉＨとタテノール間の脱水縮合反
応によって常温で硬化する縮合反応型シリコーンゴム、
パラジウムや白金などを触媒としてビニル基やアリル基
などの不飽和基とＳｉＨとの間の付加重合反応によって
加硫硬化する付加反応型シリコーンゴム、有機化酸化物
の分解により生じるフリーラジカルによりジメチレン架
橋を形成し、あるいはビニル基が重合することにより架
橋するたとえばジメチルシリコーンゴムおよびビニルメ
チルシリコーンゴム等を挙げることができる。

前記各種のシリコーンゴムの中での付加反応型シリコー
ンゴムが好ましく、特にジメチルビニルポリシロキサン
などが好ましい、付加反応型シリコーンゴムは、未加硫
シリコーンゴム中に存在する不飽和結合等の官脂基が、
加硫の際に隣接する樹脂層の樹脂と反応して、樹脂層間
での化学的結合が達成されるからである。

前記硬化シリコーンゴム層の厚さは、この繊維強化樹脂
積層体の用途あるいは所望する強度、耐熱性等に応じて
適宜に決定することができる。

前記硬化シリコーンゴム層は、前記繊維強化樹脂層にお
いて説明した各種繊維を含有していてもよく、特にガラ
ス繊維を含有させるのが良い。

−積層体の層構造− 本発明の繊維強化樹脂積層体は、基本的には、セラミッ
ク繊維強化樹脂層と、繊維強化樹脂層と、硬化シリコー
ンゴム層とから形成される。

前記各層は一層であっても複数層であっても良い。

たとえば、前記セラミック繊維強化樹脂層は、−層であ
っても良いし、また、互いに異なる種類のセラミック繊
維あるいは同じ種類のセラミックａｍを使用してなる複
数のセラミック繊維強化樹脂単位層を重畳してなるもの
であっても良い。

前記繊維強化樹脂層は、−層であっても良いし、また、
互いに異なる種類の繊維あるいは同じ種類の繊維を使用
してなる複数の繊維強化樹脂単位層を重畳してなるもの
であっても良い。

前記硬化シリコーンゴム層は、単層であっても良いし、
また、ガラス繊維を芯材として含有する硬化シリコーン
ゴム単位層と芯材を含有しない硬化シリコーンゴム単位
層とが複数積層されてなる層であってもよい。

前記各層のうち、どの層を２層以上にするかは特に制限
はないが、繊維強化樹脂層を２層以上にすることが好ま
しい。

また１本発明の積層体においては、セラミック繊維強化
樹脂層または繊維強化樹脂層を最外層とする。

最内層は、特に制限はないが、硬化シリコン層とするこ
とが好ましい、もっとも、ケロシン等のジェット燃料に
対する耐油性を確保するために、前記硬化シリコン層の
外表面に、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックスミｍ等
の繊維で強化した繊維強化樹脂層を被覆しても良い。

なお、本発明において、最外層とは、使用時に直接火炎
に曝される部分の層をいう。

−繊維強化樹脂！！ｉ層体の製造方法−本発明の繊維強
化樹脂積層体は、たとえば、セラミック繊維に樹脂を含
浸してなるセラミック繊維強化樹脂シートと、繊維に樹
脂を含浸してなる繊維強化樹脂シートと、未硬化シリコ
ーンゴムとを積層した後、加熱、加圧することにより製
造することができる。なお、前記樹脂シートと未硬化シ
リコーンゴムとを同時に硬化させると硬化障害を起こす
ときには、前記樹脂シートの硬化を行ってから、硬化し
て樹脂シートに未硬化シリコーンゴムと塗布あるいは積
層し、その後、未硬化シリコーンゴムを硬化させるのが
良い。

前記セラミック繊維強化樹脂シートおよび繊維強化樹脂
シートにおける樹脂が熱可塑性樹脂である場合、前記両
シート間に予めプライマーを塗布しておいても良いし、
また接着剤を介在せしめて樹脂シート間の接着強度を高
めても良い。

未硬化シリコーンゴムと隣接する前記セラミック繊維強
化樹脂シートまたは繊維強化樹脂シートにおける樹脂が
熱硬化性樹脂である場合、前記加熱、加圧により、未硬
化シリコーンゴムと前記熱硬化性樹脂とを同時に硬化さ
せることができ、しかも、この場合には各層間で互いに
反応するので層間での界面剥離の生じ難い樹脂錆層体を
製造することができる。

未硬化シリコーンゴムは、シート状にしてからこのシー
ト状物を前記セラミック繊維強化樹脂シートまたはｍ力
強化樹脂シートに重ね、その後。

加熱、加圧しても良いし、また、積層したセラミック繊
維強化樹脂シートおよび繊維強化樹脂シートのシート表
面に、未硬化シリコーンゴムを塗布しても良い。

前記製造方法において、加熱条件は、樹脂の種類に応じ
て適宜に決定することができるのであるが、多くの場合
、１２０〜２２０℃の範囲内である。

本発明の繊維強化樹脂積層体は、耐炎性、耐圧性、耐熱
性が良好で、かつ軽量であるという観点から、たとえば
第１図〜第３図に示す航空機エンジン用ダクト１、防火
壁などに好適に用いることができる。

［実施例］以下、実施例および比較例を示して本発明をさらに詳細
に説明する。

（実施例１）アルミナｔａ雑にビスマレイミド樹脂を含浸したシート
（ａ）と、ガラスｉａ雄にビスマレイミド樹脂シート（
ｂ）と、炭素繊維を含浸したビスマレイミド樹脂を含浸
したシート（ｃ）と、ガラス繊維を含浸した未硬化シリ
コーンゴムシー）（ｄ）　トラ、　！外層を（ａ）とし
て（ａ）−（ｂ）−（ｃ）−（ｄ）の順に積層した後、
１８０℃、５ｋｇＩＣ１１２の条件で加熱、加圧して繊
維強化樹脂積層体を得た。

得られた繊維強化樹脂積層体の耐圧試験を行なったとこ
ろ、最大要求圧である１　ｋｇ／ｃ■２の２倍の圧力で
も破壊は生じなかった。

次に、以下の条件で燃焼試験を行なった。

火炎温度　　２，０００°Ｆ圧力条件　　初期５分子ＩＥｌ　ｋｇ／ｃｍ’Ｇ　内圧
残り１０分間　０．１　ｋｇ／ｃｍ２Ｇ内圧前記燃焼試
験の結果、ダクトは基準圧を満足し、破壊を生じること
はなかった。

（実施例２〜６）前記各１ｉＦ　（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）および
（ｄ）を、第１表に示すように、（ｄ）を最内層とし、
各（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）の積層順序を種々変
更して、実施例１と同様の操作で繊維強化樹脂積層体を
作成した。

前記の積層体を用いて実施例１と同様にダクトを製作し
、耐圧試験および燃焼試験を行なったところ、実施例１
と同様に良好な結果を得た。

（比較例１）インコネルを用いて航空機エンジン用ダクトを製作した
。

得られたダクトを実施例１と同様に耐圧試験および燃焼
試験を行なったところ、良好な結果を得た。

しかしながら、前記実施例で得られた繊維強化樹脂積層
体製ダクトと比較例１で得られたインコネル製ダクトの
重量比較を行なったところ、実施例１のダクトがｔ−ａ
ｋｇであるのに対し、比較例１のダクトは７．７ｋｇで
あり、本発明のダクトの比較例１のダクトに対する重量
軽減率は、７７％であり、大幅に軽減されていることが
示された。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の繊維強化樹脂積層体は、
軽量で、耐炎性、耐圧性、耐熱性に優れており、たとえ
ば航空機エンジン用ダクトに用いる場合には、その基準
を充分に満足するものであり、かつ従来のものに比べて
軽量であるという優れた利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明の繊維強化樹脂積層体を用い
て製作した航空機エンジン用ダクトを示す説＃１図であ
る。１−・・・航空機エンジン用ダクト。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック繊維強化樹脂層と、繊維強化樹脂層と
、硬化シリコーンゴム層とを有し、前記セラミック繊維
強化樹脂層または前記繊維強化樹脂層が最外層となるよ
うに積層してなることを特徴とする繊維強化樹脂積層体
。
（２）前記セラミック繊維がアルミナ繊維である特許請
求の範囲第１項に記載の繊維強化樹脂積層体。