本発明の具体的な実施例について図面に� ��づいて説明する。

 本実施例は、複数の炭素フィラメント1を 収束した炭素繊維束2を一方向に引き揃えた� �方向繊維体3若しくは前記炭素繊維束2を経糸 及び緯糸として織成した織成繊維体に、硬化 性のマトリックス樹脂4を含浸させて構成さ� �るプリプレグ5と、硬化性樹脂で構成される� ��脂シート6とを交互に積層して成る複合材料 であって、前記プリプレグ5のマトリックス� �脂4及び前記樹脂シート6の硬化性樹脂には、 カップスタック型のCNT7が分散状態で含有さ� �ているものである。

 具体的には、図3に図示したように、繊維 体として複数の炭素フィラメント1を収束し� �炭素繊維束2を一方向に引き揃えた一方向繊� ��体3が採用されており、この一方向繊維体3� �熱硬化性のマトリックス樹脂4を含浸させる� ��とでUDPPが構成され、このUDPPを熱硬化性樹� �で構成される樹脂シート6を介して複数積層� ��て加熱硬化せしめることで複合材料とする� ��尚、炭素繊維束2を経糸及び緯糸として織成 して成る織成繊維体を用いても良い。また、 硬化性樹脂として熱硬化性樹脂以外の樹脂を 採用しても良い。

 各部を具体的に説明する。

 プリプレグ5のマトリックス樹脂4及び樹� �シート6の熱硬化性樹脂に含有せしめられる� ��ップスタック型のCNT7(CSCNT7)として、アスペ� ��ト比が2~50に設定されているものが採用され ている。これは、アスペクト比が2未満若し� �は50を超えるとCSCNT構造を有効に活用できず� ��十分な力学的特性が発揮されないためであ� ��。

 また、CSCNT7の含有割合は、プリプレグ5の マトリックス樹脂4より前記樹脂シート6の硬� ��性樹脂の方が高く設定されている。

 これにより、加熱硬化の際に樹脂が溶融� ��ると、CSCNT含有割合の高い(高濃度の)樹脂シ ート6側からCSCNT含有割合の低い(低濃度の)プ� ��プレグ5側にCSCNT7が移動し、この際、溶融し て一体化しつつあるプリプレグ5と樹脂シー� �6との境界部分にもCSCNT7が存在することにな� ��、上記楔効果によりプリプレグ5と樹脂シー ト6との結合強度が強固となる。

 尚、マトリックス樹脂4には、このマトリ ックス樹脂4に対してCSCNT7が2~10wt%含有されて� ��る。これは、2wt%以下になるとCSCNT構造の特� ��を有効に活用することができず、10wt%以上� �なると繊維体に樹脂を均一且つ十分に含浸� �せることができなくなり、十分な力学的特� �が発揮されないためである。

 また、樹脂シート6の硬化性樹脂には、こ の硬化性樹脂に対してCSCNT7が10~30wt%含有され� ��いる。これは、10wt%以下になるとCSCNT構造の 特性を有効に活用することができず、30wt%以� ��になると樹脂との均一化が困難となるため� ��ある。

 また、プリプレグ5のマトリックス樹脂4� �び前記樹脂シート6の熱硬化性樹脂は、同一� ��樹脂組成が採用されている。これにより、� ��熱硬化の際に相分離が起こり難く、それだ� ��剥離強度が向上する。

 具体的には、熱硬化性樹脂としては以下のA ~Cから成る樹脂組成物を採用する。
A:主剤
  ノボラック系エポキシ樹脂若しくはビス� �ェノールA型エポキシ樹脂
B:硬化剤
  ジシアンジアミド(主剤を硬化させるもの� ��あれば特に制限はない。)
C:硬化促進剤
  DCMU若しくはイミダゾール(主剤を硬化させ るものであれば特に制限はない。)
 本実施例においては、ビスフェノールA型エ ポキシ樹脂とジシアンジアミドとDCMUとから� �る樹脂組成物が採用されている。

 以下、本実施例の作製方法について説明� ��る。

 樹脂シート6は、上記主剤にCSCNT7を添加し て攪拌混合した後、上記硬化剤を添加して70~ 80℃×0.5~2hの条件で加熱攪拌し、更に、上記� �化促進剤を加えた後、70~80℃×3~10minの条件で 加熱攪拌し、続いて、当該樹脂組成物を離型 フィルム(図示省略)上に塗布し、厚さが20~100� �mのシート状となるように成形して作製され� ��。尚、有機溶剤を適宜加えてもよい。具体� ��には本実施例では以下の手順で作製してい� ��。

 (1) 上記主剤(100重量部)にCSCNT7(アスペク� �比10)を全体樹脂量に対して10wt%となるように 添加して、攪拌混合する。

 (2) 攪拌混合後、(1)の樹脂組成物に上記� �化剤(4.5重量部)を添加する。その後、75℃×0. 5hで加熱しながら攪拌する。

 (3) (2)の樹脂組成物に上記硬化促進剤(3重 量部)を加えた後、75℃×5minで更に加熱しなが ら攪拌する。

 (4) (3)の樹脂組成物を離型フィルム上に� �布し、厚さが50μmのシート状となるように成 形する。

 尚、プリプレグ5のマトリックス樹脂4と� �るプリプレグ用樹脂シートは、上記(1)のCSCNT 7を全体樹脂量に対して5wt%となるように添加� ��る点以外は、上記同様の手順で作製される� ��

 プリプレグ5(UDPP)は、上述のようにして作製 したプリプレグ用樹脂シート及び東レ製T-700S Cを炭素繊維束2として採用し、FAW(単位面積当 たりの繊維重量)=125g/m ² の目付けの一方向繊維体3を用いて作製され� �。

 具体的には、一方向繊維体3の両面若しくは 片面にプリプレグ用樹脂シートを積層し、こ の一方向繊維体3とプリプレグ用樹脂シート� �から成る積層体を離型フィルムを介して80~12 0℃×3~10min×1~10kgf/cm ² で熱ラミネートすることで、プリプレグ5が� �製される。

 本実施例においては、一方向繊維体3の片面 にプリプレグ用樹脂シートを積層し、この積 層体を離型フィルムを介して100℃×5min×2~4kgf/ cm ² で熱ラミネートすることでプリプレグ5を作� �している。

 本実施例は、上述のようにして作製したUDPP と樹脂シート6とを所定の枚数積層した後(図3 (a))、120~150℃×0.5~2h×1~5kgf/cm ² で硬化成形することで作製される(図3(b))。具 体的には、130℃×1h×3kgf/cm ² で硬化成形することで作製されている。

 ここで、本実施例では、上述のようにプ� ��プレグ5を樹脂シート6を介して積層し、且� �、プリプレグ5及び樹脂シート6の双方にCSCNT7 を含有せしめ、更に、プリプレグ5より樹脂� �ート6のCSCNT7の含有割合を高くしているため� ��加熱されて図3(b)の状態となると、マトリッ クス樹脂4及び樹脂シート6の熱硬化性樹脂が� ��融して境界が曖昧となり、樹脂シート6に含 有されるCSCNT7がより低濃度側のプリプレグ5� �移動する。これにより、樹脂シート6は、樹� ��シート6の中心部分でCSCNT7の濃度が最も高く 、プリプレグ5側へ行くほど濃度が徐々に低� �なる分布を有し、さらに樹脂シート6とプリ� ��レグ5の境界部でCSCNT7が存在するため、CSCNT7 の楔効果が効率よく発揮される。

 よって、各層間の結合がそれだけ強固と� ��り、層間せん断強度が大幅に向上すること� ��なる。また、CSCNT7は気相成長法により得ら� ��る従来のCNTに比し座屈しにくく、応力吸収� ��どが良好に行われるため、圧縮強度も大幅� ��向上する。

 しかも、プリプレグ5と樹脂シート6とを� �互に積層させることで、マトリックス樹脂4� ��CSCNT7を多く含有させなくても、樹脂シート6 に多めに含有させておくことで、繊維体への マトリックス樹脂4の含浸を阻害することな� �上記作用効果を得ることができる。

 本実施例は上述のように構成したから、� ��トリックス樹脂4にCSCNT7が分散状態で含有さ れたプリプレグ5と、硬化性樹脂にCSCNT7が分� �状態で含有された樹脂シート6とを交互に積� ��し、硬化成形して成る複合材料は、分散し� ��CSCNT7により繊維体3とマトリックス樹脂4と� �結合及びプリプレグ5同士の結合が強固とな� ��、硬化後の各プリプレグ5間において層間剥 離が生じ難い。また、外部から応力が加わっ た場合、CSCNT7により応力吸収が行われるため 、座屈し難く、圧縮強度が向上する。更に、 マトリックス樹脂4及び樹脂シート6の硬化性� ��脂の組成を同一としたから、複合材料中で� ��分離が生じ難くなり、それだけ剥離強度を� ��上する。

 よって、本実施例は、従来の複合材料に� ��し、層間せん断強度及び圧縮強度を十分に� ��上させることが可能な極めて実用性に秀れ� ��複合材料となる。

 本実施例の効果を裏付ける実験例につい� ��説明する。

 実験例では、上述のようにUDPP及び樹脂シ ートにCSCNTを含有させた実施例と、UDPP及び樹 脂シートにCSCNTを含有させない比較例1と、UDP PにCSCNTを含有させ樹脂シートにはCSCNTを含有� ��せない比較例2のGIC及びGIICを測定し、比較� �た。図4に実験結果を示す。GIC及びGIICは共に JIS K7086に準拠して測定した。尚、測定用試� �は、上下の最外層がUDPPとなるように8枚のUDP Pと7枚の樹脂シートとを交互に積層し、硬化� ��形して得たものである。また、UDPPの繊維引 き揃え方向は各層同一方向(0°方向)とした。

 実験結果から、プリプレグ及び樹脂シー� ��の双方にCSCNTを含有させることで、GIC及びGI ICの著しい向上が認められた。このように直� ��的な開口破壊靱性が著しく向上した報告例� ��今までに無い。従って、層間せん断強度(ILS S)及び圧縮強度も著しく向上するものと想定� ��れる。