(57)【要約】  本開示はアルミニウム箔により覆われた繊維強化プラスチックを含む難燃性複合材料ならびに航空宇宙、鉄道又は海洋のような乗客輸送産業におけるその適用に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム箔により覆われた繊維強化プラスチックを含む難燃性複合材料。
【請求項２】
複合材料が、さらなる繊維強化プラスチックのシートによりアルミニウム箔が覆われているモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）構造を有する、請求項１に記載の難燃性複合材料。
【請求項３】
複合材料が、内芯が両面において繊維強化プラスチックでコーティングされ、アセンブリの外表面がアルミニウム箔により覆われている、サンドイッチ構造を有する、請求項１に記載の難燃性複合材料。
【請求項４】
アルミニウム箔が、さらなる繊維強化プラスチックのシートにより覆われている、請求項３に記載の難燃性複合材料。
【請求項５】
前記さらなるシートが、無機繊維強化プラスチックを含有する、請求項４に記載の難燃性複合材料。
【請求項６】
繊維強化プラスチックが、熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として含有する、請求項１−５のいずれかに記載の難燃性複合材料。
【請求項７】
繊維強化プラスチックが、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂として含有する、請求項１−６のいずれかに記載の難燃性複合材料。
【請求項８】
アルミニウム箔が０．０１ｍｍ−５．０ｍｍの厚さを有する、請求項１−７のいずれかに記載の難燃性複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、２０１７年４月１２日に出願された欧州特許出願出願番号第１７０００６１９．１号明細書の利益を主張し、その出願の開示全体は引用することにより本明細書の内容となる。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
該当せず。
【０００３】
発明の分野
本開示は、難燃性複合材料及び輸送産業におけるその適用に関する。
【背景技術】
【０００４】
背景
複合材料は現在、例えば炭素、ガラス、アラミド又は天然繊維の織物に典型的に適した硬化剤と組み合わされた熱硬化性樹脂を含む液体硬化系を含浸させ、その後に含浸した織物を室温又はもっと高い温度で数分から数日まで硬化させることにより製造される。
【０００５】
そのような複合材料の製造方法は例えば特許文献１又は特許文献２に見出され得る。
【０００６】
複合材料のための典型的な強化材は、炭素、ガラス、アラミド又は天然繊維であり、一方、典型的な硬化系は、例えば必要なら適した硬化剤と組み合わされたエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン及びベンズオキサジンを含み、それらは硬化後に機械的な強度及び弾性を示す固体マトリックスを作り上げる（ｂｕｉｌｄ）。
【０００７】
複合材料は低い重量を高い機械的安定性と組み合わせ、従って建築及び輸送（例えば自動車、鉄道、海軍（ｎａｖｙ）、航空宇宙）用途に適している。
【０００８】
しかしながら、特に乗客の輸送のための用途における耐火性及び難燃性に関する要求はより厳しくなっており、フェノール樹脂に基づく通常の熱硬化性材料は耐火性能、高い熱機械的性能及び直接液体処理（ｄｉｒｅｃｔ  ｌｉｑｕｉｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）を介する処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を組み合わせていない。直接液体処理に適しており、高い機械的性能を与える他の熱硬化性液は最も厳しいＦＳＴ（火、煙、毒性）及びＨＲ（放熱）試験に合格しない。
【０００９】
従って、厳しいＦＳＴ及びＨＲ要求を満たし、同時に直接液体処理（プレプレグのような間接処理と対照的に）によりマトリックスを処理すると傑出した熱機械的性質を示す複合材料が求められている。
【００１０】
今回、複合材料のある位置に薄いアルミニウム箔を導入することによりこの問題が解決され得ることが見出された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第４，１０７，１２８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４８５，８３４号明細書
【発明の概要】
【００１２】
詳細な記述
本明細書で他に定義しなければ、本開示と関連して用いられる専門用語は、当業者により通常理解される意味を有するものとする。さらに文脈により他のように要求されなければ、単数用語は複数を含むものとし、複数用語は単数を含むものとする。
【００１３】
明細書中で言及されるすべての特許、公開特許出願及び非特許出版物は、本開示が関連する当業者の技術のレベルの指標である。本出願のいずれかの部分で引用されるすべての特許、公開特許出願及び非特許出版物は、引用することによりそれらの全体が、個々の特許又は出版物が引用されることによりそれらが本開示と矛盾しない程度まで本明細書の内容となることが特定的に且つ個々に示されたと同じ程度まで明らかに本明細書の内容となる。
【００１４】
以下の用語は以下の意味を有するものとする：
「含む」という用語及びその派生語は、追加の成分、段階又は方法が本明細書で開示されていても開示されていなくても、それらの存在を排除することを意図していない。いずれの疑問をも避けるために、「含む」という用語の使用を介して本明細書で特許請求されるすべての組成物は、そうでないと記載されなければ、いずれの追加の添加物又は化合物をも含む場合がある。対照的に「本質的に〜からなる」という用語が本明細書に現れる場合には、実施可能性に必須でないものを除いていずれの他の成分、段階又は方法をも続く記述の範囲から排除し、および「〜からなる」という用語が用いられる場合には、特定的に記述されるか又は挙げられていないいずれの成分、段階又は方法をも排除する。「又は」という用語は、他にことわらなければ、挙げられるメンバーを個々にならびにいずれかの組み合わせにおいて指す。
【００１５】
“ａ”及び“ａｎ”という冠詞は、冠詞の文法的な対象の１つ以上（すなわち少なくとも１つ）を指すために本明細書で用いられる。例えば「エポキシ樹脂（ａｎ  ｅｐｏｘｙ
ｒｅｓｉｎ）」は１種のエポキシ樹脂又は１種より多いエポキシ樹脂を意味する。
【００１６】
「１つの態様において（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「１つの態様において（ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「１つの態様に従うと」などの句は一般に、句に続く特定の特徴、構造又は特性が本開示の少なくとも１つの態様に含まれ、且つ本開示の１つより多い態様に含まれる場合があることを意味する。重要なことに、そのような句は非制限的であり、必ずしも同じ態様を指さず、もちろん１つ以上の前の及び／又は後の態様を指すことができる。例えば添付の請求項において、特許請求される態様のいずれかをいずれの組み合わせにおいて用いることもできる。
【００１７】
本開示はアルミニウム箔により覆われた繊維強化プラスチックを含む難燃性複合材料に関する。
【００１８】
特に好ましい繊維はガラス繊維及び特に炭素繊維である。
【００１９】
そのような繊維は必要な機械的強度を与える。
【００２０】
さらに別の好ましい態様に従うと、複合材料は複合材料の合計体積に基づいて２０ないし８０体積％、好ましくは３５ないし６５体積％、より好ましくは４０ないし６０体積％の繊維を含む。
【００２１】
繊維の体積パーセンテージが高すぎると、繊維間で動力を伝達する（ｔｒａｎｓｆｅｒｅｆｆｏｒｔｓ）のに十分なマトリックスがないであろう。繊維の体積分率が低すぎると、樹脂の量が燃焼行動に好都合になるであろう。
【００２２】
好ましい態様において、複合材料はアルミニウム箔がさらなる繊維強化プラスチックのシートにより覆われているモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）構造を有する場合がある。
【００２３】
さらなる好ましい態様において、複合材料は内芯が両面において繊維強化プラスチックでコーティングされ、アセンブリの外表面がアルミニウム箔により覆われているサンドイッチ構造を有する場合がある。
【００２４】
さらなる態様において、サンドイッチ構造を有する前記複合材料において、アルミニウム箔はさらなる繊維強化プラスチック、好ましくは無機繊維強化プラスチック、特にガラス繊維強化プラスチックのシートで覆われている場合がある。
【００２５】
繊維強化プラスチックの製造のためのマトリックス樹脂は当業者に周知である。
【００２６】
フェノール樹脂は満足できるＦＳＴ及びＨＲ試験を与えるが、硬化した製品の機械的性質はある用途にとって不十分である。
【００２７】
マトリックス樹脂としてのベンズオキサジンから得られる製品の熱機械的性質は優れている。しかしながら、ベンズオキサジンの硬化速度は許容できないほど低い。
【００２８】
これらの理由で、エポキシ樹脂が好ましいマトリックス樹脂である。
【００２９】
最近、高いＦＳＴ及びＨＲ規格を必要とする自動車、海洋及び航空宇宙用途に特に適したある種類のエポキシ樹脂がＡＲＡＬＤＩＴＥ（（登録商標）ＦＳＴの名称の下に提供された（Ｈｕｎｔｓｍａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ又はその系列会社，Ｔｈｅ  Ｗｏｏｄｌａｎｄｓ，Ｔｅｘａｓにより供給される）。
【００３０】
本開示の概念のために種々の質及び厚さのアルミニウム箔が用いられる場合がある。しかしながら複合材料の所望の低い重量の観点から、箔の厚さは５．０ｍｍを超えてはならない。
【００３１】
好ましくは、箔は０．０１ｍｍ−５．０ｍｍ、より好ましくは０．０２−０．５ｍｍ又はもっと好ましくは０．０５ｍｍ−０．３ｍｍの厚さを有する。
【００３２】
含浸及び硬化法は当該技術分野において周知であり、技術文献に十分に記載されている。
【００３３】
以下の実施例は、本開示の複合材料を例示するのに役立つ。他にことわらなければ、温度は度摂氏で示され、部は重量部であり、パーセンテージは重量％に関する。重量部はキログラム対リットルの比において容量部に関連する。
【実施例１】
【００３４】
２層のガラス織物（それぞれ６００ｇ／ｍ2）により覆われた１層の炭素織物（３００ｇ／ｍ2）を準備する。０．１ｍｍの厚さのアルミニウム箔をガラス織物の上に置き、ガラス織物（５０−９０ｇ／ｍ2）をアルミニウム箔の他の面上に置く。そのようにして得られる複合材料積層（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｌａｙ−ｕｐ）に液体エポキシ樹脂（ＡＲＡＬＤＩＴＥ（登録商標）ＦＳＴ  ４０００２／ＬＭＥ  １１２２７難燃性（ｆｌａｍｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）樹脂）を含浸させる。続いて複合材料を硬化させる（１２分／１３０℃及び３時間／１６５℃）。
【００３５】
［比較実施例１］
アルミニウム箔の省略下で実施例１を繰り返す。
【実施例２】
【００３６】
５０−９０ｇ／ｍ2のガラス織物の表面上に追加の装飾層を適用して実施例１を繰り返す。
【００３７】
［比較実施例２］
アルミニウム箔の省略下で実施例２を繰り返す。
【実施例３】
【００３８】
３ｍｍの厚さのＰＥＩ（ポリエーテルイミド）ハニカムからなる芯の一面上に炭素織物（３００ｇ／ｍ2）の層を適用することにより複合サンドイッチ構造を製造する。芯の他の面上にガラス織物（２２０ｇ／ｍ2）の層を適用する。０．０５ｍｍの厚さのアルミニウム箔をガラス織物の外表面上に適用し、ガラス織物（５０−９０ｇ／ｍ2）をアルミニウム箔の他の面上に置く。そのようにして得られる複合材料に液体エポキシ樹脂を含浸させる。続いて複合材料を硬化させる（１２分／１３０℃及び３時間／１６５℃）。
【００３９】
［比較実施例３］
アルミニウム箔の省略下で実施例３を繰り返す。
【実施例４】
【００４０】
ガラス織物の表面上に追加の装飾層を適用して実施例３を繰り返す。
【００４１】
硬化した複合材料を航空宇宙規格ＦＡＲ２５−８５３（放熱試験）に関して試験する。結果を表１にまとめる。
【００４２】
【表１】
2020516483.tif 000002
【００４３】
航空宇宙用途のために、ＨＲ＜６５ｋＷ分／ｍ2及びＨＲＲ＜６５ｋＷ／ｍ2の値が通常必要である。本開示の複合材料の上記の実施例は、それぞれの比較実施例を超えて向上したＨＲ及びＨＲＲの結果を示す。
【００４４】
上記で開示された主題は例であり、制限的ではないと考えられるべきであり、添付の請求項は本開示の真の範囲内に含まれるすべてのそのような修正、強調及び他の態様を包含することが意図されている。かくして本開示の範囲は法律により許される最大の程度まで以下の請求項及びそれらの同等事項の許され得る最も広い解釈により決定されるべきであり、前記の詳細な記述により限定されるか又は制限されるべきではない。
【国際調査報告】
2020516483.tif 000003
2020516483.tif 000004