(57)【要約】  【課題】航空機、自動車、スポーツ、土木、建築などの分野において、特に軽量で高強度、耐久性が求められ、特に静的、動的もしくは繰り返しの曲げ荷重を負担する部材に好適に用いることができる軽量で高強度、耐久性に優れる金属／繊維強化プラスチック複合材料を提供すること。  【解決手段】金属に繊維強化プラスチックが接着されてなる複合材料において、両部材の接着面を、曲げ変形により最大せん断応力が生じる中立面から、総厚みの±５％の厚みの範囲外に位置する積層構成とする。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属に繊維強化プラスチックが積層され、これら部材が接着されて一体化されてなる複合材料において、前記接着面が、複合材料を曲げた場合に生じる中立面から、複合材料総厚みの±５％の厚みの範囲外に存在することを特徴とする複合材料。
【請求項２】
金属の厚みが０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
金属がチタン又はチタン合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合材料。
【請求項４】
繊維強化プラスチックの一枚あたりの厚みが０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複合材料。
【請求項５】
繊維強化プラスチックが炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合材料。
【請求項６】
炭素繊維強化プラスチックの一枚あたりの炭素繊維の目付が１００ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下の範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の複合材料。
【請求項７】
繊維強化プラスチックが、その強化繊維として連続繊維を用いるとともに繊維配列方向が一方向である一方向積層材であって、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７８「炭素繊維強化プラスチックの層間せん断試験方法」に基づく見掛けの層間せん断強さが６０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の複合材料。
【請求項８】
繊維強化プラスチックが、その強化繊維として連続繊維を用いるとともに繊維配列方向が一方向である一方向積層材であって、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７３「炭素繊維強化プラスチックの引張試験方法」に基づく引張最大ひずみが０．９％以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の複合材料。
【請求項９】
金属と繊維強化プラスチックとの間に非繊維強化樹脂層を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の複合材料。
【請求項１０】
非繊維強化樹脂層が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項９に記載の複合材料。
【請求項１１】
非繊維強化樹脂層が熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の複合材料。
【請求項１２】
非繊維強化樹脂層にモード径が３μｍ以上２０μｍ以下の熱可塑性樹脂の微粒子を含有することを特徴とする請求項１１に記載の複合材料。
【請求項１３】
非繊維強化樹脂層を構成する樹脂が、イミダゾールシラン化合物を含むことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の複合材料。
【請求項１４】
金属と繊維強化プラスチックとの積層構成が対称積層構成であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の複合材料。
【請求項１５】
金属と、未硬化状態または半硬化状態のマトリックス樹脂を含浸してある繊維強化基材の積層体とを準備し、両部材の間に非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を配置して積層した後、マトリックス樹脂及び非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化と、金属と繊維強化プラスチックとの接着を同時に行うことを特徴とする金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料の製造方法。
【請求項１６】
金属と、硬化後の繊維強化プラスチックの積層体とを準備し、両部材の間に室温硬化型の樹脂からなる非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を配置して積層した後、該樹脂を硬化するとともに、金属と繊維強化プラスチックとの接着を同時に行うことを特徴とする金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば航空機、自動車、スポーツ、土木、建築などの分野において、特に軽量で高強度、耐久性が求められる材料として活用が期待されている、金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料の改良に関する。詳しくは特に静的、もしくは繰り返しの曲げ荷重または曲げ変形を伴う衝撃荷重を負担する部材に好適に用いることができる軽量で耐久性に優れる金属／繊維強化プラスチック複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、航空機、自動車などの輸送機器、各種スポーツ及び土木、建築などの分野においては、軽量で高強度、高剛性で耐久性を有する材料が求められている。
【０００３】
その要求に応えるために金属材料としては、炭素鋼、ステンレス合金、アルミニウム合金、チタン合金などが用いられている。一方、非金属材料としては、強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化プラスチック材料が用いられており、代表的にはガラス繊維強化プラスチック（以下、ＧＦＲＰという。）や炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという。）が挙げられる。
【０００４】
これら従来の各種金属材料及び繊維強化プラスチックの代表的物性を次の表１に示す。
【０００５】
【表１】
2005161852.tif 000002
【０００６】
表中のＧＦＲＰ及びＣＦＲＰのＶｆとは繊維の体積含有率、（Ｌ）、（Ｔ）はそれぞれ繊維方向、繊維と垂直方向の物性を意味する。またＵＤ積層とは繊維を一方向（Ｕｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）に揃えて積層したものであり、疑似等方積層とは積層角度、積層枚数を適切に設計することにより、面内の各方向において等しい物性になるように設計した積層方法のことである。
【０００７】
近年、自動車などの輸送機器においては、環境対策として軽量化が求められており、高張力鋼板の使用による部材の薄肉化やアルミニウム合金の使用による軽量化などが実用化されており、比強度（比重あたりの強度）、比弾性率（比重あたりの弾性率）が特に要求される重要な物性値となっている。そこで比強度、比弾性率に着目すると、炭素鋼、ステンレス合金などは高強度、高弾性率ではあるものの、比重がそれぞれ７．８，８．０と大きいため、比強度はそれぞれ１０６、６５ＭＰａ、比弾性率はそれぞれ２６，２５ＧＰａとなる。アルミニウム合金は引張強度、弾性率ともに炭素鋼やステンレス合金に及ばないが、比重が２．８と小さいため、比強度は１２７ＭＰａ、比弾性率は２５ＧＰａであり、炭素鋼、ステンレス合金と同等程度の物性値となる。よって、アルミニウム合金は低比重である一方、力学特性が低いため、アルミニウム合金を構造部材に使用する場合、構造部材に求められる耐荷重などの要求を満たすためには、使用量が増加するなどにより、大幅な軽量化は困難である場合が少なくない。
【０００８】
一方、チタン合金は比重が４．４と小さく、高強度であるため、比強度は２２３ＭＰａ、比弾性率は２４ＧＰａであり、好ましい金属材料として特に近年注目を集めている材料である。
【０００９】
ところで、繊維強化プラスチックの１つの使用形態としては、強化繊維を一方向に引き揃えた繊維状物に熱硬化性マトリックス樹脂を含浸させて得られるプリプレグと呼ばれるシート状物があり、繊維強化プラスチックはプリプレグを所定の積層構成に基づき積層して、所定の温度、圧力をかけてマトリックス樹脂を硬化することによって得られる。
【００１０】
そのため繊維強化プラスチックからなる積層体の物性は繊維の体積含有率や積層角度、積層枚数などの積層構成により設計することができる。このように求められる特性に対して最適に積層構成を設計できることが、繊維強化プラスチックの長所の１つである。積層構成の代表的な例としては、繊維を一方向に揃えて積層したＵＤ積層、面内の各方向において等しい物性になるように積層した疑似等方積層がある。ＧＦＲＰは比重が１．９であり、Ｖｆ＝５０％のＵＤ積層では比強度が３９５ＭＰａ（Ｌ）、比弾性率が２０ＧＰａ（Ｌ）となる。疑似等方積層では比強度が１７４ＭＰａ、比弾性率が１１ＧＰａとなり、アルミ合金よりも比強度が高い。
【００１１】
上記表１に示したようにＣＦＲＰは比重が１．５であり、Ｖｆ＝６０％のＵＤ積層では比強度が１７６７ＭＰａ（Ｌ）、比弾性率が８５ＧＰａ（Ｌ）となる。疑似等方積層では比強度が５３０ＭＰａ、比弾性率が３３ＧＰａとなり、各種金属材料よりも比強度、比弾性率ともに大幅に高い。このように繊維強化プラスチックは軽量、高強度であり、積層構成の最適化により求められる特性に対して最適な設計ができるため、先進複合材料として特に軽量化、高強度、高弾性が求められる分野において用いられている。
【００１２】
しかし、繊維強化プラスチックは耐衝撃特性が低いこと、孔空箇所などの加工端面からの層間剥離、切欠きでの応力集中による強度低下などの問題がある。そこで、金属と繊維強化プラスチックを積層して得られる複合材料（以下、金属／繊維強化プラスチック複合材料という。）が注目されている。金属と繊維強化プラスチックを積層する事により、金属、繊維強化プラスチックのそれぞれの長所を活用できるだけでなく、短所をお互いに補うことにより、金属および繊維強化プラスチック単体よりも優れた力学特性、機能特性を発揮することができるからである。
【００１３】
かかる従来技術として、特許文献１には、チタン合金とＣＦＲＰからなる積層体において、チタン合金とＣＦＲＰの強度／弾性率を±４０％の範囲内に一致させることにより、チタン合金／ＣＦＲＰ積層体に荷重が負荷した場合に、チタン合金層、ＣＦＲＰ層が共に同等に応力を負担して、各層が十分に強度を利用できるようにすることが提案されている。
【００１４】
また、特許文献２には、ステンレス、鋼、鉄、アルミニウム、チタンなどの各種金属及びその合金の金属箔と繊維強化プラスチックの積層体からなるゴルフクラブのフェースが提案されている。ゴルフクラブのフェースは打球時にボールとの衝突により、フェースの周囲を固定端、打球箇所を荷重点として曲げ変形を受けるため、この曲げ荷重に耐えるだけの強度が求められるだけでなく、打球回数に応じた耐久性も求められる部材である。特許文献２には繊維強化プラスチック層に樹脂フィルム、金属箔を積層して、ローラーにて押圧して貼着して得られる複合プリプレグを準備し、該プリプレグを各層間に樹脂フィルムを介在させて、積層する事により金属／繊維強化プラスチック積層体からなるゴルフクラブフェース材を成形することが示されている。該フェース材は打球時の衝撃に対して、金属箔と繊維強化プラスチック層間或いは繊維強化プラスチック層間での剥離がなく、耐摩耗性に優れ、しかも衝撃強度などの機械的強度も優れており、使用時の感触及び美観にも優れることが示されている。
【００１５】
さらに、特許文献３には、金属薄板と高弾性ファイバ系素材とを積層一体化したフェース部を有するゴルフクラブヘッドが提案されている。打球時にフェースを十分に撓ませて、ボールの反発を上げることにより、ボールの飛距離を向上させることができる。一方、フェースを撓みやすいように薄肉にすると耐久性が低下する問題がある。特許文献３では金属を薄くしても高弾性ファイバで補強しているため、金属が塑性変形することなく、飛距離を向上させたヘッドを得ることができることが示されている。
【００１６】
しかしながら、上記特許文献に記載の技術は、以下に述べる問題点がある。
【００１７】
すなわち、特許文献１においては、チタン合金とＣＦＲＰの引張強度／弾性率を合わせることで、チタン合金、ＣＦＲＰのそれぞれの引張強度を十分に発現させることができると説明されているが、部材の曲げ変形を伴うようないわゆる曲げ荷重がかけられた場合には、部材内部にせん断応力が発生し、特に圧縮応力と引張応力の転換面である中立面には最大せん断応力が発生するため、チタン合金及びＣＦＲＰの引張強度を十分に発現する前に、特に中立面近傍におけるチタン合金とＣＦＲＰの層間もしくはＣＦＲＰ層間でせん断により破壊する問題がある。
【００１８】
本発明で意味するところの中立面を次に説明する。曲げ荷重を負担するはりが曲げ荷重を受けて変形した様子を図１に示す。ここでＭは曲げモーメントを示す。図１に示す曲げモーメントＭを示す矢印の向きは、はりを下側にふくらませるように変形させる向きであることを意味している。すなわち、周知のようにはりの上側は縮み、下側は伸びるので、上側には負の引張応力すなわち圧縮応力が、下側には正の引張応力が生じることになる。このとき部材の内部には伸びも縮みもしない、すなわち引張応力がゼロである面が存在するはずである。この面が中立面である。特にチタン合金は難接着金属であるため、チタン合金の接着表面に特殊な表面処理もしくは特殊な接着剤を用いる場合を除いて、チタン合金とＣＦＲＰを構成するマトリックス樹脂もしくは接着樹脂との接着力は極めて低いため、さらにチタン合金とＣＦＲＰとの層間での破壊が懸念される。
【００１９】
特許文献２においても上記と同様に打球時の曲げ変形において、金属箔及び繊維強化プラスチックの引張もしくは圧縮強度を十分に発現する前に、金属箔と繊維強化プラスチックの層間もしくは繊維強化プラスチック層間でせん断により破壊する問題がある。
【００２０】
特に特許文献２において説明されるフェース材の積層構成は、金属箔／繊維強化プラスチックが交互に積層される構成であるため、打球時の曲げ変形において、最大のせん断応力がかかる中立面に極めて近い箇所に金属薄と繊維強化プラスチックの層間が位置することになる。通常、同種材である繊維強化プラスチック同士の層間強度よりも異種材料である繊維強化プラスチックと金属箔との接着強度の方が低いため、最大せん断応力がかかる中立面に近い箇所に金属箔と繊維強化プラスチックの層間があると、まず金属箔と繊維強化プラスチック層間が破壊して、部材の破壊の起点となる問題がある。該層間での破壊を防ぐためには、曲げ変形量すなわち撓み量を抑える必要があり、積層枚数を増やして曲げ剛性を向上させる必要がある。しかしながら、フェース材として利用する場合には、撓み量を抑えることはボールの反発を抑えることになり、飛距離が低下する懸念があるばかりでなく、重量増加の原因ともなるため好ましくない。
【００２１】
特許文献３においても上記と同様に、金属薄板と高弾性ファイバで補強された合成樹脂層の層間で破壊が起こる懸念がある。特に特許文献３には、金属薄板にはチタン合金が好適であると説明されているが、チタン合金は難接着金属であるため、チタン合金の接着表面に特殊な表面処理もしくは特殊な接着剤を用いる場合を除いて、チタン合金と高弾性ファイバで補強された合成樹脂層との接着力は極めて低いため、さらに該層間での破壊が懸念される。
【００２２】
つまり、繊維強化プラスチックの層間せん断破壊荷重は同種材の引張、圧縮破壊荷重よりも一般にはるかに低いため、曲げ荷重がかかったときに、曲げ応力に対して部材の引張及び圧縮側に満足な強度を有するように積層構成を設計したとしても、せん断応力により破壊が起きて破断にいたる場合がある。よって、上記のように曲げ荷重を負担する金属／繊維強化プラスチック複合材料からなる部材については、特に曲げ変形に伴うせん断応力を考慮に入れた積層構成の最適化が求められる。
【特許文献１】特表２００２−５０９４９１号公報
【特許文献２】特開平６−１６５８４２号公報
【特許文献３】特開２００３−１０２８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の課題は、例えば航空機、自動車、スポーツ、土木、建築などの分野において、軽量で高強度、耐久性が求められ、特に静的、もしくは繰り返しの曲げ荷重または曲げ変形を伴う衝撃荷重を負担する部材に好適に用いることができる、軽量で高強度、かつ耐久性に優れる金属／繊維強化プラスチック複合材料およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の金属／繊維強化プラスチック複合材料は、上記課題を達成するために、以下の手段を採用する。
【００２５】
金属に繊維強化プラスチックが積層され、これら部材が接着されて一体化されてなる複合材料において、前記接着面が、複合材料を曲げた場合に生じる中立面から、複合材料総厚みの±５％の厚みの範囲外に存在することを特徴とする。
【００２６】
ここで、金属の厚みは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、金属はチタン又はチタン合金であることが好ましい。
【００２７】
繊維強化プラスチックの一枚あたりの厚みは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。繊維強化プラスチックは炭素繊維強化プラスチックであることが好ましい。炭素繊維強化プラスチックの一枚あたりの炭素繊維の目付は１００ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下の範囲内であることが好ましい。繊維強化プラスチックは、その強化繊維として連続繊維を用いるとともに繊維配列方向が一方向である一方向積層材であって、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７８「炭素繊維強化プラスチックの層間せん断試験方法」に基づく見掛けの層間せん断強さが６０ＭＰａ以上であるものが好ましい。繊維強化プラスチックは、その強化繊維として連続繊維を用いるとともに繊維配列方向が一方向である一方向積層材であって、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７３「炭素繊維強化プラスチックの引張試験方法」に基づく引張最大ひずみが０．９％以上であるものが好ましい。
【００２８】
金属と繊維強化プラスチックとの間に非繊維強化樹脂層を有することが好ましく、この非繊維強化樹脂層は熱硬化性樹脂からなるものがより好ましい。また、非繊維強化樹脂層は熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。
【００２９】
熱可塑性樹脂を含有する場合、熱可塑性樹脂はモード径が３μｍ以上２０μｍ以下の微粒子であることが好ましい。ここでいうモード径とは、粒子径分布中の最頻度範囲から求める粒子径で、レーザー回折・散乱法や電子顕微鏡を用いた画像解析法等の既知の方法で測定できるものである。
【００３０】
非繊維強化樹脂層を構成する樹脂は、イミダゾールシラン化合物を含むことが好ましい。
【００３１】
金属と繊維強化プラスチックとの積層構成が対称積層構成であることが好ましい。
【００３２】
次に、本発明の金属／繊維強化プラスチック複合材料の製造方法は、上記課題を達成するために、次の手段を採用する。
【００３３】
金属と、未硬化状態または半硬化状態のマトリックス樹脂を含浸してある繊維強化基材の積層体とを準備し、両部材の間に非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を配置して積層した後、マトリックス樹脂及び非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化と、金属と繊維強化プラスチックとの接着を同時に行うことを特徴とする製造方法である。
【００３４】
また、金属と、硬化後の繊維強化プラスチックの積層体とを準備し、両部材の間に室温硬化型の樹脂からなる非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を配置して積層した後、該樹脂を硬化するとともに、金属と繊維強化プラスチックとの接着を同時に行うことを特徴とする製造方法である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の金属に繊維強化プラスチックが接着された複合材料によれば、特に静的、もしくは繰り返しの曲げ荷重、または曲げ変形を伴う衝撃荷重の負担時に金属と繊維強化プラスチックとの接着面における破壊を抑止することができ、軽量で高強度且つ耐久性に優れる複合材料を提供することができる。
【００３６】
また、本発明の金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料の製造方法によれば、上記のような軽量で高強度且つ耐久性に優れる金属に繊維強化プラスチックが接着された複合材料を、特別な製造機器が不要で、従来の繊維強化プラスチックの製造を装置を用いて一度の硬化工程により得ることができるとともに、表層にのみ金属が積層される構成であっても、反りのない積層体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３８】
上述したように、本発明の金属／繊維強化プラスチック複合材料は、金属と繊維強化プラスチックとの積層体の接着面が、両部材からなる複合材料を曲げた場合に生じる中立面から、複合材料総厚みの±５％の厚みの範囲外に存在すること、換言すれば接着面が曲げ変形による最大せん断応力が生じる中立面近傍に存在しない積層構成であることを特徴とする。ここで接着面の位置が、中立面から複合材料総厚みの±５％の厚み未満に存在すると、曲げ変形時に中立面に生じる最大せん断応力により、接着面もしくは接着面近傍での破壊がおこるため、好ましくない。
【００３９】
ただし使用形態として、本発明の複合材料の表面に外観保護や美観のために塗装をほどこしたり、緩衝のために発泡材などの緩衝材をはりつけることは常であり、何ら問題ないが、上記「複合材料総厚み」の中にはこれら塗装や発泡材の厚みは加算されない。
【００４０】
したがって、本発明においては前述した中立面が大きな意味を持つ。この中立面の位置は、積層板理論などにより解析的に求めることもできるが、実験的には４点曲げ試験によって求めることができ、その４点曲げ試験方法としてはＪＩＳ  Ｋ  ７０７４「炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法」に規定されている。
【００４１】
これを図２を用いて説明すると、まず試験片１の両端を支点６で支え、この試験片に曲げ変形時に圧縮側となる面の中心に圧縮ひずみを測定できるようにひずみゲージ２を貼り付け、同様に引張側となる面の中心に引張ひずみを測定できるようにひずみゲージ３を貼り付ける。そして、試験片１の上部から圧子５を有する圧子ジグ４で試験片方向に押さえ、圧縮側と引っ張り側の歪みをひずみゲージ２、３で検出する。
【００４２】
このようにして該試験片用いてを上記試験方法により試験を行い、圧縮、引張ひずみを測定して、チャートの縦軸に圧縮、引張ひずみ、横軸にクロスヘッド移動量を記した例を図３に示す。圧縮、引張ひずみ共に線形の領域において、ある一定のクロスヘッド移動量における圧縮ひずみａ、引張ひずみｂを求める。試験片の中立面の位置は圧縮ひずみａ、引張ひずみｂの比に対応しており、図４に試験片断面における中立面の位置を示す。このように４点曲げ試験時の上記圧縮ひずみａと、引張ひずみｂを測定することにより、試験片の中立面位置が求められる。
【００４３】
前述したように本発明の特徴は、換言すれば金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料において、該複合材料の中立面から、複合材料総厚みの±５％の厚みの範囲内に金属と繊維強化プラスチックとの接着面が存在しないことを特徴とする。このような積層構成にすることにより、金属／繊維強化プラスチック複合材料に曲げ変形が生じたときに、中立面に発生する最大せん断応力による該複合材料の層間および層内でのせん断破壊を抑止することができる。通常、金属／繊維強化プラスチック複合材料は引張強度、圧縮強度は十分に高いが、層間および層内のせん断強度は引張強度、圧縮強度に比べ一桁以上低いため、曲げ変形において引張側及び圧縮側で破壊するよりも先に層間又は層内もしくはその両方においてせん断破壊が起こることがあり、本発明における積層構成により層間および層内でのせん断破壊を抑止することにより、特に静的、もしくは繰り返しの曲げ荷重または曲げ変形を伴う衝撃荷重に対して、高強度且つ耐久性に優れた金属／繊維強化プラスチック複合材料を提供することができる。このような作用効果からすると接着面の位置は、より好ましくは中立面から総厚みの±７％の範囲外に、最も好ましくは±１０％の範囲外に存在することである。
【００４４】
以下、本発明をその構成要素毎に詳しく説明する。
【００４５】
本発明において金属とは、ステンレス鋼や鉄、アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金、その他種々の金属及び合金のことである。中でも比強度の高いアルミニウム合金、チタン合金が好ましい。より好ましくはチタン合金である。その理由は既に示した表１から明らかである。代表的なアルミニウム合金（Ａ２０１７Ｐ）とチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）は、特にチタン合金は比強度が２２３（ＭＰａ／比重）と非常に高いため、本発明で用いる金属に使用することにより、軽量で高強度、高弾性率な金属／繊維強化プラスチック複合材料を提供することができる。
【００４６】
本発明に用いる金属の厚みは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると、金属層の負担できる荷重が小さくなりすぎる為好ましくない。また厚みが０．１ｍｍ未満の金属薄膜の製造コストも高いため、好ましくない。一方、２．０ｍｍより厚いと本発明で用いる複合材料の重量増加が懸念され、使用数が限定されることにより積層構成の設計自由度が低くなるため好ましくない。また、２．０ｍｍよりも厚いと本発明の複合材料に曲げ変形が生じたときに、金属の接着面にかかるせん断応力が高くなるため、金属層と繊維強化プラスチック層の接着面つまり金属／繊維強化プラスチック層間における、せん断破壊が懸念されるため好ましくない。
【００４７】
本発明において繊維強化プラスチックとは強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸させた複合材料をいう。
【００４８】
強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、窒化ケイ素繊維などの無機繊維とアラミド繊維、ナイロンなどのポリアミド系合成繊維、ＰＢＯ繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル繊維、ポリフェニルスルホン繊維などの有機繊維を単独又は２種以上を混合して使用することができる。とりわけ炭素繊維は軽量で高強度、高弾性率を有し、耐食性に優れると言う特徴を持つため好ましい。
【００４９】
強化繊維束の形態としては、連続繊維を用いた糸束状はもちろんのこと織物状や組み紐状、マット状の他、短繊維などの不連続な繊維束から構成される強化繊維束の形態を単独又は２種類以上の形態を組み合わせて使用することができる。具体的な繊維強化プラスチックの基材形態としては、糸束状や織物状、組み紐状、マット状の強化繊維束にマトリックス樹脂を予め含浸してなるプリプレグ基材、チョップドファイバーなどの短繊維などの繊維束がランダムもしくは規則的に配置された強化繊維束にマトリックス樹脂が予め含浸してなるＳＭＣ基材、ＢＭＣ基材がある。なかでも  糸束状の連続繊維を一方向に引き揃えて樹脂を含浸させて得られるプリプレグ基材を用いた繊維強化プラスチックは強度、弾性率に優れ、繊維の配向角度や積層数などの積層構成により、積層体の力学特性を設計できるため好ましい。
【００５０】
マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましく、なかでもエポキシ樹脂がより好ましい。
【００５１】
本発明の複合材料に用いる繊維強化プラスチックは、通常は上記強化繊維束にマトリックス樹脂がウェット法、ホットメルト法などにより、予め含浸されてなるものであるが、予め強化繊維束にマトリックス樹脂が含浸されている必要は必ずしも無く、各種形態の強化繊維束からなる基材を積層、真空バギングした後、加圧もしくは真空圧を利用してマトリックス樹脂を強化繊維束からなる基材に含浸することによって成形する、いわゆるレジントランスファー成形によって得られるものであっても差し支えない。表１に代表的なガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）と炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）のプリプレグを成形して得られた材料の物性値を示す。
【００５２】
繊維強化プラスチックの一枚あたりの厚みは０．０７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。０．０７ｍｍ未満であると、繊維強化プラスチック層の負担できる荷重が小さくなりすぎる為好ましくない。一方、１．０ｍｍより厚いと使用数が限定されることにより積層構成の設計自由度が低くなるだけでなく、本発明の複合材料に曲げ変形が生じたときに、繊維強化プラスチック層内及び層間にかかるせん断応力が高くなるため、繊維強化プラスチックの層内又は金属層と繊維強化プラスチック層の接着面つまり金属／繊維強化プラスチック層間でのせん断破壊が懸念されるため好ましくない。
【００５３】
繊維強化プラスチックとしては軽量、高強度、高弾性率、耐食性を有することなどから炭素繊維強化プラスチックが好ましい。より好ましくは炭素繊維強化プラスチックの炭素繊維の目付が１００ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下である。炭素繊維強化プラスチックの厚みは目付と樹脂含有率に大きく依存するが、概ね炭素繊維の目付が１００ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下の範囲に相当する炭素繊維強化プラスチックの厚みは０．０７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲である。
【００５４】
また本発明で用いる繊維強化プラスチックが連続繊維を用いた一方向材である場合には、その繊維配列方向が一方向である一方向積層材のＪＩＳ  Ｋ  ７０７８「炭素繊維強化プラスチックの層間せん断試験方法」に基づいて測定した見掛けの層間せん断強さが６０ＭＰａ以上であることが好ましい。繊維強化プラスチックが連続繊維を用いた一方向材でない場合においても、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７８「炭素繊維強化プラスチックの層間せん断試験方法」に基づいて測定した見掛けの層間せん断強さが６０ＭＰａ以上であることが好ましい。見掛けの層間せん断強さが６０ＭＰａ未満であると、層間せん断強さが弱すぎるために、金属と繊維強化プラスチックとの接着面を中立面からずらしても、金属／繊維強化プラスチック複合材料が十分な曲げ荷重を負担する前に、繊維強化プラスチック層間において破壊するため好ましくない。
【００５５】
また本発明で用いる繊維強化プラスチックが連続繊維を用いた一方向材である場合には、その繊維配列方向が一方向である一方向積層材のＪＩＳ  Ｋ  ７０７３「炭素繊維強化プラスチックの引張試験方法」に基づいて測定した引張最大ひずみが０．９％以上であることが好ましい。繊維強化プラスチックが連続繊維を用いた一方向材でない場合においても、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７３「炭素繊維強化プラスチックの引張試験方法」に基づいて測定した引張最大ひずみが０．９％以上であることが好ましい。引張最大ひずみが０．９％未満であると、ひずみ量が小さすぎるために、金属と繊維強化プラスチックとの接着面を中立面からずらしても、金属／繊維強化プラスチック複合材料が十分な曲げ荷重を負担する前に、引張側の繊維強化プラスチックが破壊するため好ましくない。
【００５６】
次に本発明の金属／繊維強化プラスチック複合材料の接着方法について説明する。接着方法は従来の繊維強化プラスチックの成形方法を利用することができる。
【００５７】
繊維強化プラスチックに未硬化状態のマトリックス樹脂が予め含浸されてなる繊維強化基材を用いる場合には、プレス成形方法やオートクレーブ成形方法が好適に用いることができる。
【００５８】
プレス成形方法およびオートクレーブ成形方法の概要はＪＩＳ  Ｋ  ７０７２「炭素繊維強化プラスチックの試料の作成方法」（２００２）５．成形方法に記載されている。
【００５９】
なかでもオートクレーブ成形方法は成形温度、圧力を高精度で管理することができるため、高品質な繊維強化プラスチックを成形することができる方法として用いられており、本発明においても好適に用いることができる。
【００６０】
本発明の複合材料は、所定の形状に切り出した金属と繊維強化プラスチックを所定の積層構成に基づき積層して、繊維強化プラスチックの成形条件に基づいて、プレス成形もしくはオートクレーブ成形することにより、繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂を硬化するとともに、マトリックス樹脂と金属を接着することが可能である。
【００６１】
当然のことであるが、金属は複数層が積層されていても、成形および接着にはなんら問題はない。
【００６２】
一方、マトリックス樹脂が予め含浸されていない繊維強化基材を用いる場合には、上記同様に所定の形状に切り出した金属と繊維強化基材を所定の積層方法に基づき積層した後、レジントランスファー成形方法などにより、繊維強化基材にマトリックス樹脂を含浸させた後、マトリックス樹脂を硬化させるとともに、マトリックス樹脂と金属を接着することが可能である。
【００６３】
以上が本発明の複合材料の基本的な構成であるが、本発明では金属と繊維強化プラスチックとの間に、後述する非繊維強化樹脂層を介在させることが好ましい。この非繊維強化樹脂層が金属と繊維強化プラスチックとの接着性を向上させるだけでなく、複合材料に衝撃を伴う繰り返しの曲げ荷重が負荷された場合に応力緩和層として作用するため、衝撃を伴う曲げ荷重に対しても金属と繊維強化プラスチックの接着面での剥離を抑止することができるからである。
【００６４】
ここで非繊維強化樹脂層の厚さは、応力緩和性、対衝撃性と軽量性との兼ね合いから、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲内である。これらの範囲よりも薄いと応力緩和性、対衝撃性が小さく、逆にこれらの範囲よりも厚いと重量増加の原因となる。
【００６５】
非繊維強化樹脂層としてはエポキシ樹脂からなることが好ましい。より好ましくは繊維強化プラスチック素材と同一又は類似の樹脂からなることが好ましい。
【００６６】
また非繊維強化樹脂層を強化もしくは靱生を向上、厚みを確保するなどの目的で、熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性エラストマーからなる粒子もしくは不織布などを含有することが好ましい。
【００６７】
ここで、熱可塑性樹脂としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルン（ＰＥＥ）などが好ましく使用される。
【００６８】
また、熱可塑性エラストマーとしては、アイオノマー（ＩＯ）、ポリオレフィン系（ＴＰＯ）、ウレタン系（ＴＰＵ）、ポリアミド系（ＴＰＡＥ）、ポリ塩化ビニル系（ＴＰＶＣ）系などが好ましく使用される。中でもポリアミドは接着性に優れるため、より好ましい。
【００６９】
熱可塑性樹脂はモード径が３μｍ以上２０μｍ以下の微粒子形状で有ることが好ましい。非繊維強化樹脂層を構成する樹脂に、３μｍ以上２０μｍ以下の熱可塑性樹脂の微粒子を配合することにより、複合材料の製造条件において、該樹脂の流出を抑制し、非繊維強化樹脂層の厚みを確保することができるだけでなく、強化繊維の繊維間に熱可塑性樹脂の微粒子が入り込むことができるため、非繊維強化樹脂層と繊維強化プラスチックとの接着性が向上できるため好ましい。一方、３μｍ未満の場合、熱可塑性樹脂の微粒子の製造コストが高くなるため好ましくない。また、２０μｍより大きいと、粒径が大きすぎるため、強化繊維の繊維間に熱可塑性樹脂の微粒子が入り込むことが困難になるため、好ましくない。
【００７０】
非繊維強化樹脂層を構成する樹脂は、イミダゾールシラン化合物を含むことが好ましい。  本発明において、イミダゾールシラン化合物とは、イミダゾール環を有するシラン化合物を意味する。イミダゾール化合物の例として、一般式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）で表されるイミダゾールシラン化合物、およびかかるイミダゾールシラン化合物と酸の塩が挙げられる。これらイミダゾールシラン化合物の製法および具体例は、特公平０７−０６８２５６号公報に記載されている。
【００７１】
【化１】
2005161852.tif 000003
【００７２】
【化２】
2005161852.tif 000004
【００７３】
【化３】
2005161852.tif 000005
【００７４】
（ここでＲ５〜Ｒ７は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基、アミノアルキル基、ヒドロキシアルキル基、シアノアルキル基、アリール基、アラルキル基より選ばれる置喚基を表し、Ｒ８，Ｒ９はアルキル基を表す。ｎは１〜３の整数である。）
イミダゾールシラン化合物を含むことによって、非繊維強化樹脂層と金属との接着性が向上するだけでなく、高温高湿度の暴露後においても、金属との接着性を保持することができるため、好ましい。
【００７５】
イミダゾールシラン化合物の含有量は、０．１ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００７６】
ここでいう非繊維強化樹脂とは、前述した繊維強化プラスチックとは区別することを意味しており、非繊維強化樹脂そのものを強化する目的で、ガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維のミルドファイバーなどを含有することはもちろん可能である。非繊維強化樹脂層の好ましい使用形態としては、非繊維強化樹脂層を形成する液状樹脂を金属の接着表面に塗布、もしくはフィルム状の樹脂を金属の接着表面または未硬化状態のマトリックス樹脂を予め含浸している繊維強化基材の金属との接着面に配置後、カレンダーロール等を用いて、フィルム状の樹脂を金属の接着表面または繊維強化基材の金属との接着面に転写したものを用いるなどして、所定の積層構成に積層した後、マトリックス樹脂と非繊維強化樹脂の硬化条件を満足するように加熱、加圧して成形する。樹脂の金属、繊維強化基材の付与方法は塗布やカレンダーロールによる転写以外にもスプレイアップやディッピングによるいずれかの方法であってもよい。またフィルム状の樹脂は金属と繊維強化基材の両方に転写してももちろん良い。より好ましくは非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化条件が、マトリックス樹脂の硬化条件と同じものを用いることにより、１回の加熱工程において、マトリックス樹脂と非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化を同時に行うとともに、非繊維強化樹脂層の硬化を介して繊維強化プラスチックと金属との接着を行うことが好ましい。
【００７７】
また層間強化型のプリプレグのように、予めプリプレグの接着面に層間を確保できるような樹脂層を有するプリプレグを用いることも好ましい。この場合、繊維強化プラスチックの硬化と繊維強化プラスチックの金属への接着を同時に行うことができるため好ましい。
【００７８】
一方、マトリックス樹脂と非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化条件が異なる場合には、どちらかの樹脂の硬化条件に基づき成形した後、他方の樹脂の硬化条件を満足するように後硬化処理を施すことによって、マトリックス樹脂と非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を共に十分に硬化することも可能である。
【００７９】
また金属の接着面に予め非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を塗布もしくはフィルム状の樹脂を配置したのち、該樹脂を適切な温度、圧力により硬化もしくは半硬化するとともに、金属へ接着もしくは転写させるなどの処理を予め行った金属を用いることも好ましい使用形態の一つである。
【００８０】
また、硬化後の繊維強化プラスチックに金属を接着する場合には、非繊維強化樹脂層は接着剤を兼ねており、非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を金属、繊維強化プラスチックの接着表面の両方または一方に塗布、もしくはフィルム状の樹脂を金属、繊維強化プラスチックの接着表面の両方または一方に配置して、所定の積層構成に基づいて、金属と硬化後の繊維強化プラスチックを積層した後、非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化条件に基づいて加熱、加圧を行い、樹脂を硬化することにより、金属と繊維強化プラスチックの間に非繊維強化樹脂層を形成するも可能である。
【００８１】
本発明の金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料の積層構成は対称積層構成であることが好ましい。ここで、対称積層構成とは、積層構成において鏡面対称性を有する積層構成を意味する。
【００８２】
特に繊維強化プラスチックに連続繊維を一方向に引き揃えて樹脂を含浸させて得られる一方向プリプレグ基材のように、物性の依存性が強い材料を用いる場合、線膨張係数も依存性があるため、繊維強化プラスチックが非対称積層構成の場合、線膨張係数と成型温度に応じた反りおよび残留応力が生じる。また剛性が十分高い材料へ非対称積層構成の繊維強化プラスチックを成形、接着した場合、反りは軽減されるが残留応力が生じる。
【００８３】
同様に金属と繊維強化プラスチックの線膨張係数も異なるため、特に金属と繊維強化プラスチックの接着を室温以上の温度で行う場合には、線膨張係数と成形温度に応じた反りおよび残留応力が生じる。このような反りや残留応力が問題にならないような状況で使用される場合を除いて、金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料の積層構成は対称積層構成であることが好ましい。  
【００８４】
次に、本発明の金属と繊維強化プラスチックの積層体からなる複合材料の製造方法を説明する。ここでは繊維強化プラスチックとして、未硬化状態のマトリックス樹脂を予め含浸している繊維強化基材を用いる場合を説明する。
【００８５】
まず、材料として繊維強化基材、金属、必要に応じて非繊維強化樹脂を形成する樹脂を所定の積層構成および形状に基づき、必要な数量分を切断加工して準備する。
【００８６】
非繊維強化樹脂層が必要な場合には、樹脂を金属の接着表面に塗布、もしくはフィルム状の樹脂を金属の接着表面または繊維強化基材の接着面に配置後、カレンダーロール等を用いて転写するなどして、金属の接着表面、繊維強化基材の接着面に樹脂を付与する。
【００８７】
次に上記金属と繊維強化基材を所定の積層構成に基づき積層した後、成形型などに該積層体をセットして、プレス成形、オートクレーブ成形などの適切な成形方法により、マトリックス樹脂、非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化条件に基づいて加熱、加圧する。
【００８８】
樹脂の硬化条件に基づいた加熱、加圧後、硬化済みの金属／繊維強化プラスチック複合材料を脱型して取り出す。
【００８９】
なお、マトリックス樹脂と非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化条件が同じ場合には、１回の硬化工程により、マトリックス樹脂と非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を硬化するとともに非繊維強化樹脂層を介して金属と繊維強化プラスチックとの接着を同時に行うことができるため好ましい。
【００９０】
マトリックス樹脂と非繊維強化樹脂層を形成する樹脂の硬化条件が異なる場合は、マトリックス樹脂又は非繊維強化樹脂層を形成する樹脂のどちらか一方の樹脂の硬化条件により硬化、成形した後、他方の樹脂の硬化条件に基づき後硬化処理を施すことにより、マトリックス樹脂および非繊維強化樹脂層を形成する樹脂を共に十分に硬化することが好ましい。
【００９１】
次に繊維強化プラスチックとして、未硬化状態のマトリックス樹脂を予め含浸していない繊維強化基材を用いる場合は、上記と同様に材料を準備して、所定の積層構成に基づき積層した後、成形型などに該積層体をセットする。レジントランスファー成形など適切な成形方法により、マトリックス樹脂を繊維強化基材内に注入、含浸させた後、樹脂の硬化条件に基づいて、加熱、加圧する。
【００９２】
樹脂の硬化条件に基づいた加熱、加圧後、硬化済みの金属／繊維強化プラスチック複合材料を脱型して取り出す。成形型の占有時間を短くするために、短時間で脱型後、後硬化処理を行うことにより、十分に硬化することも可能である。
【００９３】
また繊維強化プラスチックとして、硬化後の繊維強化プラスチックを用いる場合には、非繊維強化樹脂層を兼ねる接着用樹脂を、金属、繊維強化プラスチックの接着表面の両方または一方に付与した後、上記同様に成形する。特に室温硬化型の非繊維強化樹脂層を形成する接着用樹脂を用いた場合、積層構成が片側一面のみに金属層を貼り付けるような非対称積層構成であっても、金属と繊維強化プラスチックの線膨張係数の違いによる反りや残留応力はないため好ましい。
【実施例】
【００９４】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
【００９５】
まず実施例で使用した材料およびその特徴を次に示す。
ＣＦＲＰ１：東レ株式会社製炭素繊維Ｔ８００Ｈを強化繊維に用いた一方向プリプレグ、            １８０℃硬化樹脂使用、繊維目付１９０ｇ／ｍ２、
ＣＦＲＰ１の繊維配列方向が一方向である一方向材のＪＩＳ  Ｋ  ７０７８「炭素繊維強化プラスチックの層間せん断試験方法」に基づいて測定した見掛けの層間せん断強さは１０８ＭＰａである。同様にＪＩＳ  Ｋ  ７０７３「炭素繊維強化プラスチックの引張試験方法」に基づいて測定した引張最大ひずみは１．５５％である。
ＣＦＲＰ２：東レ株式会社製炭素繊維Ｔ８００Ｈを強化繊維に用いた一方向プリプレグ、            １３５℃硬化樹脂使用、繊維目付１７５ｇ／ｍ２、
ＣＦＲＰ２の同上の見掛けの層間せん断強さは９８ＭＰａである。ＣＦＲＰ２の同上の引張最大ひずみは１．５０％である。
ＣＦＲＰ３：東レ株式会社製炭素繊維Ｔ７００Ｇを強化繊維に用いた一方向プリプレグ、            １３５℃硬化樹脂使用、繊維目付１５０ｇ／ｍ２、
ＣＦＲＰ３の同上の見掛けの層間せん断強さは９０ＭＰａである。ＣＦＲＰ３の同上の引張最大ひずみは１．８０％である。
ＣＦＲＰ４：東レ株式会社製Ｍ６０Ｊを強化繊維に用いた一方向プリプレグ、１８０℃              硬化樹脂使用、繊維目付１９０ｇ／ｍ２、
ＣＦＲＰ４の同上の見掛けの層間せん断強さは６９ＭＰａである。ＣＦＲＰ４の同上の引張最大ひずみは０．５０％である。
Ｔｉ（１．０）：神戸製鋼株式会社製チタン合金ＫＳ１５−３−３−３、厚み１．０ｍｍ
Ｔｉ（０．１３）：神戸製鋼株式会社製チタン合金ＫＳ１５−３−３−３、厚み０．１３                  ｍｍ。
Ｔｉ（０．５）：神戸製鋼株式会社社製チタン合金ＫＳ１５−３−３−３、厚み０．５ｍ
ｍ。
[実施例１]
以下に金属と繊維強化プラスチックからなる積層体１の成形方法を説明する。
積層構成１:
Ｔｉ（１．０）／［（６０／０／−６０）２／Ｔｉ（０．１３）]Ｓ
硬化および接着条件１：温度１８０℃、圧力６ｋｇ／ｃｍ２、温度、圧力保持時間２時間。
【００９６】
ここで積層構成１のＴｉ（１．０）のうち（１．０）は、Ｔｉの厚みが１．０ｍｍであることを示している。また、［  ］内の６０，０，−６０は繊維強化プラスチックの積層角度である。（  ）２の２は２回の繰り返しの積層を意味し、[  ]ＳのＳは鏡面対称の積層構成を意味する。Ｔｉ（０．１３）の下線は対称面に１層のみ存在することを意味する。
【００９７】
まず、成形材料の準備として、Ｔｉ（１．０），Ｔｉ（０．１３）の接着面を粒度が＃４００のサンドペーパーを用いて表面研磨した後、水洗して乾燥後、アセトンにより洗浄、脱脂を行った。
【００９８】
次にＣＦＲＰ１，Ｔｉ（１．０），Ｔｉ（０．１３）を３００×３００ｍｍの形状に切断して、積層体１の材料を準備した。３００×３００ｍｍに切断したＣＦＲＰ１、Ｔｉ（１．０），Ｔｉ（０．１３）を積層構成１に基づいて積層した後、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７２「炭素繊維強化プラスチックの資料の作成方法」（２００２）に記載の５．２オートクレーブ成形方法の（２）非ブリード方法に基づいて成形を行った。また、ＣＦＲＰ１の樹脂の硬化およびＴｉ（１．０），Ｔｉ（０．１３）への接着条件は上記の硬化および接着条件１に従った。
【００９９】
このようにして得られた積層体１の厚みをＪＩＳ  Ｋ  ７０７２「炭素繊維強化プラスチックの試料の作成方法」（２００２）に記載の６．検査（２）寸法に基づいて測定した測定結果の平均値を積層体１の総厚みとすると、積層体１の総厚みは３．４１ｍｍであった。一方、積層体１の中立面は四点曲げ試験法で測定すると、Ｔｉ（１．０）の外表面から１．５７ｍｍに位置しており、積層体１の総厚みは３．４１ｍｍであるから、中立面に最も近いチタン合金とＣＦＲＰ１の接着面位置は中立面から０．５７ｍｍに位置しており、中立面から総厚みの１６．７％離れた位置となり、結局中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（１．０），Ｔｉ（０．１３）の接着面は存在していない。
【０１００】
静的試験として、積層体１からＪＩＳ  Ｋ  ７０７８に基づいて試験片を切り出して、
層間せん断試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは比較例１に記載のブランク対比１２％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１０１】
衝撃試験として、積層体１から１００×１００ｍｍの試験片を切り出し、ゴルフボールを用いたゴルフボールキャノン試験を行った。用いた試験器はＢＩＲＤ  ＭＡＣＨＩＮＥ＆ＦＡＢ．ＣＯ．社製のＢＭＦ  ＧＯＬＦ  ＢＡＬＬ  ＣＡＮＮＯＮである。該試験器を用いて、試験片の中央にゴルフボールが衝突するように試験片を固定し、米国のタイトリスト社製ピナクルゴールド・ボール（ボール質量４５．４ｇ±０．４ｇ、ボール温度２３℃±１℃）を４８．７６８ｍ／ｓｅｃのスピードで試験片に衝突させた。１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１０２】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体１の重量は、厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比５６％に軽量化されている。また積層体１は若干の反りが確認できた。
[実施例２]
積層構成を次に記載の積層構成２にする以外は、実施例１に記載と同様に成形して積層体２を得た。
積層構成２:
Ｔｉ（１．０）／［（４５／０／−４５／９０）２／Ｔｉ（０．１３）]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．１７ｍｍであった。積層体２の中立面はＴｉ（１．０）の外表面から１．９５ｍｍに位置しており、積層体２の総厚みは４．１７ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（１．２），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは１６％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１０３】
また、実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１０４】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体２の重量は、厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６２％に軽量化されている。また積層体２は若干の反りが確認できた。
[実施例３]
積層構成を次に記載の積層構成３にする以外は、実施例１に記載と同様に成形して積層体３を得た。
【０１０５】
積層構成３:
Ｔｉ（１．０）／［４５／０／Ｔｉ（０．１３）／−４５／９０／４５／０／−４５／９０]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．３０ｍｍであった。積層体３の中立面はＴｉ（１．０）の外表面から２．１５ｍｍに位置しており、積層体３の総厚みは４．３０ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（１．０），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１０６】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは１８％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１０７】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１０８】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体３の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６６％に軽量化されている。また積層体３は若干の反りが確認できた。
[実施例４]
積層構成を次に記載の積層構成４にする以外は、実施例１に記載と同様に成形して積層体４を得た。
【０１０９】
積層構成４:
Ｔｉ（０．５）／［６０／０／Ｔｉ（０．１３）／−６０／６０／Ｔｉ（０．１３）／０／−６０／６０／０／−６０]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．４４ｍｍであった。
【０１１０】
積層体４の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．０９ｍｍに位置しており、積層体４の総厚みは４．４４ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１１１】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２１％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１１２】
また、実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１１３】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体４の重量は、厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６８％に軽量化されている。
【０１１４】
また積層体４は若干の反りが確認できた。
[実施例５]
積層構成を次に記載の積層構成５にする以外は、実施例１に記載と同様に成形して積層体５を得た。
【０１１５】
積層構成５：
Ｔｉ（０．５）／［４５／０／Ｔｉ（０．１３）／−４５／９０／Ｔｉ（０．１３）／４５／０／−４５／９０]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．０６ｍｍであった。積層体４の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．０９ｍｍに位置しており、積層体４の総厚みは４．０６ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１１６】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは１９％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１１７】
また、実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１１８】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体５の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６４％に軽量化されている。また積層体５は若干の反りが確認できた。
[実施例６]
積層構成を積層構成４として、Ｔｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面に次に記載の非繊維強化樹脂１を配した他は実施例１に記載と同様に成形して積層体６を得た。
【０１１９】
非繊維強化樹脂１：モード径１７μｍのナイロン製粒子をエポキシ樹脂重量対比３０重量％含む１８０℃硬化型で目付が６０ｇ／ｍ２のエポキシ樹脂フィルム。
【０１２０】
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、５．０７ｍｍであった。
【０１２１】
積層体６の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．４４ｍｍに位置しており、積層体６の総厚みは５．０７ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１２２】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２４％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１２３】
また、実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１２４】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体６の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比７３％に軽量化されている。また積層体６は若干の反りが確認できた。
[実施例７]
積層構成を積層構成５として、Ｔｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面に実施例６に記載の非繊維強化樹脂１を配した他は実施例１に記載と同様に成形して積層体７を得た。
【０１２５】
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．６９ｍｍであった。
【０１２６】
積層体７の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．２５ｍｍに位置しており、積層体７の総厚みは４．６９ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１２７】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２６％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１２８】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１２９】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体７の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６９％に軽量化されている。また積層体７は若干の反りが確認できた。
[実施例８]
積層構成を積層構成５として、繊維強化プラスチックにＣＦＲＰ２を用い、Ｔｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面に次に記載の非繊維強化樹脂２を配し、硬化および接着条件を硬化および成形条件２で成形した以外は実施例１に記載と同様に成形して積層体８を得た。
非繊維強化樹脂２：モード径１７μｍのナイロン製粒子をエポキシ樹脂重量対比３０重量％含む１３５℃硬化型で目付が６０ｇ／ｍ２のエポキシ樹脂フィルム。
硬化および接着条件２：１３５℃、圧力：６ｋｇ／ｃｍ２、温度、圧力保持時間：２時間。
【０１３０】
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．０５ｍｍであった。
積層体８の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．０１ｍｍに位置しており、積層体８の総厚みは４．０５ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１３１】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２４％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１３２】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１３３】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体８の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６３％に軽量化されている。また積層体８は若干の反りが確認できた。
[実施例９]
積層構成を次に記載の積層構成６とした以外は、実施例８に記載と同様に成形して積層体９を得た。
【０１３４】
積層構成６：Ｔｉ（０．１３）／[６０／−６０／Ｔｉ（０．１３）／０／（６０／−６０／０）２]Ｓ 
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、３．４４ｍｍであった。
【０１３５】
積層体９の中立面はＴｉ（０．１３）の外表面から１．８２ｍｍに位置しており、積層体９の総厚みは３．４４ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１３６】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２８％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１３７】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１３８】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体８の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比４３％に軽量化されている。また積層体９は若干の反りが確認できた。
[実施例１０]
積層構成を次に記載の積層構成７とした以外は、実施例８に記載と同様に成形して積層体１０を得た。
【０１３９】
積層構成７：[４５／０／Ｔｉ（０．１３）／−４５／９０／（６０／−６０／０）２]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、３．５４ｍｍであった。
【０１４０】
積層体１０の中立面は表面から１．７７ｍｍに位置しており、積層体１０の総厚みは３．５４ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１４１】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２８％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１４２】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１４３】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体８の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比４１％に軽量化されている。また積層体１０には反りが確認されなかった。
[実施例１１]
積層構成を次に記載の積層構成８とし、繊維強化プラスチックにＣＦＲＰ３を用いた以外は、実施例８に記載と同様に成形して積層体１１を得た。
【０１４４】
積層構成８：
Ｔｉ（０．５）／［４５／０／Ｔｉ（０．１３）／−４５／９０／Ｔｉ（０．１３）／（４５／０／−４５／９０）２]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．５３ｍｍであった。
【０１４５】
積層体１１の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．３１ｍｍに位置しており、積層体１１の総厚みは４．５３ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１４６】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２８％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１４７】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１４８】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体７の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６８％に軽量化されている。
【０１４９】
また積層体１１は若干の反りが確認できた。
[実施例１２]
積層構成を次に記載の積層構成９とした以外は、実施例８に記載と同様に成形して積層体１２を得た。
【０１５０】
積層構成９：
[Ｔｉ（０．５）／４５／０／Ｔｉ（０．１３）／−４５／９０／４５／０／−４５／９０]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．０８ｍｍであった。
【０１５１】
積層体１２の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．０４ｍｍに位置しており、積層体１２の総厚みは４．０８ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１５２】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２５％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１５３】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１５４】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体７の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６９％に軽量化されている。
【０１５５】
また積層体１２は反りのないことが確認できた。
[実施例１３]
ＣＦＲＰ２と以下に記載のＳＵＳ（０．７），非繊維強化樹脂３からなる積層構成１０を有する積層体１３の成形方法を説明する。
ＳＵＳ（０．７）：神戸製鋼株式会社社製ステンレス合金ＳＵＳ６３１、厚み０．７ｍｍ。
非繊維強化樹脂３：東レファインケミカル社製ＴＥ２２２０
積層構成１０:ＳＵＳ（０．７）／[６０／−６０／０／６０／−６０／０／Ｔｉ（０．１３）]Ｓ
まずＣＦＲＰ２を用いて積層構成[６０／−６０／０／６０／−６０／０／Ｔｉ（０．１３）]Ｓ
の積層体１３−１を実施例８に記載と同様に成形した。
【０１５６】
次にＳＵＳ（０．７）の接着面に非繊維強化樹脂３を６０ｇ／ｍ２の目付となるように均一に塗布した後、積層体１３−１の片面に積層した。
【０１５７】
次にプレス機を用いてＳＵＳ（０．７）を両面に配した積層体１３−１の表面に６ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかけた状態で、８０℃にて２時間保持することにより積層体１３を得た。
【０１５８】
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、２．８４ｍｍであった。
【０１５９】
積層体１３の中立面はＳＵＳ（０．７）の外表面から１．０７ｍｍに位置しており、積層体１３の総厚みは２．８４ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＳＵＳ（０．７），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１６０】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さは２３％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１６１】
また、実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１６２】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体１１の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比６２％に軽量化されている。また積層体１３は若干の反りが確認できた。
[実施例１４]
積層構成を積層構成４として、Ｔｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面に次に記載の非繊維強化樹脂４を配した他は実施例４に記載と同様に成形して積層体１４を得た。
【０１６３】
非繊維強化樹脂４：モード径５μｍのナイロン製粒子をエポキシ重量対比３０重量％および日鉱マテリアル社製イミダゾールシラン化合物（ＩＳ１０００）をエポキシ樹脂重量対比１重量％含む１８０℃硬化型で目付が６０ｇ／ｍ２のエポキシ樹脂フィルム。
【０１６４】
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、５．０７ｍｍであった。
【０１６５】
積層体１４の中立面はＴｉ（０．５）の外表面から２．４４ｍｍに位置しており、積層体６の総厚みは５．０７ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．５），Ｔｉ（０．１３）の接着面は無い。
【０１６６】
実施例１と同様に背的試験を行った結果、見掛けの層間せん断強さ２６％の向上が確認できた。試験後の試験片の断面観察をした結果、破壊箇所はＣＦＲＰ層間であった。
【０１６７】
また、実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、クラックなどは確認されず、破壊が起きていないことが確認できた。
【０１６８】
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体６の重量は厚み３．０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍのＴｉ１５−３−３−３（比重５．０ｇ／ｃｍ３）対比７３％に軽量化されている。また積層体１４は若干の反りが確認できた。
【０１６９】
[比較例１]
積層構成を次に記載の積層構成１１とした以外は、実施例１に記載と同様に成形して積層体１３を得た。
【０１７０】
積層構成１１：
Ｔｉ（１．２）／[４５／０／−４５／９０／４５／Ｔｉ（０．１３）／０／−４５／９０]Ｓ
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．５０ｍｍであった。
【０１７１】
積層体１３の中立面はＴｉ（１．２）の外表面から２．１５ｍｍに位置しており、積層体１３の総厚みは４．５０ｍｍであるから、中立面に最も近いＴｉ（０．１３）とＣＦＲＰ１との接着面は、中立面から総厚みの０および２．９％の位置に位置しており、結局総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（１．２）の接着面があることになる。
【０１７２】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、中立面に近いＴｉ（０．１３）およびＴｉ（１．２）とＣＦＲＰとの層間での破壊が確認された。また、実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、中立面に近いＴｉ（０．１３）およびＴｉ（１．２）とＣＦＲＰとの層間での破壊が確認された。
[比較例２]
積層構成を積層構成１１とし、繊維強化プラスチックにＣＦＲＰ４を用いた以外は、実施例１に記載と同様に成形して積層体１４を得た。
【０１７３】
実施例１と同様に総厚みを測定した結果、４．５０ｍｍであった。積層体１４の中立面は金属１の外表面から２．４７ｍｍに位置しており、積層体１４の総厚みは４．５０ｍｍであるから、中立面から総厚みの±５％の範囲内にＴｉ（０．１３）の接着面がある。
【０１７４】
実施例１と同様に静的試験を行った結果、ＣＦＲＰ層間および中立面に近いＴｉ（０．
１３）とＣＦＲＰとの層間での破壊が確認され、見掛けの層間せん断強さは比較例１に記載のブランク対比１８％の低下が確認できた。
【０１７５】
実施例１と同様に衝撃試験を行った結果、１００回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、断面観察した結果、ＣＦＲＰ層間および中立面に近いＴｉ（０．１３）とＣＦＲＰとの層間での破壊が確認された。
【０１７６】
用いた炭素繊維強化プラスチックの物性と以上の結果をそれぞれ次の表２，３に纏めて記載した。
【０１７７】
【表２】
2005161852.tif 000006
【０１７８】
【表３】
2005161852.tif 000007
【０１７９】
表２，３から分かるように、特に静的、もしくは繰り返しの曲げ荷重または曲げ変形を伴う衝撃荷重を負担する部材に用いる金属／繊維強化プラスチック複合材料において、曲げ変形により最大せん断応力が生じる中立面から、総厚みの±５％の厚みの範囲内に金属と繊維強化プラスチックとの接着面が存在しないように積層構成を最適化することにより、金属単体に比べ軽量化を満足しつつ、見掛けの層間せん断強さおよび耐衝撃特性を向上できることが分かった。
【０１８０】
また特に本発明に用いる炭素繊維強化プラスチッックは、繊維配列方向が一方向である一方向材の見掛けの層間せん断強さ、引張最大ひずみが大きいほど、金属／繊維強化プラスチック複合材料の見掛けの層間せん断強さおよび耐衝撃特性が向上することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本発明は、たとえば航空機、自動車、スポーツ、土木、建築などの分野に置いて、軽量で高強度、耐久性が求められ、特に静的もしくは繰り返しの曲げ荷重または曲げ変形を伴う衝撃荷重を負担する部材に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８２】
【図１】曲げ荷重を受けて曲げられたはりの横断面の断面図である。
【図２】中立面を求めるために用いるひずみゲージを貼り付けた４点曲げ試験片の一例を示す断面図である。
【図３】４点曲げ試験を行ったときの試験片の圧縮側および引張側のひずみを縦軸に、クロスヘッド移動量を横軸にプロットしたひずみ−クロスヘッド移動量図の一例を示すグラフである。
【図４】図３に示す圧縮ひずみ値ａ、引張ひずみ値ｂから求められた試験片の中立面の位置を求める方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１８３】
１……はりの横断面
２……圧縮側のひずみゲージ
３……引張側のひずみゲージ
４……４点曲げ試験に用いる圧子ジグ
５……４点曲げ試験に用いる圧子
６……４点曲げ試験に用いる支点
【図１】
2005161852.tif 000008
【図２】
2005161852.tif 000009
【図３】
2005161852.tif 000010
【図４】
2005161852.tif 000011