(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の金属部材と、
前記金属部材の少なくとも一部の表面上に位置し、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーを含有する樹脂層と、
前記樹脂層上に位置し、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する炭素強化繊維とを含有し、前記炭素強化繊維は、熱伝導率が１８０〜９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるピッチ系の炭素強化繊維、又は、熱伝導率が１００〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるＰＡＮ系の炭素強化繊維の少なくとも何れかである炭素繊維強化樹脂材料と、
を備え、
前記樹脂層における前記無機フィラーの含有量は、前記樹脂層の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内であり、
前記無機フィラーの平均粒径をＸμｍとした場合、前記樹脂層と前記炭素繊維強化樹脂材料との界面から前記樹脂層の方向に幅Ｘμｍの領域に存在する前記無機フィラーの個数密度が、３００個／ｍｍ2以上である、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項２】
前記樹脂層は、前記マトリックス樹脂と同種の樹脂を主成分とする、請求項１に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項３】
前記樹脂層は、熱硬化性樹脂を主成分とする、請求項１又は２に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項４】
前記無機フィラーは、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、又は、Ａｌ2Ｏ3の少なくとも何れかである、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項５】
前記金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の全体積に対して、前記金属部材が占める割合は、９〜６５体積％の範囲内であり、前記炭素繊維強化樹脂材料が占める割合は、２０〜９０体積％の範囲内であり、前記樹脂層が占める割合は、１〜２５体積％の範囲内であり、かつ、前記金属部材、前記炭素繊維強化樹脂材料及び前記樹脂層が占める割合の合計が１００体積％となる、請求項１〜４の何れか１項に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項６】
前記無機フィラーの平均粒径は、１〜１００μｍの範囲内であり、
前記樹脂層の厚みは、２０〜３００μｍの範囲内である、請求項１〜５の何れか１項に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項７】
前記炭素強化繊維は、前記ピッチ系の炭素強化繊維であり、
前記ピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、前記炭素繊維強化樹脂材料の全体積に対して、２０〜７０体積％である、請求項１に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項８】
前記炭素強化繊維は、前記ＰＡＮ系の炭素強化繊維であり、
前記ＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、前記炭素繊維強化樹脂材料の全体積に対して、２０〜６５体積％である、請求項１に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項９】
前記金属部材が、鉄鋼材料である、請求項１〜８の何れか１項に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項１０】
伝熱部材を製造するために用いられ、
前記炭素繊維強化樹脂材料が、前記金属部材側から伝導された熱の伝熱経路として用いられる、請求項１〜９の何れか１項に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
【請求項１１】
所定の金属部材の表面に、所定の樹脂材料と、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーと、を含有し、２０〜４０℃における粘度が１〜３０Ｐａ・Ｓである処理液を塗布し、
前記処理液が塗布された後の前記金属部材上に、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する炭素強化繊維とを含有し、前記炭素強化繊維は、熱伝導率が１８０〜９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるピッチ系の炭素強化繊維、又は、熱伝導率が１００〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるＰＡＮ系の炭素強化繊維の少なくとも何れかである炭素繊維強化樹脂材料プリプレグを配置して積層体とし、
前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜６０分間印加する第１加熱加圧工程を施し、
前記第１加熱加圧工程後の前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜１２０分間印加する第２加熱加圧工程を施し、
前記処理液における前記無機フィラーの含有量を、前記処理液の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内とし、
前記第１加熱加圧工程の処理温度は、前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱硬化性樹脂である場合には、硬化した後の樹脂のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、（Ｔｇ−８０）〜（Ｔｇ−５０）℃の範囲内であり、前記処理液中の前記樹脂材料が結晶性の熱硬化性樹脂である場合には、前記結晶性の樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、（Ｔｍ）〜（Ｔｍ＋２０）℃の範囲内であり、
前記第２加熱加圧工程の処理温度は、前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱硬化性樹脂である場合には、（Ｔｇ−２０）〜（Ｔｇ＋５０）℃の範囲内であり、前記処理液中の前記樹脂材料が結晶性の熱硬化性樹脂である場合には、（Ｔｍ＋２５）〜（Ｔｍ＋５０）℃の範囲内である、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法。
【請求項１２】
所定の金属部材の表面に、所定の樹脂材料と、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーと、を含有する、樹脂シート、もしくは、２０〜４０℃における粘度が１〜３０Ｐａ・Ｓである処理液を配設し、
前記樹脂シート又は前記処理液を配設後の前記金属部材上に、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する炭素強化繊維とを含有し、前記炭素強化繊維は、熱伝導率が１８０〜９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるピッチ系の炭素強化繊維、又は、熱伝導率が１００〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるＰＡＮ系の炭素強化繊維の少なくとも何れかである炭素繊維強化樹脂材料プリプレグを配置して積層体とし、
前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜６０分間印加する第１加熱加圧工程を施し、
前記第１加熱加圧工程後の前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜１２０分間印加する第２加熱加圧工程を施し、
前記樹脂シート又は前記処理液における前記無機フィラーの含有量を、前記樹脂シート又は前記処理液の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内とし、
前記第１加熱加圧工程の処理温度は、前記樹脂シート又は前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、前記樹脂材料のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、（Ｔｇ＋１００）〜（Ｔｇ＋２００）℃の温度範囲の温度であり、前記樹脂シート又は前記処理液中の前記樹脂材料が結晶性の熱可塑性樹脂である場合には、前記結晶性の熱可塑性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、（Ｔｍ）〜（Ｔｍ＋５０）℃の温度範囲の温度であり、
前記第２加熱加圧工程の処理温度は、前記樹脂シート又は前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、Ｔｇ〜（Ｔｇ＋１５０）℃の範囲内であり、前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、前記非晶性の熱可塑性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、Ｔｍ〜（Ｔｍ＋２０）℃の範囲内である、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法。
【請求項１３】
平均粒径が１〜１００μｍの範囲内である前記無機フィラーを使用し、
前記処理液の付着量を、２５〜６３０ｇ／ｍ2の範囲内とする、請求項１１又は１２に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体及び金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車においては様々な熱を管理する必要があり、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車が有する電池から発生する熱を管理して電池の安全性や電池寿命を確保するために、特に、高熱伝導性部材に注目が集まっている。具体的には、電池ケースの側面部や底面部に、熱伝導シートや銅製のヒートパイプ等を配置することで、電池から発生する熱を管理することが行われる。【０００３】
上記の熱伝導シートには、自動車の軽量化という観点から、樹脂（シリコン）シート等の部材が用いられるが、自動車で生じる繰り返し振動により、樹脂シートの強度が低下してしまうという問題がある。そのため、軽量・高熱伝導性部材として、特にピッチ系の炭素強化繊維を用いた炭素繊維強化樹脂材料（以下、「ピッチＣＦＲＰ」ともいう。）に注目が集まっている。【０００４】
ピッチ系の炭素強化繊維は、ＰＡＮ系の炭素強化繊維とは異なり、原料として易黒鉛化材料を使用し、グラフェンシートが繊維軸方向に高度に配向した構造を有するため、繊維軸方向の熱伝導率が極めて高いという特徴を有する。しかしながら、ピッチＣＦＲＰは、圧縮強度が非常に弱いために曲げ強度が低いという問題があり、ピッチＣＦＲＰ単体では、コストも増加してしまう。そこで、以下の特許文献１のように、ＣＦＲＰと金属材との複合化が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１１９０６４号
【特許文献２】特許第６０５７３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らが検討した結果、上記特許文献１のような金属とＣＦＲＰとの複合体を伝熱部材に適用した場合、金属と炭素強化繊維との電位差に起因して金属が腐食してしまう、電蝕と呼ばれる現象が発生することが明らかとなった。特に、ピッチ系ＣＦＲＰは、高い電気伝導率を有することから、金属の腐食量が増加する傾向にあると考えられる。【０００７】
上記のような電蝕を防止するために、例えば上記特許文献２では、絶縁性を有する不織布を金属とＣＦＲＰとの界面に設置することが提案されている。しかしながら、かかる場合には、金属とＣＦＲＰとの間で熱が伝わらず、伝熱性能が低下してしまう。また、かかる不織布を設置する場合、金属とＣＦＲＰとの間の接着性も担保できないため、曲げ強度に劣る可能性がある。【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、金属と炭素繊維強化樹脂材料との間の接着性及び伝熱性を維持しつつ、金属と炭素繊維強化樹脂材料との界面で生じうる電蝕を防止することが可能な、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体及び金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体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】
【０００９】
上記のような電蝕は、金属とＣＦＲＰ中の炭素強化繊維とが直接接触した状態で、金属とＣＦＲＰとの界面に水などの導電物質が存在することで、金属とＣＦＲＰとが電気的に導通して電位的に卑である金属に腐食が生じるものである。そこで、上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を行った結果、金属とＣＦＲＰとの間に、所定の樹脂を主成分とする樹脂層を設けて接着層として機能させ、金属とＣＦＲＰ中の炭素強化繊維との直接接触、及び、水などの導電物質の浸入を防止するとともに、かかる樹脂層中に、所定の熱伝導率を有し、電気伝導率が極めて低い（電気抵抗率が高い）無機フィラーを含有させ、その含有量を調整することで、かつ、樹脂層とＣＦＲＰとの界面付近における樹脂層中の無機フィラーの個数密度を制御することで、金属とＣＦＲＰ間の伝熱性を向上しつつ、電蝕を防止させることが可能であり、また、曲げ強度を向上させることが可能であるとの知見を得ることができた。【００１０】
また、本発明者らは、上記のような金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体を得るための製造方法の検討を行った。その結果、樹脂の粘度を制御することで金属への塗布性を向上させ、さらに、所定の温度、圧力及び時間で２段階の加熱加圧工程を施すことで、樹脂層中のＣＦＲＰ層との界面付近における無機フィラーの個数密度を高くすることが可能となり、その結果、金属とＣＦＲＰ間の伝熱性を向上しつつ、電蝕を防止させることが可能であり、また、曲げ強度を向上させることが可能となり、上記のような金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体が得られるとの知見を得ることができた。
上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。【００１１】
［１］所定の金属部材と、前記金属部材の少なくとも一部の表面上に位置し、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーを含有する樹脂層と、前記樹脂層上に位置し、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する炭素強化繊維とを含有し、前記炭素強化繊維は、熱伝導率が１８０〜９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるピッチ系の炭素強化繊維、又は、熱伝導率が１００〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるＰＡＮ系の炭素強化繊維の少なくとも何れかである炭素繊維強化樹脂材料と、を備え、前記樹脂層における前記無機フィラーの含有量は、前記樹脂層の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内であり、前記無機フィラーの平均粒径をＸμｍとした場合、前記樹脂層と前記炭素繊維強化樹脂材料との界面から前記樹脂層の方向に幅Ｘμｍの領域に存在する前記無機フィラーの個数密度が、３００個／ｍｍ2以上である、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［２］前記樹脂層は、前記マトリックス樹脂と同種の樹脂を主成分とする、［１］に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［３］前記樹脂層は、熱硬化性樹脂を主成分とする、［１］又は［２］に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［４］前記無機フィラーは、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、又は、Ａｌ2Ｏ3の少なくとも何れかである、［１］〜［３］の何れか１つに記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［５］前記金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の全体積に対して、前記金属部材が占める割合は、９〜６５体積％の範囲内であり、前記炭素繊維強化樹脂材料が占める割合は、２０〜９０体積％の範囲内であり、前記樹脂層が占める割合は、１〜２５体積％の範囲内であり、かつ、前記金属部材、前記炭素繊維強化樹脂材料及び前記樹脂層が占める割合の合計が１００体積％となる、［１］〜［４］の何れか１つに記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［６］前記無機フィラーの平均粒径は、１〜１００μｍの範囲内であり、前記樹脂層の厚みは、２０〜３００μｍの範囲内である、［１］〜［５］の何れか１つに記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［７］前記炭素強化繊維は、前記ピッチ系の炭素強化繊維であり、前記ピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、前記炭素繊維強化樹脂材料の全体積に対して、２０〜７０体積％である、［１］に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［８］前記炭素強化繊維は、前記ＰＡＮ系の炭素強化繊維であり、前記ＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、前記炭素繊維強化樹脂材料の全体積に対して、２０〜６５体積％である、［１］に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［９］前記金属部材が、鉄鋼材料である、［１］〜［８］の何れか１つに記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［１０］伝熱部材を製造するために用いられ、前記炭素繊維強化樹脂材料が、前記金属部材側から伝導された熱の伝熱経路として用いられる、［１］〜［９］の何れか１つに記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体。
［１１］所定の金属部材の表面に、所定の樹脂材料と、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーと、を含有し、２０〜４０℃における粘度が１〜３０Ｐａ・Ｓである処理液を塗布し、前記処理液が塗布された後の前記金属部材上に、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する炭素強化繊維とを含有し、前記炭素強化繊維は、熱伝導率が１８０〜９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるピッチ系の炭素強化繊維、又は、熱伝導率が１００〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるＰＡＮ系の炭素強化繊維の少なくとも何れかである炭素繊維強化樹脂材料プリプレグを配置して積層体とし、前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜６０分間印加する第１加熱加圧工程を施し、前記第１加熱加圧工程後の前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜１２０分間印加する第２加熱加圧工程を施し、前記処理液における前記無機フィラーの含有量を、前記処理液の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内とし、前記第１加熱加圧工程の処理温度は、前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱硬化性樹脂である場合には、硬化した後の樹脂のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、（Ｔｇ−８０）〜（Ｔｇ−５０）℃の範囲内であり、前記処理液中の前記樹脂材料が結晶性の熱硬化性樹脂である場合には、前記結晶性の樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、（Ｔｍ）〜（Ｔｍ＋２０）℃の範囲内であり、前記第２加熱加圧工程の処理温度は、前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱硬化性樹脂である場合には、（Ｔｇ−２０）〜（Ｔｇ＋５０）℃の範囲内であり、前記処理液中の前記樹脂材料が結晶性の熱硬化性樹脂である場合には、（Ｔｍ＋２５）〜（Ｔｍ＋５０）℃の範囲内である、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法。
［１２］所定の金属部材の表面に、所定の樹脂材料と、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーと、を含有する、樹脂シート、もしくは、２０〜４０℃における粘度が１〜３０Ｐａ・Ｓである処理液を配設し、前記樹脂シート又は前記処理液を配設後の前記金属部材上に、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する炭素強化繊維とを含有し、前記炭素強化繊維は、熱伝導率が１８０〜９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるピッチ系の炭素強化繊維、又は、熱伝導率が１００〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるＰＡＮ系の炭素強化繊維の少なくとも何れかである炭素繊維強化樹脂材料プリプレグを配置して積層体とし、前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜６０分間印加する第１加熱加圧工程を施し、前記第１加熱加圧工程後の前記積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜１２０分間印加する第２加熱加圧工程を施し、前記樹脂シート又は前記処理液における前記無機フィラーの含有量を、前記樹脂シート又は前記処理液の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内とし、前記第１加熱加圧工程の処理温度は、前記樹脂シート又は前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、前記樹脂材料のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、（Ｔｇ＋１００）〜（Ｔｇ＋２００）℃の温度範囲の温度であり、前記樹脂シート又は前記処理液中の前記樹脂材料が結晶性の熱可塑性樹脂である場合には、前記結晶性の熱可塑性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、（Ｔｍ）〜（Ｔｍ＋５０）℃の温度範囲の温度であり、前記第２加熱加圧工程の処理温度は、前記樹脂シート又は前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、Ｔｇ〜（Ｔｇ＋１５０）℃の範囲内であり、前記処理液中の前記樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、前記非晶性の熱可塑性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、Ｔｍ〜（Ｔｍ＋２０）℃の範囲内である、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法。
［１３］平均粒径が１〜１００μｍの範囲内である前記無機フィラーを使用し、前記処理液の付着量を、２５〜６３０ｇ／ｍ2の範囲内とする、［１１］又は［１２］に記載の金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、金属と炭素繊維強化樹脂材料との間の接着性及び伝熱性を維持しつつ、金属と炭素繊維強化樹脂材料との界面で生じうる電蝕を防止することが可能となる。また、金属と炭素繊維強化樹脂材料との間の接着性が向上することで、金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の曲げ強度についても向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の構造の一例を模式的に示した説明図である。
【図１Ｂ】同実施形態に係る金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の構造の一例を模式的に示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体について説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係る金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体について説明するための説明図である。
【図４】厚みの測定方法について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体の製造方法の流れの一例を示した流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
（金属−繊維強化樹脂材料複合体について）
まず、図１Ａ〜図４を参照しながら、本実施形態に係る金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体（以下、「金属−ＣＦＲＰ複合体」と略記する。）について、詳細に説明する。
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体の構造の一例を模式的に示した説明図であり、図２及び図３は、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体について説明するための説明図である。図４は、厚みの測定方法について説明するための説明図である。
【００１６】
本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、図１Ａに模式的に示したように、金属部材１０と、金属部材１０の表面上に位置する樹脂層２０と、樹脂層２０の表面上に位置する、本実施形態に係る炭素繊維強化樹脂材料の一例としてのＣＦＲＰ層３０と、を備える。したがって、金属−ＣＦＲＰ複合体１は、金属部材１０と、樹脂層２０と、ＣＦＲＰ層３０とが複合化されている。ここで、「複合化」とは、金属部材１０と、樹脂層２０と、ＣＦＲＰ層３０とが、互いに接合され（貼り合わされ）、一体化していることを意味する。また、「一体化」とは、金属部材１０、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０が、加工や変形の際、一体として動くことを意味する。代替的に、金属−ＣＦＲＰ複合体１は、金属部材１０と、樹脂層２０と、ＣＦＲＰ層３０とのみからなっていてもよい。
【００１７】
本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１において、樹脂層２０は、所定の樹脂組成物２０１と、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラー２０２と、を主に含有し、樹脂層２０における無機フィラー２０２の含有量は、樹脂層２０の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内となっている。また、ＣＦＲＰ層３０は、所定のマトリックス樹脂３０１と、かかるマトリックス樹脂３０１中に含有される炭素強化繊維３０２とを有している。
【００１８】
ここで、強化繊維とは、自身とは異なる材料（例えば、樹脂材料）と複合化することで、自身とは異なる材料の機械的特性を向上させる材料である。また、炭素強化繊維とは、９０質量％以上の炭素成分から構成される強化繊維である。また、炭素繊維強化樹脂材料とは、炭素強化繊維と、マトリックス樹脂との複合材料である。
【００１９】
また、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、図１Ａに模式的に示した例に限定されるものではなく、例えば図１Ｂに模式的に示したように、ＣＦＲＰ層３０の両方の表面上に樹脂層２０が位置し、それぞれの樹脂層２０のＣＦＲＰ層３０側とは逆側の面上に金属部材１０が位置するような、いわゆるサンドイッチ構造を有していてもよい。
【００２０】
本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１では、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間に、上記のような樹脂層２０が存在して接着層として機能することで、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０中の炭素強化繊維３０２との直接接触、及び、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との界面に水などの導電物質が浸入することを防止する。それにより、金属部材１０と炭素強化繊維３０２との直接接触による電蝕を効果的に抑制することが可能となる。また、かかる樹脂層２０中に上記のような熱伝導率を有する無機フィラー２０２が上記のような含有量で存在することで、金属とＣＦＲＰ間の伝熱性、すなわち、厚み方向（図１Ａ及びＢにおける鉛直方向）の伝熱性を向上させることが可能となる。
【００２１】
本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、以下で説明するように、樹脂層２０となる処理液が塗布された金属部材１０と、ＣＦＲＰ層３０となるＣＦＲＰプリプレグと、を熱圧着することで製造される。この際に、樹脂層２０中に上記のような含有量で無機フィラー２０２が存在し、かつ、以下で詳述するような２段階の加熱加圧工程を経ることで、熱圧着後に、ＣＦＲＰ層３０中に存在する炭素強化繊維３０２と、樹脂層２０中に存在する無機フィラー２０２とが、図２に模式的に示したように、部分的に接触するようになる。これは、第１の加熱加圧工程において所定の温度、圧力及び時間で加熱加圧することで、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０の樹脂の粘度が低下し、樹脂層２０中の無機フィラー２０２とＣＦＲＰ層３０の炭素強化繊維３０２とが接触することで起こる。そして、この状態において所定の温度、圧力及び時間で第２の加熱加圧工程を行うことで、無機フィラー２０２と炭素強化繊維３０２とが接触した状態でＣＦＲＰ中の樹脂層の硬化を進めるため、伝熱性と強度を兼ね備えた複合体を得ることができる。樹脂層２０中に存在する無機フィラー２０２は、上記のような熱伝導率を有していることから、熱の良導体であり、また、ＣＦＲＰ層３０中の炭素強化繊維３０２についても、熱の良導体である。そのため、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１では、金属部材１０と、ＣＦＲＰ層３０との間に樹脂層２０が存在していても、金属部材１０側から伝導された熱を、ＣＦＲＰ層３０へと、また、その熱をＣＦＲＰ層３０側から金属部材１０へと効率良く伝導させることができる。
【００２２】
その結果、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の全体としての熱伝導率は、優れた値を示すようになり、金属−ＣＦＲＰ複合体１の全体が、熱の良導体となる。これにより、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１では、図３に模式的に示したように、金属部材１０側から伝導された熱は、樹脂層２０を経てＣＦＲＰ層３０へと伝導され、ＣＦＲＰ層３０を伝熱経路として伝導されて、所望の位置の金属部材１０から取り出すことができる。このため、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、各種の伝熱部材（例えば電池ケース周辺部材等）を製造するために好適に用いることができる。
【００２３】
以下、金属−ＣＦＲＰ複合体１の各構成要素及びその他の構成について詳述する。
【００２４】
＜金属部材１０について＞
金属部材１０の材質、形状などは、特に限定されるものではないが、形状は板状であることが好ましい。金属部材１０の材質としては、例えば、鉄鋼、チタン、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金などが挙げられる。ここで、合金の例としては、例えば、鉄系合金（ステンレス鋼含む）、Ｔｉ系合金、Ａｌ系合金、Ｍｇ系合金などが挙げられる。金属部材１０の材質は、鉄鋼材料（鋼材）、鉄系合金、チタン及びアルミニウムであることが好ましく、他の金属種に比べて弾性率が高い鉄鋼材料であることがより好ましい。なお、金属部材１０として鉄鋼材料を用いた場合、鉄鋼材料は比較的腐食しやすいため、本実施形態に係る樹脂層２０を設けることで電蝕を抑制することが極めて有利となる。そのような鉄鋼材料としては、例えば、自動車に用いられる薄板状の鋼板として日本工業規格（ＪＩＳ）等で規格された一般用、絞り用あるいは超深絞り用の冷間圧延鋼板、自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板、一般用や加工用の熱間圧延鋼板、自動車構造用熱間圧延鋼板、自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板をはじめとする鉄鋼材料があり、一般構造用や機械構造用として使用される炭素鋼、合金鋼、高張力鋼等も板状に限らない鉄鋼材料として挙げることができる。なお、金属部材１０が板状である場合、これらは成形されていてもよい。
【００２５】
鉄鋼材料には、任意の表面処理が施されていてもよい。ここで、表面処理とは、例えば、亜鉛めっき及びアルミニウムめっきなどの各種めっき処理、クロメート処理及びノンクロメート処理などの化成処理、並びに、サンドブラストのような物理的もしくはケミカルエッチングのような化学的な表面粗化処理が挙げられるが、これらに限られるものではない。また、めっきの合金化や複数種の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、少なくとも防錆性の付与を目的とした処理が行われていることが好ましい。
【００２６】
特に、鉄鋼材料の中でもめっき処理が施されためっき鋼材は、耐食性に優れていることから好ましい。金属部材１０として特に好ましいめっき鋼材としては、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛合金めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板、亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板、Ｎｉめっき鋼板、Ａｌめっき鋼板等を挙げることができる。
【００２７】
ここで、樹脂層２０との接着性を向上させるために、金属部材１０の表面は、プライマーにより処理されていることが好ましい。この処理で用いるプライマーとしては、例えば、シランカップリング剤やトリアジンチオール誘導体が好ましい。シランカップリング剤としては、エポキシ系シランカップリング剤やアミノ系シランカップリング剤、イミダゾールシラン化合物が例示される。トリアジンチオール誘導体としては、６−ジアリルアミノ−２，４−ジチオール−１，３，５−トリアジン、６−メトキシ−２，４−ジチオール−１，３，５−トリアジンモノナトリウム、６−プロピル−２，４−ジチオールアミノ−１，３，５−トリアジンモノナトリウム及び２，４，６−トリチオール−１，３，５−トリアジンなどが例示される。
【００２８】
以上、本実施形態に係る金属部材１０について、詳細に説明した。
【００２９】
＜樹脂層２０について＞
本実施形態に係る樹脂層２０は、金属部材１０と、ＣＦＲＰ層３０とを良好な状態で接着させるための接着層として機能する。かかる樹脂層２０は、所定の樹脂組成物２０１と、先だって言及したような熱伝導率を有する無機フィラー２０２と、を含有する。代替的に、樹脂層２０は、所定の樹脂組成物２０１と、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラー２０２とのみからなっていてもよい。
【００３０】
本実施形態に係る樹脂層２０の厚みは、特に限定されないが、例えば、２０〜３００μｍであってもよい。樹脂層２０の厚みを２０〜３００μｍの範囲とすることで、電蝕を防止しつつ、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０とを良好な状態で接着することができ、加工性（曲げ強度）を十分に確保することが可能となる。樹脂層２０の厚みは、例えば、３０μｍ以上、４０μｍ以上、５０μｍ以上、又は６０μｍ以上であってもよく、また、２５０μｍ以下、２００μｍ以下、又は１５０μｍ以下であってもよい。したがって、樹脂層２０の厚み３０〜２００μｍが好ましく、５０〜１５０μｍがより好ましい。樹脂層２０の厚みは、以下で詳細に説明するように、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−１−７、５．４項の光学的方法に準拠して測定することができる。
【００３１】
［樹脂組成物２０１について］
樹脂層２０を構成する樹脂組成物２０１は、特に限定されるものではなく、公知の各種の熱硬化性樹脂を主成分とする組成物であってもよいし、公知の各種の熱可塑性樹脂を主成分とする組成物であってもよい。ここで、樹脂層２０とＣＦＲＰ層３０との密着性を担保するという観点からは、樹脂層２０と、ＣＦＲＰ層３０中のマトリックス樹脂３０１とは、同種もしくは同一の樹脂や、ポリマー中に含まれる極性基の比率などが近似した樹脂種であることが好ましい。また、樹脂層２０を構成する樹脂組成物２０１は、結晶性の樹脂であってもよいし、非晶性の樹脂であってもよい。
【００３２】
ここで、「同一の樹脂」とは、同じ成分によって構成され、組成比率まで同じであることを意味し、「同種の樹脂」とは、主成分が同じであれば、組成比率は異なっていてもよいことを意味する。「同種の樹脂」の中には、「同一の樹脂」が含まれる。また、「主成分」とは、全樹脂成分１００質量部のうち、５０質量部以上含まれる成分を意味する。なお、「樹脂成分」には、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が含まれるが、架橋剤などの非樹脂成分は含まれない。
【００３３】
また、結晶性の樹脂とは、示差走査熱量計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：ＤＳＣ）又は、示唆熱分析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＤＴＡ）を用いて融点測定を行ったときに、融点Ｔｍが観測される樹脂である。非晶性の樹脂とは、示差走査熱量計、又は、示唆熱分析を用いて融点測定を行ったときに、結晶化に伴う発熱ピークが観測されず、ガラス転移温度Ｔｇのみが観測される樹脂である。
【００３４】
融点とガラス転移温度はＪＩＳ‐Ｋ７１２１をもとに、ＤＳＣにより求めた値を使用する。すなわち融点の測定においては試験片約５ｍｇを装置にセットし、加熱速度１０℃／ｍｉｎで融解ピーク終了時より約３０℃高い温度まで加熱し、ＤＳＣ曲線を得、その融解ピークの頂点の温度を融点Ｔｍとする。また、ガラス転移温度は同様に試験片約１０ｍｇを装置にセットし、加熱速度２０℃／ｍｉｎで転移終了時よりも約３０℃高い温度まで加熱し、ＤＳＣ曲線を得、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線とガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる点の温度をガラス転移温度Ｔｇとする。
【００３５】
樹脂層２０を構成する樹脂組成物２０１と、ＣＦＲＰ層３０中のマトリックス樹脂３０１と、を同種の樹脂とすることで、融点Ｔｍ又はガラス転移温度Ｔｇを比較的近くすることができ、熱圧着に際して、両樹脂が溶融又は軟化し、ＣＦＲＰ層３０中に存在する炭素強化繊維３０２が樹脂層２０中に侵入しやすくなる。その結果、無機フィラー２０２と炭素強化繊維３０２とのより良好な接触状態が得られやすくなる。
【００３６】
樹脂層２０を構成する樹脂組成物２０１は、上記のように、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂のいずれも使用することができるが、本実施形態にかかる金属―ＣＦＲＰ複合体１の機械的な強度及び耐熱性の観点から、熱硬化性樹脂を主成分とするものであることが好ましい。樹脂層２０に用いることができる熱硬化性樹脂の種類は、特に制限されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、及び、ウレタン樹脂から選ばれる１種以上を使用することができる。例えば、樹脂層２０を構成する樹脂組成物２０１は、全樹脂成分１００質量部のうち、５０質量部以上、６０質量部以上、７０質量部以上、８０質量部以上、９０質量部以上、又は１００質量部の上記の熱硬化性樹脂を含んでもよい。
【００３７】
また、樹脂層２０に用いることができる熱可塑性樹脂についても、特に制限されるものではないが、例えば、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン及びその酸変性物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル及びその変性物、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、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、ポリプロピレン、並びにナイロン等から選ばれる１種以上を使用できる。熱可塑性樹脂の中でも加工性と強度の両立の観点からフェノキシ樹脂を使用することが特に好ましい。例えば、樹脂層２０を構成する樹脂組成物２０１は、全樹脂成分１００質量部のうち、５０質量部以上、６０質量部以上、７０質量部以上、８０質量部以上、９０質量部以上、又は１００質量部の上述の熱可塑性樹脂（例えばフェノキシ樹脂）を含んでもよい。
【００３８】
［無機フィラー２０２について］
本実施形態に係る樹脂層２０中に存在する無機フィラー２０２は、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有している。無機フィラー２０２の熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である場合には、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間の良好な熱伝導性を担保することができる。また、無機フィラー２０２は、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上又は１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよい。一方、無機フィラーの熱伝導率の上限については、特に規定するものではないが、現在のところ、熱伝導率が２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超え、かつ、好適に用いることが可能な無機フィラーを見出すことができず、２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）が実質的な上限値となる。したがって、無機フィラー２０２の熱伝導率は、好ましくは、３０〜２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であり、より好ましくは、１２０〜２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内である。また、無機フィラー２０２は、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間の絶縁、したがって電蝕の抑制にも寄与する。したがって、無機フィラー２０２は、高い絶縁性、すなわち高い電気抵抗率を有することが好ましい。例えば、無機フィラー２０２の２０℃における電気抵抗率は、１．０×１０14Ωｃｍ以上であると好ましい。
【００３９】
本実施形態に係る無機フィラー２０２は、上記のような熱伝導率を有しているものであれば、特に限定されるものではなく、公知の各種の無機フィラーを用いることが可能である。このような無機フィラー２０２としては、例えば、ＡｌＮ（熱伝導率：１２０〜２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ））、Ｓｉ3Ｎ4（熱伝導率：３０〜８０Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ＳｉＣ（熱伝導率：２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ））、Ａｌ2Ｏ3（熱伝導率：２０Ｗ／（ｍ・Ｋ））等を挙げることができる。これらの無機フィラー２０２は高い熱伝導率及び電気抵抗率を有するため、伝熱性及び絶縁性を両立する上で好適な材料である。本実施形態に係る無機フィラー２０２として、上記の無機フィラーのうちある一つの種類の無機フィラーを単独で用いてもよいし、複数種類の無機フィラーを組み合わせて用いてもよい。
【００４０】
なお、無機フィラー２０２の熱伝導率は、周期加熱−サーモリフレクタンス法を用いた熱物性顕微鏡等により測定が可能である。すなわち、試料表面を鏡面研摩後、Ｍｏ薄膜（厚さ１００ｎｍ）を被覆し、加熱レーザ（ビーム形状は楕円形であり、長径７μｍ×短径５μｍ等）により周期加熱する。同一表面に対し、プローブレーザ（ビーム形状は円形であり、直径３μｍ）を照射し、試料表面の温度変化をこれらレーザの反射光の強度変化として検出する。試料表面の温度変化と加熱光との位相の差から、微小領域の熱浸透率ｂが得られ、得られた熱浸透率ｂと、以下の式（１）により、熱伝導率ｋを算出できる。ここで、以下の式（１）において、ｂは、熱浸透率［Ｊ／ｍ2・ｓ0.5・Ｋ］であり、ｋは、熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、ρは、密度[ｋｇ／ｍ3]であり、Ｃは、比熱［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］である。
ｂ2＝ｋ×ρ×Ｃ  ・・・式（１）
【００４１】
なお、図１Ａ等では、無機フィラー２０２の断面形状を便宜的に円形状で表しているが、本実施形態に係る樹脂層２０中に存在する無機フィラー２０２の形状は、球形状に限定されるものではなく、任意の形状を有していてもよい。また、本実施形態に係る無機フィラー２０２として、異なる形状を有する同一の無機フィラー、又は、異なる形状を有する異種の無機フィラーを組み合わせて用いてもよい。無機フィラー２０２の形状は、利用する物質が元来有している形状をそのまま利用したものであってもよいし、例えば無機フィラーを各種のミル等を用いて意図的に加工するなどして、所望の形状にしてもよい。
【００４２】
本実施形態に係る樹脂層２０において、上記のような無機フィラー２０２の含有量は、樹脂層２０の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内である。無機フィラー２０２の含有量が１０体積％以上である場合には、ＣＦＲＰ層３０内の炭素強化繊維３０２と無機フィラー２０２との接触面を十分に確保でき、樹脂層２０を介した金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間の良好な熱伝導性を担保することができる。一方、無機フィラー２０２の含有量が４５体積％以下である場合には、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間の密着性（換言すれば、樹脂層２０の接着性）を十分に確保できるため、曲げなどの変形が加えられた際にＣＦＲＰ層３０と金属部材１０との間での剥離を抑制でき、曲げ強度の低下を抑制できるため好ましい。本実施形態において、無機フィラー２０２の含有量は、例えば、１２体積％以上、１５体積％以上、１８体積％以上、又は２０体積％以上であってもよく、また、４０体積％以下、３８体積％以下、３５体積％以下、又は３３体積％以下であってもよい。したがって、無機フィラー２０２の含有量は、好ましくは、１５〜３５体積％の範囲内であり、より好ましくは、２０〜３３体積％の範囲内である。
【００４３】
ここで、樹脂層２０中の無機フィラー２０２の含有量は、樹脂層２０を形成するために用いる処理液中において、全固形分に対する無機フィラーの体積含有量とほぼ同じ値となるが、無機フィラー２０２の含有量を事後的に測定する場合には、以下のようにして測定すればよい。すなわち、ＴＧ−ＤＴＡ測定において、樹脂層２０を、樹脂組成物２０１の質量減少量が１００質量％となる温度以上（すなわち、樹脂組成物２０１の熱分解温度以上）で分解し、残存した無機フィラー２０２の質量を測定することにより、配合量を求めることができる。
【００４４】
本実施形態に係る樹脂層２０において、無機フィラー２０２の平均粒径（ｄ５０）は、１〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。ここで、平均粒径（ｄ５０）は、レーザー回折・散乱式の粒子径分布測定装置を用いて測定することができる。例えば、着目する無機フィラー２０２を水などの分散溶媒と共に超音波処理し、分散させる。レーザー回折・散乱式の粒子径分布測定装置に、分散した溶液を設置して、測定を実施する。この際、着目する無機フィラー２０２の屈折率を粒子径分布測定装置に入力することで、粒子径分布を算出できる。得られた粒子径分布から、メジアン径（ｄ５０）を算出することができる。本明細書において、平均粒径（ｄ５０）とは、粒子径分布から算出される体積を基準としたメジアン径（ｄ５０）を指す。
【００４５】
無機フィラー２０２の平均粒径が、１〜１００μｍの範囲内となることで、より確実に、無機フィラー２０２と炭素強化繊維３０２との接触を実現することが可能となり、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の全体としての熱伝導率を更に向上させることが可能となる。具体的には、無機フィラー２０２の平均粒径が１μｍ以上である場合、無機フィラー２０２同士の接触点を十分確保でき、良好な伝熱性を得ることができる。また、無機フィラー２０２の平均粒径が１００μｍ以下である場合、かかる無機フィラー２０２が嵩高くならず、樹脂層２０を形成する際に用いる処理液の粘度を低下させずに、金属部材１０上、又は、ＣＦＲＰ層３０となるＣＦＲＰプリプレグ上に均一に塗布することが可能となり、良好な伝熱性を得ることができる。本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１において、無機フィラー２０２の平均粒径は、例えば、２μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上、又は１０μｍ以上であってもよく、また、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下又は５０μｍ以下であってもよい。したがって、無機フィラー２０２の平均粒径は、より好ましくは、５〜５０μｍの範囲内である。
【００４６】
ここで、本実施形態に係る無機フィラー２０２は、上記の平均粒径の範囲内で、粒径にある程度の分布を有しているものであってもよい。
【００４７】
また、本実施形態に係る樹脂層２０において、異なる平均粒径を有する同種又は異種の無機フィラー２０２を組み合わせて使用してもよい。平均粒径の異なる無機フィラー２０２を組み合わせて使用することで、樹脂層２０中において、より密な状態で無機フィラー２０２をパッキングすることが可能となり、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の全体としての熱伝導率を更に向上させることが可能となる。
【００４８】
更に、本実施形態に係る樹脂層２０において、粒径の異なる無機フィラー２０２の厚み方向の分布を制御して、金属部材１０側に存在している無機フィラー２０２の平均粒径と、ＣＦＲＰ層３０側に存在している無機フィラー２０２の平均粒径と、を異なるようにしてもよい。
【００４９】
本実施形態に係る樹脂層２０は、樹脂層２０中の無機フィラー２０２とＣＦＲＰ層３０中の炭素強化繊維３０２とが部分的に接触することで良好な伝熱性を確保しており、したがって、樹脂層２０中のＣＦＲＰ層３０との界面付近に無機フィラー２０２が多く存在しているとよい。例えば、無機フィラー２０２の平均粒径をＸμｍとした場合、樹脂層２０とＣＦＲＰ層３０との界面から樹脂層２０の方向に幅Ｘμｍの領域に存在する無機フィラー２０２の個数密度が、３００個／ｍｍ2以上であることが好ましい。なお、Ｘμｍは上記のように典型的に１〜１００μｍの範囲である。かかる個数密度が３００個／ｍｍ2以上である場合には、樹脂層２０中の無機フィラー２０２とＣＦＲＰ層３０中の炭素強化繊維３０２との接触面を十分に多くでき、良好な伝熱性を得ることが可能となる。例えば、かかる個数密度は、３２０個／ｍｍ2以上、３５０個／ｍｍ2以上、３７０個／ｍｍ2以上又は４００個／ｍｍ2以上であってもよい。また、かかる個数密度の上限は、特に限定されないが、７００個／ｍｍ2以下、６５０個／ｍｍ2以下又は６００個／ｍｍ2以下であってもよい。
【００５０】
樹脂層２０とＣＦＲＰ層３０との界面から樹脂層２０の方向に幅Ｘμｍの領域に存在する無機フィラー２０２の個数密度の測定は、例えば、以下のように行うことができる。まず、本発明に係るＣＦＲＰ−複合体１を常温硬化樹脂に埋め込み、切断機にて観察すべき箇所において、厚さ方向と平行となるように試料を切断して断面を出す。次いで、その断面を光学顕微鏡により観察して、樹脂層２０とＣＦＲＰ層３０との界面を決定する。かかる界面は、必ずしも直線でなくてもよい。次いで、使用した無機フィラー２０２の平均粒径Ｘμｍに基づき、上記界面から樹脂層２０の方向に幅Ｘμｍの領域を決定し、当該領域で無機フィラー２０２の個数を数え、無機フィラー２０２の個数密度（個／ｍｍ2）を算出する。なお、無機フィラー２０２の一部分のみが当該領域に存在する場合も、当該領域に存在するものとして個数に計上する。
【００５１】
上述したように、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する無機フィラー２０２を、樹脂層２０の全体積に対して１０〜４５体積％の含有量で含み、かつ、樹脂層２０とＣＦＲＰ層３０との界面から樹脂層２０の方向に無機フィラー２０２の平均粒径に等しい幅の領域に存在する無機フィラー２０２の個数密度が、３００個／ｍｍ2以上である樹脂層２０の存在により、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０中の炭素強化繊維３０２との直接接触を防止して良好な絶縁性を達成するだけでなく、ＣＦＲＰ層３０中の炭素強化繊維３０２と樹脂層２０中の無機フィラー２０２とを接触させて良好な伝熱性も確保することが可能となる。
【００５２】
以上、本実施形態に係る樹脂層２０について、詳細に説明した。
【００５３】
＜ＣＦＲＰ層３０について＞
本実施形態に係るＣＦＲＰ層３０は、マトリックス樹脂３０１と、かかるマトリックス樹脂３０１中に含有され、複合化された炭素強化繊維３０２と、を有している。代替的に、ＣＦＲＰ層３０は、マトリックス樹脂３０１と、かかるマトリックス樹脂３０１中に含有され、複合化された炭素強化繊維３０２とのみを有してもよい。
【００５４】
［マトリックス樹脂３０１について］
本実施形態に係るＣＦＲＰ層３０において、マトリックス樹脂３０１は、樹脂組成物（もしくは架橋性樹脂組成物）の固化物又は硬化物であることができる。ここで、単に「固化物」というときは、樹脂成分自体が固化したものを意味し、「硬化物」というときは、樹脂成分に対して各種の硬化剤を含有させて硬化させたものを意味する。なお、硬化物に含有されうる硬化剤には、後述するような架橋剤も含まれ、上記の「硬化物」は、架橋形成された架橋硬化物を含むものとする。
【００５５】
◇樹脂組成物
マトリックス樹脂３０１を構成する樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂のいずれも使用することができる。以下、マトリックス樹脂３０１を構成する樹脂組成物が熱可塑性樹脂を主成分とする場合、及び、熱硬化性樹脂を主成分とする場合のそれぞれについて、詳細に説明する。
【００５６】
マトリックス樹脂３０１を構成する樹脂組成物が、熱可塑性樹脂（特に、所定の耐熱性及び強度を発現することが可能な、耐熱性の熱可塑性樹脂）を主成分とする場合について、まず、説明する。
マトリックス樹脂３０１に用いることができる熱可塑性樹脂の種類は、特に制限されないが、例えば、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン及びその酸変性物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル及びその変性物、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、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、ポリプロピレン、並びにナイロン等から選ばれる１種以上を使用できる。なお、「熱可塑性樹脂」には、後述する第２の硬化状態である架橋硬化物となり得る樹脂も含まれる。また、マトリックス樹脂３０１に用いることができる熱硬化性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、及び、ウレタン樹脂から選ばれる１種以上を使用することができる。
【００５７】
ここで、マトリックス樹脂３０１が熱可塑性樹脂を含有した場合、ＣＦＲＰのマトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を用いたときの問題点、すなわち、ＣＦＲＰ層３０が脆性を有すること、タクトタイムが長いこと、曲げ加工ができないことなどの問題点を解消することができる。ただし、通常、熱可塑性樹脂は、溶融したときの粘度が高く、熱硬化前のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂のように低粘度の状態で炭素強化繊維３０２に含浸させることが比較的難しいことから、熱硬化性樹脂に比べ炭素強化繊維３０２に対する含浸性に劣る。そのため、熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂３０１として用いた場合のように、ＣＦＲＰ層３０中の強化繊維密度（ＶＦ：Ｖｏｌｕｍｅ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ）を上げることが難しい。例えば、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂３０１として用いた場合には、ＶＦを６０体積％程度とすることが容易であるが、ポリプロピレンやナイロン等の熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂３０１として用いた場合には、ＶＦを５０体積％超とするのが難しくなる場合がある。また、ポリプロピレンやナイロン等の熱可塑性樹脂を用いると、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いたときほど、ＣＦＲＰ層３０が高い耐熱性を有することができない。
【００５８】
このような熱可塑性樹脂を用いたときの問題を解消するには、マトリックス樹脂３０１として、フェノキシ樹脂を使用することが好ましい。フェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂と分子構造が酷似しているため、エポキシ樹脂と同程度の耐熱性を有し、また、樹脂層２０との接着性が良好となる。さらに、フェノキシ樹脂に、エポキシ樹脂のような硬化成分を添加して共重合させることで、いわゆる部分硬化型樹脂とすることができる。このような部分硬化型樹脂をマトリックス樹脂３０１として使用することにより、炭素強化繊維３０２への含浸性に優れるマトリックス樹脂とすることができる。更には、この部分硬化型樹脂中の硬化成分を熱硬化させることで、通常の熱可塑性樹脂のようにＣＦＲＰ層３０中のマトリックス樹脂３０１が高温に曝された際に溶融又は軟化することを抑制でき、フェノキシ樹脂の耐熱性を更に向上させることができる。フェノキシ樹脂への硬化成分の添加量は、炭素強化繊維３０２への含浸性と、ＣＦＲＰ層３０の脆性、タクトタイム及び加工性等とを考慮し、適宜決めればよい。このように、フェノキシ樹脂をマトリックス樹脂３０１として使用することで、自由度の高い硬化成分の添加と制御を行うことが可能となる。
【００５９】
なお、例えば、炭素強化繊維３０２の表面には、エポキシ樹脂と馴染みのよいサイジング剤が施されていることが多い。フェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂の構造と酷似していることから、マトリックス樹脂３０１としてフェノキシ樹脂を使用することにより、エポキシ樹脂用のサイジング剤をそのまま使用することができる。そのため、コスト競争力を高めることができる。
【００６０】
また、熱可塑性樹脂の中でもフェノキシ樹脂は、良成形性を備え、炭素強化繊維３０２や樹脂層２０との接着性に優れる他、酸無水物やイソシアネート化合物、カプロラクタム等を架橋剤として使用することで、成形後に高耐熱性の熱硬化性樹脂と同様の性質を持たせることもできる。よって、本実施形態では、マトリックス樹脂３０１の樹脂成分として、樹脂成分１００質量部に対してフェノキシ樹脂を５０質量部以上含む樹脂組成物の固化物又は硬化物を用いることが好ましい。このような樹脂組成物を使用することによって、樹脂層２０を強固に接合することが可能になる。樹脂組成物は、樹脂成分１００質量部のうちフェノキシ樹脂を５５質量部以上含むことがより好ましく、例えば、６０質量部以上、７０質量部以上、８０質量部以上、９０質量部以上、又は９５質量部以上含んでもよい。代替的に、樹脂組成物はフェノキシ樹脂のみを含んでもよい。接着樹脂組成物の形態は、例えば、粉体、ワニスなどの液体、フィルムなどの固体とすることができる。
【００６１】
なお、フェノキシ樹脂の含有量は、以下のように、赤外分光法（ＩＲ：ＩｎｆｒａＲｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて測定可能であり、赤外分光法で対象とする樹脂組成物からフェノキシ樹脂の含有割合を分析する場合、透過法やＡＴＲ反射法など、赤外分光分析の一般的な方法を使うことで、測定することができる。
【００６２】
鋭利な刃物等でＣＦＲＰ層３０を削り出し、可能な限り繊維及び粒状体をピンセットなどで除去して、ＣＦＲＰ層３０から分析対象となる樹脂組成物をサンプリングする。透過法の場合は、ＫＢｒ粉末と分析対象となる樹脂組成物の粉末とを乳鉢などで均一に混合しながら潰すことで薄膜を作製して、試料とする。ＡＴＲ反射法の場合は、透過法同様に粉末を乳鉢で均一に混合しながら潰すことで錠剤を作製して、試料を作製しても良いし、単結晶ＫＢｒ錠剤（例えば直径２ｍｍ×厚み１．８ｍｍ）の表面にヤスリなどで傷をつけ、分析対象となる樹脂組成物の粉末をまぶして付着させて試料としても良い。いずれの方法においても、分析対象となる樹脂と混合する前のＫＢｒ単体におけるバックグラウンドを測定しておくことが重要である。ＩＲ測定装置は、市販されている一般的なものを用いることができるが、精度としては、吸収（Ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）は１％単位で、波数（Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ）は１ｃｍ-1単位で区別が出来る分析精度をもつ装置が好ましく、例えば、日本分光株式会社製のＦＴ／ＩＲ−６３００などが挙げられる。
【００６３】
フェノキシ樹脂の含有量を調査する場合、フェノキシ樹脂の吸収ピークは、例えば１４５０〜１４８０ｃｍ-1、１５００ｃｍ-1近傍、１６００ｃｍ-1近傍などに存在する。そのため、予め作成しておいた、上記吸収ピークの強度とフェノキシ樹脂の含有量との関係を示した検量線と、測定された吸収ピークの強度と、に基づいて、フェノキシ樹脂の含有量を計算することが可能である。
【００６４】
ここで、「フェノキシ樹脂」とは、２価フェノール化合物とエピハロヒドリンとの縮合反応、又は２価フェノール化合物と２官能エポキシ樹脂との重付加反応から得られる線形の高分子であり、非晶質の熱可塑性樹脂である。フェノキシ樹脂は、溶液中又は無溶媒下で従来公知の方法で得ることができ、粉体、ワニス及びフィルムのいずれの形態でも使用することができる。フェノキシ樹脂の平均分子量は、質量平均分子量（Ｍｗ）として、例えば、１０，０００以上２００，０００以下の範囲内であるが、好ましくは２０，０００以上１００，０００以下の範囲内であり、より好ましくは３０，０００以上８０，０００以下の範囲内である。フェノキシ樹脂のＭｗを１０，０００以上の範囲内とすることで、成形体の強度を高めることができ、この効果は、Ｍｗを２０，０００以上、更には３０，０００以上とすることで、更に高まる。一方、フェノキシ樹脂のＭｗを２００，０００以下とすることで、作業性や加工性に優れるものとすることができ、この効果は、Ｍｗを１００，０００以下、更には８０，０００以下とすることで、更に高まる。なお、本明細書におけるＭｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値とする。
【００６５】
本実施形態で用いるフェノキシ樹脂の水酸基当量（ｇ／ｅｑ）は、例えば、５０以上１０００以下の範囲内であるが、好ましくは５０以上７５０以下の範囲内であり、より好ましくは５０以上５００以下の範囲内である。フェノキシ樹脂の水酸基当量を５０以上とすることで、水酸基が減ることで吸水率が下がるため、硬化物の機械物性を向上させることができる。一方、フェノキシ樹脂の水酸基当量を１，０００以下とすることで、水酸基が少なくなるのを抑制できるので、被着体との親和性を向上させ、金属−ＣＦＲＰ複合体１の機械物性を向上させることができる。この効果は、水酸基当量を７５０以下、更には５００以下とすることで、更に高まる。
【００６６】
また、フェノキシ樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、例えば、６５℃以上１５０℃以下の範囲内のものが適するが、好ましくは７０℃以上１５０℃以下の範囲内である。Ｔｇが６５℃以上であると、成形性を確保しつつ、樹脂の流動性が大きくなりすぎることを抑制できるため、ＣＦＲＰ層３０の厚みＴCを十分に確保できる。一方、Ｔｇが１５０℃以下であると、溶融粘度が低くなるため、強化繊維基材にボイドなどの欠陥なく含浸させることが容易となり、より低温の接合プロセスとすることができる。なお、本明細書における樹脂のＴｇは、示差走査熱量測定装置を用い、１０℃／分の昇温条件で、２０〜２８０℃の範囲内の温度で測定し、セカンドスキャンのピーク値より計算された数値である。
【００６７】
フェノキシ樹脂としては、上記の物性を満足するものであれば特に限定されないが、好ましいものとして、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製フェノトートＹＰ−５０、フェノトートＹＰ−５０Ｓ、フェノトートＹＰ−５５Ｕとして入手可能）、ビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製フェノトートＦＸ−３１６として入手可能）、ビスフェノールＡとビスフェノールＦの共重合型フェノキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製ＹＰ−７０として入手可能）、上記に挙げたフェノキシ樹脂以外の臭素化フェノキシ樹脂やリン含有フェノキシ樹脂、スルホン基含有フェノキシ樹脂などの特殊フェノキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製フェノトートＹＰＢ−４３Ｃ、フェノトートＦＸ２９３、ＹＰＳ−００７等として入手可能）などを挙げることができる。これらの樹脂は、１種を単独で、又は２種以上を混合して使用できる。
【００６８】
マトリックス樹脂３０１の樹脂成分として用いる熱可塑性樹脂は、１６０〜２５０℃の範囲内の温度域のいずれかで、溶融粘度が３，０００Ｐａ・ｓ以下になるものが好ましく、９０Ｐａ・ｓ以上２，９００Ｐａ・ｓ以下の範囲内の溶融粘度となるものがより好ましく、１００Ｐａ・ｓ以上２，８００Ｐａ・ｓ以下の範囲内の溶融粘度となるものが更に好ましい。１６０〜２５０℃の範囲内の温度域における溶融粘度が３，０００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、溶融時の流動性が良くなり、ＣＦＲＰ層３０にボイド等の欠陥が生じにくくなる。一方、溶融粘度が９０Ｐａ・ｓ以下である場合には、樹脂組成物としての分子量が小さ過ぎ、分子量が小さいと脆化して、金属−ＣＦＲＰ複合体１の機械的強度が低下してしまう。
【００６９】
◇架橋性樹脂組成物
フェノキシ樹脂（以下、「フェノキシ樹脂（Ａ）」ともいう。）を含有する樹脂組成物に、例えば、酸無水物、イソシアネート、カプロラクタムなどを架橋剤として配合することにより、架橋性樹脂組成物（すなわち、樹脂組成物の硬化物）とすることもできる。架橋性樹脂組成物は、フェノキシ樹脂（Ａ）に含まれる２級水酸基を利用して架橋反応させることにより、樹脂組成物の耐熱性が向上するため、より高温環境下で使用される部材への適用に有利となる。フェノキシ樹脂（Ａ）の２級水酸基を利用した架橋形成には、架橋硬化性樹脂（Ｂ）と架橋剤（Ｃ）を配合した架橋性樹脂組成物を用いることが好ましい。架橋硬化性樹脂（Ｂ）としては、例えばエポキシ樹脂等を使用できるが、特に限定するものではない。このような架橋性樹脂組成物を用いることによって、樹脂組成物のＴｇがフェノキシ樹脂（Ａ）単独の場合よりも大きく向上した第２の硬化状態の硬化物（架橋硬化物）が得られる。架橋性樹脂組成物の架橋硬化物のＴｇは、例えば、１６０℃以上であり、１７０℃以上２２０℃以下の範囲内であることが好ましい。
【００７０】
架橋性樹脂組成物において、フェノキシ樹脂（Ａ）に配合する架橋硬化性樹脂（Ｂ）としては、２官能性以上のエポキシ樹脂が好ましい。２官能性以上のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製エポトートＹＤ−０１１、エポトートＹＤ−７０１１、エポトートＹＤ−９００として入手可能）、ビスフェノールＦタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製エポトートＹＤＦ−２００１として入手可能）、ジフェニルエーテルタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製ＹＳＬＶ−８０ＤＥとして入手可能）、テトラメチルビスフェノールＦタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製ＹＳＬＶ−８０ＸＹとして入手可能）、ビスフェノールスルフィドタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製ＹＳＬＶ−１２０ＴＥとして入手可能）、ハイドロキノンタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製エポトートＹＤＣ−１３１２として入手可能）、フェノールノボラックタイプエポキシ樹脂、（例えば、新日鉄住金化学株式会社製エポトートＹＤＰＮ−６３８として入手可能）、オルソクレゾールノボラックタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製エポトートＹＤＣＮ−７０１、エポトートＹＤＣＮ−７０２、エポトートＹＤＣＮ−７０３、エポトートＹＤＣＮ−７０４として入手可能）、アラルキルナフタレンジオールノボラックタイプエポキシ樹脂（例えば、新日鉄住金化学株式会社製ＥＳＮ−３５５として入手可能）、トリフェニルメタンタイプエポキシ樹脂（例えば、日本化薬株式会社製ＥＰＰＮ−５０２Ｈとして入手可能）等が例示されるが、これらに限定されるものではない。また、これらのエポキシ樹脂は、１種類を単独で使用してもよく、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００７１】
また、架橋硬化性樹脂（Ｂ）としては、特に限定する意味ではないが、結晶性エポキシ樹脂が好ましく、融点が７０℃以上１４５℃以下の範囲内で、１５０℃における溶融粘度が２．０Ｐａ・ｓ以下である結晶性エポキシ樹脂がより好ましい。このような溶融特性を示す結晶性エポキシ樹脂を使用することにより、樹脂組成物としての架橋性樹脂組成物の溶融粘度を低下させることができ、ＣＦＲＰ層３０の接着性を向上させることができる。溶融粘度が２．０Ｐａ・ｓを超えると、架橋性樹脂組成物の成形性が低下し、金属−ＣＦＲＰ複合体１の均質性が低下することがある。
【００７２】
架橋硬化性樹脂（Ｂ）として好適な結晶性エポキシ樹脂としては、例えば、新日鉄住金化学株式会社製エポトートＹＳＬＶ−８０ＸＹ、ＹＳＬＶ−７０ＸＹ、ＹＳＬＶ−１２０ＴＥ、ＹＤＣ−１３１２、三菱化学株式会社製ＹＸ−４０００、ＹＸ−４０００Ｈ、ＹＸ−８８００、ＹＬ−６１２１Ｈ、ＹＬ−６６４０等、ＤＩＣ株式会社製ＨＰ−４０３２、ＨＰ−４０３２Ｄ、ＨＰ−４７００等、日本化薬株式会社製ＮＣ−３０００等が挙げられる。
【００７３】
架橋剤（Ｃ）は、フェノキシ樹脂（Ａ）の２級水酸基とエステル結合を形成することにより、フェノキシ樹脂（Ａ）を３次元的に架橋させる。そのため、熱硬化性樹脂の硬化のような強固な架橋とは異なり、加水分解反応により架橋を解くことができるので、金属部材１０及び接着層２０とＣＦＲＰ層２０とを容易に剥離することが可能となる。従って、金属部材１０をリサイクルすることが可能となる。
【００７４】
架橋剤（Ｃ）としては、酸無水物が好ましい。酸無水物は、常温で固体であり、昇華性があまり無いものであれば特に限定されるものではないが、金属−ＣＦＲＰ複合体１への耐熱性付与や反応性の点から、フェノキシ樹脂（Ａ）の水酸基と反応する酸無水物を２つ以上有する芳香族酸無水物が好ましい。特に、ピロメリット酸無水物のように２つの酸無水物基を有する芳香族化合物は、トリメリット酸無水物と水酸基の組み合わせと比べて架橋密度が高くなり、耐熱性が向上するので好適に使用される。芳香族酸二無水物でも、例えば、４，４’―オキシジフタル酸、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、４，４’−（４，４’−イソプロピリデンジフェノキシ）ジフタル酸無水物といったフェノキシ樹脂及びエポキシ樹脂に対して相溶性を有する芳香族酸二無水物は、Ｔｇを向上させる効果が大きくより好ましい。特に、ピロメリット酸無水物のように２つの酸無水物基を有する芳香族酸二無水物は、例えば、酸無水物基を１つしか有しない無水フタル酸に比べて架橋密度が向上し、耐熱性が向上するので好適に使用される。すなわち、芳香族酸二無水物は、酸無水物基を２つ有するために反応性が良好で、短い成形時間で脱型に十分な強度の架橋硬化物が得られるとともに、フェノキシ樹脂（Ａ）中の２級水酸基とのエステル化反応により、４つのカルボキシル基を生成させるため、最終的な架橋密度を高くできる。
【００７５】
フェノキシ樹脂（Ａ）、架橋硬化性樹脂（Ｂ）としてのエポキシ樹脂、及び架橋剤（Ｃ）の反応は、フェノキシ樹脂（Ａ）中の２級水酸基と架橋剤（Ｃ）の酸無水物基とのエステル化反応、更にはこのエステル化反応により生成したカルボキシル基とエポキシ樹脂のエポキシ基との反応によって架橋及び硬化される。フェノキシ樹脂（Ａ）と架橋剤（Ｃ）との反応によってフェノキシ樹脂架橋体を得ることができるが、エポキシ樹脂が共存することで樹脂組成物の溶融粘度を低下させられるため、被着体との含浸性の向上、架橋反応の促進、架橋密度の向上、及び機械強度の向上などの優れた特性を示す。
【００７６】
なお、架橋性樹脂組成物においては、架橋硬化性樹脂（Ｂ）としてのエポキシ樹脂が共存してはいるが、熱可塑性樹脂であるフェノキシ樹脂（Ａ）を主成分としており、その２級水酸基と架橋剤（Ｃ）の酸無水物基とのエステル化反応が優先していると考えられる。すなわち、架橋剤（Ｃ）として使用される酸無水物と、架橋硬化性樹脂（Ｂ）として使用されるエポキシ樹脂との反応は時間がかかる（反応速度が遅い）ため、架橋剤（Ｃ）とフェノキシ樹脂（Ａ）の２級水酸基との反応が先に起こり、次いで、先の反応で残留した架橋剤（Ｃ）や、架橋剤（Ｃ）に由来する残存カルボキシル基とエポキシ樹脂とが反応することで更に架橋密度が高まる。そのため、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物とは異なり、架橋性樹脂組成物によって得られる架橋硬化物は熱可塑性樹脂であり、貯蔵安定性にも優れる。
【００７７】
フェノキシ樹脂（Ａ）の架橋を利用する架橋性樹脂組成物においては、フェノキシ樹脂（Ａ）１００質量部に対して、架橋硬化性樹脂（Ｂ）が５質量部以上８５質量部以下の範囲内となるように含有されることが好ましい。フェノキシ樹脂（Ａ）１００質量部に対する架橋硬化性樹脂（Ｂ）の含有量は、より好ましくは９質量部以上８３質量部以下の範囲内であり、さらに好ましくは１０質量部以上８０質量部以下の範囲内である。架橋硬化性樹脂（Ｂ）の含有量を８５質量部以下とすることにより、架橋硬化性樹脂（Ｂ）の硬化時間を短縮できるため、脱型に必要な強度を短時間で得やすくなる他、絶縁性ＦＲＰ層２０のリサイクル性が向上する。この効果は、架橋硬化性樹脂（Ｂ）の含有量を８３質量部以下、更には８０質量部以下とすることにより、さらに高まる。一方、架橋硬化性樹脂（Ｂ）の含有量を５質量部以上とすることにより、架橋硬化性樹脂（Ｂ）の添加による架橋密度の向上効果を得やすくなり、架橋性樹脂組成物の架橋硬化物が１６０℃以上のＴｇを発現しやすくなり、また、流動性が良好になる。なお、架橋硬化性樹脂（Ｂ）の含有量は、上述したような赤外分光法を用いた方法によって、エポキシ樹脂由来のピークについて同様に測定することで、架橋硬化性樹脂（Ｂ）の含有量を測定できる。
【００７８】
架橋剤（Ｃ）の配合量は、通常、フェノキシ樹脂（Ａ）の２級水酸基１モルに対して酸無水物基０．６モル以上１．３モル以下の範囲内の量であり、好ましくは０．７モル以上１．３モル以下の範囲内の量であり、より好ましくは１．１モル以上１．３モル以下の範囲内である。酸無水物基の量が０．６モル以上であると、架橋密度が高くなるため、機械物性や耐熱性に優れる。この効果は、酸無水物基の量を０．７モル以上、更には１．１モル以上とすることにより、さらに高まる。酸無水物基の量が１．３モル以下であると、未反応の酸無水物やカルボキシル基が硬化特性や架橋密度に悪影響を与えることを抑制できる。このため、架橋剤（Ｃ）の配合量に応じて、架橋硬化性樹脂（Ｂ）の配合量を調整することが好ましい。具体的には、例えば、架橋硬化性樹脂（Ｂ）として用いるエポキシ樹脂により、フェノキシ樹脂（Ａ）の２級水酸基と架橋剤（Ｃ）の酸無水物基との反応により生じるカルボキシル基を反応させることを目的に、エポキシ樹脂の配合量を架橋剤（Ｃ）との当量比で０．５モル以上１．２モル以下の範囲内となるようにするとよい。好ましくは、架橋剤（Ｃ）とエポキシ樹脂の当量比が、０．７モル以上１．０モル以下の範囲内である。
【００７９】
架橋剤（Ｃ）をフェノキシ樹脂（Ａ）、架橋硬化性樹脂（Ｂ）と共に配合すれば、架橋性樹脂組成物を得ることができるが、架橋反応が確実に行われるように触媒としての促進剤（Ｄ）を更に含有させてもよい。促進剤（Ｄ）は、常温で固体であり、昇華性が無いものであれば特に限定はされるものではなく、例えば、トリエチレンジアミン等の３級アミン、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニルー４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルフォスフィン等の有機フォスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩などが挙げられる。これらの促進剤（Ｄ）は、１種類を単独で使用してもよく、２種類以上を併用してもよい。なお、架橋性樹脂組成物を微粉末とし、静電場による粉体塗装法を用いて強化繊維基材に付着させてマトリックス樹脂３０１を形成する場合は、促進剤（Ｄ）として、触媒活性温度が１３０℃以上である常温で固体のイミダゾール系の潜在性触媒を用いることが好ましい。促進剤（Ｄ）を使用する場合、促進剤（Ｄ）の配合量は、フェノキシ樹脂（Ａ）、架橋硬化性樹脂（Ｂ）及び架橋剤（Ｃ）の合計量１００質量部に対して、０．１質量部以上５質量部以下の範囲内とすることが好ましい。
【００８０】
架橋性樹脂組成物は、常温で固形であり、その溶融粘度は、１６０〜２５０℃の範囲内の温度域における溶融粘度の下限値である最低溶融粘度が３，０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、２，９００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、２,８００Ｐａ・ｓ以下であることが更に好ましい。１６０〜２５０℃の範囲内の温度域における最低溶融粘度が３，０００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、加熱加圧処理などによる加熱圧着時に架橋性樹脂組成物を被着体へ十分に含浸させることができ、ＣＦＲＰ層２０にボイド等の欠陥を生じることを抑制できるため、金属−ＣＦＲＰ複合体１の機械物性が向上する。この効果は、１６０〜２５０℃の範囲内の温度域における最低溶融粘度を２，９００Ｐａ・ｓ以下、更には２，８００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、更に高まる。
【００８１】
マトリックス樹脂３０１を形成するための樹脂組成物（架橋性樹脂組成物を含む）には、その接着性や物性を損なわない範囲において、例えば、天然ゴム、合成ゴム、エラストマー等や、種々の無機フィラー、溶剤、体質顔料、着色剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、難燃剤、難燃助剤等その他添加物を配合してもよい。この場合、かかる添加物は、熱可塑性樹脂等の樹脂組成物と、炭素強化繊維３０２とを含む合計が１００体積％となるように配合される。
【００８２】
続いて、マトリックス樹脂３０１を構成する樹脂組成物が、熱硬化性樹脂を主成分とする場合について、説明する。
【００８３】
かかる場合に、マトリックス樹脂３０１を構成する樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、から構成される。
【００８４】
上記の熱硬化性樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、及び、ウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を挙げることができる。上記の熱硬化性樹脂の中でも、耐熱性及び強度という２つの観点から、マトリックス樹脂３０１として、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００８５】
エポキシ樹脂は、１分子中に１個以上のエポキシ樹脂を有する樹脂であり、一般的には、以下の（構造式１）に示すような構造を有している。
【００８６】
【化１】
0006888740.tif 000002
【００８７】
上記のようなエポキシ樹脂に関して、例えば２価のエポキシ樹脂としては、公知の化合物であれば種々使用することが可能である。例えば、２価のエポキシ樹脂として、エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、又は、１，６−ヘキサンジオール等の鎖状脂肪族ジオール類から誘導されるエポキシ樹脂や、シクロヘキサンジオール、シクロデカンジオール、ビシクロヘキサンジオール、デカリンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビシクロヘキサンジメタノール等の環状脂肪族ジオール類から誘導されるエポキシ樹脂や、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリオキシトリメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレンエーテルグリコールから誘導されるエポキシ樹脂や、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＢ、ビスフェノールＣ、ビスフェノールＫ、ビスフェノールＡＰ、ビスフェノールＢＰ、ビスフェノールＥ、ビスフェノールＰ、ビスフェノールＰＨ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＡＦ、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾールフルオレン、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＴＭＣ、ジメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジメチルビスフェノールＦ、テトラメチルビスフェノールＦ、ジメチルビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノールＺ、ハイドロキノン、レゾルシン、カテコール、メチルハイドロキノン、ジメチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、ブチルハイドロキノン、ジブチルハイドロキノン、メチルレゾルシン、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシメチルナフタレン、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、ジヒドロキシジフェニルスルフィド、チオジフェノール、臭素化ビスフェノールＡ、単官能フェノールとアルデヒド基を１つ有する化合物との縮合反応により得られるビスフェノール類、単官能フェノールとカルボニル基を一つ有する化合物との縮合反応により得られるビスフェノール類等から誘導される芳香族基含有エポキシ樹脂等を挙げることができる。しかしながら、本実施形態で用いられる２価のエポキシ樹脂が、上記の例に限定されるものではない。
【００８８】
好ましいエポキシ樹脂は、入手の経済性、透明性、低溶融粘度の観点から、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビフェノール、又は、ビスフェノールＺから誘導される２価のエポキシ樹脂である。
【００８９】
上記の硬化剤の種類としては、例えば、ポリアミン系硬化剤とその変性物、酸無水物系硬化剤、イミダゾール系硬化剤などを挙げることができる。ポリアミン系硬化剤としては、例えば、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォンを挙げることができる。酸無水物系硬化剤としては、例えば、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセリンビスモノアセテート、ドデセニル無水コハク酸、脂肪族二塩基酸ポリ無水物、クロレンド酸無水物を挙げることができる。イミダゾール系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、２メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート、エポキシ−イミダゾールアダクト等を挙げることができる。しかしながら、本実施形態において使用可能な硬化剤が、上記の例に限定されるものではない。
【００９０】
また、上記の硬化促進剤の種類としては、イミダゾール系の硬化促進剤や、リン系の硬化促進剤等を挙げることができる。
【００９１】
また、本実施形態では、樹脂の粘度を調整するために各種の溶剤を使用することが可能である。かかる溶剤としては、例えば、ヘキサン、へプタン、オクタン、デカン、ジメチルブタン、ペンテン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素や、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、２−オクタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン系溶媒や、ジオキサン、エチルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒や、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒や、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶媒や、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の各種溶媒を挙げることができる。なお、粘度調整用に使用可能な溶剤は、上記の例に限定されるものではなく、また、複数の溶剤を併用してもよい。
【００９２】
ここで、用いる熱硬化性樹脂の種類や、硬化剤及び硬化促進剤の混合量を適宜調整して、硬化した後の熱硬化性樹脂のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、（Ｔｇ−８０）〜（Ｔｇ−５０）℃の温度域における粘度が１Ｐａ・ｓ以下となり、かかる粘度における時間が３０分以上となるように樹脂を調整することで、本発明の効果がより発揮される。また、かかる熱硬化性樹脂は、（Ｔｇ−２０）〜（Ｔｇ＋５０）℃の温度域で熱圧着することで硬化し、所望の曲げ強度を与えるようになる。
【００９３】
［炭素強化繊維３０２について］
本実施形態に係るＣＦＲＰ層３０において、炭素強化繊維３０２としては、熱伝導率が１８０〜９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるピッチ系の炭素強化繊維、又は、熱伝導率が１００〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であるＰＡＮ系の炭素強化繊維の少なくとも何れかを用いる。上記のような熱伝導率を有する炭素強化繊維を単独又は組み合わせて用いることで、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１において、より優れた伝熱性を実現することが可能となる。ピッチ系の炭素強化繊維の熱伝導率は、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、又は３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、また、８５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、８００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、又は７５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。ＰＡＮ系の炭素強化繊維の熱伝導率は、１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、又は１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、また、１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、又は１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。
【００９４】
ここで、炭素強化繊維３０２が、上記のような熱伝導率を有するピッチ系の炭素強化繊維である場合、かかるピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、ＣＦＲＰ層３０の全体積に対して、２０〜７０体積％であることが好ましい。ピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率が２０体積％以上である場合には、炭素強化繊維同士の接触点を十分に確保でき、熱が効率よく伝導し、十分な伝熱性を得ることが可能となる。また、炭素強化繊維の含有量が２０体積％以上である場合には、曲げ強度などの機械的特性を十分確保することができる。一方、ピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率が７０体積％以下である場合には、成形中にマトリックス樹脂３０１が炭素強化繊維３０２の表面に塗れ広がる量を一定量確保でき、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間に空隙が形成されるのを防止することができる。その結果、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間で熱が効率良く伝導するため、十分な伝熱性を得ることができる。したがって、ピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率を２０〜７０体積％とすることで、より優れた伝熱性をより確実に実現することが可能となる。例えば、ピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、ＣＦＲＰ層３０の全体積に対して、２５体積％以上、３０体積％以上、３５体積％以上、又は４０体積％であってよく、６５体積％以下、６０体積％以下、又は５５体積％以下であってもよい。したがって、ピッチ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、より好ましくは、３０〜６０体積％の範囲内である。
【００９５】
また、炭素強化繊維３０２が、上記のような熱伝導率を有するＰＡＮ系の炭素強化繊維である場合、かかるＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、ＣＦＲＰ層３０の全体積に対して、２０〜６５体積％であることが好ましい。ＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率が２０体積％以上である場合には、炭素強化繊維同士の接触点を十分に確保でき、熱が効率よく伝導し、十分な伝熱性を得ることができる。また、炭素強化繊維の含有量が２０体積％以上である場合には、曲げ強度などの機械的特性を十分確保することができる。一方、ＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率が６５体積％以下である場合には、成形中にマトリックス樹脂３０１が炭素強化繊維３０２の表面に塗れ広がる量を一定量確保でき、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間に空隙が形成されるのを防止することができる。その結果、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間で熱が効率良く伝導するため、十分な伝熱性を得ることができる。したがって、ＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率を２０〜６５体積％とすることで、より優れた伝熱性をより確実に実現することが可能となる。例えば、ＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、ＣＦＲＰ層３０の全体積に対して、２５体積％以上、３０体積％以上、３５体積％以上、又は４０体積％であってよく、６０体積％以下、５５体積％以下、又は５０体積％以下であってもよい。したがって、ＰＡＮ系の炭素強化繊維の繊維含有率は、より好ましくは、３０〜６０体積％の範囲内である。
【００９６】
なお、各炭素強化繊維の繊維含有率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７５：１９９１に規定されている燃焼法により測定することが可能である。より詳細には、まず、着目する試験片の質量（Ｗａ）を測定する。その上で、試験片をニクロム線で縛り、ニクロム線を含んだ試験片の質量を測定する（Ｗ１）。その後、ブンセンバーナーに点火し、空気を入れて還元炎が約２ｃｍになるように調節する。次に、試験片のニクロム線部分をピンセットでつかみ、還元炎に接触しないように、かつ、還元炎の少し上の部分の炎の中に試験片全体が入るように、試験片を水平に炎の中に入れる。燃え尽きた後の材料の質量（Ｗ２）を測定し、以下の式（１）により繊維質量含有量（Ｗｆ）を算出する。また、以下の式（２）により、繊維体積含有率（ＶＦ）を求めることができる。なお、以下の式（２）において、ρｆは、炭素強化繊維３０２自体の密度であり、ρｃは、ＣＦＲＰ層３０自体の密度である。炭素強化繊維３０２の密度、及び、ＣＦＲＰ層３０の密度は、それぞれ、ＪＩＳ  Ｒ  ７６０１：２００６、及び、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１２：１９９９に規定された方法により、それぞれ求めることができる。
Ｗｆ＝（（Ｗａ−Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗａ）×１００  ・・・式（１）
ＶＦ＝Ｗｆ×ρｃ／ρｆ  ・・・（２）
【００９７】
ＣＦＲＰ層３０に用いられるＣＦＲＰにおいて、炭素強化繊維３０２の基材となる強化繊維基材としては、例えば、チョップドファイバーを使用した不織布基材や連続繊維を使用したクロス材、一方向強化繊維基材（ＵＤ材）などを使用することができる。補強効果の面からは、強化繊維基材としてクロス材やＵＤ材を使用することが好ましい。
【００９８】
以上、本実施形態に係るＣＦＲＰ層３０について、詳細に説明した。
【００９９】
＜金属部材１０、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０の体積分率について＞
本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１において、金属−ＣＦＲＰ複合体１の全体積に対して、金属部材１０が占める割合（体積分率）は、９〜６５体積％の範囲内であり、樹脂層２０が占める割合（体積分率）は、１〜２５体積％の範囲内であり、ＣＦＲＰ層３０が占める割合（体積分率）は、２０〜９０体積％の範囲内であり、かつ、金属部材１０、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０が占める割合の合計が１００体積％となることが好ましい。
【０１００】
金属部材１０の占める割合が９体積％以上である場合には、金属部材１０の割合が十分に確保され、ＣＦＲＰ層３０を十分に補強することができ、金属−ＣＦＲＰ複合体１の曲げ強度を良好なものにすることができる。一方、金属部材１０の占める割合が６５体積％以下である場合には、金属部材１０の占める割合が高くなりすぎず、金属−ＣＦＲＰ複合体１の厚み方向の熱伝導率を低下させずに、金属部材１０の表面への熱伝導を効率良く行うことが可能となる。
【０１０１】
樹脂層２０の占める割合が１体積％以上である場合には、樹脂層２０の厚みが薄くなりすぎず、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０中の炭素強化繊維との接触を防止し、金属部材１０とＣＦＲＰ層３０との間で絶縁性を担保でき、金属部材１０の腐食を抑制することが可能となる。一方、樹脂層２０の占める割合が２５体積％以下である場合には、樹脂層２０の厚みが厚くなりすぎず、樹脂層２０の熱伝導率の低さにより、金属部材１０の表面への熱伝導が低下するのを抑制可能である。
【０１０２】
ＣＦＲＰ層３０の占める割合が２０体積％以上である場合には、熱伝導経路であるＣＦＲＰ層３０の割合が低くなりすぎず、金属−ＣＦＲＰ複合体１の熱伝導率を良好に保てるため、金属部材１０の表面への熱伝導が効率良く行われる。一方、ＣＦＲＰ層３０の占める割合が９０体積％以下である場合には、金属部材１０の占める割合を、ＣＦＲＰ層３０を補強することできる程度に確保でき、金属−ＣＦＲＰ複合体１の曲げ強度が低下するのを抑制可能である。
【０１０３】
金属部材１０、樹脂層２０、及び、ＣＦＲＰ層３０の占める割合は、より好ましくは、それぞれ、１５〜５０体積％、３〜１５体積％、及び、３０〜８０体積％の範囲内である。
【０１０４】
なお、金属部材１０、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０の体積分率（体積％）は、各層の厚みから算出することができる。すなわち、試料断面を研磨し、日本電子製電界放射走査顕微鏡  ＪＳＭ６５００などの公知の電子顕微鏡にて各層の厚みを測定し、試料面積との積から算出することができる。
【０１０５】
以下、図４を参照しながら、金属部材１０、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０の厚みの測定方法について、簡単に説明する。
【０１０６】
金属部材１０、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０の厚みは、例えば、以下のようにＪＩＳ  Ｋ  ５６００−１−７、５．４項の光学的方法の断面法に準拠して、測定することができる。すなわち、試料に有害な影響を及ぼさずに、隙間なく埋め込める常温硬化樹脂を用い、リファインテック株式会社製の低粘性エポマウント２７−７７７を主剤に、２７−７７２を硬化剤に用い、試料を埋め込む。切断機にて観察すべき箇所において、厚さ方向と平行となるように試料を切断して断面を出し、ＪＩＳ  Ｒ  ６２５２又は６２５３で規定する番手の研磨紙（例えば、２８０番手、４００番手又は６００番手）を用いて研磨して、観察面を作製する。研磨材を用いる場合は、適切な等級のダイヤモンドペースト又は類似のペーストを用いて研磨して、観察面を作製する。また、必要に応じてバフ研磨を実施して、試料の表面を観察に耐えられる状況まで平滑化してもよい。
【０１０７】
最適な像のコントラストを与えるのに適切な照明システムを備えた顕微鏡で、１μｍの精度の測定が可能な顕微鏡（例えば、オリンパス社製ＢＸ５１など）を用い、視野の大きさは３００μｍとなるように選択する。なお、視野の大きさは、それぞれの厚みが確認できるように変えてもよい。例えば、樹脂層２０の厚みを測定するときは、観察視野内を図３のように４等分して、各分画点の幅方向中央部において、樹脂層２０の厚みを計測し、その平均の厚みを当該視野における厚みとする。樹脂層２０の厚みは、繊維の表面から金属部材１０までの距離とする。樹脂層２０の厚みの観察視野は、異なる箇所を５箇所選んで行い、それぞれの観察視野内で４等分して、各分画にて厚みを測定し、平均値を算出する。隣り合う観察視野同士は、３ｃｍ以上離して選ぶとよい。この５箇所での平均値を更に平均した値を、樹脂層２０の厚みとすればよい。また、金属部材１０及びＣＦＲＰ層３０の厚みの測定においても、上記樹脂層２０の厚みの測定と同様に行えばよい。
【０１０８】
以上説明したような、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、電気自動車などに使用され、電池の底面部や、電流が最も流れ、かつ、熱が発生する場所等に設置されることで、電池の熱暴走を抑制することができる。また、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、温水が入ったタンク等で蓄積された熱を、特定の場所に移動させるために使用することも可能である。この場合、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、タンクの側面等に沿って張り付けて使用される。本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１は、上記の使用例に限らず、熱伝導性の部材として使用することが可能である。
【０１０９】
以上、図１Ａ〜図４を参照しながら、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１について、詳細に説明した。
【０１１０】
（金属−ＣＦＲＰ複合体の製造方法について）
次に、図５を参照しながら、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の製造方法について、簡単に説明する。図５は、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の製造方法の一例について説明するための説明図である。
【０１１１】
本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の製造方法では、図５に示したように、所定の金属部材の表面に、所定の樹脂材料と、熱伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーと、を含有する処理液又は樹脂シートを配設し（ステップＳ１１）、処理液又は樹脂シートが配設された後の金属部材上に、所定のマトリックス樹脂と、かかるマトリックス樹脂中に存在する、上記のような所定の熱伝導率を有する炭素強化繊維と、を含有するＣＦＲＰプリプレグを配置して積層体とする（ステップＳ１３）。続いて、得られた積層体に対して、上記処理液に含まれる樹脂材料の種類（すなわち、結晶性の樹脂か非晶性の樹脂か）に応じて定まる所定の温度範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜６０分間印加する、第１加熱加圧工程を施す（ステップＳ１５）。その後、第１加熱加圧工程を経た積層体に対して、上記処理液に含まれる樹脂材料の種類（すなわち、結晶性の樹脂か非晶性の樹脂か）に応じて定まる所定の温度範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜１２０分間印加する、第２加熱加圧工程を施す（ステップＳ１７）。
【０１１２】
これにより、金属部材１０の表面に塗布された処理液は、乾燥・固化されて、本実施形態に係る樹脂層２０となる。また、積層体に用いたＣＦＲＰプリプレグは、上記のような２段階の熱圧着工程を経ることで、本実施形態に係るＣＦＲＰ層３０となる。更に、上記のような２段階の熱圧着工程により、金属部材１０、樹脂層２０及びＣＦＲＰ層３０は複合化して、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１となる。
【０１１３】
以下、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の製造方法について、より詳細に説明する。
【０１１４】
＜樹脂配設工程＞
本実施形態に係る樹脂配設工程（ステップＳ１１）において、使用する処理液又は樹脂シートを調製する際には、処理液又は樹脂シートにおける無機フィラーの含有量を、樹脂シート又は処理液の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内とし、かつ、処理液を用いる場合には、処理液の２０〜４０℃における粘度を、１〜３０Ｐａ・ｓの範囲内、好ましくは３〜２５Ｐａ・ｓの範囲内、より好ましくは５〜２０Ｐａ・ｓの範囲内に調整する。樹脂材料の粘度を上記の範囲内とすることで、得られた処理液を金属部材１０上に均一に塗布することが可能となり、その結果、無機フィラーがより好ましい状態で分散している樹脂層２０を、より確実に実現することが可能となる。なお、処理液の粘度は処理液に対して、先だって説明したような各種の溶剤を添加して粘度を下げることで、所望の値に調整することが可能である。また、樹脂材料と無機フィラーとを含む処理液を調製する際には、例えば２０００ｒｐｍで１分間攪拌するなどといった、適切な条件で処理液を攪拌することが好ましい。ここで、ステップＳ１１で使用する処理液を調製する際には、無機フィラーとして、平均粒径が１〜１００μｍの範囲内である無機フィラーを使用することが好ましい。
【０１１５】
なお、ステップＳ１１において、金属部材１０の表面における処理液の付着量を２５〜６３０ｇ／ｍ2の範囲内とすることが好ましく、５０〜５００ｇ／ｍ2の範囲内とすることがより好ましく、１００〜４００ｇ／ｍ2の範囲内とすることが好ましい。処理液の付着量を上記の範囲内とすることで、樹脂層２０の厚みを、２０〜３００μｍの範囲内とすることが可能となる。また、ステップＳ１１において、処理液ではなく樹脂シートを用いる場合においても、処理液の付着量２５〜６３０ｇ／ｍ2に対応する厚みを有する樹脂シートを用いることが好ましい。
【０１１６】
＜積層工程＞
本実施形態に係る積層工程（ステップＳ１３）において、上記の処理液の塗布された金属部材１０に積層されるものは、硬化した後のＣＦＲＰではなく、ＣＦＲＰプリプレグとする。硬化した後のＣＦＲＰではなく、硬化前のＣＦＲＰプリプレグを用いることで、後段の２段階の加熱加圧工程において、ＣＦＲＰプリプレグ中の炭素強化繊維と、処理液中に含まれる無機フィラーとが接触しやすい状況を作り出すことができ、加熱加圧工程後に得られた金属−ＣＦＲＰ複合体１において優れた熱伝導性を実現することが可能となる。
【０１１７】
なお、本実施形態に係る積層工程で用いるＣＦＲＰプリプレグの好ましい製造方法については、以下で改めて説明する。
【０１１８】
＜第１加熱加圧工程＞
本実施形態に係る第１加熱加圧工程（ステップＳ１５）において、処理温度は、上記のように、処理液中の樹脂材料が熱硬化性樹脂であるか又は熱可塑性樹脂であるか、さらに、非結晶性の樹脂であるか又は結晶性の樹脂であるかに応じて異なるものとなる。例えば、処理液中の樹脂材料が非晶性の熱硬化性樹脂である場合には、硬化した後の非晶性の熱硬化性樹脂のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、処理温度は、（Ｔｇ−８０）〜（Ｔｇ−５０）℃の範囲内とする。一方、例えば、処理液中の樹脂材料が結晶性の熱硬化性樹脂である場合には、結晶性の熱硬化性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、処理温度は、（Ｔｍ）〜（Ｔｍ＋２０）℃の範囲内とする。
【０１１９】
以下では、処理液中の樹脂材料が非結晶性の熱硬化性樹脂である場合を例に挙げて、具体的に説明を行う。
【０１２０】
樹脂材料として、非結晶性の熱硬化性樹脂を用いる場合、かかる熱硬化性樹脂には、主剤となる樹脂材料と、硬化剤及び硬化促進剤と、が含まれている。硬化剤として固体系の硬化剤を用いた場合、硬化が始まる前に硬化剤が液化して、その粘度が低下する。硬化が始まる前の粘度が低下している状態において、一旦圧力を印加することで、処理液中の無機フィラーと、ＣＦＲＰ層３０となるＣＦＲＰプリプレグ中の炭素強化繊維と、が接触しやすい状況を作り出すことができる。その結果、熱伝導性に優れた金属−ＣＦＲＰ複合体を製造することが可能となる。
【０１２１】
上記のような、硬化が始まる前の粘度が低下している状態は、硬化した後の非結晶性の熱硬化性樹脂のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、（Ｔｇ−８０）〜（Ｔｇ−５０）℃の範囲に該当している。従って、かかる温度域に属する処理温度にて第１加熱加圧工程を実施することで、無機フィラーと炭素強化繊維との良好な接触を実現することが可能となる。非結晶性の熱硬化性樹脂を用いる場合の処理温度は、好ましくは、（Ｔｇ−７０）〜（Ｔｇ−６０）℃の範囲内である。
【０１２２】
また、上記のような硬化が始まる前の粘度が低下する状態は、液体系の硬化剤を用いた場合にも観測されることを別途確認しており、液体系の硬化剤を用いた場合においても、上記の温度域に属する処理温度にて第１加熱加圧工程を実施することで、無機フィラーと炭素強化繊維との良好な接触を実現することが可能となる。
【０１２３】
また、結晶性の熱硬化性樹脂を用いる場合、上記のような硬化が始まる前の粘度が低下している状態は、結晶性の熱硬化性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、（Ｔｍ）〜（Ｔｍ＋２０）℃の範囲に該当する。従って、かかる温度域に属する処理温度にて第１加熱加圧工程を実施することで、無機フィラーと炭素強化繊維との良好な接触を実現することが可能となる。結晶性の熱硬化性樹脂を用いる場合の処理温度は、好ましくは、（Ｔｍ＋５）〜（Ｔｍ＋１５）℃の範囲内である。
【０１２４】
加熱圧着温度が上記の上限値を超える場合には、熱硬化性樹脂の硬化が始まってしまうおそれがあるため、好ましくない。一方、加熱圧着温度が上記の下限値未満となる場合には、硬化剤の粘度が十分に低下せず、無機フィラーと炭素強化繊維とを十分に接触させることができないおそれがある。
【０１２５】
第１加熱加圧工程において印加する圧力は、０．５〜２．０ＭＰａの範囲内とする。圧力が０．５ＭＰａ以上である場合には、無機フィラーと炭素強化繊維との良好な接触を実現することができ、製造される金属−ＣＦＲＰ複合体１が良好な伝熱性を有することができる。また、圧力が２．０ＭＰａ以下である場合には、炭素強化繊維が金属部材と接触するのを十分に防止でき、製造される金属−ＣＦＲＰ複合体１の金属部材とＣＦＲＰ層との間で起こる電蝕を防止することができる。また、２．０ＭＰａ以下である場合は、炭素強化繊維の折損を防止でき、所望の強度が発現する。第１加熱加圧工程において印加する圧力は、例えば、０．７ＭＰａ以上又は１．０ＭＰａ以上であってもよく、また、１．８ＭＰａ以下又は１．５ＭＰａ以下であってもよい。したがって、好ましくは、第１加熱加圧工程において印加する圧力は、１．０〜１．５ＭＰａである。
【０１２６】
また、第１加熱加圧工程における保持時間は、３０〜６０分の範囲内とする。保持時間が３０分以上である場合には、無機フィラーと炭素強化繊維との良好な接触を実現することができ、製造される金属−ＣＦＲＰ複合体１が良好な伝熱性を有することができる。一方、保持時間が６０分以下である場合には、炭素強化繊維が金属部材と接触するのを十分に防止でき、製造される金属−ＣＦＲＰ複合体１の金属部材とＣＦＲＰ層との間で起こる電蝕を防止することができる。第１加熱加圧工程における保持時間は、例えば、３５分以上又は４０分以上であってもよく、また、５５分以下又は５０分以下であってもよい。したがって、好ましくは、第１加熱加圧工程における保持時間は、４０〜５０分である。
【０１２７】
＜第２加熱加圧工程＞
本実施形態に係る第２加熱加圧工程（ステップＳ１７）は、無機フィラーと炭素強化繊維との良好な接触が実現された積層体を加熱加圧して、金属部材とＣＦＲＰとを複合化させる工程である。かかる第２加熱加圧工程においても、処理温度は、上記のように、処理液中の樹脂材料が非結晶性の熱硬化性樹脂であるか又は結晶性の熱硬化性樹脂であるかに応じて異なるものとなる。より詳細には、処理液中の樹脂材料が非晶性の熱硬化性樹脂である場合には、硬化した後の非晶性の熱硬化性樹脂のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、処理温度は、（Ｔｇ−２０）〜（Ｔｇ＋５０）℃の範囲内とし、好ましくは（Ｔｇ−１０）〜（Ｔｇ＋４０）℃の範囲内とする。一方、処理液中の樹脂材料が結晶性の熱硬化性樹脂である場合には、結晶性の熱硬化性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、処理温度は、（Ｔｍ＋２５）〜（Ｔｍ＋５０）℃の範囲内とし、好ましくは（Ｔｍ＋３０）〜（Ｔｍ＋４５）℃の範囲内とする。
【０１２８】
処理温度が上記の上限値以下である場合には、過剰な熱が樹脂にかからず樹脂の分解を抑制することができる。また、処理温度が上記の下限値以上である場合には、十分に樹脂の硬化を十分に進行させ、製造される金属−ＣＦＲＰ複合体１が十分な曲げ強度を有することができる。
【０１２９】
また、加熱圧着する際の圧力は、０．５〜２．０ＭＰａの範囲内とする。圧力が０．５ＭＰａ以上である場合には、金属部材と樹脂層の界面におけるボイドの発生を抑制でき、製造される金属−ＣＦＲＰ複合体１が良好な伝熱性や曲げ強度を有することができる。また、圧力が２．０ＭＰａ以下である場合には、炭素強化繊維が金属部材と接触するのを十分に防止でき、製造される金属−ＣＦＲＰ複合体１の金属部材とＣＦＲＰ層との間で起こる電蝕を防止することができる。また、２．０ＭＰａ以下である場合は、炭素強化繊維の折損を防止でき、所望の強度が発現する。第２加熱加圧工程において印加する圧力は、例えば、０．７ＭＰａ以上又は１．０ＭＰａ以上であってもよく、また、１．８ＭＰａ以下又は１．５ＭＰａ以下であってもよい。したがって、好ましくは、第２加熱加圧工程において印加する圧力は、１．０〜１．５ＭＰａである。
【０１３０】
第２加熱加圧工程における保持時間は、３０〜１２０分の範囲内とする。保持時間が３０分以上である場合には、樹脂の硬化を十分に進行させ、所望の曲げ強度を達成することができる。また、保持時間が１２０分以下である場合には、ＣＦＲＰ中の樹脂の脆化を抑制でき、良好な曲げ強度を得ることができる。第２加熱加圧工程における保持時間は、例えば、４０分以上又は５０分以上であってもよく、また、１００分以下又は８０分以下であってもよい。したがって、好ましくは、第１加熱加圧工程における保持時間は、４０〜１００分である。
【０１３１】
以上説明したような第１加熱加圧工程及び第２加熱加圧工程は、積層体を加圧成形機に設置して、加圧成形することで実現される。また、上記のような一括成形は、ホットプレスで行われることが好ましいが、予め所定の温度まで余熱した材料を速やかに低温の加圧成形機に設置して加工することもできる。
【０１３２】
また、上記では、非晶性の熱硬化性樹脂を用いる場合について詳細に説明したが、熱可塑性樹脂を用いる場合には、以下のようにして、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体を製造することが可能となる。
【０１３３】
例えば、非晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合には、以下のような工程を経ることで、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体を製造することが可能となる。
【０１３４】
すなわち、所定の金属部材の表面に、所定の樹脂材料と、伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーと、を含有する、樹脂シート、もしくは、２０〜４０℃における粘度が１〜３０Ｐａ・Ｓである処理液を配設する。その後、樹脂シート又は処理液を配設後の金属部材上に、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する、上記のような所定の熱伝導率を有する炭素強化繊維と、を含有する炭素繊維強化樹脂材料プリプレグを配置して積層体とする。続いて、積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜６０分間印加する第１加熱加圧工程を施し、第１加熱加圧工程後の積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜１２０分間印加する第２加熱加圧工程を施す。
【０１３５】
ここで、樹脂シート又は処理液における無機フィラーの含有量を、樹脂シート又は処理液の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内とする。
【０１３６】
また、第１加熱加圧工程の処理温度は、樹脂シート又は処理液中の樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、樹脂材料のガラス転移温度をＴｇ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、（Ｔｇ＋１００）〜（Ｔｇ＋２００）℃、好ましくは（Ｔｇ＋１２０）〜（Ｔｇ＋１８０）℃の温度範囲の温度とする。
【０１３７】
更に、第２加熱加圧工程の処理温度は、樹脂シート又は処理液中の樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、Ｔｇ〜（Ｔｇ＋１５０）℃、好ましくは（Ｔｇ＋３０）〜（Ｔｇ＋１２０）℃の範囲内とする。
【０１３８】
また、結晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合には、以下のような工程を経ることで、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体を製造することが可能となる。
【０１３９】
すなわち、所定の金属部材の表面に、所定の樹脂材料と、伝導率が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーと、を含有する、樹脂シート、もしくは、２０〜４０℃における粘度が１〜３０Ｐａ・Ｓである処理液を配設する。その後、樹脂シート又は処理液を配設後の金属部材上に、所定のマトリックス樹脂と、当該マトリックス樹脂中に存在する、上記のような所定の熱伝導率を有する炭素強化繊維と、を含有する炭素繊維強化樹脂材料プリプレグを配置して積層体とする。続いて、積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜６０分間印加する第１加熱加圧工程を施し、第１加熱加圧工程後の積層体に対して、所定の範囲内の処理温度にて、０．５〜２．０ＭＰａの圧力を、３０〜１２０分間印加する第２加熱加圧工程を施す。熱可塑性樹脂を用いた場合も、第１加熱加圧工程及び第２加熱加圧工程における圧力及び時間は、熱硬化性樹脂を用いた場合に説明したように適宜変更することができる。
【０１４０】
ここで、樹脂シート又は処理液における無機フィラーの含有量を、樹脂シート又は処理液の全体積に対して、１０〜４５体積％の範囲内とする。
【０１４１】
また、第１加熱加圧工程の処理温度は、樹脂シート又は処理液中の樹脂材料が結晶性の熱可塑性樹脂である場合には、結晶性の熱可塑性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、（Ｔｍ）〜（Ｔｍ＋５０）℃、好ましくは（Ｔｍ＋１０）〜（Ｔｍ＋４０）℃の温度範囲の温度とする。
【０１４２】
更に、第２加熱加圧工程の処理温度は、処理液中の樹脂材料が非晶性の熱可塑性樹脂である場合には、結晶性の熱可塑性樹脂の融点をＴｍ［℃］としたときに、分解温度よりも低温、かつ、Ｔｍ〜（Ｔｍ＋２０）℃、好ましくは（Ｔｍ＋５）〜（Ｔｍ＋１５）℃の範囲内とする。
【０１４３】
［追加の加熱工程について］
以上説明したような製造方法において、マトリックス樹脂を形成するための原料樹脂として、フェノキシ樹脂（Ａ）に架橋硬化性樹脂（Ｂ）及び架橋剤（Ｃ）を含有する架橋性接着樹脂組成物を使用する場合、更に、追加の加熱工程を含めることができる。
【０１４４】
架橋性接着樹脂組成物を使用する場合は、上記加熱圧着工程で、固化はしているが架橋形成（硬化）はしていない第１の硬化状態の硬化物（固化物）によって、第１の硬化状態の硬化物（固化物）からなるマトリックス樹脂を含むＣＦＲＰ層３０を形成することができる。
【０１４５】
このように、上記加熱圧着工程を経て、金属部材１０と、樹脂層２０と、第１の硬化状態の硬化物（固化物）によるＣＦＲＰ層３０と、が積層され一体化された、金属−ＣＦＲＰ複合体１の中間体（プリフォーム）を作製できる。そして、この中間体に対し、加熱圧着工程の後で、更に追加の加熱工程を実施することによって、少なくとも第１の硬化状態の硬化物（固化物）によるＣＦＲＰ層３０に対しポストキュアを行い、樹脂を架橋硬化させて第２の硬化状態の硬化物（架橋硬化物）へ変化させることができる。
【０１４６】
ポストキュアのための追加の加熱工程は、例えば、２００℃以上２５０℃以下の範囲内の温度で３０分間〜６０分間程度の時間をかけて行うことが好ましい。なお、ポストキュアに代えて、塗装などの後工程での熱履歴を利用してもよい。
【０１４７】
上述の通り、架橋性接着樹脂組成物を用いると、架橋硬化後のＴｇが、フェノキシ樹脂（Ａ）単独よりも大きく向上する。そのため、上述した中間体に対して追加の加熱工程を行う前後、すなわち、樹脂が第１の硬化状態の硬化物（固化物）から第２の硬化状態の硬化物（架橋硬化物）へ変化する過程で、Ｔｇが変化する。具体的には、中間体における架橋前の樹脂のＴｇは、例えば１５０℃以下であるのに対し、追加の加熱工程後の架橋形成された樹脂のＴｇは、例えば１６０℃以上、好ましくは１７０℃以上２２０℃以下の範囲内に向上するので、耐熱性を大幅に高めることができる。
【０１４８】
［前処理工程について］
金属−ＣＦＲＰ複合体１を製造する際、前処理工程として、金属部材１０を脱脂することが好ましく、金型への離型処理や金属部材１０の表面の付着物の除去（ゴミ取り）を行うことがより好ましい。ＴＦＳ（Ｔｉｎ  Ｆｒｅｅ  Ｓｔｅｅｌ）のように密着性が非常に高い鋼板を除き、通常は、防錆油などが付着した鋼板等の金属部材１０は、脱脂をして密着力を回復させることが好ましい。脱脂の必要性については、事前に、対象とする金属部材を、脱脂工程無しで、対象とするＣＦＲＰと接合させて一体化し、十分な接着性が得られるかどうかを確認して、判断すればよい。
【０１４９】
［後工程について］
金属−ＣＦＲＰ複合体１に対する後工程では、塗装の他、ボルトやリベット留めなどによる他の部材との機械的な接合のため、穴あけ加工、接着接合のための接着剤の塗布などが行われる。
【０１５０】
［ＣＦＲＰプリプレグの製造方法について］
ここで、ＣＦＲＰ層３０を形成する際に用いるＣＦＲＰプリプレグの製造方法について説明する。
【０１５１】
ＣＦＲＰ層３０を形成する際に用いるＣＦＲＰプリプレグにおいて、炭素強化繊維となる炭素強化繊維基材は、例えば、チョップドファイバーを使用した不織布基材や連続繊維を使用したクロス材、一方向強化繊維基材（ＵＤ材）などを使用することができるが、補強効果の面から、クロス材やＵＤ材の使用が好ましい。
【０１５２】
ここで、熱硬化性樹脂を使用する場合、ＣＦＲＰプリプレグは、離形紙に薄く樹脂を塗布したコートペーパー上に、多数本の炭素繊維を引きそろえてプレスローラーで押し広げ、樹脂を含浸させることで、製造することができる。
【０１５３】
また、熱可塑性樹脂を使用する場合、ＣＦＲＰプリプレグは、ウェットメルトやフィルムスタック法などの従来公知の方法で作製されたプリプレグよりも、粉体塗装法を用いて作成されたプリプレグを使用することが好ましい。粉体塗装法により作成されたプリプレグは、樹脂が微粒子の状態で強化繊維基材に含浸されていることからドレープ性が良好であり、被着体が複雑な形状であっても追従することが可能であるために一括成形熱プレスに適している。
【０１５４】
粉体塗装法の主な方法としては、例えば、静電塗装法、流動床法、サスペンジョン法などがあるが、強化繊維基材種やマトリックス樹脂種によって、いずれかの方法を適宜選択すればよい。これらのうち、静電塗装法及び流動床法は、熱可塑性樹脂に適した方法であり、工程が簡便で生産性が良好であることから好ましい。特に、静電塗装法は、強化繊維基材への接着樹脂組成物の付着の均一性に優れることから最も好適な方法である。
【０１５５】
ＣＦＲＰプリプレグを形成する際、マトリックス樹脂となる接着樹脂組成物の粉体塗装を行う場合には、上述した熱可塑性樹脂を含有する接着樹脂組成物を微粉末とし、この微粉末を粉体塗装により強化繊維基材に付着させることでプリプレグを得ることが好ましい。
【０１５６】
なお、熱可塑性樹脂の一例であるフェノキシ樹脂（Ａ）を含有する接着樹脂組成物の微粉末化には、例えば、低温乾燥粉砕機（セントリドライミル）等の粉砕混合機が使用できるが、これに制限されるものではない。また、マトリックス樹脂用の接着樹脂組成物の粉砕に際しては、接着樹脂組成物の各成分を粉砕してから混合してもよいし、あらかじめ各成分を配合した後に粉砕してもよい。この場合、各微粉末が後述する平均粒子径になるように、粉砕条件を設定することが好ましい。このようにして得られる微粉末としては、平均粒子径が１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内、好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下の範囲内であり、より好ましくは４０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内である。平均粒子径が１００μｍ以下とすることにより、静電場における粉体塗装において、接着樹脂組成物が繊維に衝突する際のエネルギーを小さくでき、強化繊維基材への付着率を高めることができる。また、平均粒子径を１０μｍ以上とすることにより、随伴気流による粒子が飛散を防止して付着効率の低下を抑制できるとともに、大気中を浮遊する樹脂微粉末が作業環境の悪化を引き起こすことを防止できる。
【０１５７】
ＣＦＲＰプリプレグを形成するための接着樹脂組成物として、熱可塑性樹脂の一例であるフェノキシ樹脂（Ａ）に架橋硬化性樹脂（Ｂ）及び架橋剤（Ｃ）を配合した架橋性接着樹脂組成物の粉体塗装を行う場合は、フェノキシ樹脂（Ａ）の微粉末及び架橋硬化性樹脂（Ｂ）の微粉末の平均粒子径が、架橋剤（Ｃ）の微粉末の平均粒子径の１〜１．５倍の範囲内であることが好ましい。架橋剤（Ｃ）の微粉末の粒子径をフェノキシ樹脂（Ａ）及び架橋硬化性樹脂（Ｂ）の微粉末の粒子径以下にすることにより、強化繊維基材の内部にまで架橋剤（Ｃ）が入り込み、強化繊維材料に付着する。また、架橋剤（Ｃ）がフェノキシ樹脂（Ａ）の粒子及び架橋硬化性樹脂（Ｂ）の粒子の周囲に万遍なく存在するようになるので、架橋反応を確実に進行させられる。
【０１５８】
ＣＦＲＰプリプレグを形成するための粉体塗装では、マトリックス樹脂となる接着樹脂組成物の強化繊維基材への付着量（樹脂割合：ＲＣ）が、例えば、２０％以上５０％以下の範囲内となるように塗工することが好ましい。ＲＣは、２５％以上４５％以下の範囲内となることがより好ましく、２５％以上４０％以下の範囲内となることがさらに好ましい。ＲＣを５０％以下とすることにより、ＦＲＰの引張及び曲げ弾性率等の機械物性の低下を防ぐことができる。また、ＲＣを２０％以上とすることにより、必要な樹脂の付着量が確保できることから強化繊維基材の内部へのマトリックス樹脂の含浸が十分となり、熱物性及び機械物性を高くできる。
【０１５９】
粉体塗装された接着樹脂組成物（マトリックス樹脂となるもの）の微粉末は、加熱溶融により強化繊維基材に固定される。この場合、粉体を強化繊維基材に塗工した後に加熱融着してもよいし、あらかじめ加熱された強化繊維基材に粉体塗装することにより、接着樹脂組成物の微粉末の強化繊維基材への塗工と同時に融着させてもよい。このように、強化繊維基材表面の接着樹脂組成物の微粉末を加熱溶融させることで、強化繊維基材への密着性を高め、塗装された接着樹脂組成物の微粉末の脱落を防止できる。ただし、この段階では、マトリックス樹脂となる接着樹脂組成物は強化繊維基材の表面に集中しており、加熱加圧成形後の成形体のように強化繊維基材の内部にまで行き渡っていない。なお、粉体塗装後に接着樹脂組成物を融着させるための加熱時間は、特に制限されるものではないが、通常１〜２分間である。溶融温度は１５０〜２４０℃の範囲内であり、好ましくは１６０〜２２０℃の範囲内、より好ましくは１８０〜２００℃の範囲内である。溶融温度が上限を超えると硬化反応が進行してしまう可能性があり、また、下限を下回ると熱融着が不十分となり、取扱作業時に、接着樹脂組成物の微粉末の粉落ち、脱落等が発生するおそれがある。
【０１６０】
以上、本実施形態に係る金属−ＣＦＲＰ複合体１の製造方法について、詳細に説明した。
【実施例】
【０１６１】
以下に、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る金属−ＣＦＲＰ複合体について具体的に説明する。【０１６２】
以下に実施例により、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本実施例における各種物性の試験及び測定方法は以下の通りである。【０１６３】
［金属部材］
金属部材としては、以下の４種類の金属部材を用いた。なお、以下の金属部材は、何れもアセトンで十分に脱脂を施した上で使用し、３種類の鋼板の厚みは全て０．１８ｍｍ、Ａｌ合金板は０．５０ｍｍであった。【０１６４】
新日鐵住金社製  ティンフリースチール（ＴＦＳ）鋼板
新日鐵住金社製  合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）
新日鐵住金社製  電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）
大河内金属株式会社製  Ａｌ合金板（Ａ６０６１）【０１６５】
［エポキシ樹脂ＣＦＲＰプリプレグの作製］
マトリックス樹脂となる熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製ＹＤ１２８、Ｍｗ＝３８０）を用い、硬化剤として、ジシアンジアミド（エアプロダクツ社製）を用い、硬化促進剤として、イミダゾール系硬化促進剤（味の素ファインテクノ社製、アミキュア）を用いたエポキシ樹脂組成物を準備した。その組成は、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製  ＨＡＡＫＥ  ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ  ＲＳ６００にて温度と粘度を測定しながら決定した。エポキシ樹脂組成物の硬化後のガラス転移点はＴｇ＝１３５℃であった。かかるエポキシ樹脂組成物をピッチ系炭素強化繊維からなる強化繊維基材（ＵＤ材：日本グラファイトファイバー社製；熱伝導率＝５００Ｗ／（ｍ・Ｋ））又はＰＡＮ系炭素強化繊維からなる強化繊維基材（ＵＤ材：東レ社製；熱伝導率＝１５２Ｗ／（ｍ・Ｋ））に含浸し、以下の表１−１及び表１−２に示す厚み、繊維含有率ＶＦのエポキシ樹脂ＣＦＲＰプリプレグを作成した。【０１６６】
［フェノキシ樹脂ＣＦＲＰプリプレグの作製］
マトリックス樹脂となる熱可塑性樹脂として、フェノキシ樹脂（日鉄ケミカル＆マテリアル社製ＹＰ−５０Ｓ、Ｔｇ＝８５℃）を用い、熱プレスにより厚み１００μｍのフィルムにした。かかるフェノキシ樹脂のフィルムをピッチ系炭素強化繊維からなる強化繊維基材（ＵＤ材：日本グラファイトファイバー社製）に重ね、ホットプレスにより繊維基材に含浸し、以下の表１−１に示す厚み、繊維含有率ＶＦのフェノキシ樹脂ＣＦＲＰプリプレグを作成した。【０１６７】
［ポリプロピレン樹脂ＣＦＲＰプリプレグの作製］
マトリックス樹脂となる熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン樹脂（三井化学株式会社製ＱＥ０６０、Ｂ、Ｔｍ＝１４０℃）を用い、熱プレスにより厚み１００μｍのフィルムにした。かかるポリプロピレン樹脂のフィルムをピッチ系炭素強化繊維からなる強化繊維基材（ＵＤ材：日本グラファイトファイバー社製）に重ね、ホットプレスにより繊維基材に含浸し、以下の表１−１に示す厚み、繊維含有率ＶＦのポリプロピレン樹脂ＣＦＲＰプリプレグを作成した。【０１６８】
［樹脂層形成用処理液の調製及び塗布］
樹脂材料として、上記エポキシ樹脂ＣＦＲＰプリプレグと同様のエポキシ樹脂又は上記フェノキシ樹脂ＣＦＲＰプリプレグと同様のフェノキシ樹脂を用い、無機フィラーとして、ＡｌＮ（株式会社トクヤマ製フィラー用  窒化アルミニウム粉末、平均粒径Ｄ５０＝４０μｍ、熱伝導率＝２００Ｗ／（ｍ・Ｋ））又はＳｉＣ（信濃電気製錬株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝３０μｍ、熱伝導率＝２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ））を用いた。なお、無機フィラーの平均粒径及び熱伝導率は、それぞれカタログ値である。これらの樹脂材料及び無機フィラーの所定量を、以下の表１−１及び表１−２に示したような無機フィラー含有率（全固形分の体積に対する無機フィラーの体積％）となるように容器に投入し、２０００ｒｐｍ×１分間の攪拌により、均一な混合状態となるようにした。なお、攪拌に際して、２５℃における粘度を東機産業社製  Ｅ型粘度計  ＴＶＥ−３５Ｈにより随時測定し、処理液の粘度が１〜３０Ｐａ・ｓの範囲内となるようにした。なお、粘度の調整に際しては、溶媒として（アセトン、関東化学社製）を用いた。【０１６９】
得られたそれぞれの処理液を、バーコーターを用いて、金属部材上に以下の表１−１及び表１−２に示したような厚みとなるように塗布した。【０１７０】
［積層体］
処理液の塗布された金属部材を２枚準備し、金属部材／処理液／エポキシ樹脂ＣＦＲＰプリプレグ×９層分／処理液／金属部材という層構造を有する積層体を、それぞれ準備した。【０１７１】
［各加熱加圧工程の条件］
以下の表１−１及び表１−２の各例では、第１加熱加圧工程の処理温度を６０℃とし、１．０ＭＰａの圧力を３０分間印加した。また、第２加熱加圧工程の処理温度を１５０℃とし、１．５ＭＰａの圧力を３０分間印加した。これにより、金属−ＣＦＲＰ複合体の試験材を得た。【０１７２】
さらに、表１−１の実施例３で使用した材料を用いて、表１−３に示すように加熱加圧条件を変えて金属−ＣＦＲＰ複合体の試験材を得た。また、各層の厚み及び無機フィラー及び炭素繊維の含有率も実験例３と同じになるように調整した。比較例７及び比較例８では、１段の加熱加圧工程で金属−ＣＦＲＰ複合体の試験材を製造した。【０１７３】
そして、得られた各試験材について、光学顕微鏡で断面観察を行うことにより、樹脂層とＣＦＲＰ層との界面を決定し、次いで、かかる界面から樹脂層の方向に無機フィラーの平均粒径の幅の領域を決定し、当該領域に存在する無機フィラーの個数密度（個／ｍｍ2）を算出した。無機フィラーの一部分のみが当該領域に存在する場合も、当該領域に存在するものとして個数に計上した。得られた無機フィラーの個数密度を表１−１〜表１−３に示す。【０１７４】
［評価内容］
得られたそれぞれの試験材について、各層の厚みから各層の体積分率（体積％）を算出するとともに、各試験材の熱伝導性、耐腐食性、及び、曲げ強度を測定した。【０１７５】
◇熱伝導性
以下の表１−１〜１−３に示した、幅１２．５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの金属−ＣＦＲＰ複合体の試験材について、長さ方向の一方の端部から２５ｍｍまでの部分を、カーボンテープ（日新ＥＭ株式会社社製ＳＥＭ用カーボン両面テープ）を用いて銅板に貼り付けるとともに、もう一方の端部から２５ｍｍまでの部分（銅板が貼り付けられている金属部材とは逆側の金属部材）に対して熱電対を装着して、測定サンプルとした。得られた測定サンプルを１６０℃に加熱されたホットプレート（アズワン製セラミックホットプレート）上に載置して、載置後９０秒後及び６００秒後に熱電対で計測される温度を測定した。すなわち、本実験では、図１Ｂに示したような層構造を有する測定サンプルにおいて、例えば図中の下側に位置する金属部材がホットプレートに接するようにし、図中の上側に位置する金属部材に熱電対を装着している。その上で、金属部材→樹脂層→ＣＦＲＰ層→樹脂層→金属部材と伝導された熱を、熱電対により測定している。【０１７６】
上記のような測定条件において、熱電対により測定される載置後９０秒後の温度が４０℃以上であり、かつ、載置後６００秒後の温度が６０℃以上である場合を、合格とした。【０１７７】
◇耐腐食性
以下の表１−１〜１−３に示した、幅１２．５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの金属−ＣＦＲＰ複合体の試験材について、５％の塩化ナトリウム水溶液に１５日間浸漬させて、浸漬前後での質量減少量を測定した。浸漬前の試験材の質量を基準として、質量減少率が６％以下であった場合を、合格とした。【０１７８】
◇曲げ試験
ＪＩＳ  Ｋ  ７０７４：１９８８に準拠して、得られた金属−ＣＦＲＰ複合体の機械物性を測定した。より詳細には、幅１２．５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの金属−ＣＦＲＰ複合体の試験材を、支点間距離８０ｍｍにて圧下速度５ｍｍ／ｍｉｎの速度で押圧し、その際の曲げ強度［ＭＰａ］を測定した。得られた曲げ強度が５３０ＭＰａ以上であった場合を、合格とした。【０１７９】
得られた結果を、以下の表１−１、表１−２及び表１−３にあわせて示した。【０１８０】
【表１−１】
0006888740.tif 000003
【０１８１】
【表１−２】
0006888740.tif 000004
【０１８２】
【表１−３】
0006888740.tif 000005
【０１８３】
上記表１−１、表１−２から明らかなように、本発明の実施例に該当する試験材は、優れた熱伝導性、耐腐食性及び曲げ強度を示すことがわかる。また、上記表１−１〜表１−３から明らかなように、本発明の実施例に該当する方法を用いて得た試験材は、優れた熱伝導性、耐腐食性及び曲げ強度を示すことがわかる。【０１８４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１８５】
１    金属−炭素繊維強化樹脂材料複合体
１０    金属部材
２０    樹脂層
３０    ＣＦＲＰ層
２０１    樹脂組成物
２０２    無機フィラー
３０１    マトリックス樹脂
３０２    炭素強化繊維
【図１Ａ】
0006888740.tif 000006
【図１Ｂ】
0006888740.tif 000007
【図２】
0006888740.tif 000008
【図３】
0006888740.tif 000009
【図４】
0006888740.tif 000010
【図５】
0006888740.tif 000011