JP2011031482A - 積層鋼板 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で、剛性及び耐衝撃性が高く、かつ、せん断、曲げ、深絞り、張り出し等の加工性や加工後の形状安定性に優れる積層鋼板を提供する。
【解決手段】コア層の両面に鋼板が積層された積層鋼板において、コア層を鋼線材を用いて網状に形成した金網で構成し、金網を形成する鋼線材の炭素濃度を０．２４質量％以上で、かつ、金網の目開きを鋼板の厚みの３．５倍以下とした。このように、鋼線材の組成を規定することで、軽量性と高い剛性や耐衝撃性とを両立でき、金網の目開きを規定することで、加工性や加工後の形状安定性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽量化のためのコア層の両面に鋼板が積層された積層鋼板に関する。

自動車部材、家電の筐体、家具、ＯＡ機器部品等の様々な用途において、軽量で、剛性及び耐衝撃性が高く、かつ、せん断、曲げ、深絞り、張り出し等の加工性や、加工後の形状安定性に優れる鋼板が広く求められている。近年、地球温暖化対策として、ＣＯ_２の排出量が厳しく規制されており、特に、自動車部材の用途においては、ＣＯ_２の排出量を削減するために、軽量化のニーズが特に高いだけでなく、剛性や耐衝撃性、加工性や加工後の形状安定性も高い水準の性能が要求される。このような要求に対する解決策として、樹脂シート、無機フィラー入り樹脂シート、加工金属板、ハニカム、繊維等からなるコア層を鋼板間に積層した積層鋼板が種々提案されている。

具体的には、例えば、特許文献１〜５では、金属板間に、ＰＰ（ポリプロピレン）シートを積層する製法及び金属板、特許文献６では、鋼板間に変性ＰＰ接着層を介してＰＡ（ポリアミド）シートを積層した鋼板、特許文献７では、鋼板間にＰＥＴ（ポリエステル）シートを積層した鋼板、特許文献８では、金属板間に熱硬化性樹脂を接着剤として含浸させた熱可塑性樹脂のポリマー繊維の布地シートを積層した金属板、特許文献９では、降伏強度や厚みの異なる鋼板間に樹脂シートを積層した鋼板、特許文献１０では、鋼板間に引張り弾性率が高い樹脂シートを積層した鋼板が、それぞれ提案されている。

また、例えば、特許文献１１では、ステンレス板間に接着用樹脂フィルムを介して発泡ポリオレフィンシートを積層したステンレス鋼板、特許文献１２では、金属板間に発泡する際に生じる面内方向の発泡力を抑制するシート状物を介してポリオレフィン系樹脂発泡体を積層した金属板、特許文献１３及び１４では、金属板もしくは金属箔間に発泡ポリエステルシートを接着層なしで積層する製造法、特許文献１５及び１６では、金属板間に発泡樹脂シートを接着層なしで積層する製造法、特許文献１７では、鋼板間に複数の予備発泡シートを接着樹脂フィルムで接合したシートを積層する製法、特許文献１８では、金属板間に無発泡熱可塑性樹脂層を介して扁平状の独立気泡を有する発泡樹脂層を積層した金属シート、特許文献１９では、硬質板に未発泡樹脂シートを積層して加工後に発泡する防音板、特許文献２０では、形状を形成した鋼板間に予備発泡した樹脂シートを積層し、ガラス転移温度以上に加熱して発泡させる芳香族ポリエステル系樹脂積層体の製法が、それぞれ提案されている。

また、例えば、特許文献２１では、鋼板間に無機フィラーが添加されたＰＰをコア層として積層した鋼板、特許文献２２では、金属シート間に無機フィラーを添加した発泡ポリオレフィンシートをコア層として積層した金属シートが、それぞれ提案されている。

また、例えば、特許文献２３では、金属シートや樹脂シートからなるカバー層間に凹凸を付与したフレキシブルな金属シートをコア層として積層したパネル、特許文献２４及び２５では、鋼板間にミクロ窪み付ディンプル加工鋼板をコア層として積層した構造が、それぞれ提案されている。

また、例えば、特許文献２６〜２９では、発泡樹脂を充填したハニカム状の板をコア層として金属板間に積層した金属板が提案されている。

また、例えば、特許文献３０では、金属板間に熱可塑性樹脂で覆った有機もしくは金属の繊維状ポーラス体をコア層として積層した金属板、非特許文献１では、短繊維ＳＵＳファイバーをブレーズ接合コア層を鋼板間に積層した構造が、それぞれ提案されている。

特開昭５１−８４８８０号公報 特開昭５１−８４８７９号公報 特開昭６４−４５６３２号公報 特開平６−２７０３２５号公報 特開昭６１−１２３５３７号公報 特開昭５２−２１０８９号公報 特開平４−２９９１３３号公報 特表２００３−５２３８５３号公報 特開昭６２−２５９８３９号公報 特開昭６２−９９５１号公報 特開２０００−２２５６６４号公報 特開２００１−１５０６１６号公報 特許第２９８３１３３号 特開平９−３９１３９号 特開２００３−９６９６９号 特開平１０−３０５５４５号 特開平１０−２３１５８０号 特開平６−１８２８８４号 特開２００４−４２６４９号 特許第３５９４８７７号 特開昭６２−２６４９４１号公報 特許第３１１８０６６号 特表２００３−５０８２７０号公報 国際公開第２００８／０９７９８４号パンフレット 国際公開第２００７／０６２０６１号パンフレット 特許２８３８９８２号 特開平８−８２０２１号公報 特開平８−１０５１２７号公報 特開平８−２００８６号公報 国際公開第２００６／０５０６１０号パンフレット

Ｄ．Ｍｏｈｒ著、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍｅｃｈ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ．４５．，Ｐ．２５３（２００３年）

上記特許文献１〜２０のように、鋼板間に樹脂シートや発泡樹脂シートを積層した積層鋼板では、単一の鋼板の中心部を樹脂シートや発泡樹脂シートで代替するため、同一厚みの単一の鋼板やＡｌ板と比較して軽量化が可能となる。また、積層鋼板全体の重量を軽くしても、積層鋼板全体の厚みを厚くできるので、軽量性を保持したまま、剛性（積層鋼板全体の厚みの３乗に比例）を高くすることができる。従って、上記特許文献１〜２０に記載された鋼板は、パネル等のように変形時の中立軸が積層鋼板の内部にあるような部品としては有効である。

しかし、箱型部材等のように変形時の中立軸が積層鋼板の外部にある部品に適用すると、鋼板間に積層した樹脂のヤング率が小さいため、剛性（ヤング率と積層鋼板全体厚みの３乗の積に比例）が不十分になる場合がある。また、鋼板間に積層した樹脂の降伏強度が小さいため、耐衝撃性（降伏強度と積層鋼板全体厚みの約１．６乗の積に比例）を確保するためには、積層鋼板全体の厚みをさらに大きくする必要がある。この結果、積層鋼板の曲げ変形時に表層の鋼板に加わる負荷が過大になって表層鋼板が破壊したり、樹脂層（コア層）のせん断変形が大きくなって上下面にズレが発生することにより剛性や耐衝撃強度が低下したり、さらにはコア層が破壊するなどの欠陥が発生する場合があった。また、耐熱性の低いポリオレフィンをコア層に使用している場合には、焼き付け塗装時にコア層が変形する場合があった。

また、上記特許文献２１及び２２に記載された積層鋼板では、積層する樹脂もしくは発泡シートからなるコア層を無機フィラーで補強しているため、コア層の引張強度及びせん断強度を向上させ、特許文献１〜２０に記載された積層鋼板に起こり得るような表層鋼板及びコア層の破壊や、剛性や耐衝撃性の低下をある程度は改善することができる。

しかし、特許文献２１及び２２に記載されている積層鋼板では、短繊維フィラーを用いてコア層を補強しており、補強部分が不連続となるため、補強効果が不十分であった。

また、上記特許文献２３〜２５に記載されている積層鋼板では、コア層が樹脂ではなく金属からなるため、樹脂からなるコア層と比較するとヤング率や降伏強度がやや高くなり、特許文献１〜２０に記載された積層鋼板に起こり得るような表層鋼板及びコア層の破壊や、剛性や耐衝撃性の低下をある程度は改善することができる。

しかし、特許文献２３〜２５におけるコア層には、積層鋼板全体の軽量化を図るために、金属箔や極薄軟鋼が使用されているため、積層鋼板の用途によっては降伏強度が不十分となる場合があり、上記の改善効果としては不十分であった。

また、上記特許文献２６〜２９に記載されている積層鋼板は、いずれも建築用の断熱パネルや遮音パネル等の建材パネル用途を意図した金属板であり、パネル状の部品としては有効であるものと考えられる。

しかし、特許文献２６〜２９に記載されている積層鋼板では、積層後に張り出し加工、絞り加工、曲げ加工、プロファイリング加工等の強加工をする部材への適用を想定していない。従って、これらの鋼板では、弾性域では軽量・高剛性を兼備できるものの、ハニカム構造が適正でなく、張り出し、絞り加工等を行うとコア層がせん断破壊や圧縮破壊して、欠陥となる場合が多い。さらに、コア層の補強に利用するハニカム板がコア層全体に分布しているため、曲げ変形時の中立軸となるコア層中心部近傍に分布しているハニカム板は剛性アップには寄与せず、効率的に剛性をアップし、かつ軽量化することが困難であった。

また、特許文献３０に記載されている積層鋼板は、コア層を構成する繊維状ポーラス体の好適な空孔率を規定しており、軽量性と高剛性をバランス良く実現しようとするものであると考えられる。

しかし、特許文献３０では、コア層の適正な構造（特に、空孔の構造）については一切規定されていない。また、コア層がポーラス状である場合、表層鋼板のうち、コア層内の空孔上に積層された部分は、コア層内の中充部分上に積層された部分よりも、強度が弱くなる。その結果、適正な構造のコア層を形成しないと、引張変形時に空孔部上に積層された部分に応力が集中して伸びが低下したり、曲げ変形時に表層鋼板が空孔部に陥入したりして欠陥となる場合があった。

また、非特許文献１に記載された構造では、短繊維ファイバーを使用しているため、コア層の降伏強度やせん断強度が小さく、強加工時に欠陥を発生する場合が多い。

このように、これまでに提案されている積層鋼板では、軽量性、高剛性、高耐衝撃性、優れた加工性（せん断加工性、曲げ加工性、深絞り加工性、張り出し加工性等）、優れた加工後の形状安定性など、全ての性能を満足できるまでに至っていない、という問題があった。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、軽量で、剛性及び耐衝撃性が高く、かつ、せん断、曲げ、深絞り、張り出し等の加工性や加工後の形状安定性に優れる積層鋼板を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、鋼線材を用いて網状に形成した金網でコア層を構成し、さらに、鋼線材の組成及び金網の目開きを制御することにより、軽量性、高剛性、高耐衝撃性、優れた加工性及び優れた加工後の形状安定性を全て満足できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、鋼線材を用いて網状に形成した金網からなるコア層の両面に鋼板が積層されており、前記鋼線材の炭素濃度が０．２４質量％以上であり、かつ、前記金網の目開きが前記鋼板の厚みの１０倍以下である、積層鋼板が提供される。

ここで、前記積層鋼板において、前記鋼線材の炭素濃度が、０．６０質量％以上であることが好ましい。

また、前記積層鋼板において、前記金網の目開きが、前記鋼板の厚みの０．１倍以上であることが好ましく、前記鋼板の厚みの０．５倍以上５倍以下であることがさらに好ましい。

また、前記積層鋼板において、前記金網と前記鋼板とは、融点が４００℃以下ブレーズ剤又は導電性接着剤を用いて接合されていてもよい。

また、前記積層鋼板において、前記金網と前記鋼板とが接着剤を用いて接合されており、前記接着剤と前記鋼板とのせん断密着強度が３０Ｎ／ｃｍ^２以上であり、前記接着剤の１００℃〜１６０℃での貯蔵弾性率Ｇ’が０．０５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることが好ましい。

また、前記積層鋼板において、前記金網は、縦線及び横線に対して斜め方向に織りが加えられていてもよく、さらに、前記金網は、正方目の金網であり、前記斜め方向は、前記縦線及び前記横線の方向に対して４５°の方向であることが好ましい。

また、前記積層鋼板において、前記コア層が、ｎ（ｎは２以上の整数）層の積層された前記金網からなり、各層の前記金網を形成する前記鋼線材の方向を、隣接する層の前記金網間で３６０／３ｎ°以上３６０／ｎ°以下の角度ずつ一定方向にずらして、各層の前記金網が積層されることが好ましい。

また、前記積層鋼板において、前記コア層が、積層された３枚以上の前記金網からなり、３枚以上の前記金網から任意に選択された隣接する２枚の前記金網のうち、前記コア層の厚み方向の中央位置に対して、より遠い側に積層された前記金網の目開きが、より近い側に積層された前記金網の目開きよりも小さいことが好ましい。

本発明によれば、鋼線材を用いて網状に形成した金網でコア層を構成し、さらに、鋼線材の炭素濃度を０．２４質量％以上であり、かつ、金網の目開きを鋼板厚みの１０倍以下にすることにより、軽量で、剛性及び耐衝撃性が高く、かつ、せん断、曲げ、深絞り、張り出し等の加工性や加工後の形状安定性に優れる積層鋼板を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る積層鋼板の全体構成の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る金網の構成の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る金網の変形例の構成を示す説明図である。 同実施形態に係る金網による表層鋼板の拘束効果の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る積層鋼板の変形例の構成を示す説明図である。 実施例２６及び比較例９の積層鋼板における引張変形時の表層鋼板の歪測定の結果を示すグラフである。

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。

［積層鋼板の構成］
初めに、図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係る積層鋼板の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る積層鋼板の全体構成の一例を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態に係る積層鋼板１は、コア層１０の両面にそれぞれ鋼板（以下、「表層鋼板」と称する。）５（５Ａ，５Ｂ）が積層された構造、すなわち、表層鋼板５Ａ上にコア層１０が積層され、さらにその上に表層鋼板５Ｂが積層された構造を有している。コア層１０は、鋼線材を用いて網状に形成した１枚又は２枚以上の金網１１からなる層である。コア層１０が、２枚以上の金網１１で構成されている場合には、これらの金網１１は積層された構造となっている。なお、図１では、コア層１０が、積層された２枚の金網１１からなる例を示している。

また、詳しくは後述するが、本実施形態に係る積層鋼板１では、金網１１を構成する鋼線材の炭素濃度が０．２４質量％以上であり、かつ、金網１１の目開きが表層鋼板２０の厚みｔ_ｓの１０倍以下であることが必要である。以下、積層鋼板１を構成する各部材について詳細に説明する。

（金網の構成）
まず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る金網１１の構成について詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る金網１１の構成の一例を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示している。

図２に示すように、金網１１は、鋼線材を縦線１１１と横線１１３に使用して網状に形成したものである。ここで、縦線１１１とは、金網１１を構成する全ての鋼線材のうち、長さ方向（図２では縦方向）に走る鋼線材を意味し、横線１１３とは、金網１１を構成する全ての鋼線材のうち、長さ方向と直交する幅方向（図２では横方向）に走る鋼線材を意味する。また、金網１１の目開きｗ（ｗ_Ｌ，ｗ_Ｈ）とは、２本の隣接する縦線１１１又は横線１１３間の距離のことであり、２本の隣接する縦線１１１間の距離を縦目開きｗ_Ｌ、２本の隣接する横線１１３間の距離を横目開きｗ_Ｈと区別することもある。金網１１が正方目である場合には、ｗ_Ｌ＝ｗ_Ｈとなる。また、金網１１には、縦線１１１と横線１１３とで囲われた部分に空孔（網目）１１５が存在しており、この空孔１１５があることにより、コア層１０を鋼板やＡｌ板等と比べて軽量化することができる。なお、金網１１を形成する鋼線材の直径（線径）ｄと目開きｗとの和は（メッシュ）ピッチｐと称される。

また、図２（ｂ）に示すように、金網１１の厚みｔ_Ｎは、縦線１１１又は横線１１３（図２に示した例では横線１１３）の一方（図２では上側）の屈曲部１１１ａと他方（図２では下側）の屈曲部１１１ｂとの距離で表される。本実施形態に係る積層鋼板１では、コア層１０は、１枚の金網１１、又は、積層された２枚以上の金網１１からなるので、金網１１の枚数をｎとすると、コア層１０の厚みｔ_ｃは、ｔ_ｃ＝ｎ＊ｔ_Ｎとなる。

＜鋼線材の組成＞
ここで、本実施形態における金網１１を構成する鋼線材の炭素濃度は、０．２４質量％以上であることが必要である。鋼線材の炭素濃度を０．２４質量％以上とすることにより、鋼線材の引張強度を確保でき、コア層１０内の鋼線材密度を必要とされる板密度（コア層１０内における鋼線材の質量比）まで低下させても、積層鋼板１の加工や加工後の製品として必要とされるコア層１０（本実施形態では、金網１１）の引張強度及び降伏強度を確保することができるため、積層鋼板１の剛性や耐衝撃性を高く保ちつつ、積層鋼板１を十分に軽量化することが可能となる。一方、鋼線材の炭素濃度が０．２４質量％未満では、鋼線材の引張強度や降伏強度が小さくなってしまい、コア層１０内の鋼線材強度を増大させて補強しなければ、必要とされるコア層１０の引張強度や降伏強度を確保することができず、積層鋼板１の軽量化が不十分となる。具体的には、鋼線材として、ＪＩＳ Ｇ ３５０６−２００４、ＪＩＳ Ｇ ３５０２−２００４等を好適に使用できるが、これらに限定するものでなく、上記組成を満足した鋼線材であれば、本実施形態に係る金網１１を構成する鋼線材として使用できる。

コア層１０の引張強度や降伏強度をより向上させるという観点から、鋼線材の炭素濃度は０．６０質量％以上であることが好ましい。これにより、コア層１０の板密度を従来よりも低下させても、コア層１０の引張強度や降伏強度を十分に確保することができるため、より高度な軽量化と剛性や耐衝撃性との両立を図ることが可能となる。一方、鋼線材の炭素濃度が高すぎると、コア層１０（金網１１）の引張強度や降伏強度を増大させることはできるが、鋼線材が高炭素濃度となり硬質になり過ぎるため、金網１１の目開きを表層鋼板５の厚みの１０倍以下という微細な間隔に制御することが困難となるおそれがある。このような観点から、鋼線材の炭素濃度は０．９６質量％以下であることが好ましい。

＜鋼線材の径＞
鋼線材の径（線径）ｄは、特に限定されず、積層鋼板１の用途に応じて必要とされる剛性や耐衝撃性の観点から、必要とされるコア層１０の厚み以下であればよく、用途ごとに優先させる積層鋼板１の特性（板密度、剛性、耐衝撃性等）に応じて適宜決定することができる。例えば、積層鋼板１の板密度が特に重要な場合には、金網１１の目開き、コア層１０の目標とする板密度ρ_目標に応じて、下記（１）式及び（２）式から、（３）式の不等式を満足するように決定できる。また、積層鋼板１の耐衝撃性が特に重要な場合には、耐衝撃性の支配因子である塑性変形域の曲げモーメントＭｐ_目標に応じて、下記（３）式及び（４）式のように鋼線材の炭素濃度に応じて求めた鋼線材の線径ｄと降伏強度σ_Ｙｃとの関係式に従い、（３）式の不等式を満足するように、線径ｄを決定することができる。なお、下記（４）式には、炭素濃度［Ｃ］を［Ｃ］＝０．９６質量％として求めた関係式を示している。
ρ_目標＞７．８＊（１−Ｖ_ａｉｒ）＊ｎ ・・・（１）
Ｖ_ａｉｒ＝ｗ^２／（ｗ＋ｄ）^２ ・・・（２）
Ｍｐ_目標＜１／４σ_Ｙｓ［（ｔ_ｓ＋ｔ_ｃ）^２−ｔ_ｃ ^２］＋１／８（１−Ｖ_ａｉｒ）σ_Ｙｃ
・・・（３）
σ_Ｙｃ＝−２６５００ｄ＋４６４０ ・・・（４）
（上記（１）〜（４）式で、ρ_目標はコア層１０の目標板密度、Ｖ_ａｉｒはコア層１０中の空孔１１５部分の体積、ｎは金網１１の積層枚数、ｗは金網１１の目開き、Ｍｐ_目標は目標曲げモーメント、σ_Ｙｓは表層鋼板５の降伏強度、σ_Ｙｃはコア層１０の降伏強度、ｔ_ｓは表層鋼板５の厚み、ｔ_ｃはコア層１０の厚み、ｄは金網１１の線径を示す。）

＜金網の目開き＞
本実施形態に係る積層鋼板１では、金網１１の目開きｗが、表層鋼板５の厚みｔ_ｓの１０倍以下であることが必要である。このように、金網１１の目開きｗを表層鋼板５の厚みｔ_ｓの１０倍以下としたのは、本発明者の検討によって、コア層１０の母材（本実施形態の場合は鋼線材）と表層鋼板５との引張強度比が１／５０（引張強度の大きい方を分母とした値）以下であるコア層１０を有する積層鋼板１を引張変形させた場合、コア層１０に存在する空孔１１５の大きさ（目開き）を表層鋼板５の厚みの１０倍超とすると、表層鋼板１のうち空孔１１５上に位置する部分に応力が集中し、早期に表層鋼板５が破断してしまうことがＦＥＭ（有限要素法）解析により判明したためである。すなわち、表層鋼板５において、コア層１０の空孔１１５上に位置する部分と、鋼線材（縦線１１１及び横線１１３）上に位置する部分とでは、実質上の鋼板厚みが異なり、空孔１１５上に位置する部分の強度（引張強度や降伏強度）の方が、鋼線材上に位置する部分の強度よりも小さくなる。その結果、積層鋼板１に引張変形や圧縮変形などが加わると、表層鋼板５の中でも強度が低い空孔１１５上に位置する部分に応力が集中し、破断伸びが減少し、これにより加工性が低下してしまう。

そこで、金網１１の目開きｗを表層鋼板５の厚みｔ_ｓの１０倍以下と微細化することにより、積層鋼板１の引張・圧縮変形時に、表層鋼板５のうちの空孔１１５上に位置する部分に集中する応力を分散させることができ、表層鋼板５の破断伸びを大きくすることができる。その結果、積層鋼板１の加工性を向上させることができ、曲げ加工や深絞り加工等の強加工を加えても、積層鋼板１の加工安定性を確保することができる。

また、金網１１の目開きを小さくするほど、表層鋼板５のうちの空孔１１５上に位置する部分に集中する応力を分散させることができ、かつ、仮に表層鋼板５に亀裂が発生したとしても、当該亀裂が微小な目開きｗを有する空孔１１５内に閉じ込められて他の部分に伝播しにくくなる。従って、金網１１の目開きｗが小さいほど、加工性の面から好ましい。一方、金網１１の目開きｗを小さくすると、上述した（１）式及び（２）式により、コア層１０の板密度が増加するため、軽量性を確保する観点からは、金網１１の目開きｗは、表層鋼板５の厚みｔ_ｓの０．１倍以上であることが好ましい。

以上述べたような、優れた加工性及び加工安定性と軽量性とをより高度に両立させるという観点から、金網１１の目開きｗは、表層鋼板５の厚みｔ_ｓの０．５倍以上５倍以下であることがより好ましい。

また、本実施形態では、コア層１０が金網１１からなるので、空孔１１５の大きさ（すなわち、目開きｗ）を表層鋼板５の厚みｔ_ｓの１０倍以下という微小な大きさに制御することが、金属材等の板材を打ち抜き加工やディンプル加工等して空孔を形成する場合よりも容易となるため、コストを削減したり、生産性を向上させたりすることも可能となる。

＜金網の形成方法＞
金網１１の形成方法については、上述した鋼線材の炭素濃度及び目開きの条件を満足するものであれば、織り方や編み方などは特に制限されず、例えば、正方目、ひし形、亀甲状等の矩形目などのいずれでもよい。正方目の金網１１としては、織金網、クリンプ金網などがある。織金網の具体例としては、平織り、綾織、たたみ織り、たたみ綾織り等が挙げられる。また、クリンプ金網の具体例としては、クリンプ織り、ロッククリンプ織り、ダブルクリンプ織り、フラットクリンプ織り、トンキャップスクリーン織り、スロットスクリーン織り等が挙げられる。また、金網１１の形成方法としては、織りや編みではなくても、溶接によっても構わない。すなわち、縦線１１１と横線１１３とを溶接により接合し、網状に形成してもよい。さらに、金網１１の織り方としては、２次元織りではなく、３次元の立体織りにしてもよい。

以上の金網１１の形成方法のうち、製造の容易さや経済性の観点からは平織り金網が好ましく、表層鋼板５とコア層１０との接合性の観点からはフラットトップ織り金網が好ましい。

また、本実施形態に係る金網１１では、上述した鋼線材を用いて、正方目に斜め方向の織り（線）を加えてもよい。この斜め方向とは、縦線１１１及び横線１１３の双方と交差する方向のことを意味し、具体的には、例えば、縦線１１１又は横線１１３の方向に対して１５°、３０°、４５°等の方向の織り（線）を正方目の金網１１に加えることができる。

＜金網による表層鋼板の拘束効果について＞
特に、本実施形態では、以下に説明する金網１１による表層鋼板５の拘束効果を効率よく発現させるために、図３に示した金網１１’のように、縦線１１１と横線１１３とからなる正方目の金網に、縦線１１１及び横線１１３の方向に対して４５°の方向の斜め方向の織り（線）１１７が加えられていることが好ましい。なお、図３は、本実施形態に係る金網の変形例の構成を示す説明図である。

ここで、図４を参照しながら、金網１１による表層鋼板５の拘束効果について説明する。図４は、本実施形態に係る金網による表層鋼板の拘束効果の一例を示す説明図である。なお、図４では、説明の便宜のため、縦線１１１及び横線１１３を実線で示している。

本実施形態では、コア層１０が金網１１で構成されているが、図４に示すように、金網１１を、例えば、縦線１１１の方向に沿った力Ｔで引張加工したとする。すると、図４の右図に示すように、縦線１１１の方向には引張変形が生ずる一方で、横線１１３の方向には引張変形が生じない。すなわち、引張加工後の縦目開きｗ_Ｌ２は、引張加工前の縦目開きｗ_Ｌ１よりも大きくなるが、引張加工後の横目開きｗ_Ｈ２は、引張加工前の横目開きｗ_Ｈ１と同一で、横目開きは引張加工前後で変化しない。

このように、コア層１０が金網１１からなる場合、金網１１を構成する鋼線材（縦線１１１、横線１１３）の一部を曲げ加工時の圧縮変形・引張変形方向に対して垂直に配列すると、金網１１を構成する鋼線材は変形せずに表層鋼板５のポアッソン変形を拘束する効果が得られる。この拘束効果により、表層鋼板５のヤング率Ｅ_ｓを増大させることができ、下記（５）式で表される積層鋼板１の剛性ＥＩを効率的に増大させることが可能となる。なお、このような拘束効果は、金網１１を用いることにより発現されるものであり、例えば、金属材等の板材を打ち抜き加工等したものなどによっては得ることができない。
ＥＩ＝（１／１２）Ｅ_ｓ［（ｔ_ｓ＋ｔ_ｃ）^３−ｔ_ｃ ^３］＋１／１２Ｅ_ｃｔ_ｃ ^３
・・・（５）
（上記（５）式において、ＥＩは積層鋼板１の剛性、Ｅ_ｓは表層鋼板５のヤング率、Ｅ_ｃは、コア層１０のヤング率、ｔ_ｓは表層鋼板５の厚み、ｔ_ｃはコア層１０の厚みを示す。）

従って、本実施形態では、等方性を確保して、上述したような変形方向に垂直な鋼線材（縦線１１１及び横線１１３）の配列による表層鋼板５の拘束効果を広範な変形方位で発現させるために、コア層１０を構成する金網として、縦線１１１と横線１１３とからなる正方目の金網に、縦線１１１及び横線１１３の方向に対して４５°の方向の斜め方向の織り（線）１１７が加えられている金網１１’を使用することが好ましい。

なお、本実施形態に係るコア層１０は、金網１１（１１’）のみで構成されており、樹脂等を含まないため、耐熱形状安定性を確保することが容易である。

＜金網の積層＞
上述したように、本実施形態に係るコア層１０を構成する金網１１は、１枚であっても、２枚以上積層されていてもよい。特に、本実施形態では、コア層１０の等方性を増加させるために、コア層１０としてｎ層（ｎは２以上）の金網１１を積層する場合に、各層の金網１１を形成する鋼線材の方向を、隣接する層の金網１１間で３６０／３ｎ°以上３６０／ｎ°以下の角度ずつ一定方向にずらして、各層の金網１１を積層することも可能である。このような積層方法を例示すると、最下層の金網１１に対し、その上層の各金網１１を４５°ずつ回転させて４層積層する方法などがある。等方性を増加させる観点からは、金網１１の層数ｎを大きくして、金網１１を微細な角度ずつ（３６０／３ｎ〜３６０／ｎ°ずつ）回転させて積層することが好ましいが、経済的合理性の観点からは、積層する金網１１の数は、２層以上２０層以下であることが好ましい。

また、本実施形態では、コア層１０が積層された３枚以上の金網１１からなり、３枚以上の金網１１から任意に選択された隣接する２枚の金網１１のうち、コア層１０の厚み方向の中央位置に対してより遠い側に積層された金網１１の目開きが、コア層１０の厚み方向の中央位置に対してより近い側に積層された金網１１の目開きよりも小さいことが好ましい。ここで、図５を参照しながら、コア層１０が、金網１１を積層した構造を有する場合の好適な例について説明する。図５は、本実施形態に係る積層鋼板の変形例の構成を示す説明図である。

図５に示すように、本実施形態の変形例に係る積層鋼板１’は、コア層１０として、３枚の金網１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが積層された構造を有している。そして、コア層１０の厚み方向の中央位置に対してより遠い側（図５の例では、表層鋼板５に近い側）に配置された２枚の金網１１Ａ，１１Ｃの目開きｗ_Ａの方が、コア層１０の厚み方向の中央位置に対してより近い側（図５の例では、表層鋼板５から遠い側）に配置された金網１１Ｂの目開きｗ_Ｂよりも小さくなっている。これは、次のような理由による。

一般に、鋼板の中心部は、剛性や耐衝撃性への寄与が比較的小さい。そのため、剛性や耐衝撃性に対して比較的寄与の小さい積層鋼板１の中心部（コア層１０の厚み方向の中央部）に、目開きが大きく強度の小さな金網１１Ｂを配置してさらなる軽量化を図る一方で、剛性や耐衝撃性に対して比較的寄与の大きな表層鋼板５側には、目開きが小さく強度の大きな金網１１Ａ，１１Ｃを配置して剛性や耐衝撃性を確保するために、本実施形態の変形例に係る積層鋼板１’では、表層鋼板５側の金網１１Ａ，１１Ｃの目開きｗ_Ａを比較的大きくし、コア層１０の中央側の金網１１Ｂの目開きｗ_Ｂを比較的小さくしている。

なお、複数の金網１１を積層する場合には、後述する接着剤やブレーズ剤等を用いることにより、各金網１１を接合することができる。

（金網と表層鋼板との接合）
次に、本実施形態において、金網１１と表層鋼板５との接合について説明する。まず、金網１１と表層鋼板５との好適な密着力は、ピール強度によって評価することができるが、本実施形態における金網１１と表層鋼板５とは、５Ｎ／ｃｍ以上のピール強度で接合されることが好ましい。ピール強度が５Ｎ／ｃｍ未満では、積層鋼板１の曲げ変形や引張変形の際に、コア層１０の両面の表層鋼板５が一体となって変形せず、積層鋼板１の剛性や耐衝撃性を発現させることができないおそれがある。積層鋼板１の曲げ変形時のせん断によるコア層１０両面の表層鋼板のずれを小さくするために、ピール強度を２５Ｎ／ｃｍ以上とすることがより好ましく、４０Ｎ／ｃｍ以上とすることがさらに好ましく、６０Ｎ／ｃｍ以上とすることがさらに一層好ましい。なお、ピール強度は、ＪＩＳ Ｚ０２３８のＴピール試験により評価することができる。

金網１１と表層鋼板５との接合方法としては、公知の鋼材の接合方法を応用することができ、具体的には、例えば、接着接合、ブレーズ接合、溶接等を使用することができる。

金網１１と表層鋼板５との接合を接着接合により行う場合には接合材として接着剤を使用するが、加工後にも耐熱形状安定性を保持するため、接着剤の１００℃〜１６０℃での貯蔵弾性率Ｇ’が、０．０５ＭＰａ以上１００ＧＰａ以下であることが好ましい。０．０５ＭＰａ未満では、積層鋼板１を成形する場合に発生した鋼板／接着剤界面の残留応力により、積層鋼板１の成形品を当該温度（１００℃〜１６０℃）に加熱すると、接着剤の層がクリープ変形し、接着剤層が破壊したり、接着剤層を起点とした剥離を引き起こしたりする場合がある。接着剤層のクリープ変形をより確実に防止するためには、Ｇ’１．０ＭＰａ以上であることがより好ましく、Ｇ’が５ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。一方、１００ＧＰａ超の場合、常温のＧ’はより大きくなるので、加工追従性が低下して加工時に破壊し、接着剤層を起点とした剥離を生じ易くなるおそれがある。なお、接着剤の貯蔵弾性率Ｇ’は、周波数０．１〜１０Ｈｚで測定した接着剤の貯蔵弾性率の最大値で評価できる。熱硬化性接着剤の場合は、積層条件と同一の熱履歴を付与して架橋硬化した接着剤フィルム、熱可塑性接着剤の場合は接着剤フィルムを公知の動的粘弾性測定装置で測定できる。

さらに、接着剤の１００℃〜１６０℃での損失弾性率Ｇ”と貯蔵弾性率Ｇ’の比ｔａｎδ（＝Ｇ”／Ｇ’）は、ｔａｎδ＜１であることが好ましく、ｔａｎδ＜０．８であることがより好ましく、ｔａｎδ＜０．５であることがさらに好ましく、ｔａｎδ＜０．１であることがさらに一層好ましい。ｔａｎδが小さいほど、加熱しても残留応力による接着剤層のクリープ変形を抑制し、形状を安定させることができる。ｔａｎδ≧１では、１００℃〜１６０℃に加工品を加熱すると、接着剤層が粘性流動し、形状が不安定になったり、クリープ変形破壊して剥離したりする場合がある。

金網１１と表層鋼板５との接合材に使用可能な接着剤の具体例としては、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリベンズイミダゾール系、アクリレート系等の熱硬化樹脂系接着剤、酢酸ビニル樹脂系、ポリビニルアセタール系、エチレン−酢酸ビニル系樹脂系、塩ビ系、アクリル、アクリレート樹脂系、ポリアミド系、セルロース系、ポリエステル系、ポリオレフィン系等の熱可塑性樹脂系接着剤、アスファルト、天然ゴム、たんぱく、でんぷん系等の天然接着剤、ニトリルゴム、スチレン系ゴム、ポリサルファイド系、ブチルゴム系、シリコンゴム系、アクリルゴム系、変性シリコンゴム系、ウレタンゴム系、シリル化ウレタンゴム系等のエラストマー系接着剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランあるいは、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、チタンカップリング剤等の無機系接着剤等が挙げられ、表層鋼板５や金網１０を構成する鋼線材の材質に応じて適宜選択できる。また、接着剤の耐熱性を確保するという観点から、上述した接着剤基材に架橋剤を添加した反応型ホットメルト接着剤が好ましく、中でもポリエステル系接着剤基材に架橋剤を添加したポリエステル系反応型ホットメルト接着剤が、ハンドリング性の面からさらに好ましい。

反応型ホットメルト接着剤に使用可能なポリエステル基材としては、例えば、ジオール残基とジカルボン酸残基からなる飽和ポリエステルが挙げられる。中でも、複数のジオール残基もしくは複数のジカルボン酸残基をあるいはこれらの組み合わせからなる共重合ポリエステルが、結晶化度を下げて接着性を向上できるので好ましい。具体的には、１，４−ブタジオールとテレフタル酸残基を主成分にして他のジオール残基やジカルボン酸残基を共重合したポリエステルが好ましく、より具体的に例示すると、東洋紡績製”バイロン”、旭日化成製”ハーデック”、東レ製”ケミット”、東亜合成製”アロンメルトＰＥＳ”、日本合成化学工業製”ポリエスター”等が挙げられ、非晶質グレードよりも結晶グレードの方が、耐熱性から好ましい。

反応型ホットメルト接着剤に使用可能な架橋剤としては、例えば、イミダゾール、イソシアネート、エポキシ樹脂、フェノールノボラック化合物、メラミン化合物等が挙げられる。中でも、架橋反応速度制御性からイソシアネート化合物が特に好ましい。イソシアネート化合物とは、２個以上のイソシアネート官能基を有する芳香族もしくは脂肪族イソシアネート化合物及びこの混合物である。具体的には、ジフェニルメタンジイソシアネート化合物（ＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ジフェニルメタン４，４−ジイソヒアネート、ジフェニルメタン−２，２’−ジイソシアネート、ジフェニル−メタン−２，４’−ジイソシアネート、オリゴマーフェニルメチレンイソシアネート（ＴＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート、トリファニルメタントリイソシアネート等の芳香族イソシアネート化合物、イソフォロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水素化芳香族ジイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート等の脂肪族のジイソシアネート、トリイソシアネート、ポリイソシアネートを挙げることができる。

さらに、金網１１と表層鋼板５との間の接着面積を増大させる目的で、薄い熱可塑性接着フィルムと他の接着剤とを複合することが好ましい。具体的には、薄い熱可塑性接着フィルムの両面に他の接着剤をコートしたものを接着層として使用し、熱可塑性接着フィルムが可塑化する温度以上で金網１１と表層鋼板５とを圧着することが好ましい。これにより、熱可塑性シートに金網１１を構成する鋼線材が食い込み、金網１１と表層鋼板５との間の接触面積が増加し、かつ、他の接着剤も接着に作用するので、さらに接着力を増大できる。

このような薄い熱可塑性接着フィルムと他の接着剤との複合化の中でも、特に、ポリエステルフィルムと反応型ホットメルト型接着剤との複合化が、接着性、耐熱性の観点から好ましい。なお、使用する薄い熱可塑性接着フィルムの厚みは、１μｍ以上、５０μｍ以下、さらにコア層１０を構成する金網１１厚みが５０μｍ以下の場合は、金網１１厚みの４０％以下でなければならない。熱可塑性接着フィルムの厚みが１μｍ未満では接着面積を十分に増加できない。一方、熱可塑性樹脂フィルムの厚みが５０μｍ超では、金網１１と表層鋼板との間の有機層（接着層）厚みが大きくなり、積層鋼板１の溶接性が低下する場合がある。また、金網１１厚みが５０μｍ以下の場合、接着フィルム厚みを金網１１厚みの４０％超にすると、金網１１の大半が接着フィルム内に包埋され、溶接時にガスが発生したり、通電性が低下し、溶接が困難になる場合がある。

また、本実施形態おける金網１１と表層鋼板５との接合に使用する接着剤としては、積層鋼板１の溶接性を確保するという観点からは、導電性接着剤が好ましい。この導電性接着剤としては、例えば、上述したような接着剤に、銀粉や銅粉等の金属粉を所定量添加したものなどが挙げられる。

金網１１と表層鋼板５との接合をブレーズ接合により行う場合には接合材としてブレーズ剤を使用するが、このときに使用可能なブレーズ剤としては、例えば、鉛、錫、アンチモン、カドミウム、亜鉛などの合金からなる軟ろう（はんだ）、Ｎｉ−Ｃｒ系のロウ剤、銅ろう、金ろう、パラジウムろう、銀ろう、アルミろうなどの硬ろう等が挙げられる。

金網１１と表層鋼板５との接合を溶接により行う場合には、公知の溶接法を使用することができるが、具体的な溶接法として、例えば、スポット溶接、シーム溶接などの抵抗溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接、アーク溶接等が挙げられる。

また、金網１１の鋼線材の強度を保持するため、鋼線材の初期の金属組織を維持することが重要である。このような観点から、金網１１と表層鋼板５とを接合する際の接合温度は、鋼組織の相転移が起こらない４００℃以下であることが好ましく、３００℃以下であることがより好ましく、２００℃以下であることがさらに好ましく、１００℃以下であることがさらに一層好ましい。また、１００℃以下で金網１１と表層鋼板５とを接合することができれば、表層鋼板５の焼き付け硬化を防止することができ、強加工が容易となる。

さらに、金網１１と表層鋼板５との接合方法として、積層鋼板１の生産性及び溶接性の確保という見地から特に好ましいのは、耐熱性を有する導電性接着剤による接合か、あるいは、融点が４００℃以下のブレーズ剤（例えば、はんだ等）による接合である。

（表層鋼板の構成）
本実施形態に係る表層鋼板５としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、ブリキ、薄錫めっき鋼板、電解クロム酸処理鋼板（ティンフリースチール）、ニッケルめっき鋼板等の缶用鋼板や、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛−鉄合金めっき鋼板、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板、溶融アルミニウム−シリコン合金めっき鋼板、溶融鉛−錫合金めっき鋼板等の溶融めっき鋼板や、電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板、電気亜鉛−鉄合金めっき鋼板、電気亜鉛−クロム合金めっき鋼板等の電気めっき鋼板等の表面処理鋼板、冷延鋼板、熱延鋼板、ステンレス鋼板等を使用することができる。また、表層鋼板５は、塗装鋼板、プリント鋼板、フィルムラミネート鋼板等の表面処理鋼板であってもよい。

さらに、異なる鋼種の鋼板間に、コア層１０を積層することも可能である。具体的には、曲げ加工、絞り加工等が必要な用途では、強度が異なる鋼板間にコア層１０を積層し、曲率ｒが小さく加工の厳しい面に軟鋼を使用し、他方の面には強度確保のため、高張力鋼を使用することなども可能である。

また、本実施形態に係る表層鋼板５の表面に、密着力や耐食性向上のため、公知の表面処理を施すことも可能である。このような表面処理としては、例えば、クロメート処理（反応型、塗布型、電解）、リン酸塩処理、有機樹脂処理等が挙げられるが、これらには限定されない。

（積層鋼板の厚み）
本実施形態に係る積層鋼板１の厚みは特に制限されず、目的とする特性に応じて適宜変更することが可能である。例えば、積層鋼板１の特性として剛性や耐衝撃性を優先させたい場合には、選択する金網１１の構成（鋼線材の線径、目開き、降伏強度等）に応じて、それぞれ、上記（５）式や（３）式等によって、積層鋼板１の厚みを決定することができる。

本実施形態に係る積層鋼板１の総厚み、構成厚み比（表層鋼板５とコア層１０との厚み比）は特に限定されず、表層鋼板５の厚み及び剛性Ｄと軽量性とのバランスによって決定できる。具体的には、以下の（６）〜（８）式により、所望の剛性と板密度（鋼板比重ρ）から、必要なコア層１０と表層鋼板５の厚みを決定できる。
D=1/3[(E₁-E₂)(y₁-y_e)³+(E₂-E₃)(y₂-y_e)³+E₁y_e ³+E₃(h-y_e)³] ・・・（６）
y_e=[(e₁-E₂)y₁ ²+(E₂-E₃)y₂ ²+E₃h²]/[2((E₁-E₂)y₁+(E₂-E₃)y₂+E₃h)] ・・・（７）
ρ=[7.8(h-y₂+y₁)+ρ_コア層 (y₂-y₁) ]/h ・・・（８）
（上記（６）〜（８）式において、Ｅ_１は下面側の表層鋼板５Ａのヤング率であり、Ｅ_２はコア層１０のヤング率であり、Ｅ_３は上面側の表層鋼板５Ｂのヤング率であり、ｙ_１は表層鋼板５の厚みであり、ｙ_２はｙ_１＋コア層１０の厚みであり、ｙ_ｅは中立軸位置であり、ｈはｙ_２＋上面側の表層鋼板５Ａの厚み、ρ_コア層：コア層密度である。）

また、好ましい表層鋼板５の厚み及びコア層１０の厚みは、それぞれ、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ及び０．１ｍｍ〜３．０ｍｍである。表層鋼板５の厚みが０．２ｍｍ未満では曲げ加工時に座屈しやすい場合がある。一方、表層鋼板５の厚みが２．０ｍｍを超えると軽量化効果が不十分になりやすい。軽量化の観点からは、表層鋼板５の厚みは１．０ｍｍ以下が好ましい。一方、コア層１０の厚みが０．１ｍｍ未満では、積層鋼板１のトータルの厚みが稼げないため、軽量性を維持して剛性を大きくすることは困難となる場合がある。また、コア層１０の厚みが３．０ｍｍを超えると、積層鋼板１自体の厚みが大きくなるため、表層鋼板５に加わる曲げ応力が大きくなって、鋼板が座屈しやすくなる。

さらに、本実施形態に係る積層鋼板１では、厚みの異なる表層鋼板５間にコア層１０を積層しても良い。従って、厚い表層鋼板面を曲率が大きい部位にして加工し、加工性を改善することも可能である。また、表層鋼板５と金網１１との接合に接着剤を使用する場合、接着層の厚みは、１００℃〜１６０℃の全温度範囲で貯蔵弾性率Ｇ’が０．０５ＭＰａ以上１００ＧＰａ以下であれば、厚みを小さくしても接着層に十分な耐熱耐久性を付与できるので、特に制限はない。ただし、経済性の面からは、接着層の厚さは、３０μｍ以下が好ましい。また、接着層の効果を十分発揮するためには、接着層の厚さは１μｍ以上であるのがより好ましい。

［積層鋼板の製造方法］
以上、本発明の一実施形態に係る積層鋼板１の構成について詳細に説明したが、続いて、上述したような構成を有する積層鋼板１の製造方法について詳細に説明する。

本実施形態に係る積層鋼板１は、公知の鋼板の積層方法を適用して製造することが可能である。具体的には、以下の工程等で製造することができる。
（１） 炭素濃度が０．２４質量％以下の鋼線材を網状に形成して金網１１を製造する。
（２） コア層１０（１枚又は２枚以上の金網１１）の両面に必要に応じて接合材（接着剤、ブレーズ剤等）を塗布し、表層鋼板５Ａ、金網１１（１枚又は２枚以上を積層）、表層鋼板５Ｂの順に積層し、常温もしくは加熱しながら加圧する。

なお、（２）の工程において、接合材をせずに、コア層１０と表層鋼板５Ａ，５Ｂとを溶接により接合してもよい。また、接合材や接合方法の具体例については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

［まとめ］
以上説明したような本実施形態に係る積層鋼板１は、軽量で、剛性、耐衝撃性が高く、かつ、加工性にも優れ、曲げ加工、絞り加工等の強加工を行っても加工後の耐熱形状安定性に優れるものとなる。従って、本実施形態に係る積層鋼板１は、自動車用、家電用、家具用、ＯＡ機器などの部材用に利用でき、特に、絞り加工、曲げ加工、プロファイリング加工等の強加工によって成形した後に塗装するシート部品用の鋼板として好適に使用することができる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。

（使用した鋼板、鋼線材、金網と鋼板との接合方法）
本実施例及び比較例では、表１に示す表層鋼板及び表２に示す鋼線材を使用して積層鋼板を製造した。また、鋼線材を織り込んだ金網と表層鋼板との接合剤については、表３に示す接着剤を両面にコートした２０μｍ厚の無延伸ＰＥＴ系アロイフィルム（ＰＥＴ（ＲＮ１６３：東洋紡績製）／アイオノマー（ハイミラン１７０６：三井デシュポン製）／エチレン系ゴム（ＥＢＭ２４０１Ｐ：ＪＳＲ製）の質量比は８０質量部／１０質量部／１０質量部）を接着剤１、表３に示す接着剤単体を接着剤２、両面に表３に示す接着剤をコートした５０μｍ厚の無延伸ＰＥＴ系アロイフィルムを接着剤３、表３の接着剤に銀粉を３０質量部添加した接着剤を導電性接着剤、はんだシート（低温ろう剤）をブレーズ剤１、Ｎｉ−Ｃｒ系のロウ剤（商品名：Ｃｏｃｌｂｕｒｎ ２００３）をブレーズ剤２として、それぞれ使用した。なお、表２の「織り」における「平織り＋４５°」とは、平織りの金網に、縦線及び横線の方向に対して４５°の方向の斜め線を織り込んだものを示している。

（積層鋼板の製造）
本実施例及び比較例における積層鋼板の具体的な製造方法としては、３００ｍｍ×３００ｍｍの表１の表層鋼板上に接合材、表２の金網、接合材、表１の表層鋼板の順に積層し、真空下で所定の温度（接着剤１及び導電性接着剤を接合材として使用する場合は２２０℃、ブレーズ剤１を接合材として使用する場合は３００℃、ブレーズ剤２を接合材として使用する場合は１１００℃）まで加温した。次いで、積層した表層鋼板、接合材及び金網を圧着力１０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ^２（０．９８〜２．９２ＭＰａ）で２分間加熱圧着し、その後室温まで冷却して、大気開放し、表４に示した各積層鋼板を得た。なお、コア層の金網を２枚以上積層した実施例では、鋼板と金網との間に使用した接合材と同一の接合材を金網同士の間にも積層した後に加熱圧着し、金網同士の間を接合した。また、実施例１８以外は、金網の格子（縦線及び横線）が全て平行となるように金網を積層した。さらに、各実施例において、鋼板／金網間の接合材の厚みは、最大でも５０μｍ以下になるように加圧力やシムの厚みを調整した。

また、各比較例の積層鋼板の製造方法は以下の通りである。

（比較例１）
上記特許文献２５に準じて、０．２ｍｍＤの鋼板（引張強度：２７０ＭＰａ）にディンプル加工を施して２×２ｍｍ×０．５ｍＨの正方型凹凸を２ｍｍ間隔で付与した。凸部の中央には０．５×０．５ｍｍ×０．２ｍｍの窪みを設けた。凸部にブレーズ剤２を塗布し、凸部同士が接触するように２枚のディンプル加工板を積層した。当該積層加工鋼板の両面に、ブレーズ剤２を塗布した鋼板を積層し、実施例２１と同一の条件で加熱プレスし、積層鋼板を得た。なお、２７０ＭＰａ以上のハイテン鋼での上記サイズの凹凸を付与するディンプル加工は不可能であった。

（比較例２）
１．１ｍｍの１００Ｋハイテン鋼をパンチング加工し、２．０ｍｍΦの円形孔を付与した（開孔率６６％）。そして、パンチング加工後の加工板をコア層とした積層鋼板を実施例１と同様にして製造した。

（比較例３−６）
実施例１と同様にして表４の積層鋼板を得た。

（比較例７）
ガラス短繊維入りのナイロンシート（１．７ｍｍ厚、ガラス繊維３０質量％、引張強度：３４ＭＰａ）をコア層とした積層鋼板を実施例１と同様にして製造した。

（比較例８）
コア層として厚さ１ｍｍのＰＰシート、接着層として厚さ０．０５ｍｍの酸変性ＰＰを使用して、実施例１と同様にして積層鋼板を製造した。

（積層鋼板の物性、加工・溶接性試験）
上述したようにして得られた各実施例の積層鋼板からＡＳＴＭ Ｄ−７９０に準じて試験片（２５×１５０ｍｍ）を切り出し、支点間距離を５０ｍｍ、速度を５ｍｍ／ｍｉｎに設定して３点曲げ試験を実施した。このとき、実施例１−２２では、試験片の長手方向及び幅方向が最下層金網の正方格子の方向と一致するように試験片を切り出した。また、実施例２３、２４では、試験片の長手方向及び幅方向が最下層金網の正方格子の対角線の方向と一致するように試験片を切り出した。実測ひずみ−荷重曲線の傾きδ（最大荷重の１／３の荷重までの荷重を使用して算出）を（ｉ）式に代入して、曲げ剛性Ｄを算出した。また、積層鋼板の塑性域の曲げモーメントＭを（ｉｉ）式で算出した。なお、鋼板の耐衝撃性が塑性域の曲げモーメントと相関があることが知られていることから、（２）式で算出した塑性域の曲げモーメントを耐衝撃性の指標とした。

δ＝Ｐ_ｅｌ^３／４８Ｄ ・・・（ｉ）
Ｍ＝Ｐｌ／４ｂ ・・・（ｉｉ）

ここで、上記（ｉ）式及び（ｉｉ）式において、Ｐ_ｅ：実測荷重、Ｐ：実測曲げ最大荷重、δ：ひずみ量、ｌ：支点間距離、ｂ：試験片幅である。

さらに、各実施例の積層鋼板から１２５×３０ｍｍの試験片を切り出し、エリクセン社製２０Ｔ総合試験機の角型深絞り実験装置（ｒ＝１００ｍｍ、ＢＨＦ（ブランクホールドフォース）：２ｔｏｎ）にて、Ｕ型ハット曲げ試験片を作成した。

また、実施例１、４、１９−２２の積層鋼板から試験片（１０×２５ｍｍ）を切り出し、加圧力３．５ｋＮ、電流６．２ｋＡ、通電時間１０サイクルで同一積層鋼板間をスポット溶接した。

（評価）
＜１．軽量性の評価＞
各々の積層鋼板の板密度ρを（ｉｉｉ）式により算出した。

ρ＝ｖ_ａρ_ａ＋ｖ_ｓρ_ｓ ・・・（ｉｉｉ）

ここで、上記（ｉｉｉ）式において、ｖ_ａ、ｖ_ｓは、それぞれ、金網、表層鋼板の体積分率であり、ρ_ａ、ρ_ｓは、それぞれ、金網、表層鋼板の板密度である。なお、接着層の厚みは、積層鋼板全体の厚みに比べて薄いため、その影響は無視できるものとして扱った。

さらに、（ｉ）式で求めた剛性Ｄから、（ｉｖ）式で積層鋼板と同一の曲げ剛性を発現するのに必要な表層鋼板単独での板厚みｔ_ｐを算出し、この単位面積当たりの質量Ｗ_ｐを（ｖ）式で求めた。積層鋼板の単位面積当たりの質量Ｗと（ｖ）式の鋼板の単位面積当たりの質量Ｗ_ｐとの比（Ｗ／Ｗ_ｐ）で、曲げ剛性を一定とした場合の軽量性を評価した。

ｔ_ｐ＝１２Ｄ／Ｅ_ｓ ・・・（ｉｖ）
Ｗ_ｐ＝ρ_ｓｔ_ｐ ・・・（ｖ）

ここで、上記（ｉｖ）式及び（ｖ）式において、Ｅ_ｓは表層鋼板のヤング率（本実施例では１８０ＧＰａ）であり、Ｗ_ｐは積層鋼板と同一の剛性を有する鋼板の単位面積当たりの質量である。

＜２．曲げ剛性、耐衝撃性の評価＞
（ｖ）式で算出した積層鋼板の単位面積当たりの質量Ｗと同一質量を有する鋼板単独の剛性Ｄ_ｐを（ｖｉ）式により算出した。また、（ｖｉ）式で求めた剛性Ｄ_ｐと積層鋼板の剛性Ｄとの比（Ｄ／Ｄ_ｐ）を算出し、積層鋼板の剛性を評価した（Ｄ／Ｄ_ｐ＞１であれば、鋼板単独の場合と比較して合理的に剛性が増大していると評価される）。

Ｄ_ｐ＝Ｅ_ｓ／１２（ρ／ρ_ｓ）^３ ・・・（ｖｉ）

曲げ剛性の評価と同様に、同一単位面積当たりの質量の鋼板単独の曲げモーメントＭ_ｐを（ｖｉｉ）式で算出し、このＭ_ｐと（ｉｉ）式で求めたＭとの比（Ｍ／Ｍ_ｐ）で、耐衝撃性の大きさを評価した（Ｍ／Ｍ_ｐ＞１であれば、鋼板単独の場合と比較して合理的に耐衝撃性が増大していると評価される）。

Ｍ_ｐ＝Ｔ_ｓ／４（ρ／ρｓ）^２ ・・・（ｖｉｉ）

ここで、上記（ｖｉｉ）式において、Ｐ：曲げ最大荷重、Ｔ_ｓ：表層鋼板の引張強度、ｌ：支点間距離、ｂ：試験片幅である。なお、コア層の上下両面の表層鋼板でＴ_ｓが異なる場合には、上下両面の表層鋼板のＴ_ｓ平均値を表層鋼板の引張強度として使用した。

＜３．加工健全性の評価＞
ハット曲げ試験片の断面を目視ならびに実態顕微鏡で観察して表層鋼板の剥離、表層鋼板の破壊や座屈およびコア層への陥入、コア層の破損、座屈の有無を検査し、すべて異常がない場合には加工健全性に優れると評価し、表５（ハット曲げ加工の欄）に○で示した。また、当該加工片を１８０℃に加熱したオーブンに装入し、３０分保持後、オーブンから取り出し、室温まで冷却した。加工後の加熱形状健全性（表層鋼板の剥離、コア層の破壊、流れなど）を評価し、すべて異常がない場合には、加熱形状健全性に優れると評価し、表５（１８０℃耐熱の欄）に○で示した。

＜４．スポット溶接性の評価＞
スポット溶接部の外観評価（割れ、膨れなどの外観不良）および人力での剥離試験を実施し、外観不良及び剥離の有無により溶接可否を評価し、外観不良及び剥離が無い場合には、表５（スポット溶接性の欄）に○で示した。

（評価結果）
以上の評価結果を下記表５に示す。

実施例１−２３の積層鋼板は、Ｗ／Ｗｐ＜１．０であり、同一剛性の鋼板に比較して板密度が小さく、軽量性に優れることがわかった。さらに、実施例１−２３の積層鋼板は、Ｄ／Ｄｐ＞１．０、Ｍ／Ｍｐ＞１．０であり、同一板密度のものと比較して曲げ剛性及び塑性域の曲げモーメントが大きく、高剛性かつ耐衝撃特性に優れることがわかった。

さらに、実施例１−２４ともに、ハット曲げ加工、加工後の加熱でも表層鋼板の剥離、表層鋼板の破壊や座屈およびコア層への陥入、コア層の破損、座屈はなく、加工および加工後加熱後の健全性が保持できることがわかった。

また、実施例１、４、１９−２２とも、外観不良は無く、かつ、人力では剥離できないレベルの溶接性を発現できた。ただし、実施例１、４では、表層鋼板の溶接部近傍に若干の膨れが観察されるサンプルもあった。

また、実施例５に比較して実施例１８のＤ，Ｍがやや小さいのは、以下のように推測される。実施例５、１８では、表層鋼板の幅方向に平行に配列した鋼線材を含有する金網は各々１０層、１層である。幅方向に平行に配列した鋼線材は曲げ変形荷重では変形しないため、表層鋼板のポアッソン変形を拘束する。その結果、当該鋼線材をより多く含有する実施例５の積層鋼板の方が表層鋼板の拘束力が強く、ヤング率及び降伏強度がより増加し、Ｄ，Ｍが増加したと考えられる。

一方、実施例５に比較して実施例２３のＤ，Ｍが小さいのは、実施例２３では金網の格子の対角線が曲げ試験片の長手方向及び幅方向と一致しているため、曲げ荷重を加えると金網がせん断変形して、上下両面の表層鋼板間にずれが生じたためと考えられる。他方、実施例２４では実施例１８と変化がないが、これは、金網の積層方向を変えて積層したため、等方的になったためと推察される。

実施例２１よりも実施例２０のＭが大きいのは、実施例２１ではブレーズ温度が高く、コア層の鋼線材の引張強度が低下したためと推察される。

また、実施例７が、実施例８と比較して表層鋼板／金網間の密着力が若干弱く、加工時に一部で剥離しているのは、金網の平坦性が実施例８の方が優れ、鋼板と金網との接触面積が大きいためと考えられる。同様に、実施例１９よりも実施例４の方が表層鋼板／金網間の密着力に優れるのも、加熱圧着時に軟化したＰＥＴフィルムに鋼線材が押し込まれ、接着面積を増大したためと推察される。

さらに、実施例１，４の一部のサンプルで、表層鋼板の溶接部近傍に若干の膨れがあったのは、当該積層鋼板では鋼板／金網間が有機層になっているため、実施例１９−２２に比較して抵抗値が大きく、より多くのジュール発熱により接着層の一部がガス化したためと考えられる。

また、実施例２５の積層鋼板は、実施例５の積層鋼板と比較してＤ，Ｍはほぼ同等であるのに、Ｗが約５％小さいのは、Ｄ，Ｍの寄与が小さいコア層の中心部に、目開きの大きな金網４で金網５を置換しているので、効率的にＤ，Ｍを増加し、かつ軽量化できた結果と推定される。

また、比較例１の積層鋼板のトータル厚みは、実施例１，４，６−８、２０−２２と同一であるが、板密度は大きくて重く、かつ、曲げ剛性、塑性域の曲げモーメントは小さかったことから、本発明の積層鋼板より軽量性、剛性、耐衝撃性の面で劣ることがわかる。これは、本発明では、鋼線材をコア層に使用しているので、高強度な鋼材でも容易に微細な空孔を付与して軽量化することができるため、ディンプル加工板材をコア層とするよりも容易に軽量性、剛性、耐衝撃性を達成できるからであると考えられる。

また、比較例２に関しては、曲げ試験によりＤ，Ｍを評価した。その結果、比較例２の積層鋼板は、実施例１とＷは同一であったが、Ｄ，Ｍは小さかった。これは、比較例２では、曲げ変形時にポアッソン変形に従って変形する加工板材をコア層にしているのに対し、本発明を適用した実施例１では金網をコア層に使用しているために、コア層の変形がポアッソン変形から乖離することから、表層鋼板の拘束力が働き、ヤング率及び降伏強度がより増加した効果によるものであると推定される。

比較例３の積層鋼板のＤ，Ｍは、実施例１と比較して小さかった。これは、鋼線材の多炭素濃度が０．２４質量％未満であり、コア層の引張強度が不十分なためと推定される。

さらに、比較例４−５の積層鋼板では、ハット曲げ加工によって、表層鋼板のコア層への陥入（コア層の空孔へ表層鋼板の食込み）、および表層鋼板の端部からの亀裂が発生し、加工健全性が保持できなかった。これは、金網の目開きが表層鋼板の厚みの１０倍超であり、表層鋼板のうちの空孔の上に位置する部分に応力集中が発生したためと推定される。

また、比較例６では、圧着力を４０ｋｇｆ／ｃｍ^２まで増大させたが、金網／鋼板間の接着層の厚みは６０μｍであった。この比較例６の積層鋼板をスポット溶接すると、導通せず、溶接が不可能であった。この比較例６と実施例１との差異は、接着層が５０μｍ以上であり、有機物である接着層が厚すぎるために導通が不可能になったものと推定される。

また、比較例７の積層鋼板は、（ｖｉｉｉ）式により、実施例１とほぼ同一の塑性域での曲げモーメントを発現するように、積層鋼板全体の厚みを設計したが、実測では実施例１よりも小さくなった。この比較例７の曲げ試験片を解析した結果、比較例７の積層鋼板では、コア層の７０％が樹脂であり、かつ、補強繊維が不連続であるため、せん断変形抵抗が実施例１よりも小さかった。その結果、コア層のせん断変形により、上下両面の表層鋼板は最大で１．５ｍｍ（実施例１の１０倍）のずれが発生し、このずれにより塑性域での曲げモーメントが低下したものと推定される。
Ｍ_実施例１＝１／４（Ｔ_ｓ（（ｔ_ｓ＋ｔ_ｃ）^２−ｔ_ｃ ^２））−Ｔ_ｃ（ｔ_ｃ ^２））
・・（ｖｉｉｉ）

また、比較例８の積層鋼板については、ハット曲げ加工品の耐熱形状安定性を評価した。その結果、鋼板端部から樹脂の流出があり、形状が不良となった。

（実施例２６、比較例９）
なお、表４，５には示していないが、実施例１の積層鋼板（実施例２６）、表１のＧＩ鋼板（比較例９）の表面に、それぞれ長手方向、幅方向に歪ゲージを装着し、ＪＩＳ ２２０１に準拠して引張り試験を実施した（試験片は長手方向及び幅方向が金網を構成する鋼線材の方向と一致するように作成した）。

その結果、実施例２６の積層鋼板の幅方向の歪は、比較例９のＧＩ鋼板に比較して小さかった。これは、引張変形時に図４で示す横線１１３の鋼線材が表層鋼板を拘束した結果であると推定される。

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説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。

１ 積層鋼板
５（５Ａ，５Ｂ） （表層）鋼板
１０ コア層
１１ 金網
１１１ 縦線
１１３ 横線
１１５ 空孔（網目）
１１７ 斜め方向の織り（線）
ｔ_ｓ 表層鋼板の厚み
ｔ_ｃ コア層の厚み
ｗ_Ｌ，ｗ_Ｈ 目開き
ｐ （メッシュ）ピッチ
ｄ 線径

Claims (10)

1. 鋼線材を用いて網状に形成した金網からなるコア層の両面に鋼板が積層されており、
   前記鋼線材の炭素濃度が０．２４質量％以上であり、かつ、前記金網の目開きが前記鋼板の厚みの１０倍以下であることを特徴とする、積層鋼板。
2. 前記鋼線材の炭素濃度が、０．６０質量％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の積層鋼板。
3. 前記金網の目開きが、前記鋼板の厚みの０．１倍以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の積層鋼板。
4. 前記金網の目開きが、前記鋼板の厚みの０．５倍以上５倍以下であることを特徴とする、請求項３に記載の積層鋼板。
5. 前記金網と前記鋼板とは、融点が４００℃以下ブレーズ剤又は導電性接着剤を用いて接合されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層鋼板。
6. 前記金網と前記鋼板とが接着剤を用いて接合され、
   前記接着剤と前記鋼板とのせん断密着強度が３０Ｎ／ｃｍ^２以上であり、
   前記接着剤の１００℃〜１６０℃での貯蔵弾性率Ｇ’が、０．０５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の積層鋼板。
7. 前記金網は、縦線及び横線に対して斜め方向に織りが加えられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層鋼板。
8. 前記金網は、正方目の金網であり、
   前記斜め方向は、前記縦線及び前記横線の方向に対して４５°の方向であることを特徴とする、請求項７に記載の積層鋼板。
9. 前記コア層が、ｎ（ｎは２以上の整数）層の積層された前記金網からなり、
   各層の前記金網を形成する前記鋼線材の方向を、隣接する層の前記金網間で３６０／３ｎ°以上３６０／ｎ°以下の角度ずつ一定方向にずらして、各層の前記金網が積層されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層鋼板。
10. 前記コア層が、積層された３枚以上の前記金網からなり、
    ３枚以上の前記金網から任意に選択された隣接する２枚の前記金網のうち、前記コア層の厚み方向の中央位置に対して、より遠い側に積層された前記金網の目開きが、より近い側に積層された前記金網の目開きよりも小さいことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の積層鋼板。
    

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