JP2023025546A - Ｃｆｒｐと金属材の複合体の製造方法及びその複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】厳しい温度衝撃試験に耐えうるＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと高強度金属材とを一体化した複合体を提供する。【解決手段】ＣＦＲＰ材又はＣＦＲＴＰ材にＡｌ合金薄板を接着、又は射出接合させてＡｌ合金薄板付きＣＦＲＰ材又はＣＦＲＴＰ材を作成する。このＡｌ合金薄板の表面、及びＴｉ等の金属材の表面を化成処理する。この化成処理後、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＰ材又はＣＦＲＴＰ材、及び金属材は、隙間を空けて射出成形金型にインサートする。この隙間に、高結晶性熱可塑性樹脂を射出し、金属材とＡｌ合金薄板を接合して積層された複合体をうる。ＣＦＲＰ材又はＣＦＲＴＰ材と金属材の間の線膨張率の差を、厚さある高結晶性熱可塑性樹脂層で吸収させる。このような積層構造の複合体は、厳しい温度衝撃試験に耐えうるし、接合相手金属材として超々ジュラルミン材、Ｔｉ合金等、汎用されている如何なる高強度金属種も使用できる。【選択図】 図８

Description

本発明は、ＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法及びその複合体に関する。更に詳しくは、本発明は、自動車、航空機等の構造材として使用可能な軽量で高強度のＣＦＲＴＰを含むＣＦＲＰと、高強度の金属材の厚板形状物等を積層して一体化した複合体である、ＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法及びその複合体に関する。

ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が超軽量高強度材として、大型旅客機の主翼等の主構造材に使用されるようになって既に１０年以上経過した。このＣＦＲＰからなる主翼の端部は、超々ジュラルミン（Ａ７０７５Ａｌ合金）製の胴体に固定する必要がある。このＣＦＲＰを金属である胴体に固定するとき、航空機メーカーはその固着構造、固着方法の設計に苦労したと言われている。ＣＦＲＰは、高強度金属に匹敵する機械的強度を備えているが、実体は炭素繊維（以下「ＣＦ」という。）に支えられたプラスチックであり、これを機体構造として構成するには、金属材と強固に締結（固着）する必要がある。この締結構造として、例えばＣＦＲＰ材に孔を開けてボルト・ナット結合する締結構造を採用したとき、ナットを締め過ぎるとＣＦＲＰが破壊される。この締結構造に挑んだある航空機メーカーは、締め過ぎ防止ナットを開発して同社機に採用した。但し、この開発された締結技術が完成に至ったことにはならない。今後、その締結構造物が、どの程度の長期的な疲労等に対して信頼性があるのかについては、歴史を重ねなければ分からないと伝えられている。

ＣＦＲＰは、通常、熱硬化型エポキシ樹脂がマトリックス樹脂となったＣＦ使用の繊維強化樹脂材であり、エポキシ接着剤を使って金属部材と接着できる。それ故に、前述したようなＣＦＲＰと金属部材との固着を必要としたとき、軽量化のためにはボルト・ナットのような機械的な締結手段ではなく、接着剤を用いたものが理想であり、接着法も技術的に十分に可能性があるので、航空機メーカー等により研究開発が行われた。このような中で、最終的にある大型旅客機の製造で採用されたのは、Ｔｉ合金製のリベットを用いたリベット接合法だった。この事実から言えることは、ボルト・ナットによる締結方法が採用され、接着剤による接着法が採用されなかったのは、未解決な技術的な課題が多々あると判断された故であると推察できる。高強度金属材同士の組立において、歴史的にはリベットによる接合（固着）方法が組立方法として十分完成しており、航空機でもリベット締結の歴史は軽く半世紀を超える古い技術であるが、信頼性が高い締結方法として知られている。しかしながら、仮に、接着剤による接合組立法が実用化できたとすれば、この接合組立法は、リベット接合法、ボルト・ナット締結法に比較して、軽量構造をより容易に構築できる。特に、接着剤によるＣＦＲＰ製の翼と、金属材である胴体中央部の主構造部との締結が仮に実用化できると実証されれば、その技術は大型旅客機だけでなく、小型機、軍用機、高速ドローン機等の機体製造物にも適用でき、超軽量化による性能向上が予期できる、更には、飛行体以外の自動車等の移動機械の領域にも拡大することが出来ることが予期される。

（接着法の問題点と課題）
現在の各種機械、建築物等の構造体の組立は、ネジ締結構造が多く採用されている。機械構造物では接着剤を用いた組立は、機械製造業等の全体で見れば稀な固着方法である。稀な例として言えば、旅客機の胴体部の組立には、接着構造が採用されている。Ａ７０７５Ａｌ合金（超々ジュラルミン）製の肋骨構造部と、板材であるＡ２０２４Ａｌ合金（超ジュラルミン）製の表皮用板材との固着には、今日では接着剤による固着が旅客機の胴部構造とに採用されている。この固着は、過去はリベットにより、その後はネジによる固着、若しくは抵抗溶接等も採用されていたが、今日では接着法が最も軽量で信頼性も高いことから定着している。逆に言えば、航空機以外に、重要な構造部組立に接着構造が採用されることは殆どない。又、別の観点で捉えれば接着剤による固着法は、同種の金属材同士の接合にしか採用されていないといえる。即ち、上記の例も、超々ジュラルミン（Ａ７０７５Ａｌ合金）と超ジュラルミン（Ａ２０２４Ａｌ合金）との接着であり、端的に言えばアルミ合金同士の接着である。何故に、ＣＦＲＰ材とＡ７０７５Ａｌ合金材等との接着が航空機の基本構造部に採用されていないかである。

一方、本発明の発明者等は、各種金属間や、各種金属とＣＦＲＰ材との接着力を強くする基本的手法を開発提案し、その接着方法を命名した。この命名した接着方法は、「ＮＡＴ（Nano adhesion technologyの略）」（例えば特許文献１～６）とし、この接着方法の効果を端的に言えば、エポキシ系接着剤を用いてその接着力を倍化し得るというものである。しかしながら、このＮＡＴを用いてＣＦＲＰ材と、Ａ７０７５Ａｌ合金材の接着剤による接着力を最高度に向上したとしても、残念ながら航空機等の基本構造部に採用できないのである。その理由は、ＣＦＲＰ材とＡ７０７５Ａｌ合金材の各々の線膨張率が大きく離れており、接着剤として最高の接着力があるとされている１液性エポキシ接着剤を使用しても、又は、常温付近で接着硬化操作が可能な２液性エポキシ接着剤の使用で接着しても、これらから得た接着構造物は広い温度域、例えば－５０℃～＋１５０℃の全温度域で使用すれば、簡単にその接着層は破壊される。このような温度域条件（実験条件）を設定する理由は、航空機の場合、これが稼働する環境は、成層圏から熱帯地域の空港もあり、この環境に晒される機体の大半は－５０℃～＋８０℃の温度域であるが、エンジン近傍、発光器等の発熱機器の近傍では、－５０℃～＋１５０℃の温度域に晒される。そのために、この環境温度域では、接合状態に異常をもたらすので、接着構造物は採用できない。

［ＣＦＲＰ材同士の接着］
そこで、本発明者は、本発明の予備試験として、同じＣＦＲＰ片同士をエポキシ接着剤で接着して、図４（ｂ）に示す形状物の接着対（試験片）を作成し、これを治具（図３参照）に入れてせん断接着強さを測定した。このときの接着方法は、ＣＦＲＰ片端部をサンドペーパー処理して粗面化し、接着力の高い一液性エポキシ系接着剤で接着硬化させたものであり、この接着対のせん断接着強さは、平均で約４０ＭＰａか、又は、最大で５５～６０ＭＰａであった。この試験において、どの場合でもせん断接着強さが、上記のように最大レベルを示す接着対の破断後の接着面跡には、ＣＦ（炭素繊維）の髭のようなものが残っていた。この事実から、この破断面は、ＣＦＲＰ片の表面と接着剤硬化物表面の間で生じたものではなく、ＣＦ表面とＣＦＲＰのマトリックス樹脂間で破断したことが明らかだった。要するに、炭素繊維の断面が真円形で、かつ炭素繊維の側面が円滑な最新型ＣＦ（引張り強さ約６ＧＰａ）では、ＣＦ表面とマトリックス樹脂である熱硬化型エポキシ樹脂間との接着力は、約４０ＭＰａである。一方、旧型ＣＦ（引張り強さ約３ＧＰａ）での断面形状は真円ではなく、正しくは楕円形、菱形、瓢箪型等であり、かつ繊維側面には縦筋、所々に凸部、凹部等が存在する。この旧型ＣＦでもＣＦ表面とマトリックス樹脂である熱硬化型エポキシ樹脂との間の真の接着力は約４０ＭＰａ程度である。但し、これをＣＦの断面形状が真円であるとして計算した場合、見かけの接着力は５５～６０ＭＰａになる。要するに、前述のＮＡＴ処理された金属材と、ＣＦＲＰ材を直接接着して線膨張率差もない状態で、図１に示したような試験片（樹脂側はＣＦＲＰ）を引張り破断試験しても、その破断面は金属側表面の近傍になることはなく、必ずＣＦＲＰ材側のＣＦが集中している付近で破断することになる（特許文献７）。

結局、各金属材に対応する前述したＮＡＴ処理法を改善し、エポキシ接着剤使用時の被着力を約６０ＭＰａ以上にする技術的な改良を行うことは、ＣＦＲＰ材とエポキシ接着剤硬化物間の接着力が約４０ＭＰａ、又は最大でも約５５～６０ＭＰａ程度であり、技術的に意味のないことになる。特に、航空機分野では、引張強さが約６ＧＰａである新型ＣＦを使用したＣＦＲＰ材が使用されていることから、金属表面の化成処理であるＮＡＴ処理法を改善して、エポキシ接着剤に対する被着力を約４０ＭＰａ以上にする努力を行う意味はあまりないことになる。

（素材間の大きな線膨張率差を乗り越える高強度固着方法）
以上の考察の上で、（１）ＣＦＲＰ材とＡ７０７５Ａｌ合金を強固に直接接着せんとすれば、ＣＦＲＰ材の接着面部の線膨張率を２．３×１０^－５Ｋ^－１（この数値はＡｌ合金の線膨張率値）に近づけること、（２）ＣＦＲＰ材とＡｌ合金材以外の金属材とＣＦＲＰ材を強固に直接接着せんとすれば、実用金属中で最も線膨張率が低い金属材は、Ｔｉ合金材であり約０．８×１０^－５Ｋ^－１であるので、金属材としてはＴｉ合金材を用いることである。一般に金属材はどの方向にも均等に熱収縮するので、このＴｉ合金材の線膨張率にＣＦＲＰを近づけるには、ＣＦＲＰ材の接着面に布型（織布）ＣＦを使用したＣＦＲＰ材、又は単方向型ＣＦのＣＦＲＰプリプレグを回転（交差）させて積層したＣＦＲＰ材を用いて、熱収縮の方向性を低くする。このＣＦＲＰの板面の線膨張率は、約０．２×１０^－５Ｋ^－１となり、その線膨張率差が約０．６×１０^－５Ｋ^－１となる接着となる。

上記（１）及び（２）の条件を前提に、どのような材質でも適用するには、上記線膨張率差である約０．６×１０^－５Ｋ^－１を吸収するために、（３）接着剤硬化物層の肉厚を０．３～１．０ｍｍ程度の肉厚を確保し、かつ、接着剤の耐熱性が高い物を使用するものである（特許文献８）。即ち、上記（３）は、接着剤硬化物層の弾性変形により、上記線膨張率差による素材の熱変形を吸収するものである。結局は、ＣＦＲＰ材とこれに接着される金属材との接着において、上記線膨張率差の変形を吸収する方法は、上記（１）＋（３）の方法、上記（２）＋（３）の方法となる。この場合でも接着面積が広いと、正確には接着面積と言うよりも接着面の長さが限度を越すと、接着剤層の肉厚を厚くする方法にも限界がある、即ち、温度衝撃（温度差）により、最も大きく伸縮されるその最長部（接着面の角部等）の端部で剥がれ出すことになる。ＣＦＲＰ材と金属材との間で線膨張率差が大きく明確にある限り、その間に挟まれた接着剤硬化物が弾性のある軟質であると言っても、線膨張率差による伸縮を吸収するための形状変形には限界があり、それは当然の帰結である。

要するに、本発明の発明者が提案した特許文献８に記載の発明（先願発明）は、ＣＦＲＰ材と金属材が接着剤接合した場合、面方向での縦横方向における線膨張率差を勘案して、この２材間に挟まれる接着剤硬化層の肉厚を０．３ｍｍ以上とし、接着剤硬化物が有する許容弾性変形を利用したものである。接着剤硬化物の弾性変形により、接着剤硬化物の層が強く上下面（両面）から強制的に受ける寸法変化（熱収縮）を吸収させるようにしたものである。ＣＦＲＰと金属材を接着した複合体において、この接着剤硬化物が、例えば接着面積が５ｃｍ四方の厚さ１ｍｍであり、一面がＡ７０７５Ａｌ合金厚板であり、他面が単方向型ＣＦＲＰプリプレグを何層にも積層して硬化させて得たＣＦＲＰ厚板材を想定する。この複合体は、Ａｌ合金側の線膨張率は２．３×１０^－５Ｋ^－１であり、ＣＦＲＰ厚板材の板面における線膨張率は長さ方向では、約０．１×１０^－５Ｋ^－１、横幅方向では、約（７～８）×１０^－５Ｋ^－１（エポキシ系接着剤であるマトリックス樹脂の線膨張係数）になる。このＣＦＲＰの線膨張係数の平均値に、接着において物理的な意味あるか否かは別として、平均すれば３．５×１０^－５Ｋ^－１程度付近の線膨張率値になる。要するに、ＣＦＲＰ厚板材は、平面であってもＣＦの方向によって線膨張率の大きな差異がある。ただ、Ａｌ合金材との線膨張率差を見ると、ＣＦＲＰ厚板材側にその平均値の３．５×１０^－５Ｋ^－１を使うとＡｌ合金との線膨張率差は意外と小さくなる。

（線膨張率で接着剤硬化物層がどのように変形するかの計算例）
図６（ａ）は、ＣＦＲＰと金属材を接着した複合体の接着例である。図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、この複合体の接着剤硬化層の硬化時、冷却時の形状変化を計算し、模式化したものである。図６（ｂ）は、１液性エポキシ接着剤を１５０℃で加熱硬化させて接着させた場合、その接着剤硬化物の肉厚が、硬化時の１．００ｍｍで接着面の一辺が５．０００ｃｍの正方形の場合を想定したものである。この接着剤硬化物は、１５０℃で上下面の辺の長さが、５．０００ｃｍ（５０．００ｍｍ）であり、肉厚が１．００ｍｍと肉厚が薄い立方体である。この複合体が－５０℃まで低温化されると２００℃の温度低下になり、接着剤硬化物の上面（図６（ａ）のＡｌ合金片側）は、金属材であるから均等に縮むと想定して、５．０００ｃｍ×（２．３×１０^－５Ｋ^－１）×２００℃＝０．０２３ｃｍ（０．２３ｍｍ）だけ一辺が短くなり、４９．９７７ｃｍ角の正方形となる。一方、下面（図６（ａ）のＣＦＲＰの厚板側）のＣＦ方向の繊維方向の面は、５．０００ｃｍ×（０．１×１０^－５Ｋ^－１）×２００℃＝０．００１ｃｍ（０．０１ｍｍ）だけ短くなり、４．９９９ｃｍとなる。ＣＦ方向の繊維方向と直角方向では、５．０００ｃｍ×（７×１０^－５Ｋ^－１）×２００℃＝０．０２３ｃｍ（０．２３ｍｍ）だけ短くなり、４．９７７ｃｍの辺長になる（図６（ｃ））。要するに、図６（ｂ）に示した形状が１５０℃下での接着剤硬化物の形状であり、この接着剤硬化物の形状が２００℃低温化して－５０℃下になると図６（ｃ）に示す形状になる。－５０℃になると上面側のＡｌ合金片側は、金属であるので均等に縮み４．９７７ｃｍ四方になる。これに対して、下面のＣＦＲＰ側の表面は、ＣＦの方向の辺は、４．９９９ｃｍと元と殆ど変わらない。その一方、ＣＦの方向と直角方向については、辺が４．９７７ｃｍとなり、マトリックス樹脂の影響が大きく一辺のみが４．９７７ｃｍと大きく縮んだ形になる。

このモデル化した接着材硬化物の考察が、実際の挙動を反映しているか否かを確認するために、加熱、冷却する３千サイクル試験で実証した。例えば、本例のエポキシ接着剤硬化物からなる接着剤硬化物は、破壊されずに存在し続けられるかであり、このＣＦＲＰ厚板材とＡ７０７５Ａｌ合金厚板材を接着力で保持し続けた複合体の耐久性が決まる。想定した本例の接着材硬化物には、ＧＦ（硝子繊維）等の短繊維型強化繊維は含まれておらず、化学的な架橋結合は強いのでそれなりの硬度はあるが軟質弾性体でもある。その肉厚は、約１．００ｍｍであり、図６（ｂ）が１５０℃で加熱硬化させたときの形状であるが、これが－５０℃に冷却され図６（ｃ）に変化させられるが、最も引き伸ばされる辺は接着剤硬化物の４隅部の角の線（斜線）である。この角の線は、＋１５０℃下では１．００ｍｍであったのが、－５０℃にされると１．０３ｍｍに伸ばされる。この程度の長さの変化であれば、外部から強制的に加えられた形状変化であっても破壊されることはないと判断した。具体的には、複合体を－５０℃／＋１５０℃の温度衝撃３千サイクル試験にかけて、異常が生じないことを確認する実証実験での証明が要る。

ただ、そのような実験試験を本発明者は既に実施し、良い結果が実証でき、既に提案し特許出願した（特許文献８）。要するに、接着剤硬化物の４隅部の角の線（斜線）の考察から、本発明者等が提案し、前述したＮＡＴ技術のような高強度の接着技術を用いたとき、大きな線膨張率差がある２材同士を接着剤で接合し、かつ、その接着対（複合体）が大きな温度衝撃数千サイクル試験に耐え得るような接着対（複合体）とするには、接着剤硬化層の層厚が１ｍｍ未満（特許文献８の提案では、０．３～１．０ｍｍの肉厚を有する接着構造物にする。）とするのが必要条件であるとして提案した。

（先願発明の射出接合技術の利用）
但し、本発明の複合体の製造方法は、上述した先願発明（特許文献８）の接着による接着硬化物を要旨とする発明ではなく、接着剤による接合技術を要旨とする発明でもない。即ち、本発明は本発明者等の別の発明である、即ちＣＦＲＴＰ（炭素繊維強化熱可塑性樹脂）と金属材の複合体を、生産性、量産性が良い射出接合で製造せんとするものであり、複合体の積層構造を改良した発明である。言い換えると、本発明の複合体の製造方法は、特許文献９、更に他２件（特許文献（先願発明）１０、１１等）の射出接合技術に関する発明等を利用したものである。本発明者等が既に提案し命名した射出接合技術は、「ＮＭＴ（Nano molding technologyの略）」、後述する「ＳＮＭＴ（Special Nano molding technologyの略）」等があり、本発明はこれらの２発明を利用したものである。本発明は、実用的な各種金属材と、ＣＦＲＰ（狭義）又はＣＦＲＴＰを一体化した複合体と、その製造方法の発明であり、両者を例えばポリアミド系樹脂である「ＣＭ３５０６Ｇ５０（東レ株式会社（本社：日本国東京都）製）」を使用して、射出接合技術により一体化したものである。金属材と射出成形された樹脂材との接合力は、せん断接合強度が約５０～６５ＭＰａの高強度一体化物が出来るものである。要するに、耐熱性がある１液性エポキシ接着剤を使用した接着対でなければ、せん断接着強さとして、６０ＭＰａレベルの高強度が得られず、かつ、１５０℃下でも３０ＭＰａ台のせん断接着強さが得られなかった。しかし、射出接合用のポリアミド系樹脂やＰＥＥＫ系樹脂を使用すると、同レベルの金属材と射出樹脂材との接合力、即ち、射出接合物における金属・樹脂間のせん断接合強度がえられることが判明した。従って、最善の射出接合技術であるＳＮＭＴを使い、射出樹脂を接着剤の代わりに使用する方法、即ち、射出成形金型に２材をインサートして、この２材間に設けた数ｍｍの隙間に樹脂射出する２材接合用の射出接合技術を使用すれば、上述した接着剤硬化物と同様の接合構造物がえられることに気付いたことが、本発明の出発点である。

［ＣＦＲＰ材、又はＣＦＲＴＰ材と金属材との複合体の接合強度］
上記の提案した射出接合技術による、ＣＦＲＰ材、又はＣＦＲＴＰ材と金属材である２材の強力な固着は、共に金属材でなければ特許文献１０，１１に記載された発明を利用することは出来ない。即ち、ＣＦＲＰ材と射出接合用樹脂である上記ポリアミド系樹脂「ＣＭ３５０６Ｇ５０」、ＰＥＥＫ系樹脂等を使用して、約５０～６５ＭＰａのせん断接合強度ある射出接合物である複合体をえることは出来ない。即ち、金属材でないＣＦＲＰ材を直接的に金属材とを接合する場合、射出接合法による２材の固着法には適用できない。実験的には全く接合しないと言ってよい。又、ＣＦＲＰ材の一種とされるマトリックス樹脂に種々の熱可塑性樹脂を使用した物（一般的にはＣＦＲＴＰ材と表示される物）でも同様であって、ＣＦＲＴＰ材を直接的に金属材で接合させる射出接合法による２材固着法は、所望の固着力がえにくい。それ故に、先ずはＣＦＲＰ材と高強度Ａｌ合金薄板とを、耐熱性がある１液性エポキシ接着剤を使用した接着剤接合技術「ＮＡＴ」による接着操作により、予めＡｌ合金薄板付きＣＦＲＰ材を製作する。この技術につき簡単に述べておくが、この２材の線膨張率は、ＣＦＲＰで０．２×１０^－５Ｋ^－１、Ａｌ合金では２．３×１０^－５Ｋ^－１であり、その差異が２．１×１０^－５Ｋ^－１もある。もし双方とも厚板材であったなら、１液性エポキシ接着剤の完全接合条件が１５０～１７０℃であり、この接着対（複合体）が室温まで放冷されると、接着剤硬化物層に大きな破壊方向の内部応力が生じる。それ故に、室温下まで放冷した接着対（複合体）は目視では変化がないように見えるが、その接着対の形状が、仮に図４に示した形状であれば、低温化されただけで接着剤硬化層内に割れが生じ、これを引張り破断してえられるせん断接着強さは、約１０～２０ＭＰａというように劇的に弱い接着対になる。

しかし、技術的に興味深いのはＣＦＲＰ材が厚さ３～１０ｍｍある厚板であり、一方が厚さ０．５ｍｍのＡ６０６１Ａｌ合金であったなら、その上述したＮＡＴ接着物は、せん断接着強さとして約３８～４０ＭＰａ、又は、約５５～５８ＭＰａがえられる。ここで言うＣＦＲＰ材が、引張り強度６ＧＰａに近い高強度ＣＦ使用のＣＦＲＰ材を用いたときは、上記の値を越えて約３８～４０ＭＰａになり、引張り強度３ＧＰａ台のＣＦを用いたＣＦＲＰを使用したときは、約５５～５８ＭＰａになる。即ち、どの強度のＣＦが使われているかで、接着強度が決まるので致し方ない。ただ言えるのは、薄板金属は、使用接着剤の接着力が強ければその温度による伸び縮みは厚板側の変化（熱収縮）に追従する。このために薄板金属板付きのＣＦＲＰ材における金属材と、ＣＦＲＰ材間の接着力は線膨張率差が大きくても大した影響を与えない。一方、本発明者等は、Ａｌ合金だけでなく全高強度金属種に対し、耐熱性があり火災事故に巻き込まれても有毒ガスを発しないポリアミド系樹脂「ＣＭ３５０６Ｇ５０（東レ株式会社（本社：日本国東京都）製）」、ＰＥＥＫ等のＰＡＥＫ系樹脂を用いた金属と樹脂の一体化複合体を基本的に提案したものである。

これに開示した化成処理により、射出接合物における金属・樹脂間の接合力、せん断接合強度は５０～６４ＭＰａとなり、この接合力は接着剤接合技術ＮＡＴによる金属間での最高せん断接着強さ６０ＭＰａと大差ないものになった。また、本発明者等は、部材間に線膨張率差があっても与えられた温度衝撃に耐えうるように、両端がＦＲＰ材と構造用金属材からなり、中間にアルミニウム合金の３層からなる接着剤による積層複合体を提案している（特許文献１２）。

ＷＯ２００８／１１４６６９ ＷＯ２００８／１３３０９６ ＷＯ２００８／１３３２９６ ＷＯ２００８／１２６８１２ ＷＯ２００８／１３３０３０ ＷＯ２００８／１４６８３３ 特開２０１１－０７３１９１ 特願２０２１－０４０７４４ 特開２０１６－１５０５４７ 特願２０２０－１７６２７４ 特願２０２１－０９５３８５ 特願２０２０－０１８５１３

以上のような背景から言えることは、従来、種々提案されているＣＦＲＰ等のＦＲＰと、非アルミの金属材、アルミ合金等との複合体の固着は、主に接着剤を用いたものであるので、生産性が低くなる。ＣＦＲＰと金属材の複合体の製造において、生産性が良く、しかも強力な接着力がえられる固着方法、及び固着構造が切望される。
本発明の目的は、高強度金属材とＣＦＲＰ材との固着を射出成形により行うことにより生産性を高めた、ＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法及びその複合体を提供することにある。
本発明の他の目的は、汎用性が高く燃焼等にも無害で熱可塑性樹脂を用いて結果的にＣＦＲＰと金属材を固着した、ＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法及びその複合体を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、汎用性が高くて耐熱衝撃性の高い熱可塑性樹脂を用いてＣＦＲＰと金属材を固着した、ＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法及びその複合体を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、ＣＦＲＰ、ＣＦＲＴＰと、汎用されている各種の金属材とを強固に固着できる、ＣＦＲＰ類と金属材の複合体の製造方法及びその複合体を提供することにある。

本発明１のＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法は、
肉厚が０．３～０．８ｍｍのＡｌ合金薄板の一方の表面を接着用に化成処理するＡｌ合金薄板化成処理工程と、
前記Ａｌ合金薄板の一方の表面をＣＦＲＰ材の表面に接着させて、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＰ材をえる接着工程と、
金属材の表面、及び前記Ａｌ合金薄板の他方の表面を射出接合用に化成処理する化成処理工程と、
前記金属材の前記表面と前記Ａｌ合金薄板の前記他方の表面とが成す間隔が１．０～５．０ｍｍの隙間を置いて、射出成形金型にインサートするインサート工程と、
前記隙間に、前記射出接合用の耐熱性を有する高結晶性熱可塑性樹脂を射出する射出工程とからなることを特徴とする。

本発明２のＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、
肉厚が０．３～０．８ｍｍのＡｌ合金薄板の一方の表面に、結晶性熱可塑性樹脂を射出させて固着させた金属薄板付き樹脂板固着工程と、
前記結晶性熱可塑性樹脂に含まれる主成分樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＴＰ板材を用意する工程と、
前記ＣＦＲＴＰ板材の一面と、前記Ａｌ合金薄板付き樹脂板の双方の樹脂部同士を重ね接触させて熱プレス金型内にインサートして融着積層して、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰ厚板材をえる熱プレス積層工程と、
前記Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰ材の金属薄板側面と、前記金属厚板材表面とが成す間隔が１．０～５．０ｍｍの隙間を置いて、射出成形金型にインサートするインサート工程と、
前記隙間に、射出接合用の耐熱性を有する高結晶性熱可塑性樹脂を射出する射出工程とからなることを特徴とするＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法。

本発明３のＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法は、本発明１において、
前記接着工程は、
前処理として、前記Ａｌ合金薄板の一方の表面に接着剤接合用の化成処理を行う接着用化成処理工程と、
前記一方の表面に耐熱性１液性エポキシ接着剤を塗布する塗布工程を含み、
ＣＦＲＰプリプレグを積層した積層物の表面に、前記Ａｌ合金薄板の前記一方の表面を積層するＡｌ合金薄板積層工程と、
前記ＣＦＲＰプリプレグと前記Ａｌ合金薄板が積層され積層物を、大気圧以下に減圧された環境で加熱して、接着硬化させる接着剤硬化工程であり、
前記射出接合用化成処理工程の前記Ａｌ合金薄板の他方の表面、及び前記金属材の前記化成処理された前記表面は、
前記射出接合用に表面形状、化学反応性又は表面物性にするための表面処理をなす射出接合用化成処理工程を含むものであることを特徴とする。

本発明４のＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、本発明２において、
前記結晶性熱可塑性樹脂と、前記ＣＦＲＴＰ厚板に含まれるマトリックス樹脂とは、同類の熱可塑性樹脂組成物であり、溶融時に完全混合し得る樹脂を主成分とする樹脂組成物であることを特徴とする。

本発明５のＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、本発明１ないし４において、
前記Ａｌ合金薄板材は、日本産業規格で規定するＡ５０５２、Ａ５０８３、及びＡ６０６１から選択される１種であることを特徴とする。
本発明６のＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、本発明１ないし４において、
前記金属材は、日本産業規格で規定するＡ２０１４、Ａ２０１７、Ａ２０２４、及びＡ７０７５のＡｌ合金から選択される１種、又は、一般鋼、ステンレス鋼、及び６４Ｔｉ合金から選択される１種であることを特徴とする。

本発明７のＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、本発明１ないし４において、
前記高結晶性熱可塑性樹脂は、ＰＰＳ系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びＰＥＥＫを含むＰＡＥＫ系樹脂から選択される１種であることを特徴とする。
本発明８のＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、本発明７において、
前記ＰＰＳ系樹脂は、ＧＦを含まないもの、若しくは前記ＧＦの含量が２０重量％以下であり、前記ポリアミド系樹脂の場合は、ＧＦを含まないもの、若しくは前記ＧＦ含量が３３．３重量％以下であり、前記ＰＥＥＫ又はＰＡＥＫ系樹脂は、ＧＦを含まないもの、若しく前記ＰＥＥＫとポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂の９５：５～８５：１５の質量比示す混合樹脂であることを特徴とする。

本発明９のＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、本発明１ないし８において、
前記前記Ａｌ合金薄板、及び前記金属材の前記化成処理は、水溶性アミン系化合物がトリエタノールアミン、又は、ＥＤＴＡ（４Ｎａ）で処理されたものであることを特徴とする。
本発明１０のＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと金属材の複合体は、本発明１ないし９の製造方法で製造された複合体の製造方法において、前記複合体の製造方法で製造されたＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体である。

以上の本発明の複合体、及びその製造方法を構成する各要素についてその概要を説明する。
［ＣＦＲＰ類：ＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰ］
本発明の複合体を構成するＣＦＲＰ、即ち狭義のＣＦＲＰとＣＦＲＴＰの双方は、炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastics）であり、炭素繊維（ＣＦ）の束状物や布状物を樹脂強化してえた長繊維強化プラスチック固形物である。本発明でいうＣＦＲＰは、狭義にはマトリックス（母材）にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂のものをいい、ＣＦＲＴＰ (Carbon Fiber Reinforced Thermo plastics)は、マトックス樹脂にポリアミド系等の熱可塑性樹脂等を用いたものをいう。本発明でいうＣＦＲＰは、広義には、ＣＦＲＴＰ及び狭義のＣＦＲＰを含むものとする。本発明で用いるＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰは、特別なものではなく、汎用性のあるものであり、市販されているもので良い。マトリックス樹脂に配置されたＣＦは、一方向に引き揃えられたもの、又は単方向のＣＦを交差させて積層されたもの、織布型に織られたもの等でも良く、本発明の複合体が使用される位置によって、選択されるべくものである。ＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰのマトリックス樹脂は、汎用されている熱硬化性樹脂が好ましいが如何なるものでも良い。

［Ａｌ合金薄板］
本発明の複合体を構成するＡｌ合金薄板は、上記ＣＦＲＰ又は上記ＣＦＲＴＰに面固着されるものであり、この固着は接着、又は射出接合により固着されるものである。Ａｌ合金薄板は、肉厚が０．３～０．８ｍｍであり、この表面は、接着、又は射出接合する前工程で化成処理等により接着、固着のために所定の表面粗さにより表面処理される。本発明のＡｌ合金薄板は、肉厚が薄いので、ＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰの熱伸縮に応じて追従し、かつＡｌ合金薄板に負荷される応力をＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰに伝える。Ａｌ合金薄板は、ＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰとＡｌ合金薄板の接着面内での直交する方向の伸縮の違いにも追従する。Ａｌ合金薄板材は、日本産業規格で規定する展伸用アルミニウム合金が最適であり、具体的にはＡＩ-Ｍｇ系合金であるＡ５０５２、Ａ５０８３、及びＡＩ-Ｍｇ-Ｓｉ系合金であるＡ６０６１から選択される１種等が挙げられる。

［金属材］
本発明の複合体を構成する金属材は、ＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰと一体となるものであり、ＣＦＲＰ又はＣＦＲＴＰとは、上記Ａｌ合金薄板及び高結晶性熱可塑性樹脂を介して固着されるものである。金属材は、各種機械の機体、筐体等に用いられているものであれば、いかなる金属でも良い。具体的には、Ａｌ合金の場合は、展伸用アルミニウム合金を用いると良い。具体的には、日本産業規格で規定するＡｌ-Ｃｕ-Ｍｇ系合金であるＡ２０１４、Ａ２０１７、Ａ２０２４、及びＡｌ-Ｚｎ-Ｍｇ系合金であるＡ７０７５のＡｌ合金から選択される１種を用いる。又は、他には、各種一般鋼、ステンレス鋼、６４Ｔｉ合金等を用いる。金属材は、高結晶性熱可塑性樹脂と固着して、複合体を構成するものであるから、高結晶性熱可塑性樹脂と固着する金属材の表面は、固着強度を高くするためにその表面は固着前に予め化成処理されている。

［高結晶性熱可塑性樹脂］
本発明の複合体を構成する高結晶性熱可塑性樹脂は、上記Ａｌ合金薄板と上記金属材を相互に固着するための部材であり、薄い層体を成すものである。高結晶性熱可塑性樹脂によるＡｌ合金薄板と上記金属材の固着は、インサート成形により行う。即ち、射出成形金型に、Ａｌ合金薄板が固着されたＣＦＲＰ材又はＣＦＲＴＰ材であるＡｌ合金薄板付きＣＦＲＰ材と、金属材とをインサートし、この隙間に高結晶性熱可塑性樹脂を射出して、複合体とするものである。従って、高結晶性熱可塑性樹脂は、Ａｌ合金薄板と金属材との固着材であり、接着剤でもあり、積層材でもある。高結晶性熱可塑性樹脂は、ＰＰＳ系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びＰＥＥＫを含むＰＡＥＫ系樹脂から選択される１種を用いると良い。ＰＰＳ系樹脂の場合は、硝子繊維（ＧＦ）を含まないもの、若しくはＧＦ含有量が２０重量％以下のものがよい。ポリアミド系樹脂の場合は、ＧＦを含まないもの、若しくはＧＦ含量が３３．３重量％以下のものが良い。ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）系の樹脂の場合はＧＦを含まないものでも使え、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系樹脂の９５：５～８５：１５の質量比示す混合樹脂であるものはＰＥＥＫ単独使用樹脂よりも接着力が良い。

［ＣＦＲＰ材とＡｌ合金薄板の接着］
本発明の複合体の製造は、予めＣＦＲＰ材又はＣＦＲＴＰ材にＡｌ合金薄板が固着されている。ＣＦＲＰ材とＡｌ合金薄板の固着は、接着により行うが、接着の前にＡｌ合金薄板の接着面は化成処理によりその表面を最適化する必要がある。この化成処理方法は、本発明の要旨ではなく公知技術なので、その詳細な説明は省略する。化成処理は、例えば、本発明の発明者等が提案した特許文献１に記載されている方法、後述する実験例８等により行う。このように接着用に化成処理されたＡｌ合金薄板の表面に、耐熱性１液性エポキシ接着剤を塗布する。ＣＦＲＰプリプレグを積層した積層物の表面に、この耐熱性１液性エポキシ接着剤が塗布されたＡｌ合金薄板を積層する。ＣＦＲＰプリプレグとＡｌ合金薄板が積層され積層物を、大気圧以下に減圧された環境で加熱して、接着硬化させる。これらの一連の接着操作により、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＰを作成する。

［ＣＦＲＴＰとＡｌ合金薄板の固着］
ＣＦＲＴＰ材とＡｌ合金薄板の固着は、２段階の工程で行う（図９、１０参照）。第１段階の工程は、Ａｌ合金薄板付き樹脂板を作成する。この作成の前に、Ａｌ合金薄板の一面にＣＦＲＴＰ材のマトリックス樹脂を射出成形により固着する。この固着の前に、Ａｌ合金薄板の表面を化成処理するが、この化成処理は、例えば、本発明の発明者等が提案した特許文献１０等に記載されている方法、この化成処理に限定されるものではないが、後述する実験例２（「ＳＮＭＴ（Special Nano molding technologyの略））等により行う。第２段階の工程は、Ａｌ合金薄板付き樹脂板にＣＦＲＴＰ材を加熱、加圧により固着する。Ａｌ合金薄板付き樹脂板の樹脂部とＣＦＲＴＰ材を積層して、好ましくは真空下で樹脂材の軟化温度以上に加熱、押圧して、ＣＦＲＴＰ材のマトリックス樹脂と、Ａｌ合金薄板付き樹脂板の樹脂部とを熱融着により固着する。

［金属材とＡｌ合金薄板の固着］
前述したように、本発明の複合体を構成する高結晶性熱可塑性樹脂は、上記Ａｌ合金薄板と上記金属材を相互に固着するための部材である。金属材とＡｌ合金薄板の固着は、前述した高結晶性熱可塑性樹脂を射出して、相互に固着するものである。金属材とＡｌ合金薄板の表面は、高結晶性熱可塑性樹脂と固着を強くするために表面を最適に化成処理する必要がある。本発明の発明者等が既に提唱し、開示している公知技術を用いてもよいが、本発明者等が後述するＳＮＭＴ処理が最適である（後述する実験例２、３、４、５、６、及び７参照）。

本発明のＣＦＲＰと金属材の複合体は、素材間の線膨張率値に大きな違いがあっても、ＣＦＲＰ材又はＣＦＲＴＰ材と、ジュラルミン等のＡｌ合金、鋼材、Ｔｉ合金、ＳＵＳ等を含む各種の高強度金属材とが強固に一体化したものであり、熱衝撃にも耐えうるものである。本発明の複合体は、軽量で強固な航空機等の各種機械の機体、本体等に使用できるので、省資源、省エネルギー化に貢献できる。本発明の複合体の製造方法は、射出接合技術を主要技術としているので、生産性が高く自動化し易く量産化に適した製造方法である。

図１は、せん断接合強度測定用の射出接合物である試験片である。 図２は、引張り強度測定用の射出接合物である試験片である。 図３は、せん断接合強度測定するとき、試験片を固定するための補助治具である。 図４は、せん断接着強さを測定するための試験片であり、図４（ａ）は金属片同士のせん断接着強さを測定するための試験片であり、図４（ｂ）はＣＦＲＰ片同士のせん断接着強さを測定するための試験片である。 図５は、金属片同士の試験片であり、金属間の引張り接着強さを測定するための試験片である。 図６（ａ）はＣＦＲＰと金属材を接着した複合体の接着例であり、図６（ｂ）は複合体の接着剤硬化物の１５０℃の温度で加熱した硬化時の模式図であり、図６（ｃ）は－５０℃に冷却したときの冷却時の接着剤硬化物の模式図である。

図７は、２種類の金属厚板片間に射出接合用樹脂を射出して熱融着型接着における、試験片のせん断接着強さを測定する場合の試験方法を示したものである。 図８は、表面処理済みのＡｌ合金薄板付きのＣＦＲＰ厚板材と、表面処理済みの高強度金属厚板片の双方を、射出接合用金型にインサートしたときの配置例を示す模式図である。 図９は、Ａｌ合金薄板を射出接合用の金型にインサートし、射出接合用の結晶性熱可塑性樹脂を射出して、Ａｌ合金薄板付きの樹脂板状物をえる工程について示した工程模式図である。 図１０は、Ａｌ合金薄板付きの樹脂板と、ＣＦＲＴＰ材とを熱プレス機を使用して熱融着するときの模式図である。 図１１は、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＰ材と高強度金属材の複合体の形状例を示す構造図である。 図１２は、図１１の複合体を連結して構造体の背骨構造とした例を示す構造図である。

［Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法］
以下、本発明のＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法及びその複合体の実施の形態を説明する。複合体は、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＰと、高強度金属厚板片である６４Ｔｉ合金板片を接合した例である。図８は、複合体を製造するための射出成形金型の断面を示す模式図である。この射出成形金型には、Ａｌ合金薄板付きのＣＦＲＰ厚板材と、６４Ｔｉ合金板片の双方をインサートして一体化するためのものである。Ａｌ合金薄板付きのＣＦＲＰ厚板材は、Ａｌ合金薄板の表面は化成処理（後述する実験例２の「ＳＮＭＴ処理」である。）されており、同様に高強度金属厚板片である６４Ｔｉ合金板片の表面が化成処理（後述する実験例３、又は４の「ＳＮＭＴ処理」である。）されている。一方のＡｌ合金薄板付きのＣＦＲＰ厚板材の製造は、Ａｌ合金薄板の一面を接着強度が最適になるように化成処理した後（後述する実験例８の「ＮＡＴ」処理である。）、この化成処理面をＣＦＲＰの一面と接着させる（実験例９の接着処理）。好ましくは、接合強度を高くするという観点では、この接着剤はＣＦＲＰのマトリックス樹脂の主成分と同類であり、加熱して接着する一液性エポキシ系接着剤が良い。この接着については、詳細な接着方法は、後述する実験例で説明する。

又、６４Ｔｉ合金板片は、使用目的に合致するように所望の形状に機械加工等が施されたものであり、この一面は射出接合に最適な表面に前述した化成処理されている（後述する実験例３、又は４）。同様に、Ａｌ合金薄板付きのＣＦＲＰ厚板材の樹脂を接合する面側のＡｌ合金薄板の面にも、射出接合に最適な表面に前述した化成処理されている（実験例２）。図８に示すように、Ａｌ合金薄板付きのＣＦＲＰ厚板材、及び６４Ｔｉ合金板片は、所定の間隔をおいて、射出成形金型にインサートする。そして、この隙間にＰＰＳ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＰＥＥＫを含むＰＡＥＫ系樹脂等の熱可塑性合成樹脂組成物を射出して、ＣＦＲＰと金属材が強固に一体化した複合体を製造する。本実施の形態のＣＦＲＰと金属材の複合体は、マトリックス樹脂を熱硬化性樹脂とするＣＦＲＰを用いるものであったが、このＣＦＲＰに換えて、熱可塑性合成樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＴＰであっても良い。このＣＦＲＴＰを用いた、Ａｌ合金薄板付きの樹脂板とＣＦＲＴＰを接合した複合体を説明する。

［Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法］
Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造は、事前にＡｌ合金薄板付き樹脂板を製造する必要がある。図９及び図１０は、Ａｌ合金薄板付き樹脂板の製造方法を示した略図である。Ａｌ合金薄板の一面に樹脂を強固に接合させるために化成処理を行う（例えば、実験例１又は２）。図９に示すように、表面が化成処理されたＡｌ合金薄板材を射出成形金型にインサートし、化成処理された表面に、熱可塑性樹脂、例えばＰＥＥＫ系樹脂を射出し、Ａｌ合金薄板の表面に薄肉層を成形する。この射出接合工程により、Ａｌ合金薄板付き熱可塑性樹脂板が成形される。更に、Ａｌ合金薄板付き熱可塑性樹脂板に、ＣＦＲＴＰ厚板を一体に接合した複合体を製造する場合、真空熱プレス成形金型を用いる。図１０は、真空熱プレス成形金型の概念を示す断面図である。複合体の製造は、真空熱プレス成形金型に、例えばＰＥＥＫ系樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＴＰ厚板をインサートし、この上にＡｌ合金薄板付き熱可塑性樹脂板の樹脂側を下面にして積層する。この上から加熱押圧治具を載せて、電熱器で加熱と押圧を行う。この加熱、押圧と同時に、真空熱プレス成形金型内の空気を吸引して、接合面である熱融着面の空気を吸引して接合を強くする。加熱温度は、ＰＥＥＫ系樹脂の軟化温度付近で行う。以上のように、加熱、プレス圧により、図１０に示すように、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰ厚板を製造する。ＣＦＲＴＰ厚板と金属材の複合体の製造は、図８で示したものと同様に、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰ厚板と、金属材とを高結晶性熱可塑性樹脂で、射出成形金型内で固着する（図示せず。）。これらの工程を経て、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰと金属材の複合体を製造する。

［本発明の複合体の構造例］
図１１は、図８で説明したような製造方法で得られたＣＦＲＰと金属材と複合体の接合構造例である。この複合体は、ＣＦＲＰからなる構造体に機械的な締結を行うために、６４Ｔｉ合金板を接合し、６４Ｔｉ合金板にボルト孔を開けてボルト・ナット締結を行うものである。図１２は、この複合体を大きな構造体として、用いたときの構造例を示す概念図である。ＣＦＲＰは、その特性から長くてしなやかで強いので、この特性を活かして、例えば、航空機の機体の背骨に当たる基本構造体として用いた例である。細長いＣＦＲＰを２本以上の複数本を配置して、これを機械的な連結固定具で固定して、背骨構造とする。この背骨構造の端部は、図１１に示したようにボルト・ナットのような機械的な締結構造とした例である。以上のような構造例から理解されるように、本発明のＣＦＲＰと金属材の複合体は、夫々の素材としての機械的な強度特性を活かしながら、しかも熱膨張率に差があっても、強固な一体物を構成することができる。なお、図示しないが、ＣＦＲＴＰ材であっても同様に構造材としても使用できる。

以下、本発明の実施例を詳記する。
（ａ）射出接合強度の測定
本発明でいうせん断接合強度とは、図１の試験片を試験機で引張り破断するときのせん断破断値である。この断接合強度は、試験片の金属と樹脂とが固着（射出成形による固着）しているときのせん断強度である。使用した引張り試験機は、「ＡＧ－５００Ｎ／１ｋＮ（株式会社 島津製作所（本社：日本国京都府）製）」を使用し、引張り速度１０ｍｍ／分で測定した。図３は、このときに使用する補助治具である。これらの測定法は、ＩＳＯ１９０９５に従った試験法である。同様に、図２に示す試験片は、射出接合物における金属と樹脂部間の引張り接合強度を測定するためのものである。この測定法は、ＩＳＯ１９０９５に従った試験法である。

（ｂ）接着剤接合強度の測定
図４（ａ）に示す試験片は、本発明の実験で用いた金属片間の接着強度を測定するための接着試験片であり、金属間のせん断接着強さを測定するためのものである。図４（ｂ）に示すように、この金属片に換えてＣＦＲＰ片にした場合、ＣＦＲＰ間のせん断接着強さを測定することができる。同様に、図５に示す試験片は、金属片と金属片間の引張り接合強度を測定するためのものである。この測定法は、ＩＳＯ１９０９５に従った試験法である。これらの試験機は、上記の引張り試験機であり、引張り速度１０ｍｍ／分で同様に測定した。
（ｃ）温度衝撃サイクル試験
上記試験片は、温度衝撃サイクル試験で温度衝撃試験を行った。温度衝撃サイクル試験機は、「小型冷熱衝撃装置ＴＳＥ－１２－Ａ（エスペック株式会社（本社：日本国大阪府）製）」を使用した。標準的に行った温度衝撃サイクル試験の条件は、冷室温度－５０℃、高温室温度＋１５０℃とし、各室の滞在時間２５分、室間の移動時間を約５分とした。この試験機自体は、温度２７℃に常時温調している室内に置き、かつ、定期的に冷室温度を室温に上げて機械氷結部を自然溶解させる自動運転とした。但し、この自動運転サイクルにおいても発生する高湿度時の機械氷結事故を防止するために、週末、及び、日本国の休日である正月、５月、８月等の休日は試験機の運転を止めて、試験機の破損等を防ぐ運転で試験した。

以下、前述した各試験片の表面処理、製作方法等を実験例として説明する。
［実験例］各素材の表面処理
［実験例１］Ａ７０７５Ａｌ合金の表面処理（本発明では、「ＳＮＭＴ処理」という。）
厚さ１．５ｍｍのＡ７０７５Ａｌ合金板を購入し、必要な形状に機械加工しＡｌ合金片とした。浸漬槽に、アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６（メルテックス株式会社（本社：日本国東京都）製）」１０．０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記Ａｌ合金片を５分間浸漬した後、これを公共水道水（群馬県太田市）で水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１０．０％濃度の苛性ソーダ水溶液を用意し、前記の合金片を１分浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１．０％濃度の塩化アルミニウム水和物と５．０％濃度の塩酸を含む水溶液を用意し、前記合金片を２分浸漬した後、これを水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした２．０％濃度の酸性弗化アンモンと１０．０％濃度の硫酸を含む水溶液を用意し、これに前記合金片を１分間浸漬した後、これを水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１．５％濃度の苛性ソーダ水溶液を用意し、これに前記合金片を２分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした３．０％濃度の硝酸水溶液を用意し、これにＡｌ合金片を１分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度６０℃とした３．５％濃度の水和ヒドラジン水溶液を用意して、これに１分間浸漬し、次に別の槽に、温度３３℃とした０．５％濃度の水和ヒドラジン水溶液に２．５分浸漬し、水洗した。次に別の槽に、１．５％濃度の過酸化水素水に１分間浸漬した後、よく水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした０．２％濃度のトリエタノールアミン水溶液に２０分浸漬し、別の槽に取った５０ｐｐｍ濃度のトリエタノールアミン水溶液で水洗した。これらのＡｌ合金片を温度６７℃に設定した温風乾燥機に、１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例２］Ａ６０６１Ａｌ合金の表面処理（ＳＮＭＴ処理）
厚さ１．５ｍｍのＡ６０６１Ａｌ合金板を購入し、必要な形状に機械加工しＡｌ合金片とした。浸漬槽に、上記アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６」１０．０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記Ａｌ合金片を５分間浸漬した後、これを公共水道水で水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１０．０％濃度の苛性ソーダ水溶液を用意し、前記Ａｌ合金片を１分浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１．０％濃度の塩化アルミニウム水和物と５．０％濃度の塩酸を含む水溶液を用意し、前記Ａｌ合金片を１分浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした２．０％濃度の酸性弗化アンモンと１０％濃度の硫酸を含む水溶液を用意し、これに前記Ａｌ合金片を１分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１．５％濃度の苛性ソーダ水溶液を用意し、これに前記Ａｌ合金片を２分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした３．０％濃度の硝酸水溶液を用意し、これにＡｌ合金片を１．５分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度６０℃とした３．５％濃度の水和ヒドラジン水溶液を用意してこれに１分間浸漬した後、次に別の槽に、温度３３℃とした０．５％濃度の水和ヒドラジン水溶液に４．５分浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、１．５％濃度の過酸化水素水に１分間浸漬し、よく水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした０．２％濃度のトリエタノールアミン水溶液に２０分浸漬した後、別の槽で５０ｐｐｍ濃度のトリエタノールアミン水溶液で水洗した。これらのＡｌ合金片を、温度６７℃に設定した温風乾燥機に１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例３］６４Ｔｉ合金の表面処理（ＳＮＭＴ処理）
４５ｍｍ×１８ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの６４Ｔｉ合金の小片を多数入手し、これを試験片とした。浸漬槽に、上記アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６」１０．０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記Ｔｉ合金片を５分間浸漬した後、公共水道水で水洗した。次に別の槽に、温度６５℃とした５％濃度の酸性弗化アンモン含む水溶液を用意し、これにＴｉ合金片を５分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした３．０％濃度の硝酸水溶液を用意し、これにＴｉ合金片を３分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度７０℃とした２．０％濃度の過マンガン酸カリと３．０％濃度の苛性カリ含む水溶液を用意し、これにＴｉ合金片を３０分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度５５℃とした５．０％濃度の亜塩素酸ナトリウムと１０．０％濃度の苛性ソーダ含む水溶液を用意して、これにＴｉ合金片を１０分間浸漬した後、次に、超音波振動端付きの水槽に７分浸漬し付着物を洗浄した。次に別の槽に、温度４０℃とした０．２％濃度のトリエタノールアミン水溶液に３０分浸漬し、別の槽で５０ｐｐｍ濃度トリエタノールアミン水溶液にて洗浄した後、これらＴｉ合金片を温度６７℃に設定した温風乾燥機に１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例４］６４Ｔｉ合金の表面処理（本発明では、「ＳＮＭＴ２処理」という。）
４５ｍｍ×１８ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの６４Ｔｉ合金の小片を多数入手し、これを試験片とした。浸漬槽に、上記アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６」１０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記Ｔｉ合金片を５分間浸漬した後、公共水道水で水洗した。次に別の槽に、温度６５℃とした５．０％濃度の酸性弗化アンモンを含む水溶液を用意し、これにＴｉ合金片を５分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした３．０％濃度の硝酸水溶液を用意し、これにＴｉ合金片を３分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度７０℃とした２．０％濃度の過マンガン酸カリと３．０％濃度の苛性カリ含む水溶液を用意し、これに合金片を３０分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度５５℃とした５．０％濃度の亜塩素酸ナトリウムと１０．０％濃度の苛性ソーダ含む水溶液を用意し、これにＴｉ合金片を１０分間浸漬した後、次に、超音波振動端付きの水槽に７分浸漬し付着物を洗浄した。次に別の槽に、温度４０℃とした０．４％濃度のＥＤＴＡ（４Ｎａ）水溶液に１０分浸漬した後、別の槽の０．１％濃度の酢酸水溶液で水洗した。これらのＴｉ合金片を、温度６７℃に設定した温風乾燥機に１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例５］ＳＵＳ３０４鋼の表面処理（ＳＮＭＴ処理）
４５ｍｍ×１８ｍｍ×厚さ１．５ｍｍのＳＵＳ３０４鋼の小片を多数入手し、これを試験片とした。浸漬槽に、上記アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６」１０．０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記鋼片を５分間浸漬した後、公共水道水で水洗した。次に別の槽に、温度６０℃とした１．０％濃度の酸性弗化アンモンと１０．０％濃度の硫酸含む水溶液を用意し、これに鋼片を６分間浸漬した後、水洗した。次に超音波振動端付きの水槽に、７分浸漬し付着物を洗浄した。別の槽に、温度６０℃とした０．５％濃度の酸性弗化アンモンと５％濃度の硫酸含む水溶液を用意し、これに鋼片を２０分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした３．０％濃度の硝酸水溶液を用意し、これに鋼片を３分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度５５℃とした５．０％濃度の亜塩素酸ナトリウムと１０％濃度の苛性ソーダ含む水溶液を用意して、これに鋼片を６分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、１．５％濃度の過酸化水素水に０．５分間浸漬した後、よく水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした０．４％濃度のトリエタノールアミン水溶液に３０分浸漬した後、５０ｐｐｍ濃度にしたトリエタノールアミン水溶液で洗浄し、これら鋼片を温度６７℃に設定した温風乾燥機に１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例６］ＳＵＳ４３０鋼の表面処理（ＳＮＭＴ処理）
４５ｍｍ×１８ｍｍ×厚さ１．５ｍｍのＳＵＳ４３０鋼の小片を多数入手し、これを試験片とした。浸漬槽に、上記アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６」１０．０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記鋼片を５分間浸漬した後、公共水道水で水洗した。次に別の槽に、温度６５℃とした５．０％濃度の酸性弗化アンモン水溶液に、前記鋼片を１０分浸漬した後、水洗した。次に超音波振動端付きの水槽に、７分浸漬し付着物を洗浄した。別の槽に、温度５０℃とした０．５％濃度の酸性弗化アンモンと５％濃度の硫酸を含む水溶液を用意し、これに前記鋼片を５分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした３．０％濃度の硝酸水溶液を用意し、これに鋼片を３分間浸漬した後、水洗した。次に超音波振動端付きの水槽に、７分浸漬し付着物を洗浄した。次に別の槽に、温度４５℃とした２．０％濃度の過マンガン酸カリと１．０％濃度の酢酸と０．５％濃度の酢酸ソーダを含む水溶液を用意し、これに前記鋼片を２分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度７０℃とした２．０％濃度の過マンガン酸カリと３．０％濃度の苛性カリ含む水溶液を用意し、これに前記鋼片を１５間浸漬した後、水洗した。次に超音波振動端付きの水槽に、７分浸漬し付着物を洗浄した。次に別の槽に、１．５％濃度の過酸化水素水に０．５分間浸漬した後、よく水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした０．４％トリエタノールアミン水溶液に２０分浸漬し、別の槽で５０ｐｐｍ濃度のトリエタノールアミン水溶液にて洗浄した後、これら鋼片を温度６７℃に設定した温風乾燥機に１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例７］ＳＰＣＣの表面処理（ＳＮＭＴ処理）
厚さ１．６ｍｍのＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）から４５ｍｍ×１８ｍｍのＳＰＣＣ片を、機械加工で切り出しこれを試験片とした。浸漬槽に、上記アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６」１０．０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記鋼片を５分間浸漬した後、公共水道水で水洗した。次に別の槽に、温度６５℃とした５．０％濃度の酸性弗化アンモン水溶液に前記鋼片を２５分浸漬した後、水洗した。次に別の槽の１．０％濃度のアンモニア水に浸漬した後、洗浄した。次に別の槽に、温度４５℃とした２．０％濃度の過マンガン酸カリと１．０％濃度の酢酸と０．５％濃度の酢酸ソーダ水和物を含む水溶液を用意し、これに前記鋼片を４５分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度７０℃とした２．０％濃度の過マンガン酸カリと３．０％濃度の苛性ソーダ含む水溶液に２０分浸漬し、水洗した。次に超音波振動端付きの水槽に、７分間浸漬し付着物を洗浄した。次に別の槽に、１．５％濃度の過酸化水素水に０．５分間浸漬した後、よく水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした０．２％濃度のトリエタノールアミン水溶液に３０分浸漬した後、別の槽の５０ｐｐｍ濃度のトリエタノールアミン希薄水溶液にて洗浄した。これらＳＰＣＣ片を温度６７℃に設定した温風乾燥機に１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例８］Ａ６０６１Ａｌ合金の表面処理（本発明では「ＮＡＴ処理」という。）
ＮＡＴ処理は、接着のための表面処理方法である。厚さ１．５ｍｍのＡ６０６１Ａｌ合金板を購入し、必要な形状に機械加工しＡｌ合金片とした。浸漬槽に、上記アルミ用脱脂剤「ＮＡ－６」１０．０％を含む水溶液を温度６０℃とし、前記Ａｌ合金片を５分間浸漬した後、公共水道水で水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１．０％濃度の塩酸水溶液を用意し、前記合金片を１分浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした１．５％濃度の苛性ソーダ水溶液を用意し、これに前記Ａｌ合金片を４分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度４０℃とした３．０％濃度の硝酸水溶液を用意し、これに合金片を３分間浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、温度６０℃とした３．５％濃度の水和ヒドラジン水溶液を用意して、これに２分間浸漬し、次に別の槽に、３３℃とした０．５％濃度の水和ヒドラジン水溶液に０．５分浸漬した後、水洗した。次に別の槽に、１．５％濃度の過酸化水素水に５分間浸漬し、よく水洗した。これらのＡｌ合金片を６７℃に設定した温風乾燥機に１５分間入れて乾燥し、これらを清浄なアルミ箔でまとめて包み保管した。

［実験例９］（Ａｌ合金薄板とＣＦＲＰプリプレグとの接着接合物）
ＣＦＲＰ材と金属薄板材との接着法にはＤry法とＷet法の２種があり、接着力の再現性が良いのは後者である。具体的には、ＣＦＲＰプリプレグの積層工程に加えて、これに接着剤を塗布したＡｌ合金薄板を重ねた積層物を、減圧と加圧に加熱を加えて、ＣＦＲＰプリプレグが硬化してＣＦＲＰ化する時に、同時にＡｌ合金薄板を接着して接合するものである。ＣＦＲＰプリプレグは、ＣＦは平織り型クロス使用したものであり、製造工程に、０．５ｍｍ厚のＮＡＴ処理（実験例８）済みのＡ６０６１Ａｌ合金薄板の片面に、１液性エポキシ接着剤「ＥＷ２０４０（スリーエムジャパン株式会社（本社：日本国東京都）製）」を塗布した物を入れ込ませて、上記Ｗet法によるＣＦＲＰとＡｌ合金薄板の接着作業を行った。そして、それを切断して、４５ｍｍ×１５ｍｍ×３．５ｍｍのＡ６０６１Ａｌ合金薄板とＣＦＲＰ厚板からなる接着複合体を得た（図１のような形状の試験片）。この試験片で、ＣＦＲＰ本体と接着しているＡ６０６１Ａｌ合金薄板部の間のせん断接着強さを測定したところ、温度２３℃下での測定値は約３８～３９ＭＰａであった。要するに、最新型のＣＦ（引張り強度約６ＧＰａ）使用のＣＦＲＰ板材同士、又は、そのＣＦＲＰ板材とＮＡＴ処理済み金属材との接着対（試験片）で作った接着対におけるせん断接着強さは、線膨張率差による障害があってもその最高値は、約４０ＭＰａ程度である。

ただ、本発明の複合体を例えば、航空機の構造材として使用する場合は、ＣＦＲＰ材と高強度金属材間のせん断接合強度（又はせん断接着強さ）を６０ＭＰａレベルに引き上げる必要がある。ＣＦＲＰ材側の基本材としてＣＦＲＰ単独材ではなく０．２～０．５ｍｍ厚程度の高強度金属材薄板（例えばＳＵＳ３０４鋼、Ａ６０６１Ａｌ合金、Ａ２０２４Ａｌ合金）を表面に面接着した物を使用する。この薄板金属板付きＣＦＲＰに別種の金属厚板材を１液性エポキシ接着剤で接着して、大型のＣＦＲＰ厚板主構造材に接着した金属厚板片は別の金属構造体とボルト・ナット結合するための繋ぎ役であるから厚さはあっても小物部材でよい。即ち、複合体と連結部材との接着面積は、せいぜい５０ｍｍ×５０ｍｍの２５ｃｍ^２に過ぎないとする。複合体側の接着面がＡ６０６１Ａｌ合金であれば、複合体と繋ぎ部材とのせん断接着強さが金属同士の接着力であれば６０ＭＰａ（約６００ｋｇ/ｃｍ^２）近くあり、接着力は６００ｋｇ/ｃｍ^２×２５ｃｍ^２＝１５ｔに達する。ただＣＦＲＰ材とＡ６０６１Ａｌ合金薄板とのＮＡＴ接着力は前記したように４０ＭＰａであり、約１０ｔしかない。しかし、Ａ６０６１Ａｌ合金とＣＦＲＰ本体との接着面は２５ｃｍ^２どころか遥かに大きい。従って、薄板金属を広い面積でＣＦＲＰ本体と面接着して用意することで、ＣＦＲＰ材が有しているやや低い接着を増幅することができる。なお、この詳細な説明は、特許文献１０、１２に記載し提案した。

更に言えば、特許文献１０、１２等で提案したＣＦＲＰ材に面接着すべき金属材薄板にも重要な条件があって、引張り強度や耐力が低い金属は前記した増幅作用が効かず、強烈なせん断型の外力がかかった時に、ＣＦＲＰ本体に接着しているはずの薄板金属が繋ぎ役小物金属側との接着力で引き千切られる（剥がれと引張り破断が同時に起きる）ことである。具体的には薄板金属としてＡｌ合金薄板を使用するときは、Ａ５０５２Ａｌ合金では厚さ０．８～１ｍｍないと引き千切られるので、問題が起り易い（薄板としては厚すぎる）と思われ、より強度あるＡ５０８２Ａｌ合金かＡ６０６１Ａｌ合金が適していること、又、強度が十分高いＡ２０２４Ａｌ合金、更に高強度のＳＵＳ３０４鋼も試験したが、０．５ｍｍ厚のジュラルミン材は汎用品として安定物が得られ難く、ＳＵＳ３０４鋼も０．２５ｍｍ厚が適しているようで、これは入手困難であることから、本発明者は０．５ｍｍ厚のＡ６０６１Ａｌ合金を最善のＣＦＲＰカバー接着用の薄板金属材とした。

本発明では、２種高強度材同士を強く接合（接着）する接着剤は、１液性エポキシ接着剤でなく結晶性熱可塑性樹脂である。技術も射出接合技術である。それ故に、前記したようなＣＦＲＰ材とＡ６０６１Ａｌ合金との複合体側の対象面はＡ６０６１Ａｌ合金であり、そのために必要な表面処理法はＮＭＴ５～８、Ａｎｏ－５、Ａｎｏ－７処理法として、先行技術等で提案したものである。同様に、もう一方の高強度金属材になすべき表面処理法は、Ａ７０７５Ａｌ合金などジュラルミン材の場合、ＮＭＴ５～８、Ａｎｏ－５、Ａｎｏ－７等の処理法であるが、６４Ｔｉ合金、ＳＵＳ３０４鋼等ならＳＮＭＴ処理法となる。

［実験例１０］（Ａｌ合金と射出接合用樹脂によるＳＮＭＴ射出接合力）
ＣＦＲＴＰ材の片面にＡｌ合金薄板を接合一体化するには、その熱融着相手としてのＡｌ合金薄板付きの樹脂薄板を先ず作成する必要がある。それ故にＡ６０６１Ａｌ合金にポリアミド系樹脂である上記「ＣＭ３５０６Ｇ５０」やＰＥＥＫ樹脂を射出接合してこの金属・樹脂間のせん断接合強度を測定した。要するに、ＣＦＲＴＰとして典型的なポリアミドのＰＡ６６やＰＥＥＫ系樹脂をマトリックス樹脂として製造した物を前提としている。

即ち、Ａ６０６１Ａｌ合金にＰＥＥＫ系樹脂（ＰＥＥＫ「９０Ｇ（ビクトレックス社（本社：英国）製）」を９５％、ＰＥＩ「ＵＬＴＥＭ９０７５（ＳＨＰＰジャパン合同会社（本社：日本国東京都）製）」を５％のドライブレンド品）を射出接合して、この金属・樹脂間のせん断接合強度を測定した。即ち、ＣＦＲＴＰとしてＰＥＥＫをマトリックス樹脂として製造した物を前提としている。それらの結果を表１に示した。せん断接合強度は、何れもＩＳＯ１９０９５による。

［実験例１１］（高強度金属と射出接合用樹脂によるＳＮＭＴ射出接合力）
ＣＦＲＰやＣＦＲＴＰと接合せんとする各種の高強度金属材と以下２種の射出接合用樹脂との射出接合物における金属・樹脂間の接合力値を記載した。これを表２に示す。何れも５０ＭＰａを越える高強度の接合力を示した。

なお、射出樹脂として前述したＰＰＳ系樹脂「ＳＧＸ１２０」を使用した場合、せん断接合強度が約４０ＭＰａになることが従来の射出接合技術の「ＮＭＴ」「新ＮＭＴ」で判明している。本発明で使用した射出接合技術「ＳＮＭＴ」は「ＮＭＴ」、「新ＮＭＴ」より常に高性能であることが判明しており、ＳＮＭＴ処理した各種金属と「ＳＧＸ１２０」との射出接合物も、そのせん断接合強度は約４０ＭＰａになる。

Claims (10)

1. 肉厚が０．３～０．８ｍｍのＡｌ合金薄板の一方の表面を接着用に化成処理するＡｌ合金薄板化成処理工程と、
   前記Ａｌ合金薄板の一方の表面をＣＦＲＰ材の表面に接着させて、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＰ材をえる接着工程と、
   金属材の表面、及び前記Ａｌ合金薄板の他方の表面を射出接合用に化成処理する射出接合用化成処理工程と、
   前記金属材の前記表面と前記Ａｌ合金薄板の前記他方の表面とが成す間隔が１．０～５．０ｍｍの隙間を置いて、射出成形金型にインサートするインサート工程と、
   前記隙間に、前記射出接合用の耐熱性を有する高結晶性熱可塑性樹脂を射出する射出工程とからなることを特徴とするＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法。
2. 肉厚が０．３～０．８ｍｍのＡｌ合金薄板の一方の表面に、結晶性熱可塑性樹脂を射出させて固着させた金属薄板付き樹脂板固着工程と、
   前記結晶性熱可塑性樹脂に含まれる主成分樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＴＰ板材を用意する工程と、
   前記ＣＦＲＴＰ板材の一面と、前記Ａｌ合金薄板付き樹脂板の双方の樹脂部同士を重ね接触させて熱プレス金型内にインサートして融着積層して、Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰ厚板材をえる熱プレス積層工程と、
   前記Ａｌ合金薄板付きＣＦＲＴＰ材の金属薄板側面と、前記金属厚板材表面とが成す間隔が１．０～５．０ｍｍの隙間を置いて、射出成形金型にインサートするインサート工程と、
   前記隙間に、射出接合用の耐熱性を有する高結晶性熱可塑性樹脂を射出する射出工程とからなることを特徴とするＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法。
3. 請求項１に記載のＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法において、
   前記接着工程は、
   前処理として、前記Ａｌ合金薄板の一方の表面に接着剤接合用の化成処理を行う接着用化成処理工程と、
   前記一方の表面に耐熱性１液性エポキシ接着剤を塗布する塗布工程を含み、
   ＣＦＲＰプリプレグを積層した積層物の表面に、前記Ａｌ合金薄板の前記一方の表面を積層するＡｌ合金薄板積層工程と、
   前記ＣＦＲＰプリプレグと前記Ａｌ合金薄板が積層され積層物を、大気圧以下に減圧された環境で加熱して、接着硬化させる接着剤硬化工程であり、
   前記射出接合用化成処理工程の前記Ａｌ合金薄板の他方の表面、及び前記金属材の前記化成処理された前記表面は、
   前記射出接合用に表面形状、化学反応性又は表面物性にするための表面処理をなす射出接合用化成処理工程を含むものである
   ことを特徴とするＣＦＲＰと金属材の複合体の製造方法。
4. 請求項２に記載のＣＦＲＴＰと金属材の複合体の製造方法は、請求項２において、
   前記結晶性熱可塑性樹脂と、前記ＣＦＲＴＰ厚板に含まれるマトリックス樹脂とは、同類の熱可塑性樹脂組成物であり、溶融時に完全混合し得る樹脂を主成分とする樹脂組成物である
   ことを特徴とするＣＦＲＰ材と金属材を一体化した複合体の製造方法。
5. 請求項１ないし４から選択される１項に記載のＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体の製造方法において、
   前記Ａｌ合金薄板材は、日本産業規格で規定するＡ５０５２、Ａ５０８３、及びＡ６０６１から選択される１種である
   ことを特徴とするＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体の製造方法。
6. 請求項１ないし４から選択される１項に記載のＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体の製造方法において、
   前記金属材は、日本産業規格で規定するＡ２０１４、Ａ２０１７、Ａ２０２４、及びＡ７０７５のＡｌ合金から選択される１種、又は、一般鋼、ステンレス鋼、及び６４Ｔｉ合金から選択される１種であることを特徴とするＣＦＲＰと金属材とを一体化した複合体の製造方法。
7. 請求項１ないし４から選択される１項に記載のＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体の製造方法において、
   前記高結晶性熱可塑性樹脂は、ＰＰＳ系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びＰＥＥＫを含むＰＡＥＫ系樹脂から選択される１種であることを特徴とするＣＦＲＰと金属材とを一体化した複合体の製造方法。
8. 請求項７に記載のＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体の製造方法において、
   前記ＰＰＳ系樹脂は、ＧＦを含まないもの、若しくは前記ＧＦの含量が２０重量％以下であり、前記ポリアミド系樹脂の場合は、ＧＦを含まないもの、若しくは前記ＧＦ含量が３３．３重量％以下であり、前記ＰＥＥＫ又はＰＡＥＫ系樹脂は、ＧＦを含まないもの、若しく前記ＰＥＥＫとポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂の９５：５～８５：１５の質量比示す混合樹脂であることを特徴とするＣＦＲＰと金属材とを一体化した複合体の製造方法。
9. 請求項１ないし８から選択される１項に記載のＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体の製造方法において、
   前記前記Ａｌ合金薄板、及び前記金属材の前記化成処理は、水溶性アミン系化合物がトリエタノールアミン、又は、ＥＤＴＡ（４Ｎａ）で処理されたものであることを特徴とするＣＦＲＰと金属材とを一体化した複合体の製造方法。
10. 請求項１ないし９から選択される1項に記載のＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体の製造方法において、前記複合体の製造方法で製造されたＣＦＲＰと金属材を一体化した複合体。

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