JP6177861B2 - 成形可能な軽量複合材料系および方法 - Google Patents

Description

（出願日の利益の請求）
本発明は、（２０１０年２月１５日にＭｉｚｒａｈｉらによって出願された）米国仮特許出願第６１／３０４，６４０号、（２０１０年８月６日にＭｉｚｒａｈｉらによって出願された）第６１／３７１，３６０号、（２０１０年８月２７日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）第６１／３７７，５９９号、および、（２０１０年９月２８日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）第６１／３８７，１６４号の出願日の利益を請求し、これらの内容は、そっくりそのまま引用することによって本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般的に、繊維充填ポリマー材料（ｆｉｂｅｒ−ｆｉｌｌｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）と、繊維充填ポリマー材料の層を含む複合材料、とりわけ、繊維充填ポリマー材料の層と金属の層を含んでいるサンドイッチ複合材（ｓａｎｄｗｉｃｈ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）に関する。

（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開され、そっくりそのまま引用することによって本明細書に組み込まれられた）特許文献１において、独特で新しい軽量複合材料と関連する方法および系が記載されている。そのような複合材は、様々な技術にわたって多種多様な応用性がある。例えば、それは、運搬技術（例えば、自動車技術）として特定の応用性を有すると記載されている。それは同様に建築技術や電気製品技術として、他の応用性があることもある。残念ながら、コストとパフォーマンスの条件は、技術分野ごとに異なるか、または、技術分野内の異なる応用間でさえ異なることがあるため、「フリーサイズ」の材料系を有する能力は、困難な課題である。従って、特許文献１の様々な教示にもかかわらず、サンドイッチ型複合積層板のような複合材料の商業的魅力を高めるために、材料系における変化を探ることは以前としては魅力的なことである。さらに、用途について、特許文献１などのように、様々な複合材料の性能を調製することは魅力的なことであるため、比較的広い処理ウインドウを有していたり、それらは溶接可能性を示したり、絞り性（ｄｒａｗａｂｉｌｉｔｙ）を示したり、コーティング可能であったり、および／または、さもなければ、各種応用のために従来の材料（例えば、鋼）の代わりを務めることができ、同時に、従来の材料に対してかなりの軽量化を提供することができる。一例として、運送業界では、車両の部品（パネル、支持部材など）のための鋼、アルミニウムまたは両方の代わりとなる比較的軽い材料が必要とされている。

国際特許出願公報ＷＯ２０１０／０２１８９９

本教示は、サンドイッチ積層材料系を対象とする。１つの特定の態様では、本教示は、潜在的にかなりの軽量化（例えば、従来の材料（例えば、鋼）が通常使用されるのと同じ応用例と比較して、少なくとも約１０％、２０％、３０％以上）を得ながらも、従来の金属の応用例の多くと組み合わせて、または、従来の金属の応用例の多くの代替物としてさえ使用可能な改善された車両の技術システムとして、特定の応用例を見出している。明らかなように、教示内容が車両技術での使用を強調していても、他の技術での使用を見出している。

一般的に、本明細書での教示内容は、充填ポリマー材料（および、充填ポリマー材料を組み入れるサンドイッチ複合材などの複合材）に関連し、充填ポリマー材料は熱可塑性ポリマーを含み、熱可塑性のポリマーは、ポリオレフィン、アセタールコポリマー、ポリアミド、ポリアミドコポリマー（例えば、少なくとも２つのアミドモノマーを含むポリアミドコポリマーおよび／またはアミドではない少なくとも１つのモノマーを含むポリアミドコポリマー）、イオノマー、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリエーテルエステルコポリマー、アクリロニトリル（ａｃｒｙｌｏｎｔｉｒｉｌｅ）ブタジエンスチレンコポリマー、ポリスチレン、少なくとも６０ｗｔ％のα−オレフィンと少なくとも１つの追加モノマーとを含むコポリマー、これらのポリマーのいずれかを含む他のコポリマー、これらのポリマーのいずれかを含むイオノマー、および、これらの任意の組み合わせからなる群から選択され、ならびに、充填ポリマー材料は、ポリマー内に分布した複数の金属繊維を含み、金属繊維は、充填ポリマー材料の全体積（ｖｏｌｕｍｅ）に基づいて、約３体積％より大きな濃度で存在する。

本教示のこの態様は、さらに以下の任意の組み合わせの１つによって特徴付けられてもよい。即ち：熱可塑性材料は、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、または、その組み合わせ）、アセタールコポリマー、ポリアミド、ポリアミドコポリマー、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、ポリスチレン、少なくとも６０重量％のα−オレフィンと少なくとも１つの追加モノマーとを含むコポリマー、これらのポリマーのいずれかを含むコポリマー、または、これらの任意の組み合わせを含み、熱可塑性材料は、ポリアミドコポリマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリエーテルエステルコポリマー、イオノマー、または、その任意の組み合わせを含み、充填ポリマー材料は厚みを有し、繊維は繊維の塊として存在し、繊維の塊は充填ポリマー材料の厚みにおよび、または、熱可塑性材料は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定されるように、約０．１ｓ^−１の引張歪み速度で少なくとも約２０％の失敗度の伸張部を有している。

この教示の１つの特定の態様では、ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミドまたはその組み合わせから選択されるポリマーであってもよく、繊維は、鋼リボンのようなリボンを含む塊（例えば、伸張した塊）の形状であってもよい。

教示の別の態様は、軽量複合材を対象としており、軽量複合材は、第１の金属層（例えば、鋼板）；第２の金属層（例えば、鋼板）；第１の金属層と第２の金属層の間に配されたポリマー層（例えば、教示の上記の態様で述べられたポリマー）；および、ポリマー層内に分布している複数の金属繊維を含み、ここで、繊維の長さの少なくとも半分に沿って金属層と接触する金属繊維の断片は、約０．３以下であり、ここで、ポリマー層は、ポリマーを含む充填ポリマー材料を含み、該ポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定されるように、約０．１ｓ^−１の引張歪み速度で少なくとも約２０％の破損伸張（ａｎ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆａｂｏｕｔ ２０％）を有し、そのため、結果として生じる複合材料は溶接されてもよく、そのため、結果として生じる複合材料は、約０．１ｓ^−１より大きな歪み速度で塑性的に変形可能であってもよい。本教示のこの態様に関して、第１の金属層、第２の金属層、または、その両方には、表面処理、コーティング、または、その間に配された別の層、および、ポリマー層がなくてもよい（随意に１以上の適切な層が、それにもかかわらず使用されてもよく、本明細書の一般的な教示の範囲内であることがわかるであろう）。

本発明の方法に関連する態様は、シートを成形する工程を対象としており、本明細書に記載されるような充填熱可塑性ポリマーを成形する工程と、シートの質をモニターする工程を含む。例えば、ポリマー層は、連続的な工程、バッチ工程、または、それ以外の工程などにおいて、少なくとも１つの金属層に対して、または、対向する金属層の間で、事前に成形される（例えば、シートとして）か、または、ラミネート処理されてもよい。

さらに、本教示の別の態様では、本明細書に記載されるように、複合材料をスタンピング処理する工程を含む複合部分を成形する工程を対象としている。

本教示のさらなる態様は、溶接（例えば、抵抗溶接）して鋼にされた、鋼以外の金属にされた、複合材料とほとんど同じものにされた、異なる複合材料にされた、または、それらの組み合わせの、本明細書に記載されるような複合材料などの複合材料を含む溶接された構造を対象としている。驚くべきことに、軽量複合材料は、複合材料が溶接されることができる（例えば、既存の車両生産ラインの中で抵抗溶接鋼に使用される型の従来の機器および工程を使用して）ような導電率と、かつ、複合材料が比較的高い強度重量比、被覆性、該材料を介した音の伝達の減少といった魅力的な性能特性を提供することができるような十分に低い導電率を可能にするのに十分な金属繊維の量と配置を含むポリマー層を有していてもよい。

ポリマー層と金属層を有する複合材料を示す。 ２つの金属層間に置かれたポリマーのコア層を有する複合材料を示す。 ポリマー材料または複合材料をモニターするための典型的な工程の図である。

一般的に、本明細書に記載の材料は、記述されていくように充填ポリマー材料を使用し、とりわけ、ポリマーマトリクス中に分布している金属繊維相を含む材料を用いる。一般的に、本明細書に記載の複合材料は、少なくとも二層を使用する。そのうちの１つは上記の充填（例えば繊維充填）ポリマー材料（例えば繊維充填ポリマー層中のもの）である。さらに具体的には、本明細書に記載の材料は、サンドイッチ構造を含む複合材であり、該複合材にしたがって、繊維充填ポリマー層は２つ以上の他の層の間で挟まれる。本明細書に記載の材料は、サンドイッチ構造前駆体（例えば充填ポリマー層が露出した外側表面を有するように付けられる第１の層）を熟慮する。第２の層はその後、充填ポリマー層に付けられてもよい。本発明は、本発明の教示による繊維充填ポリマー材料を含む、原料組成物（例えば、ペレット、シート形状、または、それ以外の形状）を熟慮する。示されていくように、本明細書の材料は、特性のユニークで、驚くべき、魅力的な組み合わせを示し、これにより、材料は、変形動作（例えば、スタンピング処理のような比較的大きな歪み速度での成形動作）、溶接動作、または、その両方に適切なようになる。例えば、教示から明らかになるように、充填ポリマー層は、多相的な方法で設計されている。少なくとも１つの相（例えば、充填材）は、伝導性の流路を与え、塑性変形可能なもので、および、塑性変形を誘発する応力にさらされる際の歪み硬化を均一にしてもよい。加えて、ポリマー相は、他の材料（例えば鋼シートのような金属層）に十分に接合するものであり、溶接および／または変形（例えば、スタンピング処理による成形など）のための複合材料の処理が複合材の層間剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）を含まないようなものである。ポリマー相は、コーティング動作にさらされる際（例えば、シート状金属塗装動作に共通する、静電塗装浴槽、または、耐腐食性を与える他の浴槽のような薬浴にさらされた時）の劣化に耐えるようなものである。

種々な態様における本教示は、誘引性の複合材、特に、ラミネート複合材を引き出す独特な材料の組み合わせを利用する。例として、限定なく、ラミネートは、シートメタル（例えば、ステンレス鋼および／または低炭素鋼）などの従来技術で開示されているシート材料と同様の手法で、絞り加工（例えば、深絞り）され、溶接され、あるいは、その両方がなされてもよい。一般的に、本発明は、材料が選択され、利用され、その結果、全体として、絞り性、溶接性、またはその両方を与えるような多相複合材料を利用する。さらに、材料は、とりわけ、装飾面または機能面の処理（例えば、コーティング、めっき、あるいは、それ以外のもの）を与えるプロセスに関係があるため、材料は、結果として生じるラミネートが従来の技術で開示された薄い壁で囲まれた構造物に類似するやり方で処理することができるようなものである。

例えば、本明細書の材料の特定の好ましい組み合わせは、コア材料の側面に位置する２つの層を含み、その後者の方は、好ましくは充填ポリマー材料である。充填ポリマー材料は、好ましくは少なくとも１つのポリマーを含み、該ポリマーは、熱可塑性ポリマーを含むか、本質的にまたは完全に熱可塑性ポリマーからなり、さもなければ熱可塑性ポリマーとして一般に処理可能なものにする特徴を有している。充填ポリマー材料は好ましくは充填材相も含み、好ましくは、繊維相を含むか、または、本質的にあるいは完全に繊維相からなる充填剤を有する層と、特に伸長金属繊維相等の伸長繊維相とを含む。そのような相は、ポリマー自体が一般に伝導性でなくても、充填ポリマー材料の少なくとも一部にわたる電気導電性ネットワークが実現されるような十分な量で、十分に位置決めおよび／または分配され（例えば、包まれ、編まれて、位置を調整され、絡み合わされ、あるいは、その任意の組み合わせ）、および、使用されてもよい。特に好ましい伸長繊維相は、それ自体が、伸張（個々の繊維または全体としての塊のいずれかまたは両方）と、潜在的には歪み硬化を示してもよい。

当然のことながら、本明細書の「層」への言及は、材料の離散的な別々のピースを必ずしも必要としない。例えば、層状の複合材が、間に充填ポリマー材料が位置する共通のエッジを共有するとはいえ、材料の二層を定義するためにそれ自体で折り重ねられた材料の単一シートを含んでいる場合、層状の複合材は、本明細書に記載の教示の範囲内にあり得る。

ここで、本明細書の教示にさらに具体的に目を向けると、第１の態様では、明らかなように、隣接する異種物質の層から作られる複合材料が熟慮され、該複合材料は、少なくとも１つの層（例えば、金属表面層（ｍｅｔａｌ ｆａｃｅ ｌａｙｅｒ）のような金属層）と、少なくとも１つのポリマー層を含み、該複合材料は、成形パネルへと成形可能である（例えば、プレス機上に冷間成形することができる材料またはそれ以外のものの塑性変形をもたらすために応力を加えることによって、スタンピング処理可能である）。複合材料は、１つの金属層と１つのポリマー層を含んでいる複合積層板でもよく、あるいは、それは１つ以上の他の層を含んでもよい。例えば、それは、２つのポリマー層の間に置かれた１つの金属層を含むラミネート、または、少なくとも２つの向かい合う金属層の間にはさまれたポリマー層を含むラミネートでもよい。示されたように、特に好ましい手法は、この後者の構造物を予見するものであり、前者の構造物は、後者の構造物のための前駆体として役立つ可能性のあるものである。このような例では、サンドイッチ構造を成形する方法は、サンドイッチ構造を成形するために前駆体に層を加える工程と、サンドイッチ構造を成形するために第２の前駆体に第１の前駆体を加える工程、または、その両方を含んでもよい。

１つの金属層（１４）と１つのポリマー層（１６）を有する複合積層板（１０）の一例が図１Ａに示される。サンドイッチ（１２）は、図１Ｂに示されるように、第１の金属層（１４）、第２金属層（１４’）、および、第１と第２金属層の間に置かれたポリマー層（１６）（例えば、ポリマーのコア層）を含んでもよい。図１Ａおよび１Ｂを参照すると、ポリマー層（１６）は、少なくとも１つのポリマー（例えば、熱可塑性ポリマー）（１８）と繊維（２０）を含む。ポリマー層（１６）および第１金属層（１４）は、共通の表面（２２）を有してもよい。図１Ａと１Ｂで示されるように、繊維のいくつかまたはすべては、ポリマー層の１つの表面からポリマー層の対向面まで及ぶような長さと配個性を有してもよい。しかしながら、他の繊維長さおよび配向性が本発明の範囲内にあることが認識されるだろう。例えば、ポリマー層の２つの向かい合う面の間で伸張する繊維（例えば、金属繊維）の断片は、２０％未満、１０％未満、５％未満、または、１％未満でもよい。図１Ａと１Ｂに示される繊維は、一般的に直線の繊維である。本明細書の教示から、好ましい繊維が一般的に直線ではないことが理解されるであろう。好ましい繊維は、繊維の長さに沿って１つ以上の湾曲があるか、一般的に曲線の特性を有するか、または、その両方を有している。

上記のように、複合材、多層構造物に加え、本発明の別の態様は、熱可塑性ポリマーおよび繊維（例えば、金属繊維）を含む前駆体ポリマー層シート材料（すなわち、単一層のポリマー層）について熟考しており、これは後に２つの金属層の間で挟まれることができる。

本発明のさらに別の態様は、ポリマーと繊維を含んでいる前駆体ポリマー原材料（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ ｍａｔｅｒｉａｌ）を熟慮する。前記ポリマー原材料は、単一材料として、または、１つ以上の追加材料（例えば、１つ以上の追加ポリマー）で希釈することによって、ポリマー層に（例えば、シートに）成形され得る（例えば、成型または押し出し成形）されてもよい。そのようなものとして、前駆体ポリマー原材料は、複合材料のポリマー層中の成分のいくつかまたはすべてを含んでもよい。好ましくは、前駆体ポリマー原材料は、ポリマー層の繊維のほぼすべてを含む。

使用時、複合材は、変形され（例えば、スタンピング処理によって成形され）、別の構造物（例えば、鋼または別の複合材料）に取り付けられ、または、その両方がされてもよい。好ましい手法は、他の構造物に本発明の複合材を溶接する工程を採用することである。成形されたパネルは、接着剤、鑞付プロセスなどの使用といった溶接以外の技術によって、必要に応じて、他の部品につながれてもよい。両方の場合、複合材料（例えば、ラミネートまたはサンドイッチシート）は、廉価なスタンピング処理方法によって成形可能であり、当該技術分野で以前に直面した制限から驚くほど無縁である。複合材料は独特の特徴を有するため、輸送（例えば、自動車）産業で現在使用されている車体パネル等のような標準的な一体構造の（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）金属シートを従来利用する用途のための非常に魅力的な候補となる。

本発明の１つの独特の特徴は、廉価なスタンピング処理操作のために新しい成形可能な複合材料（例えば、サンドイッチまたはラミネート構造）を生産するために、ポリマー（例えば、熱可塑性ポリマー）と金属繊維の特定の選択と、ならびに、他の随意の充填材だけでなく金属繊維と随意の粒子のポリマーマトリクスへの組み込みとを含むことである。別の新規性は、抵抗溶接（例えば、スポット溶接、シーム溶接、フラッシュ溶接、プロジェクション溶接、または、アプセット溶接）、エネルギービーム溶接（例えば、レーザービーム、電子ビーム、または、レーザーハイブリッドによる溶接）、ガス溶接（例えば、酸素アセチレンのようなガスを使用する酸素燃焼溶接）、アーク溶接（例えば、ガスメタルアーク溶接、ミグ溶接、または、被覆アーク溶接）のような従来の溶接技術によってスタンピング処理可能なサンドイッチを連結することができるということである。好ましい接合技術は、抵抗スポット溶接とレーザー溶接のような高速溶接技術を含んでいる。

成形可能な／スタンピング処理可能な材料の様々な特徴、試験方法、試験基準、欠陥の記載、溶接の工程と特徴、および、成形工程の記載が、以下の出版物に述べられており、これらはすべて引用によって本明細書に組み入れられる：
Ｍ．Ｗｅｉｓｓ，Ｍ．Ｅ．Ｄｉｎｇｌｅ、Ｂ．Ｆ．Ｒｏｌｆｅ、Ｐ．Ｄ． Ｈｏｄｇｓｏｎ，”Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｍｅｔａｌ／Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｍｉｎａｔｅｓ ｉｎ Ｓｈｅｅｔ Ｍｅｔａｌ Ｆｏｒｍｉｎｇ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，（Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００７），Ｖｏｌｕｍｅ １２９，Ｉｓｓｕｅ ４，ｐｐ．５３０−５３７．
Ｄ．Ｍｏｈｒ、Ｇ．Ｓｔｒａｚａ，”Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｏｒｍａｂｌｅ Ａｌｌ−Ｍｅｔａｌ Ｓａｎｄｗｉｃｈ Ｓｈｅｅｔｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ７ Ｎｏ．４，２００５，ｐｐ．２４３−２４６．
Ｊ．Ｋ．Ｋｉｍ ａｎｄ Ｔ．Ｘ．Ｙｕ，”Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｎｄ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ Ｏｆ Ｃｏａｔｅｄ，Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ａｎｄ Ｓａｎｄｗｉｃｈｅｄ Ｓｈｅｅｔ Ｍｅｔａｌｓ：Ａ Ｒｅｖｉｅｗ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ ６３，Ｎｏ１−３，１９９７，ｐｐ．３３−４２．
Ｋ．Ｊ． Ｋｉｍ、Ｄ．Ｋｉｍ、Ｓ．Ｈ．Ｃｈｏｉ、Ｋ．Ｃｈｕｎｇ、Ｋ．Ｓ．Ｓｈｉｎ、Ｆ．Ｂａｒｌａｔ、Ｋ．Ｈ．Ｏｈ、Ｊ．Ｒ．Ｙｏｕｎによる論文、”Ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ （ＡＡ５１８２／ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ／ＡＡ５１８２） Ｓａｎｄｗｉｃｈ Ｓｈｅｅｔ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌｕｍｅ １３９， Ｎｕｍｂｅｒ １，（２０ Ａｕｇｕｓｔ ２００３），ｐｐ．１−７． Ｔｒｅｖｏｒ Ｗｉｌｌｉａｍ Ｃｌｙｎｅ、Ａｔｈｉｎａ Ｍａｒｋａｋｉ，米国特許第６，７６４，７７２号（２００１年１０月３１日に出願、２００４年６月２０日に公開）．
Ｆｒａｎｋ Ｇｉｓｓｉｎｇｅｒ、Ｔｈｉｅｒｒｙ Ｇｈｅｙｓｅｎｓ，米国特許第５，３４７，０９９号（１９９３年５月４日出願、１９９４年９月１３日公開），”Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｏｆ Ｓｈｅｅｔｓ Ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”．
Ｓｔｒａｚａ Ｇｅｏｒｇｅ Ｃ Ｐ，国際特許出願公報（ＰＣＴ）：ＷＯ２００７０６２０６１， ”Ｆｏｒｍｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ Ｓａｎｄｗｉｃｈ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ”， Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ｄａｔｅ：（公開日２００７年５月３１日）．
Ｈａｗａｒｄ Ｒ． Ｎ．， Ｓｔｒａｉｎ Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９３， ２６， ５８６０−５８６９．
特許文献１（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開）．
（２００９年１２月２８日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）米国特許出願番号第６１／２９０，３８４号、（２００８年８月１８日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）第６１／０８９，７０４号、（２００９年５月２７日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）第６１／１８１，５１１号、（２００９年８月１３日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）第１２／５４０，７７１号、（２００９年１２月２８日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）第６１／２９０，３８４号、および、（２０１０年１２月２７日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）第１２／９７８，９７４号。

（材料）
一例として、ポリマー層中（および、特定の態様において、リボン繊維充填剤（ａ ｒｉｂｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｆｉｌｌｅｒ））の繊維充填材の使用は、複合材の製造を促進するものと考えられており、本明細書の有益な結果を達成するために驚くほど低いレベルで用いられてもよい。驚いたことに、本明細書に教示されている材料の選択および組み合わせは、類似の形態（例えば金属シート）の従来の金属構造物よりも単位容量当たり利用する金属を少なくする能力を提供し、その一方で、同程度の特性および特徴も示している。当業者が予想外の材料の組み合わせで直面する問題は、回避される。この点に関して、予測される材料のいくつかの行動特性は、驚くほど回避されるか、結果として生じる複合材において有利に用いられるか、または、その両方である。従って、結果として生じるラミネートは、みずからを既存材料の当座の代替物となる魅力的な候補とし、例えば、工具を入れ替えるためにかなりの投資を必要とすることなく、または、処理条件を著しく変更することなく、鋼と比較してかなり軽量化して、鋼シートの代わりに使用することができる。

（ポリマー層）
ポリマー層は、一般的に、充填ポリマー（例えば、金属繊維の塊などの補強繊維の塊、とりわけ、スチールリボン（ｓｔｅｅｌ ｒｉｂｂｏｎ）繊維成分を含む塊で充填された熱可塑性ポリマー）を含むか、本質的に該充填ポリマー層からなるものでもあってもよい。

ポリマー層中で使用される充填ポリマー材料は、好ましくは、比較的硬く、比較的強く、破断伸張が比較的高く、高い歪み硬化特性を有し、軽量であり、または、それらの任意の組み合わせによって一般的に特徴づけられるものであり、これらは、（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１に記載されており、この文献は、そっくりそのまま引用されることによって本明細書に組み込まれる（例えば、０１５−０２２、０２９−０５１、および、０８５−０９１の段落を参照）。

好ましくは、充填ポリマー材料の少なくともいくつかのポリマーは熱可塑性物質であるが、熱硬化性ポリマー、とりわけ、熱可塑性物質として処理可能であるが硬化する熱硬化性のポリマーであってもよく、これを含んでもよい。好ましくは、充填ポリマー材料中で使用されるポリマーの少なくとも５０重量％（１００％ではない場合、好ましくは少なくとも６０重量％、７０重量％、８０重量％、９０重量％または、９５重量％までも）が熱可塑性ポリマーである。

充填ポリマー材料は、導電性パス（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｔｈ）が充填ポリマーを介して提供されてもいいように、かつ、複合材料がシートメタルのような別の構造に溶接されてもいいように、導電特性（例えば、充填ポリマー材料は導電体であってもよい）を有してもよい。引用によって本明細書に組み込まれた（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１で記載されているように、ポリマーのコア材料の導電特性は、少なくともろ過（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ）濃度を有する量でポリマー中に分散した金属繊維と随意の金属またはカーボンブラック微粒子を用いることによって達成されてもよい。例えば、０６４−０８１の段落を参照。本教示の充填ポリマー材料と複合材料は、（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１（例えば、１５、２０−２２、２９−３０、３７−３９、４７、１１２−１１７を参照。本文献は引用によって本明細書に組み込まれる）と、米国特許出願第１２／９７８，９７４号（２０１０年１２月２７日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）（例えば、０１９−３１、０３４−０４２、および、０５５−１３７の段落を参照。本文献は引用によって本明細書に組み込まれる）で記載されているように、当該技術で開示された溶接工程（例えば、溶接計画）、または、別の溶接工程（例えば、溶接計画）を用いて溶接可能であってもよい。例えば、材料は、迅速であるか、エネルギーが少なくて済むか、または、その両方であるより経済的な溶接計画を可能にしてもよい。

充填ポリマー材料（例えば充填ポリマー材料のポリマー）は、（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１に記載されているように、ポリマー合成技術で知られている１つ以上の添加剤をさらに含んでもよい。例えば、充填ポリマー材料は、米国特許第３，７８４，５０９号 （Ｄｏｔｓｏｎ ｅｔ．ａｌ．，Ｊａｎｕａｒｙ ８，１９７４，例えば、１段落の５９行目から４段落の６４行目に記載の置換イミドを参照）；第３，８６８，３８８号（Ｄｏｔｓｏｎ ｅｔ ａｌ．Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２５， １９７５，例えば、１段落の２３行目から３段落の３９行目に記載のハロゲン化ビスイミドを参照）；第３，９０３，１０９号（Ｄｏｔｓｏｎ ｅｔ ａｌ． Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２， １９７５，例えば、１段落の４６行目から４段落の５０行目に記載の置換イミドを参照）；第３，９１５，９３０号（Ｄｏｔｓｏｎ ｅｔ ａｌ． Ｏｃｔｏｂｅｒ ２８， １９７５，例えば、１段落の２７行目から３段落の４０行目に記載のハロゲン化ビスイミドを参照）；および、第３，９５３，３９７号（Ｄｏｔｓｏｎ ｅｔ ａｌ． Ａｐｒｉｌ ２７， １９７６，例えば、１段落の４行目から２段落の２８行目に記載の臭素化イミドと塩化ベンゾイルの反応生成物を参照）で開示されたハロゲン化難燃性化合物を含んでもよく、これらの文献は各々、そっくりそのまま引用されることによって組み入れられる。ポリマー、充填ポリマー材料、または、その両方は、ポリマーと金属層の表面との間の接着を改善するために、１つ以上の添加剤を含んでもよい。ポリマー、充填ポリマー材料、または、その両方は、複合材料の絞り（例えば、スタンピング）を改善するために、１つ以上の添加剤を含んでもよい。ポリマー、充填ポリマー材料、または、その両方は、充填ポリマー材料が溶融状態から固体の状態まで冷却される際に、充填ポリマー材料の収縮を制御する（例えば、増やしたり減らしたりする）ために、１つ以上の添加剤を含んでもよい。ポリマーは、ポリマーと金属層（例えば、鋼層）の間の接着を減らす添加材をほとんど含まないか、まったく含まなくてもよい。

充填ポリマー材料は、（例えば、抵抗溶接プロセスのあいだに）揮発する可塑剤または他の比較的低分子量の材料がなくてもよい。使用される場合、可塑剤または他の比較的低分子量の材料の濃度は、（例えば、充填ポリマー材料が金属層から離層しないように）充填ポリマー材料の総重量に基づいて、約３重量％未満、より好ましくは約０．５重量％未満、および、最も好ましくは約０．１重量％未満のものである。

本明細書の教示は、材料、処理条件、または、その両方を選択する工程について熟慮しており、その結果、処理中に、金属層から充填ポリマー材料の層剥離がほとんど回避されるか、または、完全に回避される（例えば、層剥離を引き起こすのに十分な、充填ポリマー材料と金属層の間のインターフェースでの蒸気圧の上昇によって引き起こされる層剥離）。

（ポリマー）
ここで、本明細書で使用するポリマーの特定の実施例にもっと注意を払うと、充填ポリマー材料に用いられるポリマーは、好ましくは、５０ｏＣ以上（好ましくは、約８０℃以上、さらにもっと好ましくは約１００℃以上、さらにもっと好ましくは約１２０℃以上、さらにもっと好ましくは約１６０℃以上、さらにもっと好ましくは１８０℃以上、および、最も好ましくは約２０５℃以上）のピーク融解温度（ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−０８に従って測定される）またはガラス遷移温度（ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−０８に従って測定される）のいずれかを有する熱可塑性ポリマーを含む。熱可塑性ポリマーは、約３００℃未満、約２５０℃未満、約１５０℃未満、または、約１００℃未満の、ピーク融解温度、グラス遷移温度、またはその両方を有してもよい。それらは、室温で少なくとも部分的に結晶であってもよく、または、室温でほぼ完全にガラス質であってもよい。適切なポリマー（例えば、適切な熱可塑性ポリマー）は、以下の張力特性（０．１ｓ^−１の公称歪み速度でＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定された）の１つまたは任意の組み合わせを特徴とすることができる。即ち、約３０ＭＰａより大きな（例えば、約７５０ＭＰａより大きい、または約９５０ＭＰａより大きな）縦弾性係数（例えば、ヤング率）；約８ＭＰａより大きな（例えば、約２５ＭＰａより大きな、約６０ＭＰａより大きな、さらに約８０ＭＰａより大きな）工学的な引張強さ（すなわち、σ_ｅ）、正確な引っ張り強さ（すなわち、σ_ｔ、ここで、σ_ｔ＝（１＋ε_ｅ）σ_ｅであり、ε_ｅは工学負荷である）、または、その両方；あるいは、少なくとも約２０％（例えば、少なくとも約５０％、少なくとも約９０％、または、少なくとも約３００％）の破断可塑的伸張または破損伸張。別段の定めがない限り、用語「引張強さ」は、工学的な引張強さを指す。

ポリマーは、特許文献１（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開。０５２−０６３の段落を参照）に記載されているように、歪み硬化特性（例えば、比較的高い歪み硬化係数、比較的低い推定降伏応力、または、その両方）を有するのが好ましく、この文献は引用文によって本明細書に組み込まれる。そのようなものとして、歪み硬化特性は、Ｈａｗａｒｄ Ｒ．Ｎ．，Ｓｔｒａｉｎ Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９９３， ２６， ５８６０−５８６９の方法を用いて測定されてもよい。本文献は、そっくりそのまま引用することによって本明細書に組み込まれる。

ポリマー層に使用されてもよい熱可塑性のポリマーの例は、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、または、その両方）、アセタールコポリマー、ポリアミド、ポリアミドコポリマー、ポリイミド、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリエーテルエステルコポリマー（ＡＳＴＭ Ｄ ６８３５−０８に述べられていた熱可塑性エラストマー・エーテル・エステル材料のように。引用によって本明細書に組み込まれる）、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、ポリスチレン、少なくとも６０重量％のα−オレフィンと少なくとも１つの追加のモノマーとを含むコポリマー（少なくとも８０重量％エチレンを含むエチレンコポリマーなど）、これらのポリマーのいずれかを含むコポリマー、これらのいずれかのポリマーを含むイオノマー、これらのポリマーのいずれかの混合物、または、それらの任意の組み合わせを含む。

熱可塑性ポリマーは、２０１０年８月６日に出願された米国仮特許出願第６１／３７１，３６０号の０６５段落に記載されるポリオレフィンのようなポリオレフィンを含んでもよく、この文献は引用によって本明細書に組み込まれる。ポリオレフィンはホモポリマーまたはコポリマーであってもよい。ポリオレフィンは、約２乃至やｋ１０の炭素原子を有する１以上のα−オレフィンを含むか、本質的にまたはすべて該α−オレフィンからなるものであってもよい。

望ましいポリオレフィンは、ポリプロピレンホモポリマー（例えば、アイソタクチックポリプロピレンホモポリマー）、ポリプロピレンコポリマー（例えば、ランダムポリプロピレンコポリマー、耐衝撃性ポリプロピレンコポリマー（ｉｍｐａｃｔ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、または、アイソタクチックポリプロピレンを含む他のポリプロピレンコポリマー）、ポリエチレンホモポリマー（例えば、高密度ポリエチレン、または、約０．９４ｇ／ｃｍ^３より大きな密度を有している他のポリエチレン）、ポリエチレンコポリマー（例えば、好ましくは少なくとも約６０％エチレン、さらに好ましくは少なくとも８０重量％エチレンを含む）、低密度ポリエチレン、これらのポリマーのいずれかの混合物、または、それらの任意の組み合わせを含む。ポリプロピレンホモポリマーおよびポリプロピレンコポリマーは、アタクチックポリプロピレンをほとんど含まなくてもよい。もし存在するのであれば、ポリプロピレン中のアタクチックポリプロピレンの濃度は、約１０重量％未満が好ましい。制限なく、用いられるコポリマーは、１以上のα−オレフィンを含むか、または、本質的に（例えば、少なくとも９８重量％）または完全に１以上のα−オレフィンからなるコポリマーを含む。多くの好ましいポリオレフィンは、高密度ポリエチレン（例えば、約０．９４５乃至約０．９９０ｇ／ｃｍ^３、または、約０．９４５乃至約０．９６０ｇ／ｃｍ^３などといった約０．９４５ｇ／ｃｍ^３よりも大きな密度を有する）、低密度ポリエチレン（例えば、長鎖分岐の十分な濃度、一般的には、密度が約０．９４５ｇ／ｃｍ^３以下となるように約１５の炭素原子長よりも大きな濃度を有するポリエチレン）、線状低密度ポリエチレン（例えば、約０．９１５乃至約０．９３０ｇ／ｃｍ^３の密度を有するコポリマー）、中密度ポリエチレン（例えば、約０．９３０乃至約０．９４５ｇ／ｃｍ^３の密度を有するコポリマー）、超低密度ポリエチレン（例えば、約０．９００乃至約０．９１５ｇ／ｃｍ^３の密度を有する）、ポリエチレン・プラストマー（例えば、約０．８６０乃至約０．９００ｇ／ｃｍ^３の密度を有するコポリマー）、アイソタクチックポリプロピレンホモポリマー、アイソタクチックポリプロピレンコポリマー（例えば、約５重量％以上の結晶度を有する）、耐衝撃性ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、その混合物、または、その任意の組み合わせの１つ以上のブロックを含むポリプロピレンブロックコポリマーを含む。さらにもっと好ましいポリオレフィンは、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、または、それらの任意の組み合わせを含んでいる。使用される他のポリオレフィンは、少なくとも１つのオレフィンのコポリマーと、オレフィンでない１つ以上のモノマーを含んでいる。例えば、使用される他のポリオレフィンは、ｉ）１以上のα−オレフィン（例えば、少なくとも６０重量％のα−オレフィン）、および、ｉｉ）アクリレート（例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、または、その両方）、酢酸ビニル、アクリル酸（例えば、アクリル酸、メタクリル酸、または、その両方）、メタクリル酸メチル、または、これらの任意の組み合わせからなる群から選択された極性コモノマー（ｐｏｌａｒ ｃｏｍｏｎｏｍｅｒ）などの１以上の極性コモノマーを含むかまたは本質的にあるいは完全にこれらからなる、コポリマーを含む。コモノマーの濃度は、コポリマーの総重量に基づいて、約４０重量％未満、好ましくは約２５重量％未満、さらに好ましくは約２０重量％未満、および、もっとも好ましくは約１５重量％未満であってもよい。使用される典型的なポリエチレンコポリマーは、エチレン共有ビニル酢酸塩（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｃｏ−ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ ）（すなわち、例えば、約２０重量％未満の酢酸ビニルを含む「ＥＶＡ」）、エチレン共有メチルアクリラート（すなわち、ＥＭＡ）、エチレン共有メタクリル酸、または、その任意の組合せを含む。コポリマー中で使用される典型的なα−オレフィンは、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン、または、その任意の組み合わせを含んでいる。

本教示で有用なポリアミドは、ポリマー鎖の骨格に沿ってアミド基を含む１つ以上の反復単位を有するポリマーを含んでもよい。例えば、ポリアミドは、ジアミンと二価酸（ｄｉａｃｉｄ）の反応生成物であってもよい。ポリアミドの他の例は、単一体（ｍｏｎａｄｉｃ）のポリアミドを含んでいる。一般に、単一体のポリアミドは開環反応によって成形される。ジアミンと二酸から成形される典型的なポリアミドは、ジアミンとアジピン酸またはテレフタル酸のいずれかの反応生成物を含むポリアミド（例えば、ナイロン）を含んでもよい。典型的な単一体のポリアミドは、ナイロン６、および、ポリ（ｐ−ベンズアミド）を含む。ナイロンはホモポリマー、コポリマー、または、その混合物であってもよい。本発明で使用される好ましいポリアミドホモポリマーは、ナイロン３、ナイロン４、ナイロン５、ナイロン６、ナイロン６Ｔ、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン６９、ナイロン７、ナイロン７７、ナイロン８、ナイロン９、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、および、ナイロン９１を含む。上記の言及されたポリアミドのいずれかを含むコポリマーも使用されてもよい。ポリアミドコポリマーは、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、その組み合わせでもよい。ポリアミドコポリマーの例は、複数の異なるアミド（すなわち、ポリアミド−ポリアミドコポリマー）、ポリエステルアミドコポリマー、ポリエーテルエステルアミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｓｔｅｒａｍｉｄｅ）コポリマー、ポリカーボネート−エステルアミド、または、その任意の組み合わせを有するポリマーを含んでいる。

ポリアミド−ポリアミドコポリマーは、ポリアミドホモポリマーについて本明細書に記載の２以上のポリアミドを含んでもよい。好ましいポリアミド−ポリアミドコポリマーは、ポリアミド６とポリアミド６６、ポリアミド６１０、または、その任意の組み合わせを含む。例えば、ポリアミド−ポリアミドコポリマーは、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６９、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、および、ポリアミド１２からなる群から選ばれた２つ以上のポリアミドから本質的になってもよい。さらに好ましくは、ポリアミド−ポリアミドコポリマーは、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６９、および、ポリアミド６１０からなる群から選ばれた２つ以上のポリアミドから本質的になる。そのようなコポリマーの例は、ポリアミド６／６６、ポリアミド６／６９、および、ポリアミド６／６６／６１０を含む。特に好ましいポリアミド−ポリアミドコポリマーは、ポリアミド６／６６コポリマーである。ポリアミド６／６６コポリマー中のポリアミド６６の濃度は、コポリマーの総重量に基づいて、約９０重量パーセント以下、好ましくは７０重量パーセント以下、さらにもっと好ましくは６０重量パーセント以下、および、最も好ましくは５０重量パーセント以下であってもよい。ポリアミド６／６６コポリマー中のポリアミド６の濃度は、コポリマーの総重量に基づいて、約１０重量パーセント以上、３０重量パーセント以上、さらに好ましくは４０重量パーセント以上、および、最も好ましくは５０重量パーセント以上であってもよい。別の特に好ましいポリアミド−ポリアミドコポリマーは、ポリアミド６およびポリアミド６９のランダムまたはブロックコポリマーである。ポリアミドコポリマー（すなわち、１つ以上のアミドモノマーを含むコポリマー）は、脂肪族エーテルまたは芳香族エーテルなどのポリエーテルを含んでもよい。

ポリアミドコポリマー中で使用されるポリエーテルは、（例えば、１つ以上の追加のモノマーを含む）グリコールのようなジオールの重合によって成形されてもよい。使用される典型的なグリコールは、プロピレングリコール、エチレングリコール、テトラメチレングリコール、ブチレングリコール、または、その任意の組み合わせを含んでもよい。上記のコポリマーのいずれかは、比較的ソフトなブロック（ｓｏｆｔ ｂｌｏｃｋ）と比較的ハードなブロック（ｈａｒｄ ｂｌｏｃｋ）を含むブロックコポリマーであってもよい。比較的ハードなブロックに対する比較的ハードブロックの弾性率の割合は、約１．１よりも大きく、好ましくは約２よりも大きく、さらに好ましくは約１０よりも大きい。比較的ハードなブロックは、１つ以上の芳香族アミド、１つ以上の半芳香族アミド、または、１つ以上の脂肪族アミドを含むか、本質的にこれらからなってもよい。比較的ソフトなブロックは、上記のポリエステル（例えば、脂肪族ポリエステル）のようなポリエステル、ポリカーボネート（例えば、脂肪族ポリカーボネート）、ポリエーテル（例えば、脂肪族ポリエーテル）、または、その任意の組み合わせを含んでもよい。アミドコポリマーは、第１のモノマー（例えば、第１のアミドモノマー）と、第２のモノマーを含んでもよく、両方のモノマーの各々は、独立して、コポリマーの総重量に基づいて、約５重量％以上、好ましくは約２０重量％以上、さらに好ましくは３０重量％以上、および、もっとも好ましくは、４０重量％以上の濃度を有する。第１モノマー、第２モノマー、または、その両方の濃度は、コポリマーの総重量に基づいて、約９５重量％未満、好ましくは約８０重量％未満、さらに好ましくは約７０重量％未満、もっとも好ましくは約６０重量％未満であってもよい。第１モノマーと第２モノマーの濃度は、コポリマーの総重量に基づいて、約５０重量％よりも大きく、好ましくは約７５重量％よりも大きく、さらに好ましくは約９０重量％よりも大きく、もっとも好ましくは約９５重量％よりも大きくてもよい。

ポリアミドコポリマーは、比較的低い融解温度、比較的低い弾性率、または、その両方を有する熱可塑性エラストマーとして特徴付けられてもよい。例えば、コポリマーは、コポリマーのモノマーの１つから本質的になるホモポリマーのいずれかの最も高い融解温度と比較して、比較的低い融解温度を有してもよい。例えば、コポリマーは、コポリマーのモノマーの１つから本質的になるホモポリマーのいずれかの最も高い弾性率と比較して、比較的低い弾性率を有してもよい。好ましいポリアミドコポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−０８によって測定されるように、約２２０°Ｃ未満（好ましくは約１９０°Ｃ未満で、さらに好ましくは約１７０°Ｃ未満で、もっとも好ましくは約１５０°Ｃ未満）の融点と、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−０８によって測定されるように、約６０°Ｃよりも大きな（好ましくは８０°Ｃよりも大きな、さらに好ましくは約１００°Ｃよりも大きな、もっとも好ましくは約１１０°Ｃよりも大きな）融点と、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定されるように、約２．５ＧＰａ未満（好ましくは約約１．２ＧＰａ未満で、さらに好ましくは約８００ＭＰａ未満で、もっとも好ましくは約５００ＭＰａ未満）の弾性率と、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定されるように、約５０ＭＰａよりも大きな（好ましくは約約１００ＭＰａよりも大きな、さらに好ましくは約２００ＭＰａよりも大きな）弾性率と、ＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定されるように、約５０％よりも大きな（好ましくは約９０％よりも大きな、さらに好ましくは約３００％より大きな）破損の負荷と、または、それらの組み合わせを含む。

イオン化合物と、極性モノマーおよび非極性モノマーを含むコポリマーとの好ましいイオノマー混合物。イオノマーのコポリマー中で使用される非極性モノマーは、約２乃至約２０の炭素原子（例えば、約２乃至約８の炭素原子）を有するα−オレフィンといったα−オレフィンを含む。使用される典型的な非極性モノマーは、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、および、１−オクテン、または、その任意の組み合わせを含む。適切な極性モノマーは、重合時にイオン基を有するモノマーを含んでいる。限定なく、イオノマーのコポリマー中で使用される極性モノマーの例は、約２乃至約２０の炭素原子（例えば、メタクリル酸、エタクリル酸）を有する酸のような酸を含んでいる。イオノマーのコポリマー中の極性モノマーの濃度は、イオノマーの総重量に基づいて、約４０重量％未満、好ましくは約２５重量％未満、および、さらにより好ましくは約２０重量％未満であってもよい。イオノマーにふさわしいイオン化合物中の極性モノマーの濃度は、１つ以上のアルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌｓ）、１つ以上のアルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌｓ）、または、その両方を含有する化合物を含んでいる。限定なく、イオン化合物は、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、または、その任意の組み合わせを含んでもよい。特に好ましいイオン化合物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、および、水酸化マグネシウムを含んでいる。一例として、市販のイオノマーは、ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）ポリ（エチレン−ｃｏ−メタクリル酸）イオノマーと、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）ペルフルオロスルホン酸塩（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ）イオノマーを含む。

好ましいポリウレタンは、１つ以上のジイソシアナートと１つ以上のジオールを重合することによって成形された熱可塑性物質を含んでいる。さらに好ましいポリウレタンは、１つ以上のジイソシアナートと２以上のジオールを重合することによって成形された熱可塑性物質を含んでいる。ポリウレタンは、第１のジオールを含む第１のポリマーブロックと、第２のジオールを含む第２のポリマーブロックとを含むような熱可塑性熱ポリウレタンエラストマーであってもよく、このとき、第１のブロックは比較的ハードなブロック（例えば、比較的高い係数を有する）であり、第２のブロックは比較的ソフトなブロック（例えば、比較的ハードなブロックよりも係数が低い）である。比較的ハードなブロックと比較的ソフトなブロックの濃度は、コポリマーの総重量に基づいて、夫々独立して、約５重量％よりも大きく、好ましくは約１０重量％よりも大きく、さらに好ましくは約約２０重量％よりも大きくてもよい。比較的ハードなブロックと比較的ソフトなブロックの濃度は、コポリマーの総重量に基づいて、約９５重量％未満、好ましくは約９０重量％未満、および、さらに好ましくは約２０重量％未満であってもよい。比較的ハードなブロックと比較的ソフトなブロックの総濃度は、ポリマーの総重量に基づいて、約６０重量％よりも大きく、好ましくは約８０重量％よりも大きく、さらに好ましくは約９５重量％よりも大きく、最も好ましくは、約９８重量％よりも大きくてもよい。使用される市販の熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）は、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ株式会社から入手可能なＥＳＴＡＮＥ（登録商標）ブランドＴＰＵ、ＢＡＳＦから入手可能なＥＬＡＳＴＯＬＡＮ（登録商標）ブランドＴＰＵ、および、Ｂａｙｅｒから入手可能なＤＥＳＭＯＰＡＮ（登録商標）ブランドＴＰＵを含んでいる。

熱可塑性ポリマーは比較的長い鎖を含むように選択され、その結果、長い鎖は、約２０，０００よりも大きな、好ましくは約６０，０００よりも大きな、そして最も好ましくは、約１４０，０００よりも大きな数平均分子量を有してもよい。それらは、非可塑化され、可塑化され、エラストマー修飾され、あるいは、エラストマーを含まなくてもよい。半結晶性ポリマーは、約１０重量％より大きな、好ましくは約２０重量％より大きな、より好ましくは約３５重量％より大きな、さらに好ましくは約４５重量％より大きな、そして最も好ましくは、約５５重量％より大きな結晶化度を有してもよい。半結晶性ポリマーは、約９０重量％未満、好ましくは約８５ 重量％未満、より好ましくは約８０重量％未満、および、最も好ましくは約６８重量％未満の結晶化度を有してもよい。熱可塑性ポリマーの結晶度は、融解熱を測定しそれを特定のポリマーのための技術分野で既知の融解熱と比較することにより、示差走査熱量測定法を使用して測定され得る。

ポリマーは、押出装置を用いて処理可能となるように、十分に高いメルトインデックスを有するべく選択されるのが好ましい。好ましいポリマーは、１９０°Ｃ／２．１６ｋｇでＡＳＴＭ Ｄ１２３８によって測定されるように、約０．０５ｇ／１０ｍｉｎ以上、約０１ｇ／１０ｍｉｎ以上、または、約０．３ｇ／１０ｍｉｎ以上のメルトフローレートを有する。ポリマーが優れた機械的特徴を有するように、ポリマーのメルトインデックスが十分に低いものであるのが好ましい。好ましいポリマーは、１９０°Ｃ／２．１６ｋｇでＡＳＴＭ Ｄ１２３８によって測定されるように、約１５０ｇ／１０ｍｉｎ以下、約８０ｇ／１０ｍｉｎ以下、約５０ｇ／１０ｍｉｎ以下、約２０ｇ／１０ｍｉｎ以下、または、約４ｇ／１０ｍｉｎ以下のメルトフローレートを有する。

ポリマーは、十分に高い落槍衝撃（ｇの単位。２ミルの薄膜上でＡＳＴＭ １７９０Ａによって測定される）を有するように選択されてもよく、それによって、ポリマーは、高速スタンピング動作中の亀裂に抵抗する。好ましいポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ１７９０Ａ（２ミル）によって測定されるように、約１０ｇ以上、約４０ｇ以上、約１００ｇ以上、約１５０ｇ以上、約２００ｇ以上、または、約２５０ｇ以上の落槍衝撃を有する。

充填ポリマー材料のポリマーは、無水マレイン酸のような極性分子によってグラフト結合されたグラフトポリマー（例えば、アイソタクチックポリプロピレンホモポリマーまたはコポリマーのようなグラフトポリオレフィン）の約１０重量％まで含有してもよい。

熱可塑性ポリマーは、ほぼ非晶性のポリマー（約１０℃／分の速度で、示差走査熱量測定法によって測定されるように、例えば、約１０重量％未満、好ましくは約５重量％未満、および、最も好ましくは約１重量％未満の結晶化度を有するポリマー）を含んでもよい。例えば、熱可塑性ポリマーは、約１Ｈｚの速度で動的機械分析によって測定されるように、５０℃よりも高い、好ましくは１２０℃よりも高い、より好ましくは約１６０℃よりも高い、さらにもっと好ましくは約１８０℃よりも高い、そして、最も好ましくは約２０５℃よりも高い、グラス遷移温度を有する、ほぼ非晶性のポリマーを含んでもよい。典型的な非結晶ポリマーは、ポリスチレン含有ポリマー、ポリカーボネート含有ポリマー、アクリロニトリル含有ポリマー、および、その組み合わせを含んでもよい。

限定なく、充填ポリマー材料中で使用される鼓ポリマーを含有するスチレンの例は、（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１に記載されている。

任意の熱可塑性ポリマーの代わりに、または、該ポリマーに加えて、ポリマー層は、以下の特性の一つまたはその両方を有するエラストマーを用いてもよい：１００％の伸張で比較的低い縦弾性係数（例えば、約３ＭＰａ未満、好ましくは、約２ＭＰａ未満）、破断時の比較的高い引張伸び（例えば、約１１０％よりも大きく、好ましくは約１５０％よりも大きい）。両方とも約０．１ｓ^−１の公称歪み速度でＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定される。使用されるエラストマーの例は、（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１に記載されている。

ある程度の量のエポキシを用いることも可能ではあるが、充填ポリマー材料のポリマーは、好ましくは、エポキシ、他の脆いポリマー（例えば、約０．１ｓ^−１の公称歪み速度でＡＳＴＭ Ｄ６３８−０８によって測定されるように、約２０％未満の破断時の伸長度を有するポリマー）、または、その両方をほとんどまたは完全に含まない。もし存在する場合、エポキシ、他の脆いポリマー、または、その両方の濃度は、充填ポリマー材料の全体積に基づいて、好ましくは約２０容量％未満、より好ましくは約１０容量％未満、より好ましくは約５容量％未満、および、最も好ましくは約２容量％未満である。

教示の１つの特に好ましい態様では、充填ポリマー材料は、１つ以上のポリアミドコポリマー、１つ以上の熱可塑性ポリウレタン、１つ以上の熱可塑性ポリエーテル−エステルコポリマー、１つ以上のポリオレフィン、１つ以上のイオノマー、または、その任意の組み合わせを含んでもよい。ポリアミドコポリマーは、本明細書で先に記載されたポリアミドコポリマーに任意のものであってもよい。好ましいポリアミドコポリマーは、ポリアミド−ポリアミドコポリマー、ポリエステルアミドコポリマー、ポリエーテルエステルアミド、ポリカーボネート−エステルアミドコポリマー、または、その任意の組み合わせを含んでいる。熱可塑性物質のいずれもランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであってよい。熱可塑性物質のいずれも熱可塑性エラストマーであってよい。一例として、充填ポリマー材料は、ポリエステルアミド熱可塑性エラストマー、ポリエーテルエステルアミド熱可塑性エラストマー、ポリカーボネート−エステルアミド熱可塑性エラストマー、ポリエーテル−エステル熱可塑性エラストマー、アミドブロックコポリマー熱可塑性エラストマー、または、その任意の組み合わせを含んでもよい。充填ポリマー材料は、随意に、コポリマーではない１つ以上のポリマーを含んでもよい。例えば、充填ポリマー材料は、１つ以上のポリアミドホモポリマーを含んでもよい。特に好ましいポリアミドホモポリマーは、ポリアミド６およびポリアミド６，６を含む。用いられる場合、１つ以上のポリアミドホモポリマーの濃度は、（例えば、１以上のコポリマーの濃度と比較して）比較的低いのが好ましい。もし存在する場合、１つ以上のポリアミドホモポリマーの濃度は、充填ポリマー材料中のポリマーの総重量に基づいて、好ましくは約５０重量パーセント以下、さらに好ましくは４０重量パーセント以下、もっとさらに好ましくは３０重量パーセント以下、および、最も好ましくは２５重量パーセント以下である。

限定なく、充填ポリマー材料中で使用される熱可塑性ポリマーの例は、使用される熱ポリアミドコポリマーを含んでおり、ポリアミドコポリマー（ＬＧ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｔｄ．から入手可能なＬＵＭＩＤ（登録商標）、ＥＭＳ−Ｇｒｉｖｏｒｙから入手可能なＧＲＩＶＯＲＹ（登録商標）、ＧＲＩＬＡＭＩＤ（登録商標）、および、ＧＲＩＬＯＮ（登録商標）（例えば、ＧＲＩＬＯＮ（登録商標） ＣＡ ６ Ｅ， ＧＲＩＬＯＮ登録商標） ＣＦ６ Ｓ， ＧＲＩＬＯＮ（登録商標） ＣＲ ８， ＧＲＩＬＯＮ（登録商標） ＣＲ ９， ＧＲＩＬＬＯＮ（登録商標） ＢＭ １３ ＳＢＧ、または、ＧＲＩＬＬＯＮ ＢＭ ２０ ＳＢＧ）， Ｔｏｒａｙ Ｒｅｓｉｎ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＡＭＩＬＡＮ（登録商標）、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＤＵＲＥＴＨＡＮ（登録商標）、Ｃｕｓｔｏｍ Ｒｅｓｉｎｓ Ｇｒｏｕｐから入手可能なＮＹＬＥＮＥ（登録商標）、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＵＬＴＲＡＭＩＤ（登録商標）、および、Ｗｅｌｌｍａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｉｎｓから入手可能なＷＥＬＬＡＭＩＤ（登録商標）），ポリエーテル−アミドコポリマー（Ａｒｋｅｍａから入手可能なＰＥＢＡＸ（登録商標）など）、ナイロンホモポリマー（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌから入手可能なＡＥＧＩＳ（登録商標）、Ｔｅｋｎｏｒ Ａｐｅｘ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＣＨＥＭＬＯＮ（登録商標）、ＰｏｌｙＯｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＮＹＭＡＸ（商標）、および、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＮＹＰＥＬ（登録商標）など）、熱可塑性ポリウレタン（ＡＰＩ ＳｐＡから入手可能なＡＰＩＬＯＮ（登録商標）、Ｂａｙｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＡＧから入手可能なＤＥＳＭＯＰＡＮ（登録商標）、 および、ＢＡＳＦ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ ＧｍｂＨから入手可能なＥＬＡＳＴＯＬＬＡＮ（登録商標））を含む。限定なく、充填ポリマー材料中で使用されるポリオレフィンの例は、エチレンコポリマー（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なＥＸＡＣＴ（商標）、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＤＯＷＬＥＸ（登録商標）など、および、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥＮＧＡＧＥ（商標）など）、ポリプロピレンとポリプロピレンコポリマー（Ｂｏｒｅａｌｉｓ ＡＧから入手可能なＢＯＲＭＥＤ（商標）、Ｆｏｒｍｏｓａ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， ＵＳＡから入手可能なＦＯＲＭＯＬＥＮＥ（登録商標）、 Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＲＳＩＦＹ（商標）、および、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（商標）など）を含んでいる。熱可塑性ポリマーは、成形グレード、押出グレード、フィルムグレード、ブロー成形グレード、回転成形グレード、または、その任意の組み合わせを含んでもよい。本発明の１つの態様では、フィルムグレードは、隣接するシート材料に、驚くほど優れた接着を提供してもよい。

本明細書の教示の１つの態様では、コア材料に選択されるポリマーは、複合材を成形するために、隣接するシート材料に、驚くほど優れた接着を依然として提供する一方で、一般的に無極性であってもよい。

しかしながら、本明細書で使用するために選択されるポリマーは、一般的に極性であってもよい。一般的に極性ポリマーを含む充填ポリマー材料は、極性ポリマーと金属繊維の間に十分な引力を有するため、熱可塑性物質と金属繊維の間の接着を改善する官能化されたポリマーは全く必要とされない。
そのため、充填ポリマー材料は、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸塩、酢酸、または、その任意の組み合わせを有するポリマーをほとんど含まないか、または、まったく含まなくてもよい。例えば、充填ポリマーは、重合体なので、満たされた‥‥含んでいることがあるか、マレイン酸グラフトポリマー（ｍａｌｅｉｃ ｇｒａｆｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）を含むか、あるいは、ほとんど含まないか、または、まったく含まなくてもよい。使用される場合、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸塩、酢酸、または、充填ポリマー材料中の任意の組み合わせを含むポリマーの濃度は、充填ポリマー材料中のポリマーの総重量に基づいて、好ましくは約２０重量パーセント以下で、さらに好ましくは、約１０重量パーセント以下で、もっとさらに好ましくは約５重量パーセント以下で、さらにもっと好ましくは約１重量パーセント以下で、および、最も好ましくは約０．１重量パーセント以下であってもよい。一例として、一般に、極性ポリマーは、アセタールホモポリマーまたはコポリマー、ポリアミドホモポリマーまたはコポリマー、ポリイミドホモポリマーまたはコポリマー、ポリエステルホモポリマーまたはコポリマー、ポリカーボネートホモポリマーまたはコポリマー、あるいは、その任意の組み合わせを含んでいる。一般に極性ポリマーを含んでいる充填ポリマー材料は、１以上のオレフィンの約５０重量パーセントを含む、ポリオレフィンホモポリマーおよびコポリマーをほとんど含まないか、または、まったく含まない。用いられる場合、１つ以上のオレフィンの約５０重量パーセントを含む、任意のポリオレフィンホモポリマーおよび任意のコポリマーの総濃度は、約３０重量パーセント以下、好ましくは約２０重量パーセント以下、さらに好ましくは約１０重量パーセント以下、さらにもっと好ましくは約５重量パーセント以下、および、最も好ましくは約１重量パーセント以下であってよい。

充填ポリマー材料は、２０１０年８月６日に出願された米国仮特許出願第６１／３７１，３６０号の００５６段落に記載されているように、単一のポリマーまたは２以上のポリマーの混合物を含んでもよく、この文献は引用によって本明細書に組み込まれる。例えば、充填ポリマー材料は、イオノマーのような、ポリオレフィンおよび極性ポリマーの混合物などの、ポリオレフィンおよび１つ以上の第２のポリマーの混合物を含んでもよい。ポリマーが金属繊維、金属層、またはその両方に接着するように、材料は十分な量の第２のポリマー（例えばイオノマー）を含んでもよい。ポリオレフィンに対する第２のポリマーの重量比は、約１：９９以上、約３：９７以上、約５：９５以上、約１０：９０以上、または、約２０：８０以上であってもよい。ポリオレフィンに対する第２のポリマーの重量比は、約９９：１以下、約９０：１０以下、約７０：３０以下、約５０：５０以下、または、約４０：６０以下であってもよい。

（充填材）
充填ポリマー材料（例えば、充填熱可塑性ポリマー層）は、１つ以上の充填材を含有する。充填剤は繊維のような補強充填剤であってもよく、とりわけ、金属繊維であってもよい。使用される金属充填剤（例えば金属繊維）は、（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１に記載されており、例えば、引用によって本明細書に組み込まれた段落０６４−０８１と、（２０１０年１２月２７日にＭｉｚｒａｈｉによって出願された）米国特許出願第１２／９７８，９７４号の５２−７０段落ならびに図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ、２Ｉ、２Ｊ、３、および４を参照。両方とも引用によって本明細書に組み込まれる。例えば、本発明で使用される金属繊維は、鋼（例えば、低炭素鋼、ステンレス鋼など）、アルミニウム、マグネシウム、チタン、銅、少なくとも４０重量％の銅を含む合金、少なくとも４０重量％の鉄を含む他の合金、少なくとも４０重量％のアルミニウムを含む他の合金、少なくとも４０重量％のチタンを含む他の合金、または、それらの任意の組み合わせなどの金属から成形された繊維を含む。好ましい繊維は、鋼を含むか、または、本質的にあるいは完全に鋼からなる。用いられる場合、繊維の鋼は１つ以上の合金元素（例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、または、ステンレス鋼を定義するための他の元素）を含んでもよいが、普通炭素鋼（例えば、約０．２、０．１５、または、０．０８重量％以下の炭素濃度をする）であってもよい。繊維は、以下に記載されたような犠牲陽極材料また元素を運んでもよい。繊維は、２つ以上の異なる組成物の繊維の混合物（例えば、繊維のうちの１つは犠牲陽極に選ばれてもよい）、異なる断面特性、異なる大きさ、またはそれ以外の２つ以上の繊維の混合物、などの２つ以上のタイプの混合物を組み合わせてもよい。

充填ポリマー材料は、（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公開された）特許文献１に記載されたような他の非金属の導電性繊維を含有してもよい。

充填ポリマー材料は、金属層の腐食を減らすか取り除くことができる金属繊維または他の充填剤を含んでもよい。１つの手法では、充填ポリマー材料中の金属繊維または他の充填剤の１つ以上は、比較的高いガルバニック活性（Ｇａｌｖａｎｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ）を有してもよい。例えば、充填ポリマー材料中の金属繊維または他の充填剤は、充填ポリマー材料に接触するか、または、充填ポリマー材料に面している（複合材料の）金属層の１つまたは好ましくは両方に使用される金属よりも高いガルバニック活性を有してもよい。そのため、充填ポリマー材料は低いガルバニック活性の充填剤をほとんど含まないか、まったく含まないのが望ましくてもよい。一例として、複合材料の腐食を少なくするこの手法は、カーボンブラックをほとんどまたはまったく含まない充填ポリマー材料を用いてもよい。比較的高いガルバニック活性を有する１つ以上の充填剤は、金属層よりも０．０５Ｖ以上大きい、さらに好ましくは、約０．２０Ｖ以上、および、最も好ましくは約０．２５Ｖ以上大きい陽極指数を有してもよい。比較的高いガルバニック活性を有する１つ以上の充填剤は、金属層よりも高いガルバニック活性を有する任意の当該技術分野で知られている材料であってもよい。一例として、そのような充填剤は、１つ以上の亜鉛含有材料、１つ以上のマグネシウム含有材料、１つ以上のアルミニウム含有材料、または、それらの任意の組み合わせを含んでもよい。１つ以上の充填剤は、第１の充填剤と、第一の充填剤よりもガルバニック活性が高い第２の充填剤とを含み、第２の充填剤は犠牲充填剤である。充填ポリマー材料が第１の充填剤と犠牲充填剤を含んでいる場合、第１の充填剤は金属繊維であるのが好ましい。犠牲充填剤は、金属層の表面積、第１の充填剤の総表面積、または、好ましくはその両方と比較して、比較的高い総表面積（すなわち、犠牲充填剤粒子のすべての）を有してもよい。例えば、金属層の表面積に対する、犠牲充填剤の総表面積の比率は、約１．５以上、好ましくは約３以上、さらにもっと好ましくは約１０以上、および、最も好ましくは約５０以上である。充填ポリマー材料が第１の充填剤と犠牲充填剤を含んでいる場合、第１の充填剤は、金属層の表面のガルバニック活性よりも小さいか、等しいか、または、大きいガルバニック活性を有する表面を有してもよい。第１の充填剤が金属層の表面のガルバニック活性よりも大きなガルバニック活性を有する表面を含んでいる場合、第１の充填剤は犠牲充填剤として機能してもよい。そのため、第２の犠牲充填剤は必要でなくてもよく、充填ポリマー材料は第２の犠牲充填剤をほとんどまたはまったく含まなくてもよい。

複合材料が一般に好適な溶接特性を有するように、金属繊維が好ましくは選択される。例えば、複合材料が、一般に好適な接合処理ウインドウ、一般に高い導電率、一般に高い静止接点抵抗、またはそれらの任意の組み合わせを有するように、金属繊維の濃度、金属繊維の大きさ、金属繊維間の接触の量、金属繊維の形状、金属繊維と金属層の間の接触の量、またはそれらの任意の組み合わせが選択され得る。一般に好適な接合処理ウインドウは、例えば、高い溶接電流範囲、高い溶接時間範囲、またはその両方によって特徴付けられ得る。溶接電流範囲および複合材料の静止接点抵抗は、特徴を有し、２０１０年８月２７日に出願の、米国仮特許出願第６１／３７７，５９９号の１１１〜１１７段落、および２０１０年１２月２７日に出願の、米国特許出願第１２／９７８，９７４号の０１３、０１６、０２３、０３４〜０３９、０７６〜０８０および１２１〜１２６段落および図５〜８に記載される方法に従って測定され得、両方とも引用によって本明細書に組み込まれる。

本発明の技術とともに使用うるために選択される繊維または任意の他の充填剤は、本明細書のポリマー成分、および複合材を定義するための任意の関係する材料と組み合わせて使用さる際に、複合材料と同じ厚さを有する金属の２枚の一体構造のシートに関する電流範囲（Ｉｍ）より好ましくは大きな、複合材料と同じ厚さを有する金属の１枚の一体構造のシートに溶接される時の複合材料に関する溶接電流範囲（Ｉｃ）を提供するようなものである。例えば、Ｉｃ対Ｉｍの比率が、好ましくは約１．１以上、より好ましくは約１．２以上、さらにより好ましくは約１．３以上、さらにより好ましくは約１．４以上、および最も好ましくは約１．５以上であるように、材料は選択され得、利用され得る。複合材料の電流範囲（Ｉｃ）は、約１．５ｋＡ以上、は約１．７ｋＡ以上、約１．９ｋＡ以上、約２．１ｋＡ、約２．３ｋＡ以上、または約２．５ｋＡ以上であり得る。複合材料の静止接点抵抗は、約０．００２０Ω以下、約０．００１７Ω以下、約０．００１５Ω以下、約０．００１２Ω以下、または約０．０００８Ω以下であり得る。複合材料の静止接点抵抗に対する鋼（例えば、冷間圧延鋼、亜鉛メッキ鋼、合金化電気亜鉛メッキ鋼、またはそれらの任意の組み合わせ）の静止接点抵抗の割合が、約１以上、約１．２以上、約１．５以上、約２以上、約３以上、約４以上、約５以上、または約１０以上であり得るように、材料は選択され得、利用され得る。静止接点耐性が高すぎると、複合材は電流を流すのが難しくなり得、そのため容易に溶接されないことが認識される。そのため、複合材料の静止接点抵抗に対する鋼（例えば、冷間圧延鋼、亜鉛メッキ鋼、合金化電気亜鉛メッキ鋼、またはそれらの任意の組み合わせ）の静止接点抵抗の割合が、好ましくは約１０００以下、より好ましくは３００以下、さらにより好ましくは１００以下、さらにより好ましくは７５以下、および最も好ましくは４０以下であるように、材料は選択され得、利用され得る。

金属繊維は、好ましくは、特許文献１（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）に記載されるような寸法および寸法の分布を有し得る。限定されることなく、金属繊維は、約１ｍｍより長い、より好ましくは約２ｍｍより長い、および最も好ましくは約４ｍｍより長い重量平均長さ（Ｌ_ａｖｇ）を有し得る。適切な繊維は、約２００ｍｍ未満、好ましくは約５５ｍｍ未満、より好ましくは約３０ｍｍ、および最も好ましくは約２５ｍｍ未満のＬ_ａｖｇを有し得る。繊維の重量平均の直径は、約０．１μｍより長く、より好ましくは約１．０μｍより長く、および最も好ましくは約３０μｍより長くあり得る。繊維の重量平均の直径は、約３００μｍ未満、好ましくは約５０μｍ未満、さらにより好ましくは約４０μｍ未満、および最も好ましくは約３０μｍ未満であり得る。

金属繊維は、任意の形状を有し得る。金属繊維は曲線の部分を含み得る。一般に線状の金属繊維が使用され得る。より好ましくは、金属繊維は直線の繊維ではない。一例として、直線でない金属繊維は、１以上の湾曲を有し得るか、一般にアーチ状の特性を有し得るか、一般に螺旋の形状を有し得るか、またはそれらの任意の組み合わせを有し得る。最初は直線である金属繊維は、好ましくは、ポリマーと組み合わされる時、（上述されたように）直線でない繊維になる。

金属繊維は、２０１０年８月６日に出願された、米国仮特許出願第６１／３７１，３６０号の０９９〜１０２、１５７段落、および図５に記載される１以上の特徴を有し得、これは、引用によって本明細書に組み込まれる。例えば、金属繊維（すなわち、繊維の長さと交わる方向への）の断面は、１以上の平面側面を有し得る。そのため、複合材における金属繊維の一部分は、金属層との、別の繊維との、またはその両方との平面の接触を有し得る。金属繊維は、一般に長方形、一般に平行四辺形、または一般に正方形である断面のような、一般に４以上の側面を一般に有する多角形である断面を有し得る。したがって、このような繊維は、伸長平面リボンストリップのように一般に構成され得る。リボンストリップの幅（例えば加重平均幅）に対する長さ（例えば平均長）の比率は、約２以上、約４以上、約８以上、または約１５以上であり得る。リボンストリップの幅（例えば加重平均幅）に対する長さ（例えば平均長）の比率は、約５０００以下、約１０００以下、約４００以下、約１００以下、または約３０以下であり得る。繊維の厚さ（例えば加重平均厚さ）に対する幅（例えば加重平均幅）の比率は、１以上、約１．４以上、約２以上、約３以上、約５以上、または約７以上であり得る。繊維の厚さに対する幅の比率は、約３００以下、約１００以下、約５０以下、または約１５以下であり得る。このような繊維は、（例えば、繊維の厚さほどの厚さを有する）金属箔を、狭いリボンストリップに切断する（例えば、切断の間隔は、繊維の幅を定義し得る）工程などの、１以上の繊維成形工程によって調製され得る。

繊維の長さに垂直な金属繊維の断面は、任意のジオメトリを有し得る。例えば、断面は、（長方形または正方形のなどの）多角形または一般に直線の側面を有する他の形状であり得るか、または断面積は、一般にアーチ形である少なくとも１つの側面を含み得る（例えば、金属繊維は、実質的に円形、または実質的に楕円形の断面のように、完全にアーチ形である断面であり得る。長手軸に交わる平面における金属繊維の断面積は、好ましくは約１ｘ１０^−６ｍｍ^２以上、好ましくは約１ｘ１０^−５ｍｍ^２以上、さらに好ましくは約８ｘ１０^−５ｍｍ^２以上、さらに好ましくは約１ｘ１０^−４ｍｍ^２以上、および最も好ましくは約４ｘ１０^−４ｍｍ^２以上である。長手軸に交わる平面における金属繊維の断面積は、好ましくは約２．５ｘ１０^−２ｍｍ^２以下、好ましくは約１ｘ１０^−２ｍｍ^２以下、さらに好ましくは約２．５ｘ１０^−３ｍｍ^２以下、および最も好ましくは約１ｘ１０^−３ｍｍ^２以下である。例えば、約８ｘ１０^−５ｍｍ^２より大きい、長手軸に交わる平面における断面積を有する鋼繊維を利用する複合材料が、下部の断面積を備えた繊維を有する材料と比較して、溶接処理ウインドウを改善したことは驚きである約８ｘ１０^−５ｍｍ^２より大きい断面積を有する繊維を含むこのような複合材料は、より薄い繊維を備える複合材料に対して見られる、観察される高い絞り性および成形性を維持する。

金属繊維は、繊維の長さ、繊維の幅、または両方に沿った本質的に一定な厚さを有し得る。繊維の平面は、滑らか（すなわち、テクスチャーが一般にない）であり得るか、またはテクスチャーがあり得る。例えば、リボン状の繊維は、滑らかである両方の主要な表面、テクスチャー加工されている両方の主要な表面、またはテクスチャー加工されている１つの主要な表面および滑らかである１つの主要な表面を有し得る。

随意に１以上の他の繊維とともに使用され得る、特に好ましい金属繊維は、長さに交わる方向における（例えば、一般に平らなリボンストリップに関する特性を定義するための）一般に長方形の断面を有する鋼繊維（例えば、炭素鋼繊維）である。金属繊維は、約１０から約７０μｍの加重平均厚さ、約４０から約２００μｍの加重平均幅、約０．８から約５ｍｍの加重平均長さ、またはそれらの任意の組み合わせを有し得る。

２つの金属層の間のポリマー層において使用される時、金属繊維は、好ましくは、繊維
の塊として存在する。金属繊維の塊は、好ましくは、大多数の繊維を含む（例えば、２０以上、１００以上、１０００以上、または１００００以上）。金属繊維の塊は、相互に連結され得る。金属繊維の塊は、絡み合わされ得る。繊維の塊は、機械的な連動機構を成形し得る（すなわち、２つ以上の繊維が機械的に連動され得る）。金属繊維の塊は、好ましくは、繊維の塊（例えば、金属繊維のネットワーク）が、２つの金属層を電気的に接続するように、ポリマー層の厚みを有して広がる。単一の金属繊維は、ポリマー層の厚さを広げ得るが、金属繊維がどれもポリマー層の厚さを広げないことが好ましい。金属繊維がポリマー層の厚さを広げると、厚さを広げる繊維の比率は、好ましくは、約０．４以下、より好ましくは０．２０以下、さらにより好ましくは０．１０以下、さらにより好ましくは０．０４以下、および最も好ましくは０．０１以下である。繊維の塊における繊維は、好ましくは、順序のない配置で配される。例えば、一般に並べられる配置に配される隣接する金属繊維の最大数は、約１００未満、好ましくは約５０未満、より好ましくは２０未満、さらにより好ましくは１０未満、および最も好ましくは５未満であり得る。より好ましくは、繊維の塊は、一般にランダム配列で配される。金属層の１つの表面と接触する個々の金属繊維は、好ましくは、（例えば、繊維の長さにわたって）平面の接触がない。そのため、複合材料は、金属繊維と金属層の間の平面の接触が本質的にない、またはさらに完全にないものとして特徴付けられ得る。金属表面と接触する繊維は、好ましくは、線接触、点接触、またはそれらの組み合わせを有する。ほとんどないが、金属繊維のいずれかが、大部分の金属繊維の長さ上の金属層と接触するのであれば、金属繊維のいくつかは、金属層の１つと接触し得る。そのため、金属繊維の大部分は、金属層と接触しないか、または金属層に接していないかなりの部分を少なくとも有する。繊維の長さの少なくとも半分に沿って金属層と接触する金属繊維の比率は、約０．３以下、より好ましくは０．２以下、さらにより好ましくは０．１以下、さらにより好ましくは０．０４以下、および最も好ましくは０．０１以下である。

多くの繊維が層の表面間で配されるように、金属繊維は、好ましくは、十分な濃度で十分に薄く存在する。例えば、ポリマー層の厚さ方向と平行で、ポリマー層を通る線と交差する繊維の平均数は、約３以上、より好ましくは５以上、より好ましくは１０以上、および最も好ましくは２０以上である。理論にとらわれることなく、大多数の金属繊維は、スタンピング工程中などに、材料のより多くの均一変形を好都合に可能にすると考えられる。

金属繊維の濃度は、充填ポリマー材料の全体積に基づいて、好ましくは約１体積％より大きく、より好ましくは約３体積％より大きく、さらにより好ましくは約５体積％より大きく、さらにより好ましくは約７体積％より大きく、さらにより好ましくは約１０体積％より大きな、および最も好ましくは約１２体積％より大きい。金属繊維は、約６０体積％未満、好ましくは約５０体積％未満、より好ましくは約３５体積％未満、さらにより好ましくは約３３体積％未満、および最も好ましくは約３０体積％未満の濃度（例えば、約２５体積％未満、またはさらに約２０、１０、または５体積％未満）で、充填ポリマー材料中に存在し得る。例えば、繊維の量は、充填ポリマー材料の全体積に基づいて、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％、または（約１％から約６％までのような）これらの値に制限される範囲内であり得る。本明細書の複合材は、驚くことに、同様の溶接特性を達成するのに必要な粒子充填剤の量より実質的に低い、金属繊維の濃度を利用し得ることが可能である。さらに、金属繊維のより高い濃度を有している同一の複合材料と比較して、よりよい溶接作業が、驚くことに、比較的低濃度の金属繊維で実現され得るように、繊維および材料が選択されることも可能である。例えば、驚くことに、約１０体積％の金属繊維を有する充填ポリマー材料を使用すると、金属繊維のより高い濃度を有している充填ポリマー材料で作られたものと比較して、優れた溶接特性を有する複合材料がもたらされることが見られる。

熱可塑性ポリマー材料は、約４０体積％より大きな、好ましくは約６５体積％より大きな、より好ましくは約６７体積％より大きな、さらにより好ましくは約７０体積％より大きな、および最も好ましくは約７５体積％より大きな濃度（例えば、少なくとも約８０体積％、少なくとも約９０体積％、またはさらに少なくとも約９５体積％）で、充填ポリマー材料中に存在し得る。

ポリマー（例えば熱可塑性ポリマー）対繊維（例えば、金属繊維）の体積比率は、好ましくは約２．２：１より大きく、より好ましくは約２．５：１より大きく、および最も好ましくは約３：１より大きい。ポリマー（例えば熱可塑性ポリマー）対繊維（例えば、金属繊維）の体積比率は、好ましくは約９９：１未満、より好ましくは約３３：１未満、さらにより好ましくは約１９：１未満、および最も好ましくは約９：１未満（例えば、約７：１未満）である。

本明細書中のサンドイッチ複合材における、任意のコア材料は、細孔または空洞を含み得、または細孔または空洞が実質的に無いものであり得る。好ましくは、充填ポリマー材料中の細孔または空洞の濃度は、充填ポリマー材料の全体積に基づいて、約２５体積％未満、より好ましくは約１０体積％未満、さらにより好ましくは約５体積％、および最も好ましくは約２体積％未満（例えば、約１体積％未満）である。

繊維（例えば金属繊維のような導電繊維）は、好ましくは、充填ポリマー材料中の充填剤の全体積に基づいて、約４０体積％より大きい、より好ましくは約７０体積％より大きい、および最も好ましくは約８０％より大きい濃度（例えば、約９０体積％より大きい、またはさらに約９５体積％より大きい）で存在する。

ポリマー（例えば熱可塑性ポリマー）と金属繊維の組み合わされた量は、充填ポリマー材料の全体積に基づいて、好ましくは少なくとも約９０体積％、より好ましくは少なくとも約９５体積％、および最も好ましくは約９８体積％である。

金属繊維は、溶接のための導電率、補強のための強化材、または金属がポリマーコアへのよりよい歪み硬化特性を延長して、与えることができる繊維を利用することによる、ポリマー構造の歪み硬化の、１つまたは任意の組み合わせを提供する。そのため、金属繊維の伸長可能な（破損）伸長は、ＡＳＴＭ Ａ３７０−０３ａによって測定されるように、好ましくは約５％より大きく、より好ましくは約３０％より大きく、および最も好ましくは約６０％より大きい。

本明細書の材料は、繊維、金属粒子と組み合わせて利用され得ることが可能である。金属粒子は、球状か、伸長されているか、または繊維形状以外の任意の形状であり得る。利用され得る金属粒子は、特許文献１（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）に記載されるものを含む。

繊維（例えば金属繊維）、または繊維と金属粒子の組み合わせは、好ましくは、合計のポリマー層の体積の約３０体積％未満（より好ましくは約２５％未満、および最も好ましくは約２０％未満）の体積測定の濃度で、ポリマーマトリックスにおいて分散される（例えば、無作為に分散される）。金属粒子が利用されると、充填ポリマー材料層における、繊維（例えば金属繊維）の体積対金属粒子の体積の比率は、約１：３０よりも大きく、好ましくは約１：１よりも大きく、および最も好ましくは約２：１よりも大きくなり得る。

発明の１つの態様において、金属粒子、金属繊維、またはその両方は、特許文献１（２０１０年２月２５日にＭｉｚｒａｈｉによって公表された）（例えば１２４段落を参照）に記載されるように、屑および／またはスクラップを粉砕する工程によって得られ得、引用によって本明細書に組み込まれる。

（金属層）
議論されるように、本明細書の複合材は、ポリマーコアの塊が間隔を置いた層によって対向する側面上に位置することによる、サンドイッチ構造を利用し得ることが予見される。例えば、本明細書の構造は、シートの間および好ましくはシートに接して配置された、金属繊維を強化したポリマーのコア材料を有する、２枚のシート（例えば、金属シート）を含み得る。サンドイッチ構造の金属層（例えば、第１金属層および第２金属層）は、箔またはシートまたは層にわたる均等または不均等な厚さ（例えば平均の厚さ）を有する他の層の形態で、適切な材料（例えば、金属）からなり得る。各金属層は、一般に一定の厚さを有し得るか、または変化する厚さを有し得る。各側面の表面金属は、同じまたは異なる特性を有する材料で作られ得、同じまたは異なる金属で作られ得る。金属表面が不均等な厚さの金属シートで作られると、材料は異なる特性を有するか、または異なる金属を有する。複合材料は、マーキング、または異なる金属表面を識別し、区別する他の手段を有し得る。層は、互いの層と比較して、構成、サイズ（例えば、厚さ、幅、体積、またはそれ以外のもの）、形状、または他の特徴が同じまたは異なり得る。

使用され得る金属層の例は、特許文献１（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）（例えば０８２〜０９１段落を参照）に記載され、引用によって本明細書に組み込まれる。好ましい金属層は、１以上の鋼を含む、またはそれらから本質的になる、またはすべてそれらからなる。

特に好ましい鋼金属層は、１以上の熱間圧延工程、１以上の冷間圧延工程、１以上のアニーリング工程、１以上の洗浄工程、１つ以上の焼入工程（例えば、単一の回転、２倍の回転、またはそれ以外）、またはそれらの任意の組み合わせを含むプロセスを使用して調製され得る。特に好ましい鋼金属層は、明るい（例えば、滑らかな仕上がりまたは輝く滑らかな仕上がりを有する）、石の（例えば、砥石パターンを有する）、マットの（例えば、サテン仕上げまたはブラスト仕上げを有する）、またはそれらの任意の組み合わせの１つまたは両方の表面を有し得る。鋼は、本明細書に記載される当該技術分野に公知のように、ベア鋼（ｂｅａｒ ａｔｅｅｌ）であり得るか、そうなければコーティング、またはめっきまたは加工され得る。限定されることなく、鋼金属層は、ミルにかけられた黒色板を含み得る、またはそれから本質的になり得る、またはすべてそれからなり得る。

金属層は、めっきまたはコーティングされる（例えば、薄膜によって）、または１以上の他の表面処理（例えば、表面を、洗浄するか、エッチングするか、粗くするか、または化学的に修正する処置）を有する、１以上の表面を有し得る。金属表面は、金属層への充填ポリマー材料の付着を改善する、１以上のコーティング、めっきまたは表面処理を有し得る。金属層は、耐食性を提供する、ペイントまたはプライマーへの付着を改善する、剛性を改善する、またはそれらの任意の組み合わせを行う、めっき、コーティングまたはそうでなければ処理される１以上の表面を有し得る。典型的なコーティングおよびめっきは、亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、クロムめっき、ニッケルめっき、耐食性処理、ｅ−コーティング、亜鉛コーティング、Ｇｒａｎｏｃｏａｔ、Ｂｏｎａｚｉｎｃなどの１つまたは任意の組み合わせを含み得る。１以上のコーティング、めっき、または表面処理は、（例えば、複合材料が調製された後に）複合材料上で行われ得ることが認識される。そのため、充填ポリマー層に面する金属層の表面は、コーティング、めっきまたは表面処理され得ず、金属層の露光面は、コーティング、めっきまたは表面処理を有し得る。１つまたは両方の金属表面は、コーティング、めっきまたは表面処理され得ない（例えば、充填ポリマー材料は、コーティング、めっき、または表面処理の必要なしで、金属層への好適な付着を供給するように、処理され得るかまたは選択され得る）。

複合材料を調製および／または加工するときに、金属表面が、しわにならず、裂けず、または他の欠陥を成形しないように、金属面の１つまたは両方は、好ましくは、比較的厚くなり得る。好ましくは、金属面の１つまたは両方の厚さは、少なくとも約０．０５ｍｍ、より好ましくは少なくとも約０．１０ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも約０．１５ｍｍ、および最も好ましくは少なくとも約０．１８ｍｍである。シートは、約３ｍｍ未満、好ましくは約１．５ｍｍ未満、およびより好ましくは約１ｍｍ、および最も好ましくは約０．５ｍｍ未満の厚さを有し得る。例えば、複合材料は、少なくとも１つのクラスＡまたはクラスＢの表面、より好ましくは少なくとも１つのクラスＡの表面を必要とする自動車パネルにおいて使用され得る（例えば、スタンピング工程、溶接工程、エレクトロコーティング 工程、塗装工程、またはそれらの任意の組み合わせの後）。このような複合材料は、クラスＡの表面である第１表面およびクラスＢの表面でない第２表面を有し得る。クラスＡの表面は、比較的大きい厚さを有する第１金属面の表面であり得、随意にクラスＡの表面でない表面は、比較的薄い厚さを有する第２金属面であり得る（例えば、第１金属面の厚さより、少なくとも約２０％またはさらに少なくとも約４０％薄い）を有し得る。一般に、第１金属層の厚さ（例えば平均厚さ）対第２金属層の厚さの比率は、約０．２〜約５、好ましくは約０．５〜約２．０、より好ましくは約０．７５〜約１．３３、および最も好ましくは約０．９１〜約１．１であり得る。

驚いたことに、引用によって本明細書に組み込まれる、２０１０年８月２７日に出願された、米国仮特許出願第６１／３７７，５９９号の１２０および１２１段落に記載されるように、例えば、軽量複合材料の１以上の金属層に関する高張力鋼を利用することによって、ダウンゲージング（ｄｏｗｎ ｇａｕｇｉｎｇ）が可能になるように、充填ポリマー層は、供給する‥‥複合材料の曲弾性率に対する十分な剛性を提供し得る。ＡＳＴＭ Ｄ７９０によって測定されるように、複合材料の曲弾性率が少なくとも約２００ＧＰａであるように、第１金属層、第２金属層、またはその両方は、十分な量の高張力鋼を含み得、ここで、複合材料の密度が約０．８ｄ_ｍ（ここで、ｄ_ｍは、第１金属層および第２金属層の加重平均密度である）以下であるように、充填ポリマー層の濃度は十分に高い。驚いたことに、このような複合材料は、以下の、約１００ＭＰａ以上、約１２０ＭＰａ以上、約１４０ＭＰａ以上、約１７０ＭＰａ以上、約２００ＭＰａ以上、または約２４０ＭＰａ以上の高い耐力強度；または約１６０ＭＰａ以上、約２００ＭＰａ以上、約２２０ＭＰａ以上、約２５０ＭＰａ以上、約２７０ＭＰａ以上、約２９０ＭＰａ以上、または約３１０ＭＰａ以上の高引張強さの特徴の１つまたは両方を有し得る。

（複合材料）
複合材料は、多層シート、例えば、充填ポリマー材料のコアをサンドイッチする金属などの、材料のシートを含む、サンドイッチ構造の形状であり得る。シートは、約３０ｍｍ未満、好ましくは約１０ｍｍ未満、より好ましくは約４ｍｍ、および最も好ましくは約２ｍｍ未満の；および好ましくは約０．１ｍｍより大きな、より好ましくは約０．３ｍｍより大きな、および最も好ましくは約０．７ｍｍより大きな合計平均の厚さを有し得る。複合材料は、一般に均一厚さを有し、または複合材料は、異なる厚さを有し得る（例えば、１つ以上の方向における無作為または周期的な変化）。例えば、厚さにおける変化は、厚さの標準偏差が平均厚さの約１０％未満であるような変化であり得る。厚さの標準偏差は、平均厚さの好ましくは約５％未満、平均厚さの約２％未満、および最も好ましくは平均厚さの約１％未満である。

充填ポリマー層の厚さは、複合材料の総厚さの約１０％、２０％、３０％、４０％、またはそれ以上に大きくなり得る。充填ポリマー層の体積は、複合材料の全体積の約１０％、２０％、３０％、４０％、またはそれ以上に大きくなり得る。好ましくは、複合材料の体積の５０％より大きいのは、充填ポリマー材料である。充填ポリマー材料の濃度は、複合材料の全体積に基づいて、より好ましくは約６０体積％より高く、より好ましくは約７０体積％より高い。充填ポリマー材料の濃度は、複合材料の全体積に基づいて、典型的に９２体積％未満であるが、特に比較的厚さのある複合材において、より高い濃度が使用され得る（例えば、約１．５ｍｍより大きな厚さを有する）。

本明細書のサンドイッチ複合構造の外側層（例えば、金属層）の総厚さは、複合材料の総厚さの約７０％未満であり得る。金属層の総厚さは、好ましくは、複合材料の総厚さの約５０％未満、より好ましくは約４０％未満、および最も好ましくは約３０％未満である。外側層（例えば、金属層）の総厚さは、複合材料の厚さの総厚さの約５％より大きく、好ましくは約１０％より大きく、およびより好ましくは約２０％より大きくなり得る。

ポリマーコアは、好ましくは、コア層に面する隣接する層（例えば、１以上の金属層）の表面の少なくとも一部と直接的に接触するまたは（プライマーおよび／または粘着層を介するなど）間接的に接触している。好ましくは、接触の領域は、ポリマーコア層に面する隣接する層の表面の全面積の、少なくとも約３０％、より好ましくは少なくとも約５０％、最も好ましくは少なくとも約７０％である。プライマーまたは粘着層が利用されると、厚さは、複合材料の電気的特性に影響しないように、十分に薄い。もし利用されると、プライマーおよび／または粘着層の厚さ対ポリマーコア層の厚みの比率は、約０．３０以下、より好ましくは約０．２０以下、さらにより好ましくは約０．１０以下、さらにより好ましくは約０．０５以下、および最も好ましくは約０．０２以下である。２つの隣接する金属層は、好ましくは、実質的に互いに接していない。第１金属層の表面が第２金属層と接触すると、第１金属層の表面の領域に対する接触の領域の比率は、好ましくは約０．３以下、より好ましくは約０．１以下、さらにより好ましくは約０．０５以下、さらにより好ましくは約０．０２以下、および最も好ましくは約０．０１以下である。

複合材料は、多くのポリマーコア層を含み得る。例えば、複合材料は、金属層、異なるコア層、またはその両方に付着するように、粘着性を含む１以上のコア層を含み得る。

複合材料は、引用によって本明細書に組み込まれる、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１（例えば、４２、０９０、１１８、および１４３〜１４３段落を参照）に記載されるように、密度比率に対して比較的高い剛性を有し得る。

驚くことに、充填ポリマー材料、コア層、または複合材料は、本明細書の技術によると、好適な遮音の特徴、高い音の減衰（ｈｉｇｈ ｓｏｕｎｄ ｄａｍｐｅｎｉｎｇ）低い音響伝送を有し得るか、音の生成、振動を減少し得るか、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。例えば、複合材料が抵抗溶接を使用して溶接されるように、金属繊維の十分な濃度を有しているのにもかかわらず、複合材料は、低い音響伝達の特徴を提供し得る。複合材料は、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開され、１１１段落が引用によって本明細書に組み込まれられる）特許文献１に記載されているように、音響伝達特性を有し得る。本明細書の技術による複合材料は、音響伝達を減少させるか、音生成を減少させるか、振動を減少させるか、またはそれらの任意の組み合わせを行う、コア層を含み得る。（例えば、ＳＡＥ Ｊ１４００によって測定されるような）ピークの音響伝達、ピークの振動伝達、またはその両方は、複合材料を通って、より好ましくは少なくとも１０％未満、さらにより好ましくは少なくとも５０％未満、および最も好ましくは少なくとも９０％未満、同じ寸法を有する一体構造の材料に対する値よりも低くなり得る。

（充填ポリマー層および複合材を調製するプロセス）
充填ポリマー材料および複合材料を調製するプロセスは、引用によって本明細書に組み込まれる、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１に記載されている（例えば０９２〜１０７段落を参照）プロセスを利用し得る。

複合材料は、少なくとも１つの隣接する層（例えば、金属シート）に接合され、好ましくは２つの層（例えば、２つの金属層）の間にはさまれ、および１つまたは両方の層に接合される、充填ポリマー材料（例えば、コア層）をもたらすプロセスを利用して、調製され得る。そのプロセスは、最終的な所望の製品に到着するために、加熱、冷却、変形（例えば、スタンピングによるなどの、成形）、または接合の工程の１つまたは任意の組み合わせを含み得る。隣接する層（例えば、金属層）の少なくとも１つ、またはさらにすべては、ロールシート、鍛造、鋳造、成形された構造体、押出し加工された層、焼結層、またはそれらの任意の組み合わせの形態で提供され得ることが予見される。

シートは、約９０℃よりも大きい（例えば、約１３０℃よりも大きい、または約１８０℃よりも大き）温度まで加熱され得る。好ましくは、シートは約Ｔ_ｍｉｎよりも高い温度にまで加熱され、ここで、Ｔ_ｍｉｎは、充填ポリマー材料の熱可塑性の最も高いガラス転移温度（Ｔ_ｇ）および溶解温度（Ｔ_ｍ）である。金属シート、充填ポリマー材料、またはその両方は、ポリマー（例えば、熱可塑性ポリマー）がかなりの分解を受けるのを超える最高温度にまで加熱され得る。熱可塑性ポリマーは、好ましくは約３５０℃未満、より好ましくは約３００℃未満の温度にまで加熱され得る。加熱したポリマーは、金属繊維と、および任意のさらなる充填剤と混合され得る。加熱したポリマー（例えば、熱可塑性ポリマー）は、シート層として押し出し加工され得る。シート層は、金属面の間で直接押出し加工され得るか、または後のプロセスにおいてまたは別々の工程において、金属面の間に置かれ得る。ポリマーにおける水の濃度が所定最大値の水分濃度を下回るように、そのプロセスが、ポリマーを乾燥する１以上の工程を含み得る。ポリマーを乾燥する工程が、ポリマーを加熱する工程の前、間、または後に起こり得る。ポリマーにおける水の濃度が所定最大値の水分濃度未満を維持するように、そのプロセスは、低い湿度環境においてポリマー、ポリマーコア層、または複合材料を保存する１以上の工程を含み得る。

ポリマーコア層は、均質層であり得るか、または複数の下層を含み得る。例えば、充填ポリマー材料は、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１に記載されるように、粘着層を包含し得る。

複合材料を作り上げるプロセスはまた、１以上の金属層を加熱する工程、層に圧力を加える工程、ポリマー（例えば、熱可塑性ポリマー、または金属繊維および任意の充填剤で複合された熱可塑性ポリマー）をカレンダリングする工程、（例えば、材料中の任意の熱可塑性ポリマーの溶解温度より高い温度で）複合体シートをアニーリングする工程の１以上の工程を含み得る。
充填ポリマー材料（例えば、本明細書のサンドイッチ複合材に関するコア層）を調製するプロセスは、繊維とポリマー（例えば、熱可塑性ポリマー）の少なくとも一部分を接触させる工程、繊維とポリマーの少なくとも一部分を混合する工程、またはその両方の工程を含み得る。ポリマー層を成形するプロセスは、連続プロセスまたはバッチプロセスであり得る。好ましくは、そのプロセスは連続プロセスである。混合または接触の工程は、約９０℃より高い、約１４０℃より高い、約１７０℃より高い、または約１９０℃より高い最高温度にまでポリマーを加熱する工程を含み得る。混合または接触の工程は、約３５０℃未満、約３００℃未満、約２８０℃未満、または約２７０℃未満、または約２５０℃未満の最高温度にまでポリマーを加熱する工程を含み得る。

充填ポリマー材料のポリマーの少なくともいくつかが、約８０℃より高い、好ましくは約１２０℃より高い、より好ましくは約１８０℃より高い、さらに好ましくは約２１０℃より高い、および最も好ましくは約２３０℃より高い温度である時、プロセスは、圧力を加える１以上の工程を利用し得る。圧力を加える工程は、約０．０１ＭＰａより大きな、好ましくは約０．１ＭＰａより大きな、より好ましくは約０．５ＭＰａより大きな、さらにより好ましくは約１ＭＰａより大きな、および最も好ましくは約２ＭＰａより大きな最大圧力を利用し得る。圧力を加える工程の間の最大圧力は、約２００ＭＰａ未満、好ましくは約１００ＭＰａ未満、より好ましくは約４０ＭＰａ未満、および最も好ましくは約２５ＭＰａ未満であり得る。そのプロセスはまた、複合材料を冷却する工程を含み得る（例えば、Ｔ_ｍｉｎを下回る、好ましくは充填ポリマー材料のポリマーの溶解温度を下回る、より好ましくは約５０℃以下を下回る温度にまで）。

複合材料は、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１に記載されるように、ラミネートであり得るか、またはそれを含み得る。

ポリマー材料における水分量が低くなるか、ポリマー材料における充填剤が腐食しなくなるか、またはその両方となるように、水（液体、ガス、または固体）がポリマー材料と接触するのを防ぐことが望ましい。そのため、複合材料を調製するプロセスは、液体またはガスとの接触から複合材料のエッジを実質的に保護する１以上の工程を含み得る。例えば、コーティング層または保護層は、１以上（または好ましくはすべて）のポリマー層（コア層）のエッジ上に置かれ得るか、１以上（または好ましくはすべて）の複合材料のエッジは、密閉され得るか、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。もし利用されると、ポリマー層のエッジ上に置かれたコーティング層または保護層は、好ましくは、充填ポリマー材料のポリマーと比較して、湿気に対して比較的低い透過性を有する１以上の材料を含む。湿気に対して比較的低い透過性を有する任意の材料が使用され得る。限定されることなく、低透過性材料は、ポリエチレンビニルアルコールまたはそのコポリマーの層、ポリオレフィンホモポリマーの層、または１以上のオレフィンを実質的に含むコポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。コーティング層または保護層は、ポリマー層、金属層、またはその両方に永続的に付着され得る。あるいは、コーティング層または保護層は、一時的に使用され得る。例えば、コーティング層または保護層は、１以上の成形工程前、１以上の溶接工程前、１以上のエレクトロコーティング工程前、または１以上の塗装工程前に取り除かれ得る。複合材料の任意のエッジは、金属層の間に１以上の密閉された空間を成形する任意の当該技術分野に既知の手段を使用して密閉され得る。一例として、金属層は、エッジの近くで一緒に溶接され得る。金属層は、複合材料の全周囲に沿って一緒に溶接され得る。

部品の質をモニタリングする１以上の工程は、ポリマー層または複合材料の構成要素のアセンブリの間または後に利用され得る。モニタリングは、２つ以上の層の間の結合の完全性を保証する、繊維の適切な分散を保証する、（割れ、傷、折り目、粗さなどのような）表面の異常を検出する、空洞を検出する、複合材の層の１つまたは任意の組み合わせの厚み分布（例えば、平均厚さ、厚さの変化、最小厚さ、最大厚さ、またはそれらの任意の組み合わせ）を測定する、またはそれらの任意の組み合わせを行う目的のためであり得る。

１つの手法は、１以上のプローブを有する部分（例えば、ポリマー材料または複合材料）をモニタリングする工程を含み得る。モニタリングは、光学的に行われ得る（表面欠陥を検出する、厚さまたは厚み分布、赤外線計測によって温度を測定する、またはそれらの任意の組み合わせなど）。それは、１以上の外部の刺激に対する、部分の反応を測定することによって行われ得る。例えば、導電率、電気抵抗率、インピーダンス、またはいくつかの他の電気的特性は、電気的刺激またはさらに加えられた電気的刺激に反応して測定され得る。例えば、プローブは、（電気的刺激に連続的におよび／または本質的に同時に反応して）部分上の１以上の位置で電気的特性を測定するために使用され得る。磁気特性は、同様の方法でモニタリングされ得る。刺激は磁場であり得、反応は、機械的な反応、電気的な反応、磁気的な反応、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。モニタリングは、（例えば、プローブまたは超音波などの音波の他のソースを使用して）音響的に行われ得る。音響測定は、空洞、割れ、成分分布などを検出するために利用され得る。

モニタリングのための好ましいアセンブリは、電気のソース、１以上のプローブ（例えば、質を評価するために本質的に部分に広がるか、または測定を得るために部分上に翻訳される、コモンキャリヤーの複数のプローブ（プローブのアレイでも可能））、およびプローブから信号を受け取るための少なくとも１つのプロセッサーを含み得る。プロセッサーは、信号を、測定された部分に関する予測値範囲と比較し、測定値が予想された範囲の外側にあるか、さもなければ特定の所定範囲内にあるときに、シグナル伝達を行うなどの操作を行い得る。図２は、このようなシステムの例を示す。

本発明の技術の階層状のワークピース（１２）（例えば金属繊維を包含するポリマー層（１６）をはさむ、金属層（１４）、（１４’）のラミネート）は組み立てられる。
層が連結された後、刺激は、１以上の金属層（１４）、（１４’）、ポリマー層（１６）、またはそれらの任意の組み合わせに加えられる（例えば、電気的ソース（１０２）によって加えられた電気的刺激）。電気的刺激は、１以上のワイヤー（１１０）または電気通信の他の手段を使用して、１以上の金属層に伝達され得る。

１以上のプローブ（１０４）は、キャリアー（１０６）によって運ばれ得、刺激に対するワークピースの反応を測定する。プローブは、ワークピースの１側面または両方の側面上にあり得る。測定された反応は、プロセッサー（１０８）に信号で伝達され得、これはまた、刺激ソース（例えば電気的ソース（１０２））と制御または他のシグナル伝達の通信を行い得る。

ポリマー材料（例えば、ペレット、シート、またはポリマー材料の他のサンプル）のモニタリングのために、本明細書に記載のモニタリング工程も使用され得ることが認識される。

（成形プロセス）
本発明の複合材料は、材料を塑性的に変形させるプロセスなどの、適切な成形プロセスを受け得る、およびスタンピング、ロール成形、湾曲、鍛造、パンチング、伸張、コイリング、幾つかの他の金属加工、またはそれらの任意の組み合わせの工程を含み得る。好ましい成形プロセスは、複合材料をスタンピングする工程を含むプロセスである。スタンピングプロセスは、周囲温度でまたはそれに近い周囲温度で起こり得る。例えば、スタンピング中の複合材料の温度は、約６５℃未満、好ましくは約４５℃未満、およびより好ましくは約３８℃未満であり得る。成形プロセスは、複合材料の領域を様々な絞り比（ｄｒａｗ ｒａｔｉｏｓ）に絞り加工することを含み得る。本発明の１つの態様において、複合材料は、割れ、皺、またはねじれのない、比較的高い絞り比に絞り加工する工程を受ける。例えば、少なくとも一部の複合材が、１．２より高い絞り比にまで絞り加工するように、複合材料が絞り加工する工程を受ける。望ましくは、複合材料は、絞り加工することができ、約１．５より高い、好ましくは約１．７より高い、より好ましくは約２．１より高い、および最も好ましくは約２．５より高い最大絞り比に絞り加工される。絞り比のクラッキングの限界点は、引用によって本明細書に組み込まれる、Ｗｅｉｓｓ ｅｔ ａｌ． （Ｍ． Ｗｅｉｓｓ， Ｍ． Ｅ． Ｄｉｎｇｌｅ， Ｂ． Ｆ． Ｒｏｌｆｅ， ａｎｄ Ｐ． Ｄ． Ｈｏｄｇｓｏｎ， “Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｍｅｔａｌ／Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｍｉｎａｔｅｓ ｉｎ Ｓｈｅｅｔ Ｍｅｔａｌ Ｆｏｒｍｉｎｇ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００７， Ｖｏｌｕｍｅ １２９， Ｉｓｓｕｅ ４， ｐｐ． ５３４−５３５）に記載されるように、環状のカップ図面試験（ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｃｕｐ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｅｓｔ）を用いて測定され得る。成形プロセスは、複合材料に接触して、ダイス型（例えば、金属繊維の硬度より大きな、モールの硬度計によって測定されるような、硬度を有するダイス型）に圧力を加える工程を含み得る。

利用され得る適切な成形プロセスは、引用によって本明細書に組み込まれる、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１（例えば１０５〜１０７段落を参照）に記載されるプロセスを含む。

複合材料を成形した後に、プロセスは、充填ポリマー材料への湿気の浸透を減少させるために、複合材料のエッジを保護する１以上の工程を含み得る。複合材料のエッジを保護するための前述の工程のいずれかが使用され得る。

（複合材の特徴）
ポリマー層、複合材料、またはその両方は、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１に記載されるように、低いスプリングバック角度、比較的低い電気抵抗率、よい溶接性（例えば、抵抗溶接を使用して）、比較的低い熱伝導度、比較的低い音響伝送、またはそれらの任意の組み合わせを有し得る。

好ましくは、充填熱可塑性材料、複合材料、またはその両方は、溶接可能であり（例えば、スポット溶接、シーム溶接、フラッシュ溶接、プロジェクション溶接、またはアプセット溶接などの、抵抗溶接技術を使用して溶接可能）、比較的低い電気抵抗を有する。したがって、本明細書の技術はまた、本明細書に教示される複合材料を溶接する１以上の工程を熟慮する。導通方向における複合材料の電気抵抗は、金属層およびコア層の電気抵抗の合計によって記述され得る。典型的に、金属層の電気抵抗は、コア層の電気抵抗よりはるかに少なく、その結果、複合材料の電気抵抗がコア層の電気抵抗によって評価され得る。抵抗率（例えば、シートの平面に垂直な、導通の厚さ方向において測定された抵抗率）は、ＡＣ変調を使用して測定され得、電圧降下、Ｖ、および電流、Ｉから測定される：
抵抗率＝（Ｖ／Ｉ）（Ａ／ｔ）
ここで、Ａはシートの領域であり、ｔはシートの厚さである。複合材料、コア層、またはその両方の（導通の厚さ方向における）抵抗率は、比較的低くなり得る（例えば、複合材料、コア層（熱可塑性材料）、またはその両方は、約１００，０００Ω・ｃｍ未満、好ましくは約１０，０００Ω・ｃｍ未満、より好ましくは約３，０００Ω・ｃｍ未満、および最も好ましくは約１，０００Ω・ｃｍ未満の抵抗率によって特徴付けられ得る）。

複合材料は、溶接金属の当業者に既知の任意の溶接プロセスを使用して溶接され得る。溶接プロセスは、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２００９年１２月２８日に出願された）米国特許出願第６１／２９０，３８４号、および（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年１２月２７日に出願された）米国特許出願第１２／９７８，９７４号の２２〜１２２段落（引用によってすべてが本明細書に組み込まれる）に記載される１以上の工程、デバイス、またはプロセスを含み得る。

好ましい複合材料は、比較的よい耐食性を有する。複合材料は、好ましくは、ポリマーおよび金属充填剤を含むコア層に面する金属層の表面の腐食の速度によって特徴付けられ、それはすなわち、コア層における金属充填剤がコア層のポリマーと置換されること以外に、同一の複合材料のコア層に面する金属層の表面の腐食の速度より低い（より好ましくは、少なくとも５０％より低い）。例えば、複合材料は、好ましくは、犠牲充填剤を含むコア層に面する金属層の表面の腐食の速度によって特徴付けられ、それはすなわち、同一の複合材料のコア層に面する金属層の表面の腐食の速度より低く、それはコア層における犠牲充填剤がコア層のポリマーと置換されることを除く。水中での腐食の速度は、所定寸法を有する複合材料のサンプルを、所定の腐食試験時間、所定の腐食試験温度で水浴中に置くことによって、および表面上の腐食の量を測定することによって決定され得る。塩水中での腐食の速度は、所定寸法を有する複合材料のサンプルを、所定の腐食試験時間、所定の腐食試験温度で、所定の塩濃度を有する塩水浴中に置くことによって、および表面上の腐食の量を測定することによって決定され得る。限定されることなく、腐食試験温度は約４０℃であり得、腐食試験時間は約１６８時間であり得る。

（溶接の微細構造）
引用によって本明細書に組み込まれた、（Ｍｉｚｒａｈｉによって２０１０年２月２５日に公開された）特許文献１（１１２〜１１７段落を参照）に記載されるように、本明細書に教示される様々な複合材を使用して作られた溶接継手が、複合材にわたって微細構造の変形を示し得ることが可能である。

本発明の複合材料は、限定されないが、比較的低い密度、比較的低い熱伝導度、密度比率に対する比較的高い剛性、または比較的低い音響伝達を含む、本明細書に記載される特性の１つまたは任意の組み合わせを必要とする、任意の数の用途に使用され得る。本発明の複合材料を利用し得る典型的な用途は、自動車および他の輸送機関に関連する用途、建築構造に関連する用途、および器具に関連する用途を含み得る。複合材料は、自動車パネル、トラックパネル、バスパネル、コンテナ（例えば、出荷に使用されるコンテナ）、列車上のパネル、ジェット機上のパネル、チューブ（例えば、自転車チューブ）、オートバイパネル（例えば、カウリングまたはフェアリング）、トレーラーパネル、ドアインナー（例えば、車両のドアインナー）、ルーフパネル、車両のフードインナー、車両のフロアパン、車両のリアシェルフパネル、車両のリアコンポーネントパネル、車両の背面シートパン（ｂａｃｋ ｓｅａｔ ｐａｎｅ）、車両のデッキリッドインナー、レクリエーショナル車両上のパネル、スノーモービル上のパネル、自動車のバンパーフェイシア、スポイラー、脚室ライナー、空気力学的大地効果部、エアダム、コンテナ、ベッドライナー、隔壁、電気製品筐体（ａｐｐｌｉａｎｃｅ ｈｏｕｓｉｎｇ）、車両の給油ドア、車両バンパー、デコラティブインサート、ダクト、掴み棒、貯蔵庫の扉、（携帯電話、コンピューター、カメラ、タブレットコンピューター、音楽または、ビデオの記憶デバイス、またはミュージクプレーヤーまたはビデオプレーヤーなどの）電子デバイスのためのハウジング、コンソール、空気入口部、バッテリーハウジング、グリル、脚室、またはシートパン（ｓｅａｔ ｐａｎ）などの用途に使用され得る。複合材料は、エクステリアトリムの要素（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｔｒｉｍ ｅｌｅｍｅｎｔ）、フラッシング、ガター、こけら板、壁、フローリング、カウンタートップ、キャビネット面材、窓枠、ドア枠、パネル、ベント、ダクト、敷板、フレーミング研究（ｆｒａｍｉｎｇ ｓｔｕｄｉｅｓ）、棚材料、衛生器具、シンク、シャワーパン、タブ、およびエンクロージャなどの、建築構造材料として使用され得る。典型的な用途は、車体パネル（例えば、自動車などの車両のボディ外板）である。本明細書に記載される複合材料を使用し得る自動車パネルは、前四分体パネル、後四分体パネル、ドアパネル、フードパネル、ルーフパネル、またはそれら以外のものを含む。自動車パネルは、クラスＡ、クラスＢ、またはクラスＣの表面、好ましくはクラスＡまたはクラスＢの表面、およびより好ましくはクラスＡの表面を有し得る。本明細書の複合材料はまた、１以上のデコラティブな外側表面または金属ベニヤ、木製ベニヤ、ポリマーのベニヤ、またはそれ以外のものなどの、ベニヤを含み得る。外側表面は、対向する層として、異なるテクスチャー、色または他の外観を有し得る。例えば、鉄の外側層は、銅色、ブロンズ色、黄銅色、金色、またはいくつかの他の色をシミュレートするように、色がつけられ得る。

本発明の複合材料は、エレクトロコーティングプロセス、塗装プロセス、粉末コーティングプロセス、それらの任意の組み合わせなどの、複合材料をコーティングする工程を含むプロセスにおいて使用され得る。利用されると、コーティングプロセスは、表面を掃除するまたはそうでなければ調製する１以上の工程、コーティングを加熱または焼き付ける１以上の工程（例えば、約１００℃より高い、好ましくは約１２０℃より高い温度で）、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。コーティングは、例えば、浸漬法、散布法によって、またはローラーまたはブラシのような塗布用具を利用するプロセスとともに、任意の従来の手段によって施され得る。そのため、複合材料は、好ましくは、外に浸出し、エレクトロコーティングプロセスの浴などの、コーティング工程の浴に混入する成分（例えば、低分子量成分）がない。同様に、本明細書の方法は、複合材の成分により、浴への混入がない１以上のコーティング工程を含む。

複合材料（例えば、複合材料から形性されたスタンピングされた部分）は、１以上の他の材料または部分に、複合材料を接合することを必要とするアセンブリにおいて使用され得る。例えば、複合材料は、固定具を使用して別の部分に機械的に接合され得るか、または接着剤、接着促進剤（例えば、プライマー）、またはその両方を使用して化学的に別の部分に接合され得る。接合の他の手段は、溶接、ろう付け、はんだ付けを含む。これらの接合方法の１つまたは任意の組み合わせが利用され得る。

好ましくは、複合材料は、部品またはアセンブリを成形するための複合材料の加工中に、または部品の使用の間に、薄層に分かれない（例えば、金属層はコア層から薄層に分かれない）。そのため、複合材料は、好ましくは、スタンピング操作中に、接合操作中に（例えば、溶接作業中に）、またはその両方の間に、薄層に分かれない。

本発明の別の態様は、使用済みの再利用、再循環、または本発明を使用して作られた部品の両方のための方法を熟慮する。１つの手法は、本明細書で教示される合成構造を有する部品を提供し、それを金属材料から（例えば、高温加熱工程によって）炭化水素複合材を分離する工程にさらすことを予見する。炭化水素複合材または金属材料のどちらかまたは両方は、回復され得、再使用され得る。別の手法は、複合材料を粉砕するかまたはさもなければ複合材料から粒子を成形することによって再利用し、複合材（本明細書に記載される複合材料などの）のコア材料のために成分として粒子を随意に提供することを予見する。

以下の実施例の組成物は、約±２０％で変更され得、同様の結果（例えば、約±２０％内で）を与えることが認識されるべきである。さらに、本明細書に教示される他の材料は、これらの記載されるものと置換され得、同様の結果が熟慮される。

実施例
＜実施例１＞
充填熱可塑性材料を、約４から約４０μｍまでの直径、および約１から約１０ｍｍの長さを有する、約１５体積％の低炭素鋼繊維と、約５０ｗｔ．％のナイロン６および約５０ｗｔ．％のナイロン６，９のコポリアミドの約８５体積％を混合することによって調製する（ＩＳＯ ５２７−２によって測定される約３００ＭＰａの弾性率、ＩＳＯ １１３５７によって測定されるような約１３０℃の融点、およびＩＳＯ ５２７−３によって測定される約９００％の破断時の伸張度によって特徴付けられるコポリマー）。充填熱可塑性材料を、約１９０℃から約２５０℃の温度で混合する。その後、充填熱可塑性材料を、低炭素鋼の間に置き、各々は、約０．２ｍｍの厚さを有する。その後、材料を、約１から約２２ＭＰａの圧力で、約２００℃から約２３０℃の温度でプレスする。複合材料は、約０．４ｍｍの充填熱可塑性材料のコア厚さを有する。複合材料を、約３より大きな絞り比で高速スタンピング操作においてスタンピングし、割れまたは他の表面欠陥は観察されない。スタンピング後、複合材料の表面は、同じ総厚さを有し、同じ条件下でスタンピングされた一体構造の低炭素鋼サンプルの表面と比較して、比較的滑らかである。その後、複合材料を、典型的なｅ−コーティングプロセスにさらし、下塗塗料および黒化塗料で塗装する。塗面は、ピッティング、レンジピーリング、および他の可視表面欠陥のない滑らかな仕上がりを有する。塗面は、クラスＡの仕上がりとして特徴付けられる。塗装された複合材料の表面は、約０．８ｍｍの厚さを有する低炭素鋼の同様に処理された一体構造のサンプルの表面より滑らかである。

＜実施例２＞
繊維を、繊維の長さに交わる方向に一般に長方形の断面を有する低炭素繊維と置換することを除いて、複合材料を、実施例１と同じ材料、組成物、および方法を使用して調製する。繊維は、約２．３ｍｍの平均長を有する。繊維の平均断面積は、約０．００４５ｍｍ^２である。繊維の幅対厚さの比は、約２対８である。複合材料の厚みは、約０．８ｍｍである。複合材料を、約０．８ｍｍの厚さを有する冷間圧延鋼のサンプルによって積み重ねる。その積み重ねを、約１３ｍｍの直径を有する１対の溶接チップ間の点溶接機に置く。約２．２ｋＮｔの力を、溶接チップに加える。導通の厚さ方向における複合材料の抵抗率を、２．２ｋＮｔの力の下で測定する。このように測定された、実施例２複合材料の電気抵抗率は、約０．１Ωｃｍ以下である。約０．８ｍｍの厚さを有する２枚のシートの冷間圧延鋼に典型的な溶接スケジュールを使用して溶接される時、複合材料は、冷間圧延鋼に溶接し、溶接チップの直径より大きな直径を有している溶接ナゲットを生成する。実施例２による好適な溶接を生み出すのに、余分な加熱、余分な溶接サイクル、および余分な電流は必要とされない。

＜実施例３＞
金属シートを、約３５０ＭＰａの耐力強度、約４６０ＭＰａの引張強さ、および約２２％の伸張度を有する、高張力鋼の０．２ｍｍの厚さのシートと置換することを除いて、複合材料を、実施例１と同じ材料、組成物、および方法を使用して調製する。複合材料は、約１９３ＭＰａの耐力強度、約２５３ＭＰａの引張強さ、および約２２％の伸張度を有することが期待される。複合材料の密度を、同じ厚さ（約０．８ｍｍ）を有する低炭素鋼の一体構造のシートより約３４％低いと計算する。複合材料を、約５０ＭＰａであるか、または同じ厚さを有する低炭素鋼の一体構造のシートの耐力強度より高い耐力強度を有すると計算する。複合材料を、同じ厚さを有する低炭素鋼の一体構造のシートの引張強さの少なくとも約９０％である引張強さを有すると計算する。複合材料を、同じ厚さを有する低炭素鋼の一体構造のシートの曲弾性率の少なくとも約８５％である曲弾性率を有すると計算する。

教示の範囲内の他の例は、特許文献１の１２６〜１３３段落および１３８〜１５４段落、および表１−４（実施例１〜４、８〜２６、２８〜３１、および３３〜３４）、および（２０１０年１２月２７日に出願された）米国特許出願第１２／９７８，９７４号の１１４〜１１７段落、および１１９〜１２７段落および１２９段落（実施例１〜４、６〜１０、および１１Ａ）および図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ、２Ｉ、２Ｊ、３、４、５、６、７、８、９Ａ、および９Ｂにおいて実証され、その両方は、引用によって本明細書に組み込まれる。

本明細書に使用されるように、他に別段の明記がない限り、属（リスト）の任意のメンバーが属から除外され、および／またはＭａｒｋｕｓｈグループの任意のメンバーがグループから除外されることを教示は予見する。

他に別段の明記がない限り、任意のより低い値と任意のより高い値との間に少なくとも２単位の分離があれば、本明細書に列挙される任意の数値は、１単位ずつの下限値から上限値までの値をすべて含む。例として、例えば、温度、圧力、時間などのプロセス変数の構成要素、特性、または値の量が、例えば、１〜９０、好ましくは２０〜８０、より好ましくは３０〜７０までであると明記されると、（例えば、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの）中間領域の値が、本明細書の教示内にあることが意図される。同様に、個々の中間値も本明細書の教示内にある。１未満である値については、１単位は、必要に応じて０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であると考えられる。これらは、具体的に意図されるものの例にすぎず、列挙される最低値と最高値の間の数値のすべての可能な組み合わせは、同様の方法で本出願に明確に明記されると考えられる。見られるように、「重量部（ｐａｒｔｓ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ）」として本明細書に表現される量の教示もまた、重量百分率に関して表現される同じ範囲を熟考する。したがって、「結果として生じるポリマーの混紡組成の「ｘ」重量部」に関する範囲の、本発明の詳細な説明（Ｄｅｔａｉｌｅｄ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）における表現もまた、結果として生じるポリマーの混紡組成の重量百分率における「ｘ」の同じ列挙された量の範囲の教示を熟慮する。

他に別段の明記がない限り、全ての範囲は、終了点および終了点間のすべての数の両方を含む。範囲に関係する「約（ａｂｏｕｔ）」または「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」の使用は、範囲の両端に当てはまる。したがって、「約２０〜３０」は、少なくとも特定された終了点を含む、「約２０〜約３０」を包含するように意図される。

特許出願および公開を含む、すべての記事および引用文の開示は、すべての目的のための引用によって組み込まれる。組み合わせを記載するための用語「〜から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｉｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、要素、成分、確認される要素、成分、構成要素または工程、および組み合わせの基礎的で新しい特徴に実質的に影響しないこのような他の要素、成分、構成要素または工程を含むものとする。本明細書の要素、成分、構成要素または工程の組み合わせを記載するための用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の使用もまた、要素、成分、構成要素または工程から本質的になる、またはさらにそれらからなる実施形態を熟慮する。

複数の要素、成分、構成要素または工程は、単一の統合された要素、成分、構成要素または工程によって提供され得る。あるいは、単一の統合された素子、成分、構成要素または工程は、個別の複数の要素、成分、構成要素または工程に分けられ得る。要素、成分、構成要素または工程を記載する「ａ」または「ｏｎｅ」の開示は、さらなる要素、成分、構成要素または工程を排除するようには意図されない。特定の群（Ｇｒｏｕｐ）に属する要素または金属に対する本明細書のすべての引用は、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，１９８９によって出版され、版権を取られたＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｔａｂｌｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓを指す。群または複数の群への任意の引用は、群に番号を付けるためのＩＵＰＡＣシステムを使用するこのＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｔａｂｌｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓにおいて反映されるような，群または複数の群に対するものとする。

本明細書に使用されるように、用語「ポリマー」および「重合」は総称であり、それぞれ、「ホモ−」および「コポリマー」および「ホモ−」および「共重合」のより具体的な場合のいずれかまたは両方を含み得る。

上記の記載が例示的であり、且つ限定的でないように意図されることが理解される。提供される例に加えて多くの用途と同様に多くの実施形態も、上の記載を読むことで、当業者に明白となるだろう。したがって、本発明の範囲は、上の記載に関して決定されるべきでないが、その代わり、このような請求項が与えられる同等物の十分な範囲とともに、添付された請求項に関して決定されたべきである。特許出願および公開を含む、すべての記事および引用文の開示は、すべての目的のための引用によって組み込まれる。本明細書に開示される主題の任意の態様の以下の特許請求における省略は、このような主題を否定するものではなく、発明者がこのような主題を開示された発明にかかる主題の一部であると考えなかったと見なすべきでもない。

Claims (16)

1. 物品であって、該物品は、
   第２の成分に付けられた第１の成分を含み、該第１の成分は複合材料から形成され、該第２の成分が鋼を含み、
   前記複合材料は、
   第１の金属の層、
   第２の金属の層、
   前記第１の金属の層と前記第２の金属の層の間に配置された充填ポリマー材料を含むコア層、及び
   前記充填ポリマー材料内に分配された一群の金属繊維、
   を含み、
   前記充填ポリマー材料はポリマーを含み、
   前記金属繊維はリボン状の繊維を含み、
   前記金属繊維に対するポリマーの体積比は２．２：１より大きく、
   前記ポリマーは、ポリオレフィン、アセタール共重合体、ポリアミド、ポリアミド共重合体、熱可塑性ポリウレタン樹脂、熱可塑性ポリエーテル・エステル共重合体、アイオノマー（ｉｏｎｏｍｅｒ）、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ポリスチレン、少なくとも６０重量％のα−オレフィンおよび少なくとも１つの追加のモノマーを含む共重合体、これらのポリマーのうちのいずれかを含む共重合体、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるポリマーを含む
   ことを特徴とする物品。
2. 前記第１の金属の層は０．１０ｍｍから１．５ｍｍまでの厚さを持ち、
   前記複合材料は厚さと体積を持ち、
   前記第２の金属の層は０．１０ｍｍから１．５ｍｍまでの厚さを持ち、
   前記コア層の体積は、前記複合材料の全容積の３０体積％から９２体積％であり、
   前記第１及び第２の金属の層の総厚さは、前記複合材料の厚さの５％から７０％まであり、
   ポリマーの少なくとも７０重量％は加熱可塑性物であり、
   前記充填ポリマー材料の全容積に基づいて、６５体積％以上の濃度のポリマーが存在する請求項１に記載の物品。
3. 前記第１の金属の層は鋼を含み、前記第２の金属の層は鋼を含み、金属繊維は鋼の繊維を含む請求項１又は２に記載の物品。
4. 少なくとも７０重量％のポリマーは熱可塑性であり、少なくとも６０％のエチレンを有するポリエチレン共重合体を含み、
   前記充填ポリマー材料の全容積に基づいて、６５体積％以上の濃度のポリマーが存在し、
   前記金属繊維は、一本の金属繊維と交わる方向に長方形断面を持つリボン状の繊維を含み、
   前記金属繊維は、１ｍｍから５５ｍｍの重量平均長さを持ち、
   前記充填ポリマー材料中の金属繊維の濃度は充填ポリマー材料の容積に基づいて、３乃至２５体積％であり、
   前記ポリマーと金属繊維の全体積は、充填ポリマー材料の容積に基づいて少なくとも９０体積％であり、
   前記充填ポリマー材料中の細孔および空隙の濃度は、充填ポリマー材料の容積に基づいて、０〜１０体積％であり、
   前記金属繊維は一群の金属繊維として存在し、該一群の金属繊維は充填ポリマー材料の厚さに及び、２つの金属の層を電気的に接続し、
   前記複合材料の厚さは０．３ｍｍ以上であり、
   前記充填ポリマー材料は複合材料の全容積の４０％以上である請求項１乃至３のいずれかに記載の物品。
5. 前記複合材料の少なくとも一部が１．２を超える延伸倍率を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の物品。
6. 前記複合材料は前記第２の成分の鋼に溶接される請求項１乃至４のいずれかに記載の物品。
7. 前記第１の金属シートは０．１０ｍｍから１．５ｍｍまでの厚さを持つ第１の鋼板であり、
   前記第２の金属のシートは、０．１０ｍｍから１．５ｍｍまで厚さを持つ第２の鋼板であり、
   前記コア層は充填ポリマー材料から成る押出物であり、
   前記複合材料は、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板の間にはさまれた前記コア層を含むサンドイッチ構造を持っており、
   前記コア層の体積は、前記複合材料の容積の３０体積％から９２体積％であり、
   前記第１及び第２の鋼板の総厚さは、前記複合材料の厚さの５％乃至７０％であり、
   前記ポリマーの少なくとも７０重量％は加熱可塑性であり、
   前記充填ポリマー材料の全容積に基づいて、７５体積％以上の濃度でポリマーが存在し、
   押し出し設備を使用して前記ポリマーを処理することができるように、前記ポリマーは充分に高いメルトインデックスを有し、
   前記金属繊維は、０．８〜５ｍｍ未満の重量平均長さを持っており、かつ直線でない金属繊維を含み、
   前記充填ポリマー材料中の金属繊維の濃度は、充填ポリマー材料の全容積に基づいて３体積％より高く２５体積％未満であり、
   前記金属繊維は、８乃至１００の平均幅に対する平均長さの比率を持っており、
   前記押出物の充填ポリマー材料中の細孔および空隙の濃度は、前記押出物の充填ポリマー材料の全容積に基づいて、０乃至１０体積％である、請求項１乃至３のいずれかに記載の物品。
8. ２つの金属層を電気的に接続するようにポリマー材料の厚みを有して広がる金属繊維の全金属繊維の比率は０．１０未満である請求項１乃至７のいずれかに記載の物品。
9. 前記物品は自動車、ラックのパネル、バスのパネル、コンテナ、船積に使用されるコンテナ、列車上のパネル、ジェット機のパネル、自転車チューブ、オートバイのパネル、トレーラーのパネル、車両ドア内部、屋根パネル、車両フード内部、車両フロアパン、車両後部棚パネル、車両後部コンパートメント・パネル、車両後部座席窓ガラス、車両ラゲージ・ドア内部、娯楽車両上のパネル、スノーモービル上のパネル、自動車バンパーパネル、スポイラー、車輪収納部ライナー、空気力学的大地効果部、エアダム、ベッドライナー、ディバイダー壁、器具筐体、車両燃料充填ドア、車両バンパー、装飾挿入物、ダクト、手摺り、貯蔵庫の扉、電子機器のハウジング、コンソール、エアーインレット部分、電池ケース部、鉄格子、車輪収納部あるいは座席底面である請求項１乃至８のいずれかに記載の物品。
10. 請求項１乃至９のいずれに記載の物品を形成する方法であって、当該方法は、
    ｉ）前記複合材料を可塑性変形する工程、及び
    ｉｉ）前記第２の成分に前記複合材料を取り付ける工程を含む
    ことを特徴とする方法。
11. 前記複合材料を可塑性変形する工程が、絞り加工すること、ロール成形すること、曲げ加工すること、鍛造加工すること、パンチング加工すること、延伸加工すること、コイリングすること、他の金属加工あるいはそれらの組み合わせをすることである請求項１０に記載の方法。
12. 前記複合材料を可塑性変形する工程が、１．２を超える延伸倍率まで複合材料の少なくとも一部を絞る工程を含む請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記取り付ける工程は前記第２の成分に第１の複合材料を直接抵抗溶接することを含む請求項１０乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. 複合材料であって、
    第１の金属層、
    第２の金属層、
    前記第１の金属層と前記第２の金属層の間に配置された充填ポリマー材料を含むコア層；
    を含み、
    前記充填ポリマー材料が、ポリマー、一群の金属繊維および一群の金属粒子を含み、
    前記金属繊維および前記金属粒子はポリマー中で分散し、
    前記ポリマーはポリオレフィンを含み、
    前記金属繊維に対するポリマーの体積比が２．２：１より大きく、前記複合材料は０．７ｍｍより大きい厚さを有し、前記複合材料の厚さに対する前記コア層の厚さの比は４０％より大きく、前記金属繊維の断面積は１０^−６ｍｍ^２乃至２．５ｘ１０^−２ｍｍ^２である
    ことを特徴とする複合材料。
15. 請求項１４に記載の物品が軽量複合体であって、前記充填ポリマー材料中の金属粒子に対する金属繊維の体積比率が１：３０を超える、軽量複合体。
16. 前記金属繊維がリボン状の繊維である請求項１５に記載の物品が軽量複合体。