積層体
【課題】耐衝撃性、耐食性に優れ、塑性加工性も良好で、軽量な積層体を提供
【解決手段】ガラス繊維強化樹脂層１１とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層１２との積層単位を少なくとも１単位含み、且つ両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層１１ａ，１１ｂであることを特徴とする
【解決手段】ガラス繊維強化樹脂層１１とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層１２との積層単位を少なくとも１単位含み、且つ両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層１１ａ，１１ｂであることを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属層とガラス繊維強化樹脂層とを含む積層体で、特に、航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）として好適な積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空業界においては、常に機体の軽量化が求められており、近年では、アルミニウム合金等の金属より軽い複合材料を使用した機体が多く見られるようになっている。複合材料としては、カーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック等が知られている。
【０００３】
しかしながら、翼の前縁等の優れた耐衝撃性が求められる部位については、軽量なＣＦＲＰではなく、アルミニウム合金で製造されたものが多く使用されており、また、翼の前縁等の部位に対して、ＣＦＲＰより耐衝撃性の優れたＧＦＲＰや、金属と複合材料の積層体であるファイバーメタル（ＦＭＬ）を用いた例も知られているが、その軽量化の程度は、アルミニウム合金に対して２０％前後の軽量化に留まっている。
【０００４】
上記ＦＭＬは、例えば、引用文献１（特許第２６６０５６３号公報）に開示されている。引用文献１には、少くとも２枚のアルミニウム等の金属シートを含み、該金属シートの間に該金属シートに結合された合成層が設けられ、該合成層が50GPaより大きな弾性率を有するガラスフィラメントを含むラミネートにおいて、該ガラスフィラメントが少くとも80GPaの弾性率を有しかつ58〜69重量％のSiO2、18〜29重量％のAl2O3及び７〜19重量％のMgOから実質的に成ることを特徴とするラミネートが開示されている。金属シートは、スチール、アルミニウム合金、特にアルミニウム−銅合金、アルミニウム−亜鉛合金、チタン合金、及び銅が挙げられているが、このような材料では、優れた耐衝撃性を維持しながら、十分な軽量化を図ることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６６０５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在ＦＭＬに用いられている金属は、上記のようにアルミニウム合金やチタン合金等であり、より軽量なマグネシウムの合金は使用されていない。これは、マグネシウムの結晶構造が稠（ちょう）密六方晶（六方最密充填構造）であり、常温付近においてすべり系が限定されるため、他の金属に比較して塑性加工性が劣り、薄膜を得ることが難しく、また均一な品質を得ることも困難であったことから、ＦＭＬへのマグネシウム合金の使用が見られなかったと考えられる。さらに、マグネシウムの合金を用いたＦＭＬを製造したとしても、マグネシウム合金の耐衝撃性はアルミニウム合金より劣るため、ＦＭＬの軽量化を実現するのは容易ではないと考えられる。
【０００７】
本発明者は、優れた耐衝撃性を維持しながら、ＦＭＬの十分な軽量化を果たすために検討を重ねた結果本発明に到達した。
【０００８】
従って、本発明は、塑性加工性が良好で、耐衝撃性に優れる、軽量の積層体を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、塑性加工性が良好で、耐衝撃性、耐食性に優れる、軽量の積層体を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに、本発明は、航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）として好適で軽量な積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層との積層単位を少なくとも１単位含み、且つ両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層であることを特徴とする積層体；
により達成することができる。
【００１２】
上記本発明の積層体においては、以下の利点を有する。
【００１３】
マグネシウムにリチウムを添加することにより、マグネシウムの結晶構造とは異なり体心立方構造となり、多くのすべり系を有するため加工性が良好で、冷間での塑性加工が可能となっている。
【００１４】
また、従来、航空業界等で一般に用いられてきたアルミニウム合金（Ａｌ合金）に比べてマグネシウム−リチウム合金は比重が約半分であるため、軽量化が可能である。
【００１５】
さらに、比重が半分であるために、Ａｌ合金に比較して、同等の耐衝撃性であっても軽量化することができる。さらに、両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とすることにより金属層（Ｍｇ−Ｌｉ合金）の耐食性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の積層体の好適態様は以下の通りである。
【００１７】
（１）当該積層体の質量に対して金属層の割合が５０〜９０質量％である。従来の金属として用いられてきたＡｌ合金に比べて比重が約半分であるため、金属層の量を多くして耐衝撃性を維持しても、軽量化することができ、また積層体の耐衝撃性を向上させることができる。
【００１８】
（２）マグネシウム−リチウム合金が、リチウムを６．５〜１６質量％（さらに好ましくは１３．０〜１５．０質量％）、アルミニウムを０．３〜２．０質量％（さらに好ましくは０．５〜１．５質量％）を含有し、残部に主としてマグネシウムを含んでいる。軽量、かつ耐食性を向上させることができる。
【００１９】
（３）マグネシウム−リチウム合金が、鉄、銅、ニッケルを０．００５質量％以下で含んでいる。鉄、銅を０．００３質量％以下で、ニッケルを０．００１質量％以下で含んでいることがさらに好ましい。耐食性を向上させることができる。
【００２０】
（４）ガラス繊維強化樹脂層と金属層との積層単位が、ガラス繊維強化樹脂層と金属層とが接するように、２〜１０単位（更に好ましくは３〜８単位）積層されている。より優れた耐衝撃性を得ることができる。
【００２１】
（５）金属層の厚さが、０．１〜１．０ｍｍの範囲にある。軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００２２】
（６）ガラス繊維強化樹脂層の厚さが０．０５〜０．２０ｍｍの範囲にある。軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００２３】
（７）ガラス繊維強化樹脂層の樹脂がエポキシ樹脂である。優れた耐衝撃性が得られる。
【００２４】
（８）少なくとも２層のガラス繊維強化樹脂層が、ガラス繊維の配向方向が直角となるように積層されている。より優れた耐衝撃性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の積層体は、ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層とからなり、両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層であることを特徴とするものである。
【００２６】
金属層としてマグネシウム−リチウム合金からなる層を用いることにより冷間での塑性加工が可能となり、また、ガラス繊維強化樹脂層との積層構造とすることにより、優れた耐衝撃性を確保しながら、軽量化を可能にしている。さらに、両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とすることにより金属層（Ｍｇ−Ｌｉ合金）の耐食性も向上したものとなっている。
【００２７】
従って、本発明の積層体は塑性加工性が良好で、耐衝撃性、耐食性に優れる、軽量な積層体と言うことができる。このため、本発明の積層体は航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の積層体の基本構成を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、本発明の積層体の好適態様の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の積層体は、ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム（Ｍｇ−Ｌｉ）合金からなる金属層との積層単位を含み、且つ両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とした基本構造を有する。
【００３０】
金属層としてマグネシウム−リチウム合金からなる層を用いることにより加工性が良好で、冷間での塑性加工が可能となる。Ｌｉの添加により、Ｍｇの結晶構造とは異なり、体心立方構造となり、多くのすべり系を有するようになるためと考えられる。マグネシウム−リチウム合金は、従来の金属として用いられてきたＡｌ合金に比べて比重が約半分であるため、軽量化が可能であり、また、重量を維持したまま金属層を厚くすることができ、耐衝撃性等の剛性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、ガラス繊維強化樹脂層は、Ｍｇの欠点である不十分な耐食性をカーボン繊維強化樹脂のように助長することが無く、保護する働きがあり、また、両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とすることにより金属層（Ｍｇ−Ｌｉ合金）の耐食性を向上させることができる。従って、本発明の積層体は塑性加工性が良好で、耐衝撃性、耐食性に優れる、軽量な積層体と言うことができる。
【００３２】
本発明のマグネシウム−リチウム合金からなる金属層のマグネシウム−リチウム合金は、Ｌｉを６．５〜１６質量％（さらに好ましくは１３．０〜１５．５質量％）、Ａｌを０．３〜２．０質量％（さらに好ましくは０．６〜１．４質量％）を含んでいる。残部は主としてＭｇであるが、Ｍｇを８２〜９３．２質量％（さらに８６．４〜８７．１質量％）を含むことが好ましい。このような組成とすることにより軽量、かつ耐食性を向上させることができる。Ｌｉが１６質量％を超える場合は、得られる合金の耐食性、及び耐衝撃性が不十分となり、６．５質量％未満の場合、塑性加工性が不十分となる。また、Ａｌを上記範囲で含有することにより、得られる合金の引張強度、硬度等の機械強度を向上させることができる。アルミニウムが２．０質量％を越える場合は、冷間加工性が低下し、０．３質量％未満の場合、機械強度が不十分となる。
【００３３】
本発明のマグネシウム−リチウム合金は、カルシウム（Ｃａ）を０．１０〜０．５０質量％で含むことができる。一般に耐食性の向上に有利である。
【００３４】
本発明のマグネシウム−リチウム合金は、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ホウ素（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、希土類元素（原子番号５７〜７１の元素）を、本発明の耐衝撃性、耐食性、塑性加工性の悪影響を与えない範囲で含んでいても良い。たとえば、Ｚｎを含むことにより冷間加工性が向上する場合があり、Ｍｎを含むことにより更に耐食性が向上する場合があり、またＳｉを含むことにより合金溶湯の粘性が低下する傾向にある。さらに、Ｚｒを含むことにより強度の向上が期待され、Ｔｉを含むことにより高温での強度が向上する傾向にある。Ｙを含むことにより、高温での強度が上昇する。希土類元素は、冷間加工性が向上する。
【００３５】
これらの成分の含有量は、一般に１．００質量％以下である。
【００３６】
本発明のマグネシウム−リチウム合金は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）を０．００５質量％以下で含んでいることが好ましい。Ｆｅ、Ｃｕを０．００３質量％以下で、Ｎｉを０．００１質量％以下で含んでいることがさらに好ましい。このように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉの不純物を実質的に含まないようにすることにより、耐食性をさらに向上させることができる。
【００３７】
本発明のマグネシウム−リチウム合金の平均結晶粒径は５〜４０μｍ、特に５〜２０μｍが好ましい。これにより、優れた耐食性が得られる。平均結晶粒径の測定は、合金断面組織を光学顕微鏡で観察することにより得られた観察像を用いて線分法により行われる。
【００３８】
本発明のマグネシウム−リチウム合金の製造は、たとえば、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｌ等の成分を含む金属又は母合金を前記組成となるように配合した原料を用意し、次いで、原料を加熱溶解して原料溶融物を得、溶融物を鋳型に鋳込んで冷却固化することにより行うことができる。或いは、原料溶融物をストリップキャスティング法等の連続製造方法により冷却固化させることによっても得ることができる
【００３９】
本発明のマグネシウム−リチウム合金の金属層は、上記で得られた合金塊を、たとえば、冷間で圧延し、圧延加工した合金を焼きなましすることにより得られる。圧延加工は、一般に室温〜１５０℃で行われる。加工の圧下率は４０％以上が好ましく、更に４５％以上、特に９０％以上が好ましい。焼きなましは一般には、１７０〜２５０℃で行われる。圧延加工の前に、合金塊を２００〜３００℃で１〜２４時間熱処理することもできる。またこの熱処理された合金塊を加工の前に、さらに熱間圧延（一般に、２００〜４００℃）することもできる。
【００４０】
こうして得られる圧延材、即ち金属層の厚さは、０．１〜１．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。積層体としたときに、軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００４１】
本発明のガラス繊維強化樹脂層は、プラスチック等の樹脂を含浸されたガラス繊維からなる層である。
【００４２】
上記樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル、又はフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂；ポリアリーレート（PAR）、ポリスルホン（PSO）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリエーテルイミド（PEI）、又はポリフェニレンエーテル（PPE）（特にポリ−2,6ジメチルフェニレンエーテル）等の実質的に非晶質の熱可塑性材料；ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリアミド−4,6、ポリケトンスルフィド、ポリエーテルケトン、特にポリエーテル−エーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルケトン（PEK）、及びポリエーテルケトン−ケトン（PEKK）、又は液晶ポリマー（例えばビスフェノール、テレフタル酸、及びヒドロキシ安息香酸のモノマーから構成されるダルトコ社（Dartco）のXYDAR）等の、少なくとも130℃、特に170℃より高い温度、好ましくは270℃より高い温度の結晶融点Tmを有する半晶質又は準晶質熱可塑性合成材料を使用することができる。本発明では、熱硬化性樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。
【００４３】
本発明のガラス繊維強化樹脂層に使用されるガラス繊維は、長繊維のものであり、一般にアルカリ含有率１％以下のホウケイ酸ガラスから作製されるＥガラス［例、５４．２ＳｉＯ２・１４．６Ａｌ２Ｏ３・７．６Ｂ２Ｏ３・２１．５ＣａＯ（ｗｔ％）］の繊維、又は高強度、高弾性率の無アルカリアルミのケイ酸塩ガラスであるＳガラス［例、６５ＳｉＯ２・２５Ａｌ２Ｏ３・１０ＭｇＯ（ｗｔ％）］の繊維が使用される。さらに、Ｓガラスを高強度、高弾性率化した、ボロン含有率の少ないＳ２−ガラスの繊維も開発されている。本発明では、高い強度が得られることからＳガラス繊維、Ｓ２−ガラス繊維、特にＳ２−ガラス繊維の使用が好ましい。
【００４４】
長繊維ガラスは、たとえば、タンク窯で溶融したガラス融液を、ブッシングと呼ばれる無数の孔（ノズル）の開いた白金製の箔に流し込み、ノズルから繊維とし引き出すことにより製造される。ノズルから引き出された繊維は有機集束剤を付着させ数十〜数百本束ねてストランドとして巻き取られる。
【００４５】
ガラス繊維の直径は一般に５〜２５μｍ、特に８〜１２μｍが好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。また、面積あたりの質量は、５０〜３００ｇ／ｍ２、特に１００〜２００ｇ／ｍ２が好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。
【００４６】
本発明のガラス繊維強化樹脂層は、前述のようにプラスチック等の樹脂が含浸したガラス繊維からなる層であるが、ガラス繊維強化樹脂層に対して樹脂の含有量は、２０〜４０質量％、特に２５〜３０質量％が好ましく、一方、ガラス繊維強化樹脂層に対してガラス繊維の含有量は、６０〜８０質量％、特に７０〜７５質量％が好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。
【００４７】
また、ガラス繊維強化樹脂層の厚さは０．０５〜０．５０ｍｍ、特に０．１０〜０．２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００４８】
本発明のガラス繊維強化樹脂層は、たとえば、一定方向に並べられたガラス繊維に樹脂を含浸することにより得ることができるが、樹脂がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の場合は、含浸後、加熱硬化（たとえばエポキシ樹脂の場合の硬化温度は一般に８０〜２００℃）することにより得ることができる。
【００４９】
本発明のガラス繊維強化樹脂層（プラスチック等の樹脂を含浸されたガラス繊維からなる層）に好適な材料として、たとえばＦＭ（登録商標）９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ（ＦＭ９４−Ｓ２ Ｇｌａｓｓ ＵＤ Ｔａｐｅ）［サイテック・エンジニアード・マテアリアルズインダストリー（Ｃｙｔｅｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ‘ｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）社製］を挙げることができる。
【００５０】
本発明の積層体は、たとえば以下のように製造することができる。
【００５１】
可動の支持体上に、未硬化のガラス繊維強化樹脂層、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層のシート及び未硬化のガラス繊維強化樹脂層を積層する。そして、この３層積層体全体をフィルムで完全に包み、フィルムで包まれた内部を真空にすることにより、３層積層体を外部から加圧し、圧縮する。次いで、そのフィルムで包まれた３層積層体を可動の支持体と共に、オートクレーブに入れ、オートクレーブを閉じた後、オートクレーブ内を３〜１０ｋｇ／ｃｍ２の圧力及び１００〜１５０℃の温度の条件にする。この条件で６０〜１８０分間放置する。これにより３層が樹脂の硬化により接着一体化され、本発明の積層体を得ることができる。４層以上の積層体の作製も同様に行うことができる。
【００５２】
Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層のシートは、上記積層を行う前に、金属シートの表面にプラズマ酸化処理（特にＺｒ系プラズマ酸化処理）及び腐食を抑制するためにプライマーの塗布を行うことが好ましい。Ｚｒ系プラズマ酸化処理とは、Ｚｒ塩を含有した電解質を用いたプラズマ酸化処理を言う。
【００５３】
プライマーとしては、いわゆる防食プライマー又は接着プライマーが好ましい。
【００５４】
上記のようにして得られる３層積層体は、たとえば図１に示す概略斜視図で示された構造を有する。
【００５５】
ガラス繊維強化樹脂層１１ａの上にＭｇ−Ｌｉ合金の金属層１２が設けられ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層１２上にガラス繊維強化樹脂層１１ｂ設けられ、接着一体化されている。ガラス繊維強化樹脂層１１ａ及び１１ｂ中のガラス繊維１３は、共に長手方向Ａに配列している。一方のガラス繊維強化樹脂層のガラス繊維を、長手方向Ａに対して直角に配列しても良い。
【００５６】
同様にして得られる本発明の好適態様の１例である１１層積層体の概略斜視図を図２に示す。
【００５７】
ガラス繊維強化樹脂層２１ａの上にＭｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ａが設けられ、その上にガラス繊維強化樹脂層２１ｂ設けられ、さらに、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｂ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｃ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｃ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｄ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｄ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｅ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｅ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｆが順に積層され、接着一体化されている。ガラス繊維強化樹脂層２１ａ、２１ｃ、２１ｄ及び２１ｆ中のガラス繊維２３は、共に長手方向Ａに配列している。一方のガラス繊維強化樹脂層２１ｂ、及び２１ｅのガラス繊維２３は長手方向Ａに対して直角に配列している。このように長手方向Ａに対して直角に配列しているガラス繊維を有するガラス繊維強化樹脂層と、長手方向Ａに配列しているガラス繊維を有するガラス繊維強化樹脂層とを組み合わせることにより、優れた耐衝撃性を得ることができる。
【００５８】
図２には、１１層積層体を示したが、使用される用途に応じて（即ち、要求される性能に応じて）、適宜積層数を変更することができる。１１層積層体は、ガラス繊維強化樹脂層と金属層との積層単位が５単位であるが、この積層単位が、２〜１０単位、更に３〜８単位で設けられることが好ましい。これにより、航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）により好適となる。なおその際、ガラス繊維強化樹脂層と金属層とが接するように設けられる。
【実施例１】
【００５９】
本発明のガラス繊維強化樹脂層としてＦＭ（登録商標）９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ（ＦＭ９４−Ｓ２ Ｇｌａｓｓ ＵＤ Ｔａｐｅ）［サイテック・エンジニアード・マテアリアルズインダストリー（Ｃｙｔｅｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ’ｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）社製］を用意した。このＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープは、ガラスフィラメントはＳ２−ガラス（直径：９μｍ）であり、樹脂はエポキシ樹脂である。ＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープの硬化前の単位面積あたりの質量：２５６ｇ／ｍ２、ガラスフィラメントの単位面積あたりの質量：１８７ｇ／ｍ２、樹脂含有量：２７質量％である。また、硬化後のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ（ガラス繊維強化樹脂層）は、弾性率：約５０ＧＰａ、引張強度：約１．７ＧＰａ、密度１．８５ｇ／ｃｍ３、厚さ：０．１２５ｍｍを有するものであった。
【００６０】
本発明の金属層として、下記の組成を有するＭｇ−Ｌｉ合金からなる厚さ０．６ｍｍを有する金属シートを用意した。そして、金属シートの表面にＺｒ系プラズマ酸化処理を施し、更に腐蝕を抑制するためにプライマー（商品名：ＢＲ（登録商標）６７００−１[サイテック・エンジニアード・マテアリアルズインダストリー（Ｃｙｔｅｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ’ｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）社製]）を塗布、乾燥した（膜厚：５〜１０μｍ）。
【００６１】
【表１】
単位：質量％
【００６２】
可動の支持体上に、未硬化のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ及びＭｇ−Ｌｉ合金の金属シートを、それぞれ５層交互に積層し、最後に未硬化のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープを積層した。その際、第１、５、７及び１１層目のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープのガラス繊維が長手方向Ａを向き、第３及び９層目のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープのガラス繊維が長手方向Ａと直角方向を向くように積層した（図２、表２参照）。
【００６３】
この１１層積層体全体をフィルム（材料：ナイロン）で完全に包み、フィルムで包まれた内部を真空にすることにより１１層積層体を圧縮した。次いで、そのフィルムで包まれた１１層積層体を可動の支持体と共に、オートクレーブに入れ、オートクレーブを閉じた後、オートクレーブ内を６ｋｇ／ｃｍ２の圧力及び１２５±５℃の温度の条件にし、この条件で９０分間放置した。これにより１１層が樹脂の硬化により接着一体化し、本発明の積層体（全層厚：３．７５ｍｍ）を得た。
【００６４】
【表２】
【００６５】
実施例１で得られた積層体を用いて湾曲形状供試体を作製し、これに鳥を衝突させるＣＡＥ解析を実施し、上記積層体の厚さ、質量、変形量を求めると共に、上記積層体と同等の耐衝撃性を有するアルミニウム合金の厚さ、質量、変形量を求めた。その結果を表３に示す。
【００６６】
【表３】
＊： Ａｌ合金を１００とした場合の相対値
【００６７】
以上の結果から、実施例の積層体を用いることにより、Ａｌ合金に比較して、３６％程度の軽量化が可能であることが分かる。
【符号の説明】
【００６８】
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ ガラス繊維強化樹脂層
１２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層
１３、２３ ガラス繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属層とガラス繊維強化樹脂層とを含む積層体で、特に、航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）として好適な積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空業界においては、常に機体の軽量化が求められており、近年では、アルミニウム合金等の金属より軽い複合材料を使用した機体が多く見られるようになっている。複合材料としては、カーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック等が知られている。
【０００３】
しかしながら、翼の前縁等の優れた耐衝撃性が求められる部位については、軽量なＣＦＲＰではなく、アルミニウム合金で製造されたものが多く使用されており、また、翼の前縁等の部位に対して、ＣＦＲＰより耐衝撃性の優れたＧＦＲＰや、金属と複合材料の積層体であるファイバーメタル（ＦＭＬ）を用いた例も知られているが、その軽量化の程度は、アルミニウム合金に対して２０％前後の軽量化に留まっている。
【０００４】
上記ＦＭＬは、例えば、引用文献１（特許第２６６０５６３号公報）に開示されている。引用文献１には、少くとも２枚のアルミニウム等の金属シートを含み、該金属シートの間に該金属シートに結合された合成層が設けられ、該合成層が50GPaより大きな弾性率を有するガラスフィラメントを含むラミネートにおいて、該ガラスフィラメントが少くとも80GPaの弾性率を有しかつ58〜69重量％のSiO2、18〜29重量％のAl2O3及び７〜19重量％のMgOから実質的に成ることを特徴とするラミネートが開示されている。金属シートは、スチール、アルミニウム合金、特にアルミニウム−銅合金、アルミニウム−亜鉛合金、チタン合金、及び銅が挙げられているが、このような材料では、優れた耐衝撃性を維持しながら、十分な軽量化を図ることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６６０５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在ＦＭＬに用いられている金属は、上記のようにアルミニウム合金やチタン合金等であり、より軽量なマグネシウムの合金は使用されていない。これは、マグネシウムの結晶構造が稠（ちょう）密六方晶（六方最密充填構造）であり、常温付近においてすべり系が限定されるため、他の金属に比較して塑性加工性が劣り、薄膜を得ることが難しく、また均一な品質を得ることも困難であったことから、ＦＭＬへのマグネシウム合金の使用が見られなかったと考えられる。さらに、マグネシウムの合金を用いたＦＭＬを製造したとしても、マグネシウム合金の耐衝撃性はアルミニウム合金より劣るため、ＦＭＬの軽量化を実現するのは容易ではないと考えられる。
【０００７】
本発明者は、優れた耐衝撃性を維持しながら、ＦＭＬの十分な軽量化を果たすために検討を重ねた結果本発明に到達した。
【０００８】
従って、本発明は、塑性加工性が良好で、耐衝撃性に優れる、軽量の積層体を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、塑性加工性が良好で、耐衝撃性、耐食性に優れる、軽量の積層体を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに、本発明は、航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）として好適で軽量な積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層との積層単位を少なくとも１単位含み、且つ両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層であることを特徴とする積層体；
により達成することができる。
【００１２】
上記本発明の積層体においては、以下の利点を有する。
【００１３】
マグネシウムにリチウムを添加することにより、マグネシウムの結晶構造とは異なり体心立方構造となり、多くのすべり系を有するため加工性が良好で、冷間での塑性加工が可能となっている。
【００１４】
また、従来、航空業界等で一般に用いられてきたアルミニウム合金（Ａｌ合金）に比べてマグネシウム−リチウム合金は比重が約半分であるため、軽量化が可能である。
【００１５】
さらに、比重が半分であるために、Ａｌ合金に比較して、同等の耐衝撃性であっても軽量化することができる。さらに、両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とすることにより金属層（Ｍｇ−Ｌｉ合金）の耐食性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の積層体の好適態様は以下の通りである。
【００１７】
（１）当該積層体の質量に対して金属層の割合が５０〜９０質量％である。従来の金属として用いられてきたＡｌ合金に比べて比重が約半分であるため、金属層の量を多くして耐衝撃性を維持しても、軽量化することができ、また積層体の耐衝撃性を向上させることができる。
【００１８】
（２）マグネシウム−リチウム合金が、リチウムを６．５〜１６質量％（さらに好ましくは１３．０〜１５．０質量％）、アルミニウムを０．３〜２．０質量％（さらに好ましくは０．５〜１．５質量％）を含有し、残部に主としてマグネシウムを含んでいる。軽量、かつ耐食性を向上させることができる。
【００１９】
（３）マグネシウム−リチウム合金が、鉄、銅、ニッケルを０．００５質量％以下で含んでいる。鉄、銅を０．００３質量％以下で、ニッケルを０．００１質量％以下で含んでいることがさらに好ましい。耐食性を向上させることができる。
【００２０】
（４）ガラス繊維強化樹脂層と金属層との積層単位が、ガラス繊維強化樹脂層と金属層とが接するように、２〜１０単位（更に好ましくは３〜８単位）積層されている。より優れた耐衝撃性を得ることができる。
【００２１】
（５）金属層の厚さが、０．１〜１．０ｍｍの範囲にある。軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００２２】
（６）ガラス繊維強化樹脂層の厚さが０．０５〜０．２０ｍｍの範囲にある。軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００２３】
（７）ガラス繊維強化樹脂層の樹脂がエポキシ樹脂である。優れた耐衝撃性が得られる。
【００２４】
（８）少なくとも２層のガラス繊維強化樹脂層が、ガラス繊維の配向方向が直角となるように積層されている。より優れた耐衝撃性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の積層体は、ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層とからなり、両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層であることを特徴とするものである。
【００２６】
金属層としてマグネシウム−リチウム合金からなる層を用いることにより冷間での塑性加工が可能となり、また、ガラス繊維強化樹脂層との積層構造とすることにより、優れた耐衝撃性を確保しながら、軽量化を可能にしている。さらに、両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とすることにより金属層（Ｍｇ−Ｌｉ合金）の耐食性も向上したものとなっている。
【００２７】
従って、本発明の積層体は塑性加工性が良好で、耐衝撃性、耐食性に優れる、軽量な積層体と言うことができる。このため、本発明の積層体は航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の積層体の基本構成を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、本発明の積層体の好適態様の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の積層体は、ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム（Ｍｇ−Ｌｉ）合金からなる金属層との積層単位を含み、且つ両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とした基本構造を有する。
【００３０】
金属層としてマグネシウム−リチウム合金からなる層を用いることにより加工性が良好で、冷間での塑性加工が可能となる。Ｌｉの添加により、Ｍｇの結晶構造とは異なり、体心立方構造となり、多くのすべり系を有するようになるためと考えられる。マグネシウム−リチウム合金は、従来の金属として用いられてきたＡｌ合金に比べて比重が約半分であるため、軽量化が可能であり、また、重量を維持したまま金属層を厚くすることができ、耐衝撃性等の剛性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、ガラス繊維強化樹脂層は、Ｍｇの欠点である不十分な耐食性をカーボン繊維強化樹脂のように助長することが無く、保護する働きがあり、また、両側の最外層をガラス繊維強化樹脂層とすることにより金属層（Ｍｇ−Ｌｉ合金）の耐食性を向上させることができる。従って、本発明の積層体は塑性加工性が良好で、耐衝撃性、耐食性に優れる、軽量な積層体と言うことができる。
【００３２】
本発明のマグネシウム−リチウム合金からなる金属層のマグネシウム−リチウム合金は、Ｌｉを６．５〜１６質量％（さらに好ましくは１３．０〜１５．５質量％）、Ａｌを０．３〜２．０質量％（さらに好ましくは０．６〜１．４質量％）を含んでいる。残部は主としてＭｇであるが、Ｍｇを８２〜９３．２質量％（さらに８６．４〜８７．１質量％）を含むことが好ましい。このような組成とすることにより軽量、かつ耐食性を向上させることができる。Ｌｉが１６質量％を超える場合は、得られる合金の耐食性、及び耐衝撃性が不十分となり、６．５質量％未満の場合、塑性加工性が不十分となる。また、Ａｌを上記範囲で含有することにより、得られる合金の引張強度、硬度等の機械強度を向上させることができる。アルミニウムが２．０質量％を越える場合は、冷間加工性が低下し、０．３質量％未満の場合、機械強度が不十分となる。
【００３３】
本発明のマグネシウム−リチウム合金は、カルシウム（Ｃａ）を０．１０〜０．５０質量％で含むことができる。一般に耐食性の向上に有利である。
【００３４】
本発明のマグネシウム−リチウム合金は、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ホウ素（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、希土類元素（原子番号５７〜７１の元素）を、本発明の耐衝撃性、耐食性、塑性加工性の悪影響を与えない範囲で含んでいても良い。たとえば、Ｚｎを含むことにより冷間加工性が向上する場合があり、Ｍｎを含むことにより更に耐食性が向上する場合があり、またＳｉを含むことにより合金溶湯の粘性が低下する傾向にある。さらに、Ｚｒを含むことにより強度の向上が期待され、Ｔｉを含むことにより高温での強度が向上する傾向にある。Ｙを含むことにより、高温での強度が上昇する。希土類元素は、冷間加工性が向上する。
【００３５】
これらの成分の含有量は、一般に１．００質量％以下である。
【００３６】
本発明のマグネシウム−リチウム合金は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）を０．００５質量％以下で含んでいることが好ましい。Ｆｅ、Ｃｕを０．００３質量％以下で、Ｎｉを０．００１質量％以下で含んでいることがさらに好ましい。このように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉの不純物を実質的に含まないようにすることにより、耐食性をさらに向上させることができる。
【００３７】
本発明のマグネシウム−リチウム合金の平均結晶粒径は５〜４０μｍ、特に５〜２０μｍが好ましい。これにより、優れた耐食性が得られる。平均結晶粒径の測定は、合金断面組織を光学顕微鏡で観察することにより得られた観察像を用いて線分法により行われる。
【００３８】
本発明のマグネシウム−リチウム合金の製造は、たとえば、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｌ等の成分を含む金属又は母合金を前記組成となるように配合した原料を用意し、次いで、原料を加熱溶解して原料溶融物を得、溶融物を鋳型に鋳込んで冷却固化することにより行うことができる。或いは、原料溶融物をストリップキャスティング法等の連続製造方法により冷却固化させることによっても得ることができる
【００３９】
本発明のマグネシウム−リチウム合金の金属層は、上記で得られた合金塊を、たとえば、冷間で圧延し、圧延加工した合金を焼きなましすることにより得られる。圧延加工は、一般に室温〜１５０℃で行われる。加工の圧下率は４０％以上が好ましく、更に４５％以上、特に９０％以上が好ましい。焼きなましは一般には、１７０〜２５０℃で行われる。圧延加工の前に、合金塊を２００〜３００℃で１〜２４時間熱処理することもできる。またこの熱処理された合金塊を加工の前に、さらに熱間圧延（一般に、２００〜４００℃）することもできる。
【００４０】
こうして得られる圧延材、即ち金属層の厚さは、０．１〜１．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。積層体としたときに、軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００４１】
本発明のガラス繊維強化樹脂層は、プラスチック等の樹脂を含浸されたガラス繊維からなる層である。
【００４２】
上記樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル、又はフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂；ポリアリーレート（PAR）、ポリスルホン（PSO）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリエーテルイミド（PEI）、又はポリフェニレンエーテル（PPE）（特にポリ−2,6ジメチルフェニレンエーテル）等の実質的に非晶質の熱可塑性材料；ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリアミド−4,6、ポリケトンスルフィド、ポリエーテルケトン、特にポリエーテル−エーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルケトン（PEK）、及びポリエーテルケトン−ケトン（PEKK）、又は液晶ポリマー（例えばビスフェノール、テレフタル酸、及びヒドロキシ安息香酸のモノマーから構成されるダルトコ社（Dartco）のXYDAR）等の、少なくとも130℃、特に170℃より高い温度、好ましくは270℃より高い温度の結晶融点Tmを有する半晶質又は準晶質熱可塑性合成材料を使用することができる。本発明では、熱硬化性樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。
【００４３】
本発明のガラス繊維強化樹脂層に使用されるガラス繊維は、長繊維のものであり、一般にアルカリ含有率１％以下のホウケイ酸ガラスから作製されるＥガラス［例、５４．２ＳｉＯ２・１４．６Ａｌ２Ｏ３・７．６Ｂ２Ｏ３・２１．５ＣａＯ（ｗｔ％）］の繊維、又は高強度、高弾性率の無アルカリアルミのケイ酸塩ガラスであるＳガラス［例、６５ＳｉＯ２・２５Ａｌ２Ｏ３・１０ＭｇＯ（ｗｔ％）］の繊維が使用される。さらに、Ｓガラスを高強度、高弾性率化した、ボロン含有率の少ないＳ２−ガラスの繊維も開発されている。本発明では、高い強度が得られることからＳガラス繊維、Ｓ２−ガラス繊維、特にＳ２−ガラス繊維の使用が好ましい。
【００４４】
長繊維ガラスは、たとえば、タンク窯で溶融したガラス融液を、ブッシングと呼ばれる無数の孔（ノズル）の開いた白金製の箔に流し込み、ノズルから繊維とし引き出すことにより製造される。ノズルから引き出された繊維は有機集束剤を付着させ数十〜数百本束ねてストランドとして巻き取られる。
【００４５】
ガラス繊維の直径は一般に５〜２５μｍ、特に８〜１２μｍが好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。また、面積あたりの質量は、５０〜３００ｇ／ｍ２、特に１００〜２００ｇ／ｍ２が好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。
【００４６】
本発明のガラス繊維強化樹脂層は、前述のようにプラスチック等の樹脂が含浸したガラス繊維からなる層であるが、ガラス繊維強化樹脂層に対して樹脂の含有量は、２０〜４０質量％、特に２５〜３０質量％が好ましく、一方、ガラス繊維強化樹脂層に対してガラス繊維の含有量は、６０〜８０質量％、特に７０〜７５質量％が好ましい。これにより高強度、高弾性率化が可能となる。
【００４７】
また、ガラス繊維強化樹脂層の厚さは０．０５〜０．５０ｍｍ、特に０．１０〜０．２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。軽量化と耐衝撃性のバランスをとることができる。
【００４８】
本発明のガラス繊維強化樹脂層は、たとえば、一定方向に並べられたガラス繊維に樹脂を含浸することにより得ることができるが、樹脂がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の場合は、含浸後、加熱硬化（たとえばエポキシ樹脂の場合の硬化温度は一般に８０〜２００℃）することにより得ることができる。
【００４９】
本発明のガラス繊維強化樹脂層（プラスチック等の樹脂を含浸されたガラス繊維からなる層）に好適な材料として、たとえばＦＭ（登録商標）９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ（ＦＭ９４−Ｓ２ Ｇｌａｓｓ ＵＤ Ｔａｐｅ）［サイテック・エンジニアード・マテアリアルズインダストリー（Ｃｙｔｅｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ‘ｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）社製］を挙げることができる。
【００５０】
本発明の積層体は、たとえば以下のように製造することができる。
【００５１】
可動の支持体上に、未硬化のガラス繊維強化樹脂層、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層のシート及び未硬化のガラス繊維強化樹脂層を積層する。そして、この３層積層体全体をフィルムで完全に包み、フィルムで包まれた内部を真空にすることにより、３層積層体を外部から加圧し、圧縮する。次いで、そのフィルムで包まれた３層積層体を可動の支持体と共に、オートクレーブに入れ、オートクレーブを閉じた後、オートクレーブ内を３〜１０ｋｇ／ｃｍ２の圧力及び１００〜１５０℃の温度の条件にする。この条件で６０〜１８０分間放置する。これにより３層が樹脂の硬化により接着一体化され、本発明の積層体を得ることができる。４層以上の積層体の作製も同様に行うことができる。
【００５２】
Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層のシートは、上記積層を行う前に、金属シートの表面にプラズマ酸化処理（特にＺｒ系プラズマ酸化処理）及び腐食を抑制するためにプライマーの塗布を行うことが好ましい。Ｚｒ系プラズマ酸化処理とは、Ｚｒ塩を含有した電解質を用いたプラズマ酸化処理を言う。
【００５３】
プライマーとしては、いわゆる防食プライマー又は接着プライマーが好ましい。
【００５４】
上記のようにして得られる３層積層体は、たとえば図１に示す概略斜視図で示された構造を有する。
【００５５】
ガラス繊維強化樹脂層１１ａの上にＭｇ−Ｌｉ合金の金属層１２が設けられ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層１２上にガラス繊維強化樹脂層１１ｂ設けられ、接着一体化されている。ガラス繊維強化樹脂層１１ａ及び１１ｂ中のガラス繊維１３は、共に長手方向Ａに配列している。一方のガラス繊維強化樹脂層のガラス繊維を、長手方向Ａに対して直角に配列しても良い。
【００５６】
同様にして得られる本発明の好適態様の１例である１１層積層体の概略斜視図を図２に示す。
【００５７】
ガラス繊維強化樹脂層２１ａの上にＭｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ａが設けられ、その上にガラス繊維強化樹脂層２１ｂ設けられ、さらに、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｂ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｃ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｃ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｄ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｄ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｅ、Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層２２ｅ、ガラス繊維強化樹脂層２１ｆが順に積層され、接着一体化されている。ガラス繊維強化樹脂層２１ａ、２１ｃ、２１ｄ及び２１ｆ中のガラス繊維２３は、共に長手方向Ａに配列している。一方のガラス繊維強化樹脂層２１ｂ、及び２１ｅのガラス繊維２３は長手方向Ａに対して直角に配列している。このように長手方向Ａに対して直角に配列しているガラス繊維を有するガラス繊維強化樹脂層と、長手方向Ａに配列しているガラス繊維を有するガラス繊維強化樹脂層とを組み合わせることにより、優れた耐衝撃性を得ることができる。
【００５８】
図２には、１１層積層体を示したが、使用される用途に応じて（即ち、要求される性能に応じて）、適宜積層数を変更することができる。１１層積層体は、ガラス繊維強化樹脂層と金属層との積層単位が５単位であるが、この積層単位が、２〜１０単位、更に３〜８単位で設けられることが好ましい。これにより、航空業界において使用されるファイバーメタル（ＦＭＬ）により好適となる。なおその際、ガラス繊維強化樹脂層と金属層とが接するように設けられる。
【実施例１】
【００５９】
本発明のガラス繊維強化樹脂層としてＦＭ（登録商標）９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ（ＦＭ９４−Ｓ２ Ｇｌａｓｓ ＵＤ Ｔａｐｅ）［サイテック・エンジニアード・マテアリアルズインダストリー（Ｃｙｔｅｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ’ｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）社製］を用意した。このＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープは、ガラスフィラメントはＳ２−ガラス（直径：９μｍ）であり、樹脂はエポキシ樹脂である。ＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープの硬化前の単位面積あたりの質量：２５６ｇ／ｍ２、ガラスフィラメントの単位面積あたりの質量：１８７ｇ／ｍ２、樹脂含有量：２７質量％である。また、硬化後のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ（ガラス繊維強化樹脂層）は、弾性率：約５０ＧＰａ、引張強度：約１．７ＧＰａ、密度１．８５ｇ／ｃｍ３、厚さ：０．１２５ｍｍを有するものであった。
【００６０】
本発明の金属層として、下記の組成を有するＭｇ−Ｌｉ合金からなる厚さ０．６ｍｍを有する金属シートを用意した。そして、金属シートの表面にＺｒ系プラズマ酸化処理を施し、更に腐蝕を抑制するためにプライマー（商品名：ＢＲ（登録商標）６７００−１[サイテック・エンジニアード・マテアリアルズインダストリー（Ｃｙｔｅｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ’ｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）社製]）を塗布、乾燥した（膜厚：５〜１０μｍ）。
【００６１】
【表１】
単位：質量％
【００６２】
可動の支持体上に、未硬化のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープ及びＭｇ−Ｌｉ合金の金属シートを、それぞれ５層交互に積層し、最後に未硬化のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープを積層した。その際、第１、５、７及び１１層目のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープのガラス繊維が長手方向Ａを向き、第３及び９層目のＦＭ９４−Ｓ２ガラスＵＤテープのガラス繊維が長手方向Ａと直角方向を向くように積層した（図２、表２参照）。
【００６３】
この１１層積層体全体をフィルム（材料：ナイロン）で完全に包み、フィルムで包まれた内部を真空にすることにより１１層積層体を圧縮した。次いで、そのフィルムで包まれた１１層積層体を可動の支持体と共に、オートクレーブに入れ、オートクレーブを閉じた後、オートクレーブ内を６ｋｇ／ｃｍ２の圧力及び１２５±５℃の温度の条件にし、この条件で９０分間放置した。これにより１１層が樹脂の硬化により接着一体化し、本発明の積層体（全層厚：３．７５ｍｍ）を得た。
【００６４】
【表２】
【００６５】
実施例１で得られた積層体を用いて湾曲形状供試体を作製し、これに鳥を衝突させるＣＡＥ解析を実施し、上記積層体の厚さ、質量、変形量を求めると共に、上記積層体と同等の耐衝撃性を有するアルミニウム合金の厚さ、質量、変形量を求めた。その結果を表３に示す。
【００６６】
【表３】
＊： Ａｌ合金を１００とした場合の相対値
【００６７】
以上の結果から、実施例の積層体を用いることにより、Ａｌ合金に比較して、３６％程度の軽量化が可能であることが分かる。
【符号の説明】
【００６８】
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ ガラス繊維強化樹脂層
１２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ Ｍｇ−Ｌｉ合金の金属層
１３、２３ ガラス繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層との積層単位を少なくとも１単位含み、且つ両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層であることを特徴とする積層体。
【請求項２】
当該積層体の質量に対して金属層の割合が５０〜９０質量％である請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
マグネシウム−リチウム合金が、リチウムを６．５〜１６質量％、アルミニウムを０．３〜２．０質量％を含んでいる請求項１又は２に記載の積層体。
【請求項４】
マグネシウム−リチウム合金が、鉄、銅、ニッケルを０．００５質量％以下で含んでいる請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項５】
ガラス繊維強化樹脂層と金属層との積層単位が、ガラス繊維強化樹脂層と金属層とが接するように、２〜１０単位積層されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項６】
金属層の厚さが、０．１〜１．０ｍｍの範囲にある請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項７】
ガラス繊維強化樹脂層の厚さが０．０５〜０．２０ｍｍの範囲にある請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項８】
ガラス繊維強化樹脂層の樹脂がエポキシ樹脂である請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項９】
少なくとも１層のガラス繊維強化樹脂層が、ガラス繊維の配向方向が直角となるように積層されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項１】
ガラス繊維強化樹脂層とマグネシウム−リチウム合金からなる金属層との積層単位を少なくとも１単位含み、且つ両側の最外層がガラス繊維強化樹脂層であることを特徴とする積層体。
【請求項２】
当該積層体の質量に対して金属層の割合が５０〜９０質量％である請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
マグネシウム−リチウム合金が、リチウムを６．５〜１６質量％、アルミニウムを０．３〜２．０質量％を含んでいる請求項１又は２に記載の積層体。
【請求項４】
マグネシウム−リチウム合金が、鉄、銅、ニッケルを０．００５質量％以下で含んでいる請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項５】
ガラス繊維強化樹脂層と金属層との積層単位が、ガラス繊維強化樹脂層と金属層とが接するように、２〜１０単位積層されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項６】
金属層の厚さが、０．１〜１．０ｍｍの範囲にある請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項７】
ガラス繊維強化樹脂層の厚さが０．０５〜０．２０ｍｍの範囲にある請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項８】
ガラス繊維強化樹脂層の樹脂がエポキシ樹脂である請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項９】
少なくとも１層のガラス繊維強化樹脂層が、ガラス繊維の配向方向が直角となるように積層されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−６２９３（Ｐ２０１３−６２９３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８８８６（Ｐ２０１１−１３８８８６）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 刊行物への発表 発行者名：社団法人 日本航空宇宙工業会、革新航空機技術開発センター 刊行物名：環境調和型航空機技術に関する調査研究成果報告書Ｎｏ．２２０６ 軽量ファイバーメタルの研究 ３２▲ｎｄ▼ ＩＣＡＦ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅにて文書をもって発表 主催者名：国際航空疲労委員会（ＩＣＡＦ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｆａｔｉｇｕｅ） 開催日 ：２０１１年５月２９日乃至５月３１日
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【出願人】（３９１００６２３４）一般社団法人日本航空宇宙工業会 (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 刊行物への発表 発行者名：社団法人 日本航空宇宙工業会、革新航空機技術開発センター 刊行物名：環境調和型航空機技術に関する調査研究成果報告書Ｎｏ．２２０６ 軽量ファイバーメタルの研究 ３２▲ｎｄ▼ ＩＣＡＦ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅにて文書をもって発表 主催者名：国際航空疲労委員会（ＩＣＡＦ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｆａｔｉｇｕｅ） 開催日 ：２０１１年５月２９日乃至５月３１日
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【出願人】（３９１００６２３４）一般社団法人日本航空宇宙工業会 (45)
【Ｆターム（参考）】
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