(57)【要約】  本発明により、熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法が提供される。
2017213201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法。
【請求項２】
前記シート部の厚みが５〜５０００μｍである請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記突起部の最大高さが５０〜５００μｍである請求項１または２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記接合部材の少なくとも一方の面について、下記式（Ｓ１）で定義される、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率が２５〜９５％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ１）
シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率＝（シート部の一方の面における突起部の投影面積の合計／シート部の前記一方の面の面積）×１００（％）
【請求項５】
前記接合部材の前記シート部の両面に前記突起部が付与されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項６】
下記式（Ｓ２）で定義される、接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率が９５％以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ２）
接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率＝（接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離／接合前の接合部材の高さ）×１００（％）
【請求項７】
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる方法が振動エネルギーを付加する方法である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項８】
前記部材Ａ、前記部材Ｂ及び前記接合部材の少なくとも一つが強化繊維を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を含む接合体の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、生産性及び接合強度が良好な接合体の製造方法に関わるものであり、自動車に代表される構造部材の製造方法として好適に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を含む成形体は様々な分野において広く用いられており、特に近年、機械分野において、マトリクスとして熱可塑性樹脂と、炭素繊維などの強化繊維を含む、いわゆる繊維強化熱可塑性樹脂成形体（以下、「繊維強化熱可塑性プラスチック」ともいう。）が注目されている。例えば、自動車用の部品や構造部材を製造するために必要となる、繊維強化熱可塑性プラスチック同士の接合において、閉断面構造を形成することで剛性を高める方法が提案されている。マトリクスとして熱可塑性樹脂を用いた繊維強化熱可塑性プラスチック同士を接合する際には、ボルト・ナット、リベット等を用いた機械的な接合や、接着剤を用いた化学的な接合、熱板溶着、ＩＲ溶着、振動溶着、超音波溶着などを用いた熱的な接合が提案されている。中でも、超音波溶着は第３の材料を必要としないことに加え、サイクルタイムが短いなどの理由で、各種の産業分野で広く用いられている。【０００３】
超音波溶着とは、溶着ホーンと呼ばれる共振体を被接合体に押し付けると共に、この共振体から高周波の機械的振動を加え、被接合体に伝えられた機械的振動を熱エネルギーに変換し、被接合体の一部を加熱・溶融する事で、被接合体とそれに接触する別の被接合体を溶着する方法である。【０００４】
超音波溶着において、安定して高い接合強度を得るために、被接合体の表面にエネルギーダイレクターと呼ばれる突起を前記被接合体と一体に形成し、超音波を印加する際にエネルギーダイレクターを集中的に振動・溶融させ、より効率的に溶着する方法が知られている（特許文献１）。【０００５】
特許文献２には、二つの繊維強化熱可塑性樹脂を接合する際に、少なくとも一方の繊維強化熱可塑性樹脂の被接合面に熱可塑性樹脂材料を予め接合し、その後、二つの繊維強化熱可塑性樹脂を接合する方法が記載されている。【０００６】
また、非特許文献１には、炭素繊維強化ナイロン６の成形板の被接合面に、ナイロン６又はナイロン６６からなるモノフィラメント織物メッシュあるいはフィルムを配置して、成形板に超音波を印加して溶着する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１６３２１８号
【特許文献２】日本国特許第５７８７１５０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Kazuho Takeuchi, Akio Ohtani,「EFFECT OF WELDING CONDITION OF ULTRASONIC WELDING ON JOINT PROPERTIES OF C-FRTP」,14TH JAPAN INTERNATIONAL SAMPE SYMPOSIUM AND EXHIBITION, Conference at Kanazawa in 8th Dec.2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたような被接合体と一体に形成されたエネルギーダイレクターを用いた接合方法については、以下のような問題点がある。
（１）エネルギーダイレクターを被接合部材表面に設けるために、微細加工を施した金型を製造する必要があり、コストが増大してしまうという問題がある。
（２）エネルギーダイレクターは、特に大型の部材の末端部に設けられる場合は、賦形の際に圧力分布が生じやすく形状及び寸法が不安定になったり、バラツキが生じやすいという問題がある。
（３）特に大型の部材は様々な要因でひずみやゆがみが生じることがあり、エネルギーダイレクターを設けた被接合面が接合しようとする他の部材と接触できず、接合強度が不足したり、接合できない場合がある。
（４）エネルギーダイレクターを介して溶着した接合部の一部が剥離した場合、剥離面に新たにエネルギーダイレクターを付与することはできないため、成形でのエネルギーダイレクターの再形成による修繕は困難である。
また、特許文献２に記載された接合方法では、二つの繊維強化熱可塑性樹脂の接合において、熱可塑性樹脂材料層を被接合面と接合する工程と、その後の二つの繊維強化可塑性樹脂を接合する工程という二つの工程が必要となっており、工程が煩雑となり、時間とコストがかかる。また、二つの被接合面の間に配置された熱可塑性樹脂材料の表面に、エネルギーダイレクターとして機能する突起は設けられておらず、安定して高い接合強度が得られにくい。
さらに、非特許文献１の方法では、熱可塑性樹脂のモノフィラメントにより形成された織物メッシュを被着体間に挿入して、エネルギーダイレクターとして機能させようとしている。しかしながら、織物の場合、その織構造に起因してモノフィラメントが交差するクリンプ部が存在する。クリンプ部はモノフィラメントが相互に動きやすいため、与えられた振動エネルギーの損失を生じ、接合強度が低下してしまうという問題がある。また、織物メッシュは比較的薄い物は容易に作製出来るが、肉厚の物を得る事は困難である。【００１０】
そこで、本発明の目的は、低コストで生産性に優れ、被接合部材のあらゆる部位の接合、又は反り変形が生じた被接合部材の接合においても安定的にかつ高い接合強度で接合でき、かつ接合面の局所的な剥離が生じた際にも簡単に修繕することができる接合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。【００１２】
＜１＞
熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法。
＜２＞
前記シート部の厚みが５〜５０００μｍである＜１＞に記載の接合体の製造方法。
＜３＞
前記突起部の最大高さが５０〜５００μｍである＜１＞または＜２＞に記載の接合体の製造方法。
＜４＞
前記接合部材の少なくとも一方の面について、下記式（Ｓ１）で定義される、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率が２５〜９５％である＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ１）
シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率＝（シート部の一方の面における突起部の投影面積の合計／シート部の前記一方の面の面積）×１００（％）
＜５＞
前記接合部材の前記シート部の両面に前記突起部が付与されている＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
＜６＞
下記式（Ｓ２）で定義される、接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率が９５％以下である、＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ２）
接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率＝（接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離／接合前の接合部材の高さ）×１００（％）
＜７＞
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる方法が振動エネルギーを付加する方法である、＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
＜８＞
前記部材Ａ、前記部材Ｂ及び前記接合部材の少なくとも一つが強化繊維を含む、＜１＞〜＜７＞のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低コストで生産性に優れ、被接合部材のあらゆる部位の接合、又は反り変形が生じた被接合部材の接合においても安定的にかつ高い接合強度で接合でき、かつ接合面の局所的な剥離が生じた際にも簡単に修繕することができる接合体の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、接合強度及び設計の自由度が高く、大量生産にも適用が可能な接合体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】接合部材の一例を示す断面模式図である。
【図２】接合部材の一例を示す断面模式図である。
【図３】接合体の製造方法の一例を示す模式図である。
【図４】接合部材の一例のシート部の厚みと突起部の最大高さを説明するための断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について順次説明する。
本発明の接合体の製造方法は、熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法である。
【００１６】
［接合部材］
本発明の接合体の製造方法に用いる接合部材は、熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材である。
【００１７】
（シート部）
接合部材のシート部は少なくとも熱可塑性樹脂を含むものである。
シート部の厚みに特に制限はないが、接合部材の取扱性や被着体組立における現実的な摺り合せの範囲という観点からは、５〜５０００μｍであることが好ましく、４０〜４０００μｍであることがより好ましく、１００〜３０００μｍであることがさらに好ましい。例えば図４に示す接合部材１においては、シート部２の厚みはｔで表される。
本発明における接合部材は、被接合部材（部材Ａ又は部材Ｂ）に反り変形が生じた場合であっても、反り変形に起因する、部材Ａと部材Ｂの隙間を埋めるようにシート部の厚みを調節することで、本来溶着困難なこのような隙間があった場合でも、高い接合強度の接合体を簡単に得ることができる。
【００１８】
接合部材のシート部の大きさ及び形状についても特に制限はない。
本発明における接合部材は、被接合部の形状や大きさにあわせて任意の大きさ及び形状のものを使用することが可能であるため、接合体の接合強度及び設計の自由度が非常に高い。また、接合後の接合面に局所的な剥離が生じた際にも、剥離した部分の大きさにあわせて必要な接合部材を切り出し、剥離した部分に配置して接合することで、簡単に修繕することができる。
【００１９】
＜熱可塑性樹脂＞
シート部に含まれる熱可塑性樹脂の種類としては、特に限定されないが、例えば、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン系樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、各種の熱可塑性ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、ボリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂などが挙げられる。なかでも、ナイロン（熱溶融性ポリアミド）、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等が好ましく挙げられる。
【００２０】
コストと物性との兼ね合いから、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィドからなる群より選ばれる少なくとも１種がより好ましい。また、ナイロン（以下「ＰＡ」と略記することがある）としては、ＰＡ６（ポリカプロアミド、ポリカプロラクタム、ポリε−カプロラクタムとも称される）、ＰＡ２６（ポリエチレンアジパミド）、ＰＡ４６（ポリテトラメチレンアジパミド）、ＰＡ６６（ポリヘキサメチレンアジパミド）、ＰＡ６９（ポリヘキサメチレンアゼパミド）、ＰＡ６１０（ポリヘキサメチレンセバカミド）、ＰＡ６１１（ポリヘキサメチレンウンデカミド）、ＰＡ６１２（ポリヘキサメチレンドデカミド）、ＰＡ１１（ポリウンデカンアミド）、ＰＡ１２（ポリドデカンアミド）、ＰＡ１２１２（ポリドデカメチレンドデカミド）、ＰＡ６Ｔ（ポリヘキサメチレンテレフタルアミド）、ＰＡ６Ｉ（ポリヘキサメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ９１２（ポリノナメチレンドデカミド）、ＰＡ１０１２（ポリデカメチレンドデカミド）、ＰＡ９Ｔ（ポリノナメチレンテレフタラミド）、ＰＡ９Ｉ（ポリノナメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ１０Ｔ（ポリデカメチレンテレフタラミド）、ＰＡ１０Ｉ（ポリデカメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ１１Ｔ（ポリウンデカメチレンテレフタルアミド）、ＰＡ１１Ｉ（ポリウンデカメチレンイソフタルアミド）、ＰＡ１２Ｔ（ポリドデカメチレンテレフタラミド）、ＰＡ１２Ｉ（ポリドデカメチレンイソフタルアミド）、ポリアミドＭＸＤ６（ポリメタキシリレンアジパミド）からなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、必要に応じて、安定剤、難燃剤、顔料、充填剤等の添加剤を含んでも差し支えない。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
シート部に含まれる熱可塑性樹脂と、部材Ａ及び部材Ｂの少なくとも一方に含まれる熱可塑性樹脂とは同じであっても異なってもよいが、熱溶着プロセスの制約や樹脂の熱履歴に伴う接合強度保証の観点からは、シート部に含まれる熱可塑性樹脂の融点と、部材Ａ及び部材Ｂの少なくとも一方に含まれる熱可塑性樹脂の融点の差が５０℃以下であることが好ましく、２０℃以下であることがより好ましい。
【００２２】
シート部は熱可塑性樹脂以外の成分を含有してもよい。
シート部が含有してもよい熱可塑性樹脂以外の成分としては、特に限定はないが、例えば、強化繊維、フィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、安定剤、離型剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤などが挙げられる。
本発明では、接合部材のシート部及び突起部の少なくとも一方に、部材Ａ又は部材Ｂには含有されていない添加剤を含有させることもでき、種々の機能を付与することもできる。
強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などが挙げられ、力学的特性および軽量化の観点からは、炭素繊維が好ましい。
【００２３】
＜炭素繊維＞
炭素繊維については特に限定は無いが、具体的にはＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維を挙げることができる。中でもＰＡＮ系炭素繊維は軽量であるため接合体の軽量化などに好適に用いることができる。なお、炭素繊維は単独で用いても、２種以上の炭素繊維を併用して使用しても構わない。炭素繊維の形態はとくに限定されず、連続繊維、不連続繊維のいずれでもよい。
連続繊維の平均繊維径は、通常、５〜２０μｍが適当である。
また、不連続の炭素繊維の場合には、炭素繊維は熱可塑性樹脂中の特定方向に配向していてもよく、平面内に２次元的に無秩序に分散していてもよく、３次元的に無秩序に分散した状態のいずれでもよい。不連続の炭素繊維は、その平均繊維径としては５〜２０μｍ、平均繊維長としては０．０５〜２０ｍｍの範囲内、より好ましくは０．１〜１０ｍｍのものを用いることが好ましい。平均繊維長が０．０５ｍｍ以上であれば補強効果が特に優れ、２０ｍｍ以下であればシート部又は突起部の形成が特に容易である。
【００２４】
不連続の炭素繊維は、下記式（ａ）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）と臨界単糸数未満の炭素繊維束（Ｂ１）および／または炭素繊維単糸（Ｂ２）とが混在していて、炭素繊維束（Ａ）の炭素繊維全量に対する割合が２０〜９９Ｖｏｌ％、好ましくは３０〜９０Ｖｏｌ％、であり、さらに、上記炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が、下記式（ｂ）を満たすものであることも好ましい。
臨界単糸数＝６００／Ｄ （ａ）
０．６×１０４ ／Ｄ２ ＜Ｎ＜６×１０５ ／Ｄ２ （ｂ）
（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である。）
より好ましい平均繊維数（Ｎ）の範囲は、０．６×１０４ ／Ｄ２ ＜Ｎ＜１×１０５ ／Ｄ２ である。
炭素繊維は、連続繊維のものと不連続繊維のものとを組み合わせて用いてもよい。
シート部は例えば射出成形や押出成形により製造することができ、また突起部とともにプレス成形により製造することもできる。
【００２５】
（突起部）
接合部材の突起部は、少なくとも熱可塑性樹脂を含むものであり、シート部の少なくとも一方の面に、シート部と一体化して設けられている。
本発明において、超音波溶着のように振動エネルギーを付加する方法で接合させる場合は、接合部材の突起部はエネルギーダイレクターとして機能することが好ましい。ここで、エネルギーダイレクターとは、均一な溶融状態と効率的な溶着を実現するために、接合面に付与される突起形状を示している。平滑な面同士の接合において超音波などの振動エネルギーを付与すると、面粗さなどに起因して樹脂の溶け出し位置が不均一になり、均一且つ安定した溶着強度を得ることが出来ない。また、接合面の発熱温度上昇が鈍く工程時間がかかりすぎた場合、効率が悪いだけでなく、樹脂の劣化をもたらす事となる。一方で、エネルギーダイレクターが形成された面の接合の場合、樹脂の溶け出す位置は、常に突起形状の頂点になり一定化するため、付与された振動エネルギーがこの部分に集中的に作用し、均一な溶融状態が得られる事で、安定した溶着強度を得ることが可能となる。また、接合面の樹脂溶融温度までの発熱が極めて短時間となるため、効率良く溶着を行わせることが可能となるため、樹脂の劣化を抑制する事が出来る。
【００２６】
本発明における接合部材は、シート部の少なくとも一方の面に突起部を複数有しており、シート部の片面にのみ突起部を有してもよいし（図１参照）、シート部の両面に突起部を有してもよい（図２参照）。特に部材Ａ又は部材Ｂに生じた反り変形に起因する部材Ａと部材Ｂの接合面の隙間を埋めるように、厚肉シート部を有する接合部材を使って溶着する場合、厚肉シート部の両面に共に突起部を付与することで、より安定して高い接合強度が得られる。ここで、厚肉シート部とは、溶着の加振時間をはじめとする溶着条件にもよるが、一般的に厚みが３００μｍ以上のシート部を意味する。
【００２７】
突起部の形状は特に限定はなく、シート部の面の法線方向に伸びる柱状（例えば、円柱状、角柱状）、錐体状（例えば、円錐状、角錐状）、円錐台、角錐台、シート部の面に沿って伸びる棒状（直線状でもよいし、曲線状でもよい。またシート部の面の法線方向の断面の形状は特に限定はない）、板状、曲面又は球面を有する形状（球冠状）などが挙げられる。また、すべての突起部の形状が同じであってもよいし、異なる形状の突起部を有していてもよい。
【００２８】
突起部の高さについては、溶着前後の接合部の寸法安定性の観点からは、シート部の表面からの突起部の最大高さが５０〜５００μｍであることが好ましく、１００〜３００μｍであることがより好ましい。突起部の最大高さが５０μｍ以上であれば、接合部材を溶融させる際に、突起部が溶融の起点になりやすく、安定的にかつ高い接合強度で溶着される。一方、突起部の最大高さが５００μｍ以下であれば、突起部を完全溶融させるための溶着時間を短くすることができ、生産性に優れるとともに、突起部を構成する熱可塑性樹脂の劣化を抑制することもできる。例えば図４に示す接合部材１においては、突起部３の最大高さはｈで表される。
なお、本発明において接合部材を溶融させる方法として振動エネルギーを付加する方法、特に振動溶着方法を用いる場合には、前記突起部の最大高さをより高くすることも可能であり、その場合は、例えば、前記突起部の最大高さを５０〜５０００μｍの範囲内とすることもできる。
【００２９】
本発明における突起部の個数は特に制限なく、好ましい突起部の個数は選択される突起部の高さ及び突起部の投影面積の組合せにおいて、安定して高い接合強度を得られるよう適宜設計可能である。
【００３０】
本発明においてシート部上に形成されている突起部の割合は、本発明の接合部材の用途等に応じて適宜調整すればよく特に限定されるものではないが、接合部材の少なくとも一方の面について、下記式（Ｓ１）で定義される、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率が２５〜９５％であることが好ましく、３０〜８５％であることがより好ましい。上記比率が上記範囲内であると、接合部材を溶融する際に突起部が溶融の起点となって十分な接合強度を得ることができる。
式（Ｓ１）
シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率＝（シート部の一方の面における突起部の投影面積の合計／シート部の前記一方の面の面積）×１００（％）
なお、「シート部の面積」とは、シート部の片面にのみ突起部が形成されている接合部材においては、突起部が形成されている面の面積である。シート部の両面に突起部が形成されている接合部材の場合は、それぞれの面に対して、前記突起部の投影面積の比率を評価する。
「突起部の投影面積」とは、上記シート部の突起部が形成されている面の法線方向から突起部を投影して得られた投影図の面積であり、「突起部の投影面積の合計」とはシート部の一方の面にある全ての突起部の投影図の面積の合計である。
【００３１】
突起部に含まれる熱可塑性樹脂の種類の具体例及び好ましい範囲は、前述のシート部に含まれる熱可塑性樹脂の種類の具体例及び好ましい範囲と同様である。
突起部に含まれる熱可塑性樹脂と、シート部に含まれる熱可塑性樹脂とは同じであっても異なってもよいが、熱溶着プロセスの制約や樹脂の熱履歴に伴う接合強度保証の観点からは、突起部に含まれる熱可塑性樹脂の融点と、シート部に含まれる熱可塑性樹脂の融点の差が５０℃以下であることが好ましく、２０℃以下であることがより好ましい。また、突起部に含まれる熱可塑性樹脂と、部材Ａ及び部材Ｂの少なくとも一方に含まれる熱可塑性樹脂とは同じであっても異なってもよいが、熱溶着プロセスの制約や樹脂の熱履歴に伴う接合強度保証の観点からは、突起部に含まれる熱可塑性樹脂の融点と、部材Ａ及び部材Ｂの少なくとも一方に含まれる熱可塑性樹脂の融点の差が５０℃以下であることが好ましく、２０℃以下であることがより好ましい。
突起部は熱可塑性樹脂以外の成分を含有してもよく、熱可塑性樹脂以外の成分としては前述のシート部が含有してもよい熱可塑性樹脂以外の成分と同様である。
【００３２】
（接合部材の作製方法）
接合部材の作製方法は特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂をプレス成形又は射出成形することにより作製することができる。また、熱可塑性樹脂をシート状に成形し、その後エンボス加工等により突起部を形成することにより作製することもできる。特に、エンボス加工により作製する方法は、接合部材の連続生産が容易であり、生産コストを低減できるため好ましい。
【００３３】
［部材Ａ］
部材Ａは少なくとも熱可塑性樹脂を含む。
部材Ａに含まれる熱可塑性樹脂の種類の具体例及び好ましい範囲は、前述のシート部に含まれる熱可塑性樹脂の種類の具体例及び好ましい範囲と同様である。
部材Ａは熱可塑性樹脂以外の成分を含有してもよく、熱可塑性樹脂以外の成分としては前述のシート部が含有してもよい熱可塑性樹脂以外の成分と同様である。
【００３４】
部材Ａは強化繊維を含むことが好ましく、炭素繊維を含むことがより好ましい。
炭素繊維については、前述のシート部が含有してもよい炭素繊維において記載した事項に加えて、以下に説明する事項が好ましい。
炭素繊維が連続繊維の場合は、編物、織物の形態であってもよく、炭素繊維を一方向に配列させてシート状にした、いわゆるＵＤシートであってもよい。ＵＤシートの場合は、各層の繊維配列方向が互いに交差するよう多層に積層（例えば直交方向に交互に積層）したものを使用することもできる。
部材Ａは、連続繊維を含む一つの部材と、不連続繊維を含む他の部材とを積層するなどして組合せられていてもよい。
【００３５】
炭素繊維が不連続であって、２次元的に無秩序に分散している場合、プレス成形によって得られた部材であってもよいし、炭素繊維は湿式抄造してシート状にしたものでもよく、不連続の炭素繊維が分散して重なるように配置させてシート状あるいはマット状（以下、あわせて「マット」ということがある。）にしたものであってもよい。この場合の平均繊維径は５〜２０μｍ、平均繊維長は好ましくは１〜１００ｍｍ、より好ましくは３〜１００ｍｍ、更に好ましくは１０〜１００ｍｍ、中でも１２〜５０ｍｍがより一層好ましい。後者のマットでは、マット中に含まれる炭素繊維の平均繊維長が重要であり、平均繊維長が１ｍｍより長い場合、炭素繊維としての役割を容易に果たすことができ、十分な強度が得られやすい。逆に平均繊維長が１００ｍｍより短い場合、成形する時の流動性が良好となり、望む成形体が得られやすい。
【００３６】
部材Ａは、炭素繊維が綿状に絡み合うなどして、炭素繊維の長軸方向がＸＹＺの各方向においてランダムに分散している３次元等方性の炭素繊維マットであっても良いが、後述するプレス成形を用いる場合、炭素繊維が上記平均繊維長の範囲のものであって、実質的に２次元ランダムに配向しているマット（以下、「ランダムマット」という。）が好ましい。
ここで、実質的に２次元ランダムに配向しているとは、炭素繊維が、繊維強化熱可塑性プラスチックの面内方向において一方向のような特定方向ではなく無秩序に配向しており、全体的には特定の方向性を示すことなく面内に配置されている状態を言う。
【００３７】
ランダムマットでは、炭素繊維の全部またはほとんどが単糸状に開繊した状態で存在していてもよいが、ある本数以上の単糸が集束した繊維束と単糸またはそれに近い状態の繊維束が所定割合で混在している等方性ランダムマットとしたものが特に好ましい。このような等方性ランダムマットおよびその製造法については、国際出願第２０１２／１０５０８０号、特開２０１３−４９２０８号公報の明細書に詳しく記載されている。
上述した好適なランダムマットは、下記式（ａ）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）と臨界単糸数未満の炭素繊維束（Ｂ１）および／または炭素繊維単糸（Ｂ２）とが混在する等方性ランダムマットであって、該等方性ランダムマットにおける炭素繊維束（Ａ）の繊維全量に対する割合が２０〜９９Ｖｏｌ％、好ましくは３０〜９０Ｖｏｌ％、であり、さらに、上記炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が、下記式（ｂ）を満たすものである。
臨界単糸数＝６００／Ｄ （ａ）
０．６×１０４ ／Ｄ２ ＜Ｎ＜６×１０５ ／Ｄ２ （ｂ）
（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である。）
より好ましい平均繊維数（Ｎ）の範囲は、０．６×１０４ ／Ｄ２ ＜Ｎ＜１×１０５ ／Ｄ２ である。
【００３８】
炭素繊維の平均繊維径は５〜２０μｍ、中でも５〜１２μｍが好ましい。
部材Ａは、炭素繊維の目付けが２５〜１００００ｇ／ｍ２ の範囲であって、上記式（ａ）で定義される臨界単糸数以上で構成される炭素繊維束（Ａ）について、炭素繊維全量に対する割合が上記範囲にあり、かつ炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が上記式（ｂ）を満たすことにより、部材Ａの複合材料としての成形性と機械強度のバランスが良好となる。炭素繊維の目付量は、２５ｇ／ｍ２ 〜４５００ｇ／ｍ２ 以下であることが好ましい。
【００３９】
部材Ａにおける熱可塑性樹脂の含有量としては、炭素繊維１００重量部に対し、３〜１０００重量部であることが好ましい。
部材Ａにおいて、下記式（１）で定義される炭素繊維体積割合（以下、単に「Ｖｆ」ということがある。）に特に限定は無いが、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、１０〜７０Ｖｏｌ％であることが好ましい。
Ｖｆ＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積） 式（１）
炭素繊維の体積割合が１０Ｖｏｌ％以上の場合、所望の機械物性が得られやすい。一方、７０Ｖｏｌ％以下の場合、熱可塑性樹脂が十分になり、ドライの炭素繊維が増加せずに好ましい。部材Ａ中における炭素繊維体積割合（Ｖｆ）のより好ましい範囲は２０〜６０Ｖｏｌ％であり、さらに好ましい範囲は３０〜５０Ｖｏｌ％である。
【００４０】
部材Ａの大きさ及び形状は特に限定されない。
たとえば、部材Ａが板状である場合、部材Ａの厚みは特に限定されるものではないが、通常、０．５〜２０ｍｍの範囲内が好ましく、０．５〜１０ｍｍの範囲内がより好ましく、０．５〜５ｍｍの範囲内が更に好ましく、１〜５ｍｍの範囲内がより一層好ましい。
【００４１】
［部材Ｂ］
部材Ｂは少なくとも熱可塑性樹脂を含む。
部材Ｂについては、前述の部材Ａと同様である。
部材Ａに含まれる熱可塑性樹脂と部材Ｂに含まれる熱可塑性樹脂とは同じであっても異なってもよいが、熱溶着プロセスの制約や樹脂の熱履歴に伴う接合強度保証の観点からは、部材Ａに含まれる熱可塑性樹脂の融点と部材Ｂに含まれる熱可塑性樹脂の融点の差が５０℃以下であることが好ましく、２０℃以下であることがより好ましい。
【００４２】
本発明においては、部材Ａ、部材Ｂ及び接合部材の少なくとも一つが強化繊維を含むことが好ましく、部材Ａ、部材Ｂ及び接合部材の少なくとも一つが炭素繊維を含むことがより好ましい。
【００４３】
［溶着方法］
本発明では、前述の接合部材を、部材Ａと部材Ｂとの間に配置し、少なくとも接合部材の一部を溶融させて、部材Ａと部材Ｂとが接合された接合体を得る。
接合部材を溶融させる方法には特に限定はないが、接合媒体である接合部材を溶融させるエネルギー効率の観点から、振動エネルギーを付加する方法であることが好ましく、振動溶着法がより好ましく、超音波溶着法が更に好ましい。超音波溶着法によれば、部材Ａ及び部材Ｂの形状や大きさの制限が少なく、あらゆる形状の部材Ａ及び部材Ｂを利用することができるため、本発明によって広範な用途に用いられる接合体を製造可能になるからである。
【００４４】
超音波溶着法を用いて本発明の接合体の製造方法を実施する場合の一例を図３を用いて説明する。
図３のように、部材Ａ（図３のＡ）と部材Ｂ（図３のＢ）の表面同士の接合したい部分を向かい合わせ、部材Ａと部材Ｂの間に接合部材（図３の１）を配置し、その接合面へ、部材Ａ側から超音波を印加し、熱可塑性樹脂を溶融することによって、部材Ａと部材Ｂとが固定され接合が完了する。この場合、超音波を印加して熱可塑性樹脂を溶融した後、適宜冷却工程を実施することもでき、部材Ａと部材Ｂの間に接合部材を配置する際に、接合部材を公知の手段（例えば直接溶着など）で仮止めすることもできる。
なお、図３では部材Ａ側から超音波を印加しているが、部材Ｂ側から印加してもよい。
【００４５】
超音波溶着法とは、溶着ホーン（図３の４）と呼ばれる共振体を部材Ａ又は部材Ｂに押し付けると共に、この共振体から高周波の機械的振動を加え、部材Ａ又は部材Ｂに伝えられた機械的振動を摩擦熱に変換し、少なくとも接合部材の一部を溶融することで、部材Ａと部材Ｂを溶着する方法であり、例えば超音波溶着機（ブランソン社製、製品名：２０００Ｘｄｔ）を用いて行うことができる。
ここで、超音波印加して溶着させる制御因子としては、超音波の周波数、超音波の振幅、超音波の印加時間、サンプルを押し付ける圧力等がある。超音波の振幅、超音波の印加時間、サンプルを押し付ける圧力が上がる程、接合強度が上がる傾向にあるが、装置の使用、接合部材のシート部の厚みや突起部の形状および寸法、求めるサイクルタイム等を鑑みて、安定した溶着が得られるように適宜制御することができる。
超音波溶着時の制御条件としては、周波数、溶着時間、振幅、加圧力などがあるが、好ましい条件としては、周波数は１５〜５０ｋＨｚ、溶着時間は０．１〜５秒、振幅は３０〜１００μｍ、加圧力は５００〜２０００Ｎの範囲であると良い。溶着における生産性から、周波数２０〜４０ｋＨｚ、溶着時間０．５〜２秒、加圧力５００〜１５００Ｎの範囲がより好ましい。
また、超音波溶着の際、被接合体の位置を固定して溶着位置を固定する場合、アンビルと称する治具を用いてもよい。
【００４６】
［接合体］
本発明によって製造される接合体は、下記式（Ｓ２）で定義される、接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率が９５％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。上記比率が９５％以下であれば、溶着が十分であり接合強度に優れる。
なお、上記「接合前の接合部材の高さ」は、接合部材の突起部の高さとシート部の高さ（厚み）の合計をいうものとする。例えば図４に示す接合部材１において、接合部材の高さとは、突起部３の最大高さｈとシート部２の厚みｔの合計である。
式（Ｓ２）
接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率＝（接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離／接合前の接合部材の高さ）×１００（％）
【実施例】
【００４７】
以下、製造例、実施例、参考例及び比較例を示すことにより、本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
各実施例、参考例及び比較例における各値は、以下の方法に従って評価した。【００４８】
（１）各繊維強化樹脂材料中の強化繊維の平均繊維長
各繊維強化樹脂材料中の強化繊維の平均繊維長は、繊維強化樹脂材料を５００℃の炉内にて１時間加熱して、熱可塑性樹脂を除去した後、無作為に抽出した強化繊維１００本の長さをノギスで１ｍｍ単位まで測定し、その平均値とした。平均繊維長が１ｍｍを下回る場合は、光学顕微鏡下で０．１ｍｍ単位まで測定した。【００４９】
（２）各繊維強化樹脂材料中の強化繊維の体積含有率
各繊維強化樹脂材料中の強化繊維の体積含有率は、水中置換法により繊維強化樹脂材料の密度を求め、予め測定した強化繊維単独の密度と樹脂単独の密度との関係から、強化繊維の体積含有率を算出した。【００５０】
（３）繊維強化樹脂接合体の引張せん断強度
自動車技術会１９８７年３月発行（The Society of Automotive Engineers of Japan）Ｎｏ．Ｍ４０６−８７に準じて測定した。具体的には、引張せん断強度（引張りせん断接着強さ）の評価は、引張速度５ｍｍ／秒で実施し、下記（４）の方法により求めた溶着部分の面積から、単位面積あたりの引張せん断強度（ＭＰａ）を求めた。【００５１】
（４）溶着部分の投影面積
得られた繊維強化樹脂接合体に関し、被接合体である部材Ａ、或いは部材Ｂを剥がして目視により、接合面を垂直方向から観察し、超音波を印加した後の溶着面積中の最も長い軸を長辺として、長辺に直交する軸を短辺としてそれぞれ定規で１０分の１ｍｍの単位まで測定した後、楕円面積として算出した。【００５２】
（部材ＡおよびＢの製造例）
以下に被接合体である部材ＡおよびＢの製造例について説明する。【００５３】
（製造例１）
製造例１にてエネルギーダイレクターとして機能する突起と一体化して成形した被接合体の製造例を記す。
強化繊維として、平均繊維長３０ｍｍにカットした東邦テナックス社製のＰＡＮ系炭素繊維「テナックス（登録商標）」ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ、密度は約１７５０ｋｇ／ｍ３ ）を使用し、熱可塑性樹脂としてユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０（密度は約１１３０ｋｇ／ｍ３ ）を使用して、炭素繊維の体積割合が炭素繊維とナイロン６樹脂を合せた体積に対して３５％になるように混合し、２８０℃に加熱したプレス装置にて、圧力２．０ＭＰａで５分間加熱圧縮することで面内方向に炭素繊維が２次元ランダム配向した繊維強化樹脂材料を作製した。【００５４】
得られた成形板を３９０ｍｍ×３９０ｍｍの大きさに切り出し、１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により成形板の温度を２８０℃まで昇温した。この加熱した成形板を予め準備したエネルギーダイレクターの突起を形成できるように凹部が彫り込まれた金型に導入した。金型の温度を１４０℃に設定した、ついで、プレス圧力５ＭＰａで１分間加圧し、４００×４００×２．５ｍｍの平板状の成形体を得た。これを１００×２５ｍｍの大きさを有する長方形にカットした。エネルギーダイレクターである突起はこの長方形成形体の長手方向の端部、即ち接合面となる予定の部分にあり、その面積は２５ｍｍ×２５ｍｍである。エネルギーダイレクターの突起は球冠状で、最大高さ０．２ｍｍ、接合面の面積に対する突起の投影面積の比率は６０％であった。
このようにして、被接合体である部材Ｉを作製した。結果を表１に記す。
なお、部材Ｉには、１００×２５ｍｍの長方形成形体の長手方向の他の端部に接着剤（ＰＬＥＸＵＳ ＭＡ５３０）で３８×２５ｍｍの長方形タプを付けて引張せん断接合試験を行えるようにした。【００５５】
（製造例２）
エネルギーダイレクターとして機能する突起をプレス成形時に作製しなかった以外は、製造例１と同様にして被接合体の部材ＩＩを製造した。結果を表１に記す。【００５６】
（製造例３）
平均繊維長２０ｍｍにカットした炭素繊維を使用した以外は、製造例２と同様にして被接合体の部材ＩＩＩを製造した。結果を表１に記す。【００５７】
（製造例４）
炭素繊維の体積割合が炭素繊維とナイロン６樹脂を合せた体積に対して４５％になるように混合、調整した以外は、製造例２と同様にして被接合体の部材ＩＶを製造した。結果を表１に記す。【００５８】
（製造例５）
炭素繊維として、平均繊維長１０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳを１００重量部と、熱可塑性樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を３２０重量部とを、二軸混練押出機に投入し、混練して繊維強化樹脂組成物を作成した。この樹脂組成物中の炭素繊維は、単糸状になっており、炭素繊維体積割合は１７％であった。得られた繊維強化樹脂組成物を用い、日本製鋼所製１１０ｔｏｎ電動射出成形機（日本製鋼社製ＪＳＷ１８０Ｈ）を用い、１２０×１２０ｍｍの金型に導入して１２０×１２０×２．５ｍｍの成形体を製造した。これを１００×２５ｍｍの大きさを有する長方形にカットし、被接合体である部材Ｖを作製した。結果を表１に記す。なお、部材Ｖには、長手方向の他の端部に接着剤（ＰＬＥＸＵＳＭＡ５３０）で３８×２５ｍｍの長方形タプを付けて引張せん断接合試験を行えるようにした。部材Ｖ中の炭素繊維の平均繊維長は表１に記載したように０．９ｍｍであった。【００５９】
（製造例６）
熱可塑性樹脂としてポリカーボネート（帝人株式会社製：Ｌ−１２２５Ｙ）を用いて、炭素繊維１００重量部に対してポリカーボネートを３８０重量部となるように調整した以外は、製造例５と同様に被接合体の部材ＶＩを製造した。結果を表１に記す。【００６０】
（製造例７）
熱可塑性樹脂としてポリカーボネート（帝人株式会社製：Ｌ−１２２５Ｙ）を用いて、炭素繊維１００重量部に対してポリカーボネートを２００重量部となるように調整した以外は、製造例５と同様に被接合体の部材ＶＩＩを製造した。結果を表１に記す。【００６１】
【表１】
2017213201.tif 000003
【００６２】
（接合部材の製造例）
以下に接合部材の製造例について説明する。【００６３】
（製造例８−１〜８−８）
ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を、二軸混練押出機に投入し、Ｔダイから吐出しして幅４００ｍｍ、厚み０．１ｍｍのシートを得た。得られたシートを、製造しようとする接合部材のシート部厚みに合わせて複数枚重ねて、予め準備したエネルギーダイレクターとなる突起部を形成できるように凹部が彫り込まれた金型に設置し、型締め後、金型温度２８０℃、圧力０．５ＭＰａで２０分保持した後、金型温度を１００℃以下まで冷却し、４００×４００ｍｍの大きさを有するシート部と、前記シート部上にシート部と一体化した突起部が形成された接合部材を得た。
表２に記載した突起部の形状及び高さ（最大高さ）、シート部の厚み、突起部を設ける面（片面又は両面）、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率（「突起の投影面積比率」）となるように、使用する金型の上型と下型の間のクリアランス、金型に彫り込まれた凹部の寸法及び分布を適宜調節した。このようにして、接合部材ＶＩＩＩ−１〜ＶＩＩＩ−８を製造した。【００６４】
（製造例９）
炭素繊維として、平均繊維長１０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳを１００重量部と、熱可塑性樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を３５５重量部とを、二軸混練押出機に投入し、Ｔダイから吐出しして得られた幅４００ｍｍ、厚み０．１ｍｍのシートを使用した以外は製造例８−２と同様にして接合部材ＩＸを製造した。結果を表２に記す。【００６５】
（製造例１０）
熱可塑性樹脂としてポリカーボネート（帝人株式会社製：Ｌ−１２２５Ｙ）を使用した以外は製造例８−２と同様にして接合部材Ｘを製造した。結果を表２に記す。【００６６】
【表２】
2017213201.tif 000004
【００６７】
（実施例１〜９）
部材Ａと部材Ｂとして部材ＩＩを用いて、部材Ａと部材Ｂを図３のように接合面となる予定の部分を向いあわせ、その間に接合部材ＶＩＩＩ−１〜ＶＩＩＩ−８、ＩＸをそれぞれ設置し、超音波溶着機（ＢＲＡＮＳＯＮ製、２０００Ｘｄｔ）を用いて、接合部材のエネルギーダイレクター（突起部）の存在する部分に対応させて、部材Ａ側から直径１８ｍｍのホーンにより超音波印加し、接合体（繊維強化引張せん断溶着試験片）を得た。溶着条件は、周波数２０ｋＨｚ、振幅６０μｍ、溶着力１０００Ｎ、トリガー力２５０Ｎ、冷却時間２秒として、超音波印可時間については、接合部材ＶＩＩＩ−１〜ＶＩＩＩ−５、ＶＩＩＩ−８、ＩＸを用いた場合は１秒、接合部材ＶＩＩＩ−６およびＶＩＩＩ−７を用いた場合は２秒とした。
作製した接合体を前記（３）に記載されている引張せん断試験評価方法でその引張せん断強度（接合強度）を評価した。結果を表３に示す。
また、表３には、「接合前後の接合面間の距離の割合」、「溶着時の接合面間の最小離間量」、「接合前の接合部材の高さ」も記載した。「溶着時の接合面間の最小離間量」については後述する。
「接合前後の接合面間の距離の割合」は、
（接合後の接合面間の距離／接合前の接合面間の距離）×１００（％）
で算出したが、実施例１〜１３においては、「接合後の接合面間の距離」は「接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離」と同じであり、「接合前の接合面間の距離」は「接合前の接合部材の高さ」と同じであるため、「接合前後の接合面間の距離の割合」は、「式（Ｓ２）の値」と同じであった。
なお、「式（Ｓ２）の値」とは、前述の式（Ｓ２）の「接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率」である。【００６８】
（実施例１０〜１３）
接合体における部材Ａおよび部材Ｂの接合面間が「溶着時の接合面間の最小離間量」に示した一定のクリアランス（最小）で離間するように、部材Ａと部材Ｂの接合面の付近をそれぞれ治具で固定した以外は、それぞれ実施例１、実施例４、実施例６、実施例７と同様に接合体（繊維強化引張せん断溶着試験片）を作製した。
また、作製した接合体を実施例１〜９と同様な評価方法でその引張せん断強度（接合強度）を評価した。結果を表３に示す。
なお、「溶着時の接合面間の最小離間量」は、溶着中に部材Ａと部材Ｂが、その値以上に近づかないようにする制限値であり、溶着中の部材Ａと部材Ｂの接合面間距離の下限値である。「溶着時の接合面間の最小離間量」の値以上であれば、部材Ａと部材Ｂの距離は自由に変更できる。
実施例１〜９の「溶着時の接合面間の最小離間量」は、「無し」と記載されているが、これは溶着中の部材Ａと部材Ｂの距離の下限値が無い（下限値を設定していない）ことを表す。
従来は一般的には、接合させようとする部材同士の接合面は接触するように設計するものであるが、例えば部材に反りが生じている場合などは接合面間に隙間が発生することがある。このような場合は、溶着時の加圧力によっても解消されない隙間があると、溶着できずに接合体が得られない。後述の比較例１〜３ではこのような態様を模擬的に示したものであり、本発明の接合部材を用いていないため十分な接合強度を有する接合体が得られなかった。
これに対して、本発明では、部材Ａと部材Ｂとが一定の間隔で離れていたとしても、その間に接合部材を挟んで、隙間を埋めることができるため、接合強度に優れた接合体を得られるものであり、これを模擬的に示したのが実施例１０〜１３である。実施例１０〜１３では、「溶着時の接合面間の最小離間量」を一定の値に設定したとしても、適当な厚みの接合部材を用いることで接合強度に優れた接合体を得られた。【００６９】
（参考例１）
部材Ａとして部材Ｉ、部材Ｂとして部材ＩＩを用いて、部材Ａと部材Ｂを接合面となる予定の部分を向いあわせ、超音波溶着機（ＢＲＡＮＳＯＮ製、２０００Ｘｄｔ）を用いて、部材Ａのエネルギーダイレクターの存在する部分に対応させて、部材Ａ側から直径１８ｍｍのホーンにより超音波印加し、接合体（繊維強化引張せん断溶着試験片）を得た。溶着条件は、周波数２０ｋＨｚ、振幅６０μｍ、溶着力５００Ｎ、トリガー力２５０Ｎ、加振時間１秒、冷却時間２秒とした。
作製した接合体を前記（３）に記載されている引張せん断試験評価方法でその引張せん断強度（接合強度）を評価した。結果を表３に示す。【００７０】
（比較例１〜３）
溶着中における部材Ａおよび部材Ｂの接合面の最少間隔（離間量）が、それぞれ０．３ｍｍ、０．９ｍｍ、及び２．８ｍｍとなるように、部材Ａと部材Ｂの接合面の付近を治具で固定した以外は、参考例１と同様にして溶着しようとした。その結果、引張せん断試験に供するに十分な接合体を得る事が出来なく、対応した接合強度を“０”とした。結果を表３に示す。【００７１】
【表３】
2017213201.tif 000005
【００７２】
（実施例１４〜１６）
部材Ｂとして、部材ＩＩＩ〜Ｖを用いた以外は、実施例２と同様にして接合体を得た。結果を表４に示す。【００７３】
（実施例１７）
部材Ａと部材Ｂに部材ＶＩを用いて、部材Ａと部材Ｂの間に接合部材Ｘを用いた以外は実施例２と同様にして接合体を得た。結果を表４に示す。【００７４】
（実施例１８）
部材Ｂとして、部材ＶＩＩを用いた以外は、実施例１７と同様にして接合体を得た。結果を表４に示す。【００７５】
【表４】
2017213201.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によれば、低コストで生産性に優れ、被接合部材のあらゆる部位の接合、又は反り変形が生じた被接合部材の接合においても安定的にかつ高い接合強度で接合でき、かつ接合面の局所的な剥離が生じた際にも簡単に修繕することができる接合体の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、接合強度及び設計の自由度が高く、大量生産にも適用が可能な接合体の製造方法を提供することができる。【００７７】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１６年６月７日出願の日本特許出願（特願２０１６−１１３５９２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 接合部材
２ シート部
３ 突起部
４ 溶着ホーン
Ａ 部材Ａ
Ｂ 部材Ｂ
ｔ シート部の厚み
ｈ 突起部の最大高さ
【図１】
2017213201.tif 000007
【図２】
2017213201.tif 000008
【図３】
2017213201.tif 000009
【図４】
2017213201.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月21日(2017.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法であって、前記突起部の最大高さが１００μｍ以上である、接合体の製造方法。
【請求項２】
前記シート部の厚みが１００〜５０００μｍである請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記突起部の最大高さが１００〜５００μｍである請求項１または２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記接合部材の少なくとも一方の面について、下記式（Ｓ１）で定義される、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率が２５〜９５％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ１）
シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率＝（シート部の一方の面における突起部の投影面積の合計／シート部の前記一方の面の面積）×１００（％）
【請求項５】
前記接合部材の前記シート部の両面に前記突起部が付与されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項６】
下記式（Ｓ２）で定義される、接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率が９５％以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ２）
接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率＝（接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離／接合前の接合部材の高さ）×１００（％）
【請求項７】
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる方法が振動エネルギーを付加する方法である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項８】
前記部材Ａ、前記部材Ｂ及び前記接合部材の少なくとも一つが強化繊維を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項９】
前記シート部の厚みが３００μｍ以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる際に、前記突起部が溶融の起点となる請求項７に記載の接合体の製造方法。
【請求項１１】
前記接合部材が配置される前記部材Ａと前記部材Ｂとの間が、前記部材Ａ又は前記部材Ｂに生じた反り変形に起因する隙間である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
［１］
熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法であって、前記突起部の最大高さが１００μｍ以上である、接合体の製造方法。
［２］
前記シート部の厚みが１００〜５０００μｍである［１］に記載の接合体の製造方法。
［３］
前記突起部の最大高さが１００〜５００μｍである［１］または［２］に記載の接合体の製造方法。
［４］
前記接合部材の少なくとも一方の面について、下記式（Ｓ１）で定義される、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率が２５〜９５％である［１］〜［３］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ１）
シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率＝（シート部の一方の面における突起部の投影面積の合計／シート部の前記一方の面の面積）×１００（％）
［５］
前記接合部材の前記シート部の両面に前記突起部が付与されている［１］〜［４］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［６］
下記式（Ｓ２）で定義される、接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率が９５％以下である、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ２）
接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率＝（接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離／接合前の接合部材の高さ）×１００（％）
［７］
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる方法が振動エネルギーを付加する方法である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［８］
前記部材Ａ、前記部材Ｂ及び前記接合部材の少なくとも一つが強化繊維を含む、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［９］
前記シート部の厚みが３００μｍ以上である［１］〜［８］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［１０］
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる際に、前記突起部が溶融の起点となる［７］に記載の接合体の製造方法。
［１１］
前記接合部材が配置される前記部材Ａと前記部材Ｂとの間が、前記部材Ａ又は前記部材Ｂに生じた反り変形に起因する隙間である［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
本発明は上記［１］〜［１１］に関するものであるが、本明細書には参考のためその他の事項についても記載した。
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月29日(2018.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法であって、前記突起部の最大高さが１００〜５０００μｍである、接合体の製造方法。
【請求項２】
前記シート部の厚みが１００〜５０００μｍである請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記突起部の最大高さが１００〜５００μｍである請求項１または２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記接合部材の少なくとも一方の面について、下記式（Ｓ１）で定義される、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率が２５〜９５％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ１）
シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率＝（シート部の一方の面における突起部の投影面積の合計／シート部の前記一方の面の面積）×１００（％）
【請求項５】
前記接合部材の前記シート部の両面に前記突起部が付与されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項６】
下記式（Ｓ２）で定義される、接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率が９５％以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ２）
接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率＝（接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離／接合前の接合部材の高さ）×１００（％）
【請求項７】
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる方法が振動エネルギーを付加する方法である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項８】
前記部材Ａ、前記部材Ｂ及び前記接合部材の少なくとも一つが強化繊維を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項９】
前記シート部の厚みが３００μｍ以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる際に、前記突起部が溶融の起点となる請求項７に記載の接合体の製造方法。
【請求項１１】
前記接合部材が配置される前記部材Ａと前記部材Ｂとの間が、前記部材Ａ又は前記部材Ｂに生じた反り変形に起因する隙間である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
［１］
熱可塑性樹脂を含むシート部と、前記シート部の少なくとも一方の面に、前記シート部と一体化した、熱可塑性樹脂を含む複数の突起部とを有する接合部材を、熱可塑性樹脂を含む部材Ａと熱可塑性樹脂を含む部材Ｂとの間に配置し、少なくとも前記接合部材の一部を溶融させて、前記部材Ａと前記部材Ｂとが接合された接合体を得る、接合体の製造方法であって、前記突起部の最大高さが１００〜５０００μｍである、接合体の製造方法。
［２］
前記シート部の厚みが１００〜５０００μｍである［１］に記載の接合体の製造方法。
［３］
前記突起部の最大高さが１００〜５００μｍである［１］または［２］に記載の接合体の製造方法。
［４］
前記接合部材の少なくとも一方の面について、下記式（Ｓ１）で定義される、シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率が２５〜９５％である［１］〜［３］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ１）
シート部の面積に対する突起部の投影面積の合計の比率＝（シート部の一方の面における突起部の投影面積の合計／シート部の前記一方の面の面積）×１００（％）
［５］
前記接合部材の前記シート部の両面に前記突起部が付与されている［１］〜［４］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［６］
下記式（Ｓ２）で定義される、接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率が９５％以下である、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
式（Ｓ２）
接合前の接合部材の高さに対する接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離の比率＝（接合体における部材Ａと部材Ｂとの接合面間距離／接合前の接合部材の高さ）×１００（％）
［７］
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる方法が振動エネルギーを付加する方法である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［８］
前記部材Ａ、前記部材Ｂ及び前記接合部材の少なくとも一つが強化繊維を含む、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［９］
前記シート部の厚みが３００μｍ以上である［１］〜［８］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
［１０］
前記接合部材の少なくとも一部を溶融させる際に、前記突起部が溶融の起点となる［７］に記載の接合体の製造方法。
［１１］
前記接合部材が配置される前記部材Ａと前記部材Ｂとの間が、前記部材Ａ又は前記部材Ｂに生じた反り変形に起因する隙間である［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
本発明は上記［１］〜［１１］に関するものであるが、本明細書には参考のためその他の事項についても記載した。
【国際調査報告】
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