(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵌合孔を有する２つ以上の部材Ｙｉが締結された接合体であって、該嵌合孔には強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む締結棒が存在し、締結棒が熱によりかしめられて、当該部材Ｙｉがかしめ締結されてなる接合体であって、
２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含み、第１部材と第２部材は第１嵌合孔及び第２嵌合孔をそれぞれ有し、
第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置する状態で、前記締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体であって、
前記締結棒は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有し、
前記締結棒の他端部が熱によりかしめられている、
接合体。
【請求項２】
請求項１に記載の接合体であって、前記突起は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方の周面に対向する領域に形成され、前記締結棒の中心軸に沿って伸びるリブ状をしている接合体。
【請求項３】
前記突起は、前記一端部に近づくに従って突起量が大きくなる請求項２に記載の接合体。
【請求項４】
前記締結棒の前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方からの離脱荷重が１Ｎ以上である
請求項１に記載の接合体。
【請求項５】
請求項１に記載された接合体に利用され、且つ、前記締結棒が少なくとも前記第１嵌合孔を挿通した状態で前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方と一体化されてなる、中間体であって、
前記締結棒は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有する、
中間体。
【請求項６】
前記突起は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方の周面に対向する領域に形成され、前記締結棒の中心軸に沿って伸びるリブ状をしている
請求項５に記載の中間体。
【請求項７】
前記締結棒の前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方からの離脱荷重が１Ｎ以上である
請求項５に記載の中間体。
【請求項８】
請求項１に記載された接合体に利用される締結棒であって、
強化繊維と熱可塑性樹脂とを含み、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有する、
締結棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む締結棒を用いて部材を締結した接合体に関わるものである。【０００２】
さらには、被締結部材の一例である第１部材と第２部材とを、締結棒で締結してなる接合体、接合体に利用される中間体及び締結棒に関する。【０００３】
さらに詳しくは、接合強度が良好な接合体に関わるものであり、自動車に代表される構造部品に好適に使用することができる。【０００４】
【背景技術】
【０００５】
従来、締結棒の一例である樹脂リベットは、成形が容易で軽量化が図れるとともに腐食しない等の利点を有し、合成樹脂製品をはじめ、皮革や布あるいは紙製品等各種部品の締結に広く使用されている（例えば特許文献１）。【０００６】
樹脂リベットは、塑性変形を用いて「かしめる」方法が用いられており、締結したい部材とは別に作成する事ができるため、成形体と一体化したボスやリブを成形するのが困難な場所に好適に用いる事ができる。【０００７】
樹脂リベットは、通常、平坦な頭部と、頭部よりも細い胴部とからなる。樹脂リベットを利用して第１部材と第２部材とを締結する場合、第１部材に設けた第１嵌合孔と第２部材に設けた第２嵌合孔とに胴部を第１部材側から挿通させて、頭部を第１部材に当接させた状態で、胴部における第２部材から突出した部分をカール状に塑性変形させるかしめ法が利用されている。【０００８】
一方、予め被締結部材にリブやボスのような突出物を設け、突出物の先端を熱で変形させて、「かしめる」ことにより締結された接合体は、ピール方向に高い接合強度を得られる。この接合体は、かしめの際の加熱方法として熱や超音波といった様々な手法を採用できるなどの理由で、各種の産業分野で広く用いられている。（特許文献２）。【０００９】
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１５３２１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら特許文献１に記載の樹脂リベットをかしめて締結する際に、仮に超音波印加を試みると、超音波を印加する時間が長すぎるため、短時間でかしめ締結を完了させて接合体を製造するのは難しい。これは、超音波による機械的振動が樹脂の内部で減衰し、機械振動が、効率的に樹脂の溶融に用いられないからである。また、かしめ部の体積を減らす事で、短時間で締結を完了させることもできるが、その場合は、接合強度が低下してしまう。【００１２】
一方、特許文献２に記載の接合方法では、超音波で溶着できる利点はあるものの、突出物の位置合わせを極めて厳密に行う必要があり、製造コストが高くなる。【００１３】
したがって、本発明の目的は、接合部の接合強度に優れ、かつ効率良く締結できる接合体を提供することである。【００１４】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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＞  嵌合孔を有する２つ以上の部材Ｙｉが締結された接合体であって、該嵌合孔には強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む締結棒が存在し、締結棒が熱によりかしめられて、当該部材Ｙｉがかしめ締結されてなる接合体であって、
２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含み、第１部材と第２部材は第１嵌合孔及び第２嵌合孔をそれぞれ有し、
第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置する状態で、前記締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体であって、
前記締結棒は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有し、
前記締結棒の他端部が熱によりかしめられている、
接合体。
＜２＞  ＜１＞に記載の接合体であって、前記突起は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方の周面に対向する領域に形成され、前記締結棒の中心軸に沿って伸びるリブ状をしている接合体。
＜３＞  前記突起は、前記一端部に近づくに従って突起量が大きくなる＜２＞に記載の接合体。
＜４＞  前記締結棒の前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方からの離脱荷重が１Ｎ以上である
＜１＞に記載の接合体。
＜５＞  ＜１＞に記載された接合体に利用され、且つ、前記締結棒が少なくとも前記第１嵌合孔を挿通した状態で前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方と一体化されてなる、中間体であって、
前記締結棒は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有する、
中間体。
＜６＞  前記突起は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方の周面に対向する領域に形成され、前記締結棒の中心軸に沿って伸びるリブ状をしている
＜５＞に記載の中間体。
＜７＞  前記締結棒の前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方からの離脱荷重が１Ｎ以上である
＜５＞に記載の中間体。
＜８＞  ＜１＞に記載された接合体に利用される締結棒であって、
強化繊維と熱可塑性樹脂とを含み、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有する、
締結棒。
なお、本発明は上記＜１＞〜＜８＞に関するものであるが、参考のためその他の事項（たとえば下記１．〜２０．に記載した事項など）についても記載した。
１．  嵌合孔を有する２つ以上の部材Ｙｉが締結された接合体であって、該嵌合孔には強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む締結棒が存在し、締結棒が熱によりかしめられて、当該部材Ｙｉがかしめ締結されてなる接合体。
２．  前記熱かしめは、超音波の印加により行われる前記１に記載の接合体。
３．  嵌合孔から突出した締結棒の端部がかしめられてなる前記１〜２いずれか１項に記載の接合体。
４．  締結棒がリベット形状である前記１〜３いずれか１項に記載の接合体。
５．  締結棒の座屈応力が７５〜３００ＭＰａである前記１〜４のいずれか１項に記載の接合体。
６．  締結棒に含まれる強化繊維が、平均繊維長０．０１〜１０ｍｍの不連続炭素繊維である、前記１〜５いずれか１項に記載の接合体。
７．  部材Ｙｉが炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材である前記１〜６のいずれか１項に記載の接合体。
８．  部材Ｙｉに含まれる炭素繊維に炭素繊維束が含まれている前記７に記載の接合体。
９．  部材Ｙｉが、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を含有してなり、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２０〜９９体積％であり、さらに、上記炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が、下記式の条件を満たす前記８に記載の接合体。
【００１６】
臨界単糸数＝６００／Ｄ                        （ａ）
０．６×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２    （ｂ）
（ここでＤは強化繊維の平均繊維径（μｍ）である。）
１０．  前記１に記載の接合体であって、
２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含み、第１部材と第２部材は第１嵌合孔及び第２嵌合孔をそれぞれ有し、
第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置する状態で、前記締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体であって、
前記締結棒は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有し、
前記締結棒の他端部が熱によりかしめられている、
接合体。
１１．  前記１０に記載の接合体であって、前記突起は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方の周面に対向する領域に形成され、前記締結棒の中心軸に沿って伸びるリブ状をしている接合体。
１２．  前記突起は、前記一端部に近づくに従って突起量が大きくなる
前記１１に記載の接合体。
１３．  前記熱かしめは、超音波の印加により行われる前記１０に記載の接合体。
１４．  前記締結棒の前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方からの離脱荷重が１Ｎ以上である
前記１０〜１３の何れか１項に記載の接合体。
１５．  前記１０に記載された接合体に利用され、且つ、前記締結棒が少なくとも前記第１嵌合孔を挿通した状態で前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方と一体化されてなる、中間体であって、
前記締結棒は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有する、
中間体。
１６．  前記突起は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方の周面に対向する領域に形成され、前記締結棒の中心軸に沿って伸びるリブ状をしている
前記１５に記載の中間体。
１７．  前記締結棒の前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方からの離脱荷重が１Ｎ以上である
前記１５に記載の中間体。
１８．  前記１０に記載された接合体に利用される締結棒であって、
強化繊維と熱可塑性樹脂とを含み、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有する、
締結棒。
１９．  前記１〜１４いずれか１項に記載の接合体であって、
２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含み、第１部材と第２部材は第１嵌合孔及び第２嵌合孔をそれぞれ有し、
第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置する状態で、前記締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体であって、
前記締結棒の他端部がかしめられた際に、他端部が変形して、締結棒の表面に覆いかぶされ、
覆いかぶされた締結棒の表面に凹凸が存在する接合体。
２０．  前記１〜１４のいずれか１項に記載の接合体であって、
２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含み、第１部材と第２部材は第１嵌合孔及び第２嵌合孔をそれぞれ有し、
第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置し、かつ前記締結棒と第２嵌合孔との間に隙間を有した状態で、
前記締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体であって、
かしめられた際に、他端部が変形して、前記隙間に入り込み、締結棒の表面に接着された接合体。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の接合体は、締結棒に熱を加えて（好ましくは超音波を印加して）締結棒をかしめて部材を締結することができるので、優れた接合強度を有する接合体を効率的に製造できる。【００１８】
また、被締結部材と一体化した突出物の作製が不要であるため、適宜、必要な場所に締結棒を用いてかしめ締結することができ、効率的に接合体を作製することができる。【００１９】
本発明における締結棒は、被締結部材の素材に関わらず、適宜部材を締結することができ、更には、締結棒の長さを自由に調節できるので、２枚以上の部材でも容易に締結することができる。【００２０】
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）締結棒の一例としての斜視図である。（ｂ）（ａ）のｘ方向又はｙ方向から見た締結棒の縦断面方向の断面模式図である。（ｃ）（ａ）のｚ方向から見た横断面方向の断面模式図である。（ｄ）締結棒の別の一例として、フランジ形状の斜視図である。
【図２】（ａ）締結棒を部材の嵌合孔に存在させた状態の、一例としての模式図である。（ｂ）部材の模式図の一例である。
【図３】（ａ）締結棒に超音波を印加する際の模式図である。（ｂ）超音波を印加することにより、締結棒がかしめられた模式図である。
【図４】締結棒の両端部を超音波で印加してかしめ締結した接合体の模式図である。
【図５】超音波で印加した後、締結棒に溶け残りが発生していることを示す模式図である。傘側（図５の８）が溶けてかしめられている一方、円柱側（図５の４）が溶けずに残っている。
【図６】（ａ）は締結棒の一例としての斜視図である。（ｂ）は締結棒を第１部材に挿入した状態を示す断面図である。（ｃ）は締結棒を利用した接合体を示す断面図である。
【図７】（ａ）は締結棒の一例としての斜視図である。（ｂ）は締結棒を第１部材に挿入した状態を示す断面図である。（ｃ）は締結棒を利用した接合体を示す断面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は締結棒の変形例を示す斜視図である。
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は締結棒のこぶ状の突起の変形例を示す拡大図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は締結棒のリブ状の突起の変形例を示す拡大図である。
【図１１】締結棒に超音波を印加する際の模式図である。
【図１２】締結棒の第１嵌合孔への挿入試験を説明する図である。
【図１３】締結棒の第１嵌合孔からの離脱試験を説明する図である。
【図１４】締結棒の一例を示す図である。
【図１５】締結棒を利用した接合体を示す断面図である。
【図１６】締結棒を利用した接合体を示す断面図である。
【図１７】締結棒と第２嵌合孔との間に隙間を有した状態の一例を示す図である。
【００２２】
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の接合体は、嵌合孔を有する２つ以上の部材Ｙｉが締結された接合体であって、該嵌合孔には強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む締結棒が存在し、締結棒に熱を加えて（好ましくは超音波が印加されて）当該部材Ｙｉがかしめ締結されてなるものである。
１．締結棒
本発明における締結棒は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む。具体的には、熱可塑性樹脂をマトリクスとし、そのマトリクス中に強化繊維が含有されていると良い。
【００２４】
（締結棒の形状）
締結棒は、棒状であり、その断面は四角形などの多角形、円形、楕円形などが用いられる。断面形状は、締結棒の成形性やかしめの加工性を考慮すると、図１（ｃ）に示すような円形であるものが好ましい。締結棒の長さ、断面の大きさに特に限定は無いが、具体的な長さ（図１（ｂ）の１の長さ）は６〜５０ｍｍ、断面の大きさ（図１（ｂ）の２の長さ）は直径４〜２２．５ｍｍであるのが好ましい。本発明における締結棒は強化繊維が含まれているため、樹脂のみで作製した締結棒よりも座屈応力が高く、樹脂のみの締結棒よりも締結棒の長さ（図１（ｂ）の１の長さ）を容易に長くできる。また、長さ方向において、径が均一でなくてもかまわない。
【００２５】
また、締結棒の最大断面積（図１（ｂ）の３を紙面下側から見た部分の面積）は、嵌合孔の断面積以上であることが好ましい。締結棒の片側端部が嵌合孔の断面積以上であれば、締結棒の片側端部を最外側にある部材Ｙｉに固定でき、締結棒のかしめに際し、一方のみをかしめるだけで接合体を作製することが可能となり好ましい（図２（ａ）、図３）。
【００２６】
このとき本発明における締結棒はリベット形状であることが好ましい。リベット形状とは、頭部と、胴部とからなり、孔をあけた部材Ｙｉに差し込んで、締結棒をかしめることで、頭部とは反対側の締結棒の端部を変形させて締結させる部品形状をいい、具体的には図１の（ａ）のような形状をいう（図１（ａ）紙面下側の締結棒端部が頭部である）。締結棒の棒方向の断面積の変化量に特に限定は無いが、かしめられない頭部側の断面積は、嵌合孔の断面積の２〜５倍である事が好ましい。
【００２７】
（締結棒への超音波印加）
本発明における締結棒は、部材Ｙｉが有する嵌合孔に存在し、この嵌合孔より上に突き出した部分（突出部）がかしめられる（図３の（ａ）、（ｂ））。ここで突出部とは、部材の嵌合孔から突き出た後にかしめられる部分をいう（図２の５の部分）
本発明においては、締結棒の突出部に超音波を印加してかしめる場合、締結棒の軸方向（図１のＺ方向）に圧縮力が働く。そのため、締結棒の軸方向に対して適切な強度有していれば、好適にかしめて締結することができる。したがって、好ましい締結棒の軸方向の座屈応力は７５〜３００ＭＰａである。締結棒の座屈強度が７５ＭＰａ以上である場合、突出部をかしめる際に座屈が発生することが少なくなり、接合強度を高くできるかしめ締結が出来る。反対に、座屈応力が３００ＭＰａ以下であれば、超音波の印加による突出部の形状変化が十分おこり、締結棒の溶け残り（図５）が少なくなり、短時間でのかしめ締結が容易となる。
【００２８】
ここで座屈応力の測定方法としては、本発明では、ＪＩＳ Ｋ ７１８１：２０１１に従った圧縮試験で求めることが出来る。
【００２９】
（座屈応力の制御）
突出部の座屈応力を上記範囲に制御する手法としては特に制限は無いが、例えば、突出部の径、高さ、形状を制御することにより達成できる。一般的には、締結棒の突出部（図２の５の部分）の径は太く、高さが短い方が座屈応力は高くなる傾向になる。また、突出部の先端よりも基の方が太くなるほど、座屈応力が高くなる傾向がある。
【００３０】
また、締結棒の座屈応力を制御する手法として特に制限は無いが、例えば、締結棒に含まれる強化繊維の引張弾性率、強化繊維の含有量、強化繊維の平均繊維長、強化繊維の繊維径を制御することにより達成できる。
【００３１】
（突出部（図２の５）の形状）
突出部の形状に特に限定は無いが、具体的には円柱状、円錐状、角柱状、角錐状、台形状などを挙げる事ができる。中でも、円柱状、円錐状、角錐状、台形状は締結棒の成形時に成形型の抜き角に依存する要素が少なくなり、好適に使用できる。一例を挙げると、突出部が円柱状の場合、突出部の直径は４〜２２．５ｍｍの範囲から選択し、高さは６〜４５ｍｍの範囲から選択するのがよい。また、突出部が円柱状の場合、突出部の高さは突出部の直径の０．５〜１１．１倍の範囲が好ましい。
【００３２】
（かしめ部への超音波印加）
本発明における締結棒は、好ましくは超音波によってかしめられる。
【００３３】
本発明において、「かしめる」とは、部材Ｙｉを締結する言葉であり、孔を開けた２枚以上の部材Ｙｉに締結棒を通し、飛び出た先端部（かしめ部）を、工具などを使って変形して（潰して）、部材Ｙｉを接合することをいう。変形した後の締結棒は、孔の外側に引っかかるため、部材Ｙｉ互いに外れなくなる。
【００３４】
締結棒の突出部が超音波印加された後、かしめ部における突出部の溶け残りが０  ＜  Ｌ１／Ｌ２  ＜  ０．６（Ｌ１：かしめ後における突出部の溶け残りの長さ、Ｌ２：かしめ後の突出部の高さ、図５）の範囲にあると、優れた接合強度が得られる傾向にあるため、好ましく使用できる。かしめ部における突出部の溶け残りは、好ましくは、０  ＜  Ｌ１／Ｌ２  ＜０．５  である。
【００３５】
突出部の溶け残りを制御する手法として特に限定はないが、具体的には突出部の座屈応力を制御したり、超音波印加を制御したりする方法がある。超音波印加の条件としては超音波の振幅、圧力、時間などがある。突出部先端に超音波印加する時間を短くする程、突出部の溶け残りが大きくなる傾向にある。
【００３６】
（締結棒に含まれる強化繊維）
本発明に用いられる締結棒に含まれる強化繊維の種類は、マトリクスの種類や本発明の接合体の用途等に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。このため、本発明に用いられる強化繊維としては、無機繊維又は有機繊維のいずれであっても好適に用いることができる。
【００３７】
無機繊維としては、例えば、炭素繊維、活性炭繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、タングステンカーバイド繊維、シリコンカーバイド繊維（炭化ケイ素繊維）、セラミックス繊維、アルミナ繊維、天然繊維、玄武岩などの鉱物繊維、ボロン繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ホウ素繊維、及び金属繊維等を挙げることができる。金属繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、銅繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維を挙げることができる。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｔガラス、石英ガラス繊維、ホウケイ酸ガラス繊維等からなるものを挙げることができる。有機繊維としては、例えば、ポリアラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の樹脂材料からなる繊維を挙げることができる。
【００３８】
本発明においては、２種類以上の強化繊維を併用してもよい。この場合、複数種の無機繊維を併用してもよく、複数種の有機繊維を併用してもよく、無機繊維と有機繊維とを併用してもよい。複数種の無機繊維を併用する態様としては、例えば、炭素繊維と金属繊維とを併用する態様、炭素繊維とガラス繊維を併用する態様等を挙げることができる。一方、複数種の有機繊維を併用する態様としては、例えば、アラミド繊維と他の有機材料からなる繊維とを併用する態様等を挙げることができる。さらに、無機繊維と有機繊維を併用する態様としては、例えば、炭素繊維とアラミド繊維とを併用する態様を挙げることができる。
【００３９】
本発明に用いられる強化繊維は、表面にサイジング剤が付着しているものであってもよい。サイジング剤が付着している強化繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、強化繊維及びマトリクスの種類に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。
【００４０】
本発明に用いられる強化繊維の形態としては特に制限はなく、例えば織物、編物、一方向材、連続繊維、特定長の不連続繊維、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【００４１】
（炭素繊維）
本発明においては、締結棒に含まれる強化繊維として炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維は、軽量でありながら強度に優れた本発明の接合体を得ることができるからである。
【００４２】
炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。中でも、本発明においては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることが好ましい。強化繊維としてＰＡＮ系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は１００〜６００ＧＰａの範囲内であることが好ましく、２００〜５００ＧＰａの範囲内であることがより好ましく、２３０〜４５０ＧＰａの範囲内であることがさらに好ましい。また、引張強度は２０００〜１００００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、３０００〜８０００ＭＰａの範囲内であることがより好ましい。
【００４３】
（強化繊維の繊維長）
本発明に用いられる強化繊維の繊維長は、強化繊維の種類やマトリクスの種類、締結棒における強化繊維の配向状態等に応じて適宜決定することができるものであり、特に限定されるものではない。したがって、本発明においては目的に応じて連続繊維を用いてもよく、不連続繊維を用いてもよい。
【００４４】
不連続繊維を用いる場合、強化繊維の平均繊維長が長いほど、締結棒の座屈応力を高めることができるが、平均繊維長が長すぎると成形時およびかしめ時の締結棒の流動性が低下する傾向にある。
【００４５】
したがって、平均繊維長は、０．０１〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．０１〜５ｍｍの範囲内であることがより好ましく、０．０３〜３ｍｍの範囲内であることが更に好ましい。
【００４６】
本発明においては繊維長が互いに異なる強化繊維を併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる強化繊維は、平均繊維長に単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
【００４７】
なお、締結棒Ｘに含まれる強化繊維の平均繊維長は、重量平均繊維長で算出すると良い。
【００４８】
（強化繊維の繊維径）
本発明に用いられる強化繊維の繊維径は、強化繊維の種類に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。
【００４９】
強化繊維として炭素繊維が用いられる場合、平均繊維径は、通常、３μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、４μｍ〜１２μｍの範囲内であることがより好ましく、５μｍ〜８μｍの範囲内であることがさらに好ましい。一方、強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、平均繊維径は、通常、３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５０】
ここで、上記平均繊維径は、強化繊維の単糸の直径を指すものとする。したがって、強化繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する強化繊維（単糸）の直径を指す。強化繊維の平均繊維径は、例えば、ＪＩＳＲ７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
【００５１】
（締結棒に含まれる熱可塑性樹脂）
締結棒に含まれる熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではなく、接合体の用途等に応じて適宜選択して用いることができる。ただし、本発明においてはマトリクスとして、熱可塑性樹脂を主成分として用い、超音波印加が可能となる範囲において、熱硬化性樹脂を併用してもよい。
【００５２】
熱可塑性樹脂は特に限定されるものではなく、本発明の接合体の用途等に応じた優れた機械特性や生産性などを考慮しつつ、所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。上記熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃〜３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００５３】
本発明における熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン樹脂）、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂等を挙げることができる。
【００５４】
上記ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を挙げることができる。
【００５５】
上記ポリスチレン樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等を挙げることができる。
【００５６】
上記ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド６樹脂（ナイロン６）、ポリアミド１１樹脂（ナイロン１１）、ポリアミド１２樹脂（ナイロン１２）、ポリアミド４６樹脂（ナイロン４６）、ポリアミド６６樹脂（ナイロン６６）、ポリアミド６１０樹脂（ナイロン６１０）等を挙げることができる。
【００５７】
上記ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリエステル等を挙げることができる。
【００５８】
上記（メタ）アクリル樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレートを挙げることができる。
【００５９】
上記変性ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、変性ポリフェニレンエーテル等を挙げることができる。
【００６０】
上記熱可塑性ポリイミド樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等を挙げることができる。
【００６１】
上記ポリスルホン樹脂としては、例えば、変性ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等を挙げることができる。
【００６２】
上記ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂を挙げることができる。
【００６３】
上記フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
【００６４】
本発明における締結棒に含まれる熱可塑性樹脂は１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
【００６５】
（締結棒に含まれる熱可塑性樹脂の含有量）
締結棒に含まれる熱可塑性樹脂の含有量は、熱可塑性樹脂の種類や強化繊維の種類等に応じて適宜決定することができるものであり特に限定されるものではない。
【００６６】
強化繊維の含有量が多く、熱可塑性樹脂の含有量が少ないほど、締結棒の座屈応力を高める事ができるが、熱可塑性樹脂の含有量が少なすぎると締結棒の成形時およびかしめ時における流動性が低下する傾向にある。
【００６７】
好ましい熱可塑性樹脂の含有量は強化繊維１００重量部に対して３重量部〜１０００重量部の範囲内である。より好ましくは３０〜２００重量部、更に好ましくは３０〜１５０重量部、更に好ましくは３５〜１００重量部である。熱可塑性樹脂が強化繊維１００重量部に対し３重量部以上では、製造工程における含浸が不十分なドライの強化繊維が少なくなるので好ましい。また１０００重量部以下であれば強化繊維が十分含まれているため、構造材料の要求適正を満たしやすい。
【００６８】
なお、本明細書では便宜上「重量」の語を使用するが、特に言及がない限り「質量」と同義である。
【００６９】
（締結棒に含まれるその他の添加剤）
また、本発明で用いる締結棒には、本発明の目的を損なわない範囲で、有機繊維または無機繊維の各種繊維状または非繊維状のフィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、安定剤、離型剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【００７０】
（締結棒の製造方法）
本発明における締結棒を製造する方法は特に制限はなく、例えば、射出成形、押出成形、プレス成形などが挙げられる。
【００７１】
射出成形の場合には、従来公知の方法を用いることができるが、例えば、長繊維ペレット、すなわち溶融した熱可塑性樹脂を所定の粘度に調整し連続繊維状の強化繊維に含浸させた後切断する工程で得られたペレットを用いて射出成形機で所定の形状に製造する方法、予め混練機等で強化繊維とマトリクスを混練し、それを射出成形機に導入し、所定の形状に製造する方法などが挙げられる。
【００７２】
一般的に、射出成形後の繊維長が長いほど、得られた繊維強化樹脂成形体の機械強度が高くなり、ひいてはかしめに用いた時の接合強度が高くなる傾向にある。繊維長を長くする手法として特に限定は無いが、具体的には溶融時のマトリクスの溶融粘度を下げる事、混練機や射出成形機のせん断速度を低下させる事、などが挙げられる。
【００７３】
また、上記以外の方法として、例えば金型内に、連続繊維のストランドを並行に引き揃えた一方向配列シート（ＵＤシート）、織物、不連続の強化繊維などの基材を設置し、ついで熱可塑性樹脂を注入し溶融含浸させたり加熱溶融した熱可塑性樹脂を注入し含浸させたのち、冷却する方法が挙げられる。
２．  嵌合孔を有する２以上の部材Ｙｉ
本発明における締結対象となる部材Ｙｉの数に特に限定はなく、締結可能な範囲であれば、部材Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・といったように、多数の部材を一つの締結棒で締結しても良い。すなわち、Ｙｉの「ｉ」は序数である。
【００７４】
また、各部材Ｙｉの素材や形状は同一であっても異なっていても良い。
【００７５】
本発明における被締結部材である２以上の部材Ｙｉ（図２（ａ）のＹｉ）は嵌合孔（図２（ｂ）の６）を有する。
【００７６】
（嵌合孔）
本発明に用いる部材Ｙｉは、少なくとも１つの嵌合孔を有する。嵌合孔の大きさおよび形状は、締結棒が存在できるよう、締結棒の突出部が挿入可能で、かしめられる程度であれば特に限定はない。嵌合孔の形状としては例えば、円柱状、円錐状、角柱状、角錐状、台形状などを挙げる事ができる。中でも、円柱状、円錐状、角錐状、台形状は部材Ｙｉの成形時の金型の抜き角に依存する要素が少なくなり、好適に使用できる。
【００７７】
嵌合孔の形状と大きさの一例を挙げると、締結棒が円柱状の場合、嵌合孔の面積は締結棒の長さ方向横断面の最小断面積より０．９〜４倍が好ましいく、０．９５〜３倍がより好ましく、０．９８〜２．３倍が更に好ましい。
【００７８】
嵌合孔を得る方法としては、特に制限はないが、例えば、ドリル、エンドミル、ウォータージェットなどにより孔あけ加工する方法、成形型にあらかじめ嵌合孔にあたる部分に、打ち抜き刃を用いて、部材Ｙｉの成形材料をプレス成形する方法などが挙げられる。
【００７９】
（部材Ｙｉの形状）
部材Ｙｉの形状に特に限定はなく、例えば、平面部を有し、その断面が四角形などの多角形である平板、角柱、多面体などであって、例えば図２（ｂ）に示すような部材が用いられる。嵌合孔周辺における部材Ｙｉの厚み（図２（ｂ）のＺ方向の長さ）としては、１〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００８０】
（部材Ｙｉの素材）
締結対象となる部材Ｙｉの素材としては、嵌合孔を有するものであれば特に制限はなく、例えば、金属、樹脂、セラミックスなどを挙げることができる。金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅、チタン及びそれらの合金などを挙げることができる。樹脂としては、合成樹脂や非合成樹脂（天然素材高分子）があり、合成樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性（型）樹脂のいずれも用いることができる。
【００８１】
熱可塑性樹脂の具体例としては、前記（締結棒に含まれる熱可塑性樹脂）で記載した熱可塑性樹脂であれば好適に用いることができる。熱硬化性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、硬化性ポリイミド樹脂などを挙げることが出来る。
【００８２】
上記樹脂中には、強化繊維として、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維を含んでいてもよい。
【００８３】
本発明では、特に機械的特性と軽量性、および電蝕などのバランスの点から、部材Ｙｉは締結棒に含まれる強化繊維と熱可塑性樹脂と同一のものを含むことが好ましい。したがって、部材Ｙｉは炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材であることが好ましい。部材Ｙｉに含まれる繊維長、炭素繊維体積割合については、締結棒に含まれるものと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００８４】
（炭素繊維）
部材Ｙｉに含まれる強化繊維が炭素繊維であった場合、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構造材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。
【００８５】
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、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。連続繊維の平均繊維径は、通常、５〜２０μｍが適当である。
【００８６】
また、不連続の炭素繊維の場合には、炭素繊維はマトリクス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。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１〜１００ｍｍのものを用いることができる。
【００８７】
炭素繊維が不連続であって、２次元的方向（図２（ｂ）のｘｙ方向）に無秩序に分散している場合、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３〜１００ｎｍ、中でも５〜５０ｍｍがさらに好ましい。平均繊維長が１ｍｍより短い場合、炭素繊維としての役割を十分に果たせなく、十分な接合強度が得られない場合がある。逆に平均繊維長が１００ｍｍより長い場合、成形する時の流動性が低く、望む部材Ｙｉが得られない場合がある。
【００８８】
本発明では、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（図２（ｂ））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、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、部材Ｙｉの面内方向（図２（ｂ）のｘｙ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シート面内に配置されている状態を言う。このランダムマットを用いて得られる部材Ｙｉは、面内に異方性を有しない、実質的に等方性の材料である。
【００８９】
上記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号パンフレット、特開２０１３−４９２９８号公報の明細書に詳しく記載されている。
【００９０】
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。
【００９１】
臨界単糸数＝６００／Ｄ                  （ａ）
０．６×１０４／Ｄ２＜Ｎ＜１×１０５／Ｄ２（ｂ）
（ここでＤは炭素繊維の平均繊維径（μｍ）である。）
炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が０．６×１０４／Ｄ２以下の場合、高い炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）のものを得ることが困難となり、優れた強度を有する部材Ｙｉを得るのが困難になる。また、炭素繊維束（Ａ）中の平均繊維数（Ｎ）が１×１０５／Ｄ２以上の場合、局部的に厚い部分が生じ、ボイドの原因となりやすい。
（部材Ｙｉに含まれる炭素繊維の平均繊維長）
部材Ｙｉに含まれる炭素繊維の長さは、締結後の接合体における炭素繊維の平均繊維長で表現される。平均繊維長の測定方法としては、例えば、無作為に抽出した１００本の繊維の繊維長をノギス等により１ｍｍ単位まで測定し、その平均を求める方法が採用される。炭素繊維の好ましい平均繊維長は３ｍｍ〜１００ｍｍである。ランダムマットは単一の繊維長の炭素繊維で構成してもよく、異なる繊維長の炭素繊維が混在しても構わない。
【００９２】
なお、平均繊維長は、重量平均繊維長で測定することが好ましい。
【００９３】
（部材Ｙｉの製造方法の例）
本発明における部材Ｙｉに熱可塑性樹脂を用いる場合、製造する具体的な製造例としては、射出成形、押出成形、プレス成形などが挙げられる。プレス成形の場合は熱風乾燥機や赤外線加熱機などが用いられる。また、部材Ｙｉをプレス成形により製造するには、例えば、連続繊維が一方向配列したＵＤシートあるいは不連続繊維からなる抄造シート、上記ランダムマット等を、いずれも、熱可塑性樹脂を含む状態で、単層または複数積層して加熱加圧し、それらのシートまたはマット中に存在する熱可塑性樹脂を溶融させ繊維間に含浸させることで熱可塑性樹脂をマトリクスとする部材Ｙｉを製造することができる。
【００９４】
（部材Ｙｉに含まれる他の剤）
また、本発明で用いる部材Ｙｉには、本発明の目的を損なわない範囲で、有機繊維または無機繊維の各種繊維状または非繊維状のフィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、安定剤、離型剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。
３．  接合体
本発明の接合体は、嵌合孔を有する２つ以上の部材Ｙｉが締結された接合体であって、該嵌合孔には強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む締結棒が存在し、締結棒に超音波が印加されて当該部材Ｙｉがかしめ締結されたものである（図３、図４）。被締結部材である部材Ｙｉは、２つ以上であれば良く、３つや４つ以上の部材も、嵌合孔に締結棒を挿入されることで同時にかしめ締結をすることができる。
【００９５】
図３の（ａ）では、突出部にホーン（図３（ａ）の７）を用いて超音波印加する模式図を示したものである。締結棒に超音波印加がされることにより、突出部の熱可塑性樹脂が溶融して、ホーンの形状にあわせて図３（ｂ）に示すようにかしめられる。かしめ後の形状としては、かしめに用いるホーン（図３（ａ）の７）の形状によって決める事ができるので、かしめたい形状にあわせてホーンを適宜設計すれば良い。
【００９６】
また、締結棒が頭部を有するリベット形状であって、頭部と反対側の端部がかしめられた接合体でもよいが、図４に示すように片側ずつかしめて両側をかしめてもよい。すなわち、図４の紙面上側から最初に超音波を印加して上側をかしめた後に、図４の紙面下側から同じように超音波印加を行い、両側をかしめる事が出来る。
【００９７】
（接合強度）
本発明の接合体における十字引張強度としては、３ｋＮ以上である事が好ましい。十字引張強度が１ｋＮを上回る場合、構造部材等に用いる強度を有していることになる。より好ましくは４ｋＮ以上であり、６ｋＮ以上が更に好ましい。本発明は締結棒がかしめられて部材Ｙｉが締結されているため、優れた接合強度を有するが、用途によっては、他の接合方法、例えば、接着剤等によって締結された箇所をさらに補強してもよい。
４．  突起を有する締結棒、及びこれを用いた中間体と接合体
以下、突起を有する締結棒を使用した場合について説明するが、「４  突起を有する締結棒」の欄において、単に「締結棒」と称した場合は、特に言及しない限り、突起を１個以上有する締結棒を指すものとする。また、突起を有する締結棒１１，１２１，１４１，１５１は、いずれも上記「１．〜３．」で述べてきた締結棒の一例である。
【００９８】
また、突起を有する締結棒を用いた接合体について述べる場合、上述した「２つ以上の部材Ｙｉ」を具体化するため、第１部材、第２部材と呼ぶ場合があるが、いずれも部材Ｙｉの一例である。以下、「４  突起を有する締結棒」の欄において、２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含むものとして説明する。
４．１  本発明における更なる課題
前述の特許文献１に記載の樹脂リベットをかしめて締結する際に、樹脂リベットと少なくとも１つの被締結部材を係合した中間体を移動させたり、運搬、流通したりする場合、樹脂リベットが途中で外れてしまうことが多く、中間体としての流通性に欠ける場合がある。そこで、本発明の第２の目的は、流通性に優れた中間体及びこれを用いた接合体を提供することである。
【００９９】
また、第３の課題として、上記かしめ法は、樹脂リベットの胴部に加圧荷重を作用させるため、樹脂リベットの頭部側を支持部材で支持する必要がある。この場合、かしめ締結に際して、樹脂リベットと支持部材との位置合わせが煩雑であったり、支持部材のスペースを確保できない作業環境では樹脂リベットの使用ができなかったりする等の問題が生じる。したがって、本発明の第３の目的として、第１部材と第２部材とを締結棒で締結する際に、締結棒を支持しなくても、または比較的弱い支持でも締結できる接合体、接合体用の中間体及び締結棒を提供することである。
４．２  突起を有する締結棒を用いた場合の、発明の効果
本発明の接合体は、熱可塑性樹脂を含む締結棒が熱によりかしめられる。このため、締結する際に締結棒に作用する加圧荷重は、超音波を印加せずに、例えば胴部をカール状に塑性変形させてかしめる場合よりも小さくなる。
【０１００】
締結棒は、突起を有している場合、部材Ｙｉに係合（仮留め）した状態で移動させたり作業したりする際に落下し難く、締結する際の締結棒への加圧荷重も熱によるかしめであるため小さく、締結棒を支持する支持部材がなくても、または比較的弱い支持でも、他端部のかしめが可能となる。なお、他端部については後述する。
４．３  本発明における更なる課題の解決手段
（突起を有する締結棒を用いた発明を実施するための形態）
４．３．１  突起を有する締結棒を用いた接合体
接合体は、第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が第１部材側に位置する状態で、締結棒の他端部がかしめられて、第１部材と第２部材とが締結されてなる。
【０１０１】
接合体は、第１部材と第２部材とを含んでいる。つまり、接合体は、第１部材と第２部材とが締結棒により締結されたもの、第１部材、第２部材及び第１部材と第２部材以外の１以上の他の部材とが締結棒により締結されたものを含む。なお、以下、第１部材と第２部材以外の１以上の他の部材を、「他部材」として説明する。「他部材」は前述した部材Ｙｉの一つである。
【０１０２】
締結棒の「一端部」は、締結棒の一端を含む部位をいい、「一端」は接合体の第１部材に近い側の端である。締結棒の「他端部」は、一端部と反対側の他端を含む部位をいう。したがって、樹脂リベットを用いた場合には、前述の頭部が「一端部」に対応し、頭部の反対側の端部が「他端部」に対応する。
なお、接合体を構成する第１部材が存在する側を「一端」とし、第１部材から最も離れた部材Ｙｉが存在する側を「他端」とする。
【０１０３】
接合体が第１部材と第２部材と締結棒から構成される場合、締結棒の他端部は第２部材側に位置する。
【０１０４】
突起を有する締結棒を用いた接合体に他部材が含まれる場合、部材Ｙｉの重ねる順番は、第１部材、第２部材、他部材であってよいし、第１部材、他部材（１個又は複数個）、第２部材、他部材（１個又は複数個）であってもよい。この場合、締結棒の他端部は他部材側に位置する。なお、第２部材は、第１部材と他部材とが締結棒により締結されることで、第１部材と締結される。接合体に他部材が含まれる場合、部材Ｙｉの重ねる順番は、第１部材、他部材、第２部材であってもよい。この場合、締結棒の他端部は第２部材側に位置する。
【０１０５】
ただし、全ての部材Ｙｉは、締結時に１本の貫通孔を構成するように、嵌合孔を有する。なお、第１部材の嵌合孔が第１嵌合孔であり、第２部材の嵌合孔が第２嵌合孔である。当然、他部材も嵌合孔を有する。
【０１０６】
突起を有する締結棒を用いた締結棒の他端部は、一端部が第１部材側に位置する状態で、熱によりかしめられる。
【０１０７】
ここでいう「一端部が第１部材側に位置する状態」とは、一端部が第１部材の外側（第２部材と反対側である。）に存在しても良く、一端部の一部又は全部が第１部材の第１嵌合孔の内部に存在しても良い。各場合とも、締結体の一端部は、第１部材と設計上当接していてもよいし、第１部材と設計上離間していてもよい。
【０１０８】
突起を有する締結棒を用いた締結棒の他端部は、接合体において第１部材と反対側に位置する最外側の部材の嵌合孔から締結棒の一端と反対側に突出した部分（突出部分という。）をさし、当該突出部分の一部又は全部が熱によりかしめられる。
４．３．２  突起を有する締結棒
突起を有する締結棒は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む。具体的には、熱可塑性樹脂をマトリクスとし、そのマトリクス中に強化繊維が含有されていることが好ましい。
【０１０９】
突起を有する締結棒は、少なくとも第１部材と第２部材を締結するための棒であり、少なくとも第１部材と第２部材とを締結するために用いられる。ここでの締結棒は、上述のように、第１部材と第２部材とを締結する場合と、第１部材、第２部材及び他部材を締結する場合とがある。
【０１１０】
以下、「４．  突起を有する締結棒、及びこれを用いた中間体と接合体」の欄において、「突起を有する締結棒」は他端部が熱によりかしめられ、第１部材、第２部材及び場合によっては他部材を含めて接合する「締結体」となる。
【０１１１】
ここで、締結体の一端部は、締結体の一端を含む部位をいい、当該「一端」は締結棒の一端部の「一端」と同じ側の端を意味する。締結体の他端部は、締結体の他端を含む部位をいい、当該「他端」は締結棒の他端部の「他端」と同じ側の端を意味する。
【０１１２】
リベット形状の場合などは、締結棒の一端部は、他端部が熱によりかしめられるときは、第１嵌合孔を通過できない構成を有している。しかしながら、他端部が熱によりかしめられる前の状態では、締結棒の一端部は、第１嵌合孔を通過できる構成であってもよい。
【０１１３】
以下では、他端部が熱かしめされる際の締結棒の構成について説明する。
【０１１４】
突起を有する締結棒は、第１嵌合孔を通過できない構成の一端部を有している。この構成は、一端部が第１嵌合孔を通過しようとすると、一端部の少なくとも一部が第１部材と当接することで達成される。つまり、締結棒は、第１部材と当接する頭部を一端部に有していても良い。
【０１１５】
突起を有する締結棒に第１部材と当接する頭部を有していない場合、接合体となる前に、一端部を熱かしめする事で、一端部に頭部を設けることができる。以下、「４．  突起を有する締結棒、及びこれを用いた中間体と接合体」の欄において、締結棒における頭部とは、部材Ｙｉに挿入する前に設けられた頭部と、接合体となる前に締結棒の一端部を熱かしめすることによって設けられた頭部の双方を指すものとする。すなわち、他端部と一端部を同時に熱かしめして、一端部に頭部を設けても良い。
【０１１６】
以下、突起を有しかつ、頭部を有する締結棒として、頭部以外に胴部を有する、例えばリベット状をする締結棒について説明する。
【０１１７】
例えば、図６の（ａ）に示す締結棒１１では、符号「１３」が頭部に、符号「１４」が胴部にそれぞれなる。図７の（ａ）に示す締結棒１２１では、符号「１２３」が頭部に、符号「１２４」が胴部にそれぞれなる。図８の（ａ）に示す締結棒１４１では、符号「１４３」が頭部に、符号「１４４」が胴部にそれぞれなる。図８の（ｂ）に示す締結棒１５１では、符号「１５３」が頭部に、符号「１５４」が胴部にそれぞれなる。
【０１１８】
胴部１４，１２４，１４４，１５４において、接合体の他端側に位置する部材Ｙｉ（ここでは、第２部材である。）の嵌合孔（ここでは、第２嵌合孔である。）から頭部１３，１２３，１４３，１５３と反対側に突出する突出部分１６，１２６，１４６，１５６が他端部に相当する。また、締結棒１１，１２１，１４１，１５１における頭部１３，１２３，１４３，１５３と他端部１６，１２６，１４６，１５６との間を中間部１５，１２５，１４５，１５５とする。
【０１１９】
締結棒１１，１２１，１４１，１５１は、頭部１３，１２３，１４３，１５３が第１部材側に存在する状態において、第１嵌合孔と第２嵌合孔との少なくとも一方の嵌合孔に係合する突起１７，１２７，１４７，１５７を１個以上有する。
【０１２０】
ここで、締結棒１１，１２１，１４１，１５１の伸びる方向を「中心軸方向」といい、中心軸と直交する面内であって当該中心を通る方向を「径方向」といい、中心軸と直交する面内であって径方向と直交する方向（換言すると中心軸を回転中心としたその回転方向である。）を「周方向」という。
【０１２１】
このように、本発明における一例としての、突起を有する締結棒は、頭部、胴部および突起部からなる。頭部と胴部とを合わせた長さとしては特に制限はないが、通常６ｍｍ〜７０ｍｍである。胴部において、接合体の他端側に位置する部材Ｙｉ（ここでは、第２部材である。）の嵌合孔（ここでは、第２嵌合孔である。）から頭部と反対側に突出する突出部分の長さとしては、熱によりかしめることができる長さであれば制限はないが、被締結部材Ｙｉ（第２部材や他部材）の厚みや枚数にもよるが、３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあることが、かしめることによる強度が十分に発揮できるので好ましい。
４．３．２．１．  一端部（頭部）
以下で説明する突起を有する締結棒の頭部は、他端部が熱かしめされる際の一端部の状態を示している。頭部１３，１２３，１４３，１５３は、第１部材に当接する又は当接できる構成を有している。当接する又は当接できるためには、中間部１５，１２５，１４５，１５５との関係において、頭部１３，１２３，１４３，１５３の横断面における径方向の寸法が、中間部１５，１２５，１４５，１５５の横断面における径方向の寸法より大きいことが必要となり、頭部１３，１２３，１４３，１５３の形状・大きさ等は特に限定されない。
【０１２２】
頭部１３，１２３，１４３，１５３は、例えば、図６の（ａ）、図７の（ａ）、図８の（ａ）及び図８の（ｂ）に示すような形状をしていてもよい。
【０１２３】
図６の（ａ）に示すように、頭部１３は、円錐台状をした皿頭であるが、横断面形状が長円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形の錐台状をしていてもよい。また、図６の（ａ）において頭部１３は中実であるが、頭部は中空であってもよい。
【０１２４】
図７の（ａ）に示すように、頭部１２３は、円柱状をした平頭であるが、横断面形状が長円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形の柱状をしていてもよい。また、図７の（ａ）において頭部１２３は柱状であるが、頭部は中空の筒状であってもよい。
【０１２５】
頭部１４３，１５３は、図６の（ａ）や図７の（ａ）に示すような所定の線分を中心軸周りに回転させてなる回転体形状でなく、例えば、図８の（ａ）に示すように平面視において「−」形状をしてもよいし、図８の（ｂ）に示すように平面視において「＋」形状をしてもよい。
【０１２６】
頭部は、図示しない、半球状をした丸頭でもよい。この場合、頭部は中実であってもよいし、中空であってもよい。
【０１２７】
頭部１３，１２３，１４３，１５３の大きさは、上述したように、横断面での径方向の寸法が、中間部１５，１２５，１４５，１５５における横断面での径方向の寸法より大きくなっている。寸法が大きい部分は、図６の（ａ）や図７の（ａ）に示すように、頭部１３，１２３の全周に亘って存在してもよいし、図８に示すように、頭部１４３，１５３の一部に存在してもよい。
【０１２８】
つまり、頭部１３，１２３，１４３，１５３は、中間部１５，１２５，１４５，１５５よりも太い部分を一部にでも有していればよい。換言すると、横断面において、頭部１３，１２３，１４３，１５３の中心から径方向に最も離れた部位での中心からの距離が、中間部１５，１２５，１４５，１５５の中心から径方向に最も離れた部位での中心からの距離よりも大きければよい。
【０１２９】
頭部１３，１２３，１４３，１５３の横断面における最大面積は、第１部材の第１嵌合孔の横断面の開口面積（以下、単に面積ともいう。）より大きいことが好ましい。頭部１３，１２３，１４３，１５３の最大面積が第１嵌合孔の開口面積以上より大きければ、頭部１３，１２３，１４３，１５３は第１部材に当接できる。これにより、締結棒１１，１２１，１４１，１５１のかしめに際し、他端側のみをかしめるだけで接合体を作製することが可能となる。
【０１３０】
ただし、図８の（ａ）や（ｂ）に示すように、頭部１４３，１５３の形状が回転体形状でなく、第１嵌合孔の横断面の開口形状が頭部１４３，１５３の横断面形状と同じである場合、頭部１４３，１５３の横断面の面積が第１嵌合孔の横断面の面積よりも小さくても、締結棒１４１，１５１を中心軸周りに少し回転させることで、頭部１４３，１５３を第１部材に当接させることができる。
【０１３１】
すなわち、頭部１３，１２３，１４３，１５３は、第１部材の第１嵌合孔との関係において、横断面での径方向（図８の（ａ）のＸ１方向や図８の（ｂ）のＸ２，Ｙ２方向である。）の寸法が、第１嵌合孔における他の方向（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ２以外の方向である）の寸法よりも大きい部分があればよい。
【０１３２】
頭部１３，１２３，１４３，１５３の横断面の面積は、第１嵌合孔の横断面の最小の開口面積に対して、１．１倍〜５倍であることが好ましい。これにより、頭部１３，１２３，１４３，１５３が第１部材の第１嵌合孔を通り抜けるのを確実に防止できる。
４．３．２．２．  中間部
中間部１５，１２５，１４５，１５５は、第１嵌合孔及び第２嵌合孔の内部（図７の（ｃ）参照）、第２嵌合孔の内部（図６の（ｃ）参照）、又は他部材が含まれる場合は当該他部材の嵌合孔の内部に位置する部分である。
【０１３３】
中間部１５，１２５，１４５，１５５は、少なくとも第２部材の第２嵌合孔及び他部材を含む場合は当該他部材の嵌合孔を挿通できる構成を有していればよく、中間部１５，１２５，１４５，１５５の形状・大きさ等は特に限定されない。
【０１３４】
中間部が第２部材の第２嵌合孔又は第２部材の第２嵌合孔と他部材の嵌合孔とを挿通する例として、例えば、図６の（ｃ）に示すような中間部１５がある。
【０１３５】
中間部１５，１２５，１４５，１５５は、例えば、図６の（ａ）、図７の（ａ）、図８の（ａ）に示すような形状をしていてもよい。
【０１３６】
図６の（ａ）や図７の（ａ）に示すように、中間部１５，１２５の横断面形状は円形状をしてもよいし、図８の（ａ）に示すように、中間部１４５の横断面形状は長円形をしてもよいし、横断面形状は楕円形、三角形や四角形等の多角形をしてもよい。図６の（ａ）や図７の（ａ）に示すように中間部１５，１２５は中実であるが、図８の（ａ）や図８の（ｂ）に示すように中間部１４５，１５５は筒状をした中空であってもよい。
【０１３７】
中間部１２５，１５５は、図７の（ａ）や図８の（ｂ）に示すように、中心軸方向を頭部１２３，１５３から離れるに従って徐々に細くなる形状をしてもよいし、中間部１５，１４５は、図６の（ａ）や図８の（ａ）に示すように、中心軸方向の位置に関係なく一定の太さであってもよい。
【０１３８】
中間部１５５は、図８の（ｂ）に示すように、横断面形状が頭部１５３の横断面形状と異なってもよい。なお、中間部の横断面形状は、熱によるかしめの加工時の等方性を考慮すると、円形状が好ましい。
【０１３９】
胴部１４，１２４，１４４，１５４における頭部１３，１２３，１４３，１５３と反対側の他端部１６，１２６，１４６，１５６は、第１部材と第２部材とを締結する際又は他部材を含んで第１部材と第２部材とを締結する際に、熱によりかしめられるかしめ予定領域に相当する。このかしめ予定領域は、締結される部材Ｙｉの厚み、かしめ部の大きさ（具体的には体積であり、かしめ部の径や高さである。）によって規定される。
【０１４０】
以上のように、胴部１４，１２４，１４４，１５４及び中間部１５，１２５，１４５，１５５の長さ・太さ（横断面の面積の大小）は、締結される部材Ｙｉの数、部材Ｙｉの厚み、かしめ部の大きさ、締結力等により適宜選択されるものであり、特に規定されるものではない。
【０１４１】
胴部１４，１２４，１４４，１５４の長さ（図６の（ａ）、図７の（ａ）、図８の（ａ）及び図９の（ｂ）のＨである。）は６ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。横断面における最大寸法（例えば、図６の（ａ）、図７の（ａ）、図８の（ａ）及び図９の（ｂ）のＬの長さである。）は４ｍｍ〜２２．５ｍｍが好ましい。
【０１４２】
なお、締結棒１１，１２１，１４１，１５１は、強化繊維を含んでいるため、樹脂のみで作製した締結棒よりも座屈応力が高く、樹脂のみの締結棒よりも胴部１４，１２４，１４４，１５４を長くできる。
４．３．２．３．  突起
突起１７，１２７，１４７，１５７は、第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する。本発明における締結棒の一態様である突起は、当該第１嵌合孔と当該第２嵌合孔の少なくとも一方と係合することによって、第１部材、第２部材の少なくとも一方からはずれにくくする機能を有するものであれば、いかなる形状であってもよい。なお、係合する形態は、特に限定されるものではない。例えば、図６の（ｂ）に示すように突起１７が第１部材１１１の第１嵌合孔１１５の周縁（他端側の主面１１１ａ）に引っ掛かるように係わり合う形態であってもよい。当然、図６の（ａ）に示す突起１７が、図７の（ａ）に示す突起１２７の位置にあってもよい。
【０１４３】
例えば、図７の（ｂ）に示すように突起１２７が第１部材１３１の第１嵌合孔１３５の内周面を押圧するように係わり合う形態であってもよい。当然、図７の（ａ）に示す突起１２７が図６の（ａ）に示す頭部１３と中間部１５とに跨って形成されてもよい。
【０１４４】
上の例では、すべて、突起１７，１２７，１４７，１５７が第１嵌合孔１１５，１３５にのみ係合している。しかしながら、突起１７，１２７，１４７，１５７が、第２嵌合孔１１７，１３７にのみ係合してもよいし、第１嵌合孔１１５，１３５と第２嵌合孔１１７，１３７に係合してもよいし、さらには、他部材を含む場合は、第２嵌合孔に加えて、他部材の嵌合孔に係合してもよい。
【０１４５】
すなわち、複数の部材Ｙｉの各嵌合孔を挿通する締結棒により複数の部材Ｙｉが締結されてなる接合体の場合、締結棒は、複数の部材Ｙｉのうち、少なくとも１つの部材Ｙｉの嵌合孔に係合する突起を有していればよい。ただし、製造時の搬送の点からは、突起１７，１２７，１４７，１５７は第一嵌合孔１１５，１３５に係合していることが好ましい。
【０１４６】
第１部材、第２部材のみ存在し、これ以外に他の部材が存在しない場合、第１嵌合孔及び第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起であれば、特に限定はなく接合体を製造できるが、少なくとも第１嵌合孔に係合していることが好ましい。
【０１４７】
また、第１部材と第２部材以外の他の部材が「他の部材、第１部材、第２部材」の順番で存在していた場合も、第１嵌合孔及び第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起であれば、特に限定はなく接合体を製造できるが、少なくとも第１嵌合孔に係合していることが好ましい。
【０１４８】
一方、第１部材と第２部材以外の他の部材が「第１部材、他の部材、第２部材」の順番、又は「第１部材、第２部材、他の部材」の順番で存在していた場合、第１嵌合孔及び第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起であれば、特に限定はなく接合体を製造できる。
【０１４９】
突起１７，１２７，１４７，１５７は、第１嵌合孔と第２嵌合孔の少なくとも一方に係合できればよく、その形成箇所は特に限定されるものではない。突起１７，１２７，１４７，１５７は、例えば、図６の（ａ）、図７（ａ）、図８の（ａ）及び図８の（ｂ）に示すように中間部１５であってもよいし、突起は、頭部にあってもよいし、中間部と頭部とにあってもよい。
【０１５０】
突起１７，１２７，１４７，１５７は、中間部１５，１２５，１４５，１５５や頭部１３，１２３，１４３，１５３と一体で設けられてもよいし、中間部１５，１２５，１４５，１５５や頭部１３，１２３，１４３，１５３と別体であってその後にこれらに取り付けられてもよい。一体で設ける例としては、射出成形やプレス成形で締結棒を得るような場合である。別体で設ける例として、突起を接着剤で固着したり、突起、中間部又は頭部を構成する熱可塑性樹脂と同一の熱可塑性樹脂を溶融して固着したりする場合である。あるいは、突起は、当該熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂からなるものでもよい。さらには、ゴムなどの弾性体からなるものでもよい。
【０１５１】
突起１７，１２７，１４７，１５７は、第１嵌合孔と第２嵌合孔の少なくとも一方に係合できればよく、その形状は特に限定されるものではない。例えば、図６の（ａ）に示すように突起１７はこぶ状をしてもよいし、図７の（ａ）や図７の（ｂ）に示すように突起１２７，１５７はリブ状をしてもよいし、図８の（ａ）に示すように突起１４７はリング状をしていてもよい。
【０１５２】
こぶ状の突起１７は、図６の（ａ）に示すように、三角錐等の多角錐状などの錐状をしてもよいし、図９の（ａ）及び図９の（ｂ）に示すように半球状であってもよい。なお、突起１７は、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、一端側の端面１７ａが中心軸と直交し、端面に対向する頂部１７ｂが他端側にある。つまり、突起１７は、頭部１３から離れるに従って突出量が少なくなるような形状であってもよい。
【０１５３】
図６の（ａ）に示す複数の突起１７、図９の（ａ）に示す複数の突起１６１及び図９の（ｃ）に示す複数の突起１６５は、すべて同じ形状、大きさをしているが、図９の（ｂ）に示すように複数の突起１６３の大きさは異なってもよいし、図９の（ｃ）に示すように複数の突起１６５，１６６の形状が同じでも、端面のある位置が異なるように設けられてもよい。図９の（ｂ）に示すように複数の突起１６３が頭部から他端部に移るに従って大きくなってもよいし、逆に頭部に移るに従って大きくなってもよい。
【０１５４】
複数の突起１６３は、図９の（ｂ）に示すように、他端部に移るにしたがって突起の間隔が大きくなってもよいし、頭部に移るに従って突起の間隔が大きくなってもよいし、間隔は不規則であってもよい。
【０１５５】
突起１７，１６５，１６６は、図６の（ａ）や図９の（ｃ）に示すように、中心軸に沿って複数本の線分上に位置し、周方向に隣接する線分上で互い違いに存在してもよいし、図９の（ａ）及び（ｂ）に示す突起１６１，１６３のように、周方向に隣接する線分上で中心軸と直交する同一線上に存在してもよい。
【０１５６】
リブ状の突起における長手方向と直交する横断面の形状は、図７の（ａ）の突起１２７のように三角形状でもよいし、図１０の突起１７１のように矩形状でもよいし、半円状でもよい。
【０１５７】
図７の（ａ）に示すように突起１２７の幅が頭部から離れるに従って小さくなる先細り状でもよいし、図１０の（ａ）に示すように突起１７１の幅が一定な形状でもよいし、図１０の（ｂ）に示すように突起１７３の幅が頭部１７４に近づくに従って小さくなる先太り状でもよい。
【０１５８】
突起の突出量は、図７の（ａ）や（ｂ）の突起１２７のように頭部１２３から離れるに従って小さくなってもよいし、図１０の（ａ）や（ｂ）の突起１７１，１７３のように一定であってもよい。また、図１０の（ｃ）の突起１７５のように、最初頭部１７６から離れるに従って高く（大きく）なり、その後低く（小さく）なってもよいし、この高低を繰り返してもよい。
【０１５９】
また、リブ状の突起の場合も、中心軸方向や周方向に突起が複数あってもよく、複数の突起の高さ、長さ、幅は、同じでもよいし、異なってもよい。
【０１６０】
また、リブ状の突起１２７，１５７，１７１，１７３，１７５の中心軸方向の長さ及びこぶ状の突起１７，１６１，１６３，１６５，１６６が複数形成されている領域の中心軸方向の長さは、突起が係合する嵌合孔を有する部材Ｙｉの厚みより短くてもよいし、厚みと同じでもよいし、長くてもよい。
【０１６１】
突起が、第１部材の他端側の第１嵌合孔の開口縁に跨ると、例えば、図６の（ｂ）に示すように、突起の一部が第１嵌合孔に引っ掛かり、締結棒の脱落を一層防止できる。突起１２７，１５７，１７１，１７３，１７５の個数は、突起が第１嵌合孔及び第２嵌合孔の少なくとも一方に係合できればよく、その個数は特に限定されるものではない。ただし、突起１２７，１５７，１７１，１７３，１７５が形成されている部分の横断面において、中心に対して対称な位置に突起を複数個設けたり、正多角形の複数の頂点の位置に突起を設けたりすることで、締結棒の中心軸と第１嵌合孔の中心との位置合わせが容易になる。
４．３．２．４．  突起を有する締結棒に含まれる強化繊維
（１）強化繊維の種類
突起を有する締結棒１１，１２１，１４１，１５１に含まれる強化繊維の種類は、（締結棒に含まれる強化繊維）で既に述べたように、マトリクスの種類や接合体の用途等に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。このため、強化繊維としては、無機繊維又は有機繊維のいずれであっても好適に用いることができる。
【０１６２】
無機繊維としては、例えば、炭素繊維、活性炭繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、タングステンカーバイド繊維、シリコンカーバイド繊維（炭化ケイ素繊維）、セラミックス繊維、アルミナ繊維、天然繊維、玄武岩などの鉱物繊維、ボロン繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ホウ素繊維、及び金属繊維等を挙げることができる。
【０１６３】
金属繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、銅繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維を挙げることができる。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｔガラス、石英ガラス繊維、ホウケイ酸ガラス繊維等からなるものを挙げることができる。有機繊維としては、例えば、ポリアラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の樹脂材料からなる繊維を挙げることができる。
【０１６４】
強化繊維は、２種類以上併用してもよい。この場合、複数種の無機繊維を併用してもよく、複数種の有機繊維を併用してもよく、無機繊維と有機繊維とを併用してもよい。複数種の無機繊維を併用する態様としては、例えば、炭素繊維と金属繊維とを併用する態様、炭素繊維とガラス繊維を併用する態様等を挙げることができる。
【０１６５】
複数種の有機繊維を併用する態様としては、例えば、アラミド繊維と他の有機材料からなる繊維とを併用する態様等を挙げることができる。さらに、無機繊維と有機繊維を併用する態様としては、例えば、炭素繊維とアラミド繊維とを併用する態様を挙げることができる。
【０１６６】
強化繊維は、表面にサイジング剤が付着しているものであってもよい。サイジング剤が付着している強化繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、強化繊維及びマトリクスの種類に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。
【０１６７】
強化繊維の形態としては特に制限はなく、例えば織物、編物、一方向材、連続繊維、特定長の不連続繊維、またはこれらの組み合わせであってもよい。
（２）炭素繊維
突起を有する締結棒１１，１２１，１４１，１５１に含まれる強化繊維として炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維は、軽量でありながら強度に優れるからである。
【０１６８】
炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが知られているが、これらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。中でも、引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることが好ましい。強化繊維としてＰＡＮ系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は１００ＧＰａ〜６００ＧＰａの範囲内であることが好ましく、２００ＧＰａ〜５００ＧＰａの範囲内であることがより好ましく、２３０ＧＰａ〜４５０ＧＰａの範囲内であることがさらに好ましい。また、引張強度は２０００ＭＰａ〜１００００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、３０００ＭＰａ〜８０００ＭＰａの範囲内であることがより好ましい。
（３）強化繊維の繊維長
強化繊維の繊維長は、強化繊維の種類やマトリクスの種類、締結棒１１，１２１，１４１，１５１における強化繊維の配向状態等に応じて適宜決定することができるものであり、特に限定されるものではない。したがって、目的に応じて連続繊維を用いてもよく、不連続繊維を用いてもよい。
【０１６９】
不連続繊維を用いる場合、強化繊維の平均繊維長が長いほど、突起を有する締結棒１１，１２１，１４１，１５１の座屈応力を高めることができるが、平均繊維長が長すぎると成形時および熱かしめ時の締結棒１１，１２１，１４１，１５１の流動性が低下する傾向にある。
【０１７０】
したがって、平均繊維長は、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．０１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることがより好ましく、０．０３ｍｍ〜３ｍｍの範囲内であることが更に好ましい。
【０１７１】
なお、平均繊維長は重量平均繊維長で測定することが好ましい。
【０１７２】
繊維長が互いに異なる強化繊維を併用してもよい。換言すると、強化繊維は、平均繊維長に単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
（４）  強化繊維の繊維径
強化繊維の繊維径は、強化繊維の種類に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。強化繊維として炭素繊維が用いられる場合、平均繊維径は、通常、３μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、４μｍ〜１２μｍの範囲内であることがより好ましく、５μｍ〜８μｍの範囲内であることがさらに好ましい。一方、強化繊維としてガラス繊維を用いる場合、平均繊維径は、通常、３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１７３】
ここで、上記平均繊維径は、強化繊維の単糸の直径を指すものとする。したがって、強化繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する強化繊維（単糸）の直径を指す。強化繊維の平均繊維径は、例えば、ＪＩＳＲ７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
４．３．２．５  締結棒に含まれる熱可塑性樹脂
（１）熱可塑性樹脂の種類
締結棒１１，１２１，１４１，１５１に含まれる熱可塑性樹脂は、（締結棒に含まれる熱可塑性樹脂）で既に述べた通り、特に限定されるものではなく、接合体の用途等に応じて適宜選択して用いることができる。ただし、マトリクスとして、熱可塑性樹脂を主成分として用い、超音波印加が可能となる範囲において、熱硬化性樹脂を併用してもよい。
【０１７４】
熱可塑性樹脂は特に限定されるものではなく、接合体の用途等に応じた優れた機械特性や生産性などを考慮しつつ、所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。上記熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃〜３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。
【０１７５】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン樹脂）、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂等を挙げることができる。
【０１７６】
上記ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を挙げることができる。
【０１７７】
上記ポリスチレン樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等を挙げることができる。
【０１７８】
上記ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド６樹脂（ナイロン６）、ポリアミド１１樹脂（ナイロン１１）、ポリアミド１２樹脂（ナイロン１２）、ポリアミド４６樹脂（ナイロン４６）、ポリアミド６６樹脂（ナイロン６６）、ポリアミド６１０樹脂（ナイロン６１０）等を挙げることができる。
【０１７９】
上記ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリエステル等を挙げることができる。
【０１８０】
上記（メタ）アクリル樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレートを挙げることができる。上記変性ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、変性ポリフェニレンエーテル等を挙げることができる。上記熱可塑性ポリイミド樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等を挙げることができる。上記ポリスルホン樹脂としては、例えば、変性ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等を挙げることができる。
【０１８１】
上記ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂を挙げることができる。上記フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。突起を有する締結棒１１，１２１，１４１，１５１に含まれる熱可塑性樹脂は１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
（２）熱可塑性樹脂の含有量
突起を有する締結棒１１，１２１，１４１，１５１に含まれる熱可塑性樹脂の含有量は、（締結棒に含まれる熱可塑性樹脂の含有量）で既に述べた通り、熱可塑性樹脂の種類や強化繊維の種類等に応じて適宜決定することができるものであり、特に限定されるものではない。
【０１８２】
強化繊維の含有量が多く、熱可塑性樹脂の含有量が少ないほど、締結棒１１，１２１，１４１，１５１の座屈応力を高めることができるが、熱可塑性樹脂の含有量が少なすぎると締結棒１１，１２１，１４１，１５１の成形時および熱かしめ時における流動性が低下する傾向にある。
【０１８３】
好ましい熱可塑性樹脂の含有量は強化繊維１００重量部に対して３重量部〜１０００重量部の範囲内である。より好ましくは３０重量部〜２００重量部、更に好ましくは３０重量部〜１５０重量部、更に好ましくは３５重量部〜１００重量部である。熱可塑性樹脂が強化繊維１００重量部に対し３重量部以上では、製造工程における含浸が不十分なドライの強化繊維が少なくなるので好ましい。また１０００重量部以下であれば強化繊維が十分含まれているため、構造材料の要求適正を満たしやすい。
（３）その他の添加剤
締結棒１１，１２１，１４１，１５１には、本発明の目的を損なわない範囲で、有機繊維または無機繊維の各種繊維状または非繊維状のフィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、安定剤、離型剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。
４．３．２．６  締結棒の製造方法
締結棒１１，１２１，１４１，１５１を製造する方法は特に制限はなく、例えば、射出成形、押出成形、プレス成形などが挙げられる。射出成形の場合には、従来公知の方法を用いることができるが、例えば、長繊維ペレット、すなわち溶融した熱可塑性樹脂を所定の粘度に調整し連続繊維状の強化繊維に含浸させた後切断する工程で得られたペレット、を用いて射出成形機で所定の形状に製造する方法、予め混練機等で強化繊維とマトリクスを混練し、それを射出成形機に導入し、所定の形状に製造する方法などが挙げられる。
一般的に、射出成形後の繊維長が長いほど、得られた繊維強化樹脂成形体の機械強度が高くなり、ひいてはかしめに用いた時の接合強度が高くなる傾向にある。繊維長を長くする手法として特に限定はないが、具体的には溶融時のマトリクスの溶融粘度を下げること、混練機や射出成形機のせん断速度を低下させること事、などが挙げられる。
【０１８４】
上記以外の方法として、例えば金型内に、連続繊維のストランドを並行に引き揃えた一方向配列シート（ＵＤシート）、織物、不連続の強化繊維などの基材を設置し、ついで熱可塑性樹脂を注入し溶融含浸させたり、加熱溶融した熱可塑性樹脂を注入し含浸させたのち冷却したりする方法が挙げられる。
４．３．３  第１部材及び第２部材
第１部材、第２部材及び他部材を含む場合は他部材の各部材を区別して説明する必要がない場合、これらの部材を、単に「部材Ｙｉ」とする。なお、ここでは、第１部材と第２部材とを主に説明するが、他の部材も、第１部材及び第２部材と同様のことがいえる。
４．３．３．１  形状
部材Ｙｉの形状は、特に限定するものではない。例えば、平面部を有し、その断面が四角形などの多角形である平板、角柱、多面体などであってもよい。多くは、平板状の部材Ｙｉが用いられる。第１嵌合孔、第２嵌合孔又は他部材を含む場合は他部材の嵌合孔の周辺における部材Ｙｉの厚みとしては、締結棒１１，１２１，１４１，１５１の機械的特性を考慮すると、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【０１８５】
各部材Ｙｉの形状は、同じであってもよいし、異なってもよい。また、各部材Ｙｉの厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
４．３．３．２  素材
（１）素材の例
部材Ｙｉの素材は、嵌合孔を有するものであればよく、特に限定するものではない。部材Ｙｉの素材として、例えば、金属、樹脂、セラミックスなどを挙げることができる。なお、第１部材と第２部材との種類あるいは第１部材、第２部材及び他の部材は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１８６】
金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅、チタン及びそれらの合金などを挙げることができる。なお、締結棒には炭素繊維が含まれている。このため、炭素繊維と金属との接触により電蝕のおそれがあるため、例えば、金属又は締結棒に表面処理（コーティング等である。）を施してもよいし、絶縁層（例えば、絶縁テープ等である。）を設けてもよい。
【０１８７】
樹脂としては、合成樹脂や非合成樹脂（天然素材高分子）があり、合成樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。
【０１８８】
熱可塑性樹脂の具体例としては、前記（突起を有する締結棒１１，１２１，１４１，１５１に含まれる熱可塑性樹脂）で記載した熱可塑性樹脂であれば好適に用いることができる。
【０１８９】
熱硬化性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、硬化性ポリイミド樹脂などを挙げることができる。
【０１９０】
上記の樹脂中には、強化繊維として、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維を含んでいてもよい。
【０１９１】
部材Ｙｉは、特に機械的特性と軽量性、および電蝕などのバランスの点から、締結棒１１，１２１，１４１，１５１と同一の強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むことが好ましい。したがって、部材Ｙｉは炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材であることが好ましい。
【０１９２】
部材Ｙｉに含まれる強化繊維の種類と繊維長については、締結棒１１，１２１，１４１，１５１に含まれるものと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
（２）炭素繊維
部材Ｙｉに含まれる強化繊維が炭素繊維であった場合、炭素繊維については特に限定はないが、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構造材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。
【０１９３】
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、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。連続繊維の平均繊維径は、通常、５μｍ〜２０μｍが適当である。
【０１９４】
また、不連続の炭素繊維の場合には、炭素繊維はマトリクス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。炭素繊維は、その平均繊維径としては５μｍ〜２０μｍ、平均繊維長としては１ｍｍ〜１００ｍｍのものを用いることができる。
【０１９５】
部材Ｙｉが板状をし、炭素繊維が不連続であって、面内の２次元的方向に無秩序に分散している場合、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たものであってもよい。
【０１９６】
この場合の平均繊維径は５μｍ〜２０μｍ、平均繊維長は好ましくは１ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは３ｍｍ〜１００ｍｍ、中でも５ｍｍ〜５０ｍｍがさらに好ましい。平均繊維長が１ｍｍより短い場合、炭素繊維としての役割を十分に果たせなく、十分な接合強度が得られない場合がある。逆に平均繊維長が１００ｍｍより長い場合、成形する時の流動性が低く、望む部材Ｙｉが得られない場合がある。
【０１９７】
部材Ｙｉ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よいが、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。
（３）部材Ｙｉの製造方法の例
部材Ｙｉに熱可塑性樹脂を用いる場合、製造する具体的な製造例としては、射出成形、押出成形、プレス成形などが挙げられる。
【０１９８】
また、部材Ｙｉをプレス成形により製造するには、例えば、連続繊維が一方向に配列したＵＤシートあるいは不連続繊維からなる抄造シート、上記ランダムマット等を、いずれも、熱可塑性樹脂を含む状態で、単層または複数積層して加熱加圧し、それらのシートまたはマット中に存在する熱可塑性樹脂を溶融させ繊維間に含浸させることで熱可塑性樹脂をマトリクスとする部材Ｙｉを製造することができる。
（４）部材Ｙｉに含まれる他の剤
部材Ｙｉには、本発明の目的を損なわない範囲で、有機繊維または無機繊維の各種繊維状または非繊維状のフィラー、難燃剤、耐ＵＶ剤、安定剤、離型剤、顔料、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。また、繊維強化成形体には、本発明の目的を損なわない範囲において、熱可塑性樹脂に加えて、熱硬化性樹脂を併用してもよい。
４．３．３．３  第１嵌合孔及び第２嵌合孔
第１嵌合孔１１５，１３５は、図６の（ｃ）及び図７の（ｃ）に示すように第１部材１１１，１３１に形成されている。第２嵌合孔１１７，１３７は、図６の（ｃ）及び図７の（ｃ）に示すように第２部材１１３，１３３に形成されている。
【０１９９】
第１部材１１１，１３１と第２部材１１３，１３３とを締結するために重ねた際に、第１嵌合孔１１５，１３５と第２嵌合孔１１７，１３７とが重なり１つの貫通孔を構成する。なお、他の部材を含む場合は、第１嵌合孔、第２嵌合孔及び他の部材の嵌合孔は１つの貫通孔を構成する。
【０２００】
以下、第１嵌合孔１１５，１３５及び第２嵌合孔１１７，１３７の説明に、図６及び図７を主に利用して行う。このため、突起を有する締結棒として、図６及び図７に現れている締結棒１１，１２１を用いるが、図８〜図１０に現れている締結棒１４１，１５１や他の突起を有する締結棒等も同様に利用できる。第１嵌合孔、第２嵌合孔及び他部材を含む場合は他部材の嵌合孔を区別して説明する必要がない場合、これらの嵌合孔を、単に「嵌合孔」とする。なお、ここでは、第１部材と第２部材とを主に説明するが、他の部材も、第１部材及び第２部材と同様のことがいえる。
【０２０１】
嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７の大きさ（横断面での開口面積）及び形状（横断面での開口形状）は、締結棒１１，１２１の中間部１５，１２５が嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７内に存在できればよく、特に限定するものではない。
【０２０２】
つまり、第１嵌合孔１１５，１３５は、頭部１３，１２３の通過を許容せず、中間部１５，１２５や他端部１６，１２６の挿通を許容する構成であればよい。第２嵌合孔１１７，１３７及び他の部材の嵌合孔は、中間部１５，１２５や他端部１６，１２６の挿通を許容する構成であればよい。
【０２０３】
例えば、図６の（ａ）や図７の（ａ）に示すような締結棒１１，１２１の場合、第１嵌合孔１１５，１３５を中間部１５，１２５が挿通（通過）でき、頭部１３，１２３が挿通（通過）できない大きさであればよい。つまり、第１嵌合孔１１５，１３５の横断面における最小の開口面積は、締結棒１１，１２１の中間部１５，１２５の横断面における最大面積よりも大きく、頭部１３，１２３の横断面における最小面積よりも小さい。
【０２０４】
これにより、頭部１３，１２３が、第１部材１１１，１３１を通り抜けず、第１部材に当接可能となる。なお、こぶ状の突起１７やリブ状の突起１２７は中間部１５，１２５の横断面の面積には含まれない。
【０２０５】
締結の際に、締結棒１１の頭部１３の一部又は全部が、図６の（ｂ）に示すように第１部材１１１の第１嵌合孔１１５内に存在する場合、第１嵌合孔１１５の横断面における最小の開口面積は、締結棒１１の頭部１３の横断面における最大面積よりも小さく、最小面積よりも大きい。
【０２０６】
これにより、締結棒１１の頭部１３が第１部材１１１の第１嵌合孔１１５の内周面に当接するあるいは当接できるようになる。
【０２０７】
第２嵌合孔１１７，１３７及び他の部材を含む場合は他の部材の嵌合孔は、図６の（ｃ）や図７の（ｃ）で示すように中間部１５，１２５及び他端部１６，１２６が挿通できる大きさであればよく、特に限定するものではない。つまり、第２嵌合孔１１７，１３７や他の部材の嵌合孔の横断面における最小の開口面積は、締結棒１１，１２１の中間部１５，１２５や他端部１６，１２６の横断面における最大面積よりも大きい。
【０２０８】
第２嵌合孔１１７，１３７や他部材を含む場合は他部材の嵌合孔の大きさは、第１嵌合孔１１５，１３５よりも大きくてもよいし、第１嵌合孔１１５，１３５より小さくてもよいし、第１嵌合孔１１５，１３５と同じであってもよい。
【０２０９】
嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７の横断面の開口形状は、締結棒１１，１２１の頭部１３，１２３、中間部１５，１２５及び他端部１６，１２６の横断面の形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、第１嵌合孔１１５，１３５の横断面の開口面積や開口形状は、第２嵌合孔１１７，１３７や他部材を含む場合は他部材の嵌合孔の横断面の開口面積や開口形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０２１０】
嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７の形状としては、例えば、円柱状や角柱状等の柱状、円錐状や角錐状等の錐状、円錐台状や角錐台状等の錐台状などを挙げることができる。中でも、嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７を例えば打抜き加工で形成する場合、円柱状、円錐状、角錐状、台形状は、形成時の金型の抜き角に依存する要素が少なくなり、好適に使用できる。
【０２１１】
嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７の形状と大きさの一例を挙げると、締結棒１１，１２１の中間部１５，１２５が円柱状をする場合、嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７の開口面積は締結棒１１，１２１の中間部１５，１２５の横断面の面積の１．０５倍〜４倍が好ましく、１．１倍〜３倍がより好ましく、１．１５倍〜２．３倍が更に好ましい。
嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７を得る方法としては、特に制限はないが、例えば、ドリル、エンドミル、ウォータージェット、レーザーなどにより孔あけ加工する方法、成形型にあらかじめ嵌合孔１１５，１１７，１３５，１３７にあたる部分に、打ち抜き刃を用いて部材Ｙｉの成形材料をプレス成形する方法などが挙げられる。
４．３．４  突起と嵌合孔との関係
以下、突起と、当該突起が係合する嵌合孔の関係について、突起と第１嵌合孔を例にして説明する。
【０２１２】
突起と第１嵌合孔の関係について、第１嵌合孔が現れている図６及び図７を主に利用して行う。このため、突起を有する締結棒として、図１１及び図１２に現れている締結棒１１，１２１を用いるが、図８〜図１０に現れている締結棒１４１，１５１や他の締結棒等も同様に利用できる。
【０２１３】
突起１７，１２７と第１嵌合孔１１５，１３５との関係に、第１嵌合孔１１５，１３５の内周面や周縁と突起１７，１２７とが接触する関係にあればよい。突起１７，１２７の突起は、突起１７，１２７の本数（個数）、形状、材料（材質）、第１部材１１１，１３１の材料（材質）によって適宜設計されるものである。突起と嵌合孔の接触面積の観点より、突起の数は、４個以上が好ましく、８個以上がより好ましい。
【０２１４】
熱かしめの方法として、締結棒１１，１２１を他端部１６，１２６から頭部１３，１２３側に向けて加圧する方法を利用することができる。なお、加圧する方法の例としては、超音波を印加するような場合である。
【０２１５】
以上のことから、リブ状の突起１７，１２７と第１嵌合孔１１５，１３５との関係を、第１嵌合孔１１５，１３５から締結棒１１，１２１が離脱する際の離脱荷重により規定する。つまり、締結棒１１，１２１が熱かしめの際に加圧される場合、加圧荷重よりも高い離脱荷重（表１参照）となるように、突起１７，１２７と第１嵌合孔１１５，１３５とを構成できれば、かしめ時（加圧時）に締結棒１１，１２１が一端側で支持されていなくても又は比較的弱い支持でも、第１部材１１１，１３１から外れるのを抑制できる。なお、離脱荷重は、締結棒を第１部材の第１嵌合孔に挿入する際の挿入荷重の約半分になる傾向がある。
【０２１６】
離脱荷重の値に特に限定は無いが、運搬作業時の締結棒脱落防止の観点より１Ｎ以上が好ましく、突起を有する締結棒が一端側で支持されていなくとも（又は比較的弱い支持でも）、安定して熱かしめできる観点からは２５Ｎ以上がより好ましく、５０Ｎ以上が更に好ましい。
【０２１７】
この時、離脱荷重の制御方法に特に限定はないが、例えば圧入した際の締め代を制御する方法があげられる。圧入締め代とは、嵌合孔径と、嵌合孔径よりも大きい締結棒の最大外径（Ｌ）との差であり、圧入締め代は０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましく０．２ｍｍ以上が更に好ましい。上限は、０．７ｍｍが好ましく、０．６ｍｍがより好ましい。圧入締め代の上限が０．７ｍｍ以下であれば、突起を有する締結棒に設けられた突起の破壊が少なくなり好ましい。
【０２１８】
超音波を利用してかしめる場合、かしめ時の加圧荷重以上の離脱荷重となるように、突起１７，１２７と第１嵌合孔１１５，１３５とを構成すればよい。換言すると、挿入荷重が加圧荷重の２倍以上になるように構成すればよい。なお、この関係は、こぶ状の突起についても同様のことがいえる。また、上記関係は第２嵌合孔１１７，１３７や他部材の嵌合孔に対しても同様のことがいえる。
４．３．５  中間体  
本発明における中間体とは、第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する、突起を有する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置する状態で、前記突起を有する締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体に利用され、且つ、前記突起を有する締結棒が少なくとも前記第１嵌合孔を挿通した状態で前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方と一体化されてなるものであって、前記突起を有する締結棒は、強化繊維と熱可塑性樹脂とを含み、前記突起を有する締結棒は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方に係合する突起を１個以上有するものである。
【０２１９】
該中間体は、突起を有する締結棒が第１嵌合孔及び第２嵌合孔の少なくとも一方に係合しているため、突起を有する締結棒が運送時に脱落しにくく、中間体を流通させた時の利便性に富むものである。
【０２２０】
突起は、前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方の周面に対向する領域に形成され、前記突起を有する締結棒の中心軸に沿って伸びるリブ状をしていることが好ましい。
【０２２１】
また、中間体に係合された突起を有する締結棒の脱落防止の観点より、前記突起を有する締結棒の前記第１嵌合孔及び前記第２嵌合孔の少なくとも一方からの離脱荷重が１Ｎ以上であることが好ましい。
【０２２２】
さらに、中間体に係合された突起を有する締結棒が一端側で指示されていなくとも（又は比較的弱い支持でも）、安定して熱かしめできる観点からは離脱荷重が２５Ｎ以上であることが好ましいく、５０Ｎ以上が更に好ましい。
４．３．６  かしめ
ここでも主に図６及び図７を利用して説明する。このため、締結棒として、図６及び図７に示す締結棒１１，１２１を用いるが、図８〜図１０に示す締結棒１４１，１５１や他の締結棒等も同様に利用できる。
【０２２３】
かしめは、第１部材１１１，１３１及び第２部材１１３，１３３又は他部材を含む場合はこれらの部材を重ね、第１嵌合孔１１５，１３５と第２嵌合孔１１７，１３７とを又は他部材を含む場合はこれら部材Ｙｉの嵌合孔を挿通する中間部１５，１２５における他端側に位置する部材（ここでは、図６及び図７に示す第２部材１１３，１３３である。）の嵌合孔１１７，１３７から突出する突出部分（他端部）１６，１２６に対して行われる。
【０２２４】
なお、第２部材及び他部材を含む場合の他端側に位置する部材Ｙｉを、単に、「他端側の部材」や「他端側に位置する部材」という。
【０２２５】
締結棒１１，１２１は、強化繊維と熱可塑性樹脂とから構成されている。このため、かしめは、図６の（ｃ）や図７の（ｃ）に示すように、他端部１６，１２６を熱変形させてかしめ部１１９，１３９を形成することをいう。
【０２２６】
熱変形は、熱可塑性樹脂が熱により軟化あるいは溶融して、元の形状が他の形状に変わることをいう。ここでは、かしめ部１１９，１３９は、他端側に位置する部材の嵌合孔１１７，１３７の通過が許容されない（規制される）構造であればよく、かしめ部１１９，１３９の形状・大きさ等は特に限定されるものでない。
【０２２７】
通常は、かしめ部１１９，１３９は、その横断面での面積が他端側に位置する部材の嵌合孔の横断面における最小の開口面積よりも大きければよい。ただし、他端側に位置する嵌合孔が、例えば、平面視において、ある方向に長い「−」状や「＋」状をしている場合は、かしめ部は、嵌合孔の周辺に当接できる部分を有していれば、かしめ部の横断面の面積が嵌合孔の横断面の最小の開口面積よりも小さくてもよい。つまり、他端側の嵌合孔とかしめ部との関係について、第１嵌合孔と頭部とにおけるこれらの大きさ・形状等と同じことがいえる。
【０２２８】
上記関係を満たすかしめ部１１９，１３９を形成することで、かしめ部１１９，１３９が他端側に位置する嵌合孔１１７，１３７を通過するのが規制され、第１部材１１１，１３１と第２部材１１３，１３３とが締結される。つまり、締結体１９，１２９より第１部材１１１，１３１と第２部材１１３，１３３が締結されてなる接合体１００，１３０が形成される。
【０２２９】
熱かしめは、上述のように熱により熱可塑性樹脂を軟化した状態で行われるため、締結棒１１，１２１に作用させる加圧荷重を、比較的低くできる。
【０２３０】
かしめ部１１９，１３９は、他端側に位置する部材１１３，１３３に固着していてもよいし、固着していなくてもよい。例えば、他端部１６，１２６の熱可塑性樹脂が低粘度に溶融した状態でかしめられた場合、かしめ部１１９，１３９は他端側の部材１１３，１３３と固着する場合がある。
【０２３１】
熱変形させるための加熱方法は、超音波振動や低周波数の振動を印加する方法、レーザーや赤外線を照射する方法、熱伝導を利用する方法等を用いることができる。なお、超音波振動は、振動のエネルギーによりかしめ予定部分（締結棒の他端部）を瞬時に昇温させることができ、かつ、かしめ形状を有したホーンから直接、振動がかしめ部分に伝搬するため、熱を印加しながらかしめることが可能であるため、かしめ方法として好適である。
図１１は、超音波によるかしめを説明する図である。
【０２３２】
図１１で説明する締結棒は、図１１の（ａ）で示した締結棒１１である。ここでは、締結棒１１の突起の図示は省略している。なお、図１１では、第１部材１１１と第２部材１１３とを締結棒１１で締結しているが、第１部材及び第２部材以外に他の部材も含まれる場合でも、同様に締結棒の他端部に対して超音波によるかしめを実施できる。
【０２３３】
締結棒１１は、胴部１４の先端（他端部１６）から第１部材１１１の第１嵌合孔１１５に挿通されている。このとき、締結棒１１の頭部１３が第１嵌合孔１１５の周面に当接し、中間部１５に形成されている突起１７が図１１の（ｂ）に示すように、第１嵌合孔１１５に係合して、締結棒１１が仮止めされている。
【０２３４】
この状態で、図１１の（ａ）に示すように、第１嵌合孔１１５から突出している中間部１７に第２嵌合孔１１７が嵌合するように、第２部材１１３が重ねられている。
次に、図１１の（ａ）に示すように、他端部１６の突出方向からホーン１７２を他端部１６の先端にかぶせ、他端部１６に対して超音波を印加する。これにより、他端部１６の熱可塑性樹脂が軟化（さらには溶融）し始める。
【０２３５】
熱可塑性樹脂が溶融し始めると、ホーン１７２を第２部材１１３に近づける（この時の押し付ける荷重が加圧荷重である。）。これにより、図１１の（ｂ）に示すように、軟化又は溶融した熱可塑性樹脂が、ホーン１７２の内周形状に合わせて、他端側に位置する部材（ここでは、第２部材１１３である。）の嵌合孔（ここでは、第２嵌合孔１１７である。）よりも大きくなるように変形（塑性変形）する。
【０２３６】
その後、ホーン１７２が外され、軟化又は溶融していた熱可塑性樹脂の温度が降下する。
これにより、図１１の（ｃ）に示すように、かしめ部１１９が形成され、第１部材１１１と第２部材１１３とが締結体１９により締結される。
【０２３７】
かしめの条件は、締結棒１１に使用する熱可塑性樹脂の種類、樹脂含有率等に合わせて適宜設定されるものであり、特に限定するものではない。なお、参考に、かしめの条件の一例を記載する。かしめには、例えば、超音波機（ＢＲＡＮＳＯＮ製、２０００Ｘ８００Ｗ４０ｋＨｚ）を用い、かしめ時間１〜１０秒、振幅１０〜１００μｍ、加圧力０．０１〜１．０ｋＮで、行うことができる。
５．  締結棒の表面に凹凸が存在する接合体。
５．１
本発明における接合体の一例としては、
２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含み、第１部材と第２部材は第１嵌合孔及び第２嵌合孔をそれぞれ有し、
第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置する状態で、前記締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体であって、
前記締結棒の他端部がかしめられた際に、他端部が変形して、締結棒の表面に覆いかぶされ、覆いかぶされた締結棒の表面に凹凸が存在することが好ましい
５．２
引張強度試験をした場合、かしめた後に変形した締結棒と、変形していない締結棒との界面（図１６の２０４の矢印で示す面）で、破壊される場合がある。
【０２３８】
この界面での破壊を防止するため、他端部がかしめられた際に、他端部が変形して、締結棒の表面に覆いかぶされ、覆いかぶされた締結棒の表面に凹凸を存在させることが好ましい（例えば図１５のような形状）。
【０２３９】
図１４に示す凹凸を有する締結棒を利用して接合体を作成すると、例えば図１５のような接合部を有する接合体となる。図１５の２０２は、他端部が熱かしめされて樹脂が変形した部分であり、締結棒の凹凸（図１５の２０１）に覆いかぶさっている。接合体の接合強度（例えば十字引張強度）を試験すると、該凹凸によって、変形した締結棒と、変形していない締結棒の界面とで破壊することが減少し、接合体として接合強度が向上する。凹凸形状は、アンカー効果を有し、界面（例えば図１６の２０４）の溶着面積を増加させるため、接合強度の向上に有利である。
５．３
なお、第１部材、第２部材、第１嵌合孔、第２嵌合孔、一端部、他端部は、「４．  突起を有する締結棒、及びこれを用いた中間体と接合体」で説明したのと同様である。
６．  締結棒と第２嵌合孔との間に隙間を有した状態で、かしめられた接合体。
６．１
本発明における接合体の一例としては、
２以上の部材Ｙｉは、第１部材と第２部材とを含み、第１部材と第２部材は第１嵌合孔及び第２嵌合孔をそれぞれ有し、
第１部材の第１嵌合孔と第２部材の第２嵌合孔とを挿通する締結棒の一端部が前記第１部材側に位置し、かつ前記締結棒と第２嵌合孔との間に隙間を有した状態で、
前記締結棒の他端部がかしめられて、前記第１部材と前記第２部材とが締結されてなる接合体であって、
かしめられた際に、他端部が変形して、前記隙間に入り込み、締結棒の表面に接着されることが好ましい。
６．２
上述と同様に、引張強度試験をした場合、変形した締結棒と、変形していない締結棒の界面（図１６の２０４の矢印で示す面）で、破壊される場合がある。
【０２４０】
この界面での破壊を防止するため、締結棒と第２嵌合孔との間に隙間を有した状態で（例えば図１７）、他端部がかしめられて、かしめられた際に、他端部が変形して、前記隙間に入り込み、締結棒の表面に接着すると好ましい。
【０２４１】
このように接合体を作成することにより、変形した他端部と、締結棒の接着面積が増加し、例えば図１６の２０４で示す界面での破壊が減少し、接合強度が向上する。
【０２４２】
なお、変形して隙間に入り込んだ樹脂は、第２部材とも接着していることが好ましい。
６．３
第１部材、第２部材、第１嵌合孔、第２嵌合孔、一端部、他端部は、「４．  突起を有する締結棒、及びこれを用いた中間体と接合体」で説明したのと同様である。
【実施例】
【０２４３】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
１．各種評価
本実施例における各値は、以下の方法に従って求めた。
（１）接合体の十字引張強度は、自動車技術会（The Society of Automotive Engineers of Japan  （JSAE））１９８７年３月発行  Ｎｏ．Ｍ４０６−８７に従って測定した。具体的に、十字引張強度は、試験片のサイズが２５ｍｍ×７５ｍｍ×２．５ｍｍ、引張速度５ｍｍ／ｓで行った。
（２）締結棒に含まれる炭素繊維の平均繊維長
締結棒をルツボに入れ、５５０℃にて１．５時間有酸素雰囲気下で加熱し樹脂成分を燃焼除去した。残った炭素繊維を界面活性剤入りの水に投入し、超音波振動により十分に撹拌させた。撹拌させた分散液を計量スプーンによりランダムに採取し評価用サンプルを得て、ニレコ社製画像解析装置Ｌｕｚｅｘ  ＡＰにて、繊維数１００本の長さを測定し炭素繊維の平均繊維長を求めた。【０２４４】
なお、平均繊維長は、重量平均繊維長（下記の式（２））で測定した。【０２４５】
個々の炭素繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）とは、以下の式（１），（２）により求められる。【０２４６】
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ  ・・・式（１）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）  ・・・式（２）
（３）繊維強化樹脂締結棒の座屈応力は、ＪＩＳ Ｋ ７１８１：２０１１に従って圧縮試験にて測定した。
（４）突起を有する締結棒を用いた試験挿入試験
図１２は、突起を有する締結棒１８１を第１部材１８２に挿入する様子を示す図である。
締結棒１８１は、中間部１８３にリブ状の突起１８４を有している。第１部材１８２の第１嵌合孔１８５の横断面の開口面積は、中間部１８３の横断面における面積より大きい。突起１８４の突出量は、第１嵌合孔１８５の周面と中間部１８３の周面との間隔よりも大きい。【０２４７】
試験は、治具１８８状に配されている第１部材１８２の第１嵌合孔１８５に締結棒１８１の他端部１８６を挿入させ、突起１８４を第１嵌合孔１８５の周縁に当接させる。【０２４８】
この状態で、図１２の（ａ）に示すように、締結棒１８１の頭部１８７を万能試験機で矢印方向に押圧して、図１２の（ｂ）に示すように突起１８４を第１嵌合孔１８５に挿入する。そして、頭部１８７が第１部材に１８２に当接すると試験を終了する。【０２４９】
試験は、挿入速度０．１ｍｍ／ｓで行い、挿入荷重は、締結棒１８１を押圧した際の最大荷重である。
（５）突起を有する締結棒を用いた試験離脱試験
図１３は、締結棒１８１を第１部材１８２から離脱させる様子を示す図である。【０２５０】
上記挿入試験で、締結棒１８１が挿入された第１部材１８２を、図１３の（ａ）に示すように、上下反転させて、治具１８８上に設置する。【０２５１】
この状態で、図１３の（ａ）に示すように、締結棒１８１の他端部１８６を万能試験機で矢印方向に押圧して、締結棒１８１を下方へと押す。そして、図１３の（ｂ）に示すように、締結棒１８１が第１部材１８２から外れるまで行う。この際の最大荷重を、表１に示す離脱荷重としている。なお、試験は、圧縮速度０．１ｍｍ／ｓで行った。
（３）圧入後の状態
圧入した際の突起について観察し、○〜×の評価を行った。【０２５２】
○（ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）：問題なく締結棒が圧入された。【０２５３】
△（ｇｏｏｄ）：圧入はされたが、締結棒に設けた突起に一部破壊が見られた。【０２５４】
×（ｂａｄ）：突起の破壊が大きく、圧入に失敗した。
２．試験材料の製造
２．１  参考例１  部材Ｙ１の製造
炭素繊維として、平均繊維長３０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ）を使用し、マトリクスとして、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレットに記載された方法に基づき、炭素繊維目付け１８００ｇ／ｍ２、ナイロン６樹脂目付け１５００ｇ／ｍ２である等方的に炭素繊維が配向した、ナイロン６樹脂を含有する強化繊維マットを作成した。カット装置には、ロータリーカッターを用い、刃のピッチを３０ｍｍとし、炭素繊維を繊維長３０ｍｍにカットするようにして、等方性基材を得た。かかる等方性基材中の炭素繊維は、二次元方向にランダムに分散していた。【０２５５】
この等方性基材を、上部に凹部を有する金型を用いて２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、厚さ２．３ｍｍの平板を得た。この平板に含まれる炭素繊維は、単糸状のものと一部が開繊された繊維束状のものとが混在していた。炭素繊維は、平板の平面方向に等方的に分散していた。臨界単糸数８６であり、繊維全量に対する炭素繊維束の割合は８６Ｖｏｌ％、平均繊維数は４２０であった。【０２５６】
得られた平板から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平板の温度を２８０℃まで昇温した。キャビティが４００×４００ｍｍの金型を１４０℃に設定し、上記加熱した平板を同金型内に導入した。ついで、プレス圧力５ＭＰａで１分間加圧し、４００×４００×２．５ｍｍの部材前駆体を得た。これを、２５ｍｍ×７５ｍｍにカットし、ＨＡＭ３４２超硬ＦＲＰドリルを用いて中央に直径８ｍｍの嵌合孔を設け、部材Ｙ１を得た。【０２５７】
［参考例２］  金属鋼板ＳＰＣＣ（部材Ｙ２）
金属鋼板（ＳＰＣＣ）を準備し、Ｂ−ＴＳＤ鉄鋼用ドリル（三菱マテリアル）を用いて中央に直径８ｍｍの嵌合孔を設け、部材Ｙ２を得た。
３．各種実施例
［比較参考例１］
炭素繊維として、平均繊維長２０ｍｍ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（平均繊維径７μｍ）１００重量部と、マトリクスとしてユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を３００重量部とを、二軸混練押出機（株式会社神戸製鋼所社製ＫＴＸ−３０）に投入した（締結棒における炭素繊維の重量割合（％）は２５％となる）。このとき、炭素繊維は単糸状であり、平均繊維長は０．３ｍｍであった。
【０２５８】
射出成形機として日本製鋼社製  ＪＳＷ１８０Ｈを用い、図２（ａ）の４に示すような棒径が直径８ｍｍ、棒長１９ｍｍの形状の締結棒４−１を作成した。また、締結棒４−１の座屈応力は９５ＭＰａであった。【０２５９】
参考例１で準備した部材Ｙ１を２枚準備し、嵌合孔が揃う様に重ねた後、嵌合孔に締結棒４−１を挿入し、超音波機（ＢＲＡＮＳＯＮ製、２０００Ｘ  ８００Ｗ  ４０ｋＨｚ）を用いて、締結棒４−１を、図３（ｂ）に示すようにかしめ締結して接合体を得た。かしめ条件は、かしめ時間５秒、振幅３０μｍ、加圧力０．１５ｋＮであった。この接合体の十字引張強度は３．０ｋＮであった。結果を表１に示す。【０２６０】
［比較参考例２］
マトリクスとして使用したナイロン６樹脂Ａ１０３０を１８６重量部使用した（締結棒における炭素繊維の重量割合（％）は３５％となる）締結棒４−２を用いたこと以外は、比較参考例１と同様に接合体を得た。結果を表１に示す。
【０２６１】
［比較参考例３］
マトリクスとして使用したナイロン６樹脂Ａ１０３０を１２２重量部使用した（締結棒における炭素繊維の重量割合（％）は４５％となる）締結棒４−３を用いたこと以外は、比較参考例１と同様に接合体を得た。結果を表１に示す。
【０２６２】
［比較参考例４］
締結対象の部材を部材Ｙ１と部材Ｙ２にし、部材Ｙ１側から締結棒４−１を挿入し、部材Ｙ２側でかしめた事以外は、比較参考例１と同様に接合体を得た。結果を表１に示す。
【０２６３】
［比較参考例５］
参考例１で作成した部材Ｙ１に設けた嵌合孔の直径が６ｍｍであることと、比較参考例１で作製した締結棒の棒径が直径６ｍｍである締結棒４−４を用い、かしめ時間を３秒にしたこと以外は比較参考例１と同様に接合体を得た。結果を表１に示す。
【０２６４】
［比較参考例６］
参考例１で作成した部材Ｙ１に設けた嵌合孔の直径が１０ｍｍであることと、比較参考例１で作製した締結棒の棒径が直径１０ｍｍである締結棒４−５を用い、かしめ時間を７秒にしたこと以外は比較参考例１と同様に接合体を得た。結果を表１に示す
【０２６５】
［比較例１］
強化繊維を用いずに、マトリクスとして、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を、二軸混練押出機（株式会社神戸製鋼所社製ＫＴＸ−３０）に投入し、混練した後に、射出成形機として日本製鋼社製  ＪＳＷ１８０Ｈを用い、図２（ａ）の４の形状の締結棒４−６を作成した。締結棒４−６の座屈応力は４５ＭＰａであった。超音波で印加したところ、かしめ時間に９秒必要であった。結果を表１に示す。【０２６６】
［比較参考例７］
超音波を印加せずに、代わりに熱かしめ装置を用いて、かしめヘッドを３２０℃に設定して締結棒４−２を加熱した後にかしめること以外は、比較参考例２と同様に接合体を作成する。超音波かしめした比較参考例２と比べて、締結棒４−２に過剰な熱がかかったため、やや強度が落ちる。
【０２６７】
［比較参考例８］
締結棒に存在する炭素繊維の平均繊維長を０．５ｍｍに調整した締結棒４−２１を用いること以外は、比較参考例２と同様に接合体を得る。
【０２６８】
［比較参考例９］
熱可塑性樹脂として使用したナイロン６樹脂Ａ１０３０の代わりにポリカーボネート（帝人株式会社製：Ｌ−１２２５Ｙ）を使用した締結棒４−２２を用いること以外は、比較参考例２と同様に接合体を得る。
【０２６９】
［比較参考例１０］
熱可塑性樹脂として使用したナイロン６樹脂Ａ１０３０の代わりにポリプロピレン（プライムポリプロＪ１０８Ｍ）を使用した締結棒４−２３を用いること以外は、比較参考例２と同様に接合体を得る。
【０２７０】
［比較参考例１１］
締結棒を製造する際、射出成形ではなく、部材Ｙ１を適当な大きさに切りだし、これを、図２（ａ）の４に示すような棒径が直径８ｍｍ、棒長１９ｍｍの形状の締結棒となるようにプレス成形して、締結棒４−２４を製造する。これにより、締結棒に存際する炭素繊維の平均繊維長を７ｍｍに調整すること以外は、比較参考例２と同様に接合体を得る。
【０２７１】
［比較例２］
炭素繊維を、ガラス繊維に変更した締結棒４−２５を用いること以外は、比較参考例２と同様に接合体を得る。
【０２７２】
［比較例３］
熱可塑性樹脂として使用したナイロン６樹脂Ａ１０３０の代わりに、半硬化状態のエポキシ樹脂を使用して試みると、半硬化状態であるので超音波かしめ出来することができない。
４．突起を有する締結棒を用いた各種実施例
以下に、突起を有する締結棒の各種実施例を示す。【０２７３】
「４．突起を有する締結棒を用いた各種実施例」の欄において、単に「締結棒」と称した場合は、特に言及しない限り、突起を１個以上有する締結棒を指すものとする。また、突起を有する締結棒は、いずれも締結棒の一例である。また、突起を有する締結棒を用いた接合体について述べる場合、部材Ｙｉを具体化するため、第１部材、第２部材と呼ぶ場合があるが、いずれも部材Ｙｉの一例である。
４．１  参考例２  部材１８２
以下、部材１８２として、等方性ランダムマットを用い、上記試験を行った。部材１８２は、本発明における第１部材、第２部材として用いた。
等方性ランダムマットとは、以下の通りである。【０２７４】
炭素繊維として、平均繊維長３０ｍｍにカットした東邦テナックス社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０−２４ＫＳ（平均繊維径７μｍ）を使用し、マトリクスとして、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、ＷＯ２０１２／１０５０８０パンフレットに記載された方法に基づき、炭素繊維目付け１８００ｇ／ｍ２、ナイロン６樹脂目付け１５００ｇ／ｍ２である、平面方向に等方的に炭素繊維が配向した、ナイロン６樹脂を含有する炭素繊維マットを作成した。【０２７５】
得られた樹脂を含有する炭素繊維マットを、上部に凹部を有する金型を用いて２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、厚さ２．３ｍｍの平板を得た。【０２７６】
得られた平板から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平板の温度を２８０℃まで昇温した。キャビティが４００×４００ｍｍの金型を１４０℃に設定し、上記加熱した平板を同金型内に導入した。【０２７７】
ついで、プレス圧力５ＭＰａで１分間加圧し、４００ｍｍ×４００ｍｍ×２．５ｍｍ（厚み）の部材前駆体を得た。これを、２５ｍｍ×７５ｍｍにカットし、ＨＡＭ３４２超硬ＦＲＰドリルを用いて中央に直径８ｍｍの嵌合孔８５を設け、部材１８２を得た。
４．２  突起を有する締結棒
炭素繊維として、平均繊維長２０ｍｍ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（平均繊維径７μｍ）と、マトリクスとしてユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０とを二軸混練押出機（株式会社神戸製鋼所社製ＫＴＸ−３０）に投入し、下記に示す実施例１の締結棒１８１を製造した。【０２７８】
なお、炭素繊維の投入量を調整し、締結棒１８１における炭素繊維の重量割合（％）が３５％、１３％、４５％となるように調整されているものを準備した。炭素繊維は単糸状であり、平均繊維長はいずれも０．３ｍｍであった。なお、射出成形機として日本製鋼社製  ＪＳＷ１８０Ｈを用いた。
［実施例１３］
締結棒１８１は、炭素繊維を１００重量部、ナイロン６樹脂を１８５重量部、上記押出機に投入して成形されている。つまり、締結棒における炭素繊維の重量割合（繊維重量含有率）が３５％である。締結棒１８１の頭部の最大外径は１２．８ｍｍであり、他端部の最小外径は７．１ｍｍである。また、締結棒１８１の一端から他端までの長さは２８．５ｍｍであった。突起１８４の数は８本であり、突起１８４を含めた箇所の最大外径は９．１ｍｍである。突起１８４は、幅が０．５ｍｍであり、長さが４ｍｍである。突起の形状は図１２（ａ）に示されたものであり、実施例１３で用いた締結棒は締結棒１８１−１とした。【０２７９】
上記締結棒１８１−１を、それの他端部から第１部材１８２の第１嵌合孔１８５（開口の直径が８．９６ｍｍ）に挿入する。つぎに、図１２（ａ）に示すように当該締結棒１８１−１の頭部をやじるしの方向に挿入荷重（４２Ｎ）で挿入することにより、当該第１部材１８２に係合させ一体化されてなる中間体を得た。この中間体を別室に移動させて次の作業を行うまでの間、当該締結棒１８１−１が中間体からはずれることはなかった。【０２８０】
ついで、この中間体に係合している締結棒１８１−１の他端部を、第２部材の第２嵌合孔（開口の直径が８．９６ｍｍ）に挿入した。第２嵌合孔から飛び出している当該締結棒１８１の他端部を、図１１に示すように超音波を印加して熱によりかしめ、接合体を得た。かしめ条件は、超音波機（ＢＲＡＮＳＯＮ製、２０００Ｘ８００Ｗ ４０ｋＨｚ）を用い、かしめ条件は、かしめ時間８秒、振幅３０μｍ、加圧力０．１５ｋＮであった。得られた接合体は第１部材と第２部材とが非常に強固に締結されていた。【０２８１】
第１部材１８２の第１嵌合孔１８５は円柱状であり、開口の直径が８．９６ｍｍである。したがって、圧入締め代は，表３に示すように、０．１４ｍｍ（９．１０ｍｍ−８．９６ｍｍ）である。【０２８２】
この締結棒１８１−１を第１部材１８２の第１嵌合孔１８５に挿入した際の挿入荷重は、表３に示すように、４２Ｎであり、第１嵌合孔８５からの離脱荷重は２２Ｎである。結果を表３に示す。
［実施例１４］
第１部材１８２の第１嵌合孔１８５の直径は８．８５ｍｍであり、圧入締め代が０．２４ｍｍである点が、実施例１３と異なる（表３参照）。実施例１４で用いた締結棒は締結棒１８１−２とした。締結棒１８１−１との違いは、製造時の誤差の範囲である。この締結棒１８１−２の第１嵌合孔８５への挿入荷重は８４Ｎであり、締結棒１８１−２の第１嵌合孔１８５からの離脱荷重が４３Ｎである。
上記以外は実施例１３と同様にして、中間体を得、続いて超音波を印加して熱かしめを行い、第２部材と締結し、接合体を得た。
［実施例１５］
第１部材１８２の第１嵌合孔８５の直径は８．８１ｍｍであり、圧入締め代が０．３０ｍｍである点が、実施例１３と異なる（表３参照）。実施例１５で用いた締結棒は締結棒１８１−３とした。締結棒１８１−１との違いは、製造時の誤差の範囲である。この締結棒１８１−３の第１嵌合孔１８５への挿入荷重は１５０Ｎであり、締結棒１８１−３の第１嵌合孔１８５からの離脱荷重が６２Ｎである。【０２８３】
上記以外は実施例１３と同様にして、中間体を得、続いて超音波を印加して熱かしめを行い、第２部材と締結し、接合体を得た。
［実施例１６］
第１部材１８２の第１嵌合孔１８５の直径は８．７２ｍｍであり、圧入締め代が０．３９ｍｍである点が、実施例１３と異なる（表３参照）。実施例１６で用いた締結棒は締結棒１８１−４とした。締結棒１８１−１との違いは、製造時の誤差の範囲である。この締結棒１８１−４の第１嵌合孔１８５への挿入荷重は２００Ｎであり、締結棒１８１−４の第１嵌合孔１８５からの離脱荷重が８６Ｎである。上記以外は実施例１３と同様にして、中間体を得、続いて超音波を印加して熱かしめを行い、第２部材と締結し、接合体を得た。
［実施例１７］
第１部材１８２の第１嵌合孔８５の直径は８．４９ｍｍであり、圧入締め代が０．６１ｍｍである点が、実施例１３と異なる（表３参照）。実施例１７で用いた締結棒は締結棒１８１−５とした。この締結棒１８１−５の第１嵌合孔１８５への挿入荷重は４００Ｎであり、締結棒１８１−５の第１嵌合孔１８５からの離脱荷重が９６Ｎである。【０２８４】
上記以外は実施例１３と同様にして、中間体を得、続いて超音波を印加して熱かしめを行い、第２部材と締結し、接合体を得た。
［実施例１８］
締結棒１８１は、炭素繊維を１００重量部、ナイロン６樹脂を６７０重量部、上記押出機に投入して成形されている。つまり、繊維重量含有率が１３％であり、実施例１３と異なる（表３参照）。突起数は８本であり、突起部分の最大外径が９．０７ｍｍである。実施例１８で用いた締結棒は締結棒１８１−６とした。【０２８５】
第１部材１８２の第１嵌合孔１８５の直径は８．８１ｍｍであり、圧入締め代が０．２６ｍｍである。この締結棒１８１−６の第１嵌合孔１８５への挿入荷重は７４Ｎであり、締結棒１８１−６の第１嵌合孔１８５からの離脱荷重が４４Ｎである。【０２８６】
上記以外は実施例１３と同様にして、中間体を得、続いて超音波を印加して熱かしめを行い、第２部材と締結し、接合体を得た。
［実施例１９］
締結棒１８１は、炭素繊維を１００重量部、ナイロン６樹脂を１２２重量部押出機に投入している。つまり、繊維重量含有率が４５％で、突起数は８本であり、突起部分の最大外径が９．１１ｍｍである（表３参照）。実施例１９で用いた締結棒は締結棒１８１−７とした。【０２８７】
第１部材１８２の第１嵌合孔１８５の直径は８．８５ｍｍであり、圧入締め代が０．２６ｍｍである。この締結棒１８１−７の第１嵌合孔１８５への挿入荷重は１０７Ｎであり、締結棒１８１−７の第１嵌合孔１８５からの離脱荷重が５４Ｎである。【０２８８】
上記以外は実施例１３と同様にして、中間体を得、続いて超音波を印加して熱かしめを行い、第２部材と締結し、接合体を得た。
［実施例２０］
締結棒１８１の繊維重量含有率が３５％で、突起１８４の数は４本であり、突起１８４での最大外径が９．１０ｍｍである（表３参照）。実施例２０で用いた締結棒は締結棒１８１−８とした。【０２８９】
第１部材１８２の第１嵌合孔１８５の直径は８．８５ｍｍであり、圧入締め代が０．２５ｍｍである。この締結棒１８１−８の第１嵌合孔１８５への挿入荷重は４０Ｎであり、締結棒１８１−８の第１嵌合孔１８５からの離脱荷重が１８Ｎである。【０２９０】
上記以外は実施例１３と同様にして、中間体を得、続いて超音波を印加して熱かしめを行い、第２部材と締結し、接合体を得た。
５．締結棒の表面に凹凸が存在する接合体の比較参考例
［比較参考例２１］
締結棒の他端部付近に図１４のように凹凸を設けた締結棒４−７を用いたこと以外は、比較参考例１と同様に接合体を得た。また、締結棒４−７は、比較参考例１で用いた締結棒４−１の表面を、ローレット加工して凹凸を設ける事によって作成した。
【０２９１】
結果を表４に示す。
６．締結棒と第２嵌合孔との間に隙間を有した状態でかしめた接合体の比較参考例
［比較参考例２２］
図１７に示すように、第２嵌合孔の大きさを、第１部材と接する側は９ｍｍ、他端部側は１０ｍｍとなるようにした以外は、比較参考例１と同様に接合体を得た。
【０２９２】
結果を表４に示す。【０２９３】
【表１】
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【０２９４】
【表２】
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【０２９５】
【表３】
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【０２９６】
【表４】
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【産業上の利用可能性】
【０２９７】
本発明の接合体は、優れた接合強度を有しており、例えば、自動車の構造部品等の優れた接合強度が要求される用途に用いることが可能であり、車体の軽量化などを確実なものとする。本発明の接合体は、締結棒が嵌合孔に挿入されて少なくとも一つの部材Ｙｉから突き抜けている部分がかしめられ、２以上の部材Ｙｉが締結されているが、特に、嵌合孔を有する２つ以上の部材Ｙｉと、その嵌合孔に挿入されて存在する締結棒が、いずれも炭素繊維と熱可塑性樹脂とからなるものであると、接合体は炭素繊維と熱可塑性樹脂という２つの素材のみから実質的になる。したがって、接合強度はもちろん、軽量性と機械的物性に優れ、かつリサイクルがしやすい点でも有利である。
【符号の説明】
【０２９８】
１：締結棒の長さ
２：締結棒の円柱部分の直径長さ
３：締結棒の最大径の長さ
４：締結棒の一例
５：突出部
６：嵌合孔
７：超音波印加のホーン
８：締結棒をかしめ締結した後の傘の部分
Ｙｉ：部材Ｙｉ
１１、１２１、１４１、１５１：締結棒
１３、１２３、１４３、１５３、１７４、１７６、１８７：頭部
１４、１２４、１４４、１５４：胴部
１５、１２５、１４５、１５５：中間部
１６、１２６、１４６、１５６、１８６：他端部（突出部分）
１７、１２７、１４７、１５７、１６１、１６３、１６６、１７１、１７３、１７５、１８４：突起
１１１、１３１、１８２：第１部材
１１３、１３３：第２部材
１１５、１３５、１８５：第１嵌合孔
１１７、１３７：第２嵌合孔
１１９、１３９：かしめ部
１４１、１５１、１８１：締結棒
１７２：ホーン
１８８：治具
１９０：接合体
２０１：凹凸を有する締結棒
２０２：変形した締結棒
２０３：変形していない締結棒
２０４：変形した締結棒と、変形していない締結棒の界面
【要約】
嵌合孔を有する２つ以上の部材Ｙｉが締結された接合体であって、該嵌合孔には強化繊維と熱可塑性樹脂とを含む締結棒が存在し、締結棒が熱によりかしめられて、当該部材Ｙｉがかしめ締結されてなる接合体。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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