(57)【要約】【課題】一方の樹脂材と他方の樹脂材とを接合する工程をより簡易なものにすることができる樹脂材の接合方法を得る。【解決手段】樹脂部材１０の第１本体部１０Ａが第１治具１４で把持されると共に、樹脂部材１２の第２本体部１２Ａが第２治具１６で把持される。そして、樹脂部材１０のフランジ部１０Ｂが、樹脂部材１２の被接合部１２Ｂを押圧しつつ、フランジ部１０Ｂと被接合部１２Ｂとが相対的に振動される。その結果、フランジ部１０Ｂの先端部と被接合部１２Ｂにおける当該先端部との接触部分との摩擦による摩擦熱で当該フランジ部１０Ｂが溶融して、当該フランジ部１０Ｂと当該被接合部１２Ｂとが溶着されていく。【選択図】図１
2018020482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と一方向に引き揃えられた強化繊維とを含んで板状に構成され、第１本体部と当該第１本体部の板厚方向に曲げられて当該第１本体部から延出されたフランジ部とを備えた一方の樹脂部材の当該第１本体部と、
熱可塑性樹脂と一方向に引き揃えられた強化繊維とを含んで板状に構成され、第２本体部と当該第２本体部から延出された被接合部とを備えた他方の樹脂部材の当該第２本体部と、を把持し、
前記フランジ部の繊維方向と前記被接合部の繊維方向とが直交した状態で当該フランジ部と当該被接合部とを接触させ、
前記フランジ部と前記被接合部とを相対的に振動させて溶着させる、
樹脂材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、繊維強化熱可塑性樹脂複合材の接合方法に関する発明が開示されている。この繊維強化熱可塑性樹脂複合材の接合方法では、一方の樹脂材と他方の樹脂材とを溶着によって接合させている。詳しくは、一方の樹脂材と他方の樹脂材とが接合されるときに、一方の樹脂材の接合部に形成された突起が、予熱によって軟化した他方の樹脂材の接合部に押し込まれると共に、これらの接合部が加熱溶融されるようになっている。このため、下記特許文献１に記載された先行技術では、一方の樹脂材と他方の樹脂材との接合部の機械的強度の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８３３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された先行技術による場合、一方の樹脂材と他方の樹脂材とを接合する前に、一方の樹脂材に突起を設ける工程や他方の樹脂材を予熱するといった工程が必要となる。このため、一方の樹脂材と他方の樹脂材とを接合する工程をより簡易なものにするという点において改善の余地がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、一方の樹脂材と他方の樹脂材とを接合する工程をより簡易なものにすることができる樹脂材の接合方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明に係る樹脂材の接合方法は、熱可塑性樹脂と一方向に引き揃えられた強化繊維とを含んで板状に構成され、第１本体部と当該第１本体部の板厚方向に曲げられて当該第１本体部から延出されたフランジ部とを備えた一方の樹脂部材の当該第１本体部と、熱可塑性樹脂と一方向に引き揃えられた強化繊維とを含んで板状に構成され、第２本体部と当該第２本体部から延出された被接合部とを備えた他方の樹脂部材の当該第２本体部と、を把持し、前記フランジ部の繊維方向と前記被接合部の繊維方向とが直交した状態で当該フランジ部と当該被接合部とを接触させ、前記フランジ部と前記被接合部とを相対的に振動させて溶着させている。
【０００７】
請求項１に記載の本発明によれば、熱可塑性樹脂と一方向に引き揃えられた強化繊維とを含んで板状に構成された一方の樹脂部材の第１本体部と、熱可塑性樹脂と一方向に引き揃えられた強化繊維とを含んで板状に構成された他方の樹脂部材の第２本体部とが把持される。
【０００８】
そして、第１本体部の板厚方向に曲げられて当該第１本体部から延出されたフランジ部と第２本体部から延出された被接合部とが、当該フランジ部の繊維方向と当該被接合部の繊維方向とが直交した状態で接触されると共に、相対的に振動される。これにより、フランジ部の先端部と被接合部における当該先端部との接触部分との摩擦による摩擦熱で当該フランジ部が溶融して当該被接合部と溶着される。しかも、フランジ部の繊維方向と被接合部の繊維方向とが直交しているため、当該フランジ部と当該被接合部とが溶着されていく過程において、当該フランジ部の強化繊維が当該被接合部の強化繊維に入り込んでいく。
【０００９】
その結果、一方の樹脂部材及び他方の樹脂部材に加工や予熱を施すことなく、一方の樹脂部材と他方の樹脂部材とを接合させることができると共に、これらの樹脂部材の接合部の接合強度も確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る樹脂材の接合方法は、一方の樹脂材と他方の樹脂材とを接合する工程をより簡易なものにすることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る樹脂材の接合方法に用いられる溶着装置と樹脂部材との関係を示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る樹脂材の接合方法に用いられる溶着装置に配置された状態の一方の樹脂部材と他方の樹脂部材との位置関係を示す断面図であり、（Ａ）はこれらの部材の相対位置関係を示しており、（Ｂ）はこれらの部材の一部をそれぞれ構成している強化繊維同士の相対位置関係を示している。
【図３】本実施形態に係る樹脂材の接合方法において一方の樹脂部材と他方の樹脂部材とが接合される過程を示しており、接合工程の開始時から順を追って（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）として示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図３を用いて、本発明に係る樹脂材の接合方法の実施形態の一例について説明する。この樹脂材の接合方法は、図１に示されるように一方の樹脂部材としての「樹脂部材１０」と他方の樹脂部材としての「樹脂部材１２」との接合に用いられている。そして、樹脂部材１０と樹脂部材１２との接合には、所定の範囲の厚さの板材を把持可能な第１治具１４及び第２治具１６を含んで構成された溶着装置１８が用いられている。
【００１３】
樹脂部材１０、１２は、図２（Ｂ）にも示されるように、それぞれ「熱可塑性樹脂２０」と一方向に引き揃えられた強化繊維としての「炭素繊維２２」を含んで板状に構成されている。換言すれば、樹脂部材１０、１２は、熱可塑性ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）で構成されている。より詳しくは、樹脂部材１０は、第１治具１４で把持可能な「第１本体部１０Ａ」と当該第１本体部１０Ａの板厚方向に曲げられて当該第１本体部１０Ａから延出された「フランジ部１０Ｂ」とを備えている。一方、樹脂部材１２は、第２治具１６で把持可能な「第２本体部１２Ａ」と当該第２本体部１２Ａからそのまま延出された「被接合部１２Ｂ」とを備えている。つまり、樹脂部材１０は、屈曲板状に構成されており、樹脂部材１２は平板状に構成されている。なお、強化繊維には、ガラス繊維等種々の材質の繊維を用いることが可能である。
【００１４】
また、溶着装置１８は、第１治具１４と第２治具１６との相対位置を調整可能な構成とされている。また、溶着装置１８は、図示しない駆動部を備えており、樹脂部材１０、１２が配置された状態において、第１治具１４を第２治具１６に向かって第１本体部１０Ａ及び第２本体部１２Ａの板厚方向に移動させることが可能となっている。また、溶着装置１８は、この状態において、第１治具１４と第２治具１６とを相対的に振動させることが可能であり、換言すれば、当該溶着装置１８を用いて樹脂部材１０と樹脂部材１２とを相対的に振動させることが可能である。
【００１５】
（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
【００１６】
本実施形態では、図１に示されるように、溶着装置１８で樹脂部材１０と樹脂部材１２とが接合されるときに、まず、樹脂部材１０の第１本体部１０Ａが第１治具１４で把持されると共に、樹脂部材１２の第２本体部１２Ａが第２治具１６で把持される。そして、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、樹脂部材１０のフランジ部１０Ｂと樹脂部材１２の被接合部１２Ｂとが、当該フランジ部１０Ｂの繊維方向と当該被接合部１２Ｂの繊維方向とが直交した状態で接触されるように、第１治具１４及び第２治具１６の位置が調整される。
【００１７】
この状態において、図１及び図３（Ａ）に示されるように、第１治具１４が第２治具１６に向かって第１本体部１０Ａ及び第２本体部１２Ａの板厚方向に向かって移動されると共に、第１治具１４と第２治具１６とが相対的に振動される。具体的には、第１治具１４が第２治具１６に対して、図１中の矢印Ｘ方向（紙面方向）に振動される。これにより、押圧力Ｆを付与された樹脂部材１０のフランジ部１０Ｂが、樹脂部材１２の被接合部１２Ｂを押圧しつつ、フランジ部１０Ｂと被接合部１２Ｂとが相対的に振動される。
【００１８】
そして、フランジ部１０Ｂの先端部と被接合部１２Ｂにおける当該先端部との接触部分との摩擦による摩擦熱で当該フランジ部１０Ｂが溶融して、当該フランジ部１０Ｂと当該被接合部１２Ｂとが溶着されていく。なお、フランジ部１０Ｂと被接合部１２Ｂとの相対振動の方向は、上述したものに限らず、フランジ部１０Ｂと被接合部１２Ｂとの間に摩擦熱を発生させることが可能であれば、どの方向であってもよい。また、図３（Ｂ）に示されるように、フランジ部１０Ｂと被接合部１２Ｂとの溶着が進むにつれて、当該フランジ部１０Ｂの炭素繊維２２が当該被接合部１２Ｂの炭素繊維２２に入り込んでいく。さらに、図３（Ｃ）に示されるように、フランジ部１０Ｂが被接合部１２Ｂに溶着された後も、樹脂部材１０は樹脂部材１２側に所定深さ進入していき、当該樹脂部材１０の第１本体部１０Ａと樹脂部材１２の第２本体部１２Ａとの一部が溶着される。なお、このとき発生したバリ２４は、必要に応じて適宜除去される。
【００１９】
その結果、樹脂部材１０及び樹脂部材１２に加工や予熱を施すことなく、当該樹脂部材１０と当該樹脂部材１２とを接合させることができる。したがって、本実施形態では、一方の樹脂材と他方の樹脂材とを接合する工程をより簡易なものにすることができる。しかも、フランジ部１０Ｂの炭素繊維２２が被接合部１２Ｂの炭素繊維２２に入り込んでいくことで、樹脂部材１０と樹脂部材１２との接合部の接合強度も確保することができる。なお、ここでいう接合強度とは、樹脂部材１０と樹脂部材１２との接合部のせん断強度[ＭＰａ]を示している。
【符号の説明】
【００２０】
１０      樹脂部材（一方の樹脂部材）
１０Ａ    第１本体部
１０Ｂ    フランジ部
１２      樹脂部材（他方の樹脂部材）
１２Ａ    第２本体部
１２Ｂ    被接合部
２０      熱可塑性樹脂
２２      炭素繊維（強化繊維）
【図１】
2018020482.tif 000003
【図２】
2018020482.tif 000004
【図３】
2018020482.tif 000005