(57)【要約】【課題】工程数を増やすことなく、耐熱性が十分に向上した樹脂部材を金属部材に十分な強度で接合することができる金属部材と樹脂部材との接合方法および該方法において使用される樹脂部材を提供すること。【解決手段】金属部材１１と樹脂部材１２とを重ね合わせ、熱および圧力を金属部材１１側から付与することにより樹脂部材１２を軟化させて金属部材と樹脂部材とを接合する熱圧式接合方法であって、樹脂部材１２として、金属部材との接合表面におけるカルボニル基の存在量が内層部よりも大きい樹脂部材を用いる金属部材と樹脂部材との接合方法、および該接合方法において使用される樹脂部材１２。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材と樹脂部材とを重ね合わせ、熱および圧力を金属部材側から付与することにより樹脂部材を軟化させて金属部材と樹脂部材とを接合する熱圧式接合方法による金属部材と樹脂部材との接合方法であって、
樹脂部材として、金属部材との接合表面におけるカルボニル基の存在量が内層部におけるカルボニル基の存在量よりも大きい樹脂部材を用いることを特徴とする金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項２】
前記樹脂部材がポリマーＡおよびポリマーＢを含み、
前記ポリマーＡがカルボン酸変性ポリオレフィンであり、
前記ポリマーＢが未変性ポリオレフィンである請求項１に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項３】
前記樹脂部材におけるカルボニル基の存在量をＣ＝Ｏピーク強度／ＣＨ３ピーク強度の比率ｒで示したとき、前記樹脂部材における金属部材との接合表面の比率ｒが内層部の比率ｒよりも０．０００１〜０．０１だけ大きい請求項２に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項４】
前記樹脂部材における金属部材との接合表面の比率ｒが０．００１より大きく０．０１５以下であり、
前記樹脂部材における内層部の比率ｒが０〜０．０１である請求項３に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項５】
前記樹脂部材を、２３０℃でのＭＦＲについて以下の関係を満たすポリマーＡおよびＢを用いて射出成形法により製造する請求項２〜４のいずれかに記載の金属部材と樹脂部材との接合方法：
ポリマーＡのＭＦＲ＞ポリマーＢのＭＦＲ。
【請求項６】
前記樹脂部材を、ポリマーＢからなる内層部の表面に、ポリマーＡからなる表層部を積層して一体化する積層一体化成形法により製造する請求項２〜４のいずれかに記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項７】
熱圧式接合方法が摩擦撹拌接合方法であり、
該摩擦撹拌接合方法が以下のステップを含む請求項１〜６のいずれかに記載の金属部材と樹脂部材との接合方法：
金属部材と樹脂部材とを重ね合わせる第１ステップ；および
回転ツールを回転させつつ、金属部材に押圧して摩擦熱を発生させ、この摩擦熱で樹脂部材を軟化させて金属部材と樹脂部材とを接合する第２ステップ。
【請求項８】
前記第２ステップが、前記回転ツールを金属部材に押し込んで金属部材と樹脂部材との接合境界面に達しない深さまで進入させる押込み撹拌工程を備えている請求項７に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項９】
前記第２ステップが、前記押込み撹拌工程の前に、前記回転ツールの先端部のみを金属部材の表面部に接触させた状態で回転ツールを回転させる予熱工程をさらに備えている請求項８に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項１０】
前記予熱工程では前記回転ツールを第１の加圧力で押圧しつつ第１の加圧時間だけ回転させ、
前記押込み撹拌工程では前記回転ツールを前記第１の加圧力より大きい第２の加圧力で押圧しつつ前記第１の加圧時間より短い第２の加圧時間だけ回転させる請求項９に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項１１】
前記第２ステップが、前記回転ツールを接合境界面に達しない深さまで進入させた位置で、回転ツールの回転動作を継続させる撹拌維持工程をさらに備え、
前記撹拌維持工程では前記回転ツールを前記第１の加圧力より小さい第３の加圧力で押圧しつつ前記第１の加圧時間より長い第３の加圧時間だけ回転させる請求項１０に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項１２】
前記第２ステップが、前記撹拌維持工程の後に、前記回転ツールの回転を停止し、その状態で回転ツールを所定の加圧力で所定の加圧時間だけ保持する保持工程をさらに備えている請求項１１に記載の金属部材と樹脂部材との接合方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の金属部材と樹脂部材との接合方法において使用される樹脂部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材と樹脂部材との接合方法および該方法において使用される樹脂部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車、鉄道車両、航空機等の分野では軽量化が求められている。例えば、自動車の分野では、ハイテン材の利用により薄鋼板化が進められ、あるいはスチール材の代替材としてアルミ合金材が用いられ、さらには樹脂材の利用も進んでいる。このような分野において金属部材と樹脂部材との接合技術の開発は、単に車体の軽量化に留まらず、接合部材の高強度化や高剛性化、生産性の向上を実現させる観点からも重要である。これまで、金属部材と樹脂部材との接合方法として、いわゆる摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｓｔｉｒ  ｗｅｌｄｉｎｇ）方法が提案されている。摩擦撹拌接合方法とは、金属部材と樹脂部材とを重ね合わせ、回転ツールを回転させつつ、金属部材に押圧して摩擦熱を発生させ、この摩擦熱で樹脂部材を溶融・軟化させて金属部材と樹脂部材とを接合する方法である。
【０００３】
このような摩擦撹拌接合方法においては、例えば、接合強度の観点から、金属部材の一方の面に、樹脂部材を構成する熱可塑性樹脂と相溶可能な熱可塑性樹脂からなる塗膜を形成し、当該金属部材を塗膜が形成された面が樹脂部材と接触するように配置して接合を行う技術（特許文献１）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７９８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した技術においては、摩擦撹拌接合を行う前に、金属部材の表面に塗膜を形成する必要があるので、工程数が増え、コストを増大させる原因となる。
【０００６】
そこで、本発明の発明者等により、カルボン酸変性ポリマーからなる樹脂部材を用いて、金属部材との接合強度を向上させる試みがなされているが、カルボン酸変性ポリマーは比較的融点が低く、樹脂部材の耐熱性が低下するため、得られた接合体の用途が制限されることがある。
【０００７】
本発明は、工程数を増やすことなく、耐熱性が十分に向上した樹脂部材を金属部材に十分な強度で接合することができる金属部材と樹脂部材との接合方法および該方法において使用される樹脂部材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】
【０００８】
本発明は、
金属部材と樹脂部材とを重ね合わせ、熱および圧力を金属部材側から付与することにより樹脂部材を軟化させて金属部材と樹脂部材とを接合する熱圧式接合方法であって、
樹脂部材として、金属部材との接合表面におけるカルボニル基の存在量が内層部におけるカルボニル基の存在量よりも大きい樹脂部材を用いることを特徴とする金属部材と樹脂部材との接合方法に関する。
【０００９】
本発明はまた、
上記接合方法において、熱圧式接合方法が摩擦撹拌接合方法であり、
該摩擦撹拌接合方法が以下のステップを含む接合方法に関する：
金属部材と樹脂部材とを重ね合わせる第１ステップ；および
回転ツールを回転させつつ、金属部材に押圧して摩擦熱を発生させ、この摩擦熱で樹脂部材を軟化させて金属部材と樹脂部材とを接合する第２ステップ。
【００１０】
本発明はまた、上記接合方法において使用される樹脂部材に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の接合方法によれば、金属部材との接合表面におけるカルボニル基の存在量が内層部よりも大きい樹脂部材を用いるため、樹脂部材の耐熱性が向上する。しかも、当該樹脂部材を金属部材に十分な強度で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる金属部材と樹脂部材との接合方法に好適な摩擦撹拌接合装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の接合方法における金属部材と樹脂部材との接合メカニズムを示す概念図である。
【図３】本発明の接合方法に使用される樹脂部材の一例の端部の拡大図である。
【図４】本発明の接合方法に使用される回転ツールの一例の先端部の拡大図である。
【図５】本発明の接合方法における予熱工程を説明するための断面図である。
【図６】本発明の接合方法における押込み撹拌工程、撹拌維持工程及び保持工程を説明するための断面図である。
【図７】本発明の接合方法で得られた接合体の断面図である。
【図８】実施例における接合強度の測定方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の接合方法は、金属部材と樹脂部材とを重ね合わせ、熱および圧力を、金属部材側から付与することにより、好ましくは金属部材側から局所的に付与することにより、樹脂部材を軟化させて金属部材と樹脂部材とを接合する熱圧式接合方法である。本発明の接合方法において採用される接合方式は、加圧しながら加熱を行う方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、摩擦撹拌接合方法、レーザー加熱接合方法、抵抗加熱接合方法（通電加熱接合方法）、誘導加熱接合方法、超音波加熱接合方法等であってもよい。好ましくは摩擦撹拌接合方法が採用される。
【００１４】
摩擦撹拌接合方法とは、後で詳述するように、回転ツールを回転させつつ金属部材に対して押圧することにより発生する摩擦熱を利用した接合方法である。
レーザー加熱接合方法とは、接合部材を拘束した状態で、レーザーを金属部材に照射することにより生じる熱を利用した接合方法である。レーザーとしては、ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザーまたは半導体レーザーなどが使用される。
抵抗加熱接合方法とは、接合部材を拘束した状態で、金属部材に直接電流を流すことにより生じる熱を利用した接合方法である。
誘導加熱接合方法とは、接合部材を拘束した状態で、電磁誘導作用により金属部材に誘導電流を生じさせ、該電流により生じる熱を利用した接合方法である。
超音波加熱接合方法とは、樹脂部材側から加圧しながら、樹脂部材に超音波振動を起こさせ、該振動により生じる金属部材/樹脂部材間の摩擦熱を利用した接合方法である。
【００１５】
以下、摩擦撹拌接合方法を採用した本発明の接合方法について、図面を用いて説明するが、後述する樹脂部材を用いる限り、上記した他の接合方法を用いても本発明の効果が得られることは明らかである。
【００１６】
まず図１は、本発明の接合方法を実施するのに適した摩擦撹拌接合装置の一部の一例を模式的に示す図である。図１に示される摩擦撹拌接合装置１は、金属部材１１と樹脂部材１２とを摩擦撹拌接合する装置として構成されており、円柱状の回転ツール１６を具備している。回転ツール１６は、図示したように、金属部材１１が上、樹脂部材１２が下になるように重ね合わされたワーク１０に対し、図外の駆動源により、矢印Ａ１のように該回転ツール１６の中心軸線Ｘ（図４参照）回りに回転しつつ、押圧領域Ｐ（押圧予定領域）において、矢印Ａ２のように下方に向けて金属部材１１を押圧する。この回転ツール１６の押圧により摩擦熱が発生し、この摩擦熱が樹脂部材１２に伝導して樹脂部材１２が軟化・溶融し、その結果、金属部材１１と樹脂部材１２とが接合される。
【００１７】
回転ツール１６の下方には、回転ツール１６と同径又は回転ツール１６よりも大径の円柱状の受け具１７が回転ツール１６と同軸に配置されている。受け具１７は、上記ワーク１０に対し、図外の駆動源により、矢印Ａ３のように上方に移動される。受け具１７は、遅くとも回転ツール１６がワーク１０の押圧を開始するまでに、上端面がワーク１０の下面（より詳しくは樹脂部材１２の下面）に当接する。そして、受け具１７は、回転ツール１６との間にワーク１０を挟んで、回転ツール１６による押圧期間中、つまり摩擦撹拌接合中、上記押圧力に抗してワーク１０を下方から支持する。なお、受け具１７は必ずしも矢印Ａ３方向へ移動させる必要はなく、受け具１７にワーク１０を載せた後に回転ツール１６を矢印Ａ２の方向に移動させる方法を採用することもできる。
【００１８】
摩擦撹拌接合装置１は、多関節ロボット等からなる図外の駆動制御装置に装着されている。そして、回転ツール１６及び受け具１７の座標位置、回転ツール１６の回転数（ｒｐｍ）、加圧力（Ｎ）、加圧時間（秒）等が上記駆動制御装置により適宜制御される。なお、図１には図示を省略したが、摩擦撹拌接合装置１は、予めワーク１０を固定し、また回転ツール１６を押圧したときの金属部材１１の浮き上がりを防止するためのスペーサやクランプ等の治具を備えている。
【００１９】
（１）樹脂部材
本発明の接合方法において使用される樹脂部材１２は、カルボニル基の含有量が異なる少なくとも２種類のポリマーを含むものであり、通常、カルボニル基の含有量が比較的高いポリマー（本明細書中、単に「ポリマーＡ」ということがある）およびカルボニル基の含有量が比較的低いポリマー（本明細書中、単に「ポリマーＢ」ということがある）を含む。本発明の樹脂部材１２において、ポリマーＡは主として金属部材との接合表面を形成し、ポリマーＢは主として内層部を形成する。
【００２０】
ポリマーにおいてカルボニル基の含有量が異なるとは、ポリマー全体に対するポリマー主鎖に結合したカルボニル基の重量割合として算出した値が異なるという意味である。以下、組み合わせは「ポリマーＡ／ポリマーＢ」の順序で記載するものとする。
【００２１】
樹脂部材１２に含まれるポリマーＡ／ポリマーＢの組み合わせは、それらのカルボニル基含有量が異なる組み合わせであれば、いかなる組み合わせであってよいが、樹脂部材の耐熱性の観点から、カルボン酸変性ポリオレフィン／未変性ポリオレフィンの組み合わせが好ましい。以下、ポリマーＡ／ポリマーＢとしてカルボン酸変性ポリオレフィン／未変性ポリオレフィンを含有させる場合について説明するが、本発明は、後述するカルボニル基の存在量勾配が達成される限り、ポリマーＡ／ポリマーＢとして、カルボニル基の含有量が比較的高いカルボン酸変性ポリオレフィン／カルボニル基の含有量が比較的低いカルボン酸変性ポリオレフィンを含有させることを妨げるものではない。
【００２２】
カルボン酸変性ポリオレフィンは、ポリオレフィン分子鎖の主鎖および／または側鎖にカルボキシル基が導入されたポリマーである。カルボン酸変性ポリオレフィンとしては、ポリオレフィンの主鎖に不飽和カルボン酸がグラフトされたグラフトコポリマーが好ましく使用される。
【００２３】
カルボン酸変性ポリオレフィンを構成するポリオレフィンは、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテンなどのα−オレフィンからなる群から選択される１種以上のモノマーからなるホモポリマーまたはコポリマー、またはこれらの混合物である。好ましいポリオレフィンはポリプロピレンである。
【００２４】
カルボン酸変性ポリオレフィンを構成する不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、またはこれらの混合物が使用される。好ましい不飽和カルボン酸はマレイン酸、無水マレイン酸またはこれらの混合物であり、より好ましくは無水マレイン酸である。
【００２５】
カルボン酸変性ポリオレフィンにおける変性量は特に限定されないが、０．０１〜１％であることが好ましい。
【００２６】
変性量はポリマー全体に対する不飽和カルボン酸の重量割合として算出した値である。
【００２７】
カルボン酸変性ポリオレフィンの分子量は特に限定されるものではなく、例えば２３０℃でのＭＦＲ（メルトフローレート値）が２．０ｇ／１０分間以上、特に５．０ｇ／１０分間以上のカルボン酸変性ポリオレフィンが好ましく使用される。
【００２８】
本明細書中、ポリマーのＭＦＲはＪＩＳ  Ｋ  ７２１０により測定された値を用いている。
【００２９】
カルボン酸変性ポリオレフィンは、例えば、市販のモディックＰ５６５（三菱化学社製）、モディックＰ５５３Ａ（三菱化学社製）として入手可能である。
【００３０】
未変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸変性ポリオレフィンを構成するポリオレフィンとして説明したポリマーと同様のものが使用される。好ましい未変性ポリオレフィンはポリプロピレンである。
【００３１】
未変性ポリオレフィンの分子量は特に限定されるものではなく、例えば２３０℃でのＭＦＲ（メルトフローレート値）が２〜２００ｇ／１０分間、特に２〜５５ｇ／１０分間の未変性ポリオレフィンが好ましく使用される。
【００３２】
未変性ポリオレフィンは、例えば、市販のノバテックＦＹ６（日本ポリプロ社製、未変性ポリプロピレン、ＭＦＲ２．５）、ノバテックＭＡ３（日本ポリプロ社製、未変性ポリプロピレン、ＭＦＲ１１）、ノバテックＭＡ１Ｂ（日本ポリプロ社製、未変性ポリプロピレン、ＭＦＲ２１）として入手可能である。
【００３３】
カルボン酸変性ポリオレフィン／未変性ポリオレフィンの組み合わせは、相溶性の観点から、同系統の組み合わせが選択される。同系統とは、当該組み合わせのカルボン酸変性ポリオレフィンおよび未変性ポリオレフィンが共通するモノマーを含有するという意味である。
【００３４】
このようなカルボン酸変性ポリオレフィン／未変性ポリオレフィンの好ましい組み合わせの具体例として、例えば、以下の組み合わせが挙げられる： 
（１）カルボン酸変性ポリプロピレン／未変性ポリプロピレン；
（２）カルボン酸変性ポリプロピレン／未変性エチレン−プロピレン共重合体；
（３）カルボン酸変性エチレン−プロピレン共重合体／未変性ポリプロピレン；
（４）カルボン酸変性ポリエチレン／未変性ポリエチレン；
（５）カルボン酸変性エチレン−プロピレン共重合体／未変性ポリエチレン；
（６）カルボン酸変性ポリエチレン／未変性エチレン−プロピレン共重合体；
（７）カルボン酸変性ポリエチレン／未変性エチレン−１−ブテン共重合体；
（８）カルボン酸変性ポリエチレン／未変性ポリプロピレン；
（９）カルボン酸変性エチレン−１−ブテン共重合体／未変性エチレン−プロピレン共重合体。
【００３５】
上記組み合わせのうち、金属部材に対する接合強度の観点からは、組み合わせ（１）〜（３）が好ましく、（１）〜（２）がより好ましく、（１）がさらに好ましい。
【００３６】
本発明においてポリマーＡおよびポリマーＢを含む樹脂部材１２は、カルボニル基の存在量が金属部材１１との接合表面と内層部との間で特定の勾配を有するものである。すなわち、樹脂部材１２は、金属部材１１との接合表面におけるカルボニル基の存在量が内層部よりも大きい。ポリマーＡは一般的にポリマーＢよりも融点が比較的低いところ、上記のようなカルボニル基の存在量勾配を有する樹脂部材１２においては、そのようなポリマーＡを主として金属部材１１との接合表面に局在させ、ポリマーＢを主として内層部に存在させることができる。それらの結果として、本発明の樹脂部材１２は、樹脂部材全体がポリマーＡからなる場合と比較して、全体として優れた耐熱性を達成しながらも、金属部材１１に対して十分な強度で接合することができる。
【００３７】
このような樹脂部材１２が金属部材１１に対して十分な強度で接合されるメカニズムは以下に基づくものと考えられる。例えば、金属部材１１と樹脂部材１２との接合界面を模式的に表す図２に示すように、樹脂部材１２の表面に存在するカルボニル基の酸素原子は、炭素原子との電気陰性度の差に基づいて、δ−の電荷を有する。一方、金属部材１１の表面にある金属酸化物層において、金属原子Ｍは、酸素原子との電気陰性度の差に基づいて、δ＋の電荷を有する。これらの結果として、接合時において樹脂部材１２表面の溶融により、カルボニル基の酸素原子と金属酸化物層の金属原子との間で静電相互作用による電気化学的結合が生じ、優れた接合強度が得られるものと考えられる。なお、接合には、上記のような化学的結合だけでなく、アンカー効果による機械的結合も寄与するものと考えられる。アンカー効果とは、金属表面の微細な凹凸に樹脂が侵入して形成されたかしめ構造により得られるものである。
【００３８】
本発明において樹脂部材１２が後で詳述するカルボニル基の存在量勾配を有すべき金属部材１１との接合表面は、図３に示すように、樹脂部材１２における金属部材１１との接合側の表面１２０における、少なくとも領域Ｐ’を含む領域であり、好ましくは少なくとも領域Ｑを含む領域であり、より好ましくは少なくとも領域Ｒを含む領域である。樹脂部材の製造容易性および樹脂部材の耐熱性の観点からは、樹脂部材１２がカルボニル基の存在量勾配を有すべき金属部材１１との接合表面は、樹脂部材１２における金属部材１１との接合側の表面１２０の全面であることが最も好ましい。領域Ｐ’は、金属部材１１と樹脂部材１２とを重ね合わせたとき、金属部材１１上における回転ツール１６の押圧領域Ｐ（図１参照）の直下に対応する樹脂部材１２表面上の領域である。領域Ｑは、金属部材１１と樹脂部材１２との間で接合のための軟化・溶融が起こる樹脂部材表面の領域であり、上記領域Ｐ’を包含する領域である。領域Ｒは、金属部材１１と樹脂部材１２とを重ね合わせたとき、金属部材１１と接触する樹脂部材１２表面上の領域である。
【００３９】
樹脂部材１２がポリマーＡとしてカルボン酸変性ポリプロピレンおよびポリマーＢとして未変性ポリプロピレンを含む場合、カルボニル基の存在量は、Ｃ＝Ｏピーク強度／ＣＨ３ピーク強度の比率ｒで示すことができる。この場合、樹脂部材１２は、金属部材１１との接合表面における比率ｒが内層部の比率ｒよりも大きければよく、通常、樹脂部材１２における金属部材１１との接合表面の比率ｒは内層部の比率ｒよりも０．０００１〜０．０１だけ大きく、好ましくは０．００１〜０．０１だけ大きく、より好ましくは０．００３〜０．０１だけ大きい。
【００４０】
金属部材１１との接合表面における比率ｒは通常、０．００１より大きい、特に０．００１より大きく０．０１５以下、好ましくは０．００３〜０．０１５である。接合表面における比率ｒが小さすぎると、十分な接合強度が得られない。
内層部の比率ｒは通常、０以上、特に０〜０．０１であり、好ましくは０〜０．００３である。内層部の比率ｒが大きすぎると、十分な耐熱性が得られない。
【００４１】
Ｃ＝Ｏピーク強度／ＣＨ３ピーク強度の比率ｒはＩＲスペクトル分析により測定することができる。詳しくはＩＲスペクトル分析により１７１３〜１７９２ｃｍ−１にあるＣ＝Ｏピークの強度および１３７５〜１３９５ｃｍ−１にあるＣＨ３ピークの強度を測定し、それらの比率を求める。ＩＲスペクトル分析は、ISO8985（JIS K7192）の4.1（赤外分光）に準じた試料調整と測定およびデータ解析を行う。
【００４２】
金属部材１１との接合表面における比率ｒは、樹脂部材１２における所定の領域の表面から深さ１０μｍまでの試料をＩＲスペクトル分析に供することより測定された値である。測定は、所定の領域において、１００ｍｍ２あたり２個の測定点の割合で行ったときの平均値を求める。
内層部の比率ｒは、樹脂部材１２の厚みをｔ（μｍ）としたとき、深さｔ／２から深さｔ／２＋１０μｍまでの試料をＩＲスペクトル分析に供することより測定された値である。測定は、所定の領域において、上記と同様の測定点の割合で行ったときの平均値を求める。
【００４３】
本発明においては、前記接合表面における比率ｒを有する表層部の厚みは通常、０．０１〜１ｍｍであり、好ましくは０．０１５〜０．５０ｍｍである。
内層部の厚みは通常、０．９８〜４．９８ｍｍであり、好ましくは１．９８〜４．９８ｍｍである。
【００４４】
本発明において樹脂部材１２は、上記のようなカルボニル基の存在量勾配を有する限り、いかなる方法により製造されてもよい。例えば、射出成形法または積層一体化成形法により製造することができる。
【００４５】
本発明の樹脂部材１２を射出成形法により製造する場合、以下の関係を満たすポリマーＡおよびＢを用いる：
ポリマーＡのＭＦＲ＞ポリマーＢのＭＦＲ。
【００４６】
好ましい実施態様においては、ポリマーＡのＭＦＲはポリマーＢのＭＦＲよりも１．５倍以上大きく、特に２．０倍以上大きい。ポリマーＡのＭＦＲは好ましくは３〜２００ｇ／１０分間、より好ましくは５〜２００ｇ／１０分間である。ポリマーＢのＭＦＲは好ましくは２〜１００ｇ／１０分間、より好ましくは２〜８０ｇ／１０分間である。
【００４７】
射出成形法とは、温調された金型内に溶融したポリマーを射出注入し、保持した後、冷却・固化させることにより成形品を得る方法である。このような射出成形法において、上記関係を満たすポリマーＡおよびＢを用いる。これにより、保持の間に、金型内の混合溶融物中において、ポリマーＡが金型との接触面に優先的に移動するため、表面と内層部との間で上記したカルボニル基の存在量勾配を示す成形体を容易に得ることができる。射出成形法により得られた樹脂部材は表面から内層部にかけてのカルボニル基存在量の勾配は連続的に変化する。
【００４８】
射出成形法におけるポリマーＡとポリマーＢとの使用割合、射出直前の混合溶融物の温度、金型温度、射出速度等の成形条件は、本発明の樹脂部材が得られる限り特に限定されるものではないが、以下の条件が好ましい。
ポリマーＡとポリマーＢとの使用割合は重量比率（Ａ／Ｂ）で１５／８５〜４５／５５、特に２０／８０〜４０／６０が好ましい。
射出直前の混合溶融物の温度は１８０〜２５０℃、特に２００〜２３０℃が好ましい。
金型温度は３０〜８０℃、特に３０〜５０℃が好ましい。
射出速度は、例えば、厚み１〜５ｍｍの略平板形状の樹脂部材を製造する場合、３０〜２００ｍｍ／秒、特に５０〜２００ｍｍ／秒が好ましい。射出速度が遅すぎると、ポリマーＡの優先移動が十分ではないため、所望のカルボニル基勾配が得られない。
【００４９】
本発明の樹脂部材１２を積層一体化成形法により製造する場合、ポリマーＡおよびＢのＭＦＲは特に限定されず、それぞれ独立して前記した範囲内のものが使用される。
【００５０】
積層一体化成形法とは、積層数に応じた数の溶融押出機を用いて各層を押出成形すると同時に、それらの層を順次、積層して一体化し、冷却・固化させることにより成形品を得る、いわゆる一体押出成形法のことである。このような積層一体化成形法において、少なくともポリマーＡおよびＢをそれぞれ層状に押出成形し、ポリマーＢからなる内層部の表面に、ポリマーＡからなる表層部を積層して一体化し、冷却・固化させる。その結果、表面と内層部との間で上記したカルボニル基の存在量勾配を示す成形体を容易に得ることができる。積層一体化成形法により得られた樹脂部材は表面から内層部にかけてのカルボニル基存在量の勾配は段階的に変化する。
【００５１】
積層一体化成形法におけるポリマーＡとポリマーＢとの使用割合、溶融押出機の設定温度等の成形条件は、本発明の樹脂部材が得られる限り特に限定されるものではないが、以下の条件が好ましい。
ポリマーＡとポリマーＢとの使用割合は重量比率（Ａ／Ｂ）で１／９９〜５０／５０、特に１０／８０〜４０／６０が好ましい。
ポリマーＡ用の溶融押出機の設定温度は１８０〜２５０℃、特に１８０〜２３０℃が好ましい。
ポリマーＢ用の溶融押出機の設定温度は１８０〜２５０℃、特に１８０〜２３０℃が好ましい。
【００５２】
以上、樹脂部材１２は全体形状として略平板形状を有するものについて説明したが、これに限定されるものではなく、接合のために金属部材１１と重ね合わせたときに、金属部材１１直下の部分が略平板形状を有する限り、いかなる形状を有していてもよい。
【００５３】
樹脂部材１２における少なくとも金属部材１１直下の部分の厚みｔは通常、１〜５ｍｍ、特に２〜５ｍｍであるがこれに限定するものではない。
【００５４】
樹脂部材１２にはその他所望の添加剤が含有されてもよい。その他の添加剤として、例えば、補強剤、安定剤、難燃剤、着色材、発泡剤が挙げられる。例えば、積層一体化成形法により樹脂部材１２が表層部および内層部を有する場合、表層部および内層部にはそれぞれ独立して選択された上記その他の添加剤が含有されてもよい。
【００５５】
（２）金属部材
金属部材１１は、図１等において、全体形状として略平板形状を有しているが、これに限定されるものではなく、接合のために樹脂部材１２と重ね合わせる部分のみが少なくとも略平板形状を有する限り、いかなる形状を有していてもよい。
【００５６】
金属部材１１において樹脂部材１２と重ね合わせる略平板形状部分の厚みは通常、０．５〜４ｍｍであるがこれに限定するものではない。
【００５７】
金属部材１１を構成する金属としては、融点が、樹脂部材１２を構成する熱可塑性ポリマーよりも高いあらゆる金属が使用可能である。中でも、自動車の分野で使用されている以下の金属および合金が好ましく使用される：
アルミニウムおよび５０００系、６０００系などのアルミニウム合金；
スチール；
マグネシウムおよびその合金；
チタンおよびその合金。
【００５８】
（３）回転ツール
図４は、回転ツール１６の先端部の拡大図である。図４において、右半分は回転ツール１６の外観を示し、左半分は断面を示している。図４に示すように、円柱状の回転ツール１６は、先端部（図４では下端部）にピン部１６ａ及びショルダ部１６ｂを有している。ショルダ部１６ｂは、回転ツール１６の円形の先端面を含む回転ツール１６の先端の部分である。ピン部１６ａは、回転ツール１６の中心軸線Ｘ上において、回転ツール１６の円形の先端面から外方（図４では下方）に突設された、ショルダ部１６ｂよりも小径の円柱状の部分である。ピン部１６ａは、回転している回転ツール１６をワーク１０に最初に接触させて押圧するときに回転ツール１６を位置決めするためのものである。
【００５９】
回転ツール１６の素材及び各部の寸法は、主として、回転ツール１６が押圧する金属部材１１の金属の種類に応じて設定される。例えば、金属部材１１がアルミニウム合金よりなる場合、回転ツール１６は工具鋼（例えばＳＫＤ６１等）で作製され、ショルダ部１６ｂの直径Ｄ１は１０ｍｍ、ピン部１６ａの直径Ｄ２は２ｍｍ、ピン部１６ａの突出長さｈは０．５ｍｍに設定される。また、例えば、金属部材１１がスチールよりなる場合、回転ツール１６は窒化珪素やＰＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素焼結体）等で作製され、ショルダ部１６ｂの直径Ｄ１は１０ｍｍ、ピン部１６ａの直径Ｄ２は３ｍｍ、ピン部１６ａの突出長さｈは０．５ｍｍに設定される。もっとも、これらは例示に過ぎず、これらに限定されないことはいうまでもない。例えば、ショルダ部１６ｂの直径Ｄ１は通常、５〜３０ｍｍ、好ましくは５〜１５ｍｍであるがこれに限定されるものではない。
【００６０】
（４）本発明に係る接合方法の一実施態様（摩擦撹拌接合方法）
上記摩擦撹拌接合装置１を用いて実施される本発明の接合方法（摩擦撹拌接合方法）について具体的に説明する。
【００６１】
本実施態様に係る接合方法は少なくとも以下のステップを含むものであり、前記した樹脂部材１２を使用することを特徴とする：
金属部材１１と樹脂部材１２とを重ね合わせる第１ステップ；および
回転ツール１６を回転させつつ、金属部材１１に押圧して摩擦熱を発生させ、この摩擦熱で樹脂部材１２を軟化させて金属部材１１と樹脂部材１２とを接合する第２ステップ。
なお、第１ステップにおいて得られる金属部材１１と樹脂部材１２とが重ね合わされたものを「ワーク」１０と呼ぶ。
【００６２】
第１ステップにおいては、図１に示すように、樹脂部材１２において上記のようなカルボニル基存在量勾配を有する表面（例えば１２０）が金属部材１１と接触するように、金属部材１１と樹脂部材１２とを重ね合わせる。
【００６３】
第２ステップにおいては、回転ツール１６を金属部材１１に押し込んで金属部材１１と樹脂部材１２との接合境界面に達しない深さまで進入させる押込み撹拌工程Ｃ２を少なくとも行う。
本実施態様においては、第２ステップにおいて、押込み撹拌工程の前に、回転ツール１６の先端部のみを金属部材１１の表面部に接触させた状態で上記回転ツール１６を回転させる予熱工程Ｃ１を行うことが好ましい。
押込み撹拌工程の後には、回転ツール１６を接合境界面に達しない深さまで進入させた位置で、回転ツール１６の回転動作を継続させる撹拌維持工程Ｃ３を行うことが好ましい。
【００６４】
以下、各工程について詳しく説明する。
予熱工程Ｃ１は、回転ツール１６と受け具１７とを相互に近接させることにより、図５に示すように、回転ツール１６の先端部のみを金属部材１１の表面部（図例では上面部）に接触させた状態で回転ツール１６を回転させる工程である。予熱工程Ｃ１では、回転ツール１６を、第１の加圧力（例えば、９００Ｎ）で、第１の加圧時間（例えば、１．００秒）だけ、所定回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）で回転させる。
【００６５】
予熱工程Ｃ１の次の押込み撹拌工程Ｃ２は、回転ツール１６と受け具１７とをさらに相互に近接させることにより、図６に示すように、回転ツール１６を金属部材１１に押し込んで金属部材１１と樹脂部材１２との接合境界面に達しない深さまで進入させる工程である。押込み撹拌工程Ｃ２では、回転ツール１６を、第１の加圧力より大きい第２の加圧力（例えば、１５００Ｎ）で、第１の加圧時間より短い第２の加圧時間（例えば、０．２５秒）だけ、所定回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）で回転させる。
【００６６】
押込み撹拌工程Ｃ２の次の撹拌維持工程Ｃ３は、回転ツール１６と受け具１７との相互近接を停止することにより、同じく図６に示すように、上記接合境界面に達しない深さまで進入させた位置（これを「基準位置」という）で回転ツール１６の回転動作を継続させる工程である。撹拌維持工程Ｃ３では、回転ツール１６を、第１の加圧力より小さい第３の加圧力（例えば、５００Ｎ）で、第１の加圧時間より長い第３の加圧時間（例えば、５．７５秒）だけ、所定回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）で回転させる。
【００６７】
撹拌維持工程Ｃ３の後には、上記回転ツール１６の回転を停止し、その状態で上記回転ツール１６を所定の加圧力で所定の加圧時間だけ保持する保持工程Ｃ４を行ってもよい。
保持工程Ｃ４は、同じく図６に示すように、回転ツール１６の回転を停止し、その状態で回転ツール１６を所定の加圧力で所定の時間だけ保持する工程である。保持工程Ｃ４では、回転ツール１６を、第３の加圧力より大きいが第２の加圧力より小さい第４の加圧力（例えば、１０００Ｎ）で、第３の加圧時間より短いが第２の加圧時間より長い第４の加圧時間（例えば、５．００秒）だけ保持する。
【００６８】
上で例示した加圧力、加圧時間、及びツール回転数は、あくまで一例であって、適宜変更が可能である。ただし、例えば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の厚みの金属部材１１と２ｍｍ以上４ｍｍ以下の厚みの樹脂部材１２とを接合する場合の、主として生産性（時間短縮と歩留まりとのバランス）の観点から、予熱工程Ｃ１における第１の加圧力は、７００Ｎ以上１２００Ｎ未満の値、第１の加圧時間は、０．５秒以上２．０秒未満の値が好ましく、押込み撹拌工程Ｃ２における第２の加圧力は、１２００Ｎ以上１８００Ｎ未満の値、第２の加圧時間は、０．１秒以上０．５秒未満の値が好ましく、撹拌維持工程Ｃ３における第３の加圧力は、１００Ｎ以上７００Ｎ未満の値、第３の加圧時間は、１．０秒以上１０秒未満の値が好ましい。また、保持工程Ｃ４における第４の加圧力は、例えば７００Ｎ以上１２００Ｎ未満の値、第４の加圧時間は、例えば１秒以上の値が好ましい。
【００６９】
具体的には、予熱工程Ｃ１では、回転ツール１６の押圧により金属部材１１の表面部（図例では上面部）で摩擦熱が発生する。摩擦熱は金属部材１１の内部に伝わり、金属部材１１の上記押圧領域Ｐの範囲及び上記押圧領域Ｐの近傍の範囲が予熱される。これにより、次の押込み撹拌工程Ｃ２で、回転ツール１６を金属部材１１に押し込み易くなる。
【００７０】
予熱工程Ｃ１では、摩擦熱は、金属部材１１と樹脂部材１２との接合境界面を介して、樹脂部材１２にも伝わる。摩擦熱は樹脂部材１２の内部に伝わり、樹脂部材１２における上記押圧領域Ｐ直下の対応領域Ｐ’の範囲及び当該領域Ｐ’の近傍の範囲が予熱される。これにより、次の押込み撹拌工程Ｃ２で、樹脂部材１２が軟化・溶融し易くなる。
【００７１】
予熱工程Ｃ１の第１の加圧力及び第１の加圧時間は、上記のような回転ツール１６の押込み易さの観点及び樹脂部材１２の軟化・溶融し易さの観点から設定され、その値は、例えば回転ツール１６の回転数や金属部材１１及び樹脂部材１２の素材の種類等に依存して変化する。
【００７２】
押込み撹拌工程Ｃ２では、加圧力が予熱工程Ｃ１よりも大きくなることにより、回転ツール１６が金属部材１１に押し込まれる。すなわち、回転ツール１６が金属部材１１の内部に深く進入する。この回転ツール１６の押込みにより、金属部材１１と樹脂部材１２との接合境界面が受け具１７側（図例では下側）に移動する。
【００７３】
仮に、回転ツール１６がさらに押し込まれると（つまり加圧力が高過ぎ及び／又は加圧時間が長過ぎると）、回転ツール１６のショルダ部１６ｂが上記接合境界面を超える。すなわち、回転ツール１６が金属部材１１を貫通し、樹脂部材１２に接触する。すると、金属部材１１に回転ツール１６が通過した孔が開いた孔開き状態となり、接合不良が起きる。
【００７４】
そこで、本実施態様では、この押込み撹拌工程Ｃ２において、回転ツール１６のショルダ部１６ｂが上記接合境界面に達しない深さまで進入した時点で、回転ツール１６の押込みを停止する。換言すれば、回転ツール１６を上記接合境界面に達しない深さまで進入させる。これにより、次の撹拌維持工程Ｃ３で、樹脂部材１２に近い基準位置で摩擦熱が発生し、多量の摩擦熱が樹脂部材１２に伝わり、樹脂部材１２の軟化・溶融が促進される。
【００７５】
押込み撹拌工程Ｃ２の第２の加圧力及び第２の加圧時間は、上記のような金属部材１１の孔開き回避の観点及び回転ツール１６をできるだけ樹脂部材１２に近接させる観点から設定され、その値は、例えば回転ツール１６の回転数や金属部材１１及び樹脂部材１２の素材の種類等に依存して変化する。
【００７６】
押込み撹拌工程Ｃ２では、樹脂部材１２が上記押圧領域Ｐ直下の対応領域Ｐ’の範囲及び当該領域Ｐ’の近傍の範囲Ｑ（例えば図６の円αで示される領域および円βで示される領域）で軟化・溶融する。これにより、接合後の樹脂硬化時、前記したように、樹脂部材におけるカルボニル基の酸素原子と、金属部材における金属酸化物層の金属原子との間で静電相互作用による電気化学的結合が生じ、優れた接合強度が得られる。
【００７７】
撹拌維持工程Ｃ３では、加圧力が予熱工程Ｃ１よりも小さくなることにより（もちろん押込み撹拌工程Ｃ２よりも小さくなることにより）、回転ツール１６が上記基準位置に維持される。この樹脂部材１２に近い基準位置で回転ツール１６の回転動作が継続されるため、多量の摩擦熱が発生し、発生した摩擦熱の大部分が樹脂部材１２に移動する。そのため、樹脂部材１２は、上記押圧領域Ｐ直下の対応領域Ｐ’の範囲を超えて、広い範囲で十分に軟化・溶融する。これにより、接合後の樹脂硬化時、前記したように、樹脂部材におけるカルボニル基の酸素原子と、金属部材における金属酸化物層の金属原子との間で静電相互作用による電気化学的結合が生じ、優れた接合強度が得られる。
【００７８】
撹拌維持工程Ｃ３の第３の加圧力及び第３の加圧時間は、上記のような樹脂部材１２の広い範囲での十分な軟化・溶融の観点から設定され、その値は、例えば回転ツール１６の回転数や金属部材１１及び樹脂部材１２の素材の種類等に依存して変化する。
【００７９】
保持工程Ｃ４では、回転ツール１６の回転が停止されることにより、摩擦熱の発生が終了する。すなわち、摩擦撹拌接合としての実質的な動作が終了し、ワーク１０の冷却が開始する。ワーク１０の冷却期間中、加圧力が押込み撹拌工程Ｃ２よりも小さいが撹拌維持工程Ｃ３よりも大きくなることにより、回転が停止された回転ツール１６が金属部材１１と樹脂部材１２との押圧領域Ｐを受け具１７との間に挟んでクランプする。これにより、金属部材１１と樹脂部材１２との間の冷却中の密着力が高められ、冷却完了後の接合強度が高められる。
【００８０】
保持工程Ｃ４の第４の加圧力及び第４の加圧時間は、上記のような冷却期間中の押圧領域Ｐの密着力向上の観点から設定され、その値は、例えば金属部材１１及び樹脂部材１２の素材の種類等に依存して変化する。
【００８１】
本実施態様では、少なくとも前記した工程Ｃ２を経て、好ましくは以上のような工程Ｃ１，Ｃ２およびＣ３ならびに所望により工程Ｃ４を経て、最終的に、図７に示すように、回転ツール１６の回転及び押圧で発生した摩擦熱により樹脂部材１２が軟化・溶融して金属部材１１と樹脂部材１２とが広い範囲で高強度に接合された金属部材１１と樹脂部材１２との接合体２０が得られる。
【００８２】
以上、回転ツールを金属部材の接触面上、面方向で連続的に移動させることなく、点状に金属部材と樹脂部材との接合を行う場合（点接合）について説明したが、上記面方向において回転ツールを連続的に移動させながら、線状に金属部材と樹脂部材との接合を行う場合（線接合）においても本発明の効果が得られることは明らかである。
【実施例】
【００８３】
［実施例１］
（樹脂部材）
ポリマーＡとして、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、ＭＦＲ５．７）を用いた。変性量は約０．５％であった。
ポリマーＢとして、ノバテックＦＹ６（日本ポリプロ社製、未変性ポリプロピレン、ＭＦＲ２．５）を用いた。
【００８４】
ポリマーＡおよびＢを用いて射出成形法により、縦１００ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み３ｍｍ寸法の樹脂部材１２を製造した。詳しくは２０重量部のポリマーＡおよび８０重量部のポリマーＢを２３０℃に加熱して、混合溶融物を得た。混合溶融物を、４０℃に温調された金型内に射出速度を５０ｍｍ／秒で注入した後、冷却・固化させ、樹脂部材１２を得た。
【００８５】
樹脂部材１２の接合側表面１２０における領域Ｒ（図３参照；金属部材１１との接触領域）においてＣ＝Ｏピーク強度／ＣＨ３ピーク強度の比率ｒをＩＲスペクトル分析に基づく前記した方法により測定した。測定は、前記した測定点の割合で行い、それらの平均値を表に示した。
樹脂部材１２の接合側表面１２０における領域Ｒ以外の領域についても、樹脂部材１２における接合側表面１２０とは反対側の表面についても、上記と同様に、比率ｒを測定したところ、いずれの比率ｒも領域Ｒにおいてと同様の値を示した。
【００８６】
樹脂部材１２の接合側表面１２０における領域Ｒの内層部において、比率ｒをＩＲスペクトル分析に基づく前記した方法により測定した。測定は、前記した測定点の割合で行い、それらの平均値を表に示した。
樹脂部材１２の接合側表面１２０における領域Ｒ以外の領域の内層部についても、樹脂部材１２における接合側表面１２０とは反対側の表面の内層部についても、上記と同様に、比率ｒを測定したところ、いずれの比率ｒも領域Ｒの内層部においてと同様の値を示した。
【００８７】
（金属部材）
金属部材としては、６０００系のアルミニウム合金製の平板状部材（厚さ１．２ｍｍ）を用いた。
（回転ツール）
回転ツールとしては、図４の各部の寸法がＤ１＝１０ｍｍ、Ｄ２＝２ｍｍ、ｈ＝０．５ｍｍの工具鋼製のものを用いた。
【００８８】
（接合方法）
以下の方法により、金属部材１１と樹脂部材１２との接合体を製造した。
第１ステップ：
金属部材１１の端部と樹脂部材１２の端部とを図１に示すように重ね合わせた(重ね代３０ｍｍ)。
【００８９】
第２ステップ：
図５に示すように、回転ツール１６の先端部のみを金属部材１１の表面部に接触させた状態で回転ツール１６を回転させた（予熱工程Ｃ１：加圧力９００Ｎ、加圧時間１．００秒、ツール回転数３０００ｒ）。
次いで、図６に示すように、回転ツール１６を金属部材１１に押し込んで金属部材１１と樹脂部材１２との接合境界面に達しない深さまで進入させた（押込み撹拌工程Ｃ２：加圧力１５００Ｎ、加圧時間０．２５秒、ツール回転数３０００ｒｐｍ）。
次いで、図６に示すように、回転ツール１６を接合境界面に達しない深さまで進入させた位置で、回転ツール１６の回転動作を継続させた（撹拌維持工程Ｃ３：加圧力５００Ｎ、加圧時間５．７５秒、ツール回転数３０００ｒｐｍ）。
次いで、図７に示すように、接合体２０から回転ツール１６を抜き取り、放置冷却した。
【００９０】
（接合強度）
図８に示すように、金属部材１１と樹脂部材１２との接合体を治具１００内に配置した。治具１００は、該治具１００を下方へ引っ張ることにより樹脂部材１２の上端部に下方への力が働くように構成されたものである。治具１００を固定し、かつ金属部材１１を上方へ引っ張ることにより、樹脂部材１２の上端部に下方への力が働き、接合部の剪断強度Ｓを樹脂部材１２の母材強度に影響を受けることなく測定した。接合強度を剪断強度Ｓに基づいて評価した。
○；２．０ｋＮ≦Ｓ；
△；１．０ｋＮ≦Ｓ＜２．０ｋＮ（実用上問題なし）；
×；Ｓ＜１．０ｋＮ（実用上問題あり）。
【００９１】
（耐熱性）
樹脂部材１２の融点ＴをＩＳＯ  ３１４６により測定した。耐熱性を融点Ｔに基づいて評価した。
○；１６３℃≦Ｔ；
△；１６１℃≦Ｔ＜１６３℃（実用上問題なし）；
×；Ｔ＜１６１℃（実用上問題あり）。
【００９２】
［実施例２および比較例１〜１０］
ポリマーＡ〜Ｃの配合比率を表に記載のように変更したこと以外、実施例１と同様の方法により、樹脂部材の製造ならびに評価を行った。
ポリマーＣとしては、ノバテックＢＣ０６Ｃ（日本ポリプロ社製、未変性ポリプロピレン、ＭＦＲ６０）を用いた。ポリマーＣは詳しくはホモポリプロピレンの中にポリエチレンやエチレン-プロピレン共重合体が分散しているものである。
【００９３】
【表１】
2015168102.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明に係る接合方法は、自動車、鉄道車両、航空機、家電製品等の分野における金属部材と樹脂部材との接合に有用である。
【符号の説明】
【００９５】
１：摩擦撹拌接合装置
１０：ワーク
１１：金属部材
１２：樹脂部材
１６：回転ツール
１７：受け具
２０：接合体
１００：接合強度を測定するための治具
１２０：樹脂部材における金属部材との接合側の表面
Ｐ：金属部材表面における回転ツールによる押圧領域（押圧予定領域）
Ｐ’：押圧領域Ｐの直下に対応する樹脂部材表面の領域
Ｑ：接合時に樹脂部材表面において軟化・溶融が起こる領域
【図１】
2015168102.tif 000004
【図２】
2015168102.tif 000005
【図３】
2015168102.tif 000006
【図４】
2015168102.tif 000007
【図５】
2015168102.tif 000008
【図６】
2015168102.tif 000009
【図７】
2015168102.tif 000010
【図８】
2015168102.tif 000011