(57)【要約】【課題】繊維などの強化材を含有する熱可塑性樹脂を含む成形体と金属板とをレーザを用いて加熱溶融する簡便な方法により、外観が良好な接合体の製造方法を提供すること。【解決手段】強化材と熱可塑性樹脂とを含む複合材料成形体と、金属成形体とを重ね合わせた接合部分にレーザを照射し、該照射と同時またはその後に押圧して接合する接合体の製造方法であって、当該接合部分における複合材料成形体と金属成形体の少なくとも一方に、あらかじめ外部に通ずる通路が存在する、接合体の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化材と熱可塑性樹脂とを含む複合材料成形体と、金属成形体とを重ね合わせた接合部分にレーザを照射し、該照射と同時またはその後に押圧して接合する接合体の製造方法であって、当該接合部分における複合材料成形体と金属成形体の少なくとも一方に、あらかじめ外部に通ずる通路が存在する、接合体の製造方法。
【請求項２】
通路が複合材料成形体に存在する孔または溝である、請求項１記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
金属成形体側からレーザを照射する、請求項１または２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
複合材料成形体は、少なくとも平行する２つの面を有し、当該面の面内方向に対し等方性である、請求項１〜３のいずれかに記載の接合体の製造方法。
【請求項５】
強化材が炭素繊維である、請求項１〜４のいずれかに記載の接合体の製造方法。
【請求項６】
炭素繊維の平均繊維長が５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、請求項５記載の接合体の製造方法。
【請求項７】
複合材料成形体は、強化材１００重量部に対し熱可塑性樹脂が５０〜１,０００重量部の割合で含まれている、請求項１〜６のいずれか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、複合材料成形体と金属成形体とから構成される接合体の製造方法に関する。より詳しくは、熱可塑性樹脂をマトリックス成分とし、これに強化材を含む複合材料成形体と金属成形体とを、レーザを用いて接合させて接合体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック、特に熱可塑性樹脂は種々の成形方法が可能であり、今日の我々の生活には欠かせない材料である。それらの成形体は、多くの場合、別の部品と組合せて製品となり使用されている。成形体と別の部品を組合せる際には、様々な接合形態が考えられるが、そのうちの1つの形態として、金属材料と樹脂材料の接合が必要となるケースが少なくない。
【０００３】
熱可塑性樹脂と金属の接合方法としては、接着やボルトナット、リベットによる締結などがある。しかしながら、接着剤では高い接合強度はえられず、ボルトナットやリベットでは母材への穴あけが必要であり、加工プロセスが増えるところに問題がある。また、熱可塑性樹脂を使用する製品は軽量化を目的とすることが多く、ボルトナットやリベットなどは重量増につながるため熱可塑性樹脂を使用するメリットを著しく損なう。
このように、熱可塑性樹脂と金属の接合プロセスは難しい課題となっているが、近年では非特許文献１に示すようなレーザによる直接接合の研究がなされてきており、前記のような課題の解決が図られている。また、特許文献１、特許文献２、特許文献３には、樹脂と金属との接合に関する発明が記載されている。特に、特許文献３には、接合部に気泡を発生させる発明が記載されている。
一方、レーザを用いた接合加工については、特許文献４に記載されているようなレーザロール接合方法が知られている。
【０００４】
ところで、軽量性や強度を重視して、熱可塑性樹脂からなる複合材料成形体と金属成形体を接合するには、レーザ等により加熱して少なくとも複合材料成形体を溶融させて接合する方法が有効である。しかしながら、両者を接合する接合面に金属成形体側からレーザを照射すると、該照射部分の金属が溶融するとともに、金属成形体に噴出し孔のような多数の大きい穴を生じさせることを本発明者らは知見した。そのような大きい穴が生じると接合部の外観不良となるだけでなく、接合面積が大きく取れないため接合強度の低下や不安定化を招くという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】片山聖二ら  金属とＣＦＲＰとのレーザ直接接合  溶接学会全国大会講演概要８６, ｐ１９０−１９１, （２０１０）
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７６４３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−４６８３１号公報
【特許文献３】国際公開第２００７／２９４４０号パンフレット
【特許文献４】特開２００４−３２２２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、繊維などの強化材を含有する熱可塑性樹脂を含む複合材料成形体と金属板などの金属成形体とをレーザを用いて加熱溶融する簡便な方法により、外観が良好な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】
【０００８】
課題、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、前記の噴出し孔のような多数の大きい穴は、熱可塑性樹脂の熱分解により発生する分解ガスに起因することを突き止めた。そこで、接合部に分解ガスを排出する機構を設け、かつレーザ照射と同時またはその後に押圧することが重要であることを見い出し、これにより、良好な外観と強度をもつ接合体を製造することがわかった。
かくて、本発明によれば、「強化材と熱可塑性樹脂とを含む複合材料成形体と、金属成形体とを重ね合わせた接合部分にレーザを照射し、該照射と同時またはその後に押圧して接合する接合体の製造方法であって、当該接合部分における複合材料成形体と金属成形体の少なくとも一方に、あらかじめ外部に通ずる通路が存在する、接合体の製造方法」が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接合部をレーザで加熱した際に発生する熱可塑性樹脂の分解ガスを排出させる通路を有するため、接合部の外観が良好であり、かつ良好な接合強度を有する。特に、かかる通路（好ましくは、孔または溝）が裏側になるようにレーザ照射を行なえば、外観の問題もなくなるので商品価値も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】複合材料成形体に通路である貫通孔を設けた接合部形状の断面構成図である。
【図２】複合材料成形体に通路である溝形状を設けた接合部形状の断面構成図である。
【図３】複合材料成形体側にレーザを照射した斜視図である。
【図４】金属成形体側にレーザを照射した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
[複合材料成形体]
本発明に用いられる複合材料成形体は、熱可塑性樹脂をマトリックス成分とし、これに強化繊維などの強化材を含有させてなる複合材料成形体である。
【００１２】
＜強化材＞
前記複合材料成形体に含まれる強化材としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの強化繊維が挙げられるがこの限りではない。特に、軽量かつ高強度、高剛性の部品が求められる場合、炭素繊維を強化繊維として含んでいることが望ましい。また、かかる強化繊維は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
また、前記強化繊維には、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、添加剤の付着処理などの表面処理が施されていてもよい。
ここで用いる強化繊維の形態は、特に限定されず、連続繊維であっても、不連続繊維であっても良い。連続繊維の場合は、例えば、1軸方向に強化繊維を引き揃えた一方向基材や不織布のような形態が挙げられるがこの限りではない。また、不連続繊維の場合には、繊維長に関して特に限定されない。これらの強化繊維は、殆どの場合、サイジング剤を付着させたものが用いられる。サイジング剤の付着量は、強化繊維１００重量部に対し０．０１〜１０重量部であることが好ましい。
【００１３】
例えば、強化材として不連続の炭素繊維を用いる場合には、かかる炭素繊維が等方的にランダムに分散して重なるように配置したものがよい。この場合の繊維長は好ましくは平均繊維長が５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、より好ましくは５ｍｍを超え１００ｍｍ未満であり、さらに平均繊維長の上限値は好ましくは５０ｍｍである。なお、本発明で用いる強化材は、平均繊維長が前記範囲であればよいが、長さが５ｍｍ未満の不連続繊維や１００ｍｍを超える不連続繊維は炭素繊維全体の２０重量％以下の割合で含んでもよいが、接合に影響を及ぼすことがあるので、実質的には含まないことが好ましい。
また、炭素繊維の単糸繊度は、好ましくは１００〜５,０００ｄｔｅｘ、より好ましくは１,０００〜２,０００ｄｔｅｘである。さらに、炭素繊維の場合は、フィラメント数が３,０００〜６０,０００本集束した実質的に無撚の糸条（ストランド）からなる連続繊維、あるいはこれをカットしてなる短繊維束が用いられる。
【００１４】
＜熱可塑性樹脂＞
本発明の複合材料成形体に用いられる熱可塑性樹脂としては、特に限定はなく、例えば、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、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樹脂およびＡＢＳ樹脂などが挙げられる。これらは２種類混合して用いてもよい。
【００１５】
本発明で用いる複合材料成形体とは、熱可塑性樹脂をマトリックスとし、これに強化材を含む材料である。これらの配合割合としては、強化材１００重量部に対し熱可塑性樹脂が５０〜１,０００重量部含まれているものであることが好ましい。より好ましくは、強化材１００重量部に対し、熱可塑性樹脂５０〜４００重量部、更に好ましくは、強化材１００重量部に対し、熱可塑性樹脂５０〜１００重量部である。前記割合とすることにより、成形性が良好で、最終的に得られる接合体の機械的強度も高い。
【００１６】
なお、複合材料成形体には、本発明の目的を損なわない範囲（例えば全体の２０重量％以下の範囲）で、各種添加剤を含んでも良い。添加剤としては、例えば難燃剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、造核剤、可塑剤などが挙げられる。
【００１７】
＜複合材料成形体の形状＞
本発明で用いる複合材料成形体の形状としては特に限定されない。少なくとも平行する２つの面を有しているような、例えばシート状、直方体などの６面構造体を含め、種々の形状のものに対して適用できる。例えば、三次元曲面を持つ形状への適用できる点で極めて有用である。面状体の場合、厚みとしては例えば０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である。厚みは、さらに好ましくは１〜１０ｍｍである。また、次に説明する金属成形体と接合部分の形状が同じことが好ましい。
【００１８】
[金属成形体]
＜金属成形体の材質＞
本発明で用いる金属成形体の材質に関しては、特に限定はないが、例えば鉄合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、錫合金、亜鉛合金、銅合金、チタン合金などが挙げられる。特に、アルミニウム合金、錫合金、亜鉛合金、マグネシウム合金などは融点が低く、レーザ照射により溶融しやすいため、本発明の有用性が高い。
また、金属成形体の表面にグラファイト等を有する被覆膜を有すると、接合時に照射するレーザの反射が減少し、吸収成分が増えるため好ましい。かかる被覆膜の厚さとしては例えば１〜１,０００μｍである。
【００１９】
＜金属成形体の形状＞
本発明で用いる金属成形体の形状としては特に限定されない。少なくとも平行する２つの面を有しているような、例えばシート状、直方体などの６面構造体を含め、種々の形状のものに対して適用できる。例えば、三次元曲面を持つ形状への適用できる点で極めて有用である。面状体の場合、厚みとしては、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。さらに好ましくは、０．１〜５ｍｍである。
また、前記で述べたように、複合材料成形体と接合部分の形状が同じことが好ましい。
【００２０】
[複合材料成形体および／または金属成形体における通路]
接合部分は、熱可塑性樹脂の分解ガスの排出経路を設けるために、接合部分の外部に通ずる通路を有する。この通路としては、例えば孔または溝が挙げられるがこれに限定されるものではなく、熱可塑性樹脂の分解ガスを外部に排出できる構造であればいかなるものでもよい。かかる通路としては、具体的には、図１、図２に示すような貫通孔や溝形状が挙げられる。ガスを排出させるための外部に通ずる通路は、複合材料成形体側でも金属成形体側に設けても良いが、プロセスの簡単化を考えると、複合材料成形体側に設けるほうが好ましい。以下に、複合材料成形体側にガスを排出させるための外部に通ずる通路を設けた場合について説明する。
【００２１】
図１は、あらかじめ熱可塑性樹脂中に炭素繊維などの強化材を含む複合材料成形体１の接合部のレーザ照射位置に沿って、通路である貫通孔４を設けている。貫通孔４は、そのような孔を形成できる金型を用いるなどして成形して設けてもよく、複合材料成形体を成形後に刃物やレーザ等によって切削してもよい。貫通孔４の形状に制限はない。例えば、丸であっても、多角形であっても、楕円型であってもよいが、実際の成形品では連続的な接合の場合がほとんどであり、接合方向に沿ったスリット状の貫通孔が好ましい。貫通孔の大きさ（平面積）に制限はないが、成形体自身の強度を考慮すると、接合面積の１０％以下にすることが好ましい。下限は０．１％である。さらに好ましくは、０．１〜５％である。なお、図１において、符号２は金属成形体、符号３は熱可塑性樹脂の分解ガス、符号１１はレーザを示す。図２も同様である。
【００２２】
次に、図２は、複合材料成形体１に通路である溝形状５を設けた一例である。溝形状５は、前記同様に金型を用いて成形してもよく、成形後に刃物やレーザ等により切削してもよいが、プロセスの簡略化を考慮すると成形時に溝形状５を設けるほうが好ましい。溝形状５の断面形状については特に制限はないが、例えば半円状、多角形などが挙げられる。溝の大きさとしては、複合材料成形体の強度を保つために、接合部断面積の３０％以下にすることが好ましい。下限は０．１％である。溝形状５の幅としては特に制限はないが、接合面積を適正に保つためには５ｍｍ以下であることが好ましく、溝形状５の面積としては、接合面積の３０％以下であることが好ましい。下限は０．１％である。溝形状の面積は、さらに好ましくは、接合面積の０．１〜５％である。また、溝の深さとしては、特に制限はないが、複合材料成形体の厚みに対して１〜９９％の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは、５〜５０％である。
また、溝の形状としては、複合材料成形体の溝側を金属成形体と重ね合わせた際に、溝を経て外部に分解ガスが排出されるよう、１ヶ所以上が外気に開放されているような形状であることが好ましい。なお、図２の場合、分解ガスは紙面に対して垂直方向に排出させる。
【００２３】
本発明においては、このように、複合材料成形体または金属成形体またはその両方に、複合材料成形体と金属成形体とを重ね合わせた接合部分の外部につながっている通路（好ましくは、孔または溝）を有している。レーザ照射による接合時に、加熱された熱可塑性樹脂が熱分解してガス化するが、かかる発生ガスは、接合部分の前記通路（孔または溝）から効率よく排出される。接合部分に孔、溝といった外部への排出通路を有するので、発生ガスによる接合部分表面の噴出し孔が形成されず、その結果、ガスのよる意匠性に優れた接合体を得ることができる。
なお、本発明においては、前記通路である孔と溝は同時に存在してもよい。
さらに、本発明においては、ガス排出通路で分解ガスが排出されると同時に、複合材料中の樹脂の流動によって、接合体を得た時点でガス排出通路は最終的には樹脂で埋められてもよい。
【００２４】
［とレーザの照射方向］
本発明における接合体は、複合材料成形体と金属成形体からなる接合体である。３〜４に例示するように、接合するためにレーザを照射するパターンとしては大きく２種類考えられる。１つは複合材料成形体側からレーザを照射する場合（図３）、もう１つは金属成形体側からレーザを照射する場合（図４）である。
図３のように、複合材料成形体１側から照射する場合、複合材料成形体の材質と使用するレーザの波長により接合面への入熱量が大きく左右される。効率よく接合面を加熱するためには、接合する複合材料成形体が、レーザ波長をよく透過するほうが好ましい。また、このとき金属との界面でレーザ光の吸収率が高いと効率よく接合できる。
一方、図４のように、成形体２側から照射する場合、照射された金属成形体成形体複合材料成形体が黒色など着色している場合は、金属成形体側からレーザ光を照射するのが有利である。
【００２５】
[接合手順]
本発明の接合体の好ましい製法について、以下に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜接合手順１：複合材料成形体側からレーザを照射する場合＞
図３のように複合材料成形体側からレーザを照射する場合について以下に示す。
例えば、図１のように通路である貫通孔３を設けた複合材料成形体２、もしくは図２のように通路である溝形状５を設けた複合材料成形体２を準備し、図３に示すように、金属成形体１と接合部分を重ね合わせる。このとき、溝形状５を設けた樹脂成形体２の場合は、溝を接合面側とする。重ね合わせた部分について、複合材料成形体１側からレーザ１１を照射する。使用するレーザの種類、成形体中の熱可塑性樹脂と強化材の種類及び金属の種類に制限はないが、複合材料成形体ではレーザが透過されやすく、接合面でレーザが吸収されやすい組合せを選択することが好ましい。複合材料成形体が炭素繊維を含んだ複合材料である場合、レーザを透過させないため、金属成形体側からのレーザ照射が好ましい。また、本発明による接合では、接合部を加圧する必要があり、レーザ照射と同時か、その直後に複合材料成形体が加熱された接合部分をローラ等による加圧、押圧を行う。具体的には、例えば国際公開第２００７／０２９４４０号パンフレットに示す方法では、熱可塑性樹脂と金属やガラスなどの異種材料接合について記載されているが、この方法では加圧はしなくても接合が可能であった。しかしながら、本発明のように高い重量割合で強化材を含んだ熱可塑性樹脂を圧縮成形してなる複合材料成形体を扱う場合、加熱した際に樹脂が溶融し、固定されていた繊維が立ち上るため、成形体の形状を保つことができない。このため接合時の加圧が必要となる。また、接合強度への影響としては、金属成形体と複合材料成形体との密着性向上にも寄与するため、非常に強固な接合を達成できる。押圧の際の圧力としては、例えば、０．０１ＭＰａ〜１,０００ＭＰａの範囲である。
【００２６】
＜接合手順２：金属成形体側からレーザを照射する場合＞
次に、図４のように、金属成形体側からレーザを照射する場合について以下に示す。
例えば、図１のように通路である貫通孔４を設けた成形体１、もしくは図２のように通路である溝形状５を設けた複合材料成形体１を準備し、図４に示すように、金属成形体２と接合部分を重ね合わせる。このとき、溝形状５を設けた場合は、溝を接合面側とする。重ね合わせた部分について、金属成形体側からレーザを照射する。金属のレーザ照射面はエネルギーを吸収しやすくするためグラファイト等の色素となるものを塗布してもよい。この場合も、レーザ照射した直後に、加熱された部分を加圧する。加圧方法等は前記したものと同じ方法を用いることができる。
この場合も、前記と同様に、接合時の加圧が必要となる。また、接合強度への影響としては、金属成形体と複合材料成形体との密着性向上にも寄与するため、非常に強固な接合を達成できる。押圧の際の圧力としては、例えば、０．０１ＭＰａ〜１,０００ＭＰａの範囲である。
【００２７】
［レーザ照射］
本発明においては、レーザ光源としては特に限定されるものではないが、例えば炭酸ガスレーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ディスクレーザ等を用いることができる。レーザの照射方法としては、連続照射であってもパルス照射であってもよい。
レーザで複合材料成形体と金属成形体との接合部に与える熱量としては、レーザ出力、照射速度、照射角度等の照射条件により決まり、目的に応じて適宜設定可能である。レーザの出力としては、好ましくは５０Ｗ〜５ｋＷ、さらに好ましくは２００Ｗ〜３ｋＷの範囲、照射速度としては好ましくは０．１ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎ、さらに好ましくは０．５ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎの範囲が好ましい。照射角度は１°〜１７９°の範囲であることが好ましい。
接合部分に照射する位置でのビーム径は、ノズルの集光レンズと焦点からの距離（＝焦点はずし距離）で決まり、適宜設定可能である。本発明ではレーザ照射とともに加圧する必要があることから、基本的に斜めからの照射となり、照射されるビームは楕円型となる。この長径としては、好ましくは１ｍｍから５０ｍｍ、さらに好ましくは３〜３０ｍｍの範囲である。
なお、前記のように、レーザの焦点はずし距離を大きくすると、パワー密度が小さくなるため、それをカバーする大きなパワーのレーザを照射することができ、その結果、広い範囲で良好な接合部がレーザ照射の制御が容易になる。
また、レーザ照射部の雰囲気は、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。評価結果は表１に示した。
[評価方法]
（外観）
接合部外観の評価方法としては、接合時に発生した樹脂の分解ガスによって生じた金属成形体接合部を目視で観察した。
○：金属成形体の表面に孔が全く見られない場合
×：金属成形体の表面に孔が１つ以上ある場合
（引張試験）
得られた接合体をインストロン社製万能試験機５５７８  ３００ｋＮ容量床置型試験機を用い、ＪＩＳ  Ｋ６８５０に基づいて引張せん断試験を実施した。引張速度は１ｍｍ／ｍｉｎとした。接合強度の基準としては１．０ｋＮ以上のものを良とした。
【００２９】
参考例１（成形体の作成）
複合材料成形体としては、ユニチカ株式会社製ユニチカナイロン６をマトリックスとし、炭素繊維長２０ｍｍにカットした炭素繊維（東邦テナックス製テナックスＳＴＳ４０、平均繊維径７μｍ）を平均目付５４０ｇ／ｍ２、炭素繊維の重量割合で５２％になるように方向性なくばらばらに配置された炭素繊維複合材料を準備した。成形体のサイズとしては、幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの板状とした。
【００３０】
参考例２（金属成形体）
金属成形体としては、幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの板状のアルミニウム合金（Ａ５０５２）を準備した。
【００３１】
参考例３（接合方法）
準備した複合材料成形体と金属成形体を重ね合せ、金属成形体側から、貫通孔もしくは溝形状に沿って、巾１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの間をレーザを照射し、直後にローラによる加圧を行った。重ね合せた面積は幅２５ｍｍ×長さ５０ｍｍとした。金属面にはレーザの吸収率を高めるために、グラファイトの粒子をスプレーして厚み１００μｍになるように塗布した。接合時に使用したレーザ光源はファイバーレーザを用い、その光の波長は約１,０７０ｎｍ、レーザ出力は６５０Ｗ、照射速度は０．６ｍ／ｍｉｎ、焦点はずし距離は２７５ｍｍ、照射角度は３０°、ローラの加圧力は２００Ｎとした。また、アシストガスとしてアルゴンガス１５Ｌ／ｍｉｎを流した。
【００３２】
実施例１
（接合）
参考例１、参考例２により複合材料成形体及び金属成形体を準備した。準備した複合材料成形体に図１に示すような貫通孔を設けた。貫通孔は幅方向の中央付近に長手方向に沿って、両端１０ｍｍずつ残して、約８０ｍｍの孔とした。加工はレーザによる切断加工にて実施し、切断幅としては約０．１ｍｍとした。このときのレーザ切断条件としては１,０００Ｗ、照射速度は６ｍ／ｍｉｎ、焦点はずし距離１ｍｍ、アシストガスにアルゴンガス２０Ｌ／ｍｉｎを流した。確実に切断するために、レーザを２回繰返し照射した。
複合材料成形体の貫通孔が金属成形体のレーザ照射位置と合うように２枚の成形体を合わせ代５０ｍｍで重ね、参考例３と同様に接合を行った。
（評価）
得られた接合体の接合部にはアルミに穴は見られなかった。複合材料成形体の貫通孔はそのまま存在していた。また、接合体の引張せん断強度は１．４５ｋＮであった。
【００３３】
実施例２
（接合）
参考例１、参考例２により複合材料成形体及び金属成形体を準備した。複合材料成形体の片面に溝形状を、金型を用いて成形によって設けた。成形体の中央付近に長手方向に沿って、溝を１本設けた。溝の形状は幅１ｍｍ、深さ０．５ｍｍとした。図２に示すように溝のある方を合わせ代５０ｍｍで金属成形体と重ね合わせ、実施例１と同様に接合を行った。なお、溝の長さと位置は、実施例１と同様である。
（評価）
得られた接合体の接合部ではアルミに穴は見られなかった。複合材料成形体の溝はそのまま存在していた。また、接合体の引張せん断強度は１．４０ｋＮであった。
【００３４】
比較例１
（接合）
参考例１、参考例２により複合材料成形体及び金属成形体を準備した。これらを、実施例１や実施例２で実施したような、貫通孔や溝を設けることなく、両成形体をそのまま用いて、参考例３に示したように接合を行った。
（評価）
得られた接合体の接合部にはアルミ板に穴が複数（４個程度）見られた。穴は円形もしくは楕円形がほとんどで、長径（円径の場合は直径）の長さは５〜１２ｍｍ程度であった。また、接合体の引張せん断強度は０．９０ｋＮであった。
【００３５】
［比較例２］
（接合）
参考例１、参考例２により複合材料成形体及び金属成形体を準備した。準備した複合材料成形体の片面には成形により４箇所の凸部を設けた。凸部の形状は円錐型とし下面φ１ｍｍ、高さ０．５ｍｍとした。凸部の位置は金属成形体と重ね合わせる部分（長さ方向５０ｍｍ×幅方向２５ｍｍ）の凡そ四隅に配置した。この凸部を設けた面を接合面として金属成形体と重ね合せ、金属成形体側から幅方向の中央付近に長手方向に沿って、レーザを照射し、直後にローラによる加圧を行った。接合条件としては参考例３と同様に行った。
（評価）
得られた接合体の接合部にはアルミに穴が複数（３個程度）見られた。この穴は、レーザ照射により加熱された熱可塑性樹脂が熱分解してできたガスが、複合材料成形体と金属成形体の間の凸部により形成された空間をレーザ照射後にローラで加圧し接合部分全体の空間がなくなったために、ガスの圧力で生じたものと推察する。穴は円形もしくは楕円形がほとんどで、長径（円径の場合は半径）の長さは２〜８ｍｍ程度であった。また、接合体の引張せん断強度は０．９９ｋＮであった。
【００３６】
【表１】
2013129177.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の接合方法により得られる接合体は、熱可塑性樹脂をマトリックスとし、これに強化材を配合してなる複合材料成形体と金属成形体との接合強度が強いので、航空機や自動車等の構造材料、釣り竿、テニスラケット、ゴルフシャフト等のスポーツ用品あるいは一般産業用途などの用途に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ：複合材料成形体
２  ：金属成形体
３  ：熱可塑性樹脂の分解ガス
４  ：貫通孔
５  ：溝形状
１１：レーザ
【図１】
2013129177.tif 000003
【図２】
2013129177.tif 000004
【図３】
2013129177.tif 000005
【図４】
2013129177.tif 000006