特開 2015-168137 繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-168137(P2015-168137A)

(43)【公開日】2015年9月28日

(54)【発明の名称】繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/34 20060101AFI20150901BHJP

【ＦＩ】

   B29C65/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-44311(P2014-44311)

(22)【出願日】2014年3月6日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１）日本機械学会２０１３年度年次大会予稿集にて、平成２５年９月７日に発表した。 （２）管工機材設備総合展にて、平成２５年９月１３日に発表した。 （３）日本機械学会第２１回機械材料・材料加工技術講演会予稿集にて、平成２５年１１月７日に発表した。

(71)【出願人】

【識別番号】000125347

【氏名又は名称】学校法人近畿大学

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(72)【発明者】

【氏名】西籔 和明

(72)【発明者】

【氏名】田邉 大貴

【テーマコード（参考）】

4F211

【Ｆターム（参考）】

4F211AB18

4F211AB24

4F211AD16

4F211AH17

4F211AH31

4F211AK09

4F211TA01

4F211TC02

4F211TN31

4F211TQ01

(57)【要約】

【課題】繊維強化熱可塑性樹脂部材の導電性の有無に関わらず融着を実現できるとともに、接合強度及びリサイクル性を向上させることができる繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。
【解決手段】一対の接合部材（１，２）の間に接合部材の面方向に延在するように複数の炭素繊維で構成される抵抗発熱体（３）を配置し、その後、一対の接合部材を密着させるように面方向とは交差する方向に一対の接合部材を加圧しながら抵抗発熱体に通電することにより一対の接合部材を融着する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一方の接合部材が繊維強化熱可塑性樹脂部材である一対の接合部材を接合する融着方法であって、
前記一対の接合部材の間に、前記接合部材の面方向に延在するように複数の炭素繊維で構成される抵抗発熱体を配置する工程と、
前記一対の接合部材を密着させるように前記面方向とは交差する方向に前記一対の接合部材を加圧しながら、前記抵抗発熱体に通電することにより、前記一対の接合部材を融着する工程と、
を含む、繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項2】

前記抵抗発熱体は、複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束で構成される、請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項3】

前記抵抗発熱体は、前記複数の炭素繊維を開繊処理した開繊炭素繊維シートで構成される、請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項4】

前記開繊炭素繊維シートは、繊維方向が通電方向に対して平行になるように配置される、請求項３に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項5】

前記抵抗発熱体は、熱可塑性樹脂の内部に配置されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項6】

前記一対の接合部材の少なくとも一方と前記抵抗発熱体との間に熱可塑性樹脂を配置する工程を更に含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項7】

前記抵抗発熱体は、カーボンナノファイバ、短繊維の炭素繊維、又は長繊維の炭素繊維のいずれかであり、熱可塑性樹脂の内部に分散されている、請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項8】

前記熱可塑性樹脂は、前記繊維強化熱可塑性樹脂部材の母材となる熱可塑性樹脂と同一材料である、請求項５〜７のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【請求項9】

前記抵抗発熱体は、両端部が電極に接触するように配置され、
前記電極と前記接合部材との間には、絶縁シートが配置されている、請求項１〜８のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、熱可塑性樹脂を母材とした炭素繊維強化熱可塑性樹脂（以下、『ＣＦＲＴＰ』（Carbon Fiber Reinforced Thermoplastics）という。）が、電気自動車や航空宇宙機器、情報端末の分野などで注目されている。ＣＦＲＴＰは、耐衝撃性及びリサイクル性に優れ、プレス成形や射出成形による量産が可能であるため、様々な分野への応用が期待されている。

【0003】

しかしながら、ＣＦＲＴＰの母材である熱可塑性樹脂は、溶融粘度が高く、強化材の変形能が乏しい。このため、ＣＦＲＴＰ部材は、比較的単純な形状に限られ、当該ＣＦＲＴＰ部材を用いて大型構造材を製造するには、複数のＣＦＲＴＰ部材を互いに融着する必要がある。

【0004】

従来、ＣＦＲＴＰ部材の融着方法として、例えば、特許文献１（特開２０１２−１６８６７号公報）及び特許文献２（特開２０１２−１８７９０３号公報）に記載された融着方法が知られている。

【0005】

特許文献１には、一対のＣＦＲＴＰ部材の間に化学的表面処理を施した金属製の抵抗発熱体を配置し、当該一対のＣＦＲＴＰ部材が密着するように加圧しながら、抵抗発熱体に通電することにより一対のＣＦＲＴＰ部材を融着する融着方法が記載されている。

【0006】

特許文献２には、一対のＣＦＲＴＰ部材を重ね合わせ、当該重ね合わせた部分を、ＣＦＲＴＰ部材の厚み方向に加圧しながら、当該厚み方向に電圧を印加することにより、一対のＣＦＲＴＰ部材を融着する融着方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−１６８６７号公報

【特許文献2】特開２０１２−１８７９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１のような金属製の抵抗発熱体を用いた融着方法では、融着後に金属製の抵抗発熱体が融着部に残留するため、接合強度が低く、リサイクル性が乏しいという課題がある。このため、特許文献１の融着方法では、金属製の抵抗発熱体に化学的表面処理を施すことにより接合強度を向上させるようにしているが、融着後に金属製の抵抗発熱体が融着部に残留することには変わりがないため、リサイクル性の課題は解決できない。

【0009】

また、特許文献２の融着方法では、一対のＣＦＲＴＰ部材に直接電圧を印加して通電するため、一対のＣＦＲＴＰ部材は導電性を有する部材である必要がある。また、一対のＣＦＲＴＰ部材が導電性を有する部材であったとしても、例えば、一対のＣＦＲＴＰ部材の間に樹脂シートなどの絶縁部材が介在する場合には、一対のＣＦＲＴＰ部材を融着させることが困難である。なお、相当な高圧力を加えながら高電圧を印加するようにすれば、一対のＣＦＲＴＰ部材の融着は不可能ではないと考えられる。但し、この場合には、高圧力を加えるための大型のプレス機が必要になると考えられる。

【0010】

従って、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、繊維強化熱可塑性樹脂部材の導電性の有無に関わらず融着を実現できるとともに、接合強度及びリサイクル性を向上させることができる繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記目的を達成するために、本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法は、
少なくとも一方の接合部材が繊維強化熱可塑性樹脂部材である一対の接合部材を融着する融着方法であって、
前記一対の接合部材の間に、前記接合部材の面方向に延在するように複数の炭素繊維で構成される抵抗発熱体を配置する工程と、
前記一対の接合部材を密着させるように前記面方向とは交差する方向に前記一対の接合部材を加圧しながら、前記抵抗発熱体に通電することにより、前記一対の接合部材を融着する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法によれば、繊維強化熱可塑性樹脂部材の導電性の有無に関わらず融着を実現できるとともに、接合強度及びリサイクル性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図であり、一対のＣＦＲＴＰ部材の近傍部分を斜視図で示す図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図であり、一対のＣＦＲＴＰ部材の近傍部分を断面図で示す図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図であり、一対のＣＦＲＴＰ部材の近傍部分を斜視図で示す図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図であり、一対のＣＦＲＴＰ部材の近傍部分を断面図で示す図である。

【図6】引張せん断試験により得られた荷重−変位線図である。

【図7】引張せん断試験により得られた引張せん断強度を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の第１態様によれば、少なくとも一方の接合部材が繊維強化熱可塑性樹脂部材である一対の接合部材を接合する融着方法であって、
前記一対の接合部材の間に、前記接合部材の面方向に延在するように複数の炭素繊維で構成される抵抗発熱体を配置する工程と、
前記一対の接合部材を密着させるように前記面方向とは交差する方向に前記一対の接合部材を加圧しながら、前記抵抗発熱体に通電することにより、前記一対の接合部材を融着する工程と、
を含む、繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0015】

本発明の第２態様によれば、前記抵抗発熱体は、複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束で構成される、第１態様に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0016】

本発明の第３態様によれば、前記抵抗発熱体は、前記複数の炭素繊維を開繊処理した開繊炭素繊維シートで構成される、第１態様に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する

【0017】

本発明の第４態様によれば、前記開繊炭素繊維シートは、繊維方向が通電方向に対して平行になるように配置される、第３態様に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0018】

本発明の第５態様によれば、前記抵抗発熱体は、熱可塑性樹脂の内部に配置されている、第１〜４態様のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0019】

本発明の第６態様によれば、前記一対の接合部材の少なくとも一方と前記抵抗発熱体との間に熱可塑性樹脂を配置する工程を更に含む、第１〜４態様のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0020】

本発明の第７態様によれば、前記抵抗発熱体は、カーボンナノファイバ、短繊維の炭素繊維、又は長繊維の炭素繊維のいずれかであり、熱可塑性樹脂の内部に分散されている、第１態様に記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0021】

本発明の第８態様によれば、前記熱可塑性樹脂は、前記繊維強化熱可塑性樹脂部材の母材となる熱可塑性樹脂と同一材料である、第５〜７態様のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0022】

本発明の第９態様によれば、前記抵抗発熱体は、両端部が電極に接触するように配置され、
前記電極と前記接合部材との間には、絶縁シートが配置されている、第１〜８態様のいずれか１つに記載の繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法を提供する。

【0023】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0024】

《第１実施形態》
本発明の第１実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図である。

【0025】

まず、図１に示すように、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の間に、ＣＦＲＴＰ部材１（又は２）の面方向に延在するように抵抗発熱体として複数の炭素繊維で構成される炭素繊維シート３を配置する。炭素繊維シート３は、例えば、数千〜数万本の炭素繊維で構成されるものである。

【0026】

次いで、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２を密着させるようにＣＦＲＴＰ部材１（又は２）の面方向とは交差する方向（例えば、直交する方向）に一対のＣＦＲＴＰ部材１，２を加圧しながら、炭素繊維シート３に電圧を印加して通電する。これにより、炭素繊維シート３からジュール熱が発生し、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の炭素繊維シート３との接触部分が溶融する。その後、炭素繊維シート３への通電を停止すると、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の溶融部分が冷却され、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の融着が完了する。

【0027】

本第１実施形態に係る融着方法によれば、抵抗発熱体として複数の炭素繊維で構成される炭素繊維シート３を用いている。炭素繊維は導電性を有するので、炭素繊維シート３に通電することで、炭素繊維シート３からジュール熱を発生させて、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の炭素繊維シート３との接触部分を溶融させることができる。

【0028】

また、本第１実施形態に係る融着方法によれば、抵抗発熱体として炭素繊維シート３を用いるので、特許文献１の融着方法のように融着後に金属製の抵抗発熱体が融着部に残留することはない。一方、融着後の融着部には炭素繊維が含まれることになるので、当該融着部を炭素繊維で強化することができる。従って、接合強度及びリサイクル性を向上させることができる。なお、特許文献２の融着方法では、一対のＣＦＲＴＰ部材の母材となる熱可塑性樹脂のみが融着され、融着部には炭素繊維が含まれないので、本第１実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法に比べて接合強度は低くなる。

【0029】

なお、ＣＦＲＴＰ部材１，２の母材である熱可塑性樹脂として、例えば、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）などのスーパーエンジニアプラスチックを用いた場合には、融着時に塩素や硫黄などの腐食性ガスが生じる。特許文献１の融着方法のように抵抗発熱体として金属製の抵抗発熱体を用いた場合には、当該腐食性ガスにより抵抗発熱体に腐食や劣化が生じる恐れがある。

【0030】

これに対して、本第１実施形態に係る融着方法によれば、抵抗発熱体として炭素繊維シート３を用いるので、腐食性ガスにより抵抗発熱体に腐食や劣化が生じることを抑えることができる。

【0031】

また、本第１実施形態に係る融着方法によれば、ＣＦＲＴＰ部材１，２の面方向に延在するように炭素繊維シート３を配置し、当該炭素繊維シート３に通電するようにしているので、ＣＦＲＴＰ部材１，２が導電性を有する部材である必要性を無くすことができる。また、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の間に樹脂シートなどの絶縁部材を配置しても、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２を融着させることができる。さらに、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２に高圧力を加える必要性を無くすことができる。

【0032】

なお、特許文献２の融着方法では、ＣＦＲＴＰ部材の厚み方向に電圧を印加するようにしているので、当該電圧を印加する部分しか融着させることができない。すなわち、融着部の面積は電圧を印加するための電極の面積に依存する。また、特許文献２の融着方法では、融着部の形状が、単純な平坦面ではなく、パイプの継ぎ手部分のような湾曲面である場合には、融着が困難である。

【0033】

これに対して、本第１実施形態に係る融着方法によれば、ＣＦＲＴＰ部材１，２の面方向に延在するように配置した炭素繊維シート３に電圧を印加するようにしているので、融着部の面積は炭素繊維シート３の面積に依存することになる。炭素繊維シート３は、電極に比べて面積や形状を変更することは容易である。従って、融着部の形状が、パイプの継ぎ手部分のような湾曲面であっても容易に融着することができる。

【0034】

《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３は、本発明の第２実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図である。図２では、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の近傍部分を斜視図で示している。図３では、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の近傍部分を断面図で示している。

【0035】

まず、図２に示すように、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の間に、ＣＦＲＴＰ部材１（又は２）の面方向に延在するように抵抗発熱体として複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束４を配置する。このとき、炭素繊維束４は、両端部が電極（例えば、銅板）５，６に接触するように配置する。また、このとき、ＣＦＲＴＰ部材１，２と炭素繊維束４との間には熱可塑性樹脂シート７，８を配置し、ＣＦＲＴＰ部材２と電極５，６との間には絶縁シート９，１０を配置する。

【0036】

次いで、図３に示すように、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２を密着させるようにＣＦＲＴＰ部材１（又は２）の面方向とは交差する方向にプレス機１０により一対のＣＦＲＴＰ部材１，２を加圧しながら、炭素繊維束４に電圧を印加して通電する。これにより、炭素繊維束４からジュール熱が発生し、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の炭素繊維束４との接触部分が溶融する。その後、炭素繊維束４への通電を停止すると、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の溶融部分が冷却され、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の融着が完了する。

【0037】

本第２実施形態に係る融着方法によれば、抵抗発熱体として炭素繊維束４を用いるので、接合強度及びリサイクル性を向上させることができるとともに、腐食性ガスにより抵抗発熱体に腐食や劣化が生じることを抑えることができる。

【0038】

また、本第２実施形態に係る融着方法によれば、ＣＦＲＴＰ部材１，２の面方向に延在するように配置した炭素繊維束４に通電するようにしているので、ＣＦＲＴＰ部材１，２が導電性を有する部材である必要性を無くすことができる。

【0039】

また、本第２実施形態に係る融着方法によれば、ＣＦＲＴＰ部材１，２と炭素繊維束４との間に熱可塑性樹脂シート７，８を配置するようにしているので、炭素繊維束４から発生したジュール熱は熱可塑性樹脂シート７，８を介してＣＦＲＴＰ部材１，２に伝達されることになる。これにより、炭素繊維束４から発生したジュール熱がＣＦＲＴＰ部材１，２に直接伝達されることによってＣＦＲＴＰ部材１，２の表面が焦げるようなことを抑えることができる。また、ＣＦＲＴＰ部材１，２の表面をより均一に溶融させることができる。なお、熱可塑性樹脂シート７，８は、ＣＦＲＴＰ部材１，２の母材となる熱可塑性樹脂と同一材料であることが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂シート７，８とＣＦＲＴＰ部材１，２とがより一体化し、接合強度を一層向上させることができる。

【0040】

また、本第２実施形態に係る融着方法によれば、電極５，６とＣＦＲＴＰ部材１，２との間に絶縁シート９，１０が配置されているので、電極５，６からＣＦＲＴＰ部材１，２への漏電を防止することができる。また、ＣＦＲＴＰ部材１，２の両端部の電圧が上昇して、当該両端部が焦げることを抑えることができる。なお、絶縁シート９，１０としては、例えば、耐熱性及び絶縁性に優れたポリイミドフィルムを用いることが好適である。

【0041】

なお、本第２実施形態では、ＣＦＲＴＰ部材１と炭素繊維束４との間、及びＣＦＲＴＰ部材２と炭素繊維束４との間の両方に熱可塑性樹脂シートを配置したが、本発明はこれに限定されない。ＣＦＲＴＰ部材１と炭素繊維束４との間、及びＣＦＲＴＰ部材２と炭素繊維束４との間のいずれか一方のみに熱可塑性樹脂シートを配置してもよい。

【0042】

また、本第２実施形態では、炭素繊維束４と熱可塑性樹脂シート７，８とを別個の部材であるものとしたが、本発明はこれに限定されない。炭素繊維束４と熱可塑性樹脂シート７，８とは、あらかじめ一体化されていてもよい。すなわち、熱可塑性樹脂の内部に炭素繊維束４を配置するようにしてもよい。

【0043】

《第３実施形態》
次に、本発明の第３実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法について、図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、本発明の第３実施形態に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法を示す概略説明図である。図４では、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の近傍部分を斜視図で示している。図５では、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２の近傍部分を断面図で示している。

【0044】

本第３実施形態に係る融着方法が前記第２実施形態に係る融着方法と異なる点は、炭素繊維束４に代えて、複数の炭素繊維を開繊処理した開繊炭素繊維シート１２を用いる点である。それ以外の点は同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0045】

本第３実施形態に係る融着方法によれば、抵抗発熱体として開繊炭素繊維シート１２を用いることで、接合強度をより一層向上させることができる。また、開繊炭素繊維シート１２は、電極に比べて面積や形状を変更することは容易であるので、融着部の形状がパイプの継ぎ手部分のような湾曲面であっても容易に融着することができる。

【0046】

なお、開繊炭素繊維シート１２は、繊維方向（炭素繊維が延在する方向）が通電方向（電極５から電極６に向かう方向）に対して平行になるように配置されることが好ましい。これにより、接合強度をより一層向上させることができる。

【0047】

（接合強度の評価試験）
次に、本発明に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法が、接合強度を向上させる効果を有することを確認するために行った試験結果について説明する。

【0048】

ここでは、抵抗発熱体としてニクロム線、炭素繊維束、開繊炭素繊維シートのいずれかを用いた４つの試験片を作製した。抵抗発熱体として開繊炭素繊維シートを用いた試験片は、繊維方向を通電方向に対して平行にした試験片と、繊維方向を通電方向に対して垂直にした試験片の２種類作製した。その後、各試験片に対して引張せん断試験を行った。なお、抵抗発熱体以外の部材（例えば、ＣＦＲＴＰ部材）の形状、寸法等は、各試験片とも同一とした。

【0049】

図６は、引張せん断試験により得られた荷重−変位線図である。図６より、抵抗発熱体として炭素繊維束、開繊炭素繊維シートを用いた試験片では、抵抗発熱体としてニクロム線を用いた試験片よりも、融着部が破断するときの荷重が大きくなっていることが分かる。また、図６より、開繊炭素繊維シートの繊維方向を通電方向に対して平行にした試験片では、開繊炭素繊維シートの繊維方向を通電方向に対して垂直にした試験片よりも、融着部が破断するときの荷重が更に大きくなっていることが分かる。

【0050】

図７は、引張せん断試験により得られた引張せん断強度を示すグラフである。図７において、引張せん断強度τ１は融着部が破断したときの荷重を融着部の面積で除算した値を示し、引張せん断強度τ２は融着部が破断したときの荷重を継手部分の面積で除算した値を示している。なお、「融着部の面積」とは、実際に融着している部分の面積をいい、「継手部分の面積」とは、一対のＣＦＲＴＰ部材を重ね合わせた部分（接触面）の面積をいう。

【0051】

図７より、抵抗発熱体として炭素繊維束、開繊炭素繊維シートを用いた試験片では、抵抗発熱体としてニクロム線を用いた試験片よりも、引張せん断強度τ２が大きくなっていることが分かる。また、図７より、開繊炭素繊維シートの繊維方向を通電方向に対して平行にした試験片では、開繊炭素繊維シートの繊維方向を通電方向に対して垂直にした試験片よりも、引張せん断強度τ２が大きくなっていることが分かる。

【0052】

また、図７より、抵抗発熱体として開繊炭素繊維シートを用いた試験片では、引張せん断強度τ１と引張せん断強度τ２とが同程度になっていることが分かる。引張せん断強度τ１と引張せん断強度τ２とが同程度であるということは、継手部分の全体にわたって融着が行われていることを意味する。すなわち、引張せん断強度τ１と引張せん断強度τ２との差が小さい方が、接合強度が強いと言える。

【0053】

以上により、本発明に係るＣＦＲＴＰ部材の融着方法が、接合強度を向上させる効果を有することが確認された。

【0054】

なお、前記では、融着対象の一対の接合部材として、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２を用いる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明に係る融着方法によれば、接合部材は導電性を有する必要がないので、例えば、ガラス繊維などの導電性を有しない繊維により強化された繊維強化熱可塑性樹脂部材を接合部材として用いてもよい。また、当該繊維強化熱可塑性樹脂部材は、一対の接合部材の両方に用いられることに限定されるものではなく、いずれか一方に用いられればよい。

【0055】

また、前記では、一対のＣＦＲＴＰ部材１，２を密着させるように加圧するものとしたが、当該加圧はＣＦＲＴＰ部材１，２の外部から加えられることに限定されない。例えば、ＣＦＲＴＰ部材１，２が管形状である場合には、ＣＦＲＴＰ部材１，２をジュール熱により溶融させた際の体積膨張により、ＣＦＲＴＰ部材１，２に内圧がかかる。本発明に係る融着方法における加圧は、この内圧による加圧であってもよい。この場合、炭素繊維シートに電圧を印加する装置のみ備えればよく、本発明に係る融着方法の実施に要するコストを抑えることができる。

【0056】

また、前記では、複数の炭素繊維で構成される抵抗発熱体として、一方向に且つ連続的に炭素繊維が配向された炭素繊維束４や開繊炭素繊維シート１２を用いる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、抵抗発熱体として、カーボンナノファイバ、短繊維の炭素繊維、又は長繊維の炭素繊維のいずれかを用いてもよい。但し、この場合、取扱いを容易にするため、当該炭素繊維は熱可塑性樹脂の内部にあらかじめ分散させておくことが好ましい。

【0057】

なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂部材の融着方法は、繊維強化熱可塑性樹脂部材の導電性の有無に関わらず融着を実現できるとともに、接合強度及びリサイクル性を向上させることができるので、例えば、航空機や自動車に用いられるＣＦＲＴＰ部材同士を接合する際に有用である。

【符号の説明】

【0059】

１，２ ＣＦＲＴＰ部材
３ 炭素繊維シート
４ 炭素繊維束
５，６ 電極
７，８ 熱可塑性樹脂シート
９，１０ 絶縁シート
１１ プレス機
１２ 開繊炭素繊維シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】