(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】P2023139412
(43)【公開日】2023-10-04
(54)【発明の名称】繊維強化樹脂接合構造体
(51)【国際特許分類】
B32B 5/28 20060101AFI20230927BHJP
B29C 65/48 20060101ALI20230927BHJP
【ＦＩ】
B32B5/28 A
B29C65/48
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044928
(22)【出願日】2022-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】土谷 敦岐
(72)【発明者】
【氏名】光岡 秀人
【テーマコード（参考）】
4F100
4F211
【Ｆターム（参考）】
4F100AD11A
4F100AD11B
4F100AK01A
4F100AK01B
4F100AK01C
4F100AK03C
4F100AK25C
4F100AK46C
4F100AK51C
4F100AK53C
4F100BA03
4F100BA06
4F100BA10A
4F100BA10B
4F100DD01A
4F100DD01B
4F100DG01A
4F100DG01B
4F100DG01C
4F100DH02A
4F100DH02B
4F100DH02C
4F100EJ17
4F100EJ42
4F100JK02C
4F100JK06
4F100YY00B
4F100YY00C
4F211AA11
4F211AA29
4F211AA37
4F211AA39
4F211AA43
4F211AD16
4F211AG03
4F211AH17
4F211AH31
4F211AH33
4F211TA03
4F211TC01
4F211TD02
4F211TH17
4F211TN46
4F211TN47
4F211TN50
4F211TQ01
4F211TQ09
(57)【要約】
【課題】良好な接合特性を示し、それを作製する際の接合プロセスもより簡便なプロセス条件で実施可能な繊維強化樹脂の接合構造体を提供する。
【解決手段】表面に凹凸形状を有する繊維強化樹脂からなる被着体１と被着体２が接合成分１を介して一体化された接合構造体であって、接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の３０～９５％の範囲で充填している繊維強化樹脂接合構造体。
【選択図】図２
【解決手段】表面に凹凸形状を有する繊維強化樹脂からなる被着体１と被着体２が接合成分１を介して一体化された接合構造体であって、接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の３０～９５％の範囲で充填している繊維強化樹脂接合構造体。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に凹凸形状を有する繊維強化樹脂からなる被着体１と被着体２が接合成分１を介して一体化された接合構造体であって、接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の３０～９５％の範囲で充填している繊維強化樹脂接合構造体。
【請求項2】
接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の５０～８０％の範囲で充填している、請求項１に記載の繊維強化樹脂接合構造体。
【請求項3】
被着体２が表面に凹凸形状を有し、接合成分１が被着体２の表面に存在する凹凸形状の深さＤ２の３０～９５％の範囲で充填している、請求項１または２に記載の繊維強化樹脂接合構造体。
【請求項4】
被着体１および／または被着体２が炭素繊維強化樹脂からなる、請求項１～３のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
【請求項5】
接合成分１がエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂のいずれかの樹脂である、請求項１～４のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
【請求項6】
接合成分１の引張強度が１０～２００ＭＰａである、請求項１～５のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は繊維強化樹脂接合構造体に関し、繊維強化樹脂と他の被着体とが良好に接合した状態を維持できる繊維強化樹脂接合構造体を示しており、この繊維強化樹脂接合構造体の接合状態が実現可能となる範囲であれば、接合の際の接合温度や接合圧力、接合時間といった接合プロセス負荷を低減することも可能である。
【背景技術】
【0002】
繊維強化樹脂（ＦＲＰ）と他の被着体とを接合したＦＲＰ接合構造体は、その機能を効果的に発揮するために、良好な接合状態を維持するには、ＦＲＰ表面に凹凸形状を付与してＦＲＰと他の被着体とを接合する接合成分の両者間での接触面積を増大させたり、両者間で接合成分が容易に引き剥がれないような、いわゆるアンカー構造を形成させたりする手法が一般的である。しかしＦＲＰ表面の凹凸形状に接合成分を隅々まで行き渡らせるのは容易ではなく、接合プロセスの負荷が非常に大きくなってしまう。
【0003】
これに対して、特許文献１では、ＦＲＰを硬化して成形する際に接合成分である熱可塑性樹脂を含浸させることで成形時に形成される凹凸形状の隅々まで接合成分を行き渡らせる手法が記載されている。しかしこの方法は接合成分なしで成形したＦＲＰへの適用が出来ず、そもそも成形後に接合成分を用いて接合する場合には実施が不可能であった。
【0004】
また、特許文献２では、ＦＲＰ表面に微細凹凸形状を付与して、そこに他の部材を接合成分で接合する構成が記載されているが、微細凹凸形状への接合成分の充填度合いについては触れられておらず、接合は微細凹凸形状全てへの充填が前提として記載されており、場合によっては接合プロセス負荷が大きくなる可能性もある。
【0005】
特許文献３には、ＦＲＰのマトリックス樹脂のみを除去して強化繊維を露出させて接合成分である第二の高分子材料を充填して接合する接合構造が記載されている。この方法はＦＲＰ表面を予め処理して強化繊維のみを露出させておき、そこへ接合成分を充填する必要があるが、露出した強化繊維への接合成分の充填度合いについては触れられておらず、接合は露出した強化繊維全てへの充填が前提として記載されており、場合によっては接合プロセス負荷が大きくなる可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開ＷＯ２００４／０６０６５８号
【特許文献2】特開２０１７－５２１２７号公報
【特許文献3】特開２０１１－７９２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術における問題点に着目し、ＦＲＰと他の被着体とを良好に接合した状態を維持できるＦＲＰ接合構造体を提供することにあり、このＦＲＰ接合構造体の接合状態が実現可能となる範囲であれば、接合の際の接合温度や接合圧力、接合時間といった接合プロセス負荷を低減することも可能である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を採用する。
（１）表面に凹凸形状を有する繊維強化樹脂からなる被着体１と被着体２が接合成分１を介して一体化された接合構造体であって、接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の３０～９５％の範囲で充填している繊維強化樹脂接合構造体。
（２）接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の５０～８０％の範囲で充填している、（１）に記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（３）被着体２が表面に凹凸形状を有し、接合成分１が被着体２の表面に存在する凹凸形状の深さＤ２の３０～９５％の範囲で充填している、（１）または（２）に記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（４）被着体１および／または被着体２が炭素繊維強化樹脂からなる、（１）～（３）のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（５）接合成分１がエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂のいずれかの樹脂である、（１）～（４）のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（６）接合成分１の引張強度が１０～２００ＭＰａである、（１）～（５）のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（１）表面に凹凸形状を有する繊維強化樹脂からなる被着体１と被着体２が接合成分１を介して一体化された接合構造体であって、接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の３０～９５％の範囲で充填している繊維強化樹脂接合構造体。
（２）接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の５０～８０％の範囲で充填している、（１）に記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（３）被着体２が表面に凹凸形状を有し、接合成分１が被着体２の表面に存在する凹凸形状の深さＤ２の３０～９５％の範囲で充填している、（１）または（２）に記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（４）被着体１および／または被着体２が炭素繊維強化樹脂からなる、（１）～（３）のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（５）接合成分１がエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂のいずれかの樹脂である、（１）～（４）のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
（６）接合成分１の引張強度が１０～２００ＭＰａである、（１）～（５）のいずれかに記載の繊維強化樹脂接合構造体。
【発明の効果】
【0009】
このように、本発明の繊維強化樹脂接合構造体によれば、良好な接合特性を示し、それを作製する際の接合プロセスもより簡便なプロセス条件で実施可能な繊維強化樹脂の接合構造体を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】繊維強化樹脂表面の凹凸形状の一例を示す概略断面図である。
【図2】接合成分１が充填した繊維強化樹脂表面の凹凸形状の一例を示す概略断面図である。
【図3】接合構造体（接合試験片）を示す概略斜視図である。
【図4】レーザー加工処理された被着体を示す概略斜視図である。
【図5】サンドブラスト処理された被着体を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明について、実施の形態とともに、さらに詳細に説明する。
【0012】
本発明に係るＦＲＰ接合構造体は表面に凹凸形状を有する繊維強化樹脂からなる被着体１と、被着体２が接合成分１を介して一体化された接合構造体であって、接合成分１が被着体１の表面に存在する凹凸形状の深さＤ１の３０～９５％の範囲で充填している繊維強化樹脂接合構造体であって、接合成分１が凹凸の深さＤ１に対して完全充填ではないが、接合が良好となるように一定の度合いで充填していることを特徴とする。ここで良好な接合とは、接合強度評価を実施した際に、接合成分が接合面全体にわたり凝集破壊することで安定した高い接合強度を発現する状態が理想的である。逆に接合成分が被着体との界面で界面剥離となってしまう場合は、接合強度のばらつきが大きくなり、接合強度も低くなる傾向にある。また、接合成分の凝集破壊と界面剥離が混在する場合も考えられ、その場合は凝集破壊の割合が高くなるほど、安定した良好な接合と判断することが出来る。
【0013】
具体的に図１、図２に示すように、ＦＲＰ接合構造体のＦＲＰ部分の断面模式図において、ＦＲＰの表面Ｆに凹凸形状が付与されており、この凹凸形状に接合成分１が充填してＦＲＰと被着体２とを接合することで、良好なＦＲＰ接合構造体が得られる。この際、接合成分１はＦＲＰ表面の凹凸形状の全領域に渡って充填している必要はなく、接合成分１が凝集破壊する程度に充填していれば良好な接合を維持出来る。凹凸形状の全領域に渡って接合成分１を充填させるためには、接合プロセスにおいて接合温度や接合圧力、接合時間などの負荷を大きくする必要があり、接合プロセスにおける使用電力や消費エネルギーを抑える観点からは可能な限り負荷を小さくしておきたい。
【0014】
ここで、本発明の重要なパラメータである、ＦＲＰ表面の凹凸形状の深さＤ１と、凹凸形状Ｄ１への接合成分１の充填について説明する。本発明のＦＲＰ表面の凹凸形状とは、サンドブラスト処理、レーザー加工処理、火炎処理、薬液処理、電解処理、プラズマ処理、紙ヤスリ等での表面粗化などの表面処理方法でＦＲＰ表面に付与された凹凸形状のことを示している。また、その凹凸形状の深さＤ１とは、図１に示すＦＲＰ断面において２で示される特定長さＬの範囲内において、ＦＲＰ表面の凹凸形状のうち最も浅い位置にある２点ＡＢ間で形成されるＦＲＰの基準表面１から凹凸形状で形成された凹凸形状表面３までの距離のうち、最大から５番目までの深さＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５と、最小から５番目までの深さＤｍｉｎ１～Ｄｍｉｎ５までの１０ヶ所の深さの平均をもって、凹凸形状の深さＤ１とする。さらに、凹凸形状の深さＤ１への接合成分１の充填については、図２において２で示される上記特定長さＬの範囲内のＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５において、接合成分１が充填した距離Ｄｍａｘ１ｐ～Ｄｍａｘ５ｐとの比をパーセント表示した値の平均値で定義する。例えば、接合成分１が凹凸形状の深さＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５のいずれも半分まで充填していた場合は、充填５０％となる。ここで特定長さＬについては、評価結果にＦＲＰの特徴を十分に反映させる観点から、ＦＲＰに曲げ加工など極端な凹凸形状が付与された部位を除いて０．１ｍｍ～１０ｍｍの範囲で選択することが適切である。また、凹凸形状の深さＤ１の評価と、接合成分１の充填の評価はＦＲＰの同じ部位で評価しても異なる部位で評価しても構わない。
【0015】
凹凸形状の深さＤ１は良好な接合を発現する観点から、１μｍ以上であることが好ましい。また、ＦＲＰに過度な凹凸形状を付与して、ＦＲＰ自体の強度低下をさせない観点、および凹凸形状を付与する際の負荷を低減させる観点から、５０００μｍ以下とすることが好ましい。より好ましい範囲としては１０μｍ～３０００μｍ、さらに好ましくは５０～１０００μｍである。
【0016】
また、凹凸形状の深さＤ１への接合成分１の充填は、良好な接合を発現する観点から、３０％以上であることが重要であり、接合プロセスの負荷低減の観点からは完全充填である１００％よりも小さいことが重要となり、具体的には９５％以下とする。好ましい範囲としては４０～９０％、より好ましくは５０～８０％である。
【0017】
本発明の被着体２は、その構成材料については特に制限はなく、スチールやアルミなどの金属材料、各種樹脂材料、フィルム、被着体１と同様のＦＲＰなどＦＲＰ接合構造体に求められる特性に応じて適切に組み合わせることができる。ＦＲＰ接合構造体における被着体１と被着体２との接合を高める観点からは、被着体１と同様に被着体２の表面にも深さＤ２が１～５０００μｍの凹凸形状を有することが好ましい。より好ましい範囲としては１０μｍ～３０００μｍ、さらに好ましくは５０～１０００μｍである。
【0018】
また、凹凸形状の深さＤ２への接合成分１の充填は、良好な接合を発現し、かつ接合プロセスの負荷低減の観点からは３０～９５％であることが好ましく、より好ましくは４０～９０％、さらに好ましくは５０～８０％である。
【0019】
ＦＲＰ表面の凹凸形状の深さの測定方法については、例えばＦＲＰの断面を顕微鏡観察して、図１に記載する最大から５番目までの深さＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５、および最小から５番目までの深さＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５を画像解析により測定する方法などが挙げられる。凹凸形状の深さＤ１への接合成分１の充填の測定方法については、同様に接合成分１が充填した後のＦＲＰ接合構造体の断面の顕微鏡観察から、図２に記載する接合成分１が充填した距離Ｄｍａｘ１ｐ～Ｄｍａｘ５ｐを画像解析により測定する方法などが挙げられる。被着体２についても同様に測定することが可能である。
【0020】
本発明のＦＲＰからなる被着体１と被着体２の少なくともいずれか一方が炭素繊維強化樹脂であることが、ＦＲＰ接合構造体をより軽量で強度剛性に優れたものとすることが出来るため好ましい。用いる炭素繊維は、その強度や弾性率を用途や必要とされる特性に応じて選択して使用する。また、炭素繊維強化樹脂に用いるマトリックス樹脂には、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂のいずれを用いても良い。熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。熱可塑性樹脂としてはポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂などを用いることができる。
【0021】
本発明の接合成分１としては、各種接合用樹脂を用いることが出来るが、なかでもエポキシ樹脂は熱硬化性で三次元架橋構造を形成し、強度や耐熱性に優れて高い耐久性を有することから好ましい。また破断伸度が高く変形に強い接合構造を可能とする観点から、ウレタン樹脂も好ましい。また、アクリル樹脂も化学構造のバリエーションを豊富に有しており、接合成分として性能バランスを制御しやすい樹脂である点から好ましい。さらにポリアミド樹脂やポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂は、熱を付与することで溶融させたのち冷却固化することで接合可能であることから、接合サイクルを短くすることが容易であり、かつ熱により接合構造を解体できるリサイクル性を有する観点からも好ましい。
【0022】
また、本発明の接合成分１は、より強固な接合強度を発現させる観点から、その引張強度（ＩＳＯ５２７規格）が１０～２００ＭＰａであることが好ましい。より好ましくは１５～２００ＭＰａ、さらに好ましくは２０～２００ＭＰａである。
【0023】
ＦＲＰ接合構造体の用途
本発明のＦＲＰ接合構造体は航空機部品、自動車部品、ドローンなどのモビリティ用途や、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。なかでもモビリティ用途においてＦＲＰを活用した構造部品、外装部品、内装部品などに用いることが好ましい。
本発明のＦＲＰ接合構造体は航空機部品、自動車部品、ドローンなどのモビリティ用途や、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。なかでもモビリティ用途においてＦＲＰを活用した構造部品、外装部品、内装部品などに用いることが好ましい。
【実施例0024】
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、下記実施例は本発明を何ら制約するものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することは、本発明の技術範囲である。本発明特性評価は下記の方法に従って行った。
【0025】
（１）被着体１の凹凸の深さＤ１
被着体１の断面を湿式研磨して顕微鏡で観察し、その断面（図１に示す模式図）において２で示される特定長さＬを５ｍｍとする範囲内において、ＦＲＰ表面の凹凸形状のうち最も浅い位置にある２点ＡＢ間で形成されるＦＲＰの基準表面１から凹凸形状で形成された凹凸形状表面３までの距離のうち、最大から５番目までの深さＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５と、最小から５番目までの深さＤｍｉｎ１～Ｄｍｉｎ５までの１０ヶ所の深さの平均をもって、凹凸形状の深さＤ１とした。なお、被着体２の凹凸の深さＤ２も同様に評価した。
被着体１の断面を湿式研磨して顕微鏡で観察し、その断面（図１に示す模式図）において２で示される特定長さＬを５ｍｍとする範囲内において、ＦＲＰ表面の凹凸形状のうち最も浅い位置にある２点ＡＢ間で形成されるＦＲＰの基準表面１から凹凸形状で形成された凹凸形状表面３までの距離のうち、最大から５番目までの深さＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５と、最小から５番目までの深さＤｍｉｎ１～Ｄｍｉｎ５までの１０ヶ所の深さの平均をもって、凹凸形状の深さＤ１とした。なお、被着体２の凹凸の深さＤ２も同様に評価した。
【0026】
（２）接合成分１の充填（％）
ＦＲＰ接合構造体の断面を湿式研磨して顕微鏡で観察し、被着体１に接合成分１が充填した断面（図２に示す模式図）において２で示される上記特定長さＬを５ｍｍとする範囲内のＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５において、接合成分１が充填した距離Ｄｍａｘ１ｐ～Ｄｍａｘ５ｐとの比をパーセント表示した値の平均値として評価した。なお、被着体２への接合成分１の充填（％）も同様に評価した。
ＦＲＰ接合構造体の断面を湿式研磨して顕微鏡で観察し、被着体１に接合成分１が充填した断面（図２に示す模式図）において２で示される上記特定長さＬを５ｍｍとする範囲内のＤｍａｘ１～Ｄｍａｘ５において、接合成分１が充填した距離Ｄｍａｘ１ｐ～Ｄｍａｘ５ｐとの比をパーセント表示した値の平均値として評価した。なお、被着体２への接合成分１の充填（％）も同様に評価した。
【0027】
（３）ＦＲＰ接合構造体の接合強度
接合成分１で接合された被着体１と被着体２からなる接合試験片（図３）を引張試験機にて５ｍｍ／分の速度で引張剪断試験をｎ＝５で実施し、平均値を接合強度とした。接合強度２０ＭＰａ以上をＡ、１０ＭＰａ以上２０ＭＰａ未満をＢ、１０ＭＰａ未満をＣとした。
接合成分１で接合された被着体１と被着体２からなる接合試験片（図３）を引張試験機にて５ｍｍ／分の速度で引張剪断試験をｎ＝５で実施し、平均値を接合強度とした。接合強度２０ＭＰａ以上をＡ、１０ＭＰａ以上２０ＭＰａ未満をＢ、１０ＭＰａ未満をＣとした。
【0028】
（４）ＦＲＰ接合構造体の接合強度ばらつき
接合強度評価において、ｎ＝５の評価の最大値と最小値との差を接合強度ばらつきとし、接合強度ばらつきが５ＭＰａ未満をＡ、５ＭＰａ以上８ＭＰａ未満をＢ、８ＭＰａ以上をＣとした。接合強度ばらつきの良好な順からＡ、Ｂ、Ｃとなる。
接合強度評価において、ｎ＝５の評価の最大値と最小値との差を接合強度ばらつきとし、接合強度ばらつきが５ＭＰａ未満をＡ、５ＭＰａ以上８ＭＰａ未満をＢ、８ＭＰａ以上をＣとした。接合強度ばらつきの良好な順からＡ、Ｂ、Ｃとなる。
【0029】
（５）ＦＲＰ接合構造体の破壊形態
接合強度を評価した後のＦＲＰ接合構造体の破断面を目視で観察し、接合部全面にわたり接合成分１の凝集破壊である場合をＡ、接合成分１の凝集破壊の領域が界面剥離の領域よりも多い場合をＢ、接合成分１の凝集破壊の領域が界面剥離の領域よりも少ない場合をＣ、接合部全面にわたり接合成分１の界面剥離である場合をＤとした。接合状態の良好な順からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとなる。
接合強度を評価した後のＦＲＰ接合構造体の破断面を目視で観察し、接合部全面にわたり接合成分１の凝集破壊である場合をＡ、接合成分１の凝集破壊の領域が界面剥離の領域よりも多い場合をＢ、接合成分１の凝集破壊の領域が界面剥離の領域よりも少ない場合をＣ、接合部全面にわたり接合成分１の界面剥離である場合をＤとした。接合状態の良好な順からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとなる。
【0030】
［参考例１］炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ１）の製造
東レ（株）製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００Ｓ（１２Ｋ）使いの一方向プリプレグを同一方向に積層して１．５ｍｍ厚みに硬化したＣＦＲＰ１を得た。接合する前にはアセトンで脱脂して使用した。
東レ（株）製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００Ｓ（１２Ｋ）使いの一方向プリプレグを同一方向に積層して１．５ｍｍ厚みに硬化したＣＦＲＰ１を得た。接合する前にはアセトンで脱脂して使用した。
【0031】
［参考例２］ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ１）の製造
日東紡(株)製ガラス繊維ＲＳ２４０ＰＵ－５３７使いの一方向プリプレグを同一方向に積層して１．５ｍｍ厚みに硬化したＧＦＲＰ１を得た。接合する前にはアセトンで脱脂して使用した。
日東紡(株)製ガラス繊維ＲＳ２４０ＰＵ－５３７使いの一方向プリプレグを同一方向に積層して１．５ｍｍ厚みに硬化したＧＦＲＰ１を得た。接合する前にはアセトンで脱脂して使用した。
【0032】
［参考例３］アルミ材１
アルミＡ５０５２（厚み１．５ｍｍ）の表面をアセトンで脱脂して使用した。
アルミＡ５０５２（厚み１．５ｍｍ）の表面をアセトンで脱脂して使用した。
【0033】
［参考例４］接合成分１
エポキシ１：３Ｍ製パネルボンド８１１５を用いた。
エポキシ２：スリーボンド製スリーボンド３９５１Ｄを用いた。
ポリアミド：東レ製ＣＭ４０００をプレス成形し０．３ｍｍ厚みのシートとして用いた。
変性ＰＰ（ポリプロピレン）：三井化学製ＱＦ５００をプレス成形し０．３ｍｍ厚みのシートとして用いた。
エポキシ１：３Ｍ製パネルボンド８１１５を用いた。
エポキシ２：スリーボンド製スリーボンド３９５１Ｄを用いた。
ポリアミド：東レ製ＣＭ４０００をプレス成形し０．３ｍｍ厚みのシートとして用いた。
変性ＰＰ（ポリプロピレン）：三井化学製ＱＦ５００をプレス成形し０．３ｍｍ厚みのシートとして用いた。
【0034】
実施例１
被着体１に参考例１で作製したＣＦＲＰ１を用い、被着体２にも参考例１で作製したＣＦＲＰ１を用いて、それぞれ幅２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ（繊維の配向方向が長さ方向とした）の大きさにカットし、図４のようにＣＦＲＰ１の表面にレーザー加工処理を施して直径１００μｍで深さ２０μｍの孔を２００μｍ間隔の格子交点上に形成した。このＣＦＲＰ１の孔の形成した面同士を参考例４に記載した接合成分１（エポキシ１）を用いて、図３のような接合構造体（接合試験片）を作製した。接合部分の面積は２５ｍｍ×１２．５ｍｍである。接合プロセスは表１に記載のとおりである。得られた接合試験片の接合成分１の充填と接合強度評価を表１に示す。
被着体１に参考例１で作製したＣＦＲＰ１を用い、被着体２にも参考例１で作製したＣＦＲＰ１を用いて、それぞれ幅２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ（繊維の配向方向が長さ方向とした）の大きさにカットし、図４のようにＣＦＲＰ１の表面にレーザー加工処理を施して直径１００μｍで深さ２０μｍの孔を２００μｍ間隔の格子交点上に形成した。このＣＦＲＰ１の孔の形成した面同士を参考例４に記載した接合成分１（エポキシ１）を用いて、図３のような接合構造体（接合試験片）を作製した。接合部分の面積は２５ｍｍ×１２．５ｍｍである。接合プロセスは表１に記載のとおりである。得られた接合試験片の接合成分１の充填と接合強度評価を表１に示す。
【0035】
実施例２～１２、比較例２、３
表１，２に示すように使用する被着体１、被着体２、被着体の表面を図４または図５のようにレーザー加工処理またはサンドブラスト処理を施して表面凹凸形状を付与したこと、接合成分１、接合プロセス条件を変更した以外は、実施例１と同様の方法で接合構造体（接合試験片）を作製し、評価を行った。評価結果を表１，２に示す。なお、接合成分１がポリアミドの場合の接合プロセスは、例えば実施例７では１６０℃で０．１ＭＰａの圧力で０．０２時間処理したのち、２５℃で０．１ＭＰａの圧力で０．５時間処理している。接合成分１が変性ＰＰ（実施例１１）の場合の接合プロセスは、１７０℃で０．２ＭＰａの圧力で０．０２時間処理したのち、２５℃で０．２ＭＰａの圧力で０．５時間処理している。
表１，２に示すように使用する被着体１、被着体２、被着体の表面を図４または図５のようにレーザー加工処理またはサンドブラスト処理を施して表面凹凸形状を付与したこと、接合成分１、接合プロセス条件を変更した以外は、実施例１と同様の方法で接合構造体（接合試験片）を作製し、評価を行った。評価結果を表１，２に示す。なお、接合成分１がポリアミドの場合の接合プロセスは、例えば実施例７では１６０℃で０．１ＭＰａの圧力で０．０２時間処理したのち、２５℃で０．１ＭＰａの圧力で０．５時間処理している。接合成分１が変性ＰＰ（実施例１１）の場合の接合プロセスは、１７０℃で０．２ＭＰａの圧力で０．０２時間処理したのち、２５℃で０．２ＭＰａの圧力で０．５時間処理している。
【0036】
比較例１
ＣＦＲＰ１に表面処理を施さなかったこと以外は、実施例７と同様の方法で接合構造体（接合試験片）を作製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。
ＣＦＲＰ１に表面処理を施さなかったこと以外は、実施例７と同様の方法で接合構造体（接合試験片）を作製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。
【0037】
実施例１はレーザー加工処理したＣＦＲＰ１同士をエポキシ１で接合した接合構造体であるが、良好な接合状態が得られている。
【0038】
実施例２は実施例１よりも凹凸の深さＤ１、Ｄ２を深くしており、接合強度がより良好な結果となった。
【0039】
実施例３はＣＦＲＰ１の表面処理をサンドブラストに変更しているが、良好な接合状態が得られている。
【0040】
実施例４は実施例３において被着体２をアルミ材１に変更しているが、良好な接合状態が得られている。
【0041】
実施例５は実施例４において被着体１をＧＦＲＰ１に変更しているが、良好な接合状態が得られている。
【0042】
実施例６は実施例４の接合プロセスにおける負荷をより大きく、具体的には接合温度を５０℃から８０℃へ、接合圧力を０．０１ＭＰａから０．０５ＭＰａへ変更しており、その結果、接合成分１の充填は７０％から９５％と大きくなったが、接合状態はどちらも同様に良好な状態である。
【0043】
実施例７は実施例４の接合成分１をポリアミドに変更しているが、良好な接合状態が得られている。接合成分１を熱可塑性樹脂のポリアミドにしたことから、接合温度や接合圧力は大きくする必要があるものの、接合時間が３時間から約３０分と大きく短縮可能となった。
【0044】
実施例８は実施例７よりも凹凸の深さＤ１、Ｄ２を浅くしており、接合強度はやや低下するものの良好な結果となった。
【0045】
実施例９は実施例７の接合プロセスにおける負荷をより大きく、具体的には接合温度を１６０℃から１７０℃へ、接合圧力を０．１ＭＰａから０．２ＭＰａへ、接合時間を０．５２時間から０．５４時間へ変更しており、その結果、接合成分１の充填は７５～８０％から９５％と大きくなったが、接合状態はどちらも同様に良好な状態である。
【0046】
実施例１０は実施例７の接合プロセスにおける負荷をより小さく、具体的には接合圧力を０．１ＭＰａから０．０１ＭＰａへ、接合時間を０．５２時間から０．５１時間へ変更したことにより、接合成分１の充填が小さくなり、それに伴って接合状態も良好ではあるがやや低下する結果となった。
【0047】
実施例１１は実施例７の接合成分１を変性ＰＰに変更したものであるが、変性ＰＰはポリアミドよりも極性が低いため、ＣＦＲＰ１との接合性がポリアミドよりも低下する傾向にあることから、接合成分１の引張強度や充填は同じレベルであっても接合強度がやや低下する結果となった。
【0048】
実施例１２は実施例３の接合成分１をエポキシ２に変更したものであるが、エポキシ２は引張強度が８ＭＰａとエポキシ１の２１ＭＰａよりも低強度であるため、接合強度は低くなる結果となった。但し、接合強度ばらつきは小さく、破壊形態も接合成分１の凝集破壊であり、接合強度は低いが接合特性としては安定した良好なものである。
【0049】
一方、比較例１は被着体１の表面に凹凸が形成されておらず、接合成分１が充填しないことから、破壊形態が界面剥離となり、接合状態は悪いものとなった。
【0050】
比較例２では、接合成分１の充填を１００％とするために、接合プロセスの負荷を大きくする必要があり、実施例７と比較して接合温度は１６０℃から２００℃へ、接合圧力は０．１ＭＰａから１ＭＰａへ、接合時間は０．５２時間から０．７時間へ条件を変更することが必要であったが、接合特性としては大きな違いは見られず、過剰な条件で過剰に充填された状態であると判断できる。
【0051】
比較例３は接合成分１の充填が２０％と小さい状態であり、破壊形態も界面剥離が多く見られる低接合強度の接合状態であった。
【0052】
【表1】
【0053】
【表2】
【符号の説明】
【0054】
１．被着体１（繊維強化樹脂）の基準表面
２．特定長さＬ
３．凹凸形状表面
４．接合成分１
５．ＦＲＰ
６．被着体１
７．被着体２
ａ．１５０ｍｍ
ｂ．２５ｍｍ
ｃ．１２．５ｍｍ
２．特定長さＬ
３．凹凸形状表面
４．接合成分１
５．ＦＲＰ
６．被着体１
７．被着体２
ａ．１５０ｍｍ
ｂ．２５ｍｍ
ｃ．１２．５ｍｍ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
