特許 7081828 金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-30

(45)【発行日】2022-06-07

(54)【発明の名称】金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B32B 37/06 20060101AFI20220531BHJP

   B29C 65/44 20060101ALI20220531BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20220531BHJP

   B32B 15/082 20060101ALI20220531BHJP

   B32B 37/14 20060101ALI20220531BHJP

【ＦＩ】

B32B37/06

B29C65/44

B32B15/08 105Z

B32B15/082 B

B32B37/14 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019210673

(22)【出願日】2019-11-21

(65)【公開番号】P2021079662

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2021-03-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515110122

【氏名又は名称】有限会社飯田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】野渡 透一

(72)【発明者】

【氏名】三宅 茂夫

(72)【発明者】

【氏名】野渡 潤也

(72)【発明者】

【氏名】保谷 篤彦

(72)【発明者】

【氏名】花田 秀美

【審査官】河内 浩志

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１２５１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３７０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２３１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１８４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００

Ｂ２９Ｃ６３／００－６３／４８

６５／００－６５／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法であって、前記フッ素樹脂体は、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記製造方法は、
粗面加工された表面を有する前記金属体を提供する工程と、
前記表面に、フッ素樹脂体を前記第１の面を接触させる工程と、
前記金属体を加熱しながら、前記金属体と前記フッ素樹脂体とを圧接する工程と
を備え、
前記第１の面と前記第２の面との間の前記フッ素樹脂体の厚みは、１ｍｍ～３ｍｍからなる板体もしくは筒体であり、
前記加熱は、前記金属体を前記フッ素樹脂体の溶融温度以上に加熱し、加熱された前記金属体からの伝熱によって前記フッ素樹脂体の前記第１の面を前記フッ素樹脂体の溶融温度以上に加熱し、かつ前記フッ素樹脂体の前記第２の面は前記溶融温度以上にならないように行うことを特徴とする、製造方法。

【請求項2】

前記接触させる工程は、前記金属体と前記フッ素樹脂体との間に接着層を配さず直接前記金属体と前記フッ素樹脂体とを重ねる、請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記接触させる工程は、プラズマ処理した前記金属体および／またはプラズマ処理した前記フッ素樹脂体との間にＰＦＡフィルムを介した状態で接触させる、請求項１に記載の製造方法

【請求項4】

前記金属体の加熱温度は３５０℃～４００℃であり、加熱時間は５分～３０分であり、前記フッ素樹脂体の前記第２の面の温度は２００℃を超えないように加熱する、請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項5】

前記圧接する工程における、前記金属体と前記フッ素樹脂体との圧接力は、０．２ＭＰａ～１．０ＭＰａである、請求項１～４のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項6】

前記金属体および前記フッ素樹脂体は、それぞれ板体である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項7】

前記金属体および前記フッ素樹脂体は、それぞれ筒体である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法に関し、特に約１ｍｍ以上の厚みを有するフッ素樹脂体と金属体との接合体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フッ素樹脂は、その耐化学薬品性、耐熱性、非粘着性などの優れた特性によって金属表面への被覆材料として好ましく用いられており、例えば、金属体－フッ素樹脂体接合体は耐蝕性の要求される化学装置のライニングや、耐蝕性および非粘着性の要求される調理器具の内面などに用いられている。従来より、一般的にはフッ素樹脂と金属との間に接着剤を介在させることでフッ素樹脂と金属とを接合し、金属体－フッ素樹脂体接合体を製造していた。また、従来は金属に接合するフッ素樹脂の厚みは薄膜（数～数十μｍ）であって、厚みの大きい（例えば、約１ｍｍ以上）フッ素樹脂と金属とを所望の接合強度（剥離強度）で接合された金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法は存在しなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ところが、これらの方法は初期には所望の接合強度（剥離強度）を示すが、その耐熱性は接着剤自身の熱劣化、また、アンカー効果の減衰などに劣化することで、長期にわたり所望の接合強度（剥離強度）を維持するのが困難という問題があった。

【0004】

本発明は、長期にわたり高い接合強度（剥離強度）が維持される金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法を得ることを目的とする。また、本発明は、所定の厚み（例えば、約１ｍｍ以上）を有するフッ素樹脂体からなる金属体－フッ素樹脂体接合体において、高い接合強度（剥離強度）を達成する接合方法を提供することをもう一つの目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、以下の項目を提供する。

【0006】

（項目１）
金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法であって、前記フッ素樹脂体は、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記製造方法は、
粗面加工された表面を有する前記金属体を提供する工程と、
前記表面に、フッ素樹脂体を前記第１の面を接触させる工程と、
前記金属体を、前記フッ素樹脂体の溶融温度以上に、かつ前記フッ素樹脂体の前記第２の面が前記溶融温度以上にならないように加熱しながら、前記金属体と前記フッ素樹脂体とを圧接する工程と
を備えた、製造方法。

【0007】

（項目２）
前記接触させる工程は、前記金属体と前記フッ素樹脂体との間に接着層を配さず直接前記金属体と前記フッ素樹脂体とを重ねる、項目１に記載の製造方法。

【0008】

（項目３）
前記接触させる工程は、前記金属体と前記フッ素樹脂体の少なくともいずれか一方がプラズマ処理された状態の前記金属体と前記フッ素樹脂体とをＰＦＡフィルムを介した状態で接触させる、項目１に記載の製造方法
（項目４）
前記第１の面と前記第２の面との間の前記フッ素樹脂体の厚みは、約１ｍｍ～約３ｍｍである、項目１～３のいずれか一項に記載の製造方法。

【0009】

（項目５）
前記金属体の加熱温度は約３５０℃～約４００℃であり、加熱時間は約５分～約３０分であり、前記フッ素樹脂体の前記第２の面の温度は約２００℃を超えないように加熱する、項目１～４のいずれか一項に記載の製造方法。

【0010】

（項目６）
前記圧接する工程における、前記金属体と前記フッ素樹脂体との圧接力は、約０．２ＭＰａ～約１．０ＭＰａである、項目１～５のいずれか一項に記載の製造方法。

【0011】

（項目７）
前記金属体および前記フッ素樹脂体は、それぞれ板体である、項目１～６のいずれか一項に記載の製造方法。

【0012】

（項目８）
前記金属体および前記フッ素樹脂体は、それぞれ筒体である、項目１～６のいずれか一項に記載の製造方法。

【0013】

（項目９）
粗面化された表面を備えた金属体と、
約１ｍｍ～約３ｍｍのフッ素樹脂体と
が接合された金属体－フッ素樹脂体接合体であって、
前記粗面化された表面と前記フッ素樹脂体とが接着層を介さず接合されており、
前記金属体と前記フッ素樹脂体との接合強度が約５０ｋｇｆ以上である、接合体。

【0014】

（項目１０）
項目１～８のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、項目９に記載の接合体。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、長期にわたり高い接合強度（剥離強度）が維持される金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】接合前の金属体とフッ素樹脂体との断面の一例を示す図

【図2】板体の金属体と板体のフッ素樹脂体とを圧接した状態で加熱を行うことで、金属体－フッ素樹脂体接合体を成形した状態の断面の一例を示す図。

【図3】筒体の金属体と筒体のフッ素樹脂体とを圧接した状態で加熱を行うことで、金属体－フッ素樹脂体接合体を成形した状態の断面の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。

【0018】

本明細書において、「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。

【0019】

本発明は、長期にわたり高い接合強度（剥離強度）が維持される金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法を得ることができることを課題とし、
金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法であって、前記フッ素樹脂体は、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記製造方法は、
粗面加工された表面を有する前記金属体を提供する工程と、
前記表面に、フッ素樹脂体を前記第１の面を接触させる工程と、
前記金属体を、前記フッ素樹脂体の溶融温度以上に、かつ前記フッ素樹脂体の前記第２の面が前記溶融温度以上とならないように加熱しながら、前記金属板と前記フッ素樹脂体とを圧接する工程と
を備えた、製造方法を提供することによって、上記課題を解決した。

【0020】

すなわち、本発明の金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法は、金属体を、フッ素樹脂体の溶融温度以上に、かつフッ素樹脂体の金属体と接する第１の面と対向する第２の面の温度が溶融温度以上とならないように加熱しながら、金属体とフッ素樹脂体とを圧接することにより、金属体の粗面化された表面と接するフッ素樹脂体の第１の面が溶融温度以上に加熱されることで第１の面は溶融し金属体の粗面化された表面と密接に接合されるとともに、フッ素樹脂体全体が溶融しないため、フッ素樹脂体自体の機械強度の低下が防止される。その結果、金属体－フッ素樹脂体接合体の高い接合強度（剥離強度）を長期にわたって維持することが可能となる。

【0021】

したがって、本発明の金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法は、金属体とフッ素樹脂体とを圧接した状態で金属体を加熱するものであって、金属体の加熱が、フッ素樹脂体の溶融温度以上であって、かつフッ素樹脂体の第１の面と対向する第２の面の温度が溶融温度以上とならないように加熱するものであれば、その他の構成は任意であり得る。
（フッ素樹脂体）
本発明の製造方法におけるフッ素樹脂体は、第１の面と、第１の面に対向する第２の面とを有するものであれば、その形状は特に限定されるわけではなく、任意の形状であり得る。ここで、第１の面は後述する金属体の粗面化された表面に接触させる面である。フッ素樹脂体の形状としては、例えば、フッ素樹脂体は第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有する板状体であってもよいし、筒体（リング状体）であってもよい。
例えば、フッ素樹脂体が、第１の面と第１の面と対向する第２の面とを有する板状体の場合、平面視において略円形状（略真円、略楕円など）などであってもよい。また、本発明の製造方法におけるフッ素樹脂体の厚み（第１の面と、第１の面に対向する第２の面との間の距離）は、特に限定されるものではなく任意であり得る。例えば、フッ素樹脂体の厚みは、数μｍ～数百μｍ程度の薄膜であってもよいし、約１ｍｍ以上の厚さであってもよい。１つの実施形態において、フッ素樹脂体の厚みは、約１ｍｍ～約３ｍｍの厚さである。

【0022】

本発明の製造方法におけるフッ素樹脂体は、樹脂の分子構造中にフッ素を含む合成樹脂であれば、特に限定されるわけではなく、任意の樹脂であり得る。具体的には、例えば、4個フッ素原子を有する四フッ化エチレン系樹脂、三フッ化エチレン系樹脂、二フッ化エチレン系樹脂、一フッ化エチレン系樹脂およびこれらの樹脂の混合物などであり得る。その中でも、特に、熱可塑性を示さず加工性が悪く、接合性が悪い四フッ化エチレン系樹脂が好ましい。ここで、四フッ化エチレン系樹脂とは、具体的には、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレンバーフロロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・バーフロロアルコキシエチレン共重合体（ＥＰＥ）および四フッ化エチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などである。中でも好ましくはＰＴＦＥである。

【0023】

フッ素樹脂体の金属体と接触させる表面性状は任意であり得る。例えば、平滑な面であってもよいし、粗面化された面であってもよい。本発明の製造方法におけるフッ素樹脂体において、粗面化する手段は、特に限定されるものではなく、任意の粗面化手段であり得る。金属体と接触する表面を粗面化することにより、金属体との接触面積が増加することにより接合強度（剥離強度）を向上させることが可能となる。

【0024】

例えば、具体的な粗面化手段としては、エッチング液（例えば、強アルカリ溶液、過マンガン酸塩溶液、クロム酸塩溶液など）に浸漬させる化学エッチング加工、サンドブラス加工などの機械研磨加工、陽極酸化加工、レーザー加工、プラズマ加工などがある。粗面化手段の好ましい実施形態として、プラズマ加工である。プラズマ加工は、化学エッチング加工による処理液の廃液処理の問題や、ブラスト加工などの周囲に粉塵が充満することによる作業者の健康や加工室内の清掃の問題などが生じないためである。

【0025】

本発明の金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法においては、従来、接合性が悪い四フッ化エチレン系樹脂においても金属体と高い接合強度（剥離強度）を得ることが可能である。
（金属体）
本発明の製造方法における金属体は、特に限定されるものではなく、任意の金属であり得る。一般的には、例えば、アルミニウム系、鉄系、銅系、チタン系およびニッケル系などの金属である。具体的には、鉄系またはアルミニウム系金属である。鉄系金属とは、主に鉄が含有されている金属であればいずれでもよい。１つの実施形態において、鉄系金属としては、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４などである。また、アルミニウム系金属とは、主にアルミニウムが含有されている金属であればいずれでもよい。１つの実施形態において、アルミニウム系金属としては、Ａ４０４３やＡＬ５０５２などである。

【0026】

本発明の製造方法における金属体は、粗面化された表面を有していれば、その形状は特に限定されるものではなく、任意の形状であり得る。例えば、金属体は第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有する板状体であってもよいし、筒体であってもよいし、柱状体であってもよい。１つの実施形態において、金属体は第１の面と第１の面と対向する第２の面とを有する板状体であって、平面視において略矩形状や略円形状（略真円、略楕円など）である。しかし、本発明はこれに限定されない。

【0027】

本発明の製造方法における金属体の厚みは、特に限定されるわけではなく、厚みは任意であり得る。一般的には、約１ｍｍ以上であり、好ましくは、約１ｍｍ～約１０ｍｍである。１つの実施形態において、金属体は板体であって、厚みは約２ｍｍである。

【0028】

本発明でいう粗面化とは、表面に微細な凹凸を形成することをいう。

【0029】

本発明の製造方法における金属体の粗面化の手段は、特に限定されるものではなく、任意の粗面化手段であり得る。フッ素樹脂体と接触する表面を粗面化することにより、フッ素樹脂との接触面積が増加することにより接合強度（剥離強度）を向上させることが可能となる。

【0030】

例えば、具体的な粗面化手段としては、エッチング液（例えば、強アルカリ溶液、過マンガン酸塩溶液、クロム酸塩溶液など）に浸漬させる化学エッチング加工、サンドブラス加工などの機械研磨加工、陽極酸化加工、レーザー加工、プラズマ加工などがある。粗面化手段の好ましい実施形態として、レーザー加エまたはプラズマ加工である。レーザー加工またはプラズマ加工は、化学エッチング加工による処理液の廃液処理の問題や、ブラスト加工などの周囲に粉塵が充満することによる作業者の健康や加工室内の清掃の問題などが生じないためである。

【0031】

本発明の製造方法において、金属体とフッ素樹脂体両方に粗面化処理を施しても良いし、金属体またはフッ素樹脂体のいずれか一方のみに粗面化処理を施してもよい。加工容易性などの観点で、好ましくは、金属体に粗面化処理を施す。
（加熱工程）
本発明の製造方法における金属体の加熱は、金属体とフッ素樹脂体との接触を維持した状態で金属体を加熱できれば、特に限定されるものではなく、任意の加熱形態であり得る。例えば、大気中内での加熱であってもよいし、実質的に酸素の存在しない略真空雰囲気下での加熱であってもよい。加熱手段は任意の手段であり得る。例えば、加熱手段は具体的には電熱ヒータであるが、本発明はこれに限定されない。

【0032】

本発明の製造方法における金属体の加熱温度は、フッ素樹脂体の溶融温度以上の温度である。具体的な加熱温度はフッ素樹脂体の種類によって適宜最適温度が決定される。例えば、１つの実施形態において、ＰＴＦＥの場合は溶融温度約３２７℃であるのに対して加熱温度は約３５０℃～約４００℃である。

【0033】

本発明の製造方法において、金属体およびフッ素樹脂体の第２の面の温度を、温度センサを用いて測定するのが好ましい。温度センサは金属体またはフッ素樹脂体の第２の面の温度が測定できれば、特に限定されるものではなく、任意の手段であり得る。例えば、サーミスタであってもよいし、熱電対であってもよいし、測温抵抗体（ＲＴＤ）などであってもよい。温度センサによる金属体およびフッ素樹脂体の第２の面の温度を測定することにより、より正確に金属体の加熱温度を制御可能となり、高い接合強度（剥離強度）の金属体－フッ素樹脂体接合体を均一な品質で製造することが可能となる。

【0034】

本発明の製造方法における金属体の加熱時間は、金属体の加熱によって金属体と接触するフッ素樹脂体の金属体と接触する第１の面と対向する第２の面の温度が、フッ素樹脂の溶融温度以上とならない時間であれば、特に限定されるものではなく、任意の時間であり得る。

【0035】

フッ素樹脂体の第２の面の温度は、フッ素樹脂体の溶融温度以下であれば任意の温度であり得るが、好ましくは、約２５０℃以下である。約２５０℃以下であれば、フッ素樹脂体の機械的強度の改質が防止される。１つの実施形態において、溶融温度約３２７℃のＰＴＦＥにおいて、フッ素樹脂体の第２の面の温度を約２００℃以下とする。このように、フッ素樹脂体の第２の面の温度が、溶融点以上とならないように金属体の加熱温度または加熱時間を調整することにより、フッ素樹脂体全体が溶融しないためフッ素樹脂体自体の機械強度が保たれる。

【0036】

フッ素樹脂体の第２の面の温度が溶融温度以上とならないように金属体の加熱温度を調整する方法は任意であり得る。例えば、金属体を加熱する加熱手段の動作をＯＮ／ＯＦＦを調整してもよいし、金属体またはフッ素樹脂体の第２の面を冷却する冷却手段を用いて調整するようにしてもよい。

【0037】

フッ素樹脂体の第２の面の温度が、溶融点以上とならないように金属体の加熱温度または加熱時間を調整することにより、金属体とフッ素樹脂体との高い接合強度を長期にわたり維持することが可能となる。本発明の製造方法における加熱時間は、具体的には、加熱温度と金属体やフッ素樹脂体の厚みなどで適宜最適な時間が決定される。一つの実施形態において、金属体の加熱温度が約３５０℃～約４００℃において、加熱時間は約５分～約３０分であり得る。しかし、本発明はこれに限定されない。
（圧接）
本発明の製造方法における金属体とフッ素樹脂体との圧接は、金属体の加熱状態を維持したまま圧接することができれば、特に限定されるものではなく、任意の圧接手段であり得る。圧接手段としては、機械プレスであってもよいし、油圧や空気圧などの液圧プレスであってもよい。

【0038】

本発明の製造方法における圧接力は、特に限定されるものではなく任意の力であり得る。本発明の製造方法における圧接力は、具体的には、金属体の加熱温度やフッ素樹脂体の厚みなどによって適宜最適な力が決定される。一つの実施形態において、圧接力は約０．２ＭＰａ～約１．０ＭＰａである。圧接力は約０．２ＭＰａ以下であると、金属体とフッ素樹脂体との密着性が低下する恐れがあり、圧接力は約１ＭＰａ以上であるとフッ素樹脂体を加熱した際に変形する恐れがある。

【0039】

１つの実施形態において、金属体とフッ素樹脂体との圧接において、金属体とフッ素樹脂体とは直接接する状態であり、金属体とフッ素樹脂体との間に接着層を介在させずに圧接する。本発明の製造方法においては、金属体とフッ素樹脂体との間に接着層を介在させなくとも高い接合強度（剥離強度）を得ることが可能である。また、本発明の製造方法においては、一定の温度範囲でゲル化したＰＴＦＥが温度降下で硬化したときに金属表面下部の物理的・化学的、その他の処理の複合によって垂直あるいは水平方向、あるいはそれらの複合的に形成された凹凸に入り込むことで、一定の強度で接合できる。

【0040】

また別の実施形態において、金属体とフッ素樹脂体との圧接において、金属体とフッ素樹脂体との少なくとも一方にプラズマ処理した状態である金属体とフッ素樹脂体とを、ＰＦＡフィルムを介して圧接する。

【0041】

本発明の金属体－フッ素樹脂体接合体の用途は、特に限定されるものではないが、フッ素樹脂体部分を摺動面として用いる摺動部材（ピストン部の軸受材としてのウェアリング）、構造物の防水性や気密性を保持するシール部材やパッキン、フッ素樹脂体部分をライニング材として用いるライニングタンク、ライニング容器などに好適に用いることができる。

【0042】

（金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法）
図１～図２は、本発明における金属体－フッ素樹脂体接合体の製造方法の一例を説明するための図であって、図１は、接合前の金属体とフッ素樹脂体との断面の一例を示し、図２は、プレスにより板体の金属体と板体のフッ素樹脂体とが圧接され、金属体－フッ素樹脂体接合体を成形した状態の断面の一例を示す。

【0043】

図１に示すように、まず、第１の面１１と第２の面１２とを有する板体のフッ素樹脂体１０を準備する。フッ素樹脂体１０の厚みは約２ｍｍである。また、第１の面２１と第１の面２１に対向する第２の面２２とを有する板体の金属体２０を準備する。金属体２０は例えば、厚みは約２ｍｍの板体である。金属体２０の第１の面２１はレーザー加工など公知の粗面化手段によって粗面化されている。

【0044】

図２に示すように、プレスの上金型５１にフッ素樹脂体１０をセットし、下金型５２に金属体２０をセットする。金属体２０は粗面化された表面２１がフッ素樹脂体１０と対向する向きになるようにセットする。なお、上金型５１に金属体２０をセットし、下金型５２にフッ素樹脂体１０をセットしてもよい。

【0045】

プレスの上金型５１には、電熱ヒータなどからなる加熱手段６１と、上金型５１にセットされる対象物（フッ素樹脂体１０）の上金型５１と接する面（第２の面）の温度を測定する熱電対などからなる温度センサ７１とを備えている。また、下金型５２には、下金型５２にセットされる対象物（金属体２０）の下金型５２と接する面の温度を測定する熱電対などからなる温度センサ７２とを備えている。

【0046】

上金型５１にフッ素樹脂体１０、下金型５２に金属体２０をセットした状態で、プレスを作動させ、金属体２０とフッ素樹脂体１０とが直接接した状態で約０．２ＭＰａ～約１．０ＭＰａの圧力Ｐでフッ素樹脂体１０と金属体とを圧接する。

【0047】

フッ素樹脂体１０と金属体２０とを圧接した状態で、加熱手段６２を作動させ金属体２０を加熱する。加熱手段６２で加熱される金属体２０の温度は温度センサ７２で測定する。また、温度センサ７１によってフッ素樹脂体１０の上金型５１と接する面（第２の面）の温度を測定する。

【0048】

加熱手段６２による金属体２０の加熱は、金属体２０の温度がフッ素樹脂体１０の溶融温度（約３２７℃）以上である約３５０℃～約４００℃になるように温度センサ７２で測定するとともに、フッ素樹脂体１０の上金型５１と接する面（第２の面）の温度が溶融温度（約３２７℃）以上とならない例えば、約２００℃以下となるように温度センサ７１で測定しながら約５分～約３０分間の間加熱する。金属体２０の温度がフッ素樹脂体１０の溶融温度（約３２７℃）以上に加熱されることにより、金属体２０に接するフッ素樹脂体１０の第１の面１１も伝熱により溶融温度（約３２７℃）以上に加熱される。そのため、第１の面１１が溶融することで金属体２０の接する面２１と強固に接着されることになる。しかし、フッ素樹脂体１０の第１の面１１と対向する面であって上金型５１の面に接する第２の面１２は溶融する温度よりも低い温度であるため、フッ素樹脂体１０全体は溶融せずフッ素樹脂体１０自体の機械強度の低下が防止される。そのため、この加熱により、フッ素樹脂体１０と金属体２０とが接着剤を介在させずに高い接合強度（剥離強度）で接合されるとともに長期にわたり高い剥離強度を維持することが可能となる。

【0049】

図３は、プレスにより筒体の金属体と筒体のフッ素樹脂体とが圧接され、金属体－フッ素樹脂体接合体を成形した状態の断面の一例を示す。

【0050】

図３に示すように、フッ素樹脂体１０は、外周面１１（第１の面）と内周面１２（第２の面）とを有する筒体である。そして、金属体２０は、外周面２２と内周面２１とを有する筒体であって、内周面２２はフッ素樹脂体１０の外周面１１とほぼ同じか少し大きい径を有しており、かつ内周面は粗面化されている。

【0051】

筒体からなる金属体２０内に筒体からなるフッ素樹脂体１０を挿通した状態で、フッ素樹脂体１０の内周面から油圧または空気圧Ｐを付与することでフッ素樹脂体１０を金属体２０に圧接する。金属体２０とフッ素樹脂体１０とが直接接した状態で約０．２ＭＰａ～約１．０ＭＰａの圧力Ｐでフッ素樹脂体１０と金属体とを圧接する。このようにすることで、金属体２０とフッ素樹脂体１０とが直接接した状態でフッ素樹脂体１０と金属体とが圧接される。

【0052】

フッ素樹脂体１０と金属体２０とを圧接した状態で、金属体２０の外周面２１に配置された加熱手段６２により金属体２０を加熱する。金属体２０の加熱温度は金属体２０の外周面２１に備えた温度センサ７２により測定される。また、フッ素樹脂体２０の内周面１２（第１の面）には加熱手段６１と温度センサ７１とを配置することで、フッ素樹脂体２０の第２の面の温度を測定することができる。図２において説示した加熱方法と同じように加熱することにより、フッ素樹脂体１０と金属体２０とが接着剤を介在させずに高い接合強度（剥離強度）で接合されるとともに長期にわたり高い剥離強度を維持することが可能となる。なお、図３において、フッ素樹脂体１０の外周面１１よりも金属体２０の内周面２２が大きい場合について説示したが、フッ素樹脂体１０の内周面１１が金属体２０の該周面２１よりも大きい場合であってもよい。

【0053】

以下に本発明を実施例によってさらに具体的に説明することにする。

【0054】

（実施例１）
レーザー加工で粗面化処理された表面を有する厚み約２ｍｍの板体の金属体であるＡＬ５０５２板と、厚み約２ｍｍの板体のフッ素樹脂体であるＰＴＦＥ板とを約０．４ＭＰａで圧接しながら、ＡＬ５０５２板を約３５０℃で、ＰＴＦＥ板のＡＬ５０５２板と接する面と対向する面の温度が約２００℃以下となるようにして約１５分間加熱することで金属体－フッ素樹脂体接合体が得られた。得られた金属体－フッ素樹脂体接合体の４８時間後の接合強度（剥離強度）を引張試験で測定したところ約５０ｋｇｆ以上の値が得られた。この結果から、長期にわたり高い接合強度（剥離強度）が得られたことがわかる。なお、接合強度の測定は、ＪＩＳ Ｋ ６８５０（引張せん断接着強さ）に準拠した方法で行った。

【0055】

（比較例１）
レーザー加工で粗面化処理された表面を有する厚み約２ｍｍの金属体であるＡＬ５０５２板と、厚み約２ｍｍのフッ素樹脂体であるＰＴＦＥ板とを約０．４ＭＰａで圧接しながら、ＡＬ５０５２板とＰＴＦＥ板の両方を約２５０℃で約３０分加熱することで金属体－フッ素樹脂体接合体が得られた。得られた金属体－フッ素樹脂体接合体の４８時間後の接合強度（剥離強度）を引張試験で測定したところ簡単に剥離してしまった（測定不能）。

【0056】

（比較例２）
レーザー加工で粗面化処理された表面を有する厚み約２ｍｍのＳＵＳ３０４板と、厚み約２ｍｍのＰＴＦＥ板とを約０．４ＭＰａで圧接しながら、ＳＵＳ３０４板とＰＴＦＥ板の両方を約３００℃で約１５分加熱することで金属体－フッ素樹脂体接合体が得られた。得られた金属体－フッ素樹脂体接合体の４８時間後の接合強度（剥離強度）を引張試験で測定したところ、接合強度は約１０ｋｇｆであった。

【0057】

（比較例３）
レーザー加工で粗面化処理された表面を有する厚み約２ｍｍの金属体であるＳＵＳ３０３板と、厚み約２ｍｍの板体のフッ素樹脂体であるＰＴＦＥ板とを約０．８ＭＰａで圧接しながら、ＳＵＳ３０３板とＰＴＦＥ板の両方を約３００℃で約３０分加熱したところ、加熱部分のＰＴＦＥ体全体が溶融してしまい金属体－フッ素樹脂体接合体を得ることができなかった。

【0058】

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、長期にわたり高い接合強度（剥離強度）が維持されるフッ素樹脂体と金属体との接合方法を得ることができるものとして有用である。

【符号の説明】

【0060】

１０ フッ素樹脂体
１１ 第１の面
１２ 第２の面
２０ 金属体
２２ 粗面化された面
５１ プレス上金型（フッ素樹脂体側）
５２ プレス下金型（金属体側）
６１ 加熱手段（フッ素樹脂体側）
６２ 加熱手段（金属体側）
７１ 温度センサ（フッ素樹脂体側）
７２ 温度センサ（金属体側）
１００ 金属体－フッ素樹脂体接合体

【図1】

【図2】

【図3】