專利名稱：熔合體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熔合體的制造方法，該熔合體具有由熱塑性樹脂和碳纖維構(gòu)成 的兩個以上的融合預(yù)定部互相熔合而成的熔合部。
背景技術(shù)：
當例如在汽車車身外板中，使用由熱塑性樹脂和碳纖維構(gòu)成的樹脂復(fù)合體時，作 為對該樹脂復(fù)合體之間進行接合的接合方法，包括粘合方法。雖然在上述的樹脂復(fù)合體中，通常用粘合劑進行粘合，但是，由于在由熱塑性樹脂 構(gòu)成的樹脂復(fù)合體中不存在有助于提高粘合強度的官能團，因而直接粘合時粘合強度較 低。因此，例如有必要對接合的接合面實施表面處理，從而需要花費時間或成本。另外，粘 合劑的硬化也需要花費時間。此外，作為樹脂復(fù)合體的焊接(熔合)方法，包括利用熱板的方法、利用超聲波振 動的方法，但是，這些方法都很難應(yīng)用于如車身類的大尺寸零件。另外，作為樹脂構(gòu)件的焊接方法，已知有一種利用激光在含有無機填充劑或增強 劑的熱塑性樹脂中對熱塑性樹脂組合物進行接合(熔合)的技術(shù)，該熱塑性樹脂組合物包 括含有蒽醌染料的胺鹽或者單偶氮絡(luò)合物染料的激光穿透性黑色著色劑(專利文獻1)。專利文獻1 日本特表2004-521972號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的課題然而，當要焊接(熔合)的樹脂構(gòu)件沒有激光穿透性時，由于不能利用上述的激光 焊接進行焊接(熔合)，因而利用激光焊接進行焊接(熔合)的方式被限定于以下的樹脂構(gòu) 件，除了含有專利文獻1所述的激光穿透性黑色著色劑的樹脂構(gòu)件之外，就是含有穿透激 光的著色劑的樹脂構(gòu)件。尤其是，由碳纖維構(gòu)成的樹脂復(fù)合體很難使激光穿透。本發(fā)明是鑒于上述的現(xiàn)狀而作出的。其目的在于，提供一種熔合體的制造方法， 其能夠簡便地對于由熱塑性樹脂和碳纖維構(gòu)成的熔合預(yù)定部之間進行熔合，從而形成熔合 體。解決課題的方法而且，該解決方法為一種熔合體的制造方法，所述熔合體具有將第一熔合預(yù)定部 以及第二熔合預(yù)定部互相熔合而成的熔合部，所述第一熔合預(yù)定部由第一熱塑性樹脂和第 一碳纖維所構(gòu)成；所述第二熔合預(yù)定部由第二熱塑性樹脂和第二碳纖維所構(gòu)成，其中，所述 熔合體的制造方法包括熔合工序，在該熔合工序中，使所述第一熔合預(yù)定部和所述第二熔 合預(yù)定部抵接并且緊密接觸，通過對二者通電以使其發(fā)熱，而使所述第一熱塑性樹脂和第 二熱塑性樹脂互相熔融固化，從而形成所述熔合部。本發(fā)明的熔合體的制造方法包括熔合工序，在該熔合工序中，使第一熔合預(yù)定部 和第二熔合預(yù)定部抵接并且緊密接觸，通過對二者通電以使其發(fā)熱，從而形成熔合部。由此，能夠簡便地制造對第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部進行熔合的熔合體。此外，第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部，也可以被包含在相互不同的構(gòu)件中。 艮口、第一熔合預(yù)定部可以被包含在第一構(gòu)件中，第二熔合預(yù)定部可以被包含在與第一構(gòu)件 不同的第二構(gòu)件中。而且，第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部也可以被包含在相同的構(gòu)件 中。即、也可以是，第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部構(gòu)成單一構(gòu)件中的互不相同的部分。另外，第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部，均由熱塑性樹脂和碳纖維構(gòu)成即可。因此，作為上述的第一構(gòu)件或者單一構(gòu)件，除了在第一熔合預(yù)定部之外的部位中的碳纖維的 含有率(重量％)，與第一熔合預(yù)定部相同的情況外，還包括與第一熔合預(yù)定部不同的情 況。另外，作為第二構(gòu)件或者單一構(gòu)件，除了在第二熔合預(yù)定部之外的部位中的碳纖維的含 有率(重量％)，與第二熔合預(yù)定部相同的情況外，還包括與第二熔合預(yù)定部不同的情況。而且，作為上述的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，或者作為單一構(gòu)件，還包括下述構(gòu)件，即、 該構(gòu)件僅由金屬、陶瓷、與第一、第二熔合預(yù)定部的樹脂不同的樹脂所構(gòu)成，或者僅由碳纖 維所構(gòu)成等，在第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部之外的部位中，不包括熱塑性樹脂或者 碳纖維中的一方或雙方。另外，作為第一碳纖維和第二碳纖維，除了可以使用例如分散在熱塑性樹脂中的 填充物狀的碳纖維之外，還可以使用碳纖維的編織布、無紡布形態(tài)的碳纖維。尤其是，由于 碳纖維編織布的纖維方向一致，因而在碳纖維的延伸方向上進行通電時，能夠降低通電電 阻，并能夠使大量的電流流動，從而在通電時能夠使其可靠地產(chǎn)生大量的熱量，因而更優(yōu)選 為碳纖維編織布。而且，在上述的熔合體的制造方法中，可以采用以下的熔合體的制造方法，S卩、所 述熔合體通過在所述熔合部熔合第一樹脂部和第二樹脂部而成，所述第一樹脂部由至少含 有第一熱塑性樹脂的材質(zhì)所構(gòu)成，并包括所述第一熔合預(yù)定部；所述第二樹脂部由至少含 有第二熱塑性樹脂的材質(zhì)所構(gòu)成，并包括所述第二熔合預(yù)定部，所述第一熔合預(yù)定部中的 所述第一碳纖維的含有率，大于所述第一樹脂部中的其它部位；所述第二熔合預(yù)定部中的 所述第二碳纖維的含有率，大于所述第二樹脂部中的其它部位。與其它部位相比，第一熔合預(yù)定部含有更多的第一碳纖維。另外，與其它部位相 比，第二熔合預(yù)定部含有更多的第二碳纖維。因此，通過對該第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù) 定部進行通電，能夠進一步使大量的電流流動，并能夠在此處使其可靠地發(fā)熱，從而可靠地 形成熔合部。另一方面，在其它部位中，可以根據(jù)其它目的(所要求的強度或彈性系數(shù)等的 特性)設(shè)定為，不含有碳纖維或適當?shù)暮新?。并且，在上述的任意一種熔合體的制造方法中，可以采用以下的熔合體的制造方 法，即、所述第一熔合預(yù)定部和所述第二熔合預(yù)定部均含有60 90重量％的碳纖維。由于第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部，均含有60 90重量％的碳纖維，因此在 使它們抵接并且緊密接觸進行通電時，與碳纖維不足60重量％的情況相比，其能夠更可靠 地對碳纖維進行通電。由于電流流動時，碳纖維將隨之發(fā)熱，因而能夠可靠地對于在第一熔 合預(yù)定部或者第二熔合預(yù)定部中的該碳纖維周邊的熱塑性樹脂進行熔融。因此，能夠可靠 地使第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部進行熔合，從而形成熔合體。另一方面，當?shù)谝蝗酆?預(yù)定部或者第二熔合預(yù)定部中的碳纖維的含有率超過90重量％時，則熱塑性樹脂的量太 少而導(dǎo)致難于互相熔合。
而且，在上述的任意一種熔合體的制造方法中，可以采用以下的熔合體的制造方 法，即、所述第一熔合預(yù)定部含有第一正交碳纖維組，所述第一正交碳纖維組被取向在與抵 接于所述第二熔合預(yù)定部的第一抵接面正交的方向上；所述第二熔合預(yù)定部含有第二正交 碳纖維組，所述第二正交碳纖維組被取向在與抵接于所述第一熔合預(yù)定部的第二抵接面正 交的方向上。在本發(fā)明中，第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部，分別具有第一正交碳纖維組和 第二正交碳纖維組。因此，當使第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部抵接并且緊密接觸，并在 與第一抵接面和第二抵接面正交的方向上、即取向 方向上進行通電時，由于電流沿著第一 正交碳纖維組和第二正交碳纖維組進行流動，因而能夠形成低電阻，并能夠容易且可靠地 使大量的電流流動。因此，能夠產(chǎn)生大量的熱量，在第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部中， 能夠可靠地使第一熱塑性樹脂和第二熱塑性樹脂進行熔融。因而，能夠制造使第一熔合預(yù) 定部和第二熔合預(yù)定部可靠地進行熔合的熔合體。


圖IA為，對第一實施方式的熔合體進行說明的立體圖。圖IB為，圖IA的局部放大剖視圖(A-A剖面)。圖2A為，對第一實施方式的第一、第二樹脂構(gòu)件進行說明的立體圖。圖2B為，圖2A的放大剖視圖(B_B剖面)。圖3為，對第一、第二實施方式的第一、第二基材進行說明的圖。圖4為，對第一實施方式的第一、第二樹脂構(gòu)件的制造方法進行說明的圖。圖5A為，對第一實施方式所涉及的熔合工序進行說明的圖。圖5B為，對第一實施方式所涉及的熔合工序之后的熔合體進行說明的圖。圖6A為，第二實施方式的熔合體的立體圖。圖6B為，圖6A的局部放大剖視圖(C_C剖面)。圖7A為，對第二實施方式的第一、第二樹脂構(gòu)件進行說明的圖。圖7B為，圖7A的放大剖視圖(D-D剖面)。圖8A為，在第二實施方式的第一、第二卷繞基材中的第一、第二單取向截斷基材 的立體圖。圖8B為，表示第二實施方式的第一、第二卷繞基材的卷繞途中的立體圖。圖8C為，第二實施方式的第一、第二卷繞基材的立體圖。圖9為，對第二實施方式的第一、第二樹脂構(gòu)件的制造方法進行說明的圖。圖IOA為，對第二實施方式所涉及的熔合工序進行說明的圖。圖IOB為，對第二實施方式所涉及的熔合工序之后的熔合體進行說明的圖。符號說明100、200 熔合體101、201 熔合部110、210第一樹脂構(gòu)件(第一樹脂部)111、211第一熔合預(yù)定部113,213第二樹脂板部(其它部位)
120,220第二樹脂構(gòu)件(第二樹脂部)121、221第二熔合預(yù)定部123,223第二樹脂板部(其它部位)212A第一抵接面222A第二抵接面CFl第一碳纖維CFla第一取向A碳纖維(第一碳纖維、第一正交碳纖維)CFlb第一取向B碳纖維(第一碳纖維)CFlc第一取向C碳纖維(第一碳纖維)CF2第二碳纖維CF2a第二取向A碳纖維(第二碳纖維、第二正交碳纖維)CF2b第二取向B碳纖維(第二碳纖維)CF2c第二取向C碳纖維(第二碳纖維)NAl第一樹脂(第一熱塑性樹脂)NA2第二樹脂(第二熱塑性樹脂)
具體實施例方式(第一實施方式)參照附圖，對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。在圖IA和圖IB中，表示了本發(fā)明第一實施方式所涉及的熔合體100，圖IA為立體 圖，圖IB為A-A剖視圖。該熔合體100具有第一樹脂板部113A、第二樹脂板部123A和熔合 部101，所述第一樹脂板部113A呈矩形板狀，并由第一樹脂NAl (尼龍66)、以及通過平行排 列各個碳纖維而呈層狀的多層的第一碳纖維CFl組所構(gòu)成；所述第二樹脂板部123A呈矩形 板狀，并由第二樹脂NA2 (尼龍66)、以及通過平行排列各個碳纖維而呈層狀的多層的第二 碳纖維CF2組所構(gòu)成；所述熔合部101介于第一樹脂板部113A和第二樹脂板部123A之間。 并且，如后文所述，該熔合體100是通過熔合第一樹脂構(gòu)件110和第二樹脂構(gòu)件120而制造 的，所述第一樹脂構(gòu)件110呈矩形板狀，并由第一樹脂NAl和第一碳纖維CFl所構(gòu)成；所述 第二樹脂構(gòu)件120呈矩形板狀，并由第二樹脂NA2和第二碳纖維CF2所構(gòu)成。如圖IB的剖視圖所示，在該熔合體100中，第一樹脂板部113A中的各個第一碳纖 維CFl、以及第二樹脂板部123A中的各個第二碳纖維CF2被取向在與板厚度方向DA (圖IB 中的上下方向)垂直的方向(圖中的水平方向)上，各個第一碳纖維CFl層和各個第二碳 纖維CF2層被平行配置。另外，在熔合部101中，第一樹脂NAl和第二樹脂NA2—起進行熔融固化，從而形成為一體。在該熔合部101中的第一碳纖維CFl和第二碳纖維CF2的含有率(重量％ )，要 高于在熔合體100中的其它部位(第一樹脂板部113A和第二樹脂板部123A)。具體而言， 熔合部101中的第一碳纖維CFl組或者第二碳纖維CF2組在第一方向DA上被配置成多層， 其層數(shù)多于第一樹脂板部113A和第二樹脂板部123A。接下來，對第一實施方式所涉及的熔合體100的制造方法進行說明。如上所述，第一實施方式所涉及的熔合體100是通過熔合第一樹脂構(gòu)件110和第二樹脂構(gòu)件120而制成的。在此，首先，對第一樹脂構(gòu)件110進行說明。在圖2A和圖2B中， 表示了該第一樹脂構(gòu)件110的立體圖和放大剖視圖。第一樹脂構(gòu)件110為，由第一樹脂NAl和第一碳纖維CFl組所構(gòu)成的矩形板的樹 脂復(fù)合體。如圖2B所示，該第一碳纖維CFl組在第一樹脂構(gòu)件110中為層狀，且被取向在 與板厚度方向DA(圖2B中的上下方向)大致垂直的方向上，第一碳纖維CFl的層與層之間 被配置為大致相互平行。在該第一樹脂構(gòu)件110中的一個端部為，與第二樹脂構(gòu)件120進行熔合的第一熔 合預(yù)定部111。在該第一熔合預(yù)定部111中的第一碳纖維CFl的含有率，大于第一樹脂構(gòu)件 110中的其它部位113。具體而言，在第一熔合預(yù)定部111中的層狀的第一碳纖維CFl組， 其層數(shù)多于該其它部位113。在第一熔合預(yù)定部111中的第一碳纖維CFl的含有率被設(shè)為
65重量％。 另外，在第一樹脂構(gòu)件110的第一主表面112中，將包含在第一熔合預(yù)定部111中 的部位(與第二樹脂構(gòu)件120抵接的部位)作為第一抵接面112A。接下來，對第二樹脂構(gòu)件120進行說明。該第二樹脂構(gòu)件120為，由第二樹脂NA2 和第二碳纖維CF2組所構(gòu)成的矩形板狀的樹脂復(fù)合體。如圖2B所示，與第一樹脂構(gòu)件110 同樣，該第二碳纖維CF2組在第二樹脂構(gòu)件120中為層狀，且被取向在與板厚度方向DA(圖 2B中的上下方向)大致垂直的方向上，第二碳纖維CF2的層與層之間被配置為大致相互平 行。在該第二樹脂構(gòu)件120中的一個端部為，與第一樹脂構(gòu)件110進行熔合的第二熔 合預(yù)定部121。在該第二熔合預(yù)定部121中的第二碳纖維CF2的含有率，大于第二樹脂構(gòu)件 120中的其它部位123。具體而言，在第二熔合預(yù)定部121中的層狀的第二碳纖維CF2組， 其層數(shù)多于該其它部位123。在第二熔合預(yù)定部121中的第二碳纖維CF2的含有率被設(shè)為
65重量％。另外，在第二樹脂構(gòu)件120的第二主表面122中，將包含在第二熔合預(yù)定部121中 的部位(與第一樹脂構(gòu)件Iio抵接的部位)作為第二抵接面122A。接下來，參照圖3和圖4，對第一樹脂構(gòu)件110的制造方法進行說明。如圖3所示，將尼龍66的第一樹脂無紡布NAlb、以及由同方向排列(取向)的第 一碳纖維CFl組構(gòu)成的層交替層壓，從而形成第一基材115。作為該第一碳纖維CFl層，使 用了三種碳纖維的延伸方向(取向)各不相同的層狀的碳纖維組，具體而言，該第一碳纖維 CFl層使用了第一取向A碳纖維CFla(取向0° )組、第一取向B碳纖維CFlb (取向60° ) 組和第一取向C碳纖維CFlc (取向-60° )組。并且，按照第一取向A碳纖維CFla組、第一 取向B碳纖維CFlb組和第一取向C碳纖維CFlc組的順序，將它們進行層壓。切斷上述的第一基材115，從而形成寬度為W1、長度為Ll的第一長基材115L以及 寬度為W1、長度為L2(L2<L1)的第一短基材115S(參照圖4的上段部分)。而且，將兩個 第一長基材115L彼此層壓在一起，進而從其上下方向分別層壓兩個第一短基材115S，以便 夾持其端部115La。另一方面，在兩層的第一長基材115L中的未層壓第一短基材115S的部 位上，重疊放置了由尼龍66構(gòu)成的樹脂無紡布140。而且，通過上部加熱板PU和下部加熱板PL對由第一長基材115L、第一短基材 115S和樹脂無紡布140所構(gòu)成的層壓體進行夾持、加壓并加熱(圖4的中段部分)。具體而言，將平板的上部加熱板PU和下部加熱板PL加熱至300°C的同時，對層壓體進行加壓，并 將層壓體在300°C的溫度下保持20分鐘。保持之后，緩慢地冷卻至200°C為止，再拆下加熱 板。根據(jù)以上方法，從而制成第一樹脂構(gòu)件110(圖4的下段部分)。關(guān)于第二樹脂構(gòu)件120的制造方法，與第一樹脂構(gòu)件110相同，將具有三個不同取 向的層狀的碳纖維組(第二取向A碳纖維CF2a(取向0° )組、第二取向B碳纖維CF2b (取 向60° )組和第二取向C碳纖維CF2c (取向-60° )組)，分別夾持在第二樹脂無紡布NA2b 之間，從而形成第二基材125。切斷上述的第二基材125，從而形成寬度為W1、長度為Ll的第二長基材125L以 及 寬度為W1、長度為L2(L2<L1)的第二短基材125S(參照圖4的上段部分)。而且，將兩個 第二長基材125L彼此層壓在一起，進而從其上下方向分別層壓兩個第二短基材125S，以便 夾持其端部125La。另一方面，在兩層第二長基材125L中的未層壓第二短基材125S的部位 上，重疊放置了由尼龍66構(gòu)成的樹脂無紡布140。而且，通過上部加熱板PU和下部加熱板PL對由第二長基材125L、第二短基材 125S和樹脂無紡布140所構(gòu)成的層壓體進行夾持、加壓并加熱(圖4的中段部分)。具體 而言，將平板的上部加熱板PU和下部加熱板PL加熱至300°C的同時，對層壓體進行加壓，并 將層壓體在300°C的溫度下保持20分鐘。保持之后，緩慢地冷卻至200°C為止，再拆下加熱 板。根據(jù)以上方法，從而制成第二樹脂構(gòu)件120(圖4的下段部分)。接下來，參照圖5A和圖5B，對本發(fā)明第一實施方式的第一樹脂構(gòu)件110和第二樹 脂構(gòu)件120的熔合工序進行說明。作為熔合工序，首先使上述第一樹脂構(gòu)件110的第一抵接面112A、與第二樹脂構(gòu) 件120的第二抵接面122A互相抵接并且緊密接觸。通過這種方式，第一熔合預(yù)定部111和 第二熔合預(yù)定部121將會沿板厚度方向DA(圖5B中的上下方向)重疊在一起(圖5A)。然 后，在前端設(shè)為半球狀的大致圓柱形狀的電極(正極PP和負極NP)的前端之間，夾持并加 壓第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定部121。而且，在受到夾持并加壓的第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定部121之間，通過 電極PP、NP施加電壓，而使電流流動。具體而言，在對第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定 部121進行夾持并加壓的正極PP和負極NP之間施加電壓，在2. 8秒的時間以內(nèi)使10萬安 培(A)的電流通過。這是由于第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定部121中，電流主要流 過第一碳纖維CFl和第二碳纖維CF2，從而在整體上形成低電阻，而使電流易于流動。通過這種通電方式，由于第一碳纖維CF1、第二碳纖維CF2等將會發(fā)熱，因而使第 一樹脂構(gòu)件110的第一熔合預(yù)定部111中的第一樹脂NAl、以及第二樹脂構(gòu)件120的第二熔 合預(yù)定部121中的第二樹脂NA2熔融，并且互相熔合之后被固化，從而形成熔合部101。根據(jù)以上方式，從而制成熔合了第一樹脂構(gòu)件110和第二樹脂構(gòu)件120的熔合體 100 (圖 5B)。本發(fā)明第一實施方式所涉及的熔合體100的制造方法包括熔合工序，在該熔合工 序中，使第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定部121抵接并且緊密接觸，并對二者通電以使 其發(fā)熱，從而形成熔合部101。由此，能夠簡便地制造使第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定部121熔合而成的熔合體100。 另外，在本發(fā)明的第一實施方式中，與其它部位113相比，第一樹脂構(gòu)件110中的 第一熔合預(yù)定部111含有更多的第一碳纖維CF1。同樣，與其它部位123相比，第二樹脂構(gòu) 件120中的第二熔合預(yù)定部121含有更多的第二碳纖維CF2。因此，當通過對該第一熔合預(yù) 定部111和第二熔合預(yù)定部121進行通電時，就能使更大的電流流動，并使第一、第二熔合 預(yù)定部111、121可靠地發(fā)熱，從而能夠可靠地形成熔合部101。另一方面，在其它部位113、 123中，可以根據(jù)其它目的(所要求的強度或彈性系數(shù)等特性)，來設(shè)定適當?shù)奶祭w維CF1、 CF2的含有率(在本發(fā)明的第一實施方式中，例如為40重量％ )。 而且，由于第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定部121，均含有60 90重量％ (具 體為65重量％ )的第一碳纖維CFl和第二碳纖維CF2，因而，當使它們抵接并且緊密接觸 進行通電時，能夠可靠地通過第一碳纖維CFl和第二碳纖維CF2進行通電。而且，由于通過 電流流動，而使第一碳纖維CFl和第二碳纖維CF2發(fā)熱，因而，能夠可靠地使第一熔合預(yù)定 部111或者第二熔合預(yù)定部121中的第一樹脂NAl和第二樹脂NA2進行熔融。因此，通過 可靠地使第一熔合預(yù)定部111和第二熔合預(yù)定部121進行熔合，從而能夠形成熔合體100。另外，第一樹脂構(gòu)件110對應(yīng)于第一樹脂部，第二樹脂構(gòu)件120對應(yīng)于第二樹脂部，第一樹脂板部113和第二樹脂板部123分別對應(yīng)于其它部位，第一樹脂NAl對應(yīng)于第一 熱塑性樹脂，第二樹脂NA2對應(yīng)于第二熱塑性樹脂。(第二實施方式)接下來，參照圖3、圖6A 圖10B，對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。在本發(fā)明第二實施方式的熔合體中，該熔合部中的碳纖維的取向方向與上述第一 實施方式不同，但除此以外都相同。于是，在以不同點為中心進行說明的同時，省略或簡化對相同部分的說明，但是相 同的部分將產(chǎn)生相同的作用效果。另外，對相同內(nèi)容的部分，標記相同的符號進行說明。在圖6A和圖6B中，表示了本發(fā)明第二實施方式所涉及的熔合體200。圖6A為立 體圖，圖6B為C-C剖視圖。與第一實施方式的熔合體100相同，該熔合體200也具有第一樹 脂板部213A、第二樹脂板部223A以及熔合部201，所述第一樹脂板部213A呈矩形板狀，并 由第一樹脂NAl (尼龍66)和第一碳纖維CFl組所構(gòu)成；所述第二樹脂板部223A呈矩形板 狀，并由第二樹脂NA2 (尼龍66)和第二碳纖維CF2組所構(gòu)成；所述熔合部201介于第一樹 脂板部213A與第二樹脂板部223A之間。并且，如后文所述，該熔合體200是通過熔合第一 樹脂構(gòu)件210和第二樹脂構(gòu)件220而制造的，所述第一樹脂構(gòu)件210呈矩形板狀，并由第一 樹脂NAl和第一碳纖維CFl所構(gòu)成；所述第二樹脂構(gòu)件220呈矩形板狀，并由第二樹脂NA2 和第二碳纖維CF2所構(gòu)成。與第一實施方式相同，在該熔合體200中的第一樹脂板部213A的第一碳纖維CFl， 被取向在與板厚度方向DA垂直的方向上。同樣，在第二樹脂板部223A中，第二碳纖維CF2 也被取向在與板厚度方向DA垂直的方向上。另外，與第一實施方式相同，在該熔合體200的熔合部201中，第一樹脂NAl和第 二樹脂NA2也一起進行熔融固化，從而形成為一體。但是，如圖6B所示，與第一實施方式不 同，在該熔合部201中，第一碳纖維CFl組中的一部分和第二碳纖維CF2組中的一部分，均 被取向在與板厚度方向DA(圖6B中的上下方向)平行的方向上。即、各個第一碳纖維CFl組中的一部分和各個第二碳纖維CF2組中的一部分被平行取向。接下來，對第二實施方式所涉及的熔合體200的制造方法進行說明。如上所述，第二實施方式所涉及的熔合體200是通過熔合第一樹脂構(gòu)件210和第 二樹脂構(gòu)件220而制成的。在此，首先對第一樹脂構(gòu)件210進行說明。在圖7A和圖7B中， 表示了該第一樹脂構(gòu)件210的立體圖和放大剖視圖。第一樹脂構(gòu)件210為，由第一樹脂NAl和第一碳纖維CFl組所構(gòu)成的矩形板狀的 樹脂復(fù)合體。如圖7B所示，該第一碳纖維CFl組與第一實施方式相同，除了具有被取向在 與板厚度方向DA (在圖7B是上下方向)垂直方向上的部位之外，還具有 含有被取向在與板 厚度方向DA平行方向上的碳纖維組的部位。具體而言，在第一碳纖維CFl組中，第一樹脂 構(gòu)件210中作為一個端部的第一熔合預(yù)定部211，含有被取向在板厚度方向DA上的碳纖維 組，在其它部位213中，任意一個碳纖維分別被取向在與板厚度方向DA正交的方向上。另外，在第一樹脂構(gòu)件210的第一主表面212中，將包含在第一熔合預(yù)定部211中 的部位(與第二樹脂構(gòu)件220抵接的部位)作為第一抵接面212A。于是，也可以認為，第一 熔合預(yù)定部211含有被取向在與第一抵接面212A正交方向上的第一碳纖維CFl (CFla)組。另外，第一熔合預(yù)定部211中的第一碳纖維CFl的含有率，大于其它部位213中的 含有率，具體而言，其被設(shè)為60重量％。而且，第二樹脂構(gòu)件220與第一樹脂構(gòu)件210相同，也是由第二樹脂NA2和第二碳 纖維CF2組所構(gòu)成的矩形板狀的樹脂復(fù)合體。其中，第二碳纖維CF2組在作為第二樹脂構(gòu) 件220的一個端部的第二熔合預(yù)定部221中，含有被取向在板厚度方向DA上的碳纖維組， 在其它部位223中，任意一個碳纖維分別被取向在與板厚度方向DA正交的方向上。另外，在第二樹脂構(gòu)件220的第二主表面222中，將包含在第二熔合預(yù)定部221中 的部位(與第一樹脂構(gòu)件210抵接的部位)作為第二抵接面222A。于是，也可以認為，第二 熔合預(yù)定部221含有被取向在與第二抵接面222A正交方向上的第二碳纖維CF2(CF2a)組。而且，第二熔合預(yù)定部221中的第二碳纖維CF2的含有率，大于其它部位223的含 有率，具體而言，其被設(shè)為60重量％。接下來，參照圖8A 圖8C和圖9，對第一樹脂構(gòu)件210的制造方法進行說明。在圖8C中，表示了第一樹脂構(gòu)件210的基材中的圓柱形狀的第一卷繞基材116M。 該第一卷繞基材116M，通過將帶狀的第一單取向截斷基材116C (圖8A)，卷繞在與第一取向 A碳纖維CFla的取向方向平行的軸心AX而成(參照圖8B)，所述第一單取向截斷基材116C 使用于所述第一基材115，其通過用第一樹脂無紡布NAlb夾持第一取向A碳纖維CFla而形 成。通過這種方式制成的第一卷繞基材116M內(nèi)的第一取向A碳纖維CFla(取向0° )組， 分別被取向為與軸心AX平行。利用上述的第一卷繞基材116M和所述的第一長基材115L，來制造第一樹脂構(gòu)件 210。具體而言，在層壓的兩個第一長基材115L的一個端面115Ld —側(cè)，將多個第一卷繞 基材116M配置成格子狀。此時，可配置成，第一卷繞基材116M的軸心AX均與第一長基材 115L的層壓方向DE(圖9中的上下方向)平行。并且，通過這種方式，第一卷繞基材116M 中的第一取向A碳纖維CFla組被配置成與層壓方向DE平行。而且，在兩層的第一長基材115L上，從層壓方向DE的上下方向重疊放置了由尼龍 66構(gòu)成的樹脂無紡布240，并使該結(jié)構(gòu)體的層壓方向DE的高度與第一卷繞基材116M的高度HM大致相等。而且，在相鄰的第一卷繞基材116M之間、或者在第一長基材115L和第一卷繞基材116M之間的間隙中，配置由尼龍66構(gòu)成的塊狀的樹脂無紡布模塑塊250A、250B、 250C。這樣，形成了矩形板狀的結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體由第一卷繞基材116M、第一長基材115L、 樹脂無紡布240和樹脂無紡布模塑塊250A、250B、250C所構(gòu)成。與第一實施方式相同，當通過上部加熱板PU和下部加熱板PL夾持加壓該結(jié)構(gòu)體 并對其進行加熱(圖9的中段部分)時，從而制成第一樹脂構(gòu)件210 (圖9的下段部分)。關(guān)于第二樹脂構(gòu)件220的制造方法，也與第一樹脂構(gòu)件210相同。圓柱形狀的第二 卷繞基材126M，通過將帶狀的第二截斷基材126C(圖8A)卷繞在與第二取向A碳纖維CF2a 的取向方向平行的軸心AX而成(參照圖8B)，所述第二截斷基材126C使用于所述第二基材 125，其通過用第二樹脂無紡布NA2b夾持第二取向A碳纖維CF2a而形成。通過這種方式制 成的第二卷繞基材126M內(nèi)的第二取向A碳纖維CF2a(取向0° )組，分別被取向為與軸心 AX平行。利用上述的第二卷繞基材126M和第二長基材125L，來制造第二樹脂構(gòu)件220。具 體而言，在層壓的兩個第二長基材125L的一個端面125Ld —側(cè)，將多個第二卷繞基材126M 配置成格子狀。此時，將第二卷繞基材126M的軸心AX均配置成與第二長基材125L的層壓 方向DE平行。并且，通過這種方式，第二卷繞基材126M中的第二取向A碳纖維CF2a組被 配置成與層壓方向DE平行。而且，與第一樹脂構(gòu)件210相同，形成矩形形狀的結(jié)構(gòu)體，所述結(jié)構(gòu)體由第二卷繞 基材126M、第二長基材125L、樹脂無紡布240和樹脂無紡布模塑塊250A、250B、250C所構(gòu)成。與第一實施方式相同，通過上部加熱板PU和下部加熱板PL夾持、加壓該結(jié)構(gòu)體并 對其進行加熱(圖9的中段部分)，從而制成第二樹脂構(gòu)件220 (圖9的下段部分)。接下來，參照圖IOA和圖10B，對本發(fā)明第二實施方式的第一樹脂構(gòu)件210和第二 樹脂構(gòu)件220的熔合工序進行說明。作為熔合工序，首先使上述第一樹脂構(gòu)件210的第一抵接面212A、與第二樹脂構(gòu) 件220的第二抵接面222k互相抵接并且緊密接觸。由此，第一熔合預(yù)定部211和第二熔合 預(yù)定部221將沿著板厚度方向DA(在圖IOB中的上下方向)重疊在一起(圖10A)。然后， 在前端設(shè)為半球狀的大致圓柱形狀的電極(正極PP和負極NP)的前端之間，夾持并加壓第 一熔合預(yù)定部211和第二熔合預(yù)定部221。而且，在受到夾持并加壓的第一熔合預(yù)定部211和第二熔合預(yù)定部221之間，通過 電極PP、NP施加電壓，而使電流流動。于是，在第一熔合預(yù)定部211和第二熔合預(yù)定部221 中，電流將會通過第一取向A碳纖維CFla組以及第二取向A碳纖維CF2a組而進行流動，所 述第一取向A碳纖維CFla組被取向在與第一抵接面212A正交的方向上；所述第二取向A 碳纖維CF2a組被取向在與第二抵接面222A正交的方向上。這樣，能夠使大量的電流流過第一取向A碳纖維CFla組和第二取向A碳纖維CF2a 組，并能夠使它們發(fā)熱。因此，第一樹脂構(gòu)件210的第一熔合預(yù)定部211中的第一樹脂NA1、 以及第二樹脂構(gòu)件220的第二熔合預(yù)定部221中的第二樹脂NA2將會熔融，互相熔合后進 行固化，從而形成熔合部201。根據(jù)以上方式，從而制成熔合了第一樹脂構(gòu)件210和第二樹脂構(gòu)件220的熔合體200 (圖 10B)。在本發(fā)明的第二實施方式中，在第一取向A碳纖維CFla和第二取向A碳纖維CF2a 的取向方向上進行通電。于是，由于電流沿著第一取向A碳纖維CFla組和第二取向A碳纖 維CF2a組進行流動，因而形成比第一實施方式更低的電阻，并能夠容易且可靠地使大量的 電流流動。因此，能夠產(chǎn)生大量的熱量，在第一熔合預(yù)定部211和第二熔合預(yù)定部221中， 能夠可靠地使第一樹脂NAl和第二樹脂NA2進行熔融。因此，能夠制造可靠地熔合了第一 熔合預(yù)定部211和第二熔合預(yù)定部221的熔合體200。
在以上內(nèi)容中，根據(jù)第一實施方式和第二實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā) 明并不限于上述第一實施方式和第二實施方式，在不超出其要點的范圍內(nèi)，當然還能夠進 行適當變更來應(yīng)用本發(fā)明。例如，在上述的第一、第二實施方式中，分別說明了第一熔合預(yù)定部111、211被包 含在第一樹脂構(gòu)件110、210中；第二熔合預(yù)定部121、221被包含在與第一樹脂構(gòu)件不同的 第二樹脂構(gòu)件120、220中的示例。但是，這些第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部也可以是 單一構(gòu)件中的互不相同的部分。另外，在第一、第二實施方式中，說明了在第一樹脂構(gòu)件110、210的第一熔合預(yù)定 部111、211中的碳纖維的含有率(重量％ )，與其它部位113、213中的碳纖維的含有率不同 的示例。然而，也可以將它們的碳纖維的含有率設(shè)為相同。關(guān)于第二樹脂構(gòu)件120、220的 第二熔合預(yù)定部121、221，同樣也可以設(shè)為第二熔合預(yù)定部121、221中的碳纖維的含有率， 與第二樹脂構(gòu)件120、220中的其它部位123、223的碳纖維含有率相同。相反，在第一、第二實施方式中，除了第一熔合預(yù)定部111、211之外的其它部位 113、213，也使用了與第一熔合預(yù)定部111、211相同的由第一碳纖維CFl和第一樹脂NAl所 構(gòu)成的第一樹脂構(gòu)件110、210。然而，作為其它部位113、213，可以僅由金屬、陶瓷、第一樹 脂NAl或與其不同的樹脂所構(gòu)成，或者僅由碳纖維所構(gòu)成，并且不含有熱塑性的第一樹脂 NAl或者碳纖維CFl的一方或雙方。關(guān)于除了第二熔合預(yù)定部121、221之外的其它部位 123、223，也可具有同樣的結(jié)構(gòu)。作為其它部位123、223可以僅由金屬、陶瓷、第二樹脂NA2 或與其不同的樹脂所構(gòu)成，或者僅由碳纖維所構(gòu)成，并且不含有熱塑性的第二樹脂NA2或 者碳纖維CF2中的一方或雙方。而且，在第一實施方式中，也可以將第一熔合預(yù)定部111、211和第二熔合預(yù)定部 121,221中的碳纖維CF1、CF2的含有率都設(shè)定為相同的65重量％，在第二實施方式中，雖 然都設(shè)定為相同的60重量％，但是也可以在60 90重量％的范圍內(nèi)設(shè)定不同的含有率。
權(quán)利要求
一種熔合體的制造方法，所述熔合體具有將第一熔合預(yù)定部以及第二熔合預(yù)定部互相熔合而成的熔合部，所述第一熔合預(yù)定部由第一熱塑性樹脂和第一碳纖維所構(gòu)成；所述第二熔合預(yù)定部由第二熱塑性樹脂和第二碳纖維所構(gòu)成，其中，所述熔合體的制造方法包括熔合工序，在該熔合工序中，使所述第一熔合預(yù)定部和所述第二熔合預(yù)定部抵接并且緊密接觸，通過對二者通電以使其發(fā)熱，而使所述第一熱塑性樹脂和第二熱塑性樹脂互相熔融固化，從而形成所述熔合部。
2.如權(quán)利要求1所述的熔合體的制造方法，其中，所述熔合體通過在所述熔合部熔合第一樹脂部和第二樹脂部而成，所述第一樹脂部由 至少含有第一熱塑性樹脂的材質(zhì)所構(gòu)成，并包括所述第一熔合預(yù)定部；所述第二樹脂部由 至少含有第二熱塑性樹脂的材質(zhì)所構(gòu)成，并包括所述第二熔合預(yù)定部，所述第一熔合預(yù)定部中的所述第一碳纖維的含有率，大于所述第一樹脂部中的其它部位；所述第二熔合預(yù)定部中的所述第二碳纖維的含有率，大于所述第二樹脂部中的其它部位。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熔合體的制造方法，其中，所述第一熔合預(yù)定部和所述第二熔合預(yù)定部，均含有60 90重量％的碳纖維。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項所述的熔合體的制造方法，其中，所述第一熔合預(yù)定部含有第一正交碳纖維組，所述第一正交碳纖維組被取向在與抵接 于所述第二熔合預(yù)定部的第一抵接面正交的方向上；所述第二熔合預(yù)定部含有第二正交碳纖維組，所述第二正交碳纖維組被取向在與抵接 于所述第一熔合預(yù)定部的第二抵接面正交的方向上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熔合體的制造方法，熔合體(100)具有將第一熔合預(yù)定部(111)以及第二熔合預(yù)定部(121)互相熔合而成的熔合部(101)，所述第一熔合預(yù)定部(111)由第一熱塑性樹脂(NA1)和第一碳纖維(CF1)所構(gòu)成；所述第二熔合預(yù)定部(121)由第二熱塑性樹脂(NA2)和第二碳纖維(CF2)所構(gòu)成。該熔合體的制造方法包括熔合工序，在該熔合工序中，使第一熔合預(yù)定部和第二熔合預(yù)定部抵接并且緊密接觸，通過對二者通電以使其發(fā)熱，而使第一熱塑性樹脂和第二熱塑性樹脂互相熔融固化，從而形成熔合部。
文檔編號B29C65/30GK101868343SQ20088010847
公開日2010年10月20日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者日高慎介, 柴田義范 申請人:豐田自動車株式會社