CN105050798A - 复合材料的接合装置、接合体的制造方法及接合体 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于在接合目标位置上将含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料稳定地接合，使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料(11a，11b)的接合面相接触，利用振动产生装置(17)对通过加压装置(13)加压了的2个以上的复合材料(11a，11b)赋予振动，在此状态下将用于利用焦耳热将2个以上的复合材料(11a，11b)接合的电流通电至接合目标位置，从而将2个以上的复合材料(11a，11b)接合。

Description

复合材料的接合装置、接合体的制造方法及接合体

技术领域

本发明涉及对碳纤维强化塑料彼此进行接合的复合材料的接合装置、接合体的制造方法及接合体。

背景技术

经碳纤维强化的热塑性树脂可期待在航空领域及汽车领域等中的利用。

作为接合热塑性树脂的方法之一，有一边对经碳纤维强化的2个热塑性树脂进行加压、一边向这些热塑性树脂之间流通接合电流以使这些热塑性树脂的接合面及其附近发生部分地熔融而进行熔敷的方法(例如参照专利文献1)。

另一方面，作为经碳纤维强化的热塑性树脂，有碳纤维无规地分散在热塑性树脂中而获得的树脂(参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-187903号公报

专利文献2：WO2012/137985

发明内容

发明要解决的技术问题

在经碳纤维强化的热塑性树脂的接合中，由于是向树脂中含有的碳纤维流通电流以通过焦耳热产生的发热使其熔融，因此有根据碳纤维的含量、分散状态等而在与接合目标位置不同的位置处产生发热、发生熔融的情况。因此，例如如专利文献2那样使用专利文献1那样的现有的熔敷方法将分散有碳纤维的热塑性树脂进行接合时，难以使接合位置稳定在目标位置地进行接合。在向与接合目标位置不同的位置通入电流而发生熔融时，有接合强度下降或者对于重视外观的制品有损美感的问题。

图24是表示现有熔敷方法中经碳纤维强化的2个热塑性树脂的接合面之一例的俯视图，图24(a)是经碳纤维强化的2个热塑性树脂在电极中心正下方以外进行了接合的情况之一例的俯视图，图24(b)是经碳纤维强化的2个热塑性树脂的接合面积小、接合强度弱的情况之一例的俯视图。

经碳纤维强化的热塑性树脂11a、11b的熔敷如下进行：在重叠了经碳纤维强化的2个热塑性树脂11a、11b的接合面11c的接合目标位置19上配置电极，施加电压，使经碳纤维强化的热塑性树脂的接合面11c及其附近发生部分地熔融，之后停止通电，对经碳纤维强化的热塑性树脂的接合部进行冷却。如图24(a)所示，接合部21成为从电极的中心正下方向左上方向偏离的部位，如图24(b)所示，接合部21多个散在地形成，即便1个接合部21是电极中心正下方的位置，也有接合部21的接合面积减小、接合强度变弱的情况。如此，现实情况是接合状态的不均很严重。

另外，当使用专利文献1的熔敷方法将专利文献2所示的碳纤维无规地分散在热塑性树脂中而成的物质进行接合时，为了提高其接合强度，可以考虑增大接合面积。

为了增大经碳纤维强化的2个热塑性树脂的接合面积，可以通过一边对经碳纤维强化的2个热塑性树脂进行加压、一边延长电流的通电时间来达成。其原因在于，延长通过电压施加而向碳纤维的通电时间，使碳纤维进一步发热而使热塑性树脂熔融，从而通过加压可以增大接合面积。

但是，已经清楚也有即便在对经碳纤维强化的2个热塑性树脂进行加压的同时延长通电时间以增大接合面积、也无法提高接合强度的情况。获知了反而接合强度会降低。

另一方面，作为观测熔融状态的方法，例如如专利文献1那样，有对接合界面的温度进行监测的方法。该方法由于是使用温度记录仪从热塑性树脂的侧面对被2个电极夹持的作为被接合体的热塑性树脂的接合界面的温度进行观测，因此在远离电极的地方进行熔敷时，难以确定以电极为中心是在何种程度的半径范围内发生了熔敷。另外，根据被接合物的形状、大小、使用接合装置的设备等条件的不同，观测接合界面的温度时有所限制，无法说具有实用性。

这里，在以下的说明中对经碳纤维强化的热塑性树脂是含有热塑性树脂及不连续的碳纤维、且分散有不连续的碳纤维的复合材料(以下称作复合材料)的情况进行说明。

本发明的目的在于获得在接合目标位置处能够稳定地将含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料接合的复合材料的接合装置、接合方法及接合体。

本发明的另一目的在于提供在一边对含碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料进行加压、一边施加振动、通电电流进行接合时、可以获得对应于接合面积的抗拉强度的复合材料的接合装置、接合体的制造方法及接合体。

本发明的又一目的在于提供可易于进行含碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合部位是否良好的判定的复合材料的接合装置、接合体的制造方法及接合体。

用于解决技术问题的方法

本发明人为了解决上述课题进行了反复的深入研究，结果惊人地发现，通过在使复合材料相接触并进行加压的状态下，在通电电流之前对接合目标位置赋予振动，与其同时或者在其之后通过通电、利用焦耳热对复合材料进行接合，可稳定地获得良好的接合强度。获得该良好结果的详细原因虽不清楚，但推测是通过在通电前赋予振动，作为接合目标位置的接触部分处的接触电阻降低，可选择性地在接合目标位置上进行通电，因此接合强度稳定。

本发明第1方式的复合材料的接合装置的特征在于，其具备以下装置：在使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压的加压装置；在使所述2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述接合目标位置赋予振动的振动产生装置；以及在利用所述振动产生装置对通过所述加压装置进行了加压的所述2个以上的复合材料赋予振动的同时或者已经赋予了振动的状态下、将用于利用焦耳热将所述2个以上的复合材料接合的电流通电至所述接合目标位置的电源。

如此构成时，电流变得易于通电至被赋予了振动的2个以上的复合材料的接合目标位置，接合目标位置的热塑性树脂发生熔融，可以在接合目标位置上稳定地将复合材料接合。

本发明第2方式的复合材料的接合装置的特征在于，在本发明第1方式的发明中，所述振动产生装置是把将所述2个以上的复合材料的接合面加热至热塑性树脂的熔点以下的温度那样的振动赋予给所述接合面。

如此构成时，由于把将2个以上的复合材料的接合面加热至热塑性树脂熔点以下的温度那样的振动赋予给接合面，因此通过振动的能量，可以防止热塑性树脂在不同于接合目标位置的部位发生熔融而将热塑性树脂彼此接合，同时可以在接合目标位置上对热塑性树脂进行接合。

本发明第3方式的复合材料的接合装置的特征在于，在本发明第1或第2方式的发明中，所述振动产生装置赋予相对于所述2个以上的复合材料的接合面为垂直方向的振动。

如此构成时，通过赋予相对于2个复合材料的接合面为垂直方向的振动，可以朝着复合材料的厚度方向直接地集中传递振动能量，可以高效地使2个以上的复合材料的接合目标位置的接合面发热，可以抑制脱离接合目标位置的水平方向上的不希望的接合的扩大。

本发明第4方式的复合材料的接合装置的特征在于，在本发明的第1～第3中任一方式的发明中，所述振动产生装置的振动频率为数kHz～数100kHz。

如此构成时，通过赋予由规定频率产生的振动，可以高效地使成为复合材料接合目标位置的接合表面发热。

本发明第5方式的复合材料的接合装置的特征在于，在本发明的第1～第4任一方式的发明中，其具备当所述2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时、按照以小于规定压力的压力进行加压的方式对所述加压装置进行控制的控制装置。

为如此构成时，在一边在以规定压力对2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压、一边赋予振动、通电电流、在2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时，由于以小于规定压力的压力进行加压，因此可以抑制熔融了的热塑性树脂被挤出并扩散至接合目标位置的外侧。因此，可以防止接合目标位置处抗拉强度的降低。

本发明第6方式的复合材料的接合装置的特征在于，在本发明第5方式的发明中，所述控制装置是在所述2个以上的复合材料的所述接合面的所述热塑性树脂温度达到熔点时、按照以小于所述规定压力的压力进行加压的方式对所述加压装置进行控制。

为如此构成时，由于可以在2个以上的复合材料熔解而马上要熔敷之前减弱加压，因此可以确实地防止熔融了的热塑性树脂的扩散。

本发明第7方式的复合材料的接合装置的特征在于，在本发明第1～第6的任一方式的发明中，其具备：对利用所述加压装置进行加压的所述接合目标位置及其周边表面的温度分布进行测定的温度分布测定装置；和对利用所述温度分布测定装置获得的数据与预先存储的作为标准的温度数据是否在相同范围内进行判定的判定装置。

为如此构成时，在利用焦耳热对2个以上的复合材料进行接合时，由于利用温度分布测定装置获得接合目标位置的图像，因此易于进行2个以上的复合材料的接合部位是否良好的判定。即，在2个以上的复合材料接合后，为了进行检查，即便是不进行剥离也可容易地进行其接合是否良好的判定。特别是在碳纤维无规地分散在热塑性树脂中的复合材料的接合时，是有效的。

本发明第8方式的接合体的制造方法的特征在于，在使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压，在所述2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述接合目标位置赋予振动，在对进行了加压的所述2个以上的复合材料赋予了振动的状态下、将用于利用焦耳热将所述2个以上的复合材料接合的电流通电至所述接合目标位置，从而将2个以上的复合材料接合，制造接合体。

如此构成时，电流变得易于通电至被赋予了振动的2个以上的复合材料的接合目标位置，接合目标位置的热塑性树脂发生熔融，可以使复合材料在接合目标位置处稳定地接合。

本发明第9方式的接合体的制造方法的特征在于，在本发明第8方式的发明中，赋予至所述2个以上的复合材料的接合目标位置的振动是将所述2个以上的复合材料的接合面加热至热塑性树脂的熔点以下的温度那样的振动。

如此构成时，由于将把2个以上的复合材料的接合面加热至热塑性树脂的熔点以下的温度那样的振动赋予给接合面，因此通过振动的能量，可以防止热塑性树脂在不同于接合目标位置的部位发生熔融而使热塑性树脂彼此接合，同时可以在接合目标位置对热塑性树脂进行接合。

本发明第10方式的接合体的制造方法的特征在于，在本发明第8或第9方式的发明中，赋予至所述2个以上的复合材料的接合目标位置的振动是相对于所述2个以上的复合材料的接合面为垂直方向的振动。

如此构成时，通过赋予相对于2个复合材料的接合面为垂直方向的振动，可以朝着复合材料的厚度方向直接地集中地传递振动能量，可以高效地使2个以上的复合材料的接合目标位置的接合面发热，可以抑制脱离接合目标位置的水平方向上的不希望的接合的扩大。

本发明第11方式的接合体的制造方法的特征在于，在本发明的第8～第10中任一方式的发明中，赋予至所述2个以上的复合材料的接合目标位置的振动的振动频率是数kHz～数100kHz。

如此构成时，通过赋予由规定频率产生的振动，可以高效地使成为复合材料的接合目标位置的接合表面发热。

本发明第12方式的接合体的制造方法的特征在于，在本发明的第8～第11中任一方式的发明中，所述碳纤维在复合材料的面内方向上无规分散地配置。

如此构成时，可以向复合材料的厚度方向稳定地进行通电。

本发明第13方式的接合体的制造方法的特征在于，在本发明第8～第12中任一方式的发明中，所述碳纤维的平均纤维长度为1mm～100mm。

如此构成时，可以向复合材料的厚度方向稳定地进行通电。

本发明第14方式的接合体的制造方法的特征在于，在本发明第8～第13中任一方式的发明中，在所述2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时，以小于所述规定压力的压力进行加压，从而将所述2个以上的复合材料接合。

如此构成时，在一边以规定压力对2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压、一边赋予振动、通电电流、2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时，由于以与小于规定压力的压力进行加压，因此可以抑制熔融了的热塑性树脂被挤出并扩散至接合目标位置的外侧。因而，可以防止在接合目标位置处抗拉强度的降低。

本发明第15方式的接合体的制造方法的特征在于，在本发明第14方式的发明中，以小于所述规定压力的压力进行加压是在所述2个以上的复合材料的所述接合面的所述热塑性树脂的温度达到熔点的时候。

如此构成时，由于可以在2个以上的复合材料熔解而马上要熔敷之前减弱加压，因此可以确实地防止熔融了的热塑性树脂的扩散。

本发明第16方式的接合体的制造方法的特征在于，使用本发明第7方式的复合材料的接合装置，利用判定装置对利用所述温度分布测定装置获得的有关所述复合材料的表面温度分布的数据与预先存储的作为标准的温度数据是否在相同范围内进行判定，当为相同范围内时评价为复合材料的接合良好，不在相同范围内时评价为复合材料的接合不良。

如此构成时，可有效地进行复合材料的接合的评价。

因此，根据本发明，通过使用前述的复合材料的制造装置或前述的接合体的制造方法，可获得下述新型的接合体。

本发明第17方式的接合体的特征在于，其是通过本发明第8～第16中的任一方式的接合体的制造方法获得的。

如此构成时，由于可以在接合目标位置处将2个以上的复合材料稳定地接合，因此可获得具有规定的接合强度、进而接合部的外观上的美感良好的接合体。

本发明第18方式的接合体的特征在于，其是在以使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态赋予振动的同时或者在赋予了振动的状态下、通过焦耳热将所述2个以上的复合材料接合而成的。

如此构成时，电流易于向被施加了振动的2个以上的复合材料的接合目标位置通电，接合目标位置的热塑性树脂通过焦耳热发生熔融，在复合材料的接合目标位置上，在接合面上形成了大致圆形的熔敷部。结果，可提供在接合强度优异的同时、在平面彼此的接合中与现有的利用超声波熔敷的接合相比、接合部的设计性更为优异的成型体。

本发明第19方式的接合体的特征在于，在本发明第18方式的发明中，所述振动是相对于复合材料的接合面为垂直方向的振动。

如此构成时，通过施加相对于2个复合材料的接合面为垂直方向的振动，可以朝着复合材料的厚度方向直接地集中地传递振动能量。结果，可以提供接合强度更为优异的成型体。

本发明第20方式的接合体的特征在于，在本发明第18或19方式的发明中，所述振动的频率为数kHz～数100kHz。

如此构成时，通过赋予由规定频率产生的振动，可以高效地使成为复合材料的接合目标位置的接合表面发热，结果，可以提供接合强度和设计性良好的接合体。

本发明第21方式的接合体的特征在于，在本发明第18～20中任一方式的发明中，所述碳纤维的平均纤维长度为1～100mm。

如此构成时，可以稳定地向复合材料的厚度方向进行通电，可提供接合强度和设计性良好的接合体。

本发明第22方式的接合体的特征在于，在本发明第18～21的任一方式的发明中，所述复合材料中的碳纤维的含量以体积比例(Vf)计为10～90％。

如此构成时，从接合强度和设计性的观点、进而通电及发热的观点出发，可提供机械强度和生产率的平衡优异的接合体。

发明效果

在使复合材料相接触并进行加压的状态下，在对电流进行通电之前对接合目标位置赋予振动，之后通过通电，利用焦耳热将复合材料接合，由此可稳定地获得良好的接合强度。

另外，在一边以规定压力对2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压、一边赋予振动、通电电流、在2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态下，由于以小于规定压力的压力进行加压，因此可以抑制熔融了的热塑性树脂被挤出并扩散至接合目标位置的外侧。因而，可以防止在接合目标位置处抗拉强度的降低。

另外，在利用焦耳热对2个以上的复合材料进行接合时，由于利用温度分布测定装置获得有关接合目标位置的温度分布的数据，因此易于进行2个以上的复合材料的接合部位是否良好的判定。即，在2个以上的复合材料的接合之后，为了检查，即便不进行剥离也可容易地进行该接合是否良好的判定。特别是在碳纤维无规地分散在热塑性树脂中的复合材料的接合时，是有效的。

附图说明

图1是本发明第1实施方式的复合材料的接合装置之一例的构成图。

图2是表示本发明第1实施方式的复合材料的接合装置的动作时机之一例的时间图。

图3是表示本发明第1实施方式的复合材料的接合装置的动作时机的另一例的时间图。

图4是表示本发明第1实施方式的接合体的制造方法的工序之一例的流程图。

图5是表示本发明第1实施方式中2个复合材料的接合面之一例的俯视图。

图6是表示本发明第1实施方式的复合材料的接合装置的另一例的构成图。

图7是表示本发明第1实施方式的复合材料的接合装置的另一例的构成图。

图8是表示本发明第2实施方式的复合材料的接合装置的动作时机之一例的时间图。

图9是表示本发明第2实施方式的接合体的制造方法的工序之一例的流程图。

图10是表示本发明第2实施方式中2个复合材料的接合部的抗拉强度与接合面积的关系之一例的曲线。

图11是表示本发明第3实施方式的复合材料的接合装置之一例的构成图。

图12是表示本发明第3实施方式的复合材料的接合装置的动作时机之一例的时间图。

图13是表示本发明第3实施方式的接合体的制造方法的工序之一例的流程图。

图14是表示本发明第3实施方式的复合材料的接合装置的另一例的构成图。

图15是表示本发明第3实施方式的复合材料的接合装置的又一例的构成图。

图16是表示本发明第4实施方式复合材料的接合装置之一例的构成图。

图17是表示在复合材料的接合中利用温度分布测定装置获得的接合良好地进行时的图像之一例的立体图。

图18是接合良好地进行时的2个复合材料的接合部位的表面放大照片。

图19是表示在复合材料的接合中利用温度分布测定装置获得的接合不良地进行时的图像之一例的立体图。

图20是接合不良地进行时的2个复合材料的接合部位的表面放大照片。

图21是本发明第4实施方式的复合材料的接合装置的另一例的构成图。

图22是本发明第4实施方式的复合材料的接合装置的又一例的构成图。

图23是本发明第4实施方式的复合材料的接合评价方法的工序之一例的流程图。

图24是表示现有熔敷方法中2个复合材料的接合面之一例的俯视图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明第1实施方式的复合材料的接合装置之一例的构成图。首先，对本发明第1实施方式中使用的复合材料11a、11b进行说明。

本发明中使用的复合材料是指以热塑性树脂为基质并含有不连续的碳纤维的复合材料。通过含有不连续的碳纤维，可以使通常为绝缘体的热塑性树脂表现出导电性。

碳纤维代表性的为PAN系碳纤维、沥青系碳纤维等。可根据用途选择PAN系、沥青系，但一般来说在要求更高强度时，使用PAN系碳纤维。

“不连续的碳纤维”是指在纤维中平均纤维长度为0.1～300mm的长度的碳纤维。将“不连续纤维”以外的纤维称作“连续纤维”。

作为不连续纤维的平均纤维长度，优选为1mm～100mm、更优选为1mm以上且80mm以下、进一步优选为1mm以上且50mm以下。

平均纤维长度可如下求得：利用游标卡尺及放大镜对随机抽取的100根碳纤维的长度进行测定至1mm单位并记录，由所测定的全部碳纤维的长度(Li，这里i＝1～100的整数)利用下式求得平均纤维长度(La)。

La＝ΣLi/100

本发明中的复合材料的碳纤维含量优选以体积比例(Vf)计为10～90％。通过Vf为10％以上，可以稳定地向复合材料通电。另外，通过使Vf为90％以下，可以确保电阻值、获得焦耳热。从通电及发热的观点出发，为了获得稳定的接合体，更优选Vf为20～55％、进一步优选Vf为20～50％。

作为本发明的复合材料中的碳纤维的取向，优选在电流的流动方向、即与基本上垂直于通电方向的方向平行的方向(面内方向)上是无规的。无规地配置有不连续的碳纤维的复合材料可以在厚度方向上稳定地进行通电。

其中，由于具有恒定电阻值时可以更为稳定地接合，因此优选均等地无规。这里，无规地配置有不连续的碳纤维的复合材料可举出按照在面内重叠的方式配置有例如平均纤维长度为1～100mm的不连续的碳纤维、碳纤维以25～3000g/m²的单位面积重量实质上2维无规地取向的材料。上述不连续的碳纤维可以是单丝的状态、也可以是束的状态，还可以以它们混合的状态存在。

复合材料中的基质树脂为热塑性树脂。作为热塑性树脂，优选选自聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯硫醚、聚苯醚、改性聚苯醚、聚乙烯、对苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、AS树脂及ABS树脂中的至少1种。热塑性树脂只要是通过焦耳热可以熔解，则无特别限定，可根据各种用途进行选择。

如果按照获得所期望的电阻值的方式调整不连续的碳纤维量及种类，则可以与热塑性树脂的种类无关地进行熔敷。复合材料的接合部位中含有的不连续碳纤维的重量比例优选相对于每100重量份的热塑性树脂、不连续的碳纤维为10～1000重量份。更优选相对于每100重量份的热塑性树脂、不连续的碳纤维为10～300重量份，进一步优选为10～150重量份。但是，接合部位以外的复合材料中所含的不连续的碳纤维的重量比例并非限定于此。

另外，在复合材料中，在不损害本发明目的的范围内，还可含有除不连续的碳纤维以外的各种填充物、添加剂。作为添加剂，例如可举出阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、增塑剂等，但并非限定于此。

本发明中使用的复合材料的形状并无特别限定，例如可举出厚度为0.2～20mm的板状、截面状为圆状、多边形形状的成型体、中空体。

作为复合材料的制作方法并无特别限定，优选通过对具有不连续的碳纤维和热塑性树脂的板状的成型基材进行压缩成型来制造。作为该成型基材的制造方法，例如可举出(1)将束的状态的碳纤维剪切至规定长度、一边将其利用空气或梳棉机等进行开纤、一边与粉体或纤维状的热塑性树脂进行混合的干式法；(2)将束的状态的碳纤维剪切至规定长度、在分散液中对其和热塑性树脂纤维进行开纤、混合并抄纸到有孔支撑体上的抄纸法等。

以下示出一例。将碳纤维束(Tohotenax制Tenax(注册商标)STS4024K、平均纤维直径为7μm)剪切成平均纤维长度为20mm，一边对其通过吹拂空气进行开纤、一边按照碳纤维的平均单位面积重量达到980g/m²的方式使其无规地分散在平面上而进行配置。在开纤时，添加粉体状的基质树脂与碳纤维进行混合。基质树脂使用Unitika株式会社制Unitika尼龙6，使碳纤维的含有比例以质量基准计为45％、以体积基准计为35％。将所得成型基材安装在金属模具中，在10MPa的压力下、250℃的温度下保持10分钟。之后，对金属模具进行冷却，从而可获得含有碳纤维束的复合材料(尺寸为400mm×400mm×2.5mm)。

将所得复合材料剪切成适当的大小，在使这2个复合材料11a、11b的接合面11c相接触的状态下，在2个复合材料11a、11b的接合目标位置上夹持着2个复合材料11a、11b地配置端子12a、12b。然后，在端子12a上安装振动产生装置17。另外，设置加压装置13，加压装置13介由振动产生装置17及端子12a对2个复合材料11a、11b进行挤压。另外，加压装置13介由端子12a、12b对2个复合材料11a、11b进行加压，将熔融了的热塑性树脂挤开而增大接合面积，利用控制装置16进行加压控制。

其中，接合面是指利用熔敷将2个复合材料11a、11b接合的面，并不限于在相互重叠2个复合材料11a、11b时发生接触的面的一部分，也包括发生接触的面的整体。

图1示出了设有1个加压装置13的情况，但也可以是在端子12b侧也设置的方式。即，可以在端子12a侧及端子12b侧这两者上设置加压装置13，从端子12a、12b的双方进行加压。

端子12a、12b介由开关14连接于电源15，在开关14打开的期间，电源15的电压施加在2个复合材料11a、11b的接合目标位置上，对电流进行通电。作为电源15，使用可变电压，通过控制装置16，可根据需要改变施加于2个复合材料11a、11b的接合目标位置的电压。可以是直流电源、也可以是交流电源，但想要有效地获得发热时，优选直流电源。开关14通过控制装置16进行开关操作。另外，加压装置13介由端子12a对2个复合材料11a、11b进行加压，利用控制装置16进行加压控制。

振动产生装置17对端子12a赋予振动，结果对2个复合材料11a、11b的接合目标位置赋予振动，可使用机械地赋予振动的振动器、利用超声波赋予振动的超声波振子等。通过对2个复合材料11a、11b的接合面11c赋予振动，易于向2个复合材料的接合面的接合目标位置通电电流，可以在此部分将热塑性树脂熔融、稳定地进行接合。

该作用的详细情况虽不清楚，但推测通过并非仅靠通电进行接合、而且还并用振动，被施加了振动的热塑性树脂的接触部分(接合面)发热而软化，该接触部分的接触电阻降低，由此在之后流至接合面的电流易于通电至之前已经软化的部分，因此接合位置变得稳定。

施加振动之后，通过流过电流，利用焦耳热使热塑性树脂发热，将热塑性树脂熔融而进行接合。此时，分散在热塑性树脂中的碳纤维会促进发热。

这里，由振动产生装置17产生的振动方向相对于2个复合材料11a、11b的接合面11c，可以是水平方向(横向)或垂直方向(纵向)的任一个方向。优选是垂直方向的振动。其原因在于，为垂直方向的振动时，可以朝向复合材料的厚度方向直接地集中传递振动能量，如上所述可以高效地使2个复合材料11a、11b的接合目标位置的接合面11c发热，另一方面可以抑制脱离接合目标位置的水平方向上的不希望的接合的扩大。

振动产生装置17利用控制装置16控制。其中，图1显示了在端子12a上安装有振动产生装置17的情况，但也可以在端子12b上安装振动产生装置17。

控制装置16按照在对2个复合材料11a、11b的接合目标位置施加振动且该振动持续的状态下、一边对2个复合材料11a、11b进行加压一边可以对接合目标位置通电电流的方式、对振动产生装置17、加压装置13、开关14进行控制。

图2是表示本发明第1实施方式的复合材料的接合装置的动作时机之一例的时间图，显示了利用控制装置16进行控制的时机。首先，控制装置16在时间点t1时，在使2个复合材料11a、11b的接合面11c相接触的状态下启动加压装置13。进而，在一定时间T1的期间，对2个复合材料11a、11b的接合目标位置率先施加压力。

进而，在从时间点t1经过一定时间T1后的时间点t2时，控制装置16将振动产生装置17启动，在经过规定时间T2后的时间点t3时打开开关14。由此，在对2个复合材料11a、11b进行加压的状态下，一边利用振动产生装置17率先赋予振动，一边对2个复合材料11a、11b的接合目标位置通电电流。通过振动，易于将电流通电至成为2个复合材料11a、11b的接合目标位置的接合面11c，之后通过通电所产生的发热使热塑性树脂熔融而进行电阻焊接。进而，在从时间点t3经过了规定时间T3的时间点t4时，停止振动的施加及通电，在从时间点t4经过了规定时间T4的时间点t5时停止加压，结束接合。该规定时间T3预先被设定为2个复合材料11a、11b进行接合所需的时间。

在以上的说明中，率先施加振动，之后通电规定值的电流，但也可以如图3所示，以相同的时机开始振动和电流的通电，按照以缓慢的梯度达到规定值的方式提升电流。由此，由于在达到规定值的电流之前产生延迟时间，因此与在电流通电之前率先赋予振动是同等的。

振动的大小优选是通过振动能量将构成复合材料11a、11b的热塑性树脂加热至未达到其熔点的程度。振动频率由于会根据复合材料11a、11b的熔点、厚度及碳纤维的含量等的不同而发生变化，因此无法一概而论，但为数kHz～数100kHz，例如为1kHz～200kHz、优选为10kHz～100kHz、更优选为15kHz～50kHz的超声波振动。

将热塑性树脂加热至熔点以上时会引起熔敷，接合界面上的接触电阻变得过小，因此推测会在界面上难以高效地使其加热。关于此点，在本发明第1实施方式中，可以通过按照使热塑性树脂的温度不达到熔点的程度使其加热、之后通电电流，从而在接合目标位置上将热塑性树脂熔融、稳定地进行接合。

另外，振动的施加可以在通电马上要开始前或通电开始后立即停止，但在热塑性树脂因通电而发生熔融之前，优选在通电过程中与通电一起并行地实施振动的施加。通过设置并用通电和振动的期间，与在通电前停止振动、仅通过通电将热塑性树脂熔融的情况相比，可以提高接合强度。因此，本发明的第1实施方式中，通过使振动及通电的停止时机为相同时间，可以在容易地进行停止控制的同时、在热塑性树脂确实地熔融之后停止振动。

另外，通电电流的大小可以根据形成复合材料11a、11b的热塑性树脂的熔点、厚度及碳纤维的含量等适当地进行变更。

图4是表示本发明第1实施方式的接合体的制造方法的工序的流程图。首先，使2个复合材料11a、11b的接合面11c相接触(S1)。接着，对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压(S2)。该加压通过加压装置13赋予。进而，判定加压时间是否经过了一定时间T1(S3)，当经过一定期间T1时，在该加压继续的状态下对2个复合材料11a、11b赋予振动(S4)。然后，判定振动时间是否经过了一定时间T2(S5)，当经过一定期间T2时，对接合目标位置通电电流(S6)。对2个复合材料11a、11b的振动利用振动产生装置17进行，电流的通电通过打开开关14进行。

进而，判定是否经过了2个复合材料11a、11b进行接合所需的规定时间T3(S7)，经过了规定时间T3时，停止振动的施加及电流的通电(S8)，进而判定是否经过了规定时间T4(S9)，在经过了规定时间T4时，停止加压(S10)，结束接合。

图5是表示本发明第1实施方式的2个复合材料11a、11b的接合面11c之一例的俯视图。该复合材料11a、11b在表1所示的条件下进行了接合。

[表1]

	接合条件
		板材尺寸	100×25×t1.6
端子直径	φ8
		加压力(面压)	14.9N/mm2
振动频率	20kHz
		电流值	30A
通电时间	5sec

板材尺寸为100×25×t1.6mm、端子直径为φ8、加压力为14.9N/mm²、振动频率为20kHz、电流值为30A、通电时间为5sec。

如图5所示，在包含重叠了2个复合材料11a、11b的接合面11c的接合目标位置19的范围内，形成了接合部21。其原因在于，对接合面11c的接合目标位置19赋予振动，易于地向2个复合材料11a、11b的接合面11c的接合目标位置19通电电流，通过通电所产生的发热而将热塑性树脂熔融、进行接合。由此，可以防止在接合面11c的接合目标位置19以外的部分进行熔敷。

另外，根据本发明第1实施方式的制造方法，可以防止在接合部位为接合目标位置以外的部位将其接合，进而可以防止接合部位在多处散在，因此可以防止接合强度的降低，不会损害接合部的外观上的美感。

在以上的说明中，对通过施加加压及振动的端子12a或12b对接合电流进行通电的例子进行了说明，但并不一定要介由施加加压及振动的端子12a或12b进行通电。也可以如图6所示，在复合材料11a、11b的规定部位上连接通电用的电极端子来进行通电。图6所示的第1实施方式中，在复合材料11a、11b的各自端部上安装通电用的电极端子，由电源15向接合面11c通电电流。此时，通过施加振动，由于接合电流易于通电到端子正下方的接合面11c的接合目标位置，因此也可以使接合位置稳定。

另外，在以上的说明中对2个复合材料11a、11b的接合进行了说明，但成为接合对象的复合材料的张数并非限定于图1所示的第1实施方式，也可以如图7所示，成为接合对象的复合材料是3个以上。图7所示的第1实施方式中，将3张复合材料11a1、11b、11a2重叠，使端子12a、12b与其中上下2张复合材料11a1、11a2的各自接合表面的接合目标位置相接触，通过施加振动、进行通电，将接合面11c1及11c2接合。

如该第1实施方式那样在对多个复合材料进行接合时，使接合位置稳定是非常困难的，因此有效的是与通电并用地对复合材料施加振动。即，在通电之前对接合面11c1及11c2的接合目标位置施加振动能量，可以向该部分容易地流过电流。该第1实施方式中，也可以防止在接合部位为接合目标位置以外的部位处将其接合，进而可以防止接合部位在多处散在，因此可以防止接合强度的降低，不会损害接合部的外观上的美感。

另外，在以上的说明中说明了在施加加压的端子12a或12b上连接振动产生装置17、通过端子12a或12b施加振动的例子，但也可以是从不同于施加加压的端子12a或12b的部位对接合面的接合目标位置施加振动。

接着，说明本发明的第2实施方式。图8是表示本发明第2实施方式的复合材料的接合装置的动作时机之一例的时间图。本发明的第2实施方式相对于上述第1实施方式，是在2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时以小于规定压力的压力进行加压而将2个以上的复合材料接合。本发明第2实施方式的复合材料的接合装置的硬件构成与图1所示本发明第1实施方式的复合材料的接合装置的硬件构成相同。

图1中，控制装置16是按照对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压、对2个复合材料11a、11b的接合目标位置施加振动、在该振动持续的状态下对2个复合材料11a、11b的接合目标位置通电电流的方式来控制加压装置13、振动产生装置17、开关14。

即，图8中，控制装置16是在时间点t1驱动加压装置13，以加压开始时的规定压力P1对复合材料11a、11b开始加压，在之后的时间点t2驱动振动产生装置17产生振动，在时间点t3打开开关14，对2个复合材料11a、11b施加电压，向复合材料11a、11b的碳纤维流通电流。

进而，在时间点t4当2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态时，控制装置16按照对加压装置13开始降低加压、以小于加压开始时的规定压力P1的压力P2对接合目标位置进行加压的方式进行控制。

在时间点t5变成加压小的压力P2时，在经过了2个复合材料11a、11b进行接合所需的规定时间后的时间点t6，停止振动的施加及电流的通电，进而在之后的时间点t7停止加压。

图9是表示本发明第2实施方式的接合体的制造方法的工序的流程图。首先，使2个复合材料11a、11b的接合面11c相接触(S1)。接着，以规定压力P1对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压(S2)，之后对2个复合材料11a、11b的接合目标位置赋予振动(S3)，将电流通电至2个复合材料11a、11b的接合目标位置(S4)。

接着，判定2个复合材料11a、11b是否融合在一起而变成熔敷的状态(S5)。通过该判定，当判定2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态时，切换成小于规定压力P1的压力P2对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压(S6)。另外，也可根据需要增大电流值。

进而，判定是否经过了2个复合材料11a、11b接合所需的规定时间(S7)，当经过了规定时间时，停止振动的施加及电流的通电，之后停止加压(S8)，结束接合。

图10是表示本发明第2实施方式中2个复合材料的接合部的抗拉强度与接合面积的关系之一例的曲线。加压开始时以一定的加压力P1(＝14.9N/mm²)增加通电电流而扩大接合面积时，如图10的实线所示，在达到规定的接合面积之前，抗拉强度与接合面积成比例地提高，但当接合面积为2.6Smm²(S为常数)附近时，即便是进一步增大通电电流、扩大接合面积，抗拉强度也不会增加。

这里，图10的虚线C是对由接合面积达到2.6Smm²附近前的接合面积与抗拉强度的关系求得的近似曲线进行了线性延伸而获得的假想线。在该范围内，接合面积与抗拉强度成比例，当将接合体剥离而对接合面进行观测时，未见熔融了的热塑性树脂流出、扩散等痕迹，确认了2个复合材料的热塑组成树脂良好地接合。即，该抗拉强度显示了热塑性树脂彼此良好地接合时的强度。

点B1如上所述，是表示以一定的加压力P1增加通电电流、将接合面积从2.6Smm²附近增加至3.8Smm²时的2个复合材料的接合部的抗拉强度与接合面积的关系的值。将点B1处的复合材料11a、11b的接合条件示于表2。

[表2]

点B1处的抗拉强度为3.5AkN(A为常数)，与接合面积为2.6Smm²时的抗拉强度4AkN相比，抗拉强度反而降低。

将点B1的接合体剥离而观测接合面的结果是，熔敷痕迹的面积扩大，但确认到熔融了的热塑性树脂流出至接合目标位置的外侧而发生了扩散的痕迹。如此可推测，当熔融了的热塑性树脂流出至接合目标位置的外侧时，由于发挥作为粘合剂作用的热塑性树脂不足，因此强度上很弱，热塑性树脂彼此接合、对抗拉强度有作用的有效接合面积很小。

另一方面，点B2表示通电与作为点B1的接合条件的电流值相同值的电流、在2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态之后、以小于加压开始时的规定压力P1的压力P2(＝6.0N/mm²)进行了加压的情况。将点B2处的复合材料11a、11b的接合条件示于表3。

[表3]

在点B1的接合条件下，在2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态之后，也是以加压开始时的规定加压力P1进行加压，但在点B2处，在2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态之后，以小于加压开始时的规定压力P1的压力P2进行加压。结果，接合面积变成3.6Smm²，与点B1的接合面积3.8Smm²相比稍有减少、但也是大致相等的面积，抗拉强度变成4.8Amm²，比点B1的抗拉强度3.5Amm²还高。

相对于点B2的接合面积的抗拉强度值由于大致位于虚线C上，因此认为是显示了热塑性树脂彼此良好地接合时的强度。

因此，当判定2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态时，通过以小于加压开始时的规定压力P1的压力P2对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压，可以防止抗拉强度的降低。

图11是本发明第3实施方式的复合材料的接合装置之一例的构成图。该第3实施方式的复合材料的接合装置的一例相对于本发明第2实施方式的复合材料的接合装置的一例省略了振动产生装置17。即，在不对2个复合材料11a、11b的接合目标位置赋予振动的情况下进行加压，通电电流，利用焦耳热将2个以上的复合材料接合，在2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时，以小于加压开始时的规定压力的压力进行加压，将2个以上的复合材料接合。

图12是表示本发明第3实施方式的复合材料的接合装置的动作时机之一例的时间图。相对于图8所示的一例，省略了步骤S3。控制装置16按照一边对2个复合材料11a、11b进行加压、一边能够对接合目标位置通电电流的方式、对加压装置13、开关14进行控制。

即，控制装置16在时间点t1驱动加压装置13，以规定压力P1对复合材料11a、11b开始加压，在之后的时间点t2打开开关14，对2个复合材料11a、11b施加电压，向复合材料11a、11b的碳纤维流入电流。

进而，在时间t3，在2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态时，控制装置16按照对加压装置13开始降低加压、以小于规定压力P1的压力P2对接合目标位置加压的方式进行控制。另外，控制装置16在时间点t3时增大电流值。另外，即便是电流值可以为恒定的状态，也可慢慢地减小。

在时间点t4变成加压小的压力P2时，在经过了规定时间后的时间点t5打开开关14，进而在之后的时间点t6停止加压。

这里，当2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态时，以小于规定压力P1的压力P2对接合目标位置进行加压的原因在于，防止变成熔敷状态的热塑性树脂向接合目标位置外侧的广阔范围扩散，防止接合目标位置的热塑性树脂被过分地推开，防止抗拉强度降低。即，有必要使接合目标位置中起到作为复合材料11a、11b的粘合剂的作用的热塑性树脂不会向接合目标位置的外侧扩散、使得用于确保接合部的抗拉强度所需的热塑性树脂的绝对量充分。

压力P1是使端子12a、12b与2个复合材料11a、11b的各自表面相接触、利用端子12a、12b夹持2个复合材料11a、11b、利用加压减小端子与复合材料间及复合材料之间的接触电阻、达到使复合材料之间的接合面融合在一起而变成熔敷的状态所需的压力。压力P2是比加压开始时的压力P1小的压力，由于需要考虑到热塑性树脂的构成、粘度、碳纤维的含量及复合材料的厚度等，因此无法一概而论，但例如为压力P1的90％以下的压力，更优选为50％以下的压力。

2个复合材料11a、11b是否融合在一起而变成熔敷的状态的判定可通过距离开始通电的时间达到了预先设定的规定时间来进行判定，也可利用温度记录仪装置等温度分布测定装置对接合目标位置的接合状态进行监视来判定。

具体地说，可以预先测定开始通电至热塑性树脂的温度达到熔点的时间，以该测定时间来控制加压。此时，即便是未设置用于测定温度的装置，也可在2个以上的复合材料熔解而马上要熔敷之前减弱加压，可以确实地防止熔融了的热塑性树脂的扩散。

另外，当监视2个复合材料11a、11b的接合目标位置的温度、以该温度为指标、接合面的热塑性树脂变成熔点时，可以判定为2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态。当2个复合材料11a、11b的温度变成熔点时，由于2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态，因此可以更为准确地把握熔敷状态。如此，在热塑性树脂的温度变成熔点时减小加压即可，因此加压的切换控制变得容易。另外，由于可以在2个以上的复合材料熔解而马上要熔敷之前减弱加压，因此可以确实地防止熔融了的热塑性树脂的扩散。

图13是表示本发明第3实施方式的接合体的制造方法的工序之一例的流程图。首先，使2个复合材料11a、11b的接合面11c接触(S1)。接着，以规定压力P1对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压(S2)，之后向2个复合材料11a、11b的接合目标位置通电电流(S3)。

接着，判定2个复合材料11a、11b是否融合在一起而变成熔敷的状态(S4)。该判定如前所述是通过距离开始施加电压的时间达到了预先设定的规定时间；通过温度记录仪装置等的监视、接合目标位置的接合部变成了熔敷状态；接合目标位置的温度达到了热塑性树脂的熔点等来进行。

通过步骤S4的判定，当判定2个复合材料11a、11b融合在一起而变成熔敷的状态时，切换成小于规定压力P1的压力P2对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压(S5)。另外，还可根据需要增大电流值。由此，防止熔敷状态的接合目标位置处的热塑性树脂过分地被推开、防止抗拉强度降低。

进而，判定是否经过了2个复合材料11a、11b进行接合所需的规定时间(S6)，当经过了规定时间时，停止电流的通电，之后也停止加压(S7)，结束接合。图11中显示了设有1个加压装置13的情况，但也可设置在端子12b侧。即，也可在端子12a侧及端子12b侧这两者上设置加压装置13，自端子12a、12b这两者进行加压。

接着，图14为本发明第3实施方式的复合材料的接合装置的另一例的构成图。该第3实施方式的另一例相对于图11所示第3实施方式的一例，代替通过施加加压的端子12a、12b对接合电流进行通电，是从连接于复合材料11a、11b的各自端部的通电用电极端子对接合电流进行通电。

图14所示的第3实施方式的另一例中，相对于图11所示第3实施方式的一例，在复合材料11a、11b的各自端部连接有通电用的电极端子。即，通电用的电极端子是将开关14或电源15连接在复合材料11a、11b的规定部位，从电源15向复合材料11a、11b通电。另外，通过将第2实施方式的一例所示的振动产生装置17设置在端子12a上，由于接合电流易于通电至端子正下方的接合面的接合目标位置，因此可以使接合位置稳定。

另外，在以上的说明中对2个复合材料11a、11b的接合进行了说明，但成为接合对象的复合材料的张数不限定于2个复合材料11a、11b，也可以如图15所示的第3实施方式的复合材料的接合装置的另一例那样，成为接合对象的复合材料是3个以上。在图15所示的第3实施方式的又一例中，相对于图11所示第3实施方式的一例，将3张复合材料11a1、11b、11a2重叠，使端子12a、12b与其中上下2张复合材料11a1、11a2的各自接合表面的接合目标位置相接触，通过通电将接合面11c1及11c2接合。

如该第3实施方式的又一例那样对多个复合材料进行接合时，由于非常难以使接合位置稳定，因此有效的是与通电并用地对复合材料施加振动。通过将第2实施方式的一例所示的振动产生装置17设置在端子12a上，由于在通电之前对接合面11c1及11c2的接合目标位置施加振动能量，电流易于通电至该部分，因此可以使接合位置稳定。

该第3实施方式的又一例中，由于可以抑制熔融了的热塑性树脂被挤出至接合目标位置的外侧并进行扩散，因此可以防止在接合目标位置处抗拉强度的降低。另外，当与通电并用地对复合材料施加振动时，可以防止在接合部位为接合目标位置以外的部位将其接合，进而可以防止接合部位在多处散在，因而可以防止接合强度的降低，不会损害接合部的外观上的美感。

接着，说明本发明的第4实施方式。图16是本发明第4实施方式的复合材料的接合装置之一例的构成图。该本发明的第4实施方式相对于图1所示的第1实施方式，进一步追加设置有：作为获得2个复合材料11a、11b的接合目标位置温度分布的温度分布测定装置的温度记录仪装置25；对通过温度记录仪装置25获得的图像进行显示输出的显示装置18；预先存储有成为在复合材料11a、11b的接合部位的接合是否良好的判定中使用的标准的温度数据的存储装置23；以及对通过温度记录仪装置25获得的有关复合材料表面的温度分布的数据与存储在存储装置23中作为标准的温度数据进行比较、并显示输出至显示装置18的判定装置24。与图1相同的要素赋予相同符号并省略重复的说明。

温度记录仪装置25是对自作为接合目标位置的端子12a所接触的复合材料11a的接触部位及其周边表面放射的红外线进行检测、分析而获得温度分布的图像的装置，通过控制装置16来控制启动停止。该实施例中，温度记录仪装置25从端子12a侧开始设置在比端子12a所接触的复合材料11a更为上部的位置，可以对包含端子12a的复合材料11a、11b的上部平面的温度分布进行观测。另外，温度记录仪装置25也可设置在位于与端子12a相向的位置上的端子12b侧。

利用温度记录仪装置25对通过电流流过复合材料11a、11b所产生的发热进行观测，可以确定熔敷部位。

作为温度分布测定装置，除了温度记录仪装置以外，也可使用放射温度计对端子12a所接触的复合材料11a的接触部位及其周边的规定部位的温度进行测定以求得温度分布。

存储装置23预先存储有成为在复合材料11a、11b的接合部位的接合是否良好的判定中使用的标准的温度数据。判定装置24对通过温度记录仪装置25获得的有关复合材料表面的温度分布的数据与存储在存储装置23中作为标准的温度数据进行比较。

进而，判定装置24在判断通过温度记录仪装置25获得的有关温度分布的数据与作为标准的温度数据在相同范围内时，则判定为接合良好，除此之外时，则判定为接合不良。判定装置24根据需要将该判定结果存储在存储装置23中并在显示装置18中进行显示。如此，由于对成为接合目标位置标准的端子12a所接触的复合材料11a的接触部位及其周边的规定部位的温度进行测定而求得温度分布，因此即便在远离端子的地方发生了熔敷时，也可以通过温度分布来观测是否是在以接合目标位置为中心设定的熔敷的允许范围内，因此可以容易地判定是否良好。另外，温度记录仪装置25由于并非以观测复合材料11a、11b的接合界面的温度为目的，因此可以设置在远离复合材料11a、11b的上部或下部的位置上，因而不会受复合材料的形状、大小、使用接合装置的设备等条件所制约。另外，由于通过判定装置24进行接合是否良好的判定，因此可以减轻接合是否良好的判定的作业。

控制装置16按照一边对2个复合材料11a、11b进行加压、一边向接合目标位置通电电流的方式对加压装置13、开关14进行控制，向复合材料11a、11b的碳纤维流入电流、利用焦耳热进行接合。此时，启动温度记录仪装置25，获得有关2个复合材料11a、11b的接合目标位置的温度分布的数据，在显示装置18中进行显示。另外，判定装置24对通过温度记录仪装置25获得的有关温度分布的数据与存储在存储装置23中作为标准的温度数据进行比较、将其判定结果显示输出在显示装置18中。

图17是表示在复合材料11a、11b的接合中由温度记录仪装置25获得的接合良好地进行时的图像之一例的立体图。图17表示了利用端子12a、12b按压2个复合材料11a、11b的接合目标位置19、以该作为压板的端子12a为中心、接合目标位置19的温度有所提高的情况。右侧的测量表20显示温度℃。即，如图17所示，显示了以作为压板的端子12a为中心、接合目标位置19温度有所提高、复合材料11a、11b的接合部位的接合良好地进行的情况。

如此，一边将通过温度记录仪装置25获得的有关温度分布的数据以图像的形式显示在显示装置18中进行监视一边进行接合。即，一边对复合材料11a、11b进行加压，一边向复合材料11a、11b的碳纤维流过电流使其发热，将热塑性树脂熔融而接合。进而，当经过了2个复合材料11a、11b进行接合所需的规定时间时，停止加压及电流的通电，结束接合。

图18是接合良好地进行时的2个复合材料11a、11b的接合部位的表面放大照片，图18(a)是作为上板的复合材料11a的接合部位的表面放大照片、图18(b)是作为下板的复合材料11b的接合部位的表面放大照片。图18(a)、图18(b)中显示了在接合后剥离了2个复合材料11a、11b的情况。如图18(a)、图18(b)所示，复合材料11a、11b的接合部位形成在接合部21a、21b这两者包括接合目标位置19的范围内，可知接合良好。

即，如图17所示可知，以作为压板的端子12a为中心、接合目标位置19温度有所提高时，复合材料11a、11b接合部位的接合良好地进行。因此，以作为压板的端子12a为中心、接合目标位置19温度有所提高时，可以判定接合良好地进行。存储装置23中预先存储有成为接合状态是否良好的判定用标准的温度数据。例如，将作为从所接合的复合材料的物性、厚度、接合条件等诸多条件获得的良好判定的温度数据以参照图像的形式预先存储，与作为从温度记录仪获得的温度数据的图像进行比较，判定焊接状态是否良好。另外，也可以不是参照图像、而是对接合目标位置处的温度数据进行公式化或数值化后预先存储在存储装置23中。

图19是表示在复合材料11a、11b的接合中通过温度记录仪装置25获得的接合不良地进行时的图像之一例的立体图。图19示出了在远离作为压板的端子12a(接合目标位置19)的部位上、大量非特定地温度提高的情况。右侧的测量表20显示温度℃。即，如图19所示，在远离作为压板的端子12a(接合目标位置19)的分离部位22a、22b上温度有所提高。

图20是接合不良地进行时的2个复合材料11a、11b的接合部位的表面放大照片，图20(a)是作为上板的复合材料11a的接合部位的表面放大照片，图20(b)是作为下板的复合材料11b的接合部位的表面放大照片。图20(a)、图20(b)中显示了在接合后将2个复合材料11a、11b剥离的情况。

如图20(a)所示可知，复合材料11a的接合部位形成在远离接合目标位置19的2处，是接合部21a1、21a2。同样，如图20(b)所示可知，复合材料11b的接合部位也形成在远离接合目标位置19的2处，是接合部21b1、21b2。

如图19所示可以推测，以作为压板的端子12a为中心、接合目标位置19的温度未提高时(在远离接合目标位置19的部位、大量非特定地温度有所提高时)，接合目标位置19的范围内未完全接合或者即便是在接合目标位置19的范围内进行了接合时接合面积也小的可能性很高。

此时，由于有接合强度降低、在重视外观的制品中有损害美感的问题，因此判定接合不良地进行。

这里，温度记录仪装置25获取从复合材料11a和复合材料11b的两方向观察到的接合状态的图像，基于对它们进行合成的结果进行焊接状态是否良好的判定。另外，也可移动1个温度记录仪装置25，获取从复合材料11a和复合材料11b的两方向观察到的接合状态的图像。

进而，还可以以端子12a或12b为同心圆的中心，仅以规定的角度在其周围移动温度记录仪装置25。从端子12a或12b的某一方向观测温度分布时，由于难以观测端子12a或12b的背面(与温度记录仪装置相向面的相反侧)的温度提高来判断接合是否良好，因此通过以端子12a或12b作为同心圆的中心、使温度记录仪装置25旋转例如90度～180度，与从一个方向观测温度分布的情况相比，可以获得以端子12a或12b为中心的整体的温度分布。如此，通过对温度记录仪装置25获得的图像进行监视，可以容易地进行2个复合材料11a、11b的接合部位是否良好的判定。

在以上的说明中，说明了通过施加加压的端子12a、12b对接合电流进行通电的例子，但并非一定要使施加加压的端子12a、12b传导，也可以如图21所示，在复合材料11a、11b的规定部位上连接与开关14或电源15相连的通电用电极端子来进行通电。图21中，在复合材料11a、11b的各自端部上连接有通电用的电极端子。

另外，在以上的说明中对2个复合材料11a、11b的接合进行了说明，但成为接合对象的复合材料的张数并非限定于此，也可以如图22所示，成为接合对象的复合材料是3个以上。图22中，将3张复合材料11a1、11b、11a2重叠，使端子12a、12b接触于其中的上下2张的复合材料11a1、11a2的各自接合表面的接合目标位置来进行通电。

另外，本发明的实施方式中，可以将未图示出的施加振动的振动产生装置设置在端子12a上，在通电前向接合面的接合目标位置赋予规定的振动，降低该部分的接触电阻，在此基础上使接合电流通电。此时，接合电流由于易于对端子正下方的接合面的接合目标位置进行通电，因此可以使接合位置稳定。由此，可以防止在接合部位为接合目标位置以外的部位将其接合，进而可以防止接合部位在多处散在，因此可以防止接合强度的降低，而且不会损害接合部的外观上的美感。

图23是表示本发明实施方式的复合材料接合评价方法的工序之一例的流程图。首先，使2个复合材料11a、11b的接合面11c接触(S1)。接着，以规定压力对2个复合材料11a、11b的接合目标位置进行加压(S2)，赋予振动(S3)，之后向2个复合材料11a、11b的接合目标位置通电电流(S4)。

接着，启动温度记录仪装置25观测接合状态(S5)。即，获取有关2个复合材料11a、11b的接合目标位置的温度分布的数据，对接合部位的温度分布的图像进行观测。然后，比较利用温度记录仪装置25所获取的有关温度分布的数据与作为标准的温度数据(S6)，进行接合部位是否良好的判定(S7)。

如此，在2个复合材料11a、11b的接合过程中，监视作为利用温度记录仪装置25所获得的有关温度分布的数据的图像，因此在2个复合材料接合后为了检查，即便是不进行剥离，也可容易地进行该接合是否良好的判定。因此，特别是在碳纤维无规分散在热塑性树脂中的复合材料的接合时，是有效的。

接着，对本发明实施方式的接合体进行说明。本发明的接合体是在使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下、在赋予振动的同时或者赋予了振动之后的状态下、利用焦耳热将所述2个以上的复合材料接合而成的。

这里，对于碳纤维、热塑性树脂、复合材料，可以使用与前述相同的物质。复合材料虽无特别限定，但可以是碳纤维无规分散在热塑性树脂中者，也可以是碳纤维为平均纤维长度1～100mm的不连续者。上述碳纤维可以以碳纤维束或单丝的状态存在，也可以碳纤维束和单丝以适当的比例存在。通过通电形成的熔敷部由于基本上集中在1处，因此其理由的详细情况并不清楚。作为接合体的制造方法并无特别限定，例如可举出注塑成型、压缩成型。

本发明的复合材料中的碳纤维含量考虑到接合体的接合强度或设计性的方面及生产率的平衡时，以体积比例(Vf)计优选为10～90％。通过Vf为10％以上，可以稳定地向复合材料通电。另外，通过使Vf为90％以下，可以确保电阻值、获得焦耳热。从通电及发热的观点出发，为了获得稳定的接合体，更优选Vf为20～55％、进一步优选Vf为20～50％。

2个以上的复合材料具有至少1个平面部或曲面部。将该平面部彼此或曲面部彼此相互面对地重叠、密合，形成接合面。形成该接合面的上述平面部均是平坦的。接合的面相互间为曲面部时，两者的曲率半径大致相同，而且两者均是平坦的。这里，平坦是指相互重叠的平面部或曲面部的两表面的平滑性良好，例如没有导能筋那样的凸部。作为表面平滑的一个指标，优选Ra为300以下、更优选为100以下(根据JISB0601：2013年)。

这里，重叠的复合材料的平面部或曲面部可以是2个以上。即，本发明的接合体可以有具有多个接合面的独立的2个以上的接合部。

本发明中使用的复合材料只要是具有1个以上用于形成接合部的平坦的平面部或曲面部或其两者即可，与接合无关的部分的形状并无特别限定。只要是具有接合面，则该接合面以外的形状可以相同也可不同。当然，也可具有与接合无关的平面部或曲面部。

进而，重叠的复合材料的平面部只要是可以在重叠的接合面上形成熔敷部即可，形状或面积可相同也可不同。重叠的平面部的形状并无特别限定。例如可以是多边形、圆形、椭圆形及这些形状的组合。另外，重叠的2个以上的复合材料的接合部厚度也无特别限定，可以是相同的厚度、也可以是不同的厚度。另外，各个复合材料的接合部的厚度也可以是不均匀的。

在使重叠了这种2个以上的复合材料的平坦部彼此的接合面接触的状态下，在赋予振动的同时或者赋予了振动之后的状态下，上述2个以上的复合材料通过焦耳热被接合。这里，赋予振动的方向可以是相对于2个以上的复合材料的接合面为水平方向或垂直方向的任一个方向，优选是垂直方向的振动，其理由如前所述。对于利用焦耳热进行接合的方法也如前所述。

本发明接合体的接合面例如如图5所示，具有大致圆形的熔敷部。熔敷部是指构成复合材料的热塑性树脂通过由通电产生的焦耳热被加热而熔融、之后被冷却而固化的部分。

本发明的接合体由于构成接合面的复合材料的平面或曲面均是平滑的，因此所重叠的、熔敷的接合部的厚度实质上与重叠的复合材料的总厚度是相同的。另外，虽然也取决于熔敷部的面积，但通过通电而发生熔融的热塑性树脂的一部分几乎不会从接合部、特别是从接合面渗出，设计性良好。进而，与利用超声波熔敷进行的熔敷不同，不会在接合部上的复合材料的与接合面相反侧的表面上产生凸部或凹部，表面平坦性及设计性良好。

根据本发明可知，上述接合体包含使用了前述方法的、例如以下(1)、(2)、(3)的3个方式的制造方法。

(1)一种接合体的制造方法，其特征在于，在使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压，在使所述2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下以对所述接合目标位置赋予振动，在对经加压的所述2个以上的复合材料赋予振动的状态下，将用于利用焦耳热将所述2个以上的复合材料接合的电流通电至所述接合目标位置。

(2)上述(1)所述的接合体的制造方法，其特征在于，赋予至所述2个以上的复合材料的接合目标位置的振动是将所述2个以上的复合材料的接合面加热至热塑性树脂的熔点以下的温度那样的振动。

(3)上述1或2所述的接合体的制造方法，其特征在于，当所述2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时，以小于所述规定压力的压力进行加压，将所述2个以上的复合材料接合。

以上对本发明的数个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是示例，并非是为了限定发明的范围。这些新的实施方式可以以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨中，并且也包含在权利要求书所记载的发明及其均等范围内。

符号说明

11复合材料、12端子、13加压装置、14开关、15电源、16控制装置、17振动产生装置、19接合目标位置、20测量表、21接合部、22分离部位、23存储装置、24判定装置、25温度记录仪装置。

Claims (22)

1.一种复合材料的接合装置，其特征在于，其具备以下装置：

在使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压的加压装置；

在使所述2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述接合目标位置赋予振动的振动产生装置；以及

在利用所述振动产生装置对通过所述加压装置进行了加压的所述2个以上的复合材料赋予振动的同时或者已经赋予了振动的状态下、将用于利用焦耳热将所述2个以上的复合材料接合的电流通电至所述接合目标位置的电源。

2.根据权利要求1所述的复合材料的接合装置，其特征在于，所述振动产生装置是把将所述2个以上的复合材料的接合面加热至热塑性树脂的熔点以下的温度那样的振动赋予给所述接合面。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料的接合装置，其特征在于，所述振动产生装置赋予相对于所述2个以上的复合材料的接合面为垂直方向的振动。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合材料的接合装置，其特征在于，所述振动产生装置的振动频率为数kHz～数100kHz。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合材料的接合装置，其特征在于，其具备当所述2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时、按照以小于规定压力的压力进行加压的方式对所述加压装置进行控制的控制装置。

6.根据权利要求5所述的复合材料的接合装置，其特征在于，所述控制装置在所述2个以上的复合材料的所述接合面的所述热塑性树脂温度达到熔点时、按照以小于所述规定压力的压力进行加压的方式对所述加压装置进行控制。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的复合材料的接合装置，其特征在于，其具备：

对利用所述加压装置进行加压的所述接合目标位置及其周边表面的温度分布进行测定的温度分布测定装置；和

对利用所述温度分布测定装置获得的数据与预先存储的作为标准的温度数据是否在相同范围内进行判定的判定装置。

8.一种接合体的制造方法，其特征在于，

在使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述2个以上的复合材料的接合目标位置进行加压，

在所述2个以上的复合材料的接合面相接触的状态下对所述接合目标位置赋予振动，

在与对经加压的所述2个以上的复合材料赋予振动的同时或赋予了振动的状态下、将用于利用焦耳热对所述2个以上的复合材料进行接合的电流通电至所述接合目标位置，从而将所述2个以上的复合材料接合，制造接合体。

9.根据权利要求8所述的接合体的制造方法，其特征在于，赋予至所述2个以上的复合材料的接合目标位置的振动是将所述2个以上的复合材料的接合面加热至热塑性树脂的熔点以下的温度那样的振动。

10.根据权利要求8或9所述的接合体的制造方法，其特征在于，赋予至所述2个以上的复合材料的接合目标位置的振动是相对于所述2个以上的复合材料的接合面为垂直方向的振动。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的接合体的制造方法，其特征在于，赋予至所述2个以上的复合材料的接合目标位置的振动的振动频率是数kHz～数100kHz。

12.根据权利要求8～11中任一项所述的接合体的制造方法，其特征在于，所述碳纤维在复合材料的面内方向上无规分散地配置。

13.根据权利要求8～12中任一项所述的接合体的制造方法，其特征在于，所述碳纤维的平均纤维长度为1mm～100mm。

14.根据权利要求8～13中任一项所述的接合体的制造方法，其特征在于，在所述2个以上的复合材料融合在一起而变成熔敷的状态时，以小于所述规定压力的压力进行加压，从而将所述2个以上的复合材料接合。

15.根据权利要求14所述的接合体的制造方法，其特征在于，以小于所述规定压力的压力进行加压是指所述2个以上的复合材料的所述接合面的所述热塑性树脂的温度达到熔点的时候。

16.一种接合体的制造方法，其特征在于，使用权利要求7所述的复合材料的接合装置，利用判定装置对利用所述温度分布测定装置获得的有关所述复合材料的表面温度分布的数据与预先存储的作为标准的温度数据是否在相同范围内进行判定，当为相同范围内时评价为复合材料的接合良好，不在相同范围内时评价为复合材料的接合不良。

17.一种接合体，其是通过权利要求8～16中任一项所述的接合体的制造方法获得的。

18.一种接合体，其特征在于，其是在以使含有碳纤维和热塑性树脂的2个以上的复合材料的接合面相接触的状态赋予振动的同时或者在赋予了振动的状态下、通过焦耳热将所述2个以上的复合材料接合而成的。

19.根据权利要求18所述的接合体，其特征在于，所述振动是相对于复合材料的接合面为垂直方向的振动。

20.根据权利要求18或19所述的接合体，其特征在于，所述振动的频率为数kHz～数100kHz。

21.根据权利要求18～20中任一项所述的接合体，其特征在于，所述碳纤维的平均纤维长度为1～100mm。

22.根据权利要求18～21中任一项所述的接合体，其特征在于，所述复合材料中的碳纤维的含量以体积比例Vf计为10～90％。