JP2019534179A - 接着剤を活性化する方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様によれば、第１の物体に第２の物体を固定する方法であって、付着面を含む第１の物体を提供するステップと、第２の物体を提供するステップと、付着面と第２の物体との間に樹脂組成物がある状態で、第１の物体に対して第２の物体を配置するステップであって、樹脂組成物は流動可能状態において樹脂を含み、樹脂は第１の粘度を有する、配置するステップと、樹脂組成物が振動誘起活性化を受けるまで、第２の物体と第１の物体とを互いに押圧し、第２の物体もしくは第１の物体または両方に機械的振動を作用させるステップであって、活性化は、第１の粘度と比較しての樹脂の粘度の低下、および、樹脂中に分散した粒子の活性化のうちの少なくとも１つを含む、押圧し機械的振動を作用させるステップと、樹脂が少なくとも部分的に架橋し、樹脂の粘度が第１の粘度と比較して増大するまで、押圧し、機械的振動を作用させるステップを継続するかまたは繰り返すステップであって、結果、樹脂組成物が第１の物体に第２の物体を固定する、継続するかまたは繰り返すステップとを含む、方法が提供される。

Description

発明の分野
本発明は、機械工学および構造、特に機械構造、例えば自動車工学、航空機構造、造船、機械構造、玩具構造などの分野に関する。より具体的には、本発明は、物体を互いに固定する工程を含む物品の製造、および、そのような製造方法のための接着剤組成物に関する。

発明の背景
自動車、航空機および他の産業では、鋼鉄構造から離れて、代わりに繊維複合材、特に炭素繊維強化ポリマーまたはガラス繊維強化ポリマーのような軽量材料を使用する傾向がある。

十分に高い繊維含有量および平均繊維長を所与とし、適切な繊維配向を所与として、繊維複合部品は相当の機械的強度を有するように製造され得るが、コネクタ（ダボなど）のようなさらなる物体をその部品に機械的に固定することは困難である。従来のリベット打ち技術は、特に繊維複合材料の延性が小さいことに起因して、限られた範囲にしか適していない。また、このような接続は、さらなる物体が付着されるべき位置での事前穿孔を必要とするため、特に互いに接続されるいくつかの部品が繊維複合部品に付着されるべきである場合、位置決めの精度が問題となり得る。さらなる不利な点は、事前穿孔が、コネクタ（または同様のもの）が固定される物体を脆弱化することである。接着接続は良好に機能し得るが、接合の強度は、最外層の強度およびその部品の残りの部分への付着の強度よりも大きくなり得ないという欠点がある。さらに、硬化性（熱硬化性）接着剤は架橋のために常に一定の硬化時間を必要とする。これは工業生産の場合に生産時間をかなり増加させることになる。この問題を解決するために、熱硬化性接着剤よりも早く硬化する傾向があるＵＶ硬化性接着剤を使用することが提案されている。しかしながら、それらは硬化放射線が硬化性接着剤に到達することを可能にするために少なくとも部分的に透明なコネクタを必要とする。加えて、設定に依存する接着剤ラインは、層の厚さおよび接着剤分布の均一性に関連して感度が悪くなる可能性がある。

他の材料への接着剤接続についても同様の課題がある。
国際公開第９７／２５３６０号パンフレットは、ガラスを金属またはプラスチックなどの他の基材に接合するための、例えば自動車の窓枠にガラス窓を接合するためのポリウレタンプレポリマーベースの接着剤組成物を開示している。組成物は、特に熱、せん断力、超音波もしくはマイクロ波の適用によって、または、最小点が粒子サイズより小さいスクリーンに組成物を通すことによって粒子が破裂するカプセル化硬化剤を含むことができる。また、国際公開第２００８／０９４３６８号パンフレットは、ガラスパネルを車両の構成要素に接着する目的で超音波エネルギーを印加することによって硬化剤を有するカプセル化を破裂させることを開示している。これらの教示は、自動車製造における特定の問題を解決しようと試みるが、一般的に、上記の課題に対処しない。

したがって、従来技術の方法の欠点を克服し、特に強力で信頼性の高い機械的接合をもたらす、第１の物体にさらなる第２の物体（例えばコネクタ）を固定する方法を提供することが有利である。さらなる目的は、この目的に適した組成物を提供することである。

発明の概要
本発明の一態様によれば、第１の物体に第２の物体を固定する方法であって、
第１の付着面を含む第１の物体を提供するステップと、
第２の物体を提供するステップと、
第１の付着面と第２の物体（の第２の付着面）との間に樹脂組成物がある状態で、第１の物体に対して第２の物体を配置するステップであって、樹脂組成物は樹脂を含み、樹脂組成物は第１の粘度を有する、配置するステップと、
樹脂組成物が振動誘起活性化を受けるまで、第２の物体と第１の物体とを互いに押圧し、第２の物体もしくは第１の物体または両方に機械的振動を作用させるステップであって、活性化は、第１の粘度と比較しての樹脂組成物の粘度の低下、および、樹脂によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの要素、例えば樹脂中に分散した粒子の活性化のうちの少なくとも１つを含む、押圧し機械的振動を作用させるステップと、
樹脂が少なくとも部分的に架橋し、樹脂の粘度が第１の粘度と比較して（少なくとも局所的に）増大するまで、押圧し、機械的振動を作用させるステップを継続するかまたは繰り返すステップであって、結果、樹脂組成物が第１の物体に第２の物体を固定する、継続するかまたは繰り返すステップと
を含む、方法が提供される。

本明細書において、「樹脂」は、流動性であり（一般に粘性液体）、樹脂の分子間および／または樹脂および他の物質の分子の間に生成される共有結合によって永久的に硬化することが可能である任意の物質を意味する。例えば、樹脂は、硬化によって不可逆的にポリマー網目組織に変化することが可能である流動可能状態のモノマーまたは複数のモノマーまたはプレポリマーを含む組成物であってもよい。

粘度を低下させることおよび／または物質を解放することによる活性化ステップは、組成物内移動度に対する障壁を除去または低減するステップを含み得る。複数の要素が樹脂中に分散している実施形態では、要素は必ずしも固体である必要はなく、例えば、樹脂と共にエマルジョンを形成するように、準安定的に樹脂中に分散していてもよい。次いで、機械的振動による活性化は、局所的な微小循環によって混合を促進させ、結果、相間（要素と樹脂との間）の反応表面を大幅に増強して反応を引き起こすステップを含むことができる。

本発明者らは、機械的振動が３つの可能な方法で奏効することができることを見出した。第１に、樹脂自体について、樹脂の粘度が低下することによって、および／または、組成物の他の物質について、例えばいくつかの実施形態において、物質が最初に粒子に含まれ、放出されることによって、樹脂組成物内の移動度が増大し得る。加えて、実施形態において、振動によって樹脂が十分に分散され、完全に含浸／相互貫入し得、該当する場合は付着面（第１の付着面または第２の物体の第２の付着面）に何らかの構造を埋め込むことができ、結果、樹脂がそのような構造に比較的深く貫入するようになる。

第２に、機械的振動エネルギーは主に、第１の物体と第２の物体との間の界面においておよび樹脂中に吸収され、それによって硬化プロセスを刺激する。より厳密には、樹脂はかなり効率的にかつ主に界面において硬化することが見出されなければならない。このようにして、振動は粘度の増加および急速な硬化を引き起こす。

第３に、機械的振動が活性化を引き起こす。以下により詳細に説明されるように、活性化が粒子の活性化を含む場合、これは種々の方法で奏効し得る。

付着面が対応する構造を設けられている場合、硬化プロセスの後、樹脂は、材料接続（すなわち接着剤接合）を引き起こすことに加えて、樹脂が構造に相互貫入するという事実に起因して嵌合接続も引き起こし得、当該構造はアンダーカットを含み得る。

実際には、超音波振動を用いない場合の速さと比較して、（例えば、市販の二成分エポキシ接着剤を樹脂として使用すると）硬化プロセスが少なくとも一桁だけ加速されることが分かっている。経験則として、約１０°Ｃの温度上昇は硬化時間を５０％短縮する。実際には、約５０℃またはさらには１００℃の、短期間（例えば２〜３秒）の超音波によって誘起される温度上昇が観察され得る。

樹脂組成物は、振動誘起活性化を受けることが可能であるように構成されてもよい。
第１の実施形態群は、架橋プロセスが再び粘度を上昇させる前に、振動によって粘度が低下し得る樹脂組成物に関する。

この第１の群の実施形態において、樹脂組成物は、配置するステップの間、最初は、ほとんど固体で本質的に粘着性がないと認められる程度でさえある、高い粘度を有する。次に、提供するステップにおいて、第１の物体および／または第２の物体に、事前に被着されたコーティングとして樹脂を提供することができる。例えば、複数の第１の物体および／または第２の物体が、既に被着された樹脂コーティングと共に保管されることが可能である。

例えば、第１の群の下位群において、第１の物体に対して第２の物体を配置するステップの前に樹脂を予備重合させる、すなわち被着する前に予備重合させることができる。プレポリマーは、物体が最初に提供される温度（ほとんどの用途では室温）より高い液化温度（融解温度またはそれが十分に流動性になる他の温度）を有してもよい。

第１の群のさらなる下位群において、樹脂組成物は安定化効果を有する添加剤を含む。そのような安定化添加剤の一例はベントナイトである。ベントナイトは、従来技術によれば、滴り落ちることがなく、かつ機械的応力下にある場合にのみ十分に流動性になる（チキソトロピー効果）塗料について知られている。したがって、機械的振動によってせん断速度が上がるとすぐに粘度は減少する。

またさらなる下位群では、組成物は、低いガラス転移温度および／または液化温度を有するために粘度を下げる添加剤を有する。

言及した下位群の実施形態を含む実施形態において、樹脂組成物はチキソトロピー性であり得る。

室温で比較的固体であるという性質を有し、そして加熱することによって硬化することができる樹脂組成物は当該技術分野において知られている。

第１の実施形態群による本発明は以下の機能を追加する。
−加熱を伴う従来技術の方法とは対照的に、遠隔熱源からそれによって加熱される表面を介して樹脂組成物中への熱伝導によって加熱が行われるのではなく、機械的振動エネルギー吸収によって行われる。この振動エネルギー吸収は、主に、接合が行われることになる物体への界面（外部摩擦、界面の両側で発生する熱）および樹脂組成物自体の内部（内部摩擦）で起こる。したがって、本発明による手法は、的を絞った加熱を可能にし、したがって活性化への寄与を可能にする。この第１の機能は、実施形態が第１の群に属するか否かとは無関係である。

−さらに、機械的振動エネルギーは高い内部せん断速度をもたらし、したがって樹脂組成物中で起こるチキソトロピー効果を利用する。それによって、一時的な粘度の低下、ひいては活性化へのさらなる寄与がなされる。

活性化樹脂組成物内の移動度が増大することに起因して、架橋プロセスが大きく刺激される。

第１の群の特別な実施態様において、組成物は研磨粒子を含む。
第２の実施形態群において、樹脂組成物は、活性化されることが可能である少なくとも１つの要素、例えば粒子を含むという事実により、機械的振動によって活性化可能であるように構成される。

一般に、第１の群の性質と第２の群の性質とを組み合わせることが可能である。すなわち、実施形態は、活性化を受けて粘度を低下させることが可能であることによって、および、活性化可能な要素、例えば粒子をさらに含むことによって、両方の群に属することができる。

そのような活性化可能粒子は、ポリマー粒子、特に熱可塑性粒子を含み得る。振動エネルギーを吸収すると、これらの粒子は内部および／または外部摩擦によって加熱される。それにより、それらは周囲の材料にエネルギーを伝達する。同様の考察が、必ずしも粒子として認定される必要がない補助要素、例えば熱可塑性材料の距離保持スペーサにも当てはまる。１実施形態下位群では、要素／粒子は、プロセス中に本質的に固体のままである材料からなり、すなわち樹脂の最適な架橋温度は、要素／粒子材料が流動可能になる温度よりも十分に低い。しかしながら、ガラス転移温度に達するとすぐに振動エネルギー吸収、ひいては樹脂への熱放散が高くなるため、最適な架橋温度は材料のガラス転移温度付近またはこのガラス転移温度よりわずかに高い温度であり得る。

この下位群の要素のための／粒子のための材料の典型的な候補は、架橋エラストマーを含む。ガラス転移温度を超えると、そのような材料は、それを熱に変換することによって振動エネルギーを吸収し、結果、樹脂の内部加熱プロセスをさらに向上させる。典型的な候補は、例えば、Ｐ．Ｈ．Ｍｏｔｔ ｅｔ ａｌ，Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．１１１（４），Ａｐｒｉｌ ２００２，Ｐ．１７８２−１７９０に記載されているような、ブチレンゴム、またはポリウレタンである。

実施形態のさらなる下位群において、活性化可能粒子（または他の補助要素）、特に熱可塑性粒子の活性化は、樹脂の温度および／または樹脂への熱放散を制御するために使用される。

特に、この下位群の実施形態において、要素／粒子は、１次相転移（潜熱を伴う相転移）を受けることができる物質を含み得る。このような物質の相転移温度は、特に樹脂の臨界温度（過熱温度）より低くなるように選択され得るが、硬化プロセスが実質的に刺激されるのに十分に高いようにされ得る。

設定に応じて、樹脂組成物は、第２の物体および／または第１の物体に対する界面、特にこれらの界面のより近位側（機械的振動が結合される１つの物体と樹脂組成物との間の界面）において主に加熱されることがあることが分かった。これは、界面効果および／または機械的活性化によるそれぞれのより近位の物体自体の加熱に起因し得る。その効果は、樹脂組成物の局所的過熱および／または１つの界面以外の場所、例えば他の界面および／または内部における不十分な活性化／硬化を引き起こし得る。

この下位群の実施形態によれば、１次相転移が可能な物質は熱可塑性材料である。１次相転移を受けることが可能な（したがって潜熱を有する）ことができる他の物質または高い熱容量を有する他の物質も同様に適切である。

したがって、この下位群の実施形態において、または一般に第２の群の実施形態において、熱可塑性粒子は樹脂中に分散している。特に、熱可塑性粒子は、樹脂の過熱温度未満であるが硬化プロセスが実質的に刺激されるのに十分に高い温度で相転移、特に１次相転移（例えば少なくともいくつかのゾーンの溶融結晶化）を受け得る種類のものであり得る。特に、そのような相転移温度は、そのような閾値温度が規定されている場合に架橋が開始するための閾値温度を超える温度である、樹脂の最適な架橋温度の範囲内であり得る。このような最適な架橋温度は樹脂の仕様から導き出すことができ、材料特性である。

１次相転移を有する充填剤は、１次相転移温度に達するとすぐに粒子が熱を吸収し、充填剤のすべての材料が相転移を受けない限りは樹脂の過熱が防止されるという効果をもたらす。これにより、温度が安定する。さらに、機械的振動によるエネルギー入力が停止した後、樹脂はわずかにのみ冷却され、次いで充填剤から樹脂への熱放散が開始され、それによってさらなる冷却が停止されるかまたは少なくとも実質的に遅延される。多くの場合、溶融速度は、冷却速度およびポリマーの核形成に応じて、結晶化温度よりいくらか高い（ヒステリシス挙動）。それによって、必要な振動入力の持続時間は、樹脂が最適架橋温度にあるときに樹脂が十分に架橋するのにかかる時間と比較して短縮される。

特に充填剤が熱可塑性粒子を含む場合、粒子は以下の特性のうちの１つ以上（例えばすべて）を有し得る。

−粒子の材料は、それが１次相転移を有し、相転移温度が樹脂の臨界過熱温度より低いようなものである。特に、相転移温度は樹脂の最適架橋温度の範囲内にある。

ｏ粒子の材料は、相転移が速く、それによって熱が迅速に吸収および放出され得るようなものであり得る。

ｏ適切な材料の例は、ポリアミドＰＡ１１またはＰＡ１２である。これらのポリアミドは約１７８℃の融解温度Ｔ_ｍを示し、約１５５℃に冷却すると（状況に応じて）再結晶化し、かなり速い結晶化動力学を有する。それゆえ、それらは、自動車製造業のようないくつかの産業で一般的に使用されるエポキシベースの樹脂のように典型的に１５０℃と１７０℃との間で硬化する樹脂系に特に適している。

−粒子は少なくともほぼ球形の幾何形状を有する。それによって、（初期）粘度への影響を最小限に抑えながら、最適化された充填度を達成することができる。

−粒子サイズ（平均直径）は１０μｍから１００μｍの間であり、したがって粒子は樹脂マトリックス中に分散された粉末である。

−粒子は、樹脂が硬化した後の樹脂と同様の弾性率（ヤング率）を有し、例えば、最大で３倍または最大で２倍の差がある。それによって、第１の物体と第２の物体との間の接続にかかる機械的負荷は組成物内で均等に分散され、特定の歪みは生じない。

−少なくとも粒子の表面は樹脂と化学的に反応することができる。必要であれば、これはリンカー（存在するならば硬化剤などを含む）による樹脂への表面処理によってもたらされてもよい。

ｏ表面が樹脂と反応することができることは、硬化した樹脂内の亀裂の発生が問題となる場合に有利である。樹脂と粒子表面との間の化学結合は、粒子の表面に沿って亀裂が進行するのを防ぐ。

樹脂の充填剤として適している物質の例は、粉末粒子表面が特定の樹脂／硬化剤系のためのリンカーによって表面処理されている（例えばシラン化されている）ＰＡ１１またはＰＡ１２の乳化重合粉末である。

１次相転移を受けることが可能な代替の適切な充填剤は、固固相転移を有する材料を含む相変化材料（ＰＣＭ）の粒子であり、例えば、ＰＣＭ ｐｒｏｄｕｃｔ ｌｉｍｉｔｅｄのＸ １８０である。

より一般的には、１次相転移を受けることが可能な材料の充填剤は、任意の１次相転移、すなわち、固液および固固１次相転移を含むがこれらに限定されない、潜熱を含む相転移を受けることが可能であり得る。

加えてまたは代替として、樹脂にわたる温度分布を均一化する要素の充填剤は、銅、アルミニウム、炭素系材料（グラファイト、フラーレン、ナノチューブなど）、炭化ケイ素のような熱伝導性セラミックなどのような高効率熱伝導性材料の粒子である。

充填材粒子の材料として適した材料の興味深いカテゴリは、機械的に負荷をかけられると熱を発生するように高い内部摩擦を有する材料である。これは特に、装荷−除荷サイクル中にヒステリシスを形成する粘弾性材料の場合に当てはまる。この減衰能力は、粘弾性材料の損失正接（ｔａｎδ）特性によって表される。特に興味深い材料群は、ＰＴＦＥ系材料である。なぜなら、それらは、高い内部摩擦と良好な熱伝導能力とを兼ね備えている（すなわち、それら自体を加熱することに加えて、良好な熱分布に寄与する）ためである。他の群は、それらが熱可塑性ではない場合でもエラストマー材料である。

上記の種類の活性化可能粒子は、特にそれらが液化しない、または少なくとも完全に液化しない場合に、樹脂と熱交換することによって樹脂を活性化するのに役立つことに加えて、第１の物体と第２の物体とが、樹脂組成物が間にある状態で接続されるために互いに押圧されるときに、第１の物体と第２の物体との間の距離保持手段としても役立つ。これは、例えば、特に上記のエラストマー粒子の種類のものである。距離保持効果は、互いに固定された物体間の接着間隙の特定の最小高さを維持するために有利であり得る。

活性化可能な熱可塑性粒子に関する限り、上記の教示はまた、必ずしも粒子と認められない補助熱可塑性要素にも適用される。例えば、そのような要素は、第１と第２の両方の付着面と接触するのに十分大きい寸法を有することができる（いずれの場合も、その間に薄い樹脂層がある可能性がある）。それによって、その要素は架橋活性化（前述）のために要素を加熱する機能、すなわち、第１の物体および第２の物体間の距離保持手段、後述するように、特にアンダーカットを画定する付着構造を有する付着面の手段と共に、第１の物体と第２の物体との間の接続の機械的安定化手段のうちの少なくとも１つを有することができる。

一群の実施形態において、第１の付着面および／または第２の付着面は付着構造を含む。そのような付着構造は、突起および／または窪みの構成を含み得る。

取り付け構造は、まず安定化のために役立ち得、第１に、それはプロセス後に樹脂組成物の材料、すなわち、硬化樹脂または要素（分散粒子または（他の）補助要素など）の再固化熱可塑性材料によって含浸される。それによって、取り付け構造は接着剤の効果に安定性を加える。これは、付着構造がアンダーカット突起および／または窪みを含み、それによって第１の物体および／または第２の物体が嵌合接続によって固定される場合に特に当てはまる。

第２に、付着構造は、機械的振動が衝突したときにそれらが要素（複数可）の熱可塑性材料と物理的に接触しているときにエネルギーダイレクタとして機能する構造を有することができる。

付着構造はまた、例えば５０または１００マイクロメートルを超える粗さ（Ｒ_ａ）を有する、例えば鋭い粒子を使用したサンドブラストによって、高い表面粗さを含むことができる。

相対的に低速に硬化する樹脂材料（例えばポリウレタン）に関して、安定化効果を一時的安定化のために使用することができ、熱可塑性要素（複数可）が十分に大きい場合、第１の物体と第２の物体との間の間隙を埋め（例えば、それらが距離保持手段として機能する場合）、熱可塑性材料は、付着構造に対して移動した後および再固化した後に、第１の物体および第２の物体を互いに嵌合接続する役割を果たす。これにより、第１の物体および第２の物体の構成が、それらが互いに固定されている加工ステーションから取り除かれることが可能になり、樹脂が硬化する間にさらに加工されることが可能になる。

特に、樹脂によって囲まれた要素（複数可）が熱可塑性である実施形態では、樹脂が完全に硬化した後の樹脂の弾性率と同様の弾性率（ヤング率）を選択することが有利であり得る。例えば、室温における熱可塑性樹脂の弾性率は、硬化した樹脂の弾性率よりも３０％以上低くてもよく、かつ５０％以上高くてもよい。熱可塑性材料の弾性率はデータシートなどから分かる周知の量であり、当業者は異なる弾性率を有する類似の材料の間から選択することができる。樹脂および熱可塑性材料の弾性率が互いに適合している場合、接合部のハードスポットを回避することができ、これは長期安定性にとって有益であり得る。

他の実施形態では、活性化可能粒子は、機械的負荷を受けると、機械的振動を伝達することが可能である自己安定化粒子ネットワーク（特に、いわゆる「浸透ネットワーク」）を形成する粒子を含む。活性化は、粒子ネットワークの粒子間に摩擦を生じさせることを含むことができ、それによって熱が発生し、周囲の樹脂に伝達される。

この目的に適した粒子はセラミックまたはガラス粒子を含み得る。
そのような自己安定化ネットワークはまた、距離保持手段であり、それによって接着剤（樹脂）層の厚さを規定するという効果を有する可能性もある。

加えてまたは代替として、そのような粒子は活性化成分、例えば以下の少なくとも１つを含んでもよい。

ｏ硬化材／硬化剤（例えば水、特に重付加反応の場合）。
ｏ開始剤物質、例えばフリーラジカル重合／フリーラジカル架橋を受ける樹脂のラジカル発生剤。

ｏ例えば熱効果のために、活性化時に二酸化炭素または水を放出する物質などのガス形成物質。

活性化成分は、機械的振動が衝突したときに存在する効果、例えば高せん断速度、圧力パルス、キャビテーション効果または熱効果に起因して破断（破壊／破裂）される膜内に活性化成分を含むベシクル中に含まれ得る。

加えてまたは代替として、活性化成分は、樹脂中に分散された粒子、例えば液滴として存在してもよい。特に、樹脂組成物の製造は、一方における樹脂と他方における活性化成分との間に準安定偏析を生じさせることを含み得る。機械的振動による活性化は、混合のためのエネルギー障壁を乗り越えさせ、したがって活性化成分を樹脂中に少なくとも部分的に溶解させる。同様に、活性化成分は、粘度が活性化前の混合には高すぎるが、機械的振動による活性化が（加熱および／またはチキソトロピー効果により）粘度を低下させ、結果、その後活性化が均質化を引き起こす粒子の形態で存在してもよい。

これらの実施形態、ならびに樹脂からエネルギーを吸収することによって粒子を直接または間接的に加熱することを含む実施形態、および粒子を互いに移動させることを含む実施形態では、活性化は粒子全体、すなわち粒子材料の大部分に関与する。これは、膜が破裂されることによって活性化が活性化成分を放出することを単に含み、活性化が粒子表面／膜のみに関与する実施形態とは対照的である。

本明細書において使用される「粒子」という用語はまた、準安定液滴および材料の分離された他の（第２の）相を含む。

組成物内の小粒子（樹脂中に直接分散されるベシクルまたは粒子）において物質を提供する利点は、物質が樹脂の表面にのみ存在する場合よりも拡散経路がはるかに短いことである。さらなる利点は、ポリウレタンプレポリマーのような熱効果によって活性化するのが困難な樹脂組成物の活性化も可能であることである。

さらなる実施形態群において、粒子は樹脂組成物の表面から放出されることによって奏効する物質を含む。

−１実施形態では、粒子の物質（ベシクル内に含まれるか、または例えば樹脂内に分散された液滴として存在する）は、第１の物体および／または第２の物体の付着面に洗浄効果を有する溶媒を含む。したがって、表面の別個の洗浄ステップを達成することが困難であるか、または他の不利益を有する状況では、本発明による手法に起因して洗浄ステップを固定ステップと組み合わせることができる。これは、本発明による手法が有する移動度刺激効果の観点から特に有益である。

−他の実施形態では、粒子の物質は、第１の付着面および／または第２の付着面を物理的に（たとえば粗さを誘導することによって）および／または化学的に作成するエッチング剤または他の物質を含む。

−またさらなる実施形態では、粒子の物質は、第１の付着面／第２の付着面と樹脂組成物に含まれる樹脂の両方と協働するプライマー（結合剤）を含む。

本明細書には、熱を吸収することができる粒子、特に１次相転移することができる物質を含む粒子が、温度を安定化し、それによって樹脂にわたる温度分布を均一にするのに適していることが記載されている。加えてまたは代替として、この効果に対する他の方策が可能である。

多くの実施形態では、例えば、第２の物体および／または第１の物体に作用する機械的振動を含むプロセスでは、一方の物体（遠位物体）が非振動支持体に対して保持され、一方で、他方の物体（近位物体）は、振動ツールによって遠位物体に対して押圧され、物体間には樹脂組成物がある。均一な温度分布のために、非振動支持体は、過度の熱を吸収しないように構成されてもよい。

−第１の可能性によれば、非振動支持体は、少なくとも遠位物体との界面において、木材、木材ベースの複合材料、シリコーン、耐熱性プラスチックなどのような、熱伝導体としては不良であるが比較的耐熱性である材料から成ってもよい。

−第１の可能性と組み合わせることができる第２の可能性によれば、非振動支持体と遠位物体とは、振動が衝突するスポットのすぐ遠位側でそれらの間の直接的な物理的接触が存在しないように成形される。

−第１の可能性および／または第２の可能性と組み合わせることができるさらなる可能性によれば、振動エネルギーの物体への結合は、結合要素が振動ツールと物体との間に配置されることによって適合される。そのような結合要素は、例えば、ソノトロードと物体との間のＰＴＦＥ箔などのポリマー箔であり得る。そのような結合要素は、以下の機能のうちの１つ以上を含み得る。

ｏ硬・硬摩擦を避けることによる表面の振動吸収（騒音低減）および機械的保護。
ｏ振動工具と物体との間の異なる共振周波数が結合要素によって補償され得、それによって振動伝達の効率が改善されることによる、振動伝達の改善。

ｏ追加の熱の発生（特に、ＰＴＦＥの場合のように粘弾性および／またはエラストマー特性を有する場合、上記の教示を参照）、および／または物体から外方への熱流の減少。これは、特に薄い、および／またはアルミニウムのような高い熱伝導率を有する薄板金属物体のような物体に特に有用であり得る。

実施形態では、それらの間に樹脂組成物を有する第１の物体および第２の物体のアセンブリに結合される振動力は、時間依存プロファイルに従う。この目的のために、例えば振動振幅は、それに応じて、周波数が一定のままである間に変調されてもよい。ただし、振動周波数変調は除外されない。特に、初期段階では入力される振動力が小さく、それによって、実質的な架橋は起こらない一方、樹脂による第１の物体／第２の物体の湿潤が助長され、および／または粘度が低下させられる。この第１の段階では、押圧力は湿潤プロセスを支援するために比較的高くてもよい。次に、第２の段階において、振動力は架橋を開始するために、および、該当する場合には粒子を活性化するために、例えば物質を放出するために、溶融するなどのために、より高くてもよい。この第２の段階の間、いくつかの実施形態では、押圧力を減少させて比較的自由な振動を可能にすることができる。任意の第３の段階では、押圧力、例えば押圧力の増大を維持しながら振動を止めることができる。

振動力が時間依存プロファイルに従う他の実施形態では、振動は、オンおよびオフに繰り返し切り替えられてもよく、例えばオンおよびオフ時間は各々数秒（例えば１〜３秒）であり、例えば、最後の振動入力後のより長い保持段階と組み合わされる。一例では、オン時間およびオフ時間は各々２秒であり、オン−オフサイクルは３回であり、保持時間は全プロセスが３分間行われるのに十分な長さである。

実施形態では、第１の物体は、マトリックス材料に埋め込まれた繊維の構造を含む繊維複合部品を含む。１実施形態群では、繊維複合部品は特に、第１の付着面において露出している繊維の構造の一部分を構成する。流動性樹脂材料は次に、繊維の構造に相互浸透させられ、材料中の可能性のある空隙が回避される。振動はまた繊維自体の小さな運動を引き起こすこともでき、これはスポットがまったく含浸されないことを防ぐのに役立つ。繊維の露出構造は、当然のことながら、アンダーカットを画定する構造を含み、それによって、追加の方策を一切必要とすることなく、上述の嵌合接続が達成される。

特に、この方法は、特にマトリックスの最も外側の部分を除去することによって、繊維の構造の一部を露出させるステップを含み得る。

これらの実施形態で使用される樹脂は、繊維複合部品のマトリックス材料と同じ化学組成のものでもよく、または異なる組成のものでもよい。

他の実施形態では、第１の物体は、金属またはセラミック材料を含む、任意の他の材料の表面を有し、いずれの場合も、追加の表面粗さがあってもよく、またはなくてもよい。

振動を加えるためのツールは、振動を発生させるための装置に結合されたソノトロードであり得る。そのような装置は、例えば、振動を発生させるための圧電トランスデューサのような適切な手段を含む手持ち式電動装置であり得る。

機械的振動は縦振動であり得る。振動を加えることができるツールは、表面部分に対して本質的に垂直に振動することができる（また、ツールは長手方向にも圧迫される）。これは、例えばツールを表面部分上で動かすためのツール内の横方向の力を除外するものではない。

他の実施形態では、振動は、横振動である、すなわち、遠近軸に対して例えば垂直に、したがって例えば第１の付着面および第２の付着面に対して平行な角度で主に振動する。この場合の振動エネルギーおよび振幅は、縦振動のパラメータと同様であり得る。

横振動を有する実施形態の下位群と見なすことができるさらなる実施形態群では、振動は回転振動であってもよく、すなわち振動するアイテムは前後にねじれる運動において振動する。

機械的振動は、超音波振動、例えば１５ＫＨｚから２００ｋＨｚの間、特に２０ＫＨｚから６０ｋＨｚの間の周波数の振動であり得る。第２の物体の典型的なサイズ（例えば、約１ｃｍの特徴的な横方向寸法を有する）および例えば自動車産業用の複合部品（車体部品）の寸法については、約１００〜２００Ｗの電力で十分であることが分かったが、適用されるべき電力は用途に大きく依存して変化する可能性がある。

いずれの実施形態においても、押圧力の自動制御を含むツールによって方法を実行する選択肢が存在する。例えば、装置は、特定の最小押圧力が加えられた場合にのみ振動をオンにするように、かつ／または特定の最大押圧力に達するとすぐに振動をオフにするように構成されてもよい。特に後者は、特定の車体部品のような望ましくない変形が避けられなければならない部品にとって有益であり得る。

この目的のために、第１の選択肢によれば、圧電トランスデューサの、加えられた圧力を測定する機能が使用されてもよい。第２の選択肢によれば、特別な機構が装置内に存在し得る。例えば、変換器を含み、ツール（ソノトロード）が付着されるユニットが、ケーシング内でばね力に抗してスライド可能に取り付けされ得る。装置は、ユニットが特定の最小変位だけ変位した場合に限り、かつ／または特定の最大変位を超えて変位していない場合に限り、振動をオンにすることができるように構成することができる。これを達成するために、光バリア、スライド式電気接点、位置感知スイッチまたは他の手段などの当該技術分野で周知の手段を使用することができる。また、以下に説明される種類の折り畳み式スリーブなどが、押圧力を制御するために接点またはスイッチなどを含むかまたは操作することができる。

振動周波数は、振動が作用する方法に影響を与えることができる。周波数が低いほど、波長が長くなる。完成する部品の寸法に波長を適合させることによって、オペレータは、振動の影響がどの程度の深さで最も強くなるか、およびエネルギーが主に「近接場」体制、「遠距離場」体制または中間体制で吸収されるかに影響を与えることができる。

以下、本発明および実施形態を実施するための方法について図面を参照しながら説明する。図面は概略図である。図面において、同じ参照番号は同じまたは類似の要素を指す。

第１の物体、第２の物体およびソノトロードの構成の断面図である。 一実施形態によるプロセス中の粘度の展開を示す図である。 一実施形態によるプロセス中の拡散の展開を示す図である。 ベシクルを有する樹脂組成物を示す図である。 プロセスの２つの異なる段階の間の研磨粒子を有する樹脂組成物を示す図である。 プロセスの２つの異なる段階の間の研磨粒子を有する樹脂組成物を示す図である。 比較的大きい第１の物体および第２の物体の構成を示す図である。 第１の物体、第２の物体およびソノトロードのさらなる構成を示す図である。 さらなる樹脂組成物を示す図である。 さらなる樹脂組成物を示す図である。 さらなる樹脂組成物を示す図である。 第１の物体、第２の物体および樹脂組成物部分のさらなる構成を示す図である。 温度対時間の図である。 プロセス図である。 第１の物体と第２の物体との間に樹脂ビーズが分散されている、第１の物体、第２の物体およびソノトロードのアセンブリの断面図である。 第１の物体と第２の物体との間に樹脂ビーズが分散されている、第１の物体、第２の物体およびソノトロードのアセンブリの断面図である。 第２の物体の一例を示す図である。 補助要素としての役割を果たす構造化粒子を有する構成の断面図である。 構造化粒子の実施形態の上面図である。 構造化粒子の実施形態の上面図である。 構造化粒子の実施形態の上面図である。 ガイドニップルを有する構造化粒子を示す図である。 樹脂組成物を閉じ込めるための手段を示す断面図である。 樹脂組成物を閉じ込めるための手段を示す断面図である。 樹脂組成物を閉じ込めるための手段を示す断面図である。 付着構造を備えた構成の断面図である。 付着構造を備えた構成の断面図である。 補助要素を通る断面図である。 代替的な他の付着構造を示す図である。 代替的な他の付着構造を示す図である。

好ましい実施形態の説明
図１は、樹脂組成物部分３が間にある、第１の物体１および第２の物体２の構成を断面で示している。図示の実施形態の第１の物体は、硬化樹脂のマトリックス中に埋め込まれた繊維の構造を有する繊維複合部品１である。繊維の構造は、例えばマトリックス材料が除去されることによって、第１の物体の表面の第１の付着面部分において局所的に露出される。表面の露出部分に樹脂組成物部分３が被着される。

図示の実施形態では、第１の物体は少なくとも第１の付着面に繊維複合材料を含む。しかしながら、適切な物理的性質（粗さ、多孔度）および／または化学的性質を有する他の表面も同様に適切である。特に、適切な第１の物体および／または第２の材料は、金属、セラミック材料、木材または木材ベースの材料、繊維複合材料以外の他のプラスチック材料などを含み、これらはすべて粗面化されているか、またはされていない。

説明の目的のために、描かれたすべての例において、第１の物体は一般的に平らな形状を有するように示されている。しかしながら、本発明のすべての例は、平坦ではなく他の形状を有する第１の物体にも適用可能である。

また、第２の物体は、第１の付着面と第２の付着面とを備える共通の付着界面が形成される限り、任意の形状を有してもよい。特に、実施形態では、第２の物体は、さらなる物体を第２の物体に、それによって第１の物体に固定するための固定構造を含むコネクタであり得る。

第２の物体は、第２の物体の特定の目的に、さらに樹脂を介した第１の物体との接着結合に適した任意の材料を有することができる。例えば、第２の物体は、少なくとも１つの金属、セラミック、ポリマー系材料、例えば複合材などを含み得る。特に、実施形態では、第２の物体は、特に第２の付着面において繊維が露出している繊維強化複合材を含み得る。適切な物理的性質（粗さ、多孔度）および／または化学的性質を有する他の表面も同様に適切である。

第２の物体は、その遠位側に、例えば複数の窪み、例えばチャネルなどの別個の構造を有するように示されている。第２の物体の遠位面は構成の第２の付着面を形成する。

第２の物体は、例えば、さらなる物体を第１の物体に固定するための固定手段であり得る。

第２の物体と第１の物体とを固定するために、樹脂組成物部分３が部品の間にある状態で、第１の物体に対して第２の物体を押圧するためにソノトロード６が使用され、その間、ソノトロードを介して機械的振動が第２の物体２に結合される。機械的振動は二重の効果を有することが分かっている。第１に、振動によって樹脂が十分に分散され、完全に含浸／相互貫入し得、該当する場合は付着面に何らかの構造を埋め込むことができ、結果、樹脂がそのような構造に比較的深く貫入するようになる。第２に、機械的振動エネルギーは主に、第１の物体と第２の物体との間の界面においておよび樹脂中に吸収され、それによって硬化プロセスを刺激する。

図１では、樹脂組成物３は、例えば活性化プロセスの直前に、対応する分散ツールによって第１の付着面に被着される部分として配置されるように示されている。代替的に、特に粘度が当初非常に高い場合、樹脂組成物は活性化プロセスの前の任意の時点で別のステップにおいて第２の付着面および／もしくは第１の付着面に暫定的に固定することができ、または別の材料ストランドまたは材料シートとして存在してもよい。

一実施形態群によれば、樹脂組成物は、最初は比較的高く（例えば、樹脂組成物はペースト状またはゴム様／ワックス状であり得る）、活性化の結果として低下する粘度を有する。図２は、時間の関数としての粘度の対応するグラフを示す。樹脂組成物は活性化の前にいかなる化学転移も受けず、または、比較的遅い化学転移（例えば架橋）しか受けないため、粘度１１は活性化の前は比較的一定である。活性化の開始１２の後、粘度は最初に、樹脂組成物が第１の物体および／または第２の物体の構造に相互貫入するのに流動性が十分である値へと低下する。その後、架橋が開始されることに起因して、樹脂組成物が第１の物体および第２の物体を互いに固定するのに十分に硬化するまで、粘度は再び上昇する。

一般に、実施形態では、粘度は、機械的振動による活性化の効果によって少なくとも一桁（少なくとも１０倍）、例えば複数桁（少なくとも１００倍）低下する。

図３に示すように、樹脂組成物内の任意の粒子または物質の拡散２１は、最初は比較的低く、振動の開始後に大幅に上昇する。

図４は、樹脂包埋粒子７１、例えば物質または物質の液滴で充填されたベシクルを有する樹脂組成物３を示す。粒子は樹脂内に分布しているため、粒子内の物質を樹脂内に分布させる場合、本発明による方法は二重の効果を有する。

−第１に、物質は樹脂内に分布した粒子中に存在し、その粒子は振動の影響によって溶解／崩壊するため、物質が組成物内にほぼ均等に分布するために必要な拡散経路の長さは、物質が樹脂の表面にのみ存在する場合よりも短くなる。

−第２に、図３に示すように、本明細書で説明されている手法により、拡散自体が最初はより高くなる。

粒子に含まれる物質の例は、樹脂／樹脂組成物自体を活性化する物質を含み、かつ／または、前述のように第１の付着面および／もしくは第２の付着面に衝突する物質を含む。

図２に示されるような粘度挙動の効果を利用する実施形態は、図５および図６に示される。樹脂組成物は、樹脂に加えて、樹脂中に分散された研磨粒子７７を含み、この樹脂は、固体／ワックス状態になるように予備重合される。研磨粒子の少なくとも一部は表面の一部を形成し、プロセスの開始時に第１の付着面および／または第２の付着面と接触するようになる。機械的振動が衝突し始めると、まだ比較的固体（高粘度）の樹脂組成物が振動を伝達し、研磨粒子は樹脂マトリックス中に保持され、振動によって第１の付着面／第２の付着面に衝突する。これにより、振動印加の初期段階が準備ステップとなる（図５）。

樹脂が十分に流動性になった後、粒子は組成物の内部に押し込まれそしてその中に分配されたままになる。樹脂組成物は、その後粗化される表面に接合される。

図７は、本発明の実施形態の可能な用途を非常に概略的に示す。第１の物体１および第２の物体２は、接着接合によって互いに接合されることになり、第１の物体および第２の物体は両方とも比較的大きい。製造工程において、接合がさらなる製造工程にとって十分に強くなるまで物体間で接着剤を硬化させることは、著しい遅延を引き起こし得る。したがって、本発明の実施形態による手法は、本明細書に記載の固定方法を複数の別個のスポット８１で使用して、これらのスポットにおいて樹脂を活性化させることである。それにより、迅速なプロセスにおいて接合が十分に安定化される。別個のスポット８１間の樹脂部分はその後ゆっくり硬化することができ、その間に第１の物体および第２の物体のアセンブリはさらなる処理ステップを受ける。

図８は活性化ステップの直前の構成を示す。第２の物体２は、アンカープレート１５１と、ここではねじ棒である、それに固定される固定要素１５２とを有する固定手段である。図８の実施形態では、ソノトロードは、固定要素と協働してソノトロードと第２の物体とを互いに機械的に結合する受け入れ構造を備える。

第１の物体１はいかなる性質のものでもよい。図８では、それは金属シートであるように示されている。

樹脂組成物３は、図８におけるそのアンカープレートの第２の物体のコーティングとして存在する。樹脂組成物が、例えば室温でワックス状になるように比較的高い粘度を有する場合、それは本質的に不活性であり得、結果、第２の物体は樹脂組成物３を事前に被着した状態で貯蔵することさえできる。

図９は、活性化可能粒子７３が樹脂７２中に分散された樹脂組成物３の例を示し、その粒子は熱可塑性である。振動エネルギーが組成物に衝突すると、熱可塑性粒子は機械的振動エネルギーを吸収する傾向になり、それによって周囲の樹脂を加熱して樹脂を活性化させる。また、熱可塑性材料は、例えば活性化プロセス後の樹脂組成物の機械的性質に寄与することによって、例えばある程度の延性を加えることによって、さらなる機能を有することができる。

図１０は、図９の樹脂組成物の変形例を示し、この変形例では、熱可塑性粒子７３は樹脂組成物層の最終厚さに対応するサイズを有する。それによって、熱可塑性粒子７３は二重の機能を有する。

−第２の物体と第１の物体とを互いに押圧するステップの間、それらは距離規定スペーサとして機能する。

−それらは機械的振動エネルギーを吸収し、それによって周囲の樹脂を熱によって活性化する。実施形態とは対照的に、機械的振動は第２の物体／第１の物体から熱可塑性粒子７３に直接結合され、それによってこの概念は樹脂７２の振動伝達特性とは無関係である。

第１のおよび／または第２の物体の構造に応じたさらなる可能な機能は、図２６を参照して以下に説明されるように固定への寄与である。

図１１は、少なくとも第１の物体と第２の物体との間で組成物３が圧縮されたときに、樹脂環境において自己安定化粒子ネットワークを形成する、例えばガラスまたはセラミックの粒子７４を含む樹脂組成物３の例を示す。これにより、樹脂組成物に機械的振動が加わると、粒子間の領域７５の摩擦により発熱し、これにより樹脂が活性化する。

熱伝達／熱伝導に特に適した粒子材料は、ダイヤモンド、グラファイト、カーボン（モノ）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素を含む。

図１２は、第１の物体１、第２の物体２、およびそれらの間の樹脂組成物部分３の構成のさらなる例である。図１２の実施形態では、第１の物体１と第２の物体２の両方が各々金属シートであるように示されており、これらのシートは少なくとも樹脂組成物が間に存在する領域で重なり合うように互いに対して配置される。

図１２の構成は、熱均等化のための２つの方策を示しており、この２つの方策は互いに独立して実現することができる。

−第１の物体（図示の構成における遠位の物体）は、非振動支持体８１上に取り付けられ、この支持体は、付着スポット／付着位置（樹脂組成物が第１の物体と第２の物体との間にあるスポット）のすぐ遠位にあり、付着位置において、支持体と第１の物体１との間に直接の接触がないように、遮断されている（開口８２）。それによって、金属シートであり良好な熱伝導体である第１の物体から支持体への熱伝達が大幅に減少する。加えてまたは代替として、支持体は、熱伝導性は低いがそれにもかかわらず、木材ベース、繊維ベース（例えば、不織布）、紙／厚紙または高温ポリマー（例えば、Ｔｍ＞２００°）材料などの耐熱性の材料であり得る。

−樹脂組成物は、熱を吸収し、それによって熱を発生させることができるだけでなく、熱を吸収することも潜在的に可能である熱可塑性粒子および／またはＰＣＭ粒子７３を含む。

前述したように、充填剤は第１に、１次相転移温度（論じられている実施形態においては融解温度）に達するとすぐに粒子が熱を吸収し、すべての熱可塑性材料が液化しない限りは樹脂の過熱が防止されるという効果をもたらす。これにより、温度が安定する。第２に、エネルギー入力がオフにされた後、粒子は熱を放散させ、それによってエネルギー入力の効果を延長する。したがって、エネルギーがアセンブリに結合される処理時間は、所与の硬化時間に対して短縮することができる。特に、処理時間は、樹脂が処理温度（これはほぼ融解温度に相当する）で十分に架橋するのにかかる時間よりも短くてよい。

図１３はこれを非常に概略的に示している。図１３は、時間の関数としての樹脂の温度１９１を示しており、ここで、ｔ＝０において、エネルギー入力がオンにされると仮定される。初期段階（加熱間隔Ｉ_ｈ）の間、熱可塑性充填剤を含まない系と同様に、エネルギー入力により温度が上昇する。融解温度Ｔ_ｍに達するとすぐに、熱可塑性粒子による熱吸収が増加し、そのため熱入力は、ほぼ融解温度よりもさらに温度が上昇しないようにする（温度勾配に起因して樹脂の温度は融解温度よりわずかに高くてもよい）。エネルギー入力がある時間（ｔ_ｓ）で停止すると、温度は融解温度をわずかに下回ってのみ下がるが、その後熱可塑性粒子からの熱によって安定化され、それは結晶化プロセスに起因して熱を放散させる。したがって、樹脂が最適結晶化温度付近であることによって架橋が促進／促進される間隔Ｉ_ｓｔｉｍは、エネルギーが衝突する加熱間隔の後の間隔よりも相当に長い。これにより、処理時間、すなわちアセンブリを積極的に処理しなければならない時間が短縮される。

図１４は、エネルギー入力（振動力Ｐ）１９５および押圧力Ｆ １９６を時間の関数として表すことによって可能なプロセス制御を示す。この方法は樹脂組成物とは無関係であり、すなわち本明細書中に教示されているすべての樹脂組成物の選択肢であり得る。

第１の段階の間の機械的振動入力は比較的小さく、振動振幅が小さく、それによりチキソトロピーおよび湿潤効果が達成される、すなわち、第１の段階は樹脂組成物と接合される物体との間の密接な接触を確実にする湿潤プロセスを支持する目的を有する。この第１の段階では、エネルギー入力は化学反応（特に架橋）を最小限に抑えるのに十分に低い。これは非常に反応性の高い系、例えば液体状態で混合される二成分系にとって特に重要であり得る。

その後、第２の段階において、振幅がより大きくなり、それによって架橋プロセスが加速される。その後、振動はオフにされる。

第１の段階における力は、湿潤プロセスを支援するために比較的大きい。次に、振動振幅が大きい間に、力が、特に接合されるべき物体の互いに対する振動を可能にするために、例えば減少され、それによって樹脂への振動の結合が可能にされる。

任意選択の第３の段階（圧力保持段階）では、架橋段階中の収縮を補償するために、力を維持するか、または図示の実施形態のように力を上げてもよい。

以下、本発明に係る方法を実施するための構成と、従来の樹脂または他の樹脂組成物を用いて第１の物体に第２の物体を固定する方法を実施するための構成の両方として機能する構成について説明する。

図１５は、第１の物体１、第２の物体２およびそれらの間の樹脂組成物部分３の構成を示す。第２の物体２は、図１５の第１の物体１と同様に、比較的薄いシート状の物体、例えば金属シートである。第１の物体および第２の物体は両方とも、比較的大きい面内（ｘ−ｙ）伸張を有すると仮定され、樹脂部分は、少なくとも一方の物体の表面に広範囲に被着されるか、または例えば対応するロボットによって伸展した接着ビーズに被着される。樹脂の表面は、機械的振動を接着剤で覆われた全領域にわたって広く適用するには大きすぎる可能性があり、硬化は別個のスポットでのみ起こる可能性がある。接着剤の残りの部分はその後はるかに遅い速度で硬化し、かつ／または加熱により誘発される。

これにおける可能性のある課題は、第２の物体２の剛性に依存して、横方向に流れ去ることによって過度に多くの振動エネルギーを放散させずに第２の物体を通る振動を所望のスポットに選択的に結合することが困難であり得ることである。

−実施形態では、第２の物体は、振動を第２の物体に結合するソノトロードの直下にある樹脂の部分に選択的に振動を結合するのに局所的に十分に柔軟な材料（例えば、膜状の薄いシート材料）である。

−他の実施形態では、第２の物体は局所変形、例えばエネルギー指向特性を有するエンボスを含む。

図１５では、エンボスは局所的な窪み／ビード９１を形成する。図１５の断面に垂直な平面に沿った断面において図１５の構成を示す図１６に示されるように、窪みは、任意選択的に、底部に波形を形成してもよい。それによって、複数の効果が達成され得る。

−全体としての窪み、特に波形は、エネルギー指向特性を有するエッジなどの顕著な構造を提供する。振動エネルギーの吸収はこれらの構造において増大して行われる。結果として、硬化プロセスは、図１６の領域９５によって示されるように、これらの構造の周りで始まる。

−構造は振動挙動に影響を及ぼし、窪み９１の周囲の領域から窪み９１の中の領域をいくらか分離し得る。

−樹脂が依然として流動性である状態で第１の物体および第２の物体を互いに押圧するとき、この構造を有する窪みは内部距離保持手段として機能し、それによってプロセス後の接着剤部分の厚さが規定される。

図１７は、第２の物体２を断面図（上側パネル）および上面図（下側パネル）で示しており、窪みを有する構造の変形例を示している（図１６と同様に、任意選択的に追加の構造を設けてもよい）。この変形例では、窪み領域は、主に溝によって囲まれた部分の振動を可能にするためのジョイント状構造として機能するエンボス溝９７によって囲まれている。

振動エネルギーを所望のスポットに選択的に結合する問題に対するさらなる可能な解決策が図１８に示されている。この解決策は、熱可塑性粒子が樹脂組成物中に存在するという概念に基づいている。しかしながら、上述の実施形態とは対照的に、粒子は規定された形状を有し、図１８では規定された位置も有し、それによって第１の物体１と第２の物体２との間の補助要素として機能する。補助要素は距離保持手段として機能し、それによって樹脂部分３の厚さを規定する。第２の物体２と第１の物体１とが互いに押圧されている間に、機械的振動エネルギーが例えば補助要素１０１の位置で局所的に第２の物体に加えられると、補助要素の熱可塑性材料が、特に外部および／または内部摩擦に起因して振動エネルギーを吸収し、それにより、局所的に加熱される。その結果、周囲の樹脂材料３にも熱が伝達される。

実施形態では、図１８のように、補助要素１０１は、例えば隆起部、先端部または他の突起であるエネルギーダイレクタ１０２、１０３を有する。図１８は、図示の実施形態における振動が第１の物体に直接ではなく、第２の物体に結合されるという事実から生じる非対称性を補償するために、第１の物体１への界面における第１のエネルギーダイレクタ１０２が第２の物体との界面における第２のエネルギーダイレクタ１０３よりも顕著であることを示す。

図１８は、樹脂材料の活性化が優勢であるエネルギーダイレクタ周辺の領域を示す。
図１９〜図２１は、種々の補助要素の上面図を示し、それによって可能な補助要素の形状を示している。一般に、実施形態では、補助要素が単なる円板とは異なる形状を有し、それによって側面がより大きくなり、それによって樹脂との界面がより大きくなることが有利であり得る。前述の実施形態に従って樹脂中に分散された粒子７３はまた、本質的に球形の補助要素と見なすこともできる。

やはり断面を示す図２２は、第１の物体１に対する補助要素の正確な位置を規定するために、第１の物体１のガイド孔１１１と協働するガイドニップル１１２を補助要素１０１に設ける選択肢を示す。

実施形態において、樹脂組成物３が、少なくとも部分的に第１の物体と第２の物体との間の画定された領域に横方向に閉じ込められことが有利である。図２３はそのためのオプションを示している。第１の物体１は、樹脂組成物３のための領域を規定する浅い窪み１１１を含む。そのような窪みは樹脂を閉じ込める一種のポケットとして役立つ。それに加えてまたは代替として、窪みの周りの縁部は、毛細管効果／表面張力によって、樹脂の横方向の流れを止める流れ制限手段として機能することができる。円周方向の隆起または溝などの他の不連続性によっても同様の閉じ込めが達成され得る。

同様に、図２４に示すように、窪みは、図２３に示すような局所的な薄肉化の代わりにエンボス窪み構造１１２によって形成することができる。このようなエンボス構造は、例えば図１６に示されるように、より小さい隆起部／窪みを任意選択的にさらに含み得、この隆起部／窪みは、第１の物体および／または第２の物体内に存在し得、エネルギーダイレクタおよび／または距離保持手段として機能し得る。

図２５は、樹脂組成物３の閉じ込めを補助する不連続部として機能することができる周方向エンボス溝１１３の一例を示す。

図２６は、付着構造を含む（第１の物体１の）第１の付着面および／または（第２の物体２の）第２の付着面の原理を示し、この付着構造は単なる平面とは異なる。図２６の実施形態では、第１の付着面と第２の付着面の両方が、ともに付着構造を含み、各々が複数の付着突起１４１を含む。付着突起は、以下の機能のうちの少なくとも１つを有することができる。

−付着安定化：それらの構造により、樹脂組成物の硬化後に（適用可能であれば任意の補助要素を含む）、嵌合効果に寄与することによってさらなる安定性を提供する。図２６に示す付着構造は、長手方向（付着面に垂直な方向）に対するアンダーカットされており、それによって樹脂組成物３の固化後に、それぞれの第１の物体／第２の物体を樹脂組成物に嵌合方式で固定する。アンダーカットされていない場合であっても、せん断力に対する安定性を向上する。他の付着構造、特に付着窪みおよび／または粗さによっても同様の効果が達成され得る（以下参照）。

−エネルギー指向特性：付着突起または他の付着構造は、例えば（図２６の実施形態のように）先端部および／または縁部などを形成することによって、顕著なエネルギー指向特性を有することができる。そのような顕著な特徴が熱可塑性粒子７３または熱可塑性補助要素と物理的に接触しているとき、振動エネルギーが系に結合されるときにそのような接触の位置で強いエネルギー吸収を引き起こし、それによって的を絞った加熱を引き起こす。

樹脂組成物が比較的少数の比較的大きい分散熱可塑性粒子７３を含む、図２６に示す種類の実施形態では、可能な設計基準は、２つの隣接する付着突起間の距離ｄが最大で直径Ｄの半分または最大で平均粒子の直径Ｄに対応し、それによって、すべての粒子が少なくとも１つの付着突起と接触することであり得る。この設計基準を満たすことは、樹脂と付着構造との間だけでなく、特に粒子７３の熱可塑性材料と付着面との間の嵌合効果が重要である場合、および／または付着構造のエネルギー指向効果が重要である阿合に、特に有用であり得る。

図２７は、図２６の実施形態と以下の特性が異なる実施形態を示す。
−分散した熱可塑性粒子７３の代わりに、熱可塑性スペーサとして機能するシート状補助要素１０１が存在する。付着突起１４１、樹脂材料の量、およびプロセス中に加えられる押圧力は、付着突起が補助要素１０１を、その材料を局所的に液化しながら貫通するように互いに適合させることができる。

−別個の付着突起の代わりに第１の付着面が、表面粗さ１４３の形態の付着構造を含む。そのような表面粗さは、例えば射出成形によって要素を製造するときに生じる残留（微視的）粗さよりも大きい巨視的粗さであろう。例えば、そのような粗化部分の粗さ（Ｒ_ａ、算術平均粗さ）は、少なくとも１０μｍ、または少なくとも２０μｍ、またはさらには少なくとも５０μｍまたは少なくとも１００μｍであり得る。

これら２つの差は互いに独立しており、必ずしも組み合わせる必要はない。
第１の物体と第２の物体の両方が付着構造を有する代わりに、一方の物体だけがそのような構造を有することも可能である。

的を絞った付着構造は、例えば、レーザアブレーションのような当該技術分野で知られている成形プロセス、または、また堆積プロセスもしくはエンボス加工もしくは鋳造プロセスによって、または表面粗さの場合にはまた粗研磨手段による研磨によっても製造することができる。

図２８は、補助要素１０１、すなわち熱可塑性メッシュのさらなる実施形態を示す。そのようなメッシュはリボンを形成してもよい。実施形態において、多孔率は約５０％であってもよく、および／または樹脂のキャリアとして使用されてもよく、結果、樹脂組成物を配置することは、樹脂を含浸させたリボンを配置することのみを含み得る。

メッシュに代わるものとして、樹脂によって含浸可能な他の構造、例えばコード構造なども使用することができる。

図２９および図３０は、付着突起１４１の代替的な形状を示している。図２９の付着突起は、それらが良好なエネルギー指向特性を有するように鋭い先端を形成し、それによって活性化に必要な系へのエネルギー入力は減少する、すなわち付着突起は、最小限のエネルギーおよび時間入力を有する分散粒子／補助要素を有する樹脂組成物への貫入に対して最適化される。しかしながら、図２９の付着突起はアンダーカットを有しない。したがって、図２９の実施形態は、例えば必要とされる接続強度が高くない場合、または樹脂による接着が特に（十分に）強い場合、迅速なプロセスに適している。

図３０の実施形態は、エネルギー指向特性をほとんど有しないがアンダーカットされている付着突起を有する。この実施形態は、例えば、アンダーカットの効果と組み合わせて、低速の均一なエネルギー入力が望まれる状況に適し得る。アンダーカットの有無にかかわらず、およびエネルギー指向特性の有無にかかわらず、他の形状も可能である。

Claims (30)

1. 第１の物体に第２の物体を固定する方法であって、
   第１の付着面を含む前記第１の物体を提供するステップと、
   前記第２の物体を提供するステップと、
   前記第１の付着面と前記第２の物体との間に樹脂組成物がある状態で、前記第１の物体に対して前記第２の物体を配置するステップであって、前記樹脂組成物は樹脂を含み、前記樹脂組成物は第１の粘度を有する、配置するステップと、
   前記樹脂組成物が振動誘起活性化を受けるまで、前記第２の物体もしくは前記第１の物体または両方に機械的振動を作用させるステップであって、前記活性化は、前記第１の粘度と比較しての前記樹脂組成物の粘度の低下、および、前記樹脂によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの要素の活性化のうちの少なくとも１つを含む、機械的振動を作用させるステップと、
   前記樹脂が少なくとも部分的に架橋し、前記樹脂の前記粘度が前記第１の粘度と比較して少なくとも局所的に増大するまで、前記機械的振動を作用させるステップを継続するかまたは繰り返すステップであって、結果、前記樹脂組成物が前記第１の物体に前記第２の物体を固定する、継続するかまたは繰り返すステップと
   を含む、方法。
2. 前記少なくとも１つの要素が熱可塑性要素および／またはエラストマー要素であり、前記機械的振動が、前記要素によって振動エネルギーを吸収させ、結果、前記要素が周囲の樹脂材料に熱を伝達する、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの要素が、室温を超える温度で１次相転移を起こすことができる物質を含み、前記振動誘起活性化が、前記材料の少なくとも一部を１次相転移させることを含む、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記１次相転移を受けることができる前記材料が熱可塑性材料である、請求項３に記載の方法。
5. 前記１次相転移を受けることができる前記材料が相変化材料である、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記樹脂組成物が、前記粒子である複数の前記要素を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記粒子が少なくともほぼ球形の形状を有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記粒子の平均直径が１０μｍから１００μｍの間である、請求項６または７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記粒子が、架橋後の樹脂の弾性率と最大で２倍異なる弾性率を有する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記粒子の少なくとも表面が前記樹脂と化学的に反応することができる、請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記粒子がポリアミドポリマーを含む、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記樹脂によって少なくとも部分的に囲まれた前記少なくとも１つの要素が熱可塑性を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記樹脂によって少なくとも部分的に囲まれた前記少なくとも１つの要素が補助要素を含み、前記第２の物体を配置するステップおよび／または前記機械的振動を作用させるステップにおいて、前記第１の物体および前記第２の物体を互いに対して押圧するステップと、前記押圧するステップにおいて前記補助要素を距離保持手段として使用するステップとを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記補助要素が熱可塑性を有し、少なくとも１つのエネルギー指向構造を形成する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第２の物体が第２の付着面を有し、前記配置するステップにおいて、前記樹脂組成物が前記第１の付着面と前記第２の付着面との間にあり、前記第１の付着面または前記第２の付着面または両方が、付着突起、付着窪み、巨視的表面粗さのうちの少なくとも１つを有する付着構造を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記付着突起および／または前記付着窪みがアンダーカットされている、請求項１５に記載の方法。
17. 前記樹脂によって少なくとも部分的に囲まれた前記少なくとも１つの要素が、前記樹脂中に分散されている複数の粒子を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記機械的振動を作用させるステップの前の前記樹脂が予備重合されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記機械的振動を作用させている間の少なくともしばらくの間、前記樹脂がチキソトロピー性である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記樹脂組成物が、せん断速度に起因して、または低いガラス転移温度および／もしくは液化温度に起因して前記粘度を低下させる添加剤を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記活性化が、前記第１の粘度と比較した前記樹脂の前記粘度の低下を含み、前記樹脂組成物が研磨粒子をさらに含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記樹脂が、活性化成分を含む粒子を前記要素として含み、加圧して機械的振動を作用させることにより、前記活性化成分が前記樹脂中に溶解させられる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記活性化成分が、前記樹脂組成物中に含まれる少なくとも１つのさらなる物質、例えば前記樹脂を活性化することができる、請求項２２に記載の方法。
24. 前記活性化成分が、硬化剤、開始剤物質、ガス形成物質のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記活性化成分が、前記第１の付着面および／または前記第２の物体の第２の付着面に衝突することができる物質を含む、請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記活性化成分が、溶媒、プライマー、エッチング剤のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記機械的振動が作用している間に、前記第２の物体と前記第１の物体とを互いに対して押圧することを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記樹脂組成物が、自己安定化粒子ネットワークを形成することができる粒子を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記機械的振動の振動力が変調されるようにされ、初期段階での前記振動力が次の段階よりも低い、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
30. 第１の物体と第２の物体との間の接着剤としての役割を果たす樹脂組成物であって、前記樹脂組成物は樹脂を含み、機械的振動エネルギーによって活性化可能であり、前記樹脂組成物は、
    前記樹脂中に分散している研磨粒子であって、前記樹脂は、機械的振動エネルギーによる活性化の際に粘度が低下するように備えられている、研磨粒子と、
    活性化物質を含有する粒子であって、前記物質は、前記樹脂組成物に機械的振動が作用すると、周囲の樹脂組成物材料中に溶解することができる、粒子と、
    前記樹脂中に分散した熱可塑性粒子と、
    前記樹脂中に分散した自己支持ネットワークを形成することができる粒子と、
    前記樹脂組成物をチキソトロピー性にする添加剤と
    のうちの少なくとも１つをさらに含む、樹脂組成物。

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