JP6014658B2 - 熱硬化性ポリマー部品に熱可塑性ポリマーを接合する方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱硬化性ポリマー部品に熱可塑性ポリマーを接合する方法に関する。本発明はまた、熱硬化性ポリマー部品を別の熱硬化性ポリマー部品と接合する方法にも関する。本発明は、さらに、熱硬化性ポリマー部品が接合される部分の少なくとも一部に熱可塑性ポリマー製の埋込物（implant）を有する硬化された熱硬化性ポリマー部品に関し、さらに、接合可能な表面を形成する熱可塑性ポリマー製の埋込物を有する熱硬化していない、または部分的に熱硬化された熱硬化性ポリマー部品に関する。本発明はさらに、熱可塑性表面及びそれに溶着された熱可塑性ポリマー部品を有する硬化された熱硬化性ポリマー部品のアセンブリに関する。

オリゴマーを含む熱可塑性（繊維強化）ポリマーは、リサイクルの可能性があるので、構造材料としての使用が増加している。熱可塑性ポリマーは加熱することで、これを軟化することができ（非晶質熱可塑性物質）、または究極的にはこれを融解することができる（半結晶化熱可塑性物質）。その後、これを冷却することで固体状態になる。このような温度が引き起こす物理的な変化は一般的には可逆的であるため、熱可塑性ポリマーをリサイクル可能にしている。固体非晶質熱可塑性物質においてはポリマーの分子鎖はランダムに配列されているのに対して、固体半結晶化熱可塑性物質においては、それらのうちのある部分は結晶化領域として規則的に配列されているポリマーの分子鎖を含む。本発明においては、たとえ用語「融解（melting）」または「融解する（melt）」が用いられていても、一つのタイプの熱可塑性ポリマーに限定されることはない。熱可塑性ポリマーは、ガラス転移点温度（Ｔｇ）を超えて加熱すると進行性の軟化が生じる。実質的にガラス転移点より高い温度では、非晶質熱可塑性物質は高粘度の液体のようにふるまうのに対して、半結晶化ポリマーはこの温度領域では固体のままである。半結晶化熱可塑性物質は、これ（融点）を超えると材料が融解し、液体のようにふるまう融点（Ｔｍ）を示す。更なる温度上昇によって粘度は急速に低下する。

熱硬化性ポリマーは典型的な架橋ポリマーであって、エポキシド（しばしばエポキシと呼ばれる）、ビスマレイミド（bismaleimide）、不飽和ポリエステル、およびビニルエステルポリマーのような樹脂から構成される。熱硬化性ポリマーは、典型的には、硬化に先立って協働して架橋ポリマーを生成する樹脂（モノマー）および硬化剤を含む。硬化は、室温またはより高い温度（典型的には８０℃から２００℃の間）で生じるように設計されてもよい。硬化の際、モノマーと硬化剤が反応し、その混合の粘度は、この熱硬化性ポリマーがその劣化温度を超える温度で劣化されない限り、その状態が温度変化によって可逆的でない架橋固体ポリマーになるまで増加する。硬化の後で、熱硬化性ポリマーもまた、これを超えると熱硬化性ポリマーの相当な軟化が生じ、熱硬化性ポリマーがゴムのようにふるまうガラス転移点温度を示す。

ポリマー複合材料は、熱硬化性でも熱可塑性でもあることができる基質ポリマー（matrix polymer）に埋め込まれた繊維または微粒子強化剤を含む。周知のポリマー複合材料は、ガラス繊維で強化されたポリエステル樹脂、及び炭素繊維で強化されたエポキシ樹脂を含む。これらの複合材料は基質に熱硬化性ポリマーを用いているので、多くの場合、熱硬化性複合材料と呼ばれている。

熱硬化性（複合材料）ポリマーの一つの大きな欠点は、それらが、通常溶着できないことである。なぜならば、熱硬化性ポリマーは融解させることができないし、温度を上げたり下げたりすることによって再固体化できないからである。熱硬化性（複合材料）ポリマーは典型的には、接着接合またはボルト締めという共に欠点を有している方法によって他の部品に接着される。接着接合は高コストであり、ときには環境に有害であり、さらに接合の品質は通常、プロセスパラメータの変化に敏感である。他方、ボルト締めは接合される部品に穴を生成するが、これはストレスの集中と初期不良の可能性を生じさせる。

国際公開公報２００７／１０９８５５号は、熱硬化性ポリマーの成形品部分に熱可塑性ポリマーの挿入材（insert）を備え、これに熱可塑性成形品部分を接着する方法を開示している。接着は、熱可塑性成形品部分を接合させる部分へ接触させ、熱可塑性成形品部分の全体を融点に熱し、そのとき、熱可塑性ポリマーの挿入材は融解して熱可塑性成形品部分と融合することにより行われる。加熱は高周波溶着によって行われる。

プラット（Pratt）らの論文「熱可塑性挿入材を用いたＲＩＭ部分の超音波溶着方法」（モトローラ技術開発27巻、１９９６年、５月１日、２００−２０１頁）は、また、ＲＩＭナイロン部分に熱可塑性挿入材を備えている熱硬化性ＲＩＭナイロンポリマーの成形品部分に熱可塑性成形品部分を接着する方法と超音波溶着を適用する方法を開示している。

米国特許公開公報第２００２／０１１３０６６号は、熱硬化性ポリマーの成形品部分に熱可塑性成形品部分を接着する他の方法を開示している。熱硬化性成形品部分は、強磁性体微粒子を加えた熱可塑性材料層と共に硬化して得られる。この方法では、接合可能な表面が超音波溶着によって熱可塑性成形品部分と接合するように生成される。

国際出願ＰＣＴ／ＡＵ２００７／００１２９６号は、例えば、熱可塑性挿入材を備えている熱硬化性複合材料チューブを熱可塑性コネクタに接合するための方法を開示している。接合は、熱可塑性樹脂の加熱および再冷却によって達成されている。

溶着によって、他の熱硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマー複合材料または熱可塑性ポリマー（複合材料）と接合させることが可能なより広範囲にわたる熱硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマー複合材料が求められている。

本発明は、熱硬化性ポリマー（複合材料）部品を他の熱硬化性ポリマー部品に接合するための方法を、熱的に接合可能な表面を与える熱可塑性埋込物を有した熱硬化性ポリマー（複合材料）を用いることによって提供する。

本発明は、さらに、少なくとも接合される熱硬化性ポリマー部品の部分に熱可塑性ポリマー製の埋込物を備える硬化された熱硬化性ポリマー部品を提供するとともに、接合可能な表面を形成する熱可塑性ポリマー製の埋込物を備える未硬化または部分的に硬化された熱硬化性ポリマー部品を提供する。

本発明は、また、熱可塑性表面と熱可塑性ポリマーとを有する硬化された熱硬化性ポリマー部品のアセンブリを提供する。

本発明は、さらに、熱的に接合可能な表面を形成する熱可塑性ポリマー（部品）を有する未硬化または部分的に硬化された熱硬化性ポリマー部品と、熱可塑性表面およびそれに溶着可能な熱可塑性ポリマー複合材料を有する硬化された熱硬化性ポリマー複合材料のアセンブリと、を提供する。

第１の観点によれば、本発明は熱可塑性ポリマー（部品）を熱硬化性ポリマー部品に接合する方法であって、熱可塑性ポリマーは熱硬化性ポリマーの硬化温度を超える融点を有し、本方法は以下のステップを含む。
ａ） 熱可塑性ポリマーを提供するステップと、
ｂ） 熱可塑性ポリマーの融点より低い硬化温度を有するとともに、熱硬化性ポリマー部品における少なくとも接合される部分に熱可塑性ポリマー製の埋込物（implant）を備える、未硬化または部分的に硬化された熱硬化性ポリマー部品を提供するステップと、
ｃ） 熱可塑性ポリマーを少なくとも接合させる部分と接触させて配置するステップと、
ｄ） 熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマー部品とを熱可塑性ポリマーの融点に加熱するステップであって、これにより、埋込物を構成する熱可塑性ポリマーが融解して熱可塑性ポリマーと融合し、さらに、それにより、未硬化熱硬化性ポリマー部品と熱可塑性ポリマー製の埋込物とが少なくとも部分的に相互に浸透するステップと、
ｅ） 熱可塑性ポリマーと硬化された熱硬化性ポリマー部品とのアセンブリを熱可塑性ポリマーが硬化された熱硬化性ポリマー部品と接合するように冷却するステップと、を含む。なお、熱可塑性ポリマーは、熱硬化性ポリマー部品の硬化温度を超える融点を有するが、その埋込物の熱硬化性ポリマー部品との接合部分（interface）が、接合ステップｄ）の際に熱硬化性ポリマーの最大使用温度を超える加熱が避けられるように、埋込物が設計される。

ポリマー（複合材料）の最大使用温度は当業者には良く知られており、一般的には供給業者によって与えられる。

本発明による方法において、熱可塑性ポリマー製の埋込物は熱硬化性ポリマー（複合材料）部品に対するヒートシンクのように働く。これにより、接合される熱可塑性ポリマーおよび埋込物を構成する熱可塑性の埋込用のポリマーの融解に加えられる熱が、実質的に溶着される接合部分に存在する一方で、この熱は埋込物を構成する熱可塑性ポリマーの融解によって吸収される。本発明によれば、かりに、加熱がそのような（熱硬化性ポリマーの）劣化温度をこえるときでも、埋込物と熱硬化性ポリマー（複合材料）部品との接合部分における温度が実質的に熱硬化性ポリマーを劣化させることがなく十分低いように、溶着による熱接合の際の温度勾配が熱可塑性埋込物で維持される。これにより、熱硬化性ポリマー（複合材料）と埋込物との間の接合部分での過剰な加熱が避けられるので、溶着によって熱可塑性ポリマーを熱硬化性ポリマー部品へ接合する可能性を与える。この熱可塑性ポリマーは熱硬化性ポリマーの硬化温度を超える融点を有する。

上記の利点は、相対的に高い使用温度であることにより、相対的に高い融点を有する熱可塑性ポリマーを用いることを決定づけている航空宇宙および航空機への用途に特に有益である。

本発明の１実施形態における方法においては、J/°K/mで示される埋込物の単位長あたりの熱容量が、ステップｄ）の際にアセンブリに与えられる単位長あたりの熱よりも大きい。言い換えれば、埋込物の位置決めおよび断面の寸法、同様に埋込物を構成する熱可塑性ポリマーは、上記の要求に合うように選択される。ステップｄ）の際にアセンブリに与えられる単位長あたりの熱、特に、長さあたりの溶着熱は、また材料特有であり、使用される溶着方法、溶着される材料の比熱容量、その導電度、および局部加熱または局部溶着後に良好に一体化された（consolidated）材料を得るために融解した状態を持続するための必要な時間などの種々の要因に依存する。長さあたりの溶着熱は、当業者であれば容易に実験的に決定することができる。

本発明の別の実施形態における方法において、ヒートシンクは、埋込物の一部に、より好ましくは埋込物の外部に、最も好ましくは埋込物の外縁部に適用される。適切なヒートシンクはブロック、ストリップ、バーのような材料を含み、典型的には相対的に高い比熱容量を有している材料がヒートシンク材料として用いられる。適切な材料は金属を含む。ヒートシンクと埋込物の接合部分は、さらに、例えば熱吸収ペーストを備えても良い。ヒートシンクは接合の後、除去される。

熱硬化性ポリマー部品の埋込物は、好ましくは強化繊維を含む。しかしながら、本発明の別の実施形態における方法においては、埋込物が熱硬化性ポリマー内に延びる強化繊維を備える。このような実施形態は、溶着熱および／または時間を削減することができ、これにより、熱可塑性および／または熱硬化性ポリマーの接合の際の劣化を避ける一方で十分な接合強度をも得ることができる。

本発明の別の観点による方法においては、熱硬化性ポリマー部品へ別の熱硬化性ポリマー部品を接合することを提供する。ここで、本方法では、熱可塑性ポリマーに熱可塑性ポリマー製の埋込物を備える硬化した熱硬化性ポリマー部品という形で提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、硬化された熱硬化性ポリマー部品は、熱硬化性ポリマー部品が少なくとも接合される部分に熱可塑性ポリマー製の埋込物を備える。

本発明の第１の観点に基づく好ましい実施形態による方法においては、埋込物と熱硬化性ポリマー部品の接合部分で過剰な加熱を避けるように埋込物が設計される。

本発明の別の好ましい実施形態による方法においては、熱硬化性ポリマー部品は繊維強化熱硬化性複合材料部品を含む。

さらに、本発明による方法の別の好ましい実施形態によれば、熱硬化性ポリマー部品は、予め含浸させた熱硬化性ポリマー複合材料テープの積層体のアセンブリであり、埋込物は予め含浸させた熱硬化性ポリマー複合材料テープの積層体を含む。

本発明による方法の更なる実施形態は、接合される熱可塑性ポリマーが熱可塑性ポリマー部品、または熱可塑性ポリマー表面と相溶性を有する部品である方法に関する。

本発明による方法の別の好ましい実施形態に用いられる接合される熱可塑性ポリマーおよび／または埋込物を構成する熱可塑性ポリマーは、少なくとも２００℃の融点を有するエンジニアリング熱可塑性ポリマーのクラスから選択されている。さらに、より好ましい方法によれば、接合される熱可塑性ポリマーおよび／または埋込物を構成する熱可塑性ポリマーは、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）及びそれらの組み合わせまたはそれらの同等物から選択される。

本発明による方法の別の実施形態では、接合される熱可塑性ポリマー又は埋込物を構成する熱可塑性ポリマーは局部加熱のための導電性粒子を含むという特徴がある。

本発明による方法の１実施形態においては、熱硬化性ポリマーは、エポキシ樹脂および／またはビスマレイミド樹脂及び硬化剤の混合物（hardener mixture）を含む。

接続可能な表面を形成する熱可塑性ポリマーの埋込物を有する未硬化または部分的に硬化された熱硬化性ポリマー部品は、積層事前含浸熱硬化性ポリマー複合材料テープ及び埋込物を形成する積層事前含浸熱可塑性ポリマー複合材料テープによって便利に作られることができる。熱可塑性埋込物はまた、注入法を用いてその場で製造されることができる。熱硬化性ポリマーと熱可塑性ポリマーの同時注入もまた可能である。

埋込物を備える熱硬化性ポリマー部品は、好ましくは熱可塑性ポリマー（部品）、または他の熱硬化性ポリマーもしくは熱硬化性ポリマー複合材料への溶着による埋込物を備える他の熱硬化性ポリマー部品、または、熱可塑性ポリマー（複合材料）へ接合される。

好ましい溶着方法は、誘導溶着、抵抗溶着、およびレーザ溶着を含むが、これらに限定されるものではない。

本発明の他の観点においては、熱可塑性の表面とそれに接合されている熱可塑性ポリマー部品とを有する硬化された熱硬化性ポリマー部品のアセンブリが提供される。ここで、熱可塑性ポリマーは熱硬化性ポリマーの硬化温度を超える融点を有する。

本発明の上記の実施形態のいずれにおいても、熱可塑性ポリマー埋込物およびその埋込物に隣接している未硬化熱硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマー複合材料は、加熱されたときに熱硬化性ポリマーが硬化する前に少なくとも部分的に相互に貫通させあうことができ、これにより、熱可塑性ポリマー埋込物と、熱硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマー複合材料とが接合することができる。このことにより、埋込物によって熱硬化性ポリマー（複合材料）へ提供される熱可塑性の表面は、熱硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマー複合材料から容易に引き離されることができないことを確実にしている。

熱可塑性の埋込物を有する硬化されたまたは未硬化の熱硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマー複合材料は、本発明の方法により、さらに熱可塑性ポリマーに接合されてもよく、また、熱可塑性の埋込物を有する第２の熱硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマー複合材料に接合されてもよい。

発明された方法の更なる利点は、接合される融解した熱可塑性ポリマーと埋込物を構成する熱可塑性ポリマーがお互いに接触したときに、高い熱可塑性ポリマー流れを提供し、これにより、接合される接触表面においていかなる凹凸や欠陥をも満たすことである。この熱可塑性の流れは、加熱の際や接合に対する追加の時間を許容する際に、温度を変えることにより、および／または接合される部品へ接触圧力をより加えることにより、影響される。

本発明による方法の利点はさらに、予め相互に接合されていた部品が必要なときに分解されても再組立てされてもよく、これが溶着された熱可塑性物質および熱可塑性埋込物を単に少なくとも部分的に再加熱することにより行える、という事実に関する。もし必要であれば、追加の熱可塑性ポリマーがより良い接合のために接合すべき表面の間に追加されても良い。再加熱はまた、もし必要であれば選択された領域における溶着された製品の品質を向上させるためにも使用できる。

一般に、本発明による方法は、少なくとも熱可塑性ポリマー埋込物と熱硬化性ポリマーとの間の接合部分において、硬化される熱硬化性ポリマーまたはポリマー複合材料部品のガラス転移点を超える温度で行われる。しかしながら、接合は、この温度よりも若干高い温度を含んでも良く、または、熱硬化性ポリマーの劣化温度に近くてもよい。

熱硬化性ポリマー（複合材料）部品は、金属の埋込物、発泡体、またはハニカム状の芯材、熱硬化性の部品またはフィルムの熱可塑性物質、などの他の部品を含んでもよく、本発明以外の方法によってそれらが接合されてもよく、または、いかなる他の材料が熱硬化性材料（複合材料）部品の一体化された部分として組み込まれてもよい。

本発明は、添付図を参照のために用いて、しかしながらそれらに限定されることなく、例として以下に詳細に説明する。

熱可塑性表面とそこへ溶着する熱可塑性ポリマー部品とを有する硬化された熱硬化性ポリマー部品からなる本発明による第１の実施形態を示す概略図である。 熱可塑性表面とそこへ溶着する熱可塑性ポリマー部品とを有する硬化された熱硬化性ポリマー部品からなる本発明による第２の実施形態を示す概略図である。 熱可塑性表面とそこへ溶着する熱可塑性ポリマー部品とを有する硬化された熱硬化性ポリマー部品からなる本発明による別の実施形態を示す概略図である。 本発明の方法に用いられる熱可塑性埋込物の実施形態を概略的に示す概略図である。

図１を参照すれば、熱可塑性表面３を備える硬化された熱硬化性ポリマー部品２のアセンブリ１の実施形態が示されており、これに熱可塑性ポリマー部品４を本発明に示される方法により溶着することができる。熱可塑性ポリマー部品４を構成する熱可塑性ポリマーは、２５０℃から４００℃の間の融点を有しており、これは、硬化温度の範囲が典型的におよそ室温から２００℃の間である熱硬化性ポリマー部品２に用いられている熱硬化性ポリマーの硬化温度を超えている。アセンブリ１は、以下の方法によって得られている。少なくとも熱硬化性ポリマー部品が接合される部分、即ち、この場合における表面３に熱可塑性ポリマー製の埋込物５を有する未硬化または部分的に硬化された熱硬化性ポリマー（硬化する部品２の前駆体）を提供するステップと、この熱硬化性ポリマーを硬化させるステップとを有し、これにより未硬化熱硬化性ポリマー部品２及び埋込物５を構成する熱可塑性ポリマーが少なくとも部分的に相互に浸透する。この工程が熱可塑性ポリマー埋込物５と硬化される熱硬化性ポリマー２との間の接合を形成する。硬化時の昇温により、熱硬化性モノマーは実際に埋込物５を構成する熱可塑性ポリマーへ、特に、それらの結晶性領域（crystalline domains）に容易に移動する。この方法によれば、これら２つの間に強力な接合が形成される。熱硬化性モノマー（および硬化剤）が埋込物５の融解されたポリマーの中に十分深く移動することができるように硬化温度と時間サイクルが選択されることが好ましいのは当然である。熱可塑性埋込物５を有する熱硬化性ポリマー２を提供することは、その熱硬化性ポリマー２に対する製造業者から推奨された硬化サイクルの変更なしに行ってもよい。しかしながら、特に熱硬化性ポリマー２と埋込物５の熱可塑性ポリマーと間の適合性が最適でないときは、若干の変更が要求されてもよい。

本発明によれば、熱可塑性ポリマー（部品）４は、少なくともアセンブリ１の表面３と接触状態とされ、熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマー部品が熱可塑性ポリマー４の融点まで加熱され、これにより、埋込物５を構成する熱可塑性ポリマーが融解し、熱可塑性ポリマー（部品）４と融合する。換言すれば、熱可塑性ポリマー埋込物５と熱可塑性ポリマー（部品）４との間における接合を形成し、この結合が熱可塑性ポリマー５と硬化された熱硬化性ポリマー部品２とのアセンブリ１の冷却によって強化される。

接合工程の際に熱硬化性ポリマーの過剰な加熱を避けるために、溶着領域は熱可塑性埋込物５の幾何学的形状（geometry）に従って選択されなければならない。図１において、溶着可能な領域は、領域６で概略的に示されている。この領域６を加熱することは熱可塑性ポリマー４及び５の一方または双方の融点で行うことができる。これらのポリマー４及び５は、好ましくは融点が２０℃だけ異なり、より好ましくは融点が１５℃だけ異なり、最も好ましくは融点が１０℃だけ異なる。好ましくは、熱可塑性ポリマー４及び５は実質的に同じポリマーである。埋込物５を構成する熱可塑性ポリマーは、熱硬化性ポリマー２の硬化の際に好ましくは半相互浸透高分子網目（semi-interpenetrating polymer network）を形成することにより、（図１に示されている例のように）内部界面で接合されているか、または（図２に示されている例のように）熱硬化性ポリマー２の外部界面で接合されている。この目的を達成するために、熱可塑性ポリマー５は、好ましくは、熱硬化性ポリマー２の選択された熱硬化性モノマーと相溶性を有する。高分子科学の当業者は、周知の熱力学的な基準及び融解度の基準のような自由に使える十分な手段を有している。

本発明による方法を用いて達成可能な典型的な接合強度は、３０ＭＰａを超えており、より好ましくは３５ＭＰａ、最も好ましくは４０ＭＰａを超えている（二重重ね合わせ継手強度試験(double lap joint strength test)による）。

一般的な溶着圧力範囲は５０ｋＰａから１ＭＰａであり、１００ｋＰａから３５０ｋＰａが推奨されている。しかしながら、本発明による方法は圧力を加えないときにも良好な接合を提供しうる。しかし、１ＭＰａを超える圧力もまた、使用しても良い。とはいえ、このような圧力は、融解した熱可塑性物質に対していくらかの絞り（squeezing）を引き起こすかもしれない。

本発明の方法に従って熱可塑性ポリマー部品４へ溶着することができる熱可塑性表面３を有する硬化された熱硬化性ポリマー部品２のアセンブリ１の別の実施形態が図２に示されている。この場合、熱可塑性ポリマー埋込物５は、実際に熱硬化性ポリマー部品２の外側表面と接合している。けれども、本発明によれば、埋込物５の溶着可能な領域が領域６に限定されているとき、埋込物５との接合部分での熱硬化性ポリマーの過剰な加熱が避けられるように埋込物５が寸法設定されているので、その機能は維持される。

熱可塑性ポリマー埋込物５を備える熱硬化性ポリマー２は、例えば加熱平板のような外部からの熱および圧力の供給下で熱可塑性部品４へ接合してもよい。代わりに、溶着領域６へ熱が集中するのを許容するために、接合される部品内に組み入れられた局部加熱素子または加熱可能な材料でさえも使用してもよい。

本発明による方法によれば、加熱は、熱可塑性ポリマー４及び５の融点を超えて生じ、それらの熱可塑性物質は、相対的に低い溶着圧力下でも溶着の際に実質的に流れを示す。この流れが、熱可塑性物質４及び５のそれらの表面における小さな不規則性を満たし、または、接合される部品２と４との間の相対的に小さな隙間でさえも満たす。

本発明の方法に従って熱可塑性ポリマー部品４へ溶着することができる熱可塑性表面３を有する硬化された熱硬化性ポリマー部品２のアセンブリ１のさらに別の実施形態が図３に示されている。この場合、熱可塑性ポリマー埋込物５は、二つのヒートシンク１０及び１１をその外縁で備えている。溶着可能な領域が領域６に限られているとき、接合部分７で埋込物５を有する熱硬化性ポリマー２の加熱が熱硬化性ポリマーの最大使用温度を超えないよう限定されるように、埋込物５は寸法設定されている。ヒートシンク１０及び１１は溶着熱の一部を吸収する。ヒートシンク１０及び１１は、熱吸収ペースト８の層を用いて埋込物５に装着されている。熱可塑性ポリマー埋込物５を備える熱硬化性ポリマー２は、接触領域６の中で溶着部分４に溶着トーチ９を接触させて用いることにより、熱可塑性物質部品４に接合される。

図４は最終的に本発明の方法に用いられる好ましい埋込物の概略側面図を示す。示された実施形態では、埋込物５の境界（５０，５１）までに渡って延びる連続的な強化繊維１２を備える熱可塑性ポリマーの埋込物が提供されている。熱硬化性ポリマー部品を有するこのような埋込物が固まるとき、繊維１２の自由（乾燥）部分は熱硬化性ポリマー内へ延び、ここで、これらの繊維部分は熱硬化性ポリマーで含浸され一度硬化された熱硬化性ポリマー部品と一体化される。この実施形態による埋込物は、本発明の方法において特に有用であることが明らかになる。なぜならば、それは、十分な接合強度をもたらし、一方で接合の際に加えられる熱を制限するからである。

本発明による方法は、さらに、前もって溶着した部品２と４の溶着を外して分離することを許容する。部品（２，４）は、そこで、熱可塑性ポリマー（４，５）の融点を超える温度で加熱され、双方の部品（２，４）は、少なくとも部分的に分離されるが、これには限られた力が必要とされるに留まる。各部品（２，４）は、その後、その表面特性の大部分を保持し、分離された部品はその後、この発明された方法に従って再び溶着されてもよい。もし必要であれば、追加の熱可塑性材料が接合される熱可塑性物質表面に加えられてもよい、この場合、不十分な熱可塑性材料でも良い接合のために利用できる。

本発明により接合されたアセンブリ１は、改善された耐薬品性、改善された耐久性および耐浸蝕性、改善された生体適合性、改善された摩擦性、及びこのような、さらなる利点を提供する。

詳細な説明に開示された本発明は例示としてのみ提供しているので、添付された特許請求の範囲内において、当業者には多数の変形が想定されることが理解される。

Claims (12)

1. ａ） 熱可塑性ポリマーを提供するステップと、
   ｂ） 少なくとも接合される部分に熱可塑性埋込用ポリマーから構成される埋込物を備える硬化された熱硬化性ポリマー部品を提供するステップと、
   ｃ） 前記少なくとも接合される部分に前記熱可塑性ポリマーを接触させて配置するステップと、
   ｄ） 前記少なくとも接合される部分において前記熱可塑性ポリマーと前記熱硬化性ポリマー部品とを前記熱可塑性ポリマーおよび前記熱可塑性埋込用ポリマーの融点に加熱し、前記熱可塑性埋込用ポリマーと前記熱可塑性ポリマーとを融解して融合させるステップと、
   ｅ） 前記熱可塑性ポリマーと前記熱硬化性ポリマー部品とのアセンブリを、前記熱可塑性ポリマーが前記熱可塑性埋込用ポリマーを介して前記熱硬化性ポリマー部品と接合するように冷却するステップとを含む、熱硬化性ポリマー部品に熱可塑性ポリマーを接合する方法であって、
   前記熱可塑性ポリマーおよび前記熱可塑性埋込用ポリマーは、前記熱硬化性ポリマー部品の硬化温度を超える融点を有し、
   接合される前記熱可塑性ポリマーおよび前記熱可塑性埋込用ポリマーの融解に加えられる熱が、実質的に前記接合される部分に印加され、たとえ前記熱硬化性ポリマー部品の劣化温度を超えるときでも、前記熱硬化性ポリマー部品における前記埋込物との境界部分にヒートシンクを適用して前記熱可塑性埋込用ポリマー内で温度勾配を維持することにより、前記境界部分での温度が前記熱硬化性ポリマー部品を劣化させない程度に十分低く、前記熱硬化性ポリマー部品にて最大使用温度を超える加熱が加わることが、前記融解して融合させるステップｄ）の際に避けられるように構成され、
   前記ヒートシンクは適用後に除去されることを特徴とする方法。
2. 前記ヒートシンクが前記埋込物の外部に提供される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ヒートシンクが前記埋込物の外縁で提供される、請求項１に記載の方法。
4. 前記埋込物は、前記熱硬化性ポリマー部品内へ延びる強化繊維を備える、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記熱可塑性ポリマーは、前記熱可塑性ポリマーから構成される埋込物を備える硬化した状態の熱硬化性ポリマー部品の形態で提供される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記熱可塑性埋込物を備える前記硬化された熱硬化性ポリマー部品は、硬化温度が前記熱可塑性埋込用ポリマーの融点より低い未硬化または部分的に硬化された熱硬化性ポリマー部品を用いて、前記熱可塑性埋込用ポリマーと前記熱硬化性ポリマー部品とを前記熱硬化性ポリマー部品の硬化温度へ加熱し、これにより、前記未硬化または部分的に硬化された熱硬化性ポリマー部品と前記埋込物を構成する熱可塑性埋込用ポリマーとが少なくとも部分的に相互浸透することにより得られる、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記熱硬化性ポリマー部品は、繊維強化熱硬化性ポリマー複合材料部品を有する、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 接合される前記熱可塑性ポリマーは、熱可塑性ポリマー部品、または同等の熱可塑性ポリマー表面を有する部品である、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 接合される前記熱可塑性ポリマーおよび／または前記熱可塑性埋込用ポリマーは、少なくとも２００℃の融点を有するエンジニアリング熱可塑性ポリマーのクラスから選択される、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 接合される前記熱可塑性ポリマーおよび／または前記熱可塑性埋込用ポリマーは、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）及びそれらの組み合わせまたはそれらの同等物から選択される、請求項９に記載の方法。
11. 接合される前記熱可塑性ポリマーまたは前記熱可塑性埋込用ポリマーは、局部加熱のための導電性粒子を含む、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記熱硬化性ポリマー部品は、エポキシ樹脂および／またはビスマレイミド樹脂及び硬化剤の混合物を含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。

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