CN110603138A - 激光焊接体及其制造方法 - Google Patents

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CN110603138A
CN110603138A CN201880029860.4A CN201880029860A CN110603138A CN 110603138 A CN110603138 A CN 110603138A CN 201880029860 A CN201880029860 A CN 201880029860A CN 110603138 A CN110603138 A CN 110603138A
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CN
China
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laser
resin member
resin
welded body
absorbance
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CN201880029860.4A
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English (en)
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木原哲二
山本聪
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Tokata Kagaku Kogyo K K
Orient Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Tokata Kagaku Kogyo K K
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种激光焊接体,其能够在不经过复杂步骤的情况下被制造、且保持树脂构件中所含树脂的特性,即使在用激光束以高速扫描时也呈现出高焊接强度,并且能够以高生产效率制造。激光焊接体(10)包括第一树脂构件(1)和第二树脂构件(2),上述第一树脂构件(1)是激光照射的对象,包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐、并且具有0.09~0.9的吸光度a1,上述第二树脂构件(2)包含与上述热塑性树脂相同或不同种类的热塑性树脂和激光束吸收剂、并具有3.0~15的吸光度a2,其中上述第一树脂构件(1)和上述第二树脂构件(2)在两个树脂构件叠合和/或对接的部位处被激光焊接。

Description

激光焊接体及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有特定吸光度的树脂构件彼此通过激光焊接而形成为一体的激光焊接体。
背景技术
轻质热塑性树脂产品可代替金属用作交通工具领域中的汽车和铁路等车辆的部件,以及用作电子和电气设备领域的结构部件。作为热塑性树脂构件之间的接合方法,已知有激光焊接法。
以往的激光焊接法如图7所示地实施。将具有激光束透射性的激光透射性树脂构件11用于一个构件。将具有激光束吸收性的激光吸收性树脂构件12用于另一个构件。通过将这两个树脂构件叠合并接触,形成触接部位N。从激光透射性树脂构件11的一侧朝着激光吸收性树脂构件12向上述触接部位N照射激光束L。透过上述激光透射性树脂构件11的激光束L被上述激光吸收性树脂构件12吸收,然后在此引起放热。放热集中在其激光吸收部位处而使激光吸收性树脂构件12熔化,然后使激光透射性树脂构件11熔化,从而将两个树脂构件熔合。冷却后,上述激光透射性树脂构件11和上述激光吸收性树脂构件12在触接部位N处焊合。制成了以往的激光焊接体13。
激光焊接法具有以下优点:只要用激光束局部地照射待接合区域,就能进行树脂构件的焊接;由于放热局部地产生,所以对除焊接部位以外的周边的热影响很小;无机械振动产生;可以进行精细部件或具有三维复杂结构的树脂构件的焊接;再现性优良;可保持高气密性;接合强度高;焊接部位的边界线不明显;无灰尘生成。
根据上述焊接法,可以通过将树脂构件牢固地焊合来将它们严密地焊接在一起。还可实现与用于接合树脂构件的现有方法相当或更高的接合强度。用于接合树脂构件的现有方法的实例是使用夹具(螺栓、螺钉、夹子等)的夹持、使用粘合剂材料的粘接、振动焊接、超声波焊接等。根据激光焊接法,该法几乎没有振动且将热影响抑制到最小,所以还能实现劳力节省、生产性提高、生产成本降低等。因此,在例如汽车工业、电气工业或电子工业中,激光焊接法适于接合应当避免其振动或热影响的功能部件或电子部件。激光焊接法还能适用于接合具有复杂形状的树脂构件。
作为与激光焊接法相关的技术,专利文献1中公开了一种激光焊接方法。在该方法中,为了焊接两个树脂构件,将添加有吸收激光束的炭黑的激光吸收性树脂构件与激光透射性树脂构件叠合,然后从上述激光透射性树脂构件一侧向其照射激光束。在该情况下。上述激光透射性树脂构件是必需的。上述激光透射性树脂构件和上述激光吸收性树脂构件的焊接仅取决于激光吸收性树脂构件的产热并熔化,因为激光透射性树脂构件并不通过激光束照射而放热熔化。因此,由于以下原因树脂构件无法焊接到优异的焊接强度(拉伸强度):放热量相对于照射的激光束的能量很小;热效率低;并且激光透射性树脂构件中的熔化区域窄。而且,为了达到优异的焊接强度,使用具有高输出功率的激光束照射树脂构件时,由于激光吸收性树脂构件过度放热而会在焊接部位处产生焦痕和孔洞。因此,焊接强度反而更低。
专利文献2公开了另一种激光焊接方法。在该方法中:将接合凸缘部对接,该接合凸缘部预先形成为分别用于焊接激光透射性树脂构件和激光吸收性树脂构件的接合翼;从激光透射性树脂构件的接合凸缘部的一侧照射激光束,以将两个树脂构件暂时焊接;然后,用激光束照射上述接合凸缘部来进行正式焊接,以将两个树脂构件形成一体。在该方法中,与专利文献1中公开的激光焊接方法相同,激光透射性树脂构件也是必需的。
专利文献3公开了另一种激光焊接方法。在该方法中,使热塑性树脂构件A和B与具有红外线透射部的散热材料C以C/A/B的顺序接触,然后用红外线从散热材料C的一侧照射这些树脂构件。根据该方法,热塑性构件A和B可由同一种热塑性树脂制成。但是,在该方法中,放热必须使用特定的散热材料C来调整激光焊接时的放热。该散热材料C并不是用来制造激光焊接部位的构件,仅仅为了激光焊接还要制成散热材料C,因此该激光焊接方法中的工艺复杂。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本专利特公昭62-049850A号公报。
[专利文献2]日本专利特开2004-351730A号公报。
[专利文献3]国际公开第WO03/039843A1号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在日本专利特开2007-112127A中,本发明的发明人提出了通过将激光弱吸收性树脂构件和激光吸收性树脂构件激光焊接而实现具有优异强度的激光焊接体,上述激光弱吸收性树脂构件通过包含苯胺黑作为激光束吸收剂而将吸光度调至特定范围,上述激光吸收性树脂构件包含例如苯胺黑或者苯胺黑和炭黑作为激光束吸收剂。
根据上述发明,与以往的激光焊接法相比,能够扩大熔融范围(熔池),从而能够获得具有更优拉伸强度的激光焊接体。此外,上述发明还具有以下特征:在低能量和低速激光束扫描速度的激光束照射条件下,熔池的成长扩张,并且激光焊接体的焊接强度增加。然而,以高能量和高扫描速度进行激光束照射,难以生产每单位时间更多数量的树脂构件被高强度焊接的激光焊接体。
例如,在汽车和家电工厂的生产线中,以高制造速度提高生产效率已成为重要课题之一。因此,工业上需要由如下激光焊接方法制得的激光焊接体:即使以高扫描速度进行激光束照射也能制造具有优异焊接强度的激光焊接体的激光焊接法;此外,具有可以以低成本引入生产线的高实用性的激光焊接法。
本发明是鉴于解决上述课题而完成的,其目的在于提供一种激光焊接体,其能在不经过复杂步骤的情况下被制造、且能够维持树脂构件中所含树脂的特性。本发明的目的还在于提供一种激光焊接体及其制造方法,其即使在用激光束以高速扫描时也能呈现出高焊接强度,并且能够以高生产效率制造。
解决技术问题的技术方案
本发明的发明人发现如下内容:通过采用单个树脂构件或多个树脂构件,赋予该树脂构件的高导热性、且吸光度调节到特定值以透射激光束的一部分而同时吸收其另一部分,藉此变大加深了用激光束照射树脂构件所引起的树脂构件中的熔融现象。而且,熔化部位迅速大范围扩张。结果,与以往的激光焊接法相比可以很快制得树脂构件进一步牢固接合的激光焊接体。
为实现上述目的而开发的本发明的激光焊接体包括第一树脂构件和第二树脂构件,上述第一树脂构件是激光照射的对象,包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐、并且具有0.09~0.9的吸光度a1,上述第二树脂构件包含与上述热塑性树脂相同或不同种类的热塑性树脂和激光束吸收剂、并具有3.0~15的吸光度a2,其中上述第一树脂构件和上述第二树脂构件在两个树脂构件叠合和/或对接的焊接部位处被激光焊接。
在上述激光焊接体中,吸光度a2与吸光度的a1的吸光度比a2/a1可为5~70。
在上述激光焊接体中,上述激光束吸收剂优选为苯胺黑硫酸盐和/或炭黑。
在上述激光焊接体中,上述苯胺黑硫酸盐的硫酸根离子浓度优选为0.3~5.0质量%。
在上述激光焊接体中,上述炭黑优选具有12~40nm的一次粒径和150~380m2/g的氮吸附比表面积。
在上述激光焊接体中,上述热塑性树脂可以是选自聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂和聚丙烯树脂中的至少一种。
在上述激光焊接体中,上述第一树脂构件和/或上述第二树脂构件可包含含有蒽醌的着色剂。
在上述激光焊接体中,上述蒽醌优选为蒽醌成盐染料。
在上述激光焊接体中,上述蒽醌成盐染料可以由A-B+(A-是来自蒽醌的阴离子,B+是来自有机铵化合物的阳离子)或AB(A是蒽醌的残基,B是有机铵化合物的残基)表示。
激光焊接体的制造方法包括:通过将第一树脂构件和第二树脂构件叠合和/或对接而形成对向部位,其中上述第一树脂构件包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐、并且具有0.09~0.9的吸光度a1,上述第二树脂构件包含与上述热塑性树脂相同或不同种类的热塑性树脂和激光束吸收剂、并具有3.0~15的吸光度a2;以及通过用激光束从上述第一树脂构件的一侧进行照射以使所述对向部位处的上述第一树脂构件和上述第二树脂构件的至少一部分熔化,从而将上述第一树脂构件和上述第二树脂构件焊接。在上述激光焊接体的制造方法中,第一树脂构件和第二树脂构件可以通过平面间、曲面间或平面与曲面间的组合来形成面接触或线接触。在这些面的组合中,面之间可具有0.01~0.5mm的间隙。作为本发明的特征之一,是本发明实现了具有不适于焊接的形状的构件的焊接,这是通常的热传导所无法实现的。
上述激光焊接体的制造方法可包括用激光束以100~300mm/秒的扫描速度进行照射。上述激光焊接体的制造方法适于以高扫描速度进行焊接,从而提供高工作效率。
发明效果
根据本发明的激光焊接体,既有激光束透射性又有激光束吸收性的激光弱吸收性树脂构件和激光吸收性树脂构件在无需激光透射性树脂构件的情况下被激光焊接。因此,叠合和对接后的激光弱吸收性树脂构件和激光吸收性树脂构件通过激光束的入射而一起产热。这两个树脂构件焊合而呈现出高强度。
在本发明的激光焊接体中,由于激光弱吸收性树脂构件含有苯胺黑硫酸盐作为激光束吸收剂,因此与含有苯胺黑盐酸盐的树脂构件相比,激光弱吸收性树脂构件呈现出结晶温度的降低、高流动性和高熔融性。所以,与使用含有苯胺黑盐酸盐作为激光束吸收剂的树脂构件的激光焊接体相比,能够通过以高扫描速度进行的激光束照射来以高生产效率制造激光焊接体。
上述激光焊接体中的激光弱吸收性树脂构件通过接收激光束而迅速产热并热熔。上述激光弱吸收性树脂构件的熔融物富有流动性。因此,即使在叠合和/或对接后的激光弱吸收性树脂构件之间形成间隙,也能通过形成大范围的熔池(熔融物的整个立体形状)来闭塞间隙,使激光焊接体呈现出高焊接强度。
根据上述激光焊接体,至少激光弱吸收性树脂构件含有苯胺黑硫酸盐,因此在激光束照射时产生的熔池变大成长,而不会损失树脂构件中所含热塑性塑料的原有特性。上述激光焊接体具有高焊接强度、且焊接强度和外观的变化小。与使用激光透射性树脂构件和激光吸收性树脂构件的以往激光焊接体不同,在上述激光焊接体的熔化部位处不会形成起因于能量过多的焦痕和孔洞。
根据上述激光焊接体的制造方法,可简单地制造具有两个其间牢固焊接的树脂构件的激光焊接体的原因如下:作为激光照射对象的第一树脂构件呈现出激光弱吸收性,即,具有0.09~0.9的吸光度a1,因此吸收激光束的一部分而同时透射其另一部分。因此,不仅具有更高吸光度a2的第二树脂构件、而且第一树脂构件也通过照射激光束放热熔化。
附图说明
图1是显示应用本发明的激光焊接体的制造一景的透视图及沿A-A线的局部示意剖视图。
图2是显示应用本发明的另一激光焊接体的制造一景的示意剖视图。
图3是显示应用本发明的另一激光焊接体的制造一景的示意剖视图。
图4是显示应用本发明的另一激光焊接体的制造一景的透视图。
图5是显示应用本发明的实施例2-1和2-2的激光焊接体的剖面放大照片。
图6是显示应用本发明的实施例4-1和4-2的激光焊接体的制造方法的透视图和局部放大剖视图。
图7是显示未应用本发明的以往激光焊接体的制造方法的透视图。
具体实施方式
下面,将详细阐述本发明的实施方式,但本发明的范围不限于这些实施方式。在本说明书中,“~”表示包括上限值和下限值在内的范围。
在本发明的激光焊接体中,至少第一树脂构件是含有苯胺黑硫酸盐并且既有激光束透射性又有激光束吸收性的激光弱吸收性树脂构件。第二树脂构件是包含激光束吸收剂并具有激光束吸收性的激光吸收性树脂构件。激光焊接体中的激光弱吸收性树脂构件和激光吸收性树脂构件通过吸收至少一部分入射的激光束而产热、熔化和凝固,从而焊合而呈现出高强度。激光弱吸收性树脂构件和激光吸收性树脂构件可以是具有平板状或单层膜状的构件,也可以是各自弯曲或弯折成卷状、圆筒状、棱柱状或箱状的单个或多个构件。这两个树脂构件在两个树脂构件中的待焊接部位处可以彼此触接,也可于在其间有间隙。这两个树脂构件彼此触接时,待焊接部位优选是面触接,可以是平面间、曲面间、或者平面与曲面间的组合。
显示本发明的激光焊接体的制造一景的透视图示于图1(a),沿A-A线的局部示意性剖视图示于图1(b)。激光焊接体10是通过激光焊接和接合而多个树脂构件形成一体的一个整体。在激光焊接体10中,位于上侧的作为第一树脂构件的激光弱吸收性树脂构件1和位于下侧的作为第二树脂构件的激光吸收性树脂构件2被偏置叠合,从而以形成阶差的方式叠合并互相触接。激光弱吸收性树脂构件1是激光照射对象。激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2在叠合的界面部位处被激光焊接。叠合的界面即触接部位N,其是两个树脂构件1、2触接而形成的对向部位。激光焊接体10具有在触接部位N处的焊接部位M。焊接部位M扩张从而将激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2接合起来。焊接部位M通过由入射激光束L而熔化的两个树脂构件的一部分冷却和凝固而形成。
两个树脂构件1、2均为具有均一厚度的平坦长方形板状。激光弱吸收性树脂构件1含有苯胺黑硫酸盐作为激光束吸收剂和热塑性树脂。藉此,激光弱吸收性树脂构件1吸收激光束L的一部分并透射其另一部分。激光吸收性树脂构件2含有热塑性树脂,优选含有苯胺黑硫酸盐作为激光束吸收剂,并且吸收透射过激光弱吸收性树脂构件1的激光束L。作为用激光束进行照射的对象的激光弱吸收性树脂构件1位于激光束L的照射侧。激光束L的照射以相对于激光弱吸收性树脂构件1的照射面近似垂直的角度进行。激光束L沿直线朝X方向扫描照射面。激光焊接体10中,两个树脂构件1、2通过沿直线在触接部位N处焊合而形成为一体。
激光弱吸收性树脂构件1对从半导体激光输出的具有940nm波长范围的激光束的吸光度a1优选为0.09~0.9,更优选为0.1~0.7,进一步优选为0.1~0.5。激光吸收性树脂构件2相对于上述相同激光束的吸光度a2优选为3.0~15,更优选为3.0~13,进一步优选为5.0~12。两个树脂构件1、2叠合时,需要将足够量的能量施加到这两个树脂构件1、2上,以通过用激光束L进行照射而在叠合界面即触接部位N处产生热熔。特别是以高效率制造激光焊接体时,激光束L的扫描速度被设定为高速,例如100~300mm/秒。为了在高速扫描速度的条件下焊接两个树脂构件1、2以获得高强度,优选调整激光束L的能量来防止树脂构件的放热量过多或过少。由此防止两个树脂构件1、2上的烙痕、焦痕和孔洞。而且,也促进了由触接部位N处垂直成长的熔化部位所产生的热传导和热辐射。树脂构件1、2焊合并且更牢固地接合。由于吸光度a1和吸光度a2的值在上述范围内,即使激光束L的扫描速度高,树脂构件1、2也以优异的强度接合。此外,树脂构件1、2叠合时,重视其所有的透射率和吸光度。
由于吸光度a1和吸光度a2的值在上述范围内,两个树脂构件1、2都实现了其焊接所需的放热特性、并防止了因入射激光束L的能量集中而引起的过度放热。而且,作为适于用激光束进行照射的对象的激光弱吸收性树脂构件1和激光束不直接照射的激光吸收性树脂构件2都充分地产热并熔化。此外,即使两个树脂构件1、2彼此具有不同的厚度,它们也被牢固地焊接,从而能够制造具有复杂形状的激光焊接体10。在该激光焊接体的制造方法中,激光弱吸收性树脂构件1(第一树脂构件)和激光吸收性树脂构件2(第二树脂构件)可以通过平面间、曲面间、或者平面与曲面间的组合来面接触。在这些面的组合中,面之间可具有0.01~0.5mm的间隙。
吸光度a2与吸光度a1的比率,即吸光度比a2/a1优选为5~70,更优选为7~67,进一步优选为10~67。由于吸光度a2/a1比率在上述范围内,两个树脂构件的放热量彼此没有很大差异。这一点不同于以往采用过度吸收激光束的激光吸收性树脂构件和因有激光束透射性而由照射激光束所产热不足的激光透射性树脂构件的激光焊接体。根据本发明的激光焊接体10,即使使用低能量的激光束L,也能实现与以往的激光焊接体相比极大的焊接强度。
在两个树脂构件1、2中,至少激光弱吸收性树脂构件1因含有苯胺黑硫酸盐而与不含苯胺黑硫酸盐的树脂构件相比具有低结晶温度。由入射激光束L而熔化的激光弱吸收性树脂构件1呈现出富有流动性。因此,即使因树脂构件1、2的表面粗糙度而存在间隙,热熔的激光弱吸收性树脂构件1也可流入间隙中从而填满间隙。结果,树脂构件1、2被牢固地焊接。激光弱吸收性树脂构件1的熔体流动速率(根据日本工业标准K7210:2014)优选为10~50g/10分钟,更优选为11~30g/10分钟,进一步优选为12~20g/10分钟,更进一步优选为13~18g/10分钟。
树脂构件1、2的色调优选为深色,尤其是黑色调。例如,优选在作为树脂构件1、2原料的热塑性树脂组合物中含有包含蒽醌的着色剂。着色剂的优选加入量可适当调整。
本发明的激光焊接体的制造方法包括:将激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2叠合;用激光束从激光弱吸收性树脂构件1的一侧向其表面照射激光弱吸收性树脂构件1,以焊接两个树脂构件1、2的至少一部分;从而将这两个树脂构件焊合。根据本发明的激光焊接体的制造方法,由于含有苯胺黑硫酸盐作为激光束吸收剂的激光弱吸收性树脂构件1和优选含有苯胺黑硫酸盐作为激光束吸收剂的激光吸收性树脂构件2具有低结晶温度,可通过用激光束以例如50~300mm/秒、优选100~300mm/秒的高扫描速度进行扫描而高效率地获得具有高强度的激光焊接体。该激光焊接体10的制造工艺包括例如以下的从A到D的步骤。
步骤A:制备用于成型为激光弱吸收性树脂构件1的激光弱吸收性树脂组合物。激光弱吸收性树脂组合物含有热塑性树脂和作为激光束吸收剂的苯胺黑硫酸盐,并且可任选地含有着色剂和添加剂。基于热塑性树脂的固有吸光度来调整苯胺黑硫酸盐的含量以使吸光度a1在上述0.09~0.9的范围内。具有例如长方形板状的激光弱吸收性树脂构件1通过利用成型机而成型。激光弱吸收性树脂构件1可以通过以下步骤来成型:将多种包含热塑性树脂、激光束吸收剂及任选含有的着色剂和添加剂的激光弱吸收性树脂组合物进行粉末混合的步骤,以及通过对激光弱吸收性树脂组合物进行挤出成型来制备母料的步骤。激光弱吸收性树脂构件1含有作为激光束吸收剂的苯胺黑硫酸盐。除此以外,根据需要,还可在其中进一步包含以下激光束吸收剂。
作为苯胺黑,例示用颜色索引(Color Index)表示为C.I.溶剂黑5和C.I.溶剂黑7的黑色吖嗪基缩合混合物。苯胺黑例如通过在反应温度160~180℃、氯化铁的存在下对苯胺、苯胺盐酸盐和硝基苯进行脱水缩合和氧化而合成。从提高热塑性树脂的流动性的观点考虑,更优选C.I.溶剂黑5。
根据使用氯化铁作为催化剂的苯胺黑的生成反应体系,由于反应在氯化铁和/或过量盐酸盐的存在下进行,因此生成苯胺黑盐酸盐。由苯胺黑盐酸盐制造苯胺黑硫酸盐的方法没有限制,只要所有的氯离子或其相应部分被硫酸根离子置换即可,可以使用已知的反应方法。此外,苯胺黑硫酸盐不是属于C.I.酸性黑2的水溶性黑色染料,而是属于C.I.溶剂黑5的油溶性黑色染料。
一种制备苯胺黑硫酸盐的方法具体包括例如将苯胺黑分散入稀硫酸中并对其适度加热(例如,50~90℃)。另外,苯胺黑硫酸盐例如也可通过以下步骤来制造:将制造苯胺黑而得的缩合反应液分散入稀硫酸中的步骤,以及对其适度加热(例如,50~90℃)的步骤。此外,苯胺黑硫酸盐例如还可通过以下步骤来制造:将苯胺黑溶解于浓硫酸中、同时将反应液的温度保持在低温以防止磺化的步骤,以及将所得溶液加入大量冰水中以析出晶体的步骤。
苯胺黑硫酸盐的硫酸根离子浓度为0.3~5.0质量%,优选0.5~3.5质量%,因而热塑性树脂的结晶温度大大降低。由此可以简单且稳定地实施激光焊接工艺。苯胺黑硫酸盐中的硫酸根离子浓度通过从苯胺黑试样中提取硫酸根离子后通过利用离子色谱法的仪器分析来测量。在苯胺黑硫酸盐的制造方法中,由于原料苯胺黑硫酸盐中的杂质、无机盐等被除去,因此苯胺黑硫酸盐的绝缘性提高。所以,该苯胺黑硫酸盐与含有炭黑的树脂材料相比,更适用于电气部件和电子部件等需要重视绝缘性的制品材料。
苯胺黑硫酸盐的体积电阻率优选在1.0×109Ω·cm以上,更优选为5.0×109~7.0×1011Ω·cm,进一步优选为8.0×109~1.0×1011Ω·cm。含有呈现出高体积电阻率的苯胺黑硫酸盐的材料优选用于电气部件和电子部件等需要高绝缘性的部件。因此,含有苯胺黑硫酸盐的材料可广泛应用于工业。苯胺黑硫酸盐的体积电阻率如下获得:称取一定量的苯胺黑硫酸盐来制备试样;施加200kgf的载荷以压实试样;测定试样的体积;用数字超高电阻/微电流安培表(由ADC公司制造,商品名:8340A)来测量试样的体积电阻率。
激光弱吸收性树脂构件1中的苯胺黑硫酸盐含量为0.01~0.3质量%,优选为0.01~0.2质量%。含量小于0.01质量%时,吸光度a1小于上述下限。结果,由于吸收激光束的一部分能量的激光弱吸收性树脂构件1的放热量太少而升温不充分。对接部位B和触接部位N处的焊接不足,因而两个树脂构件1、2的接合强度差。而含量高于0.3质量%时,吸光度a1高于上述上限。结果,由于作为激光照射对象的激光弱吸收性树脂构件1的激光束透射性显著降低,仅激光弱吸收性树脂构件1就过度吸收能量而产热并熔化。两个树脂构件1、2未牢固焊接,因而无法实现高接合强度。位于激光束入射侧的激光照射对象过度吸收激光束的能量时,容易损失树脂特性如来自其材料的物理和化学特性。
步骤B:制备用于成型为激光吸收性树脂构件2的激光吸收性树脂组合物。该激光吸收性树脂组合物含有热塑性树脂和作为激光束吸收剂的苯胺黑硫酸盐和/或下述激光束吸收剂。根据需要,激光吸收性树脂组合物还可含有着色剂和添加剂。基于热塑性树脂的固有吸光度来调整苯胺黑硫酸盐和炭黑等激光束吸收剂的含量,以使吸光度a2在上述3.0~15的范围内。具有例如长方形板状的激光吸收性树脂构件2通过利用成型机而成型。激光吸收性树脂构件2可以通过以下步骤来成型:将多种包含热塑性树脂、激光束吸收剂及任选含有的着色剂和添加剂的激光吸收性树脂组合物进行粉末混合的步骤,以及通过对激光吸收性树脂组合物进行挤出成型来制备母料的步骤。激光吸收性树脂构件2中的激光束吸收剂含量为0.1~5.0质量%,优选为0.3~3.0质量%。
作为激光吸收性树脂构件2中所含的激光束吸收剂,除苯胺黑及其盐(优选苯胺黑硫酸盐)外,还可包含苯胺黑、苯胺黑和炭黑的混合物、炭黑、酞菁、萘酞菁、卟啉、花青基化合物、苝、四萘嵌苯、偶氮金属络合物、氧杂烃衍生物(例如方酸菁(squarylium)衍生物、克酮酸衍生物等)、肟金属络合物、二硫醇烯金属络合物、二硫醇金属络合物、氨基苯硫酚金属络合物、萘醌化合物、二亚铵染料、苯并二呋喃酮化合物、炭黑等。
另外,作为无机激光束吸收剂,可例示已知的选自铜、铋、铝、锌、银、钛、锑、锰、铁、镍、铬、钡、镓、锗、铯和钨中的一种金属或两种以上金属组合的氧化物、氢氧化物、硫化物、硫酸盐和磷酸盐。作为优选的无机激光束吸收剂,可例示铋颜料(例如Bi2O3、BiOCl、BiONO3、Bi(NO3)3、Bi2O2CO3、BiOOH、BiOF等)、钼酸盐衍生物(例如钼酸钼、钼酸锌、钼酸铵、钼酸钠等)、钨酸盐衍生物(例如钨酸锌、钨酸铵、钨酸钠、钨酸铁、钨酸铯等)、钨氧化物(例如Rb0.33WO3、Cs0.20WO3、Cs0.33WO3、Tl0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3等)、氮化物(氮化钛、氮化锆等)、碱式磷酸铜和磷酸铜。
关于炭黑,其制备方法、其原料的种类等没有限制,可使用任何常规已知的炭黑。例如,可以使用炉黑、槽法碳黑、乙炔黑、科琴黑等中的任何一种。其中,从着色性和成本的观点考虑,优选炉黑。炭黑的一次粒径可适当选择,优选为12~60nm,更优选为12~40nm,进一步优选为12~22nm。炭黑的一次粒径在12nm以上时,流动性趋于增加。一次粒径在60nm以下时,成型体的漆黑程度增加。
通常,可以使用具有小于500m2/g的氮吸附比表面积的炭黑。其中,氮吸附比表面积优选为50~400m2/g,更优选120~380m2/g,进一步优选150~350m2/g。氮吸附比表面积小于500m2/g时,用于成型为激光吸收性树脂构件2的树脂组合物的流动性和作为成型体的激光吸收性树脂构件2的外观趋优。氮吸附比表面积根据日本工业标准K6217、具体为K6217-2(2001)来测量。炭黑的DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值优选小于300cm3/100g,特别优选为30~200cm3/100g。DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值小于300cm3/100g时,树脂组合物的流动性和成型体的外观趋优。DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值根据日本工业标准K6217、具体为K6217-4(2017)来测量。激光吸收性树脂构件2中的炭黑含量为0.1~1.5质量%,优选为0.2~1.0质量%。作为优选的激光束吸收剂,可例示苯胺黑及其盐(苯胺黑硫酸盐)、和/或炭黑(优选具有12~40nm的一次粒径和150~380m2/g的氮吸附比表面积的炭黑,更优选具有12~22nm的一次粒径和150~330m2/g的氮吸附比表面积的炭黑)。
步骤C:将两个树脂构件1、2叠合并相互触接以形成触接部位N。此时,这两个树脂构件1、2可通过用夹具将它们夹紧之后压紧来固定。还可以使用玻璃板、防反射膜等防反射构件或者不遮蔽也不衰减激光束L的玻璃板等透射构件。上述防反射构件和透射构件可以放置在作为激光束照射对象的第一激光弱吸收性树脂构件1的激光入射面上。激光束L入射其表面。
步骤D:将设为特定条件的激光束L从激光弱吸收性树脂构件1的一侧进行照射、同时沿着X方向移动,以经由触接部位N到达激光吸收性树脂构件2。首先,激光束L射入激光弱吸收性树脂构件1。激光束L的一部分透过弱激光吸收性树脂构件1。其另一部分被吸收入激光弱吸收性树脂构件1并使其产热。激光弱吸收性树脂构件1中已吸收了激光束L的部分产热。透过激光弱吸收性树脂构件1的激光束L经由上述触接部位N射入激光吸收性树脂构件2并被吸收。在激光吸收性树脂构件2中,触接部位N先发生熔化。熔化朝着与已接收到激光束L的面相对的面成长。结果,熔池以熔融状态的液态树脂积聚的方式形成为两树脂构件1、2的一部分。
两个树脂构件1、2都含有苯胺黑硫酸盐时,由此呈现出低结晶温度和高流动性。这两个树脂构件1、2都迅速通过激光束L入射而熔化,从而形成熔池。因此,激光束L的扫描速度远高于以往的激光焊接方法。激光焊接体10以极高的生产效率制造。
熔池的热量沿着与激光束L的入射方向垂直的方向轻缓地辐射和传导。由此使熔池成长。熔池经由触接部位N的一部分而扩张到两个树脂构件1、2。熔池冷却时,这两个树脂构件1、2的熔化部位凝固。藉此,形成了在将两个树脂构件1、2连接在一起的同时扩张的焊接部位M。这两个树脂构件1、2在焊合的触接部位N处牢固地接合。由此得到激光焊接体10。
在步骤D中,还可以进行将空气和/或惰性气体吹送到激光束L的入射面上的冷却处理。因激光焊接而从两个树脂构件1、2产生气体时,还可以使用气体处理装置来清除气体。
下面参照图2和图3来说明采用激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的激光焊接体10的另一实施方式。激光弱吸收性树脂构件1的吸光度a1和激光吸收性树脂构件2的吸光度a2具有上述相同范围的值。
图2(a)是显示另一激光焊接体10的制造一景的示意性剖视图。树脂构件1、2的吸光度a1、a2均具有上述相同范围的值。激光焊接体10具有对接部位B。将作为适于用激光束进行照射的对象的激光弱吸收性树脂构件1的边缘部与激光吸收性树脂构件2的边缘部相互触接并对接。从而形成了作为对向部位的对接部位B。在激光弱吸收性树脂构件1的上表面上以相对于其上表面倾斜的角度来用激光束L从激光弱吸收性树脂构件1的一侧向对接部位B进行照射。激光束L的一部分被吸收入激光弱吸收性树脂构件1中。而激光束L的另一部分则透过激光弱吸收性树脂构件1而到达激光吸收性树脂构件2所对接的边缘部并被其吸收。这两个树脂构件1、2都在对接部位B处产热并熔化。因此,这两个树脂构件1、2在对接部位B处焊合而形成为一体,从而形成激光焊接体10。
图2(b)是显示另一激光焊接体10的制造一景的示意性剖视图。作为适于用激光束进行照射的对象的激光弱吸收性树脂构件1被分成第一激光弱吸收性树脂构件片1a和第二激光弱吸收性树脂构件片1b。通过将两个树脂构件1、2叠合,作为触接部位N,形成了第一激光弱吸收性树脂构件片1a和激光吸收性树脂构件2的触接部位N1a-2,并形成了第二激光弱吸收性树脂构件片1b和激光吸收性树脂构件2的触接部位N1b-2。各激光弱吸收性树脂构件片1a、1b的边缘部彼此对接并触接。激光焊接体10中的对接部位B相对于触接部位N1a-2、N1b-2垂直地形成。两个激光弱吸收性树脂构件片1a、1b和激光吸收性树脂构件2具有相同的外部尺寸和外部形状。激光弱吸收性树脂构件1从激光吸收性树脂构件2的两侧边缘突出。第一激光弱吸收性树脂构件片1a的吸光度a1-1与第二激光弱吸收性树脂构件片1b的吸光度的a1-2可相同也可不同,只要在激光弱吸收性树脂构件1的吸光度a1 0.09~0.9的范围内即可。激光吸收性树脂构件2的吸光度a2与上述相同,为3.0~15。从对接部位B的正上方对其进行激光束L的照射。两个激光弱吸收性树脂构件片1a、1b在对接部位B处焊合,并且激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2在触接部位N1a-2、N1b-2处焊合。藉此,形成在对接部位B和触接部位N1a-2、N1b-2处焊合的激光焊接体10。
图2(c)是显示另一激光焊接体10的制造一景的示意性剖视图。分别将适于用激光束进行照射的对象的激光弱吸收性树脂构件1置于上侧,激光吸收性树脂构件2置于下侧。激光吸收性树脂构件2被分成第一激光吸收性树脂构件片2a和第二激光吸收性树脂构件片2b。通过将两个树脂构件1、2叠合,形成了激光弱吸收性树脂构件1和第一激光吸收性树脂构件片2a的触接部位N1-2a,并形成了激光弱吸收性树脂构件1和第二激光吸收性树脂构件片2b的触接部位N1-2b。各激光吸收性树脂构件片2a、2b的边缘部对接并触接。激光焊接体10中的对接部位B相对于触接部位N1-2a、N1-2b垂直地形成。激光弱吸收性树脂构件1和两个激光吸收性树脂构件片2a、2b具有相同的外部尺寸和外部形状。激光吸收性树脂构件2从激光弱吸收性树脂构件1的两侧边缘突出。激光弱吸收性树脂构件1的吸光度a1与上述相同,为0.09~0.9。第一激光吸收性树脂构件片2a的吸光度a2-1与第二激光吸收性树脂构件片2b的吸光度的a2-2可相同也可不同,只要在激光吸收性树脂构件2的吸光度a2 3.0~15的范围内即可。从激光弱吸收性树脂构件的一侧向对接部位B进行激光束L的照射。激光弱吸收性树脂构件1在激光束L入射的部位处熔化,并且激光吸收性树脂构件2在对接部位B处熔化。结果,激光弱吸收性树脂构件1和两个激光吸收性树脂构件片2a、2b在触接部位N1-2a、N1-2b处焊合。两个激光吸收性树脂构件片2a、2b则在对接部位B处焊合。激光焊接体10的焊接部位M以在触接部位N1-2a、N1-2b和对接部位B之间扩张的方式形成。藉此,形成在对接部位B和触接部位N处焊合的激光焊接体10。
图2(d)是显示另一激光焊接体10的制造一景的示意性剖视图。长方形的激光弱吸收性树脂构件1在其侧面具有第一拼接部1c。长方形的激光吸收性树脂构件2则在其侧面具有第二拼接部2c。两个拼接部1c、2c分别具有相同高度的阶差轮廓。将这两个拼接部1c、2c相对并交错嵌合。藉此,通过叠合两个树脂构件1、2而形成了触接部位N、以及两个树脂构件1、2边缘对接而成的上对接部位B1和下对接部位B2。在触接部位N中,第一拼接部1c位于激光束L的入射侧。激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2在触接部位N处焊合并通过来自第一拼接部1c一侧的激光束L照射而形成一体。此外,如图2(d)中的双点画线所示,激光束L可沿X方向(参见图1(a)及图2(d)中的朝里方向)和与其垂直的Y方向(图2(d)中的水平方向)扫描激光弱吸收性树脂构件1的第一拼接部1c的表面。两个树脂构件1、2在触接部位N处大范围焊合并且也在两个对接部位B1、B2处焊合。由于焊接部位M大范围地形成,所以可以进一步提高两个树脂构件1、2之间的焊接强度。
激光焊接体10的对接部位B也可以相对于激光弱吸收性树脂构件1的激光照射面成一角度的方式形成。在图3所示的激光焊接体10中,激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的边缘分别具有相对于其面成相同角度的倾斜面。形成为具有倾斜面的两个树脂构件1、2的边缘交错对接,使得倾斜边缘的锐角侧位于激光弱吸收性树脂构件1的激光照射面(图3中的上表面)上。由此,形成了倾斜的对接部位B。激光束L以与倾斜的对接部位B近似垂直的方式的照射。由于在倾斜的对接部位B处大范围地形成焊接部位M,因此激光焊接体10中的两个树脂构件1、2牢固地接合。此外,激光束L可以相对于激光弱吸收性树脂构件1的激光照射面近似垂直的方式照射,也可以相对于倾斜的对接部位B成一角度地的方式照射。
图4是显示另一激光焊接体10的制造一景的示意性剖视图。激光焊接体10可以具有圆筒形。激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2都具有两端开口的圆筒形。激光弱吸收性树脂构件1的内径稍大于激光吸收性树脂构件2的外径。激光吸收性树脂构件2以具有可允许激光吸收性树脂构件2移出和插入激光弱吸收性树脂构件1的游隙的方式插入到激光弱吸收性树脂构件1的空腔中。激光弱吸收性树脂构件1的内周面和激光吸收性树脂构件2的外周面以在局部具有微小间隙的方式触接。藉此,形成了触接部位N。激光弱吸收性树脂构件1的长度短于激光吸收性树脂构件2的长度。激光吸收性树脂构件2从激光弱吸收性树脂构件1的开口端突出。激光束L对着激光弱吸收性树脂构件1以绕行一周的方式照射其外周面。这两个树脂构件1、2在触接部位N处焊合,由此形成激光焊接体10。
作为激光束L,优选可使用与可见光辐射相比波长更长的800~1600nm范围的红外线,优选振荡波长范围为800~1100nm。作为激光束的实例,优选使用固体激光器(Nd:钇铝石榴石(YAG)激发和/或半导体激光激发)、半导体激光器、可调谐二极管激光器、钛蓝宝石激光器(Nd:YAG激发)。作为其他实例,可以使用产生具有700nm以上的波长的红外线的卤素灯或氙灯。另外,激光束L可以垂直地照射,也可以以相对于适于用激光束进行照射的对象的表面成一角度的方式照射,还可以在一个方向或多个方向上照射。激光束L的输出功率相应于各树脂构件1、2的扫描速度和吸光度a1、a2来调整。输出功率优选为10~500W,更优选为30~300W。
使用产生具有700nm以上的波长的红外线的卤素灯时,例如,灯形状可例示配置成带状的卤素灯。激光照射形态的实例包括:可通过移动灯来大范围照射激光束的扫描式;待焊接树脂构件移动的遮蔽式;以及使灯同时从多个方向照射待焊接树脂构件的同时照射式。红外线的照射宽度、照射时间和照射能量等诸条件可适当调整。卤素灯具有以近红外区域为中心的能量分布,因此在其能量存在于能量分布的较短波长侧、即可见光区域有时存在能量。在这种情况下,由于在被射线照射的树脂构件的表面上可能会形成焊接疤痕,可使用截止滤光片来遮蔽可见光区域的能量。
激光束吸收剂如苯胺黑硫酸盐的吸光系数εd(ml/g·cm)为1000~8000(ml/g·cm),优选为1000~6000(ml/g·cm),更优选为3000~6000(ml/g·cm)。吸光系数(吸光度)εd的测量过程如下:精确称取0.05g激光束吸收剂,用50ml量瓶将其溶于溶剂如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中;再用50ml量瓶以DMF稀释1ml所得溶液,从而制得测定试样;然后使用分光光度计(由岛津制作所株式会社制造,商品名:UV1600PC)来测量测定试样的吸光度。
两个树脂构件1、2的优选厚度分别为200~5000μm。厚度小于200μm时,难以控制激光束的能量。激光焊接时发生太多或太少的熔化时,会因过热而产生断裂,或因热量太少而所得接合强度不足。而厚度大于5000μm时,与待焊接部位的距离远,入射到激光弱吸收性树脂构件1的激光束会衰减而不能透射到其内部,所得接合强度不足。
两个树脂构件1、2中所含的热塑性树脂没有限制,只要是可包含激光束吸收剂的公知树脂即可。
作为热塑性树脂,可例示如下:聚苯硫醚树脂(PPS);聚酰胺树脂(NYRON(注册商标),PA);聚乙烯树脂(PE)和聚丙烯树脂(PP)等聚烯烃树脂;聚苯乙烯树脂(PS);聚甲基戊烯树脂;甲基丙烯酸树脂;丙烯酸聚酰胺树脂;乙烯-乙烯醇树脂(EVOH);聚碳酸酯树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)等聚酯树脂;聚缩醛树脂;聚氯乙烯树脂;芳族乙烯基树脂;聚偏二氯乙烯树脂;聚苯醚树脂;聚芳酯树脂;聚烯丙基砜树脂;聚苯醚树脂;丙烯酰基聚酰胺树脂和聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)等丙烯酸树脂;氟碳树脂;和液晶聚合物。
热塑性树脂可为由构成上述热塑性树脂的多种单体制成的共聚物树脂。共聚物树脂的具体实例是AS共聚物树脂(丙烯腈-苯乙烯)、ABS共聚物树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、AES(丙烯腈-EPDM-苯乙烯)共聚物树脂、PA-PBT共聚物树脂、PET-PBT共聚物树脂、PC-PBT共聚物树脂、PS-PBT共聚物树脂和PC-PA共聚物树脂。共聚物树脂的其他具体实例是:聚苯乙烯热塑性弹性体、聚烯烃热塑性弹性体、聚氨酯热塑性弹性体和聚酯热塑性弹性体等热塑性弹性体;含有上述树脂作为主要组分的合成蜡或天然蜡。此外,热塑性树脂的分子量没有限制。这些热塑性树脂可以单独使用,也可以使用两种以上树脂的混合物。
热塑性树脂优选为:聚酰胺树脂;聚碳酸酯树脂;聚丙烯树脂;聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂等聚酯树脂;聚苯硫醚树脂。在这些树脂中,从与苯胺黑等激光束吸收剂的良好相容性的观点考虑,更优选聚酰胺树脂和聚碳酸酯树脂。
本发明中的聚酰胺树脂是指在其分子中具有酰胺基(-CONH-)并且可以通过加热而熔融的聚酰胺聚合物。优选的聚酰胺树脂是含有下述盐作为结构单元(a)的聚酰胺树脂。该盐是选自由脂族二胺和芳族二羧酸组成的盐和由芳族二胺和脂族二羧酸制成的盐中的至少一种。结构单元(a)与聚酰胺树脂的全部结构单元的比率优选为30摩尔%以上,进一步优选为40摩尔%以上。更具体可例举内酰胺缩聚产物、二胺与二羧酸的缩聚产物、ω-氨基羧酸的缩聚产物、以及由它们制成的聚酰胺树脂共聚物和共混树脂等各种聚酰胺树脂。作为用于聚酰胺树脂缩聚原料的内酰胺,包括例如ε-己内酰胺、庚内酰胺、辛内酰胺、月桂内酰胺、α-吡咯烷酮、α-哌啶酮、ω-月桂内酰胺等。
作为二胺,包括:丁二胺、戊二胺、己二胺、辛二胺、十一烷二胺、十二烷二胺、2-甲基戊二胺、(2,2,4-或2,4,4-)三甲基己二胺、壬二胺和5-甲基壬二胺等脂族二胺;1,3-二(氨基甲基)环己烷、1,4-二(氨基甲基)环己烷、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、1,3-二氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷、二(4-氨基环己基)甲烷、二(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷、2,2-二(4-氨基环己基)丙烷、二(氨基甲基)萘烷、二(氨基甲基)三环癸烷、二(氨基丙基)哌嗪和氨基乙基哌嗪等脂环族二胺;间二甲苯二胺(MXDA)、对二甲苯二胺、对苯二胺、二(4-氨基苯基)醚和二(氨基甲基)萘等芳族二胺。
作为二羧酸,包括:己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、戊二酸、庚二酸、十一烷二酸、十二烷二酸(dodecadioic acid)、十六烷二酸(hexadecadioic acid)、十六烯二酸(hexadecadnedioic acid)、二十烷二酸、二甘醇酸、2,2,4-三甲基己二酸等脂族二羧酸;1,4-环己烷二甲酸等脂环族二羧酸;对苯二甲酸、间苯二甲酸、2-氯对苯二甲酸、2-甲基对苯二甲酸、5-甲基间苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、六氢对苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、二甲苯二甲酸等芳族二羧酸。
作为ω-氨基羧酸,包括6-氨基己酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸、对氨基甲基苯甲酸、2-氯-对氨基甲基苯甲酸、2-甲基-对氨基甲基苯甲酸等。
作为聚酰胺树脂,包括聚酰胺4、聚酰胺6、聚酰胺6I、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺56、聚酰胺66、聚酰胺69、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺6T、聚酰胺96、聚酰胺9T、无定形聚酰胺、高熔点聚酰胺、聚酰胺RIM、聚酰胺MXD6、聚酰胺MP6、聚酰胺MP10和包含其中两种或更多种的芳纶树脂,半芳纶树脂,脂族聚酰胺树脂和它们的共聚物等。作为共聚物,包括聚酰胺6/12共聚物、聚酰胺6/66共聚物、聚酰胺66/6I共聚物、聚酰胺6I/6T共聚物、聚酰胺6/66/610共聚物、聚酰胺6/66/11/12共聚物和结晶聚酰胺/无定形聚酰胺共聚物。此外,聚酰胺树脂可以是聚酰胺树脂和另一种合成树脂的混合聚合物。混合聚合物的实例是聚酰胺/聚酯混合聚合物、聚酰胺/聚苯醚混合聚合物、聚酰胺/聚碳酸酯混合聚合物、聚酰胺/聚烯烃混合聚合物、聚酰胺/苯乙烯/丙烯腈混合聚合物、聚酰胺/丙烯酸酯混合聚合物和聚酰胺/硅酮混合聚合物。这些聚酰胺树脂可以单独使用也可将多种混合使用。
聚苯硫醚(PPS)树脂是主要具有由[是取代或未取代的亚苯基]表示的亚噻吩基重复单元的聚合物。PPS树脂通过使高温高压下对二氯苯与碱金属硫化物反应合成的单体发生聚合而制备。PPS树脂大致分为两类。一类是仅通过使用聚合助剂的聚合工序来制备以具有所需聚合度的直链型。另一类是通过在氧的存在下使具有低分子量的聚合物热交联而制备的交联型。直链型PPS树脂是优选的,因为其透射性优异。PPS树脂的熔融粘度没有限制,只要可进行熔融捏合即可。熔融粘度通常优选为5~2000Pa·s,更优选为100~600Pa·s。
PPS树脂可以是聚合物合金。聚合物合金的实例是PPS/聚烯烃合金、PPS/聚酰胺合金、PPS/聚酯合金、PPS/聚碳酸酯合金、PPS/聚苯醚合金、PPS/液晶聚合物合金、PPS/聚酰亚胺合金、和PPS/聚砜合金。PPS树脂具有耐化学品性、耐热性和高强度,因此优选用于电子部件和汽车部件。
聚酯树脂的实例是由对苯二甲酸和乙二醇的缩聚反应制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、和由对苯二甲酸和丁二醇的缩聚反应制备的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。其他聚酯树脂的实例是其中一部分对苯二甲酸组分和/或一部分二醇组分被取代基例如具有1~4个碳原子的烷基所取代的共聚物。在对苯二甲酸组分中,取代基为15摩尔%以下(例如0.5~15摩尔%),优选5摩尔%以下(例如0.5~5摩尔%)。并且/或者,在二醇组分如乙二醇和丁二醇中,取代基为15摩尔%以下(例如0.5~15摩尔%),优选5摩尔%以下(例如0.5~5摩尔%)。聚酯树脂可以单独使用,也可以使用两种以上。
作为构成聚酯树脂的二羧酸化合物,具体优选使用用于形成芳族二羧酸或酯的衍生物。芳族二羧酸的实例是对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、联苯-2,2'-二羧酸、联苯-3,3'-二羧酸、联苯-4,4'-二羧酸、二苯醚-4,4'-二羧酸、二苯甲烷-4,4'-二羧酸、二苯砜-4,4'-二羧酸、二苯基异丙基-4,4'-二羧酸、1,2-双(苯氧基)乙烷-4,4'-二羧酸、蒽-2,5-二羧酸、蒽-2,6-二羧酸、对亚苯基-4,4'-二羧酸、吡啶-2,5-二羧酸等。优选对苯二甲酸。这些芳族二羧酸可混合两种以上来使用。众所周知,除游离酸以外,二甲酯等可作为形成酯的衍生物而用于缩聚反应。此外,少量的话,也可混合一种或多种脂族二羧酸和/或脂环族二羧酸混合并且与上述芳族二羧酸一起使用。脂族二羧酸的实例是己二酸、壬二酸、十二烷二酸、癸二酸等。脂环族二羧酸的实例是1,2-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等。
作为构成聚酯树脂的二羟基化合物,可列举脂族二醇、脂环式二醇和它们的混合物等。脂族二醇的实例是乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、2-甲基丙烷-1,3-二醇、二甘醇、三甘醇等。脂环族二醇的实例是环己烷-1,4-二甲醇等。此外,量少的话,也可共聚一种或多种分子量为400~6000的长链二醇。长链二醇的实例是聚乙二醇、聚-1,3-丙二醇、聚丁二醇等。还可使用芳族二醇,例如氢醌、间苯二酚、萘二醇、二羟基二苯醚、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷等。为了引入分枝结构,除了上述双官能单体以外,也可与其一起使用少量的三官能单体。三官能单体的实例是偏苯三酸、均苯三酸、均苯四酸、季戊四醇、三羟甲基丙烷等。为了调整分子量,还可与其一起稍微使用脂族酸等单官能化合物。
使用主要含有二羧酸和二醇的缩聚产物的聚酯树脂。即,全部树脂中包含50质量%以上、优选70质量%以上的缩聚产物。优选的二羧酸是芳族二羧酸。优选的二醇是脂族二醇。酸组分更优选含有95质量%以上的对苯二甲酸。醇组分更优选含有95质量%以上的作为脂族二醇的聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯。其实例是聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。优选几乎为均聚酯的聚酯树脂。即,全部树脂中的95质量%以上是对苯二甲酸组分和1,4-丁二醇或乙二醇组分。作为聚酯树脂优选主成分是聚对苯二甲酸丁二醇酯。聚对苯二甲酸丁二醇酯可以是间苯二甲酸、二聚酸、及聚四亚甲基二醇(PTMG)等聚亚烷基二醇的共聚物。
聚烯烃树脂的实例是α-烯烃的均聚物及其共聚物,以及这些聚合物与其它可共聚不饱和单体的共聚物(该共聚物可以是嵌段共聚物、无规共聚物和接枝共聚物)。α-烯烃的实例是乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。具体可例举聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚1-丁烯和聚4-甲基-1-戊烯。聚乙烯树脂的实例是高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物。聚丙烯树脂的实例是聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯嵌段共聚物或无规共聚物、丙烯-乙烯-1-丁烯共聚物。这些聚烯烃树脂可以单独使用,也可以混合使用多种。其中,优选聚乙烯树脂和/或聚丙烯树脂。更优选聚丙烯树脂。对聚丙烯树脂的分子量没有限制。可以使用大范围分子量的聚丙烯类树脂。
此外,作为聚烯烃树脂,可以使用由不饱和羧酸或其衍生物改性的酸改性聚烯烃、和含有发泡剂的类似泡沫聚丙烯的泡沫树脂。并且,聚烯烃树脂还可包含:乙烯-α-烯烃共聚物橡胶;乙烯-α-烯烃-非共轭二烯化合物共聚物如乙烯丙烯二烯类单体(EPDM);乙烯-芳族单乙烯基化合物-共轭二烯化合物共聚物橡胶;和/或它们的氢化橡胶。
聚碳酸酯树脂是在其主链中具有碳酸酯键的热塑性树脂。聚碳酸酯树脂具有优异的机械性能、耐热性、耐寒性、电性能和透明性,并且是一种工程塑料。作为聚碳酸酯树脂,可以使用芳族聚碳酸酯树脂和脂族聚碳酸酯树脂中的任何一种。优选芳族聚碳酸酯树脂。芳族聚碳酸酯树脂是通过如下反应获得的热塑性聚合物:将芳族二羟基化合物或该化合物和少量的多羟基化合物与光气或碳酸二酯反应。芳族聚碳酸酯树脂可以具有支链,也可以是共聚物。芳族聚碳酸酯树脂的制备方法没有限制。芳族聚碳酸酯树脂可以通过常规的已知方法制备,例如光气法(界面法)和熔融法(酯交换法)。另外,使用通过熔融法制备的芳族聚碳酸酯树脂时,可以优化作为末端基的OH基的量。
作为芳族聚碳酸酯树脂原料的芳族二羟基化合物的实例是2,2-双(4-羟苯基)丙烷(即双酚A)、四甲基双酚A、双(4-羟苯基)-对二异丙基苯、对苯二酚、间苯二酚、4,4-二羟基二苯等。优选的化合物是双酚A。可以使用一个或多个四烷基磷磺酸盐结合于上述芳族二羟基化合物的化合物。分枝的芳族聚碳酸酯树脂可以通过用分枝剂化合物取代一部分上述芳族二羟基化合物而获得。该分枝剂化合物的实例是:间苯三酚、4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟基苯基)-2-庚烯、4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟基苯基)庚烷、2,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟基苯基)-3-庚烯、1,3,5-三(4-羟基苯基)苯、1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷等多羟基化合物;和/或3,3-双(4-羟基芳基)氧吲哚(即靛红双酚)、5-氯靛红、5,7-二氯靛红、5-溴靛红等化合物。这些用于取代的化合物相对于芳族二羟基化合物的量通常为0.01~10摩尔%,优选0.1~2摩尔%。
优选的芳族聚碳酸酯树脂是由2,2-双(4-羟基苯基)丙烷衍生的聚碳酸酯树脂或由2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和其他芳族二羟基化合物衍生的聚碳酸酯共聚物。另外,芳族聚碳酸酯树脂可将聚碳酸酯树脂作为主体,并且可以是由聚碳酸酯树脂和具有硅氧烷结构的聚合物或低聚物制得的共聚物。还可以使用两种以上的上述芳族聚碳酸酯树脂的混合物。
使用黑色着色剂苯胺黑或炭黑作为激光束吸收剂时,激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2根据其含量具有从灰色到黑色的色调。尤其是为了获得相对较高的3.0~15的范围内的吸光度a2,激光吸收性树脂构件2比激光弱吸收性树脂构件1包含更多的激光束吸收剂。因此,激光吸收性树脂构件2通常呈黑色。另一方面,在激光弱吸收性树脂构件1中,以使吸光度a1在0.09~0.9的范围内的条件来确定激光束吸收剂的含量。因此,激光弱吸收性树脂构件1的色密度不足,会呈浅色如灰色。在这种情况下,可以将着色剂添加到其激光弱吸收性树脂组合物中,以赋予激光弱吸收性树脂构件1所需的色密度。藉此,两个树脂构件1、2具有相同的颜色时,它们之间的边界和焊接痕迹会减轻。
给热塑性树脂着色是为了达到装饰效果、颜色区分效果、改善成型产品的耐光性、保护或遮蔽内容物的目的。在工业上强烈要求黑色着色。
着色剂根据用于制备两个树脂构件1、2的树脂组合物中所含的热塑性树脂的色调和色密度、并进一步考虑应用和使用条件来适当选择。例如,对两个树脂构件1、2赋予深色的黑色时,可通过组合各种着色剂来制备黑色着色剂。着色剂组合的实例是:蓝色着色剂、红色着色剂和黄色着色剂的组合;紫色着色剂和黄色着色剂的组合;以及绿色着色剂和红色着色剂的组合。油溶性染料的着色是合适的,因为油溶性染料呈现出良好的分散性和与树脂的相容性。尤其是,苯胺黑既可用作黑色着色剂又可用作激光束吸收剂,并且可以赋予更高的接合强度,因此可以优选使用。
着色剂的结构及其色调没有限制。可例举含有各种有机染料和颜料的着色剂。染料和颜料的实例是偶氮类、偶氮甲碱类、蒽醌类、喹吖啶酮类、二恶嗪类、二酮吡咯并吡咯类、蒽吡啶酮类、异吲哚啉酮类、阴丹酮类、紫环酮(perinone)类、苝类、靛蓝类、硫靛蓝类、喹酞酮类、喹啉类和三苯甲烷类。
优选的着色剂是将各种具有可见光吸收性、与热塑性树脂的充分相容性和对激光束的低散射性的染料组合的产品。更优选的着色剂是具有以下性质的产品:不易因两个树脂构件1、2成型时所产生的高温以及因激光束照射而熔化时所产生的高温而褪色;具有优异的耐热性;对激光束的近红外范围的波长不具有吸收性、具有透射性。作为对激光束的波长具有透射性的着色剂,可列举含有蒽醌染料的着色剂。
蒽醌染料优选为蒽醌油溶性染料。例如可商购用颜色索引具体表示如下的染料:C.I.溶剂蓝11、12、13、14、26、35、36、44、45、48、49、58、59、63、68、69、70、78、79、83、87、90、94、97、98、101、102、104、105、122、129和132;C.I.分散蓝14、35、102和197;C.I.溶剂绿3、19、20、23、24、25、26、28、33和65;以及C.I.溶剂紫13、14、15、26、30、31、33、34、36、37、38、40、41、42、45、47、48、51、59和60。
可例示最大吸收波长为590~635nm的蒽醌染料。蒽醌染料通常呈现蓝色,并且与蒽醌绿染料相比具有高可见性。通过组合来制备黑色混合着色剂时,可通过减法混色将红色染料和/或黄色染料与蒽醌蓝色染料组合来获得具有高着色性的深黑色着色剂。
蒽醌染料优选对940nm激光束具有60~95%的透射率。作为可商购的蒽醌染料,例如可例举“NUBIAN(注册商标)BLUE系列”和“OPLAS(注册商标)BLUE系列”(均为商品名,可从东方化学工业株式会社(ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES CO.,LTD)购得)。
蒽醌染料的优选电导率为50~500μS/cm。藉此,各树脂构件1、2的绝缘性增加,因此激光焊接体10适用于需要高绝缘性的树脂构件,例如电气和电子设备的部件以及精密设备的部件。
电导率如下测量:将5g量的蒽醌染料分散到500mL离子交换水中,然后记录其重量;煮沸已分散有蒽醌染料的离子交换水10分钟以提取离子成分,然后过滤;向所得滤液中加入离子交换水,直至其重量与预先测量的重量相同;使用电导率计(由DKK-TOA公司制造,商品名:AOL-10)来测量该溶液的电导率。
染料组合的实例是:蒽醌蓝色染料和其它蓝色染料、红色染料和黄色染料的组合;以及蒽醌蓝色染料和绿色染料、红色染料和黄色染料的组合。红色染料和黄色染料的实例是偶氮染料、喹吖啶酮染料、二恶嗪染料、喹酞酮染料、苝染料、紫环酮染料、异吲哚啉酮染料、偶氮甲碱染料、三苯甲烷染料和红色或黄色蒽醌染料。这些染料可以单独使用,也可两种以上组合使用。作为赋予激光吸收性树脂组合物良好着色的染料,可例举紫环酮红色染料、蒽醌红色染料和蒽醌黄色染料。
优选使用具有590~635nm的最大吸收波长范围的上述蒽醌蓝色染料和红色染料的组合。作为合适的例子,可例举紫环酮染料。紫环酮染料具有良好的耐热性并且通常呈红色。作为可商购的红色染料,例如可例举“NUBIAN(注册商标)RED系列”和“OPLAS(注册商标)RED系列”(均为商品名,可从东方化学工业株式会社购得)。
紫环酮染料的实例具体为:C.I.溶剂橙60;C.I.溶剂红135、162、178和179。
蒽醌红色染料(包括蒽吡啶酮染料)的实例是:C.I.溶剂红52、111、149、150、151、168、191、207和227;C.I.分散红60。紫环酮染料和蒽醌红色染料用颜色索引来表示并可商购。
适合与蒽醌红色染料组合的优选染料是蒽醌黄色染料。在着色剂中,(i)蒽醌黄色染料的质量/(ii)蓝色、绿色和/或紫色蒽醌染料的质量的质量比(i)/(ii)的范围优选为0.15~1.0。作为可商购的蒽醌黄色染料,例如可例举“NUBIAN(注册商标)YELLOW系列”和“OPLAS(注册商标)YELLOW系列”(均为商品名,可从东方化学工业株式会社购得)。
黄色染料的实例包括用以下颜色索引来表示的染料:C.I.溶剂黄14、16、32、33、43、44、93、94、98、104、114、116、133、145、157、163、164、167、181、182、183、184、185和187;C.I.还原黄1、2和3。这些染料都可商购。
激光焊接体10需要耐候性、耐热性和耐渗色性等色固性时,优选使用酸性染料和有机胺组合而成的成盐染料作为上述油溶性染料。成盐染料可由[酸性染料阴离子·有机铵盐]来表示。着色剂中,蒽醌染料被成盐染料取代,使用例如由[酸性染料阴离子·有机铵盐]来表示的蒽醌成盐染料。藉此,着色剂的色固性提高。
用于成盐染料的蒽醌酸性染料的实例包括在单个分子中具有单个磺酸基团并且用以下颜色索引来表示的蒽醌染料:尤其是C.I.酸性蓝25、27、40、41、43,45、47、51、53、55、56、62、78、111、124、129、215、230和277;C.I.酸性绿37;以及C.I.酸性紫36、41、43、51和63。这些染料都可商购。
除上述蒽醌酸性染料以外的蒽醌酸性染料的实例包括在单个蒽醌分子中具有两个磺酸基团并且用以下颜色索引来表示的蒽醌染料:C.I.酸性蓝23、35、49、68、69、80、96、129:1、138、145、175、221和344;C.I.酸性绿25、27、36、38、41、42和44;以及C.I.酸性紫34和42。这些染料都可商购。
优选的蒽醌染料具有如下结构:其具有磺酸基的取代基与苯胺基键合。该结构作为至少一个取代基包含在蒽醌分子骨架中。蒽醌染料可例示:C.I.酸性蓝49、80、96、129:1、138、145和221;上述的C.I.酸性绿25、27、36、38、41、42和44;以及C.I.酸性紫34。
优选的蒽醌成盐染料的实例是具有苯胺基衍生物作为取代基的蒽醌成盐染料。该蒽醌成盐染料由A-B+(A-是来自蒽醌的阴离子,B+是来自有机铵的阳离子)或AB(A是蒽醌分子骨架的脱氢残基或与蒽醌键合的取代基的脱氢残基,B是有机铵的脱氢残基)表示。蒽醌成盐染料呈现出对芳族热塑性树脂的高相容性并对其赋予高耐热性。
优选的蒽醌成盐染料由下式(1)表示:
(其中,X和Y彼此独立地为氢原子、羟基、卤素原子或氨基;R1~R5彼此独立地为氢原子、羟基、氨基、硝基、具有1~18个碳原子的直链或支链烷基、具有1~18个碳原子的直链或支链烷氧基、卤素原子、苯氧基或羧基;(P)b+是有机铵离子;a和b是1~2的正数;m和n为1~2的正数;A为氢原子、羟基、氨基、卤素原子或由下式(2)表示的基团:
(式(2)中,R6~R10彼此独立地为氢原子、羟基、氨基、硝基、具有1~18个碳原子的直链或支链烷基、具有1~18个碳原子的直链或支链烷氧基、或卤素原子))。
式(1)和(2)中,具有1~18个碳原子的直链或支链烷基的实例具体为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、仲戊基、3-戊基、叔戊基、己基、庚基和辛基。具有1~18个碳原子的直链或支链烷氧基的实例具体为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、仲戊氧基、3-戊氧基、叔戊氧基和己氧基。卤素原子的实例具体是氟、氯、溴和碘。
优选的由式(1)表示的成盐染料是单个分子中具有两个苯胺基衍生物作为取代基的蒽醌成盐染料。藉此,可防止两个树脂构件1、2在成型和激光焊接时因热熔而导致的热劣化。蒽醌酸性染料适用于成盐染料。单个分子中具有两个苯胺基衍生物作为取代基的蒽醌酸性染料的实例具体为:C.I.酸性绿25、27、36、38、41、42和44;C.I.酸性蓝80和221;以及C.I.酸性紫34。
用于由式(1)表示的成盐染料的优选胺的实例是:己胺、戊胺、辛胺、2-乙基己胺、二(2-乙基己基)胺和十二胺等脂族一元胺;环己胺、二环己胺和二氢叠氮乙胺(dihydroaziethylamine)等脂环胺;丁二胺、己二胺、辛二胺、壬二胺、十二烷二胺、2-甲基戊二胺、2-甲基辛二胺、三甲基己二胺、双(对氨基环己基)甲烷、间二甲苯二胺和对苯二甲胺等脂族、脂环族或芳族二胺;3-丙氧基丙胺、二(3-乙氧基丙基)胺、3-丁氧基丙胺、辛氧基丙胺和3-(2-乙基己氧基)丙胺等烷氧基烷基胺;α-萘胺、β-萘胺、1,2-萘二胺、1,5-萘二胺和1,8-萘二胺等芳族胺;1-萘基甲胺等芳族烷基胺;N-环己基乙醇胺、N-十二烷基乙醇胺和N-十二烷基亚氨基二乙醇等含有烷醇基的胺;1,3-二苯基胍、1-邻甲苯基胍和二邻甲苯基胍等胍衍生物。
作为上述胺,可使用市售季铵。季铵的实例具体是:QUARTAMIN 24P、QUARTAMIN86Pconc.、QUARTAMIN 60W、QUARTAMIN 86W、QUARTAMIN D86P(二硬脂基二甲基氯化铵)、SANISOL C和SANISOL B-50(以上可从花王株式会社(Kao Corporation)购得,QUARTAMIN和SANISOL是注册商标);ARQUAD 210-80E、2C-75、2HT-75(二烷基(烷基为C14-C18)二甲基氯化铵)、2HTflake、2O-75I、2HP-75和2HPflake(以上可从狮王特种化学品有限公司(LIONSPECIALTY CHEMICALS CO.,LTD.)购得,ARQUAD是商品名);PRIMENE MD amine(甲二胺)、PRIMENE 81-R(超分枝叔烷基(C12-C14)伯胺异构体的混合物)、PRIMENE TOA amine(叔辛胺)、PRIMENE RB-3(叔烷基伯胺的混合物)和PRIMENE JM-T amine(超分枝链叔烷基(C16-C22)伯胺异构体的混合物)(以上可从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)购得,PRIMENE是注册商标)。
着色剂的含量相对于100质量份的热塑性树脂为0.01~5质量份,优选0.05~3质量份,更优选0.1~2质量份。将着色剂的含量调整至上述范围时,获得具有高着色的用于成型为两个树脂构件1、2的树脂组合物。
制备树脂组合物时,优选制备含有着色剂的母料,然后将母料加入到热塑性树脂组合物中。藉此,树脂组合物由于着色剂均匀分散而没有颜色不均。母料中着色剂的含量优选为5~90质量%,更优选为20~60质量%。
除着色剂外,还可以根据需要在热塑性树脂的原料中加入各种添加剂。添加剂的实例是增强剂、填料、紫外线吸收剂或光稳定剂、抗氧化剂、抗菌剂、杀真菌剂、阻燃剂、脱模剂、晶体成核剂、增塑剂、抗冲改性剂、辅助着色剂、分散剂、稳定剂、改质剂、抗静电剂、润滑剂和结晶促进剂。还可例举白色颜料和有机白色颜料如氧化钛、硫酸锌、锌白(氧化锌)、碳酸钙和矾土白。藉此,通过与有机染料和颜料组合,热塑性树脂的无色原料可被调整为有色。
增强剂可自由选择,只要产品能用于增强合成树脂即可。增强剂的实例是:玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、钛酸钙纤维、硅酸钙纤维、海泡石、硅灰石和岩棉等无机纤维;以及芳纶、聚苯硫醚树脂、聚酰胺、聚酯和液晶聚合物等有机纤维。例如,要赋予树脂构件透明性时,玻璃纤维适于增强树脂构件。玻璃纤维的纤维长度为2~15mm,并且其纤维直径为1~20μm。玻璃纤维可自由选择,例如粗纱纤维和碾磨纤维。玻璃纤维可以单独使用,也可以组合使用两种以上的玻璃纤维。其含量相对于100质量份的树脂构件1、2优选为5~120质量份。如果小于5质量份,则玻璃纤维的增强效果不足。如果大于120质量份,则成型性降低。其含量优选为10~60质量份,更优选为20~50质量份。
作为填料,可例举颗粒填料。粒状填料的实例是:滑石、高岭土、粘土、硅灰石、膨润土、石棉和硅酸铝等硅酸盐;氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆和氧化钛等金属氧化物;碳酸钙、碳酸镁和白云石等碳酸盐;硫酸钙、硫酸钡等硫酸盐;玻璃珠、陶瓷珠、氮化硼和碳化硅等陶瓷。此外,填料也可以是片状填料,例如云母、绢云母和玻璃片。
紫外线吸收剂和光稳定剂的实例包括苯并三唑类化合物、二苯甲酮类化合物、水杨酸酯类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物、苯甲酸酯类化合物、草酰苯胺类化合物、受阻胺类化合物和镍络合盐。
抗氧化剂的实例包括酚类抗氧化剂、磷类抗氧化剂、以及硫类抗氧化剂和硫醚类抗氧化剂。
酚类抗氧化剂是具有酚羟基的抗氧化剂。其中,优选使用受阻酚类抗氧化剂。受阻酚类抗氧化剂中,与酚羟基键合的芳环的碳原子相邻的一个或两个碳原子被具有4个以上碳原子的取代基取代。具有4个以上的碳原子的取代基可以通过碳-碳键与芳环的碳原子键合,并且可以通过除碳原子以外的原子与其键合。
磷类抗氧化剂是具有磷原子的抗氧化剂。磷类抗氧化剂可以是:无机磷酸盐化合物,例如亚磷酸钠、次磷酸钠等;或具有P(OR)3结构的有机抗氧化剂。式中,R是烷基、亚烷基、芳基、亚芳基等。三个R可以相同也可不同,R中的任何两个可以键合在一起而形成环结构。磷类抗氧化剂的实例包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基癸酯、亚磷酸苯基二异癸酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯等。
硫类抗氧化剂是具有硫原子的抗氧化剂。硫类抗氧化剂的实例包括硫代二丙酸二(十二烷基)酯、硫代二丙酸二(十四烷基)酯、硫代二丙酸二(十八烷基)酯、季戊四醇四(3-十二烷基硫代丙酸酯)、硫代双(N-苯基-β-萘胺)、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并咪唑、一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸镍、异丙基黄原酸镍、三月桂基三硫代亚磷酸酯等。尤其是具有硫醚结构的硫醚类抗氧化剂是从已被氧化的物质接收氧而被还原的,因此优选使用。
抗菌剂和杀真菌剂的实例包括2-(4'-噻唑基)苯并咪唑、10,10'-氧代双酚胂、N-(氟二氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺和双(2-硫代-1-氧化吡啶)锌。
阻燃剂可自由选择。其实例包括有机阻燃剂和无机阻燃剂,例如有机卤素化合物、锑化合物、具有硅的化合物、磷化合物、氮化合物等。
有机卤素化合物的实例包括溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂、溴化苯氧基树脂、溴化聚苯醚树脂、溴化聚苯乙烯树脂、溴化双酚A、五溴苄基聚丙烯酸酯、四溴双酚A衍生物、六溴二苯醚、四溴邻苯二甲酸酐等。锑化合物的实例包括三氧化锑、五氧化二锑、锑酸钠、磷酸锑等。具有硅的化合物的实例包括硅油、有机硅烷和硅酸铝。磷化合物的实例包括磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸酯、多磷酸、多磷酸铵、红磷、以及主链中包含磷原子与氮原子的键的磷腈化合物如苯氧基磷腈和氨基磷腈等。氮化合物的实例包括三聚氰胺、氰尿酸、氰尿酸三聚氰胺、尿素、胍等。无机阻燃剂的实例包括氢氧化铝、氢氧化镁、硅化合物、硼化合物等。
脱模剂可自由选择。其实例包括:褐煤酸蜡或硬脂酸锂、硬脂酸铝等金属皂;乙撑双硬脂酰胺等高级脂肪酸酰胺;以及乙二胺-硬脂酸-癸二酸缩聚物等。
晶体成核剂可自由选择。通常使用松香等有机成核剂和无机成核剂。无机成核剂的实例包括:二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化铁、氧化锌等金属氧化物;碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡等金属碳酸盐;硅酸盐、硅酸铝、滑石等板状无机物及硅酸盐;碳化硅等金属碳化物;氮化硅、氮化硼、氮化钽等金属氮化物。晶体成核剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
增塑剂可自由选择。增塑剂的实例包括邻苯二甲酸酯(例如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二异癸酯等)、磷酸酯(例如磷酸三甲苯酯和磷酸2-乙基己基二苯酯)、磺酰胺增塑剂(例如正丁基苯磺酰胺、对甲苯磺酰胺等)。还可例举聚酯增塑剂、多元醇酯增塑剂、多元酸酯增塑剂、双酚增塑剂、酰胺增塑剂、酯增塑剂、酰胺酯增塑剂、甘油增塑剂、环氧增塑剂(例如由环氧-硬脂烷基和大豆油组成的环氧甘油三酸酯)等。
聚酯增塑剂的实例包括由二元羧酸和二元醇形成的聚酯或其(聚)氧化烯加成物。二元羧酸具有2~12个碳原子,优选具有2~6个碳原子。二元醇具有2~12个碳原子,优选具有2~6个碳原子。二元羧酸的实例是琥珀酸、己二酸、癸二酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等。二元醇的实例是丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇等。此外,聚酯末端的羟基和羧基可以用一元羧酸和/或一元醇通过酯化反应来封端。
多元醇酯增塑剂的实例包括多元醇或其(聚)氧化烯加成物与一元羧酸的单酯、二酯或三酯等。一元羧酸优选具有1~12个碳原子,更优选具有1~6个碳原子,进一步优选具有1~4个碳原子。多元醇的实例是聚乙二醇、聚丙二醇、甘油、上述二元醇等。一元羧酸的实例是乙酸、丙酸等。
多元酸酯增塑剂的实例包括多元羧酸与一元醇或其(聚)氧化烯加成物的单酯、二酯或三酯等。一元醇优选具有1~12个碳原子,更优选具有1~6个碳原子,进一步优选具有1~4个碳原子。多元羧酸的实例是偏苯三酸、上述二元羧酸等。一元醇的实例是甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、2-乙基己醇等。
双酚增塑剂的实例是双酚与单烷基卤化物或其(聚)氧化烯加成物的单酯或二酯等。单烷基卤化物优选具有1~18个碳原子,更优选具有2~14个碳原子,进一步优选具有4~10个碳原子。双酚的实例是双酚A、双酚S等。单烷基卤化物的实例是1-辛基溴、1-十二烷基溴和2-乙基己基溴。
酰胺增塑剂的实例包括羧酸酰胺增塑剂和磺酰胺增塑剂。羧酸酰胺增塑剂的实例是一种或多种酸与包括具有2~8个碳原子的烷基的二烷基胺的酰胺。上述酸选自苯甲酸、邻苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸及其酸酐。包括具有2~8个碳原子的烷基的二烷基胺的实例是二乙胺、二丙胺、二丁胺、二己胺、二(2-乙基己基)胺、二辛胺等。羧酸酰胺增塑剂的分子量优选为250~2000,更优选为300~1500,进一步优选为350~1000。
酯类增塑剂的实例包括单酯增塑剂、二酯增塑剂、三酯增塑剂和聚酯增塑剂。单酯增塑剂的实例包括苯甲酸酯增塑剂和硬脂酸酯增塑剂。苯甲酸酯类增塑剂包括由苯甲酸与具有6~20个碳原子的脂族醇或与具有2~4个碳原子的烯化氧与脂族醇的烯化氧加成物(烯化氧的加成摩尔数在10摩尔以下)构成的苯甲酸酯。苯甲酸酯增塑剂的实例是对氧苯甲酸2-乙基己酯和对氧苯甲酸2-己基癸酯。硬脂酸酯类增塑剂包括由硬脂酸与具有1~18个碳原子的脂族醇或与具有2~4个碳原子的烯化氧与脂族醇的烯化氧加成物(烯化氧的加成摩尔数在10摩尔以下)构成的硬脂酸酯。硬脂酸酯的实例是硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸丁酯和硬脂酸己酯。
抗冲改性剂可自由选择,只要呈现出树脂的抗冲改性效果即可。可例举公知的产品,例如聚酰胺弹性体、聚酯弹性体、苯乙烯弹性体、聚烯烃弹性体、丙烯酸弹性体、聚氨酯弹性体、氟弹性体、硅弹性体和丙烯酸核/壳弹性体等。特别优选聚酯弹性体和苯乙烯弹性体。
聚酯弹性体是在室温下具有橡胶性质的热塑性聚酯。优选是以聚酯嵌段共聚物作为主成分的聚酯弹性体。优选的嵌段共聚物具有作为硬链段的有高熔点和高结晶度的芳族聚酯,和作为软链段的无定形聚酯和/或无定形聚醚。在所有链段中,聚酯弹性体的软链段含量为至少20~95摩尔%。例如,聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚丁二醇的嵌段共聚物(PBT-PTMG共聚物)的软链段含量为50~95摩尔%。优选的软链段含量为50~90摩尔%,特别是60~85摩尔%。聚酯醚嵌段共聚物、特别是PBT-PTMG共聚物由于可防止其透射率降低因而优选。
苯乙烯弹性体由苯乙烯组分和弹性体组分构成。苯乙烯弹性体所含的苯乙烯组分的比率为5~80质量%,优选10~50质量%,更优选15~30质量%。在这种情况下,作为弹性体组分,可以例举丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯等共轭二烯烃。更具体可例举苯乙烯和丁二烯的共聚物弹性体(SBS)、苯乙烯和异戊二烯的共聚物弹性体(SIS)等。
树脂构件1、2可以通过使用所期望着色的热塑性树脂组合物的母料来制造。作为上述树脂构件1、2的主要成分的树脂和母料的基体树脂可以彼此相同也可不同。母料可通过任何方法获得。例如,通过如下方法制造母料:用滚筒和超级混合器等混合机将母料的基体树脂和着色剂的粉末和/或粒料混合;用挤出机、间歇式捏合机或辊式捏合机将所得混合物加热并熔融,进行造粒或粗粒化以获得母料。
树脂构件1、2可以通过公知的各种步骤来成型。例如,用挤出机、注塑成型机和辊磨机等加工机器并使用着色粒料将树脂构件1、2成型。树脂构件1、2可通过以下步骤成型:用适当的混合器混合透明热塑性树脂的粒料和/或粉末、研磨后的着色剂和任选的各种添加剂来获得树脂组合物,用上述加工机器来将树脂组合物成型。此外,树脂构件1、2还可通过以下步骤成型:将着色剂加入到含有适当共聚用催化剂的单体中;通过聚合所得混合物来合成所期望的树脂;以及通过适当的方法将所得树脂成型。作为成型方法,可以采用以下方法:注射成型、挤出成型、压缩成型、发泡成型、吹塑成型、真空成型、注射吹塑成型、旋转成型、压延成型和溶液浇注。通过采用上述成型方法,可以获得各种形状的树脂构件1、2。
实施例
下面将详细描述本发明的实施例,但是本发明的范围不限于这些实施例。
(制备具有激光束透射性的黑色着色剂)
[着色剂A]着色剂A通过将蒽醌蓝色油溶性染料(C.I.溶剂蓝97)、紫环酮红色油溶性染料(C.I.溶剂红179)和蒽醌黄色油溶性染料(C.I.溶剂黄163)以质量比5:3:2进行粉末混合而获得。
[着色剂B]着色剂B通过将蒽醌蓝色油溶性染料(C.I.溶剂蓝104)、紫环酮红色油溶性染料(C.I.溶剂红179)和蒽醌黄色油溶性染料(C.I.溶剂黄163)以质量比4:3:3进行粉末混合而获得。
[着色剂C]着色剂C通过将蒽醌蓝色酸性染料(C.I.酸性蓝80)和己二胺的成盐染料、紫环酮红色油溶性染料(C.I.溶剂红179)和蒽醌黄色油溶性染料(C.I.溶剂黄163)以质量比7:2:1进行粉末混合而获得。
[着色剂D]着色剂D通过将蒽醌蓝色酸性染料(C.I.酸性蓝80)和2-乙基己胺的成盐染料、紫环酮红色油溶性染料(C.I.溶剂红179)和蒽醌黄色油溶性染料(C.I.溶剂黄163)以质量比7:2:1进行粉末混合而获得。
[着色剂E]着色剂E通过将蒽醌蓝色酸性染料(C.I.酸性蓝236)和2-乙基己胺的成盐染料、紫环酮红色油溶性染料(C.I.溶剂红179)和蒽醌黄色油溶性染料(C.I.溶剂黄163)以质量比6:3:1进行粉末混合而获得。
[着色剂F]着色剂F通过将蒽醌蓝色酸性染料(C.I.酸性蓝236)和己二胺的成盐染料、紫环酮红色油溶性染料(C.I.溶剂红179)和蒽醌黄色油溶性染料(C.I.溶剂黄163)以质量比5:3:2进行粉末混合而获得。
(实施例1-1)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件(第一树脂构件)
将499.85g的玻璃纤维增强聚酰胺(PA)66树脂(购自旭化成株式会社,LEONA(注册商标)14G33)、0.15g的苯胺黑A(根据日本专利特许第3757081号的记载,通过改变硫酸根离子浓度来合成的苯胺黑硫酸盐;硫酸根离子1.96质量%;体积电阻率2.0×1010Ω·cm;C.I.溶剂黑5)置于不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机(东洋机械金属株式会社制,商品名:Si-50)中,然后在295℃的料筒温度和80℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得一个尺寸为纵向长度100mm×横向长度80mm×厚度2mm的长方形激光弱吸收性树脂构件1。
(2)制备激光吸收性树脂构件(第二树脂构件)
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为492.0g并使用8.0g的苯胺黑A以外,以与“制备激光弱吸收性树脂构件”相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
(透射率和吸光度)
用于激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的成型板的透射率和反射率通过使用分光光度计(由日本分光株式会社制,商品名:V-570)来测量。通过溶解试样而测得的通常吸光度是取透射率的对数计算而得的正数。激光束被成型板的表面反射。因此,在本发明中,测量成型后的树脂构件的吸光度时要求出实际透射率。实际透射率T由T=IT/(IO-IR)表示。表示940nm吸光度的朗伯-比尔定律由以下数学式(1)表示:
吸光度a=-LogT=-Log{IT/(IO-IR)}···(1)
(式中,T是实际透射率;(IO)是入射光强度;(IT)是透射光强度;(IR)是反射光强度)。这里,吸光度如下算出:将入射光强度IO设为100%;再将透射率和反射率以测量值的百分率分别代入透射光强度IT和反射光强度IR中来计算。
此外,构成本发明激光焊接体的激光吸收性树脂构件2过量地包含激光束吸收剂时,有可能难以测定吸光度和吸光系数。而且,根据朗伯-比尔定律,吸光度a由以下数学式(2)表示,该式是表示激光束吸收剂含量C(质量%)与树脂构件厚度L(mm)之间关系的等式:
吸光度a=εCL···(2)
(式中,ε是吸光系数(1/mm);C是激光束吸收剂含量(质量%);L是树脂构件厚度(mm))。于是,测量含有苯胺黑A作为激光束吸收剂的玻璃纤维增强PA66树脂构件(2mm厚)的透射率和反射率。从而获得表1所示的结果。再根据这些结果作出换算成1mm厚度的吸光度校正曲线。
表1
以所得吸光度a为纵轴、与其对应的激光束吸收剂(苯胺黑A)含量C(质量%)为横轴来作图。获得由吸光度a=6.055C+0.087表示的校正曲线。用该校正曲线的等式由激光束吸收剂含量(质量%)算出吸光度。将所得吸光度除以树脂构件厚度即获得包含激光束吸收剂的激光吸收性树脂构件2的每1mm厚度的吸光度a和吸光系数。如此得到吸光度a2。其结果示于表2。
(3)制造激光焊接体
如图1所示,将激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2叠合而形成触接部位N。从具有320W输出功率的二极管激光器[波长:940nm,连续](浜松光电株式会社制)输出激光束L。激光束L从激光弱吸收性树脂构件1的上方以相对于其表面大致垂直的方式进行照射。激光束L以200mm/秒的扫描速度和80mm的扫描距离移动,从而以一直线从树脂构件的一个长边横移。制得实施例1-1的激光焊接体10,其中触接部位N处焊合且树脂构件1、2形成为一体。激光焊接体10评价如下。
(拉伸试验)
根据日本工业标准K7161:2014塑料-拉伸性能的测定,用拉伸试验机(由岛津制作所株式会社制,商品名:AG-50kNE)测定作为焊接强度的拉伸强度。将焊接体10的树脂构件1、2沿纵向和将它们分开的方向以10mm/分钟的测试速度水平牵拉。其结果示于表2。
(评价焊接状态)
目视观察用激光束L照射后的部位外观。焊接状态如下进行评价。其结果示于表2。
优:激光焊接体的照射部位没有焦痕和孔洞,激光焊接体的拉伸试验结果在500N以上。
良:其照射部位有焦痕和孔洞,或其拉伸试验的结果小于500N。
差:无法实施激光焊接,也未获得激光焊接体。
(实施例1-2)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将496.85g的玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)、0.15g的苯胺黑B(苯胺黑硫酸盐;硫酸根离子1.52质量%;体积电阻率2.7×1010Ω·cm)和3.0g着色剂C投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机中,然后在295℃的料筒温度和80℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得一个尺寸为纵向长度100mm×横向长度80mm×厚度2mm的长方形的激光弱吸收性树脂构件1。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为490.0g并使用10.0g的苯胺黑B代替苯胺黑A以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
以与实施例1-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。其结果示于表2。
(3)制造激光焊接体
除了二极管激光器的输出功率为280W以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-2的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(实施例1-3)
以与实施例1-1相同的方式制得激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2。对于所得树脂构件1、2,以与实施例1-1相同的方式测定透射率和吸光度。其结果示于表2。然后,除了二极管激光器的输出功率为270W、扫描速度为150mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-3的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1同样的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(实施例1-4)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将496.85g的玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)、0.15g的苯胺黑A和3.0g着色剂F投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。以与实施例1-1相同的方式将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物成型,制得一个激光弱吸收性树脂构件1。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为490.0g并使用10.0g的苯胺黑A以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
以与实施例1-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。其结果示于表2。
(3)制造激光焊接体
除了二极管激光器的输出功率为160W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-4的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(比较例1-1)
将499.85g的玻璃纤维增强PA66树脂(LEONA 14G33)、0.15g的苯胺黑盐酸盐(购自东方化学工业株式会社,商品名:NUBIAN(注册商标)BLACK NH-805,C.I.溶剂黑5)投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。以与实施例1-1相同的方式将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物成型,制得一个激光弱吸收性树脂构件1。再以与实施例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件1。对于所得树脂构件,以与实施例1-1相同的方式测定透射率和吸光度。其结果示于表2。然后,除了二极管激光器的输出功率为270W、扫描速度为150mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造比较例1-1的激光焊接体。对于制得的激光焊接体,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(实施例1-5)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为499.8g并使用0.2g的苯胺黑A以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为492.0g并使用8.0g的苯胺黑A以外,以与“制备激光弱吸收性树脂构件”相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
以与实施例1-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。其结果示于表2。
(3)制造激光焊接体
除了二极管激光器的输出功率为330W、扫描速度为150mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-5的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(实施例1-6)
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为499.8g并使用0.2g的苯胺黑A以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为492.0g并使用8.0g的苯胺黑盐酸盐(NUBIAN BLACKNH-805)以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。对于所得树脂构件1、2,以与实施例1-1相同的方式测定透射率和吸光度。其结果示于表2。然后,除了二极管激光器的输出功率为330W、扫描速度为150mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-6的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(比较例1-2)
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为499.8g并使用0.2g的苯胺黑盐酸盐(购自东方化学工业株式会社,商品名:NUBIAN(注册商标)BLACK NH-805,C.I.溶剂黑5)以外,以与比较例1-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,除了使用8.0g苯胺黑盐酸盐(NH-805)代替苯胺黑硫酸盐以外,以与比较例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件。对于所得树脂构件,以与实施例1-1相同的方式测定透射率和吸光度。其结果示于表2。然后,除了二极管激光器的输出功率为330W、扫描速度为150mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造比较例1-2的激光焊接体。对于制得的激光焊接体,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(实施例1-7)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为499.9g并使用0.1g的苯胺黑B(苯胺黑硫酸盐;硫酸根离子1.52质量%;体积电阻率2.7×1010Ω·cm)代替苯胺黑A以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为490.0g并使用10.0g的苯胺黑B代替苯胺黑A以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
以与实施例1-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。其结果示于表2。
(3)制造激光焊接体
除了二极管激光器的输出功率为100W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-7的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(实施例1-8)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将496.9g的玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)、0.1g的苯胺黑C(苯胺黑硫酸盐;硫酸根离子0.70质量%;体积电阻率0.9×1010Ω·cm)和3.0g着色剂A投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。以与实施例1-1相同的方式将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物成型,制得一个激光弱吸收性树脂构件1。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了使用苯胺黑A代替苯胺黑B以外,以与实施例1-7相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
以与实施例1-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。其结果示于表2。
(3)制造激光焊接体
除了二极管激光器的输出功率为140W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-8的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(比较例1-3)
将496.9g的玻璃纤维增强PA66树脂(LEONA 14G33)、0.1g的苯胺黑碱(购自东方化学工业株式会社,商品名:NUBIAN(注册商标)BLACK PA-9801,C.I.溶剂黑7)和3.0g的着色剂A投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。以与实施例1-1相同的方式将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物成型,制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为490.0g并使用10.0g的苯胺黑碱(NUBIAN(注册商标)BLACK PA-9803)代替苯胺黑A以外,以与比较例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件。对于所得树脂构件,以与实施例1-1相同的方式测定透射率和吸光度。其结果示于表2。然后,除了二极管激光器的输出功率为140W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造比较例1-3的激光焊接体。对于制得的激光焊接体,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表2。
(实施例1-9)
以与实施例1-1相同的方式制备激光弱吸收性树脂构件1。除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 14G33)的量为488.0g并使用12.0g的苯胺黑A以外,以与实施例1-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。然后,以与实施例1-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。此外,除了二极管激光器的输出功率为160W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例1-9的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其测定结果和评价结果示于表2。
表2
如表2所示,实施例和比较例的激光焊接体由于具有优异的光泽和良好的漆黑外观而具有实用性外观。实施例的激光焊接体的拉伸强度高于比较例的拉伸强度。
(实施例2-1)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将499.8g的聚酰胺(PA)66树脂(购自旭化成株式会社,商品名:LEONA(注册商标)1300S)、0.2g的苯胺黑A(根据日本专利特许第3757081号的记载,通过改变硫酸根离子浓度来合成的苯胺黑硫酸盐;硫酸根离子1.96质量%;体积电阻率2.0×1010Ω·cm;C.I.溶剂黑5)投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机(东洋机械金属株式会社制,商品名:Si-50)中,然后在290℃的料筒温度和80℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得一个尺寸为纵向长度80mm×横向长度50mm×厚度1.5mm的长方形的激光弱吸收性树脂构件1。
(熔体流动速率)
将激光弱吸收性树脂构件1切割成预定尺寸,在80℃下干燥15小时以制备测试试样。根据日本工业标准K7210:2014(塑料-热塑性塑料的熔体质量流速(MFR)和熔体体积流速(MVR)的测定),使用F-F01型熔体指数仪(由东洋精机制作所株式会社制,商品名),在280℃的试验温度和2.16kgf的试验载荷的条件下进行测量。进行三次测量,算出所得值的平均值以确定熔体流动速率。作为第一树脂构件的激光弱吸收性树脂构件1的熔体流动速率为14.8g/10分钟。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强的PA66树脂(LEONA 1300S)的量为496.0g并使用4.0g的苯胺黑A以外,以与“制备激光弱吸收性树脂构件”相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
测量含有苯胺黑A作为激光束吸收剂的PA66树脂构件的透射率和反射率。获得表3所示的结果。基于该结果,以与实施例1-1相同的方式作出校正曲线。
表3
以所得吸光度a为纵轴、与其对应的激光束吸收剂(苯胺黑A)含量C(质量%)为横轴来作图。获得由吸光度a=4.538C+0.058表示的校正曲线。用校正曲线的等式由激光束吸收剂含量(质量%)算出吸光度。将所得吸光度除以树脂构件厚度,获得包含激光束吸收剂的树脂构件的每1mm厚度的吸光度a和吸光系数。如前所述地获得实施例2-1中的激光弱吸收性树脂构件的吸光度a1和激光吸收性树脂构件的吸光度a2。结果,激光弱吸收性树脂构件1的透射率为52.6%,其吸光度a1(换算成1mm厚度)为0.24。而激光吸收性树脂构件2的透射率为0%,其吸光度a2(换算成1mm厚度)为3.7。吸光度比a2/a1为15.4。
(3)制造激光焊接体
如图1所示,将激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2叠合而形成触接部位N。从具有30W输出功率的二极管激光器[波长:940nm,连续](精密设备株式会社(FINEDEVICE CO.,LTD)制)输出激光束L。激光束L从激光弱吸收性树脂构件1的上方以相对于其表面大致垂直的方式进行照射。激光束L以40mm/秒的扫描速度和30mm的扫描距离移动,从而以一直线从树脂构件的一个长边横移。制得实施例2-1的激光焊接体10,其中触接部位N处焊合且树脂构件1、2形成为一体。对于激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。拉伸强度为1503N,焊接状态为优。
(实施例2-2)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
除了PA66树脂(LEONA 1300S)的量为499.7g并使用0.3g的苯胺黑A以外,以与实施例2-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。以与实施例2-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件1的透射率、吸光度和熔体流动速率。透射率为39.2%,吸光度a1(换算成1mm厚度)为0.36,熔体流动速率为14.5g/10分钟。
(2)制备激光吸收性树脂构件(第二树脂构件)
除了PA66树脂(LEONA 1300S)的量为496.0g并使用4.0g的苯胺黑A以外,以与“制备激光弱吸收性树脂构件”相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。以与实施例2-1相同的方式测定激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。透射率为0%,吸光度a2(换算成1mm厚度)为3.7,吸光度比a2/a1为10.3。
(3)制造激光焊接体
以与实施例2-1相同的方式制造实施例2-2的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。拉伸强度为1543N,焊接状态为优。
实施例2-1中制得的激光焊接体10的熔化部位的剖面放大照片和实施例2-2中制得的激光焊接体10的剖面放大照片分别示于图5(a)和图5(b)。其中,空心箭头表示激光束的照射方向。通过照射激光束,激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2在作为树脂构件1、2叠合界面的触接部位处焊合而没有孔洞和焦痕。照射激光束而形成的熔化部位横跨触接部位以放射状向激光弱吸收性树脂构件1和激光吸收性树脂构件2扩张。关于熔化部位的尺寸,是激光吸收性树脂构件2的一侧比激光弱吸收性树脂构件1的一侧大。在位于激光照射侧的激光弱吸收性树脂构件1的表面上未观察到焦痕和变色等不良外观。
(实施例3)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将499.85g聚酰胺(PA)66树脂(购自旭化成株式会社,商品名:LEONA(注册商标)1300S)、0.15g苯胺黑A投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机中,然后在290℃的料筒温度和80℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得尺寸为纵向长度80mm×横向长度50mm×厚度1.5mm且呈长方形的一个第一激光弱吸收树脂构件片1a和一个第二激光弱吸收树脂构件片1b。以与实施例2-1相同的方式测定激光弱吸收性树脂构件片1a、1b的透射率、吸光度和熔体流动速率。透射率为61.8%,吸光度a1-1、a1-2(换算成1mm厚度)均为0.18,熔体流动速率为14.2g/10分钟。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了PA66树脂(LEONA 1300S)的量为492.0g并使用8.0g的苯胺黑A以外,以与“制备激光弱吸收性树脂构件”中相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。以与实施例2-1相同的方式测定激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。透射率为0%,吸光度a2(换算成1mm厚度)为7.3,吸光度比a2/a1为40.5。
(3)制造激光焊接体
如图2(b)所示,将作为激光弱吸收性树脂构件1的激光弱吸收性树脂构件片1a、1b各自的边缘部对接而形成对接部位B。将激光吸收性树脂构件2以与对接部位B叠合的方式置于两个激光弱吸收性树脂构件片1a、1b下,形成激光弱吸收性树脂构件片1a和激光吸收性树脂构件2的接触面即触接部位N1a-2和激光弱吸收性树脂构件片1b和激光吸收性树脂构件2的接触面即触接部位N1b-2。激光束L从具有50W的输出功率的二极管激光器[波长:940nm,连续](由精密设备株式会社(FINE DEVICE CO.,LTD)制,商品名:FD-200)输出。激光束L从激光弱吸收性树脂构件1的上方朝着对接部位B大致且垂直地照射。激光束L沿着对接部位B以一直线以40mm/秒的扫描速度和30mm的扫描距离移动。制得实施例3的激光焊接体10,其中对接部位B和触接部位N1a-2、N1b-2处焊合且两个树脂构件1、2形成为一体。对于制得的激光焊接体10,除了沿将第一激光弱吸收性树脂构件1a和第二激光弱吸收性树脂构件1b分开的方向水平拉伸以外,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度。此外,以与实施例1-1相同的方式评价焊接状态。结果,拉伸强度为978N,焊接状态为优。
(实施例4-1)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将495.8g聚酰胺(PA)66树脂(购自旭化成株式会社,商品名:LEONA(注册商标)1300S)、0.2g苯胺黑A和4.0g着色剂A投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机中,然后在290℃的料筒温度和80℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得透视图6(a)中所示的作为激光弱吸收性树脂构件的盖子3。盖子3具有圆盘状的头部3a和与其同轴的圆筒状的套筒部3b。头部3a的外部尺寸为外径50mm×厚度2mm。套筒部3b的外部尺寸为外径42mm×高度4mm。由于头部3a和套筒部3b之间有外径差,盖子3在其圆周面上具有宽度为4mm的阶差部3c。
(2)制备激光吸收性树脂构件
将490.0g聚酰胺(PA)66树脂(购自旭化成株式会社,商品名:LEONA(注册商标)1300S)、10.0g苯胺黑A和5.0g着色剂C投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机中,然后在290℃的料筒温度和80℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得图6(a)中所示的圆筒形容器4。该圆筒形容器4包括圆形的底部、在底部圆周上向上方竖立的圆周壁、和在圆周壁上端开口的开口边缘4a。圆筒形容器4的外部尺寸为外径50mm×高度35mm。其内部尺寸为内径43mm×高度32mm。圆筒形容器4具有3mm的壁厚。
(3)制造激光焊接体
将盖子3的套筒部3b从开口边缘4a插入圆筒形容器4的空腔中。用手握住盖子3和圆筒形容器4来嵌合。如显示盖子3和圆筒形容器4的局部放大纵剖视图的图6(b)所示,形成了阶差部3c与开口边缘4a叠合并触接的部位即触接部位N、和套筒部3b与圆筒形容器4的内壁对接的部位即对接部位B。由于套筒部3b的外径和圆筒形容器4的内径之间有尺寸差异、并且互相嵌合的盖子3和圆筒形容器4的各自中心轴之间存在偏差,所以对接部位B具有套筒部3b与圆筒形容器4的内壁接触的部分以及其间具有游隙(间隙)的部分。
激光束L从具有50W的输出功率的二极管激光器[波长:940nm,连续]输出。激光束L从盖子3上方与其表面大致垂直地朝着对接部位B照射,沿着对接部位B画圆。激光束L的扫描速度为10mm/秒。结果,制得实施例4-1的激光焊接体10,其中对接部位B处焊合,并且盖子3和圆筒形容器4形成为一体。
(实施例4-2)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将499.7g的PA66树脂(LEONA 1300S)、0.3g苯胺黑C投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。使用所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物以与实施例4-1相同的方式制得盖子3。
(2)制备激光吸收性树脂构件
将490.0g的PA66树脂(LEONA 1300S)、10.0g苯胺黑C和5.0g的着色剂C投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光吸收性树脂构件的树脂组合物。使用所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物以与实施例4-1相同的方式制得圆筒形容器4。
(3)制造激光焊接体
以与实施例4-1相同的方式,嵌合盖子3和圆筒形容器4,形成阶差部3c和开口边缘4a叠合的部位即触接部位N、和套筒部3b与圆筒形容器4的内壁对接的部位即对接部位B。然后,以与实施例4-1相同的方式,制得实施例4-2的激光焊接体10。
在实施例4-1和4-2的激光焊接体中,作为激光弱吸收性树脂构件的盖子3和作为激光吸收性树脂构件的圆筒形容器4以高强度气密地焊合。
(实施例5-1)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将499.9g玻璃纤维增强聚酰胺(PA)66树脂(购自杜邦公司,商品名:ZYTEL(注册商标)70G33L)、0.1g苯胺黑A投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。获得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机(东洋机械金属株式会社制,商品名:Si-50)中,然后在290℃的料筒温度和90℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得一个尺寸为纵向长度80mm×横向长度50mm×厚度2mm的长方形的激光弱吸收性树脂构件1。以与实施例1-1相同的方式测得吸光度a1。其结果示于表4。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了玻璃纤维增强PA66树脂(ZYTEL 70G33L)的量为498.35g和使用1.65g的炭黑A(具有16nm的一次粒径、260m2/g的氮吸附比表面积和66ml/100g的DBP吸收的碱性炭黑)代替苯胺黑A以外,以与“制备激光弱吸收性树脂构件”中相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。
(透射率和吸光度)
为了求出包含炭黑作为激光束吸收剂的上述激光吸收性树脂构件2的透射率和反射率,制备了多种炭黑量不同并且具有纵向长度80mm×横向长度50mm×厚度1mm的尺寸的成型板。以与实施例1-1相同的方式测定这些成型板的透射率和反射率。以所得吸光度a为纵轴、与其对应的激光束吸收剂(炭黑A)含量C(质量%)为横轴来作图。获得关于炭黑的吸光度的校正曲线。所得校正曲线由吸光度a=29.4C+0.263来表示。由校正曲线得到的激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度a2(换算成1mm厚度)示于表4中。
(3)制造激光焊接体
除了二极管激光器的输出功率为60W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例5-1的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其结果示于表4。
(比较例5-1)
除了使用苯胺黑盐酸盐(购自东方化学工业株式会社,商品名:NUBIAN(注册商标)BLACK NH-805,C.I.溶剂黑5)代替苯胺黑A以外,以与实施例5-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。以与实施例5-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。以与实施例5-1相同的方式测定树脂构件1、2的透射率和吸光度。
以与实施例5-1相同的方式制造比较例5-1的激光焊接体。对于制得的激光焊接体,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。其测定结果和评价结果示于表4。
(实施例5-2和5-3,以及比较例5-2)
除了如表4所示地改变了树脂量、激光束吸收剂的种类和量、着色剂的种类和含量、二极管激光器的输出功率和扫描速度以外,以与实施例5-1相同的方式制得实施例5-2和5-3以及比较例5-2的激光焊接体。此外,着色剂B和C与表2中所示的相同。
(实施例5-4)
除了玻璃纤维增强PA66树脂(ZYTEL 70G33L)的量为499.85g并使用0.15g的苯胺黑C(苯胺黑硫酸盐;硫酸根离子0.70质量%;体积电阻率0.9×1010Ω·cm)代替苯胺黑A以外,以与实施例5-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,除了玻璃纤维增强PA66树脂(ZYTEL 70G33L)的量为497.95g并使用2.05g的炭黑B(具有18nm的一次粒径、180m2/g的氮吸附比表面积和46ml/100g的DBP吸收的碱性炭黑)代替炭黑A以外,以与实施例5-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。以与实施例5-1相同的方式测定树脂构件1、2的透射率和吸光度。然后,以与实施例5-1相同的方式制造实施例5-4的激光焊接体。还以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度、并评价焊接状态。其测定结果和评价结果示于表4。
(实施例5-5)
除了玻璃纤维增强PA66树脂(ZYTEL 70G33L)的量为497.85g并使用0.15g的苯胺黑B代替苯胺黑A和2.0g的着色剂C以外,以与实施例5-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,除了玻璃纤维增强PA66树脂(ZYTEL 70G33L)的量为497.95g并使用2.05g的炭黑C(具有24nm的一次粒径、120m2/g的氮吸附比表面积和46ml/100g的DBP吸收的碱性炭黑)代替炭黑A以外,以与实施例5-1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。以与实施例5-1相同的方式测定树脂构件1、2的透射率和吸光度。然后,除了二极管激光器的输出功率为50W以外,以与实施例5-1相同的方式制造实施例5-5的激光焊接体。还以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度、并评价焊接状态。其测定结果和评价结果示于表4。
表4
从表4可以看出,实施例的激光焊接体均有良好的外观。而比较例5-2的激光焊接体在照射部位处有焦痕。使用含有苯胺黑硫酸盐的激光弱吸收性树脂构件1的激光焊接体具有漆黑色的更优光泽和美观。而且,实施例的拉伸强度值均高于比较例的拉伸强度值。炭黑A和B都具有高黑度并且很好地分散在激光吸收性树脂构件2中。
(实施例6)
以与实施例1-1相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,除了玻璃纤维增强PA66树脂(LEONA 14G33)的量为495.0g并使用4.0g的苯胺黑A和1.0g的炭黑A以外,以与制造激光弱吸收性树脂构件1相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。以与实施例1-1相同的方式测定树脂构件1、2的透射率和吸光度。激光弱吸收性树脂构件1的透射率为24.4%,吸光度a1(换算成1mm厚度)为0.29。激光吸收性树脂构件2的透射率为0%,吸光度a2(换算成1mm厚度)为11.1。吸光度比a2/a1为61.7。
除了二极管激光器的输出功率为140W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例6的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。结果,拉伸强度为1378N,焊接状态为优。
(比较例6)
除了玻璃纤维增强PA66树脂(LEONA 14G33)的量为499.75g并使用0.25g的苯胺黑盐酸盐(NUBIAN BLACK NH-805)以外,以与实施例6相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,以与实施例6相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。对于所得树脂构件1、2,以与实施例1-1相同的方式测定透射率和吸光度。激光弱吸收性树脂构件1的透射率为45.6%,吸光度a1(换算成1mm厚度)为0.30。激光吸收性树脂构件2的透射率为0%,吸光度a2(换算成1mm厚度)为11.1。吸光度比a2/a1为37.0。然后,以与实施例6相同的方式制造比较例6的激光焊接体。对于制得的激光焊接体,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。结果,拉伸强度为988N,焊接状态为优。
(实施例7)
(1)制备激光弱吸收性树脂构件
将499.9g非纤维增强聚酰胺树脂9T(购自可乐丽株式会社,商品名:Genestar(注册商标)N1000A)、0.1g苯胺黑A投入不锈钢制的滚筒中,然后将它们搅拌并混合1小时。制得用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物。将所得的用于激光弱吸收性树脂构件的树脂组合物放入注塑成型机(东洋机械金属株式会社制,商品名:Si-50)中,然后在320℃的料筒温度和135℃的模具温度下以常规方式进行成型。制得一个尺寸为纵向长度100mm×横向长度80mm×厚度2mm的长方形的激光弱吸收性树脂构件1。以与实施例1-1相同的方式作出用于确定吸光度a的校正曲线。基于此而获得的激光弱吸收性树脂构件1的透射率为55.2%,吸光度a1(换算成1mm厚度)为0.23。
(2)制备激光吸收性树脂构件
除了非纤维增强聚酰胺树脂9T(Genestar N1000A)的量为494.0g并使用6.0g的苯胺黑A以外,以与制备激光弱吸收性树脂构件相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。基于制备激光弱吸收性树脂构件中作出的校正曲线来确定激光吸收性树脂构件2的透射率和吸光度。结果,透射率为0%,吸光度a2(换算成1mm厚度)为9.8。吸光度比a2/a1为42.6。
(3)制造激光焊接体
除了二极管激光器的输出功率为120W、扫描速度为100mm/秒以外,以与实施例1-1相同的方式制造实施例7的激光焊接体10。对于制得的激光焊接体10,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。结果,拉伸强度为1010N,焊接状态为优。
(比较例7)
除了使用0.1g苯胺黑盐酸盐(NUBIAN BLACK NH-805)代替苯胺黑A以外,以与实施例7相同的方式制得一个激光弱吸收性树脂构件1。此外,除了使用6.0g苯胺黑盐酸盐(NUBIAN BLACK NH-805)代替苯胺黑A以外,以与实施例7相同的方式制得一个激光吸收性树脂构件2。对于所得树脂构件1、2,以与实施例7相同的方式测定透射率和吸光度。激光弱吸收性树脂构件1的透射率为50.7%,吸光度a1(换算成1mm厚度)为0.28。激光吸收性树脂构件2的透射率为0%,吸光度a2(换算成1mm厚度)为10.3。吸光度比a2/a1为36.8。然后,以与实施例7相同的方式制造比较例7的激光焊接体。对于制得的激光焊接体,以与实施例1-1相同的方式测定拉伸强度,并评价焊接状态。结果,拉伸强度为803N,焊接状态为优。
工业上的可利用性
本发明的激光焊接体在工业上具有极高的可利用性,因为其激光焊接体适合广泛地应用于:运输设备(尤其是汽车)部件,例如:车内仪表盘、发动机舱内谐振器(消声器)、发动机罩盖、驱动系统、制动系统、车辆照明组件;电气元件;电气和电子设备部件;工业机械部件;用于输液和营养液注输的医用输注管;食品用包装材料,例如封入液体食品和饮料组合物的吸嘴袋(spout pouch);PET瓶的标签;和家电制品部件如外壳。
字母或数字的说明
附图标记表示如下:
1:激光弱吸收性树脂构件,1a:第一激光弱吸收性树脂构件片,1b:第二激光弱吸收性树脂构件片,1c:拼接部,2:激光吸收性树脂构件,2a:第一激光吸收性树脂构件片,2b:第二激光吸收性树脂构件片,2c:拼接部,3:盖子,3a:头部,3b:套筒部,3c:阶差部,4:圆筒形容器,4a:开口边缘,11:激光透射性树脂构件,12:激光吸收性树脂构件,13:以往激光焊接体,B:对接部位,B1:上对接部位,B2:下对接部位,L:激光束,M:焊接部位,N、N1-2a、N1-2b、N1a-2、N1b-2:触接部位,X、Y:方向。

Claims (11)

1.一种激光焊接体,包括:
第一树脂构件,其为被激光照射的对象,包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐,且具有0.09~0.9的吸光度a1,以及
第二树脂构件,其包含与所述热塑性树脂相同或不同种类的热塑性树脂和激光束吸收剂,且具有3.0~15的吸光度a2
其中,所述第一树脂构件和所述第二树脂构件在两个树脂构件叠合和/或对接的部位处被激光焊接。
2.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征在于,所述吸光度a2与所述吸光度a1的吸光度比a2/a1是5~70。
3.如权利要求1或2所述的激光焊接体,其特征在于,所述激光束吸收剂是苯胺黑硫酸盐和/或炭黑。
4.如权利要求1~3中任一项所述的激光焊接体,其特征在于,所述苯胺黑硫酸盐的硫酸根离子浓度为0.3~5.0质量%。
5.如权利要求3所述的激光焊接体,其特征在于,所述炭黑具有12~40nm的一次粒径和150~380m2/g的氮吸附比表面积。
6.如权利要求1~5中任一项所述的激光焊接体,其特征在于,所述热塑性树脂是选自聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂和聚丙烯树脂中的至少一种。
7.如权利要求1~6中任一项所述的激光焊接体,其特征在于,所述第一树脂构件和/或所述第二树脂构件包含含有蒽醌的着色剂。
8.如权利要求7所述的激光焊接体,其特征在于,所述蒽醌是蒽醌成盐染料。
9.如权利要求8所述的激光焊接体,其特征在于,所述蒽醌成盐染料由A-B+或AB表示,A-B+中的A-是来自蒽醌的阴离子、B+是来自有机铵化合物的阳离子,AB中的A是蒽醌的残基、B是有机铵化合物的残基。
10.一种激光焊接体的制造方法,包括:
通过将第一树脂构件和第二树脂构件叠合和/或对接而形成对向部位,其中所述第一树脂构件包含热塑性树脂和苯胺黑硫酸盐、且具有0.09~0.9的吸光度a1,所述第二树脂构件包含与所述热塑性树脂相同或不同种类的热塑性树脂和激光束吸收剂、且具有3.0~15的吸光度a2;以及
通过用激光束从所述第一树脂构件的一侧进行照射以使所述对向部位处的所述第一树脂构件和所述第二树脂构件的至少一部分熔化,从而将所述第一树脂构件和所述第二树脂构件焊接。
11.如权利要求10所述的激光焊接体的制造方法,其特征在于,包括用所述激光束以100~300mm/秒的扫描速度进行照射。
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