JP2004168997A

JP2004168997A - レーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物及びレーザー溶着方法

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Publication number: JP2004168997A
Application number: JP2003331910A
Authority: JP
Inventors: Shuji Sugawara; 修治菅原; Yoshiteru Hatase; 芳輝畑瀬
Original assignee: Orient Chemical Industries Ltd
Current assignee: Orient Chemical Industries Ltd
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: JP4446706B2; EP1418202A3; US20040144483A1; EP1418202A2; US7153384B2

Abstract

【課題】着色熱可塑性合成樹脂部材のレーザー溶着を行う前段階の熱処理工程で樹脂部材の色調に差が生じることがなく、色素の昇華が実質上生じない状態でレーザー溶着を行い得る。
【解決手段】ジスアゾ酸性染料(1)から得られるアニオン成分と有機アンモニウム成分により構成されるジスアゾ造塩染料を含有するレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。
【化１】

・・・(1)
Ｅ：式(2)又は式(3)
Ｒ^１・Ｒ^２：アリール、ピラゾロン
Ｅ、Ｒ^１、及びＲ^２の１以上がスルホン酸基を有する
【化２】

・・・(2)
Ｒ^３・Ｒ^４：水素原子、アルキル、スルホン酸基
【化３】

・・・(3)
Ｒ^５・Ｒ^６：水素原子、スルホン酸基
【化４】

・・・(4)
Ｒ^１５：スルホン酸基
レーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物からなるレーザー光透過材とレーザー光吸収材が当接した状態で、レーザー光がレーザー光透過材を透過してレーザー光吸収材に吸収されるように照射するレーザー溶着方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ジスアゾ造塩染料を含有してなるレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物及びレーザー溶着方法に関する。

合成樹脂製材料のレーザー溶着は、例えば次のように行うことができる。図１に示すように、一方の部材にレーザー光透過性材料を用い、他方の部材にレーザー光吸収性材料を用いて両者を当接させる。レーザー光透過材の側からレーザー光吸収材に向けてレーザー光を照射すると、レーザー光透過材を透過したレーザー光がレーザー光吸収材に吸収されて発熱する。この熱により、レーザー光を吸収した部分を中心としてレーザー光吸収材が溶融し、更にレーザー光透過材も溶融して双方の樹脂が融合し、冷却後、十分な溶着強度が得られ、レーザー光透過材とレーザー光吸収材が強固に接合される。レーザー溶着の特長としては、レーザー光発生部を溶着させたい箇所に接触させることなく溶着可能である、局所加熱であるため周辺部への熱影響がごく僅かである、機械的振動の問題がない、微細な部分及び構造物の溶着が可能である、再現性が高い、高い気密性を維持できる、溶着強度が高い、溶着部分が見た目に分かりにくい、粉塵等を発生することがない等を挙げることができる。

従来、樹脂部品の接合には、締結用部品（ボルト、ビス、クリップ等）による締結、接着剤による接着、振動溶着、超音波溶着等が用いられてきた。レーザー溶着によれば、簡単な操作により確実に溶着を行って従来と同等以上の強度が得られ、而も振動や熱の影響が少ないので、省力化、生産性の改良、生産コストの低減等を実現することができる。そのため、例えば自動車産業や電気・電子産業等において、振動や熱の影響を回避したい機能部品や電子部品等の接合に適すると共に、複雑な形状の樹脂部品の接合にも対応可能である。

レーザー溶着に関する技術として、特開平１１−１７０３７１号公報（特許文献１）には、レーザー光を吸収する熱可塑性合成樹脂からなる不透明部材と、レーザー光を透過させる熱可塑性合成樹脂からなる無色透明部材が接する部分に焦点が合致するようにレーザー光を照射する工程を備えたレーザー溶着方法が記載されている。しかしこの場合、無色透明部材側から見れば、溶着された部分は、溶着されていない部分とは色や平滑性が異なるものとなり、見栄えがよくないという問題がある。

また、特開２０００−２６６９２８号公報（特許文献２）及び特開２００２−０６０６４４号公報（特許文献３）では、それぞれカラーフィルターの着色剤としてジスアゾ染料が用いられている。ところが、これらのジスアゾ染料は、色素が比較的昇華し易いという難点がある。そのため、合成樹脂（特に、高温の成形条件となるエンジニアリングプラスチック）に配合して着色し、成形する際、染料の分解物が生じてそれが変色や物性低下を引き起こすこととなり易い。また、耐移行性や耐薬品性も不十分であり、エンジニアリングプラスチック等の成形用樹脂組成物としての実用性に乏しい。
特開平１１−１７０３７１号公報特開２０００−２６６９２８号公報特開２００２−０６０６４４号公報

本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであり、その目的とするところは、着色熱可塑性合成樹脂部材のレーザー溶着を行う前段階の熱処理工程においてその樹脂部材の色調の退色が生じることがなく、また、色素の昇華が実質上生じない状態でレーザー溶着を行うことが可能なレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物及びレーザー溶着方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物は、ジスアゾ造塩染料を含有してなるものである。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物は、ジスアゾ酸性染料から得られるアニオン成分と有機アンモニウム成分により構成される造塩染料であり、前記酸性染料が下記式（１）で表されるものであることが好ましい。

・・・・（１）
［式（１）中、
Ｅは、下記式（２）、式（３）、又は式（４）で表される基を示し、
Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立して、置換基を有しない若しくは有するアリール基、又は置換基を有しない若しくは有するピラゾロン基を示し、
Ｅ、Ｒ^１、及びＲ^２の何れか１又は２以上が、置換基としてスルホン酸基を有する。］

・・・・（２）
［式（２）中、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、又はスルホン酸基を示す。］

・・・・（３）
［式（３）中、Ｒ^５及びＲ^６は、それぞれ独立して、水素原子又はスルホン酸基を示す。］

・・・・（４）
［式（４）中、Ｒ^１５は、スルホン酸基を示す。］

また本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物は、前記ジスアゾ造塩染料における有機アンモニウム成分が下記式（５）又は式（６）で表されるものであることが好ましい。

・・・・（５）
［式（５）中、Ｒ^７乃至Ｒ^１０は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基、アルカノール基、置換基を有しない若しくは有するアリール基、置換基を有しない若しくは有するアラルキル基、又は下記式（Ａ）で表される基を示す。］

・・・・（Ａ）
又は

・・・・（６）
［式（６）中、Ｒ^１１乃至Ｒ^１４は、それぞれ独立して、水素原子、又は置換基を有しない若しくは有するアリール基を示す。］

また、本発明のレーザー溶着方法は、前記何れかのレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物からなるレーザー光透過材と、レーザー光吸収材とが当接した状態で、レーザー光が前記レーザー光透過材を透過して前記レーザー光吸収材に吸収されるようにそのレーザー光を照射することにより、前記レーザー光透過材とレーザー光吸収材との当接部を溶着させることを特徴とする。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物は、半導体レーザーによる８００ｎｍ付近からＹＡＧレーザーによる１１００ｎｍ付近にかけての波長の光、すなわちレーザー光の透過性が高く、耐熱性や耐光性等の堅牢性が高く、また耐移行性や耐薬品性等が良好で、而も鮮明な色相を示す。このレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物による着色熱可塑性合成樹脂部材は、レーザー溶着を行う前段階の熱処理工程においてその樹脂部材の色調に退色が生じることがなく、また、色素の昇華が実質上生じない状態でレーザー溶着を行うことが可能である。

本発明のレーザー溶着方法によれば、レーザー光透過材とレーザー光吸収材とが当接した状態で、レーザー光が前記レーザー光透過材を透過して前記レーザー光吸収材に吸収されるようにそのレーザー光を照射することにより、前記レーザー光透過材とレーザー光吸収材との当接部を溶着させることができる。このレーザー溶着方法におけるレーザー光透過材は、レーザー溶着を行う前段階の熱処理工程においてその樹脂部材の色調に退色が生じることがなく、また、色素の昇華が実質上生じない状態でレーザー溶着を行うことが可能である。

本発明におけるジスアゾ造塩染料は、ジスアゾ酸性染料から得られるアニオンと有機アンモニウムイオン（例えば、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、グアニジン類、又はロジンアミン類等から得られるカチオン）との造塩反応により得ることが可能である。この造塩反応には、公知のイオン反応を用いることができる。例えば、スルホン酸基を２個有する酸性染料成分を水中で分散させ、一方、その染料の２．０乃至２．３倍モルの有機アミン成分を塩酸水に溶解させ、この溶液を前記分散液中に滴下し、数時間攪拌して反応させる。その反応混合物を濾過し、濾取物を水洗して乾燥させることにより、本発明のジスアゾ造塩染料を得ることができる。

本発明におけるジスアゾ造塩染料のアニオン成分を得る酸性染料は、上記式（１）で表されるものとすることができる。式（１）において、
Ｅは、上記式（２）、式（３）、又は式（４）で表される基を示し、
Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立して、
置換基を有しない若しくは環上に置換基（例えば、アルキル基［例えばメチル、エチル、プロピル、ｉｓｏプロピル、ｎ-ブチル、ｔｅｒｔ-ブチル、ｎ−ペンチル、ｉｓｏペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル等の炭素数１乃至８のアルキル基］、置換基［例えば炭素数１乃至４のアルキル、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン等］を有する若しくは有しないアリール基［例えばフェニル基、ナフチル基等］、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基、ハロゲン[例えばＣｌ、Ｂｒ等]、アルコキシ基[例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ等の炭素数１乃至８のアルコキシ基]、アミノ基、又は置換基［例えば炭素数１乃至４のアルキル、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン等］を有する若しくは有しないアニリド基）を有するアリール基［例えばフェニル基、ナフチル基等］、又は
置換基を有しない若しくは置換基（例えば、アルキル基［例えばメチル、エチル、プロピル、ｉｓｏプロピル、ｎ-ブチル、ｔｅｒｔ-ブチル、ｎ−ペンチル、ｉｓｏペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル等の炭素数１乃至８のアルキル基］、置換基を有しない若しくは置換基［例えば炭素数１乃至４のアルキル、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン等］を有するアリール基［例えばフェニル基、ナフチル基等］、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ハロゲン[例えばＣｌ、Ｂｒ等]、又はアルコキシ基[例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ等の炭素数１乃至８のアルコキシ基]）を有するピラゾロン基を示し、
Ｅ、Ｒ^１、及びＲ^２の何れか１又は２以上が、置換基としてスルホン酸基を有し、その各スルホン酸基は、−ＳＯ_３Ｈであるか、又はアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等）若しくはアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等）等の塩の形（−ＳＯ_３［アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属］等）であってもよい。なお、上記式（１）を用いて本発明におけるジスアゾ造塩染料のアニオン成分を表した場合、式（１）における１以上のスルホン酸基が−ＳＯ_３ ⁻となる。

上記式（２）において、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基［例えばメチル、エチル、プロピル、ｉｓｏプロピル、ｎ-ブチル、ｔｅｒｔ-ブチル、ｎ−ペンチル、ｉｓｏペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル等の炭素数１乃至８のアルキル基］、又はスルホン酸基を示す。
上記式（３）において、Ｒ^５及びＲ^６は、それぞれ独立して、水素原子又はスルホン酸基を示す。

本発明におけるジスアゾ造塩染料のアニオン成分の特に好ましい例を、上記式（１）を用いて表１に示す。但し、勿論本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明に用いる前記ジスアゾ造塩染料は、黄色、オレンジ色、赤色、青色又は紫色等の色相を示す。本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物の着色剤としては、各種色相を有する前記ジスアゾ造塩染料のうち何れかを単独で、又はそれらのうち２種以上を混合して用いることができる。また、本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物の着色剤としては、前記ジスアゾ造塩染料と共に、そのジスアゾ造塩染料が有する可視光線吸収範囲以外にのみ又はその範囲以外にも吸収範囲を有し、レーザー光の波長域（８００ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長）に透過性を有する染料を１種又は２種以上混合して用いることができる。このように染料を混合することにより、すなわち例えば、前記ジスアゾ造塩染料のうち黄色および／または赤色の各染料と、他の青色着色剤とを組み合わせることにより、緑色（例えば黄色＋青色）、紫色（例えば赤色＋青色）、黒色（例えば黄色＋赤色＋青色）といった種々の色相を示す着色剤を得ることができる。また、前記青色又は紫色の各ジスアゾ造塩染料と、他の黄色および／または赤色の着色剤を組み合わせることにより、緑色（例えば青色＋黄色）、紫色（例えば青色＋赤色）、黒色（例えば、青色＋黄色＋赤色、又は、紫色＋黄色）といった種々の色相を示す着色剤を得ることができる。

本発明におけるジスアゾ造塩染料の有機アンモニウム成分は、上記式（５）又は式（６）で表されるものとすることができる。
式（５）において、Ｒ^７乃至Ｒ^１０は、それぞれ独立して、
水素原子、
アルキル基（例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏプロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｉｓｏペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル等の枝分れがあってもよい炭素数１乃至１２のアルキル基）、
シクロアルキル基（例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル等の炭素数３乃至８のシクロアルキル基、又は、ジハイドロアジエチルアミンの残基）、
アルコキシアルキル基（例えば、［メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、又はオクチルオキシ等］［メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、又はオクチル等］等、すなわちエトキシメチル、メトキシエチル等の炭素数２乃至２０のアルコキシアルキル基）、
置換基を有しない若しくは置換基［例えば、アミノ基、低級（炭素数１乃至４の）アルキル基、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン］を有するアリール基（例えばフェニル、低級アルキル置換フェニル、ハロゲン化フェニル、ナフチル、アミノナフチル）、
置換基を有しない若しくは置換基［例えば、アミノ基、炭素数１乃至４のアルキル基、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン］を有するアラルキル基（例えば、ベンジル基、α−メチルベンジル基、α，α−ジメチルベンジル基、α−ブチルベンジル基、フェネチル基、ナフチルアルキル基［例えば、ナフチルメチル、ナフチルエチル等］）、又は
アルカノール基（例えば−ＣＨ_２ＯＨ、−Ｃ_２Ｈ_４ＯＨ、−Ｃ_３Ｈ_６ＯＨ等）を示す。］

式（６）において、Ｒ^１１乃至Ｒ^１４は、それぞれ独立して、水素原子、又は置換基を有しない若しくは置換基［例えば、アミノ基、低級（炭素数１乃至４の）アルキル基、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン］を有するアリール基（例えばフェニル、低級アルキル置換フェニル、ハロゲン化フェニル、ナフチル、アミノナフチル）を示す。

上記式（５）及び（６）で表される有機アンモニウム成分は、下記具体例として示すような有機アミンから得ることができる。但し、勿論本発明はこれらに限定されるものではない。

すなわち、ヘキシルアミン、ペンチルアミン、オクチルアミン、２-エチルヘキシルアミン、ジ-(２-エチルヘキシル)アミン、ドデシルアミン等の脂肪族アミン；シクロヘキシルアミン、ジ-シクロヘキシルアミン、ジハイドロアジエチルアミン等の脂環族アミン；３-プロポキシプロピルアミン、ジ-(３-エトキシプロピル)アミン、３-ブトキシプロピルアミン、オクトオキシプロピルアミン、３-(２-エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン等のアルコキシアルキルアミン；α-ナフチルアミン、β-ナフチルアミン、１,２-ナフチレンジアミン、１,５-ナフチレンジアミン、１,８-ナフチレンジアミン等のナフチルアミン；１-ナフチルメチルアミン等のナフチルアルキルアミン；Ｎ-シクロヘキシルエタノールアミン、Ｎ-ドデシルエタノールアミン、Ｎ-ドデシルイミノ-ジ-エタノール等のアルカノール基含有アミン；１,３-ジフェニルグアニジン、１-ｏ-トリルグアニジン、ジ-ｏ-トリルグアニジン等のグアニジン(誘導体)などが挙げられる。

上記式（５）又は式（６）で表される有機アンモニウム成分のうち特に好ましいものを表２に示す。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物における熱可塑性樹脂の例としては、レーザー光透過性を有し、顔料の分散剤として用いられる樹脂、マスターバッチ又は着色ペレットの担体樹脂として使用されている公知の樹脂等を挙げることができる。その代表的な例としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、メタクリル樹脂、アクリルポリアミド樹脂、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアリルサルホン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー等が挙げられる。

また、前記熱可塑性樹脂の２種又は３種以上の共重合体樹脂を用いることができる。例えば、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン）共重合体樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）共重合体樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル−ＥＰＤＭ−スチレン）共重合体樹脂、ＰＡ−ＰＢＴ共重合体、ＰＥＴ−ＰＢＴ共重合体樹脂、ＰＣ−ＰＢＴ共重合体樹脂、ＰＣ−ＰＡ共重合体樹脂等が挙げられる。

他の熱可塑性樹脂の例として、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー；上記樹脂類を主成分とする合成ワックス又は天然ワックス等を挙げることができる。なお、これらの熱可塑性樹脂の分子量は、特に限定されるものではない。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物における熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂又はポリプロピレン樹脂であることが好ましい。
ポリエステル樹脂としては、例えばテレフタル酸とエチレングリコールとの重縮合反応によって得られるポリエチレンテレフタレート樹脂、及びテレフタル酸とブチレングリコールとの重縮合反応によって得られるポリブチレンテレフタレート樹脂を挙げることができる。その他のポリエステル樹脂の例としては、上記ポリエステル樹脂におけるテレフタル酸成分の一部（例えば１５モル％以下［例えば０．５乃至１５モル％］、好ましくは５モル％以下［例えば０．５乃至５モル％］）および／またはエチレングリコール成分の一部（例えば１５モル％以下［例えば０．５乃至１５モル％］、好ましくは５モル％以下［例えば０．５乃至５モル％］）を置換した共重合体を挙げることができる。また、２又は３種以上のポリエステル樹脂を混合したものであってもよい。

テレフタル酸成分の一部を置換するものの例としては、
イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸；ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環式ジカルボン酸；アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸；ｐ−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸等の二官能性カルボン酸の１種又は２種以上を挙げることができる。

エチレングリコール成分の一部を置換するものの例としては、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、１，１−シクロヘキサンジメチロール、１，４−シクロヘキサンジメチロール、２，２−ビス（４'−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン、ビス（４'−β−ヒドロキシエトキシフェニル）スルホン酸等のグリコール、及びこれらの機能的誘導体等の多官能化合物の１種又は２種以上を挙げることができる。電子部品や自動車部品等の用途に好ましいのはポリブチレンテレフタレート樹脂である。

ポリプロピレン樹脂としては、例えば一般に広く販売されているプロピレンホモポリマー、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体等を挙げることができる。ポリプロピレン樹脂は、単独で又は２種若しくは３種以上を混合して用いることができる。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物における着色剤の使用量は、熱可塑性樹脂に対し、例えば０．０１乃至１０重量％とすることができる。好ましくは０．１乃至５重量％、更に好ましくは０．１乃至１重量％である。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物における波長９４０ｎｍのレーザー光の透過率であるＴ_着色樹脂と、着色剤を含有しないこと以外は同一の非着色樹脂組成物における波長９４０ｎｍのレーザー光の透過率であるＴ_{非着色樹脂}との比であるＴ_着色樹脂／Ｔ_{非着色樹脂}は、例えば０．５以上であるものとすることができ、好ましくは０．７乃至１．１、更に好ましくは０．８乃至１．１である。

本発明のレーザー光透過性着色樹脂組成物は、用途及び目的に応じ、各種の補強材を適量含有するものとすることができる。この補強材は、通常の合成樹脂の補強に用い得るものであればよく、特に限定されない。例えば、ガラス繊維、炭素繊維、その他の無機繊維、及び有機繊維（アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ナイロン、ポリエステル及び液晶ポリマー等）等を用いることができ、透明性を要求される樹脂の補強にはガラス繊維が好ましい。好適に用いることができるガラス繊維の繊維長は２乃至１５ｍｍであり繊維径は１乃至２０μｍである。ガラス繊維の形態については特に制限はなく、例えばロービング、ミルドファイバー等、何れであってもよい。これらのガラス繊維は、一種類を単独で用いるほか、二種以上を組合せて用いることもできる。その含有量は、熱可塑性樹脂１００重量％に対し５乃至１２０重量％とすることが好ましい。５重量％未満の場合、十分なガラス繊維補強効果が得られ難く、１２０重量％を超えると成形性が低下することとなり易い。好ましくは１０乃至６０重量％、特に好ましくは２０乃至５０重量％である。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じ種々の添加剤を配合することも可能である。このような添加剤としては、例えば助色剤、分散剤、充填剤、安定剤、可塑剤、改質剤、紫外線吸収剤又は光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、潤滑剤、離型剤、結晶促進剤、結晶核剤、難燃剤、及び耐衝撃性改良用のエラストマー等が挙げられる。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物は、原材料を任意の配合方法で配合することにより得られる。これらの配合成分は、通常、できるだけ均質化させることが好ましい。具体的には例えば、全ての原材料をブレンダー、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール、押出機等の混合機で混合して均質化させて着色熱可塑性樹脂組成物を得る。或いは、一部の原材料を混合機で混合した後、残りの成分を加えて更に混合して均質化させて樹脂組成物を得ることもできる。また、予めドライブレンドされた原材料を、加熱した押出機で溶融混練して均質化した後、針金状に押出し、次いで所望の長さに切断して着色粒状をなす樹脂組成物（着色ペレット）として得ることもできる。

また本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物のマスターバッチは、任意の方法により得られる。例えば、マスターバッチのベースとなる熱可塑性樹脂の粉末又はペレットと着色剤をタンブラーやスーパーミキサー等の混合機で混合した後、押出機、バッチ式混練機又はロール式混練機等により加熱溶融してペレット化又は粗粒子化することにより得ることができる。また例えば、合成後未だ溶液状態にあるマスターバッチ用熱可塑性樹脂に着色剤を添加した後、溶媒を除いてマスターバッチを得ることもできる。

本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物の成形は、通常行われる種々の手順により行い得る。例えば、着色ペレットを用いて、押出機、射出成形機、ロールミル等の加工機により成形することにより行うこともでき、また、透明性を有する熱可塑性樹脂のペレット又は粉末、粉砕された着色剤、及び必要に応じ各種の添加物を、適当なミキサー中で混合し、この混合物を、加工機を用いて成形することにより行うこともできる。また例えば、適当な重合触媒を含有するモノマーに着色剤を加え、この混合物を重合により所望の熱可塑性樹脂とし、これを適当な方法で成形することもできる。成形方法としては、例えば射出成形、押出成形、圧縮成形、発泡成形、ブロー成形、真空成形、インジェクションブロー成形、回転成形、カレンダー成形、溶液流延等、一般に行われる何れの成形方法を採用することもできる。このような成形により、種々形状のレーザー光透過材を得ることができる。

また、本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物は、樹脂着色を行い得るレーザー光透過性が良好なその他の着色剤であって各種の色相を示すものと混合することにより、多色着色剤として用いることが可能である。

前記の樹脂着色を行い得るその他の着色剤の例としては、黄色、オレンジ色、赤色、茶色、緑色、青色、紫色等の有彩色を示し、レーザー透過性を有する有機染顔料を挙げることができる。それらの構造には特に限定がなく、例えば、アゾメチン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、アントラピリドン系、イソインドリノン系、インダンスロン系、ペリノン系、ペリレン系、インジゴ系、チオインジゴ系、キノフタロン系、キノリン系、トリフェニールメタン系の各種染顔料等の有機染顔料が挙げられる。

着色剤の混合例を挙げると、レーザー光透過性を有する他の赤色着色剤と前記ジスアゾ造塩染料を含有する黄色レーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物を混合して使用することによりオレンジ色のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物を得ることができ、
レーザー光透過性を有する他の青色着色剤と前記ジスアゾ造塩染料を含有する赤色レーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物を混合して使用することにより紫色のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。

また、着色剤として赤色及び黄色の前記ジスアゾ造塩染料とレーザー光透過性を有する他の青色着色剤とを混合して使用することにより、黒色を呈するレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。本発明のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物としては、黒色樹脂組成物が工業的に重要である。

本発明のレーザー溶着方法は、前記レーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物からなるレーザー光透過材と、レーザー光吸収材とが当接した状態で、レーザー光が前記レーザー光透過材を透過して前記レーザー光吸収材に吸収されるようにそのレーザー光を照射することにより、前記レーザー光透過材とレーザー光吸収材との当接部を溶着させるものである。

レーザー光吸収材は、レーザー光吸収剤兼黒色着色剤として少なくともカーボンブラックを用いたレーザー光吸収性着色樹脂組成物（好ましくは熱可塑性樹脂組成物）からなるものであることが好ましい。この場合のカーボンブラックは、１次粒子径が２０乃至３０ｎｍのものを用いるのが好ましい。このようなカーボンブラックを用いることにより、レーザー光を高吸収率で吸収する高分散されたレーザー光吸収材を得ることができる。

また、カーボンブラックを用いずに他の着色剤と他のレーザー光吸収剤とを用いた（又は他のレーザー光吸収剤兼着色剤を用いた）レーザー光吸収性着色樹脂組成物とすることもできる。

このようなレーザー光吸収性着色樹脂組成物における着色剤の使用量は、樹脂（好ましくは熱可塑性樹脂）に対し、例えば０．０１乃至１０重量％とすることができ、好ましくは０．０５乃至５重量％である。レーザー光吸収材の製造は、レーザー光吸収剤を含有すること以外はレーザー光透過材と同様にして行うことが可能である。

次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、勿論本発明はこれらのみに限定されるものではない。なお、以下の記述においては、「重量部」を「部」と略す。

実施例１乃至７では、ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いたレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物について説明する。それらに対する比較として、比較例１乃至３を挙げる。また、実施例８及び９では、ポリプロピレン樹脂を用いたレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物について説明する。それらに対する比較として、比較例４及び５を挙げる。

表３に示す製造例１乃至７は、各実施例において使用する着色剤であり、比較製造例１及び２は、各比較例において使用する着色剤である。各製造例についての酸性染料のアニオン成分には表１に示す酸性染料のアニオン成分が対応しており、各製造例についての有機アミンには表２に示す有機アンモニウム成分が対応している。製造例４及び５並びに比較製造例１及び２におけるＣ．Ｉ．ＡＣＩＤＢＬＵＥ８０（アントラキノン酸性染料）、Ｃ．Ｉ．ＡＣＩＤＲＥＤ１４３（アントラピリドン酸性染料）、Ｃ．Ｉ．ＡＣＩＤＲＥＤ３６１（モノアゾ酸性染料）、及びＣ．Ｉ．ＡＣＩＤＲＥＤ２４９（モノアゾ酸性染料）のそれぞれと有機アミンとの造塩染料は、各酸性染料と有機アミンとの造塩反応により得た。

製造例１乃至３並びに比較製造例１及び２の着色剤は単独の造塩染料からなり、製造例４及び５は、複数の造塩染料を配合比の欄に示された重量配合比に従って簡易混合機にてブレンドした黒色着色剤である。

先ず、ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いたレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物について説明する。

実施例１
ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂）・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
製造例１の着色剤・・・・０．８０ｇ
上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な赤色の試験片が得られた。

実施例２
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
製造例２の着色剤・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な黄色の試験片が得られた。

実施例３
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
製造例３の着色剤・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な赤色の試験片が得られた。

実施例４
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
製造例４の着色剤・・・・２．４０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な黒色の試験片が得られた。

実施例５
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
製造例５の着色剤・・・・２．４０ｇ

実施例６
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
製造例６の着色剤・・・・１．２０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な紺色の試験片が得られた。

実施例７
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
製造例７の着色剤・・・・２．４０ｇ

比較例１
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
比較製造例１の着色剤・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、赤色の試験片が得られた。

比較例２
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１４４（ジスアゾ顔料）・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、分散性の悪い赤色の試験片が得られた。

比較例３
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：５００８ＡＳ）
Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ９３（ジスアゾ顔料）・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、黄色の試験片が得られた。

次に、ポリプロピレン樹脂を用いたレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物について説明する。

実施例８
ＧＦ−ＰＰ（繊維強化ポリプロピレン樹脂）・・・・４００ｇ（日本ポリケム社製商品番号：ＨＧ３０Ｕ）
製造例１の着色剤・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度４０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な赤色の試験片が得られた。

実施例９
ＧＦ−ＰＰ・・・・４００ｇ（日本ポリケム社製商品番号：ＨＧ３０Ｕ）
製造例２の着色剤・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度４０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な黄色の試験片が得られた。

比較例４
ＧＦ−ＰＰ・・・・４００ｇ（日本ポリケム社製商品番号：ＨＧ３０Ｕ）
Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１４７（アントラキノン系顔料）・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度４０℃で通常の方法で射出成形したところ、黄色の試験片が得られた。

比較例５
ＧＦ−ＰＰ・・・・４００ｇ（日本ポリケム社製商品番号：ＨＧ３０Ｕ）
比較製造例２の着色剤・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度４０℃で通常の方法で射出成形したところ、赤色の試験片が得られた。

物性評価

実施例１乃至９並びに比較例１乃至５で得たレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物、並びに同様に成形した未着色のポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）試験片及び繊維強化ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）試験片について、下記方法により物性評価を行った。その結果を後記表４及び表５に示す。

（１）透過率測定
分光光度計（日本分光社製商品番号：Ｖ−５７０型）に各試験片をセットし試験片：図１の試験片１０における厚みが１.５ｍｍの部分を、波長範囲λ＝４００乃至１２００ｎｍの範囲で透過率を測定した。表４及び５には、各試験片についての波長９４０ｎｍの半導体レーザー光の透過率を示した。

（２）耐昇華性試験と評価
試験片に白色のＰＥＴ（ポリブチレンテレフタレート）フィルムを貼りつけ、それをオーブンに入れて１６０℃で３時間放置し、その後、試験片からＰＥＴフィルムを剥して観察し易いように無色透明のＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクタ）用シートに貼りつけた。

ＰＥＴフィルムに色素が移行していなければ、耐昇華性があると判断した。

（３）耐熱性試験と評価
上記実施例１乃至９並びに比較例１乃至５の射出成形において、配合物の混合物により通常ショットを行った後、残りの混合物をポリブチレンテレフタレート樹脂の場合はシリンダー温度２６０℃のシリンダー内で、またポリプロピレン樹脂の場合は２２０℃のシリンダー内で１５分間滞留させ、その後で射出成形を行って試験片を得た。

１５分間シリンダー内で滞留させて得られた試験片の色相の変退色が、通常ショットで得られた試験片の色相に比べて進んでいなければ、耐熱性があるものと判断した。

(４) レーザー溶着試験用のレーザー光吸収性試験片の作製とレーザー溶着試験
ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いたレーザー光吸収性試験片（レーザー光吸収材）は以下のようにして作製した。
ＰＢＴ・・・・４００ｇ（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品番号：商品番号：５００８ＡＳ）
カーボンブラック・・・・２．００ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２６０℃、金型温度８０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な黒色のレーザー光吸収性試験片（ＰＢＴ）が得られた。

また、繊維強化ポリプロピレン樹脂を用いたレーザー光吸収性試験片は以下のようにして作製した。
ＧＦ−ＰＰ・・・・４００ｇ（日本ポリケム社製商品番号：ＨＧ３０Ｕ）
カーボンブラック・・・・０．８０ｇ

上記配合物をステンレス製タンブラーに入れ、１時間撹拌混合した。得られた混合物を、射出成形機（東洋機械金属社製商品番号：Ｓｉ−５０）を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度４０℃で通常の方法で射出成形したところ、外観及び表面光沢が良好で色むらがない均一な黒色のレーザー光吸収性試験片（ＰＰ）が得られた。

図１（側面図）及び図２（斜視図）に示すように、実施例１乃至７及び比較例１乃至３の各試験片１０とレーザー光吸収性試験片（ＰＢＴ）１２並びに実施例８乃至９及び比較例４乃至５の各試験片１０とレーザー光吸収性試験片（ＰＰ）１２［何れも、縦６０ｍｍ×横１８ｍｍ×厚さ３ｍｍ（縦２０ｍｍ部分は厚さ１．５ｍｍ）］を、それぞれ縦２０ｍｍ×横１８ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの部分同士を当接させて重ね合わせた。

重ね合わせた部分に対し、試験片１０の図における上方から、出力３０Ｗのダイオード・レーザー［波長：９４０ｎｍ連続的］（ファインデバイス社製）によるレーザービーム１４を、走査速度７５０ｍｍ／ｍｉｎで横方向（図１の平面に垂直な方向）に走査しつつ照射した。

レーザー光が試験片１０を透過してレーザー光吸収性試験片１２に吸収されれば、レーザー光吸収性試験片１２が発熱し、この熱により、レーザー光を吸収した部分を中心としてレーザー光吸収性試験片１２が溶融し、更に試験片１０も溶融して双方の樹脂が融合し、冷却により両者は接合されることとなる。図２における１６は溶着部分を示す。

（５）引張強度試験
前記（４）で得られた溶着物に対し、ＪＩＳＫ７１１３−１９９５に準じ、引張試験機（島津製作所社製ＡＧ−５０ｋＮＥ）にて、試験片１０側とレーザー光吸収性試験片１２側に縦方向（図１における左右方向）に試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行って、引張溶着強度を測定した。

ポリブチレンテレフタレート樹脂用の実施例と比較例

ポリプロピレン樹脂用の実施例と比較例

レーザー溶着試験の側面図である。レーザー溶着試験の斜視図である。

符号の説明

１０試験片
１２レーザー光吸収性試験片
１４レーザービーム
１６溶着部分

Claims

ジスアゾ造塩染料を含有してなるレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。
ジスアゾ造塩染料が、ジスアゾ酸性染料から得られるアニオン成分と有機アンモニウム成分とにより構成される造塩染料であり、前記酸性染料が下記式（１）で表される請求項１記載のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。

・・・・（１）
［式（１）中、
Ｅは、下記式（２）、式（３）、又は式（４）で表される基を示し、
Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立して、置換基を有しない若しくは有するアリール基、又は置換基を有しない若しくは有するピラゾロン基を示し、
Ｅ、Ｒ^１、及びＲ^２の何れか１又は２以上が、置換基としてスルホン酸基を有する。］

・・・・（２）
［式（２）中、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、又はスルホン酸基を示す。］

・・・・（３）
［式（３）中、Ｒ^５及びＲ^６は、それぞれ独立して、水素原子又はスルホン酸基を示す。］

・・・・（４）
［式（４）中、Ｒ^１５は、スルホン酸基を示す。］
上記ジスアゾ造塩染料における有機アンモニウム成分が下記式（５）又は式（６）で表される請求項２記載のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。

・・・・（５）
［式（５）中、Ｒ^７乃至Ｒ^１０は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基、アルカノール基、置換基を有しない若しくは有するアリール基、置換基を有しない若しくは有するアラルキル基、又は下記式（Ａ）で表される基を示す。］

・・・・（Ａ）
又は

・・・・（６）
［式（６）中、Ｒ^１１乃至Ｒ^１４は、それぞれ独立して、水素原子、又は置換基を有しない若しくは有するアリール基を示す。］
熱可塑性樹脂がポリエステル樹脂である請求項１乃至３の何れかに記載のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。
熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂である請求項１乃至３の何れかに記載のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。
上記ジスアゾ造塩染料が、黄色、オレンジ色、赤色、青色又は紫色を呈する請求項１乃至５の何れかに記載のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。
黒色を呈する請求項１乃至５の何れかに記載のレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物。
請求項１乃至７記載の何れかのレーザー光透過性着色熱可塑性樹脂組成物からなるレーザー光透過材と、レーザー光吸収材とが当接した状態で、レーザー光が前記レーザー光透過材を透過して前記レーザー光吸収材に吸収されるようにそのレーザー光を照射することにより、前記レーザー光透過材とレーザー光吸収材との当接部を溶着させることを特徴とするレーザー溶着方法。
レーザー光吸収材が、着色剤として少なくともカーボンブラックを用いたレーザー光吸収性着色樹脂組成物からなるものである請求項８記載のレーザー溶着方法。