JP2008511467A - 熱可塑性ポリマー層をエラストマーの表面に接合する方法 - Google Patents

Abstract

熱可塑性ポリマーの層をエラストマーの表面に接合する方法である。好ましくは開孔表面を有する発泡エラストマーを使用する。熱可塑性層をこの表面に押し付ける一方、熱放射、特にレーザ光で加熱する。熱可塑性層はこれらの波を透過し、当該波はエラストマーの表面に吸収される。

Description

エラストマー材料は、一般に熱可塑性ではないので、熱可塑性材料に接合することはできない。したがって、今日まで、エラストマー材料は一般に接着により接合されてきた。これは面倒であり、溶剤を使用するため、環境的に望ましくない。さらに、ある熱可塑性材料、例えばポリエチレンは接着しにくい。

本発明は、特に熱可塑性ポリマー層のエラストマー表面への接合に関する。本発明の目的は、接着剤を使用することなく行える接合方法を提供することである。本発明による功績はクレーム１の特徴にあり、好ましくはサブクレームの特徴にある。

本発明による方法は、熱可塑性層をそれに接合される表面に押し付ける一方、当該表面を熱放射、特に赤外線放射によって加熱するという事実により特徴付けられる。熱放射は照射により熱可塑性層を通して導入し、熱放射は熱可塑性層を透過し、エラストマーの表面に吸収される。これによりエラストマーの表面のみが加熱される。エラストマーに押し付けられた熱可塑性層の表面は、熱伝導により間接的に加熱される。熱可塑性層は溶融し、この状態で密接にエラストマーの表面と接合する。

事実、２つの熱可塑性部品をレーザビームにより接合することができることが知られており（ＥＰ−Ｂ−０７５１８６５，ＤＥ−Ａ−３６２１０３０，ＥＰ−Ａ−４８３５６９，ＵＳ−Ａ−５２７９６９３，ＦＲ−Ａ−１５０６１６３，ＷＯ８９／１０８３２）、レーザビームに対して２つの部品の上側は透明であり、レーザビームは接合継手領域に吸収される。熱可塑性材料における吸収の結果、熱可塑性材料は溶融し、このため対向面への接合を達成することができる。これに対し、熱吸収熱可塑性材料の代わりにエラストマーが存在すれば、エラストマー材料の表面に熱が発生するが、エラストマー材料は液化しない。そこから、熱は主に表面の背後にあるエラストマー断面内に流れる。このため、今日までの経験によると、放射を透過する熱可塑性材料と放射を吸収するエラストマーとの適切な接合は公知の方法では達成できない。
ＥＰ−Ｂ−０７５１８６５ ＤＥ−Ａ−３６２１０３０ ＥＰ−Ａ−４８３５６９ ＵＳ−Ａ−５２７９６９３ ＦＲ−Ａ−１５０６１６３ ＷＯ８９／１０８３２

それにも拘わらず本発明により良好な接合が達成されることは、特にエラストマーが発泡していることによる。この結果、熱伝導度が低く、表面で変換された熱は背後に向かって迅速に流出することはない。したがって、エラストマーの表面は、それに対して押し付けられる熱可塑性層の表面が熱伝導により十分に液化するまで加熱され、エラストマーの表面に適切な接合を形成することができる。この効果を達成するために、その表面の直後（すなわち、表面から０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下の距離）におけるエラストマーの熱伝導度は、０．２Ｗ／ｍＫ以下、より好ましくは０．１３Ｗ／ｍＫ以下である。

可視又は不可視の範囲の例えば１０６４ｎｍの波長を有するレーザ光を使用することが特に適切である。

事実、本発明は、エラストマーの表面が閉じた表皮により形成されているときにも適用可能である。しかしながら、開孔した表面が好ましく、すなわち、エラストマーの孔がその表面にまで広がっていることが好ましい。これにより、第１に、表面領域からの熱の移動が大いに阻止される。第２に、エラストマー表面で溶融する熱可塑性部品が多孔に圧力で押し付けられ、そこに固定される可能性が生じる。これにより優れた接合が得られる。

直接加熱されるエラストマー表面により、十分な量の熱が液化する熱可塑性表面に放出されるようにするために、エラストマー表面は、２つの熱可塑性材料を接合する場合より十分に高く、十分に加熱されなければならない。したがって、接合強度に実質的なダメージを与えることなく、それと対になる熱可塑性材料の融点の少なくとも３０℃高い温度に一時的（briefly）に加熱することができるエラストマーを使用することが好ましい。

適切な熱可塑性材料は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）である。融点は、約２５０°であってもよい。

適切なエラストマーは、例えば、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（IIRCIIR、BIIR）である。発泡材料の密度は、約１５０から２１０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは１８０ｋｇ／ｍ^３であれば、熱伝導度は一般に十分に低く、例えば約０．１Ｗ／ｍＫである。軟化温度は約３００℃以上であることが好ましく、分解温度は３５０℃以上である。

本発明の方法は例えば以下のように首尾良く実施された。厚さ０．５ｍｍ、融点約２６０℃、波長１０６４ｎｍでレーザ透過性を有するポリアミドフィルムをクロロプレンゴムの層に３から５Ｎ／ｍｍ^２の圧力で押し付けた。加熱には１０６４ｎｍの波長を有する１５０ＷのＮｄ−ＹＡＧレーザを使用した。関係領域を冷却した後、当該部分は抜群の品質で互いに接合されていることが分かった。

レーザ以外に、例えば、ダイオードレーザ、ファイバーレーザ、ディスクレーザも使用することができる。

Claims (4)

1. 熱可塑性ポリマー層をエラストマーの表面に接合する方法において、
   発泡エラストマーを使用して、該エラストマーの表面に熱可塑性層を押し付ける一方、
   前記エラストマーを熱放射により加熱し、
   前記熱可塑性層は熱放射を透過し、
   前記エラストマーの表面は熱放射を吸収し、
   前記熱放射は照射により前記熱可塑性層を通して導入することを特徴とする方法。
2. 前記エラストマーは開孔表面を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 電磁波はレーザ光により形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記エラストマーの熱伝導度は０．２Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。