JP2009039872A - レーザー溶着方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】接合した樹脂部材に色が付くことを防ぐと共に、高価なレーザー光吸収材の使用量を減らして大幅にランニングコストを削減する。
【解決手段】重合した溶接すべき樹脂部材１、２の上面に、合わせ面にレーザー光吸収材５を付着させた２枚一組のレーザー光に対する透過性を有するシート状部材３、４を重ねる。更に該シート状部材３、４の上に加圧パレット６を重ね加圧した状態において、該加圧パレット６の上方からレーザー光８を照射し、レーザー光吸収材５を発熱させる。そしてこの熱のシート状部材４への伝導を通して両樹脂部材１、２の接合面を溶融する。
【選択図】図１

Description

本発明は樹脂部材同士をレーザー溶接するためのレーザー溶着方法に関するものである。
樹脂部材同士をレーザー溶接する手段として、重合した溶接すべき樹脂部材の接合界面に色素等のレーザー光吸収材を塗布したり、或いは特許文献１、２に示されているように、一方の樹脂部材に色素等を混入し、レーザー光を照射して界面で吸収されるエネルギーにより相互に熱溶融して溶着する方法が一般的に行われている。
特開２００４−１８８８０２号公報 特開２００５−１４５０５０号公報
しかし、上記の手段による場合には、色素等のレーザー光吸収材が溶接すべき樹脂部材に付着（塗布する場合）しているか、或いは樹脂部材中に混入しているため、接合した樹脂部材は、溶着部分において或いは一方側が色素によって色が付くことになる。このため、例えば透明な樹脂部材を溶接したときに、その一部に色が付いた状態となって見栄えを悪くするという問題がある。
また、医療器具における例えば薬液を収容するバッグや食品パッケージの場合には、色素の毒性が問題となり、即ち、内容物と、これを収容するバッグやパッケージに付着しているか、或いは混入している色素とが接触することになるから、従来の方法による溶着は好ましくない。
また、レーザー光吸収材としての赤外線吸収色素等は高価であり、而も樹脂部材を接合する都度、所定量を必ず費消しなければならず、大きなランニングコストを要する。加えて、毎回溶着時に斯かる赤外線吸収色素等を塗布するか、或いは前もって樹脂部材中に混入する作業が必要である。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、色素等のレーザー光吸収材を、溶接すべき樹脂部材に対して離間した状態に配設し、この状態において加圧パレットの上方からレーザー光を照射することにより、上記従来方法による問題点を悉く解消することができるようになしたレーザー溶着方法を提供しようとするものである。
而して、本発明の要旨とするところは、重合した溶接すべき樹脂部材の上面に、レーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設し、加圧パレットの上方からレーザー光を照射してレーザー光吸収材を発熱させ、この熱のレーザー光吸収材と溶接すべき樹脂部材との間のシート状部材への伝導を通して両樹脂部材の接合面を溶融するようになしたことを特徴とするレーザー溶着方法にある。
また、上記レーザー溶着方法において、合わせ面にレーザー光吸収材を付着させた２枚一組のレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を、重合した溶接すべき樹脂部材の上面と加圧パレットとの間に介装し、もってレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設するようにしてもよい。
また、上記レーザー溶着方法において、加圧パレット内に、下側部を薄肉のシート状部となしてレーザー光吸収材を埋め込み、もってレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設するようにしてもよい。
また、レーザー光としては赤外線レーザー光が望ましく、またレーザー光吸収材の例としては、色素或いは添加剤、色素或いは添加剤を混入した液体、色素或いは添加剤を混入した粉末、更には色素或いは添加剤を含有したテープ又はフィルムを挙げることができる。
本発明は、上記の如く色素等のレーザー光吸収材を、溶接すべき樹脂部材に対して離間した状態に配設し、この状態において加圧パレットにより加圧し、その上方からレーザー光を照射するようになしたものであるから、色素等のレーザー光吸収材の接合した樹脂部材への付着や混入は全くないものである。したがって、従来の如き一部に色が付くことによる見栄えの悪さを解消することができるものである。また、医療器具における例えば薬液を収容するバッグや食品パッケージの溶着にも、色素の毒性を懸念する必要なく、安心して実施することができるものである。加えて、溶接すべき樹脂部材に対してその上方からレーザー光を照射してレーザー光吸収材を発熱させ、この熱のシート状部材への伝導を通して両樹脂部材の接合面を溶融するものであるから、その下側に位置する樹脂部材が容器の如き厚味の大きなものであっても、実施することができるものである。
また、レーザー光吸収材は繰り返しの使用が可能であり、従来の如く樹脂部材を接合する都度、所定量を費消する必要がないから、高価な赤外線吸収色素等の使用量を少なくして、ランニングコストを大幅に削減することができるものである。加えて、従来の如く毎回溶着時に赤外線吸収色素等を塗布したり、或いは前もって樹脂部材中に混入する作業が不要となるものである。
また、加圧パレット内に、下側部を薄肉のシート状部となしてレーザー光吸収材を埋め込み、もってレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設するようにした場合には、該加圧パレットと重合した接合すべき樹脂部材との間に配する、合わせ面にレーザー光吸収材を付着させた２枚一組のシート状部材が不要となるものである。よって、一層のコストの削減を図ることができるものである。
本発明を実施するための最良の形態は、重合した溶接すべき樹脂部材の上面に、レーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設し、加圧パレットの上方からレーザー光を照射してレーザー光吸収材を発熱させ、この熱のレーザー光吸収材と溶接すべき樹脂部材との間のシート状部材への伝導を通して両樹脂部材の接合面を溶融するようになすことにある。
以下、本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の第１実施例の概略的説明図であり、薄い樹脂部材同士を溶接する場合を示すもの、図２は厚味の相違する樹脂部材同士を溶接する場合を示すものである。
図１において、１、２は重合した溶接すべき樹脂部材であり、シート状をなし、且つ同一の厚味を有するものである。また、該溶接すべき樹脂部材１、２は、本実施例ではいずれもポリエチレンシートである。３、４は合わせ面にレーザー光吸収材５を付着させた２枚一組のレーザー光に対する透過性を有するシート状部材であり、前記重合した溶接すべき樹脂部材１、２の上面と後記加圧パレットとの間に介装している。本実施例においては、これにより前記重合した溶接すべき樹脂部材１、２の上面に、レーザー光に対する透過性を有するシート状部材４を介してレーザー光吸収材５を配設している。また、該シート状部材３、４は、本実施例ではいずれもシリコンシートである。
また、前記レーザー光吸収材５としては、本実施例ではリレン系添加剤（例えばＬｕｍｏｇｅｎ−ＩＲ（ＢＡＳＦ社製：登録商標）を用い、これを塗布によって付着させているが、色素を用い、具体的には黒色の顔料又は染料或いは色素、添加剤を用い、これを液体に混入して直接シート状部材３、４の合わせ面に塗布する等して付着させるようにしてもよい。また、この他にも、図示はしないが色素又は添加剤を含有したテープ又はフィルムをもってレーザー光吸収材としてもよい。尚、後記レーザー光が赤外線レーザー光である場合には、色素としては赤外線吸収色素を用いることが望ましい。
６は前記シート状部材３、４の上面に載せる加圧パレット、７は前記重合した溶接すべき樹脂部材１、２を受ける受け冶具である。また、８はレーザー光であり、赤外線レーザー光である。
而して、本実施例は上記状態において、加圧パレット６の上方からレーザー光８を照射してレーザー光吸収材５を発熱させ、この熱のシート状部材４への伝導を通して両樹脂部材１、２の接合面を溶融するものである。尚、図１において３Ａは上側のシート状部材３の熱伝導部分、４Ａ、４Ｂは下側のシート状部材４の熱伝導部分である。
また、本実施例は、上記の如く両方の樹脂部材１、２が同一の厚味を有する場合のみでなく、図２に示す如く両方の樹脂部材１、２の厚味が相違する場合であっても、溶接すべき樹脂部材に対してその上方からレーザー光を照射してレーザー光吸収材５を発熱させ、この熱のシート状部材４への伝導を通して両樹脂部材１、２の接合面を溶融するものであるから、その下側に位置する容器等の成形体２Ａが相当な厚味を有する場合にも実施することができるものである。即ち、図２において、１Ａは容器の蓋の形態をなすシート状の上側の樹脂部材（ポリプロピレン）であり、２Ａは容器本体の形態をなす下側の樹脂部材（ポリプロピレン）である。斯かる場合には、上下の樹脂部材１Ａ、２Ａを重合した状態において、加圧パレット６及びシート状部材３、４を介して厚味の少ないシート状の樹脂部材１Ａ側にレーザー光８を照射するものである。尚、その他の点においては図１に示した実施例と同様であるから、同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
次に図３に示した本発明の第２実施例について説明する。
本実施例と前記第１実施例とは、溶接すべき樹脂部材の上面に、レーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設する手段の点において異なるものである。即ち、加圧パレット内に、下側部を薄肉のシート状部となしてレーザー光吸収材を埋め込み、もってレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設するものである。
本実施例においては、加圧パレット９を厚味の異なる２枚のシート９Ａ、９Ｂで構成し、厚味の少ないシート９Ｂを下側にしてこれらを重合一体化してなるものであり、そしてこれら２枚のシート９Ａ、９Ｂの合わせ目にレーザー光吸収材１０を埋め込んで配するものである。尚、本実施例においては厚味の少ない下側のシート９Ｂの上面に凹部９Ｂ′を設け、該凹部９Ｂ′内にレーザー光吸収材１０である色素の液体又は粉末等を充填することによって行っている。そしてこの場合にあっては、加圧パレット９における該厚味の少ない下側のシート９Ｂが、レーザー光吸収材と溶接すべき樹脂部材との間のレーザー光に対する透過性を有するシート状部材として作用するものである。
而して、本実施例は、加圧パレット９の上方からレーザー光８を照射してレーザー光吸収材１０を発熱させ、この熱の加圧パレット９における厚味の少ない下側のシート９Ｂへの伝導を通して両樹脂部材１、２の接合面を溶融するものである。これにより前記第１実施例において用いていた２枚一組のシート状部材が不要となるものである。
本発明の第１実施例の概略的説明図であり、薄い樹脂部材同士を溶接する場合を示すものである。 本発明の第１実施例の概略的説明図であり、厚味の相違する樹脂部材同士を溶接する場合を示すものである。 本発明の第２実施例の概略的説明図であり、薄い樹脂部材同士を溶接する場合を示すものである。
符号の説明
１、２ 溶接すべき樹脂部材
３、４ ２枚一組のシート状部材
５ レーザー光吸収材
６ 加圧パレット
７ 受け冶具
８ レーザー光
９ 加圧パレット
１０ レーザー光吸収材

Claims (7)

  1. 重合した溶接すべき樹脂部材の上面に、レーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設し、加圧パレットの上方からレーザー光を照射してレーザー光吸収材を発熱させ、この熱のレーザー光吸収材と溶接すべき樹脂部材との間のシート状部材への伝導を通して両樹脂部材の接合面を溶融するようになしたことを特徴とするレーザー溶着方法。
  2. 合わせ面にレーザー光吸収材を付着させた２枚一組のレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を、重合した溶接すべき樹脂部材の上面と加圧パレットとの間に介装し、もってレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設したことを特徴とする請求項１記載のレーザー溶着方法。
  3. 加圧パレット内に、下側部を薄肉のシート状部となしてレーザー光吸収材を埋め込み、もってレーザー光に対する透過性を有するシート状部材を介してレーザー光吸収材を配設した請求項１記載のレーザー溶着方法。
  4. レーザー光が赤外線レーザー光である請求項１、２又は３記載のレーザー溶着方法。
  5. レーザー光吸収材が色素又は添加剤である請求項１、２、３又は４記載のレーザー溶着方法。
  6. レーザー光吸収材が色素又は添加剤を混入した液体又は粉末である請求項１、２、３又は４記載のレーザー溶着方法。
  7. レーザー光吸収材が色素又は添加剤を含有したテープ又はフィルムである請求項１、２、３又は４記載のレーザー溶着方法。
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