JP2009269401A - Bonding process using laser beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を用いた接合方法に関する。特に、レーザ光に対して非透過性の部材側からレーザ光を照射することによって、ポリマーからなるレーザ接合用中間部材を溶融させて、複数の部材を接合する接合方法に関する。 The present invention relates to a bonding method using laser light. In particular, the present invention relates to a joining method for joining a plurality of members by melting a laser joining intermediate member made of a polymer by irradiating laser light from the side that is not transparent to the laser light.
樹脂からなる部材同士を接合する方法として、レーザ光の照射による接合方法(いわゆるレーザ溶着法)が以前から用いられている、これはレーザ光に対する透過性を有する透過性部材と、レーザ光を吸収する吸収性部材とを加圧して当接させた後、透過性部材側からレーザ光を照射し、透過性部材と吸収性部材の当接部分を加熱溶着させて両者を一体的に接合する方法である。このような方法ではレーザ透過性の材料と非透過性の材料の組合せとする必要があったり、互いに親和性の低い材料同士を良好に接合する事ができなかったりするなど、接合可能な材料の組合せが制限されていた。 As a method of joining members made of resin, a joining method by laser light irradiation (so-called laser welding method) has been used for a long time, which is a transmissive member having transparency to laser light, and absorbing laser light. A method in which the absorptive member to be pressed is brought into contact with pressure and then irradiated with laser light from the side of the transmissive member, and the abutting portion between the transmissive member and the absorbent member is heat-welded to integrally bond the two. It is. In such a method, it is necessary to use a combination of a laser-transmitting material and a non-transmitting material, or a material having low affinity cannot be bonded well. The combination was limited.
レーザ接合する際には、接合する部材同士の間隙を一定に保ってレーザを照射することが重要である。即ち間隔が狭すぎるとレーザ照射で溶融した樹脂の局所的体積膨張変化を吸収することができず、好ましくない残存応力が発生するおそれがある。また間隙が広すぎると溶融面積が不足し溶着強度が低下する。そのために部材同士の間隙を数μm〜数十μmの範囲に保つ為に一定の圧力をかけてレーザ照射する方法が一般的に採用されている。しかしながら複雑な形状をした部材に対して適切な圧力をかけて一定の間隙を維持することは困難であった。 When laser bonding is performed, it is important to irradiate the laser while maintaining a constant gap between the members to be bonded. That is, if the interval is too narrow, the local volume expansion change of the resin melted by laser irradiation cannot be absorbed, and an undesirable residual stress may be generated. On the other hand, if the gap is too wide, the melting area is insufficient and the welding strength is lowered. Therefore, in order to keep the gap between the members within a range of several μm to several tens of μm, a method of irradiating a laser with a certain pressure is generally adopted. However, it has been difficult to maintain a constant gap by applying an appropriate pressure to a member having a complicated shape.
また、このような方法により異種材料を接合する場合、線膨張係数の違いに起因して接合界面において応力が発生しやすく、このために十分な接合強度が得られず剥がれやすい事があった。また、前述のように適切な間隙を保って照射することはやはり困難であった。 Further, when different types of materials are joined by such a method, stress is likely to be generated at the joining interface due to the difference in the linear expansion coefficient, and for this reason, sufficient joining strength cannot be obtained and the material may be easily peeled off. Moreover, as described above, it was still difficult to irradiate with an appropriate gap.
レーザ透過性の材料同士をレーザ溶着法により接合する方法として、レーザ透過性の部材同士の接合界面に、レーザ光を吸収するトナーや塗料などを含む樹脂部材を介在させて積層し、これにレーザ光を照射する方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。また、レーザ透過性材料からなる第1部材と、第1部材と異なる材料からなる第2部材の間にエラストマーからなるシートを挟み、第1部材側からレーザ光を照射して接合する方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 As a method of joining laser transmissive materials by laser welding, a resin member containing toner or paint that absorbs laser light is interposed at the joining interface between laser transmissive members, and laser is laminated on this. A method of irradiating light has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). In addition, a method is proposed in which a sheet made of an elastomer is sandwiched between a first member made of a laser transmissive material and a second member made of a material different from the first member, and a laser beam is irradiated from the first member side to join. (For example, see Patent Document 4).
互いに相溶性の小さい樹脂材同士を接合する方法として、レーザ透過性を有する第1樹脂材料からなる第1樹脂部材と、第1樹脂部材と相溶性が小さくレーザ透過性のない第2樹脂材料からなる第2樹脂部材との間に、第1樹脂材料及び第2樹脂材料からなるアロイ樹脂材を介在させた状態でレーザ光を照射して、第1樹脂部材及び第2樹脂部材を一体的に接合する方法が開示されている(特許文献5参照)。これにより、互いに相溶性の小さい樹脂材同士であっても良好に接合することができるとされている。しかしながら、この接合方法では接合対象の2種の樹脂からなるアロイ(重合体組成物)を用いる必要があるため、樹脂材料同士の接合には使用できるものの、樹脂と金属などの無機物との接合に使用することはできなかった。また通常、第1樹脂材料と第2樹脂材料はいずれも硬質の樹脂であることから、得られるアロイ樹脂材も硬質材料となり、接合面の形状にうまく沿わせて密着させることが困難であった。そのようなアロイ樹脂材を介在させることで、接合界面において樹脂同士の線膨張係数の違いによって生じる応力や接合時の残存応力をある程度は緩和させることができると推測されるが、なお不十分であった。 As a method of joining resin materials having low compatibility with each other, from a first resin member made of a first resin material having laser transparency, and a second resin material having low compatibility with the first resin member and no laser transparency. The first resin member and the second resin member are integrally formed by irradiating a laser beam with an alloy resin material made of the first resin material and the second resin material interposed between the first resin member and the second resin member. A method of joining is disclosed (see Patent Document 5). Thereby, even if it is resin materials with little compatibility, it is supposed that it can join favorably. However, in this joining method, since it is necessary to use an alloy (polymer composition) composed of two kinds of resins to be joined, it can be used for joining resin materials, but for joining a resin and an inorganic substance such as a metal. Could not be used. In general, since the first resin material and the second resin material are both hard resins, the obtained alloy resin material is also a hard material, and it is difficult to closely adhere to the shape of the joint surface. . It is speculated that by interposing such an alloy resin material, the stress caused by the difference in linear expansion coefficient between the resins at the bonding interface and the residual stress at the time of bonding can be alleviated to some extent, but it is still insufficient. there were.
また、上記接合方法はいずれもレーザ光の照射側の部材が、レーザ透過性のものである必要があり、レーザ光の照射側の部材がレーザ光に対して非透過性である場合には適用できなかった。したがって、例えば、接合される部材の両方がレーザ光非透過性の場合には接合することができなかった。また、接合に際して、レーザ光透過性の部材をレーザ光の照射側に配置しなければならず、製造工程上の制約もあった。 In addition, any of the above bonding methods is applicable when the member on the laser beam irradiation side needs to be laser transmissive and the member on the laser beam irradiation side is impermeable to the laser beam. could not. Therefore, for example, when both of the members to be bonded are laser beam non-transmissive, the bonding cannot be performed. Further, at the time of joining, a laser light transmitting member has to be disposed on the laser light irradiation side, and there is a restriction on the manufacturing process.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、レーザ光に対して非透過性の部材側からレーザ光を照射して、複数の部材を良好に接合する接合方法を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a bonding method for satisfactorily bonding a plurality of members by irradiating a laser beam from a non-transparent member side with respect to the laser beam. It is.
上記課題は、レーザ光に対して非透過性の第1部材と、第1部材と同一又は異なる材料からなる第2部材とを接合する接合方法であって、ポリマーからなり23℃における引張弾性率が1000MPa以下であるレーザ接合用中間部材を第1部材と第2部材の間に挟み、第1部材側からレーザ光を照射することによって前記レーザ接合用中間部材を溶融させて、第1部材と第2部材とを接合することを特徴とする接合方法を提供することによって解決される。 The above-described problem is a joining method for joining a first member that is impermeable to laser light and a second member made of the same or different material as the first member, which is made of a polymer and has a tensile elastic modulus at 23 ° C. The intermediate member for laser bonding having a thickness of 1000 MPa or less is sandwiched between the first member and the second member, and the laser bonding intermediate member is melted by irradiating laser light from the first member side, This is solved by providing a joining method characterized by joining the second member.
このとき、第1部材が金属からなることが好適な実施態様であり、さらに第2部材が第1部材とは異なる種類の金属からなることがより好適な実施態様である。また、第2部材がポリマーからなることも好適な実施態様である。前記レーザ接合用中間部材が厚さ10〜5000μmのシートであることが好ましい。また、前記レーザ接合用中間部材が粘着性を有することが好ましく、前記レーザ接合用中間部材の、JIS Z0237の10.4に基づいて測定したSUS304板に対する180度引きはがし粘着力が0.1N/25mm以上であることが、より好ましい。 At this time, it is a preferred embodiment that the first member is made of metal, and it is a more preferred embodiment that the second member is made of a different kind of metal from the first member. It is also a preferred embodiment that the second member is made of a polymer. The intermediate member for laser bonding is preferably a sheet having a thickness of 10 to 5000 μm. Moreover, it is preferable that the said intermediate member for laser joining has adhesiveness, and 180 degree peeling adhesive strength with respect to the SUS304 board measured based on 10.4 of JIS Z0237 of the said intermediate member for laser joining is 0.1N / More preferably, it is 25 mm or more.
前記レーザ接合用中間部材が、23℃における引張弾性率が0.01〜500MPaのポリマー(a)と、23℃における引張弾性率が500MPaを超えるポリマー(b)とを含む重合体組成物からなり、かつポリマー(b)が第1部材と第2部材の少なくとも一方を構成するポリマーと同じ種類のポリマーであることが好適な実施態様である。このとき、ポリマー(b)が、融点が200℃以上の結晶性ポリマーであることが好ましい。 The intermediate member for laser bonding is composed of a polymer composition containing a polymer (a) having a tensile modulus of elasticity of 0.01 to 500 MPa at 23 ° C. and a polymer (b) having a tensile modulus of elasticity at 23 ° C. exceeding 500 MPa. In a preferred embodiment, the polymer (b) is the same type of polymer as that constituting at least one of the first member and the second member. At this time, it is preferable that the polymer (b) is a crystalline polymer having a melting point of 200 ° C. or higher.
前記レーザ接合用中間部材が第1部材に接する第1ポリマー層と第2部材に接する第2ポリマー層とを有する多層シートからなることが好適な実施態様である。このとき、第1ポリマー層と第2ポリマー層の間に少なくとも1層のコア層を有することが好ましく、前記コア層の23℃における引張弾性率が、第1ポリマー層の23℃における引張弾性率及び第2ポリマー層の23℃における引張弾性率のいずれよりも高いことがより好ましい。 In a preferred embodiment, the intermediate member for laser bonding is composed of a multilayer sheet having a first polymer layer in contact with the first member and a second polymer layer in contact with the second member. At this time, it is preferable to have at least one core layer between the first polymer layer and the second polymer layer, and the tensile elastic modulus at 23 ° C. of the core layer is the tensile elastic modulus at 23 ° C. of the first polymer layer. It is more preferable that it is higher than both of the tensile elastic modulus at 23 ° C. of the second polymer layer.
本発明の接合方法によれば、レーザ光に対して非透過性の部材側からレーザ光を照射して、簡便な操作で、高い接合強度を得ることができる。例えば、金属のようなレーザ光非透過性の部材側からレーザ光を照射しても、部材同士を接合することができるので、接合工程の自由度が向上する。また、一定以下の引張弾性率の中間部材を用いることで、接合されるそれぞれの部材の間に生じる応力を緩和することもできる。さらに、相互に物性の異なる異種材料からなる部材同士を接合する際にも、両部材の組み合わせに適した中間部材を接合面に使用することで、高い接合強度を得ることができる。 According to the bonding method of the present invention, a high bonding strength can be obtained with a simple operation by irradiating a laser beam from the non-transparent member side with respect to the laser beam. For example, even when laser light is irradiated from the laser light non-transmissive member side such as metal, the members can be bonded to each other, so that the degree of freedom in the bonding process is improved. Moreover, the stress which arises between each member joined can also be relieve | moderated by using the intermediate member of the tensile elasticity modulus below fixed. Furthermore, when joining members made of different materials having different physical properties from each other, high joining strength can be obtained by using an intermediate member suitable for the combination of both members on the joining surface.
本発明の接合方法は、レーザ光に対して非透過性の材料からなる第1部材と、第1部材と同一又は異なる材料からなる第2部材とを接合する接合方法である。 The joining method of the present invention is a joining method for joining a first member made of a material that is impermeable to laser light and a second member made of the same or different material as the first member.
本発明に用いられる第1部材は、レーザ光に対して非透過性の材料からなる。ここで、レーザ光に対して非透過性であるとは、第1部材の外側から照射したレーザ光が接合面まで実質的に到達しない状態のことをいう。加熱源としてのレーザ光を吸収することで、まず第1部材が加熱され、引き続きその熱が接合用中間部材まで伝わって中間部材が溶融する。したがって、第1部材は、レーザ光の少なくとも一部を吸収する必要がある。 The first member used in the present invention is made of a material that is impermeable to laser light. Here, being impermeable to laser light means a state in which laser light irradiated from the outside of the first member does not substantially reach the bonding surface. By absorbing the laser beam as the heating source, the first member is first heated, and then the heat is transmitted to the joining intermediate member, and the intermediate member is melted. Therefore, the first member needs to absorb at least part of the laser light.
第1部材はレーザ光に対して非透過性の部材であれば特に限定されず、例えば、金属、セラミックスなどが好適に用いられる。中でも、熱伝導性や耐熱性の観点から、金属が好適に用いられる。金属は、単体であってもよいし、2種以上の金属の合金であってもよい。具体的には、鉄鋼、ステンレス、アルミニウム(合金)、銅(合金)、チタン(合金)、マグネシウム(合金)などが例示される。また、表面処理が施された金属であってもよい。セラミックスとしては、ジルコニアやアルミナなどの酸化物系(複合酸化物も含む)、炭化ケイ素などの炭化物系、窒化ケイ素などの窒化物系、アパタイトなどのリン酸塩系など、公知の種々のものを用いることができる。更に、上記金属とセラミックスの複合材料なども使用可能である。 The first member is not particularly limited as long as it is a member that is impermeable to laser light, and for example, metal, ceramics, and the like are preferably used. Among these, metals are preferably used from the viewpoint of thermal conductivity and heat resistance. The metal may be a simple substance or an alloy of two or more metals. Specific examples include steel, stainless steel, aluminum (alloy), copper (alloy), titanium (alloy), and magnesium (alloy). Moreover, the metal by which surface treatment was given may be sufficient. Ceramics include various known materials such as oxides such as zirconia and alumina (including composite oxides), carbides such as silicon carbide, nitrides such as silicon nitride, and phosphates such as apatite. Can be used. Furthermore, a composite material of the above metal and ceramics can also be used.
本発明に用いられる第2部材は、第1部材と同じ材料からなるものであってもよいし、第1部材とは異なる材料からなるものであってもよい。ポリマー、ガラス、金属、セラミックスなどを用いることができる。 The second member used in the present invention may be made of the same material as that of the first member, or may be made of a material different from that of the first member. Polymers, glasses, metals, ceramics, and the like can be used.
ポリマーとしては、例えば、ナイロン6やナイロン66などのポリアミド樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂;ポリオキシメチレン;ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂;ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリスチレンやABSなどのスチレン系樹脂、エポキシ樹脂などをはじめとする公知の種々のものが用いられる。架橋ゴムや熱可塑性エラストマーのようなエラストマーを用いることもできる。レーザ光に対して透過性を有するものであってもよいし、非透過性のものであってもよい。上記ポリマーの混合物を用いることもできる。さらに、ポリマーに対して各種充填剤を配合したものも用いることができる。例えば、カーボンブラックや炭酸カルシウムなどが練り込まれたゴムや樹脂などレーザ光に対して非透過性のものも用いることができる。
Examples of the polymer include polyamide resins such as
ガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラスなど公知の種々のものを用いることができる。また、強化ガラス、合わせガラス、複層ガラスなども用いることができる。レーザ透過性の材料も、レーザ光に対して非透過性の材料も用いることができる。金属あるいはセラミックスとしては、上記第1部材と同様のものを用いることができる。 As the glass, various known materials such as soda lime glass, lead glass, and borosilicate glass can be used. Further, tempered glass, laminated glass, multilayer glass and the like can also be used. Either a laser transmissive material or a non-transmissive material with respect to laser light can be used. As the metal or ceramic, the same material as the first member can be used.
本発明で用いられるレーザ接合用中間部材は、第1部材と第2部材の間に挟み、第1部材側からレーザ光を照射することによって前記レーザ接合用中間部材を溶融させて、第1部材と第2部材とを接合するために用いられる。当該中間部材は、ポリマーからなり23℃における引張弾性率が1000MPa以下のものである。レーザ光が第1部材の表面に照射されることによって第1部材が加熱され、その熱が中間部材に伝わってポリマーが溶融し、第1部材と第2部材が接着される。 The intermediate member for laser bonding used in the present invention is sandwiched between the first member and the second member, and the intermediate member for laser bonding is melted by irradiating the laser beam from the first member side. And the second member. The intermediate member is made of a polymer and has a tensile elastic modulus at 23 ° C. of 1000 MPa or less. The first member is heated by irradiating the surface of the first member with laser light, the heat is transmitted to the intermediate member, the polymer is melted, and the first member and the second member are bonded.
当該中間部材の、23℃における引張弾性率が1000MPa以下であることが重要である。このような引張弾性率を有することにより、異なる2つの材料を接合する際に、線膨張係数の違いに起因して生じる両部材の界面における応力(歪み)を緩和することができる。また、中間部材を接合面の表面形状に沿わせることも容易になる。そのため、得られる接合品が高い接着強度を維持することができる。引張弾性率が高すぎると、上記応力緩和や表面形状への追随が不十分となるおそれがある。引張弾性率は好ましくは500MPa以下であり、より好ましくは100MPa以下であり、さらに好ましくは50MPa以下である。一方、引張弾性率が低すぎると、中間部材の形状を保持することが困難となり、作業性が低下するおそれがある。引張弾性率は好ましくは0.01MPa以上であり、より好ましくは0.1MPa以上である。ここで、中間部材が多層構造体である場合、少なくとも1層において23℃における引張弾性率が1000MPa以下であればよい。 It is important that the intermediate member has a tensile elastic modulus at 23 ° C. of 1000 MPa or less. By having such a tensile elastic modulus, when joining two different materials, stress (strain) at the interface between the two members caused by the difference in linear expansion coefficient can be relaxed. Moreover, it becomes easy to make the intermediate member follow the surface shape of the joint surface. Therefore, the obtained bonded product can maintain high adhesive strength. If the tensile modulus is too high, there is a risk that the stress relaxation and the follow-up to the surface shape will be insufficient. The tensile modulus is preferably 500 MPa or less, more preferably 100 MPa or less, and still more preferably 50 MPa or less. On the other hand, if the tensile modulus is too low, it is difficult to maintain the shape of the intermediate member, and workability may be reduced. The tensile elastic modulus is preferably 0.01 MPa or more, more preferably 0.1 MPa or more. Here, when the intermediate member is a multilayer structure, the tensile elastic modulus at 23 ° C. in at least one layer may be 1000 MPa or less.
本発明で用いられる中間部材に用いられるポリマーとしては、各種の柔軟樹脂やエラストマーを用いることができる。柔軟樹脂としては、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸(エステル)共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合などの、各種変性ポリエチレンに代表されるポリオレフィン;(メタ)アクリレート共重合体などのアクリル樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;ポリウレタン樹脂などの各種樹脂を用いることができる。 As the polymer used for the intermediate member used in the present invention, various flexible resins and elastomers can be used. Examples of flexible resins include various modified polyethylenes such as ethylene-α-olefin copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene- (meth) acrylic acid (ester) copolymers, and ethylene-maleic anhydride copolymers. Various resins such as representative polyolefins, acrylic resins such as (meth) acrylate copolymers, polyester resins, polyamide resins, polystyrene resins, polyvinyl chloride resins, and polyurethane resins can be used.
また、エラストマーとしては、架橋ゴムや熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。架橋ゴムとしては、イソプレン系ゴム、ブタジエン系ゴムなどの公知の種々のものを用いることができるが、高度に架橋したものはレーザ溶着性が低下するおそれがあるので、架橋の程度は限定される。また、熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系エラストマー、アクリル系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、シリコン系エラストマー、フッ素系エラストマーなどが例示される。本発明においては、溶融接着性や加工容易性などの観点から、熱可塑性エラストマーが好ましく用いられる。中でも、スチレン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、オレフィン系エラストマー及びアクリル系エラストマーがより好ましく用いられる。 As the elastomer, a crosslinked rubber, a thermoplastic elastomer, or the like can be used. As the cross-linked rubber, various known ones such as isoprene-based rubber and butadiene-based rubber can be used. However, the degree of cross-linking is limited because highly cross-linked rubber may reduce laser weldability. . Examples of the thermoplastic elastomer include olefin elastomers, acrylic elastomers, styrene elastomers, polyester elastomers, polyurethane elastomers, polyamide elastomers, silicon elastomers, and fluorine elastomers. In the present invention, a thermoplastic elastomer is preferably used from the viewpoints of melt adhesion and processability. Among these, styrene elastomers, polyurethane elastomers, olefin elastomers, and acrylic elastomers are more preferably used.
また、第1部材又は第2部材として、金属、セラミックス、極性樹脂などを用いて接合する場合には、中間部材が極性官能基を有するポリマーからなることが好ましい。極性官能基を有するポリマーは大きい凝集エネルギーを有し、金属、セラミックスあるいは極性樹脂との親和性が高いため、中間部材と金属又は極性樹脂との接合強度を高くすることができる。官能基を有するポリマーとしては、極性官能基を有する単量体で変性されたポリマーであってもよいし、ポリマーの主鎖が極性官能基を有していてもよい。極性官能基としては、カルボキシル基(無水カルボン酸基を含む)、ウレタン基、エポキシ基、アミノ基、水酸基又はエステル基などの極性基が好ましく、カルボキシル基(無水カルボン酸基を含む)及びウレタン基が特に好ましい。 Moreover, when joining using a metal, ceramics, polar resin etc. as a 1st member or a 2nd member, it is preferable that an intermediate member consists of a polymer which has a polar functional group. Since the polymer having a polar functional group has a large cohesive energy and a high affinity with a metal, ceramics or polar resin, the bonding strength between the intermediate member and the metal or polar resin can be increased. The polymer having a functional group may be a polymer modified with a monomer having a polar functional group, or the main chain of the polymer may have a polar functional group. The polar functional group is preferably a polar group such as a carboxyl group (including a carboxylic anhydride group), a urethane group, an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, or an ester group, and a carboxyl group (including a carboxylic anhydride group) and a urethane group. Is particularly preferred.
本発明で用いられるレーザ接合用中間部材が粘着性を有することが好ましい。これによって、レーザ光の照射に先立って第1部材と第2部材の間に中間部材を挟む際に、接合面に対して簡単に中間部材を仮止めすることができ、作業性が大きく向上する。また、粘着力に由来する接着強度の向上も期待できる。 It is preferable that the intermediate member for laser bonding used in the present invention has adhesiveness. As a result, when the intermediate member is sandwiched between the first member and the second member prior to the laser light irradiation, the intermediate member can be simply temporarily fixed to the joint surface, and workability is greatly improved. . Moreover, the improvement of the adhesive strength derived from adhesive force can also be expected.
本発明で用いられるレーザ接合用中間部材の粘着力については、JIS Z0237の10.4に基づいた180度引きはがし粘着力(被着体:SUS304)が0.1N/25mm以上であることが好ましい。このような粘着力を有する中間部材を使用することによって、接合面への中間部材の固定が容易になるし、第1部材と第2部材との接着力も大きくできる。180度引きはがし粘着力は、0.5N/25mm以上であることが好ましく、2N/25mm以上であることがより好ましく、5N/25mm以上であることがさらに好ましい。 As for the adhesive strength of the intermediate member for laser bonding used in the present invention, it is preferable that the 180-degree peel adhesive strength (adhered body: SUS304) based on 10.4 of JIS Z0237 is 0.1 N / 25 mm or more. . By using the intermediate member having such an adhesive force, the intermediate member can be easily fixed to the joint surface, and the adhesive force between the first member and the second member can be increased. The 180-degree peeling adhesive strength is preferably 0.5 N / 25 mm or more, more preferably 2 N / 25 mm or more, and further preferably 5 N / 25 mm or more.
このときの中間部材を構成する材料は、粘着性を有するものであれば特に限定されない。ベースポリマー及び粘着性付与剤からなる樹脂組成物を用いてもよいし、ベースポリマー自体が粘着性を有する場合には、特に粘着性付与剤を用いなくてもよい。ベースポリマーの分子量分布を広くして、低分子量成分による粘着効果を得ることもできる。また、レーザ溶着性能を阻害しない範囲で架橋構造を有していてもよい。レーザ接合用中間部材に用いられるベースポリマーは特に限定されないが、前述の柔軟樹脂やエラストマーを用いることができる。また、ベースポリマーが極性官能基を有する単量体で変性されたものであることが、前述の理由から好ましい。ベースポリマーは、複数の樹脂やエラストマーをブレンドしたものであってもよい。例えば、複数の樹脂同士、エラストマー同士をブレンドしてもよいし、樹脂とエラストマーとをブレンドしてもよい。また、極性官能基を有するものとそうでないものとをブレンドしてもよい。目的に応じて各種ブレンド物をベースポリマーとして使用することができる。 The material which comprises the intermediate member at this time will not be specifically limited if it has adhesiveness. A resin composition comprising a base polymer and a tackifier may be used, and when the base polymer itself has tackiness, the tackifier need not be used. The molecular weight distribution of the base polymer can be widened to obtain an adhesive effect due to a low molecular weight component. Moreover, you may have a crosslinked structure in the range which does not inhibit laser welding performance. Although the base polymer used for the intermediate member for laser joining is not particularly limited, the above-described flexible resin or elastomer can be used. Moreover, it is preferable for the above-mentioned reason that the base polymer is modified with a monomer having a polar functional group. The base polymer may be a blend of a plurality of resins and elastomers. For example, a plurality of resins or elastomers may be blended, or a resin and an elastomer may be blended. Moreover, you may blend what has a polar functional group, and the thing which is not so. Various blends can be used as the base polymer depending on the purpose.
本発明で用いられるレーザ接合用中間部材として好適なものの一つは、ベースポリマー及び粘着性付与剤からなる樹脂組成物よりなるものである。粘着性付与剤を配合することによって、粘着性を有する中間部材を容易に製造することができる。粘着性付与剤の多くは金属などに対する親和性が高いので、レーザ光によって加熱溶着した部分の接着力も、粘着性付与剤を含有しない場合に比べて大きくできる場合が多い。 One of the suitable intermediate members for laser bonding used in the present invention is a resin composition comprising a base polymer and a tackifier. By blending a tackifier, an intermediate member having tackiness can be easily produced. Since many tackifiers have a high affinity for metals and the like, the adhesive strength of the portion heat-welded by laser light can often be increased as compared with the case where no tackifier is contained.
粘着性付与剤としては、例えば、クマロン・インデン樹脂及びクマロン樹脂/ナフテン系油/フェノール樹脂の混合物等のクマロン樹脂;テルペン樹脂、変性テルペン樹脂(例、芳香族変性テルペン樹脂)、テルペン−フェノール樹脂及び水添テルペン樹脂等のテルペン系樹脂;ガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン、ロジンのペンタエリスリトール・エステル、ロジンのグリセロール・エステル、水素添加ロジン、水素添加ウッドロジン、水素添加ロジンのメチルエステル、水素添加ロジンのペンタエリスリトール・エステル、水素添加ロジンのトリエチレングリコール・エステル、不均化ロジン、重合ロジン、重合ロジンのグリセロール・エステル及び硬化ロジン等のロジン誘導体;テレピン系粘着付与剤;芳香族炭化水素樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、不飽和炭化水素(オレフィン系、ジオレフィン系)の重合体、イソプレン系樹脂、水素添加炭化水素樹脂、炭化水素系粘着化樹脂、ポリブテン、液状ポリブタジエン及び低分子量ブチルゴム等の石油系炭化水素樹脂;スチレン系樹脂;フェノール系樹脂;キシレン系樹脂を挙げることができる。これらの中でも、テルペン系樹脂が好ましい。 Examples of tackifiers include coumarone resins such as coumarone / indene resin and coumarone resin / naphthenic oil / phenolic resin mixtures; terpene resins, modified terpene resins (eg, aromatic modified terpene resins), terpene-phenol resins And terpene resins such as hydrogenated terpene resins; gum rosin, tall oil rosin, wood rosin, rosin pentaerythritol ester, rosin glycerol ester, hydrogenated rosin, hydrogenated wood rosin, hydrogenated rosin methyl ester, hydrogenated rosin Pentaerythritol ester, triethylene glycol ester of hydrogenated rosin, disproportionated rosin, polymerized rosin, rosin derivatives such as polymerized rosin glycerol ester and cured rosin; terpine tackifier; aromatic hydrocarbon resin, Aliphatic hydrocarbon resins, unsaturated hydrocarbon (olefin, diolefin) polymers, isoprene resins, hydrogenated hydrocarbon resins, hydrocarbon tackifying resins, polybutene, liquid polybutadiene, low molecular weight butyl rubber, etc. Examples thereof include petroleum hydrocarbon resins; styrene resins; phenol resins; xylene resins. Among these, terpene resin is preferable.
粘着性付与剤の含有量は特に限定されないが、ベースポリマー100重量部に対して粘着性付与剤を1〜500重量部含有することが好ましい。粘着性付与剤の含有量が少ない場合には、粘着力の向上が不十分になる場合がある。粘着性付与剤の含有量はより好適には10重量部以上であり、さらに好適には20重量部以上である。一方、粘着性付与剤の含有量が多すぎる場合には、中間部材の柔軟性が低下して、上記応力緩和や表面形状への追随が不十分となるおそれがあるとともに、中間部材自体の強度が低下するおそれもある。粘着性付与剤の含有量はより好適には300重量部以下であり、さらに好適には200重量部以下である。 Although content of a tackifier is not specifically limited, It is preferable to contain 1-500 weight part of tackifier with respect to 100 weight part of base polymers. When there is little content of a tackifier, the improvement of adhesive force may become inadequate. The tackifier content is more preferably 10 parts by weight or more, and even more preferably 20 parts by weight or more. On the other hand, when the content of the tackifier is too large, the flexibility of the intermediate member is lowered, and there is a possibility that the stress relaxation and following of the surface shape may be insufficient, and the strength of the intermediate member itself May decrease. The content of the tackifier is more preferably 300 parts by weight or less, and even more preferably 200 parts by weight or less.
前述のように、ベースポリマー自体が粘着性を有する場合には、特に粘着性付与剤を用いなくてもよい。ベースポリマー自体が粘着性を有するものの例としては、アクリル系重合体、ウレタン系重合体、ジエン系重合体などが例示される。 As described above, when the base polymer itself has tackiness, it is not particularly necessary to use a tackifier. Examples of the base polymer itself having tackiness include acrylic polymers, urethane polymers, diene polymers, and the like.
室温において形態保持能力があって、しかも粘着性と柔軟性を有するためには、ハードブロックとソフトブロックから構成されるブロック共重合体が好適に使用される。このとき、形態保持性及び耐熱性の点からは、ハードブロックの融点(結晶性の場合)又はガラス転移温度(非晶性の場合)が50℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましい。溶融成形性の観点からはハードブロックの融点又はガラス転移温度は、通常300℃以下である。一方、粘着性と柔軟性の観点からは、ソフトブロックのガラス転移点が20℃以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましく、−20℃以下であることがさらに好ましい。特に粘着性の観点からは、ソフトブロックが非晶性であることが好ましい。ソフトブロック、ハードブロックともに非晶性であることがより好ましい。 A block copolymer composed of a hard block and a soft block is preferably used in order to have a form-retaining ability at room temperature and to have adhesiveness and flexibility. At this time, from the viewpoint of shape retention and heat resistance, the melting point (in the case of crystallinity) or the glass transition temperature (in the case of amorphousness) of the hard block is preferably 50 ° C. or higher, and is 80 ° C. or higher. It is more preferable. From the viewpoint of melt moldability, the melting point or glass transition temperature of the hard block is usually 300 ° C. or lower. On the other hand, from the viewpoint of adhesiveness and flexibility, the glass transition point of the soft block is preferably 20 ° C. or less, more preferably 0 ° C. or less, and further preferably −20 ° C. or less. In particular, from the viewpoint of tackiness, the soft block is preferably amorphous. It is more preferable that both the soft block and the hard block are amorphous.
ブロック共重合体としては、アクリル系ブロック共重合体が好適に用いられる。非晶性のハードブロックと非晶性のソフトブロックとがミクロ相分離構造を形成しており、良好な力学性能と粘着性能を併せ持つことができる。しかも、極性ポリマーであるためにレーザ照射後の接着強度も高い。さらにアクリル系重合体は一般に光や熱に対して安定であるので、長期間にわたる安定的な接着性能も期待できる。ハードセグメントがアルキルメタクリレートから構成され、ソフトブロックがアルキルアクリレートから構成されることが好ましい。ジブロック共重合体やトリブロック共重合体を用途に応じて使い分けることができるし、混合して用いてもよい。具体的には、メチルメタクリレート−nブチルアクリレート−メチルメタクリレートのトリブロック共重合体や、メチルメタクリレート−nブチルアクリレートのジブロック共重合体が例示される。ここで、メチルメタクリレートから構成されるハードブロックのガラス転移温度は100〜120℃程度であり、nブチルメタクリレートから構成されるソフトブロックのガラス転移温度は−40〜−50℃程度である。なお、アクリル系ブロック共重合体に対して粘着性付与剤を添加しても良い。 As the block copolymer, an acrylic block copolymer is preferably used. The amorphous hard block and the amorphous soft block form a microphase separation structure, and can have both good mechanical performance and adhesive performance. And since it is a polar polymer, the adhesive strength after laser irradiation is also high. Furthermore, since an acrylic polymer is generally stable to light and heat, stable adhesion performance over a long period can be expected. It is preferable that the hard segment is composed of alkyl methacrylate and the soft block is composed of alkyl acrylate. A diblock copolymer or a triblock copolymer can be properly used according to the use, or may be used by mixing. Specifically, a triblock copolymer of methyl methacrylate-n butyl acrylate-methyl methacrylate and a diblock copolymer of methyl methacrylate-n butyl acrylate are exemplified. Here, the glass transition temperature of the hard block composed of methyl methacrylate is about 100 to 120 ° C., and the glass transition temperature of the soft block composed of n-butyl methacrylate is about −40 to −50 ° C. A tackifier may be added to the acrylic block copolymer.
また、ベースポリマー自体が粘着性を有するものとして、ウレタン系重合体も好適に使用される。ウレタン系重合体は極性の高いウレタン結合を有しており、特に金属に対する接着性が良好である。なかでも、二液硬化型のウレタン系重合体が好適に使用され、粘着性に優れた重合体を得ることができる。原料として用いられるイソシアネート化合物とアルコールを混合して反応させることによってウレタン系重合体が得られる。トリレンジイソシアネート(TDI)やジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)などのジイソシアネート化合物と、ジオール化合物とを混合して反応させることが好ましい。ジオール化合物の化学構造や分子量は目的に応じて調整される。また、3官能以上のイソシアネート化合物やアルコールを用いて、本発明の効果を阻害しない範囲で架橋構造を導入しても構わない。 In addition, a urethane polymer is also preferably used as the base polymer itself having adhesiveness. The urethane polymer has a highly polar urethane bond, and particularly has good adhesion to metal. Among these, a two-component curable urethane polymer is preferably used, and a polymer having excellent adhesiveness can be obtained. A urethane polymer can be obtained by mixing and reacting an isocyanate compound used as a raw material with an alcohol. A diisocyanate compound such as tolylene diisocyanate (TDI) or diphenylmethane diisocyanate (MDI) and a diol compound are preferably mixed and reacted. The chemical structure and molecular weight of the diol compound are adjusted according to the purpose. Moreover, you may introduce | transduce a crosslinked structure in the range which does not inhibit the effect of this invention using a trifunctional or more than trifunctional isocyanate compound and alcohol.
また、レーザ接合用中間部材のレーザ吸収性を向上させる目的で、中間部材にレーザ光の吸収剤を含有させても構わない。本発明の接合方法では、中間部材にレーザ光が到達しないので、このような吸収剤を添加する意味はほとんどないが、レーザ光に対して透過性の部材側からレーザ照射する場合と併用するような場合に有用な場合がある。 Moreover, you may make the intermediate member contain the absorber of a laser beam in order to improve the laser absorptivity of the intermediate member for laser joining. In the joining method of the present invention, since the laser beam does not reach the intermediate member, there is almost no meaning of adding such an absorbent, but it is used in combination with the case of irradiating the laser beam from the side of the transparent member. It may be useful in some cases.
本発明で用いられるレーザ接合用中間部材の形態は特に限定されない。第1部材と第2部材との間に挟むことができればよい。例えば、シート状であってもよいし、棒状であってもよいし、複雑な三次元形状を有するものであってもよい。なかでも、製造の容易性や、取扱いの容易性を考慮すれば、シートであることが好ましい。ここで、本発明で言うシートとは、薄物であるフィルムや、厚物である板などを含む概念である。 The form of the intermediate member for laser bonding used in the present invention is not particularly limited. What is necessary is just to be able to pinch | interpose between a 1st member and a 2nd member. For example, a sheet shape, a rod shape, or a complicated three-dimensional shape may be used. Of these, a sheet is preferable in view of ease of production and ease of handling. Here, the sheet referred to in the present invention is a concept including a thin film, a thick plate, and the like.
また、レーザ接合用中間部材の厚さは10〜5000μmであることが好ましい。中間部材が適度な厚さを有することにより、レーザ光のエネルギーによって加熱溶融して第1部材と第2部材を接合した際に、両部材の接合界面に生じる応力を適度に緩和させることが可能となる。中間部材が薄すぎる場合には両部材間の応力を緩和することが不十分となるおそれがある。このような観点から、中間部材の厚さはより好ましくは20μm以上であり、さらに好ましくは50μm以上である。一方、中間部材が厚い場合には、第1部材と第2部材の両方の接合面と溶融接着させることが困難になるけれども、そのような場合には、一方の界面をレーザ溶着し、他方の界面は粘着力だけで接着することも可能である。ただし、コスト面の要請や、中間部材自体の強度の問題もあるので、中間部材は厚すぎない方がよい。中間部材の厚さはより好ましくは2000μm以下であり、さらに好ましくは1000μm以下である。ここで、中間部材の厚さとは、第1部材と接する面と第2部材と接する面との間の距離のことをいう。 The thickness of the intermediate member for laser bonding is preferably 10 to 5000 μm. When the intermediate member has an appropriate thickness, when the first member and the second member are joined by heating and melting with the energy of the laser beam, it is possible to moderate the stress generated at the joining interface between the two members. It becomes. If the intermediate member is too thin, there is a risk that it will be insufficient to relieve the stress between the two members. From such a viewpoint, the thickness of the intermediate member is more preferably 20 μm or more, and further preferably 50 μm or more. On the other hand, when the intermediate member is thick, it becomes difficult to melt and bond to the joint surfaces of both the first member and the second member. However, in such a case, one interface is laser-welded, and the other It is also possible to bond the interface only with adhesive force. However, since there is a demand for cost and a problem of strength of the intermediate member itself, it is preferable that the intermediate member is not too thick. The thickness of the intermediate member is more preferably 2000 μm or less, and still more preferably 1000 μm or less. Here, the thickness of the intermediate member refers to the distance between the surface in contact with the first member and the surface in contact with the second member.
本発明で用いられるレーザ接合用中間部材が、多層構造体であることが好ましい。具体的には、当該中間部材が第1部材に接する第1ポリマー層と第2部材に接する第2ポリマー層とを有する多層シートからなることが好ましい。このとき、第1ポリマー層と第2ポリマー層のいずれかの23℃における引張弾性率が1000MPa以下であることが必要である。特に、第1ポリマー層と第2ポリマー層の両方の23℃における引張弾性率が1000MPa以下であることが好ましい。第1ポリマー層と第2ポリマー層とは、異なるポリマーからなるものであってもよいし、同じポリマーからなるものであってもよい。第1ポリマー層と第2ポリマー層とが同じポリマーからなる場合には、その間に他の材料からなる層が配置される。第1ポリマー層と第2ポリマー層とは直接、あるいは他の層を介して相互に接着されている。したがって、本発明で用いられるレーザ接合用中間部材は、一つの成形品として容易に取り扱うことのできる多層シートである。 The intermediate member for laser bonding used in the present invention is preferably a multilayer structure. Specifically, the intermediate member is preferably composed of a multilayer sheet having a first polymer layer in contact with the first member and a second polymer layer in contact with the second member. At this time, the tensile elastic modulus at 23 ° C. of either the first polymer layer or the second polymer layer needs to be 1000 MPa or less. In particular, it is preferable that the tensile elastic modulus at 23 ° C. of both the first polymer layer and the second polymer layer is 1000 MPa or less. The first polymer layer and the second polymer layer may be made of different polymers, or may be made of the same polymer. When the first polymer layer and the second polymer layer are made of the same polymer, a layer made of another material is disposed therebetween. The first polymer layer and the second polymer layer are bonded to each other directly or via another layer. Therefore, the intermediate member for laser bonding used in the present invention is a multilayer sheet that can be easily handled as one molded product.
本発明の好適な実施態様の一つは、第2ポリマー層が第1ポリマー層とは異なるポリマーからなるレーザ接合用シートである。第2部材が第1部材とは異なる材料からなる場合、それらの材料の物性は相互に異なっており、それらの材料に対して溶融接着するのに適したポリマーも異なる場合が多い。例えば、第1部材が金属で第2部材がポリマーであるときのように(例えばステンレスとポリプロピレンのように)、両者の材料物性が大きく異なる場合、両者に対して高い接着強度で融着できるポリマーを選択することは困難である。このような場合であっても、第1ポリマー層には第1部材と良好に融着できる材料を採用し、第2ポリマー層には第2部材と良好に融着できる材料を採用することで、全体として第1部材と第2部材の間の接着強度を高くすることができる。 One of the preferred embodiments of the present invention is a laser bonding sheet in which the second polymer layer is made of a polymer different from the first polymer layer. When the second member is made of a material different from that of the first member, the physical properties of these materials are different from each other, and the polymers suitable for melt bonding to these materials are often different. For example, when the first member is a metal and the second member is a polymer (for example, stainless steel and polypropylene), when the material properties of both are greatly different, a polymer that can be fused with high adhesive strength to both It is difficult to choose. Even in such a case, a material that can be fused well with the first member is adopted for the first polymer layer, and a material that can be fused well with the second member is adopted for the second polymer layer. As a whole, the adhesive strength between the first member and the second member can be increased.
ここで、第2ポリマー層が第1ポリマー層とは異なるポリマーからなるとは、そのポリマーの化学組成が異なる場合のことをいう。ポリエチレンとポリプロピレンのように、ポリマーを構成するモノマー単位が異なる場合はもちろんのこと、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレンのように、一部の構成モノマーが共通するものであっても、他の構成モノマーが異なれば異なるポリマーである。また、同じ組み合わせの複数種の構成モノマーからなる共重合体同士であっても、その共重合比率が異なれば異なるポリマーである。但し、分子量の相違のみでは異なるポリマーではない。また、ポリマー層がブレンド物からなる場合には、一部のポリマーのみが共通する場合や、配合比率が異なる場合には異なるポリマーとする。 Here, that the second polymer layer is made of a polymer different from the first polymer layer means that the chemical composition of the polymer is different. Of course, when the monomer units constituting the polymer are different, such as polyethylene and polypropylene, some constituent monomers are common, such as polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, and maleic anhydride-modified polyethylene. Even if the other constituent monomers are different, they are different polymers. Moreover, even if it is the copolymer which consists of a multiple types of structural monomer of the same combination, if the copolymerization ratios differ, they are different polymers. However, it is not a different polymer only by the difference in molecular weight. Moreover, when a polymer layer consists of a blend, when only some polymers are common, or when a compounding ratio differs, it is set as a different polymer.
また、第1ポリマー層及び/又は第2ポリマー層がエラストマーからなるものであることが好適な実施態様である。エラストマーを用いることによって、種々の材料同士の接合において接合界面に生じる応力を低減させることができ、これにより高い接合強度を維持することができる。また、エラストマーは、柔軟で弾性を有しており、接合面の形状にうまく沿わせて密着させるのにも適している。また、一方の部材からの振動が他方の部材に伝わるのを抑制することもできる。エラストマーとしては、前述のものを使用することができる。また、第1ポリマー層及び/又は第2ポリマー層が、極性官能基を有するポリマーからなることも好ましい。第1ポリマー層及び/又は第2ポリマー層が粘着性を有することも好ましい。粘着性を有することによる効果は前述のとおりである。 In a preferred embodiment, the first polymer layer and / or the second polymer layer is made of an elastomer. By using an elastomer, it is possible to reduce the stress generated at the bonding interface in the bonding of various materials, thereby maintaining a high bonding strength. In addition, the elastomer is soft and elastic, and is suitable for being brought into close contact with the shape of the joint surface. Moreover, it can also suppress that the vibration from one member is transmitted to the other member. As the elastomer, those described above can be used. Moreover, it is also preferable that a 1st polymer layer and / or a 2nd polymer layer consist of a polymer which has a polar functional group. It is also preferred that the first polymer layer and / or the second polymer layer have adhesiveness. The effect by having adhesiveness is as above-mentioned.
本発明で用いられるレーザ接合用シートの好適な実施態様の一つは、第1ポリマー層と第2ポリマー層の間に少なくとも1層のコア層を有するものである。コア層を有することによって、レーザ接合用シート全体の力学特性や厚みを調整することができるし、第1部材又は第2部材との接着性を調整することもできる。コア層は第1ポリマー層及び第2ポリマー層と異なるポリマーからなる層であればよく、特に限定されない。コア層は、1層のみからなるものであってもよいし、複数の層からなるものであっても構わない。なお、コア層として形態の異なる層を用いることもでき、織布、編地、不織布などの布帛や高分子発泡体からなる層であってもよい。 One of the preferred embodiments of the laser bonding sheet used in the present invention is one having at least one core layer between the first polymer layer and the second polymer layer. By having the core layer, the mechanical properties and thickness of the entire laser bonding sheet can be adjusted, and the adhesion with the first member or the second member can also be adjusted. The core layer is not particularly limited as long as it is a layer made of a polymer different from the first polymer layer and the second polymer layer. The core layer may be composed of only one layer, or may be composed of a plurality of layers. In addition, the layer from which a form differs can also be used as a core layer, and the layer which consists of fabrics and polymer foams, such as a woven fabric, a knitted fabric, and a nonwoven fabric, may be sufficient.
前記コア層の23℃における引張弾性率が、第1ポリマー層の23℃における引張弾性率及び第2ポリマー層の23℃における引張弾性率のいずれよりも高いことが好ましい。この場合、第1ポリマー層及び第2ポリマー層が柔軟なものであっても、レーザ接合用シート全体の剛性が向上し、該シートのハンドリングが容易になる。コア層の23℃における引張弾性率は、200MPa以上であることが好ましく、500MPa以上であることがより好ましく、1000MPaを超えることがさらに好ましい。コア層の23℃における引張弾性率は、通常5000MPa以下である。コア層に用いられるポリマーとしては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリスチレン、ABS、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリエステルエーテル、フロロポリマー、ポリパラバン酸、ポリオキサジアゾール、ポリヒダントイン、ポリビニルブチラールなど公知の種々のものを用いることができる。このとき、コア層が二軸延伸フィルムであることが、引張弾性率を高くできて好ましい。例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムなどが好適な素材として例示される。 It is preferable that the tensile elastic modulus at 23 ° C. of the core layer is higher than both the tensile elastic modulus at 23 ° C. of the first polymer layer and the tensile elastic modulus at 23 ° C. of the second polymer layer. In this case, even if the first polymer layer and the second polymer layer are flexible, the rigidity of the entire laser bonding sheet is improved, and the handling of the sheet becomes easy. The tensile elastic modulus at 23 ° C. of the core layer is preferably 200 MPa or more, more preferably 500 MPa or more, and even more preferably 1000 MPa. The tensile elastic modulus at 23 ° C. of the core layer is usually 5000 MPa or less. The polymer used for the core layer is polyester, polyamide, polyimide, polyamideimide, aramid, polyolefin, polyoxymethylene, acrylic resin, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyurethane, polystyrene, ABS, polysulfone, polyethersulfone, polyetherether. Various known materials such as ketone, polyetherimide, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyester ether, fluoropolymer, polyparabanic acid, polyoxadiazole, polyhydantoin, and polyvinyl butyral can be used. At this time, it is preferable that the core layer is a biaxially stretched film because the tensile elastic modulus can be increased. For example, a biaxially stretched polyethylene terephthalate film is exemplified as a suitable material.
種々の形状を有する第1部材と第2部材を接合する場合、予めレーザ接合用シートを切断したり曲げたりして、接合面の形状に沿わせて配置する必要がある。このとき、レーザ接合用シートが薄かったり、柔軟だったり、粘着性を有したりした場合、該シートに皺が入ったり、空気を抱き込んだりしやすく、接合面の形状に沿わせて配置するのが非常に困難である。すなわち、レーザ接合用シートにある程度の剛性がないと、該シートを第1部材と第2部材の間に、適切に配置することが非常に困難である。このような場合に、上記引張弾性率の高いコア層を採用して、レーザ接合用シートの剛性を向上させる意義が大きい。 When joining the 1st member and 2nd member which have various shapes, it is necessary to cut | disconnect or bend | curve a laser joining sheet | seat beforehand, and to arrange | position along the shape of a joining surface. At this time, when the laser bonding sheet is thin, flexible, or sticky, the sheet is likely to get wrinkled or embraced by air, and is arranged along the shape of the bonding surface. It is very difficult. In other words, unless the laser bonding sheet has a certain degree of rigidity, it is very difficult to properly arrange the sheet between the first member and the second member. In such a case, it is significant to employ the core layer having a high tensile elastic modulus to improve the rigidity of the laser bonding sheet.
レーザ接合用中間部材が、多層構造体である場合の、レーザ接合用部材全体の好適な厚さは10〜5000μmであることが好ましい。より好適な範囲は前述のとおりである。レーザ接合用シートに含まれる第1ポリマー層と第2ポリマー層の厚さは特に限定されないが、いずれも通常1〜2500μmであることが好ましい。該ポリマー層の厚さは、より好適には5μm以上である。また、より好適には500μm以下である。レーザ接合用シートがコア層を有する場合のコア層の厚さは特に限定されないが、通常5〜2000μmであることが好ましい。該コア層の厚さは、より好適には10μm以上であり、さらに好適には15μm以上である。また、より好適には1000μm以下であり、さらに好適には500μm以下である。 When the laser joining intermediate member is a multilayer structure, the preferred thickness of the entire laser joining member is preferably 10 to 5000 μm. A more preferable range is as described above. Although the thickness of the 1st polymer layer and the 2nd polymer layer which are contained in the sheet | seat for laser joining is not specifically limited, It is preferable that all are 1-2500 micrometers normally. The thickness of the polymer layer is more preferably 5 μm or more. More preferably, it is 500 μm or less. Although the thickness of a core layer in case the sheet | seat for laser joining has a core layer is not specifically limited, Usually, it is preferable that it is 5-2000 micrometers. The thickness of the core layer is more preferably 10 μm or more, and even more preferably 15 μm or more. Further, it is more preferably 1000 μm or less, and further preferably 500 μm or less.
このようなレーザ接合用中間部材の製造方法は特に限定されない。シートの成形に通常用いられる、押出成形やインフレーション成形などの溶融成形法によって成形することができる。粘着性を含有する場合には、溶剤に溶かして離型紙に塗布してから乾燥させることによって製造してもよい。ベースポリマーに粘着性付与剤を配合する場合には、ニーダーや押出機などの混練機を用いて混練してから成形することができる。また、レーザ接合用中間部材が多層構造体である場合、ダイから共押出することによって溶融成形することもできるし、複数のフィルムを積層して製造することもできるし、溶液をコーティングしてから乾燥させて製造することもできる。 The manufacturing method of such a laser joining intermediate member is not particularly limited. It can be formed by a melt molding method such as extrusion molding or inflation molding, which is usually used for molding a sheet. When it contains adhesiveness, it may be produced by dissolving it in a solvent and applying it to a release paper, followed by drying. When a tackifier is blended with the base polymer, it can be molded after being kneaded using a kneader such as a kneader or an extruder. In addition, when the laser bonding intermediate member is a multilayer structure, it can be melt-molded by co-extrusion from a die, can be manufactured by laminating a plurality of films, or after coating with a solution It can also be produced by drying.
レーザ接合用シートがコア層を有する場合にも、上記同様の製造方法が採用される。このとき、第1ポリマー層と第2ポリマー層の少なくとも一方が粘着性を有する場合には、コア層に対して、ベースポリマーと粘着性付与剤の混合物をコーティングすることが好ましい。コーティング方法としては、溶融コーティングと溶液コーティングのいずれの方法を採用することもできる。好適には溶液コーティングしてから乾燥させる。第1ポリマー層と第2ポリマー層の両方が粘着性を有する場合には、コア層の片面に溶液を塗布し乾燥させてから離型紙をのせ、引き続きコア層の反対側にも溶液を塗布してから乾燥させることによって製造できる。また、コア層を構成するフィルムの表面にコロナ放電処理やプライマー処理を施してから積層してもよい。粘着性付与剤を用いない場合は、ベースポリマーのみで上記操作を行えば良い。 Even when the laser bonding sheet has a core layer, the same manufacturing method as described above is employed. At this time, when at least one of the first polymer layer and the second polymer layer has tackiness, it is preferable to coat the core layer with a mixture of the base polymer and the tackifier. As the coating method, either melt coating or solution coating can be employed. Preferably, it is solution coated and then dried. If both the first polymer layer and the second polymer layer are sticky, apply the solution to one side of the core layer and dry it, then place the release paper on it, and then apply the solution to the opposite side of the core layer. And then dried. Moreover, you may laminate | stack, after giving the corona discharge process and the primer process to the surface of the film which comprises a core layer. When the tackifier is not used, the above operation may be performed using only the base polymer.
本発明で用いられるレーザ接合用中間部材が、23℃における引張弾性率が0.01〜500MPaのポリマー(a)と、23℃における引張弾性率が500MPaを超えるポリマー(b)とを含む重合体組成物からなり、かつポリマー(b)が第1部材と第2部材の少なくとも一方を構成するポリマーと同じ種類のポリマーであることが好ましい。 The intermediate member for laser bonding used in the present invention comprises a polymer (a) having a tensile elastic modulus at 23 ° C. of 0.01 to 500 MPa and a polymer (b) having a tensile elastic modulus at 23 ° C. exceeding 500 MPa. It is preferable that the polymer is composed of the composition and the polymer (b) is the same type of polymer as that constituting at least one of the first member and the second member.
上記レーザ接合用中間部材を構成する重合体組成物が、23℃における引張弾性率が500MPa以下のポリマー(a)を含有することによって、中間部材全体が柔軟になり、接合面の形状にうまく沿わせて密着させることが容易になる。ポリマー(a)の引張弾性率は、より好適には200MPa以下であり、さらに好適には100MPa以下である。ポリマー(a)の23℃における引張弾性率が0.01MPa未満である場合には、中間部材の取扱いが困難になる場合があるとともに、接着強度も低下する場合がある。 The polymer composition constituting the intermediate member for laser bonding contains the polymer (a) having a tensile elastic modulus at 23 ° C. of 500 MPa or less, so that the entire intermediate member becomes flexible and conforms to the shape of the bonding surface. It becomes easy to make it stick together. The tensile elastic modulus of the polymer (a) is more preferably 200 MPa or less, and even more preferably 100 MPa or less. When the polymer (a) has a tensile elastic modulus at 23 ° C. of less than 0.01 MPa, it may be difficult to handle the intermediate member, and the adhesive strength may also be reduced.
ポリマー(a)は、23℃における引張弾性率が500MPa以下のポリマーであればよく、特に限定されない。エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸(エステル)共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合などの、各種変性ポリエチレンに代表されるポリオレフィン;(メタ)アクリレート共重合体などのアクリル樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;ポリウレタン樹脂などの各種樹脂を用いることができる。 The polymer (a) is not particularly limited as long as it has a tensile elastic modulus at 23 ° C. of 500 MPa or less. Polyolefins represented by various modified polyethylenes such as ethylene-α-olefin copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene- (meth) acrylic acid (ester) copolymer, ethylene-maleic anhydride copolymer; Various resins such as an acrylic resin such as a (meth) acrylate copolymer; a polyester resin; a polyamide resin; a polystyrene resin; a polyvinyl chloride resin; and a polyurethane resin can be used.
ポリマー(a)として、エラストマーが好適に用いられる。柔軟で弾性を有しており、接合面の形状にうまく沿わせて密着させるのに適しているからである。エラストマーとしては、熱可塑性エラストマーや架橋ゴムなどを使用することができ、特に限定されない。架橋ゴムとしては、イソプレン系ゴム、ブタジエン系ゴムなどの公知の種々のものを用いることができるが、高度に架橋したものはレーザ溶着性が低下するおそれがあるので、架橋の程度は低い方が好ましい。また、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、シリコン系エラストマー、フッ素系エラストマーなどが例示される。本発明においては、溶融接着性や加工容易性などの観点から、熱可塑性エラストマーが好ましく用いられる。 As the polymer (a), an elastomer is preferably used. This is because it is flexible and elastic, and is suitable for being brought into close contact with the shape of the joint surface. As the elastomer, a thermoplastic elastomer or a crosslinked rubber can be used, and is not particularly limited. As the cross-linked rubber, various known ones such as isoprene-based rubber and butadiene-based rubber can be used. However, since a highly cross-linked rubber may lower the laser weldability, the degree of cross-linking is lower. preferable. Examples of the thermoplastic elastomer include styrene elastomers, olefin elastomers, acrylic elastomers, polyester elastomers, polyurethane elastomers, polyamide elastomers, silicon elastomers, and fluorine elastomers. In the present invention, a thermoplastic elastomer is preferably used from the viewpoints of melt adhesion and processability.
ポリマー(a)が、極性官能基を有する単量体で変性されていることが好ましい。これらの極性官能基は金属や極性樹脂との親和性が高いため、該極性官能基を有する単量体で変性されたポリマー(a)を含む重合体組成物からなるレーザ接合用中間部材を用いることにより、中間部材と金属又は極性樹脂との接合強度を高くすることができる。また、上記極性官能基を有するポリマー(a)は、使用するレーザ光の波長によっては、極性官能基を有しないポリマーよりもレーザ光に対する吸収性が高くなることがあるため、中間部材の材料として好適に用いることができる場合がある。極性官能基としては、カルボキシル基(無水カルボン酸基を含む)、エポキシ基、アミノ基、水酸基又はエステル基などの極性基を有するものであることが好ましい。これらのうち、カルボキシル基(無水カルボン酸基を含む)を有するポリマー(a)が特に好ましく用いられる。 The polymer (a) is preferably modified with a monomer having a polar functional group. Since these polar functional groups have a high affinity with metals and polar resins, an intermediate member for laser bonding comprising a polymer composition containing a polymer (a) modified with a monomer having the polar functional group is used. Thus, the bonding strength between the intermediate member and the metal or polar resin can be increased. In addition, the polymer (a) having the polar functional group may have higher absorbability with respect to the laser beam than the polymer having no polar functional group depending on the wavelength of the laser beam to be used. In some cases, it can be suitably used. The polar functional group preferably has a polar group such as a carboxyl group (including a carboxylic anhydride group), an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group or an ester group. Among these, the polymer (a) having a carboxyl group (including a carboxylic anhydride group) is particularly preferably used.
さらに、上記レーザ接合用中間部材を構成する重合体組成物は、23℃における引張弾性率が500MPaを超えるポリマー(b)を含有するが、当該ポリマー(b)は、第1部材と第2部材の少なくとも一方を構成するポリマーと同じ種類のポリマーである。一般に、レーザ接合の対象となる第1部材又は第2部材は硬質樹脂であることが多いが、そのような硬質樹脂をそのままレーザ接合用中間部材として用いたのでは、中間部材が硬くなりすぎる。したがって、そのような硬質のポリマー(b)を、柔軟なポリマー(a)と配合することによって、中間部材全体が柔軟になり、接合面の形状にうまく沿わせて密着させることが容易になる。一般に、高弾性率のポリマー材料はレーザ接合するのが困難な場合が多く、そのようなポリマーであっても接着性の向上が期待できる本発明のレーザ接合用中間部材を用いる利益が大きい。したがって、ポリマー(b)の23℃における引張弾性率は1GPa(1000MPa)以上であることがより好ましく、2GPa(2000MPa)以上であることがさらに好ましい。また通常、ポリマー(b)の23℃における引張弾性率は10GPa(10000MPa)以下である。 Furthermore, although the polymer composition which comprises the said intermediate member for laser joining contains the polymer (b) whose tensile elasticity modulus in 23 degreeC exceeds 500 Mpa, the said polymer (b) is a 1st member and a 2nd member. It is the same kind of polymer as that constituting at least one of the above. In general, the first member or the second member to be laser bonded is often a hard resin. However, if such a hard resin is used as it is as an intermediate member for laser bonding, the intermediate member becomes too hard. Therefore, by blending such a hard polymer (b) with a flexible polymer (a), the entire intermediate member becomes flexible, and it becomes easy to adhere closely to the shape of the joint surface. In general, a polymer material having a high elastic modulus is often difficult to be laser-bonded, and even if such a polymer is used, the advantage of using the intermediate member for laser bonding according to the present invention, which can be expected to improve the adhesion, is great. Therefore, the tensile elastic modulus at 23 ° C. of the polymer (b) is more preferably 1 GPa (1000 MPa) or more, and further preferably 2 GPa (2000 MPa) or more. In general, the tensile modulus of elasticity of the polymer (b) at 23 ° C. is 10 GPa (10000 MPa) or less.
ここで、ポリマー(b)は、第1部材と第2部材の少なくとも一方を構成するポリマーと同じ種類のポリマーであることが重要であり、これによって第1部材又は第2部材と、レーザ接合用中間部材との間の接着力が向上する。中間部材全体を柔軟にして、接合面の形状にうまく沿わせて密着させるとともに、第1部材又は第2部材に親和性を有するポリマー(b)を配合することによって、高い接着強度を得ることができる。 Here, it is important that the polymer (b) is the same type of polymer as that constituting at least one of the first member and the second member, whereby the first member or the second member and the laser bonding are used. The adhesive force between the intermediate member is improved. It is possible to obtain a high adhesive strength by blending the polymer (b) having an affinity for the first member or the second member while making the entire intermediate member flexible and closely adhering to the shape of the joining surface. it can.
ここで、「同じ種類のポリマー」とは、分類上、同じグループに属するポリマーであるということである。例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂、エポキシ樹脂というようなグループに属するもの同士をいう。このとき、発明の効果を阻害しない範囲で、他のグループのポリマーを含有する組成物であっても同じグループであるとする。ここで、ポリマーが共重合体である場合には、その構成成分の重量割合が最も多い構成成分に基づいてグループ分けする。例えば、本願実施例4で用いているSEBS(スチレン−水添ブタジエン−スチレンブロック共重合体)では、スチレン含有量が32重量%であるから、その倍以上の水添ブタジエン単位を含むことになる。ここで、水添ブタジエン単位は、エチレン−ブチレン単位であるから、実質的にはオレフィン単位である。すなわち、オレフィン単位の含有量がスチレン単位の含有量の倍以上であるから、このような共重合体は、本発明ではポリオレフィンに分類されるものであるとする。 Here, the “same kind of polymer” means that the polymers belong to the same group for classification. For example, it refers to those belonging to groups such as polyolefin, polyester, polyamide, polyphenylene sulfide, polyoxymethylene, acrylic resin, polycarbonate, polyvinyl chloride, styrene resin, and epoxy resin. At this time, even if it is a composition containing the polymer of another group in the range which does not inhibit the effect of invention, it shall be the same group. Here, when the polymer is a copolymer, the polymers are grouped on the basis of the constituent component having the highest weight ratio. For example, since SEBS (styrene-hydrogenated butadiene-styrene block copolymer) used in Example 4 of the present application has a styrene content of 32% by weight, it contains hydrogenated butadiene units more than twice that amount. . Here, since the hydrogenated butadiene unit is an ethylene-butylene unit, it is substantially an olefin unit. That is, since the content of olefin units is more than twice the content of styrene units, such copolymers are classified as polyolefins in the present invention.
ポリマー(b)と、第1部材と第2部材の少なくとも一方を構成するポリマーとが、同じ単量体に由来する構成単位を50モル%以上含むことがより好ましく、70モル%以上含むことがさらに好ましい。両者が実質的に同一のポリマーであることが最適である。 More preferably, the polymer (b) and the polymer constituting at least one of the first member and the second member contain 50 mol% or more, and contain 70 mol% or more of a structural unit derived from the same monomer. Further preferred. It is optimal that both are substantially the same polymer.
ポリマー(b)は、23℃における引張弾性率が500MPaを超えていればよく、特に限定されない。結晶性のポリマーであってもよいし、非晶性のポリマーであっても構わない。一般に、非晶性のポリマーに比べて、結晶性のポリマーの方が溶融時に接着しにくい傾向があることから、そのようなポリマーであっても接着性の向上が期待できる本発明のレーザ接合用中間部材を用いる利益が大きい。また一般に、高融点のものは、溶融可能になる温度と熱分解温度が近く、レーザ接合によって接合しにくい傾向があることから、そのようなポリマーであっても接着性の向上が期待できる本発明のレーザ接合用中間部材を用いる利益が大きい。したがって、ポリマー(b)が融点が200℃以上の結晶性ポリマーであることが好適である。 The polymer (b) is not particularly limited as long as the tensile elastic modulus at 23 ° C. exceeds 500 MPa. It may be a crystalline polymer or an amorphous polymer. In general, a crystalline polymer tends to adhere less easily when melted than an amorphous polymer, so that even such a polymer can be expected to improve adhesion. The benefit of using an intermediate member is great. In general, those having a high melting point are close to the melting temperature and the thermal decomposition temperature, and tend to be hard to be joined by laser joining. Therefore, the present invention can be expected to improve adhesion even with such a polymer. The advantage of using the intermediate member for laser bonding is great. Therefore, the polymer (b) is preferably a crystalline polymer having a melting point of 200 ° C. or higher.
融点が200℃以上の結晶性ポリマーとしては、ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルエーテルケトン;ポリフェニレンエーテル;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリアセタール;ポリイミド;ポリエーテルイミド;PA6、PA66などの脂肪族ポリアミドや、ポリヘキサメチレンテレフタラミド、ポリヘキサメチレンテレフタラミド/イソフタラミド、ポリナノメチレンテレフタラミドなどの半芳香族ポリアミドや、ポリp−フェニレンテレフタラミド、ポリm−フェニレンイソフタラミドなどの全芳香族ポリアミド(アラミド)を含むポリアミド;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの半芳香族ポリエステルや、全芳香族ポリエステル(ポリアリレート)を含むポリエステル;フッ素樹脂などが例示される。より好適には、ポリマー(b)の融点は250℃以上である。また通常、ポリマー(b)の融点は400℃以下である。 Examples of crystalline polymers having a melting point of 200 ° C. or more include polyphenylene sulfide; polyether ether ketone; polyphenylene ether; polysulfone; polyether sulfone; polyacetal; polyimide; polyether imide, aliphatic polyamides such as PA6 and PA66, and polyhexamethylene. Semi-aromatic polyamides such as terephthalamide, polyhexamethylene terephthalamide / isophthalamide, polynanomethylene terephthalamide, and wholly aromatic polyamides such as poly p-phenylene terephthalamide and poly m-phenylene isophthalamide (aramid) ) Containing polyamides; semi-aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyesters including wholly aromatic polyesters (polyarylate); fluororesins, etc. It is exemplified. More preferably, the melting point of the polymer (b) is 250 ° C. or higher. Usually, the melting point of the polymer (b) is 400 ° C. or lower.
レーザ接合用中間部材を構成する重合体組成物中の、ポリマー(a)とポリマー(b)の重量比(a/b)は特に限定されないが、10/90〜95/5であることが好ましい。重量比(a/b)が10/90未満の場合には、中間部材の柔軟性が低下して、接合面の形状にうまく沿わせて密着させることが困難になる場合がある。重量比(a/b)は、より好適には20/80以上であり、さらに好適には40/60以上である。一方、重量比(a/b)が95/5を超える場合には、ポリマー(b)からなる第1部材又は第2部材と、レーザ接合用中間部材との間の接着力が不十分になる場合がある。重量比(a/b)は、より好適には90/10以下であり、さらに好適には80/20以下である。特に、中間部材の柔軟性を重視する場合には、ポリマー(a)の含有量をポリマー(b)の含有量よりも大きくすること、すなわち、重量比(a/b)が50/50を超えるようにするが好ましい。 The weight ratio (a / b) of the polymer (a) to the polymer (b) in the polymer composition constituting the intermediate member for laser bonding is not particularly limited, but is preferably 10/90 to 95/5. . When the weight ratio (a / b) is less than 10/90, the flexibility of the intermediate member may be reduced, and it may be difficult to make the intermediate member adhere to the shape of the joint surface. The weight ratio (a / b) is more preferably 20/80 or more, and further preferably 40/60 or more. On the other hand, when the weight ratio (a / b) exceeds 95/5, the adhesive force between the first member or the second member made of the polymer (b) and the intermediate member for laser bonding becomes insufficient. There is a case. The weight ratio (a / b) is more preferably 90/10 or less, and even more preferably 80/20 or less. In particular, when importance is attached to the flexibility of the intermediate member, the content of the polymer (a) is made larger than the content of the polymer (b), that is, the weight ratio (a / b) exceeds 50/50. However, it is preferable.
また、重合体組成物中において、ポリマー(b)の粒子がポリマー(a)のマトリックス中に分散していることが好ましい。このような分散形態を有していることによって、中間部材の柔軟性が向上し、接合面の形状にうまく沿わせて密着させることが容易になる。ポリマー(a)がマトリックスを構成していて、ポリマー(b)が粒子の形態で含まれている場合であっても接着性が向上することは驚きであり、これにより柔軟性と接着性を両立することができる。 In the polymer composition, the polymer (b) particles are preferably dispersed in the polymer (a) matrix. By having such a dispersed form, the flexibility of the intermediate member is improved, and it is easy to make the intermediate member adhere well along the shape of the joint surface. Even if the polymer (a) forms a matrix and the polymer (b) is contained in the form of particles, it is surprising that the adhesiveness is improved, thereby achieving both flexibility and adhesiveness. can do.
以上説明したレーザ接合用中間部材を第1部材と第2部材の間に挟み、第1部材側からレーザ光を照射することによって中間部材を溶融させて、第1部材と第2部材とが接合される。以下、図面を参照して本発明の接合方法を説明する。図1は、本発明の接合方法によって得られる接合品の一例を示す模式的断面図である。図1の接合品1は、第1部材2と、レーザ接合用シート3と、第2部材4とをこの順に積層してなる。本発明の接合方法においては、図1のようにレーザ接合用シート3を第1部材2と第2部材4との間に挟んでから、レーザ光Lを第1部材側から照射する。
The intermediate member for laser bonding described above is sandwiched between the first member and the second member, and the intermediate member is melted by irradiating laser light from the first member side, so that the first member and the second member are joined. Is done. Hereinafter, the joining method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a bonded product obtained by the bonding method of the present invention. 1 is formed by laminating a
本発明のレーザ接合用中間部材は、23℃における引張弾性率が1000MPa以下であるので、両部材の接合表面形状に沿わせることが容易である。したがって、平面でない接合面に対して用いるのにも適している。 Since the intermediate member for laser bonding according to the present invention has a tensile elastic modulus at 23 ° C. of 1000 MPa or less, it is easy to follow the bonding surface shape of both members. Therefore, it is also suitable for use with non-planar joining surfaces.
レーザ接合用中間部材が粘着性を有している場合には、第1部材又は第2部材の接合面に簡単に固定することができる。したがって、広い面積の部材に対して局所的に複数の中間部材を用いるのに適している。粘着力を得るためには、第1部材と第2部材の間に挟んでから、第1部材と第2部材の両側から中間部材を加圧して接着力を向上させて、その後レーザ光を照射することが好ましい。レーザ照射の時には、前記加圧を解除することもできるので、作業性に優れている。 When the laser joining intermediate member has adhesiveness, it can be easily fixed to the joining surface of the first member or the second member. Therefore, it is suitable for using a plurality of intermediate members locally for members having a large area. In order to obtain the adhesive strength, the intermediate member is pressed from both sides of the first member and the second member after being sandwiched between the first member and the second member to improve the adhesive force, and then the laser beam is irradiated. It is preferable to do. At the time of laser irradiation, the pressurization can be released, so that workability is excellent.
レーザ接合用中間部材が多層構造体である場合、互いに異なる材料からなる第1部材と第2部材とを接合するのに適している。この場合、第2ポリマー層が第1ポリマー層とは異なるポリマーからなるレーザ接合用シートを用いることが好適である。それによって、それぞれの部材に接着するのに適したポリマー層を別個に選択することができる。 When the laser joining intermediate member is a multilayer structure, it is suitable for joining the first member and the second member made of different materials. In this case, it is preferable to use a laser bonding sheet in which the second polymer layer is made of a polymer different from the first polymer layer. Thereby, a polymer layer suitable for adhering to each member can be selected separately.
本発明で用いられるレーザ接合用シートがコア層を有する場合、該コア層が第1部材と第2部材の少なくとも一方と同じ種類のポリマーからなることが好ましい。それによって、接合強度を向上させることができる。コア層は、第1部材あるいは第2部材と直接接触するものではないが、レーザ照射時の溶融や分解によって、第1ポリマー層、第2ポリマー層及びコア層は相互に混じり合い、このような接着強度の向上が認められるようである。ここで、同じ種類のポリマーとは、分類上、同じグループに属するポリマーであるということである。例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオキシメチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂、エポキシ樹脂というようなグループに属するもの同士をいう。このとき、発明の効果を阻害しない範囲で、他のグループの樹脂を含有する組成物であっても同じグループであるとする。 When the laser bonding sheet used in the present invention has a core layer, the core layer is preferably made of the same type of polymer as at least one of the first member and the second member. Thereby, the bonding strength can be improved. The core layer is not in direct contact with the first member or the second member, but the first polymer layer, the second polymer layer, and the core layer are mixed with each other due to melting or decomposition during laser irradiation. It appears that an improvement in adhesion strength is observed. Here, the same type of polymer means that the polymers belong to the same group in terms of classification. For example, it refers to those belonging to groups such as polyolefin, polyester, polyamide, polyoxymethylene, acrylic resin, polycarbonate, polyvinyl chloride, styrene resin, and epoxy resin. At this time, within the range which does not inhibit the effect of invention, even if it is a composition containing resin of another group, it shall be the same group.
第1部材と第2部材のいずれかの被着面に対して、溶融コーティング又は溶液コーティングすることによってレーザ接合用シートを形成しても構わない。溶融コーティングによってレーザ接合用シートを形成する場合には、単層コーティングを行ってもよいし、共押出多層コーティングを行ってもよい。溶液コーティングの場合にも、単層コーティングを行ってもよいし、コーティング操作を繰り返して多層コーティングを行ってもよい。このような場合、第1部材と第2部材のいずれか一方にレーザ接合用シートが予め接着されたものを用いて接合操作を行うことになる。 The laser bonding sheet may be formed by melt coating or solution coating on the adherend surface of either the first member or the second member. When the laser bonding sheet is formed by melt coating, single layer coating or coextrusion multilayer coating may be performed. Also in the case of solution coating, single layer coating may be performed, or multilayer coating may be performed by repeating the coating operation. In such a case, the joining operation is performed using one in which a laser joining sheet is bonded in advance to one of the first member and the second member.
本発明では、レーザ光の種類として、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等の公知のいずれも用いることができ、特に限定されない。第1部材、第2部材及びレーザ接合用中間部材の種類や厚さに応じて、最適な波長及び出力のものを選択して用いることができる。また、レーザ光は1つの波長からなるものに限らず、2以上の波長が混合されたものであってもよい。また、接合範囲がレーザ光の照射径より広い場合、必要に応じてレーザ光源又は接合対象の積層品(レーザ接合用中間部材を挟んで第1部材と第2部材とを積層したもの)を移動させながら、レーザ光の照射を行ってもよい。 In the present invention, any known laser beam such as a gas laser, a solid-state laser, or a semiconductor laser can be used and is not particularly limited. According to the kind and thickness of the first member, the second member, and the intermediate member for laser bonding, the one having the optimum wavelength and output can be selected and used. Further, the laser light is not limited to one having a single wavelength, and may be a mixture of two or more wavelengths. If the bonding range is wider than the laser beam irradiation diameter, the laser light source or the laminated product to be joined (the first member and the second member laminated with the laser joining intermediate member sandwiched) is moved as necessary. You may perform irradiation of a laser beam, doing it.
第1部材はレーザ光に対して非透過性であり、かつレーザ光の少なくとも一部を吸収する。したがって、まず加熱源としてのレーザ光を吸収して第1部材が加熱され、その熱が接合用中間部材に伝わって、中間部材が溶融する。このとき第2部材がポリマーからなる場合、中間部材の熱がこれらのポリマーにも伝わって同時に溶融することも可能である。レーザ光の照射が終了すると、レーザ接合用部材が冷却されて再度固化することにより、第1部材と第2部材が接合される。従来、レーザ光に対して透過性の部材側からレーザ光を入射させ、中間部材に直接レーザ光を到達させて中間部材を溶融させて接合する方法が知られていたが、この方法では、短時間で高強度のレーザ光が照射されるので、中間部材が局所的に高温になりすぎて分解するおそれがあった。これに対し、本発明では第1部材内を伝わった熱で中間部材を融解させるので、局所的に高温になりすぎるのを防止することが容易であり、結果として接合強度を向上させることができる。また、光を透過しない側から照射するので、中間部材の分解や発泡が外側から観察されず、外観の良好な接合品を得ることができる。 The first member is impermeable to laser light and absorbs at least part of the laser light. Therefore, first, the first member is heated by absorbing laser light as a heating source, the heat is transmitted to the intermediate member for bonding, and the intermediate member is melted. At this time, when the second member is made of a polymer, the heat of the intermediate member is also transmitted to these polymers and can be melted at the same time. When the irradiation of the laser beam is completed, the laser joining member is cooled and solidified again, thereby joining the first member and the second member. Conventionally, there has been known a method in which laser light is incident from the side of a member that is transparent to laser light, and the intermediate member is melted and joined by causing the laser light to directly reach the intermediate member. Since high-intensity laser light is irradiated over time, the intermediate member may become too hot locally and decompose. In contrast, in the present invention, since the intermediate member is melted by the heat transmitted through the first member, it is easy to prevent the temperature from becoming too high locally, and as a result, the bonding strength can be improved. . Moreover, since it irradiates from the side which does not permeate | transmit light, decomposition | disassembly and foaming of an intermediate member are not observed from the outside, and a joining article with a favorable external appearance can be obtained.
本発明の接合方法は、レーザ光の照射によりレーザ接合用部材を溶融させて、第1部材と第2部材とを接合するものである。よって、上述したように、レーザ接合用部材と、第1部材及び/又は第2部材のレーザ接合用部材側の接合界面が、レーザ光の照射により加熱されてその後冷却されるという熱サイクルを受ける。このとき、第1部材と第2部材の線膨張係数の違いなどに起因した応力が接合界面に生じ得るが、本発明では柔軟なレーザ接合用シートを用いているので、このような応力を緩和することができ、接合強度の低下や剥がれを防止することができる。これにより、接合の信頼性を向上させることができる。さらに、レーザ接合用部材が粘着性を有する場合、粘着性付与剤の多くは金属などに対する親和性が高いので、レーザによって加熱溶着した部分の接着力が、粘着性付与剤を含有しない場合に比べて大きくなる。また、レーザ光によって加熱溶着しなかった部分についても、粘着力によって接着されているので、一段と接着強度を向上させることができる。 In the bonding method of the present invention, the first member and the second member are bonded by melting the laser bonding member by irradiation with laser light. Therefore, as described above, the laser joining member and the joining interface on the laser joining member side of the first member and / or the second member are subjected to a thermal cycle in which they are heated by laser light irradiation and then cooled. . At this time, stress due to the difference in coefficient of linear expansion between the first member and the second member may occur at the bonding interface. However, since a flexible laser bonding sheet is used in the present invention, such stress is relieved. It is possible to prevent a decrease in bonding strength and peeling. Thereby, the reliability of joining can be improved. Furthermore, when the laser bonding member has tackiness, since many of the tackifiers have a high affinity for metals and the like, the adhesive force of the portion heated and welded by the laser does not contain a tackifier. Become bigger. In addition, since the portion that has not been heated and welded by the laser beam is also bonded by the adhesive force, the bonding strength can be further improved.
また、得られた接合品の使用によって熱ストレスや機械的応力が接合界面に発生するが、このような場合でも、柔軟なレーザ接合用シートを用いているので、上記ストレスや応力が緩和され、長期の使用によっても接合強度を維持することができる。さらに、粘着力だけで接着させた場合には長期間の使用によるクリープの発生が問題になる場合が多いが、局所的にレーザ光を照射して、レーザ接合用シートの一部のみを溶融させて接合した場合には、融着部分がアンカーになってクリープの発生を防止することができる。 In addition, thermal stress and mechanical stress are generated at the bonding interface by using the obtained bonded product, but even in such a case, since the flexible laser bonding sheet is used, the stress and stress are alleviated, The bonding strength can be maintained even after long-term use. In addition, when bonded with only adhesive force, the occurrence of creep due to long-term use often becomes a problem, but only a part of the laser bonding sheet is melted by locally irradiating the laser beam. In the case of joining, the fusion part becomes an anchor and the occurrence of creep can be prevented.
第1部材と第2部材の組合せ(第1部材/第2部材)としては、例えば金属/ポリマー、金属/金属、金属/ガラス、金属/セラミックス、ポリマー/ポリマー、セラミックス/ポリマー、ポリマー/ガラス、セラミックス/ガラスなどが例示される。中でも、第2部材が第1部材とは異なる材料からなる場合に、本発明の接合方法を採用する実益が大きい。中でも、「金属/ポリマー」は、本発明の効果を効果的に奏する組合せであって、実用上のニーズも大きいので、特に重要な組合せであり、熱膨張率の相違から発生するストレスも本発明のレーザ接合用シートを使用することで解消できる。さらにまた、金属を第1部材とし、樹脂やゴムなどのポリマーの中にカーボンブラックや炭酸カルシウムなどの充填剤を含む組成物を第2部材とする組み合わせは、接合面までレーザ光が届かないので、本発明の接合方法を採用する意義が特に大きい組み合わせである。 As a combination of the first member and the second member (first member / second member), for example, metal / polymer, metal / metal, metal / glass, metal / ceramic, polymer / polymer, ceramic / polymer, polymer / glass, Examples thereof include ceramics / glass. In particular, when the second member is made of a material different from that of the first member, there is a great advantage in adopting the joining method of the present invention. Among them, the “metal / polymer” is a combination that effectively exerts the effects of the present invention and has a large practical need. Therefore, the “metal / polymer” is a particularly important combination, and the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient is also the present invention. This can be eliminated by using the laser bonding sheet. Furthermore, a combination in which the metal is the first member and the second member is a composition containing a filler such as carbon black or calcium carbonate in a polymer such as resin or rubber, the laser beam does not reach the joint surface. This is a combination that is particularly significant in adopting the joining method of the present invention.
さらに、第1部材と第2部材とがともに金属である場合も好適な実施態様である。このとき、第2部材が第1部材とは異なる種類の金属からなることが好適である。すなわち、異種金属同士を接合する場合に、本発明の接合方法を採用する実益が特に大きい。ここで、「異なる種類の金属」とは、主たる構成金属が同じであっても合金組成が異なるために性状の異なる金属を含む。ただし、製造条件の変動に由来する程度の差異しかないようなものは同種の金属として捉えるものとする。 Furthermore, it is a preferred embodiment when both the first member and the second member are metal. At this time, it is preferable that the second member is made of a different type of metal from the first member. That is, when joining dissimilar metals, the practical advantage of employing the joining method of the present invention is particularly great. Here, “different kinds of metals” include metals having different properties due to different alloy compositions even if the main constituent metals are the same. However, it is assumed that a metal that has only a difference of a degree resulting from fluctuations in manufacturing conditions is the same kind of metal.
近年、軽量化を目的とする異種金属間の接合が広く行われるようになってきているが、接合部分において、硬くて脆い金属間化合物が生成したり、電池腐食が発生したりすることが問題にされている。これに対して、レーザを照射することにより高速加熱して金属を溶融させてから、冷却固化させて接合する方法によって金属間化合物の層を薄くする方策が提案されている。また、摩擦攪拌接合(FSW:Friction Stir Welding)によって、母材を溶融させずに、接合部周辺のみを塑性流動させて練り混ぜ、複数の金属部材を接合する方法も提案されている。しかしながら、これらの方法では、用いる設備が高価である上に、接合条件の制御が困難である。 In recent years, joining of dissimilar metals for the purpose of weight reduction has been widely performed, but there is a problem in that hard and brittle intermetallic compounds are generated at the joined portion or battery corrosion occurs. Has been. On the other hand, a method has been proposed in which a layer of an intermetallic compound is thinned by a method in which a metal is melted by high-speed heating by irradiating a laser, and then cooled, solidified, and bonded. In addition, a method of joining a plurality of metal members by friction mixing (FSW: Friction Stir Welding) without melting the base material and plastically flowing only around the joint is proposed. However, in these methods, the equipment used is expensive and it is difficult to control the bonding conditions.
これに対し、本発明の接合方法では、有機材料からなるレーザ接合用シートを介在させるので電池腐食が発生しない、再熱処理で第1部材と第2部材とを分離することができるのでリサイクル性に優れている、低弾性率のレーザ接合用シートを介在させるために応力を緩和することができる、というような利点を有している。したがって、チタンやアルミニウムなど、他の金属と直接接合することの困難な金属を接合するのに特に適している。 On the other hand, in the joining method of the present invention, since the laser joining sheet made of an organic material is interposed, battery corrosion does not occur, and the first member and the second member can be separated by reheating, so that the recyclability is achieved. It has an advantage that stress can be relieved because an excellent low elastic modulus laser bonding sheet is interposed. Therefore, it is particularly suitable for joining metals that are difficult to join directly with other metals such as titanium and aluminum.
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。下記実施例中における試験方法は以下のとおりである。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Test methods in the following examples are as follows.
(1)引張弾性率
JIS K7161及びJIS K6251に準拠して、JIS K7161の「4.6 引張弾性率」に規定される引張弾性率を測定し、算出した。試料の形状は、「ダンベル状3号型」とした。測定は、23℃の環境下で状態調節してから行った。
(1) Tensile elastic modulus Based on JIS K7161 and JIS K6251, the tensile elastic modulus specified in “4.6 Tensile elastic modulus” of JIS K7161 was measured and calculated. The shape of the sample was “Dumbell No. 3 type”. The measurement was performed after adjusting the condition in an environment of 23 ° C.
(2)180度引きはがし粘着力
JIS Z0237の10.4に基づいて、ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力(N/25mm)を測定した。ここで、粘着力の測定チャートが波打つときには、その凸点の平均値と凹点の平均値とをそれぞれ求め、その平均値を180度引きはがし粘着力とした。
(2) 180 degree peeling adhesive strength Based on 10.4 of JIS Z0237, 180 degree peeling adhesive strength (N / 25 mm) to a stainless steel (SUS304) plate was measured. Here, when the measurement chart of the adhesive strength was undulated, the average value of the convex points and the average value of the concave points were obtained, respectively, and the average values were peeled 180 degrees to determine the adhesive strength.
(3)剪断強度
得られた接合品の剪断試験は、インストロン3382(インストロンコーポレーション)により行った。図3に示すように、第1部材2と同様の部材からなるスペーサ8を第2部材4の接合面側に重ねて試験機のチャックで固定し、第2部材4と同様の部材からなるスペーサ9を第1部材2の接合面側に重ねて試験機のチャックに固定した。引き続き、第1部材2及び第2部材4に対して平行(図の矢印方向)な引張力を加え、剪断試験を行った。その際、剪断速度を0.5mm/secとし、最大強度を求めた。得られた最大強度(N)を剪断強度とした。
(3) Shear strength A shear test of the obtained bonded product was performed by Instron 3382 (Instron Corporation). As shown in FIG. 3, a
下記実施例及び比較例に用いる接合対象の部材として以下に示すものを用いた。
・ポリメタクリル酸メチル(PMMA)
幅25mm、長さ50mm、厚さ2mmの「アクリライト001」(三菱レイヨン(株)製)を用いた。
・ポリプロピレン(PP)
幅25mm、長さ50mm、厚さ2mmのポリプロピレンからなる板(新神戸電機株式会社製「PP−N−BN」)を用いた。
・ポリアミド66(PA66)
幅25mm、長さ50mm、厚さ2mmのナイロン66からなる板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ノバミッド3010SR」)を用いた。
・ポリアミド6(PA6)
幅25mm、長さ50mm、厚さ2mmのナイロン6(ポリ−ε−カプロラクタム)からなる板(東レ株式会社製「アミランCM1017」)を用いた。
・ポリフェニレンスルフィド(PPS)
幅25mm、長さ50mm、厚さ2mmのポリフェニレンスルフィドからなる板(ポリプラスチック株式会社製「フォートロン0220AQ」)を用いた。
・アルミニウム(AL)
幅25mm、長さ50mm、厚さ2.0mmのアルミニウム合金(A5052)板を用いた。実施例
・鋼板(SPCC)
幅25mm、長さ50mm、厚さ1.5mm2.0mmの鋼板(SPCC)を用いた。
・ステンレス(SUS)
SUS(304)を用いた。幅25mm、長さ50mm、厚さ1.0mm;幅25mm、長さ50mm、厚さ1.5mm;幅25mm、長さ50mm、厚さ2.0mmの3種類の寸法のステンレス板を使用した。
・チタン(Ti)
幅25mm、長さ50mm、厚さ2mmのチタン板を用いた。
The following members were used as members to be joined used in the following examples and comparative examples.
・ Polymethyl methacrylate (PMMA)
“Acrylite 001” (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 2 mm was used.
・ Polypropylene (PP)
A plate made of polypropylene having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 2 mm (“PP-N-BN” manufactured by Shin-Kobe Electric Co., Ltd.) was used.
・ Polyamide 66 (PA66)
A plate made of nylon 66 having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 2 mm (“Novamid 3010SR” manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd.) was used.
・ Polyamide 6 (PA6)
A plate made of nylon 6 (poly-ε-caprolactam) having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 2 mm (“Amilan CM1017” manufactured by Toray Industries, Inc.) was used.
・ Polyphenylene sulfide (PPS)
A plate made of polyphenylene sulfide having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 2 mm (“Fortron 0220AQ” manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) was used.
・ Aluminum (AL)
An aluminum alloy (A5052) plate having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 2.0 mm was used. Example steel plate (SPCC)
A steel plate (SPCC) having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 1.5 mm and 2.0 mm was used.
・ Stainless steel (SUS)
SUS (304) was used. Three types of stainless steel plates were used: width 25 mm, length 50 mm, thickness 1.0 mm; width 25 mm, length 50 mm, thickness 1.5 mm; width 25 mm, length 50 mm, thickness 2.0 mm.
・ Titanium (Ti)
A titanium plate having a width of 25 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 2 mm was used.
本実施例では、以下のA〜Fの6種類のレーザ接合用中間部材を作成した。その作成方法について、以下に説明する。 In this example, the following six types of intermediate members for laser bonding of A to F were prepared. The creation method will be described below.
A:カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS(スチレン含有量32重量%、分子量52,000)100重量部及びトルエン200重量部を計量し、容器の中に入れて18時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌し、離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ50μmのレーザ接合用シートを得た。23℃における引張弾性率は81.5MPaである。ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力は0N/25mmである。 A: 100 parts by weight of SEBS (styrene content 32% by weight, molecular weight 52,000) modified with a monomer having a carboxyl group and 200 parts by weight of toluene are weighed, put in a container and sealed for 18 hours. After being left standing, it was stirred with a screw until it became uniform, coated on a release paper with a coating machine, and then dried to obtain a laser bonding sheet having a thickness of 50 μm. The tensile elastic modulus at 23 ° C. is 81.5 MPa. 180 degree peel-off adhesive strength to a stainless steel (SUS304) plate is 0 N / 25 mm.
B:株式会社クラレ製アクリル系ブロック共重合体「LA2140E」100重量部及びトルエン200重量部を計量し、容器の中に入れて18時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌し乾燥時の厚みが50μmになるように離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、乾燥時の厚みが50μmの積層シートを得た。23℃における引張弾性率は0.5MPaである。ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力は0N/25mmである。 B: Weigh 100 parts by weight of Kuraray Co., Ltd. acrylic block copolymer “LA2140E” and 200 parts by weight of toluene, put it in a container, leave it for 18 hours, leave it for a while, and then stir with a screw until uniform Then, it was coated on a release paper with a coating machine so that the thickness at the time of drying was 50 μm, and then dried to obtain a laminated sheet having a thickness at the time of drying of 50 μm. The tensile elastic modulus at 23 ° C. is 0.5 MPa. 180 degree peel-off adhesive strength to a stainless steel (SUS304) plate is 0 N / 25 mm.
C:カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS(スチレン含有量32重量%、分子量52,000)100重量部、テルペン樹脂(ヤスハラケミカル株式会社製YSレジンTO−115)100重量部、トルエン300重量を計量し、容器の中に入れて18時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌し、離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ50μmのレーザ接合用シートを得た。23℃における引張弾性率は4.1MPaである。ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力は17.4N/25mmである。 C: SEBS (styrene content 32% by weight, molecular weight 52,000) 100 parts by weight modified with a monomer having a carboxyl group, terpene resin (YS resin TO-115 manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.) 100 parts by weight, toluene 300 Weigh the sample, put it in a container, leave it for 18 hours, leave it to stand, stir it with a screw until it becomes uniform, apply it on a release paper with a coating machine, and dry it. A sheet for laser bonding was obtained. The tensile elastic modulus at 23 ° C. is 4.1 MPa. The 180 degree peel-off adhesive strength to the stainless steel (SUS304) plate is 17.4 N / 25 mm.
D:カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS(スチレン含有量32重量%、分子量52,000)100重量部、水添テルペンスチレン樹脂(ヤスハラケミカル株式会社製「クリアロンK−115」)100重量部、トルエン300重量を計量し、容器の中に入れて18時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌し、離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ50μmのレーザ接合用シートを得た。23℃における引張弾性率は6.0MPaである。ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力は16.9N/25mmである。 D: 100 parts by weight of SEBS modified with a monomer having a carboxyl group (styrene content: 32% by weight, molecular weight: 52,000), hydrogenated terpene styrene resin (“Clearon K-115” manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.) Weigh 300 parts of toluene, put it in a container, seal it for 18 hours and leave it to stand, then stir with a screw until it is uniform, apply it on a release paper with a coating machine, and dry it. A sheet for laser bonding having a thickness of 50 μm was obtained. The tensile elastic modulus at 23 ° C. is 6.0 MPa. The 180 degree peel-off adhesive strength to a stainless steel (SUS304) plate is 16.9 N / 25 mm.
E:カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS(スチレン含有量32重量%、分子量52,000)100重量部及びトルエン200重量部を計量し、容器の中に入れて18時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌し、離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ25μmのSEBSシートを作成した。引き続き、株式会社クラレ製アクリル系ブロック共重合体「LA2140E」100重量部及びトルエン200重量部を計量し、容器の中に入れて18時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌して溶液を調整し、それを前記SEBSシート上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ25μmのアクリル系ブロック共重合体層を形成した。このようにして、SEBS層とアクリル系ブロック共重合体層からなる、合計厚みが50μmの多層シートを得た。SEBS層及びアクリル系ブロック共重合体層の23℃における引張弾性率は、それぞれ中間部材A及び中間部材Bの引張弾性率と概ね同じである。また、いずれの表面も、ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力は0N/25mmである。 E: 100 parts by weight of SEBS (styrene content 32% by weight, molecular weight 52,000) modified with a monomer having a carboxyl group and 200 parts by weight of toluene are weighed, put in a container and sealed for 18 hours. Then, the mixture was stirred with a screw until uniform, coated on a release paper with a coating machine, and dried to prepare a SEBS sheet having a thickness of 25 μm. Subsequently, 100 parts by weight of an acrylic block copolymer “LA2140E” manufactured by Kuraray Co., Ltd. and 200 parts by weight of toluene were weighed, placed in a container, left to stand for 18 hours, and then stirred with a screw until uniform. Then, the solution was prepared, applied onto the SEBS sheet with a coating machine, and then dried to form an acrylic block copolymer layer having a thickness of 25 μm. In this way, a multilayer sheet consisting of a SEBS layer and an acrylic block copolymer layer and having a total thickness of 50 μm was obtained. The tensile elastic modulus at 23 ° C. of the SEBS layer and the acrylic block copolymer layer is substantially the same as the tensile elastic modulus of the intermediate member A and the intermediate member B, respectively. Moreover, the adhesive strength of each surface is 0 N / 25 mm by peeling off 180 degrees with respect to the stainless steel (SUS304) plate.
F:カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS(スチレン含有量32重量%、分子量52,000)100重量部、近赤外吸収材(昭和電工株式会社製「IR−T」)0.1重量部、トルエン300重量を計量し、容器の中に入れて18時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌し、離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ50μmのレーザ接合用シートを得た。23℃における引張弾性率は4.1MPaである。ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力は0N/25mmである。 F: SEBS modified with a monomer having a carboxyl group (styrene content 32 wt%, molecular weight 52,000) 100 parts by weight, near infrared absorbing material (“IR-T” manufactured by Showa Denko KK) Weigh 1 part by weight and 300 weight of toluene, put it in a container, seal it for 18 hours, leave it to stand, stir it with a screw until it is uniform, apply it on a release paper with a coating machine, and then dry it. Thus, a laser bonding sheet having a thickness of 50 μm was obtained. The tensile elastic modulus at 23 ° C. is 4.1 MPa. 180 degree peel-off adhesive strength to a stainless steel (SUS304) plate is 0 N / 25 mm.
G:東洋精機株式会社製プラストミルを用いて、カルボキシル基を有する単量体で変性されたスチレン−水添ブタジエン−スチレントリブロック共重合体(変性SEBS:スチレン含有量32重量%、分子量52,000:引張弾性率80MPa)のペレット67重量部とポリアミド6(ポリ−ε−カプロラクタム(PA6):融点225℃:引張弾性率2.7GPa)のペレット33重量部を、230℃で溶融混練して、重合体組成物ペレットを得た。得られた重合体組成物ペレット100重量部に対して、近赤外線吸収剤(昭和電工株式会社製「IR−13F」)0.5重量部を均一に混合してから上記プラストミルを用いて190℃で溶融混練して近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを得た。得られた近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを用いて190℃でプレス成形して厚さ100μmのシートを得た。得られたシート中においては、ポリアミド6の粒子が変性SEBSのマトリックス中に分散していた。
G: Styrene-hydrogenated butadiene-styrene triblock copolymer modified with a monomer having a carboxyl group using a plastmill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. (modified SEBS: styrene content 32% by weight, molecular weight 52,000) : 67 parts by weight of pellets having a tensile modulus of 80 MPa) and 33 parts by weight of pellets of polyamide 6 (poly-ε-caprolactam (PA6): melting point 225 ° C .: tensile modulus 2.7 GPa) were melt-kneaded at 230 ° C., Polymer composition pellets were obtained. To 100 parts by weight of the obtained polymer composition pellets, 0.5 part by weight of a near-infrared absorber (“IR-13F” manufactured by Showa Denko KK) is uniformly mixed, and then 190 ° C. using the plastmill. The mixture was melt kneaded to obtain near infrared absorbing polymer composition pellets. The obtained near-infrared absorbing polymer composition pellets were press-molded at 190 ° C. to obtain a sheet having a thickness of 100 μm. In the obtained sheet, the
H:上記Gにおいて、レーザ接合用中間部材が、ポリアミド6を含有しない例である。東洋精機株式会社製プラストミルを用いて、カルボキシル基を有する単量体で変性されたスチレン−水添ブタジエン−スチレントリブロック共重合体(変性SEBS:スチレン含有量32重量%、分子量52,000)のペレット100重量部に対して、近赤外線吸収剤(昭和電工株式会社製「IR−13F」)0.5重量部を均一に混合してから190℃で溶融混練して近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを得た。得られた近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを用いて190℃でプレス成形して厚さ100μmのシートを得た。
H: In G, the intermediate member for laser bonding does not contain
I:一軸ブラベンダーを用いて、カルボキシル基を有する単量体で変性されたスチレン−水添ブタジエン−スチレントリブロック共重合体(変性SEBS:スチレン含有量32重量%、分子量52,000:引張弾性率80MPa)のペレット60重量部とポリフェニレンスルフィド(PPS:融点280℃:引張弾性率3.3GPa)の粉末(粒径100〜200μm)40重量部を、300℃で溶融混練して、重合体組成物ペレットを得た。得られた重合体組成物ペレット100重量部に対して、近赤外線吸収剤(昭和電工株式会社製「IR−13F」)0.5重量部を均一に混合してから上記一軸ブラベンダーを用いて200℃で溶融混練して近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを得た。得られた近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを用いて200℃でプレス成形して厚さ100μmのシートを得た。得られたシート中においては、ポリフェニレンスルフィドの粒子が変性SEBSのマトリックス中に分散していた。 I: A styrene-hydrogenated butadiene-styrene triblock copolymer modified with a monomer having a carboxyl group using a uniaxial Brabender (modified SEBS: styrene content 32% by weight, molecular weight 52,000: tensile elasticity 60 parts by weight of pellets having a rate of 80 MPa) and 40 parts by weight of polyphenylene sulfide (PPS: melting point 280 ° C .: tensile elastic modulus 3.3 GPa) powder (particle size 100 to 200 μm) were melt-kneaded at 300 ° C. to obtain a polymer composition. Product pellets were obtained. Using 100 parts by weight of the obtained polymer composition pellets, 0.5 part by weight of a near-infrared absorber (“IR-13F” manufactured by Showa Denko KK) is uniformly mixed, and then using the uniaxial Brabender. The mixture was melt-kneaded at 200 ° C. to obtain a near-infrared absorbing polymer composition pellet. The obtained near-infrared absorbing polymer composition pellets were press-molded at 200 ° C. to obtain a sheet having a thickness of 100 μm. In the obtained sheet, polyphenylene sulfide particles were dispersed in a matrix of modified SEBS.
J:上記Iにおいて、レーザ接合用中間部材が、ポリフェニレンスルフィドを含有しない例である。一軸ブラベンダーを用いて、カルボキシル基を有する単量体で変性されたスチレン−水添ブタジエン−スチレントリブロック共重合体(変性SEBS:スチレン含有量32重量%、分子量52,000)のペレット100重量部に対して、近赤外線吸収剤(昭和電工株式会社製「IR−13F」)0.5重量部を均一に混合してから200℃で溶融混練して近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを得た。得られた近赤外線吸収性重合体組成物ペレットを用いて200℃でプレス成形して厚さ100μmのシートを得た。 J: In the above I, the laser bonding intermediate member does not contain polyphenylene sulfide. 100 weights of pellets of styrene-hydrogenated butadiene-styrene triblock copolymer (modified SEBS: styrene content 32% by weight, molecular weight 52,000) modified with a monomer having a carboxyl group using a uniaxial Brabender NIR absorber (IR-13F manufactured by Showa Denko Co., Ltd.) 0.5 part by weight is uniformly mixed with the part, and then melt-kneaded at 200 ° C. to obtain a near-infrared absorbing polymer composition pellet. Obtained. The obtained near-infrared absorbing polymer composition pellets were press-molded at 200 ° C. to obtain a sheet having a thickness of 100 μm.
実施例1
実施例1は、レーザ光に対して非透過性の金属側からレーザ光を照射する場合と、レーザ光に対して透過性の樹脂側からレーザ光を照射する場合とを対比した実施例である。表1に示すような組み合わせで、第1部材、第2部材及び中間部材をそれぞれ用いて、ステンレス(SUS)とポリプロピレン(PP)を接合した。中間部材Aと中間部材Fとは、同じエラストマーを用いているけれども、中間部材Fは赤外線吸収剤を含有している点で相違する。これは、PP側から入射したレーザ光が中間部材に吸収されるようにするためである。
Example 1
Example 1 is an example in which the case of irradiating laser light from a metal side that is non-transparent to laser light and the case of irradiating laser light from the side of a resin that is transparent to laser light are compared. . In a combination as shown in Table 1, stainless steel (SUS) and polypropylene (PP) were joined using the first member, the second member, and the intermediate member, respectively. Although the intermediate member A and the intermediate member F use the same elastomer, the intermediate member F is different in that it contains an infrared absorber. This is because the laser beam incident from the PP side is absorbed by the intermediate member.
図2に示すように、第1部材2と第2部材4を長さ方向に25mmずらして第1部材2が上になるように重ね、第1部材2と第2部材4の間(図2のAで示す重ね合わせ部分)に、得られた接合用シート(図中の3)を挟んで、積層品を得た。得られた積層品の上記重ねあわせ部分に対し、上方(第1部材側)から以下の条件でレーザ照射による加熱を行った。得られた積層品の上記重ね合わせ部分に対し両側から0.4MPaの圧力を加え上方(第1部材2側)から以下の条件でレーザ照射による加熱を行った。レーザとして、940nmの半導体レーザを用いた。レーザ光線のコリメート径は46mm、焦点距離は222.5mmであり、照射角度は45度とし、最小スポット径は1.52mmで第1部材の表面にジャストフォーカスさせ、表1に記載した走査速度及び出力で、短手方向に25mmの長さで、1回走査した。照射終了後は空冷によりレーザ接合用中間部材が再度固化することにより第1部材と第2部材が接合され接合品が得られた。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表1に示す。
As shown in FIG. 2, the
表1に示されるように、第1部材にレーザ光に対して非透過性の金属(SUS又はSPCC)を用いた例では、走査速度が遅く出力が大きいほど剪断強度が向上する傾向が認められた。一方、第1部材にレーザ光に対して透過性の樹脂(PP)を用いた例では、走査速度や出力に関わらずほぼ一定の剪断強度が得られる傾向が認められたが、剪断強度はそれほど高くならなかった。したがって、レーザ光に対して非透過性の金属側からレーザ光を照射し、照射条件を最適化することによって、レーザ光に対して透過性の樹脂側からレーザ光を照射する場合よりも高い接合強度が得られることがわかった。 As shown in Table 1, in the example using a metal (SUS or SPCC) that is impermeable to laser light as the first member, a tendency that the shear strength is improved as the scanning speed is slow and the output is large is recognized. It was. On the other hand, in the example using a resin (PP) that is transparent to laser light as the first member, a tendency to obtain a substantially constant shear strength was observed regardless of the scanning speed and output, but the shear strength was not so much. It was n’t expensive. Therefore, by irradiating the laser beam from the metal side that is not transparent to the laser beam and optimizing the irradiation conditions, the bonding is higher than when the laser beam is irradiated from the resin side transparent to the laser beam. It was found that strength was obtained.
実施例2
実施例2は、中間部材のポリマーの種類による接合強度の変化を検討した実施例である。表2に示すような組み合わせで、第1部材にアルミニウム(AL)を用い、第2部材にポリアミド(PA)を用い、中間部材A(カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS)と中間部材B(アクリル系ブロック共重合体)をそれぞれ用いて、第1部材と第2部材を接合した。レーザ光の照射方法と剪断強度の測定方法は実施例1と同じである。測定結果を表2に示す。
Example 2
Example 2 is an example in which a change in bonding strength depending on the type of polymer of the intermediate member was examined. In combination as shown in Table 2, aluminum (AL) is used for the first member, polyamide (PA) is used for the second member, intermediate member A (SEBS modified with a monomer having a carboxyl group) and intermediate Using the member B (acrylic block copolymer), the first member and the second member were joined. The laser beam irradiation method and the shear strength measurement method are the same as those in Example 1. The measurement results are shown in Table 2.
表2と表1を対比すればわかるように、中間部材A(カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS)を用いた場合には、実施例1よりも走査速度を遅くし出力を上昇させなければ、接合強度が高くならないことがわかる。また、中間部材B(アクリル系ブロック共重合体)を用いた方が、中間部材A(カルボキシル基を有する単量体で変性されたSEBS)を用いるよりも高い接合強度が得られることがわかる。すなわち、第1部材及び第2部材の組み合わせによって好適な中間部材が異なることがわかる。 As can be seen from a comparison between Table 2 and Table 1, when the intermediate member A (SEBS modified with a monomer having a carboxyl group) is used, the scanning speed is made slower than in Example 1 and the output is increased. It can be seen that the bonding strength does not increase unless this is done. It can also be seen that the use of the intermediate member B (acrylic block copolymer) provides a higher bonding strength than the use of the intermediate member A (SEBS modified with a monomer having a carboxyl group). That is, it can be seen that a suitable intermediate member differs depending on the combination of the first member and the second member.
実施例3
実施例3は粘着性を有する中間部材を使用した実施例である。表3に示すような組み合わせで、第1部材にステンレス(SUS)を用い、第2部材にポリプロピレン(PP)を用い、粘着性を有する中間部材C、中間部材Dと、粘着性を有さない中間部材Aをそれぞれ用いて、第1部材と第2部材を接合した。中間部材C、中間部材D及び中間部材Aの、ステンレス(SUS304)板に対する180度引きはがし粘着力(N/25mm)は、表3に示すとおりである。レーザ光の照射方法と剪断強度の測定方法は実施例1と同じである。測定結果を表3に示す。
Example 3
Example 3 is an example using an intermediate member having adhesiveness. In combinations as shown in Table 3, stainless steel (SUS) is used for the first member, polypropylene (PP) is used for the second member, and the intermediate member C and intermediate member D having adhesiveness are not adhesive. The intermediate member A was used to join the first member and the second member. Table 3 shows the adhesive strength (N / 25 mm) of the intermediate member C, the intermediate member D, and the intermediate member A with respect to the stainless steel (SUS304) plate. The laser beam irradiation method and the shear strength measurement method are the same as those in Example 1. Table 3 shows the measurement results.
表3からわかるように、レーザ光を照射しなくても接合しているので、レーザ照射時に仮止めができ、操作性が大きく向上する。また、単に粘着性によって得られた接合強度を、レーザ照射することによってさらに向上させることができる。 As can be seen from Table 3, since the bonding is performed without irradiating the laser beam, temporary fixing can be performed at the time of laser irradiation, and the operability is greatly improved. In addition, the bonding strength obtained simply by stickiness can be further improved by laser irradiation.
実施例4
実施例4は多層構造体である中間部材を使用した実施例である。表4に示すような組み合わせで、第1ポリマー層にSEBSを用い第2ポリマー層にアクリル系ブロック共重合体を用いた多層構造体である中間部材Eと、単層構造である中間部材A及び中間部材Bをそれぞれ用いて、第1部材のステンレス(SUS)と第2部材のポリメタクリル酸メチル(PMMA)を接合した。このとき、中間部材EのSEBS層を第1ポリマー層とし、PMMA層を第2ポリマー層とし、第1ポリマー層が第1部材に接し、第2ポリマー層が第2部材に接するように挟んで積層品を得てからレーザ光を照射した。レーザ光の照射方法と剪断強度の測定方法は実施例1と同じである。測定結果を表4に示す。
Example 4
Example 4 is an example using an intermediate member which is a multilayer structure. In a combination as shown in Table 4, an intermediate member E, which is a multilayer structure using SEBS for the first polymer layer and an acrylic block copolymer for the second polymer layer, and an intermediate member A having a single layer structure, and Using the intermediate members B, stainless steel (SUS) as the first member and polymethyl methacrylate (PMMA) as the second member were joined. At this time, the SEBS layer of the intermediate member E is the first polymer layer, the PMMA layer is the second polymer layer, the first polymer layer is in contact with the first member, and the second polymer layer is in contact with the second member. Laser light was irradiated after obtaining the laminated product. The laser beam irradiation method and the shear strength measurement method are the same as those in Example 1. Table 4 shows the measurement results.
表4からわかるように、中間部材A(SEBS単独)及び中間部材B(アクリル系ブロック共重合体単独)を用いた場合に比べて、SEBS層とアクリル系ブロック共重合体層からなる多層構造体である中間部材Eを用いた場合には、接合強度が大きく向上していることがわかる。 As can be seen from Table 4, as compared with the case where intermediate member A (SEBS alone) and intermediate member B (acrylic block copolymer alone) are used, a multilayer structure comprising a SEBS layer and an acrylic block copolymer layer It can be seen that when the intermediate member E is used, the bonding strength is greatly improved.
実施例5
実施例5は、第1部材、第2部材ともに金属である場合の実施例である。中間部材Aを用い、第1部材のチタン(Ti)と第2部材のアルミニウム(AL)を接合した。レーザ光の照射方法と剪断強度の測定方法は実施例1と同じである。測定結果を表5に示す。
Example 5
Example 5 is an example in which both the first member and the second member are made of metal. Using intermediate member A, titanium (Ti) of the first member and aluminum (AL) of the second member were joined. The laser beam irradiation method and the shear strength measurement method are the same as those in Example 1. Table 5 shows the measurement results.
実施例6
実施例6は、重合体組成物からなる中間部材を使用した実施例である。中間部材G及びHを用い、第1部材のアルミニウム(AL)と第2部材のナイロン6(PA6)を接合した。レーザ光の照射方法と剪断強度の測定方法は実施例1と同じである。測定結果を表6に示す。
Example 6
Example 6 is an example using an intermediate member made of a polymer composition. Using the intermediate members G and H, the first member aluminum (AL) and the second member nylon 6 (PA6) were joined. The laser beam irradiation method and the shear strength measurement method are the same as those in Example 1. Table 6 shows the measurement results.
実施例7
実施例7は、重合体組成物からなる中間部材を使用した実施例である。中間部材I及びJを用い、第1部材のアルミニウム(AL)と第2部材のポリフェニレンスルフィド(PPS)を接合した。レーザ光線のコリメート径は46mm、焦点距離は100mmであり、最小スポット径は600μmである。照射角度を0度(垂直入射)とし、第1部材の表面にジャストフォーカスする位置からレーザを10mm近づけて照射した。出力を200Wに固定し、表2に記載したように走査速度を変動させて、短手方向に25mmの長さで、1回走査した。照射終了後は空冷によりレーザ接合用中間部材が再度固化することにより第1部材と第2部材が接合され接合品が得られた。測定結果を表7に示す。
Example 7
Example 7 is an example using an intermediate member made of a polymer composition. Using intermediate members I and J, aluminum (AL) of the first member and polyphenylene sulfide (PPS) of the second member were joined. The collimated diameter of the laser beam is 46 mm, the focal length is 100 mm, and the minimum spot diameter is 600 μm. The irradiation angle was set to 0 degree (perpendicular incidence), and the laser was irradiated 10 mm closer to the surface of the first member from the position where it was just focused. The output was fixed at 200 W, the scanning speed was varied as described in Table 2, and scanning was performed once at a length of 25 mm in the short direction. After completion of irradiation, the intermediate member for laser bonding was solidified again by air cooling, whereby the first member and the second member were bonded to obtain a bonded product. Table 7 shows the measurement results.
1 接合品
2 第1部材
3 レーザ接合用シート(レーザ接合用中間部材)
4 第2部材
8、9 スペーサ
A 重ね合わせ部分
L レーザ光
1 Joined
4
Claims (12)
The joining method according to claim 11, wherein the core layer has a tensile modulus of elasticity at 23 ° C. higher than the tensile modulus of elasticity of the first polymer layer at 23 ° C. and the tensile modulus of elasticity of the second polymer layer at 23 ° C.
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