JP2011189578A - ３層接着体 - Google Patents
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Abstract
【課題】半透過半吸収層、透過層、吸収層の少なくとも２種類の材料を組み合わせた、１回のレーザー照射により得られる３層接着体を提供すること。
【解決手段】
第１の層、第２の層、第３の層が順に積層される、３層接着体であって、
第１の層および第２の層が、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂からなり、
第１の層と第２の層のいずれか一方は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層であり、
第３の層が、（ｃ）波長４００〜１２００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂からなる、３層接着体。
【選択図】なし
【解決手段】
第１の層、第２の層、第３の層が順に積層される、３層接着体であって、
第１の層および第２の層が、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂からなり、
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【選択図】なし
Description
本発明は３層接着体に関する。
従来、自動車部品、電子・電気部品の分野においては、樹脂材料を重ね合わせて接着した接着体が多く用いられている。
特許文献１には、異種の合成樹脂材料を重ね合わせて両者を接合するに当り、前記異種の合成樹脂材料のうち、一方をレーザ光に対して非吸収性とするとともに、他方をレーザ光に対して吸収性とせしめ、この両者の合成樹脂材料を重ね合わせた後、前記レーザ光に対して非吸収性の合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射することを特徴とする異種合成樹脂材料の接合方法が開示されている。
また、特許文献２には、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂及びポリプロピレン樹脂から選ばれる少なくとも１種類の前記熱可塑性樹脂とレーザー光弱吸収剤とを少なくとも含有することにより、９４０ｎｍのレーザー光に対する吸収係数εｊを２００〜８０００（１／ｃｍ）とし、レーザー光の少なくとも一部を吸収しつつ別な一部を透過させてもよいレーザー光弱吸収性成形部材が、単一であって曲げられて少なくとも一部分を重ね合わされたまま、又は複数であって夫々の少なくとも一部分で重ね合わされたまま、そこへ照射されたレーザー光の一部を吸収し該レーザー光の別な一部を透過することによる発熱で、溶着されていることを特徴とするレーザー溶着体が開示されている。
特許文献１には、異種の合成樹脂材料を重ね合わせて両者を接合するに当り、前記異種の合成樹脂材料のうち、一方をレーザ光に対して非吸収性とするとともに、他方をレーザ光に対して吸収性とせしめ、この両者の合成樹脂材料を重ね合わせた後、前記レーザ光に対して非吸収性の合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射することを特徴とする異種合成樹脂材料の接合方法が開示されている。
また、特許文献２には、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂及びポリプロピレン樹脂から選ばれる少なくとも１種類の前記熱可塑性樹脂とレーザー光弱吸収剤とを少なくとも含有することにより、９４０ｎｍのレーザー光に対する吸収係数εｊを２００〜８０００（１／ｃｍ）とし、レーザー光の少なくとも一部を吸収しつつ別な一部を透過させてもよいレーザー光弱吸収性成形部材が、単一であって曲げられて少なくとも一部分を重ね合わされたまま、又は複数であって夫々の少なくとも一部分で重ね合わされたまま、そこへ照射されたレーザー光の一部を吸収し該レーザー光の別な一部を透過することによる発熱で、溶着されていることを特徴とするレーザー溶着体が開示されている。
しかしながら、特許文献１および２に示されているような従来の方法においては、２種類の材料の組み合わせを重ねてレーザーを用いて接着させるものであり、仮に、これら方法により３層以上の接着体を得るためには、２層をまずレーザーで接着させた後に、さらに、レーザーで３層目を接着させる必要があった。
このような、３層以上の接着体を得る際のレーザーでの接着工程の簡易化が当業界において切望されていた。
このような、３層以上の接着体を得る際のレーザーでの接着工程の簡易化が当業界において切望されていた。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、３層以上の場合であっても、半透過半吸収層、透過層、吸収層の少なくとも２種類の材料を組み合わせてレーザーを用いて接着させることにより、１回のレーザー照射で３層が積層した接着体を得ることのできる簡便な方法を見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］
第１の層、第２の層、第３の層が順に積層される、３層接着体であって、
第１の層および第２の層が、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂からなり、
第１の層と第２の層のいずれか一方は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層であり、
第３の層が、（ｃ）波長４００〜１２００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂からなる、３層接着体。
［２］
前記（ｂ）熱可塑性樹脂が、着色剤を含有する、［１］に記載の３層接着体。
［３］
前記着色剤が、ニグロシンおよび／またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、インモニウム染料から選ばれる着色剤を含む、［２］に記載の３層接着体。
［４］
前記第１の層が、前記（ａ）熱可塑性樹脂からなり、前記第２の層が、前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる、［１］〜［３］のいずれかに記載の３層接着体。
［５］
前記（ａ）〜（ｃ）熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含む、［１］〜［４］のいずれかに記載の３層接着体。
［６］
前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が、積層されていてもよい、［１］〜［５］のいずれかに記載の３層接着体。
［７］
積層される前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層の層厚が、５ｍｍ以下である、［１］〜［６］のいずれかに記載の３層接着体。
［８］
溶着されている、［１］〜［７］のいずれかに記載の３層接着体。
［９］
［１］〜［８］のいずれかに記載の３層接着体の製造方法。
［１０］
前記第１の層側からレーザー光を照射することにより３層を接着する、［９］に記載の３層接着体の製造方法。
［１１］
前記レーザー光の発振波長が８００〜１１００ｎｍである、［１０］に記載の３層接着体の製造方法。
［１］
第１の層、第２の層、第３の層が順に積層される、３層接着体であって、
第１の層および第２の層が、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂からなり、
第１の層と第２の層のいずれか一方は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層であり、
第３の層が、（ｃ）波長４００〜１２００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂からなる、３層接着体。
［２］
前記（ｂ）熱可塑性樹脂が、着色剤を含有する、［１］に記載の３層接着体。
［３］
前記着色剤が、ニグロシンおよび／またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、インモニウム染料から選ばれる着色剤を含む、［２］に記載の３層接着体。
［４］
前記第１の層が、前記（ａ）熱可塑性樹脂からなり、前記第２の層が、前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる、［１］〜［３］のいずれかに記載の３層接着体。
［５］
前記（ａ）〜（ｃ）熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含む、［１］〜［４］のいずれかに記載の３層接着体。
［６］
前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が、積層されていてもよい、［１］〜［５］のいずれかに記載の３層接着体。
［７］
積層される前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層の層厚が、５ｍｍ以下である、［１］〜［６］のいずれかに記載の３層接着体。
［８］
溶着されている、［１］〜［７］のいずれかに記載の３層接着体。
［９］
［１］〜［８］のいずれかに記載の３層接着体の製造方法。
［１０］
前記第１の層側からレーザー光を照射することにより３層を接着する、［９］に記載の３層接着体の製造方法。
［１１］
前記レーザー光の発振波長が８００〜１１００ｎｍである、［１０］に記載の３層接着体の製造方法。
本発明によれば、半透過半吸収層、透過層、吸収層の少なくとも２種類の材料を組み合わせた、１回のレーザー照射により得られる３層接着体を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施の形態」という。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施の形態の３層接着体は、第１の層、第２の層、第３の層が順に積層される、３層接着体であって、
第１の層および第２の層が、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂からなり、
第１の層と第２の層のいずれか一方は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層であり、
第３の層が、（ｃ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂からなる、３層接着体である。
第１の層および第２の層が、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂からなり、
第１の層と第２の層のいずれか一方は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層であり、
第３の層が、（ｃ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂からなる、３層接着体である。
本実施の形態の３層接着体を、図１を例示して説明すると、第１の層、第２の層、第３の層が順に積層されるとは、図１の（Ａ）〜（Ｃ）に例示されるように積層されていることを意味する。
３層接着体は、第３の層に接して、第２の層が積層され、第２の層に接して、第１の層が積層されている。そして、３層接着体においては、第３の層と第２の層は接着しており、第２の層と第１の層が接着している。
本実施の形態においては、第３の層と第２の層の接着と、第２の層と第１の層の接着を同時に行なうことができるため、３層接着体を簡便な方法で製造することができる。３層接着体において、接着面がより強固に接着するため、レーザー光の照射により融着していることが好ましい。
３層接着体は、第３の層に接して、第２の層が積層され、第２の層に接して、第１の層が積層されている。そして、３層接着体においては、第３の層と第２の層は接着しており、第２の層と第１の層が接着している。
本実施の形態においては、第３の層と第２の層の接着と、第２の層と第１の層の接着を同時に行なうことができるため、３層接着体を簡便な方法で製造することができる。３層接着体において、接着面がより強固に接着するため、レーザー光の照射により融着していることが好ましい。
第１の層と第２の層は、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂（単に「（ａ）熱可塑性樹脂」と記載する場合がある。）、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂（単に「（ｂ）熱可塑性樹脂」と記載する場合がある。）からなり、第１の層と第２の層のいずれか一方は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層である。
第１の層と第２の層の組み合わせとしては、第１の層が（ａ）熱可塑性樹脂からなる場合、第２の層は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなり、第１の層が（ｂ）熱可塑性樹脂である場合、第２の層は（ａ）熱可塑性樹脂からなっていても、（ｂ）熱可塑性樹脂からなっていてもよい。
（ａ）熱可塑性樹脂からなる層は、波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上あることから、レーザー透過層として用いられるものであり、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層は、波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満であることから、レーザー半透過半吸収層として用いられるものである。
第３の層は、レーザー吸収層として、（ｃ）波長４００〜１２００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂（単に「（ｃ）熱可塑性樹脂」と記載する場合がある。）からなる。
第１の層と第２の層の組み合わせとしては、第１の層が（ａ）熱可塑性樹脂からなる場合、第２の層は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなり、第１の層が（ｂ）熱可塑性樹脂である場合、第２の層は（ａ）熱可塑性樹脂からなっていても、（ｂ）熱可塑性樹脂からなっていてもよい。
（ａ）熱可塑性樹脂からなる層は、波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上あることから、レーザー透過層として用いられるものであり、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層は、波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満であることから、レーザー半透過半吸収層として用いられるものである。
第３の層は、レーザー吸収層として、（ｃ）波長４００〜１２００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂（単に「（ｃ）熱可塑性樹脂」と記載する場合がある。）からなる。
本実施の形態において、透過率とは、光学および分光法において特性の波長の入射光が試料を透過する割合を意味し、反射率とは、光学および分光法において特性の波長の入射光が試料に反射する割合を意味する。
透過率と反射率は、以下の実施例に記載するように、Ｖ−６７０ 積分球 紫外可視近赤外分光光度計などの分光光度計を用いて測定することができる。
透過率と反射率は、以下の実施例に記載するように、Ｖ−６７０ 積分球 紫外可視近赤外分光光度計などの分光光度計を用いて測定することができる。
本実施の形態に用いられる（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂の主材料として、レーザー光透過性を有し、着色剤の分散剤として用いられる樹脂として使用されている公知の樹脂等を用いることができる。
斯かる樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、メタクリル樹脂、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアリルサルホン樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン）共重合体樹脂、ＢＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）共重合体樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル−ＥＰＤＭ−スチレン）共重合体樹脂、ＰＡ−ＰＢＴ共重合体、ＰＥＴ−ＰＢＴ共重合体樹脂、ＰＣ−ＰＢＴ共重合体樹脂、ＰＣ−ＰＡ共重合体樹脂、および液晶ポリマー等が挙げられる。
これら樹脂は、単体で用いてもよく、同種のまたは異種の２種以上の樹脂の混合物として用いてもよい。また、これら樹脂は、共重合された樹脂であってもよい。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂の主たる材料としての樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、およびポリプロピレン樹脂であることが好ましく、着色剤との相溶性の観点から、ポリアミド樹脂およびポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂がより好ましい。
中でも、透過性に優れておりレーザー接着の材料として適していることから、ポリアミド樹脂を用いることが好適である。
ポリアミド樹脂としては、主鎖中にアミド結合（−ＮＨＣＯ−）を有する重合体であれば特に限定されないが、例えばポリカプロラクタム（ナイロン６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカメチレンアジパミド（ナイロン１１６）、ポリウンデカラクタム（ナイロン１１）、ポリドデカラクタム（ナイロン１２）、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロンＴＭＨＴ）、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ナイロン６Ｉ）、ポリノナンメチレンテレフタルアミド（９Ｔ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（６Ｔ）、ポリビス（４−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンＰＡＣＭ１２）、ポリビス（３−メチル−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンジメチルＰＡＣＭ１２）、ポリメタキシリレンアジパミド（ナイロンＭＸＤ６）、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド（ナイロン１１Ｔ（Ｈ））、およびこれらのうち少なくとも２種類の異なるポリアミド成分を含むポリアミド共重合体あるいはこれらの混合物などである。
アミド結合の有無は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）で確認することができる
ポリアミド樹脂としては、主鎖中にアミド結合（−ＮＨＣＯ−）を有する重合体であれば特に限定されないが、例えばポリカプロラクタム（ナイロン６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカメチレンアジパミド（ナイロン１１６）、ポリウンデカラクタム（ナイロン１１）、ポリドデカラクタム（ナイロン１２）、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロンＴＭＨＴ）、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ナイロン６Ｉ）、ポリノナンメチレンテレフタルアミド（９Ｔ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（６Ｔ）、ポリビス（４−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンＰＡＣＭ１２）、ポリビス（３−メチル−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンジメチルＰＡＣＭ１２）、ポリメタキシリレンアジパミド（ナイロンＭＸＤ６）、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド（ナイロン１１Ｔ（Ｈ））、およびこれらのうち少なくとも２種類の異なるポリアミド成分を含むポリアミド共重合体あるいはこれらの混合物などである。
アミド結合の有無は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）で確認することができる
また、ポリアミド樹脂として、ポリアミド樹脂と他の合成樹脂との混合重合体であってもよく、混合重合体としては、例えば、ポリアミド／ポリエステル混合重合体、ポリアミド／ポリフェニレンオキシド混合重合体、ポリアミド／ポリカーボネート混合重合体、ポリアミド／ポリオレフィン混合重合体、ポリアミド／スチレン／アクリロニトリル混合重合体、ポリアミド／アクリル酸エステル混合重合体、およびポリアミド／シリコーン混合重合体等が挙げられる。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂の主材料としての樹脂は、同一であってもよく、異なった樹脂を用いてもよいが、接着性の観点から同一の樹脂を主たる材料として（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂を用いることが好適である。
（ａ）熱可塑性樹脂としては、レーザーを透過する樹脂、即ち波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり、かつ波長８００〜１１００ｎｍで反射率１３％以上であれば、その樹脂組成が特に限定されるものではないが、上記主材料としての樹脂を含むことが好ましく、主材料としての樹脂からなる熱可塑性樹脂であることがより好ましい。（ａ）熱可塑性樹脂として、波長８００〜１１００ｎｍで透過率は、好ましくは６０％以上であり、反射率は、好ましくは１５％以上である。また、（ａ）熱可塑性樹脂として、波長９４０〜１０６０ｎｍで上記透過率および反射率の範囲であることが好ましい。（ａ）熱可塑性樹脂は、波長４００〜１２００ｎｍで透過率２０％以上であってもよい。
（ｂ）熱可塑性樹脂としては、レーザーを半透過半吸収する樹脂、即ち波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり、かつ波長８００〜１１００ｎｍで反射率５％以上１３％未満であれば、その樹脂組成が特に限定されるものではないが、上記主材料としての樹脂に加え、着色剤を含有することが好ましい。（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率は、実験結果の溶着強度の点から好ましくは５０〜７０％であり、より好ましくは５５〜６５％である。波長８００〜１１００ｎｍで反射率は、実験結果の溶着強度の点から好ましくは６％以上であり、より好ましくは１０％以上である。また、（ｂ）熱可塑性樹脂として、波長９４０〜１０６０ｎｍで上記透過率および反射率の範囲であることが好ましい。（ｂ）熱可塑性樹脂は、波長６００ｎｍ以下で透過率５％以下であってもよい。
着色剤としては、（ｂ）熱可塑性樹脂として、波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満とすることのできる材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、ニグロシン、ナフタロシアニン、アニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、およびインモニウム染料等が挙げられる。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層との接着性の観点から、着色剤としては、ニグロシンおよび／またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、およびインモニウム染料から選ばれる着色剤を含む着色剤であることが好ましく、具体的には、オリエント化学工業製の着色剤であるｅＢｉｎｄ ＡＣＷ−９８７１が挙げられる。
着色剤としては、（ｂ）熱可塑性樹脂として、波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満とすることのできる材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、ニグロシン、ナフタロシアニン、アニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、およびインモニウム染料等が挙げられる。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層との接着性の観点から、着色剤としては、ニグロシンおよび／またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、およびインモニウム染料から選ばれる着色剤を含む着色剤であることが好ましく、具体的には、オリエント化学工業製の着色剤であるｅＢｉｎｄ ＡＣＷ−９８７１が挙げられる。
これら着色剤を（ｂ）熱可塑性樹脂中に、質量％として、好ましくは０．０１〜０．０４％、より好ましくは０．０２〜０．０３％含有することで、波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満とすることができる。
（ｃ）熱可塑性樹脂としては、レーザーを吸収する樹脂、即ち波長４００〜１２００ｎｍで透過率５％以下であれば、その樹脂組成が特に限定されるものではないが、上記主材料としての樹脂に加え、光吸収剤等を含有していることが好ましい。
光吸収剤としては、波長４００〜１２００ｎｍで透過率を５％以下とすることのできる材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、光を吸収するカーボンブラック、ニグロシン等が挙げられる。
これら光吸収剤を（ｃ）熱可塑性樹脂中に、質量％として、好ましくは０．００１〜０．８％、より好ましくは０．００５〜０．５％含有することで、波長４００〜１２００ｎｍにおいて透過率を５％以下とすることができる。
光吸収剤としては、波長４００〜１２００ｎｍで透過率を５％以下とすることのできる材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、光を吸収するカーボンブラック、ニグロシン等が挙げられる。
これら光吸収剤を（ｃ）熱可塑性樹脂中に、質量％として、好ましくは０．００１〜０．８％、より好ましくは０．００５〜０．５％含有することで、波長４００〜１２００ｎｍにおいて透過率を５％以下とすることができる。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂としては、上記した以外に、ガラスファイバー等の充填材や、熱安定剤等が挙げられる。
本実施の形態において、３層接着体を製造方法は以下のように行うことができる。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂を用いて、従来公知の方法により、各熱可塑性樹脂からなる成形片を製造する。
成形片の製造には、押出し成形、プレス成形、射出成形機などの装置を用いて行うことができる。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層としては斯かる成形片を用いることができるが、これら成形片の形状は特に限定されるものではなく、３層接着体を用いる用途に適した形状を有していればよい。
これら（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層は、図１に示すように積層体として、面で接していてもよく、また、レーザーにより３層の接着が十分に行える範囲で接点を有するような構造を有していればよい。
３層接着体を得た後に、所望の形状に成形してもよく、また、所望の形状に成形した（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層を本発明により３層接着体としてもよい。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂を用いて、従来公知の方法により、各熱可塑性樹脂からなる成形片を製造する。
成形片の製造には、押出し成形、プレス成形、射出成形機などの装置を用いて行うことができる。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層としては斯かる成形片を用いることができるが、これら成形片の形状は特に限定されるものではなく、３層接着体を用いる用途に適した形状を有していればよい。
これら（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層は、図１に示すように積層体として、面で接していてもよく、また、レーザーにより３層の接着が十分に行える範囲で接点を有するような構造を有していればよい。
３層接着体を得た後に、所望の形状に成形してもよく、また、所望の形状に成形した（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂からなる層を本発明により３層接着体としてもよい。
（ａ）〜（ｃ）の熱可塑性樹脂を成形して得られる各層の厚さは、それぞれ、好ましくは０．５〜５ｍｍであり、より好ましくは１．５〜２．５ｍｍである。
（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層は、半透過半吸収層であり、レーザー照射することで層間を接着することができるので、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層を積層した層であってもよい。
（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が積層された層からなる場合、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層の層厚は、５ｍｍ以下であることが好ましい。
３層接着体が、図１に示す（Ｂ）の態様の場合には、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層を連続して２層以上含んでいれば特に限定されるものではない。
（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が積層された層からなる場合、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層の層厚は、５ｍｍ以下であることが好ましい。
３層接着体が、図１に示す（Ｂ）の態様の場合には、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層を連続して２層以上含んでいれば特に限定されるものではない。
本実施の形態においては、半透過半吸収層、透過層、吸収層の少なくとも２種類の材料を組み合わせることにより３層接着体を、第１の層、第２の層、第３の層の各層間に、接着剤や粘着剤等を用いることなく１回のレーザー照射により得られるが、第１の層と第２の層の層間、第２の層と第３の層の層間のそれぞれに、接着剤や粘着剤等を含む接着剤層を設けてもよい。
第１の層〜第３の層の接着させる部位を接触させた後、レーザー照射することにより、第１の層〜第３の層を接着させる。
レーザー照射は、第１の層〜第３の層に対して、第１の層側からレーザー照射することにより、第１の層〜第３の層まで接着した３層接着体とすることができる。
第１の層側からレーザー照射するとは、第１の層と第２の層、第２の層と第３の層の接着面に対して、レーザー光が到達するように第１の層側から第３の層側に向かってレーザー照射することを意味する。
レーザー照射は、第１の層〜第３の層に対して、第１の層側からレーザー照射することにより、第１の層〜第３の層まで接着した３層接着体とすることができる。
第１の層側からレーザー照射するとは、第１の層と第２の層、第２の層と第３の層の接着面に対して、レーザー光が到達するように第１の層側から第３の層側に向かってレーザー照射することを意味する。
図１に示す（Ａ）の３層接着体においては、（ａ）熱可塑性樹脂からなる層を透過したレーザー光が、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層に到達し、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が発熱溶融することにより、（ａ）熱可塑性樹脂からなる層と（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層とが接着する。また、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層を透過したレーザー光は、（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層で吸収され発熱溶融して、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層と（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層とを接着する。
また、図１に示す（Ｂ）の３層接着体においては、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が、半透過半吸収層であるので、レーザー光は、（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層まで透過し、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層と、（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層とを発熱溶融させることにより、接着して３層接着体が形成される。
図１に示す（Ｃ）の３層接着体においては、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が、半透過半吸収層であるので、レーザー光は、（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層まで透過し、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層と（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層が発熱溶融することにより、（ａ）熱可塑性樹脂からなる層と接着して、３層接着体が形成される。
また、図１に示す（Ｂ）の３層接着体においては、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が、半透過半吸収層であるので、レーザー光は、（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層まで透過し、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層と、（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層とを発熱溶融させることにより、接着して３層接着体が形成される。
図１に示す（Ｃ）の３層接着体においては、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が、半透過半吸収層であるので、レーザー光は、（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層まで透過し、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層と（ｃ）熱可塑性樹脂からなる層が発熱溶融することにより、（ａ）熱可塑性樹脂からなる層と接着して、３層接着体が形成される。
本実施の形態で用いるレーザーとしては、特に限定されるものではないが、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザー、半導体レーザーなどの赤外線または赤外線放出固体レーザーや、可視光線領域に発振波長を有するＹＡＧレーザーの第２高調波、銅蒸気レーザー、紫外線領域に発振波長を有する紫外線レーザー、例えばエキシマレーザー、第３または第４高調波へ波長変換したＹＡＧレーザー等が挙げられ、レーザーは連続照射でも、パルス照射でもよい。
レーザー光の発振波長としては、好ましくは８００〜１１００ｎｍであり、より好ましくは９４０〜１０６０ｎｍである。
レーザー照射は、好ましくは１〜５００ｍｍ／ｓ、より好ましくは１０〜１００ｍｍ／ｓで行う。
レーザー光の発振波長としては、好ましくは８００〜１１００ｎｍであり、より好ましくは９４０〜１０６０ｎｍである。
レーザー照射は、好ましくは１〜５００ｍｍ／ｓ、より好ましくは１０〜１００ｍｍ／ｓで行う。
以下に本実施の形態を実施例および比較例によってさらに具体的に説明するが、本実施の形態はこれら実施例のみに限定されるものではない。なお、本実施の形態に用いられる評価方法は以下のとおりである。
（ａ）熱可塑性樹脂として、ポリアミド６６樹脂（レオナ（登録商標）１４Ｇ３３Ｘ０１ 旭化成ケミカルズ製）を用いた。
（ｂ）熱可塑性樹脂として、ポリアミド６６樹脂（レオナ（登録商標）１４Ｇ３３Ｘ０１ 旭化成ケミカルズ製）に、着色剤（ｅＢｉｎｄ ＡＣＷ−９８７１ オリエント化学工業製）をポリアミド６６樹脂：着色剤＝３９：１でドライブレンドした材料を用いた。
（ｃ）熱可塑性樹脂として、ポリアミド６６樹脂（レオナ（登録商標）１４Ｇ３３Ｘ０１ 旭化成ケミカルズ製）に、カーボンブラック（三菱化学株式会社の♯５２）を０．１％溶融混練して、ペレットとした材料を用いた。
（ｂ）熱可塑性樹脂として、ポリアミド６６樹脂（レオナ（登録商標）１４Ｇ３３Ｘ０１ 旭化成ケミカルズ製）に、着色剤（ｅＢｉｎｄ ＡＣＷ−９８７１ オリエント化学工業製）をポリアミド６６樹脂：着色剤＝３９：１でドライブレンドした材料を用いた。
（ｃ）熱可塑性樹脂として、ポリアミド６６樹脂（レオナ（登録商標）１４Ｇ３３Ｘ０１ 旭化成ケミカルズ製）に、カーボンブラック（三菱化学株式会社の♯５２）を０．１％溶融混練して、ペレットとした材料を用いた。
透過率と反射率は、株式会社日立ハイテクノロジーズ製のＵＶ-ＶＩＳ Ｖ−６７０ 積分球 紫外可視近赤外分光光度計を用いて測定した。供試資料として、射出成形機（ＳＥ−１５０Ｄ 住友重機製）を用いて樹脂温度２８５℃、金型温度８０℃、１２０×８０×１ｍｍの試験片を得た。
試験片を３６×３０×１ｍｍの試験片に切削した。得られた各試験片の透過率と反射率は以下のとおりであった。
（ａ）熱可塑性樹脂からなる試験片
波長９４０ｎｍで透過率６４．６％、反射率１８．０％であり、波長１０６０ｎｍで透過率６７．２％、反射率１６．０％であった。
（ｂ）熱可塑性樹脂からなる試験片
波長９４０ｎｍで透過率６０．５％、反射率１０．７％であり、波長１０６０ｎｍで透過率６５．４％、反射率１０．９％であった。
（ｃ）熱可塑性樹脂からなる試験片
波長４００〜１２００ｎｍで測定した結果、該波長の範囲で透過率３％以下であった。
試験片を３６×３０×１ｍｍの試験片に切削した。得られた各試験片の透過率と反射率は以下のとおりであった。
（ａ）熱可塑性樹脂からなる試験片
波長９４０ｎｍで透過率６４．６％、反射率１８．０％であり、波長１０６０ｎｍで透過率６７．２％、反射率１６．０％であった。
（ｂ）熱可塑性樹脂からなる試験片
波長９４０ｎｍで透過率６０．５％、反射率１０．７％であり、波長１０６０ｎｍで透過率６５．４％、反射率１０．９％であった。
（ｃ）熱可塑性樹脂からなる試験片
波長４００〜１２００ｎｍで測定した結果、該波長の範囲で透過率３％以下であった。
（ａ）〜（ｃ）の各熱可塑性樹脂を、それぞれ射出成形機（ＳＥ−１５０Ｄ 住友重機製）を用いて樹脂温度２８５℃、金型温度８０℃、１２０×８０×２ｍｍの試験片を得た。
試験片を３６×３０×２ｍｍの試験片に切削した。切削後の試験片を、表１の層構成となるように積層し、光レーザー装置（ＤＬ×５０Ｓ ＲＯＦＩＮ−ＳＩＮＡＲ製、発振波長９４０ｎｍ）を用いて、第１の層側からレーザーを照射して接着し、３層接着体を得た。
得られた３層接着体の層間にマイナスドライバーを差し込み、力を加えて溶着の可否を確認した。
○：マイナスドライバーを部材隙間に入れてハンマーで叩き割れない
△：マイナスドライバーを部材隙間に入れてハンマーで叩き割れる
×：外力を加えず部材が離れる
結果を表１に示す。
試験片を３６×３０×２ｍｍの試験片に切削した。切削後の試験片を、表１の層構成となるように積層し、光レーザー装置（ＤＬ×５０Ｓ ＲＯＦＩＮ−ＳＩＮＡＲ製、発振波長９４０ｎｍ）を用いて、第１の層側からレーザーを照射して接着し、３層接着体を得た。
得られた３層接着体の層間にマイナスドライバーを差し込み、力を加えて溶着の可否を確認した。
○：マイナスドライバーを部材隙間に入れてハンマーで叩き割れない
△：マイナスドライバーを部材隙間に入れてハンマーで叩き割れる
×：外力を加えず部材が離れる
結果を表１に示す。
本発明の３層接着体は、シリンダヘッドカバー、バッフルプレート、サーモスタット、オイルパンなどの自動車部品材料や、基板、ＬＥＤなどの電子・電気部品材料として産業上の利用可能性を有する。
Claims (11)
- 第１の層、第２の層、第３の層が順に積層される、３層接着体であって、
第１の層および第２の層が、（ａ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率１３％以上である熱可塑性樹脂、または（ｂ）波長８００〜１１００ｎｍで透過率５０％以上であり反射率５％以上１３％未満である熱可塑性樹脂からなり、
第１の層と第２の層のいずれか一方は、（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層であり、
第３の層が、（ｃ）波長４００〜１２００ｎｍで透過率５％以下である熱可塑性樹脂からなる、３層接着体。 - 前記（ｂ）熱可塑性樹脂が、着色剤を含有する、請求項１に記載の３層接着体。
- 前記着色剤が、ニグロシンおよび／またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、インモニウム染料から選ばれる着色剤を含む、請求項２に記載の３層接着体。
- 前記第１の層が、前記（ａ）熱可塑性樹脂からなり、前記第２の層が、前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の３層接着体。
- 前記（ａ）〜（ｃ）熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の３層接着体。
- 前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層が、積層されていてもよい、請求項１〜５のいずれか１項に記載の３層接着体。
- 積層される前記（ｂ）熱可塑性樹脂からなる層の層厚が、５ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の３層接着体。
- 溶着されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の３層接着体。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の３層接着体の製造方法。
- 前記第１の層側からレーザー光を照射することにより３層を接着する、請求項９に記載の３層接着体の製造方法。
- 前記レーザー光の発振波長が８００〜１１００ｎｍである、請求項１０に記載の３層接着体の製造方法。
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| JP2007112126A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-05-10 | Orient Chem Ind Ltd | 成形部材のレーザー溶着体 |
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