JP2011240496A - Joining method using laser beam - Google Patents
Joining method using laser beam Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011240496A JP2011240496A JP2010111677A JP2010111677A JP2011240496A JP 2011240496 A JP2011240496 A JP 2011240496A JP 2010111677 A JP2010111677 A JP 2010111677A JP 2010111677 A JP2010111677 A JP 2010111677A JP 2011240496 A JP2011240496 A JP 2011240496A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- primer layer
- intermediate material
- laser beam
- polymer alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
- B29C65/16—Laser beams
- B29C65/1677—Laser beams making use of an absorber or impact modifier
- B29C65/168—Laser beams making use of an absorber or impact modifier placed at the interface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
- B29C65/16—Laser beams
- B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
- B29C65/1635—Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
- B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
- B29C65/481—Non-reactive adhesives, e.g. physically hardening adhesives
- B29C65/4815—Hot melt adhesives, e.g. thermoplastic adhesives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
- B29C65/50—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like
- B29C65/5057—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like positioned between the surfaces to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
- B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
- B29C66/05—Particular design of joint configurations
- B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
- B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
- B29C66/112—Single lapped joints
- B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
- B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
- B29C66/45—Joining of substantially the whole surface of the articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
- B29C66/712—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined the composition of one of the parts to be joined being different from the composition of the other part
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
- B29C65/16—Laser beams
- B29C65/1603—Laser beams characterised by the type of electromagnetic radiation
- B29C65/1612—Infrared [IR] radiation, e.g. by infrared lasers
- B29C65/1616—Near infrared radiation [NIR], e.g. by YAG lasers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
- B29C65/16—Laser beams
- B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
- B29C65/1654—Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
- B29C65/16—Laser beams
- B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
- B29C65/1674—Laser beams characterised by the way of heating the interface making use of laser diodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
- B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
- B29C66/026—Chemical pre-treatments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
- B29C66/341—Measures for intermixing the material of the joint interlayer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
- B29C66/343—Making tension-free or wrinkle-free joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
- B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
- B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
- B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は、レーザー光を用いて第1部材と第2部材とを接合する接合方法に関するものである。 The present invention relates to a joining method for joining a first member and a second member using a laser beam.
従来より、例えば、樹脂材からなる第1部材及び第2部材を接合する方法として、レーザー光を照射する接合方法が広く用いられている(例えば、特許文献1〜3参照)。特許文献1〜3では、第1部材及び第2部材の間にレーザー光を吸収するトナーや塗料からなるレーザー光吸収剤を介在させて、このレーザー光吸収剤にレーザー光を吸収させて第1部材及び第2部材の接合部分を加熱し溶融させ、これによって第1及び第2部材を接合するようにしている。
Conventionally, for example, as a method of joining a first member and a second member made of a resin material, a joining method of irradiating laser light has been widely used (see, for example,
ところで、上述したレーザー光を用いた接合方法は生産性が高く、その適用範囲を拡大したい。しかしながら、上記特許文献1〜3の接合方法は、第1部材と第2部材とが融着し易い材料の場合には適用できるものの、第1部材と第2部材との材料の種類が異なる場合のように、溶着しにくい材料の場合には、特許文献1〜3の方法を用いたとしても、接合強度を十分に確保することが困難で、ひいてはレーザー光を用いた接合方法の適用範囲が狭いものとなる。
By the way, the above-described joining method using laser light has high productivity, and it is desired to expand its application range. However, although the joining methods of
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに融着しにくい材料からなる部材同士を、レーザー光を用いた接合方法によって十分な接合強度を持たせて接合できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to provide members having a sufficient bonding strength to each other by using a laser beam bonding method. It is to be able to join.
上記目的を達成するために、本発明では、第1部材にプライマー層を形成しておき、このプライマー層の樹脂と融着性を有し、かつ、第2部材とも融着性を有するポリマーアロイを第1部材と第2部材との間に配置し、その後、レーザー光を照射してポリマーアロイとプライマー層とを介して第1部材と第2部材とを接合するようにした。 In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a primer layer is formed on the first member, and a polymer alloy having a fusion property with the resin of the primer layer and a fusion property with the second member. Was disposed between the first member and the second member, and then the laser beam was irradiated to join the first member and the second member via the polymer alloy and the primer layer.
第1の発明は、互いに異なる材料を成形してなる第1部材と第2部材とを、両部材の間に中間材を配置した状態でレーザー光を照射して接合する接合方法において、上記第1部材における上記第2部材との接合側に、上記中間材との融着力を向上させるためのプライマー層を形成し、その後、上記プライマー層に含まれる樹脂との融着性を有する第1樹脂と上記第2部材との融着性を有する第2樹脂とを含むポリマーアロイからなる上記中間材を、上記プライマー層と上記第2部材との間に配置し、次いで、上記第1部材、上記中間材及び上記第2部材を重ねた状態で、レーザー光を照射して上記中間材を加熱し、上記ポリマーアロイ中の第1樹脂と上記プライマー層の樹脂とを融着するとともに、上記ポリマーアロイ中の第2樹脂と上記第2部材とを融着することを特徴とするものである。 A first invention is a bonding method in which a first member formed by molding different materials and a second member are bonded by irradiating a laser beam in a state where an intermediate material is disposed between the two members. A primer layer for improving the fusion force with the intermediate material is formed on the side of the one member that joins the second member, and then a first resin having a fusion property with the resin contained in the primer layer. And the intermediate material made of a polymer alloy containing a second resin having a fusibility with the second member is disposed between the primer layer and the second member, and then the first member, In a state where the intermediate material and the second member are stacked, the intermediate material is heated by irradiating a laser beam, and the first resin in the polymer alloy and the resin of the primer layer are fused, and the polymer alloy Second resin inside and the above It is characterized in that fusing the member.
この構成によれば、中間材のポリマーアロイ中の第1樹脂が第1部材に形成されているプライマー層の樹脂に融着するとともに、ポリマーアロイ中の第2樹脂が第2部材と融着する。これにより、第1部材及び第2部材が互いに異なる樹脂からなるものであって融着しにくい場合に、第1部材及び第2部材がポリマーアロイ及びプライマー層を介して融着することになるので、第1部材及び第2部材の接合強度が十分に得られる。 According to this configuration, the first resin in the polymer alloy of the intermediate material is fused to the resin of the primer layer formed on the first member, and the second resin in the polymer alloy is fused to the second member. . As a result, when the first member and the second member are made of different resins and are not easily fused, the first member and the second member are fused via the polymer alloy and the primer layer. The bonding strength between the first member and the second member is sufficiently obtained.
第2の発明は、第1の発明において、ポリマーアロイと第2部材との融着力は、ポリマーアロイと第1部材との融着力よりも強く設定していることを特徴とするものである。 The second invention is characterized in that, in the first invention, the fusing force between the polymer alloy and the second member is set stronger than the fusing force between the polymer alloy and the first member.
すなわち、第1部材に形成されているプライマー層は、第1部材との結合力が強いものであるので、プラーマー層の剥離は回避される。さらに、プライマー層の樹脂と中間材のポリマーアロイ中の第1樹脂との融着力は強い。 That is, since the primer layer formed on the first member has a strong binding force with the first member, peeling of the primer layer is avoided. Further, the fusion force between the resin of the primer layer and the first resin in the polymer alloy of the intermediate material is strong.
また、中間材のポリマーアロイ中の第2樹脂と第2部材との融着力は、第1樹脂と第1部材との融着力よりも強いので、中間材と第2部材との融着力は十分に確保される。これにより、第1部材及び第2部材が、プライマー層及び中間材を介して強固に接合することになる。 In addition, since the fusion force between the second resin and the second member in the polymer alloy of the intermediate material is stronger than the fusion force between the first resin and the first member, the fusion force between the intermediate material and the second member is sufficient. Secured. Thereby, a 1st member and a 2nd member will join firmly via a primer layer and an intermediate material.
第3の発明は、第1または2の発明において、中間材は、レーザー光を吸収する吸収剤を有していることを特徴とするものである。 According to a third invention, in the first or second invention, the intermediate material has an absorbent that absorbs laser light.
この構成によれば、照射されたレーザー光が中間材のレーザー光吸収剤に吸収されるので、低出力のレーザー光を用いてもポリマーアロイが確実に加熱される。 According to this configuration, the irradiated laser light is absorbed by the laser light absorbent of the intermediate material, so that the polymer alloy is reliably heated even when using low-power laser light.
第4の発明は、第1から3のいずれか1つの発明において、プライマー層は、レーザー光を吸収する吸収剤を有していることを特徴とするものである。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the primer layer has an absorbent that absorbs laser light.
この構成によれば、中間材に隣接するプライマー層がレーザー光により加熱される。そして、プライマー層の熱が中間材に伝達されて中間材が加熱される。 According to this configuration, the primer layer adjacent to the intermediate material is heated by the laser light. And the heat | fever of a primer layer is transmitted to an intermediate material, and an intermediate material is heated.
第1の発明によれば、第1部材と融着性を有するプライマー層を形成し、第1部材に形成したプライマー層の樹脂との融着性を有する第1樹脂と、第2部材との融着性を有する第2樹脂とを含むポリマーアロイからなる中間材を、プライマー層と第2部材との間に配置した状態で、レーザー光を照射して中間材を加熱するようにしている。これにより、第1部材及び第2部材が融着しにくい材料からなる場合に、第1部材及び第2部材を十分な接合強度を持たせて接合することができるので、レーザー光を用いた接合方法の適用範囲を拡大できる。 According to the first aspect of the present invention, a primer layer having a fusibility with the first member is formed, the first resin having a fusibility with the resin of the primer layer formed on the first member, and the second member. An intermediate material made of a polymer alloy containing a second resin having fusibility is disposed between the primer layer and the second member, and the intermediate material is heated by irradiation with laser light. As a result, when the first member and the second member are made of a material that is difficult to fuse, the first member and the second member can be bonded with sufficient bonding strength. The scope of the method can be expanded.
第2の発明によれば、中間材のポリマーアロイと第2部材との融着力を、ポリマーアロイと第1部材との融着力よりも強く設定したので、ポリマーアロイの配合を広く設計でき第1部材と第2部材との接合強度をより一層高めることができる。 According to the second invention, since the fusion force between the polymer alloy of the intermediate material and the second member is set stronger than the fusion force between the polymer alloy and the first member, the composition of the polymer alloy can be designed widely. The bonding strength between the member and the second member can be further increased.
第3の発明によれば、中間材がレーザー光吸収剤を有しているので、低出力のレーザー光を用いても中間材のポリマーアロイを確実に加熱でき、ポリマーアロイ中の第1樹脂とプライマー層の樹脂とを確実に融着できるとともに、ポリマーアロイ中の第2樹脂と第2部材とも確実に融着できる。これにより、第1部材と第2部材との接合強度をより一層高めることができる。 According to the third invention, since the intermediate material has the laser light absorber, the polymer alloy of the intermediate material can be reliably heated even when using low-power laser light, and the first resin in the polymer alloy The resin of the primer layer can be reliably fused, and the second resin and the second member in the polymer alloy can be reliably fused. Thereby, the joint strength between the first member and the second member can be further increased.
第4の発明によれば、プライマー層がレーザー光吸収剤を有しているので、レーザー光により加熱されたプライマー層の熱を中間材に伝達させて中間材のポリマーアロイを確実に加熱できる。これにより、融着性をより一層向上できる。 According to the fourth invention, since the primer layer has the laser light absorber, the heat of the primer layer heated by the laser light can be transmitted to the intermediate material to reliably heat the polymer alloy of the intermediate material. Thereby, a melt | fusion property can be improved further.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は、本発明の実施形態にかかるレーザー光を用いた接合方法によって得られた接合品1を示すものである。この接合品1は、第1部材2と、第2部材3とが中間材5を介在させた状態で一体化されたものである。第1部材2と、第2部材3とは、互いに異なる種類の樹脂で構成されている。これら樹脂は、レーザー光で溶融させて融着させようとしても、実用に耐え得るほどの接合強度を得ることができないものであり、従来の一般的なレーザー光を用いた接合方法は適用できないものである。
FIG. 1 shows a
第1部材2は、板状の部材であり、レーザー光を通さないレーザー光非透過性を有する材料で構成してもよいし、レーザー光を通すレーザー光透過性を有する材料で構成してもよい。ここで、レーザー光非透過性とは、レーザー光を吸収するレーザー光吸収性のことであり、加熱源としてのレーザー光を一部透過及び/又は反射しても残りを吸収する性質をいい、レーザー光の全てを吸収するものも含む。このような性質を持つ材料としては、例えば、樹脂に顔料や染料を混合した材料がある。レーザー光非光透過性としては、例えば、波長940nmのレーザー光の透過率が15%未満であることが好ましい。本実施形態では、第1部材2はポリプロピレン(PP)で構成されている。
The
第2部材3は、レーザー光を通すレーザー光透過性を有する材料で構成された板状の部材である。レーザー光透過性とは、加熱源としてのレーザー光を殆ど反射も吸収もせずに透過させるか、レーザー光を一部透過及び/又は反射しても溶融することなく、残りのレーザー光を透過させることのできる性質をいい、レーザー光の全てを透過させるものも含む。第2部材3は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)で構成されている。
The
上記第1部材2及び第2部材3を構成する樹脂に対しては、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、導電剤、核剤、離型剤、難燃剤、帯電防止剤、加工調剤、着色及び機能性顔料または染料、架橋剤、可塑剤及び加硫剤からなる群から選択された少なくとも一つを混合することも可能である。第2部材3の構成する樹脂に着色顔料や染料を混合する場合は、第2部材3が無色透明ではなくなるが、所定のレーザー光透過性を確保できる程度の量とすればよい。
For the resin constituting the
第1部材2及び第2部材3の厚みは、特に限定されないが、例えば数mm程度である。また、第1部材2をレーザー光透過性部材からなるものとしてもよい。
Although the thickness of the
第1部材2における第2部材3との接合面には、中間材5との融着力を向上させるための樹脂を含むプライマー層4が形成されている。
A
プライマー層4に求められる特性としては、中間材5及び第1部材2と相溶性が良いことが挙げられる。また、プライマー層4は、中間材5と第1部材2との少なくとも一方に反応性を有していてもよい。また、プライマー層4はレーザー光Lを吸収するレーザー光吸収性を有していても、有していなくても良い。
The properties required for the
プライマー層4に含まれる樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ポリエチレン(HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDPE、UHDPE、Polyethylene)、ポリプロピレン(PP Co-Polymer、PP Homo-Polymer、PP Ter-Polymer)、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、スチレンアクリロニトリル樹脂(SAN)、K-レジン、SBS樹脂(SBS block co-polymer)、PVDC樹脂、EVA樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド(PA、PA6、PA66、PA46、PA610、PA612、PA6/66、PA6/12、PA6T、PA12、PA1212、PAMXD6)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフ夕レート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエチレンナフタリン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアセタール、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリチオエチルスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン及びポリエーテルイミド、などである。
Examples of the resin contained in the
その他、極性官能基が化学的に結合した変性樹脂であってもよく、具体的には、アクリル酸変性オレフィン樹脂、マレイン酸変性オレフィン樹脂、塩化変性オレフィン樹脂(CPP、CPE)、シラン変性オレフィン樹脂、アイオノマー樹脂、ナイロン変性オレフィン樹脂、エポキシ変性樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂(EVOH)、エチレンビニールアセテート樹脂、ホットメルト接着樹脂などの樹脂が挙げられ、これらと上記熱可塑性樹脂の混合物または組合物であってもよい。 In addition, it may be a modified resin in which polar functional groups are chemically bonded. Specifically, an acrylic acid-modified olefin resin, a maleic acid-modified olefin resin, a chloride-modified olefin resin (CPP, CPE), a silane-modified olefin resin. , Ionomer resin, nylon-modified olefin resin, epoxy-modified resin, ethylene vinyl alcohol resin (EVOH), ethylene vinyl acetate resin, hot melt adhesive resin, and the like, which are mixtures or combinations of these and the above thermoplastic resins. May be.
プライマー層4に含まれる樹脂としては、熱可塑性エラストマーであってもよく、具体的には、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、塩ビ系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、イソプレン系エラストマー、イオンクラスターと非晶性PE系のエラストマー、塩素化PEと非晶性PE系のエラストマー、フッ素系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、アクリル系エラストマー等が挙げられる。
The resin contained in the
プライマー層4に含まれる樹脂としては、熱硬化性樹脂であってもよく、具体的には、フェノール系樹脂、ユリア系樹脂、スルホアミド系樹脂、シアネート系樹脂、イソシアネート系樹脂、メラミン系樹脂、グアナミン系樹脂、アニリン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレア系樹脂、ポリイミド系樹脂、マレイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アリル樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、フラン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ケイ素樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、エピスルフィド樹脂、エン−チオール樹脂、ポリアゾチメン樹脂、ポリビニルベンジルエーテル樹脂、硬化性アクリル樹脂などが挙げられる。また、熱硬化性を有するゴムであってもよく、具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム及びシリコンゴム等が挙げられる。また、上記の樹脂を混合して作った複合樹脂または共重合体でプライマー層4を構成してもよい。
The resin contained in the
また、プライマー層4には粘着剤成分を混合して粘着性を付与してもよい。この粘着剤成分としては、ゴム系、アクリル系、ウレタン系、シリコン系等が代表的なものとして挙げられる。
In addition, the
また、熱可塑性エラストマーはゴム系粘着剤のベースとしても一般的であり、特に限定されないがタッキファイヤやオイル、液状オリゴマー、架橋剤等を配合することで粘着剤になり得る。液状オリゴマーとしては、アクリル系、スチレン系、ポリイソプレンやブタジエンなどのゴム系、ポリエステル系、その他分子量数百〜数千程度の高粘度の重合体から選択することが可能である。 Thermoplastic elastomers are also commonly used as a base for rubber-based pressure-sensitive adhesives, and are not particularly limited. However, thermoplastic elastomers can be made into pressure-sensitive adhesives by blending tackifiers, oils, liquid oligomers, crosslinking agents, and the like. The liquid oligomer can be selected from acrylic, styrene, rubbers such as polyisoprene and butadiene, polyesters, and other high-viscosity polymers having a molecular weight of several hundred to several thousand.
プライマー層4には粘着付与剤を混合してもよく、具体的に、例えば、ロジン系粘着付与樹脂、テルペン系粘着付与樹脂、炭化水素系粘着付与樹脂、クマロン系樹脂、クマロンインデン系樹脂などが挙げられる。オイルとしては大別されるパラフィン系、ナフテン系、アロマ系から選べばよい。
The
プライマー層4には、その他、例えば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、シリケート系化合物、ウレタン系化合物、多価カルボン酸、ポリエステルポリオール・ポリエーテルポリオール・ポリカーボネートポリオールなどを単独でもしくは2種以上組み合わせたポリオール類、イソシアネートまたはポリイソシアネート単独もしくは2種以上組み合わせたイソシアネート系化合物、フッ素樹脂、シリコン樹脂、シアノ系化合物、ニトリル系化合物、カルボジイミド系化合物及び樹脂、エステル系化合物、酸無水物、アダマンタン化合物、イソシアヌレート化合物などを混合してもよい。
In addition to the
また、プライマー層4のレベリング性や接合強度向上など、実用特性の向上を目的として、上述した熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂に、補強材や充填材を加えることができる。補強材や充填材としては、例えば、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム等とそのウィスカー、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、アスベスト、炭化ケイ素、セラミック、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、カオリン、クレー、シリカ、パイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、ゼオライト、モンモリロナイト、マイカ、雲母、ネフェリンシナイト、タルク、アタルバルシャイト、ウォラストナイト、PMF、フェライト、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、シリカ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、石こう、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ガラスバルーン、石英、石英ガラスなどが挙げられる。
In addition, for the purpose of improving practical properties such as leveling properties and bonding strength of the
また、使用するフィラーは中空であってもよい。また、上記のフィラーは2種以上を併用することが可能であり、必要によりシラン系、チタン系などのカップリング剤で予備処理して使用することができる。プライマー層4には、有機及び無機の着色顔料や染料を添加できるが、これらと上記の補強材、充填材の量は、プライマー層4が所定のレーザー光吸収性を確保できる程度の量となるように適宜調整できる。
Moreover, the filler used may be hollow. In addition, two or more kinds of the above fillers can be used in combination, and if necessary, they can be used after pretreatment with a coupling agent such as silane or titanium. Organic and inorganic coloring pigments and dyes can be added to the
プライマー層4には、その他、必要に応じていろいろな添加剤が配合されていてもよい。例えば、素練り促進剤、スコーチ防止剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、架橋剤、架橋助剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫もどり防止剤といった一般的なゴム・プラスチック配合薬品が挙げられる。
In addition to the
プライマー層4には、樹脂の他に、レーザー光を吸収するレーザー光吸収剤が混合されている。レーザー光吸収剤としては、例えば、カーボンブラック等であるが、これに限られるものではない。
In addition to the resin, the
中間材5は、プライマー層4の樹脂との融着性を有する第1樹脂と、第2部材3を構成する樹脂との融着性を有する第2樹脂とを含むポリマーアロイからなるものである。中間材5は、基本的にはシート状であるが、形状としてはこれに限られるものではなく、第1部材2と第2部材3とを効果的に接合できる形状であればよい。また、中間材5は、レーザー光の照射によって加熱された際に溶融する熱可塑性を有している。中間材5の厚さは、例えば、10μm以上2000μm以下が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。中間材5が極めて薄い場合には、フィルム状を呈することになり、一方、厚い場合には板状を呈することになる。また、ポリマーアロイは、弾性を有しており、弾性率は、0.01以上500MPa以下に設定されている。弾性率の値は、第1樹脂や第2樹脂の種類、ポリマーアロイに混合するエラストマーの種類、量等によって任意に設定することが可能である。
The
中間材5のポリマーアロイ中の第1樹脂は、プライマー層4に含まれる樹脂との相溶性が良好な樹脂であり、例えば、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンゴム(SEBS)が挙げられるが、これに限られるものではない。中間材5のポリマーアロイ中の第1樹脂と、プライマー層4に含まれる樹脂とのSP値(溶解性パラメータ)の差は、1.0以下が好ましい。SP値は、例えば、Fedors(フェダーズ)法で算出することが可能である。
The first resin in the polymer alloy of the
ポリマーアロイ中の第2樹脂は、第2部材3を構成する樹脂との相溶性が良好な樹脂であり、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂 (PMMA) が挙げられるが、これに限られるものではない。ポリマーアロイ中の第2樹脂と、第2部材3を構成する樹脂とのSP値の差は、1.0以下が好ましい。
The second resin in the polymer alloy is a resin having a good compatibility with the resin constituting the
ポリマーアロイと第2部材3との融着力は、ポリマーアロイと第1部材2との融着力よりも強く設定されている。
The fusing force between the polymer alloy and the
中間材5には、レーザー光を吸収するレーザー光吸収剤が混合されている。レーザー光吸収剤としては、例えば、カーボンブラック等であるが、これに限られるものではない。中間材5のレーザー光非透過性としては、例えば、波長940nmのレーザー光の吸収率が15%以上であることが好ましい。
The
中間材5には、熱伝導性フィラーが混合されていてもよいし、混合されていなくてもよい。
The
次に、上記接合品1の製造要領について説明する。まず、第1部材2における第2部材3との接合面にプライマー層4を形成するための塗料を塗布する。この塗料が乾燥するとプライマー層4が形成される。プライマー層4と第1部材2との結合力は十分に強いものとなる。
Next, the manufacturing procedure of the joined
プライマー層4の形成方法として様々な手法があるが特に限定されない。溶液タイプのプライマー塗料を用いる場合には、その塗工方式としては、例えば、簡易塗布具としてヘラ、刷毛、棒、注射器、油差し、さらにはハンドローラー、コーキングガン、シーラントガン、フローガン、フローブラシ、スプレーガン、そしてフローコーター、ホイルコーター、ロールコーター、ナイフコーター、ブラシコーター、浸漬コーター、カーテンコーター等の各種コーターを用いることができる。
There are various methods for forming the
また、プライマー層4は、溶液タイプのもので形成することに限定されず、例えば、固形タイプのものをホットメルト方式で塗工するものも含み、この場合には、ノズル形およびホイール形のアプリケーター、そしてロールコーター、カーテンフローコーター、特殊コーター等のホットメルトコーターなどを用いることができる。
Further, the
また、第1部材2の成形時に、固形タイプのプライマーを第1部材2に成形して一体化してもよい。すなわち、例えば、第1部材2を押出成形又は射出成形する際に、第1部材2における中間材5との接合側に、固形タイプのプライマーを二色成形法を用いて成形する。これにより、プライマー層4が得られる。
Further, when the
また、予めフィルム状に成形したプライマー用樹脂を用い、ウェット、ドライ、加熱などのラミネート技術によってプライマー層4を成形してもよい。
Alternatively, the
プライマー層4を成形した後、第1部材2と第2部材3との間に中間材5を配置して、第1部材2、中間材5及び第2部材3を重ねる。このとき、第1部材2及び第2部材3を治具(図示せず)を用いて厚み方向にクランプしてもよい。
After forming the
その後、図1に示すように、レーザー光Lを第2部材3側から中間材5へ向けて照射する。このレーザー光Lの種類は、接合対象物(第1部材2、中間材5及び第2部材3)の材料、厚さ、形状、レーザー光透過度合い等に応じて適宜選択できる。レーザー光Lを照射する装置は、周知の装置を利用することができる。
Then, as shown in FIG. 1, the laser beam L is irradiated toward the
レーザー光Lの種類としては、例えば、ガスレーザー、例えば、固体レーザー(Nd:YAG励起、半導体レーザー励起など)、半導体レーザー、チューナブルダイオードレーザー、チタンサファイアレーザー(Nd:YAG励起、)等が利用でき、レーザー光Lの種類は限定されない。これらのレーザー光のうち、通常、可視光より長波長域の800〜1600nm、好ましくは800〜1100nmに発振波長を有するレーザー光が使用される。また、レーザー光Lは、1つの波長からなるものであってもよいし、2つ以上の波長を有するものであってもよい。レーザー光Lのビーム形状としては、円または楕円、ライン、ドーナツ状なども必要に応じて選択できる。 As the type of the laser beam L, for example, a gas laser, for example, a solid laser (Nd: YAG excitation, semiconductor laser excitation, etc.), a semiconductor laser, a tunable diode laser, a titanium sapphire laser (Nd: YAG excitation), etc. are used. The type of the laser beam L is not limited. Of these laser beams, a laser beam having an oscillation wavelength of 800 to 1600 nm, preferably 800 to 1100 nm, which is longer than visible light is usually used. Further, the laser beam L may be composed of one wavelength, or may have two or more wavelengths. As the beam shape of the laser light L, a circle, an ellipse, a line, a donut shape, or the like can be selected as necessary.
レーザー光Lは、接合対象物の厚み方向中間部分に対して垂直方向から又は斜め方向から照射されるものであってもよい。レーザー光Lは、1方向だけでなく複数方向から照射されるものであってもよい。接合対象物を移動させながらレーザー光Lの照射を行ってもよいし、スポット照射、パルス照射、ライン照射、融着したい形状に対する一括照射を単独または複数のレーザー光により同時に行ってもよい。 The laser beam L may be irradiated from a vertical direction or an oblique direction with respect to the intermediate portion in the thickness direction of the bonding target. The laser beam L may be emitted from a plurality of directions as well as one direction. The laser beam L may be irradiated while moving the object to be joined, or spot irradiation, pulse irradiation, line irradiation, and collective irradiation for the shape to be fused may be performed simultaneously by a single laser beam or a plurality of laser beams.
また、レーザー光Lの出力が低過ぎると樹脂の接合部分を互いに溶融させ難くなり、出力が高過ぎると樹脂が蒸発したり、変質し強度が低下したりするため、これを回避すべく、接合条件としてのレーザー光Lの出力及び走査速度、焦点位置、接合対象物へのクランプ治具によるクランプ圧力等を適宜調整する。 Also, if the output of the laser beam L is too low, it becomes difficult to melt the joint parts of the resin, and if the output is too high, the resin evaporates or deteriorates and the strength decreases. The output of the laser beam L as conditions, the scanning speed, the focal position, the clamping pressure by the clamping jig to the object to be joined, etc. are adjusted as appropriate.
照射されたレーザー光Lは、第2部材3を透過して中間材5に到達する。中間材5に到達したレーザー光Lは、中間材5のレーザー吸収剤に吸収され、これにより中間材5が加熱される。
The irradiated laser beam L passes through the
中間材5が溶融温度となるまで加熱されると溶融し始める。この中間材5の熱はプライマー層4に伝達されてプライマー層4も溶融する。さらに、中間材5の熱は第2部材3にも伝達されて第2部材3の接合部分が溶融する。
When the
中間材5及びプライマー層4が溶融すると、ポリマーアロイの第1樹脂とプライマー層4の樹脂とが混ざる。また、中間材5及び第2部材3の接合部分が溶融すると、ポリマーアロイの第2樹脂と第2部材3の樹脂とが混ざる。
When the
レーザー光Lの一部(照射されたレーザー光Lのうちの数%)は、中間材5を透過することがある。中間材5を透過した僅かなレーザー光Lはプライマー層4に到達する。このプライマー層4にレーザー光吸収剤が混合されているので、中間材5を透過したレーザー光Lはプライマー層4のレーザー吸収剤に吸収され、プライマー層4が加熱される。このプライマー層4の熱が中間材5に伝達されて中間材5が加熱されるので、レーザー光Lを有効に利用できる。
Part of the laser beam L (a few percent of the irradiated laser beam L) may pass through the
また、中間材5にレーザーの吸収性を持たせているので、低出力のレーザー光を用いても、中間材5を確実に加熱して溶融させることができる。従って、第1部材2や第2部材3が熱によって損傷(焦げや変形)してしまうのを抑制できる。
Further, since the
そして、レーザー光Lの照射を終了した後、中間材5は冷却・固化される。中間材5が固化すると、中間材5のポリマーアロイ中の第1樹脂がプライマー層4の樹脂と融着した状態となるとともに、ポリマーアロイ中の第2樹脂が第2部材3と融着した状態となる。これにより、第1部材2と第2部材3とが接合されて接合品1が得られる。
After the irradiation with the laser beam L is completed, the
中間材5のポリマーアロイ中の第1樹脂は、プライマー層4の樹脂との相溶性が良く、しかも、そのプライマー層4は第1部材2との結合力が高いので、中間材5と第1部材2との接合強度は高い。また、中間材5のポリマーアロイ中の第2樹脂は、第2部材3を構成する樹脂との相溶性が良いので、中間材5と第2部材3との接合強度は高い。
The first resin in the polymer alloy of the
さらに、第1部材2に形成されているプライマー層4は、上述のように第1部材2との結合力が強く、また、ポリマーアロイ中の第1樹脂との融着力も強い。そして、中間材5のポリマーアロイと第2部材3との融着力は、第1部材2との融着力よりも強いので、中間材5と第2部材3との融着力は十分に確保される。
Furthermore, the
また、レーザー光Lの照射によって第1部材2と第2部材3とを溶着する際には、加熱された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2と第2部材3との線膨張係数の違い等が原因となって接合界面に応力が生じることがある。このことに対しては、中間材5が弾性を有していることから、接合界面の応力を緩和することができる。これにより、接合強度の低下や剥がれを防止できる。
Moreover, when welding the
また、得られた接合品1には、使用時に熱的なストレスや機械的な力が加わって第1部材2と第2部材3との接合界面に応力が発生することがあるが、このような応力も中間材5の存在によって緩和することができる。従って、接合品1を長期間に亘って使用しても接合強度を維持することができる。
In addition, in the obtained bonded
以上説明したように、この実施形態にかかるレーザーを用いた接合方法によれば、第1部材2に塗布したプライマー層4の樹脂との融着性を有する第1樹脂と、第2部材3との融着性を有する第2樹脂とを含むポリマーアロイからなる中間材5を、プライマー層4と第2部材3との間に配置し、レーザー光を照射して中間材5を加熱するようにしている。これにより、第1部材2及び第2部材3が互いに異なる材料からなり両部材2、3を直接接合するのが困難な場合に、両部材2、3を中間材5及びプライマー層4を介して十分な接合強度を持たせて接合することができる。よって、レーザー光を用いた接合方法の適用範囲を拡大できる。
As explained above, according to the joining method using the laser according to this embodiment, the first resin having the fusion property with the resin of the
また、中間材5のポリマーアロイと第2部材3との融着力を、ポリマーアロイと第1部材2との融着力よりも強く設定したので、第1部材2と第2部材3との接合強度をより一層高めることができる。
Further, since the fusion force between the polymer alloy of the
また、中間材5がレーザー光吸収剤を有しているので、低出力のレーザー光を用いても中間材5のポリマーアロイを確実に加熱して溶融させることができる。これにより、ポリマーアロイ中の第1樹脂とプライマー層4の樹脂とを確実に融着できるとともに、ポリマーアロイ中の第2樹脂と第2部材3とも確実に融着でき、第1部材2と第2部材3との接合強度をより一層高めることができる。
Moreover, since the
また、プライマー層4がレーザー光吸収剤を有しているので、レーザー光により加熱されたプライマー層4の熱を中間材5に伝達させて中間材5のポリマーアロイを確実に溶融させることができる。
Further, since the
尚、上記実施形態では、第2部材3側からレーザー光を照射するようにしているが、これに限らず、第1部材2をレーザー光透過性を有する部材で構成し、第1部材2側からレーザー光を照射するようにしてもよい。これにより、第1部材2側から照射されたレーザー光が中間材5に到達して中間材5が加熱される。
In the above-described embodiment, the laser beam is irradiated from the
また、本発明にかかるレーザー光を用いた接合方法は、例えば、自動車用部品、化粧品用ケース、住設用又は電気製品用外装部材以外にも、各種接合品を製造する場合に適用できる。 Moreover, the joining method using the laser beam concerning this invention is applicable when manufacturing various joining goods besides the components for motor vehicles, the case for cosmetics, the housing use, or the exterior member for electrical products, for example.
また、第1部材2は、樹脂以外にも例えば金属で構成してもよい。この場合には、プライマー層4を、金属との接着性が良好なものとすればよい。
Moreover, you may comprise the
以下、本発明の実施例について表1に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to Table 1.
第1部材2は、比較例及び実施例で同じ部材であり、ポリプロピレン製の板材である。具体的には、ポリプロピレンは、サンアロマー株式会社製のサンアロマーPM771Mを用いている。第1部材2の板厚は2mmとし、幅は25mmとした。レーザー透過率は、7%である。
The
第2部材3は、比較例及び実施例で同じ部材であり、ABS製の板材である。具体的には、三菱樹脂株式会社製のヒシプレートY−268を用いている。第2部材3の板厚は2mmとし、幅は25mmとした。レーザー透過率は、37%である。
The
レーザー光Lは、半導体レーザー装置から出力し、波長は940nm、出力は250W、走査速度は1.2m/分とした。比較例及び実施例で同じである。 The laser beam L was output from the semiconductor laser device, the wavelength was 940 nm, the output was 250 W, and the scanning speed was 1.2 m / min. The same applies to the comparative example and the example.
まず、比較例について説明する。比較例では、プライマー層4を形成していない。第1部材2及び第2部材3を幅25mm×奥行き35mmの範囲で、中間材5を介在させて重ね、第2部材3側から上記レーザー光Lを照射し、幅方向に走査した。中間材5の第1樹脂は、SEBSであり、第2樹脂は、PMMAである。SEBSは、旭化成株式会社製のタフテックH1041であり、また、PMMAは、旭化成株式会社製のデルペット560Fである。また、中間材5には、レーザー光吸収剤として、近赤外線吸収色素(昭和電工株式会社製のIR−13F)を0.5重量部添加した。中間材5の厚みは、0.5mmである。
First, a comparative example will be described. In the comparative example, the
結果は、第1部材2を第2部材3から手で容易に剥離することができる程度の弱い接合力しか得られず、実用には耐えられない。具体的には、接合強度の試験方法は、接合状態にある第1部材2及び第2部材3を剪断方向で、かつ、レーザー光Lの走査方向と直交する方向に引張力(引張速度5mm/分)を加えて行った。この試験方法では、300Nの引張力で剥離した。また、比較例では、へき開が容易に発生した。
As a result, it is possible to obtain only a weak bonding force that allows the
次に、本発明の実施例について説明する。実施例では、第1部材2に、SEBSを含むプライマー層4を形成した点が比較例と異なっており、他は比較例と同じである。プライマー層4の塗工方法について説明すると、まず、SEBSの1%トルエン溶液を作り、これを刷毛を用いて第1部材2に3回重ね塗りした。
Next, examples of the present invention will be described. In the Example, the point which formed the
結果は、手で剥離するのは困難であった。具体的には、上記試験方法で1000Nの引張力で剥離した。また、剥離時には、第1部材2や第2部材3が破壊し、永久歪みが生じ、また、へき開はできなかった。このように、本発明によれば接合強度が十分に得られることが分かった。
The result was difficult to peel off by hand. Specifically, peeling was performed with a tensile force of 1000 N by the above test method. Moreover, at the time of peeling, the
以上説明したように、本発明にかかるレーザー光を用いた接合方法は、例えば、自動車用部品、化粧品用ケース、住設用又は電気製品用外装部材等を製造する場合に使用することができる。 As described above, the joining method using laser light according to the present invention can be used, for example, when manufacturing automotive parts, cosmetic cases, housing or electrical product exterior members, and the like.
1 接合品
2 第1部材
3 第2部材
4 プライマー層
5 中間材
L レーザー光
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記第1部材における上記第2部材との接合側に、上記中間材との融着力を向上させるためのプライマー層を形成し、
その後、上記プライマー層に含まれる樹脂との融着性を有する第1樹脂と上記第2部材との融着性を有する第2樹脂とを含むポリマーアロイからなる上記中間材を、上記プライマー層と上記第2部材との間に配置し、
次いで、上記第1部材、上記中間材及び上記第2部材を重ねた状態で、レーザー光を照射して上記中間材を加熱し、上記ポリマーアロイ中の第1樹脂と上記プライマー層の樹脂とを融着するとともに、上記ポリマーアロイ中の第2樹脂と上記第2部材とを融着することを特徴とするレーザー光を用いた接合方法。 In a joining method of joining the first member and the second member formed by molding different materials by irradiating a laser beam in a state where an intermediate material is disposed between the two members,
Forming a primer layer for improving the fusion force with the intermediate material on the side of the first member joined to the second member;
Thereafter, the intermediate material composed of a polymer alloy containing a first resin having a fusibility with the resin contained in the primer layer and a second resin having a fusibility with the second member is formed on the primer layer. Arranged between the second member,
Next, in a state where the first member, the intermediate material, and the second member are stacked, the intermediate material is heated by irradiating a laser beam, and the first resin in the polymer alloy and the resin of the primer layer are combined. A bonding method using laser light, wherein the second resin in the polymer alloy and the second member are fused together while being fused.
ポリマーアロイと第2部材との融着力は、ポリマーアロイと第1部材との融着力よりも強く設定していることを特徴とするレーザー光を用いた接合方法。 In the joining method using the laser beam according to claim 1,
A joining method using a laser beam, characterized in that the fusing force between the polymer alloy and the second member is set stronger than the fusing force between the polymer alloy and the first member.
中間材は、レーザー光を吸収する吸収剤を有していることを特徴とするレーザー光を用いた接合方法。 In the joining method using the laser beam according to claim 1 or 2,
A bonding method using laser light, wherein the intermediate material has an absorbent that absorbs laser light.
プライマー層は、レーザー光を吸収する吸収剤を有していることを特徴とするレーザー光を用いた接合方法。 In the joining method using the laser beam according to any one of claims 1 to 3,
The primer layer has an absorbent that absorbs laser light, and is a bonding method using laser light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010111677A JP5603652B2 (en) | 2010-05-14 | 2010-05-14 | Joining method using laser light |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010111677A JP5603652B2 (en) | 2010-05-14 | 2010-05-14 | Joining method using laser light |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011240496A true JP2011240496A (en) | 2011-12-01 |
JP5603652B2 JP5603652B2 (en) | 2014-10-08 |
Family
ID=45407672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010111677A Active JP5603652B2 (en) | 2010-05-14 | 2010-05-14 | Joining method using laser light |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5603652B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108136682A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding two different polyolefin plastics |
CN108136683A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding polyamide and poly- (methyl) acrylate plastic |
CN108136680A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | Weld polyolefin plastics and the method for other plastics |
CN108136681A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding two kinds of Maranyls |
CN108136679A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding polyolefin plastics and the plastics based on the polymer containing carbonyl group |
US20180207878A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-07-26 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Method for bonding two different plastics |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03101620U (en) * | 1990-02-01 | 1991-10-23 | ||
JPH11116901A (en) * | 1997-10-16 | 1999-04-27 | Bridgestone Corp | Adhesion of rubber |
JP2002018961A (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-22 | Toyota Motor Corp | Method for bonding resin molded articles |
JP2002028980A (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-29 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Polyethylene sheet for joining member of different material |
JP2006026974A (en) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Toyota Motor Corp | Joining method for different kinds of resin members |
JP2007260957A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Ube Ind Ltd | Laser welding joint of pipe-shaped product and laser welding method of pipe-shaped product |
JP2008007584A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Okayama Prefecture | Joining method for different kinds of members and joined article of different kinds of members |
-
2010
- 2010-05-14 JP JP2010111677A patent/JP5603652B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03101620U (en) * | 1990-02-01 | 1991-10-23 | ||
JPH11116901A (en) * | 1997-10-16 | 1999-04-27 | Bridgestone Corp | Adhesion of rubber |
JP2002018961A (en) * | 2000-07-03 | 2002-01-22 | Toyota Motor Corp | Method for bonding resin molded articles |
JP2002028980A (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-29 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Polyethylene sheet for joining member of different material |
JP2006026974A (en) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Toyota Motor Corp | Joining method for different kinds of resin members |
JP2007260957A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Ube Ind Ltd | Laser welding joint of pipe-shaped product and laser welding method of pipe-shaped product |
JP2008007584A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Okayama Prefecture | Joining method for different kinds of members and joined article of different kinds of members |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108136682A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding two different polyolefin plastics |
CN108136683A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding polyamide and poly- (methyl) acrylate plastic |
CN108136680A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | Weld polyolefin plastics and the method for other plastics |
CN108136681A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding two kinds of Maranyls |
CN108136679A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 汉高股份有限及两合公司 | The method for welding polyolefin plastics and the plastics based on the polymer containing carbonyl group |
US20180207878A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-07-26 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Method for bonding two different plastics |
JP2019501037A (en) * | 2015-10-16 | 2019-01-17 | ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェンHenkel AG & Co. KGaA | Method for welding polyamide plastic and poly (meth) acrylate plastic |
US10618224B2 (en) | 2015-10-16 | 2020-04-14 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Method for welding two polyamide plastics |
US10894366B2 (en) | 2015-10-16 | 2021-01-19 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Method for welding polyamide and poly(meth)acrylate plastics |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5603652B2 (en) | 2014-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6046329B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP5603652B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP4714948B2 (en) | Laser joining intermediate member and joining method using the same | |
JP4806003B2 (en) | Laser joining sheet and joining method using the same | |
JP5603653B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP4086891B2 (en) | Laser welded body | |
JP4771371B2 (en) | Dissimilar member joining method and dissimilar member joined product | |
WO2007046536A1 (en) | Material for laser fusion bonding | |
JP5736331B2 (en) | Joining method using laser light | |
US20090258233A1 (en) | Method of making a transparency | |
JP4849574B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP2009269401A (en) | Bonding process using laser beam | |
JP4805225B2 (en) | Laser welded body | |
JP6126326B2 (en) | Method of bonding members using laser light | |
JP2018530463A (en) | Method for integral joining of two workpieces | |
JP4574666B2 (en) | Laser welded body | |
WO2004005013A1 (en) | Method of joining pipe-shaped articles | |
JP6192887B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP5883966B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP6053253B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP4241733B2 (en) | Method for bonding a thermoplastic polymer layer to an elastomeric surface | |
JP6332897B2 (en) | Composite material and manufacturing method thereof | |
JP5883965B2 (en) | Joining method using laser light | |
JP2007296857A (en) | Laser welded body | |
JP5650419B2 (en) | 3-layer adhesive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130326 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130326 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140410 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140527 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140805 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140822 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5603652 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |