JP2016147397A - 樹脂部材のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法 - Google Patents
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Abstract
Description
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
該高透過率樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との間に挟まれた上記光透過樹脂部材の挟持部と、上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と該光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
レーザー光を、上記高透過率樹脂部分及び上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材と、を備え、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と上記接合樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部分の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光透過樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材及び上記光透過樹脂部分を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部材と上記光透過樹脂部分との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
このレーザー溶着構造においては、光透過樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、高透過率樹脂部分と、溶着用凹部に隣接する、厚みが薄い光透過樹脂部材の挟持部とを通過させて光吸収樹脂部材に吸収させることができる。そして、光透過樹脂部材の挟持部と光吸収樹脂部材との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。
また、上記レーザー溶着方法の一態様(1−2)においても、同様の効果が得られる。
「相溶性」とは、分子レベルにおいて樹脂が溶け合う性質のことをいう(以下同様)。
また、「レーザー光を透過する性質」の意味には、レーザー光の全てを透過させる性質のみならず、レーザー光の多く又は一部を透過させる性質も含む(以下同様)。
このレーザー溶着構造においては、接合樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と接合樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、光透過樹脂部材を通過させて光吸収樹脂部分に吸収させることができる。そして、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部分との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。また、光吸収樹脂部分は、接合樹脂部材との相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって接合樹脂部材と機械的に結合されている。
また、上記レーザー溶着方法の他の態様(2−2)においても、同様の効果が得られる。
上記他の態様(2−1)、(2−2)においては、光透過樹脂部材と接合樹脂部材とは、相溶性を示さない互いに異なる種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部分とは、相溶性を示す互いに異なる種類の熱可塑性樹脂、又は同じ種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、接合樹脂部材は、レーザー光を透過する性質を有していてもよく、レーザー光を吸収する性質を有していてもよい。
このレーザー溶着構造においては、光透過樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過させる性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、光透過樹脂部材及び光透過樹脂部分を通過させて光吸収樹脂部材に吸収させることができる。そして、光吸収樹脂部材と光透過樹脂部分との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。また、光透過樹脂部分は、光透過樹脂部材との相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって光透過樹脂部材と機械的に結合されている。
また、上記レーザー溶着方法のさらに他の態様(3−2)においても、同様の効果が得られる。
上記さらに他の態様(3−1)、(3−2)においては、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材とは、相溶性を示さない互いに異なる種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、光吸収樹脂部材と光透過樹脂部分とは、相溶性を示す互いに異なる種類の熱可塑性樹脂、又は同じ種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。
(実施例1)
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法の一態様(1−1)、(1−2)についての実施例である。
本例の樹脂部材のレーザー溶着構造は、図1に示すように、レーザー光Xを透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材1と、レーザー光Xを吸収する性質を有するとともに、光透過樹脂部材1との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材2とを備えている。光透過樹脂部材1における、光吸収樹脂部材2と対面する表面101とは反対側の表面102から陥没して形成された溶着用凹部11には、光透過樹脂部材1のレーザー光Xの透過率よりもレーザー光Xの透過率が高い高透過率樹脂部分3が埋設されている。光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2とは、高透過率樹脂部分3と光吸収樹脂部材2との間に挟まれた光透過樹脂部材1の挟持部12と、光吸収樹脂部材2との境界部Kが溶着されていることによって接合されている。
高透過率樹脂部分3は、レーザー溶着を行う部位に応じて、光透過樹脂部材1における複数個所に断続的に設けることができる。また、高透過率樹脂部分3は、光透過樹脂部材1における特定個所に連続的に設けることもできる。
また、光透過樹脂部材1及び光吸収樹脂部材2は、顔料系の光吸収色素と染料系の光吸収色素とを混合させて添加するとともに、これらの光吸収色素の混合比率を適宜調整して、レーザー光Xの透過率を調整することができる。
また、着色顔料には、一般的なものを使用することができる。また、着色染料には、レーザー光を透過させる性質のものとして、例えば、アントラキノン系染料、アゾ系染料等を使用することができる。
レーザー溶着方法において用いるレーザー光Xは、種々の波長のレーザー光Xとすることができる。本例のレーザー光Xは、808nm、840nm、940nm、980nm等の波長を有する半導体レーザーによる光である。また、レーザー光Xは、1064nmの波長を有するYAGレーザー等とすることもできる。
レーザー溶着を行うに当たっては、まず、図2に示すように、高透過率樹脂部分3が埋設されたインナーパネルとしての光透過樹脂部材1と、アウターパネルとしての光吸収樹脂部材2とを重ね合わせる。そして、光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2とを加圧して挟み込み、光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2とが重ね合わされた状態を維持する。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材1のレーザー光Xの透過率が低い場合であっても、光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法の他の態様(2−1)、(2−2)についての実施例である。
本例は、光透過樹脂部材1と接合樹脂部材2Aとが相溶性を示さない(非相溶性を示す)場合を示す。
図4に示すように、本例の溶着用凹部21は、接合樹脂部材2Aにおける、光透過樹脂部材1と対面する表面201から陥没して形成されている。溶着用凹部21には、光透過樹脂部材1との相溶性を示すとともに、レーザー光Xを吸収する性質を有する光吸収樹脂部分4が、アンダーカット形状を有して埋設されている。光透過樹脂部材1と接合樹脂部材2Aとは、光吸収樹脂部分4と光透過樹脂部材1との境界部Kが溶着されていることによって接合されている。
次いで、同図に示すように、光透過樹脂部材1における、光吸収樹脂部分4が設けられた位置に対応する表面102からレーザー光Xを照射する。このとき、レーザー光Xのほとんどが光透過樹脂部材1を透過し、光吸収樹脂部分4の表面401に吸収される。そして、光吸収樹脂部分4の表面401付近が発熱し、溶融する。また、光吸収樹脂部分4から光透過樹脂部材1へ熱伝導によって熱が伝わり、この光透過樹脂部材1の部分が溶融する。これにより、光吸収樹脂部分4の表面401付近と光透過樹脂部材1の部分とが溶け合い、レーザー光Xの照射が停止された後には、光透過樹脂部材1、接合樹脂部材2A及び光吸収樹脂部分4が冷却され、固化する。こうして、光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部分4との境界部Kが溶着される。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材1と接合樹脂部材2Aとが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材1と接合樹脂部材2Aとの接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
本例においても、その他の構成及び図中の符号は実施例1と同様であり、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法のさらに他の態様(3−1)、(3−2)についての実施例である。
本例は、実施例2と同様に、光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2とが相溶性を示さない(非相溶性を示す)場合を示す。
図6に示すように、本例の溶着用凹部13は、光透過樹脂部材1における、光吸収樹脂部材2と対面する表面101から陥没して形成されている。溶着用凹部13には、光吸収樹脂部材2との相溶性を示すとともに、レーザー光Xを透過させる性質を有する光透過樹脂部分5がアンダーカット形状を有して埋設されている。光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2とは、光透過樹脂部分5と光吸収樹脂部材2との境界部Kが溶着されていることによって接合されている。
次いで、同図に示すように、光透過樹脂部材1における、光透過樹脂部分5が設けられた位置に対応する表面102からレーザー光Xを照射する。このとき、レーザー光Xのほとんどが光透過樹脂部材1を透過し、レーザー光Xの多くが光透過樹脂部分5を透過する。そして、レーザー光Xは、光吸収樹脂部材2の表面201に吸収され、光吸収樹脂部材2の表面201付近が発熱し、溶融する。また、光吸収樹脂部材2から光透過樹脂部分5へ熱伝導によって熱が伝わり、この光透過樹脂部分5が溶融する。これにより、光吸収樹脂部材2の表面201付近と光透過樹脂部分5とが溶け合い、レーザー光Xの照射が停止された後には、光透過樹脂部材1、光吸収樹脂部材2及び光透過樹脂部分5が冷却され、固化する。こうして、光吸収樹脂部材2と光透過樹脂部分5との境界部Kが溶着される。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2とが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材1と光吸収樹脂部材2との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
本例においても、その他の構成及び図中の符号は実施例1と同様であり、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
11,13 溶着用凹部
12 挟持部
2 光吸収樹脂部材
2A 接合樹脂部材
21 溶着用凹部
3 高透過率樹脂部分
4 光吸収樹脂部分
5 光透過樹脂部分
K 境界部
X レーザー光
Claims (7)
- レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
該高透過率樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との間に挟まれた上記光透過樹脂部材の挟持部と、上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と該光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材と、を備え、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と上記接合樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光透過樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造。 - 上記光透過樹脂部材は、車両用のインナーパネルであり、
上記光吸収樹脂部材は、上記インナーパネルの外側に配置された車両用のアウターパネルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂部材のレーザー溶着構造。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
レーザー光を、上記高透過率樹脂部分及び上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部分の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材及び上記光透過樹脂部分を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部材と上記光透過樹脂部分との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法。
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