JP3918845B2 - 樹脂成形品及びその接合方法 - Google Patents
樹脂成形品及びその接合方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3918845B2 JP3918845B2 JP2004298869A JP2004298869A JP3918845B2 JP 3918845 B2 JP3918845 B2 JP 3918845B2 JP 2004298869 A JP2004298869 A JP 2004298869A JP 2004298869 A JP2004298869 A JP 2004298869A JP 3918845 B2 JP3918845 B2 JP 3918845B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin material
- laser light
- fitting
- convex portion
- fitting convex
- 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.)
- Expired - Fee Related
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
- B29C65/1603—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
- B29C65/1635—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
- 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
- B29C66/13—Single flanged joints; Fin-type joints; Single hem joints; Edge joints; Interpenetrating fingered joints; Other specific particular designs of joint cross-sections not provided for in groups B29C66/11 - B29C66/12
- B29C66/131—Single flanged joints, i.e. one of the parts to be joined being rigid and flanged in the joint area
- B29C66/1312—Single flange to flange joints, the parts to be joined being rigid
-
- 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
- B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/54—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular 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
-
- 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
- B29C66/72—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 structure of the material of the parts to be joined
- B29C66/721—Fibre-reinforced materials
- B29C66/7212—Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/748—Machines or parts thereof not otherwise provided for
- B29L2031/749—Motors
- B29L2031/7492—Intake manifold
Landscapes
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
本発明は樹脂成形品及びその接合方法に関しく、詳しくは、レーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材とをレーザ溶着により一体的に接合した樹脂成形品及びその接合方法に関する。
近年、軽量化及び低コスト化等の観点より、自動車部品等、各種分野の部品を樹脂化して樹脂成形品とすることが頻繁に行われている。また、樹脂成形品の高生産性化等の観点より、樹脂成形品を予め複数に分割して成形し、これらの分割成形品を互いに接合する手段が採られることが多い。
ここに、樹脂材同士の接合方法として、従来よりレーザ溶着方法が利用されている。例えば、特許文献1には、レーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材とを重ね合わせた後、該透過性樹脂材側からレーザ光を照射することにより、透過性樹脂材と非透過性樹脂材との当接面同士を加熱溶融させて両者を一体的に接合するレーザ溶着方法が開示されている。
このレーザ溶着方法では、透過性樹脂材内を透過したレーザ光が非透過性樹脂材の当接面に到達して吸収され、この当接面に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積される。その結果、非透過性樹脂材の当接面が加熱溶融されるとともに、この非透過性樹脂材の当接面からの熱伝達により透過性樹脂材の当接面が加熱溶融される。この状態で、透過性樹脂材び非透過性樹脂材の当接面同士を圧着させれば、両者を一体的に接合することができる。
特開昭60−214931号公報
ところで、上記したようなレーザ溶着では、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の当接面同士を確実に溶着させて十分な接合強度を得るためには、非透過性樹脂材の当接面(吸収面)にレーザ光のエネルギーが十分に吸収される必要がある。
しかしながら、透過性樹脂材やレーザ光の種類等によっては、具体的には透過性樹脂材のレーザ光透過率や加熱源として用いるレーザ光の波長等によっては、非透過性樹脂材の当接面に十分な量のレーザ光を到達、吸収させることが困難になるという問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の当接端部における形状を工夫することにより、非透過性樹脂材の当接面により多くのレーザ光を到達、吸収させて接合強度を向上させるのに有利となる樹脂成形品及びその接合方法を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
上記課題を解決する本発明の樹脂成形品は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材とからなり、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士が該透過性樹脂材側からの該レーザ光の照射により溶着されて接合された樹脂成形品において、上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記レーザ光の吸収面に上記レーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部が設けられて該嵌合凸部の外面全体で該吸収面の一部が構成されるとともに、上記透過性樹脂材の上記当接端部に上記レーザ光が照射される側に向かって凹み該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、上記透過性樹脂材は、上記吸収面のうち上記嵌合凸部の外面以外の面に到達するレーザ光の透過距離よりも、該嵌合凸部の外面に到達するレーザ光の透過距離を、上記嵌合凹部が設けられることにより該透過性樹脂材が凹形状となった分だけ短くする透過距離短縮部を有し、上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凸部の外面全体を含む当接面と、上記透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凹部の内面全体を含む当接面とがレーザ溶着されていることを特徴とするものである。
好適な態様において、前記嵌合凸部は、レーザ光が照射される側たる先端側に向かって漸次縮小して突出する略台形状の断面形状をなし、該嵌合凸部の先端面及び傾斜側面により前記レーザ光の吸収面の一部が構成されている。
好適な態様において、前記非透過性樹脂材及び前記透過性樹脂材は、互いに整合して当接し合うフランジ部よりなる前記当接端部をそれぞれ有し、該当接端部同士がレーザ溶着により一体的に接合されることにより中空体を構成している。
上記課題を解決する本発明の樹脂成形品の接合方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材との当接端部同士を該透過性樹脂材側からの該レーザ光の照射により溶着して接合する樹脂成形品の接合方法において、上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記レーザ光の吸収面に上記レーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部が設けられて該嵌合凸部の外面全体で該吸収面の一部が構成されるとともに、上記透過性樹脂材の上記当接端部に上記レーザ光が照射される側に向かって凹み該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、上記透過性樹脂材は、上記吸収面のうち上記嵌合凸部の外面以外の面に到達するレーザ光の透過距離よりも、上記嵌合凸部の外面に到達するレーザ光の透過距離を、上記嵌合凹部が設けられることにより該透過性樹脂材が凹形状となった分だけ短くする透過距離短縮部を有し、上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凸部の外面全体を含む当接面と、上記透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凹部の内面全体を含む当接面とをレーザ溶着することを特徴とするものである。
上記課題を解決する本発明の樹脂成形品の接合方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材との当接端部同士を該透過性樹脂材側からの該レーザ光の照射により溶着して接合する樹脂成形品の接合方法において、上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記レーザ光の吸収面に上記レーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部が設けられて該嵌合凸部の外面全体で該吸収面の一部が構成されるとともに、上記透過性樹脂材の上記当接端部に上記レーザ光が照射される側に向かって凹み該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、上記透過性樹脂材は、上記吸収面のうち上記嵌合凸部の外面以外の面に到達するレーザ光の透過距離よりも、上記嵌合凸部の外面に到達するレーザ光の透過距離を、上記嵌合凹部が設けられることにより該透過性樹脂材が凹形状となった分だけ短くする透過距離短縮部を有し、上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凸部の外面全体を含む当接面と、上記透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凹部の内面全体を含む当接面とをレーザ溶着することを特徴とするものである。
本発明の樹脂成形品及びその製造方法によれば、レーザ溶着する際に透過性樹脂材を透過するレーザ光の透過距離が短くなるので、非透過性樹脂材の当接面により多くのレーザ光を到達、吸収させることができ、レーザ溶着による接合強度を向上させるのに有利となる。
また、透過樹脂材におけるレーザ光の透過距離が短くなれば、レーザ光のエネルギーをより効率的にレーザ溶着に利用することが可能となり、消費エネルギーの節約によりコスト低減にも寄与しうる。
本発明の樹脂成形品は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材とからなり、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士がレーザ溶着により一体的に接合されている。このレーザ溶着は、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の当接端部同士を当接させた状態で、透過性樹脂材側からレーザ光を照射することにより行われる。透過性樹脂材側から照射されたレーザ光は該透過性樹脂材内を透過して非透過性樹脂材の当接面(吸収面)に到達し、吸収される。この非透過性樹脂材の当接面に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積される結果、非透過性樹脂材の当接面が加熱溶融されるとともに、この非透過性樹脂材の当接面からの熱伝達により透過性樹脂材の当接面が加熱溶融される。この状態で、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の当接面同士を圧着させれば、両者を一体的に接合することができる。
こうして得られた接合部では、接合面同士が溶融されて接合されており、該接合面同士の間では両成形部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
ここに、本発明の樹脂成形品は、非透過性樹脂材の当接端部におけるレーザ光の吸収面にレーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部が設けられて該嵌合凸部の外面全体で該吸収面の一部が構成されるとともに、透過性樹脂材の当接端部に該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、非透過性樹脂材の当接端部における嵌合凸部の外面全体を含む当接面と、透過性樹脂材の当接端部における嵌合凹部の内面全体を含む当接面とがレーザ溶着されている。この嵌合凸部及び嵌合凹部の形状や大きさは特に限定されず、例えば略台形状、略半円状や略三角形状等の断面形状とすることができる。
ただし、レーザ溶着する際の透過性樹脂材におけるレーザ光透過率が26%以上であれば、レーザ溶着による溶着強度を格段と向上させることができる。このため、透過性樹脂材に用いる樹脂のレーザ光に対する透過性や加熱源として用いるレーザ光の波長等に応じて、上記嵌合凸部に到達するレーザ光のうちの少なくとも一部が26%以上のレーザ光透過率を確保しうるように、該嵌合凸部及び上記嵌合凹部の形状や大きさ(透過距離)を設定することが好ましい。なお、レーザ光透過率とは、透過性樹脂材を透過したレーザ光のエネルギーの入射光のエネルギーに対する百分率をいう。
このように非透過性樹脂材の当接端部におけるレーザ光の吸収面にレーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部が設けられるとともに透過性樹脂材の当接端部に該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部が設けられることにより、非透過性樹脂材が凸形状(又は透過性樹脂材が凹形状)となった分だけ、透過性樹脂材におけるレーザ光の透過距離が短くなる。このため、透過性樹脂材を透過する間におけるレーザ光のエネルギーロスが少なくなる。したがって、非透過性樹脂材の当接面(吸収面)により多くのレーザ光を到達、吸収させることができ、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の当接面同士を十分に加熱溶融させてレーザ溶着による接合強度を向上させることが可能となる。
そして、このように非透過性樹脂材に嵌合凸部を設けるとともに、透過性樹脂材に嵌合凹部を設ければ、非透過性樹脂材の嵌合凸部と透過性樹脂材の嵌合凹部との凹凸嵌合により、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の両者間に機械的な結合力が付与せしめられるので、両者の接合強度をより向上させることができる。
また、凹凸嵌合による機械的な結合力により、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の当接端部における反り等が矯正されるので、透過性樹脂材の当接面と非透過性樹脂材の当接面との間に隙間が発生することを抑えることができる。このため、非透過性樹脂材の当接面における発熱を透過性樹脂材の当接面に確実に熱伝達させて、透過性樹脂材の当接面を確実に加熱溶融させることができる。したがって、透過性樹脂材及び非透過性樹脂材の当接面同士を確実にレーザ溶着させることが可能となる。
上記透過性樹脂材に用いる樹脂の種類としては、熱可塑性を有し、加熱源としてのレーザ光を所定の透過率以上で透過させうるものであれば特に限定されない。例えば、ナイロン6(PA6)やナイロン66(PA66)等のポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン、ABS、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等を挙げることができる。なお、必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維や着色材を添加したものを用いてもよい。
上記非透過性樹脂材に用いる樹脂の種類としては、熱可塑性を有し、加熱源としてのレーザ光を透過させずに吸収しうるものであれば特に限定されない。例えば、ナイロン6(PA6)やナイロン66(PA66)等のポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン、ABS、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、PPS等に、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入したものを挙げることができる。なお、必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維を添加したものを用いてもよい。
また、上記透過性樹脂材に用いる樹脂と上記非透過性樹脂材に用いる樹脂との組合せについては、互いに相溶性のあるもの同士の組合せとされる。かかる組合せとしては、ナイロン6同士やナイロン66同士等、同種の樹脂同士の組合せの他、ナイロン6とナイロン66との組合せ、PETとPCとの組合せやPCとPBTとの組合せ等を挙げることができる。
また、加熱源として用いるレーザ光の種類としては、レーザ光を透過させる透過性樹脂材の吸収スペクトルや板厚(透過長)等との関係で、透過性樹脂材内での透過率が所定値以上となるような波長を有するものが適宜選定される。例えば、YAG:Nd3+レーザ(レーザ光の波長:1060nm)や半導体レーザ(レーザ光の波長:500〜1000nm)を用いることができる。
なお、レーザの出力、照射密度や加工速度(移動速度)等の照射条件は、樹脂の種類等に応じて適宜設定可能である。
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。
(実施例1)
図1及び図2に示す本実施例は、本発明の樹脂成形品を合成樹脂製のインテークマニホールドに適用したものであり、また請求項1、2又は3記載の樹脂成形品を具現化したものである。
図1及び図2に示す本実施例は、本発明の樹脂成形品を合成樹脂製のインテークマニホールドに適用したものであり、また請求項1、2又は3記載の樹脂成形品を具現化したものである。
図1はインテークマニホールドの平面図である。図2はインテークマニホールドの図1におけるA−A線で切断した切断端面の一部を拡大して示している。
このインテークマニホールド10は、上下に2分割されていて、上側分割体である第1成形部材11と下側分割体である第2成形部材12とから構成された中空体である。第1成形部材11及び第2成形部材12は、互いに整合して当接し合うフランジ部よりなる当接端部11a及び12aをそれぞれ有している。そして、第1成形部材11の当接端部11a及び第2成形部材12の当接端部12aの当接面11b及び12b同士がレーザ溶着により一体的に接合されている。
第1成形部材11は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂よりなるもので、この透過性樹脂として、本実施例ではナイロン6に補強材であるガラスファイバーを30wt%添加してなる強化プラスチックを用いた。但し、ガラスファイバーを30wt%添加したことにより、ガラスファイバー非添加のナイロン6製のプラスチックに比較してレーザ光の透過率は30%低下している。なお、照射に使用するレーザ光はYAG:Nd3+レーザ(波長:1060nm)である。
また、第2成形部材12は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂よりなるもので、この非透過性樹脂として、本実施例ではナイロン6に補強材であるガラスファイバーを30wt%、補助剤(着色材)であるカーボンブラックを適宜量添加してなる強化プラスチックを用いた。
なお、第1成形部材11及び第2成形部材12は、いずれもナイロン6を母材樹脂とするもので、互いに相溶性のあるものである。
第1成形部材11は、図1のA−A線で示す部位が図2で拡大して示されているように、断面形状が略半円筒状を呈している。この略半円筒状をなす第1成形部材11の開口端部に、遠心方向に膨出するフランジ部よりなる当接端部11aが設けられている。
そして、第1成形部材11の当接端部11aには、その下面(当接面11b)に、環状の嵌合凹部11eが設けられている。この嵌合凹部11eは、底面から下方に向かって漸次開口が拡がる略台形状の断面形状をなしている。
一方、第2成形部材12の当接端部12aには、その上面(吸収面となる当接面12b)に、上記嵌合凹部11eと嵌合可能な環状の嵌合凸部12eが設けられている。この嵌合凸部12eは、上記嵌合凹部11eと整合する形状とされ、先端側(レーザ光が照射される側)に向かって漸次縮小して突出する略台形状の断面形状をなしている。なお、レーザ光の吸収面に設けられたこの嵌合凸部12eはレーザ光が照射される側に向かって突出しており、該嵌合凸部12eの外面全体で該吸収面の一部が構成される。
ここに、上記嵌合凹部11e及び嵌合凸部12eは、該嵌合凸部12eに到達するレーザ光のうち少なくとも先端面に到達するレーザ光が26%以上(具体的には30%程度)のレーザ光透過率を確保しうるように、その形状や大きさ(透過距離)が設定されている。
そして、第1成形部材11の嵌合凹部11e及び第2成形部材12の嵌合凸部12e同士が嵌合されるとともに、第1成形部材11の当接面11b(嵌合凹部11eの傾斜側面及び底面を含む)及び第2成形部材12の当接面12b(嵌合凸部12eの傾斜側面及び先端面を含む)同士がレーザ溶着により一体的に接合されている。
上記構成を有する本実施例の樹脂成形品は、以下のようにして製造した。まず、所定の射出成形型を用いて、第1成形部材11及び第2成形部材12を予め所定形状に射出成形した。そして、第1成形部材11の嵌合凹部11eと第2成形部材12の嵌合凸部12eとを嵌合させるとともに、第1成形部材11及び第2成形部材12の当接面11b及び12b同士を当接させた状態で、図示しないレーザトーチを用い、第1成形部材11側からレーザ光を照射する。すなわち、第1成形部材11の当接端部11aの上面側からレーザ光を照射して該当接端部11aの上面からレーザ光を入射させることにより、第1成形部材11の当接端部11aと第2成形部材12の当接端部12aとの当接面11b及び12b同士を全面的に加熱溶融させて、レーザ溶着により両者を一体的に接合した。
こうして得られた接合部では、当接面11b及び12b同士が全面的に溶融されて接合されており、該当接面11b及び12b同士の間では両成形部材11及び12を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
特に本実施例の樹脂成形品では、非透過性樹脂材よりなる第2成形部材12の当接端部12aにおけるレーザ光の吸収面(当接面12b)にレーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部12eが設けられるとともに、透過性樹脂材よりなる第1成形部材11の当接端部11aに嵌合凹部11eが設けられることにより、非透過性樹脂材が凸形状(又は透過性樹脂材が凹形状)となった分だけ、透過性樹脂材におけるレーザ光の透過距離が短くなる。
すなわち、嵌合凸部12eの先端面及び傾斜側面に到達するレーザ光は、第2成形部材12の他の面(嵌合凸部12eが設けられていない部分の当接端部12aの上面)に到達するレーザ光よりも、透過性樹脂材よりなる第1成形部材11を透過する透過距離が短くなる傾向にある。つまり、透過性樹脂材よりなる第1成形部材11は、上記レーザ光の吸収面(当接面12b)のうち上記嵌合凸部12eの外面以外の面(嵌合凸部12eが設けられていない部分の当接端部12aの上面)に到達するレーザ光の透過距離よりも、該嵌合凸部12eの外面に到達するレーザ光の透過距離を、上記嵌合凹部11eが設けられることにより透過性樹脂材よりなる第2成形部材12が凹形状となった分だけ短くする透過距離短縮部を有していることになる。
このため、透過性樹脂材よりなる第1成形部材11を透過する間におけるレーザ光のエネルギーロスが少なくなる。したがって、非透過性樹脂材よりなる第2成形部材12の当接面(吸収面)12bにより多くのレーザ光を到達、吸収させることができ、第1成形部材11及び第2成形部材12の当接面11b及び12b同士を十分に加熱溶融させてレーザ溶着による接合強度を向上させることが可能となる。
そして、このように第1成形部材11に嵌合凹部11eを設けるとともに第2成形部材12に嵌合凸部12eを設ければ、両者の凹凸嵌合により、第1成形部材11及び第2成形部材12の両者間に機械的な結合力が付与せしめられるので、両者の接合強度をより向上させることができる。
また、凹凸嵌合による機械的な結合力により、第1成形部材11及び第2成形部材12の当接端部11a及び12aにおける反り等が矯正されるので、透過性樹脂材よりなる第1成形部材11の当接面11bと非透過性樹脂材よりなる第2成形部材12の当接面12bとの間に隙間が発生することを抑えることができる。このため、非透過性樹脂材よりなる第2成形部材12の当接面12bにおける発熱を透過性樹脂材よりなる第1成形部材11の当接面11bに確実に熱伝達させて、第1成形部材11の当接面11bを確実に加熱溶融させることができる。したがって、第1成形部材及び第2成形部材12の当接面11b及び12b同士を確実にレーザ溶着させることが可能となる。
さらに、上記嵌合凸部12eは、先端側(レーザ光が照射される側)に向かって漸次縮小して突出する略台形状の断面形状をなしていることから、先端側(レーザ光が照射される側)に向かって漸次拡大して突出する断面形状をなす場合と比較して、該嵌合凸部12eの傾斜側面等にレーザ光を照射、吸収させるのに有利となる。
加えて、上記嵌合凹部11e及び嵌合凸部12eは、該嵌合凸部12eに到達するレーザ光のうち少なくとも先端面に到達するレーザ光が26%以上のレーザ光透過率を確保しうるように、その形状や大きさが設定されていることから、格段と向上した溶着強度とすることができる。
(レーザ光透過率と溶着強度との関係)
ガラス繊維が30wt%添加されて強化されたナイロン6からなる板厚3mmの透過性樹脂材と、カーボンブラックが所定量添加されたナイロン6からなる板厚3mmの非透過樹脂材とを重ね合わせ、YAG:Nd3+レーザ(波長:1060nm)を透過性樹脂材側から照射して、レーザ溶着により一体的に接合した。なお、レーザの出力は400W、加工速度は4m/minとした。
ガラス繊維が30wt%添加されて強化されたナイロン6からなる板厚3mmの透過性樹脂材と、カーボンブラックが所定量添加されたナイロン6からなる板厚3mmの非透過樹脂材とを重ね合わせ、YAG:Nd3+レーザ(波長:1060nm)を透過性樹脂材側から照射して、レーザ溶着により一体的に接合した。なお、レーザの出力は400W、加工速度は4m/minとした。
そして、透過性樹脂材に着色剤としての染料を添加し、その添加量を種々変更することにより、透過性樹脂材におけるレーザ光透過率を種々変更して、透過性樹脂材におけるレーザ光透過率と溶着強度との関係を調べた。その結果を図3に示す。
図3から明らかなように、透過性樹脂材におけるレーザ光透過率が26%以上あれば、溶着強度が45MPa以上となり、十分な溶着強度を達成できることがわかる。
なお、レーザ光透過率は、入射エネルギーをワーク有無で算出することにより測定し、溶着強度は、溶着部を引張り破断することにより測定した。
11…第1成形部材(透過性樹脂材)
12…第2成形部材(非透過性樹脂材)
11a、12a…当接端部
11b、12b…当接面
11e…嵌合凹部
12e…嵌合凸部
12…第2成形部材(非透過性樹脂材)
11a、12a…当接端部
11b、12b…当接面
11e…嵌合凹部
12e…嵌合凸部
Claims (4)
- 加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材とからなり、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士が該透過性樹脂材側からの該レーザ光の照射により溶着されて接合された樹脂成形品において、
上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記レーザ光の吸収面に上記レーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部が設けられて該嵌合凸部の外面全体で該吸収面の一部が構成されるとともに、上記透過性樹脂材の上記当接端部に上記レーザ光が照射される側に向かって凹み該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、
上記透過性樹脂材は、上記吸収面のうち上記嵌合凸部の外面以外の面に到達するレーザ光の透過距離よりも、該嵌合凸部の外面に到達するレーザ光の透過距離を、上記嵌合凹部が設けられることにより該透過性樹脂材が凹形状となった分だけ短くする透過距離短縮部を有し、
上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凸部の外面全体を含む当接面と、上記透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凹部の内面全体を含む当接面とがレーザ溶着されていることを特徴とする樹脂成形品。 - 前記嵌合凸部は、レーザ光が照射される側たる先端側に向かって漸次縮小して突出する略台形状の断面形状をなし、該嵌合凸部の先端面及び傾斜側面により前記レーザ光の吸収面の一部が構成されていることを特徴とする請求項1記載の樹脂成形品。
- 前記非透過性樹脂材及び前記透過性樹脂材は、互いに整合して当接し合うフランジ部よりなる前記当接端部をそれぞれ有し、該当接端部同士がレーザ溶着により一体的に接合されることにより中空体を構成していることを特徴とする請求項1又は2記載の樹脂成形品。
- 加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、該レーザ光に対して透過性のない非透過性樹脂材との当接端部同士を該透過性樹脂材側からの該レーザ光の照射により溶着して接合する樹脂成形品の接合方法において、
上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記レーザ光の吸収面に上記レーザ光が照射される側に向かって突出する嵌合凸部が設けられて該嵌合凸部の外面全体で該吸収面の一部が構成されるとともに、上記透過性樹脂材の上記当接端部に上記レーザ光が照射される側に向かって凹み該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部が設けられ、
上記透過性樹脂材は、上記吸収面のうち上記嵌合凸部の外面以外の面に到達するレーザ光の透過距離よりも、上記嵌合凸部の外面に到達するレーザ光の透過距離を、上記嵌合凹部が設けられることにより該透過性樹脂材が凹形状となった分だけ短くする透過距離短縮部を有し、
上記非透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凸部の外面全体を含む当接面と、上記透過性樹脂材の上記当接端部における上記嵌合凹部の内面全体を含む当接面とをレーザ溶着することを特徴とする樹脂成形品の接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004298869A JP3918845B2 (ja) | 2004-10-13 | 2004-10-13 | 樹脂成形品及びその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004298869A JP3918845B2 (ja) | 2004-10-13 | 2004-10-13 | 樹脂成形品及びその接合方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000267124A Division JP3674479B2 (ja) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | 樹脂成形品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005067208A JP2005067208A (ja) | 2005-03-17 |
JP3918845B2 true JP3918845B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=34420346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004298869A Expired - Fee Related JP3918845B2 (ja) | 2004-10-13 | 2004-10-13 | 樹脂成形品及びその接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3918845B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5547883B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2014-07-16 | パナソニック株式会社 | 樹脂材の溶着方法 |
JP2016117225A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社デンソー | 樹脂部品のレーザ溶着構造 |
JP6216708B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2017-10-18 | 株式会社ファルテック | レーダカバーの製造方法及びレーダカバー |
JP6010641B2 (ja) * | 2015-01-28 | 2016-10-19 | 富士重工業株式会社 | 樹脂部材及び樹脂部材の接合方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6256467U (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | ||
DE19510493A1 (de) * | 1994-03-31 | 1995-10-05 | Marquardt Gmbh | Werkstück aus Kunststoff und Herstellverfahren für ein derartiges Werkstück |
JP3211592B2 (ja) * | 1994-11-21 | 2001-09-25 | トヨタ自動車株式会社 | 樹脂製品の製造方法 |
JPH09164595A (ja) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Koyo Seiko Co Ltd | 合成樹脂製部材の溶接構造 |
JP3218985B2 (ja) * | 1996-08-30 | 2001-10-15 | トヨタ自動車株式会社 | 樹脂製中空体 |
JPH11348132A (ja) * | 1998-06-02 | 1999-12-21 | Stanley Electric Co Ltd | レ−ザ溶着方法及びレ−ザ溶接装置 |
JP2001105500A (ja) * | 1999-08-05 | 2001-04-17 | Toyota Motor Corp | 樹脂成形品及びその製造方法 |
-
2004
- 2004-10-13 JP JP2004298869A patent/JP3918845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005067208A (ja) | 2005-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100870812B1 (ko) | 수지 용착체의 제조 방법 및 수지 용착체 | |
JP3551157B2 (ja) | 樹脂部品のレーザ溶着方法 | |
JP3630298B2 (ja) | 樹脂成形品の接合方法 | |
US8138449B2 (en) | Method of joining sheet members together | |
JP3674479B2 (ja) | 樹脂成形品 | |
TW201609357A (zh) | 接合構造體的製造方法及接合構造體 | |
JP5941714B2 (ja) | 車両用灯具の製造方法 | |
CN105690738A (zh) | 用于减少焊接期间的气穴形成的系统和方法 | |
KR101363786B1 (ko) | 섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합하는 방법, 성분, 및 방법의 수행을 위한 장치 | |
JP4731040B2 (ja) | レーザ溶着方法 | |
JP3918845B2 (ja) | 樹脂成形品及びその接合方法 | |
JP2001105500A (ja) | 樹脂成形品及びその製造方法 | |
JP2007523763A (ja) | 熱可塑性プラスチックのレーザー溶接用接合部設計 | |
JP4010757B2 (ja) | 樹脂成形品及びその製造方法 | |
JP4009432B2 (ja) | 車両用灯具のレーザ溶着方法 | |
JP3610917B2 (ja) | 樹脂成形品 | |
Kagan | Innovations in laser welding of thermoplastics: This advanced technology is ready to be commercialized | |
JP3596456B2 (ja) | 樹脂成形品の製造方法 | |
JP2004209916A (ja) | 樹脂接合方法及び樹脂部品 | |
KR101387641B1 (ko) | 이색사출렌즈를 구비하는 헤드램프장치 및 그 제조방법 | |
JP2004188802A (ja) | 樹脂部材のレーザー溶着方法 | |
CN108884944B (zh) | 阀体和用于生产阀体的方法 | |
JP4032862B2 (ja) | 樹脂部材のレーザー溶着方法 | |
JP2003251699A (ja) | 樹脂部品のレーザ溶着方法 | |
JP2006026974A (ja) | 異種樹脂部材の接合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060714 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060911 |
|
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: 20070123 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070205 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |