JP4192859B2 - 異種樹脂部材の接合方法 - Google Patents

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Description

本発明は異種樹脂部材の接合方法に関し、詳しくはレーザ光の照射を利用して、互いに相溶性の小さい異種樹脂部材同士を接合する異種樹脂部材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。
このような樹脂よりなる分割成形品を互いに接合する手段として、レーザ溶着を利用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この接合方法は、レーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材と、レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材とを重ね合わせ、該透過性樹脂材側からレーザ光を照射することにより、透過樹脂材と吸収性樹脂材との当接面を加熱溶融させて両者を一体的に接合するものである。
しかしながら、上記レーザ溶着による樹脂部材の接合方法は、互いに相溶性のある樹脂材同士を接合するものである。したがって、上記方法によっては、互いに相溶性の小さい異種樹脂部材同士を良好に接合することができない。
そこで、互いに相溶性の小さい異種の樹脂部材同士をレーザにて接合する際に、両樹脂材料からなるアロイ樹脂材を両樹脂材間に介在させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
この接合方法では、第１樹脂材料を主成分としてなりレーザ透過性を有する第１樹脂部材と、この第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としてなりレーザ吸収性を有する第２樹脂部材との間に、第１樹脂材料及び第２樹脂材料よりなるアロイ樹脂材を介在させた状態で、第１樹脂部材側からレーザ光を照射してアロイ樹脂材を加熱溶融させ、アロイ樹脂材と透過性樹脂部材との間及びアロイ樹脂材と吸収性樹脂部材との間で、同種樹脂同士を溶着させる。こうして、アロイ樹脂材を介する化学的結合力によって、互いに相溶性の小さい異種の樹脂部材同士をレーザ溶着により一体的に接合する。
特開昭６０−２１４９３１号公報 特開２００２−１８９６１号公報
しかしながら、両異種樹脂材間にアロイ樹脂材を介在させる上記従来の方法では、接合しようとする両樹脂材に応じて、専用のアロイ樹脂材を用意する必要がある。このため、両樹脂材が例えばそれぞれＮ種類ある場合は、Ｎ×Ｎ種類のアロイ樹脂材を用意する必要があり、手間がかかるとともに、コスト面でも不利になる。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、アロイ樹脂材を利用する場合と比較して手間がかからず、コスト面でも有利となる異種樹脂部材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請求項１記載の異種樹脂部材の接合方法は、第１樹脂材料を主成分としレーザ透過性を有する第１樹脂部材と、該第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としレーザ透過性を有する第２樹脂部材との接合部に、該第１樹脂部材又は該第２樹脂部材側からレーザ光を照射して両該樹脂部材を一体的に接合する異種樹脂部材の接合方法であって、前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との間に、前記第１樹脂材料を主成分する第１樹脂粉末と、前記第２樹脂材料を主成分とする第２樹脂粉末との混合粉末であって、該第１樹脂粉末及び該第２樹脂粉末の少なくとも一方がレーザ吸収性材料を含んでレーザ吸収性を有するものを介在させた状態で、前記レーザ光を照射することを特徴とするものである。
この異種樹脂部材の接合方法では、第１樹脂部材及び第２樹脂部材の双方がレーザ透過性を有し、かつ、両樹脂部材を構成する第１樹脂材料及び第２樹脂材料が互いに相溶性の小さいものを接合する。この場合、両樹脂部材間に介在させる、第１樹脂材料を主成分とする第１樹脂粉末と第２樹脂材料を主成分とする第２樹脂粉末との混合粉末として、この混合粉末を構成する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末のうちの少なくとも一方がレーザ吸収性を有するものを用いる。すなわち、第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末のうちの一方がレーザ吸収性を有し他方がレーザ透過性を有する混合粉末を用いてもよいし、あるいは第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方がレーザ吸収性を有する混合粉末を用いてもよい。
上記課題を解決する請求項２記載の異種樹脂部材の接合方法は、第１樹脂材料を主成分としレーザ透過性を有する第１樹脂部材と、該第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としレーザ吸収性材料を含んでレーザ吸収性を有する第２樹脂部材との接合部に、該第１樹脂部材側からレーザ光を照射して両該樹脂部材を一体的に接合する異種樹脂部材の接合方法であって、前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との間に、前記第１樹脂材料を主成分する第１樹脂粉末と、前記第２樹脂材料を主成分とする第２樹脂粉末との混合粉末を介在させた状態で、前記レーザ光を照射することを特徴とするものである。
この異種樹脂部材の接合方法では、第１樹脂部材がレーザ透過性を有する一方、第２樹脂部材がレーザ吸収性を有し、かつ、両樹脂部材を構成する第１樹脂材料及び第２樹脂材料が互いに相溶性の小さいものを接合する。この場合、両樹脂部材の間に介在させる、第１樹脂材料を主成分とする第１樹脂粉末と第２樹脂材料を主成分とする第２樹脂粉末との混合粉末において、この混合粉末を構成する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末についてのレーザ透過性及びレーザ吸収性の別は問わない。すなわち、（ａ）第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方がレーザ透過性を有する混合粉末を用いてもよいし、（ｂ）第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末のうちの一方がレーザ吸収性を有し他方がレーザ透過性を有する混合粉末を用いてもよいし、あるいは（ｃ）第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方がレーザ吸収性を有する混合粉末を用いてもよい。
本発明の異種樹脂部材の接合方法によれば、前記混合粉末を介する同種樹脂間の化学的結合力及び異種樹脂間の機械的結合力によって、互いに相溶性の小さい異種の第１樹脂部材及び第２樹脂部材同士を一体的に接合することができる。
そして、この混合粉末は、接合しようとする第１樹脂部材を構成する第１樹脂材料を主成分としてなる第１樹脂粉末と、接合しようとする第２樹脂部材を構成する第２樹脂材料を主成分としてなる第２樹脂粉末とからなるものであるから、接合しようとする樹脂部材に応じて各種の樹脂粉末を用意しておくことで、接合に必要な混合粉末を容易に用意することが可能となる。
したがって、アロイ樹脂材を利用する場合と比較して手間がかからず、コスト面でも有利となる。
（１）請求項１記載の異種樹脂部材の接合方法では、第１樹脂材料を主成分としてなりレーザ透過性を有する第１樹脂部材と、この第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としてなりレーザ透過性を有する第２樹脂部材との接合部を、レーザ溶着を利用して一体的に接合する。すなわち、前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との間に、前記第１樹脂材料を主成分としてなる第１樹脂粉末と、前記第２樹脂材料を主成分としてなる第２樹脂粉末との混合粉末であって、この第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の少なくとも一方がレーザ吸収性材料を含んでレーザ吸収性を有する混合粉末を介在させた状態で、レーザ透過性を有する第１樹脂部材又は第２樹脂部材側から接合部にレーザ光を照射する。
請求項１記載の異種樹脂部材の接合方法では、第１樹脂部材及び第２樹脂部材間に介在された混合粉末を構成する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末のうちの少なくとも一方がレーザ吸収性を有する。
このため、第１樹脂部材又は第２樹脂部材を透過したレーザ光は、第１樹脂部材及び第２樹脂部材間に存在する混合粉末のうちレーザ吸収性を有する樹脂粉末に到達、吸収される。これにより、このレーザ光を吸収した樹脂粉末が加熱溶融し、この樹脂粉末からの熱伝達により、他方の樹脂粉末（他方の樹脂粉末がレーザ透過性を有する場合）、第１樹脂部材及び第２樹脂部材の接合面が加熱溶融する。なお、混合粉末を構成する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方がレーザ吸収性を有する場合は、両樹脂粉末はレーザ光を直接吸収することで加熱溶融し、加熱溶融した両樹脂粉末からの熱伝達により第１樹脂部材及び第２樹脂部材の接合面が加熱溶融する。
こうして第１樹脂粉末と第２樹脂粉末とが溶融し、同種の第１樹脂粉末同士がつながり合うことで、溶融した第１樹脂部になるとともに、同種の第２樹脂粉末同士がつながり合うことで、溶融した第２樹脂部になり、この第１樹脂部と第２樹脂部とが互いに絡み合い、入り込んだ状態となる。そして、この状態で冷却固化することにより、第１樹脂部と第２樹脂部とが互いに絡み合い、入り込んだ形状で固化する。その結果、第１樹脂部と第２樹脂部とが機械的に結合されることになる。勿論、第１樹脂部と第１樹脂部材との界面及び第２樹脂部と第２樹脂部材との界面は、同種の樹脂で溶け合うため、化学的に接合される。
したがって、第１樹脂部材と第２樹脂部材とは、第１樹脂部及び第２樹脂部を介して、化学的及び機械的な結合力により一体的に接合される。
ここに、上記第１樹脂部材は、第１樹脂材料を主成分としてなり、レーザ透過性を有するものである。一方、上記第２樹脂部材は、第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としてなり、レーザ透過性を有するものである。なお、これら第１樹脂部材及び第２樹脂部材には、必要に応じて、所定の透過率以上でレーザ光を透過させうる範囲内で着色剤等を添加してもよい。
上記第１樹脂材料としては、熱可塑性を有し、加熱源としてのレーザ光に対して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）やポリスチレン（ＰＳ）等を挙げることができる。
上記第２樹脂材料としては、熱可塑性を有し、加熱源としてのレーザ光に対して所定の透過率以上で透過させうるものであり、かつ、第１樹脂材料と相溶性の小さいものであれば特に限定されず、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）やポリスチレン（ＰＳ）等の中から、第１樹脂材料と相溶性の小さいものを適宜選択することができる。
そして、互いに相溶性の小さい第１樹脂材料と第２樹脂材料との組み合わせとしては、例えば、ＰＣとＰＡ６やＰＡ６６等のＰＡとの組み合わせ、ＰＣとＰＰとの組み合わせ、ＰＣとＰＥＴとの組み合わせ、ＰＣとＡＢＳとの組み合わせ、ＰＣとＰＢＴとの組み合わせ、ＰＰとＰＡ６やＰＡ６６等のＰＡとの組み合わせ、ＰＰとＰＢＴとの組み合わせ、ＰＢＴとＰＡ６やＰＡ６６等のＰＡとの組み合わせ、ＰＥとＰＡ６やＰＡ６６等のＰＡとの組み合わせ、ＰＥとＰＳとの組み合わせ、ＰＰとＰＭＭＡとの組み合わせ等を挙げることができる。
第１樹脂部材と第２樹脂部材との間に介在させる混合粉末は、上記第１樹脂材料を主成分としてなる第１樹脂粉末と、上記第２樹脂材料を主成分としてなる第２樹脂粉末とからなる。そして、請求項１記載の異種樹脂部材の接合方法では、この第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末のうちの少なくとも一方がレーザ吸収性材料を含んでレーザ吸収性を有している。ただし、第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方がレーザ吸収性を有するものである方が、照射されるレーザ光のエネルギをレーザ溶着に効率的に利用することができるので、溶着時間の短縮化及び省エネの観点で有利となる。
このレーザ吸収性を有する樹脂粉末には、加熱源としてのレーザ光を所定の吸収率以上で吸収しうるように、所定のレーザ吸収性材料が混入されている。このレーザ吸収性材料としては特に限定されないが、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤を採用することができる。なお、レーザ透過性を有する樹脂粉末にも、必要に応じて、着色剤等を添加してもよい。
上記混合粉末における第１樹脂粉末と第２樹脂粉末との混合割合は、１０：９０〜９０：１０程度とすることができるが、２５：７５〜７５：２５程度とすることが好ましく、５０：５０とすることが最適である。
また、上記第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の平均粒径は、５〜１００μｍ程度とすることが好ましく、５〜３０μｍ程度とすることがより好ましい。この樹脂粉末の粒径が小さすぎると、レーザの透過率が下がり、接合可能な条件範囲が狭くなる。一方、樹脂粉末の粒径が大きすぎると、粒子と粒子との間の隙間が大きくなることにより接合部の強度低下を招くことになる。
なお、上記第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末は、例えばスプレードライヤーや冷凍粉砕を利用して製造することができるし、市販品をそのまま使用してもよい。
また、上記混合粉末を第１樹脂部材と第２樹脂部材との間に介在させる際の供給量としては、厚さ０．０５〜０．３ｍｍ程度とすることが好ましく、厚さ０．０５〜０．１ｍｍ程度とすることがより好ましい。この混合粉末の供給量が少なすぎると接合界面における接合力が低下し、多すぎるとレーザ光及び熱が第２樹脂部材に十分に届かずに接合不良となる場合がある。
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側の第１樹脂部材の吸収スペクトルや板厚（透過長）等との関係で、第１樹脂部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。
（２）請求項２記載の異種樹脂部材の接合方法では、第１樹脂材料を主成分としてなりレーザ透過性を有する第１樹脂部材と、この第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としてなりレーザ吸収性を有する第２樹脂部材との接合部を、レーザ溶着を利用して一体的に接合する。すなわち、前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との間に、前記第１樹脂材料を主成分としてなる第１樹脂粉末と、前記第２樹脂材料を主成分としてなる第２樹脂粉末との混合粉末を介在させた状態で、レーザ透過性を有する第１樹脂部材側から接合部にレーザ光を照射する。
請求項２記載の異種樹脂部材の接合方法では、第１樹脂部材及び第２樹脂部材間に介在された混合粉末を構成する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末は、（ａ）両粉末の双方がレーザ透過性を有するか、（ｂ）両粉末のうちの一方がレーザ吸収性を有し他方がレーザ透過性を有するか、あるいは（ｃ）両粉末の双方がレーザ吸収性を有するか、のいずれかである。
（ａ）第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方がレーザ透過性を有する場合、第１樹脂部材を透過したレーザ光は、第１樹脂部材及び第２樹脂部材間に存在する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方を透過して、レーザ吸収性を有する第２樹脂部材に到達、吸収される。これにより、このレーザ光を吸収した第２樹脂部材の接合面が加熱溶融し、この第２樹脂部材からの熱伝達により、第１樹脂粉末、第２樹脂粉末及び第１樹脂部材の接合面が加熱溶融する。
（ｂ）第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末のうちの一方がレーザ吸収性を有し他方がレーザ透過性を有する場合、第１樹脂部材を透過したレーザ光の一部がレーザ吸収性を有する樹脂粉末に到達、吸収され、また、第１樹脂部材を透過したレーザ光の残部がレーザ透過性を有する樹脂粉末を透過したりあるいは樹脂粉末間の隙間を通過したりしてレーザ吸収性を有する第２樹脂部材に到達、吸収される。これにより、このレーザ光を吸収した樹脂粉末及び第２樹脂部材の接合面が加熱溶融し、加熱溶融した樹脂粉末及び第２樹脂部材からの熱伝達により、レーザ透過性を有する樹脂粉末及び第１樹脂部材の接合面が加熱溶融する。
（ｃ）第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方がレーザ吸収性を有する場合、第１樹脂部材を透過したレーザ光の一部がレーザ吸収性を有する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方に到達、吸収され、また、第１樹脂部材を透過したレーザ光の残部が樹脂粉末間の隙間を通過してレーザ吸収性を有する第２樹脂部材に到達、吸収される。これにより、このレーザ光を吸収した第１樹脂粉末、第２樹脂粉末及び第２樹脂部材の接合面が加熱溶融し、加熱溶融した第１樹脂粉末、第２樹脂粉末及び第２樹脂部材からの熱伝達により、レーザ透過性を有する第１樹脂部材の接合面が加熱溶融する。なお、樹脂粉末間にレーザ光が通過しうる隙間が存在しない場合は、第１樹脂部材を透過したレーザ光の全部が第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末の双方に到達、吸収される。そして、レーザ光を吸収して加熱溶融した第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末からの熱伝達により第１樹脂部材及び第２樹脂部材の接合面が加熱溶融する。
こうして第１樹脂粉末と第２樹脂粉末とが溶融し、同種の第１樹脂粉末同士がつながり合うことで、溶融した第１樹脂部になるとともに、同種の第２樹脂粉末同士がつながり合うことで、溶融した第２樹脂部になり、この第１樹脂部と第２樹脂部とが互いに絡み合い、入り込んだ状態となる。そして、この状態で冷却固化することにより、第１樹脂部と第２樹脂部とが互いに絡み合い、入り込んだ形状で固化する。その結果、第１樹脂部と第２樹脂部とが機械的に結合されることになる。勿論、第１樹脂部と第１樹脂部材との界面及び第２樹脂部と第２樹脂部材との界面は、同種の樹脂で溶け合うため、化学的に接合される。
したがって、第１樹脂部材と第２樹脂部材とは、第１樹脂部及び第２樹脂部を介して、化学的及び機械的な結合力により一体的に接合される。
また、請求項２記載の接合方法では、第２樹脂部材がレーザ吸収性を有するものであるため、照射されるレーザ光のエネルギをレーザ溶着に効率的に利用することができ、溶着時間の短縮化及び省エネの観点で有利となる。
ここに、第１樹脂部材及び第２樹脂部材としては、第２樹脂部材がレーザ吸収性を有するものであること以外は、請求項１に記載の異種樹脂部材の接合方法と同様の態様とすることができる。このレーザ吸収性を有する第２樹脂部材には、加熱源としてのレーザ光を所定の吸収率以上で吸収しうるように、所定のレーザ吸収性材料が混入される。このレーザ吸収性材料としては特に限定されないが、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤を採用することができる。なお、レーザ透過性を有する第１樹脂部材にも、必要に応じて、所定の透過率以上でレーザ光を透過させうる範囲内で着色剤等を添加してもよい。
第１樹脂部材と第２樹脂部材との間に介在させる混合粉末としては、基本的には請求項１記載の異種樹脂部材の接合方法と同様の態様とすることができる。ただし、請求項１記載の異種樹脂部材の接合方法では、第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末のうちの少なくとも一方がレーザ吸収性材料を含んでレーザ吸収性を有するものであるのに対し、請求項２記載の異種樹脂部材の接合方法では、混合粉末を構成する第１樹脂粉末及び第２樹脂粉末についてのレーザ透過性及びレーザ吸収性の別は問わず、前記（ａ）〜（ｃ）の態様とすることができる。
加熱源として用いるレーザ光の種類や照射条件についても、請求項１記載の異種樹脂部材の接合方法と同様とすることができる。
以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
［第１実施例］
この第１実施例は、請求項１に記載の発明を具現化したものである。
（実施例１）
第１樹脂材料としてのポリエチレン（ＰＥ）よりなり、加熱源としてのレーザ光５に対してレーザ透過性を有する板厚２ｍｍの第１樹脂部材１を準備した。また、第２樹脂材料としてのナイロン６（ＰＡ６）よりなり、加熱源としてのレーザ光５に対してレーザ透過性を有する板厚２ｍｍの第２樹脂部材２を準備した。なお、この第１樹脂材料としてのＰＥと第２樹脂材料としてのＰＡ６とは互いに相溶性の小さいものである。
一方、第１樹脂材料としてのＰＥを主成分としてなり、レーザ吸収性材料としてのカーボンブラックを所定量含んで加熱源としてのレーザ光５に対してレーザ吸収性を有する平均粒径２０μｍの第１樹脂粉末３を準備した。また、第２樹脂材料としてのＰＡ６を主成分としてなり、レーザ吸収性材料としてのカーボンブラックを所定量含んで加熱源としてのレーザ光５に対してレーザ吸収性を有する平均粒径２０μｍの第２樹脂粉末４を準備した。そして、第１樹脂粉末３と第２樹脂粉末４とを、第１樹脂粉末：第２樹脂粉末＝５０：５０の混合割合で混合して、混合粉末とした。
上記第１樹脂部材１と上記第２樹脂部材２との間に上記混合粉末を介在させつつ両樹脂部材１、２を重ね合わせた。このときの混合粉末の供給量は厚さ０．１ｍｍとした。
そして、波長が９４０μｍの半導体レーザ光を発するレーザトーチ（図示せず）を用いて、第１樹脂部材１側から接合部にレーザ光５を照射して、第１樹脂部材１と第２樹脂部材２とを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１５０Ｗ、加工速度は２ｍ／ｍｉｎとした。
このレーザ溶着の様子を説明すると、以下のとおりである。
すなわち、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５は、第１樹脂部材１及び第２樹脂部材２間に存在する混合粉末（レーザ吸収性を有する第１樹脂粉末３及びレーザ吸収性を有する第２樹脂粉末４よりなるもの）に到達、吸収される。これにより、このレーザ光５を吸収した第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４が加熱溶融し、この樹脂粉末からの熱伝達により、第１樹脂部材１及び第２樹脂部材２の接合面が加熱溶融する。
こうして第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４が溶融し、同種の第１樹脂粉末３同士がつながり合うことで、溶融した第１樹脂部６になるとともに、同種の第２樹脂粉末４同士がつながり合うことで、溶融した第２樹脂部７になり、この第１樹脂部６と第２樹脂部７とが互いに絡み合い、入り込んだ状態となる。そして、この状態で冷却固化することにより、第１樹脂部６と第２樹脂部７とが互いに絡み合い、入り込んだ形状で固化する。その結果、第１樹脂部６と第２樹脂部７とが機械的に結合されることになる。勿論、第１樹脂部６と第１樹脂部材１との界面及び第２樹脂部６と第２樹脂部材２との界面は、同種の樹脂で溶け合うため、化学的に接合される。
したがって、第１樹脂部材１と第２樹脂部材２とは、第１樹脂部６及び第２樹脂部７を介して、化学的及び機械的な結合力により一体的に接合される。
このように本実施例の異種樹脂部材の接合方法によれば、前記混合粉末を介する同種樹脂間の化学的結合力及び異種樹脂間の機械的結合力によって、互いに相溶性の小さい異種の第１樹脂部材１及び第２樹脂部材２同士を一体的に接合することができる。
そして、この混合粉末は、接合しようとする第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料を主成分としてなる第１樹脂粉末３と、接合しようとする第２樹脂部材２を構成する第２樹脂材料を主成分としてなる第２樹脂粉末４とからなるものであるから、接合しようとする樹脂部材に応じて各種の樹脂粉末を用意しておくことで、接合に必要な混合粉末を容易に用意することが可能となる。
したがって、アロイ樹脂材を利用する場合と比較して手間がかからず、コスト面でも有利となる。
（実施例２）
第１樹脂材料としてポリプロピレン（ＰＰ）を用いるとともに、第２樹脂材料としてナイロン６６（ポリアミド６６）を用いること以外は、前記実施例１と同様の構成であり、前記実施例１と同様の作用効果を奏する。なお、この第１樹脂材料としてのＰＰと第２樹脂材料としてのＰＡ６６とは互いに相溶性の小さいものである。
（実施例３）
第１樹脂材料としてポリエチレン（ＰＥ）を用いるとともに、第２樹脂材料としてポリスチレン（ＰＳ）を用いること以外は、前記実施例１と同様の構成であり、前記実施例１と同様の作用効果を奏する。なお、この第１樹脂材料としてのＰＥと第２樹脂材料としてのＰＳとは互いに相溶性の小さいものである。
（実施例４）
第１樹脂材料としてポリプロピレン（ＰＰ）を用いるとともに、第２樹脂材料としてアクリル（ＰＭＭＡ）を用いること以外は、前記実施例１と同様の構成であり、前記実施例１と同様の作用効果を奏する。なお、この第１樹脂材料としてのＰＰと第２樹脂材料としてのＰＭＭＡとは互いに相溶性の小さいものである。
（実施例５）
第１樹脂材料としてナイロン６（ＰＡ６）を用いるとともに、第２樹脂材料としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いること以外は、前記実施例１と同様の構成であり、前記実施例１と同様の作用効果を奏する。なお、この第１樹脂材料としてのＰＡ６と第２樹脂材料としてのＰＢＴとは互いに相溶性の小さいものである。
（実施例６）
第１樹脂材料としてポリプロピレン（ＰＰ）を用いるとともに、第２樹脂材料としてポリカーボネート（ＰＣ）を用いること以外は、前記実施例１と同様の構成であり、前記実施例１と同様の作用効果を奏する。なお、この第１樹脂材料としてのＰＰと第２樹脂材料としてのＰＣとは互いに相溶性の小さいものである。
（実施例７）
第１樹脂材料としてのＰＥを主成分としてなり、レーザ吸収性材料としてのカーボンブラックを所定量含んで加熱源としてのレーザ光５に対してレーザ吸収性を有する平均粒径２０μｍの第１樹脂粉末３を準備した。また、第２樹脂材料としてのＰＡ６を主成分としてなり、レーザ吸収性材料を含まず加熱源としてのレーザ光５に対してレーザ透過性を有する平均粒径２０μｍの第２樹脂粉末４を準備した。そして、第１樹脂粉末３と第２樹脂粉末４とを、第１樹脂粉末：第２樹脂粉末＝５０：５０の混合割合で混合して、混合粉末とした。
その他の構成は、前記実施例１と同様である。
したがって、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５は、第１樹脂部材１及び第２樹脂部材２間に存在する混合粉末のうちレーザ吸収性を有する第１樹脂粉末３に到達、吸収される。これにより、このレーザ光５を吸収した第１樹脂粉末３が加熱溶融し、この第１樹脂粉末３からの熱伝達により、レーザ透過性を有する第２樹脂粉末４、第１樹脂部材１及び第２樹脂部材２の接合面が加熱溶融する。
その他の作用効果は、前記実施例１と同様である。
なお、第１樹脂粉末３をレーザ透過性とし、第２樹脂粉末４をレーザ吸収性としても同様の効果を奏することは勿論である。
［第２実施例］
この第２実施例は、請求項２に記載の発明を具現化したものである。
（実施例８）
本実施例では、第２樹脂部材２が、第２樹脂材料としてのナイロン６（ＰＡ６）を主成分とし、レーザ吸収性材料としてのカーボンブラックを所定量含んでレーザ吸収性を有するものである。また、混合粉末を構成する第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４の双方がレーザ吸収性材料を含まず加熱源としてのレーザ光５に対してレーザ透過性を有するものである。
その他の構成は、前記実施例１と同様である。
したがって、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５は、第１樹脂部材１及び第２樹脂部材２間に存在する第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４の双方を透過して、レーザ吸収性を有する第２樹脂部材２に到達、吸収される。これにより、このレーザ光５を吸収した第２樹脂部材２の接合面が加熱溶融し、この第２樹脂部材２からの熱伝達により、第１樹脂粉末３、第２樹脂粉末４及び第１樹脂部材１の接合面が加熱溶融する。
その他の作用効果は、前記実施例１と同様である。
（実施例９）
本実施例では、第２樹脂部材２が、第２樹脂材料としてのナイロン６（ＰＡ６）を主成分とし、レーザ吸収性材料としてのカーボンブラックを所定量含んでレーザ吸収性を有するものである。また、混合粉末を構成する第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４のうちの第１樹脂粉末３がレーザ吸収性材料としてのカーボンブラックを所定量含んでレーザ吸収性を有するものであり、第２樹脂粉末４がレーザ吸収性材料を含まずレーザ透過性を有するものである。
その他の構成は、前記実施例１と同様である。
したがって、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５の一部がレーザ吸収性を有する第１樹脂粉末３に到達、吸収され、また、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５の残部がレーザ透過性を有する第２樹脂粉末４を透過したりあるいは樹脂粉末間の隙間を通過したりしてレーザ吸収性を有する第２樹脂部材２に到達、吸収される。これにより、このレーザ光５を吸収した第１樹脂粉末３及び第２樹脂部材２の接合面が加熱溶融し、加熱溶融した第１樹脂粉末３及び第２樹脂部材２からの熱伝達により、レーザ透過性を有する第２樹脂粉末４及び第１樹脂部材１の接合面が加熱溶融する。
その他の作用効果は、前記実施例１と同様である。
なお、第１樹脂粉末３をレーザ透過性とし、第２樹脂粉末４をレーザ吸収性としても同様の効果を奏することは勿論である。
（実施例１０）
本実施例では、第２樹脂部材２が、第２樹脂材料としてのナイロン６（ＰＡ６）を主成分とし、レーザ吸収性材料としてのカーボンブラックを所定量含んでレーザ吸収性を有するものである。
その他の構成は、前記実施例１と同様である。
したがって、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５の一部がレーザ吸収性を有する第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４の双方に到達、吸収され、また、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５の残部が樹脂粉末間の隙間を通過してレーザ吸収性を有する第２樹脂部材２に到達、吸収される。これにより、このレーザ光５を吸収した第１樹脂粉末３、第２樹脂粉末４及び第２樹脂部材２の接合面が加熱溶融し、加熱溶融した第１樹脂粉末３、第２樹脂粉末４及び第２樹脂部材２からの熱伝達により、レーザ透過性を有する第１樹脂部材１の接合面が加熱溶融する。なお、樹脂粉末間にレーザ光５が通過しうる隙間が存在しない場合は、第１樹脂部材１を透過したレーザ光５の全部が第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４の双方に到達、吸収される。そして、レーザ光５を吸収して加熱溶融した第１樹脂粉末３及び第２樹脂粉末４からの熱伝達により第１樹脂部材１及び第２樹脂部材２の接合面が加熱溶融する。
その他の作用効果は、前記実施例１と同様である。
本発明の実施例に係る異種樹脂部材の接合方法を模式的に説明する要部断面図である。 本発明の実施例に係り、混合粉末が加熱溶融した状態を模式的に示す要部断面図である。
符号の説明
１…第１樹脂部材 ２…第２樹脂部材
３…第１樹脂粉末 ４…第２樹脂粉末
５…レーザ光 ６…第１樹脂部
７…第２樹脂部

Claims (2)

  1. 第１樹脂材料を主成分としレーザ透過性を有する第１樹脂部材と、該第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としレーザ透過性を有する第２樹脂部材との接合部に、該第１樹脂部材又は該第２樹脂部材側からレーザ光を照射して両該樹脂部材を一体的に接合する異種樹脂部材の接合方法であって、
    前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との間に、前記第１樹脂材料を主成分する第１樹脂粉末と、前記第２樹脂材料を主成分とする第２樹脂粉末との混合粉末であって、該第１樹脂粉末及び該第２樹脂粉末の少なくとも一方がレーザ吸収性材料を含んでレーザ吸収性を有するものを介在させた状態で、前記レーザ光を照射することを特徴とする異種樹脂部材の接合方法。
  2. 第１樹脂材料を主成分としレーザ透過性を有する第１樹脂部材と、該第１樹脂材料と相溶性の小さい第２樹脂材料を主成分としレーザ吸収性材料を含んでレーザ吸収性を有する第２樹脂部材との接合部に、該第１樹脂部材側からレーザ光を照射して両該樹脂部材を一体的に接合する異種樹脂部材の接合方法であって、
    前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との間に、前記第１樹脂材料を主成分する第１樹脂粉末と、前記第２樹脂材料を主成分とする第２樹脂粉末との混合粉末を介在させた状態で、前記レーザ光を照射することを特徴とする異種樹脂部材の接合方法。
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