JP5825758B2 - 3層接着体 - Google Patents
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Description
特許文献1には、異種の合成樹脂材料を重ね合わせて両者を接合するに当り、前記異種の合成樹脂材料のうち、一方をレーザ光に対して非吸収性とするとともに、他方をレーザ光に対して吸収性とせしめ、この両者の合成樹脂材料を重ね合わせた後、前記レーザ光に対して非吸収性の合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射することを特徴とする異種合成樹脂材料の接合方法が開示されている。
また、特許文献2には、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂及びポリプロピレン樹脂から選ばれる少なくとも1種類の前記熱可塑性樹脂とレーザー光弱吸収剤とを少なくとも含有することにより、940nmのレーザー光に対する吸収係数εjを200〜8000(1/cm)とし、レーザー光の少なくとも一部を吸収しつつ別な一部を透過させてもよいレーザー光弱吸収性成形部材が、単一であって曲げられて少なくとも一部分を重ね合わされたまま、又は複数であって夫々の少なくとも一部分で重ね合わされたまま、そこへ照射されたレーザー光の一部を吸収し該レーザー光の別な一部を透過することによる発熱で、溶着されていることを特徴とするレーザー溶着体が開示されている。
このような、3層以上の接着体を得る際のレーザーでの接着工程の簡易化が当業界において切望されていた。
[1]
第1の層、第2の層、第3の層が順に積層される、3層接着体であって、
第1の層および第2の層が、(a)波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率13%以上である熱可塑性樹脂、または(b)波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率5%以上13%未満である熱可塑性樹脂からなり、
第1の層と第2の層のいずれか一方は、(b)熱可塑性樹脂からなる層であり、
第3の層が、(c)波長400〜1200nmで透過率5%以下である熱可塑性樹脂からなる、3層接着体。
[2]
前記(b)熱可塑性樹脂が、着色剤を含有する、[1]に記載の3層接着体。
[3]
前記着色剤が、ニグロシンおよび/またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、インモニウム染料から選ばれる着色剤を含む、[2]に記載の3層接着体。
[4]
前記第1の層が、前記(a)熱可塑性樹脂からなり、前記第2の層が、前記(b)熱可塑性樹脂からなる、[1]〜[3]のいずれかに記載の3層接着体。
[5]
前記(a)〜(c)熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の3層接着体。
[6]
前記(b)熱可塑性樹脂からなる層が、積層されていてもよい、[1]〜[5]のいずれかに記載の3層接着体。
[7]
積層される前記(b)熱可塑性樹脂からなる層の層厚が、5mm以下である、[1]〜[6]のいずれかに記載の3層接着体。
[8]
溶着されている、[1]〜[7]のいずれかに記載の3層接着体。
[9]
[1]〜[8]のいずれかに記載の3層接着体の製造方法。
[10]
前記第1の層側からレーザー光を照射することにより3層を接着する、[9]に記載の3層接着体の製造方法。
[11]
前記レーザー光の発振波長が800〜1100nmである、[10]に記載の3層接着体の製造方法。
第1の層および第2の層が、(a)波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率13%以上である熱可塑性樹脂、または(b)波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率5%以上13%未満である熱可塑性樹脂からなり、
第1の層と第2の層のいずれか一方は、(b)熱可塑性樹脂からなる層であり、
第3の層が、(c)波長800〜1100nmで透過率5%以下である熱可塑性樹脂からなる、3層接着体である。
3層接着体は、第3の層に接して、第2の層が積層され、第2の層に接して、第1の層が積層されている。そして、3層接着体においては、第3の層と第2の層は接着しており、第2の層と第1の層が接着している。
本実施の形態においては、第3の層と第2の層の接着と、第2の層と第1の層の接着を同時に行なうことができるため、3層接着体を簡便な方法で製造することができる。3層接着体において、接着面がより強固に接着するため、レーザー光の照射により融着していることが好ましい。
第1の層と第2の層の組み合わせとしては、第1の層が(a)熱可塑性樹脂からなる場合、第2の層は、(b)熱可塑性樹脂からなり、第1の層が(b)熱可塑性樹脂である場合、第2の層は(a)熱可塑性樹脂からなっていても、(b)熱可塑性樹脂からなっていてもよい。
(a)熱可塑性樹脂からなる層は、波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率13%以上あることから、レーザー透過層として用いられるものであり、(b)熱可塑性樹脂からなる層は、波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率5%以上13%未満であることから、レーザー半透過半吸収層として用いられるものである。
第3の層は、レーザー吸収層として、(c)波長400〜1200nmで透過率5%以下である熱可塑性樹脂(単に「(c)熱可塑性樹脂」と記載する場合がある。)からなる。
透過率と反射率は、以下の実施例に記載するように、V−670 積分球 紫外可視近赤外分光光度計などの分光光度計を用いて測定することができる。
ポリアミド樹脂としては、主鎖中にアミド結合(−NHCO−)を有する重合体であれば特に限定されないが、例えばポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリウンデカラクタム(ナイロン11)、ポリドデカラクタム(ナイロン12)、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロンTMHT)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリノナンメチレンテレフタルアミド(9T)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(6T)、ポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンPACM12)、ポリビス(3−メチル−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンジメチルPACM12)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド(ナイロン11T(H))、およびこれらのうち少なくとも2種類の異なるポリアミド成分を含むポリアミド共重合体あるいはこれらの混合物などである。
アミド結合の有無は、赤外吸収スペクトル(IR)で確認することができる
着色剤としては、(b)熱可塑性樹脂として、波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率5%以上13%未満とすることのできる材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、ニグロシン、ナフタロシアニン、アニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、およびインモニウム染料等が挙げられる。
(a)〜(c)の熱可塑性樹脂からなる層との接着性の観点から、着色剤としては、ニグロシンおよび/またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、およびインモニウム染料から選ばれる着色剤を含む着色剤であることが好ましく、具体的には、オリエント化学工業製の着色剤であるeBind ACW−9871が挙げられる。
光吸収剤としては、波長400〜1200nmで透過率を5%以下とすることのできる材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、光を吸収するカーボンブラック、ニグロシン等が挙げられる。
これら光吸収剤を(c)熱可塑性樹脂中に、質量%として、好ましくは0.001〜0.8%、より好ましくは0.005〜0.5%含有することで、波長400〜1200nmにおいて透過率を5%以下とすることができる。
(a)〜(c)の熱可塑性樹脂を用いて、従来公知の方法により、各熱可塑性樹脂からなる成形片を製造する。
成形片の製造には、押出し成形、プレス成形、射出成形機などの装置を用いて行うことができる。
(a)〜(c)の熱可塑性樹脂からなる層としては斯かる成形片を用いることができるが、これら成形片の形状は特に限定されるものではなく、3層接着体を用いる用途に適した形状を有していればよい。
これら(a)〜(c)の熱可塑性樹脂からなる層は、図1に示すように積層体として、面で接していてもよく、また、レーザーにより3層の接着が十分に行える範囲で接点を有するような構造を有していればよい。
3層接着体を得た後に、所望の形状に成形してもよく、また、所望の形状に成形した(a)〜(c)の熱可塑性樹脂からなる層を本発明により3層接着体としてもよい。
(b)熱可塑性樹脂からなる層が積層された層からなる場合、(b)熱可塑性樹脂からなる層の層厚は、5mm以下であることが好ましい。
3層接着体が、図1に示す(B)の態様の場合には、(b)熱可塑性樹脂からなる層を連続して2層以上含んでいれば特に限定されるものではない。
レーザー照射は、第1の層〜第3の層に対して、第1の層側からレーザー照射することにより、第1の層〜第3の層まで接着した3層接着体とすることができる。
第1の層側からレーザー照射するとは、第1の層と第2の層、第2の層と第3の層の接着面に対して、レーザー光が到達するように第1の層側から第3の層側に向かってレーザー照射することを意味する。
また、図1に示す(B)の3層接着体においては、(b)熱可塑性樹脂からなる層が、半透過半吸収層であるので、レーザー光は、(c)熱可塑性樹脂からなる層まで透過し、(b)熱可塑性樹脂からなる層と、(c)熱可塑性樹脂からなる層とを発熱溶融させることにより、接着して3層接着体が形成される。
図1に示す(C)の3層接着体においては、(b)熱可塑性樹脂からなる層が、半透過半吸収層であるので、レーザー光は、(c)熱可塑性樹脂からなる層まで透過し、(b)熱可塑性樹脂からなる層と(c)熱可塑性樹脂からなる層が発熱溶融することにより、(a)熱可塑性樹脂からなる層と接着して、3層接着体が形成される。
レーザー光の発振波長としては、好ましくは800〜1100nmであり、より好ましくは940〜1060nmである。
レーザー照射は、好ましくは1〜500mm/s、より好ましくは10〜100mm/sで行う。
(b)熱可塑性樹脂として、ポリアミド66樹脂(レオナ(登録商標)14G33X01 旭化成ケミカルズ製)に、着色剤(eBind ACW−9871 オリエント化学工業製)をポリアミド66樹脂:着色剤=39:1でドライブレンドした材料を用いた。
(c)熱可塑性樹脂として、ポリアミド66樹脂(レオナ(登録商標)14G33X01 旭化成ケミカルズ製)に、カーボンブラック(三菱化学株式会社の♯52)を0.1%溶融混練して、ペレットとした材料を用いた。
試験片を36×30×1mmの試験片に切削した。得られた各試験片の透過率と反射率は以下のとおりであった。
(a)熱可塑性樹脂からなる試験片
波長940nmで透過率64.6%、反射率18.0%であり、波長1060nmで透過率67.2%、反射率16.0%であった。
(b)熱可塑性樹脂からなる試験片
波長940nmで透過率60.5%、反射率10.7%であり、波長1060nmで透過率65.4%、反射率10.9%であった。
(c)熱可塑性樹脂からなる試験片
波長400〜1200nmで測定した結果、該波長の範囲で透過率3%以下であった。
試験片を36×30×2mmの試験片に切削した。切削後の試験片を、表1の層構成となるように積層し、光レーザー装置(DL×50S ROFIN−SINAR製、発振波長940nm)を用いて、第1の層側からレーザーを照射して接着し、3層接着体を得た。
得られた3層接着体の層間にマイナスドライバーを差し込み、力を加えて溶着の可否を確認した。
○:マイナスドライバーを部材隙間に入れてハンマーで叩き割れない
△:マイナスドライバーを部材隙間に入れてハンマーで叩き割れる
×:外力を加えず部材が離れる
結果を表1に示す。
Claims (9)
- 第1の層、第2の層、第3の層が順に積層される、3層接着体であって、
第1の層が、(b)ニグロシンおよび/またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、インモニウム染料から選ばれる着色剤を含む着色剤を含有し、波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率5%以上13%未満である熱可塑性樹脂からなり、
第2の層が、(a)波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率13%以上である熱可塑性樹脂、または(b)ニグロシンおよび/またはナフタロシアニンを含み、さらにアニリンブラック、フタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、インモニウム染料から選ばれる着色剤を含む着色剤を含有し、波長800〜1100nmで透過率50%以上であり反射率5%以上13%未満である熱可塑性樹脂からなり、
第3の層が、(c)波長400〜1200nmで透過率5%以下である熱可塑性樹脂からなる、3層接着体。 - 前記第2の層が、前記(b)熱可塑性樹脂からなる、請求項1に記載の3層接着体。
- 前記(a)〜(c)熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含む、請求項1又は2に記載の3層接着体。
- 前記(b)熱可塑性樹脂からなる層が、積層されていてもよい、請求項1〜3のいずれか1項に記載の3層接着体。
- 積層される前記(b)熱可塑性樹脂からなる層の層厚が、5mm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の3層接着体。
- 溶着されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の3層接着体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の3層接着体の製造方法。
- 前記第1の層側からレーザー光を照射することにより3層を接着する、請求項7に記載の3層接着体の製造方法。
- 前記レーザー光の発振波長が800〜1100nmである、請求項8に記載の3層接着体の製造方法。
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