JPS6163439A - 異種材料の接合方法 - Google Patents

異種材料の接合方法

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JPS6163439A
JPS6163439A JP59186228A JP18622884A JPS6163439A JP S6163439 A JPS6163439 A JP S6163439A JP 59186228 A JP59186228 A JP 59186228A JP 18622884 A JP18622884 A JP 18622884A JP S6163439 A JPS6163439 A JP S6163439A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、異種の合成樹脂材料または合成樹脂材料と金
属等を接合するに適した接合方法に関するものである。
〔従来の技術） 従来、合成樹脂材料と合成樹脂材料とを接合する際には
、熱を加えて溶着する物理的接合方法と接着剤を用いて
接着する化学的接合方法が広く利用されている。
すなわち、前者の物理的接合方法は、接合しようとする
合成樹脂材料の接合面でメタルメソシュ等の発熱体を発
熱させて両者の合成樹脂材料の接合面を溶融させつつ加
圧・冷却し、両合成樹脂材料を接合する方法である。ま
た、後者の化学的接合方法は、接合しようとする合成樹
脂材料の接合面にホントメルト等の接着剤を介在させ、
一方の合成樹脂材料の表面から高周波または超音波を付
与させて接着剤を加熱・溶融させた後、両者の合成樹脂
材料を加圧しつつ冷却し、両合成樹脂材料を接合する方
法である。
しかし、前者の物理的接合方法においては、同種の合成
樹脂材料を接合する際には接合しようとする両者の合成
樹脂材料の溶融温度が同一であるとともに、相溶性を有
するので、両合成樹脂材料の接合には適しているが、異
種の合成樹脂材料を接合する際には両者の合成樹脂材料
の溶融温度が異なるとともに、相溶性が悪いことから、
再合成樹脂材料の接合は困難である。また、後者の化学
的接合方法においては、同種の合成樹脂材料を接合する
際には前者の物理的接合方法と同様に適しているが、異
種の合成樹脂材料を接合する際には合成樹脂材料の材質
によって接着剤の接着力が低下し、再合成樹脂材料を強
固に接合することは困難である。
上述のようなことから、異種の合成樹脂材料を接合する
際には、機械的接合方法が多く利用されている。その代
表例を第２図に示ずポリプロピレン樹脂とガラス繊維で
強化されたスチレン−アクリロニトリル共重合体の接合
方法によって説明する。
第２図において、５１はスチレン−アクリロニトリル共
重合体からなる板部材であって、この板部材５１の上部
にはポリプロピレン樹脂からなる板部材５２が配設され
ており、その中央部には段差を存する貫通孔５３が形成
され、その薄肉部５４は０．５　ｎ＋ないし３龍の厚さ
に形成されている。
そして、両板部材５１．５２を接合する際には、ハンダ
鏝５５の先端に設けられている加熱部５６を２０Ｗ程度
で加熱しておき、その加熱部５６をポリプロピレン樹脂
からなる板部材５２の貫通孔５３から挿入し、スチレン
−アクリロニトリル共重合体からなる板部材５１に押し
当てつつ、その表面を溶融させる。その際、板部材５１
の溶融物５１ａはハンダ鏝５５の加熱部５６が挿入され
るにつれて、貫通孔５３の間隙から上方に盛り上がり、
その溶融物５１ａによって貫通孔５３の薄肉部５４が覆
われる。そして、溶融物５１ａで薄肉部５４が十分に覆
われた後、ハンダ鏝５５の加熱部５６を板部材５１から
引き上げる。これにより、溶融物５１ａが硬化して両板
部材５１．５２が接合される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような機械的接合方法においては、
スチレン−アクリロニトリル共重合体からなる板部材５
１を加熱・溶融する際に、ハンダ鏝５５の加熱部５６を
板部材５１に直接接触させて溶融させるため、加熱部５
６と接触する部位の溶融物５１ａが炭化等により変質し
たりして両板部材５１．５２の接合強度を低下させるこ
とはもとより、接合後におけるハンダ鏝５５を引き上げ
る際に溶融物５１ａが加熱部５６に付着し、接合を行う
たびに溶融物５１ａを除去しなければならない不具合が
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
従って、この発明は、上記の不具合を解消するためにな
されたもので、重ね合わされた異種材料のうち、上部の
材料に貫通孔を設け、この貫通孔にレーザ光に対して吸
収性の粉粒体を充填せし６め、この粉粒体をレーザ光に
よって加熱・溶融させることにより、異種材料の接合強
度を向上させるとともに、溶融物の除去作業を皆無とす
るようにしたものである。
すなわち、この発明に係る異種材料の接合方法において
は、異種の合成樹脂材料または合成樹脂材料と金属材料
等の異種材料を重ね合わせ、その一方からレーザ光を照
射して両材料を接合するに際し、重ね合わされた異種材
料のうち、少なくとも下部に配置する材料をレーザ光に
対して吸収性を有する合成樹脂材料とし、上部に配置す
る材料に貫通孔を形成し、この貫通孔にレーザ光に対し
て吸収性を有する合成樹脂材料からなる粉粒体を充填せ
しめ、この粉粒体の上方からレーザ光を照射しつつ、粉
粒体と合成樹脂材料を溶融させ、その溶融部位に押圧棒
を押し付けて、上部の材料に形成されている貫通孔から
溶融物を上部の材料表面に押し出すようにしたものであ
る。
そして、上部に配置する材料としては、鉄、ニッケル、
アルミニウム、銅等の金属材料、ポリエチレン、塩化ビ
ニール、ポリプロピレン、スチレン−アクリロニトリル
共重合体等の合成樹脂材料などを挙げることができ、レ
ーザ光に対して吸収性を有する下部の合成樹脂材料とし
ては、カーボンブラック等の補助材料を添加したポリプ
ロピレン樹脂、ガラス繊維で強化され、かつカーボンブ
ランクが添加されたスチレン−アクリロニトリル共重合
体等の合成樹脂材料を挙げることができる。
そして、これらの材料は重ね合わされた際に下部に配置
される合成樹脂材料がレーザ光に対して吸収性のものと
なる組み合せにおいて自由に選択して接合することがで
きる。　　・ また、上部の材料に形成される貫通孔の大きさは、特に
限定されるものではなく、適宜大きさの貫通孔を選択し
て開孔することができる。そして、この貫通孔に充填さ
れる粉粒体としては、レーザ光に対して吸収性を存する
合成樹脂材料であればよく、例えば下部に配設される合
成樹脂材料を粉粒体に形成したもの等を挙げることがで
きる。また、粉粒体の粒度においても、特に限定される
ものではなく、適宜粒度を選択して使用することができ
、その目安としては０．５μｍないし３朋の範囲が最も
適している。
また、異種材料の接合時に使用されるレーザとしては、
ガラス：ネオジウムル−ザ、ＹＡＧ　：ネオジウム３゛
レーザ、ルビーレーザ、へＩＪ　ラム−ネオンレーザ、
クリプトンレーザ、アルゴンレーザ、Ｎ２レーザ、Ｎ２
レーザ等を挙げることができ、このうち、特にＹＡＧ　
：ネオジウム３ル−ザが最も適している。
また、異種材料の接合時に用いられるレーザの波長とし
ては、接合する合成樹脂材料と粉粒体とに適合した波長
が必要である。また、レーザの出力においては、２０Ｗ
ないし５０Ｗが適しており、その出力が２０Ｗ以下の場
合には粉粒体と下部の合成樹脂材料を溶融させることが
できず、５０Ｗ以上の場合には粉粒体と下部の合成樹脂
材料が蒸発したり、変質したりして接合が不可能である
。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第１図は本発明に係る異種材料の接合方法を説明する概
略断面図を示すものである。
第１図の（ａ）ないしくｄ）において、１はガラス繊維
が添加されて強化されたスチレン−アクリロニトリル共
重合体からなる板部材であって、この板部材１の原材料
色はカーボンブラックが混入されて黒色となっており、
１．０６μｍ以下のレーザ光に対しても吸収性の性質を
有している。
また、板部材１の上部にはポリプロピレン樹脂からなる
板部材２が配設されており、その中央部には円錐状の貫
通孔３が形成され、その貫通孔３の大きさは上方が直径
で１０鶴であって、下方が直径で７市に形成されている
。そして、この板部材２の材料色はカーボンブラックが
添加されて黒色となっており、１．０６μｍ以下のレー
ザ光に対しては吸収性の性質を有している。そして、貫
通孔３には下部の合成樹脂材料と同様な合成樹脂材料か
らなる０、５龍平均の粉粒体４が充填されている。
また、ＹＡＧ　：ネオジウムル−ザの照射ノズル５の下
方にはガラス材料から円柱状に形成されたガラス棒６が
配設されており、その先端の直径はポリプロピレン樹脂
からなる板部材２に形成されている貫通孔３の直径より
、わずかながら小径とされている。そして、このガラス
棒６の原材料色は透明であり、１．０６μｍ以下のレー
ザ光に対しては非吸収性の性質を有している。
そして、第１図の（ａ）に示すようにセットされた異種
合成樹脂材料の板部材１．２を接合する際には、第１図
の（ｂ）に示すようにポリプロピレン樹脂の板部材２に
形成されている貫通孔３に粉粒体４を充填するとともに
、その上方にガラス棒６を配設して、その先端を粉粒体
４の表面に当接させる。次に、ＹＡＧ　：ネオジウムル
−ザの照射ノズル５をガラス棒６の上方に配設し、その
照射ノズル５から波長が１．０６μｍ、出力が３０Ｗの
ＹＡＧレーザ光５ａを凸レンズ７を介して照射させる。
これにより、ＹＡＧレーザ光５ａは、円柱状のガラス棒
６の中を反射および屈折を繰り返しながら透過するとと
もに、ガラス棒６の先端から粉粒体４の表面に達する。
そして、粉粒体４に達したＹＡＧレーザ光５ａは、その
部位でエネルギとして蓄積されるとともに、そのエネル
ギによって粉粒体４および板部材１の表面がすみやかに
加熱・溶融される。そして、ＹＡＧレーザ光５ａによっ
て粉粒体４と板部材１の表面を十分に溶融させ、第１図
の（ｃ）に示すようにガラス棒６の先端を溶融部分に押
し付ける。
その際、粉粒体４および板部材１の溶融物１ａはガラス
棒６が挿入されるにつれて、貫通孔３の間隙から上方に
盛り上がり、板部材２の一部がその溶融物１ａによって
覆われる。
そして、溶融物１ａによって板部材１の周辺が十分に覆
われた後、ＹＡＧレーザ光５ａの照射を停止し、第１図
の（’ｄ　）に示すようにガラス棒６を引き上げて、そ
の先端をポリプロピレン樹脂からなる板部材２の上方に
位置させる。その際、ガラス棒６は結晶構造をしたガラ
ス材料によって円柱状に形成されているため、他の物質
とは極めて結合しに＜＜、溶融物」ａの付着もなく、容
易に引き上げることができる。
これにより、板部材１の溶融物１ａが板部材２に形成さ
れている貫通孔３の周辺を覆った状態で硬化し、スチレ
ン−アクリロニトリル共重合体からなる板部材１とポリ
プロピレン樹脂からなる板部材２とが強固に接合される
。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る異種材料の接合方法
においては、重ね合わされた異種材料のうち、上部の材
料に貫通孔を設け、この貫通孔にレーザ光に対して吸収
性の粉粒体を充填せしめて加熱・溶融させつつ、その溶
融部位に押圧棒を押し付け、上部の材料の表面に盛り上
がらせて接合するようにしたから、従来のハンダ鏝のよ
うに加熱部を直接接触させて溶融させる必要がないので
、上部の材料の表面に盛り上がらせる溶融物の変質を防
止することができ、接合強度を向上させることができる
効果がある。
また、本発明においては、板部材の溶融物を結晶構造の
押圧棒で押し付けるようにしたから、熔融物から押圧棒
を引き上げる際にも溶融物が付着することがないので、
接合を行うたびに溶融物を除去する作業を皆無とするこ
とができる効果がある。
また、本発明においては、上部の材料の貫通孔に充填さ
れた粉粒体の方向からレーザ光を照射することによって
、粉粒体および下部の合成樹脂材料の一部が溶融される
ので、従来のハンダ鏝に比較してすみやかに溶融させる
ことができ、接合作業を著しく向上させることができる
効果力（ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る異種材料の接合方法を説明する概
略断面図である。 第２図は従来の異種材料の機械的接合方法を説明する概
略断面図である。 １・・−−一一−ガラス繊維で強化されたスチレン−ア
ク＋Ｊ　Ｉコニトリル共重合体からなる板部材・１ａ・
・−−−−ｍ４融物 ２−・−・−・ポリプロピレン樹脂からなる板部材３−
−−ｍ−〜・貫通孔 ４−一一−−−−扮粒体 ５・−・・−・・照射ノズル ５ａ−・・−レーザ光。 ６−・−・−ガラス棒 ７−−−−−−・凸レンズ ６１ｒウスＪ婦＼ （（１）　　　　　　　　　　　　（ｄ）第１図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 異種材料を重ね合わせ、その一方からレーザ光を照射し
    て両材料を接合するにあたり、前記重ね合わされた異種
    材料のうち、少なくとも下部の材料をレーザ光に対して
    吸収性の合成樹脂材料とし、上部の材料に貫通孔を形成
    するとともに、この貫通孔にレーザ光に対して吸収性の
    合成樹脂材料からなる粉粒体を充填せしめ、この粉粒体
    の上方からレーザ光を照射しつつ溶融させ、その溶融部
    位に押圧棒を押し付けて、前記貫通孔から溶融物を上部
    の材料表面に押し出すことを特徴とする異種材料の接合
    方法。
JP59186228A 1984-04-10 1984-09-05 異種材料の接合方法 Granted JPS6163439A (ja)

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JP59186228A JPS6163439A (ja) 1984-09-05 1984-09-05 異種材料の接合方法
EP85302433A EP0159170A3 (en) 1984-04-10 1985-04-04 A process for joining different kinds of synthetic resins

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