JPS6253818A - 合成樹脂材料の接合方法 - Google Patents

合成樹脂材料の接合方法

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JPS6253818A
JPS6253818A JP60193316A JP19331685A JPS6253818A JP S6253818 A JPS6253818 A JP S6253818A JP 60193316 A JP60193316 A JP 60193316A JP 19331685 A JP19331685 A JP 19331685A JP S6253818 A JPS6253818 A JP S6253818A
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Masashi Murate
政志 村手
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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、合成樹脂材料の接合方法に関し、さらに詳し
くは、合成樹脂材料同士または合成樹脂材料と異種材料
とを重ね合わせ、その両者をレーザ光の照射によって接
合する方法に係るものである。
〔従来技術〕
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ツ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ッ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
樹脂材料の熔融温度が同一であるとともに、相溶性を有
するので、再合成樹脂材料の接合には通しているが、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通しているが、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。さらに、同種の合成樹
脂材料でもポリプロピレン樹脂のように相溶性の悪い合
成樹脂材料では異種の合成樹脂材料と同様に強固に接合
することは困ガである。
上述のようなことから、異種または同種でもポリプロピ
レンのように相溶性の悪い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３図に示すポリプロピレンとポリエチレンの接合方
法によって説明する。
第３図においては、５１はポリプロピレン樹脂からなる
板部材であって、この板部材５１の下部にはポリエチレ
ン樹脂からなる板部材５２が配設されており、このポリ
エチレン樹脂の板部材５２とポリプロピレン樹脂の板部
材５１とは互いに対向する部位に貫通孔５３ａ、５３ｂ
が形成されている。そして、両板部材５１．５２の貫通
孔５３ａ、５３ｂには上方からパツキン５４を介在して
螺子５５が螺合され、両板部材５１．５２が接合されて
いる。
Ｃ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、
両板部材５１．５２に貫通孔５３ａ、５３ｂを形成し、
螺子５５を螺合しなければならず、前記の物理的接合方
法および化学的接合方法に比較して接合作業が煩雑とな
ることはもとより、両板部材５１．５２に貫通孔５３ａ
、５３ｂを形成する必要があることから、両板部材５１
．５２０強度が低下する不具合がある。
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、合成樹脂材料同士または合成樹脂材料と
異種材料を、レーザ光に対して非吸収性の溶融した合成
樹脂材料とレーザ光の照射による組み合わせによって、
容易にしかも強固に接合することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち、この発明に係る合成樹脂材料の接合方法は、
レーザ光に対して吸収性の合成樹脂材料の上部に、上方
に広がる開口部を有する合成樹脂材料または異種材料を
重ね合わせ、上部に配設された材料の開口部の上方から
下部の合成樹脂材料にレーザ光を照射すると共に、この
開口部にレーザ光を照射すると共に、この開口部にレー
ザ光に対して非吸収性の熱溶融した合成樹脂材料を注入
せしめ、その後、開口部に注入された合成樹脂材料を冷
却・固化せしめて、重ね合わされた材料を接合するよう
にしたものである。
そして、上部に配設される異種材料としては、鉄、銅、
亜鉛、真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属材料、
ガラス、ホウロウ、耐火物、セメント等のオールドセラ
ミックス、アルミナ、ジルコニア、コージライト、窒化
物、炭化物、ホウ化物等のニューセラミックスなどを挙
げることができる。
また、上部に配設される合成樹脂材料としては、熱可塑
性樹脂または熱硬化性樹脂のいずれでもよく、例えば熱
可塑性樹脂ではポリエチレン、ポリプロピレン、スチレ
ン、ＡＢＳ、アクリル系樹脂、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリエーテル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等を挙
げることができ、熱硬化性樹脂ではフェノール系樹脂、
アミノ系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂等を
挙げることができる。
そして、これらの異種材料および合成樹脂材料には上方
に広がった開口部を形成することが必要であって、その
形状は特に限定するものではなく、例えば円形、楕円形
、多角形に形成することができる。また、その開口部の
大きさも接合強度、作業性等を考慮に入れて決定される
ものであり、ここでは特に限定するものではない。
また、下部に配設される合成樹脂材料として−よ、レー
ザ光に対して吸収性を有するものであればよく、例えば
、カーボンブラック等の補助材料を０゜３ないし０．７
重量％添加したポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂
、スチレン−アクリロニトリル共重合体等の合成樹脂材
料、ガラス繊維で強化され、かつカーボンブラック等の
補助材料が０．３ないし０．７重量％添加されたポリエ
チレン樹脂ポリプロピレン樹脂、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、上述の両材料は重ね合わされた際に下部に配設
される材料がレーザ光に対して吸収性の合成樹脂材料と
なる組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、熱熔融した合成樹脂材料としては、レーザ光に対
して非吸収性を有する合成樹脂材料であればいずれでも
よく、例えばポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、
ポリプロピレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重
合体等を挙げることができる。そして、接合強度をより
向上させたい場合には、これらの合成樹脂材料にガラス
繊維、ニーポン繊維、メタル繊維等の強化短繊維を１０
ないし２０重量％程度混入することによって、接合時に
おいて強化短繊維が下部の合成樹脂材料の熔融部位に絡
まった状態で硬化し、一層接合強度を高めることができ
る。
また、両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１＋レーザ、ＹＡＧ　：ネオジウム３
＋レーザ、ルビーレーザ、ヘリウム−ネオンレーザ、ク
リプトンレーザ、アルゴンレーザ、Ｈ，レーザ、Ｎ２レ
ーザ等を挙げることができ、このうち、特にＹＡＧ　：
　２オジウム“レー□ザおよびガラス：ネオジウムル−
ザが最も優れている。
また、両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に通した波長が必要であって
、１．０６μｍ以下が最も優れており、その波長力月、
０６μｍ以上の場合には下部の合成樹脂材料を加熱・熔
融させて接合することが困難となる。また、レーザの出
力においては、５Ｗないし１００Ｗが適しており、５ｗ
ないし３゜Ｗが最も優れている。そして、その際の出力
が５Ｗ以下の場合には下部の合成樹脂材料を加熱・溶融
するに多くの時間を必要とし、１００Ｗ以上の場合には
下部の合成樹脂材料が蒸発したり、変質したりして接合
強度が低下する原因となる。
また、下部の合成樹脂材料にレーザ光を照射するタイミ
ングは熱溶融した合成樹脂材料を上部の材料に形成され
ている開口部に注入する以前から冷却するまでの間連続
的にレーザ光を照射する方法、熱熔融した合成樹脂材料
を開口部に注入する間のみはレーザ光の照射を中断する
方法および熱溶融した合成樹脂材料を開口部に注入した
後、レーザ光を照射する方法のいずれかも採用すること
ができる。
〔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図は本発明に係る合成樹脂材料と異種材料の接合方
法を説明する概略図面、第２図は第１図（ｄ）のＡ部円
内を拡大した断面図を示すものである。
第１図および第２図において、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の板厚は１５龍に
形成され、その原材料色はカーボンブランクが０．５ｆ
ｆｌｆｆｉ％添加されて黒色となっており、１．０６μ
ｍ以下のレーザ光に対しては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、その板厚は１５ｍｍに形成
されている。そして、板部材２の一部には上方に広がる
円錐形状の開口部３が形成されており、その大きさは上
方が直径でｌＯ■鵬であって、下方が直径で７１寵に形
成されている。
そして、第１図の（ｂ）に示すように重ね合わされた両
板部材ｌ、２を接合する際には、ポリプロピレン樹脂か
らなる板部材２に形成されている開口部３の上方にＹＡ
Ｇ　：ネオジウム１＋レーザの照射ノズル４を配置する
と共に、その照射ノズル４から波長が１．０６μｍ、出
力が２０ＷのＹＡＧレーザ光５を凸レンズ６に通過させ
て照射する。
その際、ＹＡＧレーザ光５はスチレン−アクリロニトリ
ル共重合体からなる板部材１の表面に達し、ここにエネ
ルギとして蓄積され、その表面を５０ないし１００℃程
度に予熱する。
この状態で、ＹＡＧレーザ光５の照射を停止すると共に
、溶融ガン７からスチレン−アクリロニトリル共重合体
に１５重量％ガラス繊維８が添加された熔融状態の接合
樹脂９を板部材２の開口部３に注入して、逆円錐台形状
とする。
次に、再度ＹＡＧレーザ光５を接合樹脂９の上方から照
射する。その際、ＹＡＧレーザ光５は、その波長と合成
樹脂材料の吸収スペクトルとの関連によって、スーチレ
ンーアクリロニトリル共重合体の接合樹脂９に対して非
吸収性であるため透過する。そして、接合樹脂９を透過
したＹＡＧレーザ光５はスチレン−アクリロニトリル共
重合体からなる板部材１との接面１０に達し、ここにエ
ネルギとして蓄積される。この蓄積されたエネルギ分布
というのはＹＡＧレーザ光５があらかしめもっていたエ
ネルギ分布に対して板部材１の透過の際の散乱によって
不均一なエネルギ分布となる。
また、接合面１０においては不均一なエネルギを持った
加熱が行なわれる。それによって、板部材ｌの表面およ
びその近傍の予熱効果とあいまって溶融され、注入され
た接合樹脂９の中に混入されているガラス繊維８が板部
材ｌの溶融部位に入り込んで接合する。
その後、照射ノズル４からのＹＡＧレーザ光５の照射を
停止し、第１図の（Ｃ）に示すようにノズル■１から冷
却媒体である空気１２を接合樹脂９に吹き付けて冷却・
固化させる。
これによって、第１図の（ｄ）および第２図に示すよう
に板部材１の溶融物と接合樹脂９の溶融物とが互いに絡
み合った状態で固化すると共に、接合樹脂９の中に混入
されているガラス繊維８が板部材ｌの溶融部位に入り込
んで固化するため強固な接合状態となる。また、固化し
た接合樹脂９は逆円錐台形状の楔となるため、スチレン
−アクリロニトリル共重合体からなる板部材ｌ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。
なお、この実施例においては、異種の合成樹脂材料の接
合によって説明したが、本発明においてはこれに限定さ
れるものではなく、下部に配設される材料がレーザ光に
対して吸収性の合成樹脂材料となる組合せにおいて、金
属材料、セラミックスおよび同種の合成樹脂材料等自由
に選択して接合することができる。
また、この実施例においては、接合樹脂９にガラス繊維
を添加した実施例で説明したが、本発明においては特に
添加する必要もない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る合成樹脂材料の接合
方法においては、合成樹脂材料同士または合成樹脂材料
と異種材料を、レーザ光に対して非吸収性の熔融された
合成樹脂材料とレーザ光の照射による組み合わせによっ
て接合するようにしたから溶融された合成樹脂材料が冷
却・固化されて樹状に接合され、重ね合わされた材料を
強固に接合することができる効果がある。
また、本発明においては、レーザ光の照射と溶融された
合成樹脂材料の組み合わせによって接合されるので、従
来の機械的接合方法に比較して容易に接合することがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る合成樹脂材料の接合方法を説明す
る概略断面図である。 第２図は第１図（ｄ）のＡ部円内を拡大した断面図であ
る。 第３図は従来の合成樹脂材料の接合方法を説明する概略
断面図である。 １・・−−ｍ−板部材 ２・・−・−板部材 ３−−−−・・開口部 ４・−−−−一照射ノズル ５−・・−ＹＡＧレーザ光 ６−・・−凸レンズ ？−−−−−・溶融ガン ８−・−ガラス繊維 ９−−−−−−接合樹脂 １（１−−−一接合面 １１−−−・−ノズル １２−−・−空気 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. レーザ光に対して吸収性の合成樹脂材料の上部に、上方
    に広がる開口部を有する合成樹脂材料または異種材料を
    重ね合わせ、上部に配設された材料の開口部の上方から
    下部の合成樹脂材料にレーザ光を照射すると共に、この
    開口部にレーザ光に対して非吸収性の熱溶融した合成樹
    脂材料を注入せしめ、その後、開口部に注入された合成
    樹脂材料を冷却・固化せしめて、重ね合わされた材料を
    接合することを特徴とする合成樹脂材料の接合方法。
JP60193316A 1985-09-02 1985-09-02 合成樹脂材料の接合方法 Pending JPS6253818A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016147397A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 トヨタ車体株式会社 樹脂部材のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法
CN110603128A (zh) * 2017-05-15 2019-12-20 宝理塑料株式会社 具有密封性的复合成型品

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