JP3596456B2 - 樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂成形品の製造方法に関し、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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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、特開昭６０−２１４９３１号公報には、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。
【０００４】
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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を十分に吸収させて、非透過性樹脂材及び透過性樹脂材の当接面を十分に加熱溶融させる必要がある。
【０００６】
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。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、透過性樹脂材の当接端部におけるレーザ光透過率を増大させることにより、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、該当接面同士を確実に溶着させて十分な接合強度を得ることのできる樹脂成形品の製造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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１記載の樹脂成形品の製造方法は、成形型を用い、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をそれぞれ成形する成形工程と、
上記成形工程で得られた上記透過性樹脂材及び上記非透過性樹脂材を当接させ、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士を該透過性樹脂材側からの上記レーザ光の照射により溶着して接合する接合工程とからなり、
上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型のうち上記当接端部を成形する部分を局所的に温度制御することにより、該透過性樹脂材の該当接端部におけるレーザ光透過率が２６％以上となるように、該透過性樹脂材において該当接端部の樹脂結晶化度を他の部分より低くし、かつ、
上記接合工程で、上記透過性樹脂材の他の部分より樹脂結晶化度が低くされた上記当接端部を上記レーザ光を透過させ、該当接端部を透過した該レーザ光を上記非透過性樹脂材の上記当接端部の当接面に到達、吸収させることを特徴とするものである。
【０００９】
（２）請求項２記載の樹脂成形品の製造方法は、請求項１記載の樹脂成形品の製造方法において、前記成形工程で、前記透過性樹脂材の前記当接端部における樹脂結晶化度が４０％以下となるように温度制御することを特徴とするものである。
【００１０】
（３）請求項３記載の樹脂成形品の製造方法は、請求項１又は２記載の樹脂成形品の製造方法において、前記成形工程で、前記透過性樹脂材の前記当接端部における樹脂結晶粒径が５μｍ以上となるような樹脂材料を該透過性樹脂材に用いることを特徴とするものである。
【００１１】
（４）請求項４記載の樹脂成形品の製造方法は、請求項３記載の樹脂成形品の製造方法において、前記透過性樹脂材は、ポリプロピレン、ポリアミド及びポリエチレンのうちの一種であることを特徴とするものである。
（５）請求項５記載の樹脂成形品の製造方法は、請求項１、２、３又は４記載の樹脂成形品において、前記成形工程で、前記非透過性樹脂材の前記当接端部における前記レーザ光の吸収面に嵌合凹部を設けるとともに、前記透過性樹脂材の前記当接端部に該嵌合凹部と嵌合可能な嵌合凸部を設けることを特徴とするものである。
（６）請求項６記載の樹脂成形品の製造方法は、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をそれぞれ成形する成形工程と、
上記成形工程で得られた上記透過性樹脂材及び上記非透過性樹脂材を当接させ、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士を該透過性樹脂材側からの上記レーザ光の照射により溶着して接合する接合工程とからなり、
上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型のうち少なくとも上記当接端部を成形する部分を温度制御することにより、該透過性樹脂材の該当接端部におけるレーザ光透過率が２６％以上となるように、該透過性樹脂材のうち少なくとも該当接端部の樹脂結晶化度を４０％以下とし、かつ、
上記接合工程で、上記透過性樹脂材の樹脂結晶化度が４０％以下とされた上記当接端部を上記レーザ光を透過させ、該当接端部を透過した該レーザ光を上記非透過性樹脂材の上記当接端部の当接面に到達、吸収させることを特徴とするものである。
（７）請求項７記載の樹脂成形品の製造方法は、成形型を用い、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をそれぞれ成形する成形工程と、
上記成形工程で得られた上記透過性樹脂材及び上記非透過性樹脂材を当接させ、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士を該透過性樹脂材側からの上記レーザ光の照射により溶着して接合する接合工程とからなり、
上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型の上記当接端部を成形する部分を温度制御することにより、該透過性樹脂材の該当接端部におけるレーザ光透過率が２６％以上となるように、該透過性樹脂材の該当接端部の樹脂結晶粒径を５μｍ以上とし、かつ、
上記接合工程で、上記透過性樹脂材の樹脂結晶粒径が５μｍ以上とされた上記当接端部を上記レーザ光を透過させ、該当接端部を透過した該レーザ光を上記非透過性樹脂材の上記当接端部の当接面に到達、吸収させることを特徴とするものである。
（８）請求項８記載の樹脂成形品の製造方法は、請求項７記載の樹脂成形品の製造方法において、前記透過性樹脂材は、ポリプロピレン、ポリアミド及びポリエチレンのうちの一種であることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂成形品の製造方法は、成形型を用い、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をそれぞれ成形する成形工程と、この成形工程で得られた該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材をレーザ溶着により接合する接合工程とからなる。
【００１３】
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。
【００１４】
こうして得られた接合部では、当接面同士が溶融されて接合されており、該当接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。
【００１５】
ここに、本発明の樹脂成形品の製造方法は、上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型のうち上記当接端部を成形する部分を局所的に温度制御することにより、該透過性樹脂材において該当接端部の樹脂結晶化度を他の部分より低くすることを特徴とする。
【００１６】
このように透過性樹脂材において当接端部の樹脂結晶化度を他の部分より低くすることにより、該当接端部を透過するレーザ光の透過率を高くすることができる。このため、非透過性樹脂材の当接面により多くのレーザ光が到達、吸収される。その結果、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ることができ、該当接面同士を確実にレーザ溶着させて十分な接合強度を得ることが可能となる。
【００１７】
したがって、本発明の樹脂成形品の製造方法によれば、透過性樹脂材の樹脂材料として、レーザ光透過率が低すぎて従来採用することができなかったようなものでも採用することが可能となる。
【００１８】
そして、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、透過性樹脂材におけるレーザ光透過率が２６％以上となるように、該透過性樹脂材の当接端部における樹脂結晶化度を低くする。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。
【００１９】
透過性樹脂材を成形する成形型のうち当接端部を成形する部分を局所的に温度制御するための手段としては特に限定されないが、例えば、透過性樹脂材の当接端部を成形する部分の成形型内に冷却水通路を設ける手段等を採用することができる。こうして冷却水路内を流通する冷却水により、透過性樹脂材の当接端部における溶融樹脂を急速冷却することにより、該当接端部における樹脂結晶化度を低くすることができる。
【００２０】
ここで、レーザ光透過率と樹脂結晶化度との間には、樹脂結晶化度が低いほどレーザ光透過率が高くなる関係にあることが、本発明者の実験により確認されている。このため、２６％以上のレーザ光透過率を確保すべく、透過性樹脂材の当接端部における樹脂結晶化度は４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることが特に好ましい。なお、樹脂結晶化度の下限値は０％である。
【００２１】
また、レーザ光透過率と樹脂結晶粒径との間には、樹脂結晶粒径が大きいほどレーザ光透過率が高くなる関係にあることが、本発明者の実験により確認されている。このため、２６％以上のレーザ光透過率を確保すべく、透過性樹脂材の当接端部における樹脂結晶粒径は５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることが特に好ましい。
【００２２】
そして、樹脂結晶粒径は、溶融樹脂を冷却、固化する際の冷却条件（温度制御）によってもある程度調整することが可能であるが、透過性樹脂材に用いる樹脂材料の種類によってほとんど決まってしまう。したがって、透過性樹脂材の当接端部における樹脂結晶粒径が５μｍ以上となるような樹脂材料を透過性樹脂材に用いることが好ましい。具体的には、後述する透過性樹脂材に用いることのできる樹脂のうち、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）やポリエチレン（ＰＥ）等を用いることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の樹脂成形品の製造方法は、上述のとおり、透過性樹脂材において当接端部の樹脂結晶化度を他の部分よりも低くしておき、接合工程におけるレーザ溶着時に該当接端部内を透過するレーザ光の透過率を高くするものである。このため、透過性樹脂材の当接端部が、樹脂結晶化度の低さに起因して他の部分よりも強度低下することが懸念される。
【００２４】
この点、本発明の樹脂成形品の製造方法では、接合工程におけるレーザ溶着時に透過性樹脂材の当接端部をレーザ光が透過する際、輻射熱により結晶部分が内部発熱し、この熱により未結晶部分の結晶化が進む。このため、本発明の製造方法で得られた樹脂成形品は、透過性樹脂材の当接端部においても他の部分と同程度又はそれ以上の強度が確保される。
【００２５】
したがって、上記接合工程においては、レーザ溶着時の輻射熱により透過性樹脂材の当接端部を十分に結晶化させて、該当接端部において他の部分と同程度の強度を確実に確保することができるように、レーザ照射条件を設定することが好ましい。具体的には、レーザ光透過率２６％で、２００Ｗ／ｓｅｃとすることが好ましい。
【００２６】
また、上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型のうち少なくとも上記当接端部を成形する部分を温度制御することにより、該透過性樹脂材のうち少なくとも該当接端部の樹脂結晶化度を４０％以下としてもよい。すなわち、透過性樹脂材のうち当接端部以外の部分が特に高強度を必要としないような場合は、透過性樹脂材を成形する成形型のうち当接端部を成形する部分のみを局所的に温度制御するのではなく、当接端部以外の部分を成形する成形型の部分を含めて（場合によっては透過性樹脂材を成形する成形型全体を）温度制御することにより、透過性樹脂材のうち当接端部及び該当接端部以外の部分の樹脂結晶化度を４０％以下としてもよい。そして、この場合、必要に応じて、接合工程後に該当接端部以外の部分を熱処理等して結晶化を促進させることにより、高強度化を図ることもできる。
【００２７】
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）やポリカーボネート（ＰＣ）等の他に、レーザ光透過率が低すぎて透過性樹脂材の樹脂材料として従来採用することができなかったＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリスチレン（ＰＳ）等を採用することも可能である。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。
【００２８】
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、ガラス繊維や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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
【実施例】
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。
【００３３】
本実施例は、本発明に係る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る。
【００３４】
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を拡大して示している。
【００３５】
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。
【００３６】
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ＰＡ６６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。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。
【００３７】
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ＰＡ６６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。
【００３８】
なお、第１成形部材１１及び第２成形部材１２は、いずれもＰＡ６６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。
【００３９】
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。
【００４０】
そして、この部分がさらに拡大して図３に示されているように、当接端部１１ａには、その下面（当接面１１ｂ）に、下方に突出する環状の嵌合凸部１１ｃが設けられている。この嵌合凸部１１ｃは、先端側（下方側）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。
【００４１】
一方、第２成形部材１２の当接端部１２ａには、その上面（レーザ光の吸収面となる当接面１２ｂ）に、上記嵌合凸部１１ｃと嵌合可能な環状の嵌合凹部１２ｃが設けられている。この嵌合凹部１２ｃは、上記嵌合凸部１１ｃと整合する形状とされ、底面から上方（レーザ光が照射される側）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。
【００４２】
そして、第１成形部材１１の嵌合凸部１１ｃ及び第２成形部材１２の嵌合凹部１２ｃ同士が嵌合されるとともに、第１成形部材１１の当接面１１ｂ（嵌合凸部１１ｃの傾斜側面及び先端面を含む）及び第２成形部材１２の当接面１２ｂ（嵌合凹部１２ｃの傾斜側面及び底面を含む）同士がレーザ溶着により一体的に接合されている。
【００４３】
上記構成を有する本実施例に係る樹脂成形品は、以下のようにして製造した。
【００４４】
（成形工程）
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。
【００４５】
このとき、透過性樹脂材よりなる第１成形部材１１は、図４に示すように、第１〜第３成形型２１〜２３を用いて射出成形した。第１成形部材１１の当接端部１１ａを成形する第２及び第３成形型２２及び２３には、該当接端部１１ａを成形する型面の近傍に冷却水通路２２ａ及び２３ａが設けられている。そして、各冷却水通路２２ａ及び２３ａに冷却水を流通させつつ、射出成形することにより、第１成形部材１１を成形する第１〜第３成形型において当接端部１１ａを成形する部分のみを局所的に温度制御した。こうして第１成形部材１１において、当接端部１１ａにおける溶融樹脂を急冷して、該当接端部１１ａにおける樹脂結晶化度を他の部分よりも低くした。
【００４６】
具体的には、冷却水により第２及び第３成形型２２及び２３のうち当接端部１１ａを成形する部分のみを局所的に２０〜２５℃程度の型温に冷却した。こうして、第１成形部材１１において、当接端部１１ａにおける樹脂結晶化度を２０〜２５％程度とし、またこの当接端部１１ａにおける樹脂結晶粒径を５〜１０μｍ程度とした。したがって、この当接端部１１ａにおけるレーザ光透過率は４０〜５０％程度とされている。なお、第１成形部材１１の当接端部１１ａ以外の部分を成形する第１〜第３成形型２１〜２３の他の部分は６０〜８０℃程度の型温である。また、第１成形部材１１において当接端部１１ａ以外の部分における樹脂結晶化度は３０〜３５％程度である。
【００４７】
（接合工程）
そして、第１成形部材１１の嵌合凸部１１ｃと第２成形部材１２の嵌合凹部１２ｃ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。この状態で、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した。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。
【００４８】
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。
【００４９】
特に、本実施例では、上記成形工程で得られた透過性樹脂材よりなる第１成形部材１１の当接端部１１ａは、樹脂結晶化度が２０〜２５％程度と低く、また樹脂結晶粒径が５〜１０μｍ程度と大きい。このため、この当接端部１１ａにおけるレーザ光透過率は４０〜５０％程度と高くなっている。したがって、上記接合工程におけるレーザ溶着時に、非透過性樹脂材よりなる第２成形部材１２の当接面１２ｂにより多くのレーザ光が到達、吸収される。その結果、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ることができ、該当接面１１ｂ及び１２ｂ同士を確実にレーザ溶着させて十分な接合強度を得ることが可能となる。
【００５０】
また、上記接合工程におけるレーザ溶着時に透過性樹脂材よりなる第１成形部材１１の当接端部１１ａをレーザ光が透過する際、輻射熱により結晶部分が内部発熱し、この熱により未結晶部分の結晶化が進む。このため、上記成形工程では、第１成形部材１１において当接端部１１ａにおける樹脂結晶化度が他の部分よりも低いものであったが、接合工程を経て得られた本実施例に係る樹脂成形品は、該当接端部１１ａにおいても他の部分と同程度又はそれ以上の強度が確保される。
【００５１】
一方、本実施例に係る樹脂成形品では、第１成形部材１１の嵌合凸部１１ｃと第２成形部材１２の嵌合凹部１２ｃとの凹凸嵌合により、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。
【００５２】
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、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１１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。
【００５３】
また、上記凹凸嵌合により、第１成形部材１１の上記当接面１１ｂ（嵌合凸部１１ｄの傾斜側面及び先端面を含む）と第２成形部材１２の上記当接面１２ｂ（嵌合凹部１２ｄの傾斜側面及び底面を含む）との当接面積、すなわちレーザ溶着による接合面積も増大することから、これによっても接合強度の向上を図ることができる。
【００５４】
さらに、透過性樹脂材よりなる第１成形部材１１に上記嵌合凸部１１ｃを設けるとともに、非透過性樹脂材よりなる第２成形部材１２に上記嵌合凹部１２ｃを設けているので、該嵌合凹部１２ｃの内面（底面及び傾斜側面）でレーザ光の一部が反射することを利用することができ、より均一にレーザ溶着するのに有利となる。
【００５５】
（樹脂結晶化度及び樹脂結晶粒径とレーザ光透過率との関係）
射出成形時の成形型温を変更することにより、種々の樹脂結晶化度を有する板厚３ｍｍの透過性樹脂材を成形した。
【００５６】
また、透過性樹脂材として用いる樹脂材料の種類を種々変更することにより、種々の樹脂結晶粒径を有する板厚３ｍｍの透過性樹脂材を成形した。
【００５７】
そして、ＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ（波長：１０６０ｎｍ）を各透過性樹脂材に板厚方向に照射して、各該透過性樹脂材におけるレーザ光透過率を測定し、樹脂結晶化度及び樹脂結晶粒径とレーザ光透過率との関係を調べた。このときのレーザの出力は４００Ｗとした。また、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た。
【００５８】
樹脂結晶化度とレーザ光透過率との関係を図５に示すように、樹脂結晶化度が低いほどレーザ光透過率が高くなり、樹脂結晶化度が４０％以下であれば、レーザ光透過率が２６％以上になることがわかる。
【００５９】
また、樹脂結晶粒径とレーザ光透過率との関係を図６に示すように、樹脂結晶粒径が大きいほどレーザ光透過率が高くなり、樹脂結晶粒径が５μｍ以上であれば、レーザ光透過率が２６％以上になることがわかる。
【００６０】
なお、図６において、樹脂結晶粒径が２μｍとなった透過性樹脂材の樹脂材料はＰＢＴであり、樹脂結晶粒径が５μｍとなった透過性樹脂材の樹脂材料はＰＡ６６である。
【００６１】
次に、ＰＡ６６とＰＰＳの２種類の樹脂材料を準備した。
【００６２】
そして、一方の樹脂材料（ＰＡ６６）について、射出成形時の成形型温を２０℃、８０℃と変更することにより、それぞれ３０％、４０％の樹脂結晶化度を有し、樹脂結晶粒径が５〜１０μｍで板厚１〜５ｍｍの透過性樹脂材料を成形した。
【００６３】
また、他方の樹脂材料（ＰＰＳ）について、射出成形時の成形型温を２０℃、８０℃と変更することにより、それぞれ３０％、６０％の樹脂結晶化度を有し、樹脂結晶粒径が１μｍ以下で板厚１〜５ｍｍの透過性樹脂材料を成形した。
【００６４】
そして、上記と同様にＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ（波長：１０６０ｎｍ）を各透過性樹脂材に板厚方向に照射して、各該透過性樹脂材におけるレーザ光透過率を測定した。
【００６５】
その結果を図７に示すように、樹脂結晶化度の低下と樹脂結晶粒径のサイズアップがレーザ光透過の決め手であることがわかる。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。なお、レーザ光透過率は上記と同様に測定し、また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。その結果を図８に示す。
【００６８】
図８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。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の樹脂成形品の製造方法によれば、透過性樹脂材の当接端部における樹脂結晶化度を低くしてレーザ光透過率を増大させることにより、レーザ溶着時に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、該当接面同士を確実にレーザ溶着させて十分な接合強度を得ることができる。
【００７０】
また、上記当接端部はレーザ溶着時の輻射熱で結晶化が進むから、本発明方法で得られた樹脂成形品においては、樹脂結晶化度の低さに起因して上記当接端部で強度低下するようなこともない。
【００７１】
さらに、透過樹脂材におけるレーザ光透過率が増大すれば、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係り、本発明に係る樹脂成形品を適用する合成樹脂製のインテークマニホールドの平面図である。
【図２】実施例に係り、図１の矢印Ａ−Ａ線で示す部位の断面図である。
【図３】実施例に係り、第１成形部材と第２成形部材との接合構造を示す拡大部分断面図である。
【図４】実施例に係り、透過性樹脂材よりなる第１成形部材の当接端部を成形する様子を示す部分断面図である。
【図５】樹脂結晶化度とレーザ光透過率との関係を示す線図である。
【図６】樹脂結晶粒径とレーザ光透過率との関係を示す線図である。
【図７】樹脂結晶化度及び樹脂結晶粒径とレーザ光透過率との関係を示す線図である。
【図８】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示す線図である。
【符号の説明】
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
１１ｃ…嵌合凸部
１２ｃ…嵌合凹部

Claims (8)

  1. 成形型を用い、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をそれぞれ成形する成形工程と、
    上記成形工程で得られた上記透過性樹脂材及び上記非透過性樹脂材を当接させ、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士を該透過性樹脂材側からの上記レーザ光の照射により溶着して接合する接合工程とからなり、
    上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型のうち上記当接端部を成形する部分を局所的に温度制御することにより、該透過性樹脂材の該当接端部におけるレーザ光透過率が２６％以上となるように、該透過性樹脂材において該当接端部の樹脂結晶化度を他の部分より低くし、かつ、
    上記接合工程で、上記透過性樹脂材の他の部分より樹脂結晶化度が低くされた上記当接端部を上記レーザ光を透過させ、該当接端部を透過した該レーザ光を上記非透過性樹脂材の上記当接端部の当接面に到達、吸収させることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
  2. 前記成形工程で、前記透過性樹脂材の前記当接端部における樹脂結晶化度が４０％以下となるように温度制御することを特徴とする請求項１記載の樹脂成形品の製造方法。
  3. 前記成形工程で、前記透過性樹脂材の前記当接端部における樹脂結晶粒径が５μｍ以上となるような樹脂材料を該透過性樹脂材に用いることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形品の製造方法。
  4. 前記透過性樹脂材は、ポリプロピレン、ポリアミド及びポリエチレンのうちの一種であることを特徴とする請求項３記載の樹脂成形品の製造方法。
  5. 前記成形工程で、前記非透過性樹脂材の前記当接端部における前記レーザ光の吸収面に嵌合凹部を設けるとともに、前記透過性樹脂材の前記当接端部に該嵌合凹部と嵌合可能な嵌合凸部を設けることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の樹脂成形品の製造方法。
  6. 成形型を用い、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をそれぞれ成形する成形工程と、
    上記成形工程で得られた上記透過性樹脂材及び上記非透過性樹脂材を当接させ、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士を該透過性樹脂材側からの上記レーザ光の照射により溶着して接合する接合工程とからなり、
    上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型のうち少なくとも上記当接端部を成形する部分を温度制御することにより、該透過性樹脂材の該当接端部におけるレーザ光透過率が２６％以上となるように、該透過性樹脂材のうち少なくとも該当接端部の樹脂結晶化度を４０％以下とし、かつ、
    上記接合工程で、上記透過性樹脂材の樹脂結晶化度が４０％以下とされた上記当接端部を上記レーザ光を透過させ、該当接端部を透過した該レーザ光を上記非透過性樹脂材の上記当接端部の当接面に到達、吸収させることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
  7. 成形型を用い、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をそれぞれ成形する成形工程と、
    上記成形工程で得られた上記透過性樹脂材及び上記非透過性樹脂材を当接させ、該透過性樹脂材及び該非透過性樹脂材の当接端部同士を該透過性樹脂材側からの上記レーザ光の照射により溶着して接合する接合工程とからなり、
    上記成形工程で、上記透過性樹脂材を成形する上記成形型の上記当接端部を成形する部分を温度制御することにより、該透過性樹脂材の該当接端部におけるレーザ光透過率が２６％以上となるように、該透過性樹脂材の該当接端部の樹脂結晶粒径を５μｍ以上とし、かつ、
    上記接合工程で、上記透過性樹脂材の樹脂結晶粒径が５μｍ以上とされた上記当接端部 を上記レーザ光を透過させ、該当接端部を透過した該レーザ光を上記非透過性樹脂材の上記当接端部の当接面に到達、吸収させることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
  8. 前記透過性樹脂材は、ポリプロピレン、ポリアミド及びポリエチレンのうちの一種であることを特徴とする請求項７記載の樹脂成形品の製造方法。
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