JP6025629B2 - 樹脂製部材の溶着方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光不透過性樹脂からなる樹脂製部材同士を溶着する樹脂製部材の溶着方法に関する。

樹脂製部材同士を重ね合わせ、その重畳部にレーザ光を照射して該重畳部を溶着する方法は、広汎に採用されている。例えば、特許文献１には、レーザ光透過性の第１樹脂製部材と、レーザ光吸収性の第２樹脂製部材とを重ね合わせて重畳部を形成し、その後、該重畳部に対し、前記第１樹脂製部材側からレーザ光を照射することが記載されている。

この場合、レーザ光は、前記第１樹脂製部材を透過して樹脂製部材同士の当接面に到達し、第２樹脂製部材に吸収されて熱に変換される。この熱によって、当接面近傍の部位が溶融する。従って、レーザ光の照射を停止した後、溶融した部位を冷却固化させることによって、第１樹脂製部材と第２樹脂製部材同士が溶着されるに至る。

また、特許文献２には、レーザ光透過性の樹脂製部材同士、又は、レーザ光透過性の樹脂製部材とレーザ光吸収性の樹脂製部材を、互いの間にレーザ光光吸収材を介在させて重ね合わせ、レーザ光を、レーザ光透過性の樹脂製部材を通過させて前記レーザ光光吸収材に入射する溶着方法が開示されている。この溶着方法では、レーザ光を吸収したレーザ光光吸収材が温度上昇を起こし、前記２個の樹脂製部材とレーザ光光吸収材の当接面近傍を溶融する。これにより、溶着が行われる。

特開２００２−３３１５８８号公報 特許第３８２７０７１号公報

例えば、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等からなる樹脂製部材は、その表面近傍でレーザ光の大部分を吸収する。この場合、レーザ光は該樹脂製部材を透過することができない。すなわち、この樹脂製部材はレーザ光不透過性である。

このようなレーザ光不透過性樹脂製部材同士を、上記特許文献１、２に記載される接合方法によって溶着することはできない。レーザ光を樹脂製部材に入射しても、その表面近傍で大部分が吸収されるために当接面までレーザ光が到達することができないからである。

このため、レーザ光不透過性樹脂製部材同士を接合するに際しては、ボルト・ナットやリベット（いわゆる金属製ファスナー）による機械接合が行われている。しかしながら、この場合、穿孔作業や締結作業が必要であるので、作業コストが高騰する。また、金属製ファスナーを取り付けるので、重量増加を招く。さらに、炭素繊維と金属製ファスナーとの組み合わせによっては、異種材料の接触によって電蝕が生じる懸念がある。また、熱膨張率が相違することの対策を講じる必要があることもある。

以上のような不具合を回避するべく、レーザ光不透過性樹脂製部材同士であっても、レーザ光を用いた溶着によって接合することが要請されている。しかしながら、そのような溶着方法は未だ確立されていない。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、レーザ光不透過性の樹脂製部材同士を、レーザ光を用いて十分に溶着することが可能な樹脂製部材の溶着方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、２個のレーザ光不透過性の樹脂製部材の少なくとも一部同士を、レーザ光を吸収して温度上昇し溶融する光吸収材を介装して重ね合わせることで重畳部を形成し、
前記光吸収材に対してレーザ光を直接照射することで、該光吸収材の温度を上昇させて溶融するとともに、溶融した該光吸収材の熱を、前記２個の樹脂製部材の前記重畳部を形成した部位に伝達させて、該部位を溶融することを特徴とする。

すなわち、本発明においては、レーザ光不透過性の樹脂製部材同士の間に介装された光吸収材に対して直接レーザ光を照射することで、先ず、光吸収材を温度上昇させるとともに溶融する。この溶融した光吸収材の熱によって、該光吸収材と重ね合わされた樹脂製部材の双方を溶融して混じり合わせることができる。従って、レーザ光の照射を停止した後、光吸収材及び樹脂製部材を冷却固化させることで、重畳部を一体的に溶着することができる。換言すれば、一体化された接合部が得られる。すなわち、レーザ光不透過性の樹脂製部材同士であっても、レーザ光を用いて十分に溶着することができる。

光吸収材へのレーザ光照射は、該光吸収材を冷却ガスで冷却しつつ行う。この場合、光吸収材の表面が過度に発熱することが回避されるとともに、一部透過したレーザ光を深部まで到達させて、良好に吸収することができる。すなわち、光吸収材におけるレーザ光による発熱を深さ方向で均一化できる。従って、光吸収材全体の温度を効果的に上昇させることができるため、樹脂製部材同士をより効率的且つ広範囲に溶着することが可能となる。従って、接合強度が一層優れたものとなる。

冷却ガスを供給する場合、該冷却ガスを、光吸収材のレーザ光が照射される照射面の面方向に沿って流通させる。これにより、上記した透過吸収特性が一層向上し、樹脂製部材同士の接合がより効率的且つ良好となるからである。

レーザ光の照射角度は、重畳部における樹脂製部材及び光吸収材の接触面の面方向に対して０°〜４５°に設定することが好ましい。ここで、照射角度とは、前記接触面の面方向と、レーザ光の軸心方向とがなす角度をいう。この範囲内であれば、光吸収材の照射面裏面までレーザ光を到達させることが可能となる。すなわち、光吸収材の温度を効果的に上昇させて、樹脂製部材同士を良好に溶着することができる。さらに、上記の通りレーザ光の照射角度を０°〜４５°にすることにより、レーザ光透過経路が長くなるので、一層効率良く光吸収材を温度上昇させて、該光吸収材を迅速に、しかも強力に溶融することができる。

前記重畳部が前記樹脂製部材の一端部同士が重ね合わされて形成され、一方の前記樹脂製部材の他端部が、前記光吸収材の前記照射面よりも前記レーザ光の照射源側に延在するときには、前記レーザ光の焦点位置を、前記光吸収材の厚み方向の中心よりも前記一方の樹脂製部材側に偏倚して形成する。

この場合、レーザ光の焦点位置を光吸収材の厚み方向の中心上に形成する場合に比して、照射面からレーザ光の焦点までの距離を大きくすることができる。これによって、レーザ光照射による光吸収材の溶融範囲を照射面裏面側に向かって広げることができる。従って、上記のように形成される重畳部であっても、樹脂製部材の他端部がレーザ光に干渉することを回避しつつ、光吸収材の照射面裏面側まで効率的且つ良好に溶融することできる。

レーザ光の焦点位置が、一方の樹脂製部材と光吸収材との接触面上に形成される場合、照射面からレーザ光の焦点までの距離を一層大きくすることができるためより好ましい。

光吸収材の光吸収率は、３％以上３０％以下であることが好ましい。光吸収材の光吸収率を３％以上とすることによって、レーザ光が過度に透過することを抑制して、光吸収材に良好にレーザ光を吸収させることができる。また、光吸収材の光吸収率を３０％以下とすることによって、レーザ光が過度に吸収されることを抑制して、光吸収材の照射面裏面までレーザ光を良好に到達させることができる。すなわち、このような光吸収材では、透過吸収特性の均衡が優れるため、レーザ光を吸収する一方で、吸収されずに透過した分のレーザ光が該光吸収材の内部深く（深部）まで到達する。これによって、光吸収材の全体にわたって効率よく温度を上昇させることができるため、樹脂製部材同士を広範囲にわたって溶着することが可能となる。

レーザ光不透過性の樹脂製部材の一例としては、光吸収性の繊維を含んだ熱可塑性樹脂が挙げられる。すなわち、炭素繊維強化熱可塑性樹脂である。

この場合、光吸収材として、樹脂製部材の母材である熱可塑性樹脂と同一の熱可塑性樹脂からなるものを選定することが好ましい。すなわち、樹脂製部材の母材と同一の熱可塑性樹脂によって光吸収材を構成する。この場合、光吸収材にレーザ光を照射して該光吸収材及び樹脂製部材を溶融したときに、溶融した熱可塑性樹脂同士が容易に混じり合う。従って、重畳部を接合一体化することが容易となり、接合強度に優れた接合部を得ることができる。

さらに、光吸収材と樹脂製部材の母材の溶融温度が同一となるため、光吸収材に対するレーザ光の照射条件を、光吸収材及び樹脂製部材の両者が過不足なく加熱されてそれぞれ良好に溶融する温度となるように設定することが容易となる。

本発明によれば、レーザ光不透過性の樹脂製部材同士の間に介装した光吸収材に直接レーザ光を照射して光吸収材の温度を上昇させることで、樹脂製部材における重畳部を形成した部位に熱を伝達させ、該部位を溶融するようにしている。このようにして溶融した重畳部が冷却固化することに伴い、重畳部が溶着されて接合一体化する。すなわち、レーザ光不透過性の樹脂製部材同士であっても、レーザ光を用いて容易且つ十分に溶着することが可能となる。このために、溶着部の引張強度を向上させることができる。

本実施形態に係る樹脂製部材の溶着方法を実施するためのレーザ溶着装置の要部概略構成図である。 図１とは別形状の樹脂製部材に対して溶着を行う際の機器配置を示した要部概略構成図である。 図１とはまた別形状の樹脂製部材に対して溶着を行う際にレーザ光と樹脂製部材とが干渉する様子を示した説明図である。 図３に示す樹脂製部材に対して溶着を行う際の機器配置を示した要部概略構成図である。 実施例１において、レーザ光を照射した光吸収材の温度変化をサーモグラフィにより測定した結果を示す図である。 実施例２において、レーザ光を照射した光吸収材の温度変化をサーモグラフィにより測定した結果を示す図である。

以下、本発明に係る樹脂製部材の溶着方法につき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る樹脂製部材の溶着方法を実施するためのレーザ溶着装置の要部概略構成図である。このレーザ溶着装置は、レーザ光不透過性の樹脂製部材１０、１１同士の間に光吸収材１２が介装されて形成された重畳部１４を溶着するためのものであり、レーザ光照射部１６と、送風ノズル１８を含む送風手段とを有する。

樹脂製部材１０、１１につき、先ず概略説明する。これら樹脂製部材１０、１１は、例えば、炭素繊維からなる強化材に熱可塑性樹脂からなる母材（マトリックス）が含浸された炭素繊維強化熱可塑性樹脂（ＣＦＲＴＰ：Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics）からなる。この場合、炭素繊維がレーザ光を十二分に吸収するため、すなわち、光吸収性が著しく大きな繊維であるため、樹脂製部材１０、１１は、レーザ光に対して不透過性を示す。

なお、樹脂製部材１０、１１の母材である熱可塑性樹脂の好適な例としては、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチロール樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アセタール樹脂等が挙げられる。樹脂製部材１０の母材と樹脂製部材１１の母材は、同一のものであってもよいし、相違するものであってもよい。

樹脂製部材１０、１１同士の間に介装される光吸収材１２は、レーザ光Ｌの一部を透過するとともに、一部を吸収して温度上昇する光吸収材からなる。光吸収材１２の光吸収率は、３％以上３０％以下であることが好ましい。この場合、レーザ光Ｌが光吸収材１２に十分に吸収される一方で、吸収されずに透過した分が該光吸収材１２の内部深くまで到達する。従って、該光吸収材１２が全体にわたって効率よく温度上昇する。

光吸収材１２は、以上のような機能を営むものであれば特に限定されるものではないが、その好適な例としては、樹脂製部材１０、１１の母材である上記各種の熱可塑性樹脂が挙げられる。すなわち、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチロール樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アセタール樹脂等である。特に、樹脂製部材１０、１１の母材と光吸収材１２の全てを同一の熱可塑性樹脂とすることが好ましい。この場合、レーザ光Ｌを照射する際の温度管理が容易となり、且つ前記母材と光吸収材１２の相溶性も良いからである。さらには、溶着後の重畳部１４の一体性を高めることができ、溶着強度を高めることが可能となるからである。

光吸収材１２は、上記したように樹脂製部材１０、１１同士の間に介装される。このため、光吸収材１２の図１における下端面１２ａ及び上端面１２ｂが樹脂製部材１０、１１に当接する。すなわち、下端面１２ａ及び上端面１２ｂは接触面である。

その一方で、側面が露呈する。以下、露呈した側面中のレーザ光照射部１６に臨む側面を照射面、該照射面の裏面となる側面を照射裏面と指称し、各々の参照符号を１２ｃ、１２ｄとする。

レーザ光照射部１６は、光吸収材１２中、樹脂製部材１０、１１と接触しておらず露呈した前記照射面１２ｃに対してレーザ光Ｌを照射する。なお、照射面１２ｃの反射率を５％以上２５％以下とすることによって、レーザ光Ｌが反射することを適切に防止できる。

レーザ光照射部１６は、例えば、ダイオード、イットリア−アルミナガーネット（ＹＡＧ）等からなるが、レーザ光Ｌを発生するものであれば特に限定されるものではない。

送風ノズル１８は、光吸収材１２に向かって、冷却ガスとしての圧縮気体を吐出するためのものである。勿論、送風ノズル１８には、図示しない圧縮気体供給源が接続される。なお、冷却ガスとしては、安価であることから、空気や窒素等が好適である。

この場合、冷却ガスは、レーザ光Ｌが照射面１２ｃに照射される際、該照射面１２ｃに対して冷却ガスを供給する。

本実施形態に係る溶着方法は、基本的には上記のように構成されるレーザ溶着装置を用い、以下のようにして実施される。

はじめに、図１に示すように、樹脂製部材１０、１１の互いに溶着する部分同士を、光吸収材１２を介装して重ね合わせることで重畳部１４を形成する。

次いで、送風ノズル１８から冷却ガスを吐出するとともに、レーザ光照射部１６からレーザ光Ｌを照射する。冷却ガスが光吸収材１２の照射面１２ｃの面方向（矢印Ｂ方向）に沿って流通する一方で、レーザ光Ｌは、照射面１２ｃから光吸収材１２の内部に入射する。

光吸収材１２に入射したレーザ光Ｌは、その一部が該光吸収材１２に吸収されながら、残部が透過して照射裏面１２ｄに向かって水平方向（図１の矢印Ａ方向）に進行する。この吸収・透過現象は、光吸収材１２の光吸収率が３％以上３０％以下であるときに容易に惹起される。

一方、光吸収材１２は、レーザ光Ｌを吸収することに伴って温度上昇を起こす。レーザ光Ｌが照射裏面１２ｄ、換言すれば、照射方向（図１の矢印Ａ方向）の深部に到達するので、光吸収材１２では、照射面１２ｃ側から照射裏面１２ｄ側にかけて全体的に温度が上昇する。また、レーザ照射角度を０°〜４５°にすることにより、レーザ光透過経路が長くなるので、一層効率良く光吸収材１２を温度上昇させて、該光吸収材１２を迅速に、しかも強力に溶融することができる。

さらに、本実施形態では、冷却ガスを供給することで照射面１２ｃを冷却しつつレーザ光Ｌを照射するようにしている。この場合、光吸収材１２の内部深くまで良好に温度を上昇させることができる。

この際、光吸収材１２の温度が、該光吸収材１２の溶融温度及び樹脂製部材１０、１１に母材として含まれる熱可塑性樹脂の溶融温度以上となるように、レーザ光Ｌの波長、照射強度、焦点等が設定される。例えば、樹脂製部材１０、１１の母材及び光吸収材１２がともに、ポリアミド樹脂の１種であるナイロン６（ＰＡ６）からなる場合、ＰＡ６の溶融温度が２２０℃〜２２５℃であるため、レーザ光Ｌによる光吸収材１２の加熱温度は、好ましくは２５０℃〜４００℃となるように設定される。

すなわち、光吸収材１２としては、その溶融温度が、樹脂製部材１０、１１の母材の溶融温度に比較的近い範囲内であり、且つ、樹脂製部材１０、１１の母材である熱可塑性樹脂の溶融温度以上である熱可塑性樹脂からなるものを選定することが好ましい。これにより、光吸収材１２及び樹脂製部材１０、１１が熱によって分解されること（分子量が低下することや酸化すること）を回避しつつ、それぞれを良好に溶融させることができる。特に、光吸収材１２が熱可塑性樹脂からなる場合には、樹脂製部材１０、１１の母材である熱可塑性樹脂と同一のものを選定することにより、レーザ光Ｌの照射条件を設定すること、すなわち、レーザ光Ｌを照射する際の温度管理を容易とすることができる。

このようにして光吸収材１２の温度を上昇させると、該光吸収材１２が溶融する。また、光吸収材１２の熱が、接触面である下端面１２ａ、上端面１２ｂを介して樹脂製部材１０、１１に伝達する。この熱伝達に伴って樹脂製部材１０、１１における重畳部１４を形成した部位が溶融する。すなわち、重畳部１４が溶融し、溶融物（例えば、熱可塑性樹脂）同士が互いに混じり合う。

その後、レーザ光Ｌの照射を停止し、溶融した光吸収材１２及び樹脂製部材１０、１１を冷却固化させる。その結果、これら光吸収材１２及び樹脂製部材１０、１１が接合一体化し、樹脂製部材１０、１１同士が重畳部１４において溶着される。すなわち、レーザ光Ｌを透過しない樹脂製部材１０、１１同士であっても、互いの間に介装された光吸収材１２にレーザ光Ｌを直接照射して溶融させることによって、容易且つ良好に溶着することができる。

なお、例えば、汎用の接着剤等を採用して樹脂製部材１０、１１同士を接合する場合、その接合部では、樹脂製部材１０、１１同士は接合一体化していない。すなわち、樹脂製部材１０、１１は、互いに別個の部材のままである。

これに対し、本実施形態に係る溶着方法によって溶着された重畳部１４は、光吸収材１２及び樹脂製部材１０、１１のそれぞれを溶融した後に冷却固化することで、接合一体化されたものとなる。すなわち、樹脂製部材１０、１１が光吸収材１２を介して一体的に連なる。このため、重畳部１４が十分な接合強度を示す接合部となる。

さらに、上記の通り、樹脂製部材１０、１１の母材と光吸収材１２の全てを同一の熱可塑性樹脂とすることができるため、溶融した際に互いが良好に混じり合う。このため、重畳部１４の接合一体化が一層顕著となる。従って、樹脂製部材１０、１１同士の接合強度を十分に向上させ、接合部に対する信頼性を向上させることができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記した実施形態では、レーザ光Ｌを、照射面１２ｃの面方向（矢印Ｂ方向）に対して直交する方向から入射するようにしている。すなわち、レーザ光Ｌの照射角度は、接触面である下端面１２ａ、上端面１２ｂの面方向に対して０°である。

しかしながら、例えば、図２に示す樹脂製部材２０、２２のように、照射面１２ｃを覆い隠すような形状の突出部２４、２６が形成されることがある。この場合、レーザ光Ｌの照射角度θを０°とすることが困難となる。

このようなときには、照射角度θを４５°までの範囲内で調整すればよい。この範囲であれば、光吸収材１２の照射裏面１２ｄまでレーザ光Ｌを良好に進行させることができる。

光吸収材１２にレーザ光Ｌを照射すると、光吸収材１２では、レーザ光Ｌの焦点近傍からが温度が上昇し始める。すなわち、レーザ光Ｌの焦点が光吸収材１２の溶融範囲の中心となる。このため、光吸収材１２中の照射面１２ｃ側から照射裏面１２ｄ側まで過不足なく加熱できる位置にレーザ光Ｌの焦点を形成することが好ましい。

図３に示す樹脂製部材２８、３０のように、一部同士のみが重ね合わされて重畳部１４が形成されることがある。具体的には、樹脂製部材２８では、一端部２８ａが樹脂製部材３０の一端部３０ａとともに重畳部１４を形成し、且つ他端部２８ｂが照射面１２ｃよりもレーザ光照射部１６側に延在する。この樹脂製部材２８の他端部２８ｂが、レーザ光Ｌに干渉すると、光吸収材１２を十分に溶融させることが困難となる。従って、レーザ光Ｌへの干渉が回避されるように、レーザ光照射部１６と樹脂製部材２８の他端部２８ｂとを互いに離間させて設ける必要がある。

しかしながら、この場合、上記の通り樹脂製部材２８の他端部２８ｂがレーザ光照射部１６側に延在している分、レーザ光照射部１６と照射面１２ｃとの離間距離が大きくなる。その結果、光吸収材１２の内部に形成されるレーザ光Ｌの焦点位置が照射面１２ｃ側に近くなるため、該焦点と照射面１２ｃとの距離（焦点深さＤ１）が小さくなる。この場合、レーザ光Ｌの焦点から照射裏面１２ｄ側の溶融範囲Ｄ２が照射裏面１２ｄまで到達しなくなるため、特に光吸収材１２の照射裏面１２ｄ側を良好に溶融することが困難となる。

この不具合を回避するべく、例えば、レーザ光Ｌの照射強度を上昇させて、光吸収材１２全体の溶融範囲Ｄ３を広げることが考えられる。しかしながら、この場合、焦点付近の温度上昇、すなわち、照射面１２ｃ側の温度上昇が過剰となり、光吸収材１２を良好に溶融させることが困難となる。

そこで、上記のような樹脂製部材２８、３０から形成される重畳部１４を溶着する場合、図４に示すように照射角度θ及びレーザ光Ｌの焦点位置をそれぞれ調整することが好ましい。

具体的には、照射角度θを４５°までの範囲内で調整する。これによって、樹脂製部材２８の他端部２８ｂがレーザ光Ｌに干渉することを回避しつつ、上記の通り光吸収材１２の照射裏面１２ｄ側までレーザ光Ｌを良好に進行させることができる。

さらに、光吸収材１２の下端面１２ａと上端面１２ｂの間の中心Ｘよりも下端面１２ａに近い位置にレーザ光Ｌの焦点を形成する。一層好ましくは、レーザ光Ｌの焦点を下端面１２ａ（接触面）上に形成する。これによって、レーザ光Ｌの焦点位置を中心Ｘ上に形成する場合に比して、焦点深さＤ１を大きくすることができる。その結果、光吸収材１２の溶融範囲Ｄ３を照射裏面１２ｄ側に近づけて、光吸収材１２の全体を効率的且つ良好に溶融することが可能となる。

また、上記した実施形態では、冷却ガスを、光吸収材１２の照射面１２ｃの面方向（図１中のＢ方向）に沿って流通させるようにしているが、冷却ガスの流通方向は特にこれに限定されるものではなく、照射面１２ｃを冷却することが可能であれば、如何なる方向であってもよい。例えば、レーザ光Ｌの光軸方向と同様に、照射面１２ｃの面方向に対して直交する方向（前記Ａ方向）に流通させるようにしてもよい。

さらに、光吸収材１２に対して冷却ガスを供給することなく、レーザ光Ｌを照射面１２ｃに照射するようにしてもよい。樹脂製部材１０、１１及び光吸収材１２の寸法や材質によって、光吸収材１２の照射面１２ｃから照射裏面１２ｄまでレーザ光Ｌが十分に到達しない場合、レーザ光照射部１６を樹脂製部材１０、１１及び光吸収材１２に対して相対的に回転させ、照射裏面１２ｄ側からさらにレーザ光Ｌを照射してもよい。

また、光吸収材１２の照射面１２ｃ側から照射裏面１２ｄ側に向かうにつれてレーザ光Ｌの吸収率が高くなるように、該吸収率が異なる材料を組み合わせて光吸収材１２を構成してもよい。レーザ光Ｌは、光吸収材１２内を進行し吸収されるにつれて強度が低下するが、この構成では、レーザ光Ｌの強度が低下する照射方向深部側で光吸収材１２のレーザ光Ｌに対する吸収率が高くなるため、光吸収材１２に効率的にレーザ光Ｌを吸収させることができる。すなわち、光吸収材１２を効果的に溶融させることができる。従って、樹脂製部材１０、１１同士をより効率的且つ良好に溶着することが可能となる。

さらにまた、樹脂製部材１０、１１同士の間に光吸収材１２を順次送り出しながら溶着を行うようにしてもよい。

加えて、樹脂製部材１０、１１中の炭素繊維は、不連続繊維であってもよい。なお、上記した実施形態では、樹脂製部材１０、１１としてＣＦＲＴＰからなるものを例示したが、特にこれに限定されるものではなく、レーザ光Ｌに対して不透過性を有する樹脂であればよい。

また、樹脂製部材１０、１１は、一端部同士が重ね合わされて重畳部１４を形成することとしたが、一端から他端まで全部を重ね合わせて重畳部１４を形成してもよい。

［実施例１］
炭素繊維及びＰＡ６を含んで構成される樹脂製部材同士の間に、ＰＡ６からなる光吸収材を介装して重畳部を形成した。その後、前記光吸収材に対し、冷却ガスを供給しつつレーザ光を照射して樹脂製部材同士の溶着を行った。ここで、光吸収材の光吸収率は３．０％であった。

この際、レーザ光の照射条件は、レーザ光照射部の出力を１００Ｗ、スポット径の直径φを０．６ｍｍ、照射面に対する走査速度を２ｍ／分、照射角度（接触面の面方向に対する角度）を０°とし、且つその焦点位置を、照射面の表面（０ｍｍ）から光吸収材の内部に向かって１０ｍｍ以内の範囲内として、光吸収材が２５０℃となるようにした。

また、冷却ガスについては、光吸収材の照射面の面方向に沿う方向に、風速３０ｌ／ｍｉｎで圧縮空気を供給した。これを実施例１とする。

［実施例２］
光吸収材に対して、冷却ガスを供給することなくレーザ光を照射した以外は実施例１と同様にして、樹脂製部材同士の溶着を行った。これを実施例２とする。

上記の実施例１、２において、レーザ光を照射したときの光吸収材の温度変化を、サーモグラフィを用いて観察した。実施例１についての結果を図５に示すとともに、実施例２についての結果を図６に示す。なお、図５及び図６はそれぞれ、光吸収材に対し、矢印Ｃ方向に向かって進行するようにレーザ光が照射され、レーザ光照射面側の温度が上昇してから、照射面に対向する他端面側の温度が上昇するまでの経過を示している。

図５及び図６に示すように、実施例１の光吸収材では、実施例２の光吸収材に比して、レーザ光照射方向の深部まで、速やかに温度が上昇していることが分かる。すなわち、光吸収材にレーザ光を照射する際に、冷却ガスを供給して冷却を行うことで、冷却を行わない場合に比して、光吸収材全体から効果的に熱を発生させて、樹脂製部材同士をより効率的に溶着することが可能となる。

１０、１１、２０、２２、２８、３０…樹脂製部材
１２…光吸収材 １２ａ…下端面
１２ｂ…上端面 １２ｃ…照射面
１２ｄ…照射裏面 １４…重畳部
１６…レーザ光照射部 １８…送風ノズル
２８ａ、３０ａ…一端部 ２８ｂ…他端部
Ｌ…レーザ光

Claims (4)

1. ２個のレーザ光不透過性の樹脂製部材の一端部同士を、レーザ光を吸収して温度上昇し溶融する光吸収材を介装して重ね合わせることで重畳部を形成し、
   前記光吸収材に対して冷却ガスを供給しつつレーザ光を直接照射することで、該光吸収材の温度を上昇させて溶融するとともに、溶融した該光吸収材の熱を、前記２個の樹脂製部材の前記重畳部を形成した部位に伝達させて、該部位を溶融する工程を有し、
   前記光吸収材の前記レーザ光が照射される照射面の面方向に沿って、前記冷却ガスを供給し、
   一方の前記樹脂製部材の他端部を、前記光吸収材の前記照射面よりも前記レーザ光の照射源側に延在させ、
   前記レーザ光の焦点位置を、前記重畳部での厚み方向の中心よりも前記一方の樹脂製部材側に偏倚して形成することを特徴とする樹脂製部材の溶着方法。
2. 請求項１記載の溶着方法において、前記レーザ光の焦点位置は、前記光吸収材と前記一方の樹脂製部材との接触面上に形成されることを特徴とする樹脂製部材の溶着方法。
3. 請求項１又は２記載の溶着方法において、光吸収材の光吸収率が３％以上３０％以下であることを特徴とする樹脂製部材の溶着方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶着方法において、前記樹脂製部材は、光吸収性の繊維を含んだ熱可塑性樹脂からなり、前記光吸収材は、前記樹脂製部材の前記熱可塑性樹脂と同一の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする樹脂製部材の溶着方法。

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