JPS61116525A - 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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JPS61116525A JP59239192A JP23919284A JPS61116525A JP S61116525 A JPS61116525 A JP S61116525A JP 59239192 A JP59239192 A JP 59239192A JP 23919284 A JP23919284 A JP 23919284A JP S61116525 A JPS61116525 A JP S61116525A
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resin materials
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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、合成樹脂材料を重ね合わせ、その一方からレ
ーザ光を照射して両合成樹脂材料を接合する方法に関す
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、
両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、両合成樹脂材料を強
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図に示す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ーア・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有する貫通孔５３が形成
され、その薄肉部５４は０．５　ｔｍないし３ｆｉ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Ｓｔａ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。
従うて、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、重ね合わされた合成樹脂材料のうち、上
部の合成樹脂材料に窪み部を設け、この窪み部にレーザ
光に対して吸収性の粉粒体を充填せしめ、この粉粒体を
レーザ光で加熱・溶融させることによって、合成樹脂材
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にお
いては、接合しようとする合成樹脂材料を重ね合わせ、
その一方からレーザ光を照射して両合成樹脂材料を接合
するに際し、重ね合わされた合成樹脂材料のうち、少な
くとも下部に配置される合成樹脂材料をレーザ光に対し
て吸収性を有するものとし、上部に配置される合成樹脂
材料に下部の合成樹脂材料に通ずる溝、穴等の窪み部を
形成し、この富み部にレーザ光に対して吸収性のある合
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、粉粒体を加熱・溶融さ
せ、その溶融物によって上部に配置されている合成樹脂
材料の窪み部の周囲を覆って接合するようにしたもので
ある。
そして、上部に配置される合成樹脂材料としては、ポリ
ウレタン、フェノール、エポキシ、不飽和ポリエステル
、ポリエチレン、塩化ビニール、ポリプロピレン、ＡＢ
Ｓ、、ＡＳ、アクリル、ポリアセタール、ナイロン、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、レーザ光に対して吸収性のある下部の合成樹脂材料
としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン、
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、かつカーボンブラック
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
合成樹脂材料は、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、上部の合成樹脂材料に形成される窪み部は溝、穴
等の下部に配置される合成樹脂材料に通ずるものであっ
て、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、
穴の場合には円形、長方形、正方形、円錐形、三角形等
に形成することができ、溝の場合には線状、台形状等に
形成することができる。また、窪み部の大きさは、特に
限定されるものではなく、適宜大きさの窪み部を選択し
て開設することができる。そして、この富み部に充填さ
れる粉粒体としては、粉体、粒体、ペレット等を挙げる
ことができ、これらはレーザ光に対して吸収性を有する
合成樹脂材料であればよく、例えば下部に配置される合
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０．１μｍないし５ｆｌ程度が適し
ており、特に０．５μｍないし３ｆｌの範囲が最も適し
ている。
また、合成樹脂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：ネオジウムル
−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、Ｈ２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３４レーザが最も適している。
また、合成樹脂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
波長が必要であって、１．０６μｍ前後が最も優れてい
る。さらに、レーザ光の出力においては、窪み部の大き
さおよび窪み部に充填される粉粒体の量によって最適な
出力が決められるべきであって、その目安としては４０
Ｗないし６００Ｗ程度が適しており、特に７０Ｗないし
４００Ｗの範囲が最も適している。そして、その出力が
４０Ｗ以下の場合には粉粒体と下部の合成樹脂材料の表
面を溶融させることができず、６００Ｗ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図は本発明に係る合成樹脂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、ｌ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ｌの板厚は
１５ｍに形成され、その原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。また、この
板部材１１０面は平坦な接触面Ｌａとなっており、下面
も平坦に形成されている。
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４ｆｌに形成さ
れている。また、板部材２の中心部には円錐形状の貫通
穴３が形成されており、その大きさは上方が直径で１０
ｍであって、下方が直径で７ｆｌに形成されている。さ
らに、この板部材２の上面は平坦に形成されており、下
面は平坦な接触面２ａとなっている。
そして、第１図の（ａ）に示すように重ね合わされた合
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
成されている貫通穴３に下部の合成樹脂材料と同様な合
成樹脂材料からなる平均０．５鰭の粉粒体４を充填させ
る０次に、第１図の（Ｃ）に示すように光ファイバー（
図示せず）を内蔵する照射ノズル５の先端を粉粒体４の
上方に配設し、その照射ノズル５から波長が１．０６ｐ
ｍ、出力が１００ＷのＹＡＧ　：ネオジウムル−ザのレ
ーザ光６を照射させる。これにより、レーザ光６は光フ
ァイバーを透過して照射ノズル５の先端から粉粒体４の
表面に達する。
そして、粉粒体４に達したレーザ光６は、その波長と合
成樹脂材料の組成および色差によって、スチレン−アク
リロニトリル共重合体からなる粉粒体４の照射位置に熱
エネルギとして蓄積されるとともに、その熱エネルギに
よって粉粒体４がすみやかに加熱・溶融される。その際
の粉粒体４の溶融温度は２５０℃前後であった。また、
粉粒体４は熔融されるにつれて溶融物４ａとなって板部
材２の貫通穴３の周辺を覆うとともに、板部材１の一部
表面が溶融されて粉粒体４の溶融物４ａと結合され、て
接合される。
そして、溶融物４ａによって板部材２に形成されている
貫通穴３の周辺が十分に覆われた後、レーザ光６の照射
を停止するとともに、照射ノズル５をポリプロピレン樹
脂からなる板部材２の上方から遠ざける。その際、照射
ノズル５は溶融物４ａに接触していないため、溶融物４
ａが照射ノズル５に付着することを回避することができ
る。
これにより、第１図の（ｄ）に示すように粉粒体４の溶
融物４ａが板部材２に形成されている貫通穴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、本発明に係る合成樹脂材料の接合
方法においては、重ね合わされた合成樹脂材料のうち、
上部に配置される合成樹脂材料に下部の合成樹脂材料に
通ずる窪み部を形成し、この冨み部にレーザ光に対して
吸収性の粉粒体を充填せしめ、この粉粒体にレーザ光を
照射して加熱・溶融させるようにしたから、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、上部の合成樹脂材料の表面を覆う溶融物の変
質を防止することができ、接合強度を著しく向上させる
ことができる効果がある。
また、本発明に係る接合方法においては、粉粒体を溶融
させる際に照射ノズルを接触させる必要がないので、従
来のハンダ鏝のように接合を行うたびに溶融物を除去す
るための作業を皆無とすることができる効果がある。
また、本発明に係る接合方法においては、上部の合成樹
脂材料の富み部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図は従来の合成樹脂材料の機械的接合方法を説明す
る概略断面図である。 ■−・−・板部材 ｌ　ａ−−−−−−−・接触面 ２−・・・−・板部材 ２ａ・−−−−−一接触面 ３・〜・−貫通穴 ４−−−−−−・粉粒体 ４　ａ　−−−−−一・・溶融物 ５・−−一−−−照射ノズル ６・−−−−−−一−レーザ光 出願人　　トヨタ自動車株式会社 ＋ＦＲ＠２ Ｃａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）Ｊ
＋Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｄ）第１
図 第２図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 合成樹脂材料を重ね合わせ、その一方からレーザ光を照
    射して両合成樹脂材料を接合するにあたり、前記重ね合
    わされた合成樹脂材料のうち、少なくとも下部の合成樹
    脂材料をレーザ光に対して吸収性とし、上部の合成樹脂
    材料に下部の合成樹脂材料に通ずる溝、穴等の窪み部を
    形成するとともに、この窪み部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
    融物によって上部の合成樹脂材料を覆うことを特徴とす
    る合成樹脂材料の接合方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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