JPS6274630A - 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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JPS6274630A
JPS6274630A JP60217398A JP21739885A JPS6274630A JP S6274630 A JPS6274630 A JP S6274630A JP 60217398 A JP60217398 A JP 60217398A JP 21739885 A JP21739885 A JP 21739885A JP S6274630 A JPS6274630 A JP S6274630A
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synthetic resin
joining
plate member
resin materials
resin material
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Toshihisa Terasawa
寺沢　利久
Hideo Nakamata
中俣　秀夫
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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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、接合しようとする二つの合成樹脂材料の一方
からレーザ光を照射して、その両者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、再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、再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
、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。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
合することは困難である。
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樹脂とポリエチレン樹脂
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Ｈ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。
〔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
．５２の強度が低下する不具合がある。
従って、この１発明は、上記の不具合を解消するために
なされたもので、合成樹脂材料の一方からレーザ光を照
射して加熱・溶融させた後、その溶融部位に弾力性の係
止片を有する接合用突部とその周囲に掛止め溝が形成さ
れた合成樹脂材料を押し圧することによって、両合成樹
脂材料の強度を低下させることなく、容易に、しかも強
固に接合させることにある。
〔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おい
ては、接合する二つの合成樹脂材料の一方からレーザ光
を照射して、その両者を接合するにあたり、前記接合す
る合成樹脂材料のうち、下部に配設される合成樹脂材料
をレーザ光に対して吸収性とし、上部に配設される合成
樹脂材料をレーザ光に対して非吸収性として、この合成
樹脂材料の下面に弾力性の係止片を有する接合用突部を
形成するとともに、その周辺に掛止め溝を形成し、前記
接合用突部を下部の合成樹脂材料に当接せしめ、その上
部からレーザ光を照射して下部の合成樹脂材料を加熱・
溶融し、その溶融部位に前記接合用突部を押し込み、係
止片を溶融物に絡ませるとともに、溶融物を掛止め溝に
***させるようにしたものである。
そして、上部に配設されるレーザ光に対して非吸収性の
合成樹脂材料としては、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。また、この合成樹脂材料の下面に形
成される弾力性の係止片を有する接合用突部は、要求す
る接合強度に応じて１体または複数体形成することがで
き、その係止片においても１個または複数個形成するこ
とができる。さらに、接合用突部の形状においても特に
限定するものではなく、例えば多角形、円柱形、円筒形
、台形、円錐形等に形成することができる。そして、接
合用突部の周辺に形成される掛止め溝においても特に限
定するものではなく、例えば線状、半球形状、多角形状
、台形状、円錐形状等に形成することができる。
また、下部に配設される合成樹脂材料としては、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゜１ないし０．３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
、さらには、ガラス繊維で強化され、かつカーボンブラ
ンク等の補助材料が０．１ないし０．３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あげるこ
とができる。
そして、上述の両合成樹脂材料は重ね合わされた際に下
部に配設される合成樹脂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、両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３＋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、Ｈ２レーザ
、Ｎ２レーザ等を挙げることかでき、このうち、特にＹ
ＡＧ　：ネオジウム１＋レーザおよびガラス：ネオジウ
ム３＋レー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適した波長が必要であって
、１．０６μｍ付近が最も優れており、その波長が１．
０６μｍ以上の場合には下部の合成樹脂材料を加熱・溶
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ｔｏｏｗが通しており、５Ｗ
ないし３０Ｗ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。
〔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実施例） 第１図は本発明に係る合成樹脂材料の接合方法における
第１実施例を説明する概略断面図である。
第１図の（ａ）ないしくｄ）において、■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１の板厚
はｌＱｍｍに形成されており、その上面は平坦に形成さ
れた接合面１ａとされ、下面も平坦に形成されて台座（
図示せず）等への載置面１ｂとされている。そして、こ
の板部材ｌの原材料色はカーボンブラックがＯ，１重量
％混入されて黒色となっており、１．０６μｍ付近のレ
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の上部にはスチレン−アクリロニトリル
共重合体からなる板部材２が配設されており、その板厚
は１５龍に形成されている。また、この板部材２の上面
は平坦面２ａとされており、下面は板部材１の接合面１
ａに当接する接合面２ｂとされている。さらに、この板
部材２の接合面２ｂには形状が円柱形で、長さが５鶴の
接合用突部３が形成されており、その周辺部には掛止め
溝３ａが形成され、胴部には円周方向に二個の係止片３
ｂが形成されている。そして、この板部材２の原材料色
は透明とされており、１６０６μｍ付近のレーザ光に対
しては非吸収性の性質を有している。
そして、両板部材１．２を接合する際には、第１図の（
ａ）に示すように板部材２の接合面２ｂに形成されてい
る接合用突部３の先端を下方の板部材１の接合面１ａに
当接させてセットする。
次に、第１図の（ｂ）に示すようにスチレン−アクリロ
ニトリル共重合体からなる板部材２に形成されている接
合用突部３の上方にＹＡＧ　：ネオジウム３＋レーザ装
置の照射ノズル４を位置させる。この状態で照射ノズル
４から波長が１．０６μｍで、出力が２０ＷのＹＡＧレ
ーザ光５を加工レンズ６に通過させて照射する。
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、スチレン−アクリ
ロニトリル共重合体からなる板部材２に対して非吸収と
なるため、板部材２の中を散乱および屈折を繰り返しな
がら透過するとともに、ポリプロピレン樹脂からなる板
部材１の接合面１ａに達する。
そして、板部材１に達したＹＡＧレーザ光５は、その部
位および周辺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板部材ｌの接合面１ａがすみやかに
加熱・溶融される。
そして、ＹＡＧレーザ光５によって板部材１を十分に加
熱・溶融させつつ、第１図の（ｃ）に示すように矢印Ａ
方向から荷重を加え、板部材２の接合用突部３を板部材
ｌの溶融部位に順次挿入する。その際、板部材１の溶融
物１ｃが上部の板部材２側に盛り上がり、掛止め溝３ａ
に収容されるとともに、接合用突部３の係止片３ｂが弾
性力によって復元すべく作用して溶融物ＩＣに絡まる。
そして、上部の板部材２の接合面２ｂが下部の板部材ｌ
の接合面１ａに当接するまでＹＡＧレーザ光５の照射を
継続するとともに、矢印Ａ方向から荷重を継続して加え
る。
そして、両板部材１．２の接合面１ａ、２ｂが十分に当
接したところで、ＹＡＧレーザ光５の照射を停止すると
ともに、板部材２への矢印入方向からの荷重を取り除く
。その後、照射ノズル４を板部材２から遠ざける。
これにより、第１図の（ｄ）に示すように板部材２の接
合面２ｂに形成されている接合用突部３が板部材ｌの溶
融部位に食い込み、係止片３ｂが溶融物１ｃに絡まると
共に、一部の溶融物１ｃが掛止め溝３ａに収容された状
態で自然硬化し、ポリプロピレン樹脂からなる板部材１
とスチレン−アクリロニトリル共重合体からなる板部材
２とが強固に接合される。
（第２実施例） 第２図は本発明に係る合成樹脂材料の接合方法における
第２実施例を説明する概略断面図である。
この第２実施例は多くの点で第１実施例と同じであり、
同一部品に同一番号を付して、その説明は省略し、相違
点のみを述べる。
第２実施例の異なっている部分は、ポリプロピレン樹脂
からなる板部材ｌを２０鰭に形成し、スチレン−アクリ
ロニトリル共重合体からなる板部材２を５鶴として、接
合用突部３を長く形成するとともに、係止片３ｂを細く
せしめて多数個形成したところにある。そして、両板部
材ｌ、２を接合する際には、第１実施例と同様にして接
合作業が行なわれる。
これによって、第２図に示すように板部材２の接合面２
ｂに形成されている接合用突部３が板部材１の溶融部位
に食い込み、係止片３ｂが溶融物ＩＣに絡まると共に、
一部の溶融物１ｃが掛止め′ａ３ａに収容された状態で
自然硬化し、ポリプロピレン樹脂からなる板部材ｌとス
チレン−アクリロニトリル共重合体からなる板部材２と
が強固に接合される。
なお、上述の第ｉ実施例および第２実施例においては、
ポリプロピレン樹脂からなる板部材１とスチレン−アク
リロニトリル共重合体からなる板部材２の組み合わせに
よって説明したが、本発明においてはこの組み合わせに
限定するものではなく、レーザ光に対して非吸収性の高
融点の合成樹脂材料と吸収性の低融点の合成樹脂材料と
の組み合わせにおいて自由に選択して接合することがで
きる。
また、両板部材１．２の接合時に使用されるレーザ光に
おいてもＹＡＧレーザ光に限定するものではなく、他の
レーザ光を使用しても同様な効果が得られることは当然
である。
〔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、合成樹脂材料の一方からレーザ光を照
射して加熱・溶融させた後、その溶融部位に弾力性の係
止片を有する接合用突部とその周囲に掛止め溝が形成さ
れた合成樹脂材料を押し圧して接合するようにしたから
、両合成）８脂材料の強度を低下させることなく接合す
ることができる効果がある。
また、本発明においては、上部の合成樹脂材料に形成さ
れている弾力性の係止片を有する接合用突部を下部の合
成樹脂材料の溶融部位に挿入して接合するようにしたか
ら、両合成樹脂材料をより強力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、合成樹脂材料の一方からレー
ザ光を照射して接合するようにしたから、従来のような
ねじを用いる機械的接合方法に比較して合成樹脂材料の
接合を容易に行うことができる効果がある。
また、本発明においては、合成樹脂材料を接合した際に
、両合成樹脂材料の接合部にはねじ等の固定手段がない
ので、意匠効果を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における
第１実施例を説明する概略断面図である。 第２図は本発明に係る合成樹脂材料の接合方法における
第２実施例を説明する概略断面図である。 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。 ■−・−板部材 １ｃ・−・−溶融物 ２・−・・−板部材 ３−・・・−・接合用突部 ３ａ−・−掛止め溝 ３ｂ−・・−・係止片 ４・〜・−・照射ノズル ５−・・・・ＹＡＧレーザ光 ６−・・・加工レンズ 出願人　　トヨタ自動車株式会社 （ａ　）　　　　　　　　　　　　　＜　’Ｄ）ム 第１図 第３因

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 接合する二つの合成樹脂材料の一方からレーザ光を照射
    して、その両者を接合するにあたり、前記接合する合成
    樹脂材料のうち、下部に配設される合成樹脂材料をレー
    ザ光に対して吸収性とし、上部に配設される合成樹脂材
    料をレーザ光に対して非吸収性として、この合成樹脂材
    料の下面に弾力性の係止片を有する接合用突部を形成す
    るとともに、その周辺に掛止め溝を形成し、前記接合用
    突部を下部の合成樹脂材料に当接せしめ、その上部から
    レーザ光を照射して下部の合成樹脂材料を加熱・溶融し
    、その溶融部位に前記接合用突部を押し込み、係止片を
    溶融物に絡ませるとともに、溶融物を掛止め溝に***さ
    せることを特徴とする合成樹脂材料の接合方法。
JP60217398A 1985-09-30 1985-09-30 合成樹脂材料の接合方法 Pending JPS6274630A (ja)

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