JP4193541B2

JP4193541B2 - レーザ溶着方法

Info

Publication number: JP4193541B2
Application number: JP2003085771A
Authority: JP
Inventors: 健志谷垣; 託巳山本
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP2004291344A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザ溶着方法が開発されている（特許文献１,特許文献２）。レーザ溶着方法は、レーザビームに対して透過性を有する第１樹脂部材と、レーザビームに対して吸収性を有する第２樹脂部材とを用意する工程と、第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部とを重ねた状態で、レーザビームを第１樹脂部材に照射させることにより、第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部とを接合する接合工程とを順に実施する方法である。この方法によれば、第１樹脂部材を透過したレーザビームが第２樹脂部材に到達すると、レーザビームに対して吸収性が良い第２樹脂部材の第２接合部が部分的に溶融する。この状態で、圧着させれば、第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部とが接合される。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−２１４９３１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０５４９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１，２に係る技術によれば、レーザ溶着の溶着部分の強度を確保することができる。
【０００５】
産業界では、レーザ溶着の溶着部分の強度を安定化させ、レーザ溶着の品質を更に高めることが要望されている。なお、特許文献１，２は、レーザビーム透過性を有する樹脂部材におけるレーザビームの透過のばらつき、レーザビーム透過性を有する樹脂部材の結晶化度を高めることに言及しているものではない。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、レーザ溶着の品質を更に高めるのに有利なレーザ溶着方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記した課題のもとにレーザ溶着方法について鋭意開発を進めている。そして、レーザビーム透過性を有する樹脂部材は、レーザビーム透過率が高いものであるものの、実際には、樹脂部材の各部位におけるレーザビームの透過率がかなりばらついていることを知見した。
【０００８】
すなわち、樹脂部材を構成する樹脂材料の結晶化度は、成形条件によって各部位毎にかなりばらついているものであり、樹脂材料の結晶化度がレーザビーム透過性に大きく影響を与えることを知見した。しかも、樹脂材料の結晶化度を低減させた方が、樹脂材料におけるレーザビームの吸収を少なくしてレーザビームの透過率を向上させることができ、レーザの出力を抑えつつレーザビームの透過率を確保できる。そこで、レーザビーム透過性を有する樹脂材料の結晶化度をなるべく低減させることにより、レーザビームの透過率を高める開発が進められている。
【０００９】
しかしながら、本発明者は、レーザビーム透過性を有する樹脂材料の各部位におけるレーザビームの透過率の差を低減させることが有効であることを知見し、試験で確認し、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、樹脂部材の結晶化度を高めれば、樹脂部材におけるレーザビームの透過率自体はやや低下するかもしれない。しかし、結晶化度が高い部位では、結晶化度は飽和性を有するため、ゲート部の位置を調整したり結晶化促進剤を添加したりしても結晶化度の増加率は低い。これに対して、結晶化度が低い部位では、ゲート部の位置を調整したり結晶化促進剤を添加したりすれば、結晶化度の増加率は高い。これよりレーザビーム透過性を有する樹脂材料の全体において結晶化度を高めれば、第１接合部においてレーザビームの透過率の差（レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との透過率の差）を低減させることができ、レーザ溶着部分の品質の更なる安定化を図り得ることを知見し、試験で確認し、本発明を完成した。
【００１１】
更に本発明者は、レーザビーム透過性を有する第１樹脂部材を成形する際に、隣設するゲート部間の距離を小さくしても、レーザビーム透過性を有する第１樹脂部材の第１接合部における結晶化度のばらつきが低減され、ひいては、第１接合部におけるレーザビームの透過率の差を低減させ得、レーザ溶着部分の品質の更なる安定化を図り得ることを知見し、試験で確認し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、第１の様相の本発明に係るレーザ溶着方法は、レーザビームに対して透過性を有する第１接合部をもつ第１樹脂部材と、第２接合部をもつ第２樹脂部材とを用意する工程と、
レーザビームを第１樹脂部材の第１接合部に照射することにより、第１樹脂部材の第１接合部と前記第２樹脂部材の第２接合部とを接合する接合工程とを順に実施するレーザ溶着方法において、
第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は、成形型のキャビティに複数のゲート部から流動性をもつ樹脂材料を注入することにより形成されており、レーザビームの照射前において、第１樹脂部材の第１接合部の接合面は、ゲート部の跡を有しない樹脂で構成されており、
第１樹脂部材の第１接合部の接合面において結晶化度のばらつきが低減されており、レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との透過率の差が低減されていることを特徴とするものである。
【００１３】
透過率の差としては、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との間におけるレーザビームの透過率の差を意味する。
【００１４】
ゲート部は樹脂注入部であり、徐冷される傾向が強いため、ゲート部の跡は他の部位よりも結晶化度が高まり易く、レーザビームの透過率の差を発生させる要因となる。
【００１５】
このため、第１樹脂部材の第１接合部の接合面がゲート部の跡を有しない樹脂で構成とされていれば、第１接合部における結晶化度のばらつきが低減され、第１接合部におけるレーザビームの透過率の差が低減される。
【００１６】
第２の様相の本発明に係るレーザ溶着方法は、レーザビームに対して透過性を有する第１接合部をもつ第１樹脂部材と、第２接合部をもつ第２樹脂部材とを用意する工程と、
レーザビームを第１樹脂部材の第１接合部に照射することにより、第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部とを接合する接合工程とを順に実施するレーザ溶着方法において、
レーザビームの照射前において、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は成形型のキャビティに複数のゲート部から流動性をもつ樹脂材料を注入することにより形成されており、隣設するゲート部間の距離は７０ミリメートル以下に設定されており、第１樹脂部材の第１接合部において、結晶化度のばらつきが低減されており、レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との透過率の差が低減されていることを特徴とするものである。
【００１７】
ゲート部は樹脂注入部であり、徐冷される傾向が強いため、ゲート部付近の結晶化度は高くなる傾向がある。これに対してゲート部から離れた部位では、樹脂の冷却が速いため、結晶化度は低くなる傾向がある。
【００１８】
そこで、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部において隣設するゲート部間の距離を小さくすれば、第１樹脂部材の第１接合部が固化するときの冷却速度のばらつきが低減される。ひいては第１樹脂部材の第１接合部における結晶化度のばらつきが低減され、第１樹脂部材の第１接合部における各部位におけるレーザビームの透過率の差が低減される。
【００１９】
第３の様相の本発明に係るレーザ溶着方法は、レーザビームに対して透過性を有する第１接合部をもつ第１樹脂部材と、第２接合部をもつ第２樹脂部材とを用意する工程と、
レーザビームを第１樹脂部材の第１接合部に照射することにより、第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部とを接合する接合工程とを順に実施するレーザ溶着方法において、
レーザビームの照射前において、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は、レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との透過率の差が５％以下に設定されており、第１樹脂部材の第１接合部において、レーザビームの透過率の差が低減されていることを特徴とする。
【００２０】
透過率の差としては、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との間におけるレーザビームの透過率の差を意味する。
【００２１】
レーザビームの照射前において、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は結晶化促進剤を含むことが好ましい。結晶化促進剤の配合により第１樹脂部材の第１接合部における結晶化度のばらつきが低減され、第１接合部におけるレーザビームの透過率の差が低減される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
レーザビームの光源としては、特に限定されないが、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ等を光源とした遠赤外線領域、可視光領域等の波長のものを例示できる。レーザビームの波長としては３００〜２５００ナノメートル、特に７９０〜１１００ナノメートルのものを例示できる。
【００２３】
レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との差については、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部では、８％以下に設定されていることが好ましい。このように第１接合部においてレーザビームの透過率の差が低減されている。この場合、第１接合部によれば、レーザビームの透過率の差が６％以下、５％以下、更には３％以下、２％以下に設定されていることが好ましい。
【００２４】
透過率差が小さい方が、レーザ溶着の強度のばらつきが低減し、レーザ溶着の品質が安定化する。透過率差を低減させるためには、後述するように樹脂の結晶化度のばらつきを低減させること、ゲート部間の距離を小さくすることが有効である。
【００２５】
第１樹脂部材は、レーザビームに対して透過性を有する第１接合部を有するものである。第１接合部は、相手材である第２樹脂部材とレーザ溶着される部位を意味する。
【００２６】
第１接合部は、使用するレーザビームの波長領域におけるレーザビーム吸収率が低いものが好ましい。第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部を構成する樹脂としては、結晶性をもつ熱可塑性樹脂を例示できる。
【００２７】
従って、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部としては、ポリプチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等から選択される樹脂を例示することができる。第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は、レーザビームを吸収しないか、吸収しにくい物質を含むことができる。このような物質としてはガラス繊維、ナイロン繊維等の強化材が例示される。第１接合部の厚みとしては、適宜選択されるが、０．１〜５ミリメートル、殊に０．５〜３ミリメートルとすることができるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
第２樹脂部材は、第１樹脂部材の第１接合部に接合される第２接合部を有する。第２接合部は、相手材である第１樹脂部材の第１接合部とレーザ溶着される部位を意味する。第２樹脂部材のうち少なくとも第２接合部としては、レーザビームに対して吸収性を有する樹脂材料を基材とすることが好ましい。従って、第２樹脂部材のうち少なくとも第２接合部は、第１樹脂部材の第１接合部よりもレーザビームに対して吸収性を有するものを採用できる。第２樹脂部材のうち少なくとも第２接合部を構成する第２樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を採用できる。
【００２９】
第２樹脂部材のうち少なくとも第２接合部を構成する第２樹脂材料としては、照射するレーザビームの波長領域におけるレーザビーム吸収率が高い官能基を有する樹脂を例示することができる。従って、第２樹脂部材のうち少なくとも第２接合部は、レーザビームに対して非透過性である形態を例示できる。
【００３０】
溶着時における第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部との接合性を考慮すると、第２樹脂部材のうち少なくとも第２接合部は、できるだけ第１樹脂部材の第１接合部と同じ組成の樹脂、あるいは、第１樹脂部材の第１接合部と組成が異なっても相溶性の高い樹脂を基材とすることが好ましい。レーザビームに対して吸収性が高い第２樹脂部材の第２接合部は、上記した各樹脂に、レーザビームの波長領域におけるレーザビーム吸収効率が高い添加物を含有することができる。レーザビーム吸収効率が高い添加物としては、カーボンブラック、黒鉛粉末等のカーボン系粉末、染料、顔料等を例示できる。
【００３１】
レーザビームに対して透過性を有する第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は、結晶化度のばらつきが少ないものが好ましい。本発明者が試験で得た知見によれば、樹脂部材は、結晶化度のばらつきが多いときには、レーザビームの透過率がばらつき、レーザ溶着の品質の更なる向上には限界がある。そこで、レーザビームに対して透過性を有する第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部を結晶化度のばらつきが少ないものとすれば、第１接合部におけるレーザビームの透過率の差が抑制され、レーザ溶着の品質を向上させることができる。このため、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部の基材となる樹脂としては、結晶化促進剤を含む形態を採用できる。
【００３２】
第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部の基材となる樹脂が結晶化促進剤を含む場合には、第１樹脂部材の第１接合部における結晶化度のばらつきは低減され、ひいては、第１樹脂部材の第１接合部におけるレーザビームの透過率の差は低減され、結果としてレーザ溶着のばらつきが低減される。なお、結晶化促進剤が配合されている場合には、結晶化促進剤は、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部に配合されていれば良く、従って第１樹脂部材の全体に配合されている形態、第１接合部のみに配合されている形態を含む。
【００３３】
結晶化促進剤としては公知のものを採用することができる。故に、結晶化促進剤としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）,酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属窒化物、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭化物等の少なくとも１種を例示できる。
【００３４】
更には、結晶化促進剤としては、カルシウム珪酸塩（ＣａＳｉＯ_３）,マグシウム珪酸塩（ＭｇＳｉＯ_３）,りん酸塩カルシウム（Ｃａ_２（ＰＯ_４）_３）,硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）,硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）等の無機塩、タルク等の粘土類、シュウ酸カルシウムや安息香酸カルシウムやステアリン酸マグネシウムや酒石酸カルシウム等の有機酸塩等の少なくとも１種を例示できる。
【００３５】
第１樹脂部材のうち第１接合部を構成する樹脂に含まれている結晶化促進剤の含有量としては、結晶化促進剤の種類、第１樹脂部材の種類、成形条件、ゲート部の数等によっても相違するが、第１樹脂部材の第１接合部を構成する第１樹脂材料（強化繊維等の強化材を含むときには、強化材を除く）を１００％としたとき、重量比で、４．０％以下、２．０％以下、１．５％以下または１．０％以下を例示することができ、更に範囲としては、０．００５〜４．０％、０．００５〜２．０％、殊に０．０１〜１．０％を例示することができる。なお、上記した結晶化促進剤の含有量は、第１樹脂部材の第１接合部がガラス繊維等の強化繊維を含むときであっても、強化繊維を含まない状態の樹脂部分を１００％として計算している。
【００３６】
また第１樹脂部材は、一般的には、射出成形等で、流動性をもつ樹脂材料を成形型のキャビティに複数のゲート部から注入して固化させることにより形成することができる。この場合、樹脂注入口であるゲート部から遠い部分では、ゲート部に比較して、樹脂の冷却速度が速い傾向があるため、結晶化が低めとなり易い。
これに対して、ゲート部に近い部分では、ゲート部以外の部位に比較して、樹脂の冷却速度が遅れ、徐冷されるため、結晶化が進行し易い。従って、第１樹脂部材のうちゲート部の跡は結晶化度が高いものとなり、第１樹脂部材の全体でみると、結晶化度のばらつきを誘発し、レーザビームに対する透過率の差を増加させる傾向がある。このため、第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部の接合面はゲート部の跡を有しない樹脂で構成することが好ましい。
【００３７】
また本発明によれば、レーザビームに対して透過性を有する第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は、隣設するゲート部間の距離を７０ミリメートル以下に設定することができる。このように隣設するゲート部間の距離を設定すれば、第１樹脂部材の第１接合部の成形時において樹脂の冷却のばらつきが低減され、ひいては第１接合部における結晶化度のばらつきが低減され、結果として第１接合部におけるレーザビーム透過率の差が低減され、レーザ溶着のばらつきが低減される。
【００３８】
この場合においても、第１樹脂部材の第１接合部の接合面はゲート部の跡を有しない構成とすることが好ましい。なお、隣設するゲート部間の距離を、特に、５０ミリメートル以下、４０ミリメートル以下、あるいは３０ミリメートル以下に設定することができる。
【００３９】
なお、第１樹脂部材のうち第１接合部以外の部位では、レーザビーム溶着されないため、隣設するゲート部間の距離を上記した距離よりも大きくしてもかまわない。
【００４０】
また本発明によれば、第１樹脂部材を構成する第１樹脂材料、第２樹脂部材を構成する第２樹脂材料の双方を、レーザビームに対して透過性を有する樹脂を基材としてもよい。この場合、第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部との界面に、レーザビームに対して吸収性が良い物質（例えば、レーザビーム吸収性が高い樹脂部材）を介在させることもできる。第１樹脂部材及び第２樹脂部材としては、ガラス繊維等の強化繊維あるいは他の添加剤を含有するものでも、含有しないものでも良い。
【００４１】
本発明によれば、第１樹脂部材及び第２樹脂部材の用途としては、公知の樹脂成形品に適用できる。樹脂製のインテークマニホルド、電子制御装置用の樹脂ケース、ハイトセンサ等のセンサ類のケース等が例示されるが、これらに限定されるものでない。
【００４２】
【実施例】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例を図１を参照して具体的に説明する。
【００４３】
本実施例によれば、レーザビームに対して透過性を有する第１接合部１０をもつ第１樹脂部材１と、レーザビームに対して吸収性を有する第２接合部３０をもつ第２樹脂部材３とを用意する。第１樹脂部材１は、レーザビームに対して透過性を有すると共に強化繊維としてガラス繊維を配合した第１樹脂材料を基材とする。第１接合部１０の厚みは０．５〜３ミリメートルとすることができるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。第１樹脂部材１については、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との差が８％以下（望ましくは５％以下,３％以下）に設定されている。これにより第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減されている。なお、第１樹脂部材１の第１接合部１０において、レーザビームの透過率は２５％以下に設定されている。
【００４５】
第２樹脂部材３は、強化繊維としてガラス繊維を配合した第２樹脂材料を基材とする。第２樹脂部材３を構成する第２樹脂材料は、第１樹脂材料と同じ樹脂を基材として形成されており、つまり、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されており、更に、レーザビーム吸収剤（例えばカーボンブラック等）を含有しているため、レーザビームに対して吸収性が高く設定されている。第２樹脂材料（ガラス繊維を除く）を１００％としたとき、レーザビーム吸収剤は重量比で０．０５〜１．０％含有されている。
【００４６】
図１に示すように、第２接合部２０は、第１接合部１０に向けて突出する接合用の突起としての溶着リブ４（突出量：０．３〜２ミリメートル程度）を有する。この場合、第１樹脂部材１の第１接合部１０の接合面１０ａの平坦度、第２樹脂部材３の第２接合部３０の接合面３０ａの平坦度に限界があるときであっても、レーザ溶着の品質を高めることができる。
【００４７】
次に、図１に示すように、第１樹脂部材１の第１接合部１０の第１接合面１０ａと、第２樹脂部材３の第２接合部３０の溶着リブ４の先端面である第２接合面３０ａとを対面させ、両者を重ねた状態とする。この状態では溶着リブ４の先端面である第２接合面３０ａは、第１接合部１０に接触している。第１樹脂部材１側から、レーザビームを溶着リブ４に向けて第１樹脂部材１の第１接合部１０に照射する。レーザビームは第１樹脂部材１の第１接合部１０を透過するものの、第２樹脂部材３の第２接合部２０の溶着リブ４で吸収されるため、第１樹脂部材１の第１接合部１０と第２樹脂部材３の第２接合部３０の溶着リブ４との界面において溶融が生じる。
【００４８】
溶融した状態で第１樹脂部材１及び第２樹脂部材３のうちの少なくとも一方に厚み方向に圧着力が付与されるため、第１樹脂部材１の第１接合部１０と第２樹脂部材３の第２接合部３０の溶着リブ４とが互いに圧着される。このため、第１樹脂部材１の第１接合部１０と第２樹脂部材３の第２接合部３０とが接合される。レーザビームとしては半導体レーザビーム（波長：９４０ナノメートル）を用いることができる。
【００４９】
本実施例によれば、第１樹脂部材１の第１接合部１０については、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との差が５％以下（望ましくは３％以下）に設定されており、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減されているため、第１接合部１０を透過するレーザビームの透過量のばらつきが低減され、ひいてはレーザ溶着のばらつきが低減され、レーザ溶着の品質を高めることができる。
【００５０】
第１樹脂部材１の第１接合部１０におけるレーザビームの透過率の差を低減させるためには、次の方策（ａ）〜（ｆ）の少なくとも一方を採用できる。これによりレーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との差を、８％以下（望ましくは５％以下または３％以下）に設定することができる。
（ａ）第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料に結晶化促進剤を積極的に含有させることにより、第１樹脂材料に結晶化度のばらつきを低減させる。
（ｂ）第１樹脂部材１を成形した後に、成形型内で第１樹脂部材１を充分にアニールして第１樹脂材料における結晶化度のばらつきを低減させる。
（ｃ）第１樹脂部材１を成形する際に、成形型の型温を充分に高くすると共に型温のばらつきを低減し、第１樹脂材料における結晶化度のばらつきを低減させる。
（ｄ）第１樹脂部材１を成形型で成形する際に、第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料の注入部であるゲート部の間の距離を小さくし、ゲート部間における樹脂の急冷化を抑え、第１樹脂材料の結晶化度のばらつきを低減させる。
（ｅ）後述する試験例で示すように、結晶化促進剤を含む樹脂材料及び結晶化促進剤を含まない材料の配合割合を調整すれば、第１樹脂部材１については、第１樹脂材料における結晶化度を全体的に進行させて結晶化度のばらつきを低減させることができる。
（ｆ）第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料のうち、レーザ溶着の際にレーザビームが透過する部分を照射目標とし、レーザの出力を小さくした状態でレーザビームを照射し、当該部分を予備加熱して当該部分の結晶化を進め、これにより当該部分における結晶化度のばらつきを低減させる。
【００５１】
また、図２に例示するように、レーザビームが照射される前において、第１樹脂部材１の第１接合部１０に、接合用の突起としての溶着リブ４を形成しても良い。なおレーザビームとしては半導体レーザビーム（波長：９４０ナノメートル）を用いているが、これに限定されるものではない。
【００５２】
（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について図１を準用して具体的に説明する。第２実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。
【００５３】
本実施例においても、レーザビームに対して透過性を有する第１樹脂材料で形成された第１樹脂部材１と、溶着リブ４を有し且つレーザビームに対して吸収性を有する第２樹脂材料で形成された第２樹脂部材３とを用意する。第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。
【００５４】
第１樹脂部材１については、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との差が５％以下（望ましくは３％以下）に設定されており、第１樹脂部材１においてレーザビームの透過率の差が低減されている。この場合、第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料に結晶化度促進剤を配合することにより、第１樹脂材料において結晶化度のばらつきが低減されており、ひいてはレーザビームの透過率の差が低減されている。
【００５５】
結晶化促進剤としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）,酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物、カルシウム珪酸塩（ＣａＳｉＯ_３）,マグシウム珪酸塩（ＭｇＳｉＯ_３）,りん酸塩カルシウム（Ｃａ_２（ＰＯ_４）_３）,硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）,硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）等の無機塩、タルク等の粘土類、シュウ酸カルシウムや安息香酸カルシウムやステアリン酸マグネシウムや酒石酸カルシウム等の有機酸塩等のうちの少なくとも１種が採用されている。結晶化促進剤の含有量としては、第１樹脂部材１の第１接合部１０を構成する第１樹脂材料（ガラス繊維を除く）を１００％としたとき、重量比で、０．００５〜２．０％の範囲内に設定されている。
【００５６】
本実施例においても、第１樹脂部材１の第１接合部１０と第２樹脂部材３の第２接合部３０とを重ねた状態で、第１樹脂部材１側からレーザビームを第１樹脂部材１に照射した溶着リブ４を加熱した後、圧着することにより、第１実施例と同様に、第１樹脂部材１の第１接合部１０と第２樹脂部材３の第２接合部３０とを接合する。
【００５７】
本実施例によれば、第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料については、結晶化促進剤が含有されており、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてはレーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との差が５％以下（望ましくは３％以下）に設定されている。これにより第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減され、レーザ溶着のばらつきが低減され、レーザ溶着の品質を高めることができる。
【００５８】
更に本実施例によれば、第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料に結晶化度促進剤を配合しているため、第１樹脂部材１の強度を高めるのに有利である。
【００５９】
（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について図１を準用して具体的に説明する。第３実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。
【００６０】
本実施例においても、レーザビームに対して透過性を有すると共にガラス繊維を配合した第１樹脂材料を基材とする第１樹脂部材１と、溶着リブ４を有し且つガラス繊維を配合すると共に第２樹脂材料を基材とする第２樹脂部材３とを用意する。
【００６１】
第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。第１樹脂部材１の第１接合部１０については、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との差が５％以下（望ましくは３％以下）に設定されており、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減されている。
【００６２】
この場合、図３に模式的に示すように、第１樹脂部材１は、ガラス繊維を含む流動性をもつ樹脂原料を成形型のキャビティに複数のゲート部５から注入し、固化させることにより形成されている。そして、第１接合部１０を成形するとき、隣設するゲート部間の距離Ｓ１は７０ミリメートル以下（特に５０ミリメートル以下）に設定されている。このように隣設するゲート部５間の距離を設定すれば、第１樹脂部材１の第１接合部１０の成形時において樹脂の冷却のばらつきが低減され、ひいては第１接合部１０における結晶化度のばらつきが低減される。故に、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減され、レーザ溶着のばらつきが低減され、レーザ溶着の品質を高めることができる。なお、第１樹脂部材１のうち第１接合部１０以外の部位を成形するときには、隣設するゲート部５間の距離Ｓ１を上記した距離よりも大きくすることができる。
【００６３】
（第４実施例）
以下、本発明の第４実施例について図１,図３を準用して具体的に説明する。第４実施例は前記した第３実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。
【００６４】
本実施例によれば、レーザビームに対して透過性を有すると共にガラス繊維を配合した第１樹脂材料を基材とする第１樹脂部材１と、溶着リブ４を有し且つガラス繊維を配合した第２樹脂材料を基材とする第２樹脂部材３とを用意する。
【００６５】
第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。第１樹脂部材１の第１接合部１０については、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との差が５％以下（具体的には３％以下）に設定されており、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減されている。
【００６６】
この場合、図３に示すように、第１樹脂部材１は、ガラス繊維を含む流動性をもつ樹脂材料を成形型のキャビティにゲート部５から注入し、固化させることにより形成されている。そして本実施例によれば、第１接合部１０を成形するとき、隣設するゲート部５間の距離Ｓ１は７０ミリメートル以下（特に５０ミリメートル以下）に設定されており、この結果、第１接合部１０において結晶化度のばらつきが低減されており、ひいてはレーザビームの透過率の差が低減されている。
【００６７】
なお、第１樹脂部材１のうち第１接合部１０以外の部位を成形するときには、当該部位はレーザ溶着される部位ではないため、隣設するゲート部５間の距離Ｓ１を上記した距離よりも大きくすることができる。
【００６８】
更に、第１樹脂部材１の第１接合部１０の接合面１０ａはゲート部５の跡を有しない構成とされており、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が一層低減されている。
【００６９】
射出成形の際に、一般的には、シリンダ温度としては２３０〜２７０℃、成形型の温度としては２０〜９０℃とすることができる。
【００７０】
本実施例によれば、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減されているため、レーザ溶着のばらつきが低減され、レーザ溶着の品質を高めることができる。
【００７１】
（第５実施例）
以下、本発明の第５実施例について図１,図３を準用して具体的に説明する。第４実施例は前記した第３実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。
【００７２】
本実施例によれば、レーザビームに対して透過性を有する第１樹脂材料を基材とする第１樹脂部材１と、溶着リブ４を有し且つ第２樹脂材料を基材とする第２樹脂部材３とを用意する。第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。第１樹脂部材１の第１接合部１０については、レーザビームの透過率が最も高い部位と、レーザビームの透過率が最も低い部位との差が５％以下（望ましくは３％以下）に設定されており、第１樹脂部材１においてレーザビームの透過率の差が低減されている。
【００７３】
この場合、第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料に結晶化度促進剤を配合することにより、第１接合部１０において結晶化度のばらつきが低減されており、ひいてはレーザビームの透過率の差が低減されている。結晶化促進剤、その含有量としては前記したもの、前記した含有量を採用できる。
【００７４】
更に本実施例によれば、図３に示すように、第１樹脂部材１は、ガラス繊維を含む流動性をもつ樹脂材料を成形型のキャビティに複数のゲート部５から注入し、固化させることにより形成されている。そして本実施例によれば、結晶化のばらつきを更に低減させるため、第１接合部１０を成形するとき、隣設するゲート部５間の距離Ｓ１は７０ミリメートル以下（特に５０ミリメートル以下）に設定されている。この結果、第１接合部１０において結晶化度のばらつきが一層低減されており、ひいてはレーザビームの透過率の差が一層低減されている。
【００７５】
更に、第１樹脂部材１の第１接合部１０の接合面１０ａは、ゲート部１５の跡を有しない構成とされており、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が一層低減されている。
【００７６】
上記したように本実施例によれば、第１樹脂部材１の第１接合部１０においてレーザビームの透過率の差が低減されているため、レーザ溶着のばらつきが低減され、レーザ溶着の品質を高めることができる。
【００７７】
（試験例）
以下、本発明の試験例について説明する。本試験例では、結晶化促進剤を含まない樹脂ペレット（ＰＢＴにガラス繊維を配合したもの）で形成された材料Ａを用いると共に、結晶化促進剤を含む樹脂ペレット（ＰＢＴにガラス繊維を配合したもの）で形成された材料Ｂとを用いた。
【００７８】
材料Ａについては、重量比で、ガラス繊維が３０％含有されており、７０％が樹脂分である。材料Ａは、東レ株式会社：４１５８Ｇ３０,＃６８１０１とした。
【００７９】
上記した材料Ｂについては、重量比で、ガラス繊維が３０％含有されており、７０％が樹脂分である。材料Ｂは、東レ株式会社：１１０１Ｇ３０,＃６６５４１とした。
【００８０】
そして材料Ａと材料Ｂとを適宜配合した樹脂材料を成形型のキャビティに射出成形し、上記した試験片８（ＪＩＳＫ７１２７,２号試験片,ダンベル試験片）を射出成形で成形した。試験片８を成形する際の成形型の型温は８０℃、シリンダ温度は２４０〜２６０℃とした。
【００８１】
図４に示すように、試験片８は、幅狭部８０と、幅狭部８０の一端側に形成された第１幅広部８１と、幅狭部８０の他端側に形成された第２幅広部８２とを有する。試験片８の全長Ｌは１１５ミリメートル、試験片８の厚みは１ミリメートル、幅狭部８０の幅Ｗ１は６ミリメートル、第１幅広部８１の幅Ｗ２は２５ミリメートルとされている。第１幅広部８１にゲート部８５を形成し、ゲート部８５から樹脂原料を射出成形した。樹脂原料はゲート部８５→第１幅広部８１→幅狭部８０→第２幅広部８２の順に流れる。この場合、α１→α２→α３→α４→α５→α６の順にゲート部８５からの距離が増加する。
【００８２】
材料Ａ及び材料Ｂの配合割合を変えた各試験片８における各部位について、試験片８におけるゲート部８５からの距離とレーザビームの透過率との関係を測定した。試験結果を図７に示す。図７の縦軸はレーザビームの透過率を示し、図７の横軸はゲート部８５からの距離を示す。
配合（１）は、結晶化促進剤を含まない材料Ａが１００％であり、結晶化促進剤を含む材料Ｂが０％のときである。
配合（２）は、結晶化促進剤を含まない材料Ａが９５％であり、結晶化促進剤を含む材料Ｂが５％のときである。
配合（３）は、結晶化促進剤を含まない材料Ａが９０％であり、結晶化促進剤を含む材料Ｂが１０％のときである。
配合（４）は、結晶化促進剤を含まない材料Ａが８０％であり、結晶化促進剤を含む材料Ｂが２０％のときである。
配合（５）は、結晶化促進剤を含まない材料Ａが７０％であり、結晶化促進剤を含む材料Ｂが３０％のときである。
配合（６）は、結晶化促進剤を含まない材料Ａが０％であり、結晶化促進剤を含む材料Ｂが１００％のときである。
【００８３】
図７に示す試験結果によれば、結晶化促進剤を含まない材料Ａで形成された配合（１）の場合、試験片８のゲート部８５からの距離に対して透過率の差が最も大きい。このように透過率の差が最も大きい配合（１）において、ゲート部８５からの距離が０ミリメートルのときには透過率は１９％程度であり、ゲート部８５からの距離が８０ミリメートルのときには透過率は２５％程度であった。従って、配合（１）において、ゲート部８５からの距離を８０ミリメートルに設定すれば、透過率の差を６％程度（２５％−１９％=６％）と小さめに抑えることができることがわかった。
【００８４】
また結晶化促進剤を含まない材料Ａで形成された配合（１）の場合、ゲート部８５からの距離が７０ミリメートルのときには透過率は２４％程度であった。従って、配合（１）において、ゲート部８５からの距離を７０ミリメートルに設定すれば、透過率の差を５％程度（２４％−１９％=５％）と小さめに抑えることができることがわかった。
【００８５】
また、図７に示すグラフによれば、結晶化促進剤を含む材料Ｂの割合が増加すれば、透過率の差を更に小さくすることができることがわかった。すなわち、結晶化促進剤を含む材料Ｂの割合が増加した配合（２）〜配合（６）によれば、ゲート部８５からの距離が７０ミリメートルのときには透過率の差を、４％以下に小さくすることができる。更に、結晶化促進剤を含む材料Ｂの割合が増加した配合（２）〜配合（６）によれば、ゲート部８５からの距離が６０ミリメートルのときには、レーザビームの透過率の差を２〜３％、またはそれ以下に更に小さくすることができる。
【００８６】
更に、図８,図９は、材料Ａ及び材料Ｂの配合割合を変えた各試験片８についての結果を示す。図８の縦軸は、レーザビームの最も高い透過率と最も低い透過率との差を示す。図８の横軸は、材料Ａ及び材料Ｂの配合割合を示す。
【００８７】
図９の縦軸はレーザビームの透過率を示し、図９の横軸は材料Ａ及び材料Ｂの配合割合を示す。
【００８８】
図８の特性線に示すように、結晶化促進剤を含む材料Ｂが配合されている場合には、透過率差は急激に低減される。すなわち、図８の特性線に示すように、結晶化促進剤を含む材料Ｂが配合されていない場合には、透過率差は１１．０％程度であった。しかし、結晶化促進剤を含む材料Ｂが５重量％配合されている場合には、透過率差は急激に低下して３％程度となった。更に、結晶化促進剤を含む材料Ｂが１０重量％配合されている場合には、透過率差は２％程度となった。また、図８の特性線に示すように、結晶化促進剤を含む材料Ｂが２０重量％〜１００重量％配合されている場合には、透過率差は２％未満であった。透過率差が小さいことは、レーザビームの透過のばらつきが低減されており、レーザ溶着の強度のばらつきが低減され、レーザ溶着の品質が安定することを意味する。
【００８９】
しかし図９の特性線に示すように、結晶化促進剤を含む材料Ｂの割合が増加するにつれて、レーザビームを透過しにくくなるため、レーザビームの透過量の絶対量が低減され、レーザビーム透過率自体は次第に低下し、好ましくない。従って結晶化促進剤を含まいない材料Ａと、結晶化促進剤を含む材料Ｂとの合計を１００％としたとき、透過率１７．５％以上とするためには、結晶化促進剤を含む材料Ｂの割合としては、重量％で４５％以下が好ましく、殊に５〜４０％、殊に５〜２０％が好ましい。
【００９０】
本実施例によれば、レーザビームの透過率は、実際のレーザ溶着部分の幅を考慮して測定した。すなわち、図６に示すように、溶着部分の幅に合わせた開口幅をもつ穴９０を有する被覆部材９を用いる。溶着部分が溶着リブ４である場合には、溶着リブ４の幅に合わせた開口幅をもつ穴９０を有する被覆部材９を用いる。この被覆部材９（材質：ステンレス鋼,ＳＵＳ３０４）はレーザビームに対して非透過性を有する。
【００９１】
そして図６に示すように、測定器９５の上方に被覆部材９を配置し、レーザビームを被覆部材９の穴９０に向けて照射し、測定器９５により受光エネルギを測定した。
【００９２】
レーザビームを透過させる性質を有する第１樹脂部材１を被覆部材９に設置していない状態において、レーザビームを穴９０に向けて照射し、穴９０を介して測定器９５により測定した受光エネルギを未透過光エネルギＥ１とした。この場合には、レーザビームは第１樹脂部材１を透過していない。
【００９３】
また、レーザビームを透過させる性質を有する第１樹脂部材１を被覆部材９の上に設置した状態において、レーザビームを第１樹脂部材１及び穴９０に向けて照射し、穴９０を介して測定器９５により測定した受光エネルギを透過光エネルギＥ２とした。この場合には、レーザビームは第１樹脂部材１を透過する。
【００９４】
レーザビームの透過率は、（Ｅ２／Ｅ１）×１００％により求めた。
【００９５】
（他の例）
上記した実施例によれば、レーザビーム透過性を有する第１樹脂部材１を構成する第１樹脂材料としては、ポリプチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を基材としているが、これに限らず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド等としても良い。レーザビーム透過性を有する第１樹脂部材１、レーザビーム吸収性を有する第２樹脂部材３としては、ガラス繊維等を含有していなくても良い。
【００９６】
上記した試験例２によれば、結晶化促進剤を含まない樹脂ペレットで形成された材料Ａを用いると共に、結晶化促進剤を含む樹脂ペレットで形成された材料Ｂとを用いているが、これに限らず、結晶化促進剤を含む樹脂ペレットで形成された材料Ｂのみで第１樹脂部材１を成形することにしても良い。本発明によれば、各請求項に係る特徴を併有することにしても良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【００９７】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ溶着の品質を更に向上させるのに有利なレーザ溶着品、レーザ溶着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１樹脂部材と第２樹脂部材とをレーザ溶着する状態を示す断面図である。
【図２】他の形態に係り、第１樹脂部材と第２樹脂部材とをレーザ溶着する状態を示す断面図である。
【図３】隣設する複数のゲート部が接近している形態を模式的に示す構成図である。
【図４】試験片の平面図である。
【図５】第１樹脂部材と溶着リブをもつ第２樹脂部材とをレーザ溶着する際における構成図である。
【図６】溶着部分の幅に合わせた開口幅をもつ穴を有する被覆部材を用いて、レーザビームの透過率を測定する際の構成図である。
【図７】試験片のゲート部からの距離とレーザビームの透過率との関係を示すグラフである。
【図８】結晶化促進剤を含まない材料Ａと結晶化促進剤を含む材料Ｂとの配合割合と、透過率差との関係を示すグラフである。
【図９】結晶化促進剤を含まない材料Ａと結晶化促進剤を含む材料Ｂとの配合割合と、透過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
図中、１は第１樹脂部材、１０は第１接合部、３は第２樹脂部材、３０は第２接合部を示す。

Claims

レーザビームに対して透過性を有する第１接合部をもつ第１樹脂部材と、第２接合部をもつ第２樹脂部材とを用意する工程と、
レーザビームを前記第１樹脂部材の前記第１接合部に照射することにより、前記第１樹脂部材の前記第１接合部と前記第２樹脂部材の前記第２接合部とを接合する接合工程とを順に実施するレーザ溶着方法において、
前記第１樹脂部材のうち少なくとも前記第１接合部は、成形型のキャビティに複数のゲート部から流動性をもつ樹脂材料を注入することにより形成されており、レーザビームの照射前において、前記第１樹脂部材の前記第１接合部の接合面は、前記ゲート部の跡を有しない樹脂で構成されており、
前記第１樹脂部材の前記第１接合部の接合面において結晶化度のばらつきが低減されており、レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との透過率の差が低減されていることを特徴とするレーザ溶着方法。
レーザビームに対して透過性を有する第１接合部をもつ第１樹脂部材と、第２接合部をもつ第２樹脂部材とを用意する工程と、
レーザビームを前記第１樹脂部材の前記第１接合部に照射することにより、前記第１樹脂部材の前記第１接合部と前記第２樹脂部材の前記第２接合部とを接合する接合工程とを順に実施するレーザ溶着方法において、
レーザビームの照射前において、前記第１樹脂部材のうち少なくとも前記第１接合部は、成形型のキャビティに複数のゲート部から流動性をもつ樹脂材料を注入することにより形成されており、隣設する前記ゲート部間の距離は７０ミリメートル以下に設定されており、
前記第１樹脂部材の前記第１接合部において、結晶化度のばらつきが低減されており、レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との透過率の差が低減されていることを特徴とするレーザ溶着方法。
レーザビームに対して透過性を有する第１接合部をもつ第１樹脂部材と、第２接合部をもつ第２樹脂部材とを用意する工程と、
レーザビームを前記第１樹脂部材の前記第１接合部に照射することにより、前記第１樹脂部材の前記第１接合部と前記第２樹脂部材の前記第２接合部とを接合する接合工程とを順に実施するレーザ溶着方法において、
レーザビームの照射前において、前記第１樹脂部材のうち少なくとも第１接合部は、レーザビームの透過率が最も高い部位とレーザビームの透過率が最も低い部位との透過率の差が５％以下に設定されており、
前記第１樹脂部材の前記第１接合部において、レーザビームの透過率の差が低減されていることを特徴とするレーザ溶着方法。
請求項１〜請求項３のうちの一項において、前記レーザビームの照射前において、前記第１樹脂部材のうち少なくとも前記第１接合部は結晶化促進剤を含むことを特徴とするレーザ溶着方法。
請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記第２樹脂部材のうち少なくとも第２接合部は、前記第１樹脂部材の第１接合部よりも前記レーザビームに対して吸収性を有することを特徴とするレーザ溶着方法。