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JPS6233624A - 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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Publication number
JPS6233624A
JPS6233624A JP60173678A JP17367885A JPS6233624A JP S6233624 A JPS6233624 A JP S6233624A JP 60173678 A JP60173678 A JP 60173678A JP 17367885 A JP17367885 A JP 17367885A JP S6233624 A JPS6233624 A JP S6233624A
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JP
Japan
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synthetic resin
resin materials
laser beam
plate member
joining
Prior art date
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Pending
Application number
JP60173678A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Murate
政志 村手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP60173678A priority Critical patent/JPS6233624A/ja
Publication of JPS6233624A publication Critical patent/JPS6233624A/ja
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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、異種または同種の合成樹脂材料を重ね合わせ
、その両者をレーザ光によって接合させる方法に関する
ものである。
〔従来技術〕
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、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。また、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
レン樹脂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４図に示すポリプロピレンとポリエチレンの接
合方法によって説明する。
第４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の貫通
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、本発明は、上記の不具合を解消するためになさ
れたもので、接合しようとする合成樹脂材料のうち、一
方をレーザ光に対して非吸収性とし、他方を吸収性とせ
しめ、いずれか一方の合成樹脂材料の重ね合わせ面に短
繊維が混入された薄膜層を形成した後、非吸収性の合成
樹脂材料の方向からレーザ光を照射することにより、両
合成樹脂材料の強度を低下させることなく、容易に接合
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち、本発明に係る合成樹脂材料の接合方法におい
ては、異種または同種の合成樹脂材料を重ね合わせ、そ
の両者を接合するにあたり、前記重ね合わせる合成樹脂
材料のうち、一方をレーザ光に対して非吸収性とすると
ともに、他方をレーザ光に対して吸収性とせしめ、いず
れか一方の合成樹脂材料の重ね合わせ面に短繊維が混入
された薄膜層を形成した後、この両者の合成樹脂材料を
重ね合わせ、前記レーザ光に対して非吸収性の合成樹脂
材料の方向からレーザ光を照射するようにしたものであ
る。
そして、レーザ光に対して非吸収性を有する合成樹脂材
料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、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を有する合成樹脂材料としては、
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、カーボンブラック等の補助材料が添加されたス
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。そして、これらの合成樹脂材料はレーザ光に対し
て非吸収性を有するものと、吸収性を有するものとの組
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、一方の合成樹脂材料の重ね合わせ面に薄膜層を形
成する方法としては、酢酸エチル、メチルアルコール、
エチルアルコール、アセトン、イソプロパツール等の気
散性溶剤に、カーボン繊維、ガラス繊維、メタル繊維等
の短繊維を０．５重量％ないし３０重量％の割合で添加
した溶液をスプレーガン、刷毛等の適宜塗布手段によっ
て形成する方法、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂等の接
着剤に、カーボン繊維、ガラス繊維、メタル樹脂等の短
繊維を０．５重量％ないし３０重量％の割合で混合した
ものをスプレーガン、刷毛等の適宜塗布手段によって形
成する方法等を挙げることができる。
また、薄膜層の厚さは、３μないし２００μが通してお
り、望ましくは５μないし１００μである。そして、そ
の薄膜層の厚さが３μ以下では短繊維の量が不足して合
成樹脂材料の接合後における強度を向上させることがで
きず、２００μ以上では薄膜層を形成させた割には接合
強度が向上しないばかりか、薄膜層が厚いためにかえっ
て接合強度が低下することがある。
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、Ｎ２レーザ、Ｎ
２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３＋レーザが最も通している。
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に適合した波長が必要
であって１．０６μｍ以下が最も優れており、その波長
が１．０６μｍ以上の場合には両者の合成樹脂材料の接
合面を互いに熔融させて接合することは不可能である。
また、レーザの出力においては、５Ｗないし１００Ｗが
通しており、５Ｗないし３０Ｗが最も優れている。その
出力が５Ｗ以下の場合には両者の合成樹脂材料の接合面
を互いに熔融させることができず、１００Ｗ以上の場合
には両者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、第２図は第１図（ｄ）のＡ部楕円内を拡
大した断面図、第３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図ないし第３図において、１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
１の原材料色はカーボンブラックが０．５重量％混入さ
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。
そして、この板部材１の重ね合わせ面となる接合面２に
は、第３図に示すように硬化性エポキシ樹脂からなる接
着剤Ｍａが９８重量％およびガラス短繊維Ｍｂが２．０
重量％添加・混合された溶液ＭがスプレーガンＳから吹
き付けられて平均で３０μの薄膜層３が形成されている
。
また、板部材１の薄膜層３の上部には第１図に示すよう
にポリプロピレン樹脂からなる板部材４が配設されてお
り、その下面と板部材１との重ね合わせ面が接合面５と
なっている。そして、この板部材４の原材料色は乳白色
をしており、１．０６μｍ以下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、第１図の（ａ）のようにセントされた合成樹脂
材料からなる板部材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４の上
面にＹＡＧ　：ネオジウム３“レーザの照射ノズル６を
当接させるとともに、その照射ノズル６から波長が１．
０６μｍ、出力が２０ＷのＹＡＧレーザ光７を凸レンズ
６ａを通過させて照射する。
その際、ＹＡＧレーザ光７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、ポリプロピレン樹
脂からなる板部材４に対して非吸収となるため透過する
。この時、ＹＡＧレーザ光７は、その照射方向に対して
直進するのでなく、単結晶構造をもたない合成樹脂材料
においては、それが、散乱した状態で進む。そして、同
じくＹＡＧレーザ光７に対して吸収性をもつスチレン−
アクリロニトリル共重合体からなる板部材１と板部材４
との間に挟まれた薄膜層３に達し、ここにエネルギとし
て蓄積される。この蓄積されたエネルギ分布というのは
、ＹＡＧレーザ光７があらかじめもっていたエネルギ分
布に対して薄膜層３および板部材１の透過の際の散乱に
よって不均一なエネルギ分布となる。そして、薄膜層３
部においては、このような不均一なエネルギ分布をもっ
た加熱が行われるため薄膜Ｊｉｔ３の中に混入されてい
る溶剤が完全に気散し、ガラス短繊維Ｍｂがほぼ均一に
残る。さらに、両板部材１．４の薄膜層３との接合面２
．５の近傍でも加熱・熔融が行われるため、両板部材１
．４とはガラス繊維Ｍｂを仲立ちとして互いに絡み合っ
た接合を生じる。
この時、照射ノズル４からＹＡＧレーザ光７を照射しつ
つ、第１図の（Ｃ）に示すように矢印Ｂ方向から加重を
加え、両板部材１．４とを密着しておくことが必要ある
。但し、これは照射ノズル６を用いずに他の手段、例え
ば、機械的クランプなどを用いて、あらかじめ両板部材
１．４とを密着させておいてもよい。
その後、第１図の（ｄ）に示すように照射ノズル６から
ＹＡＧレーザ光７の照射を停止するとともに、照射ノズ
ル６をポリプロピレン樹脂の板部材４から離反させ、画
板部材１．４への荷重を取り除く。これにより、第２図
に示すように両板部材１．４の溶融物とガラス短繊維Ｍ
ｂとが互いに入り込んで絡まった状態で硬化し、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４とが強固に接合される
。
また、ＹＡＧレーザ光７を照射しながら連続的に板部材
４の面に沿って移動せしめるならば、その移動方向に対
して加熱温度の勾配を生ずることになり、ＹＡＧレーザ
光７のエネルギ分布の不均一性はさらに増調され、より
一層強固な接合を得ることができる。
〔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、一方の合成樹脂材料をレーザ光に対し
て非吸収性とするとともに、他方の合成樹脂材料をレー
ザ光に対して吸収性とせしめ、いずれか一方の合成樹脂
材料の重ね合わせ面に短繊維が混入された薄膜層を形成
した後、非吸収性の合成樹脂材料の方向からレーザ光を
照射するようにしたから、薄膜層中の短繊維が仲立ちと
して両合成樹脂材料の接合面から互いに熔融されて接合
されるので、両合成樹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、異種または同種の合成樹脂材
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、両合成樹脂材料の溶融物と短繊維とが互いに入り込
んで絡まるので、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、異種または同種の合成樹脂材
料の一方からレーザ光を照射することによって、両合成
樹脂材料が接合されるので、従来の機械的接合方法に比
較して、異種または同種の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、異種または同種の合成樹脂材
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を説明す
る概略断面図である。 第２図は第１図（ｄ）のＡ部楕円内を拡大した断面図で
ある。 第３図は本発明に係る合成樹脂材料の接合方法を説明す
るための概略断面図である。 第４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。 １−−−−−・板部材 ２−・−・接合面（重ね合わせ面） ３−・・−薄膜層 ４−・−板部材 ５−−−−−一接合面（重ね合わせ面）６−−−−−一
照射ノズル ６ａ−・−凸レンズ ７・−−−−−ＹＡＧレーザ光 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 合成樹脂材料を重ね合わせ、その両者を接合するにあた
    り、前記重ね合わせる合成樹脂材料のうち、一方をレー
    ザ光に対して非吸収性とするとともに、他方をレーザ光
    に対して吸収性とせしめ、いずれか一方の合成樹脂材料
    の重ね合わせ面に短繊維が混入された薄膜層を形成した
    後、この両者の合成樹脂材料を重ね合わせ、前記レーザ
    光に対して非吸収性の合成樹脂材料の方向からレーザ光
    を照射することを特徴とする合成樹脂材料の接合方法。
JP60173678A 1985-08-07 1985-08-07 合成樹脂材料の接合方法 Pending JPS6233624A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003266543A (ja) * 2002-03-18 2003-09-24 Toyota Motor Corp レーザ溶着された組立体
US7207634B2 (en) 2002-03-18 2007-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Laser-welded assembly

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