JPH0458375B2 - - Google Patents

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JPH0458375B2
JPH0458375B2 JP59239192A JP23919284A JPH0458375B2 JP H0458375 B2 JPH0458375 B2 JP H0458375B2 JP 59239192 A JP59239192 A JP 59239192A JP 23919284 A JP23919284 A JP 23919284A JP H0458375 B2 JPH0458375 B2 JP H0458375B2
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Japan
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synthetic resin
plate member
resin materials
powder
joining
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Muneya Takagi
Kazuhisa Sanpei
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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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面でメタルメツシ
ユ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
合面にホツ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つ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−アク
リロニトリル共重合体の接合方法によつて説明す
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つて、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５
４は0.5mmないし３mm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５
３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５
１ａ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によつて貫通孔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５１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５６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。
従つて、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つて、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、この窪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、その溶融物によつ
て上部に配置されている合成樹脂材料の窪み部を
周囲を覆つ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、フオノール、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、ABS、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
ボンブラツ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
ブラツ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
ずるものであつて、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、この窪み部
に充填される粉粒体としては、粉体、粒体、ペレ
ツ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５mm程度が
適しており、特に0.5μmないし３mm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3+レーザ、
YAG：ネオジウム3+レーザ、ルビーレーザ、ヘ
リウムーネオンレーザ、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3+
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つて、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つて最適な出力が決められる
べきであつて、その目安としては40W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ｄにおいて、１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つて、この板部
材１の板厚は15mmに形成され、その原材料色はカ
ーボンブラツクが添加されて黒色となつており、
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１ａとなつており、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
４mm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10mmであつて、下方が直径
で７mm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となつている。
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0.5mm
の粉粒体４を充填させる。次に、第１図のＣに示
すように光フアイバー（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1.06μm、出力が100W
のYAG：ネオジウム3+レーザのレーザ光６を照
射させる。これにより、レーザ光６は光フアイバ
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つて、
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つて粉粒体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℃前後であつた。また、粉粒体４
は溶融されるにつれて溶融物４ａとなつて板部材
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によつて板部材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、照射レズル
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４
ａに接触していないため、溶融物４ａ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の周辺を覆つた状態で硬化し、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
の合成樹脂材料の窪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つて、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。 １…板部材、１ａ…接触面、２…板部材、２ａ
…接触面、３…貫通穴、４…粉粒体、４ａ…溶融
物、５…照射レズル、６…レーザ光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 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、その溶融物によつ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。
JP59239192A 1984-11-13 1984-11-13 合成樹脂材料の接合方法 Granted JPS61116525A (ja)

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