JPS6271625A - 合成樹脂材料と異種材料の接合方法 - Google Patents

合成樹脂材料と異種材料の接合方法

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JPS6271625A
JPS6271625A JP60213303A JP21330385A JPS6271625A JP S6271625 A JPS6271625 A JP S6271625A JP 60213303 A JP60213303 A JP 60213303A JP 21330385 A JP21330385 A JP 21330385A JP S6271625 A JPS6271625 A JP S6271625A
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JP
Japan
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synthetic resin
resin material
jointing
plate member
different kind
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JP60213303A
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English (en)
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Toshihisa Terasawa
寺沢　利久
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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、合成樹脂材料と異種材料の接合方法に関し、
さらに詳しくは、合成樹脂材料と突起状の折曲げ部を有
する異種材料とを重ね合わせ、合成樹脂材料の方向から
レーザ光を照射して、加熱・溶融せしめ、その溶融部位
に異種材料の突起状の折曲げ部を押し込んで、両材料を
接合する方法に係るものである。
〔従来の技術〕
従来、合成樹脂材料と異種材料の一つである鋼板とを接
合する際には、第４図に示すようなインブラント接合方
法が利用されている。
第４図において、５１は金属材料からなる円筒部材であ
って、この円筒部材５１の上端部に内径の大きな溝５２
が形成されており、その上面には金属材料からなるリン
グ５３が設けられている。
また、このリング５３の上面には円筒部材５１の溝５２
から挿入された熱可塑性樹脂からなる筒状部材５４が載
置されており、その内径は円筒部材５１の内径と同一と
されている。さらに、円筒部材５１と筒状部材５４との
外周には間隔を有して誘導コイル５５が配設されており
、その一端は図示を省略した高周波電流発生器に接続さ
れている。
そして、円筒部材５１と筒状部材５４を接合する際には
、高周波電流発生器から誘導コイル５５に高周波電流を
付与し、円筒部材５１と筒状部材５４の間に設けられて
いるリング５３に誘導発熱を起こさせ、その発熱によっ
て熱可塑性樹脂からなる筒状部材５４を加熱・溶融させ
る。そして、この状態で、筒状部材５４の上方から矢印
Ａのごとく荷重を加えて、筒状部材５４の熔融物（図示
せず）をリング５３と円筒部材５１とに絡ませて硬化さ
せる。これによって、円筒部材５１と筒状部材５４とが
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、このようなインブラント接合方法におい
ては、接合しようとする円筒部材５１と筒状部材５４の
周囲を誘導コイル５５で覆う必要があるため、接合部材
の形状に制約があることはもとより、円筒部材５１と筒
状部材５４にあったリング５３を接合の都度組み付けな
ければならず、接合作業が煩雑となる不具合がある。
従って、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、合成樹脂材料の一方の面を黒色とし、異
種材料に突起状の折曲げ部を形成、して重ね合わせ、合
成樹脂材料の方向からレーザ・光を照射して加熱・溶融
し、その溶融部位に突起状の折曲げ部を押し込んで、両
材料を接合させることによって、接合部材の形状に制約
をうけることなく、しかも容易に接合作業を行なうこと
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と異種材料の接
合方法においては、合成樹脂材料と異種材料とを重ね合
わせ、合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して両材
料を接合するにあたり、前記合成樹脂材料をレーザ光に
対して非吸収性とすると共に、その接合面側を黒色とし
、前記異種材料に突起状の折曲げ部を形成せしめ、この
異種材料の折曲げ部側に合成樹脂材料の接合面側を重ね
合わせ、この合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射し
て接合面側を加熱・溶融し、この熔融部位に前記異種材
料に形成されている突起状の折曲げ部を押し込むように
したものである。
そして、合成樹脂材料としては、熱可塑性樹脂材料が適
しており、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン
樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル系樹脂
、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン
樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、飽和ポリアミド
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂等を挙
げることができる。
また、合成樹脂材料の一方の面を黒色とする際には、接
合しようとする合成樹脂材料の一方の面を、墨汁、黒色
の水性または油性のインク、黒色塗料等を塗って黒色と
する方法、黒色の樹脂シートを合成樹脂材料の一方の面
に貼着して黒色とする方法、接合しようとする合成樹脂
材料を成形する際に一方の面のみにカーボンを添加して
黒色とする方法等を挙げることができる。そして、その
際の黒色層の厚さはレーザ光が透過しない範囲でよく、
例えば数ミクロンないし数＋１１の範囲で選択され、そ
の目安としては接合しようとする合成樹脂材料の厚さの
０．５％ないし１０％の範囲が通している。
また、合成樹脂材料と接合される異種材料としては、鉄
、銅、真鍮、ステンレス、ニッケル、アルミニウム等の
金属材料もしくはガラス、セメント等のオールドセラミ
ックスあるいは人工的に合成した窒化ケイ素、炭化ケイ
素等を原料として成形、焼成したニューセラミックスな
どを挙げることができる。
そして、異種材料に形成される突起状の折曲げ部として
は、異種材料の接合面側に突出させた形状のものであれ
ばよく、その折曲げ部は異種材料の接合面に対して直角
または傾斜させて形成することができる。そして、両材
料の接合強度を要求する場合には傾斜させて形成するこ
とが望ましい。
また、折曲げ部の長さは接合される合成樹脂材料の厚さ
のＺ以上とすることが望ましく、２以下の場合には接合
後における両材料の接合強度が低下する恐れがある。さ
らに、折曲げ部の形成は異種材料の成形と同時に一個も
しくは複数個一体に成形する方法または異種材料の成形
とは別に折曲げ部を成形して接着剤、溶接等の固着手段
で一個または複数個固着する方法のいずれも実施するこ
とができる。
また、合成樹脂材料の方向から照射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、Ｎ
２レーザ等を挙げることができる。
また、レーザの波長としては、合成樹脂材料を溶融する
波長が必要であり、これは、合成樹脂材料のもつ吸収ス
ペクトル特性によって決まる。例えば、ポリカーボネー
ト樹脂からなる板部材と鉄板からなる組み合わせにおい
ては、ＹＡＧ　：ネオジウム１＋レーザの発振波長であ
る１、０６μｍが適している。
また、レーザの出力においては、合成樹脂材料を熔融す
るに十分な出力が必要であって、適宜選択して決定され
る。この時、出力が大きすぎると溶融しようとする合成
樹脂材料が蒸発して接合が困難となるので考慮する必要
がある。例えば、ＹＡＧ：ネオジウム３＋レーザによる
際の目安としては、５ないし１００Ｗ程度が適しており
、５ないし３０Ｗが最も優れている。
また、合成樹脂材料と異種材料を重ね合わせる際には合
成樹脂材料の接合面となる黒色側が異種材料の突起状の
折曲げ部に接するように配置することが必要であり、逆
に配置した際にはレーザ光の透過ができなくなって、接
合が不可能となる。
さらに、合成樹脂材料に荷重を加えるタイミングは、合
成樹脂材料にレーザ光を照射すると同時またはそれ以降
であればいずれであってもよい。
〔実施例〕
以下、本発明に係る接合方法の実施例を図面に基づいて
説明する。
（第１実施例） 第１図は本発明に係る接合方法の第１実施例を説明する
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、■はステンレス
鋼板からなる板部材であって、この板部材１の板厚は１
．０　ｍに形成されており、その上面は平担に形成され
た接合面１ａとされ、下面も平担に形成されて台座（図
示せず）等に支持する載置面１ｂとされている。さらに
、この板部材１は第１図の（ａ）に示すようにプレス加
工によって突起状に折曲げられた円形のバーリング２が
形成されており、その開口部２ａは上部が３１１ｍに形
成され、下部が５１１に形成されている。そして、この
バーリング２は接合面１ａに対して略４０°に傾斜させ
て形成されており、その長さは２１１１に形成されてい
る。
また、板部材１の上部にはポリカーボネート樹脂からな
る板部材３が配設されており、その板厚は５龍に形成さ
れている。そして、この板部材３の上面は平担面３ａと
されており、下面は板部材１の接合面１ａに当接する接
合面３ｂとされている。また、板部材３の原材料色は乳
白色とされており、１．０６μｍ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。さらに、この板部材
３の下面には、黒色の油性インクが刷毛によって塗り付
けられており、その膜厚は１μｍないし３μｍ程度の極
薄の黒色層４とされている。
これによって、板部材３は二層となっており、１．０６
μｍ付近のレーザ光が照射された際に、板部材３の乳白
色部分は透過すると共に、黒色層４でエネルギとして吸
収され、その部位および周辺の板部材３の接合面３ｂが
加熱・熔融されるようになっている。
そして、両板部材１．３を接合する際には、第１図の（
ｂ）に示すように板部材３の接合面３ｂ側である黒色層
４側が板部材３のバーリング２に接するようにセットし
た後、板部材３の上方にＹＡＧ：ネオジウム１＋レーザ
装着の照射ノズル５を位置させると共に、その照射ノズ
ル５から波長６月、０６μｍで、出力が２０ＷのＹＡＧ
レーザ光６を加工レンズ７に通過させて照射する。
その際、ＹＡＧレーザ光６は、その波長と板部材３を構
成している合成樹脂材料の組成および色差によって、ポ
リカーボネート樹脂からなる坂部材３を透過すると共に
、油性インクからなる黒色層４で吸収され、その部位お
よび周辺にエネルギとしてＮ積される。そして、黒色層
４に蓄積されたエネルギによって、ポリカーボネート樹
脂からなる板部材３の黒色層４が加熱されてその部位お
よび周辺が熔融される。
この時、照射ノズル５からＹＡＧレーザ光６を照射しつ
つ、第１図の（ｃ）に示すように矢印ＡおよびＢ方向か
ら荷重を加えて、板部材１に形成されているバーリング
２を板部材３の溶融部位に押し込むと共に、一部の溶融
物ＩＣを開口部２ａに押し出す。その際、押し出された
溶融物ＩＣは開口部２ａに拡大しつつテーパ面を覆う。
そして、両板部材１．３の接合面１ａ、３ａが十分当接
したところでＹＡＧレーザ光６の照射を停止すると共に
、照射ノズル５を板部材３の上方から遠ざける。そして
、この状態で２秒ないし３秒程度放置した後、矢印Ａお
よびＢ方向からの荷重を取り除く。
これにより、第１図の（ｄ）に示すように板部材１のバ
ーリング２が板部材３の熔融部位に押し込まれると共に
、板部材３の熔融物１ｃが開口部２ａのテーパ面を覆っ
た状態で硬化し、ステンレスからなる板部材１とポリカ
ーボネート樹脂からなる板部材３とが強固に接合される
。
（第２実施例） 第２図は本発明に係る接合方法の第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点は、第２図に示すようにス
テンレスからなる板部材ｌに形成されるバーリング２を
プレス加工によって打ち抜いて突起状に折曲げて形成し
たところにある。そして、このステンレスからなる板部
材ｌとポリカーボネート樹脂からなる板部材３とを接合
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１のバーリン
グ２が板部材３の接合面３ｂに創成される熔融部位に押
し込まれると共に、板部材３の溶融物ＩＣが加工部２ａ
に押し出されテーパ面を覆った状態で硬化し、ステンレ
スからなる板部材ｌとポリカーボネート樹脂からなる板
部材３とが強固に接合される。
（第３実施例） 第３図は本発明に係る接合方法の第２実施例を説明する
概略断面図である。
この第３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３実施例の異なっている点は、第３図りこ示すように
ステンレスからなる板部材１に形成される円形のバーリ
ング２をプレス加工によっそ二個形成したところにある
。そして、このステンレスからなる板部材１とポリカー
ボネート樹脂からなる板部材３とを接合する際には、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３図に示すように板部材ｌの二つのバ
ーリング２が板部材３の接合面３ｂに創成される溶融部
位に押し込まれると共に、板部材３の溶融物ＩＣが開口
部２ａに押し出されテーパ面を覆った状態で硬化し、ス
テンレスからなる板部材ｌとポリカーボネート樹脂から
なる板部材３とがより強固に接合される。
なお、上述の第１実施例ないし第３実施例においては、
ステンレスからなる板部材ｌとポリカーボネートからな
る板部材３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のみに限定するものではなく、
熱可塑性の合成樹脂材料と異種材料との組み合わせにお
いて種々なる変更ができる。また、両板部材１．３の接
合時に使用されるレーザ光もＹＡＧレーザ光６のみによ
づて説明したが、他のレーザ光を使用しても同様な効果
かえ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と異種
材料の接合方法においては、合成樹脂材料の一方の面を
黒色とし、異種材料に突起状の折曲げ部を形成して重ね
合わせ、合成樹脂材料の万向からレーザ光を照射して加
熱・溶融し、その熔融部位に突起状の折曲げ部を押し込
んで、両材料を接合するようにしたから、接合しようと
する接合材料の形状に制約されることなく、両材料を接
合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、接合しようと
する合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して接合す
るようにしたから、両材料の接合作業を容易に実施する
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、合成軸４脂材
料の溶融部位に突起状の折曲げ部を押し込んで接合する
ようにしたから、従来の接合方法に比較して接合強度を
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図は本発明に係る接合方法の第１実施例を説明する
。 第２は本発明に係る接合方法の第２実施例を説明する概
略断面図である。 第３図は本発明に係る接合方法の第３実施例を説明する
概略断面図である。 第４図は従来のインブラント接合方法を説明する概略断
面図である。 １−−−−一・板部材 ＩＣ−・−溶融物 ２−・−バーリング ２ａ−−・・−関口部 ３・−−−−一板部材 ４−・−・黒色層 ５−−−−−一照射ノズル ６−−−−・−ＹＡＧレーザ光 ７・−・・−加工レンズ 出願人　　トヨタ自動車株式会社 （ａ）（１）） 第１図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 合成樹脂材料と異種材料とを重ね合わせ、合成樹脂材料
    の方向からレーザ光を照射して両材料を接合するにあた
    り、前記合成樹脂材料をレーザ光に対して非吸収性とす
    ると共に、その接合面側を黒色とし、前記異種材料に突
    起状の折曲げ部を形成せしめ、この異種材料の折曲げ部
    側に合成樹脂材料の接合面側を重ね合わせ、この合成樹
    脂材料の方向からレーザ光を照射して接合面側を加熱・
    溶融し、この溶融部位に前記異種材料に形成されている
    突起状の折曲げ部を押し込むようにしたことを特徴とす
    る合成樹脂材料と異種材料の接合方法。
JP60213303A 1985-09-26 1985-09-26 合成樹脂材料と異種材料の接合方法 Pending JPS6271625A (ja)

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