JP6500757B2 - 接合構造体 - Google Patents

Description

本発明は、種類の異なる樹脂部材同士が接合された接合構造体に関し、特に、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とがレーザ接合された接合構造体に関するものである。

従来から、種類の異なる樹脂部材同士を接合させた接合構造体が知られている。このような接合構造体を形成する場合には、接着剤等を介して樹脂部材同士を接着させるのが一般的であったが、最近では、リサイクル性や工数の削減等を考慮して、レーザビームを用いたレーザ接合により種類の異なる樹脂部材同士を接合させることが多い。

もっとも、このような接合構造体は本来接合し難い異種部材同士を接合させるものであることから、レーザ接合を用いる方法では、樹脂同士の相溶性（レーザ接合性）が低い場合や相溶性がない場合には、十分な強度が得られないため、接合構造体を構成する樹脂部材の組合せが自ずと限られるという問題がある。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、第１の熱可塑性樹脂で構成された第１の樹脂成形体、および、第２の熱可塑性樹脂で構成された第２の樹脂成形体のうち、少なくとも一方に、第１および第２の熱可塑性樹脂に対する相溶化剤を含有させ、第１の樹脂成形体と第２の樹脂成形体とをレーザ照射により接合することが開示されている。この特許文献１のものによれば、接合させる樹脂成形体のうち、少なくとも一方を構成する熱可塑性樹脂組成物に相溶化剤を含有させるので、広範囲の樹脂の組合せに適用可能であり、接合強度を大きく改善することができるとされている。

特開２００６−３１２３０３号公報

上記特許文献１のものによれば、第１および第２の熱可塑性樹脂に相溶性を有する相溶化剤を含有させるので、第１の熱可塑性樹脂と相溶性を有しない成分が第２の樹脂成形体に含まれる場合でも、第１の樹脂成形体と第２の樹脂成形体とをレーザ照射により接合させることができる。

しかしながら、単に相溶化剤を含有させてレーザ照射したというだけでは、第１および第２の熱可塑性樹脂と相溶化剤との相溶性、換言すると、相溶化剤の特性に頼っているに過ぎず、相溶性にも高い低いがあることを考慮すれば、接合強度の改善という点では確実性に欠けるという問題がある。

また、上記特許文献１のものにおいて十分な接合強度を得るためには、相溶化剤がある程度限定され、それに伴い樹脂の組合せが自ずと限られることから、広範囲の樹脂の組合せに適用することができるとは言い難い。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とで構成される接合構造体において、レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有しない樹脂成分がレーザ吸収性樹脂部材に含まれる場合でも、両者を強固に接合する技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る接合構造体では、レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有する樹脂成分をレーザ吸収性樹脂部材に含有させるに止まらず、かかる樹脂成分の接合部における存在比率を高めるようにしている。

具体的には、本発明は、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とで構成される接合構造体を対象としている。

そして、上記レーザ吸収性樹脂部材は、上記レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有しない第１樹脂成分を海成分とし、上記レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有する第３樹脂成分を島成分とする海島構造を有し、且つ、上記レーザ透過性樹脂部材および上記第１樹脂成分と相溶性を有する分散材を含むポリマーアロイであり、上記レーザ透過性樹脂部材と上記レーザ吸収性樹脂部材との接合部を構成する溶融凝固部における上記分散材の存在比率が、上記レーザ吸収性樹脂部材における上記分散材の存在比率よりも高いことを特徴とするものである。

なお、本発明において「レーザ透過性樹脂部材」とは、照射されたレーザビームを透過させる樹脂部材を意味し、「レーザ吸収性樹脂部材」とは、照射されたレーザビームを吸収して発熱する樹脂部材を意味する。

また、本発明において「相溶性」とは、レーザ接合性を意味する。そして、「相溶性を有する」とは、例えば、密着させたレーザ透過性樹脂部材およびレーザ吸収性樹脂部材に対し、レーザ透過性樹脂部材側からレーザビームを照射した場合に、透過したレーザビームを吸収したレーザ吸収性樹脂部材が発熱することによって、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とが接合（溶着）可能であることを意味する。

上記構成によれば、レーザ吸収性樹脂部材として、第１樹脂成分を海成分とし第３樹脂成分を島成分とする海島構造を有するポリマーアロイを用いることから、第１樹脂成分の長所と第３樹脂成分の長所とを有する（第１樹脂成分の短所と第３樹脂成分の短所とを補った）接合構造体を実現することができる。

しかも、第１および第３樹脂成分よりも分子量が小さく動き易い分散材が、接合時（溶融時）にレーザ吸収性樹脂部材の接合界面に積極的に滲み出し、これにより、接合部における分散材の存在比率が高まることから、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とをより一層強固に接合することができる。

ここで、分散材の接合部における存在比率をレーザ吸収性樹脂部材における存在比率よりも高くすることは、例えば、レーザビームの出力を調整したり、分散材として第１樹脂成分よりも分子量の小さい（流動性が高い）ものを選択したりすることで、分散材がレーザ吸収性樹脂部材の接合界面に滲み出し易くなることから、容易に実現することができる。もっとも、レーザ吸収性樹脂部材における分散材の存在比率があまりにも低いと、分散材の滲み出し量が少なくなるため、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材との接合強度を向上させることが困難になる場合がある。

そこで、上記接合構造体では、上記レーザ吸収性樹脂部材における上記分散材の存在比率が５重量％以上であることが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る接合構造体によれば、レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有しない樹脂成分がレーザ吸収性樹脂部材に含まれる場合でも、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とを強固に接合することができる。

本発明の実施形態１に係る接合構造体における接合部およびその近傍部を模式的に示す部分拡大断面図である。 本発明の実施形態２に係る接合構造体における接合部およびその近傍部を模式的に示す部分拡大断面図である。 実験例に用いた供試体の作成方法を模式的に説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
−接合構造体の全体構成−
図１は、本実施形態に係る接合構造体１における接合部４およびその近傍部を模式的に示す部分拡大断面図である。なお、図１は断面図であるが、図を見易くするために、レーザ透過性樹脂部材２のハッチングを省略している。また、図１では、第２樹脂成分６の大きさを誇張して示しているが、実際には各第２樹脂成分６の大きさは数マイクロレベルである。

この接合構造体１は、図１に示すように、熱可塑性樹脂からなるレーザ透過性樹脂部材２と、同じく熱可塑性樹脂からなるレーザ吸収性樹脂部材３とで構成されている。より詳しくは、この接合構造体１は、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とを対面させて設置し、加圧して面接触させた後、レーザ透過性樹脂部材２側からレーザビームを照射することにより、面接触した表面部を溶融凝固させて、両者２，３を接合したものである。

レーザ吸収性樹脂部材３は、レーザ透過性樹脂部材２を構成する熱可塑性樹脂と相溶性を有しない第１樹脂成分５と、レーザ透過性樹脂部材２を構成する熱可塑性樹脂と相溶性を有する第２樹脂成分６と、を含んでいる。このように、レーザ透過性樹脂部材２と相溶性を有しない第１樹脂成分５がレーザ吸収性樹脂部材３に含まれているにもかかわらず、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とを強固に接合することが、本実施形態の接合構造体１の特徴の１つとなっている。

なお、本実施形態において「相溶性」とはレーザ接合性を意味する。そして、「相溶性を有する」とは、例えば、面接触させたレーザ透過性樹脂部材２およびレーザ吸収性樹脂部材３に対し、レーザ透過性樹脂部材２側からレーザビームを照射した場合に、透過したレーザビームを吸収したレーザ吸収性樹脂部材３が発熱することによって、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とが接合可能であることを意味する。

−レーザ透過性樹脂部材およびレーザ吸収性樹脂部材−
レーザ透過性樹脂部材２を構成する熱可塑性樹脂、および、レーザ吸収性樹脂部材３における第１樹脂成分５を構成する熱可塑性樹脂の一例としては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳＦ（ポリサルホン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）およびＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）が挙げられる。また、レーザ透過性樹脂部材２および第１樹脂成分５は、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマ）であってもよく、ＴＰＥの一例としては、ＴＰＯ（オレフィン系）、ＴＰＳ（スチレン系）、ＴＰＥＥ（エステル系）、ＴＰＵ（ウレタン系）、ＴＰＡ（ナイロン系）およびＴＰＶＣ（塩化ビニル系）が挙げられる。

なお、これらの熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマには、充填剤が添加されていてもよい。充填剤の一例としては、無機系充填剤（ガラス繊維、無機塩類など）、金属系充填剤、有機系充填剤および炭素繊維などが挙げられる。

そうして、レーザ透過性樹脂部材２には、レーザビームを透過することが要求されることから、これらの熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマのナチュラル材を用いることが好ましい。なお、レーザ透過性樹脂部材２を着色する場合には、レーザビームを吸収、散乱する顔料よりも、レーザビームを透過させる染料を用いるのが好ましい。

一方、レーザ吸収性樹脂部材３には、レーザビームを吸収し、発熱することが要求されることから、レーザ吸収性樹脂部材３における第１樹脂成分５としては、これらの熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマに、例えばカーボンブラックといったレーザ吸収色素を添加したものを用いることが好ましい。

レーザ吸収性樹脂部材３における第２樹脂成分６としては、例えば、分子末端または側鎖に極性基を有する、変性ポリマー、ブロックポリマーおよびグラフトポリマー等が好ましい。このような第２樹脂成分６の一例としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）を幹ポリマーとする、これらの無水マレイン酸、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン（エポキシ変性）、イミド変性などの変性体が挙げられる。

ここで、上記例示したレーザ透過性樹脂部材２を構成する熱可塑性樹脂に対して、相溶性を有しない第１樹脂成分５と、相溶性を有する第２樹脂成分６との組合せは多岐に渡るため、各具体例を一々挙げることは割愛し、ここでは２つの具体例を示すに止める。例えば、レーザ透過性樹脂部材２を構成する熱可塑性樹脂がＰＭＭＡの場合には、第１樹脂成分５としてＰＡ（ポリアミド）を、第２樹脂成分６としてＡＢＳの無水マレイン酸（以下、酸変性ＡＢＳともいう。）を用いることができる。また、レーザ透過性樹脂部材２を構成する熱可塑性樹脂が同じくＰＭＭＡの場合に、第１樹脂成分５としてＰＢＴを用いるときにも、第２樹脂成分６として酸変性ＡＢＳを用いることができる。なお、酸変性ＡＢＳは、レーザ透過性樹脂部材２を構成するＰＭＭＡと相溶性を有するのみならず、第１樹脂成分５であるＰＡやＰＢＴとも相溶性を有している。

−接合部−
本実施形態の接合構造体１は、上述の如く、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とを対面させて設置し、加圧して面接触させた後、レーザ透過性樹脂部材２側からレーザビームを照射することで形成される。このレーザ照射では、レーザビームを吸収して発熱したレーザ吸収性樹脂部材３の接合界面およびその近傍部の温度が、第１樹脂成分５および第２樹脂成分６が共に溶融して流動可能な状態となるような温度以上、且つ、樹脂分解温度以下となるように熱制御を行う。それ故、接合構造体１における、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３との接合部４は、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３との接合界面およびその近傍部が溶融し、溶融したレーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とが混ざった状態で凝固した溶融凝固部によって構成されている。

そうして、本実施形態の接合構造体１では、接合部４においてレーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とが単に混ざっている訳ではなく、接合部４における第２樹脂成分６の存在比率が、レーザ吸収性樹脂部材３（バルク）における第２樹脂成分６の存在比率よりも高くなっている。具体的には、接合構造体１は、接合部４における第２樹脂成分６の存在比率が３０重量％以上となるように構成されている。このように、レーザ透過性樹脂部材２と相溶性を有する第２樹脂成分６が、接合部４に相対的に多く含まれるようにすることで、第２樹脂成分６の拡散現象が発生し、レーザ透過性樹脂部材２と相溶性を有しない第１樹脂成分５がレーザ吸収性樹脂部材３に含まれているにもかかわらず、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とを強固に接合することができる。

なお、接合部４における第２樹脂成分６の存在比率をレーザ吸収性樹脂部材３（バルク）における第２樹脂成分６の存在比率よりも高くすることは、例えば、レーザビームの出力を調整したり、第２樹脂成分６として第１樹脂成分５よりも分子量の小さいものを選択したりすることにより、容易に実現することができる。すなわち、第２樹脂成分６として第１樹脂成分５よりも分子量の小さいものを選択すれば、好適なレーザ照射によってレーザ吸収性樹脂部材３の接合界面およびその近傍部が溶融した際、分子量が小さく動き易い（流動性が高い）第２樹脂成分６がレーザ吸収性樹脂部材３の接合界面に滲み出し、接合部４に多く集まることから、接合部４における第２樹脂成分６の存在比率を容易に高めることができる。

なお、第２樹脂成分６の滲み出しが生じるのは、レーザビームを吸収することで発熱する接合界面およびその近傍部のみであり、レーザ吸収性樹脂部材３におけるそれ以外の部位では第２樹脂成分６の移動は起こらない。これにより、レーザ吸収性樹脂部材３側の性質を変えることなく、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３とで構成される接合構造体１を形成することができる。

また、第２樹脂成分６を接合部４に集めることができても、レーザ吸収性樹脂部材３における第２樹脂成分６の存在比率があまりにも低いと、第２樹脂成分６の滲み出し量が少なくなるため、レーザ透過性樹脂部材２とレーザ吸収性樹脂部材３との接合強度を向上させることが困難となる場合がある。このため、レーザ吸収性樹脂部材３における第２樹脂成分６の存在比率は、５重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがより好ましい。

（実施形態２）
本実施形態は、レーザ吸収性樹脂部材１３が海島構造を有するポリマーアロイである点が、上記実施形態１と異なるものである。以下では、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

−接合構造体の全体構成−
図２は、本実施形態に係る接合構造体１１における接合部１４およびその近傍部を模式的に示す部分拡大断面図である。なお、図２は断面図であるが、図を見易くするために、レーザ透過性樹脂部材１２のハッチングを省略している。また、図２では、島成分である第３樹脂成分１７の大きさを誇張して示しているが、実際には各第３樹脂成分１７の大きさは数十マイクロレベルである。

この接合構造体１１は、図２に示すように、熱可塑性樹脂からなるレーザ透過性樹脂部材１２と、同じく熱可塑性樹脂からなるレーザ吸収性樹脂部材１３とで構成されている。レーザ吸収性樹脂部材１３は、レーザ透過性樹脂部材１２を構成する熱可塑性樹脂と相溶性を有しない第１樹脂成分１５を海成分とし、レーザ透過性樹脂部材１２を構成する熱可塑性樹脂と相溶性を有する第３樹脂成分１７を島成分とする、海島構造（マトリックスドメイン構造）を有するポリマーアロイとして構成されている。接合構造体１１における、海成分である第１樹脂成分１５と、島成分である第３樹脂成分１７との比は例えば３：７である。また、レーザ吸収性樹脂部材１３には、第１樹脂成分１５と第３樹脂成分１７とが海島構造を形成するように混ざり合う状態を作出するために、分散材１６が含まれている。

−レーザ透過性樹脂部材、レーザ吸収性樹脂部材および分散材−
レーザ透過性樹脂部材１２並びに第１および第３樹脂成分１５，１７を構成する熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマは、上記実施形態１におけるレーザ透過性樹脂部材２および第１樹脂成分５を構成する熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマと同様である。そうして、レーザ透過性樹脂部材１２としては、上記熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマのナチュラル材を用いることが好ましい。一方、第１および第３樹脂成分１５，１７としては、上記熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマに、例えばカーボンブラックといったレーザ吸収色素を添加したものを用いることが好ましい。

本実施形態で用いられる分散材１６は、レーザ透過性樹脂部材１２を構成する熱可塑性樹脂と相溶性を有する樹脂成分と、第１樹脂成分１５と相溶性を有する樹脂成分と、を含んでいる。このような分散材としては、例えば、分子末端または側鎖に極性基を有する、変性ポリマー、ブロックポリマーおよびグラフトポリマー等が好ましい。このような分散材１６の一例としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）を幹ポリマーとする、これらの無水マレイン酸、グリシジルメタクリレート、オキサゾリン（エポキシ変性）、イミド変性などの変性体が挙げられる。

ここで、上記例示したレーザ透過性樹脂部材１２を構成する熱可塑性樹脂に対して、相溶性を有しない第１樹脂成分１５と、相溶性を有する第３樹脂成分１７と、分散材１６との組合せは多岐に渡るため、各具体例を一々挙げることは割愛し、ここでは２つの具体例を示すに止める。レーザ透過性樹脂部材１２を構成する熱可塑性樹脂がＰＭＭＡの場合には、例えば、第１樹脂成分１５としてＰＡ（ポリアミド）を、第３樹脂成分１７としてＡＢＳを、分散材１６としてＡＢＳの無水マレイン酸（以下、酸変性ＡＢＳともいう。）を用いることができる。また、レーザ透過性樹脂部材１２を構成する熱可塑性樹脂が同じくＰＭＭＡの場合に、第１樹脂成分１５としてＰＢＴを用いるときにも、第３樹脂成分１７としてＡＢＳを、分散材１６として酸変性ＡＢＳを用いることができる。

−接合部−
本実施形態の接合構造体１１は、レーザ透過性樹脂部材１２とレーザ吸収性樹脂部材１３とを対面させて設置し、加圧して面接触させた後、レーザ透過性樹脂部材１２側からレーザビームを照射することで形成される。このレーザ照射では、第１および第３樹脂成分１５，１７並びに分散材１６が溶融して流動可能な状態となるような温度以上、且つ、樹脂分解温度以下となるように熱制御を行う。

このような熱制御を伴うレーザ照射によってレーザ吸収性樹脂部材１３の接合界面およびその近傍部が溶融すると、海成分である第１樹脂成分１５よりも分子量が小さく動き易い（流動性が高い）分散材１６がレーザ吸収性樹脂部材１３の接合界面に滲み出し、接合部１４に多く集まることから、接合部１４における分散材１６の存在比率を容易に高めることができる。具体的には、接合構造体１１は、接合部１４における分散材１６の存在比率が３０重量％以上となるように構成されている。このように、レーザ透過性樹脂部材１２と相溶性を有する分散材１６が、接合部１４に相対的に多く含まれるようにすることで、レーザ透過性樹脂部材１２と相溶性を有しない第１樹脂成分１５がレーザ吸収性樹脂部材１３に含まれているにもかかわらず、レーザ透過性樹脂部材１２とレーザ吸収性樹脂部材１３とを強固に接合することができる。

ここで、島成分である第３樹脂成分１７もレーザ透過性樹脂部材１２と相溶性を有することから、仮に分散材１６が存在しなくても、レーザ透過性樹脂部材１２とレーザ吸収性樹脂部材１３との接合強度を高めることができるとも思われるが、分散材１６に比して分子量が通常大きい第３樹脂成分１７は、積極的に接合界面に移動することなく、島成分としてバルクに残ることが実験から確認された。もっとも、第３樹脂成分１７の接合強度への寄与を否定する訳ではなく、例えば、樹脂分解温度以下の範囲で第３樹脂成分１７が移動可能な温度となるようにレーザ照射を行い、分散材１６と第３樹脂成分１７との相乗効果で、レーザ透過性樹脂部材１２とレーザ吸収性樹脂部材１３との接合強度を高めるようにしてもよい。

なお、分散材１６の滲み出しが生じるのは、レーザビームを吸収することで発熱するレーザ吸収性樹脂部材１３の接合界面およびその近傍部のみであり、レーザ吸収性樹脂部材１３におけるそれ以外の部位では分散材１６の移動は起こらない。これにより、海島構造を有するポリマーアロイの性質を変えることなく、レーザ透過性樹脂部材１２とレーザ吸収性樹脂部材１３とで構成される接合構造体１１を形成することができる。

また、分散材１６を接合部１４に集めることができても、レーザ吸収性樹脂部材１３における分散材１６の存在比率があまりにも低いと、レーザ透過性樹脂部材１２とレーザ吸収性樹脂部材１３との接合強度を向上させることが困難となる場合があるため、レーザ吸収性樹脂部材１３における分散材１６の存在比率は、５重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがより好ましい。

−実験例−
次に、本発明に係る接合構造体１，１１の接合強度を確認するために行った実験例について、図３を参照しながら説明する。

実験例では、レーザ透過性樹脂部材２２と相溶性を有する樹脂成分をレーザ吸収性樹脂部材２３に含ませること、および、レーザ透過性樹脂部材２２とレーザ吸収性樹脂部材２３との接合部２４における、かかる樹脂成分の存在比率が、レーザ吸収性樹脂部材２３（バルク）における存在比率よりも高いことによって、接合強度が向上するか否かを検討した。

具体的には、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）のナチュラル材からなる、長さ１００ｍｍ×幅１７．５ｍｍ×厚さ１ｍｍの板状のレーザ透過性樹脂部材２２を１０枚用意した。また、カーボンブラックを添加したＰＡ（ポリアミド）を含む、長さ１００ｍｍ×幅１７．５ｍｍ×厚さ２ｍｍの板状のレーザ吸収性樹脂部材２３、および、カーボンブラックを添加したＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を含む、長さ１００ｍｍ×幅１７．５ｍｍ×厚さ２ｍｍの板状のレーザ吸収性樹脂部材２３をそれぞれ５枚用意した。

ＰＡを含むレーザ吸収性樹脂部材２３の内訳は、ＰＡのみから成るものが１枚、ＰＡと上記第２樹脂成分６としての酸変性ＡＢＳとから成るものが２枚、ＰＡを海成分としＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）を島成分とする海島構造を有するポリマーアロイと、分散材１６としての酸変性ＡＢＳとから成るものが２枚であった。なお、第２樹脂成分６または分散材１６として酸変性ＡＢＳを含むものについては、酸変性ＡＢＳの存在比率が２０重量％のものを用いた。

また、ＰＢＴを含むレーザ吸収性樹脂部材２３の内訳は、ＰＢＴのみから成るものが１枚、ＰＢＴと第２樹脂成分６としての酸変性ＡＢＳとから成るものが２枚、ＰＢＴを海成分としＡＢＳを島成分とする海島構造を有するポリマーアロイと、分散材１６としての酸変性ＡＢＳとから成るものが２枚であった。なお、第２樹脂成分６または分散材１６として酸変性ＡＢＳを含むものについては、酸変性ＡＢＳの存在比率が２０重量％のものを用いた。

図３に示すように、レーザ透過性樹脂部材２２とレーザ吸収性樹脂部材２３とを対面させて設置し、加圧して面接触させた後、下記のレーザ照射条件１または２でレーザ透過性樹脂部材２２側からレーザビーム３０を照射することにより、面接触した表面部を溶融凝固させて、両者２２，２３を接合した供試体２１を１０個作製した。

＜レーザ照射条件１＞
レーザ：半導体レーザ（波長８０８ｎｍ）
発振モード：連続発振
レーザ出力：５．８Ｗ
焦点径：２ｍｍ
密着圧力：０．２ＭＰａ
＜レーザ照射条件２＞
レーザ：半導体レーザ（波長８０８ｎｍ）
発振モード：連続発振
レーザ出力：４．０Ｗ
焦点径：２ｍｍ
密着圧力：０．２ＭＰａ
このようにして得られた１０個の供試体２１の内訳を表に示す。

表に示すように、上記第１樹脂成分５としてのＰＡと上記第２樹脂成分６としての酸変性ＡＢＳとをレーザ吸収性樹脂部材２３に含み、レーザ照射条件１で作製された供試体２１を用いた実験例を本発明例１とした。また、第１樹脂成分５としてのＰＢＴと第２樹脂成分６としての酸変性ＡＢＳとをレーザ吸収性樹脂部材２３に含み、レーザ照射条件１で作製された供試体２１を用いた実験例を本発明例３とした。なお、これら本発明例１および３は、上記実施形態１の接合構造体１に対応している。

また、上記第１樹脂成分１５としてのＰＡと上記第３樹脂成分１７としてのＡＢＳと上記分散材１６としての酸変性ＡＢＳとをレーザ吸収性樹脂部材２３に含み、レーザ照射条件１で作製された供試体２１を用いた実験例を本発明例２とした。さらに、第１樹脂成分１５としてのＰＢＴと第３樹脂成分１７としてのＡＢＳと分散材１６としての酸変性ＡＢＳとをレーザ吸収性樹脂部材２３に含み、レーザ照射条件１で作製された供試体２１を用いた実験例を本発明例４とした。なお、これら本発明例２および４は、上記実施形態２の接合構造体１１に対応している。

一方、本発明例１、本発明例２、本発明例３および本発明例４と同様の樹脂成分をレーザ吸収性樹脂部材２３に含み、レーザ照射条件２で、換言すると、本発明例１〜４よりも低いレーザ出力で作製された供試体２１を用いた実験例をそれぞれ比較例１、比較例２、比較例３および比較例４とした。また、第２樹脂成分６を含まない例として、第１樹脂成分５としてのＰＡをレーザ吸収性樹脂部材２３に含み、レーザ照射条件１で作製された供試体２１を用いた実験例を比較例５とし、第１樹脂成分５としてのＰＢＴをレーザ吸収性樹脂部材２３に含み、レーザ照射条件１で作製された供試体２１を用いた実験例を比較例６とした。

これら本発明例１〜４および比較例１〜６について接合評価を行うとともに、本発明例１〜４および比較例１〜４については接合部２４における酸変性ＡＢＳの存在比率を測定した。

接合評価としては、ほとんど接合せず、直ぐに剥がれてしまうようなものは当然×（不合格）とした。また、直ぐに剥がれなくても、１ｍの高さから自然落下させて剥離してしまうようなものも×とした。そうして、１ｍの高さから自然落下させても剥離しないもののみを○（合格）とした。また、接合部２４における酸変性ＡＢＳの存在比率の測定は、ナノスケールの分解能を有する赤外分光分析装置であるｎａｎｏ−ＩＲを用いて行った。

先ず、表から、第２樹脂成分６を含まない、換言すると、ＰＭＭＡと相溶性を有しないＰＡおよびＰＢＴとＰＭＭＡとをそれぞれ組み合わせただけの比較例５および６では、レーザ透過性樹脂部材２２とレーザ吸収性樹脂部材２３とが接合されないことが確認された。

また、第２樹脂成分６である酸変性ＡＢＳを含んでいても、レーザ照射条件２でそれぞれ作製された供試体２１を用いた比較例１および３では、接合部２４における酸変性ＡＢＳの存在比率が２０重量％であることが確認された。このことから、相対的に低いレーザ出力で作製された供試体２１を用いた比較例１および３では、接合部２４における酸変性ＡＢＳの存在比率とバルクにおける酸変性ＡＢＳの存在比率とが同じであり、レーザ吸収性樹脂部材２３があるがままの状態でレーザ透過性樹脂部材２２と接合されていることが確認された。つまり、比較例１および３では、酸変性ＡＢＳの滲み出しが生じず、接合界面に存在する酸変性ＡＢＳによって、レーザ透過性樹脂部材２２とレーザ吸収性樹脂部材２３とが接合されただけであった。このため、比較例１および３は、直ぐに剥がれてしまうか、１ｍの高さから自然落下させると簡単に剥離してしまった。

さらに、酸変性ＡＢＳに加え、ＰＭＭＡと相溶性を有するＡＢＳを含んでいても、レーザ照射条件２でそれぞれ作製された供試体２１を用いた比較例２および４でも、接合部２４における酸変性ＡＢＳの存在比率が２０重量％であることが確認された。このため、比較例２および４は、直ぐに剥がれてしまうか、１ｍの高さから自然落下させると簡単に剥離してしまった。

これらに対し、第２樹脂成分６である酸変性ＡＢＳを含み、レーザ照射条件１でそれぞれ作製された供試体２１を用いた本発明例１および３、並びに、酸変性ＡＢＳに加えてＰＭＭＡと相溶性を有するＡＢＳを含み、レーザ照射条件１でそれぞれ作製された供試体２１を用いた本発明例２および４では、いずれも接合部２４における酸変性ＡＢＳの存在比率が３０〜４０重量％であることが確認された。このことから、相対的に高いレーザ出力で作製された供試体２１を用いた本発明例１〜４では、溶融状態で動き易い酸変性ＡＢＳがレーザ吸収性樹脂部材２３の接合界面に滲み出し、レーザ透過性樹脂部材２２との接合に積極的に寄与することが確認された。このため、本発明例１〜４は、いずれも１ｍの高さから自然落下させても剥離することはなかった。

以上により、本発明に係る接合構造体１，１１によれば、レーザ透過性樹脂部材２，１２と相溶性を有しない成分がレーザ吸収性樹脂部材３，１３に含まれる場合でも、レーザ透過性樹脂部材２，１２とレーザ吸収性樹脂部材３，１３とを強固に接合可能であることを確認することができた。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記各実施形態では、第２樹脂成分６および分散材１６として共に酸変性ＡＢＳを例示したが、これに限らず、第２樹脂成分６と分散材１６とは異なる樹脂成分であってもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有しない成分がレーザ吸収性樹脂部材に含まれる場合でも、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とを強固に接合することができるので、レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とで構成される接合構造体に適用して極めて有益である。

１、１１ 接合構造体
２、１２ レーザ透過性樹脂部材
３、１３ レーザ吸収性樹脂部材
４、１４ 接合部
５、１５ 第１樹脂成分
６ 第２樹脂成分
１６ 分散材
１７ 第３樹脂成分

Claims (2)

1. レーザ透過性樹脂部材とレーザ吸収性樹脂部材とで構成される接合構造体であって、
   上記レーザ吸収性樹脂部材は、上記レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有しない第１樹脂成分を海成分とし、上記レーザ透過性樹脂部材と相溶性を有する第３樹脂成分を島成分とする海島構造を有し、且つ、上記レーザ透過性樹脂部材および上記第１樹脂成分と相溶性を有する分散材を含むポリマーアロイであり、
   上記レーザ透過性樹脂部材と上記レーザ吸収性樹脂部材との接合部を構成する溶融凝固部における上記分散材の存在比率が、上記レーザ吸収性樹脂部材における上記分散材の存在比率よりも高いことを特徴とする接合構造体。
2. 上記請求項１に記載の接合構造体において、
   上記レーザ吸収性樹脂部材における上記分散材の存在比率が５重量％以上であることを特徴とする接合構造体。

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