成形樹脂製品及びその製造方法
【課題】製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材２と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材３とを重ね合せた重ね合せ部１１に対し、透過材２側からレーザー光Ｌを照射することにより、透過材２と吸収材３とを溶着してなる成形樹脂製品。透過材２は、熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなる。
【解決手段】熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材２と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材３とを重ね合せた重ね合せ部１１に対し、透過材２側からレーザー光Ｌを照射することにより、透過材２と吸収材３とを溶着してなる成形樹脂製品。透過材２は、熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分とした透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分とした吸収材とをレーザー溶着により接合してなる成形樹脂製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２個以上の樹脂成形部材をレーザー溶着により接合してなる成形樹脂製品がある。上記レーザー溶着は、レーザー光を透過する透過材と、レーザー光を吸収する吸収材とを重ね合わせた重ね合せ部に対し、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記吸収材と上記透過材とを溶着する方法である。
樹脂部材同士を接合する他の方法としては、例えば、振動溶着、超音波溶着、或いは接着剤による接着等の手段があるが、成形樹脂製品に内蔵される電子部品等への影響や、接合自由度、気密性等を考慮すると、上記レーザー溶着が優れている。
【０００３】
そして、近年、耐熱性、耐薬品性に優れた熱可塑性樹脂として、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）が注目されており、この熱可塑性樹脂をレーザー溶着によって接合する技術が開示されている（特許文献１〜５参照）。これらの技術は、ポリフェニレンスルフィドからなる部材同士を接合する技術である。
【０００４】
しかし、ポリフェニレンスルフィドは高価であるため、耐熱性や耐薬品性等が要求される部位にのみポリフェニレンスルフィドを使用し、その他の部位は他の熱可塑性樹脂によって構成することにより、耐久性を確保しつつ安価な成形樹脂製品を得ることが考えられる。また、ポリフェニレンスルフィドは融点が高く、この融点に近い耐熱性を有する有機染料が現在のところ存在しない。それ故、ポリフェニレンスルフィドからなる部材のみで成形樹脂製品を製造すると、所望の色彩に着色することができず、意匠面において制約が生じるという問題がある。
【０００５】
そこで、ポリフェニレンスルフィドからなる部材と、比較的安価かつ低融点で着色の可能な熱可塑性ポリエステルからなる部材とを、レーザー溶着によって接合する技術が望まれている。
しかしながら、このように異なる熱可塑性樹脂からなる２つの部材を溶着することは困難である。
【０００６】
異なる熱可塑性樹脂からなる部材のレーザー溶着を可能とする技術は、特許文献６に示されている。この技術は、第１の樹脂成形体を構成する熱可塑性樹脂と第２の樹脂成形体を構成する熱可塑性樹脂との何れにも相溶する相溶化剤を、第２の樹脂成形体の樹脂組成物に混入しておくものである。
しかし、ポリフェニレンスルフィドと熱可塑性ポリエステルとの何れにも相溶する相溶化剤は存在せず、ポリフェニレンスルフィドからなる部材と熱可塑性ポリエステルからなる部材とを接合するに当って、この技術を採用することはできない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０５６１９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６８２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−０９６８８６号公報
【特許文献４】特開２００５−０１５７９２号公報
【特許文献５】特開２００５−００７７５９号公報
【特許文献６】特開２００６−３１２３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた重ね合せ部に対し、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着してなる成形樹脂製品であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品にある（請求項１）。
【００１０】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記成形樹脂製品は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を主成分とする吸収材と、熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とからなる。それ故、ＰＰＳからなる部材のみで構成する場合に比べて安価な成形樹脂製品を得ることができる。また、着色の容易な熱可塑性ポリエステルからなる透過材を成形樹脂製品の一部として用いることにより、必要に応じて所望の色彩に着色することが可能となり、外観意匠性に優れた成形樹脂製品を得ることができる。
そして、上記透過材と上記吸収材とは、レーザー溶着によって接合してなるため、接着材を用いた接着等を行う必要もなく、製造が容易である。
【００１１】
熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とポリフェニレンスルフィドを主成分とする吸収材とは異種材料からなるため、通常は、これらをレーザー溶着によって接合することは困難である。そこで、本発明の発明者は、透過材を構成する熱可塑性ポリエステルに、吸収材を構成するＰＰＳと相溶性のある（ＳＰ値の近い）相溶化剤を配合することを考案した。ただし、この相溶化剤を透過材に混入したことによって、透過材におけるレーザー光の透過性が低下してしまっては、レーザー溶着が困難となる。また、相溶化剤として、透過材を構成する熱可塑性ポリエステルとの融点の差が大きい材料を用いたのでは、透過材の成形が困難となる。
【００１２】
それ故、この相溶化剤としては、ＰＰＳとの相溶性に優れ（ＳＰ値が小さく）、透過率が高く、熱可塑性ポリエステルの屈折率に近い屈折率を有し、更に熱可塑性ポリエステルの融点に近い熱可塑性樹脂を用いる必要がある。
そこで、発明者は、これらの条件を全て満たす熱可塑性樹脂であるポリアミド６（ＰＡ６）を相溶化剤として、透過材２を構成する樹脂に配合することにより、ＰＰＳを主成分とする吸収材と熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とを、レーザー溶着によって容易に接合することができることを見出した。
【００１３】
即ち、ポリアミド６は、ＳＰ値がＰＰＳと近く、ＰＰＳとの相溶性に優れるため、ポリアミド６を透過材に混入することにより、熱可塑性ポリエステルからなる透過材とＰＰＳからなる吸収材との溶着が可能となる（後述の図４参照）。ここで、ＳＰ値とは、凝集エネルギ密度の平方根で、通常は溶解度パラメータといわれるものである。
また、ポリアミド６は、それ自身の透過率が高く、また、熱可塑性ポリエステルとの屈折率の差が小さいため、ポリアミド６を熱可塑性ポリエステルに配合しても、透過材におけるレーザー光の透過性の低下は少なく、充分な透過率を維持することができる（後述の図５〜図７参照）。それ故、レーザー溶着を妨げることにもならない。
【００１４】
更に、ポリアミド６は、その融点が熱可塑性ポリエステルと近似しているため、ポリアミドを配合することにより透過材の成形性が低下することもない（後述の図８参照）。
このように、ポリアミド６を熱可塑性ポリエステルに配合することにより、特に不具合を生じることなく、熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とＰＰＳを主成分とする吸収材とをレーザー溶着によって接合することが可能となる。
【００１５】
以上のごとく、本発明によれば、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を提供することができる。
【００１６】
第２の発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた後、
その重ね合せ部に対して、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着して成形樹脂製品を製造する方法であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法にある（請求項１０）。
【００１７】
本製造方法によれば、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１の発明（請求項１）又は第２の発明（請求項１０）において、上記成形樹脂製品は、上記透過材及び上記吸収材を、それぞれ２個以上接合してなるものであってもよい。
また、上記レーザー光としては、例えば、ＧａＡｓ系等の半導体レーザーのレーザー光を用いることができる。
また、上記吸収材の主成分である上記熱可塑性ポリエステルとしては、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等がある。
【００１９】
また、上記重ね合せ部における上記透過材と上記吸収材との互いの対向面の少なくとも一方には突起部が形成されていることが好ましい（請求項２、請求項１１）。
この場合には、突起部を含めた重ね合せ部にレーザー光を照射したとき、突起部を起点に透過材に混入したポリアミド６と吸収材のＰＰＳとが充分に溶け合うことにより、透過材と吸収材との接合強度を向上させることができる。
【００２０】
また、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、３０重量％以上であることが好ましい（請求項３、請求項１２）。
この場合には、ポリアミド６を配合したことによる、透過材と吸収材との接合強度の向上を充分に図ることができる。
なお、上記ポリアミド６の重量比が３０重量％未満の場合には、透過材と吸収材との接合強度を充分に向上することが困難となるおそれがある。
【００２１】
また、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、４０重量％以上であることが好ましい（請求項４、請求項１３）。
この場合には、透過材と吸収材との接合強度を一層向上させることができる。
なお、上記ポリアミド６の重量比は５０重量％未満とする。即ち、ポリアミド６の重量比が５０重量％を超えると、上記透過材において、熱可塑性ポリエステルが主成分とは言えなくなり、熱可塑性ポリエステルの有する、吸水時の寸法安定性、電気的特性の安定性等が充分に得られなくなるおそれがある。
それ故、透過材においては、連続相としての熱可塑性ポリエステルの間に、分散相としてのポリアミド６が分散した状態にあることが望ましい。
【００２２】
また、上記透過材は、レーザー光を透過するフィラーを添加してなることが好ましい（請求項５、請求項１４）。
この場合には、上記透過材の強度の向上、コストの低減を図ることができ、強度に優れた低コストの成形樹脂製品を得ることができる。
なお、上記フィラーとしては、例えばガラス繊維、ガラスビーズ等を用いることができる。
【００２３】
また、上記透過材は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなることが好ましい（請求項６、請求項１５）。
この場合には、所望の色彩の着色剤を上記透過材に添加することにより、所望の色彩の透過材を得ることができる。これにより、成形樹脂製品の外観意匠性を向上させることができる。また、上記着色剤はレーザー光を透過するため、着色剤がレーザー溶着の妨げとなることもない。
なお、上記着色剤としては、例えば、赤色着色剤であるレーキレッド等の有機顔料、青色着色剤であるコバルトブルー等の無機顔料やフタロシアニンブルー等の有機顔料、緑色着色料であるクロムグリーン等の無機顔料やフタロシアニングリーン等の有機顔料を用いることができる。
【００２４】
また、上記吸収材は、カーボンブラックを添加してなることが好ましい（請求項７、請求項１６）。
この場合には、上記吸収材において、レーザー光を充分に吸収することができるため、高い溶着強度を得ることができる。
【００２５】
また、上記カーボンブラックは、上記吸収材に０．０１〜１０重量％添加されていることが好ましい（請求項８、請求項１７）。
この場合には、吸収材と透過材との溶着強度を充分に確保することができる。
上記カーボンブラックの添加量が０．０１重量％未満の場合には、吸収材がレーザー光を充分に吸収することが困難となり、充分な溶着強度を得ることが困難となるおそれがある。一方、上記添加量が１０重量％を超える場合には、絶縁性低下や強度低下のおそれがある。
【００２６】
また、上記成形樹脂製品は、自動車部品とすることができる（請求項９、請求項１８）。
この場合には、耐熱性に優れた自動車部品を得ることができる。即ち、本発明の成形樹脂製品における吸収材は、上述のごとく耐熱性に優れているため、耐熱性が要求される自動車部品として適している。そして、成形樹脂製品の中でも特に耐熱性が要求される部位を上記吸収材によって構成し、比較的耐熱性の要求されない部位を上記透過材によって構成することにより、耐熱性を備えつつ外観意匠性の向上及びコスト低減を図ることができる。
上記自動車部品としては、例えば、自動車のエンジンに取り付けられるクランク角センサ、各種圧力センサ、電子スロットル、或いは、各種電子基板を収容するケース等がある。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる成形樹脂製品及びその製造方法につき、図１〜図８を用いて説明する。
本例の成形樹脂製品１は、図１に示すごとく、熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材２と、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を主成分としたレーザー光を吸収する吸収材３とを重ね合せた重ね合せ部１１に対し、透過材２側からレーザー光Ｌを照射することにより、透過材２と吸収材３とを溶着してなる。図１において、符号１４が溶着部を示す。
そして、透過材２は、熱可塑性ポリエステルにポリアミド６（ＰＡ６）を配合してなる。
本例においては、熱可塑性ポリエステルとして、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いる。
【００２８】
吸収材３における透過材２との対向面３２には突起部３１が形成されている。即ち、吸収材３は、重ね合せ部１１において、透過材２との対向面３２に、例えば断面略三角形状の突起部３１を、透過材２側へ突出するように設けてある。突起部３１は、例えば０．１ｍｍ以上の高さを有する。
そして、吸収材３に対して、透過材２を重ね合せるに当っては、吸収材３の突起部３１に透過材２における吸収材３との対向面２２を押し当てる。この状態で、レーザー光Ｌを、突起部３１を略中心とした、重ね合せ部１１の所定領域に照射する。
【００２９】
透過材２は、ＰＢＴとＰＡ６との総重量に対するＰＡ６の重量比が、３０重量％以上、更に好ましくは、４０重量％以上である。
また、透過材２においては、連続相としてのＰＢＴの間に、分散相としてのＰＡ６が分散した状態にある。
【００３０】
また、透過材２は、レーザー光Ｌを透過するフィラーを添加してなる。フィラーとしては、例えばガラス繊維、ガラスビーズ等を用いる。
また透過材２は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなる。着色剤としては、例えば、赤色着色剤であるレーキレッド等の有機顔料、青色着色剤であるコバルトブルー等の無機顔料やフタロシアニンブルー等の有機顔料、緑色着色料であるクロムグリーン等の無機顔料やフタロシアニングリーン等の有機顔料を用いることができる。
一方、吸収材３は、カーボンブラックを０．０１〜１０重量％添加してなる。
【００３１】
また、本例の成形樹脂製品１は、自動車部品であり、具体的には、図３に示すごとく、自動車のエンジンに取り付けられるクランク角センサ５の一部、即ち、クランク角センサ５のカバー部を構成する。また、成形樹脂製品１は、金属部材１２をインサートしたインサート成形品である。
【００３２】
上記クランク角センサ５は、ＭＲＥ（磁気抵抗素子）センサであって、図３に示すごとく、エンジンに固定される本体部５１と、センサ素子を覆う素子カバー部５２とを有する。上記本体部５１には、エンジンにクランク角センサ５を取り付けるためのボルトを挿通する取付部５１２が形成されている。そして、該取付部５１２に上記金属部材１２がインサートされている。
【００３３】
本体部５１と素子カバー部５２とは、互いに接合部５３において、レーザー溶着されている。即ち、本体部５１が吸収材３に該当し、素子カバー部５２が透過材２に該当し、接合部５３が上記重ね合せ部１１に該当する（図１、図３）。
また、レーザー光Ｌとしては、ＧａＡｓ系の半導体レーザーのレーザー光を用い、その波長は９４０ｎｍである。
【００３４】
透過材２としての素子カバー部５２と、吸収材３としての本体部５１とは、例えば以下のようにレーザー溶接する。
まず、図３に示すように、素子カバー部５２と本体部５１とを嵌合させ、素子カバー５２の鍔部５２１を本体部５１に当接させる。即ち、透過材２と吸収材３とを重ね合わせる。
【００３５】
次いで、接合部５３（重ね合せ部１１）を加圧しながら、該接合部５３に、素子カバー部５２（透過材２）側からレーザー光Ｌを照射する（図１、図３）。レーザー光Ｌの照射は、接合部５３の全周にわたって行う。このときのレーザー出力は７０〜１００Ｗ、レーザー溶接の速度は３０〜４０ｍｍ／秒とする。
【００３６】
これにより、レーザー光Ｌが透過材２を透過して、透過材２と吸収材３との互いの対向面２２、３２に達する。そして、対向面３２における吸収材３（ＰＰＳ）が溶融する。また、レーザー光Ｌによって加熱された吸収材３の熱が、透過材２にも伝達され、この熱により対向面２２における透過材２（ＰＢＴ及びＰＡ６）も溶融する。このとき、吸収材３の対向面３２に設けた突起部３１が特に積極的に溶融し、その中のＰＰＳが、透過材２の対向面２２において溶融したＰＡ６と接触する。
【００３７】
そして、溶融した吸収材３のＰＰＳと透過材２のＰＡ６とが相溶し、融合した状態で吸収材３と透過材２とが冷却されることにより、両者が接合される。
以上の現象が、本体部５１と素子カバー部５２との接合部５３の全周にわたって起こり、本体部５１（吸収材３）と素子カバー部５２（透過材２）とが溶着接合される。
【００３８】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記成形樹脂製品１は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を主成分とする吸収材３と、ＰＢＴを主成分とする透過材２とからなる。それ故、ＰＰＳからなる部材のみで構成する場合に比べて安価な成形樹脂製品１を得ることができる。また、着色の容易なＰＢＴからなる透過材２を成形樹脂製品１の一部として用いることにより、必要に応じて所望の色彩に着色することが可能となり、外観意匠性に優れた成形樹脂製品１を得ることができる。
そして、透過材２と吸収材３とは、レーザー溶着によって接合してなるため、接着材を用いた接着等を行う必要もなく、製造が容易である。
【００３９】
また、ポリアミド６（ＰＡ６）を、透過材２を構成するＰＢＴに配合することにより、ＰＰＳを主成分とする吸収材３とＰＢＴを主成分とする透過材２とを、レーザー溶着によって容易に接合することができる。
【００４０】
即ち、図４に示すごとく、ＰＡ６は、ＳＰ値がＰＰＳと近く、ＰＰＳとの相溶性に優れるため、ＰＡ６を透過材２に混入することにより、ＰＢＴからなる透過材とＰＰＳからなる吸収材３との溶着が可能となる。
ここで、図４は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）、ＰＡ１２（ポリアミド１２）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＥＰＯＸＹ（エポキシ）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＦ（フェノール樹脂）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂）のそれぞれのＳＰ値を比較したグラフである。
【００４１】
また、図５に示すごとく、ＰＡ６は、それ自身の透過率が高く、また、図６に示すごとく、ＰＢＴとの屈折率の差が小さいため、ＰＡ６をＰＢＴに配合しても、図７に示すごとく、透過材２におけるレーザー光Ｌの透過性の低下は少なく、レーザー溶着を妨げることのない透過率２５％以上を充分に確保している。
なお、図５は、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＡ６のそれぞれの透過率を比較したグラフであり、図６は、各素材の屈折率を比較したグラフである。同図において、ＧＦはガラス繊維を示す。また、図５に示す透過率は、波長９４０ｎｍのレーザー光に対してのものである。
なお、ＰＥＴの透過率もＰＢＴと同様に約１０％である。
【００４２】
また、図７は、ＰＢＴのみからなる素材（Ａ１）と、ＰＢＴにガラス繊維を３０重量％配合した素材（Ａ２）と、ＰＢＴ：ＰＡ６＝７０：３０の混合樹脂にガラス繊維を３０重量％配合した素材（Ａ３）と、ＰＢＴ：ＰＡ６＝６０：４０の混合樹脂にガラス繊維を３０重量％配合した素材（Ａ４）とについてのレーザー光（波長９４０ｎｍ）の透過率を示すものである。
【００４３】
更に、図８に示すごとく、ＰＡ６は、その融点がＰＢＴと近似しているため、ＰＡ６を配合することにより透過材２の成形性が低下することもない。図８は、各樹脂の融点を示す。
このように、ＰＡ６をＰＢＴに配合することにより、特に不具合を生じることなく、ＰＢＴを主成分とする透過材２とＰＰＳを主成分とする吸収材３とをレーザー溶着によって接合することが可能となる。
【００４４】
また、吸収材３には突起部３１が形成されている。そのため、突起部３１を含めた重ね合せ部１１にレーザー光Ｌを照射したとき、突起部３１を起点に透過材２に混入したＰＡ６と吸収材３のＰＰＳとが充分に溶け合うことにより、透過材２と吸収材３との接合強度を向上させることができる。
【００４５】
また、透過材２は、ＰＢＴとＰＡ６との総重量に対するＰＡ６の重量比が、３０重量％以上である。そのため、ＰＡ６を配合したことによる、透過材２と吸収材３との接合強度の向上を充分に図ることができる。また、上記ＰＡ６の重量比を４０重量％以上とすることにより、透過材２と吸収材３との接合強度を一層向上させることができる。
【００４６】
また、透過材２はフィラーを添加してなるため、透過材２の強度の向上、コストの低減を図ることができ、強度に優れた低コストの成形樹脂製品１を得ることができる。
また、透過材２は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなる。そのため、所望の色彩の透過材２を得ることができる。これにより、成形樹脂製品１の外観意匠性を向上させることができる。また、着色剤はレーザー光Ｌを透過するため、着色剤がレーザー溶着の妨げとなることもない。
【００４７】
また、吸収材３は、カーボンブラックを添加してなるため、吸収材３において、レーザー光Ｌを充分に吸収することができ、高い溶着強度を得ることができる。
また、カーボンブラックは、吸収材３に０．０１〜１０重量％添加されているため、吸収材３と透過材２との溶着強度を充分に確保することができる。
【００４８】
また、本例の成形樹脂製品１は、自動車部品であるクランク角センサ５である。そのため、高い耐熱性が要求される自動車部品として適切な製品とすることができる。そして、本発明の成形樹脂製品１における吸収材３は、上述のごとく耐熱性に優れているため、成形樹脂製品１の中でも特に耐熱性が要求される部位を吸収材３によって構成し、比較的耐熱性の要求されない部位を透過材２によって構成することにより、耐熱性を備えつつ外観意匠性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００４９】
以上のごとく、本例によれば、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を提供することができる。
【００５０】
なお、本例では、熱可塑性ポリエステルとしてＰＢＴを用いたが、ＰＰＴ（ポリプロピレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等、他の熱可塑性ポリエステルを用いても、上記と同様に、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を提供することができる。即ち、図６、図８に示すごとく、ＰＡ６は、例えばＰＥＴに対しても屈折率及び融点が近似しているため、レーザー光の透過を妨げたり、透過材２の成形性を低下させたりすることなく、透過材２と吸収材３とのレーザー溶着強度を高めることができる。
【００５１】
（実施例２）
本例は、図９に示すごとく、透過材２に突起部２１を設けた例である。
即ち、重ね合せ部１１における透過材２の吸収材３との対向面２２に、断面略三角形状の突起部２１が設けてある。一方、吸収材３には、突起部を設けていない。
そして、吸収材３に対して、透過材２を重ね合せるに当っては、吸収材３の対向面３２に、透過材２の突起部２１を押し当てる。この状態で、突起部２１を略中心とした、重ね合せ部１１の所定領域にレーザー光Ｌを照射する。
その他は、実施例１と同様である。
【００５２】
本例の場合にも、突起部２１を含めた重ね合せ部１１にレーザー光Ｌを照射したとき、突起部２１を起点に透過材２に混入したＰＡ６と吸収材３のＰＰＳとが充分に溶け合うことにより、透過材２と吸収材３との接合強度を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５３】
なお、透過材２と吸収材３との双方に突起部２１、３１を設けてもよい。また、突起部２１、３１は、それぞれ複数個形成することもできる。
【００５４】
（実施例３）
本例は、図１０に示すごとく、成形樹脂製品１として、電子基板１３を収容するケースに、本発明を適用した例である。
即ち、成形樹脂製品１としてのケース４は、開口部を有する収容部４３と、収容部４３の開口部を覆う蓋部４２とからなる。収容部４３は吸収材３からなり、蓋部４２は透過材２からなる。
【００５５】
そして、ケース４（成形樹脂製品１）の収容部４３（吸収材３）に、電子部品１３１を実装した電子基板１３を収容した後、蓋部４２（透過材２）を収容部の開口部を覆うように重ね合せ、その重ね合せ部１１にレーザー光Ｌを照射して、レーザー溶着を行う。
これにより、内部に電子部品１３を収容したケース４（成形樹脂製品１）を得る。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５６】
（実施例４）
本例は、図１１〜図１４に示すごとく、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を配合したことによる、レーザー溶着強度の向上の効果につき確認した例である。
即ち、種々の組成の透過材２と、吸収材３との溶着強度を以下の方法で測定した。
まず、図１１に示すごとく、吸収材３として、幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を用意した。吸収材３は、ＰＰＳに、ガラス繊維を４０重量％、カーボンブラックを０．５重量％添加したものからなる。
【００５７】
一方、透過材２として、幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ１ｍｍの試験片を用意した。この透過材２の試験片は、各水準ごとに以下に示す組成を有する。即ち、水準１は、ＰＡ６を配合しない透過材２を用い、水準２は、ＰＢＴ：ＰＡ６＝７：３となる割合でＰＡ６を配合した透過材２を用い、水準３及び水準４は、ＰＢＴ：ＰＡ６＝６：４となる割合でＰＡ６を配合した透過材２を用いた。これらの透過材２は、全て、ガラス繊維を３０重量％添加してなる。
また、水準１〜３については、吸収材３に断面略三角形状の突起部３１（図１参照）を設けてなる。この突起部３１の高さは０．３ｍｍである。また、水準４については、吸収材３に突起部３１を設けていない。
【００５８】
各水準に付き、図１１〜図１３に示すごとく、吸収材３と透過材２とを長さ方向に２０ｍｍ重ね合せると共に、図１２の矢印Ｐに示すように、透過材２を吸収材３に向かって加圧した状態でレーザー光Ｌを重ね合せ部１１に照射した。レーザー光Ｌの波長は９４０ｎｍ、照射径ｄは２ｍｍ、走査速度は３５ｍｍ／秒とした。
これにより、図１１、図１３に示すごとく、透過材２と吸収材３とを溶着した。このとき、溶着部１４の長さａは１２．５ｍｍ、幅ｂは２．３ｍｍとした。
【００５９】
そして、透過材２と吸収材３とを、図１１（Ｂ）に示す矢印Ｆ１、Ｆ２の方向に引張って、剪断破壊強度を測定した。すなわち、この剪断試験において、破壊した時点において加えていた力が剪断破壊強度であり、これを溶着強度として図１４に示した。
【００６０】
図１４から分かるように、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を配合しない水準１に比べて、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を配合した水準２の溶着強度は高かった。更に、ＰＡ６の配合量をＰＢＴ：ＰＡ６＝６：４と増やした透過材２を用いた水準３の溶着強度は、溶着強度は更に高くなった。即ち溶着強度の測定値は１４ＭＰａであり、破壊モードも母材破壊、即ち透過材２又は吸収材３自体の破壊であるため、実際の溶着強度は１４ＭＰａ以上ということとなる。
【００６１】
一方、突起部３１を設けない吸収材３と透過材２との溶着である水準４については、同様の組成である水準３と比べて溶着強度が低下している。逆に、突起部３１を設けることにより、水準３のように、溶着強度が充分に大きくなる。
以上のごとく、本例によれば、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を適量配合することにより、溶着強度が向上し、更に突起部３１を設けることにより、溶着強度を向上させることができることを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１における、成形樹脂製品の製造方法を示す説明図。
【図２】実施例１における、溶着後の成形樹脂製品の説明図。
【図３】実施例１における、成形樹脂製品の説明図。
【図４】実施例１における、各種樹脂のＳＰ値を示すグラフ。
【図５】実施例１における、各種樹脂の透過率を示すグラフ。
【図６】実施例１における、各種樹脂の屈折率を示すグラフ。
【図７】実施例１における、各種透過材の屈折率を示すグラフ。
【図８】実施例１における、各種樹脂の融点を示すグラフ。
【図９】実施例２における、成形樹脂製品の製造方法を示す説明図。
【図１０】実施例３における、成形樹脂製品の説明図。
【図１１】実施例４における、引張試験方法の説明図。
【図１２】実施例４における、試験サンプルの作成方法の説明図。
【図１３】実施例４における、試験サンプルの溶着部の説明図。
【図１４】実施例４における、試験結果を示す線図。
【符号の説明】
【００６３】
１ 成形樹脂製品
１１ 重ね合せ部
２ 透過材
２２ 対向面
３ 吸収材
３１ 突起部
３２ 対向面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分とした透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分とした吸収材とをレーザー溶着により接合してなる成形樹脂製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２個以上の樹脂成形部材をレーザー溶着により接合してなる成形樹脂製品がある。上記レーザー溶着は、レーザー光を透過する透過材と、レーザー光を吸収する吸収材とを重ね合わせた重ね合せ部に対し、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記吸収材と上記透過材とを溶着する方法である。
樹脂部材同士を接合する他の方法としては、例えば、振動溶着、超音波溶着、或いは接着剤による接着等の手段があるが、成形樹脂製品に内蔵される電子部品等への影響や、接合自由度、気密性等を考慮すると、上記レーザー溶着が優れている。
【０００３】
そして、近年、耐熱性、耐薬品性に優れた熱可塑性樹脂として、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）が注目されており、この熱可塑性樹脂をレーザー溶着によって接合する技術が開示されている（特許文献１〜５参照）。これらの技術は、ポリフェニレンスルフィドからなる部材同士を接合する技術である。
【０００４】
しかし、ポリフェニレンスルフィドは高価であるため、耐熱性や耐薬品性等が要求される部位にのみポリフェニレンスルフィドを使用し、その他の部位は他の熱可塑性樹脂によって構成することにより、耐久性を確保しつつ安価な成形樹脂製品を得ることが考えられる。また、ポリフェニレンスルフィドは融点が高く、この融点に近い耐熱性を有する有機染料が現在のところ存在しない。それ故、ポリフェニレンスルフィドからなる部材のみで成形樹脂製品を製造すると、所望の色彩に着色することができず、意匠面において制約が生じるという問題がある。
【０００５】
そこで、ポリフェニレンスルフィドからなる部材と、比較的安価かつ低融点で着色の可能な熱可塑性ポリエステルからなる部材とを、レーザー溶着によって接合する技術が望まれている。
しかしながら、このように異なる熱可塑性樹脂からなる２つの部材を溶着することは困難である。
【０００６】
異なる熱可塑性樹脂からなる部材のレーザー溶着を可能とする技術は、特許文献６に示されている。この技術は、第１の樹脂成形体を構成する熱可塑性樹脂と第２の樹脂成形体を構成する熱可塑性樹脂との何れにも相溶する相溶化剤を、第２の樹脂成形体の樹脂組成物に混入しておくものである。
しかし、ポリフェニレンスルフィドと熱可塑性ポリエステルとの何れにも相溶する相溶化剤は存在せず、ポリフェニレンスルフィドからなる部材と熱可塑性ポリエステルからなる部材とを接合するに当って、この技術を採用することはできない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０５６１９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６８２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−０９６８８６号公報
【特許文献４】特開２００５−０１５７９２号公報
【特許文献５】特開２００５−００７７５９号公報
【特許文献６】特開２００６−３１２３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた重ね合せ部に対し、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着してなる成形樹脂製品であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品にある（請求項１）。
【００１０】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記成形樹脂製品は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を主成分とする吸収材と、熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とからなる。それ故、ＰＰＳからなる部材のみで構成する場合に比べて安価な成形樹脂製品を得ることができる。また、着色の容易な熱可塑性ポリエステルからなる透過材を成形樹脂製品の一部として用いることにより、必要に応じて所望の色彩に着色することが可能となり、外観意匠性に優れた成形樹脂製品を得ることができる。
そして、上記透過材と上記吸収材とは、レーザー溶着によって接合してなるため、接着材を用いた接着等を行う必要もなく、製造が容易である。
【００１１】
熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とポリフェニレンスルフィドを主成分とする吸収材とは異種材料からなるため、通常は、これらをレーザー溶着によって接合することは困難である。そこで、本発明の発明者は、透過材を構成する熱可塑性ポリエステルに、吸収材を構成するＰＰＳと相溶性のある（ＳＰ値の近い）相溶化剤を配合することを考案した。ただし、この相溶化剤を透過材に混入したことによって、透過材におけるレーザー光の透過性が低下してしまっては、レーザー溶着が困難となる。また、相溶化剤として、透過材を構成する熱可塑性ポリエステルとの融点の差が大きい材料を用いたのでは、透過材の成形が困難となる。
【００１２】
それ故、この相溶化剤としては、ＰＰＳとの相溶性に優れ（ＳＰ値が小さく）、透過率が高く、熱可塑性ポリエステルの屈折率に近い屈折率を有し、更に熱可塑性ポリエステルの融点に近い熱可塑性樹脂を用いる必要がある。
そこで、発明者は、これらの条件を全て満たす熱可塑性樹脂であるポリアミド６（ＰＡ６）を相溶化剤として、透過材２を構成する樹脂に配合することにより、ＰＰＳを主成分とする吸収材と熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とを、レーザー溶着によって容易に接合することができることを見出した。
【００１３】
即ち、ポリアミド６は、ＳＰ値がＰＰＳと近く、ＰＰＳとの相溶性に優れるため、ポリアミド６を透過材に混入することにより、熱可塑性ポリエステルからなる透過材とＰＰＳからなる吸収材との溶着が可能となる（後述の図４参照）。ここで、ＳＰ値とは、凝集エネルギ密度の平方根で、通常は溶解度パラメータといわれるものである。
また、ポリアミド６は、それ自身の透過率が高く、また、熱可塑性ポリエステルとの屈折率の差が小さいため、ポリアミド６を熱可塑性ポリエステルに配合しても、透過材におけるレーザー光の透過性の低下は少なく、充分な透過率を維持することができる（後述の図５〜図７参照）。それ故、レーザー溶着を妨げることにもならない。
【００１４】
更に、ポリアミド６は、その融点が熱可塑性ポリエステルと近似しているため、ポリアミドを配合することにより透過材の成形性が低下することもない（後述の図８参照）。
このように、ポリアミド６を熱可塑性ポリエステルに配合することにより、特に不具合を生じることなく、熱可塑性ポリエステルを主成分とする透過材とＰＰＳを主成分とする吸収材とをレーザー溶着によって接合することが可能となる。
【００１５】
以上のごとく、本発明によれば、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を提供することができる。
【００１６】
第２の発明は、熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた後、
その重ね合せ部に対して、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着して成形樹脂製品を製造する方法であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法にある（請求項１０）。
【００１７】
本製造方法によれば、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１の発明（請求項１）又は第２の発明（請求項１０）において、上記成形樹脂製品は、上記透過材及び上記吸収材を、それぞれ２個以上接合してなるものであってもよい。
また、上記レーザー光としては、例えば、ＧａＡｓ系等の半導体レーザーのレーザー光を用いることができる。
また、上記吸収材の主成分である上記熱可塑性ポリエステルとしては、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等がある。
【００１９】
また、上記重ね合せ部における上記透過材と上記吸収材との互いの対向面の少なくとも一方には突起部が形成されていることが好ましい（請求項２、請求項１１）。
この場合には、突起部を含めた重ね合せ部にレーザー光を照射したとき、突起部を起点に透過材に混入したポリアミド６と吸収材のＰＰＳとが充分に溶け合うことにより、透過材と吸収材との接合強度を向上させることができる。
【００２０】
また、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、３０重量％以上であることが好ましい（請求項３、請求項１２）。
この場合には、ポリアミド６を配合したことによる、透過材と吸収材との接合強度の向上を充分に図ることができる。
なお、上記ポリアミド６の重量比が３０重量％未満の場合には、透過材と吸収材との接合強度を充分に向上することが困難となるおそれがある。
【００２１】
また、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、４０重量％以上であることが好ましい（請求項４、請求項１３）。
この場合には、透過材と吸収材との接合強度を一層向上させることができる。
なお、上記ポリアミド６の重量比は５０重量％未満とする。即ち、ポリアミド６の重量比が５０重量％を超えると、上記透過材において、熱可塑性ポリエステルが主成分とは言えなくなり、熱可塑性ポリエステルの有する、吸水時の寸法安定性、電気的特性の安定性等が充分に得られなくなるおそれがある。
それ故、透過材においては、連続相としての熱可塑性ポリエステルの間に、分散相としてのポリアミド６が分散した状態にあることが望ましい。
【００２２】
また、上記透過材は、レーザー光を透過するフィラーを添加してなることが好ましい（請求項５、請求項１４）。
この場合には、上記透過材の強度の向上、コストの低減を図ることができ、強度に優れた低コストの成形樹脂製品を得ることができる。
なお、上記フィラーとしては、例えばガラス繊維、ガラスビーズ等を用いることができる。
【００２３】
また、上記透過材は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなることが好ましい（請求項６、請求項１５）。
この場合には、所望の色彩の着色剤を上記透過材に添加することにより、所望の色彩の透過材を得ることができる。これにより、成形樹脂製品の外観意匠性を向上させることができる。また、上記着色剤はレーザー光を透過するため、着色剤がレーザー溶着の妨げとなることもない。
なお、上記着色剤としては、例えば、赤色着色剤であるレーキレッド等の有機顔料、青色着色剤であるコバルトブルー等の無機顔料やフタロシアニンブルー等の有機顔料、緑色着色料であるクロムグリーン等の無機顔料やフタロシアニングリーン等の有機顔料を用いることができる。
【００２４】
また、上記吸収材は、カーボンブラックを添加してなることが好ましい（請求項７、請求項１６）。
この場合には、上記吸収材において、レーザー光を充分に吸収することができるため、高い溶着強度を得ることができる。
【００２５】
また、上記カーボンブラックは、上記吸収材に０．０１〜１０重量％添加されていることが好ましい（請求項８、請求項１７）。
この場合には、吸収材と透過材との溶着強度を充分に確保することができる。
上記カーボンブラックの添加量が０．０１重量％未満の場合には、吸収材がレーザー光を充分に吸収することが困難となり、充分な溶着強度を得ることが困難となるおそれがある。一方、上記添加量が１０重量％を超える場合には、絶縁性低下や強度低下のおそれがある。
【００２６】
また、上記成形樹脂製品は、自動車部品とすることができる（請求項９、請求項１８）。
この場合には、耐熱性に優れた自動車部品を得ることができる。即ち、本発明の成形樹脂製品における吸収材は、上述のごとく耐熱性に優れているため、耐熱性が要求される自動車部品として適している。そして、成形樹脂製品の中でも特に耐熱性が要求される部位を上記吸収材によって構成し、比較的耐熱性の要求されない部位を上記透過材によって構成することにより、耐熱性を備えつつ外観意匠性の向上及びコスト低減を図ることができる。
上記自動車部品としては、例えば、自動車のエンジンに取り付けられるクランク角センサ、各種圧力センサ、電子スロットル、或いは、各種電子基板を収容するケース等がある。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる成形樹脂製品及びその製造方法につき、図１〜図８を用いて説明する。
本例の成形樹脂製品１は、図１に示すごとく、熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材２と、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を主成分としたレーザー光を吸収する吸収材３とを重ね合せた重ね合せ部１１に対し、透過材２側からレーザー光Ｌを照射することにより、透過材２と吸収材３とを溶着してなる。図１において、符号１４が溶着部を示す。
そして、透過材２は、熱可塑性ポリエステルにポリアミド６（ＰＡ６）を配合してなる。
本例においては、熱可塑性ポリエステルとして、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いる。
【００２８】
吸収材３における透過材２との対向面３２には突起部３１が形成されている。即ち、吸収材３は、重ね合せ部１１において、透過材２との対向面３２に、例えば断面略三角形状の突起部３１を、透過材２側へ突出するように設けてある。突起部３１は、例えば０．１ｍｍ以上の高さを有する。
そして、吸収材３に対して、透過材２を重ね合せるに当っては、吸収材３の突起部３１に透過材２における吸収材３との対向面２２を押し当てる。この状態で、レーザー光Ｌを、突起部３１を略中心とした、重ね合せ部１１の所定領域に照射する。
【００２９】
透過材２は、ＰＢＴとＰＡ６との総重量に対するＰＡ６の重量比が、３０重量％以上、更に好ましくは、４０重量％以上である。
また、透過材２においては、連続相としてのＰＢＴの間に、分散相としてのＰＡ６が分散した状態にある。
【００３０】
また、透過材２は、レーザー光Ｌを透過するフィラーを添加してなる。フィラーとしては、例えばガラス繊維、ガラスビーズ等を用いる。
また透過材２は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなる。着色剤としては、例えば、赤色着色剤であるレーキレッド等の有機顔料、青色着色剤であるコバルトブルー等の無機顔料やフタロシアニンブルー等の有機顔料、緑色着色料であるクロムグリーン等の無機顔料やフタロシアニングリーン等の有機顔料を用いることができる。
一方、吸収材３は、カーボンブラックを０．０１〜１０重量％添加してなる。
【００３１】
また、本例の成形樹脂製品１は、自動車部品であり、具体的には、図３に示すごとく、自動車のエンジンに取り付けられるクランク角センサ５の一部、即ち、クランク角センサ５のカバー部を構成する。また、成形樹脂製品１は、金属部材１２をインサートしたインサート成形品である。
【００３２】
上記クランク角センサ５は、ＭＲＥ（磁気抵抗素子）センサであって、図３に示すごとく、エンジンに固定される本体部５１と、センサ素子を覆う素子カバー部５２とを有する。上記本体部５１には、エンジンにクランク角センサ５を取り付けるためのボルトを挿通する取付部５１２が形成されている。そして、該取付部５１２に上記金属部材１２がインサートされている。
【００３３】
本体部５１と素子カバー部５２とは、互いに接合部５３において、レーザー溶着されている。即ち、本体部５１が吸収材３に該当し、素子カバー部５２が透過材２に該当し、接合部５３が上記重ね合せ部１１に該当する（図１、図３）。
また、レーザー光Ｌとしては、ＧａＡｓ系の半導体レーザーのレーザー光を用い、その波長は９４０ｎｍである。
【００３４】
透過材２としての素子カバー部５２と、吸収材３としての本体部５１とは、例えば以下のようにレーザー溶接する。
まず、図３に示すように、素子カバー部５２と本体部５１とを嵌合させ、素子カバー５２の鍔部５２１を本体部５１に当接させる。即ち、透過材２と吸収材３とを重ね合わせる。
【００３５】
次いで、接合部５３（重ね合せ部１１）を加圧しながら、該接合部５３に、素子カバー部５２（透過材２）側からレーザー光Ｌを照射する（図１、図３）。レーザー光Ｌの照射は、接合部５３の全周にわたって行う。このときのレーザー出力は７０〜１００Ｗ、レーザー溶接の速度は３０〜４０ｍｍ／秒とする。
【００３６】
これにより、レーザー光Ｌが透過材２を透過して、透過材２と吸収材３との互いの対向面２２、３２に達する。そして、対向面３２における吸収材３（ＰＰＳ）が溶融する。また、レーザー光Ｌによって加熱された吸収材３の熱が、透過材２にも伝達され、この熱により対向面２２における透過材２（ＰＢＴ及びＰＡ６）も溶融する。このとき、吸収材３の対向面３２に設けた突起部３１が特に積極的に溶融し、その中のＰＰＳが、透過材２の対向面２２において溶融したＰＡ６と接触する。
【００３７】
そして、溶融した吸収材３のＰＰＳと透過材２のＰＡ６とが相溶し、融合した状態で吸収材３と透過材２とが冷却されることにより、両者が接合される。
以上の現象が、本体部５１と素子カバー部５２との接合部５３の全周にわたって起こり、本体部５１（吸収材３）と素子カバー部５２（透過材２）とが溶着接合される。
【００３８】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記成形樹脂製品１は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を主成分とする吸収材３と、ＰＢＴを主成分とする透過材２とからなる。それ故、ＰＰＳからなる部材のみで構成する場合に比べて安価な成形樹脂製品１を得ることができる。また、着色の容易なＰＢＴからなる透過材２を成形樹脂製品１の一部として用いることにより、必要に応じて所望の色彩に着色することが可能となり、外観意匠性に優れた成形樹脂製品１を得ることができる。
そして、透過材２と吸収材３とは、レーザー溶着によって接合してなるため、接着材を用いた接着等を行う必要もなく、製造が容易である。
【００３９】
また、ポリアミド６（ＰＡ６）を、透過材２を構成するＰＢＴに配合することにより、ＰＰＳを主成分とする吸収材３とＰＢＴを主成分とする透過材２とを、レーザー溶着によって容易に接合することができる。
【００４０】
即ち、図４に示すごとく、ＰＡ６は、ＳＰ値がＰＰＳと近く、ＰＰＳとの相溶性に優れるため、ＰＡ６を透過材２に混入することにより、ＰＢＴからなる透過材とＰＰＳからなる吸収材３との溶着が可能となる。
ここで、図４は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）、ＰＡ１２（ポリアミド１２）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＥＰＯＸＹ（エポキシ）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＦ（フェノール樹脂）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂）のそれぞれのＳＰ値を比較したグラフである。
【００４１】
また、図５に示すごとく、ＰＡ６は、それ自身の透過率が高く、また、図６に示すごとく、ＰＢＴとの屈折率の差が小さいため、ＰＡ６をＰＢＴに配合しても、図７に示すごとく、透過材２におけるレーザー光Ｌの透過性の低下は少なく、レーザー溶着を妨げることのない透過率２５％以上を充分に確保している。
なお、図５は、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＡ６のそれぞれの透過率を比較したグラフであり、図６は、各素材の屈折率を比較したグラフである。同図において、ＧＦはガラス繊維を示す。また、図５に示す透過率は、波長９４０ｎｍのレーザー光に対してのものである。
なお、ＰＥＴの透過率もＰＢＴと同様に約１０％である。
【００４２】
また、図７は、ＰＢＴのみからなる素材（Ａ１）と、ＰＢＴにガラス繊維を３０重量％配合した素材（Ａ２）と、ＰＢＴ：ＰＡ６＝７０：３０の混合樹脂にガラス繊維を３０重量％配合した素材（Ａ３）と、ＰＢＴ：ＰＡ６＝６０：４０の混合樹脂にガラス繊維を３０重量％配合した素材（Ａ４）とについてのレーザー光（波長９４０ｎｍ）の透過率を示すものである。
【００４３】
更に、図８に示すごとく、ＰＡ６は、その融点がＰＢＴと近似しているため、ＰＡ６を配合することにより透過材２の成形性が低下することもない。図８は、各樹脂の融点を示す。
このように、ＰＡ６をＰＢＴに配合することにより、特に不具合を生じることなく、ＰＢＴを主成分とする透過材２とＰＰＳを主成分とする吸収材３とをレーザー溶着によって接合することが可能となる。
【００４４】
また、吸収材３には突起部３１が形成されている。そのため、突起部３１を含めた重ね合せ部１１にレーザー光Ｌを照射したとき、突起部３１を起点に透過材２に混入したＰＡ６と吸収材３のＰＰＳとが充分に溶け合うことにより、透過材２と吸収材３との接合強度を向上させることができる。
【００４５】
また、透過材２は、ＰＢＴとＰＡ６との総重量に対するＰＡ６の重量比が、３０重量％以上である。そのため、ＰＡ６を配合したことによる、透過材２と吸収材３との接合強度の向上を充分に図ることができる。また、上記ＰＡ６の重量比を４０重量％以上とすることにより、透過材２と吸収材３との接合強度を一層向上させることができる。
【００４６】
また、透過材２はフィラーを添加してなるため、透過材２の強度の向上、コストの低減を図ることができ、強度に優れた低コストの成形樹脂製品１を得ることができる。
また、透過材２は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなる。そのため、所望の色彩の透過材２を得ることができる。これにより、成形樹脂製品１の外観意匠性を向上させることができる。また、着色剤はレーザー光Ｌを透過するため、着色剤がレーザー溶着の妨げとなることもない。
【００４７】
また、吸収材３は、カーボンブラックを添加してなるため、吸収材３において、レーザー光Ｌを充分に吸収することができ、高い溶着強度を得ることができる。
また、カーボンブラックは、吸収材３に０．０１〜１０重量％添加されているため、吸収材３と透過材２との溶着強度を充分に確保することができる。
【００４８】
また、本例の成形樹脂製品１は、自動車部品であるクランク角センサ５である。そのため、高い耐熱性が要求される自動車部品として適切な製品とすることができる。そして、本発明の成形樹脂製品１における吸収材３は、上述のごとく耐熱性に優れているため、成形樹脂製品１の中でも特に耐熱性が要求される部位を吸収材３によって構成し、比較的耐熱性の要求されない部位を透過材２によって構成することにより、耐熱性を備えつつ外観意匠性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００４９】
以上のごとく、本例によれば、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を提供することができる。
【００５０】
なお、本例では、熱可塑性ポリエステルとしてＰＢＴを用いたが、ＰＰＴ（ポリプロピレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等、他の熱可塑性ポリエステルを用いても、上記と同様に、製造容易であると共に、耐熱性、外観意匠性に優れた安価な成形樹脂製品を提供することができる。即ち、図６、図８に示すごとく、ＰＡ６は、例えばＰＥＴに対しても屈折率及び融点が近似しているため、レーザー光の透過を妨げたり、透過材２の成形性を低下させたりすることなく、透過材２と吸収材３とのレーザー溶着強度を高めることができる。
【００５１】
（実施例２）
本例は、図９に示すごとく、透過材２に突起部２１を設けた例である。
即ち、重ね合せ部１１における透過材２の吸収材３との対向面２２に、断面略三角形状の突起部２１が設けてある。一方、吸収材３には、突起部を設けていない。
そして、吸収材３に対して、透過材２を重ね合せるに当っては、吸収材３の対向面３２に、透過材２の突起部２１を押し当てる。この状態で、突起部２１を略中心とした、重ね合せ部１１の所定領域にレーザー光Ｌを照射する。
その他は、実施例１と同様である。
【００５２】
本例の場合にも、突起部２１を含めた重ね合せ部１１にレーザー光Ｌを照射したとき、突起部２１を起点に透過材２に混入したＰＡ６と吸収材３のＰＰＳとが充分に溶け合うことにより、透過材２と吸収材３との接合強度を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５３】
なお、透過材２と吸収材３との双方に突起部２１、３１を設けてもよい。また、突起部２１、３１は、それぞれ複数個形成することもできる。
【００５４】
（実施例３）
本例は、図１０に示すごとく、成形樹脂製品１として、電子基板１３を収容するケースに、本発明を適用した例である。
即ち、成形樹脂製品１としてのケース４は、開口部を有する収容部４３と、収容部４３の開口部を覆う蓋部４２とからなる。収容部４３は吸収材３からなり、蓋部４２は透過材２からなる。
【００５５】
そして、ケース４（成形樹脂製品１）の収容部４３（吸収材３）に、電子部品１３１を実装した電子基板１３を収容した後、蓋部４２（透過材２）を収容部の開口部を覆うように重ね合せ、その重ね合せ部１１にレーザー光Ｌを照射して、レーザー溶着を行う。
これにより、内部に電子部品１３を収容したケース４（成形樹脂製品１）を得る。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５６】
（実施例４）
本例は、図１１〜図１４に示すごとく、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を配合したことによる、レーザー溶着強度の向上の効果につき確認した例である。
即ち、種々の組成の透過材２と、吸収材３との溶着強度を以下の方法で測定した。
まず、図１１に示すごとく、吸収材３として、幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を用意した。吸収材３は、ＰＰＳに、ガラス繊維を４０重量％、カーボンブラックを０．５重量％添加したものからなる。
【００５７】
一方、透過材２として、幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ１ｍｍの試験片を用意した。この透過材２の試験片は、各水準ごとに以下に示す組成を有する。即ち、水準１は、ＰＡ６を配合しない透過材２を用い、水準２は、ＰＢＴ：ＰＡ６＝７：３となる割合でＰＡ６を配合した透過材２を用い、水準３及び水準４は、ＰＢＴ：ＰＡ６＝６：４となる割合でＰＡ６を配合した透過材２を用いた。これらの透過材２は、全て、ガラス繊維を３０重量％添加してなる。
また、水準１〜３については、吸収材３に断面略三角形状の突起部３１（図１参照）を設けてなる。この突起部３１の高さは０．３ｍｍである。また、水準４については、吸収材３に突起部３１を設けていない。
【００５８】
各水準に付き、図１１〜図１３に示すごとく、吸収材３と透過材２とを長さ方向に２０ｍｍ重ね合せると共に、図１２の矢印Ｐに示すように、透過材２を吸収材３に向かって加圧した状態でレーザー光Ｌを重ね合せ部１１に照射した。レーザー光Ｌの波長は９４０ｎｍ、照射径ｄは２ｍｍ、走査速度は３５ｍｍ／秒とした。
これにより、図１１、図１３に示すごとく、透過材２と吸収材３とを溶着した。このとき、溶着部１４の長さａは１２．５ｍｍ、幅ｂは２．３ｍｍとした。
【００５９】
そして、透過材２と吸収材３とを、図１１（Ｂ）に示す矢印Ｆ１、Ｆ２の方向に引張って、剪断破壊強度を測定した。すなわち、この剪断試験において、破壊した時点において加えていた力が剪断破壊強度であり、これを溶着強度として図１４に示した。
【００６０】
図１４から分かるように、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を配合しない水準１に比べて、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を配合した水準２の溶着強度は高かった。更に、ＰＡ６の配合量をＰＢＴ：ＰＡ６＝６：４と増やした透過材２を用いた水準３の溶着強度は、溶着強度は更に高くなった。即ち溶着強度の測定値は１４ＭＰａであり、破壊モードも母材破壊、即ち透過材２又は吸収材３自体の破壊であるため、実際の溶着強度は１４ＭＰａ以上ということとなる。
【００６１】
一方、突起部３１を設けない吸収材３と透過材２との溶着である水準４については、同様の組成である水準３と比べて溶着強度が低下している。逆に、突起部３１を設けることにより、水準３のように、溶着強度が充分に大きくなる。
以上のごとく、本例によれば、透過材２のＰＢＴにＰＡ６を適量配合することにより、溶着強度が向上し、更に突起部３１を設けることにより、溶着強度を向上させることができることを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１における、成形樹脂製品の製造方法を示す説明図。
【図２】実施例１における、溶着後の成形樹脂製品の説明図。
【図３】実施例１における、成形樹脂製品の説明図。
【図４】実施例１における、各種樹脂のＳＰ値を示すグラフ。
【図５】実施例１における、各種樹脂の透過率を示すグラフ。
【図６】実施例１における、各種樹脂の屈折率を示すグラフ。
【図７】実施例１における、各種透過材の屈折率を示すグラフ。
【図８】実施例１における、各種樹脂の融点を示すグラフ。
【図９】実施例２における、成形樹脂製品の製造方法を示す説明図。
【図１０】実施例３における、成形樹脂製品の説明図。
【図１１】実施例４における、引張試験方法の説明図。
【図１２】実施例４における、試験サンプルの作成方法の説明図。
【図１３】実施例４における、試験サンプルの溶着部の説明図。
【図１４】実施例４における、試験結果を示す線図。
【符号の説明】
【００６３】
１ 成形樹脂製品
１１ 重ね合せ部
２ 透過材
２２ 対向面
３ 吸収材
３１ 突起部
３２ 対向面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた重ね合せ部に対し、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着してなる成形樹脂製品であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項２】
請求項１において、上記重ね合せ部における上記透過材と上記吸収材との互いの対向面の少なくとも一方には突起部が形成されていることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、３０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項４】
請求項３において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、４０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過するフィラーを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記吸収材は、カーボンブラックを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項８】
請求項７において、上記カーボンブラックは、上記吸収材に０．０１〜１０重量％添加されていることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、上記成形樹脂製品は、自動車部品であることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項１０】
熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた後、
その重ね合せ部に対して、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着して成形樹脂製品を製造する方法であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、上記重ね合せ部における上記透過材と上記吸収材との互いの対向面の少なくとも一方には突起部が形成されていることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、３０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、４０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過するフィラーを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか一項において、上記吸収材は、カーボンブラックを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６において、上記カーボンブラックは、上記吸収材に０．０１〜１０重量％添加されていることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか一項において、上記成形樹脂製品は、自動車部品であることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１】
熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた重ね合せ部に対し、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着してなる成形樹脂製品であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項２】
請求項１において、上記重ね合せ部における上記透過材と上記吸収材との互いの対向面の少なくとも一方には突起部が形成されていることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、３０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項４】
請求項３において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、４０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過するフィラーを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、上記吸収材は、カーボンブラックを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項８】
請求項７において、上記カーボンブラックは、上記吸収材に０．０１〜１０重量％添加されていることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、上記成形樹脂製品は、自動車部品であることを特徴とする成形樹脂製品。
【請求項１０】
熱可塑性ポリエステルを主成分としたレーザー光を透過する透過材と、ポリフェニレンスルフィドを主成分としたレーザー光を吸収する吸収材とを重ね合せた後、
その重ね合せ部に対して、上記透過材側からレーザー光を照射することにより、上記透過材と上記吸収材とを溶着して成形樹脂製品を製造する方法であって、
上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルにポリアミド６を配合してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、上記重ね合せ部における上記透過材と上記吸収材との互いの対向面の少なくとも一方には突起部が形成されていることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、３０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、上記透過材は、上記熱可塑性ポリエステルと上記ポリアミド６との総重量に対する上記ポリアミド６の重量比が、４０重量％以上であることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過するフィラーを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか一項において、上記透過材は、レーザー光を透過する着色剤を添加してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか一項において、上記吸収材は、カーボンブラックを添加してなることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６において、上記カーボンブラックは、上記吸収材に０．０１〜１０重量％添加されていることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか一項において、上記成形樹脂製品は、自動車部品であることを特徴とする成形樹脂製品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２７９７３０（Ｐ２００８−２７９７３０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２８２４５（Ｐ２００７−１２８２４５）
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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