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レーザー溶着に適した樹脂材料 レーザー溶着

Summary

  • エンジニアリングプラスチックは、軽量で電気絶縁性があり錆びないというプラスチックの特長に加え、耐熱性・強度・難燃性等に優れています。そのため、耐久性の求められる自動車や、精密性や優れた電気特性が求められるOA機器、電気・電子分野で広く採用されています。
  • 採用例として、センサー・アクチュエーターなどを水分・粉塵・破壊から守る筐体や、高エネルギー密度を有するリチウムイオン電池のケース等があり、これらプラスチック製の筐体の接合には、ネジ止め・スナップフィット・かしめ・各種溶着といった様々な工法が採用されています。
  • 中でも「レーザー溶着」は、小型化・対コンタミ・外観・形状自由度に優れる溶着方法です。
  • 旭化成は、その長所から採用事例が増えている「レーザー溶着」に適したエンジニアリングプラスチック材料をご提案いたします。

旭化成からのご提案

レーザー溶着とは

レーザー溶着とは、プラスチックのレーザー透過性を利用した技術で、レーザー光を照射して被着物 (樹脂・プラスチック) の境界面で熱を発生させ、溶着・溶接する接合工法です。

 

無振動で行うことができ、外観 (バリ)、コンタミ回避、内容物の保護、省スペース・小型軽量化等のメリットがあります。
レーザー光を用いた透過吸収法による樹脂溶着では、「光透過性樹脂(透過材)」「光吸収性樹脂(吸収材)」とを組み合わせて使用します。

レーザー溶着のしくみ

  • レーザー透過材と吸収材を重ねてセットし、透過材側からレーザーを照射する (レーザー照射)
  • レーザーが透過材を通り抜け、吸収材で吸収・発熱する (吸収・光熱変換)
  • 吸収材が発熱とともに膨張し、透過材側に接して熱が伝わる (熱伝達)
  • 伝わった熱により透過材が溶け、混ざり合って接着する (固化)
レーザー溶着のしくみ

レーザー溶着のしくみ

接合・溶着の種類・長所短所

樹脂・プラスチックの接合・溶着には、レーザー溶着をはじめ、熱板溶着、振動溶着、超音波溶着、接着剤、スナップフィット、ネジ留めなど、さまざまな方法があります。

 

代表的な工法を、下記の表にまとめます。

溶着・接合方法の種類・長所・短所

レーザー溶着可能な材料

原理的には、「熱可塑性樹脂」であればレーザー溶着が可能です。
ポイントは、透過材となる樹脂のレーザー透過率です。

 

レーザー溶着において、一般的に透過材側樹脂には約20%以上のレーザー透過率が必要となります。透過率が低いと、透過材側樹脂がレーザーを吸収し溶けてしまうためです。ナチュラル材のほとんどは白色や透明であり、厚み次第ではありますが、十分な透過率が得られるため、レーザーによる接合ができます。

 

また、レーザー溶着では、一般的にダイオードレーザーやYAGレーザーといった可視光よりもやや長い800~1200 nm前後の波長が使用されています。この波長領域でレーザー透過性と吸収性が確保できれば接合が可能であり、色素やレーザー吸収剤を選ぶことで、着色された樹脂製品であっても接合することが可能です。 以下の表で、主な組み合わせをご紹介します。

レーザー溶着の種類と材料

レーザー溶着の種類と材料

旭化成からのご提案

旭化成のレーザー溶着可能なエンプラ材料

旭化成では、一般GFグレード・耐加水分解グレード・難燃グレードなど、レーザー溶着可能なエンプラ材料をご用意しています。

対応材料とグレード

対応材料とグレードの詳細に関しましては、下記よりお問い合わせください。
また、各種レーザー溶着を想定した設計時の注意点等につきましても、お気軽にお問い合わせください。

活用事例

電装部品 難燃グレード活用例

従来、溶着が困難であった難燃グレードの透過率を向上させたことにより、より低エネルギーで溶着が可能となりました。

低出力で溶着できるようになったことで、溶着界面の焦げが低減しました。

レーザー溶着 電装部品への難燃グレード活用例

想定用途

レーザー溶着技術の想定用途

レーザー溶着可能な旭化成のエンプラ材料に関する
ご質問・ご相談・サンプルのご依頼をお待ちしております。

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