專利名稱：激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過激光使半透明或者不透明的白色、灰色或淡彩色的白色系色調(diào)的激光焊接用樹脂構(gòu)件焊接的方法。
背景技術(shù)：
為了接合熱塑性樹脂構(gòu)件，使用激光焊接、振動焊接、超音波焊接、通過螺栓的系結(jié)、或者通過粘合劑的粘合。
焊接中，激光焊接是在激光吸收性樹脂構(gòu)件上重疊激光透過性樹脂構(gòu)件，從上面照射的激光光束，透過透過性樹脂構(gòu)件，到達吸收性樹脂構(gòu)件并被吸收引起發(fā)熱，從而使兩樹脂構(gòu)件通過熱溶融達到接合。
與振動焊接和超音波焊接相比，激光焊接不僅不用擔心由振動引起的應(yīng)力和暴露于過熱條件，而且通過照射激光光束這樣簡便的操作就可在焊接時不產(chǎn)生毛刺、使復雜形狀的樹脂構(gòu)件之間具有充分強度且材料利用率良好地接合。因此激光焊接適宜用于需精密接合樹脂構(gòu)件的精密機械·電子部件·醫(yī)療器的制造過程。
作為這樣的激光焊接，例如在日本專利特表平9-510930號公報以及日本專利特開平11-170371號公報中公開了無色透明、無著色或者黑著色的激光透過性樹脂構(gòu)件與不透明或者黑著色的激光吸收性樹脂構(gòu)件的焊接。目前的透明的透過性樹脂構(gòu)件與不透明的吸收性樹脂構(gòu)件的焊接，由于焊接部位透過可見，因此限制了使用范圍。另外透過性樹脂構(gòu)件和吸收性樹脂構(gòu)件的焊接需是異色之間或黑色之間色調(diào)也受到限制。
制造焊接樹脂構(gòu)件而得的制品時，必須結(jié)合需要者的喜好，焊接具有清潔感的漂亮的同是白色系的樹脂。但是，目前含有白色顔料的白色樹脂構(gòu)件即使使用激光焊接，也由于顔料容易反射、散射激光光束而使激光不能充分透過，造成激光焊接強度不能滿足要求。因此，需要可將同是白色系色調(diào)的樹脂構(gòu)件漂亮牢固地激光焊接的方法。
本發(fā)明是為解決上述課題的發(fā)明，目的是提供可通過激光光束照射使對可視光線反射率較高的半透明性或不透明性的，外觀上呈白色或灰色的無彩色的，或者是淡紅、淡藍、淡黃、乳白色這樣被稱為pastel color的淡彩色的白色系色調(diào)的激光焊接用樹脂構(gòu)件簡便焊接的激光焊接方法。
發(fā)明的揭示下面參照對應(yīng)實施例的


圖1來說明為了達到上述目的的本發(fā)明的激光焊接方法，該方法是由含有熱塑性樹脂100重量份、折射率為2-2.8的白色顔料0.1-2重量份的樹脂組合物形成顯現(xiàn)白色、灰色或者淡彩色的白色系色調(diào)的激光透過性的樹脂構(gòu)件1，在其上重疊可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2后，通過照射激光光束3，使之熱焊接的方法。
使用折射率在此范圍內(nèi)的白色顔料的激光透過性的樹脂構(gòu)件1，即使白色顔料是少量的，也顯現(xiàn)鮮亮美麗的白色，且隱蔽性較高。這樣的白色顔料例如是氧化鋅、氧化鈦、和/或三氧化銻。作為氧化鋅可例如是C.I.Pigment White 4，作為也稱作二氧化鈦的氧化鈦可例如是C.I.Pigment White 6，作為三氧化銻可例如是C.I.Pigment White 11。這些顔料可買到多種的市售品，可從其中適宜選擇使用。其中更好為金紅石形氧化鈦。也可對白色顔料進行表面處理。
另外，白色顔料的量如未滿該范圍，則激光透過性的樹脂構(gòu)件1的色調(diào)在外觀上不能顯現(xiàn)滿意的白色系。另一方面，如超過該范圍，激光焊接激光透過性的樹脂構(gòu)件1時，白色顔料的激光光的吸收或反射散射量增大，結(jié)果激光光束不能充分透過，造成焊接不完全。白色顔料較好為0.2-1.5重量份。
該激光焊接方法中，作為上述可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2，也可使用由含有熱塑性樹脂99.1-98重量份和折射率為2-2.8的與上述相同的白色顔料0.1-2重量份的樹脂組合物形成的顯現(xiàn)白色、灰色或者淡彩色的白色系的色調(diào)的構(gòu)件。
作為上述可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2，如圖2或圖3所示，也可使用由激光吸收層8或9以及在附有吸收層8或9的白色系樹脂材料7形成的構(gòu)件，該激光吸收層8或9含有在800-1200nm的波長范圍內(nèi)至少吸收部分激光的吸收劑。
通過該激光焊接方法，可使上述激光透過性的樹脂構(gòu)件1與上述可至少部分吸收激光的樹脂構(gòu)件2的白色系樹脂材料7之間的色差ΔE在0.3以下，較好為在0.2以下。這樣，就可以方便地得到顯現(xiàn)相互近似的白色系色調(diào)的構(gòu)件1·2的焊接物。
通過該方法，激光透過性的樹脂構(gòu)件1由于在不含有白色顔料以外的著色劑的情況時，也顯現(xiàn)白色度高的真白色調(diào)，因此可以作為白色樹脂構(gòu)件實施激光焊接。
另外，激光透過性的樹脂構(gòu)件1含有白色顔料的同時，含有呈黃色、紅色、藍色、綠色、黑色等的激光透過性著色劑的情況時，由于該著色劑的色調(diào)與白色顔料所顯現(xiàn)的白色混色，在外觀上呈現(xiàn)白色系色調(diào)，因此可作為白色系的樹脂構(gòu)件實施激光焊接。激光透過性的樹脂構(gòu)件1，如含有黑色著色劑則呈現(xiàn)如灰色的無彩色的白色系色調(diào)，如含有如黃色、紅色、藍色、綠色的有色著色劑，則呈現(xiàn)如淡黃或者乳白色、淡紅、淡藍、淡綠的被稱為pastel color的淡彩色的白色系色調(diào)。
該激光焊接方法中，作為上述的呈黃色、紅色、藍色、綠色、黑色等的激光透過性著色劑，較好使用公知的偶氮系染顔料、偶氮系含金屬染顔料、萘酚偶氮系染顔料、偶氮色淀(azolake)系染顔料、偶氮甲堿系染顔料、蒽醌系染顔料、喹吖啶酮系染顔料、二嗪系染顔料、二酮基吡咯并吡咯系染顔料、蒽素吡啶酮(anthrapyridone)系染顔料、異吲哚啉酮系染顔料、靛蒽醌系染顔料、紫環(huán)酮系染顔料、苝系染顔料、靛藍系染顔料、硫靛藍系染顔料、喹酞酮染顔料、喹啉系染顔料、苯并咪唑酮系染顔料、三苯甲烷系染顔料等有機染顔料。也可將上述1種或2種以上的著色劑組合使用。例如，可組合黃色著色劑和藍色著色劑成為綠色著色劑、組合藍色著色劑和紅色著色劑成為紫色著色劑、組合黃色著色劑和紫色著色劑成為黑色著色劑。這樣的著色劑也可是作為母料的市售eBIND LTW-8170C、8012、8620C、8730C、8200、8250C、8300等(均是東方化學工業(yè)公司制的商品名)。
該激光熔敷方法中，該激光透過性的樹脂構(gòu)件的色調(diào)可使通過用L*a*b*表色系表示的L值、a值和b值組成的下式(I)W1=100-(100-L)2+(a2+b2)···(I)]]>計算出來的白色度W1至少為50。
該白色度是判定白色的程度和隱蔽性的指標。白色度為60-80的樹脂材料是半透明性或者隱蔽性低有些不透明的。使用這種樹脂材料的被激光焊接的材料適用于在流行性·喜好性的方面要求較多的制品的制造。特別適用于顯現(xiàn)淡紅、淡藍、淡黃、乳白色這樣被稱為pastel color的淡彩色的材料。
另外，白色度在80以上，較好為85-95范圍的材料，由于具有不透明性且高隱蔽性，適用于激光焊接中內(nèi)包于透過性樹脂構(gòu)件內(nèi)的需要隱蔽、保護和保存的內(nèi)容物。
通過該激光焊接方法，具有激光透過性的樹脂構(gòu)件1由于含有適量的白色顔料，不僅可以通過對激光焊接充分量的激光光束，而且還可以不含有填充劑就得到滿意的成形性和焊接強度。另外，即使該樹脂構(gòu)件1中根據(jù)用途和目的再含有著色劑、用于進一步提高成形性和強度的填充劑、阻燃劑這樣的易于吸收、擴散激光光束的添加劑，由于可通過對激光焊接充分量的激光光束，因此該方法被廣泛使用。
該激光焊接方法中，由于可進一步提高激光透過性，因此較好為使用折射率為1.5-1.8的激光透過性的樹脂構(gòu)件。
激光透過性的樹脂構(gòu)件中的白色顔料的平均粒徑較好為100-300nm，因為這樣，激光透過性的樹脂構(gòu)件既可以透過充分的激光光束，又顯現(xiàn)了半透明性至不透明性的外觀，可漂亮地完成了激光焊接。更好為200-300nm。如在該粒徑范圍內(nèi)，則著色力提高，如為白色顔料則白色度提高。
該激光焊接方法中，構(gòu)成可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2的白色系樹脂材料7的色調(diào)可使通過由L*a*b*表色系表示的L值、a值和b值組成的下式(II)W1=100-(100-L)2+(a2+b2)···(I)]]>來計算所得白色度W2至少為80。
該激光焊接方法如圖2所示，激光吸收層8較好為由含有上述激光光束的吸收劑的樹脂膜8形成。
該激光焊接方法如圖3所示，激光吸收層9也可由含有上述激光光束的吸收劑的油墨或/和涂料的涂布而成。
作為該油墨和/或涂料，較好為使用醇類或者二元醇為主溶劑。具體可例舉如，一元醇(例如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、戊醇、芐醇、環(huán)己醇以及雙丙酮醇這樣的醇；乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丁醚以及雙丙甘醇單乙醚這樣的二元醇的烷基醚；乙二醇單醋酸酯以及丙二醇單醋酸酯這樣的二元醇的醋酸酯等)以及二元醇(例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、聚甘醇、丙二醇以及丁二醇這樣的二醇等)等。
另外，作為該油墨和/或涂料，除不妨礙激光焊接樹脂構(gòu)件的焊接之外，還可以根據(jù)用途和目的，使用溶解性或分散性樹脂、著色劑、分散劑、溶解穩(wěn)定劑、防腐劑、光穩(wěn)定劑等。
另外，在該激光焊接方法中，較好使用炭黑和/或尼格作為激光光束的吸收劑。
該激光焊接方法中，作為激光透過性的樹脂構(gòu)件，對于自半導體激光產(chǎn)生的800nm附近到Y(jié)AG激光產(chǎn)生的1100nm附近的波長，即對于用于激光焊接的激光光束的波長至少要透過10％。對808nm、840nm、940nm、1064nm的紅外線透過率較好為至少15％。如低于此值，則由于不能有充分量的這些波長的激光光束透過，造成激光焊接的強度不夠或者不適合實用的激光光束能量。
該激光焊接方法中，邊掃描邊照射的上述激光光束所給予的能量值x(J/mm)較好為滿足下式(III)x=p×T100×q≥0.9···(III)]]>(式(III)中，p(W)為該激光光束的輸出功率，q(mm/秒)為該激光光束的掃描速度，T表示在該激光光束的波長下上述激光透過性的樹脂構(gòu)件的激光透過率)。
在激光焊接方法中，通過激光光束照射，可使反射率高的，半透明性或不透明性的，在外觀上顯現(xiàn)白色或灰色這樣的無彩色、或者淡紅、淡藍、淡黃或乳白色這樣的被稱為pastel color的為淡彩色的白色系色調(diào)的激光焊接用樹脂構(gòu)件簡便地激光焊接。另外，可得到激光透過性樹脂構(gòu)件與激光吸收性樹脂構(gòu)件的色差較少的焊接物。通過該方法，可簡易且確實地對將樹脂構(gòu)件接合時必須避免振動、加熱的白色系的熱塑性樹脂制外殼這樣的構(gòu)件進行焊接。
通過該激光焊接方法，即使在細微且復雜形狀的構(gòu)件之間也可保持高氣密性地、重現(xiàn)性良好、具有充分強度地，材料利用率較好地簡便焊接。由于白色系色調(diào)的構(gòu)件之間可以激光焊接，因此可以根據(jù)需要者的喜好，完成外觀顯現(xiàn)白色系的漂亮色調(diào)的廣泛制品。而且，這種激光焊接方法，不需要使激光光束光源與焊接部位接觸，不用暴露于機械的振動等應(yīng)力中，不產(chǎn)生粉塵等，而且由于是在局部加熱焊接對周圍部分的熱影響很小，因此焊接的完成很漂亮，肉眼很難辨認焊接部分。
附圖的簡單說明
圖1是對由適用于本發(fā)明的激光透過性樹脂組合物成形的激光透過性樹脂構(gòu)件和激光吸收性樹脂構(gòu)件進行激光焊接的實施中的示意圖。
圖2顯示了為實施本發(fā)明的激光焊接方法的激光透過性樹脂構(gòu)件和激光吸收性樹脂構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。
圖3顯示了為實施本發(fā)明的激光焊接方法的激光透過性樹脂構(gòu)件和激光吸收性樹脂構(gòu)件的其它結(jié)構(gòu)。
實施發(fā)明的最佳方式以下，詳細說明本發(fā)明的激光焊接方法的實施例。
作為激光焊接方法，如圖2，說明了激光焊接激光透過性的樹脂構(gòu)件1和具有部分激光吸收性的樹脂構(gòu)件2的一個示例，其中，樹脂構(gòu)件2由于含有激光光束吸收層8而具有部分激光吸收性，該激光光束吸收層8是含有激光吸收劑的樹脂膜。
首先，按照以下方法制造激光透過性樹脂構(gòu)件1。在混合機中混合熱塑性樹脂、白色顔料以及根據(jù)需要添加的著色劑等添加物，調(diào)制激光透過性樹脂組合物。通過擠壓成形、注入成形、壓縮成形等成形方法使該組合物，如圖2所示成形為板狀的激光透過性的樹脂構(gòu)件1，該樹脂構(gòu)件1在一端近傍的下側(cè)面形成缺少一半厚度的階梯4。另一方面，使熱塑性樹脂、根據(jù)需要添加的白色顔料、著色劑等添加物、激光光束吸收劑的組合物成形成在一端近傍的上側(cè)面缺少一半厚度的階梯5，得到可含有或不含激光光束吸收劑的板狀白色樹脂材料7。
接著，在混合機中混合熱塑性樹脂、可吸收激光焊接中所用的激光光束波長的吸收劑以及根據(jù)需要添加的著色劑等添加劑，通過注入成形或擠壓成形這樣的成形方法使其如圖2所示，成形為含有激光光束吸收劑的樹脂膜8。
通過固定工具或者加壓裝置使該樹脂膜8和上述白色樹脂材料7的階梯5重疊，形成部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2。
如圖2所示，夾入作為激光光束吸收層的樹脂膜8，使激光透過性的樹脂構(gòu)件1的階梯4與激光吸收性樹脂構(gòu)件2的階梯5接合。從透過性樹脂構(gòu)件1側(cè)的上方照射激光光束3(參考
圖1)。一部分激光光束3通過透過性的樹脂構(gòu)件1的階梯4，到達具有激光吸收性的樹脂膜8。激光光束被吸收効率高的樹脂膜8吸收效果良好地引起發(fā)熱。通過該熱，使透過性樹脂構(gòu)件1和吸收性的樹脂構(gòu)件2的白色樹脂材料7熔融，并夾著樹脂膜8融合。將其冷卻，在焊接部分6夾著樹脂膜8，使透過性の樹脂構(gòu)件1和吸收性的樹脂構(gòu)件2以充分地強度焊接。
對于該實施例，考慮激光光束照射的能量大小、樹脂膜8的激光光束吸收率、易激光焊接的激光透過性樹脂構(gòu)件的樹脂的原材料的選擇、不妨礙激光焊接的添加劑或著色劑的選擇、激光透過性的樹脂構(gòu)件的形狀，適當決定樹脂膜8的膜厚是很重要的。該實施例的優(yōu)點是，由于樹脂膜8含有光吸收劑，形成吸收性的樹脂構(gòu)件2的白色樹脂材料7的原料樹脂是不用考慮激光透過性或吸收性便可適宜選擇使用的樹脂。
另外，其它的優(yōu)點是激光透過性的樹脂構(gòu)件1與具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2的原料樹脂可以是相同的也可以是不同的。通過這樣，透過性的樹脂構(gòu)件1與吸收性的樹脂構(gòu)件2的白色系樹脂材料7之間的色差ΔE可在0.3以下。即使使用含有作為激光光束吸收劑的便宜的黑色系炭黑、苯胺黑、尼格的樹脂膜8，也由于不能通過激光吸收性的樹脂構(gòu)件1看到樹脂膜8，而使焊接完成地漂亮。
以上說明了圖2所示的激光焊接方法，但如圖3所示，也可以是部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2與激光透過性的樹脂構(gòu)件1的激光焊接方法，其中該樹脂構(gòu)件2具有作為激光光束吸收層的、含有激光光束吸收劑的、油墨或/和涂料的涂布層9。也可以是下述激光焊接方法，即在激光透過性的樹脂構(gòu)件1的階梯4上預(yù)先涂布油墨和/或涂料形成激光光束吸收層9后，通過使其與白色系樹脂材料7的階梯5卡合，形成部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2以及激光吸收性的樹脂構(gòu)件1(圖中未示)，激光焊接。例如可通過涂布含有激光光束吸收劑和根據(jù)需要的樹脂的油墨或/和涂料來制造作為激光光束吸收層的涂布層9。該涂布可通過噴霧、標記筆、刷毛、涂料筆等涂布的任意涂布方法來實施。涂布層9較好為涂布的厚度在0.1mm以下。
另外，如
圖1所示，也可以是使整體具有激光吸收性樹脂構(gòu)件2和上述含有白色顔料的白色激光透過性的樹脂構(gòu)件1重疊，通過激光光束照射的激光焊接方法，其中樹脂構(gòu)件2通過在混合機中混合熱塑性樹脂、白色顔料、吸收用于激光焊接的激光光束的波長的無色或者實質(zhì)上無色的吸收劑以及根據(jù)需要添加的著色劑等添加劑，再成形而得，作為無色或者實質(zhì)上無色的激光光束吸收劑可例舉如squareacid衍生物、immonium染料。
也可以是使含有白色顔料以及激光透過性黑色著色劑的灰色激光透過性樹脂構(gòu)件與含有白色顔料以及黑色激光光束吸收劑的灰色激光吸收性樹脂構(gòu)件重疊，通過激光光束照射的激光焊接方法。作為激光透過性黑色著色劑，可例如為黑色著色劑母料的eBIND LTW-8170C、同8012、同8620C、同8730C、同8200、同8250C、同8300(均是東方化學工業(yè)公司制的商品名)。作為黑色的激光光束吸收劑，可例舉如炭黑、苯胺黑、尼格。
也可以是使淡彩色的激光透過性樹脂構(gòu)件和淡彩色的激光吸收性樹脂構(gòu)件重疊，通過激光光束照射的激光焊接方法，其中激光透過性樹脂構(gòu)件含有白色顔料以及如黃色、紅色、藍色、綠色這樣彩色的激光透過性著色劑，激光吸收性樹脂構(gòu)件含有白色顔料、彩色著色劑、無色或?qū)嵸|(zhì)上無色的激光光束吸收劑。作為彩色的激光透過性著色劑，可例舉如喹酞酮系黃色染料、紫環(huán)酮系紅色染料以及黃色、紅色、綠色、藍色或者紫色的蒽醌系染料。
也可以是使含有白色顔料以及黃色、紅色、藍色、綠色的彩色著色劑的淡彩色的激光透過性樹脂構(gòu)件與含有白色顔料以及彩色激光光束吸收劑的淡彩色激光吸收性樹脂構(gòu)件重疊，通過激光光束照射的激光焊接方法。作為彩色的激光光束吸收劑，可例舉如酞菁系藍色、綠色染顔料、蒽醌系染顔料(808nm波長用吸收劑)。
也可以是激光焊接異色的pastel color的激光透過性樹脂構(gòu)件和白色顔料以及彩色的激光光束吸收劑的激光吸收性樹脂構(gòu)件的方法。
另外，無論是哪一種激光焊接方法，作為構(gòu)成激光透過性的樹脂構(gòu)件的熱塑性樹脂，可使用聚酰胺樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚苯基硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚碳酸酯樹脂、液晶聚合物、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚縮醛樹脂、聚苯基醚樹脂、丙烯腈·苯乙烯共聚樹脂、丙烯腈丁二烯·苯乙烯共聚樹脂。也可單獨或混合多種這些樹脂作為熱塑性樹脂使用。熱塑性樹脂更好為聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂。另外，熱塑性樹脂也可以是主要含有上述樹脂的共聚合物或其混合物；混合這些樹脂和橡膠或如橡膠狀樹脂樣彈性體而得的混合物；這些樹脂的含量在10重量％以上的聚合物合金。
作為構(gòu)成激光透過性的樹脂構(gòu)件的熱塑性樹脂，可從這些樹脂中選擇激光透過性良好的適宜使用。該樹脂構(gòu)件也可使用根據(jù)用途和目的含有適宜添加劑。作為添加劑可例如充填材、阻燃劑。
作為上述填充劑，可例舉如滑石、云母、碳酸氫鈣、碳酸鈣、玻璃纖維、玻璃薄片、玻璃小珠、硅灰石、硫酸鋇。為了提高成形性或強度，相對于熱塑性樹脂100重量份，較好為含有5-50重量份的填充劑。也適宜用白色系填充劑，但考慮到激光透過性較好為玻璃纖維。玻璃纖維可例舉如纖維長為2-15mm、纖維徑為1-20μm的纖維，例如粗紗、研磨纖維等，可以是任意形狀的，也可單獨或組合多個使用。
作為上述阻燃劑是公知的阻燃劑，具體可例舉如四溴雙酚A衍生物、六溴代二苯基醚以及四溴鄰苯二甲酸酐等含鹵素化合物；磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯、紅磷以及聚磷酸銨等含磷化合物；尿素以及胍等含氮化合物；硅油、有機硅烷以及硅酸鋁等含硅化合物；三氧化銻以及磷酸銻等銻化合物等。
之外也可含有助色劑、分散劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、改性劑、紫外線吸收劑或者光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、潤滑劑、脫模劑、促結(jié)晶劑、晶核劑或者改良耐沖擊性的彈性體等作為添加劑。相對于熱塑性樹脂100重量份，較好為含有0.1-1.0重量份添加劑。
具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件可以不考慮激光透過性而使用與激光透過性樹脂構(gòu)件相同或不同的各種構(gòu)成成分。與激光透過性樹脂構(gòu)件中所例舉的示例相同，可使用含有熱塑性樹脂、白色顔料或/和各種著色劑、其它添加劑的材料。白色顔料的量與激光透過性樹脂構(gòu)件中所含的量相比可以多些，但由于可得到無色差的熔解物，因此較好為與激光透過性樹脂構(gòu)件中所含量基本相同。另外，也可以使用含有熱塑性樹脂、白色顔料或/和各種著色劑、用于進一步提高成形性和強度的填充劑、如阻燃劑這樣的添加劑、根據(jù)用途以及目的需要的助色劑、分散劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、改性劑、紫外線吸收劑或者光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、潤滑劑、脫模劑、促結(jié)晶劑、晶核劑或者改良耐沖擊性的彈性體等的成分。
作為具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件中所含的吸收劑，可使用炭黑、尼格、苯胺黑、酞菁、萘菁、卟啉、花青苷系化合物、苝、quaterrylene、金屬配合物、偶氮染料、蒽醌、squarre acid衍生物、immonium染料等。特好為其中便宜且穩(wěn)定性高的炭黑或/和尼格。
激光透過性的樹脂構(gòu)件、激光吸收性的樹脂構(gòu)件較好通過以下工序所制，即，在混合機中混合透明熱塑性樹脂的顆?；蛘叻勰┮约案鶕?jù)需要添加的白色顔料和被粉碎的著色劑以及其它添加物，再通過注入成形、擠壓成形、壓縮成形、發(fā)泡成形、發(fā)泡成形、吹塑成形、真空成形、注坯吹塑成形、旋轉(zhuǎn)成形、壓延成形、溶液涂布等所示成形方法成形。
以下，示例調(diào)制激光透過性樹脂組合物，在使其成形制造作為激光透過性的樹脂構(gòu)件1的試驗片的制造例來作為本發(fā)明適宜的具體實施例。另外，本實施例所得的試驗片也可作為具有含激光吸收劑層的激光吸收性的樹脂構(gòu)件的中間試驗片使用。
制造例1-7是調(diào)制樹脂組合物，制造作為白色度為50-80的激光透過性樹脂構(gòu)件1的制造試驗片的示例。
(制造例1)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片A的制造向不銹鋼制滾筒內(nèi)加入聚丙烯樹脂1000g(日本ポリケム公司制，商品名BC05B)和經(jīng)月桂酸鋁進行表面處理的氧化鈦12g(Tayca公司制，商品名MT-100S)，攪拌1小時調(diào)制組合物。使用注入成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過在筒體溫度為220℃、金屬模具溫度為40℃條件的通常成形方法，使所得的組合物注入成形為如圖2所示的長邊70mm×短邊18mm×厚4mm的板狀，且在沿短邊的一端的寬為20mm的下面?zhèn)染哂腥笔Ш穸葹?mm的階梯4的形狀，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片A。按照JISK-7142，用Abbe折射率按塑料折射率測定方法來測定其折射率。(折射率＝1.67)(制造例2-5)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片B-E的制造制造例2中使用相同的氧化鈦36g、制造例3中使用氧化鋅 24g(Tayca公司制，商品名MZ-303)、制造例4中使用三氧化銻24g(堺化學公司制，商品名KN)、制造例5中使用三氧化銻36g(堺化學公司制，商品名KN)代替制造例1中使用的氧化鈦之外，與制造例1同樣操作成形，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的，且外觀以及表面光澤的良好制造試驗片B、制造試驗片C、制造試驗片D以及制造試驗片E。
(制造例6)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片F(xiàn)的制造向不銹鋼制滾筒內(nèi)加入聚碳酸酯樹脂1000g(日本G.E.Platics公司制，商品名LEXAN 1000，難燃級(V-0))和氧化鈦12g(Tayca公司制，商品名MT-100S)，混合1小時調(diào)制組合物。使用注入成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過筒體溫度為290℃、金屬模具溫度為80℃條件的通常成形方法，使所得組合物注入成形為如圖2所示的長邊70mm×短邊18mm×厚4mm的板狀，且在沿短邊的一端的寬為20mm的下面?zhèn)染哂腥笔Ш穸葹?mm的階梯4的形狀，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片F(xiàn)。
(制造例7)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片G的制造向不銹鋼制滾筒內(nèi)加入聚酰胺66樹脂1000g(杜邦公司制，商品名ZYTEL101)和氧化鈦12g(Tayca公司制，商品名MT-100S)，攪拌混合1小時調(diào)制組合物。使用注入成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過筒體溫度為280℃、金屬模具溫度為60℃的條件的通常成形方法使所得組合物注入成形為如圖2所示的長邊70mm×短邊18mm×厚4mm板狀，且在沿短邊的一端的寬為20mm的下面?zhèn)染哂腥笔Ш穸?mm階梯4的形狀，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片G。
對由上述制造例所得的激光透過性樹脂構(gòu)件的制造試驗片，進行以下的透過率測定試驗、白色度測定試驗以及色調(diào)觀察試驗來評價物性。
(透過率測定試驗)在分光光度計(日本分光公司制，商品名V-570型)中分別安裝制造試驗片，向試驗片所具有的厚度為2mm的階梯4部位(參考圖2)照射波長λ在400-1200nm范圍的激光光束，測定其透過率。其中波長808nm的透過率示于表1。
(白色度測定試驗)使用色差計(JUKI公司制，商品名JP7000)對試驗片各自具有的厚度為2mm的階梯4的部位(參考圖2)來測定L*a*b*表色系所示的L值、a值和b值，通過下式(I)W1=100-(100-L)2+(a2+b2)···(I)]]>計算出白色度W1。結(jié)果示于表1。
(色調(diào)觀察試驗)肉眼觀察各制造試驗片的色調(diào)，結(jié)果示于表1。
表1

制造例8-11是調(diào)制樹脂組合物，制造作為白色度至少為80的激光透過性樹脂構(gòu)件1的制造試驗片的示例。
(制造例8)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片H的制造向不銹鋼滾筒內(nèi)加入聚丙烯樹1000g(日本ポリケム公司制，商品名BC05B)和氧化鈦母料4.7g(含金紅石型氧化鈦70重量％的聚丙烯樹脂母料，東洋油墨制造公司制，商品名PP1KB662)，混合1小時調(diào)制組合物。使用注入成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過筒體溫度為220℃、金屬模具溫度為40℃的通常方法使所得組合物注入成形為如圖2所示的長邊70mm×短邊18mm×厚4mm的板狀，且在沿短邊的一端的寬為20mm的下面?zhèn)染哂腥笔Ш穸葹?mm的階梯4的形狀，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片H。
(制造例9-11)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片I-K的制造制造例9中使用與制造例8相同的氧化鈦母料7g，而制造例10中使用氧化鈦6g(金紅石型氧化鈦，Tayca公司制，商品名JR-605)、制造例11中使用氧化鈦9g(Tayca公司制，商品名JR-605)代替制造例8中使用的金紅石型氧化鈦母料，之外與制造例8相同操作成形，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片I、制造試驗片J以及制造試驗片K。
(比較制造例1)向不銹鋼制滾筒內(nèi)添加聚丙烯樹脂1000g(日本ポリケム公司制，商品名BC05B)和氧化鈦30g(Tayca公司制，商品名JR-605)，攪拌混合1小時，調(diào)制組合物。使用注入成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過筒體溫度為220℃、金屬模具溫度為40℃的通常方法，使所得組合物注入成形為圖2所示的長邊70mm×短邊18mm×厚4mm的板狀，且在沿短邊一端的寬為20mm的下面?zhèn)染哂腥笔Ш穸葹?mm的階梯4的形狀，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的比較制造試驗片a。
表2

制造例12-15是調(diào)制添加有添加劑的激光透過性聚丙烯樹脂組合物，制造作為激光透過性的激光焊接樹脂構(gòu)件1的制造試驗片的示例。
(制造例12)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片L的制造除使用玻璃纖維聚丙烯1000g(日本ポリケム公司制，商品名HG30U)和氧化鈦9g(Tayca公司制，商品名JR-403)分別代替制造例1的聚丙烯樹脂和氧化鈦之外，與制造例1同樣操作成形，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片L。
表3

(制造例13-15)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片M-O的制造分別在制造例13中使用氧化鈦3g(Tayca公司制，商品名MT-100S)以及激光透過性著色劑的黑色母料1g(東方化學工業(yè)公司制，商品名eBIND LTW-8170)、在制造例14中使用氧化鈦3g(Tayca公司制，商品名MT-100S)以及著色劑NubianYellow PO-1100 0.03g(東方化學工業(yè)制，商品名)、在制造例15中使用氧化鈦3g(Tayca公司制，商品名JR-605)以及著色劑Nubian Yellow PO-11000.03g(東方化學工業(yè)制，商品名)代替制造例1中使用的氧化鈦，其它與制造例1同樣操作成形，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色系的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片M、制造試驗片N以及制造試驗片O。
表4

制造例16-17是調(diào)制添加有添加劑的激光透過性聚碳酸酯樹脂組合物，制造作為激光透過性的激光焊接樹脂構(gòu)件1的制造試驗片的示例。
(制造例16)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片P的制造向不銹鋼制滾筒中加入聚碳酸酯樹脂1000g(日本G.E.Platics公司制，商品名LEXAN 1000難燃級(V-O))和氧化鈦3g(Tayca公司制，商品名MT-100S)攪拌混合1小時，調(diào)制組合物。使用注入成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過筒體溫度為290℃、金屬模具溫度為80℃條件的通常成形方法，使所得的組合物注入成形為圖2所示的長邊70mm×短邊18mm×厚4mm的板狀，且在沿短邊的一端的寬為20mm的下面?zhèn)染哂腥笔Ш穸葹?mm的形狀，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片P。
(比較制造例2)用聚碳酸酯樹脂1000g(商品名LEXAN 1000)和氧化鈦36g(Tayca公司制，商品名JR-605)代替制造例16中所用的聚碳酸酯樹脂和氧化鈦3g，其它與制造例16同樣操作成形，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的白色的、外觀以及表面光澤良好的比較制造試驗片b。
(制造例17)激光透過性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片Q的制造用氧化鈦3g(Tayca公司制，商品名MT-100S)以及激光透過性著色劑的黑色母料1g(東方化學工業(yè)公司制，商品名eBIND LTW-8300)來代替制造例16的氧化鈦，其它與制造例16相同操作成形，得到無顏色不均的色調(diào)均一的紅灰色的、外觀以及表面光澤良好的制造試驗片Q。
表5

制造例18是制造白色激光吸收性的激光焊接樹脂構(gòu)件用的制造試驗片的示例。
(制造例18)激光吸收性的樹脂構(gòu)件用制造試驗片R的制造向不銹鋼制滾筒中加入聚丙烯樹脂400g(日本ポリケム公司制，商品名BC05B)、氧化鈦3.6g(Tayca公司制，商品名JR-605)和炭黑0.4g(三菱化學公司制，商品名CB960)，攪拌混合1小時。使用注入成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過筒體溫度為220℃、金屬模具溫度為40℃的通常方法，使所得混合物注入成形成圖2所示的如構(gòu)件2的長邊70mm×短邊18mm×厚4mm的板狀、且在沿短邊的一端的寬為20mm的上面?zhèn)染哂腥笔Ш穸葹?mm的階梯5的形狀，得到呈無顏色不均的色調(diào)均一的、外觀以及表面光澤良好的灰色激光吸收性的樹脂構(gòu)件用制造試驗片R。
制造例19是制造具有含炭黑樹脂膜的激光光束吸收層8的、作為激光吸收性的樹脂構(gòu)件2的制造試驗片S的示例。
(制造例19-21)激光吸收性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片S-U的制造向不銹鋼制滾筒中加入聚丙烯樹脂400g(日本ポリケム公司制，商品名BC05B)和炭黑0.8g(三菱化學公司制，商品名CB960)，攪拌混合1小時。使用具有用于薄樹脂膜狀物的金屬模具的擠壓成形機(東洋機械金屬公司制，商品名Si-50)，通過烘筒溫度為220℃、金屬模具溫度為40℃的通常方法，使所得混合物形成含炭黑的樹脂膜。
通過使其安裝在上述制造例所得的制造試驗片的階梯5(參考圖2)上，得到作為激光吸收性的樹脂構(gòu)件2的制造試驗片。
制造下述組合的制造試驗片作為激光吸收性的樹脂構(gòu)件。
(1)制造例19的制造試驗片S是含炭黑的樹脂膜與作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片J組合的制造試驗片。
(2)制造例20的制造試驗片T是含炭黑的樹脂膜與作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片M組合的制造試驗片。
(3)制造例21的制造試驗片U是含炭黑的樹脂膜與作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片F(xiàn)組合的制造試驗片。
制造例22-26是調(diào)制具有激光光束吸收劑的醇性記號筆用油墨，將其涂布在上述制造試驗片R上，制造作為附有激光光束吸收層9的激光吸收性的樹脂構(gòu)件2的制造試驗片V-Z的示例。
(制造例22-26)激光吸收性的樹脂構(gòu)件的制造試驗片V-Z的制造尼格色基EX…6份乙醇 …69份芐醇 …5份油酸 …10份酮類樹脂 …10份通過使上述配合物在40℃均一混合、溶解來調(diào)制油墨。使用低溫/高溫器(商品名INCUBATOR，三洋電機公司制)進行油墨的經(jīng)時穩(wěn)定性試驗，結(jié)果即使保存3個月后，也沒有發(fā)現(xiàn)染料的析出以及油墨組合物的増粘。在市售的標記用筆中填入該油墨，并在樹脂構(gòu)件用的制造試驗片的階梯5(參考圖3)上涂布，得到作為附有漂亮的均一的激光光束吸收層9的激光吸收性樹脂構(gòu)件2的制造試驗片。
(1)制造例22的制造試驗片V是在作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片K上涂布上述標記油墨而得的制造試驗片。
(2)制造例23的制造試驗片W是在作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片M上涂布上述標記油墨而得的制造試驗片。
(3)制造例24的制造試驗片X是在作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片F(xiàn)上涂布上述標記油墨而得的制造試驗片。
(4)制造例25的制造試驗片Y是在作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片A上涂布上述標記油墨而得的制造試驗片。
(5)制造例26的制造試驗片Z是在作為激光透過性的樹脂構(gòu)件所得的制造試驗片C上涂布上述標記油墨而得的制造試驗片。
實施例1-10是使用由上述制造例所得的制造試驗片，進行適用本發(fā)明的激光焊接的示例。比較例1是進行適用本發(fā)明之外的激光焊接的示例。
如
圖1，使該試驗片2的階梯5與上述各試驗片1的階梯4之間卡合重疊。使用輸出功率為30W的二極管·激光(フアインデバイス公司制)，使波長為840nm的連續(xù)激光束3一邊按照箭頭方向以750mm/分的掃描速度掃描，一邊自試驗片1的上方照射重疊的部位。透過試驗片1的激光光束3被試驗片2吸收使之發(fā)熱，該熱量在激光光束吸收部位的附近，通過使試驗片1與試驗片2溶融、融合以及焊接得到焊接物。
(抗拉強度測定試驗)對于所得的焊接物，使用拉伸試驗機(島津制作所公司制AG-50kNE)，按照JISK7113-1995，在使激光透過性的樹脂構(gòu)件1的制造試驗片與激光吸收性的樹脂構(gòu)件2拉開的方向以10mm/分的速度牽拉，進行抗拉焊接強度測定試驗?？估附訌姸仁居诒?。
(焊接性評價)肉眼判斷激光焊接接合部分的斷面。用2個等級，即，激光光束掃描部分中均一焊接的記為○、在激光光束掃描部分中有焊接不均的記為×來評價。結(jié)果示于表6。
表6

(色差測定試驗)使用色差計(JUKI公司制，商品名JP7000)，對激光透過性樹脂構(gòu)件的試驗片以及激光吸收性樹脂構(gòu)件的試驗片各自所具有的厚度為2mm的部位(參考圖2)測定色差。測定實施例1-4、7-9和比較例1的組合的各構(gòu)件的色差的結(jié)果示于表7。
表7

由表7可知，實施例這樣的激光透過性的激光焊接構(gòu)件是白色系的色調(diào)，由于激光光束的透過性良好，因此可牢固焊接。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性該激光焊接方法適用于簡易且確實進行需避免振動、熱來精密結(jié)合樹脂構(gòu)件的精密機械·電子部品·電化制品·醫(yī)療器·日用品等白色系制品的熱塑性樹脂制外殼這樣構(gòu)件的焊接。
權(quán)利要求
1.激光焊接方法，其特征在于，由含有熱塑性樹脂100重量份、折射率為2-2.8的白色顏料0.1-2重量份的樹脂組合物形成呈白色、灰色或者淡彩色的白色系色調(diào)的激光透過性的樹脂構(gòu)件，使可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件重疊在其上之后，通過照射激光光束使之熱焊接。
2.如權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征還在于，上述可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件由含有熱塑性樹脂99.1-98重量份和折射率為2-2.8的白色顏料0.1-2重量份的樹脂組合物形成，且顯現(xiàn)白色、灰色或淡彩色的白色系色調(diào)。
3.如權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征還在于，上述可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件由含有吸收劑的激光光束吸收層和在其上附著的白色系樹脂材料形成，該吸收劑吸收800-1200nm的波長范圍內(nèi)的至少一部分的激光光束。
4.如權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征還在于，上述激光透過性的樹脂構(gòu)件的折射率為1.5-1.8。
5.如權(quán)利要求3所示的激光焊接方法，其特征還在于，上述激光透過性的樹脂構(gòu)件與上述可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件的白色系樹脂材料之間的色差ΔE在0.3以下。
6.如權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征還在于，激光透過性的樹脂構(gòu)件中上述白色顏料的平均粒徑為100-300nm。
7.如權(quán)利要求3所述的激光焊接方法，其特征還在于，上述激光光束吸收層是涂布含有上述激光光束的吸收劑的油墨或/和涂料而形成的層。
8.如權(quán)利要求7所述的激光焊接方法，其特征還在于，上述油墨或/和涂料以醇系溶劑或者二醇系溶劑為主溶劑。
9.如權(quán)利要求3所述的激光焊接方法，其特征還在于，上述激光光束吸收層是含有上述激光光束的吸收劑的樹脂膜。
10.如權(quán)利要求3所述的激光焊接方法，其特征還在于，上述激光光束的吸收劑是炭黑或/和尼格。
11.如權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征還在于，一邊掃描一邊照射的上述激光光束所提供的能量值x(J/mm)滿足下式，x=p×T100×q≥0.9]]>式中，p(W)表示激光光束的輸出功率、q(mm/秒)表示該激光光束的掃描速度、T表示上述激光透過性的樹脂構(gòu)件在該激光光束波長下的透過率。
全文摘要
激光焊接方法是由含有熱塑性樹脂100重量份和折射率為2－2.8的白色顏料0.1－2重量份的樹脂組合物形成呈白色、灰色或淡彩色的白色系色調(diào)的激光透過性的樹脂構(gòu)件1，使可至少部分具有激光吸收性的樹脂構(gòu)件2重疊在其上之后，通過照射激光光束3使之熱焊接的。
文檔編號C08L101/00GK1842410SQ20048002471
公開日2006年10月4日 申請日期2004年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者山本聰, 油科平八, 岡西俊泰 申請人:東方化學工業(yè)株式會社