(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂同士の衝突部が凝固されることにより形成されたウエルド部又は射出成形部品同士の当接部が接合されることにより形成された接合部よりなる低強度部をもつ樹脂成形品の該低強度部を高強度化する方法であって、
上記低強度部に加熱源としてのレーザ光を照射し、該レーザ光による内部発熱で該低強度部を溶融させて高強度化を図ることを特徴とする樹脂成形品の高強度化方法。
【請求項２】
前記樹脂成形品の前記レーザ光に対する透過率が１〜３５％となるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形品の高強度化方法。
【請求項３】
前記レーザ光による内部発熱で溶融された溶融部の幅が５０〜４００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形品の高強度化方法。
【請求項４】
前記ウエルドを構成する前記溶融樹脂のうちの少なくとも一方又は前記接合部を構成する前記射出成形部品のうちの少なくとも一方は、母材樹脂と補強繊維とからなることを特徴とする請求項１、２又は３記載の樹脂成形品の高強度化方法。
【請求項５】
前記レーザ光に対する内部発熱で溶融された溶融部の幅が８０〜４００μｍであり、前記補強繊維は、該溶融部の幅よりも長さの短いものを少なくとも一部に含むとともに、長さ分布が５０〜４００μｍの範囲であることを特徴とする請求項４記載の樹脂成形品の高強度化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂成形品の高強度化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量化及び低コスト化等の観点より、自動車部品等、各種分野の部品を樹脂化して樹脂成形品とすることが頻繁に行われている。また、樹脂成形品の高生産性化等の観点より、樹脂成形品を予め複数に分割して成形し、これらの分割成形品を互いに接合する手段が採られることが多い。
【０００３】
例えば、特開平１０−７７９１７号公報には、複数に分割された分割成形品を振動溶着法により互いに接合して、インテークマニホールド等の樹脂製中空体とする技術が開示されている。この振動溶着（摩擦溶接）法は、接合面に適度な摩擦力を発生させた状態で振動を付与し、この振動によって接合面が相対的に往復運動することにより発生する摩擦熱を利用して該接合面を溶融させ、溶融バリを排出させながら両者を一体的に接合するものである。
【０００４】
また、樹脂成形品同士を接合する他の手段としては、熱板溶着法が知られている。この熱板溶着法は、熱板を被着物で挟んで被着物を融点以上に加熱後、該熱板を抜き、接合面を加圧して溶融バリを排出させながら接合するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、射出成形法により樹脂成形品を成形する場合、多点ゲートを利用するのが一般的である。これは、成形品形状に応じて複数のゲートを設け、各ゲートから溶融樹脂をキャビティ内に射出するものである。この多点ゲートを利用して射出成形すると、各ゲートから流れ出た溶融樹脂の先端部同士が正面衝突して突き合わされるので、この衝突部がそのままの状態で冷却、凝固されることによりウエルド部となる。
【０００６】
このように溶融樹脂の先端部同士が衝突して突き合わされると、衝突により各該先端部における溶融樹脂の流れが規制されることにより、各該先端部における溶融樹脂の流れ方向は衝突する前の溶融樹脂の流れ方向に対して垂直な方向、すなわち衝突面（衝突する前の溶融樹脂の流れ方向に対して垂直に延在する面）を境界線とする互いに平行な方向に変化する。そうすると、樹脂の高分子鎖も溶融樹脂の流れ方向に配向することから、各該先端部における樹脂の高分子鎖が該衝突面を境界線とする互いに平行な方向に配向する。
【０００７】
このような分子配向を呈するウエルド部では、衝突面に対して直角方向、すなわち各上記先端部を互いに引き離す方向に引っ張った場合の引張強度が他の部分に比べて大幅に低下するという問題がある。
【０００８】
例えば、補強繊維が含まれていない熱可塑性材料の射出成形品においては、ウエルド部の上記引張強度が他の部分と比べて４０〜５０％程度低下する。また、補強繊維を含む溶融樹脂を射出成形した場合は、補強繊維も溶融樹脂の流れ方向に配向することから、ウエルド部では樹脂の分子配向の他に繊維配向も加わるため、ウエルド部における引張強度は補強繊維が含まれていない場合と比較してより低下する。そして、ウエルド部以外の他の部分が補強繊維により引張強度が向上していることから、補強繊維入りの射出成形品の場合、ウエルド部の引張強度が他の部分と比べて低下する割合は、補強繊維が含まれていない場合と比較して更に大きくなる。
【０００９】
また、振動溶着や熱板溶着法により射出成形部品同士の当接面を接合した場合も、接合部において上記ウエルド部と同様の強度低下の問題が発生する。すなわち、射出成形する際に溶融樹脂の先端部がキャビティ端部に衝突すると、該先端部における溶融樹脂の流れが規制されることにより、該先端部における溶融樹脂の流れ方向は衝突する前の溶融樹脂の流れ方向に対して垂直な方向、すなわちキャビティ端面（衝突する前の溶融樹脂の流れ方向に対して垂直に延在する面）と平行な方向に変化する。そうすると、樹脂の高分子鎖や補強繊維も溶融樹脂の流れ方向に配向することから、射出成形品の端部においては、端面に対して平行な方向に樹脂の高分子鎖や補強繊維が配向している。なお、溶融樹脂が流動しているキャビティ途中においても、溶融樹脂の流れ方向に樹脂の高分子鎖や補強繊維が配向するため、射出成形品の端部に限らず中間部においてもその表面で該表面に対して平行な方向に樹脂の高分子鎖や補強繊維が配向している。このため、射出成形品同士を当接させた場合、樹脂の高分子鎖や補強繊維は該当接面を境界線として互いに平行な方向に配向している。そして、この当接面を振動溶着や熱板溶着法で接合すると、これらの振動溶着や熱板溶着法では、当接面を加圧しつつ加熱溶融させて当接面の周縁から溶融バリを排出させながら接合することから、接合部ではこのバリ排出方向（接合面と平行な方向）に溶融樹脂が流れ、樹脂の高分子鎖や補強繊維も同方向に配向する。したがって、振動溶着や熱板溶着法により接合した接合部は、上記ウエルド部と同様の分子配向や繊維配向の状態となっており、上記ウエルド部と同様の強度低下の問題が発生する。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、樹脂成形品のウエルド部や接合部における強度低下の問題を解消することのできる樹脂成形品の高強度化方法を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の樹脂成形品の高強度化方法は、溶融樹脂同士の衝突部が凝固されることにより形成されたウエルド部又は成形部品同士の当接部が接合されることにより形成された接合部よりなる低強度部をもつ樹脂成形品の該低強度部を高強度化する方法であって、
上記低強度部に加熱源としてのレーザ光を照射し、該レーザ光による内部発熱で該低強度部を溶融させて高強度化を図ることを特徴とするものである。
【００１２】
好適な態様において、前記樹脂成形品の前記レーザ光に対する透過率は１〜３５％となるように設定されている。
【００１３】
好適な態様において、前記レーザ光による内部発熱で溶融された溶融部の幅が５０〜４００μｍである。
【００１４】
好適な態様において、前記ウエルドを構成する前記溶融樹脂のうちの少なくとも一方又は前記接合部を構成する前記射出成形部品のうちの少なくとも一方は、母材樹脂と補強繊維とからなる。
【００１５】
好適な態様において、前記レーザ光に対する内部発熱で溶融された溶融部の幅が８０〜４００μｍであり、前記補強繊維は、該溶融部の幅よりも長さの短いものを少なくとも一部に含むとともに、長さ分布が５０〜４００μｍの範囲である。ここに、補強繊維の長さ分布が５０〜４００μｍの範囲であるとは、樹脂成形品中に含まれる補強繊維は最短のもので５０μｍであり最長のもので４００μｍであることを意味する。
【００１７】
ここに、補強繊維の長さ分布が５０〜４００μｍの範囲であるとは、樹脂成形品中に含まれる補強繊維は最短のもので５０μｍであり最長のもので４００μｍであることを意味する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂成形品の高強度化方法は、複数ゲートを利用した射出成形により成形した樹脂成形品、又は予め射出成形等により成形した樹脂の成形部品同士を振動溶着法、熱板溶着法や超音波溶着法等により接合した樹脂成形品に適用することができる。
【００１９】
前述したとおり、複数ゲートを利用した射出成形品におけるウエルド部、又は成形部品同士を振動溶着法等により接合した接合品における接合部においては、溶融樹脂同士の衝突面又は成形部品同士の当接面（接合面）に対して平行な方向に樹脂の高分子鎖が配向しており、該衝突面又は該当接面に対して直角方向に引っ張られた場合の引張強度がその他の部分と比べて該ウエルド部又は該接合部で低下するという問題がある。
【００２０】
本発明の高強度化方法では、このようなウエルド部又は接合部よりなる低強度部に加熱源としてのレーザ光を照射し、該レーザ光による内部発熱で該低強度部を溶融させて高強度化を図る。低強度部に照射されたレーザ光は該低強度部に吸収されてエネルギーとして蓄積される。その結果、該低強度部が内部発熱して溶融する。レーザ光で照射されることにより溶融した溶融部においては、高分子鎖の配向が解放されるので、衝突面又は当接面に対して平行な方向に配向していた分子配向を無くすことができる。そして、高分子鎖が無配向（高分子鎖の向きがランダムになること）となれば、衝突面又は当接面を境界線とする両領域を跨ぐ高分子鎖が多く存在するようになる。このため、高分子鎖が無配向となった状態で該溶融部を冷却、固化させれば、上記衝突面又は当接面を境界線とする両領域を跨ぐ高分子鎖により該両領域が化学的に結合され、上記した分子配向に起因する引張強度の低下を回避することができる。したがって、低強度部の高強度化を図って該低強度部の強度を他の部分の強度と同等若しくはそれに近いものとすることが可能となる。
【００２１】
この高強度化方法を適用可能な樹脂成形品における樹脂の種類としては、熱可塑性を有し、かつ、加熱源としてのレーザ光に対する透過率が所定範囲となるようなものを用いることができる。例えば、ナイロン６（ＰＡ６）やナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等を挙げることができる。そして、これらの樹脂に必要に応じてカーボンブラック、染料や顔料等の着色材を所定量混入することにより、レーザ光に対する透過率が所定範囲となるように調整することができる。
【００２２】
ここに、レーザ光に対する樹脂成形品の透過率とは、樹脂成形品を透過したレーザ光のエネルギーの入射光のエネルギーに対する百分率をいう。この透過率が１％未満になると、レーザ光が入射する側の表面付近でのみ内部発熱が起こり、レーザ光が出射する側において樹脂を溶融させることができない。一方、透過率が３５％を超えると、樹脂成形品内に蓄積されるレーザ光のエネルギーが少なくなるため、内部発熱が不十分となり十分に溶融させることが困難となり、またたとえ十分な溶融が達成できたとしても、内部発熱に時間がかかるため、処理時間が長時間化するとともにコスト面でも不利となる。したがって、レーザ光に対する樹脂成形品の透過率は１〜３５％の範囲とすることが好ましい。
【００２３】
かかる透過率は、レーザ光が樹脂成形品内を透過する透過長が長くなるほど低下し、またレーザ光の波長や樹脂成形品の吸収スペクトルの影響も受ける。このため、レーザ光に対する樹脂成形品の透過率が所定範囲となるように、樹脂成形品の板厚（透過長）及び吸収スペクトル、並びにレーザ光の波長を適宜設定する必要がある。
【００２４】
この高強度化方法に用いることのできるレーザの種類も特に限定されず、上記透過率が所定範囲となるように適宜設定された波長のレーザ光を発射可能な種々のレーザを用いることができる。例えば、ＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ（レーザ光の波長：１０６０ｎｍ）や半導体レーザ（レーザ光の波長：５００〜１０００ｎｍ）を用いることができる。
【００２５】
なお、レーザの出力、照射密度や加工速度（移動速度）等の照射条件は、樹脂の種類等に応じて適宜設定可能である。
【００２６】
ここに、上記レーザ光による内部発熱で溶融された溶融部の幅（上記衝突面又は当接面に対して垂直方向の幅）については、溶融した範囲で高分子鎖が無配向化することから、溶融部の幅が広いほど高分子鎖の無配向化により高強度化を図る上で有利となる。一方、溶融部の温度を高くするほど溶融部の幅を広くすることができるが、温度が高すぎると樹脂の高分子が熱分解してしまい、極端な強度低下を引き起こす。
【００２７】
これらの観点より、溶融部の幅は、５０〜４００μｍ程度とすることが好ましい。溶融部の幅が５０μｍ程度よりも狭いと、高分子鎖が無配向化する範囲が不十分となるため、十分な高強度化を図ることができない。一方、溶融部の幅を４００μｍ程度よりも広くしようとすると、溶融部の温度が高くなりすぎて、樹脂の高分子が熱分解するおそれがある。そして、溶融部の温度を樹脂成形品の融点よりも２０〜１００℃程度高い温度とすることにより、溶融部の幅を５０〜４００μｍ程度とすることができる。
【００２８】
また、この高強度化方法は、以下に説明するように補強繊維が含まれている樹脂成形品に対して特に有効となる。このため、本発明の高強度化方法では、前記ウエルドを構成する前記溶融樹脂のうちの少なくとも一方又は前記接合部を構成する前記射出成形部品のうちの少なくとも一方は母材樹脂と補強繊維とからなることが好ましい。前述のとおり補強繊維を含む樹脂成形品にあっては、分子配向に加えて繊維配向の影響も受けることから、他の部分の強度に対してウエルド部や接合部よりなる低強度部の強度が低下する割合が大きくなり、低強度部における強度低下の問題が顕著となる。この点、補強繊維が含まれている樹脂成形品に対して本発明の高強度化方法を適用すれば、レーザ光照射により低強度部の母材樹脂を溶融させることにより、衝突面又は当接面に対して平行な方向に配向していた繊維配向を無くすことができ、かかる問題を完全に解消することが可能となる。すなわち、低強度部を溶融させることにより、母材樹脂に接着、保持されていた補強繊維を母材樹脂から解放して該溶融部で浮き立たせることができる。そして、レーザ光で照射されることにより溶融した溶融部においては、溶融樹脂の熱膨張による内圧上昇により繊維が移動するため、衝突面又は当接面に対して平行な方向に配向していた繊維配向を無くすことが可能となる。そして、補強繊維が無配向（補強繊維の向きがランダムになること）となれば、衝突面又は当接面を境界線とする両領域を跨ぐ補強繊維が多く存在するようになる。このため、補強繊維が無配向となった状態で該溶融部を冷却、固化させれば、上記衝突面又は当接面を境界線とする両領域を跨いた状態で補強繊維を母材樹脂に保持させることができる。したがって、上記衝突面又は当接面を境界線とする両領域を跨いた状態で母材樹脂に保持された補強繊維により該両領域が機械的に結合され、上記した繊維配向に起因する引張強度の低下を回避することができる。よって、低強度部の高強度化を図って該低強度部の強度を他の部分の強度と同等若しくはそれに近いものとすることが可能となる。
【００２９】
ここで、上記溶融部で補強繊維を浮き立たせて繊維配向を無配向にするためには、母材樹脂の溶融により該母材樹脂に保持されていた補強繊維が該母材樹脂から解放されること、及び解放された補強繊維が垂直化する（上記衝突面又は当接面に対して平行な方向に配向していた繊維が回転等により向きを９０度程度変えて該衝突面又は当接面に対して垂直方向を向く）のに十分な溶融部の幅（上記衝突面又は当接面に対して垂直方向の長さ）があることが必要である。
【００３０】
ただし、溶融部の幅については、樹脂の熱分解との関係で上限がある。すなわち、前述のとおり溶融部における温度と幅との間には温度が高くなるほど幅が広くなるという関係にあり、溶融部の幅を広くするには温度を高くする必要があるが、溶融部の温度が高くなりすぎると母材樹脂の高分子が熱分解してしまい極端な強度低下を引き起こす。一方、溶融部の幅が広ければ、母材樹脂から解放される補強繊維の量が増えるとともに、解放された補強繊維の動きの自由度も増すため、より多くの補強繊維を無配向化させることができ、低強度部を高強度化する上で有利となる。また、溶融部の幅と補強繊維の長さとの関係においては、補強繊維の長さが溶融部の幅よりも相対的に長いという関係にあれば、母材樹脂から解放された補強繊維の動きが制限されることから、補強繊維を十分に無配向化することが困難となる。このため、母材樹脂から解放された補強繊維を十分に垂直化させて無配向とするためには、溶融部の幅は相対的に補強繊維の長さと同等若しくはそれ以上にする必要がある。
【００３１】
これらの観点より、溶融部の幅は８０〜４００μｍ程度とすることが好ましい。溶融部の幅が８０μｍ程度よりも狭いと、高分子鎖が無配向化する範囲及び母材樹脂から解放される補強繊維の量が不十分となるため、あるいは解放された補強繊維の動きが不十分となるため、十分な高強度化を図ることができない。一方、溶融部の幅を４００μｍ程度よりも広くしようとすると、溶融部の温度が高くなりすぎて、樹脂の高分子が熱分解するおそれがある。そして、溶融部の温度を母材樹脂の融点よりも３０〜１００℃程度高い温度とすることにより、溶融部の幅を８０〜４００μｍ程度とすることができる。
【００３２】
また、補強繊維の長さについては、全ての補強繊維が溶融部の幅よりも長さの長いものであると、母材樹脂の溶融により母材樹脂から解放された補強繊維が該溶融部で垂直化することが不可能となるため、補強繊維の無配向化により低強度部の高強度化を図ることが困難となる。このため、補強繊維は、溶融部の幅よりも長さの短いものを少なくとも一部に含むことが好ましい。そして、より多くの補強繊維を溶融部で垂直化させうるようにするためには、溶融部の幅よりも長さの短いものの占める割合を、補強繊維全体を１００ｍａｓｓ％としたとき、２５ｍａｓｓ％程度以上とすることが好ましく、５０ｍａｓｓ％以上とすることがより好ましい。なお、補強繊維の無配向化による低強度部の高強度化を十分に図る観点からは、全ての補強繊維を溶融部で垂直化させうるようにすべく、全ての補強繊維の長さを溶融部の幅よりも短いものとすることが好ましい。また、溶融部の幅の上限が４００μｍ程度であることから、補強繊維も最長で４００μｍ程度のものを用いることが好ましい。一方、補強繊維の長さが短すぎると、補強繊維本来の補強効果を発揮することが困難となるため、最短でも５０μｍ程度以上とすることが好ましい。したがって、補強繊維の長さ分布は、５０〜４００μｍ程度の範囲とすることが好ましい。なお、補強繊維の平均長さでいえば、５０〜２５０μｍ程度とすることが好ましく、５０〜１５０μｍ程度とすることがより好ましい。
【００３３】
上記補強繊維の種類としては特に限定されず、ガラス繊維、アラミド繊維やチタン繊維等を適宜選択して用いることができる。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００４８】
（実施例１）
本実施例は、請求項１、２又は３記載の樹脂成形品の高強度化方法を具現化したもので、補強繊維の入っていない樹脂成形品のウエルド部の高強度化を図るものである。
【００４９】
多点ゲートを利用した射出成形法により、樹脂成形品１を準備した。この樹脂成形品１は略中央に低強度部としてのウエルド部２をもち、板厚が３ｍｍのものである。また、この樹脂成形品１は、母材樹脂としてのナイロン６（融点：２２５℃）に着色材としての染料を０．２ｍａｓｓ％添加したもので、加熱源としてのレーザ光に対する透過率が１０％とされている。
【００５０】
一方、波長が１．０６μｍのＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ光を発するレーザトーチ３を準備した。
【００５１】
そして、図１に示すように、ウエルド部２に対して真上から（ウエルド部２が形成される際にウエルド部２の両側から各溶融樹脂の先端部が衝突して突き合わされるが、この衝突面に対して平行の方向から）レーザ光の中心が丁度ウエルド部２に当たるように、レーザトーチ３から発せられるレーザ光を照射した。
【００５２】
これにより、ウエルド部２付近を加熱溶融し、その後冷却、固化して、ウエルド部２の高強度化を図った。
【００５３】
ここに、上記レーザ照射は、レーザ照射により溶融した溶融部２ａの温度を測定しながら行った。そして、溶融部２ａの温度が母材樹脂たるナイロン６の融点（２２５℃）よりも６０℃高い温度となるように、レーザ出力、照射密度や加工速度を調整し、これにより溶融部２ａの幅を、最大で（レーザ光の入射側）３２０μｍ程度、最小で（レーザ光の出射側）８０μｍ程度、平均で２００μｍ程度とした。
【００５４】
（引張強度の評価）
上記実施例１において、ウエルド部２にレーザ光を照射する前と、レーザ光を照射してウエルド部２を高強度化した後のそれぞれについて、ウエルド部２に対して垂直方向に樹脂成形品１の両側を引っ張り、ウエルド部２で破断した際の引張荷重を測定し、母材強度保持率を求めることにより行った。なお、母材強度保持率とは、母材強度に対するウエルド部２における引張強度の割合のことであり、ここでいう母材強度とはウエルド部２以外の部分における引張強度のことである。
【００５５】
その結果、レーザ光を照射する前の母材強度保持率は５０％であったのに対して、レーザ光を照射して高強度化を図った後の母材強度保持率は７５％であり、レーザ光照射による高強度化によりウエルド部２の引張強度が１．５倍程度となった。
【００５６】
このような結果となったのは、レーザ光照射前は、図２（ａ）に示すように、ウエルド部２の両側において樹脂の高分子鎖１ａがウエルド部２（上記衝突面）に対して平行方向に配向していたのに対し、レーザ光照射後は、図２（ｂ）に示すように、溶融部２ａで高分子鎖が無配向化したためと考えられる。
【００５７】
（実施例２）
本実施例は、請求項１、２、３、４又は５記載の樹脂成形品の高強度化方法を具現化したもので、補強繊維入りの樹脂成形品のウエルド部の高強度化を図るものである。
【００５８】
多点ゲートを利用した射出成形法により、樹脂成形品１０を準備した。この樹脂成形品１０は略中央に低強度部としてのウエルド部２０をもち、板厚が３ｍｍのものである。また、この樹脂成形品１０は、母材樹脂としてのナイロン６に補強繊維としてのガラス繊維（ＧＦ）１０ａを３０ｍａｓｓ％添加するとともに、着色材としての染料を０．２ｍａｓｓ％添加したもので、加熱源としてのレーザ光に対する透過率が１０％とされている。
【００５９】
なお、ガラス繊維１０ａの長さは、長さ分布が５０〜４００μｍの範囲であり、平均長さが２００μｍである。また、後述する溶融部２０ａの平均幅（２００μｍ）よりも短いものの占める割合は、樹脂成形品１０中に添加されるガラス繊維１０ａ全体を１００ｍａｓｓ％としたとき、５０ｍａｓｓ％である。
【００６０】
一方、波長が１．０６μｍのＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ光を発するレーザトーチ３を準備した。
【００６１】
そして、実施例１と同様に、ウエルド部２０に対して真上からレーザ光を照射してウエルド部２０付近を加熱溶融し、その後冷却、固化して、ウエルド部２０の高強度化を図った。
【００６２】
ここに、上記レーザ照射は、レーザ照射により溶融した溶融部２０ａの温度を測定しながら行った。そして、溶融部２０ａの温度が母材樹脂たるナイロン６の融点（２２５℃）よりも６０℃高い温度となるように、レーザ出力、照射密度や加工速度を調整し、これにより溶融部２０ａの幅を、最大で（レーザ光の入射側）３２０μｍ程度、最小で（レーザ光の出射側）８０μｍ程度、平均で２００μｍ程度とした。
【００６３】
（引張強度の評価）
上記実施例１と同様、レーザ光を照射する前と照射した後のそれぞれについて、ウエルド部２０における引張強度を調べた。
【００６４】
その結果、レーザ光を照射する前の母材強度保持率は４０％であったのに対して、レーザ光を照射して高強度化を図った後の母材強度保持率は６２％であり、レーザ光照射による高強度化によりウエルド部２０の引張強度が１．６倍程度となった。
【００６５】
このような結果となったのは、レーザ光照射前は、図３（ａ）に示すように、ウエルド部２０の両側において補強繊維１０ａ及び樹脂の高分子鎖がウエルド部２０に対して平行方向に配向していたのに対し、レーザ光照射後は、図３（ｂ）に示すように、溶融することにより補強繊維１０ａ及び高分子鎖が無配向化したためと考えられる。
【００６６】
（実施例３）
本実施例は、請求項１、２、３、４又は５記載の樹脂成形品の高強度化方法を具現化したもので、補強繊維入りの射出成形部品同士の接合部の高強度化を図るものである。
【００６７】
射出成形により２つの射出成形部品を準備した。各射出成形部品は板厚が３ｍｍのものである。また、各射出成形部品は、ナイロン６に補強繊維としてのガラス繊維（ＧＦ）を３０ｍａｓｓ％添加するとともに、着色材としての染料０．２ｍａｓｓ％添加したもので、加熱源としてのレーザ光に対する透過率が１０％とされている。
【００６８】
なお、ガラス繊維の長さは、長さ分布が５０〜４００μｍの範囲であり、平均長さが２００μｍである。また、後述する溶融部の平均幅（２００μｍ）よりも短いものの占める割合は、射出成形部品中に添加されるガラス繊維１０ａ全体を１００ｍａｓｓ％としたとき、５０ｍａｓｓ％である。
【００６９】
そして、各射出成形部品同士を当接し、この当接面を摩擦溶接法により接合して、低強度部としての接合部を有する樹脂成形品とした。
【００７０】
一方、波長が１．０６μｍのＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ光を発するレーザトーチを準備した。
【００７１】
そして、実施例１と同様に、接合部に対して真上からレーザ光を照射して接合部付近を加熱溶融し、その後冷却、固化して、接合部の高強度化を図った。
【００７２】
なお、上記レーザ照射は、レーザ照射により溶融した溶融部の温度を測定しながら行った。そして、溶融部の温度が母材樹脂たるナイロン６の融点（２２５℃）よりも６０℃高い温度となるように、レーザ出力、照射密度や加工速度を調整し、これにより溶融部２０ａの幅を、最大で（レーザ光の入射側）３２０μｍ程度、最小で（レーザ光の出射側）８０μｍ程度、平均で２００μｍ程度とした。
【００７３】
（引張強度の評価）
上記実施例１と同様、レーザ光を照射する前と照射した後のそれぞれについて、接合部における引張強度を調べた。
【００７４】
その結果、レーザ光を照射する前の母材強度保持率は４０％であったのに対して、レーザ光を照射して高強度化を図った後の母材強度保持率は６２％であり、レーザ光照射による高強度化によりウエルド部２０の引張強度が１．６倍程度となった。
【００７５】
このような結果となったのは、レーザ光照射前は、図３（ａ）に示すように、接合部の両側において補強繊維及び樹脂の高分子鎖が接合部に対して平行方向に配向していたのに対し、レーザ光照射後は、図３（ｂ）に示すように、溶融することにより補強繊維及び高分子鎖が無配向化したためと考えられる。
【００７６】
（着色材の添加量とレーザ透過率との関係）
射出成形により、板厚が３ｍｍの樹脂成形品を５個準備した。各樹脂成形品は、ナイロン６に補強繊維としてのガラス繊維（ＧＦ）を３０ｍａｓｓ％添加するとともに、着色材として添加するカーボンブラックの添加量を０〜０．２ｍａｓｓ％の範囲で種々変化させたものである。
【００７７】
また、射出成形により、板厚が３ｍｍの樹脂成形品を５個準備した。各樹脂成形品は、ナイロン６に補強繊維としてのガラス繊維（ＧＦ）を３０ｍａｓｓ％添加するとともに、着色材として添加する染料の添加量を０〜０．２ｍａｓｓ％の範囲で種々変化させたものである。
【００７８】
なお、ガラス繊維としては、長さ分布が５０〜４００μｍの範囲であり、平均長さが２００μｍのものを用いた。
【００７９】
そして、各樹脂成形品に波長が１．０６μｍのＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ光を照射して、レーザ光に対する透過率を調べるとともに、溶融部における溶融状況を調べた。
【００８０】
その結果を図４に示すように、着色材としてカーボンブラックを添加した場合（図４の白丸を結ぶ線図）、添加量を０．０１〜０．０４ｍａｓｓ％程度とすれば、透過率が１〜３５％程度となることがわかる。一方、着色材として染料を添加した場合（図４の黒丸を結ぶ線図）、添加量を０．０２５〜０．４ｍａｓｓ％程度とすれば、透過率が１〜３５％程度となることがわかる。
【００８１】
また、透過率が１％未満では、レーザ光が入射する側の表面付近のみが内部発熱により溶融しているだけで、出射側や中央付近は全く溶融していなかった。一方、透過率が３５％を超えると、内部発熱が不十分となり十分に溶融させることができなかった。
【００８２】
（参考例）
この参考例は、樹脂成形品のレーザ溶着方法を利用して、互いに相溶性のある樹脂同士を接合するものである。
【００８３】
射出成形法により、板厚が３ｍｍの透過樹脂材４と非透過樹脂材５とを準備した。この透過樹脂材４は、母材樹脂としてのナイロン６に補強繊維としてのガラス繊維（ＧＦ）６を３０ｍａｓｓ％添加したもので、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のあるものである。一方、非透過樹脂材５は、母材樹脂としてのナイロン６に補強繊維としてのガラス繊維６を３０ｍａｓｓ％添加するとともに、着色材としてのカーボンブラックを０．２ｍａｓｓ％添加したもので、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のないものである。
【００８４】
なお、透過樹脂材４及び非透過樹脂材５は、いずれもナイロン６を母材樹脂とするもので、互いに相溶性のあるものである。
【００８５】
また、上記補強繊維としてのガラス繊維６は、いずれも長さ分布が５０〜４００μｍの範囲であり、平均長さが２００μｍのものである。また、後述する溶融部７の幅（２００μｍ）よりも短いものの占める割合は、透過樹脂材４又は非透過樹脂材５中に添加されるガラス繊維６全体を１００ｍａｓｓ％としたとき、５０ｍａｓｓ％である。
【００８６】
一方、波長が１．０６μｍのＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ光を発するレーザトーチ３を準備した。
【００８７】
そして、図５に示すように、非透過樹脂材５の上に透過樹脂材４を重ね合わせるように両者を当接させるとともに、透過樹脂材４及び非透過樹脂材５を図示しないクランプ手段でクランプした。この状態で、レーザトーチ３を透過樹脂材４側から照射して、透過樹脂材４と非透過樹脂材５とをレーザ溶着により一体的に接合した。
【００８８】
ここに、上記レーザ照射は、レーザ照射により溶融した溶融部７の温度を測定しながら行った。そして、溶融部７の温度が母材樹脂たるナイロン６の融点（２２５℃）よりも６０℃高い温度となるように、レーザ出力、照射密度や加工速度を調整し、これにより溶融部７の幅を２００μｍ程度とした。
【００８９】
（参考比較例１）
上記参考例と同様の透過樹脂材４と非透過樹脂材５とを準備し、参考例と同様に両者を重ね合わせるように当接した。そして、この当接面に適度な摩擦力を発生させた状態で振動を付与する振動溶着法により、両者を接合した。
【００９０】
（参考比較例２）
上記参考例と同様の透過樹脂材４と非透過樹脂材５とを準備し、透過樹脂材４及び非透過樹脂材５間に熱板を挟んで接合面を融点以上に加熱後、該熱板を抜き、接合面を加圧して接合する熱板溶着法により、両者を接合した。
【００９１】
（溶着強度の評価）
上記参考例及び参考比較例１〜３で得られた接合品について、溶着強度を調べた。これは、透過樹脂材４及び非透過樹脂材５を引き離す方向に引っ張り、接合部で破断した際の引張荷重を測定し、母材強度保持率を求めることにより行った。ここに、母材強度保持率とは、母材強度に対する接合部における引張強度の割合のことである。なお、ここでいう母材強度は、ナイロン６にガラス繊維６を同量添加して準備した母材について、ガラス繊維の配向方向に引っ張った時（水平時）の引張強度と、ガラス繊維の配向方向に対して垂直方向に引っ張った時（垂直時）の引張強度との平均値のことである。
【００９２】
その結果を図７に示すように、上記参考例のようにレーザ溶着で接合した場合、母材強度保持率が８０％となり、参考比較例１及び２の４０％と比べて倍となった。
【００９３】
このような結果となったのは、レーザ溶着した場合、レーザ光照射前は、図６（ａ）に示すように、当接面８の両側においてガラス繊維６及び樹脂の高分子鎖が当接面８に対して平行方向に配向していたのに対し、レーザ光照射後は、図６（ｂ）に示すように、溶融部７においてガラス繊維６及び高分子鎖が無配向化したためと考えられる。
【００９４】
（溶融部の温度と溶融部の幅及び溶着強度との関係）
上記参考例において、レーザ照射する際の溶着部７の温度が母材樹脂たるナイロン６の融点（２２５℃）よりも０〜１２０℃高い温度となるように種々変更しながらレーザ溶着した。そして、溶融部７の幅と母材強度保持率を調べた。
【００９５】
その結果を図８に示すように、溶融部７の温度を母材樹脂の融点よりも３０〜１００℃高い温度とすることにより、溶融部７の幅（図８で黒丸を結ぶ線図）を８０〜４００μｍとすることができ、また、この範囲内にあれば母材強度保持率（図８で白丸を結ぶ線図）が４０％を超えるものとなり、上記参考比較例１及び２のものより溶着強度が高いことがわかる。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の樹脂成形品の高強度化方法によれば、ウエルド部や接合部をレーザ照射により溶融して樹脂の分子配向（や補強繊維の繊維配向）を無配向化することにより、分子配向（や繊維配向）に起因する強度低下を回避することができ、これらの低強度部の高強度化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例１の樹脂成形品の高強度化方法を説明する斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面を模式的に示した断面図であり、（ａ）はレーザ照射前の状態、（ｂ）はレーザ照射後の状態を示す。
【図３】本実施例２の樹脂成形品の高強度化方法を説明する断面図であり、（ａ）はレーザ照射前の状態、（ｂ）はレーザ照射後の状態を示す。
【図４】着色材添加量とレーザ透過率との関係を示す線図である。
【図５】参考例の樹脂成形品のレーザ溶着方法を説明する断面図である。
【図６】参考例の樹脂成形品のレーザ溶着方法において、接合部を模式的に示す断面図であり、（ａ）はレーザ照射前の状態、（ｂ）はレーザ照射後の状態を示す。
【図７】溶着強度を評価した結果を示すグラフである。
【図８】溶融部の温度と溶着強度及び溶融部の幅との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１、１０…樹脂成形品            ２…ウエルド部
３…レーザトーチ                ２ａ、２０ａ、７…溶融部
１０ａ、６…補強繊維            ４…透過樹脂材
５…非透過樹脂材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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