(57)【要約】特定の結晶性熱可塑性樹脂を用いたり、特定の添加剤を使用したりしない場合においても、結晶性熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形体のレーザー透過性が低くなる問題を解消する方法を提供する。レーザー溶着による接合に用いられる光透過性樹脂成形体を、キャビティ表面の一部に断熱層が形成された金型を用い、金型温度の条件が光透過性樹脂成形体を構成する樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ１）−１０℃以下の条件で製造する。
2013031505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を吸収する光吸収性樹脂成形体と、レーザー光を透過させる光透過性樹脂成形体とを溶着する溶着体の製造方法であって、
前記光吸収性樹脂成形体の溶着予定面である吸収側溶着予定面と、前記光透過性樹脂成形体の溶着予定面である透過側溶着予定面とを重ね合わせる溶着準備工程と、
前記溶着準備工程後に、重ね合わせ部分に、前記光透過性樹脂成形体側からレーザー光を照射して走査する溶着工程と、を備え、
前記光透過性樹脂成形体は、キャビティ表面の一部に断熱層が形成された金型を用いて、金型温度が前記光透過性樹脂成形体を構成する樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ１）−１０℃以下の条件で製造され、
前記断熱層は、前記キャビティ表面における、前記光透過性樹脂成形体の表面の前記レーザー光が照射される予定の照射予定面及び前記透過側溶着予定面と接する部分以外の略全面に形成されることを特徴とする溶着体の製造方法。
【請求項２】
前記光吸収性樹脂成形体は、キャビティ表面の一部に断熱層が形成された金型を用いて製造され、
前記断熱層は、前記キャビティ表面における、前記吸収側溶着予定面と接する部分以外の略全面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の溶着体の製造方法。
【請求項３】
前記光吸収性樹脂成形体及び前記光透過性樹脂成形体は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶着体の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の方法で製造された溶着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を吸収する光吸収性樹脂成形体と、レーザー光を透過させる光透過性樹脂成形体とを溶着する溶着体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形体を用いた製品において、複雑な形状を有する製品は、複数の樹脂成形体を接合することにより製造される場合がある。接合方法としては、接着剤による接合、ボルト等による機械的接合等が知られている。【０００３】
しかしながら、接着剤を用いて接合する方法の場合、接着剤のコストが高い、接着強度が充分に高まらない等の問題がある。また、ボルト等を用いて接合する方法の場合、費用、締結の手間、重量増等が問題となる。【０００４】
一方、レーザー溶着、熱板溶着等の外部加熱溶着、振動溶着、超音波溶着等の摩擦熱溶着に関しては、短時間で樹脂成形体同士の接合が可能であり、また、接着剤や金属部品を使用しないので、それにかかるコストや重量増、環境汚染等の問題が発生しない。上記の溶着方法の中でも、特にレーザー溶着は精密溶着が可能な方法であり、有効な接合方法の一つである。【０００５】
ところで、ポリフェニレンサルファイド樹脂は、機械的特性、耐熱性、耐薬品性及び薄肉流動性をバランスよく備えているため、電気・電子部品及び自動車部品等の原料として広く用いられている。【０００６】
ところが、ポリフェニレンサルファイド樹脂はレーザー透過性が低いため、レーザー光線の透過性向上のためには薄肉化による対応が必要である。その結果、強度が必要とされる用途への展開が困難である。【０００７】
そこで、ポリアリーレンサルファイド樹脂のレーザー透過性を改良する試みが行われている。例えば、特許文献１には、ポリアリーレンサルファイド樹脂の分子量を調整することで、レーザー透過性の問題を解消する技術が開示されている。また、特許文献２には、特定のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を使用することで、レーザー透過性の問題を解消する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１６８２２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１７４６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２はともに、特定の材料を使用することにより、上記レーザー透過性の問題を解消しようとする技術である。これに対して、本発明の目的は、同様の問題が生じ得る他の種類の結晶性熱可塑性樹脂を用いる場合や特定の添加剤を使用しない場合においても、材料の種類に限定されず上記の問題を解消する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、金型のキャビティ表面の一部に断熱層を形成し、この金型を用いて樹脂成形体を製造すれば、結晶化度が低い領域と結晶化度が高い領域とを樹脂成形体に形成可能であることを見出した。この知見に基づいて、レーザー溶着による接合に用いられる光透過性樹脂成形体を、キャビティ表面の一部に断熱層が形成された金型を用い、金型温度の条件が光透過性樹脂成形体を構成する樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ１）−１０℃以下の条件で製造することで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。【００１１】
（１）  レーザー光を吸収する光吸収性樹脂成形体と、レーザー光を透過させる光透過性樹脂成形体とを溶着する溶着体の製造方法であって、前記光吸収性樹脂成形体の溶着予定面である吸収側溶着予定面と、前記光透過性樹脂成形体の溶着予定面である透過側溶着予定面とを重ね合わせる溶着準備工程と、前記溶着準備工程後に、重ね合わせ部分に、前記光透過性樹脂成形体側からレーザー光を照射して走査する溶着工程と、を備え、前記光透過性樹脂成形体は、キャビティ表面の一部に断熱層が形成された金型を用いて、金型温度が前記光透過性樹脂成形体を構成する樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ１）−１０℃以下の条件で製造され、前記断熱層は、前記キャビティ表面における、前記光透過性樹脂成形体の表面の前記レーザー光が照射される予定の照射予定面及び前記透過側溶着予定面と接する部分以外の略全面に形成されることを特徴とする溶着体の製造方法。【００１２】
（２）  前記光吸収性樹脂成形体は、キャビティ表面の一部に断熱層が形成された金型を用いて製造され、前記断熱層は、前記キャビティ表面における、前記吸収側溶着予定面と接する部分以外の略全面に形成されることを特徴とする（１）に記載の溶着体の製造方法。【００１３】
（３）  前記光吸収性樹脂成形体及び前記光透過性樹脂成形体は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物から構成されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の溶着体の製造方法。【００１４】
（４）  （１）から（３）のいずれかに記載の方法で製造された溶着体。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特定の方法で製造された光透過性樹脂成形体を使用することにより、結晶性熱可塑性樹脂組成物を成形してなる樹脂成形体のレーザー透過性の問題を解消するため、材料の種類に限定されず、上記レーザー透過性の問題を解消可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は溶着体の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はＭＭ断面の断面図である。
【図２】図２は蓋部を模式的に示す図であり、（ａ）は蓋部の底面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図３】図３は、本体部２０を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、レーザーの走査方法を示す模式図であり、（ａ）は照射予定面２の全体にレーザー光を走査する方法を示す図であり、（ｂ）は一部にレーザー光を走査する方法を示す図であり、（ｃ）は間隔を空けてレーザー光を走査する方法を示す図である。
【図５】図５は、蓋部を製造するための金型のキャビティの断面を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本体部を製造するための第二金型のキャビティの断面を模式的に示す図である。
【図７】図７は、実施例１〜８、比較例１〜５で作製した溶着体を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は、実施例９、１０、比較例６〜１２で作製した溶着体を模式的に示す図であり、（ａ）は蓋である光透過性樹脂成形体を模式的に表す底面図であり、（ｂ）は蓋である光透過性樹脂成形体を模式的に表す側面図であり、（ｃ）は本体である光吸収性樹脂成形体を模式的に示す平面図であり、（ｄ）は本体である光吸収性樹脂成形体を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１８】
＜溶着体の製造方法＞
本発明の溶着体の製造方法は、レーザー光を吸収する光吸収性樹脂成形体と、レーザー光を透過させる光透過性樹脂成形体とを溶着する溶着体の製造方法である。
【００１９】
本発明の特徴の一つは光透過側樹脂成形体を特定の製造方法で製造する点にある。また、本発明の特徴の一つは光吸収側樹脂成形体を特定の製造方法で製造することが好ましい点にある。そして、本発明において、溶着体の形状や溶着体の製造条件については、特に限定されない。以下、具体的な溶着体を例に一般的な溶着体の製造方法を説明した後、上記具体的な溶着体に使用される光透過側樹脂成形体、光吸収側樹脂成形体を例に、これらの製造方法について説明する。
【００２０】
図１に示す溶着体を製造する場合を例にして、本発明の溶着体の製造方法を説明する。図１（ａ）は溶着体を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は溶着体のＭＭ断面を模式的に示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態で説明に使用する溶着体は容器１であり、蓋部１０と本体部２０とを有する。蓋部１０は光透過性樹脂成形体にあたる部材である。また、本体部２０は光吸収性樹脂成形体にあたる部材である。本実施形態では、円盤状の蓋部１０の底面の外周部分と本体部２０が有する凹部の開口縁とが溶着することで容器１が形成される。
【００２２】
図２は蓋部１０を模式的に示す図であり、（ａ）は蓋部１０の底面図を示し、（ｂ）は蓋部１０の平面図を示す。蓋部１０は、図２に示すように、透過側溶着予定面１０１と照射予定面１０２とを有する。
【００２３】
透過側溶着予定面１０１は、溶着の際に、本体部２０の凹部の開口縁と接触する部位を指す。本実施形態における透過側溶着予定面１０１は、図２（ａ）に示すように、円盤状の蓋部１０の底面側に存在する円環状の面である（図２（ａ）中にドット模様で表す）。
【００２４】
照射予定面１０２は、透過側溶着予定面１０１の裏面に存在し、レーザー光が照射される可能性がある部位を指す。本実施形態における照射予定面１０２は、図２（ｂ）に示すように、円盤状の蓋部の上面側に存在する円環状の面である（図２（ｂ）中に白抜きのドット模様で表す）。
【００２５】
図３は、本体部２０を模式的に示す平面図である。本体部２０は凹部の開口縁に吸収側溶着予定面２０１を有する。
【００２６】
吸収側溶着予定面２０１は、溶着の際に、透過側溶着予定面１０１と接触する部位である。本実施形態における吸収側溶着予定面２０１は、図３に示すように、本体部２０の開口縁に形成される円環状の面である。
【００２７】
次いで、上記蓋部１０と上記本体部２０とを溶着して容器１を製造する方法を説明する。溶着方法としては一般的なレーザー溶着法を採用可能である。一般的なレーザー溶着法は、例えば、溶着準備工程と溶着工程とを備える。
【００２８】
溶着準備工程とは、蓋部１０の溶着予定面である透過側溶着予定面１０１と、本体部２０の溶着予定面である吸収側溶着予定面２０１と、を重ね合わせる工程である。
【００２９】
溶着工程では、蓋部１０の照射予定面１０２にレーザー光を走査する。走査されたレーザー光は、先ず、照射予定面１０２を透過し、蓋部１０を透過して、重ね合わせ面（透過側溶着予定面１０１と吸収側溶着予定面２０１との重ね合わせにより形成される面）に到達する。重ね合わせ面に到達したレーザー光は、本体部２０（光吸収性樹脂成形体）に吸収され発熱する。この熱が、透過側溶着予定面１０１と吸収側溶着予定面２０１とを溶融させる結果、蓋部１０と本体部２０とは溶着される。
【００３０】
上記レーザー溶着の際に用いるレーザー光源としては、特に制限されず、例えば、色素レーザー、気体レーザー（エキシマレーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレーザー、ヘリウムーネオンレーザー等）、固体レーザー（ＹＡＧレーザー等）、半導体レーザー等が利用できる。レーザー光としては、通常、パルスレーザーが利用される。使用するレーザー溶着装置には、必要によりレンズ系を利用して、成形体の溶着界面にレーザー光を集光させ、接触界面を融着してもよい。本発明では、市販されている各種レーザー溶着装置の何れも使用できる。
【００３１】
ここで、レーザー光の走査について、図４を用いて説明する。図４には蓋部１０の平面図が模式的に示されている。図４に示す蓋部１０の外周と蓋部１０内に示された点線（円形）とで囲まれる円環状の面が照射予定面１０２である。また、図４中の黒く塗りつぶされた部分が、レーザー光を走査した部分である。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、照射予定面１０２の全体に、レーザー光を走査してもよいし、図４（ｂ）に示すように、一部にレーザー光を走査してもよい。また、密封する必要が無い等の場合には、環状にレーザー光を走査しなくてもよく、例えば、図４（ｃ）に示すように、間隔を空けてレーザー光を照射してもよい。
【００３３】
［光透過性樹脂成形体］
光透過性樹脂成形体は、レーザー溶着する際にレーザー光を透過させる部材である。本発明において、光透過性樹脂成形体は、結晶性熱可塑性樹脂組成物から構成される。
【００３４】
通常、結晶性熱可塑性樹脂組成物を原料とする場合、光透過性樹脂成形体内で、結晶性樹脂は結晶化する。樹脂の種類により程度の差はあるものの、この結晶化した状態は、レーザー光を透過させにくくする。本発明は、光透過性樹脂成形体における、レーザー光が透過する部分の結晶化度を低く抑えることで、光透過性樹脂成形体内にレーザー光を透過させやすくする技術であり、本発明は、いずれの結晶性熱可塑性樹脂を用いる場合であっても実施可能である。
【００３５】
例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のポリアリーレンサルファイド樹脂は、樹脂成形体としたときに、レーザー透過性が非常に低くなる。このような、レーザー透過性の問題が顕著に表れやすい結晶性熱可塑性樹脂を使用する場合であっても、本発明によればレーザー透過性が低いことによる問題を解消することができる。
【００３６】
なお、結晶性熱可塑性樹脂組成物は、本発明の効果を大きく害さない範囲において、その他の樹脂や、従来公知の各種無機・有機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、離型剤、可塑剤等の添加剤を含有してもよい。また、結晶性熱可塑性樹脂組成物は、微量の不純物等しか含まない等、実質的に結晶性樹脂からなるものであってもよい。
【００３７】
次いで、光透過性樹脂成形体の製造方法について、説明する。本発明は特定の方法で光透過性樹脂成形体を製造するため、上記レーザー透過性の問題を解消できる。なお、蓋部１０を製造する場合を例に説明する。
【００３８】
蓋部１０（光透過性樹脂成形体）は、キャビティ表面の一部に断熱層が形成された金型を用いて、金型温度が光透過性樹脂成形体を構成する樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ１）−１０℃以下の条件で製造される。なお、キャビティとは、金型内部における樹脂が充填される空間全体を指す。
【００３９】
断熱層は、上記の通り、キャビティ表面の一部に形成されている。具体的には、キャビティ表面における、上記透過側溶着予定面１０１と接する部分及び照射予定面１０２と接する部分以外の略全面に形成されている。例えば、図５に示すように断熱層が形成される。図５には蓋部１０を製造するための金型３のキャビティの断面が模式的に示されている。金型３は、蓋１０の形状を形成するためのキャビティ４と、金型３のキャビティ表面の一部に形成された断熱層５とを備える。本実施形態では、キャビティ４の表面が、断熱層５の表面と上記金型３の断熱層５が形成されていない金属面とから構成される。なお、図５では、断熱層５は、上記透過側溶着予定面１０１及び照射予定面１０２と接する部分並びに上記透過側溶着予定面１０１と上記照射予定面１０２とをつなぐ側面以外の全面に形成されている。そして、金型３のキャビティ表面における、透過側溶着予定面１０１及び照射予定面１０２並びに上記透過側溶着予定面１０１と上記照射予定面１０２とをつなぐ側面と接する部分の全面に断熱層５が形成されていない。なお、略全面は全面を含む。
【００４０】
断熱層５としては、熱伝導率が低く、高温の樹脂組成物が接しても不具合を生じない程度の耐熱性を有するものであればよく、断熱層５を構成する材料は特に限定されない。
【００４１】
断熱層５に求められる耐熱性及び熱伝導率を満たす材料としては、ポリイミド樹脂等の耐熱性が高く熱伝導率が低い樹脂、多孔質ジルコニア等の多孔質セラミックを挙げることができる。以下、これらの材料について説明する。
【００４２】
ポリイミド樹脂の具体例としては、ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）系ポリイミド、ビフェニルテトラカルボン酸系ポリイミド、トリメリット酸を用いたポリアミドイミド、ビスマレイミド系樹脂（ビスマレイミド／トリアジン系等）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸系ポリイミド、アセチレン末端ポリイミド、熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。なお、ポリイミド樹脂から構成される断熱層５であることが特に好ましい。ポリイミド樹脂以外の好ましい材料としては、例えば、テトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。また、断熱層５は、本発明の効果を害さない範囲で、ポリイミド樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂以外の樹脂、添加剤等を含んでもよい。
【００４３】
金型３のキャビティ表面に断熱層５を形成する方法は、特に限定されない。例えば、以下の方法で断熱層５を金型３のキャビティ表面に形成することが好ましい。
【００４４】
高分子断熱層を形成しうるポリイミド前駆体等のポリマー前駆体の溶液を、金型３の所望の金属面に塗布し、加熱して溶媒を蒸発させ、さらに加熱してポリマー化することによりポリイミド膜等の断熱層５を形成する方法、耐熱性高分子のモノマー、例えばピロメリット酸無水物と４，４−ジアミノジフェニルエーテルを蒸着重合させる方法、又は、平面形状の金型に関しては、適切な接着方法又は粘着テープ状の高分子断熱フィルムを用いて金型３の金属面の所望部分に高分子断熱フィルムを貼付し、断熱層５を形成する方法が挙げられる。また、ポリイミド膜を形成させ、さらにその表面に金属系硬膜としてのクローム（Ｃｒ）膜や窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成させることも可能である。
【００４５】
上記の樹脂から構成される断熱層５に求められる熱伝導率は、用途等によっても異なるが、２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが特に好ましい。断熱層５の熱伝導率を上記の範囲に調整することで、樹脂成形体の断熱層５と接触する部分において結晶化度がさらに高まりやすくなる。なお、上記熱伝導率は実施例に記載の方法で測定した熱伝導率を指す。
【００４６】
断熱層５の厚みは、特に限定されず、使用する材料、成形品の形状等によって適宜好ましい厚みに設定することができる。断熱層５がポリイミド樹脂から構成される場合、断熱層の厚みが、２０μｍ以上であれば、充分高い断熱効果が得られるため好ましい。上記金型３のキャビティ表面に形成される断熱層５の厚みは均一でもよいし、厚みの異なる箇所を含むものであってもよい。
【００４７】
多孔質ジルコニアに含まれるジルコニアとしては、特に限定されず、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、未安定化ジルコニアのいずれでもよい。安定化ジルコニアとは、立方晶ジルコニアが室温でも安定化されているものであり、強度及び靱性等の機械的特性や耐磨耗性に優れている。また、部分安定化ジルコニアとは、正方晶ジルコニアが室温でも一部残存した状態を指し、外部応力を受けると正方晶から単斜晶へのマルテンサイト変態が生じ、特に引張応力の作用によって進展する亀裂の成長を抑制し、高い破壊靭性を持つ。また、未安定化ジルコニアとは安定化剤で安定化されていないジルコニアを指す。なお、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、及び未安定化ジルコニアから選択される少なくとも２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアに含まれる安定化剤としては、従来公知の一般的なものを採用することができる。例えば、イットリア、セリア、マグネシア等が挙げられる。安定化剤の使用量も特に限定されず、その使用量は、用途、使用材料等に応じて適宜設定できる。
【００４９】
なお、多孔質ジルコニア以外の多孔質セラミックも使用することができるが、多孔質ジルコニアはその他の多孔質セラミックと比較して耐久性が高い。このため、多孔質ジルコニアから構成される断熱層５を形成した金型３を用いれば、断熱層５の変形等の不具合が生じ難いため、連続して成形できる成形体の数が多く、成形体の生産性が非常に高まる。
【００５０】
断熱層５を形成するための原料は、本発明の効果を害さない範囲で、上記のジルコニア、安定化剤以外に従来公知の添加剤等をさらに含んでもよい。
【００５１】
上記の原料を用いて断熱層５を形成する方法は特に限定されないが、溶射法を採用することが好ましい。溶射法を採用することで、多孔質ジルコニアの熱伝導率は所望の範囲に調整されやすくなる。また、多孔質ジルコニアの内部に気泡が形成され過ぎることにより断熱層５の機械的強度が大幅に低下する等の問題も生じない。このように溶射により断熱層を形成することで、断熱層５の構造は本発明の用途に適したものになる。
【００５２】
溶射による断熱層５の形成は、例えば以下のようにして行なうことができる。先ず、原料を溶融させて液体とする。この液体を加速させ金型３の所望の金属面に衝突させる。最後に、金型３の所望の金属面に衝突し付着した原料を固化させる。このようにすることで、非常に薄い断熱層５が金型３の所望の金属面に形成される。この非常に薄い断熱層５上にさらに溶融した原料を衝突させ固化させることで、断熱層５の厚みを調整することができる。なお、原料を固化させる方法は、従来公知の冷却手段を用いてもよいし、単に放置することで固化させてもよい。なお、溶射方法は特に限定されず、アーク溶射、プラズマ溶射、フレーム溶射等の従来公知の方法から好ましい方法を適宜選択することができる。
【００５３】
多孔質セラミックから構成される断熱層５の熱伝導率は、成形品の用途等に応じて適宜調整可能である。本発明においては、２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、より好ましくは０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、断熱層５内の気泡が多くなり過ぎることによる断熱層５の強度の低下によって、射出成形品の生産性を大きく低下させることがほとんど無いため好ましい。特に、断熱層５の熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、断熱層５内の気泡が多くなり過ぎることによる断熱層５の強度の低下を非常に小さい範囲に抑えられる傾向にあるため好ましい。なお、上記熱伝導率は実施例に記載の方法で得られた値を採用する。また、断熱層が多層構造になる場合には、断熱層の熱伝導率（λ）は密度の低い層と高い層のそれぞれの熱伝導率を求め、密度の低い層の熱伝導率（λｌ）、密度の高い層の熱伝導率（λｈ）、断熱層全体の厚さに対する密度の低い層の厚さ割合（ｔ）とした場合、［１／λ］＝［ｔ／λｌ］＋［（１−ｔ）／λｈ］の式を用い計算により求めることができる。
【００５４】
断熱層５が多孔質ジルコニアから構成される場合の、断熱層５の厚みは特に限定されないが２００μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５００μｍ以上１０００μｍ以下である。５００μｍ以上であれば、ジルコニア断熱層の強度が高くなるという理由で好ましい。また、断熱層５の厚みが１０００μｍ以下であれば、成形サイクルが長くならないという理由で好ましい。
【００５５】
続いて、図５に示す金型３を用いる場合を例にして、蓋部１０の製造方法を具体的に説明する。金型３に溶融状態の結晶性熱可塑性樹脂組成物を射出する。キャビティ４の表面には射出された結晶性熱可塑性樹脂組成物が接触する。
【００５６】
断熱層５の表面と接触する結晶性熱可塑性樹脂組成物は、断熱効果により、溶融状態の結晶性熱可塑性樹脂組成物が有する熱が金型３外に排出されにくくなる。その結果、充分に結晶化されながら結晶性熱可塑性樹脂組成物が固まる。
【００５７】
一方、金型３の断熱層が形成されていない金属面と接触する溶融状態の結晶性熱可塑性樹脂組成物の持つ熱は、金型３を介して速やかに金型外に排出される。その結果、金型３の断熱層が形成されていない金属面と接触する結晶性熱可塑性樹脂組成物は、急冷されるため、結晶化が進まないまま固化する。
【００５８】
上記のように結晶熱可塑性樹脂の結晶化度が高い部分と低い部分に分けるためには、金型温度を、結晶性熱可塑性樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ１）−１０℃以下に調整する必要がある。より好ましくは、（Ｔｃ１）−８０℃以上（Ｔｃ１）−２０℃以下である。ここで、結晶性熱可塑性樹脂組成物に２種類以上の結晶性樹脂が含まれる場合には、主成分の結晶性熱可塑性樹脂に着目して、金型温度の条件を決定する。
【００５９】
上記の通り、レーザー光の光路になる透過側溶着予定面１０１の近傍及び照射予定面１０２の近傍に存在する結晶性樹脂の結晶化度が低くなる。その結果、レーザー光が蓋部１０を透過しやすくなる。レーザー光が透過しやすくなることで、レーザー光のエネルギーを低くしても蓋部１０と本体部２０とを溶着することができる。また、レーザー光が蓋部１０を透過しやすくなるので、蓋部１０の厚み（レーザー光透過方向の厚み）を厚くしても、溶着が可能になる。
【００６０】
また、透過側溶着予定面１０１においても結晶化度が低い状態にあるため、レーザー光により生じる熱で溶融しやすい。その結果、光透過性樹脂成形体（本実施形態では蓋１０）と光吸収性樹脂成形体（本実施形態では本体部２０）との密着強度がより強くなる。
【００６１】
また、レーザー光の光路になっていない部分では、断熱層の効果により、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化が充分に進んでいる。その結果、得られる樹脂成形体である蓋部１０が高温環境下等に曝されても、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化に起因する寸法変化が小さい。
【００６２】
なお、上記の実施形態では、溶着部が一箇所の場合について説明したが、溶着される部分が複数であってもよい。この場合、光透過性樹脂成形体を製造するための金型のキャビティ表面における、レーザー光が照射される予定の照射予定面の全領域と透過側溶着予定面の全領域とを合わせた領域と接する部分以外の略全面に、断熱層が形成されていることが好ましい。
【００６３】
［光吸収性樹脂成形体］
光吸収性樹脂成形体、即ち、レーザー溶着の相手材の樹脂成形体を構成する樹脂としては、特に制限されず、種々の熱可塑性樹脂、例えば、オレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリフェニレンオキサイド系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、耐熱環状オレフィン系樹脂、各種液晶性ポリマー等が挙げられる。これらの樹脂のうち、光透過性樹脂成形体を構成する樹脂と同種類又は同系統の樹脂、又はその組成物で相手材である光吸収性樹脂成形体を構成することが好ましい。
【００６４】
上記の光吸収性樹脂成形体を構成する樹脂組成物には、レーザー光を吸収する吸収剤又は着色剤（染料又は顔料）を含んでいてもよい。着色剤はレーザー光の波長に応じて選択でき、無機顔料［カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック等）等の黒色顔料、酸化鉄赤等の赤色顔料、モリブテートオレンジ等の橙色顔料、酸化チタン等の白色顔料等］、有機顔料［黄色顔料、橙色顔料、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料等］、及び各種染料等が挙げられる。これらのレーザー光の吸収剤は単独で又は２種以上組み合わせて使用できる。光吸収性樹脂成形体中の着色剤の含有量は、全体に対して０．１〜１０重量％であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５重量％（例えば、０．５〜３重量％）程度である。
【００６５】
光吸収性樹脂成形体を製造する方法は特に限定されず、射出成形、押出成形、圧縮成形、吹込成形、射出圧縮成形、トランスファー成形、真空成形等の一般的な方法を採用することができる。ここで、本発明において、光吸収性樹脂成形体は、原料として結晶性熱可塑性樹脂組成物を用い、断熱層が形成された金型を用いて、射出成形法で製造されることが好ましい。以下、本体部２０を射出成形法で製造する場合を例として、光吸収性樹脂成形体の製造方法を説明する。
【００６６】
図６は、本体部２０を製造するために好適な第二金型のキャビティの断面を模式的に示す図である。第二金型６は、第二キャビティ７と、第二金型６のキャビティ表面に形成される第二断熱層８とを備える。図６に示すように、第二キャビティ７の表面は、第二断熱層８の表面と第二金型６の第二断熱層８が形成されていない金属面とから構成される。
【００６７】
第二断熱層８は、第二金型６のキャビティ表面における、吸収側溶着予定面２０１と接する部分の一部を除いて、キャビティ表面の略全面に形成されている。第二断熱層８については断熱層５と同様の材料を用いて、同様の方法で形成可能であるため、材料や形成方法の説明については省略する。なお、略全面は全面を含む。
【００６８】
光透過性樹脂成形体の一例である蓋部１０の製造方法の説明と同様に、光吸収性樹脂成形体の一例である本体部２０は、第二断熱層８と接する部分においては結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度が高まり、第二断熱層８と接しない部分においては結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度が低く抑えられる。なお、蓋部１０の製造方法での説明の通り、本体部２０の製造においても、金型温度を結晶性熱可塑性樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ１）−１０℃以下に調整する必要がある。
【００６９】
溶着させる部分において、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度が低く抑えられているため、レーザー光を吸収することで発生した熱により溶融しやすく、蓋部１０と本体部２０との溶着がより強固なものとなる。
【００７０】
また、図６に示すように、第二金型６のキャビティ表面の大部分に第二断熱層が形成されているため、成形後に本体部２０が高温環境下に曝される等しても、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化による寸法変化が小さい。本実施形態において、第二金型６のキャビティ表面の大部分に断熱層が形成されているのは、上記の通り、本体部２０の寸法変化を防ぐためであり、この効果を奏する範囲で、キャビティ表面における断熱層を形成させる面積を決定すればよい。
【００７１】
なお、上記の通り、第二断熱層８が形成された第二金型６を用いて本体部２０を製造する場合を説明したが、本体部２０は断熱層が形成されていない金型を用いて製造してもよい。この場合、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度を充分に高める目的で、金型温度の条件は、Ｔｃ１＋１５℃程度に設定されることが一般的である。ここで、充分な結晶化度とは、断熱層が形成されていない金型を用い、金型温度の条件をＴｃ１＋１５℃に設定して、結晶性熱可塑性樹脂組成物を成形した場合の、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度を指す。
【実施例】
【００７２】
以下に、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。【００７３】
＜材料＞
光透過性樹脂成形体を構成する材料：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチックス社製、「フォートロン（登録商標）１１４０Ａ６４（ナチュラル、色番：ＨＦ２０００）」、冷結晶化温度（Ｔｃ１）が１２５℃）
光吸収性樹脂成形体を構成する材料：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチックス社製、「フォートロン（登録商標）１１４０Ａ６４（黒、色番：ＨＤ９１００）」、冷結晶化温度（Ｔｃ１）が１２５℃）
断熱層形成用材料：ポリイミド（熱伝導率０．２２（Ｗ／ｍ・Ｋ））【００７４】
（熱伝導率の測定）
断熱層の熱伝導率はレーザーフラッシュ法にて熱拡散率、ＤＳＣにて比熱、水中置換法（ＪＩＳ  Ｚ８８０７固体比重測定方法に準拠）にて比重を測定し、［熱伝導率］＝［熱拡散率×比熱×比重］により算出した。【００７５】
＜実施例１〜８、比較例１〜５＞
光透過性樹脂成形体の寸法は、長さ１３１ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚さ０．８ｍｍ及び、長さ１３１ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚さ１．６ｍｍの二種類である（前者は実施例１〜４、比較例１〜３で使用、後者は実施例５〜８、比較例４及び５で使用）。それぞれの寸法のキャビティを有する金型を用意した。また、それぞれの金型について、断熱層を備える金型と断熱層を備えない金型とを用意した。断熱層を備える金型については、レーザー溶着時に、光吸収性樹脂成形体と接触する部分と接する部分には断熱層を形成せず、その他の部分には断熱層を形成した。また、断熱層の厚みは２００μｍとした。これらの金型を用いて、実施例及び比較例に必要な光透過性樹脂成形体を製造した。光透過性樹脂成形体を製造する際の金型温度の条件については、表１〜表３に示した。【００７６】
光吸収性樹脂成形体の寸法は、長さ１３１ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚さ１．６ｍｍである。この寸法のキャビティを有する金型について、断熱層を備える金型と断熱層を備えない金型とを用意した。断熱層を備える金型については、レーザー溶着時に、光透過性樹脂成形体と接触する部分と接する部分には断熱層を形成せず、その他の部分には断熱層を形成した。また、断熱層の厚みは２００μｍとした。これらの金型を用いて、実施例及び比較例に必要な光透過性樹脂成形体を製造した。光吸収性樹脂成形体を製造する際の金型温度の条件については、表１〜表３に示した。【００７７】
表１〜表３に示す、光透過性樹脂成形体と光吸収性樹脂成形体との組み合わせで、以下の方法で溶着体を製造した。
（溶着方法）
図７に示すように、光透過性樹脂成形体と光吸収性樹脂成形体とを重ね合わせ（光透過性樹脂成形体を上側、光吸収性樹脂成形体を下側）、図７中の黒で塗りつぶされた部分に、波長９４０ｎｍレーザーを走査速度５ｍｍ／秒で照射して溶着した。なお、照射径はφ１．０ｍｍとした。また、溶着の際のレーザーの出力について、表１の実施例及び比較例では８．１Ｗ、表２の比較例では１１．１Ｗ、表３の実施例及び比較例では２１Ｗである。【００７８】
溶着強度は、引張試験機（オリエンテック社製、ＲＴＣ−１３２５）を用いて、レーザー溶着した光透過性樹脂成形体と光吸収性樹脂成形体とを５ｍｍ／分で引張剪断し、溶着強度を測定した。測定結果を表１〜表３に示した。【００７９】
【表１】
2013031505.tif 000003
【表２】
2013031505.tif 000004
【表３】
2013031505.tif 000005
【００８０】
実施例１及び２における光透過性樹脂成形体は、断熱層が形成された金型で製造されるため、結晶化度の低い領域と結晶化度の高い領域とに分かれる。比較例１における光透過性樹脂成形体は、断熱層が形成されていない金型で製造されるが、金型温度が高い条件で製造されているため、全体的に結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度が高い。実施例１及び２と比較例１との結果から、光透過性樹脂成形体におけるレーザーが透過する部分を結晶化度の低い部分にすることで、溶着強度を高められることが確認された。【００８１】
実施例３及び４で使用された光透過性樹脂成形体は、実施例１で使用されたものと同様であり、比較例２で使用された光透過性樹脂成形体は比較例１で使用されたものと同様である。一方、実施例３及び４と比較例２とにおいて使用された光吸収性樹脂成形体は、断熱層が形成された金型を用い、金型温度が８０℃の条件で製造されたものである。実施例３及び４と実施例１及び２との比較から、光吸収性樹脂成形体も吸収側溶着予定端面付近の結晶化度を低く抑えることで、接合強度をさらに高められることが確認された。【００８２】
表２の比較例３から、比較例１において、溶着強度を充分に高めるためは、レーザーの出力を高める必要があることが確認された。比較例３の溶着体を目視で確認すると、レーザーの出力を１１．１Ｗより強くした場合には、光吸収性樹脂成形体に焦げが生じることが確認された。この結果は、レーザー出力の上限で、充分な強度で溶着しているとみなせる溶着強度の範囲の下限である２００Ｎ程度に達するため、レーザーが透過する部分の厚みがさらに厚くなると、充分な強度で溶着させることができないことを意味する。【００８３】
表３は厚みが厚い場合（光路が長い場合）の実施例及び比較例である。厚みを大きくしても表１と同様に、光透過性樹脂成形体におけるレーザーが透過する部分を結晶化度の低い部分にすることで、溶着強度を高められることが確認された。また、光吸収性樹脂成形体も吸収側溶着予定端面付近の結晶化度を低く抑えることで、接合強度をさらに高められることが確認された。【００８４】
＜実施例９、１０、比較例６〜１２＞
図８（ａ）、（ｂ）に示すような形状を有する光透過性樹脂成形体（蓋）と、図８（ｃ）、（ｄ）に示すような形状を有する光吸収性樹脂成形体（本体）とを備える容器を製造した。【００８５】
図８（ａ）に示すのは蓋である光透過性樹脂成形体を模式的に表す底面図である。（ｂ）は蓋である光透過性樹脂成形体を模式的に表す側面図である。図８（ａ）に示す幅５ｍｍの縁面が透過側溶着予定面である。実施例で使用した蓋については、キャビティ表面における上記透過側溶着予定面と接する部分以外に断熱層が形成された金型を用いた。比較例に使用した蓋については、断熱層が形成されていない金型を用いた。各実施例、各比較例に用いた蓋を製造する際の具体的な金型温度については表４に示した。【００８６】
図８（ｃ）に示すのは本体である光吸収性樹脂成形体を模式的に示す平面図である。（ｄ）は本体である光吸収性樹脂成形体を模式的に示す側面図である。図８（ｃ）に示す幅５ｍｍの開口縁面が吸収側溶着予定面である。表４に示す通り、実施例及び比較例では、キャビティ表面における上記吸収側溶着予定面と接する部分以外に断熱層が形成された金型、断熱層が形成されていない金型のいずれかを用いた。各実施例、各比較例に用いた本体を製造する際の具体的な金型温度は表４に示した。【００８７】
図８（ａ）に示す透過側溶着予定面と図８（ｃ）に示す吸収側溶着予定面とを重ね合わせ、重ね合わせ部分に、波長９４０ｎｍレーザーを走査速度５ｍｍ／秒で照射して溶着した。なお、照射径はφ１．０ｍｍとした。また、溶着の際のレーザーの出力は、１０．１Ｗであった。
表４に記載の条件で製造された実施例の溶着体及び比較例の溶着体について、アニーリング処理（１４０℃×１時間）を行った。アニーリング処理後の溶着体を目視で確認し、クラックの発生の有無、溶着面の剥離の有無を確認した。なお、表４に記載の評価において、「クラックなし」の評価、「クラック有り」の評価においては、溶着面剥離は生じていない。【００８８】
【表４】
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【００８９】
表４から、本発明の製造方法で得られた溶着体を構成する樹脂成形体は、断熱層が形成された金型を用いて製造されているため、樹脂成形体内の結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度が充分に高められている。このため溶着体に対して、アニーリング処理を施しても、樹脂成形体の寸法変化が小さく、クラック等が発生しにくい。
【符号の説明】
【００９０】
１        容器
１０      蓋部
１０１    透過側溶着予定面
１０２    照射予定面
２０      本体部
２０１    吸収側溶着予定面
３        金型
４        キャビティ
５        断熱層
６        第二金型
７        第二キャビティ
８        第二断熱層
【図１】
2013031505.tif 000007
【図２】
2013031505.tif 000008
【図３】
2013031505.tif 000009
【図４】
2013031505.tif 000010
【図５】
2013031505.tif 000011
【図６】
2013031505.tif 000012
【図７】
2013031505.tif 000013
【図８】
2013031505.tif 000014
【国際調査報告】
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