(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とをレーザー溶着法により接合するために、レーザー光の照射に先立って第１部材と第２部材の間に挟まれるレーザー接合用シートであって；
該レーザー接合用シートが第１部材に接する第１ポリマー層と第２部材に接する第２ポリマー層とを有する多層シートからなり、第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方が粘着性を有することを特徴とするレーザー接合用シート。
【請求項２】
第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方がレーザー光の吸収剤を含有する請求項１記載のレーザー接合用シート。
【請求項３】
レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とをレーザー溶着法により接合するために、レーザー光の照射に先立って第１部材と第２部材の間に挟まれるレーザー接合用シートであって；
該レーザー接合用シートが第１部材に接する第１ポリマー層と第２部材に接する第２ポリマー層とを有する多層シートからなり、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有し、前記コア層の２３℃における引張弾性率が第１ポリマー層の２３℃における引張弾性率及び第２ポリマー層の２３℃における引張弾性率のいずれよりも高く、第１ポリマー層と第２ポリマー層の厚さがいずれも１〜２５００μｍであり、かつコア層の厚さが５〜２０００μｍであることを特徴とするレーザー接合用シート。
【請求項４】
第１ポリマー層、第２ポリマー層又はコア層の少なくとも一つがレーザー吸収剤を含有する請求項３記載のレーザー接合用シート。
【請求項５】
前記コア層が、第１ポリマー層及び／又は第２ポリマー層と同じ種類のポリマーからなる請求項３又は４記載のレーザー接合用シート。
【請求項６】
第１ポリマー層と第２ポリマー層とが相互に異なる種類のポリマーからなり、前記コア層が、第１ポリマー層と同じ種類のポリマーと第２ポリマー層と同じ種類のポリマーとを含む重合体組成物又は共重合体からなる請求項３又は４記載のレーザー接合用シート。
【請求項７】
第２ポリマー層が第１ポリマー層とは異なるポリマーからなる請求項１〜６のいずれか記載のレーザー接合用シート。
【請求項８】
第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方がエラストマーからなる請求項１〜７のいずれか記載のレーザー接合用シート。
【請求項９】
レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とを接合する接合方法であって；
請求項１〜８のいずれか記載のレーザー接合用シートを、第１ポリマー層が第１部材に接し、第２ポリマー層が第２部材に接するようにして、第１部材と第２部材の間に挟み、
第１部材側からレーザー光を照射することによって前記レーザー接合用シートを溶融させて、第１部材と第２部材とを接合することを特徴とする接合方法。
【請求項１０】
第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有し、該コア層が第１部材と第２部材の少なくとも一方と同じ種類のポリマーからなる請求項９記載の接合方法。
【請求項１１】
第１部材と第２部材とが相互に異なる種類のポリマーからなり、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有し、該コア層が第１部材と同じ種類のポリマーと第２部材と同じ種類のポリマーとを含む重合体組成物又は共重合体からなる請求項９記載の接合方法。
【請求項１２】
レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とが接合された接合品であって；
該接合品が、第１部材と第２部材の間に挟まれ、かつ第１部材及び第２部材のそれぞれに対してレーザー照射によって融着した請求項１〜８のいずれか記載のレーザー接合用シートを有し、前記レーザー接合用シートが第１部材に接着した第１ポリマー層と第２部材に接着した第２ポリマー層とを有する多層シートからなることを特徴とする接合品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第１部材と同一又は異なる材料からなる第２部材とをレーザー溶着法により接合するために、レーザー光の照射に先立って第１部材と第２部材の間に挟まれるレーザー接合用シートに関する。また、そのようなレーザー接合用シートを用いた接合方法及び接合品に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂同士、又は樹脂と樹脂以外の材料などの異なった材料からなる部材同士を接合する方法として、レーザー光の照射による接合方法（いわゆるレーザー溶着法）が以前から用いられている。これは、レーザー光に対して透過性のある透過性部材と、レーザー光に対して透過性のない非透過性部材とを当接させた後、透過性部材側からレーザー光を照射し、透過性部材と非透過性部材の当接部分を加熱溶融させて両者を一体的に接合する方法である。このような方法ではレーザー透過性と非透過性の材料の組み合わせとする必要があったり、互いに親和性の低い材料同士を良好に接合することができなかったりするなど、接合可能な材料の組み合わせが制限されていた。また、接合できてもその強度や信頼性が十分でないことが多かった。
【０００３】
レーザー接合する際には、接合する部材同士の間隙を一定に保ってレーザーを照射することが重要であるとされている。すなわち、間隙が狭すぎるとレーザー照射で溶融した樹脂の局所的体積変化を吸収することができず、好ましくない残存応力が発生するおそれがあるし、間隙が広すぎると溶融接着する面積が不足するおそれがある。したがって、部材同士の間隙を数μｍ〜数十μｍの範囲に保つために、一定の圧力をかけながらレーザー照射するような方策が採用されている。しかしながら、複雑な形状をした部材に対して適切な圧力をかけて一定の間隙を維持することは困難であった。
【０００４】
また、レーザー透過性の材料同士をレーザー溶着法により接合する方法として、レーザー透過性の部材同士の接合界面に、レーザー光を吸収するトナーや塗料等を含む樹脂部材を介在させて積層し、これにレーザービームを照射する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。レーザー透過性材料同士の接合界面に介在させたレーザー吸収体がレーザー光のエネルギーを吸収することにより、両者の接合界面が溶融して接合するため、透明部材同士の接合が可能であるとされている。しかし、このような方法により異種材料同士を接合する場合、線膨張係数の違いに起因して接合界面において応力が発生しやすく、このため十分な接合強度が得られず、剥がれやすいことがあった。また、前述のように、適切な間隙を保ってレーザー照射することはやはり困難であった。
【０００５】
レーザー溶着法によって接合する場合には、接合面の全体に対してレーザー光を照射することも可能であるが、エネルギー消費量も多くなるし、生産効率も低下することが避けられない。一方、スポット状や線状にレーザー光を照射して、接合面の一部のみを溶着させることも可能であるが、この場合には接着力が不十分になるおそれがある。
【０００６】
また、互いに親和性の低い樹脂同士を接合する方法として、レーザー透過性を有する第１樹脂材料からなる第１樹脂部材と、第１樹脂部材と相溶性が低くレーザー透過性を有する第２樹脂材料からなる第２樹脂部材との間に、第１樹脂材料からなる第１樹脂粉末及び第２樹脂材料からなる第２樹脂粉末との混合粉末であって、少なくとも一方の樹脂粉末にレーザー吸収性を有するものを含有させた混合粉末を介在させた状態でレーザー光を照射する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。レーザー溶着に際し、第１樹脂部材と第２樹脂部材の接合界面にレーザー吸収性の両者の混合粉末を介在させることにより、互いに相溶性の低い樹脂材料同士でも良好に接合することができるとされている。
【０００７】
しかしながら、上記接合方法では接合対象の２種の樹脂の混合粉末を用いる必要があるため、接合する樹脂の組み合わせに応じた混合粉末を用意する必要があった。また、このような方法は樹脂材料同士の接合には使用できるものの、樹脂と金属などの無機物との接合に使用することは困難であった。更に、樹脂同士の接合界面に混合粉末を介在させることで、接合界面において樹脂同士の線膨張の違いに生じる応力をある程度は緩和させることができると推測されるが、接合対象の樹脂の組み合わせによっては不十分な場合もあった。
【０００８】
特許文献５には、レーザー光透過性成形部材と、レーザー光の吸収剤を含有するレーザー光吸収性成形部材と、レーザー光透過吸収剤を含有しつつそれら部材間に挟まれた単層または複層からなりレーザー光の一部を透過しながら、一部を吸収するレーザー光透過吸収性成形部材とが、熱可塑性樹脂を含有しており、重ねられたまま、該レーザー光の照射による発熱で溶着されて一体化していることを特徴とするレーザー溶着体が記載されている。それによれば、各部材の吸光度を調整することによって、３個以上の多数の成形部材を、一度のレーザー溶着工程で簡便に一体化できることが記載されている。
【０００９】
特許文献５においては、前記レーザー光透過吸収性成形部材が複層からなるものであっても構わないが、該文献中では単純に重ねた例しか記載されていない。また、該文献の実施例に記載されているのは、ベースポリマーが同一のもの同士を接合する例ばかりであり、異種材料を接合するのに必ずしも適した方法ではなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１８１９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−１０７１号公報
【特許文献３】特開２００５−２３８４６２号公報
【特許文献４】特開２００６−２６９７４号公報
【特許文献５】特開２００７−１１２１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、種々の材料の接合に用いることができ、簡便な操作で、かつ高い接合強度を得ることができるレーザー接合用シートを提供することを目的とする。また、そのようなレーザー接合用シートを用いた接合方法及び接合品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とをレーザー溶着法により接合するために、レーザー光の照射に先立って第１部材と第２部材の間に挟まれるレーザー接合用シートであって；該レーザー接合用シートが第１部材に接する第１ポリマー層と第２部材に接する第２ポリマー層とを有する多層シートからなり、第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方が粘着性を有することを特徴とするレーザー接合用シートを提供することによって解決される。このとき、第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方がレーザー光の吸収剤を含有することが好適である。
上記課題は、レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とをレーザー溶着法により接合するために、レーザー光の照射に先立って第１部材と第２部材の間に挟まれるレーザー接合用シートであって；該レーザー接合用シートが第１部材に接する第１ポリマー層と第２部材に接する第２ポリマー層とを有する多層シートからなり、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有し、前記コア層の２３℃における引張弾性率が第１ポリマー層の２３℃における引張弾性率及び第２ポリマー層の２３℃における引張弾性率のいずれよりも高く、第１ポリマー層と第２ポリマー層の厚さがいずれも１〜２５００μｍであり、かつコア層の厚さが５〜２０００μｍであることを特徴とするレーザー接合用シートを提供することによっても解決される。このとき、第１ポリマー層、第２ポリマー層又はコア層の少なくとも一つがレーザー吸収剤を含有することが好適である。
【００１３】
前記レーザー接合用シートにおいて、第２ポリマー層が第１ポリマー層とは異なるポリマーからなることが好適である。また、第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方がエラストマーからなることも好適である。
【００１４】
前記レーザー接合用シートがコア層を有する場合、前記コア層が、第１ポリマー層及び／又は第２ポリマー層と同じ種類のポリマーからなることが好適である。また、第１ポリマー層と第２ポリマー層とが相互に異なる種類のポリマーからなり、前記コア層が、第１ポリマー層と同じ種類のポリマーと第２ポリマー層と同じ種類のポリマーとを含む重合体組成物又は共重合体からなることも好適である。
【００１５】
また上記課題は、レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とを接合する接合方法であって；前記レーザー接合用シートを、第１ポリマー層が第１部材に接し、第２ポリマー層が第２部材に接するようにして、第１部材と第２部材の間に挟み、第１部材側からレーザー光を照射することによって前記レーザー接合用シートを溶融させて、第１部材と第２部材とを接合することを特徴とする接合方法を提供することによっても解決される。
【００１６】
このとき、第２部材が第１部材とは異なる材料からなることが好ましい。また、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有し、該コア層が第１部材と第２部材の少なくとも一方と同じ種類のポリマーからなることも好ましい。さらに、第１部材と第２部材とが相互に異なる種類のポリマーからなり、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有し、該コア層が第１部材と同じ種類のポリマーと第２部材と同じ種類のポリマーとを含む重合体組成物又は共重合体からなることも好ましい。
【００１７】
さらにまた上記課題は、レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第２部材とが接合された接合品であって；該接合品が、第１部材と第２部材の間に挟まれ、かつ第１部材及び第２部材のそれぞれに対してレーザー照射によって融着した前記レーザー接合用シートを有し、前記レーザー接合用シートが第１部材に接着した第１ポリマー層と第２部材に接着した第２ポリマー層とを有する多層シートからなることを特徴とする接合品を提供することによっても解決される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のレーザー接合用シートを用いることにより、簡便な操作によって、種々の材料同士を高い接合強度でレーザー溶着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のレーザー接合用シートは、レーザー光に対して透過性を有する材料からなる第１部材と、第１部材と同一又は異なる材料からなる第２部材とをレーザー溶着法により接合するために、レーザー光の照射に先立って第１部材と第２部材の間に挟まれるものである。
【００２０】
本発明に用いられる第１部材は、レーザー光に対して透過性を有する（レーザー透過性の）材料からなる。ここで、レーザー光に対して透過性を有するとは、加熱源としてのレーザー光をほとんど反射も吸収もせずに透過させるか、レーザー光を一部吸収及び／又は反射してもほとんど溶融することなく残りのレーザー光を透過し、レーザー接合用シートまで到達させうる透過率を有することをいう。
【００２１】
第１部材はレーザー光に対し、上記のような透過性を有する材料からなるものであれば特に限定されないが、例えば、樹脂やガラスなどからなるものが好適に用いられる。樹脂としては、ナイロン６やナイロン６６などのポリアミド樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂；ポリオキシメチレン；ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂；ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリ塩化ビニル；ポリスチレンやＡＢＳなどのスチレン系樹脂；エポキシ樹脂；フロロポリマー；ポリフェニレンサルファイドなどをはじめとする公知の種々のもののうち、レーザー光に対して透過性を有するものが挙げられる。ガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの公知の種々のもののうち、レーザー光に対して透過性を有するものを広く用いることができる。また、強化ガラス、合わせガラス、複層ガラスなども用いることができる。
【００２２】
本発明に用いられる第２部材は、第１部材と同じ材料からなるものであってもよいし、第１部材とは異なる材料からなるものであってもよい。上記のようなレーザー透過性の材料でも、それ以外の材料でも用いることができる。レーザー透過材料としては、上記第１部材に用いられる材料と同様のものを用いることができる。また、第２部材としては、レーザー透過性の材料以外に、レーザー光に対して吸収性を有する（レーザー吸収性の）材料も用いることができる。
【００２３】
本発明においてレーザー光に対して吸収性を有するとは、熱源としてのレーザー光を一部透過及び／又は反射しても残りを吸収し、これにより加熱されうる性質を有することをいう。このようなレーザー吸収性の材料としては、金属、セラミックス、及び樹脂やゴムに無機フィラーを含有させてなる無機フィラー含有組成物などが挙げられる。また、上記レーザー透過性材料に染料や顔料などを添加してレーザー吸収性としたものも用いることができる。さらに、木材、紙、布帛などを用いることもできる。
【００２４】
金属は単体のものであってもよいし、２種以上の金属の合金であってもよい。また、セラミックスとしては、ジルコニアやアルミナなどの酸化物系（複合酸化物も含む）、炭化ケイ素などの炭化物系、窒化ケイ素などの窒化物系、アパタイトなどのリン酸塩系など、公知の種々のものを用いることができる。さらに、上記金属とセラミックスの複合材料なども使用可能である。なかでも、実用的観点からは、第２部材として金属を用いることが好ましく、鉄鋼、ステンレス、アルミニウム（合金）、銅（合金）、チタン（合金）、マグネシウム（合金）などが例示される。
【００２５】
本発明のレーザー接合用シートは、上記第１部材と第２部材との間に挟まれた状態でレーザー光の照射を受け、そのエネルギーによって加熱溶融されることにより、上記第１部材と第２部材とを接合するために用いられる。このレーザー接合用シートは、第１部材に接する第１ポリマー層と第２部材に接する第２ポリマー層とを有する多層シートからなるものである。第１ポリマー層と第２ポリマー層とは、異なるポリマーからなるものであってもよいし、同じポリマーからなるものであってもよい。第１ポリマー層と第２ポリマー層とが同じポリマーからなる場合には、その間に他の材料からなる層が配置される。第１ポリマー層と第２ポリマー層とは直接、あるいは他の層を介して相互に接着されている。したがって、本発明のレーザー接合用シートは、一つの成形品として容易に取り扱うことのできる多層シートである。
【００２６】
本発明の好適な実施態様の一つは、第２ポリマー層が第１ポリマー層とは異なるポリマーからなるレーザー接合用シートである。第２部材が第１部材とは異なる材料からなる場合、それらの材料の物性は相互に異なっており、それらの材料に対して溶融接着するのに適したポリマーも異なる場合が多い。例えば、第１部材が樹脂で第２部材が金属であるときのように（例えばポリプロピレンとステンレスのように）、両者の材料物性が大きく異なる場合、両者に対して高い接着強度で融着できるポリマーを選択することは困難である。このような場合であっても、第１ポリマー層には第１部材と良好に融着できる材料を採用し、第２ポリマー層には第２部材と良好に融着できる材料を採用することで、全体として第１部材と第２部材の間の接着強度を高くすることができる。
【００２７】
ここで、第２ポリマー層が第１ポリマー層とは異なるポリマーからなるとは、そのポリマーの化学組成が異なる場合のことをいう。ポリエチレンとポリプロピレンのように、ポリマーを構成するモノマー単位が異なる場合はもちろんのこと、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレンのように、一部の構成モノマーが共通するものであっても、他の構成モノマーが異なれば異なるポリマーである。また、同じ組み合わせの複数種の構成モノマーからなる共重合体同士であっても、その共重合比率が異なれば異なるポリマーである。但し、分子量の相違のみでは異なるポリマーではない。また、ポリマー層がブレンド物からなる場合には、一部のポリマーのみが共通する場合や、配合比率が異なる場合には異なるポリマーとする。
【００２８】
また、本発明の好適な実施態様は、第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方がエラストマーからなるものであり、両ポリマー層がともにエラストマーからなるものであることがより好適な実施態様である。エラストマーを用いることによって、種々の材料同士の接合において接合界面に生じる応力を低減させることができ、これにより高い接合強度を維持することができる。また、エラストマーは、柔軟で弾性を有しており、接合面の形状にうまく沿わせて密着させるのにも適している。また、一方の部材からの振動が他方の部材に伝わるのを抑制することもできる。
【００２９】
本発明におけるエラストマーとしては、架橋ゴムや熱可塑性エラストマーなどの任意の高分子材料を用いることができ、特に限定されない。架橋ゴムとしては、イソプレン系ゴム、ブタジエン系ゴムなどの公知の種々のものを用いることができるが、高度に架橋したものはレーザー溶着性が低下するおそれがあるので、架橋の程度は限定される。また、熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系エラストマー、アクリル系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、シリコン系エラストマー、フッ素系エラストマーなどが例示される。本発明においては、溶融接着性や加工容易性などの観点から、熱可塑性エラストマーが好ましく用いられる。中でも、スチレン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、オレフィン系エラストマー及びアクリル系エラストマーがより好ましく用いられる。
【００３０】
本発明の第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方の２３℃における引張弾性率が０．０１〜２００ＭＰａであることが好ましい。両ポリマー層がともに上記範囲の引張弾性率を有することがより好ましい。このような引張弾性率を有することにより、異なる２つの材料を接合する際に、線膨張係数の違いに起因して生じる両部材の界面における応力（歪み）を緩和することができる。また、レーザー接合用シートを接合面の表面形状に沿わせることも容易になる。そのため、得られる接合品が高い接着強度を維持することができる。ポリマー層の引張弾性率が低すぎると、接着強度が低下するおそれがある。引張弾性率は好ましくは０．１ＭＰａ以上である。一方、引張弾性率が高すぎると、上記応力緩和や表面形状への追随が不十分となるおそれがある。引張弾性率は好ましくは１００ＭＰａ以下であり、より好ましくは５０ＭＰａ以下である。
【００３１】
また、樹脂と金属とを接合する場合、疎水性樹脂と極性樹脂とを接合する場合、あるいは結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを接合する場合には、第１ポリマー層又は第２ポリマー層が、極性官能基を有するポリマーからなることが好ましい。極性官能基を有するポリマーは大きい凝集エネルギーを有し、金属や極性樹脂との親和性が高いため、レーザー接合用シートと金属又は極性樹脂との接合強度を高くすることができる。官能基を有するポリマーとしては、極性官能基を有する単量体で変性されたポリマーであってもよいし、ポリマーの主鎖が極性官能基を有していてもよい。また、上記極性官能基を有するポリマーは、使用するレーザー光の波長によっては、極性官能基を有しないポリマーよりもレーザー光に対する吸収性が高くなることがあるため、レーザー接合用シートの材料として好適に用いることができる場合がある。極性官能基としては、カルボキシル基（無水カルボン酸基を含む）、ウレタン基、エポキシ基、アミノ基、水酸基又はエステル基などの極性基が好ましく、カルボキシル基（無水カルボン酸基を含む）及びウレタン基が特に好ましい。
【００３２】
第１ポリマー層又は第２ポリマー層が、複数のポリマーをブレンドしたものであってもよい。例えば、複数の樹脂同士、エラストマー同士をブレンドしてもよいし、樹脂とエラストマーとをブレンドしてもよい。また、極性官能基を有するものとそうでないものとをブレンドしてもよい。目的に応じて各種ブレンド物を使用することができる。
【００３３】
第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方が粘着性を有することが好ましく、両ポリマー層ともに粘着性を有することがより好ましい。粘着性を有することによって、レーザー光の照射に先立って第１部材と第２部材の間にレーザー接合用シートを挟む際に、接合面に対して簡単にレーザー接合用シートを仮止めすることができ、作業性及び接合信頼性が大きく向上する。また、粘着力に由来する接着強度の向上も期待できる。
【００３４】
粘着性を有するポリマー層は、粘着性を有するものであれば特に限定されない。ベースポリマー及び粘着性付与剤からなる組成物を用いてもよいし、ベースポリマー自体が粘着性を有する場合には、特に粘着性付与剤を用いなくてもよい。ベースポリマーの分子量分布を広くして、低分子量成分による粘着効果を得ることもできる。また、レーザー溶着性能を阻害しない範囲で架橋構造を有していてもよい。
【００３５】
本発明のレーザー接合用シートの粘着力については、ＪＩＳ  Ｚ０２３７の１０．４に基づいた１８０度引きはがし粘着力（被着体：ＳＵＳ３０４）が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。このような粘着力を有するレーザー接合用シートを使用することによって、接合面へのレーザー接合用シートの固定が容易になるし、第１部材と第２部材との接着力も大きくできる。１８０度引きはがし粘着力は、０．５Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましく、２Ｎ／２５ｍｍ以上であることがより好ましく、５Ｎ／２５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３６】
粘着性を有するポリマー層に用いられるベースポリマーは特に限定されない。接合面の形状に沿わせるためには柔軟なベースポリマーを使用することが好ましい。エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸（エステル）共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合などの、各種変性ポリエチレンに代表されるポリオレフィン；（メタ）アクリレート共重合体などのアクリル樹脂；ポリエステル樹脂；ポリアミド樹脂；ポリスチレン系樹脂；ポリ塩化ビニル系樹脂；ポリウレタン樹脂などの各種樹脂を用いることができる。なかでも、ベースポリマーとして好適に用いられるものがエラストマーである。柔軟で弾性を有しており、接合面の形状にうまく沿わせて密着させるのに適しているからである。エラストマーとしては、前述のものを用いることができる。
【００３７】
粘着性を有するポリマー層として好適なものの一つは、ベースポリマー及び粘着性付与剤からなる組成物よりなるものである。粘着性付与剤を配合することによって、粘着性を有するポリマー層を容易に製造することができる。粘着性付与剤の多くは金属などに対する親和性が高いので、レーザー光によって加熱溶着した部分の接着力も、粘着性付与剤を含有しない場合に比べて大きくできる場合が多い。
【００３８】
粘着性付与剤としては、例えば、クマロン・インデン樹脂及びクマロン樹脂／ナフテン系油／フェノール樹脂の混合物等のクマロン樹脂；テルペン樹脂、変性テルペン樹脂（例、芳香族変性テルペン樹脂）、テルペン−フェノール樹脂及び水添テルペン樹脂等のテルペン系樹脂；ガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン、ロジンのペンタエリスリトール・エステル、ロジンのグリセロール・エステル、水素添加ロジン、水素添加ウッドロジン、水素添加ロジンのメチルエステル、水素添加ロジンのペンタエリスリトール・エステル、水素添加ロジンのトリエチレングリコールのエステル、不均化ロジン、重合ロジン、重合ロジンのグリセロール・エステル及び硬化ロジン等のロジン誘導体；テレピン系粘着付与剤；芳香族炭化水素樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、不飽和炭化水素（オレフィン系、ジオレフィン系）の重合体、イソプレン系樹脂、水素添加炭化水素樹脂、炭化水素系粘着化樹脂、ポリブテン、液状ポリブタジエン及び低分子量ブチルゴム等の石油系炭化水素樹脂；スチレン系樹脂；フェノール系樹脂；キシレン系樹脂を挙げることができる。これらの中でも、テルペン系樹脂が好ましい。
【００３９】
粘着性付与剤の含有量は特に限定されないが、ベースポリマー１００重量部に対して粘着性付与剤を１〜５００重量部含有することが好ましい。粘着性付与剤の含有量が少ない場合には、粘着力の向上が不十分になる場合がある。粘着性付与剤の含有量はより好適には１０重量部以上であり、さらに好適には２０重量部以上である。一方、粘着性付与剤の含有量が多すぎる場合には、ポリマー層の柔軟性が低下して、上記応力緩和や表面形状への追随が不十分となるおそれがあるとともに、ポリマー層自体の強度が低下するおそれもある。粘着性付与剤の含有量はより好適には３００重量部以下であり、さらに好適には２００重量部以下である。
【００４０】
前述のように、ベースポリマー自体が粘着性を有する場合には、特に粘着性付与剤を用いなくてもよい。ベースポリマー自体が粘着性を有するものの例としては、アクリル系重合体、ウレタン系重合体、ジエン系重合体などが例示される。
【００４１】
室温において形態保持能力があって、しかも粘着性と柔軟性を有するためには、ハードブロックとソフトブロックから構成されるブロック共重合体が好適に使用される。このとき、形態保持性及び耐熱性の点からは、ハードブロックの融点（結晶性の場合）又はガラス転移温度（非晶性の場合）が５０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましい。溶融成形性の観点からはハードブロックの融点又はガラス転移温度は、通常３００℃以下である。一方、粘着性と柔軟性の観点からは、ソフトブロックのガラス転移点が２０℃以下であることが好ましく、０℃以下であることがより好ましく、−２０℃以下であることがさらに好ましい。特に粘着性の観点からは、ソフトブロックが非晶性であることが好ましい。ソフトブロック、ハードブロックともに非晶性であることがより好ましい。
【００４２】
ブロック共重合体としては、アクリル系ブロック共重合体が好適に用いられる。非晶性のハードブロックと非晶性のソフトブロックとがミクロ相分離構造を形成しており、良好な力学性能と粘着性能を併せ持つことができる。しかも、極性ポリマーであるためにレーザー照射後の接着強度も高い。さらにアクリル系重合体は一般に光や熱に対して安定であるので、長期間にわたる安定的な接着性能も期待できる。ハードセグメントがアルキルメタクリレートから構成され、ソフトブロックがアルキルアクリレートから構成されることが好ましい。ジブロック共重合体やトリブロック共重合体を用途に応じて使い分けることができるし、混合して用いてもよい。具体的には、メチルメタクリレート−ｎブチルアクリレート−メチルメタクリレートのトリブロック共重合体や、メチルメタクリレート−ｎブチルアクリレートのジブロック共重合体が例示される。ここで、メチルメタクリレートから構成されるハードブロックのガラス転移温度は１００〜１２０℃程度であり、ｎブチルメタクリレートから構成されるソフトブロックのガラス転移温度は−４０〜−５０℃程度である。なお、アクリル系ブロック共重合体に対して粘着性付与剤を添加しても良い。
【００４３】
また、ベースポリマー自体が粘着性を有するものとして、ウレタン系重合体も好適に使用される。ウレタン系重合体は極性の高いウレタン結合を有しており、特に金属や極性樹脂に対する接着性が良好である。なかでも、二液硬化型のウレタン系重合体が好適に使用され、粘着性に優れた重合体を得ることができる。原料として用いられるイソシアネート化合物とアルコールを混合して反応させることによってウレタン系重合体が得られる。トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）やジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）などのジイソシアネート化合物と、ジオール化合物とを混合して反応させることが好ましい。ジオール化合物の化学構造や分子量は目的に応じて調整される。また、３官能以上のイソシアネート化合物やアルコールを用いて、本発明の効果を阻害しない範囲で架橋構造を導入しても構わない。
【００４４】
本発明のレーザー接合用シートの好適な実施態様の一つは、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有するものである。コア層を有することによって、レーザー接合用シート全体の力学特性や厚みを調整することができるし、第１部材又は第２部材との接着性を調整することもできる。コア層は第１ポリマー層及び第２ポリマー層と異なるポリマーからなる層であればよく、特に限定されない。コア層は、１層のみからなるものであってもよいし、複数の層からなるものであっても構わない。なお、コア層として形態の異なる層を用いることもでき、織布、編地、不織布などの布帛や高分子発泡体からなる層であってもよい。
【００４５】
前記コア層の２３℃における引張弾性率が、第１ポリマー層の２３℃における引張弾性率及び第２ポリマー層の２３℃における引張弾性率のいずれよりも高いことが好ましい。この場合、第１ポリマー層及び第２ポリマー層が柔軟なものであっても、レーザー接合用シート全体の剛性が向上し、該シートのハンドリングが容易になる。コア層の２３℃における引張弾性率は、２００ＭＰａを超えることが好ましく、３００ＭＰａ以上であることがより好ましく、１０００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。コア層の２３℃における引張弾性率は、通常５０００ＭＰａ以下であることが好ましい。コア層に用いられるポリマーとしては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリエステルエーテル、フロロポリマー、ポリパラバン酸、ポリオキサジアゾール、ポリヒダントイン、ポリビニルブチラールなど公知の種々のものを用いることができる。このとき、コア層が二軸延伸フィルムであることが、引張弾性率を高くできて好ましい。例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムなどが好適な素材として例示される。
【００４６】
種々の形状を有する第一部材と第二部材を接合する場合、予めレーザー接合用シートを切断したり曲げたりして、接合面の形状に沿わせて配置する必要がある。このとき、レーザー接合用シートが薄かったり、柔軟だったり、粘着性を有したりした場合、該シートに皺が入ったり、空気を抱き込んだりしやすく、接合面の形状に沿わせて配置するのが非常に困難である。すなわち、レーザー接合用シートにある程度の剛性がないと、該シートを第１部材と第２部材の間に、適切に配置することが非常に困難である。このような場合に、上記引張弾性率の高いコア層を採用して、レーザー接合用シートの剛性を向上させる意義が大きい。
【００４７】
また、前記コア層が、第１ポリマー層及び／又は第２ポリマー層と同じ種類のポリマーからなることが好ましい。それによって、接合強度を大きく向上させることができる。このとき、コア層と第１ポリマー層及び／又は第２ポリマー層との親和性が高まり、それらの層間における界面接着力が向上してレーザー接合用シート内部での破壊が抑制される。そして、レーザー照射された部分において、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層は、溶融して相互に混合され、その時に柔軟かつ強固に一体化される。このとき、各層を構成するポリマー間で化学反応が進行してさらに強固に一体化される場合もある。接合強度の面からは、コア層、第１ポリマー層及び第２ポリマー層の全ての層が同じ種類のポリマーからなることがより好ましい。
【００４８】
ここで、「同じ種類のポリマー」とは、分類上、同じグループに属するポリマーであるということである。例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオキシメチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂、エポキシ樹脂というようなグループに属するもの同士をいう。このとき、発明の効果を阻害しない範囲で、他のグループのポリマーを含有する組成物であっても同じグループであるとする。ここで、ポリマーが共重合体である場合には、その構成成分の重量割合が最も多い構成成分に基づいてグループ分けする。例えば、本願実施例１で用いているＳＥＢＳ（スチレン−水添ブタジエン−スチレンブロック共重合体）では、スチレン含有量が３２重量％であるから、その倍以上の水添ブタジエン単位を含むことになる。ここで、水添ブタジエン単位は、エチレン−ブチレン単位であるから、実質的にはオレフィン単位である。すなわち、オレフィン単位の含有量がスチレン単位の含有量の倍以上であるから、このような共重合体は、本発明ではポリオレフィンに分類されるものであるとする。
【００４９】
さらに、第１ポリマー層と第２ポリマー層とが相互に異なる種類のポリマーからなり、前記コア層が、第１ポリマー層と同じ種類のポリマーと第２ポリマー層と同じ種類のポリマーとを含む重合体組成物又は共重合体からなることも好ましい。この場合、第１ポリマー層では第１部材と親和性の高いポリマーを採用し、第２ポリマー層では第２部材と親和性の高いポリマーを採用することができる。そして、コア層が第１ポリマー層と第２ポリマー層の両方に対する親和性を有するので、コア層の両面と両ポリマー層との層間における界面接着力が向上してレーザー接合用シート内部での破壊が抑制される。そして、レーザー照射された部分では、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層は、溶融して相互に混合され、その時に柔軟かつ強固に一体化される。このとき、各層を構成するポリマー間で化学反応が進行してさらに強固に一体化される場合もある。上記コア層は、第１ポリマー層と同じ種類のポリマーと第２ポリマー層と同じ種類のポリマーとを混合して得られる重合体組成物からなる層であってもよいし、第１ポリマー層と同じ種類のポリマーの構成単位と第２ポリマー層と同じ種類のポリマーの構成単位とを含む共重合体であってもよい。第１ポリマー層と同じ種類のポリマーと第２ポリマー層と同じ種類のポリマーとの重量比は特に限定されるものではないが、通常１／９〜９／１程度である。
【００５０】
レーザー接合用シートのレーザー吸収性を向上させる目的で、第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方がレーザー光の吸収剤（以下、「レーザー吸収剤」ともいう）を含有することも好ましい。効率的なエネルギー吸収の点からは、第１ポリマー層と第２ポリマー層の両方がレーザー吸収剤を含有することがより好ましい。レーザー接合用シートが、コア層を有する場合には、第１ポリマー層、第２ポリマー層又はコア層の少なくとも一つがレーザー吸収剤を含有することが好ましい。この場合にも、効率的なエネルギー吸収の点からは、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層の全てがレーザー吸収剤を含有することがより好ましい。本発明におけるレーザー吸収剤は、添加することによってレーザー接合用シートのレーザー吸収性を向上させうるものをいう。このようなレーザー吸収剤としては、カーボンブラックや複合酸化物系顔料などの無機顔料；フタロシアニン系顔料、レーキ顔料、多環式系顔料などの有機顔料；及び使用するレーザー光の波長に応じた各種染料など公知のものを適宜使用できる。レーザー吸収剤の配合量は、その種類によっても大きく異なるが、ベースポリマー１００重量部に対して通常０．０１〜２０重量部程度が好適である。また、その他の各種添加剤を配合することもできる。例えば、第１ポリマー層又は第２ポリマー層の柔軟性を向上させるために、各種のエラストマー用軟化剤を配合することもできる。
【００５１】
本発明のレーザー接合用シートの厚さは特に限定されない。本発明で言うシートとは、薄物であるフィルムや、厚物である板などを含む概念である。レーザー接合用シート全体の厚さは１０〜５０００μｍであることが好ましい。レーザー接合用シートが適度な厚さを有することにより、レーザー光のエネルギーによって加熱溶融して第１部材と第２部材を接合した際に、両部材の接合界面に生じる応力を適度に緩和させることが可能となる。レーザー接合用シートが薄すぎる場合には両部材間の応力を緩和することが不十分となるおそれがある。このような観点から、レーザー接合用シートの厚さはより好ましくは２０μｍ以上であり、さらに好ましくは５０μｍ以上である。一方、レーザー接合用シートが厚い場合には、第１部材と第２部材の両方の接合面と溶融接着させることが困難になるけれども、そのような場合には、一方の界面をレーザー溶着し、他方の界面は粘着力だけで接着できる場合もある。ただし、コスト面の要請や、レーザー接合用シート自体の強度の問題もあるので、レーザー接合用シートは厚すぎない方がよい。レーザー接合用シートの厚さはより好ましくは２０００μｍ以下であり、さらに好ましくは１０００μｍ以下である。ここで、レーザー接合用シートの厚さとは、第１部材と接する面と第２部材と接する面との間の距離のことをいう。
【００５２】
レーザー接合用シートに含まれる第１ポリマー層と第２ポリマー層の厚さは特に限定されないが、いずれも通常１〜２５００μｍであることが好ましい。該ポリマー層の厚さは、より好適には５μｍ以上である。また、より好適には５００μｍ以下である。レーザー接合用シートがコア層を有する場合のコア層の厚さは特に限定されないが、通常５〜２０００μｍであることが好ましい。該コア層の厚さは、より好適には１０μｍ以上であり、さらに好適には１５μｍ以上である。また、より好適には１０００μｍ以下であり、さらに好適には５００μｍ以下である。
【００５３】
このような、第１ポリマー層と第２ポリマー層とを有する多層シートの製造方法は特に限定されない。ダイから共押出することによって溶融成形することもできるし、複数のフィルムを積層して製造することもできるし、溶液をコーティングしてから乾燥させて製造することもできる。第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方が粘着性を有する場合には、ニーダーや押出機などの混練機を用いて、ベースポリマーに粘着性付与剤を配合し、混練してから成形することができる。また、ベースポリマーと粘着性付与剤を溶剤に溶かして、得られた溶液を離型紙に塗布してから乾燥させることによって製造してもよい。
【００５４】
レーザー接合用シートがコア層を有する場合にも、上記同様の製造方法が採用される。このとき、第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方が粘着性を有する場合には、コア層に対して、ベースポリマーと粘着性付与剤の混合物をコーティングすることが好ましい。コーティング方法としては、溶融コーティングと溶液コーティングのいずれの方法を採用することもできる。好適には溶液コーティングしてから乾燥させる。第１ポリマー層と第２ポリマー層の両方が粘着性を有する場合には、コア層の片面に溶液を塗布し乾燥させてから離型紙をのせ、引き続きコア層の反対側にも溶液を塗布してから乾燥させることによって製造できる。また、コア層を構成するフィルムの表面にコロナ放電処理やプライマー処理を施してから積層してもよい。粘着性付与剤を用いない場合は、ベースポリマーのみで上記操作を行えば良い。
【００５５】
第１部材と第２部材のいずれかの被着面に対して、溶融コーティング又は溶液コーティングすることによってレーザー接合用シートを形成しても構わない。溶融コーティングによってレーザー接合用シートを形成する場合には、単層コーティングを繰り返してもよいし、共押出多層コーティングを行ってもよい。一方、溶液コーティングの場合には、単層コーティングを繰り返してレーザー接合用シートを形成する。このような場合、第１部材と第２部材のいずれか一方にレーザー接合用シートが予め接着されたものを用いて接合操作を行うことになる。
【００５６】
以上説明したレーザー接合用シートを、第１ポリマー層が第１部材に接し、第２ポリマー層が第２部材に接するようにして、第１部材と第２部材の間に挟み、第１部材側からレーザー光を照射することによってレーザー接合用シートを溶融させて、第１部材と第２部材とが接合される。以下、図面を参照して本発明の接合方法を説明する。図１は、本発明の接合方法によって得られる接合品の一例を示す模式的断面図である。図１の接合品１は、第１部材２と、レーザー接合用シート３と、第２部材４とをこの順に積層してなる。そして、レーザー接合用シート３は、第１部材２に接する第１ポリマー層５と第２部材４に接する第２ポリマー層７と、両ポリマー層に挟まれたコア層６とからなる。本発明の接合方法においては、図１のようにレーザー接合用シート３を第１部材２と第２部材４との間に挟んでから、レーザー光Ｌを第１部材２側から照射する。なお、本発明のレーザー接合用シートは、レーザー光を照射する際に第１部材と第２部材の間に挟まれておりさえすればよい。したがって、予め形成された多層シートを第１部材と第２部材の間に挟んでレーザー照射してもよいし、第１部材と第２部材のいずれかの被着面に予め接着された多層シートを他方の部材の被着面に接触させてレーザー照射してもよい。
【００５７】
本発明のレーザー接合用シートは、互いに異なる材料からなる第１部材と第２部材とを接合するのに適している。この場合、第２ポリマー層が第１ポリマー層とは異なるポリマーからなるレーザー接合用シートを用いることが好適である。それによって、それぞれの部材に接着するのに適したポリマー層を別個に選択することができる。
【００５８】
第１ポリマー層と第２ポリマー層の少なくとも一方が粘着性を有する場合、第１部材又は第２部材の接合面に簡単に固定することができる。しかもベースポリマーが柔軟である場合には、両部材の接合表面の形状に沿わせることが容易である。したがって、広い面積の部材に対して局所的に複数のレーザー接合用シートを用いるのに適しているし、平面でない接合面に対して用いるのにも適している。しかも、簡便な操作によって、第１部材と第２部材の間の間隔を一定範囲に維持することが容易である。粘着力を得るためには、第１部材と第２部材の間に挟んでから、第１部材と第２部材の両側からレーザー接合用シートを加圧して接着力を向上させて、その後レーザー光を照射することが好ましい。レーザー照射の時には、前記加圧を解除することもできるので、作業性に優れている。
【００５９】
本発明のレーザー接合用シートがコア層を有する場合、該コア層が第１部材と第２部材の少なくとも一方と同じ種類のポリマーからなることが好ましい。それによって、接合強度を向上させることができる。コア層は、第１部材あるいは第２部材と直接接触するものではないが、レーザー照射時の溶融や分解によって、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層は相互に混じり合い、このような接着強度の向上が認められるようである。ここで、同じ種類のポリマーとは、分類上、同じグループに属するポリマーであるということである。例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオキシメチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂、エポキシ樹脂というようなグループに属するもの同士をいう。このとき、発明の効果を阻害しない範囲で、他のグループの樹脂を含有する組成物であっても同じグループであるとする。
【００６０】
また、第１部材と第２部材とが相互に異なる種類のポリマーからなり、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に少なくとも１層のコア層を有し、該コア層が第１部材と同じ種類のポリマーと第２部材と同じ種類のポリマーとを含む重合体組成物又は共重合体からなることも好ましい。それによって、互いに異なる材料からなる第１部材と第２部材とを接合する場合の接合強度を向上させることができる。この場合、第１ポリマー層と第２ポリマー層とが相互に異なる種類のポリマーからなり、前記コア層が、第１ポリマー層と同じ種類のポリマーと第２ポリマー層と同じ種類のポリマーとを含む重合体組成物又は共重合体からなることによって、さらなる接合強度の向上が可能である。コア層は、第１部材あるいは第２部材と直接接触するものではないが、レーザー照射時の溶融によって、第１部材、第２部材、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層は相互に混じり合い、柔軟かつ強固に一体化されて、このような接合強度の向上が認められるようである。上記コア層は、第１部材と同じ種類のポリマーと第２部材と同じ種類のポリマーとを混合して得られる重合体組成物からなる層であってもよいし、第１部材と同じ種類のポリマーの構成単位と第２部材と同じ種類のポリマーの構成単位とを含む共重合体であってもよい。ここで、第１部材と同じ種類のポリマーと第２部材と同じ種類のポリマーとの重量比は特に限定されるものではないが、通常１／９〜９／１程度である。
【００６１】
本発明では、レーザー光の種類として、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザー等の公知のいずれも用いることができ、特に限定されない。第１部材、第２部材及びレーザー接合用シートの種類や厚さに応じて、最適な波長及び出力のものを選択して用いることができる。また、レーザー光は１つの波長からなるものに限らず、２以上の波長が混合されたものであってもよい。また、接合範囲がレーザー光の照射径より広い場合、必要に応じてレーザー光源又は接合対象の積層品（レーザー接合用シートを挟んで第１部材と第２部材とを積層したもの）を移動させながら、レーザー光の照射を行ってもよい。
【００６２】
第１部材はレーザー光に対して透過性を有しているので、第１部材側から照射されたレーザー光の少なくとも一部はこの第１部材を透過してレーザー接合用シートに到達する。レーザー接合用シートの少なくとも一つの層がレーザー光を吸収する材質からなる場合、レーザー接合用シート自体が吸収したレーザー光のエネルギーによりレーザー接合用シートが加熱溶融される。このとき、第１部材及び第２部材の少なくとも一方が樹脂からなる場合、レーザー接合用シートの熱がこれらの樹脂にも伝わって溶融する。レーザー光の照射が終了すると、レーザー接合用シート並びに第１部材及び／又は第２部材の樹脂が冷却されてそれぞれが再度固化することにより、レーザー接合用シートと樹脂が溶着される。
【００６３】
一方、第１部材及び第２部材の少なくとも一方が樹脂以外の材料（金属、ガラス又はセラミックスなど）からなる場合、レーザー光の照射により加熱溶融されたレーザー接合用シートはこれら樹脂以外の材料に融着し、レーザー光の照射終了後冷却されて再度固化することにより、レーザー接合用シートと樹脂以外の材料が溶着される。このように、第１部材とレーザー接合用シート、及びレーザー接合用シートと第２部材がそれぞれ接合界面において溶着されることにより、第１部材と第２部材の接合がなされる。
【００６４】
また、レーザー接合用シートがレーザー透過性の材質からなるものである場合、レーザー接合用シートに到達したレーザー光の少なくとも一部が該レーザー接合用シートを透過して第２部材に到達する。レーザー透過性のレーザー接合用シートが加熱溶融されるためには、第２部材がレーザー光により加熱されて発熱する必要があるため、第２部材がレーザー吸収性材料からなる必要がある。第２部材がレーザー光により加熱されて発生した熱によってレーザー接合用シートが加熱溶融し、その後冷却固化することにより、第１部材と第２部材の接合がなされる。このようにして、第１部材と、第２部材と、これらの間に挟まれ且つ第１部材及び第２部材のそれぞれに対して融着されたレーザー接合用シートを有する本発明の接合品が得られる。
【００６５】
本発明の接合方法は、レーザー光の照射によりレーザー接合用シートを溶融させて、第１部材と第２部材とを接合するものである。よって、上述したように、レーザー接合用シートと、第１部材及び／又は第２部材のレーザー接合用シート側の接合界面が、レーザー光の照射により加熱されてその後冷却されるという熱サイクルを受ける。このとき、第１部材と第２部材の線膨張係数の違いなどに起因した応力が接合界面に生じ得るが、第１ポリマー層又は第２ポリマー層が柔軟なレーザー接合用シートを用いた場合には、このような応力を緩和することができ、接合強度の低下や剥がれを防止することができる。これにより、接合の信頼性を向上させることができる。さらに、第１ポリマー層又は第２ポリマー層が粘着性を有する場合、粘着性付与剤の多くは金属などに対する親和性が高いので、レーザー光によって加熱溶着した部分の接着力が、粘着性付与剤を含有しない場合に比べて大きくなる。また、レーザー光によって加熱溶着しなかった部分についても、粘着力によって接着されているので、一段と接着強度を向上させることができる。
【００６６】
また、得られた接合品の使用によって熱ストレスや機械的応力が接合界面に発生するが、このような場合でも、第１ポリマー層又は第２ポリマー層が柔軟なレーザー接合用シートを用いた場合には、上記ストレスや応力が緩和されるので、長期の使用によっても接合強度を維持することができる。さらに、粘着力だけで接着させた場合には長期間の使用によるクリープの発生が問題になる場合が多いが、局所的にレーザー光を照射して、レーザー接合用シートの一部のみを溶融させて接合した場合には、融着部分がアンカーになってクリープの発生を防止することができる。
【００６７】
第１部材と第２部材の組合せ（第１部材／第２部材）としては、例えば樹脂／樹脂、樹脂／金属、樹脂／セラミックス、樹脂／ガラス、ガラス／樹脂、ガラス／金属、ガラス／セラミックス、ガラス／ガラスなどが例示される。中でも、第２部材が第１部材とは異なる材料からなる場合に、本発明のレーザー接合用シートを採用する実益が大きい。ここで「樹脂／樹脂」の組合せとしては、異なる種類、特に極性の異なる樹脂同士を接合する場合に有用である。また、樹脂の中に無機フィラーを多く含有するものと、そうでないものとを接合する場合にも有用である。また、「樹脂／金属」は、本発明の効果を効果的に奏する組合せであって、実用上のニーズも大きいので、特に重要な組合せであり、熱膨張率の相違から発生するストレスも本発明のレーザー接合用シートを使用することで解消できる。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。下記実施例中における試験方法は以下のとおりである。
【００６９】
（１）引張弾性率
ＪＩＳ  Ｋ７１６１及びＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して、ＪＩＳ  Ｋ７１６１の「４．６  引張弾性率」に規定される引張弾性率を測定し、算出した。試料の形状は、「ダンベル状３号型」とした。測定は、２３℃の環境下で状態調節してから行った。
【００７０】
（２）１８０度引きはがし粘着力
ＪＩＳ  Ｚ０２３７の１０．４に基づいて、ステンレス（ＳＵＳ３０４）板に対する１８０度引きはがし粘着力（Ｎ／２５ｍｍ）を測定した。ここで、粘着力の測定チャートが波打つときには、その凸点の平均値と凹点の平均値とをそれぞれ求め、その平均値を１８０度引きはがし粘着力とした。
【００７１】
（３）剪断強度
得られた接合品の剪断試験は、インストロン３３８２（インストロンコーポレーション）により行った。図３に示すように、第１部材２と同様の部材からなるスペーサ８を第２部材４の接合面側に重ねて試験機のチャックで固定し、第２部材４と同様の部材からなるスペーサ９を第１部材２の接合面側に重ねて試験機のチャックに固定した。引き続き、第１部材２及び第２部材４に対して平行（図の矢印方向）な引張力を加え、剪断試験を行った。その際、剪断速度を０．５ｍｍ／ｓｅｃとし、最大強度を求めた。得られた最大強度を剪断強度とした。
【００７２】
［第１部材及び第２部材］
以下の実施例及び比較例において、第１部材及び第２部材として以下に示すものを用いた。
・ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）
幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリメチルメタクリレートからなる板（三菱レイヨン株式会社製「アクリライト００１」）を用いた。
・ポリプロピレン（ＰＰ）
幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリプロピレンからなる板（新神戸電機株式会社製「ＰＰ−Ｎ−ＢＮ」）を用いた。
・ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）
幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂からなる板（日本ポリペンコ株式会社製「ポリペンコアセタール  コポリマー」）を用いた。
・ステンレス（ＳＵＳ）
幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いた。
【００７３】
［第１ポリマー層及び第２ポリマー層］
以下の実施例及び比較例において、第１ポリマー層又は第２ポリマー層を形成するために下記の溶液を調整した。また、各ポリマー層の２３℃における引張弾性率及び１８０度引きはがし粘着力を前述の方法に従って測定した。ここで、各ポリマー層について１００μｍの単層の試料を用いて引張弾性率と粘着力を測定したが、厚みや層構成が多少変動しても、これらの値は大きく変動しないものと考えられる。
【００７４】
・ＳＥＢＳ層
カルボキシル基を有する単量体で変性されたＳＥＢＳ（スチレン含有量３２重量％、分子量５２，０００）１００重量部、芳香族変性テルペン樹脂（ヤスハラケミカル株式会社製「ＹＳレジンＴＯ−１１５」）３０重量部、近赤外線吸収剤（昭和電工株式会社製「ＩＲ−Ｔ」）０．０５重量部及びトルエン３００重量部を計量し、容器の中に入れて１８時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌して溶液（以下、「ＳＥＢＳ溶液」ということがある。）を得た。得られたＳＥＢＳ溶液を離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ１００μｍのポリマー層（以下、「ＳＥＢＳ層」ということがある。）を得た。得られたポリマー層の引張弾性率は４．０８ＭＰａであった。また、得られたポリマー層のステンレス板（ＳＵＳ３０４）に対する１８０度引きはがし粘着力は、凸点平均で１３．７Ｎ／２５ｍｍ、凹点平均で１１．２Ｎ／２５ｍｍ、凹凸平均で１２．５Ｎ／２５ｍｍであった。
【００７５】
・軟質アクリル層
株式会社クラレ製アクリル系ブロック共重合体「ＬＡ２２５０」１００重量部、デグッサ社製カーボンブラック「ＰＲＩＮＴＥＸ  Ｇ」１．０重量部及びトルエン１５０重量部を計量し、容器の中に入れて１８時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌して溶液（以下、「軟質アクリル溶液」ということがある。）を得た。離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ１００μｍのポリマー層（以下、「軟質アクリル層」ということがある。）を得た。ここで、「ＬＡ２２５０」は、メチルメタクリレート−ｎブチルアクリレート−メチルメタクリレートのトリブロック共重合体である。得られたポリマー層の引張弾性率は０．５ＭＰａであった。また、得られたポリマー層のステンレス板（ＳＵＳ３０４）に対する１８０°引きはがし粘着力は、凸点平均で８．６Ｎ／２５ｍｍ、凹点平均で５．２Ｎ／２５ｍｍ、凹凸平均で６．９Ｎ／２５ｍｍであった。
【００７６】
・強粘着軟質アクリル層
株式会社クラレ製アクリル系ブロック共重合体「ＬＡ２２５０」１００重量部、ロジン系粘着付与剤３０重量部、軟化剤５重量部、デグッサ社製カーボンブラック「ＰＲＩＮＴＥＸ  Ｇ」１．０重量部及びトルエン２００重量部を計量し、容器の中に入れて１８時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌して溶液（以下、「強粘着軟質アクリル溶液」ということがある。）を得た。離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ１００μｍのポリマー層（以下、「強粘着軟質アクリル層」ということがある。）を得た。得られたポリマー層の引張弾性率は０．４ＭＰａであった。また、得られたポリマー層のステンレス板（ＳＵＳ３０４）に対する１８０°引きはがし粘着力は、凸点平均で１１．７Ｎ／２５ｍｍ、凹点平均で９．１Ｎ／２５ｍｍ、凹凸平均で１０．０Ｎ／２５ｍｍであった。
【００７７】
・ウレタン層
ポリオールとしてポリオキシプロピレンジオールを用い、ポリイソアネートとしてＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）を用い、さらに鎖延長剤及び停止剤を用いて作成した混合物１００重量部にデグッサ社製カーボンブラック「ＰＲＩＮＴＥＸ  G」を０．２重量部加えて攪拌した。これに、混合溶剤（メチルエチルケトン：酢酸エチル：トルエン＝１：１：１（体積比））を１００重量部加え、固形分約５０重量％の溶液を作成した。引き続き、日本ポリウレタン工業株式会社製硬化剤「コロネートＬ」を４．０重量部加えて、離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥させて厚み１００μｍのフィルムを得た。得られたフィルムの引張弾性率は０．４ＭＰａであった。また、得られたフィルムのステンレス板（ＳＵＳ３０４）に対する１８０°引きはがし粘着力は、凸点平均で１５．３Ｎ／２５ｍｍ、凹点平均で１３．０Ｎ／２５ｍｍ、凹凸平均で１４．２Ｎ／２５ｍｍであった。
【００７８】
実施例１
離型紙上に、上記「軟質アクリル溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「軟質アクリル層」を形成した。得られた「軟質アクリル層」の表面に上記「ＳＥＢＳ溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「ＳＥＢＳ層」を形成した。これにより、合計厚さ１００μｍの二層構造のレーザー接合用シート３が得られた。「軟質アクリル層」を第１ポリマー層５とし、「ＳＥＢＳ層」を第２ポリマー層７とし、ＰＭＭＡを第１部材２とし、ＳＵＳを第２部材４とした。図２に示すように、第１部材２と第２部材４を長さ方向に２５ｍｍずらして第１部材２が上になるように重ね、第１部材２と第２部材４の間（図２のＡで示す重ね合わせ部分）に、得られた接合用シート３を、第１ポリマー層５が第１部材２に接し、第２ポリマー層７が第２部材４に接するように挟んで、積層品を得た。得られた積層品の上記重ねあわせ部分に対し、両側から０．４ＭＰａの圧力を加え、上方（第１部材２側）から以下の条件でレーザー照射による加熱を行った。レーザーとして９４０ｎｍの半導体レーザーを用いた。レーザー光線のコリメート径は４６ｍｍ、焦点距離は２２２．５ｍｍであり、最小スポット径は１．５２ｍｍであった。レーザー光の照射は照射距離２０７．５ｍｍの位置で、出力２５０Ｗにて行った。第１部材２の短手方向（図２において横方向）に対して１０ｍｍ／ｓｅｃの速度で２５ｍｍ走査した。照射終了後は空冷によりレーザー接合用シート３が再度固化することにより、このレーザー接合用シート３を介して第１部材２と第２部材４が接合され、接合品１が得られた。得られた接合品１の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００７９】
比較例１、２
実施例１において、レーザー接合用シートとして１００μｍの「軟質アクリル層」のみからなるもの（比較例１）、あるいは１００μｍの「ＳＥＢＳ層」のみからなるもの（比較例２）を用いた以外は実施例１と同様にして接合品を得た。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８０】
実施例２
離型紙上に、上記「ＳＥＢＳ溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「ＳＥＢＳ層」を形成した。得られた「ＳＥＢＳ層」の表面に上記「ウレタン溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「ウレタン層」を形成した。これにより、合計厚さ１００μｍの二層構造のレーザー接合用シートが得られた。「ＳＥＢＳ層」を第１ポリマー層とし、「ウレタン層」を第２ポリマー層とし、ＰＰを第１部材とし、ＰＯＭを第２部材とし、実施例１と同様にして接合品を得た。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８１】
比較例３、４
実施例２において、レーザー接合用シートとして１００μｍの「ＳＥＢＳ層」のみからなるもの（比較例３）、あるいは１００μｍの「ウレタン層」のみからなるもの（比較例４）を用いた以外は実施例２と同様にして接合品を得た。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８２】
実施例３
コア層として、両面がコロナ放電処理された厚さ２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。該ＰＥＴフィルムの２３℃における引張弾性率は約４ＧＰａ（４０００ＭＰａ）である。該ＰＥＴフィルムの片面に、上記「ＳＥＢＳ溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「ＳＥＢＳ層」を形成した。「ＳＥＢＳ層」の表面に離型紙を重ねてからひっくり返し、ＰＥＴフィルムの他方の面に上記「軟質アクリル溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「軟質アクリル層」を形成した。これにより、合計厚さ１２５μｍの三層構造のレーザー接合用シートが得られた。「軟質アクリル層」を第１ポリマー層とし、「ＳＥＢＳ層」を第２ポリマー層とし、ＰＭＭＡを第１部材とし、ＳＵＳを第２部材とし、実施例１と同様にして接合品を得た。実施例１などのようにコア層を有さないレーザー接合用シートを用いた場合に比べて、レーザー接合用シートの剛性が向上していたので、レーザー接合用シートを第１部材と第２部材の間に挟む操作が容易であった。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８３】
実施例４、５
実施例３において、ＰＥＴフィルムの両面に、上記「軟質アクリル溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「軟質アクリル層」を形成したもの（実施例４）、あるいはＰＥＴフィルムの両面に、上記「ＳＥＢＳ溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５０μｍの「ＳＥＢＳ層」を形成したもの（実施例５）を用いた以外は実施例３と同様にして接合品を得た。レーザー接合用シートを第１部材と第２部材の間に挟む操作は容易であった。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８４】
実施例６
コア層として、厚さ２５μｍのポリオキシメチレン（ＰＯＭ）フィルムを用いた。該ＰＯＭフィルムの２３℃における引張弾性率は約３ＧＰａ（３０００ＭＰａ）である。ＰＯＭフィルムの両面に、上記「ウレタン溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ５μｍの「ウレタン層」を形成した。これにより、合計厚さ３５μｍの三層構造のレーザー接合用シートが得られた。「ウレタン層」を第１ポリマー層及び第２ポリマー層とし、ＰＯＭを第１部材及び第２部材とし、実施例１と同様にして接合品を得た。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８５】
実施例７
実施例６において、コア層として、実施例３と同じＰＥＴフィルムを用いた以外は実施例６と同様にして接合品を得た。レーザー接合用シートを第１部材と第２部材の間に挟む操作は容易であった。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８６】
比較例５
実施例６において、レーザー接合用シートとして１００μｍの「ウレタン層」のみからなるものを用いた以外は実施例６と同様にして接合品を得た。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８７】
実施例８
株式会社クラレ製アクリル系ブロック共重合体「ＬＡ４２８５」１００重量部、デグッサ社製カーボンブラック「ＰＲＩＮＴＥＸ  Ｇ」１．０重量部及びトルエン１５０重量部を計量し、容器の中に入れて１８時間封をして放置した後、均一になるまでスクリューで攪拌して溶液（以下、「硬質アクリル溶液」ということがある。）を得た。離型紙上に塗工機にて塗布してから乾燥し、厚さ３０μｍのポリマー層（以下、「硬質アクリル層」ということがある。）を得て、コア層とした。ここで、「ＬＡ４２８５」は、メチルメタクリレート−ｎブチルアクリレート−メチルメタクリレートのトリブロック共重合体であり、「ＬＡ２２５０」に比べてｎブチルアクリレートの含有量が少ない硬質のポリマーである。得られた「硬質アクリル層」の２３℃における引張弾性率は約１ＧＰａ（１０００ＭＰａ）であった。「硬質アクリル層」の片面に、上記「強粘着軟質アクリル溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ２０μｍの「強粘着軟質アクリル層」を形成した。引き続き「強粘着軟質アクリル層」の表面に離型紙を重ねてからひっくり返し、「硬質アクリル層」の他方の面に上記「強粘着軟質アクリル溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ２０μｍの「強粘着軟質アクリル層」を形成した。これにより、合計厚さ７０μｍのアクリル系ポリマーを主成分とする三層構造のレーザー接合用シートが得られた。得られたレーザー接合用シートは、コア層が「硬質アクリル層」からなり、第１ポリマー層及び第２ポリマー層が「強粘着軟質アクリル層」からなる。ＰＯＭを第１部材及び第２部材とし、実施例１と同様にして接合品を得た。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８８】
実施例９
ＰＰ５０重量部、ＰＭＭＡ５０重量部、デグッサ社製カーボンブラック「ＰＲＩＮＴＥＸ  Ｇ」１．０重量部を溶融混練してから押出し、厚さ５０μｍのシートを得て、コア層とした。得られたコア層の２３℃における引張弾性率は約５００ＭＰａであった。コア層の片面に、上記「ＳＥＢＳ溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ２０μｍの「ＳＥＢＳ層」を形成した。引き続き「ＳＥＢＳ層」の表面に離型紙を重ねてからひっくり返し、コア層の他方の面に上記「軟質アクリル溶液」を塗布してから乾燥し、厚さ２０μｍの「軟質アクリル層」を形成した。これにより、合計厚さ９０μｍの三層構造のレーザー接合用シートが得られた。得られたレーザー接合用シートは、コア層がＰＭＭＡとＰＰを含む樹脂組成物からなり、第１ポリマー層が「ＳＥＢＳ層」からなり、第２ポリマー層が「軟質アクリル層」からなる。ＰＰを第１部材とし、ＰＭＭＡを第２部材とし、実施例１と同様にして接合品を得た。得られた接合品の剪断強度を測定した結果を表１にまとめて示す。
【００８９】
【表１】
0004806003.tif 000002
【００９０】
比較例１に示されるように、「アクリル層」はＳＵＳとの接着性が十分ではなく、比較例２に示されるように、「ＳＥＢＳ層」はＰＭＭＡとの接着性が十分ではない。これに対し、「アクリル層」をＰＭＭＡと接着させ、「ＳＥＢＳ層」をＳＵＳと接着させた実施例１では、はるかに高い剪断強度が得られた。すなわち、本発明によれば、接着される部材が異なる場合に、それぞれの部材に適したポリマー層を選択できる。金属と樹脂のように物性が大きく異なる部材を接着する場合に、本発明の意義が大きい。この点は、実施例２と比較例３、４によっても示されており、極性の大きく異なる樹脂を接着する場合であっても同様である。
【００９１】
実施例３、４及び５を、実施例１、比較例１及び２と比較すればわかるように、第１ポリマー層と第２ポリマー層の間に、高弾性率のコア層を配置することによって、コア層を有さないレーザー接合用シートを用いた場合に比べて、シートの剛性が向上するので、レーザー接合用シートを第１部材と第２部材の間に挟む操作が容易であった。この点は、接合面が平坦でないときなどに特に重要である。なお、高弾性率のコア層を有することによって剪断強度が少し上昇する。これは、柔軟なポリマー層の一層当たりの厚みが減少したことによるものであると考えられるが、この点も有利な点である。
【００９２】
実施例６に示されるように、コア層が第１部材及び第２部材と同じ種類の材料からなる場合、コア層が第１部材及び第２部材とは異なる種類の材料からなる場合（実施例７）に比べて、剪断強度が大きく向上する。コア層は、第１部材あるいは第２部材と直接接触するものではないが、レーザー照射時の溶融や分解によって、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層は相互に混じり合い、接合強度が上昇したと考えられる。
【００９３】
実施例８に示されるように、コア層が、第１ポリマー層及び第２ポリマー層と同種のポリマー（アクリル系ポリマー）からなる場合、接合強度がきわめて高くなり、第１部材又は第２部材の材料破壊によって剥離する。これは、コア層と第１ポリマー層及び第２ポリマー層との親和性が高まった結果、それらの層間における界面接着力が向上してレーザー接合用シート内部での破壊が抑制されたためであると考えられる。そして、レーザー照射された部分においては、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層は、溶融して相互に混合され、その時に柔軟かつ強固に一体化されたものと推定される。
【００９４】
実施例９では、コア層は、ＰＰとＰＭＭＡとの混合物からなる。ここで、ＰＰは、第１ポリマー層（ＳＥＢＳ）及び第１部材（ＰＰ）と同じ種類のポリマーである。また、ＰＭＭＡは、第２ポリマー層（アクリル系ブロック共重合体）及び第２部材（ＰＭＭＡ）と同じ種類のポリマーである。得られた接合品の接合強度はきわめて高くなり、第１部材又は第２部材の材料破壊によって剥離した。コア層が、第１ポリマー層、第２ポリマー層、第１部材及び第２部材と親和性を有することによって、第１部材と第２部材が相互に親和性の低いポリマーであっても、優れた接合強度を得ることができた。レーザー照射時の溶融によって、第１部材、第２部材、第１ポリマー層、第２ポリマー層及びコア層は相互に混じり合い、柔軟かつ強固に一体化されて、このような接合強度の向上が認められたと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の接合方法により得られる接合品の模式的断面図である。
【図２】実施例において第１部材、レーザー接合用シート及び第２部材を積層する方法を説明するための模式的上面図及び断面図である。
【図３】実施例において剪断強度の測定方法を説明するための概略斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  接合品
２  第１部材
３  レーザー接合用シート
４  第２部材
５  第１ポリマー層
６  コア層
７  第２ポリマー層
８、９  スペーサ
Ａ  重ね合わせ部分
Ｌ  レーザー光
【図１】
0004806003.tif 000003
【図２】
0004806003.tif 000004
【図３】
0004806003.tif 000005