レーザー透過溶着法によるレーザープラスチック溶着では、2種類の熱可塑性プラスチックが相互に接合されます。その工程では、レーザーが透過性接合部を透過し、吸収性接合部を加熱します。そして吸収性プラスチックが透過性接合部を溶融します。十分な伝熱を確保するには、適切な治具を使用して接合部同士を押し合わせる必要があります。その際の隙間は、出来る限り150 μmより小さくする必要があります。長期的な接合を得るには、溶融したプラスチックが完全に凝固しなければなりません。そのため、治具は両方の接合部を、溶着プロセス自体が終わった後も一定の保持時間にわたって押し合わせます。
レーザープラスチック溶着
高品質、高再現性、溶剤不要などの多くの利点を持つレーザープラスチック溶着は、多数の業界で接着、超音波溶着や振動溶着などの従来の工法に代わって使用されています。また、レーザー接合では、溶着シームを新しい部品形状に合わせて自由自在に調整することができます。入熱箇所がごく一部に限定されるため、熱に弱い電子コンポーネントなどが効果的に保護されます。通常、プラスチック溶着は輪郭溶着、準同時溶着、同時溶着とマスク溶着の4種類に区別されます。プラスチック溶着では原則的に、約300ワットまでのレーザー出力が使用されます。
高い品質と再現性
一定の高い品質を持つ溶着シームが生み出されます。そのシームの強度は、母材の強度に相当します。
フレキシブルに使用可能
溶着シームは様々な部品形状に合わせて自由自在に調整可能です。
残留物なし
接着、振動溶着や超音波溶着の場合とは異なり、レーザー溶着では残留接着剤やプラスチックの小破片が発生しません。
損傷なし
入熱が局所的であるため、熱に弱い電子部品が損傷することがありません。
低騒音及び低摩耗
レーザープラスチック溶着は材料だけでなく、環境も保護します。
レーザープラスチック溶着の仕組み
材料組み合わせマトリックスには、様々な材料の溶接性が表示されています。接合安定性は、同種のプラスチックをレーザー溶着した場合に最も高くなります。プラスチックに含まれるガラス繊維の割合が高いと、溶着接合部が若干脆くなる可能性があります。そのため、ガラス繊維含有量は最大40 %とすることをお勧めします。ガラス繊維を含むレーザー透過性材料の厚さは、2 mm以下にする必要があります。
溶着可能な熱可塑性プラスチックの多くは、固体レーザーから発せられるレーザー光線のごく一部しか吸収しないため、煤などの添加剤が追加されます。それにより、レーザー光線による熱可塑性プラスチックの溶融と溶着が可能になります。溶着プロセスの再現性を確保するには、適切なアダプタを使用して、部品を高い再現性で位置決めする必要があります。接合力は、部品を輪郭近くのクランプ面または特殊ガラスに押し付けることで生み出されます。このガラスは機械的安定性が高く、レーザー光が透過するものでなければなりません。
3種類のレーザー透過溶着法の比較
レーザープラスチック溶着の典型的な用途範囲
輪郭溶着では、回転対称部品が一定の位置に固定されたレーザー光線の下で回転します。この方法で、タンクキャップなどを溶着することができます。
準同時溶着では、スキャナー光学系を使用して輪郭を矢継ぎ早にくまなく照射します。それにより、輪郭に沿った全ての箇所がほぼ同時に加熱されます。
レーザープラスチック溶着向けTRUMPF製品
TRUMPFはプラスチック溶着向けにコンプリートソリューションを、すなわちユーザー特有の用途に合わせて完璧に調整されたレーザー、センサー付き焦点合わせ光学ユニットとレーザー加工機 (オプションで治具付き) を一手に提供しています。
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