C：A5052 A：PA66 erutarepmeTZ ℃% GTVmATD% 率過透B：CBシート0-20AC 0 10 20 30 40 50 60 800, 1200, 2000 60, 80 0.81-1.40 PA66とPA66の接合にCBシートを用いたレーザ接合について調べた．基本的な接合条件はエネルギ密度Edを基準としてレーザ出力とビーム移動速度を変化させて接半導体レーザ 土台 レーザ出力ビーム移動速度レーザ照射面積図2 レーザ接合方法表1 レーザ照射条件 3・1 インサートシートの熱特性と分光特性 CBシート（インサートシート）の熱的特性は接合工程にとって重要である．図 3 に試作したCB シートの熱重量測定（TG）と示差熱分析（DTA）の測定結果を示す．測定はセイコーインスツルメンツ（株）TG/DTA6300 を用いて，昇温速度10 ℃/min；雰囲気ガス空気；雰囲気ガス流量100 mL/min の条件で行った．加熱による温度上昇に伴い262 ℃に吸熱のピークが示されており，CBシートの溶融開始状態が考えられる．さらに昇温が進み400℃ 以上では熱分解が加速され，その重量は著しく減少した．したがって，最大400 ℃以下での接合が適切であることがわかった．本研究の異種接合方法は，レーザで加熱するため，試作したCBシートの分光特性は接合品質に大きな影響を与える．試作したCBシートの透過率の測定結果を図4に示す．カーボンブラックの濃度が増すとともに透過率は減少した．レーザ接合に用いる半導体レーザの波長は808 nmであり，その波長における透過率は炭素濃度0%のCBシートでは64.6%であり，0.07 %のときに51.9 %であった．さらにカーボンブラックの濃度が0.5%以上から透過率が著しく低下し，1.0%のときの透過率は2.0 %ほどまでに低下した． 3・2 カーボンブラック濃度およびエネルギ密度の接合性への影響 合可能な領域を調べた．その適正な条件は，接合できている状態と引張せん断試験後に界面破壊のないことから判断し，エネルギ密度が240 J/cm2以上の範囲であることがわかった．図5にPA66の板厚が1 mmと3 mmでの接押えガラス 合結果を示す．照射条件はレーザ出力800 W，ビーム移動速度80 mm/s（Ed:240 J/cm2）で行った．縦軸に引張せん断試験の破断荷重 Nを示した．その値は，CBシートのカーボンブラック濃度が増すと増加し，最大値を示した後，減少する変化を示した．また板厚は厚い方が破断荷重は高く，厚み1 mmと3 mmでのその最大値は，それぞれ895 N，1, 484 Nであった．それらの接合強度を用いたCBシートの面積150 mm2から求めると，それぞれ6.0 MPa（厚み1 mm）, 9.9 MPa（厚み3 mm）であった．厚み1 mmではカーボンブラックの含有率が0.01%と0.02%，厚み3 mmでは0.01%から0.07%の場合，全ての接合試験片は引張りせん断試験においてPA66自身が破断した．カーボンブラックの濃度が高い0.5%と1.0%のCBシートを用いたレーザ接合では，透過率と反射率の差で求めた吸収率が92.3%と93.5%と高い値であった．それらを用いた接合試験片では，融合し接合されたような状態であったが，継手の破断荷重は700 N（4.7 MPa）と低かった．これはレーザの吸収率が高かったため，接合界面の樹脂またはCBシートに熱損傷や熱分解が生じた結果，継手の強度を低下させたことが考えられる．特に板厚が1 mmではその影響が大きかった．以上のように， PA66の板厚とCBシートのカーボンブラック濃度の組合せによって，界面での加熱状態を調節できることがわかった．特にカーボンブラックの添加量は，0.1 %以下の範囲で有図3 試作したCBシートの熱的特性図4 試作したCBシートの光学的特性時間 分 カーボンブラック濃度0% カーボンブラック濃度 % エアシリンダ ステージ v ３．実験結果および考察B W mm/s cm2 706050403020100-10706050403020100.0016005004003002001000.0120-40-60-80-1000.11.0− 160 −
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