LTW(R) レーザー透過溶着法が切り拓く、新しい樹脂溶着の世界。
 
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レーザー透過溶着法に使用されるプラスチックと着色材料
 
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レーザー透過溶着法(LTW)に使用されるプラスチックや着色材料は、光透過性樹脂部品と光吸収性樹脂部品では大きく異なります。
レーザービームは、光透過性樹脂部品の場合ではできるだけレーザービームを透過させなければならず、逆に光吸収性樹脂部品の場合では吸収させ、発熱させなければなりませんので、それに合わせてプラスチックや着色材料を選定する必要があります。

ここでは、プラスチックと着色材料の選定だけに焦点を絞って説明します。
なお一般的な着色材料には顔料系と染料系があり、顔料系には無機顔料と有機顔料があります。


●光透過性樹脂部品 (材)
必要な性能:レーザービームを透過させること(3mmの肉厚レベルで15%以上のレーザービーム透過率が必要。)好ましくは20%以上の赤外線透過率。
プラスチック
非晶性樹脂の例 結晶性樹脂の例

・PS(ポリスチレン)
・LDPE(低密度ポリエチレン)
・PC(ポリカーボネート)
・PMMA
(ポリメタクリル酸メチル)
・PAR(ポリアリレート)
・PSF (ポリサルフォン)
・PES (ポリエーテルサルフォン)

PP・PE(ポリプロピレン・ポリエチレン)
・PBT(ポリブチレンテレフタレート)

・PET(ポリエチレンテレフタレート)
・PA(ポリアミド)
・POM(ポリアセタール)
・PPS(ポリファニルサルファイド)

着色材料 顔料 ・レーザービームを吸収・散乱させるので、使用上の制約が大きい。
・特に黒色の着色ではレーザーの損失が大きい。
染料 ・レーザービームを透過させるので、使用上の問題がない。
・レーザーを透過する黒色の着色も可能。
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◆プラスチックと充填材(フィラー)

光透過性樹脂部品には、レーザービームを透過しやすい非晶性樹脂が有利ですが、結晶性樹脂でも使用されています。
ガラス繊維は、レーザー光を散乱させますが樹脂部材の溶着部の厚みに応じて使用可能です。
タルクは、レーザー光を反射させ、レーザー透過率を低下させます。



◆顔料
顔料はプラスチックに溶解せず、粒子(凝集物)として分散されています。そのため顔料はレーザービームを吸収・反射(または散乱)させるので、赤外線(レーザー)透過が困難になります。
したがってレーザー透過溶着法(LTW)では不向きな着色材料になります。


◆染料
染料はプラスチックに分子レベルで溶解するため、着色が均一で色相も安定しています。
染料の透過性はプラスチックによって異なりますが、非常に高い赤外線(レーザー)透過性能を持つことができます。

詳しくは次のページをご参照下さい。
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●光吸収性樹脂部品(材)
必要な性能:レーザービームを吸収し、発熱させること。
プラスチック レーザー吸収色素を用いれば、結晶性樹脂でも非晶性樹脂でも使用可能。
着色材料 顔料系吸収色素と染料系吸収色素との組合せが好ましい。
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◆プラスチック
光透過性樹脂部品とは逆に、レーザー吸収色素を用いれば、結晶性樹脂でも非晶性樹脂でも使用可能です。


◆顔料系吸収色素(例:カーボンブラック)
顔料は、一般的にレーザービームを吸収、反射または散乱します。
実際の使用においては顔料がプラスチックの結晶性に影響を与えるため、注意が必要です。

また一般的な顔料系吸収色素としては、カーボンブラックが使用されています。
ただしカーボンブラックはレーザービームの吸収が強いため、添加量や分散状態により異常な発熱反応をひき起こし、プラスチック自体の分解点を超えるような温度上昇を招く危険性があります。
その結果、溶着不良や溶着時のガス発生、溶融プールでのボイド(気泡)の発生、およびプラスチックの劣化の原因になるため、光吸収性樹脂部品の材料の組成には注意が必要になります。


<光吸収性樹脂部品のメカニズム(イメージ図)>
光吸収性樹脂部品のメカニズム(イメージ図)


◆染料系吸収色素(例:eBIND LAW)
顔料系吸収色素だけでは、レーザービームを吸収しすぎて局部的に異常な発熱が起こる危険性があります。また染料系吸収色素だけでは、吸収が弱くレーザービームを十分に吸収することが難しくなります。

そこで染料系吸収色素と顔料系吸収色素とを組合せて発熱量をコントロールすることにより、柔軟な溶着条件を導きだし、より安全性で高品質な溶着部品を提供できます。

→ <S-type色素を利用したeBINDの優位性>
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