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材質
熱可塑性プラスチックとは、再溶融が可能なプラスチックのことを言います。だからこそ、溶着も可能なのです。熱可塑性物質は、2 つに分けることができます:
  • 非晶性熱可塑性物質
  • 半結晶性熱可塑性物質

非晶性熱可塑性物質は、添加剤を使わなければ、可視領域で透明です。半結晶熱可塑性物質はそれに反し、見た目は白っぽい不透明です。 

基本的には両方ともレーザーで溶着可能です。ただし、光学的特性を考慮する必要があります。 

レーザー溶着可能な材料の組み合わせを表にしてみました。この組み合わせのほかにもスペクトルを改質ブレンドで拡大することが可能です。 

Leister Material Combination
Click on chart for full resolution (pdf)
プラスチックの光学的特性が、レーザー透過溶着における溶着結果にとって、決定的な影響を与えます。レーザービームには、接合する部材に透過性の部材と吸収性の部材両方が必要です。  
添加剤を加えなければ、どの熱可塑性物質もレーザービームには透過性です。それでも非晶性と半結晶性の熱可塑性物質に区別します。非晶性プラスチックでは、ビームがほとんど損失無しに分厚い材質でも通過します。半結晶性のプラスチックでは、ビームが結晶体で屈折し、反射します。そしてそれが、主に結晶度とビームを通過する部材の厚さに応じて、分散します。
この図は、透過性PA.のスペクトル分析を表したものです。800 ~ 1100 nm 間の波長範囲ではプラスチックは、可視領域 (400 ~ 700 nm)にあるものより透過性が高いのです。 

光学的浸透深度が、吸収性接合部剤の特性にとっての目安です。これにより、レーザービームが熱が発生する前にどのくらい深くプラスチックの表面に浸透するか、わかります。最適なのは、光学的振動深度が、図では上のケースの下の方で見られるように、µm 範囲にあることです。吸収物質が十分でない場合には、体積吸収を行います。これにより部材の厚さ全体が加熱されます。3 番目のケースは、表面反射が大きすぎる場合で、ビームが表面に浸透できません。この 2 つのケースは、プロセスにとってどちからといえばネガティブです。 
Leister LPW optische_Eindringtiefe
溶着中の熱の発達により熱影響部が発生しますが、これはミクロトーム切片等を使って顕微鏡で可視化することができます。 

溶着部の設計は、とてもシンプルに行うことができます。要約すれば、溶着領域に、単に物理的な接触があればいいだけなのです。- もちろん、そう簡単にはいきません。部品はレーザーに適した構造でなければいけません。その場合の指針は、お問い合わせいただくか、 DVS (指針 2243) を参照ください。

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