レーザー加工技術は、工業製造業に徐々に浸透し、注目を集める新技術となっています。現在、レーザー材料加工の用途全体の中で、主に金属部品の製造が85%以上のシェアを占めており、残りの15%は木材・紙製品、布地・皮革、繊維材料、プラスチック、ガラス、半導体などの非金属製品に応用されています。レーザーのスペクトル波長範囲が異なると、材料の吸収率や効率も異なります。つまり、材料の特定の特性に対して、最も吸収率が高く、加工に最適なレーザーの種類が必ず見つかるのです。
現在、金属材料のレーザー加工技術は、切断、溶接、クラッディング、洗浄など、既に十分に研究が進められています。次の注目成長分野は、非金属材料のレーザー加工です。特にガラス、プラスチック、木材、紙製品は、生活と産業において最も一般的な材料です。中でもプラスチックは、その多様な成形塑性変化によって、様々な工業部品や日用品に利用されており、その応用範囲は非常に広範です。しかし、長年にわたり、プラスチックの接合は未だに十分な解決がされていない問題です。
プラスチックの接合プロセス プラスチックは熱可塑性に優れているため、接合箇所を加熱することで軟化・溶融し、接合が容易になりますが、接合方法によって接合効率や品質は大きく異なります。現在、プラスチック部品の接合には主にいくつかの方法があります。1つ目は、最も伝統的な接着剤ペーストです。現在、工業用接着剤は臭いが強く、ホルムアルデヒドなどの有毒物質を発生する場合もあり、環境保護の要求を満たしていません。2つ目は、ファスナーや留め具を用いて接合する方法です。例えば、2枚のプラスチック片に予め留め具を取り付けておき、簡単に取り外したり、ネジ止めしたりすることができます。3つ目は、熱融着によるプラスチック接合です。これには、誘導溶接、熱板溶接、熱ガス溶接、振動摩擦溶接、超音波溶接、レーザー溶接などがあります。ファスナーとファスナーの接合には、一定の重要な意味があります。一般的に、2つのプラスチック部品が永久的にデッド接続にならないように使用されます。熱融着接合は、一般的にプラスチック間の永久的な接続を実現します。熱板溶接は効率が非常に低く、精度も十分ではなく、自動化度も低い。現在、最も多く利用されているのは振動摩擦溶接と超音波溶接であり、関連設備は1台あたり数万元程度で、大量生産に適している。しかし、超音波溶接は騒音を発生し、溶接ワークのサイズが制限され、熱界面の不均一性や溶接効果の誤差が生じやすい。レーザー溶接によるプラスチック溶接が徐々に登場し、プラスチック業界の注目を集めている。
プラスチックレーザー溶接：プラスチックレーザー溶接は、レーザーの熱エネルギーを利用して熱可塑性プラスチック部品を恒久的に接合する技術です。溶接前に、適切な外力を加えて溶接する2つの部品間の領域を挟み込み、部品の材質に適した近赤外線レーザーの波長を調整する必要があります。レーザーはまず1番目の部品を透過し、2番目の部品で吸収されて熱エネルギーに変換されます。これにより、2つの部品の接触面が溶融し、溶接領域が形成され、溶接が完了します。プラスチックレーザー溶接は、高効率、全自動制御、高精度、溶接部の密閉性良好、溶接が堅牢、プラスチック部品へのダメージが少なく、騒音や粉塵が発生しないなどの利点があり、非常に理想的なプラスチック溶接プロセスです。現在のプラスチックレーザー溶接の課題は、1つは設備が従来のプロセスに比べて比較的高価であることです。2つ目は、異なる色のプラスチック、特に上下層の透明プラスチック間のレーザー吸収による溶接の難しさです。将来的には、コーティングによるレーザー吸収の補助を検討することができます。第三に、プラスチックレーザー溶接のさまざまな応用シナリオ、ロードとアンロード、固定具、自動化に関する研究はまだ不十分です。
理論的には、プラスチックレーザー溶接はプラスチック接合に関わるあらゆる産業に応用可能であり、この技術はまだ初期探索段階にあります。自動車、医療機器、家電製品、消費電子製品などのプラスチック部品に使用されています。自動車分野では、準同期溶接を採用したプラスチックレーザー溶接機が、各種複合バルブボディ溶接、チェックバルブボディ溶接、自動車計器盤溶接に使用されています。また、シーケンシャルコンター溶接モードを備えたプラスチックレーザー溶接機は、各種燃料ラインやプラスチック継手のほか、高級車のバンパー、自動車のヘッドライト、渦電流ファン、自動車後部テールランプ、油ガス分離器などの溶接にも使用されています。自動車360度カメラ、自動車レーダー、自動ドアロック、電子パーキングコントローラー、ヘッドアップディスプレイなどもプラスチックレーザー溶接を採用することで、高い製品品質と経済性を実現しています。
医療機器分野では、医療用ホースの接続部、血液分析装置、補聴器、胃カメラの接続部、液体フィルタータンクなど、清浄度の高い機器の密封・溶接にプラスチックレーザー溶接が用いられています。また、家電製品の溶接では、時計バンドの溶接やVRグラスのパッケージングなどにプラスチックレーザー溶接を用いることで、美しい外観と高い溶接強度を実現しています。プラスチックレーザー溶接は、携帯電話の部品（ケース、ヘッドセットのシート、USBシート）、マウス、センサーなどにも利用されています。現在、一部の企業は、プラスチックレーザー溶接をバッテリーパッケージの溶接に応用しています。
投稿日時: 2023年3月27日
