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レーザー樹脂溶着技術のご紹介 よくあるご質問

レーザー樹脂溶着技術

プラスチック接合の基礎からレーザー樹脂溶着ノウハウまで、レーザー溶着に必要な情報を分かりやすくご説明いたします。
接着剤や熱板溶着、超音波溶着など従来工法で樹脂接合・プラスチック溶着をご使用・ご検討中の方、既存の超音波溶着機などの溶着機・樹脂接合設備・レーザー溶接機の置き換えをご検討中の方、必見です。

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レーザー樹脂溶着技術のご紹介

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よくあるご質問

レーザー樹脂溶着における、レーザー加工機(レーザー溶着機・プラスチックウェルダー)側のポイントをQ&Aにてまとめました。

 

1. パルス発振とCW(連続)発振とではどちらが向いていますか?

CW(連続)発振の方が適しています。パルス発振の場合、ピークパワーがあるため、透過材側の表面にてレーザーを吸収したり、境界面の温度が急激に上昇することで「過溶着(発泡や熱分解)」になりやすく、レーザー条件がシビアになる傾向があります。

ただし、パルス発振でも溶着実績はあります。パルス発振の場合はパルス周期を速く(小さく)してピークを抑える必要があります。


2. レーザー出力は高ければ良いですか?

スポット径との兼ね合いとなるため、一概には言えません。マイルドに加熱するには、適切なパワー密度(パワー÷スポット径)にする必要があるため、スポット径とのバランスが重要です。

パワー密度が高すぎると過溶着になったり、透過材側の表面が焼損します。


3. レーザー波長による影響はありますか?

800~1,100nmであればOKです。波長違いの優位性は見られません。
この近赤外領域では、ほとんどの樹脂(ナチュラル材、板厚1mm)にて透過率は40%以上あります。


4. ビームモードによる影響はありますか?

シングルモードよりもマルチモードやトップハットの方が有利と言われています。スポット内のエネルギー分布が均一であるため、シングルモードより溶着条件が出しやすいということが理由と思われます。

シングルモードの場合、ビーム径中心付近でパワー密度が高くなるため、溶着幅の中心付近では、深く溶け込む傾向があります。その結果、溶着強度が増すケースを確認しております。

ビームモードの優劣ではなく、ワークの材料/形状に応じて、適切にレーザーを照射することが重要と考えます。


5. レーザー光のスポット径はどれくらいが良いですか?

求められる溶着幅によりますので、一概には決められません。
当社へ実験依頼いただくお客様の場合、ビーム径はø0.8~1.6mmが多い傾向です。


6. スキャンスピードはどれくらいが良いですか?

100mm/s程度を基準とし、ワークにより調整します。

「(1)ゆっくり1回で照射する場合」と、「(2)速く複数回で照射する場合」とでは、熱効率としては(1)の方が良いため、加工時間は短くなります。基本的には(1)が良いです。

ただし、溶けやすい樹脂(ナイロンなど)や、融点の異なる材料(材質違い)の組み合わせでは、溶け具合を細かく制御するために、(2)を使うこともあります。ガルバノ制御であれば、これらの調整が簡単に行なえます。


7. レーザ溶着・レーザー溶接の工法はどのような種類がありますか?

主に3種類の工法があります。

  • レーザー透過溶着法
    光透過性樹脂部品と光吸収性樹脂部品を使用します。
    レーザ光により、光吸収性樹脂部品を発熱・溶融させることで光透過性樹脂部品と接合させる工法です。
  • レーザー吸収法
    光透過性樹脂の間にレーザ光吸収体を挟み、レーザ光でレーザ光吸収体を溶融させ接合させる工法です。
  • 吸光度制御法(ACW®溶着法)
    樹脂材料の透過と吸収のバランスがコントロールされた光透過吸収性樹脂をレーザ光で溶融させる新しい工法です。
ACW®は、オリヱント化学工業株式会社の登録商標です。
詳しくはオリヱント化学工業株式会社様の技術サイトをご覧下さい。

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ガルバノスキャニング式レーザー加工機(レーザー溶着機) VL-W1シリーズ

ガルバノスキャニング方式レーザー加工機 VL-W1シリーズ

主な特長

  • ガルバノスキャニング方式の採用
    レーザー加工装置の小型化・簡素化を実現
  • ファイバレーザー搭載
    安定した品質で樹脂のレーザー溶接が可能
  • 高性能パワーモニタ内蔵
    品質に対する安心機能
  • 専用ソフト内蔵
    初めてでも簡単操作

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パナソニックのレーザ溶着機は、愛知県春日井市にレーザー溶着ラボラトリーを構えています。
ラボでは溶着実験だけではなく、さまざまな試験にご対応できるよう評価設備を取り揃えており、高度な技術力と豊富なノウハウを持ったスタッフが皆さまのご要望にお応えできるよう、試験・評価業務にあたっています。

レーザー溶着ラボの室内風景

ラボの概要

  • 完全個室となっておりますので、開発中製品の評価もご安心してテストトライしていただけます。
  • 接合テストに合わせて、強度やリークテストのご評価をいただけるよう多彩な評価機材を保有しております。
  • 実験室とお客様のオフィスをつなぎ、リモート実験にも対応いたします。
専門の技術スタッフが評価実験をサポート レーザー溶着ラボのご紹介はこちら

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