CN112936878A - 熔敷接合方法及熔敷接合体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种熔敷接合方法及熔敷接合体，所述熔敷接合方法是一种使由聚酰胺树脂构成的第一和第二筒管的端部彼此在熔融状态下压接来进行接合的方法。所述熔敷接合方法包括：配置工序，将红外线放射灯配置于隔开间隔地对置配置的第一和第二筒管之间；加热熔融工序，照射红外线来将第一和第二筒管的端部加热熔融；以及压接工序，将熔融的端部在使该端部彼此压接的状态下冷却。

Description

熔敷接合方法及熔敷接合体
技术领域
本发明涉及一种由结晶性树脂构成的筒状构件彼此的熔敷接合方法及熔敷接合体。
背景技术
作为将树脂构件彼此接合的方法，一直以来已知如下的接合方法：在以接合面(端面)隔开间隔的方式对置配置的树脂构件之间配置发热体，通过发热体的放射热将各树脂构件的端面加热熔融后，将熔融的端面彼此压接。在这样的接合方法中，通过红外线的照射将树脂构件的端面加热熔融的方法被特称为红外线熔敷法。
作为所述红外线熔敷法，例如在日本特开平9－277381中公开了如下的方法：使用在红外线灯的两侧装接了电极的发热体，通过从发热体放射的红外线将聚氯乙烯树脂制的管的端面加热1～5秒而使其熔融，接着将管沿轴向按压来将管的端面彼此接合。
另外，在上述的日本特开平9－277381中，作为管(筒状构件)的构成材料，除了作为非结晶性树脂的聚氯乙烯树脂之外，还列举出了聚酰胺树脂、聚丙烯树脂这样的结晶性树脂。
但是，对于由结晶性树脂构成的筒状构件，在应用日本特开平9－277381中所记载的方法形成的接合体(熔敷接合体)中，即使在看起来没有夹入异物等缺陷而外观上良好的接合状态下，离接合部不远的部位有时也会因相对低的拉伸力而断裂。
更详细而言，在为了评价由结晶性树脂以外的树脂构成的熔敷接合体中的接合部的品质而在低温(－70℃)下进行了拉伸试验(以下，也称为“低温拉伸试验”。)的情况下，即使是在良好的接合状态下，通常接合部也会在屈服点附近断裂。在此，虽然母材和接合部的屈服点不同(母材的屈服点＞接合部的屈服点)，但像这样在屈服点附近断裂的特性自身在对母材进行低温拉伸试验的情况下也是相同的，并没有特别的问题。
问题在于，在用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的熔敷接合体中，在进行了同样的低温拉伸试验的情况下，在接近接合部的屈服点之前的阶段(相对较低的拉伸力)发生断裂，而且不是接合部自身发生断裂，而是在离接合部不远的部位发生断裂。
发明内容
本发明是鉴于所述问题而完成的发明，其目的在于提供一种即使在用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的情况下也能实现相对较高的拉伸强度的熔敷接合方法及熔敷接合体。
本发明的发明人为了解决上述问题，反复进行了深入研究，作为结果，得到了以下的见解。
已知结晶性树脂中的结晶度在熔融前的构件(母材)的阶段大体上是均质的，但会因加热、压接、树脂流动等而变得不均匀。此外，还已知结晶性树脂中的结晶度高的部分比结晶度低的部分强度更高(硬)。
那么，对结晶性树脂而言，通常在处于熔点以上时结晶部会熔融(消失)并且当低于玻璃化转变温度时不会发生结晶化，另一方面，从低于熔点至达到玻璃化转变温度为止持续结晶化，而且越是在例如150℃～220℃这样的高温状态下，结晶越容易生长。因此，在红外线熔敷法中只要使由结晶性树脂构成的筒状构件的端部处于相对高温状态并在压接后缓慢地冷却至玻璃化转变温度，结晶就会充分地生长，应当能得到相对高强度且均匀的接合状态。
不过，在通过由红外线实现的短时间(1～5秒)的加热来使筒状构件的端部熔融的情况下，无法如上所述得到高强度的熔敷接合体，在熔敷接合体的接合部附近产生了相对较大的结晶度差异(硬软差)。这被认为是由于以下的原因导致的。
即，将筒状构件的端部彼此在熔融状态下压接时，由于被加压而从接合部排出的高温的氧化树脂(熔融树脂)会向筒径方向内侧和外侧突出而形成焊缝。此时，高温的焊缝不仅体积相对较大，而且容易形成与筒状构件的内周面、外周面堆叠的形状，因此筒状构件的内周面和外周面与焊缝的边界部容易积聚热量，结晶容易生长，因此存在结晶度变高的倾向。
另一方面，在像上述日本特开平9－277381的方法那样通过由红外线实现的短时间(1～5秒)的加热来使筒状构件的端部熔融的情况下，接合部附近的温度分布容易变得不均匀。因此，多数情况下，焊缝堆叠的部位虽然接近接合部，但没有达到那么高的温度。
这些因素相互影响，会在筒状构件的内周面及外周面与焊缝的边界部与其他部位(特别是焊缝堆叠的部位)之间产生相对较大的温度差，其原因被认为是在冷却后的熔敷接合体的接合部附近产生了相对较大的结晶度差异(硬软差)。
在此，向筒径方向内侧和外侧突出的焊缝中，向筒径方向外侧(外周面侧)突出的焊缝容易切削，因此向外周面侧突出的焊缝通常与在其附近产生相对较大的结晶度差异的部分一起被切削。相对于此，向筒径方向内侧(内周面侧)突出的焊缝不容易切削，例如，只要想到两端闭合的熔敷接合体、从两端到接合部的距离较长的熔敷接合体，就能明白这一点。因此，向内周面侧突出的焊缝与在其附近产生相对较大的结晶度差异的部分一起残留于作为成型品的熔敷接合体中的情况多发。
因此，用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的熔敷接合体被认为由于在应力原本就容易集中的接合部附近中的筒状构件的内周面与焊缝的边界部附近会产生相对较大的硬软差，因此残留有容易成为断裂起点的弱化部。这一点与下述的情况一致：在对用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合而成的熔敷接合体进行了低温拉伸试验的情况下，离接合部不远的部位会在接近接合部的屈服点之前的相对较低的拉伸力下断裂。
这样的话，如果对加热时的接合部附近的温度分布合理地进行控制，则高温的焊缝与其堆叠的部位的温度差会变小，在冷却后的熔敷接合体中，不会在接合部附近产生相对较大的结晶度差异(硬软差)，即使在将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的情况下，也应当能实现相对较高的拉伸强度。
本发明是基于以上的见解而完成的发明，即使在用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的情况下，也应当能实现相对较高的拉伸强度，谋求冷却后的熔敷接合体的接合部附近的结晶度分布的合理化。
具体而言，本发明以将由结晶性树脂构成的筒状构件的端部彼此在熔融状态下压接来进行接合的熔敷接合方法作为对象。
在该熔敷接合方法中，准备了能使所照射的红外线的性状发生变化的红外线照射单元。
并且，该熔敷接合方法的特征在于，包括：配置工序，将所述红外线照射单元配置于隔开间隔地在筒轴方向对置配置的所述筒状构件的端部彼此之间；加热熔融工序，从所述红外线照射单元照射红外线，将各所述筒状构件的端部加热熔融；以及压接工序，将熔融的所述筒状构件的端部在使该端部彼此压接的状态下冷却，在所述加热熔融工序中，控制从所述红外线照射单元照射的红外线的性状，使得在冷却后的熔敷接合体中，以压接时从接合部排出并在筒径方向突出的焊缝与对应的所述筒状构件的周面的边界部作为起点的区域中的、沿筒径方向的结晶度不会急剧变化。
只要使所照射的红外线的性状即红外线的性质(例如红外线的波长)、红外线的状态(例如红外线的强度)发生变化，就能调节对被照射物的热输入方式(热输入范围、热输入速度、热输入的强弱等)。因此，根据该构成，通过控制从红外线照射单元照射的红外线的性状，能调整加热时的接合部附近的温度分布，制作出如下的加热状态：冷却后的熔敷接合体中，以焊缝与筒状构件的周面的边界部作为起点的沿筒径方向的结晶度不会急剧变化。
像这样，只要冷却后的熔敷接合体中的接合部附近的结晶度不急剧变化，换言之，只要接合部附近不产生相对较大的硬软差，就不会在接合部附近产生在接近屈服点之前的阶段成为断裂起点的弱化部，因此即使在用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的情况下，也能实现相对较高的拉伸强度。
另外，虽然高强度(高输出)的红外线能使接合面的表面温度急速上升而得到高品质的接合状态，但当照射时间变长时，有时不仅是接合部，甚至接合部附近都会熔融(液相化)。因此，高输出的红外线只能使热量短时间浅浅地通过，接合面与其附近的温度差变大，接合部附近的温度分布变得不均匀，因此如上所述存在接合部附近的结晶度急剧地变化的问题。
另一方面，对低强度(低输出)的红外线而言，即使所照射时间变长也难以导致液相化，因此虽然通过一定程度长时间使热量通过而使接合部附近的温度分布变得均匀，但能量密度低，接合面的表面温度难以上升，因此存在无法获得高品质的接合状态的问题。
因此，作为红外线照射单元和红外线的性状(状态)的控制的一个例子，在上述熔敷接合方法中，所述红外线照射单元是能通过改变供电量来使所照射的红外线的输出从低输出变化至高输出的红外线放射灯，所述加热熔融工序中还可以包括；加热工序，从所述红外线放射灯以第一规定时间照射低输出的红外线，将各所述筒状构件的端部加热；以及熔融工序，在所述加热工序之后，从所述红外线放射灯以第二规定时间照射高输出的红外线，将各所述筒状构件的端部熔融。
根据该构成，在加热筒状构件的端部时，初期减少对红外线放射灯的供电量，花费一定程度的时间通过低输出的红外线来使热量沿垂直方向深深地通过筒状构件的端面(接合面)，然后，提高对红外线放射灯的供电量，通过高输出的红外线一鼓作气地使接合面熔融，由此，能在冷却后的熔敷接合体中于接合部附近的大范围内使结晶度接近均质，同时得到高品质的接合状态。
需要说明的是，“高输出”、“低输出”是相对而言的，根据结晶性树脂的种类、筒状构件的尺寸而变化，但是能列举出例如将红外线放射灯的最高输出的80％左右的输出设为“高输出”，并且将红外线放射灯的最高输出的40％左右的输出作为“低输出”。
那么，作为照射时间的一个例子，在上述熔敷接合方法中，也可以是，所述第一规定时间为60～90秒，所述第二规定时间为5～30秒。
根据该构成，通过对筒状构件的端部照射低输出的红外线60～90秒后照射高输出的红外线5～30秒这样的简单的构成，能在谋求冷却后的熔敷接合体中的接合部附近的结晶度的均质化的同时创造出高品质的接合状态，实现相对较高的拉伸强度。
另外，从红外线放射灯照射的红外线不是由单波段的红外线构成的，无论是低输出的红外线还是高输出的红外线，都包含长短不同的波段。那么，只要是从相同的红外线放射灯照射的红外线，无论输出高低，形成峰的波段都大致相同。
不过，对于使接合面熔融的高输出的红外线而言，短波段所占的比例有相对变高的倾向，相对于此，对于使接合部附近的温度分布均匀化的低输出的红外线而言，长波段所占的比例有相对变高的倾向。此外，已知波长相对较短的近红外线会使热量浅而快地通过被照射物，使被照射物的表面温度急速地上升，相对于此，波长相对较长的远红外线会使热量深而慢地通过被照射物。
这样的话，无论红外线的输出高低，只要将远红外线照射在筒状构件的端部就能使接合部附近的温度分布均匀，另一方面，只要是将近红外线照射在筒状构件的端部就会使接合面(端面)一鼓作气地熔融，应当能得到高品质的接合状态。
因此，作为红外线照射单元和红外线的性状(性质)的控制的一个例子，在上述熔敷接合方法中，所述红外线照射单元能使所照射的红外线的波长的峰值从近红外线区域变化至远红外线区域，所述加热熔融工序还可以包括：加热工序，从所述红外线照射单元以规定时间主要照射远红外线，将各所述筒状构件的端部加热；以及熔融工序，在所述加热工序之后，从所述红外线照射单元以比所述规定时间短的时间主要照射近红外线，将各所述筒状构件的端部熔融。
根据该构成，在加热筒状构件的端部时，初期主要以远红外线加热规定时间，由此使热量沿垂直方向深深地通过筒状构件的端面(接合面)，然后，主要以近红外线加热比规定时间短的时间，使接合面熔融，由此，能在冷却后的熔敷接合体中于接合部附近的大范围内使结晶度接近均质，同时得到高品质的接合状态。
而且，在所述熔敷接合方法中，也可以是，各所述筒状构件的端部的、在所述加热工序中被加热的加热范围比在所述熔融工序中被熔融的熔融范围大。
根据该构成，通过高输出的红外线(或近红外线)，使通过低输出的红外线(或远红外线)进行了加热的温度分布均匀的加热范围的一部分熔融，由此能谋求冷却后的熔敷接合体的接合部附近的结晶度的均质化，并且能创造出高品质的接合状态。
那么，通过本发明的熔敷接合方法得到的熔敷接合体具有如下的特征。
即，一种熔敷接合体，具有将由结晶性树脂构成的筒状构件的端部彼此在熔融状态下压接而成的接合部，所述熔敷接合体的特征在于，在所述接合部的附近残留有在压接时从该接合部排出并向筒径方向内侧突出的焊缝，在周向观察时向筒径方向外侧延伸的带状的规定区域中的筒径方向上的结晶度的变化率为规定值以下，所述规定区域以将所述焊缝与对应的所述筒状构件的内周面的边界部作为起点的方式被设定于该对应的筒状构件。
根据该构成，当以将结晶度容易变高的部位即焊缝与对应的筒状构件的内周面的边界部作为起点的带状的规定区域中的筒径方向上的结晶度的变化率为规定值以下时，可以说在接合部附近不会产生相对较大的硬软差，换言之，可以说不会残留容易成为断裂起点的弱化部，因此能实现具有相对较高的拉伸强度的熔敷接合体。
需要说明的是，规定值是指基于实验、经验等预先设定的值，而且是下述这样的值：当规定区域中的筒径方向上的结晶度的变化率为该规定值以下时，例如能使熔敷接合体的拉伸断裂强度为母材的拉伸断裂强度的60％以上。
此外，在上述熔敷接合体中，也可以是，将以包含所述焊缝与对应的所述筒状构件的内周面的边界部的方式设定于该对应的筒状构件的、在周向观察时在筒径方向延伸的带状的区域设为大区域，将在筒径方向上均等地分割该大区域而成的多个区域的每一个设为中区域，将在筒轴方向上均等地分割各该中区域而成的在筒轴方向并排的区域设为多个小区域，并且将对包含于各该中区域的该多个小区域中的结晶度进行合计而得的值设为各该中区域中的结晶度，在该情况下，所述规定区域被设定于所述大区域中以所述边界部作为起点且所述中区域的结晶度在筒径方向呈线性地变化的范围，所述结晶度的变化率可以是对在所述规定区域内呈线性地变化的结晶度进行线性近似而得到的近似直线的斜率。
根据该构成，能根据近似直线的斜率是否为规定值以下来客观且明确地判断熔敷接合体是否具有相对较高的拉伸强度。
如以上说明的，根据本发明的熔敷接合方法和熔敷接合体，即使在用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的情况下，也能实现相对较高的拉伸强度。
附图说明
以下，参照附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行说明，其中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1是示意性地表示作为通过本发明的实施方式1的熔敷接合方法得到的熔敷接合体的一个例子的内衬的剖视图。
图2是示意性地表示构成内衬的圆顶和筒管的剖视图。
图3是示意性地说明熔敷接合方法中的加热熔融工序的图。
图4是示意性地说明熔敷接合方法中的压接工序的图。
图5是示意性地表示成为拉伸试验的对象的试验片的形状的立体图。
图6是示意性地表示图5的A部的放大图。
图7是示意性地说明对应于图6的粗虚线框A的结晶度分布的图。
图8是示意性的说明对应于图6的粗虚线框B的结晶度分布的图。
图9是示意性地表示产生结晶的状态和不产生结晶的状态的光谱的图。
图10是示意性地说明峰高的数值化方法的图。
图11是示意性地说明结晶度的变化率的求法的一个例子的图。
图12是示意性地表示图11的A部的放大图。
图13是大区域中的结晶度的曲线图。
图14是规定区域中的结晶度的曲线图。
图15是代表结晶度的变化率与拉伸断裂强度的关系的曲线图。
图16是表示红外线放射灯的波长与强度的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，基于附图对用于实施本发明的方式进行说明。
(实施方式1)
图1是示意性地表示作为通过本实施方式的熔敷接合方法得到的熔敷接合体的一个例子的内衬1的剖视图，图2是示意性地表示构成内衬1的圆顶2、4和筒管3的剖视图。如图1所示，该内衬1形成为大致圆筒形状，在其两端通过压入的方式组装有铝制的接头5、6，并且在其外周卷绕层叠有碳纤维(未图示)，由此构成高压罐(未图示)的内壳。
如图2所示，内衬1包括分别由作为结晶性树脂的聚酰胺树脂构成的两个圆顶2、4和一个筒管3。圆顶(筒状构件)2、4分别通过注塑成型来制成，具有：圆筒部2a、4a、以及以堵塞圆筒部2a、4a的一端的方式设置并供接头5、6进行组装的半球面状的圆顶部2b、4b，由此，圆顶2、4形成为有底筒状。另一方面，筒管(筒状构件)3通过注塑成型来制成，形成为两端开口的圆筒状。内衬1通过在两个圆顶2、4之间夹入筒管3并将三者沿轴向接合而构成。
需要说明的是，本实施方式的熔敷接合方法不限于圆顶2、4与筒管3的接合，也能应用于由结晶性树脂构成的筒状构件彼此的接合，因此，以下，将圆顶2、4设为第一筒管10(参照图3)，将筒管3设为第二筒管20(参照图3)，并将沿轴向接合三者而成的构件设为熔敷接合体30(参照图4)来进行说明。
需要说明的是，作为构成第一和第二筒管10、20的结晶性树脂，除了聚酰胺树脂(PA)之外，还能列举出聚丙烯树脂(PP)、聚缩醛树脂(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)以及聚苯硫醚树脂(PPS)等。
－熔敷接合方法－
图3是示意性地说明熔敷接合方法中的加热熔融工序的图，图4是示意性地说明熔敷接合方法中的压接工序的图。需要说明的是，图3和图4为剖视图，但为了便于看图，省略了代表剖面的阴影线。
本实施方式的熔敷接合方法是使第一筒管10的端部15和第二筒管20的端部25在半固体的熔融状态下压接来进行接合的方法，特别是属于通过照射红外线来将第一和第二筒管10、20的端部15、25加热熔融的红外线熔敷法。以下，对所述本实施方式的熔敷接合方法进行详细说明。
该熔敷接合方法包括：配置工序、加热熔融工序、压接工序以及切削工序。如图3所示，在该熔敷接合方法中，准备了大致圆环状的红外线放射灯(红外线照射单元)40。该红外线放射灯40被配置为能通过使供电量增减(变化)来使所照射的红外线的输出变化。
首先，在配置工序中，如图3所示，在以隔开间隔的方式在筒轴方向对置配置的第一筒管10的端部15与第二筒管20的端部25之间配置红外线放射灯40。需要说明的是，第一筒管10的端面17与红外线放射灯40的距离L例如为约10mm，第二筒管20的端面27与红外线放射灯40的距离也同样设定。在配置工序～加热熔融工序的期间，红外线放射灯40相对于第一和第二筒管10、20的朝向、距离L维持恒定。
在接下来的加热熔融工序中，如图3所示，从红外线放射灯40照射红外线，将第一和第二筒管10、20的端部15、25加热熔融。需要说明的是，在后文中，将分项目对加热熔融工序进行详细说明。
在接下来的压接工序中，在从第一筒管10与第二筒管20之间拆除红外线放射灯40后，如图4所示，将呈半固体的熔融状态的第一筒管10的端部15和第二筒管20的端部25在压接的状态下冷却，形成具有接合部35的熔敷接合体30。具体而言，使熔融的第一和第二筒管10、20的接合面(端面)17、27在加热结束后于极短的时间内(例如2秒以内)紧贴，在以约5kN进行了加压的状态下花费50秒以上常温冷却至聚酰胺树脂的玻璃化转变点(TG点≈60℃)附近。在将第一和第二筒管10、20的端部15、25彼此压接时，因加热而生成的氧化(烧焦的)树脂被排出至接合部35的正反两面，在熔敷接合体30的接合部35处仅残留新生树脂。如图4所示，在熔敷接合体30中，在内周面31侧和外周面33侧通过被排出的氧化树脂(熔融树脂)形成有焊缝50、60。
在接下来的切削工序中，切削形成于熔敷接合体30的外周面33(第一和第二筒管10、20的外周面13、23)的焊缝60。由此，完成一根外周面33平坦的长条的熔敷接合体30。需要说明的是，在熔敷接合体30的内周面31(第一和第二筒管10、20的内周面11、21)残留有焊缝50。
－加热熔融工序－
图5是示意性地表示成为拉伸试验的对象的试验片70的形状的立体图。在对熔敷接合体30中的接合部35的品质进行评价的情况下，如图5所示，通常以将接合部35包含在内的方式将试验片70切成JIS－A型哑铃状，在低温(－70℃)下进行拉伸试验(以下，也称为“低温拉伸试验”。)。在对例如由结晶性树脂以外的树脂构成的试验片进行这样的低温拉伸试验的情况下，即使是在良好的接合状态下，接合部35在屈服点附近断裂的情况也多发。
相对于此，对于通过红外线来使端面在短时间(例如1～5秒)内熔融的由结晶性树脂构成的试验片70而言，在进行同样的低温拉伸试验的情况下，即使在看起来没有夹入异物等缺陷而外观上良好的接合状态下，试验片70在接近屈服点之前的阶段(相对较低的拉伸力)发生断裂，而且不是接合部35自身发生断裂而是在离接合部35不远的部位发生断裂的情况也多发。像这样离接合部35不远的部位在相对较低的拉伸力下断裂的情况被认为是由于以下的原因导致的。
图6是示意性地表示图5的A部的放大图，图7是示意性地说明与图6的粗虚线框A对应的结晶度分布的图，图8是示意性地说明与图6的粗虚线框B对应的结晶度分布的图。需要说明的是，在图7和图8中，为了便于看图，将结晶度分为五级简略地进行表示，但实际的结晶度分几十级进行变化。此外，在图7和图8中，以按涂黑部分→交叉阴影线部分→斜阴影线部分→点状阴影部分→反白部分的顺序变小的方式表现结晶度。
如上所述由在压接时从接合部35排出的熔融树脂形成的焊缝50如图6所示向熔敷接合体30的筒径方向内侧突出，从其根部51与第一筒管10的内周面11的边界部53向第一筒管10侧倾倒，以堆叠于第一筒管10的内周面11的形状残留。
另外，已知结晶性树脂中的结晶度在熔融前的构件(母材)的阶段大体上是均质的，但会因加热、压接、树脂流动等而变得不均匀。此外，还已知结晶性树脂中的结晶度高的部分比结晶度低的部分强度更高(硬)。
那么，对结晶性树脂而言，通常在处于熔点以上时结晶部会熔融并且当低于玻璃化转变温度时不会发生结晶化，另一方面，从低于熔点至达到玻璃化转变温度为止持续结晶化，而且越是在例如150℃～220℃这样的高温状态下，结晶越容易生长。
在此，构成焊缝50的在压接时从接合部35排出的熔融树脂处于高温，此外，如图6所示，所述高温的焊缝50不仅相对体积较大，而且堆叠于第一筒管10的内周面11。因此，第一筒管10的内周面11与焊缝50的边界部53(内周面11与焊缝50的根部51的边界部53)容易积聚热量，结晶容易生长，因此如图7的涂黑的部分所示，存在结晶度变高的倾向。
相对于此，对于第一筒管10处的焊缝50堆叠的部位19而言，在假设通过红外线来使第一和第二筒管10、20的端面17、27在短时间内熔融的情况下，温度分布变得不均匀，虽然接近接合部35，但部位19没有达到那么高的温度。因此，如图7所示，焊缝50堆叠的部位19与焊缝50自身相比存在结晶度变低的倾向。
这些因素相互影响，导致通过红外线使端面17、27在短时间内熔融来进行接合的熔敷接合体中，以压接时的第一筒管10的内周面11与焊缝50的边界部53作为起点的区域中存在筒径方向上的温度差变大的倾向，其结果是，被认为在冷却至玻璃化转变点之后的熔敷接合体中，以边界部53作为起点的区域中的、沿着筒径方向的结晶度急剧变化。
因此，对通过红外线使第一和第二筒管10、20的端面17、27在短时间内熔融来进行接合的熔敷接合体而言，被认为由于在应力原本就容易集中的接合部35附近尤其是边界部53附近会产生相对较大的硬软差，因此残留有容易成为断裂起点(应力更容易集中)的弱化部。这一点与下述的情况一致：在对通过红外线使端面在短时间内熔融来进行接合的由结晶性树脂构成的试验片70进行了低温拉伸试验的情况下，离接合部35不远的部位会在接近接合部35的屈服点之前的相对较低的拉伸力下断裂。
因此，在本实施方式中，为了在即使用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的第一和第二筒管10、20接合的情况下也实现相对较高的拉伸强度，谋求接合部35附近的结晶度分布的合理化。
具体而言，本实施方式的熔敷接合方法控制加热熔融工序中的红外线的输出，使得在冷却后的熔敷接合体30中，以压接时从接合部35排出并向筒径方向内侧突出的焊缝50与第一筒管10的内周面11的边界部53作为起点的、沿筒径方向的结晶度(参照图8的虚线)不会急剧变化。
在此，优选的加热方式为以下的方式：初期通过低输出的红外线对第一和第二筒管10、20的端部15、25长时间深而缓慢地加热，广泛地加热接合部35(更严密地说，接合部35的预定部)附近，并在目标区域达到均匀的温度后通过高输出的红外线使第一和第二筒管10、20的端面17、27急速(一鼓作气)地熔融来进行接合。
因此，本实施方式的熔敷接合方法中的加热熔融工序中包括加热工序和熔融工序。那么，在加热工序中，从红外线放射灯40以第一规定时间照射低输出的红外线，将第一和第二筒管10、20的端部15、25加热，另一方面，在熔融工序中，在加热工序之后，从红外线放射灯40以第二规定时间照射高输出的红外线，将第一和第二筒管10、20的端面17、27熔融。
具体而言，在将板厚4mm的由聚酰胺树脂(熔点273℃、玻璃化转变点60℃)构成的第一筒管10和第二筒管20对接接合的情况下，首先，从红外线放射灯40照射低输出(红外线放射灯40的最高输出的40％的输出)的红外线约80秒(第一规定时间)，将从端面17、27开始约4mm的范围(加热范围R1)加热至200℃～250℃。接着，增加对红外线放射灯40的供电量，切换为高输出(红外线放射灯40的最高输出的80％的输出)的红外线，加热约5秒(第二规定时间)后，端面17、27超过300℃，2mm的范围(熔融范围R2)熔融。
然后，使熔融的第一和第二筒管10、20的端面17、27如上所述在加热完成后约2秒以内紧贴。此时，从接合部35排出的超过300℃的熔融树脂成为焊缝50，堆叠于第一筒管10的内周面11，但是第一筒管10中的焊缝50堆叠的部位19也处于200℃～250℃的高温状态，因此不会在边界部53的周边产生会引起结晶度的急剧变化的相对较大的温度差。因此，只要在以约5kN进行了加压的状态下花费50秒以上将端面17、27常温冷却至玻璃化转变点附近，则能得到在接合部35附近的大范围内结晶度均质的熔敷接合体30，换言之，能得到在达到屈服点附近之前不会断裂的具有相对较高的低温拉伸强度的熔敷接合体30。
像这样，本实施方式的熔敷接合方法也可以说是一种以不使从接合部35排出的焊缝50与第一筒管10中的该焊缝50堆叠的部位19的温度差相对变大(落入规定的温度差以内)的方式控制加热熔融工序中的红外线的输出的方法。
需要说明的是，第一规定时间与第二规定时间的关系需要设定为使第一和第二筒管10、20的端部中的在加热工序中被加热的加热范围R1(参照上述图3)比在熔融工序中被熔融的熔融范围R2大。具体而言，第一规定时间的优选的范围为60～90秒，第二规定时间的优选的范围为5～30秒。
－熔敷接合体－
接着，对通过上述熔敷接合方法得到的熔敷接合体30进行说明。
如上所述，在本实施方式的熔敷接合方法中，以将冷却后的熔敷接合体30中的焊缝50与第一筒管10的内周面11的边界部53作为起点的、沿筒径方向的结晶度不急剧变化的方式，在以第一规定时间照射低输出的红外线后以第二规定时间照射高输出的红外线。在如此得到的熔敷接合体30中，在周向观察时向筒径方向外侧延伸的带状的规定区域PA(参照图11)中的筒径方向上的结晶度的变化率为规定值以下，该规定区域PA以将边界部53作为起点的方式被设定于第一筒管10。
需要说明的是，规定值是指基于实验、经验等而预先设定的值，是满足以下条件的值：当规定区域PA中的筒径方向上的结晶度的变化率为该规定值以下时，例如能使熔敷接合体30的拉伸断裂强度为母材的拉伸断裂强度的60％以上。
以下，对作为是否具有这样的相对较高的低温拉伸强度的判断对象的“结晶度的变化率”和作为其前提的“结晶度”的计算方法进行详细说明。
〈结晶度〉
图9是示意性地表示产生了结晶的状态和不产生结晶的状态的光谱的图，图10是示意性地说明峰高的数值化方法的图。需要说明的是，在图9中，用实线表示产生结晶的状态的光谱，用虚线表示不产生结晶的状态的光谱。
首先，“结晶度”是通过与不产生结晶的状态的比较而相对确定的，作为涉及的比较对象，在熔敷接合体30中创造出熔融紧前的状态(250℃)。在此，采用“熔融紧前的状态”是因为：虽然能实现在熔点(270℃)以上时完全不产生结晶的状态，但一旦熔融就会成为液相，成不了固相的比较对象，因此要通过在熔融紧前停止加热来实现几乎不产生结晶的固相。
那么，对产生了结晶的状态(常温的熔敷接合体30)和不产生结晶的状态(250℃的熔敷接合体30)分别使用红外分光分析法，求出如图9所示的光谱。红外分光分析法利用了根据结晶度吸收的红外线的量因其波长而异的现象，作为结晶度分布可视化的方法而为人所知。
对比图9的实线和虚线可知，在1172cm-1的波长下，无论是产生结晶的状态还是不产生结晶的状态，吸光度的峰的位置都没有变化。就是说，1172cm-1的波长与有无结晶没有关系，原本就是容易产生峰的波长，因此将其选定为基准带(reference band)RB。
另一方面，对1203cm-1的波长而言，已知相对于不产生峰的虚线，实线的吸光度的变化较大。这是由于产生了结晶而导致吸光度变大所致，因此将其选定为结晶带(crystalline band)CB。
这样，只要求出产生了结晶的结晶带CB与不产生结晶的基准带RB之比，就能得到由于产生了结晶而导致吸光度变大的程度即“结晶度”。
不过，当简单地将结晶带CB的吸光度与基准带RB的吸光度之比定义为“结晶度”时，容易受到噪声的影响。
因此，在本实施方式中，为了排除噪声的影响，如图10所示，将基准带RB的吸光度距离基线BL1的高度设为峰高并且将结晶带CB的吸光度距离基线BL2的高度设为峰高，将结晶带CB的峰高与基准带RB的峰高之比定义为“结晶度”，其中，基线BL1是将位于基准带RB的两侧的下突的峰彼此相连而得到的线，基线BL2是将位于结晶带CB的两侧的下突的峰彼此相连而得到的线。
例如，将图5所示的试验片70(熔敷接合体30)的剖面分割成边长为5.47μm～25μm的正方形的细小像素，按每个像素计算出“结晶度”，根据结晶度(数值)进行颜色区分(在图中以阴影的种类区分)并图像化而得到的图是上述图7和图8的结晶度分布的图。
〈结晶度的变化率〉
只要观察像上述图7和图8那样将结晶度图像化后的图，就能明白在用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的熔敷接合体30中，第一筒管10的内周面11与焊缝50的边界部53是结晶度最高的部位。不过，即使观察像图7和图8那样将结晶度图像化后的图，也不易判断其是否形成了不会在低温拉伸试验中在相对较低的拉伸力下发生断裂的结晶度分布。
因此，在本实施方式中，通过将“结晶度的变化率”数值化，提供了一种稳定地判断直到屈服点附近为止都不断裂的接合状态的方法。
具体而言，在本实施方式中，将以包含焊缝50与第一筒管10的内周面11的边界部53在内的方式设定于第一筒管10的、在周向观察时在筒径方向延伸的带状的区域设为大区域LA，将在筒径方向上均等地分割大区域LA而成的多个区域的每一个设为中区域MA，将在筒轴方向上均等地分割各中区域MA而成的在筒轴方向并排的区域设为多个小区域SA，并且将对包含于各中区域MA的多个小区域SA中的结晶度进行合计而得的值设为各中区域MA中的结晶度。在该情况下，规定区域PA被设定于大区域LA中以边界部53作为起点且中区域MA的结晶度在筒径方向呈线性地变化的范围，将对在该规定区域PA内呈线性地变化的结晶度进行线性近似而得到的近似直线的斜率规定为“结晶度的变化率”。那么，根据该近似直线的斜率是否为上述的规定值以下来判断是否为相对高强度且高品质的熔敷接合体30。
图11是示意性地说明结晶度的变化率的求法的一个例子的图。首先，如图11的左侧的虚线框所示，以包含焊缝50与第一筒管10的内周面11的边界部53在内的方式，将在周向观察时沿筒径方向延伸的带状的大区域LA设定于第一筒管10。需要说明的是，在图11所示的例子中，将大区域LA的宽度(筒轴方向的长度)设定为约100μm。
图12是示意性地表示图11的A部的放大图。如图12所示，设定在筒径方向上均等地(例如以5.47μm的间距)分割大区域LA而成的多个中区域MA。接着，设定在筒轴方向上均等地(例如以5.47μm的间距)分割各中区域MA而成的在筒轴方向并排的小区域SA。
就是说，在该情况下，在筒轴方向并排19个边长为5.47μm的正方形的小区域SA(像素)而成的区域组构成筒径方向的长度为5.47μm且筒轴方向的长度为约100μm的长方形的中区域MA，沿筒径方向以5.47μm的间距并排多个所述的中区域MA而成的区域组构成大区域LA。
需要说明的是，边长为5.47μm的正方形的小区域SA仅仅只是例示，在例如采用边长为25μm的正方形的小区域SA的情况下，在筒轴方向并排4个小区域SA而成的区域组构成筒径方向的长度为25μm且筒轴方向的长度为约100μm的长方形状的中区域MA，沿筒径方向以25μm的间距并排多个所述的中区域MA而成的区域组构成大区域LA。
接着，针对边长为5.47μm的正方形的各个小区域SA，通过上述的使用红外分光分析法实现的方法来计算出结晶度。接着，将对包含于各中区域MA中的19个小区域SA中的结晶度(在图12的例子中为1.18、1.39、1.44…)进行合计而得的值(在图12的例子中为33.16)设为各中区域MA中的结晶度。那么，在筒径方向上的各中区域MA的位置绘制各中区域MA中的结晶度而得到的曲线图就是图11的右侧所示的结晶度曲线图。
图13示出了分别针对熔敷接合时的条件不同的四个熔敷接合体应用上述的方法而得到的四个结晶度曲线图。需要说明的是，图13所示的四个结晶度曲线图中，以○和◇绘制出的曲线图涉及以本实施方式的熔敷接合方法来进行接合的熔敷接合体30，即在加热熔融时照射低输出的红外线60～90秒后照射高输出的红外线5～30秒来进行接合的熔敷接合体30。相对于此，以●和◆绘制出的曲线图涉及以本实施方式的熔敷接合方法以外的方法来进行接合的熔敷接合体。
观察图13所示的四个结晶度曲线图，似乎没有规律性，但是可知对于从边界部53(约90μm的位置)朝向筒径方向到350μm的位置为止的范围，所有的四个曲线图中结晶度都在筒径方向上线性且大幅地变化。像这样，将大区域LA中以边界部53作为起点结晶度在筒径方向上线性且大幅地变化的范围设定为规定区域PA，换言之，将会对熔敷接合体30是否具有相对较高的拉伸强度产生明确且大幅的影响的范围设定为规定区域PA。仅将所述的规定区域PA在筒径方向延伸并图形化而得的图是图14所示的四个结晶度曲线图。
图14中示出了针对四个结晶度曲线图，对在规定区域PA内线性变化的结晶度使用最小二乘法等进行线性近似而得到的四个近似直线ASL1～ASL4。观察图14可知，本实施方式的熔敷接合方法的以○和◇绘制出的曲线图的近似直线ASL1、ASL2的斜率相对较小，另一方面，本实施方式的熔敷接合方法以外的方法的以●和◆绘制出的曲线图的近似直线ASL3、ASL4的斜率相对较大。因此，在本实施方式中，将近似直线的斜率规定为“结晶度的变化率”，根据该近似直线的斜率是否为规定值以下来判断是否为相对高强度且高品质的熔敷接合体30。
图15是表示结晶度的变化率与拉伸断裂强度的关系的曲线图。需要说明的是，在图15中，以○、◇、▽、△和□表示的近似直线的斜率涉及以本实施方式的熔敷接合方法进行接合的熔敷接合体30，相对于此，以●、◆、▲和■表示的近似直线的斜率涉及以本实施方式的熔敷接合方法以外的方法进行接合的熔敷接合体。特别是，以○表示的近似直线的斜率为图14的近似直线ASL1的斜率，以◇表示的近似直线的斜率为图14的近似直线ASL2的斜率，以●表示的近似直线的斜率为图14的近似直线ASL3的斜率，此外，以◆表示的近似直线的斜率为图14的近似直线ASL4的斜率。
如图15所示，对于通过本实施方式的熔敷接合方法进行接合的熔敷接合体30而言，可知其拉伸断裂强度全部为母材的拉伸断裂强度(＝100MPa)的60％(＝60MPa)以上，并且这些熔敷接合体30的近似直线的斜率全部为0.040以下。另一方面，对于以本实施方式的熔敷接合方法以外的方法进行接合的熔敷接合体而言，可知其拉伸断裂强度全部小于母材的拉伸断裂强度的60％，并且这些熔敷接合体的近似直线的斜率全部超过0.040。
像这样，对于应用了本实施方式的、控制红外线的输出以使冷却后的熔敷接合体30中以边界部53作为起点的沿筒径方向的结晶度不会急剧变化的熔敷接合方法的熔敷接合体30而言，规定区域PA中的筒径方向上的结晶度的变化率为规定值(＝0.040)以下，能实现相对较高的拉伸强度。
反之，在熔敷接合体30的规定区域PA中的筒径方向上的结晶度的变化率为规定值以下的情况下，能推定为该熔敷接合体30使用本发明的熔敷接合方法制成。
需要说明的是，规定值＝0.040是在中区域MA中设定了19个小区域SA的情况下的斜率，但在中区域MA中设定了18个以下或者20个以上的小区域SA的情况下，当规定值分别为0.040以下时，也存在使拉伸断裂强度为母材的拉伸断裂强度的60％以上的规定值。那么，熔敷接合体30的规定区域PA中的筒径方向上的结晶度的变化率在如上所述的规定值以下的情况也可以说是本发明的范围内的情况。
(实施方式2)
本实施方式在使红外线的性质(红外线的波长)变化这一点上与上述实施方式1不同。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
图16是表示红外线放射灯40的波长与强度的关系的曲线图。从红外线放射灯40照射的红外线不是由单波段的红外线构成的，无论是图16的以实线表示的低输出的红外线还是图16的以虚线表示的高输出的红外线，都包含长短不同的波段。那么，如图16所示，只要是从相同的红外线放射灯40照射的红外线，无论输出的高低，形成峰的波段都大致相同。
不过，观察图16可知，相比于低输出的红外线，高输出的红外线的峰的强度与峰以外的强度的相对差较大，因此相比于低输出的红外线的情况，高输出的红外线的短波段相对于长波段所占比例有相对变高的倾向。那么，在上述实施方式1中，对于使接合面17、27熔融的高输出的红外线而言，峰的强度相对较高，因此短波段相对于长波段所占的比例应当相对较高，另一方面，对于使接合部35附近的温度分布均匀化的低输出的红外线而言，峰的强度相对较低，因此长波段相对于短波段所占的比例应当相对较高。
此外，已知波长相对较短的近红外线会使热量浅而快地通过被照射物，使被照射物的表面温度急速上升，相对于此，波长相对较长的远红外线会使热量深而慢地通过被照射物。
这样的话，无论红外线的输出高低，只要主要将远红外线照射在第一和第二筒管10、20的端部15、25，就应当能使接合部35附近的温度分布均匀。另一方面，只要主要将近红外线照射在第一和第二筒管10、20的端部15、25，就应当能使接合面17、27一鼓作气地熔融，由此得到高品质的接合状态。
因此，本实施方式的熔敷接合方法中，准备了被配置为能使所照射的红外线的波长的峰值从近红外线区域(0.7μm～)变化至远红外线区域(～1.0mm)的红外线照射单元，在加热工序中，从红外线照射单元以规定时间主要照射远红外线，将第一和第二筒管10、20的端部15、25加热，另一方面，在熔融工序中，从红外线照射单元以比规定时间短的时间主要照射近红外线，将第一和第二筒管10、20的接合面(端面)17、27熔融。
具体而言，在将板厚4mm的由聚酰胺树脂构成的第一筒管10和第二筒管20对接接合的情况下，首先，从红外线照射单元以规定时间照射波长的峰值为约500μm的远红外线，由此深而缓慢地加热第一和第二筒管10、20的端部15、25，对距离端面17、27约4mm的范围进行加热。那么，在目标区域达到均匀的温度后，从红外线照射单元以比规定时间短的时间照射波长的峰值为约1.5μm的近红外线，使从端面17、27开始2mm的范围一鼓作气地熔融。
然后，只要与上述实施方式1同样，使熔融的第一和第二筒管10、20的端面17、27在加热完成后约2秒以内紧贴，在以约5kN进行了加压的状态下花费50秒以上常温冷却至玻璃化转变点附近，就能得到具有相对较高的低温拉伸强度的熔敷接合体30。
像这样，本实施方式的熔敷接合方法也可以说是一种以不使从接合部35排出的焊缝50与第一筒管10中的该焊缝50堆叠的部位19的温度差相对变大(落入规定的温度差以内)的方式控制加热熔融工序中的红外线的波长的方法。
(其他实施方式)
本发明不限定于实施方式，在不脱离其精神或主要特征的情况下能以其他各种方式实施。
上述实施方式1中，在加热熔融工序中从低输出的红外线切换至高输出的红外线，但只要冷却后的熔敷接合体30中以边界部为起点沿筒径方向的结晶度不会急剧地变化，则不限于此，例如，也可以是从低输出的红外线切换至中输出的红外线后再切换至高输出的红外线。
此外，上述实施方式2中，在加热熔融工序中从远红外线切换至近红外线，但只要冷却后的熔敷接合体30中以边界部为起点沿筒径方向的结晶度不会急剧地变化，则不限于此，例如，也可以是从远红外线切换至中红外线后再切换至近红外线。
而且，虽然在上述各实施方式中对焊缝50堆叠于第一筒管10的内周面11的情况进行了说明，但不限于此，对于焊缝50堆叠于第二筒管20的内周面21的情况或者焊缝50堆叠于第一和第二筒管10、20的内周面11、21的情况也能采用同样的方法。
像这样，上述的实施方式在所有方面都只是例示，不能被限定性地解释。而且，属于技术方案的等同范围内的变形、变更全都包含在本发明的范围内。
根据本发明，即使在用红外线熔敷法将由结晶性树脂构成的构件彼此接合的情况下，也能实现相对较高的拉伸强度，因此将发明应用于由结晶性树脂构成的筒状构件彼此的熔敷接合方法及熔敷接合体是极其有益的。

Claims (7)

1.一种熔敷接合方法，该熔敷接合方法将由结晶性树脂制成的筒状构件的端部彼此在熔融状态下压接来进行接合，其特征在于，包括：
准备能使所照射的红外线的性状发生变化的红外线照射单元；
配置工序，将所述红外线照射单元配置于隔开间隔地在筒轴方向对置配置的所述筒状构件的端部彼此之间；
加热熔融工序，从所述红外线照射单元照射红外线，将各所述筒状构件的端部加热熔融；以及
压接工序，将熔融的所述筒状构件的端部在使该端部彼此压接的状态下冷却，
在所述加热熔融工序中，控制从所述红外线照射单元照射的红外线的性状，使得在冷却后的熔敷接合体中，以压接时从接合部排出并在筒径方向突出的焊缝与对应的所述筒状构件的周面的边界部作为起点的区域中的、沿筒径方向的结晶度不会急剧变化。
2.根据权利要求1所述的熔敷接合方法，其特征在于，
所述红外线照射单元是能通过改变供电量来使所照射的红外线的输出从低输出变化至高输出的红外线放射灯，
所述加热熔融工序中包括：
加热工序，从所述红外线放射灯以第一规定时间照射低输出的红外线，将各所述筒状构件的端部加热；以及
熔融工序，在所述加热工序之后，从所述红外线放射灯以第二规定时间照射高输出的红外线，将各所述筒状构件的端部熔融。
3.根据权利要求2所述的熔敷接合方法，其特征在于，
所述第一规定时间为60～90秒，所述第二规定时间为5～30秒。
4.根据权利要求1所述的熔敷接合方法，其特征在于，
所述红外线照射单元能使所照射的红外线的波长的峰值从近红外线区域变化至远红外线区域，
所述加热熔融工序中包括：
加热工序，从所述红外线照射单元以规定时间主要照射远红外线，将各所述筒状构件的端部加热；以及
熔融工序，在所述加热工序之后，从所述红外线照射单元以比所述规定时间短的时间主要照射近红外线，将各所述筒状构件的端部熔融。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的熔敷接合方法，其特征在于，
各所述筒状构件的端部的、在所述加热工序中被加热的加热范围比在所述熔融工序中被熔融的熔融范围大。
6.一种熔敷接合体，具有将由结晶性树脂制成的筒状构件的端部彼此在熔融状态下压接而成的接合部，所述熔敷接合体的特征在于，
在所述接合部的附近残留有在压接时从该接合部排出并向筒径方向内侧突出的焊缝，
在周向观察时向筒径方向外侧延伸的带状的规定区域中的筒径方向上的结晶度的变化率为规定值以下，所述规定区域以将所述焊缝与对应的所述筒状构件的内周面的边界部作为起点的方式被设定于该对应的筒状构件。
7.根据权利要求6所述的熔敷接合体，其特征在于，
将以包含所述焊缝与对应的所述筒状构件的内周面的边界部的方式设定于该对应的筒状构件的、在周向观察时在筒径方向延伸的带状的区域设为大区域，将在筒径方向上均等地分割该大区域而成的多个区域的每一个设为中区域，将在筒轴方向上均等地分割各该中区域而成的在筒轴方向并排的区域设为多个小区域，并且将对包含于各该中区域的该多个小区域中的结晶度进行合计而得的值设为各该中区域中的结晶度，在该情况下，
所述规定区域被设定于所述大区域中以所述边界部作为起点且所述中区域的结晶度在筒径方向呈线性地变化的范围，
所述结晶度的变化率是对在所述规定区域内呈线性地变化的结晶度进行线性近似而得到的近似直线的斜率。
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CN (1) CN112936878B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7439687B2 (ja) * 2020-07-31 2024-02-28 トヨタ自動車株式会社 高圧タンク
JP7318619B2 (ja) * 2020-09-25 2023-08-01 トヨタ自動車株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5814182A (en) * 1997-09-19 1998-09-29 Mcelroy Manufacturing, Inc. Self-contained and self-propelled machine for heat fusing polyolefin pipes
US20060000812A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-05 Jan Weber Method and apparatus for controlling and adjusting the intensity profile of a laser beam employed in a laser welder for welding polymeric and metallic components
JP2009028923A (ja) * 2007-07-24 2009-02-12 Seiko Epson Corp 接合方法、接合体および配線基板
CN101811364A (zh) * 2009-02-25 2010-08-25 宝理塑料株式会社 树脂成型品的接合方法
WO2011155016A1 (ja) * 2010-06-07 2011-12-15 浜松ホトニクス株式会社 樹脂溶着方法
CN102859247A (zh) * 2010-04-22 2013-01-02 日本皮拉工业株式会社 熔敷接头及其熔敷方法、熔敷装置、熔敷接头、树脂管熔敷装置及熔敷方法
CN108136691A (zh) * 2015-10-23 2018-06-08 八千代工业株式会社 熔敷方法及熔敷构造

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5930775A (ja) 1982-08-12 1984-02-18 株式会社村田製作所 ホツトプレス装置
JPS63306401A (ja) * 1987-06-09 1988-12-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd プラスチツク製光フアイバシ−トの製法
JPH0955287A (ja) 1995-06-08 1997-02-25 Nippon Guriisu Nitsupuru Kk 熱溶着可能な樹脂製管状部品を加熱溶融させるヒータ装置
US5793017A (en) 1994-12-05 1998-08-11 N.G.N. Co. Ltd. Apparatus for automatically welding tubular components of fusible resin and pipe clamping apparatus and heating apparatus used for the same
JPH09277381A (ja) 1996-04-18 1997-10-28 Kawasumi Lab Inc 接続部材の接続方法
JP3910567B2 (ja) 2002-12-27 2007-04-25 株式会社キッツエスシーティー 管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法
JP2007111931A (ja) 2005-10-19 2007-05-10 Toyota Motor Corp 熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法およびレーザ溶着装置
JP5462107B2 (ja) 2010-08-09 2014-04-02 株式会社日本製鋼所 中空成形品の製造方法および製造装置
JP2016144871A (ja) 2015-02-06 2016-08-12 株式会社Fts 部品溶着装置
KR102279328B1 (ko) 2016-09-13 2021-07-21 도레이 카부시키가이샤 중공 성형품 및 중공 성형품의 제조 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5814182A (en) * 1997-09-19 1998-09-29 Mcelroy Manufacturing, Inc. Self-contained and self-propelled machine for heat fusing polyolefin pipes
US20060000812A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-05 Jan Weber Method and apparatus for controlling and adjusting the intensity profile of a laser beam employed in a laser welder for welding polymeric and metallic components
JP2009028923A (ja) * 2007-07-24 2009-02-12 Seiko Epson Corp 接合方法、接合体および配線基板
CN101811364A (zh) * 2009-02-25 2010-08-25 宝理塑料株式会社 树脂成型品的接合方法
CN102859247A (zh) * 2010-04-22 2013-01-02 日本皮拉工业株式会社 熔敷接头及其熔敷方法、熔敷装置、熔敷接头、树脂管熔敷装置及熔敷方法
WO2011155016A1 (ja) * 2010-06-07 2011-12-15 浜松ホトニクス株式会社 樹脂溶着方法
CN108136691A (zh) * 2015-10-23 2018-06-08 八千代工业株式会社 熔敷方法及熔敷构造

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