JP2001105502A - 合成樹脂製部材との接合方法 - Google Patents

合成樹脂製部材との接合方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】合成樹脂製部材と、合成樹脂、金属、ガラス、
セラミックス等の部材との接合方法を提供する。 【解決手段】接合される端部にフランジ部２２を備える
円筒状体３と、フランジ部２２に外嵌される外套管部１
９を備える座屈変形可能な合成樹脂製部材２との接合方
法である。合成樹脂製部材２の外套管部１９を円筒状体
３のフランジ部２２に外嵌し、外套管部１９の先端２５
を応力破壊に至らない範囲で円筒状体３側に座屈変形せ
しめ、座屈変形した外套管部１９の先端２５によりフラ
ンジ部２２を係止する。前記座屈変形は、回転自在に軸
支されたローラ２６を回転させながら所定の加圧力で所
定の時間継続して外套管部１９の先端２５に押圧するこ
とにより行う。合成樹脂製部材２は座屈変形した部分が
白化する合成樹脂からなる。座屈変形した部分が白化す
る合成樹脂は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレ
ン共重合樹脂等を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂製部材
と、合成樹脂、金属、ガラス、セラミックス等の他の部
材との接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】合成樹脂製部材は、通常、接着により他
の部材と接合されている。ところが、場合によっては接
着剤の使用が好ましくないことがあり、あるいは接着に
適さない部材と接合しなければならないこともある。
【０００３】例えば、医療用具として用いられる輸液セ
ット１は、図１示のように、図示しない輸液バッグ等の
液体容器に穿刺されるスパイク針２と、スパイク針２の
下端に接合された略円筒形のドリップチャンバー３とを
備えている。スパイク針２は、前記輸液バックに備えら
れた密閉ゴム栓に穿刺するための硬度が要求されるため
に、一般にアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共
重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）により形成される。一方、ドリ
ップチャンバー３は、薬剤等の滴下状態を観察するため
に透明であり、液体の滴下量を微調整すると共に、輸液
開始時に押したり離したりしてポンピングすることによ
り薬剤等を導くために軟質樹脂からなることが要求さ
れ、従来、例えば軟質塩化ビニル樹脂により形成され
る。前記塩化ビニル樹脂は前記ＡＢＳ樹脂に対して良好
な接着性を備えているが、輸液の際に接着剤自体、また
は接着剤に含まれる溶剤が生体内に導入されることを避
けるために、できるだけ接着によらずに接合することが
望まれる。
【０００４】また、近年、前記ドリップチャンバー３
は、塩化ビニル樹脂に替えて、ポリプロピレンまたはオ
レフィン系エラストマー等の樹脂により形成されてい
る。ポリプロピレンまたはオレフィン系エラストマー等
の樹脂によれば、塩化ビニル樹脂に比較してドリップチ
ャンバー３の薄肉化が可能であり、この結果、使用され
る樹脂量が低減されて成形サイクルが短縮される等、製
造コストの点で有利である。
【０００５】しかしながら、前記ポリプロピレンまたは
オレフィン系エラストマー等の樹脂は、前記ＡＢＳ樹脂
に対する接着性が極めて低く、接着するためにはプライ
マ処理、フレーム処理、オゾン処理、プラズマ処理、コ
ロナ放電処理等の表面改質のための前処理を必要とし、
操作が煩雑になるとの不都合がある。
【０００６】また、接着に替えて、前記ＡＢＳ樹脂から
なるスパイク針２に形成された間隙に、前記ポリプロピ
レンまたはオレフィン系エラストマー等の樹脂からなる
ドリップチャンバー３を圧入し、相互の弾性力により嵌
合することが考えられる。この場合、スパイク針２側の
ドリップチャンバー３に圧接する部分にアンダーカット
部を設ける等して嵌合の強化が図られるが、嵌合性を良
くするには寸法精度を高くする必要があり製造が難し
い。しかも、嵌合されたドリップチャンバー３を前記の
ようにポンピングすると、ドリップチャンバー３が脱落
したり、薬剤等の液漏れが起きることがある。
【０００７】さらに、スパイク針２の材質をドリップチ
ャンバー３と同一の前記ポリプロピレンまたはオレフィ
ン系エラストマー等の樹脂として、両者を超音波融着す
ることも考えられるが、オレフィン系樹脂の超音波融着
は条件が極めて限定されるとの不都合がある。また、ス
パイク針２の材質をポリプロピレンまたはオレフィン系
エラストマー等の樹脂とするときには、該スパイク針２
を前記輸液バックに備えられた密閉ゴム栓に穿刺できる
ようにする硬度を確保するために、前記樹脂にフィラー
を配合する等の配慮が必要になる。
【０００８】そこで、ＡＢＳ樹脂からなるスパイク針２
に、軟質塩化ビニル、ポリプロピレンまたはオレフィン
系エラストマー等の樹脂からなるドリップチャンバー３
を、前記樹脂の接着性の良否に関らず接合できる技術の
開発が望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであり、合成樹脂製部材と、合成
樹脂、金属、ガラス、セラミックス等の他の部材との接
合方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】合成樹脂製部材と、他部
材とを接合する方法として、該合成樹脂製部材を塑性変
形せしめ、該他部材と係合させる方法が考えられる。
【００１１】例えば、熱可塑性樹脂の射出成形体等の前
記合成樹脂製部材は、溶融化状態の樹脂が射出されて金
型内で所定形状に凝固した後は、その形状を維持しよう
とする性質がある。従って、前記合成樹脂製部材に応力
を加えて変形させても、応力が取り去られると直ちに、
あるいは経時的に原形に復帰する。また、一応変形して
いても、変形後に加熱されると、原形に復帰することが
ある。
【００１２】また、前記合成樹脂製部材を不可逆的に変
形させようとすると、クラックを生じて応力破壊に至っ
てしまうのが一般的である。
【００１３】しかし、本発明者の検討によると、前記合
成樹脂製部材によっては、応力を加えたときに、まず座
屈変形を起こし、次いでクラックを起こして応力破壊に
至る合成樹脂が存在することが判明した。かかる合成樹
脂においては、前記座屈変形は、塑性変形であり、熱を
加えても原形に復帰することはなく、しかも前記座屈変
形した部分は応力破壊には至っていないので、他部材と
係合するに十分な強度を備えている。
【００１４】そこで、本発明の接合方法は、前記目的を
達成するために、接合される端部にフランジ部を備える
円筒状体と、該フランジ部に外嵌される外套管部を備え
る座屈変形可能な合成樹脂製部材との接合方法であっ
て、前記合成樹脂製部材の外套管部を前記円筒状体のフ
ランジ部に外嵌し、該外套管部の先端を応力破壊に至ら
ない範囲で該円筒状体側に座屈変形せしめ、座屈変形し
た該外套管部の先端により該フランジ部を係止すること
を特徴とする。
【００１５】本発明の接合方法は、円筒状体と該円筒状
体に外嵌される合成樹脂製部材との接合に用いることが
できる。前記円筒状体は前記合成樹脂製部材と接合され
る端部にフランジ部を備えており、前記合成樹脂製部材
は該フランジ部に外嵌される外套管部を備え、座屈変形
可能な合成樹脂製部材からなる。前記合成樹脂製部材
は、それ自体円筒状体であってもよく、前記フランジ部
を備える円筒状体の蓋体となるものであってもよい。
【００１６】本発明の接合方法では、まず、前記合成樹
脂製部材の外套管部を前記円筒状体のフランジ部に外嵌
する。次いで、前記外套管部の先端に応力を加えること
により、該外套管部の先端を円筒状体側に塑性変形せし
めるが、該塑性変形は応力破壊に至らない範囲で、座屈
変形するにとどめる。
【００１７】この結果、座屈変形した前記外套管部の先
端が前記円筒状体のフランジ部に係合する。前記外套管
部の先端は、前述のように、座屈変形しているので熱を
加えても原形に復帰することはなく、しかも応力破壊に
は至っていないので他部材と係合するに十分な強度を備
えている。従って、前記合成樹脂製部材は、前記外套管
部の先端で前記円筒状体のフランジ部を係止して、該円
筒状体が脱落しないように接合することができる。
【００１８】本発明の接合方法において、前記座屈変形
は、回転自在に軸支されたローラを回転させながら所定
の加圧力で所定の時間継続して前記外套管部の先端に押
圧することにより行うことを特徴とする。前記のように
して行うことにより、前記外套管部の先端に均一に応力
を付加することができ、応力破壊に至らない範囲で座屈
変形せしめることができる。また、ローラの回転によ
り、前記外套管部の先端に摩擦痕が形成されることを防
止して良好な外観品質を得ることができる。
【００１９】本発明の接合方法では、前記合成樹脂製部
材は前記座屈変形した部分が白化する合成樹脂からなる
ことを特徴とする。前記合成樹脂を用いると、前記合成
樹脂製部材の座屈変形を白化の有無により外観から判定
することができ、製品の良否の判別を容易に行うことが
できる。
【００２０】前記座屈変形した部分が白化する合成樹脂
としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共
重合樹脂、ポリスチレン、スチレンコポリマー、アクリ
ル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリ
エチレンテレフタレート、フッ素樹脂、熱可塑性ポリウ
レタンからなる群から選択される１種の樹脂を挙げるこ
とができ、本発明の接合方法では、前記合成樹脂製部材
の素材として、前記いずれかの樹脂を用いることができ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本実施形態の接合方法を適用する部材の一構成例を
示す説明図、図２は図１の要部を拡大して示す説明的断
面図、図３は本実施形態の接合方法の一態様を示す説明
的断面図であり、図４は本実施形態の接合方法の他の態
様を示す正面図である。
【００２２】本実施形態の接合方法は、図１の輸液セッ
ト１に適用される。輸液セット１は生体に薬剤等の液体
を投与する医療用具として用いられるものであり、図示
しない輸液バッグ等の液体容器に穿刺されるスパイク針
２と、スパイク針２の下端に接合される略円筒形のドリ
ップチャンバー３とを備え、ドリップチャンバー３の下
端に接続された導管チューブ４、ゴム管５、タコ管６を
介して生体に穿刺される静脈針７が取着されている。
【００２３】ここで、スパイク針２は、前記輸液バック
に備えられた密閉ゴム栓に穿刺するための硬度が要求さ
れるために、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）により形成される。一方、ド
リップチャンバー３は、液体容器から投与される薬剤等
の液体の滴下状態を観察するために透明であり、導管チ
ューブ４の途中に取着されたクランプローラ８と協働し
て前記薬剤等の液体の滴下量を微調整すると共に、輸液
開始時に押したり離したりしてポンピングすることによ
り薬剤等を導くために、ポリプロピレン、オレフィン系
エラストマー等の軟質樹脂からなる。
【００２４】本実施形態では、円筒状体としてポリプロ
ピレンからなるドリップチャンバー３を用い、該円筒状
体と接合される合成樹脂製部材としてＡＢＳ樹脂からな
るスパイク針２を用いる場合を例として説明する。
【００２５】図２示のように、スパイク針２は、図示し
ない輸液容器の密閉ゴム栓に穿刺される鋭利な先端部１
１を備え、内部に先端部１１に開口する通液路１２が穿
設されている。通液路１２は、前記輸液容器内に収容さ
れている薬剤等の液体をドリップチャンバー３に導く通
路である。また、スパイク針２の内部には、通液路１２
と平行な通気路１３が設けられており、通液路１２と同
様に先端部１１に開口している。
【００２６】通気路１３の他方の端部には、側管１４が
設けられ、外気に連通自在になっている。側管１４は、
通気路１３を外気に連通する必要の無いときには、キャ
ップ１５により閉塞される。
【００２７】スパイク針２の後端部には、通液路１２の
基部に連通するノズル１６が突出しており、その外周側
にドリップチャンバー３に内嵌される円筒部１７が形成
されている。また、円筒部１７の外周側には間隔１８を
存して外套管部１９が形成されている。
【００２８】ドリップチャンバー３は円筒状の本体２０
を備え、本体２０のスパイク針２に接合される側の開口
端部２１の周縁にフランジ部２２が形成されている。本
体２０は、フランジ部２２から他方の端部に向かって緩
やかに縮径されるテーパ状に形成されており、縮径され
た端部に弁体２２を備える接続部２４が形成されてい
る。接続部２４には、図１示の導管チューブ４が接続さ
れる。
【００２９】本実施形態では、図３（ａ）示のように、
まず、ドリップチャンバー３のフランジ部２２を、スパ
イク針２の円筒部１７と外套管部１９との間隙１８に圧
入し、次いで外套管部１９の先端部２５にローラ２６を
押圧することにより、先端部２５を座屈変形せしめる。
この結果、図３（ｂ）示のように、先端部２５がドリッ
プチャンバー３の本体２０側に座屈変形せしめられて係
止部２７を形成し、ドリップチャンバー３のフランジ部
２２を係止し、ドリップチャンバー３が軸方向に脱落し
ないように接合される。
【００３０】図３（ｂ）において、ローラ２６はドリッ
プチャンバー３の軸方向と平行に備えられたエアシリン
ダ（図示せず）等により、先端部２５に押圧される。こ
こで、ローラ２６は前記エアシリンダ等に同軸に軸支さ
れて回転自在となっており、スパイク針２を軸周りに回
転させることにより、スパイク針２と供回りしながら先
端部２５に押圧される。また、ローラ２６は先端にテー
パ部２６ａが形成されており、テーパ部２６ａが先端部
２５に当接しながら押圧する。この結果、前記外套管部
の先端に均一に応力を付加して、応力破壊に至らない範
囲で座屈変形せしめることができると共に、外套管部１
９の先端部２５に摩擦痕が形成されることを防止するこ
とができる。
【００３１】本実施形態では、例えば、厚さ１ｍｍの外
套管部１９に対してローラ２６を１０〜２５ｋｇｆで押
圧しながら、スパイク針２を軸周りに２００〜１２００
ｒｐｍで回転させることにより、約１秒で外套管部１９
の先端部２５を座屈変形せしめることができ、約３０ｋ
ｇｆの接合強度を得ることができる。スパイク針２の回
転数は１２００ｒｐｍより大きいと接触摩擦力の低下に
よりローラ２６との接触面で先端部２５がスリップし、
肌荒れ状の外観不良が形成されることがある。また、２
００ｒｐｍより小さいと応力が均一に分散されにくく、
歪みが発生することがある。スパイク針２の回転数は、
前記不都合を確実に防止するために、４００〜６００ｒ
ｐｍとすることが好ましい。
【００３２】前記のようにして先端部２５を座屈変形せ
しめると、座屈変形した屈曲部２８が白化する。そこ
で、本実施形態では、前記白化の発現をもって座屈変形
の目安とすると共に、製品の良否を判定することができ
る。すなわち、前記屈曲部２８が白化していれば、この
部分が座屈変形しており、経時的にあるいは加熱時にも
原形に復帰する虞は無いが、白化していなければ原形に
復帰する虞があり、外観から直ちに不良品と判定するこ
とができる。
【００３３】本実施形態の接合方法によれば、ドリップ
チャンバー３はフランジ部２２がスパイク針２の円筒部
１７と外套管部１９との間隙１８に圧入されていること
により液密性を確保することができると共に、フランジ
部２２が外套管部１９と係止部２７に挟持されているこ
とによりポンピング等の際にも、液漏れや脱落の虞がな
い。
【００３４】前記実施形態では、外套管部１９の先端部
２５にローラ２６を押圧することにより先端部２５を座
屈変形せしめて係止部２７を形成するようにしている
が、これに替えて図４示のようにして先端部２５を座屈
変形せしめてもよい。図４示の方法では、ドリップチャ
ンバー３のフランジ部２２を、スパイク針２の円筒部１
７と外套管部１９との間隙１８に圧入した状態で、スパ
イク針２を軸周りに回転させながら、１対の板状部材２
９ａ，２９ｂ間を通過せしめる。板状部材２９ａ，２９
ｂは、入口３０から出口３１に向かって次第に間隔が狭
められており、先端部２５は板状部材２９ａ，２９ｂ間
を通過する間に座屈変形せしめられ、図３（ｂ）示の係
止部２７を形成する。
【００３５】スパイク針２の回転数は図３示の場合と同
一の理由により、２００〜１２００ｒｐｍ、好ましくは
４００〜６００ｒｐｍの範囲で適宜設定される。スパイ
ク針２を前記回転数で回転させることにより、約１秒で
外套管部１９の先端部２５を座屈変形せしめることがで
きる。
【００３６】板状部材２９ａ，２９ｂは直線状に備えら
れていてもよく、平面視したときに円周の一部を形成す
るような曲線状に備えられていてもよい。また、板状部
材２９ａ，２９ｂの長さ及びスパイク針２が板状部材２
９ａ，２９ｂ間を通過する速度は、スパイク針２を前記
回転数で回転させたときに約１秒で外套管部１９の先端
部２５を座屈変形せしめることができるように適宜設定
される。
【００３７】前記各実施形態では、ＡＢＳ樹脂製スパイ
ク針２に、ＡＢＳ樹脂との接着性に乏しいポリプロピレ
ン製ドリップチャンバー３を接合する例について説明し
ているが、ドリップチャンバー３はポリプロピレン同様
にＡＢＳ樹脂との接着性に乏しいオレフィン系エラスト
マーでもよく、ＡＢＳ樹脂に対して良好な接着性を備え
る軟質ポリ塩化ビニル等、他の樹脂であってもよい。
【００３８】また、前記各実施形態では、医療用具とし
て用いられる輸液セット１のスパイク針２とドリップチ
ャンバー３とを接合する場合について説明しているが、
本発明の接合方法は、他の医療用具またはさらに他の部
材の円筒状体と合成樹脂製部材とを接合する場合にも適
用することができる。
【００３９】このとき、前記円筒状体は、前記ポリプロ
ピレン、オレフィン系エラストマー、軟質ポリ塩化ビニ
ル等の合成樹脂の他、金属、ガラス、セラミックス等い
かなる材料からなるものであってもよい。また、前記合
成樹脂部材は、前記ＡＢＳ樹脂の他、応力を加えたとき
に応力破壊に至らない範囲で座屈変形する樹脂であれば
どのような合成樹脂であってもよいが、白化の発現によ
り座屈変形の有無を容易に判定できる点から、前記ＡＢ
Ｓ樹脂の他、ポリスチレン、スチレンコポリマー、アク
リル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメ
チルメタクリレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポ
リエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、熱可塑性ポリ
ウレタンからなる群から選択される１種の樹脂を用いる
ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合方法を適用する部材の一構成例を
示す説明図。
【図２】図１の要部を拡大して示す説明的断面図。
【図３】本発明の接合方法の一態様を示す説明的断面
図。
【図４】本発明の接合方法の他の態様を示す正面図。
【符号の説明】
２…合成樹脂製部材、 ３…円筒状体、 １９…外套管
部、 ２２…フランジ部、 ２５…外套管部の先端、
２６…ローラ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接合される端部にフランジ部を備える円筒
    状体と、 該フランジ部に外嵌される外套管部を備える座屈変形可
    能な合成樹脂製部材との接合方法であって、 前記合成樹脂製部材の外套管部を前記円筒状体のフラン
    ジ部に外嵌し、該外套管部の先端を応力破壊に至らない
    範囲で該円筒状体側に座屈変形せしめ、座屈変形した該
    外套管部の先端により該フランジ部を係止することを特
    徴とする合成樹脂製部材との接合方法。
  2. 【請求項２】前記座屈変形は、回転自在に軸支されたロ
    ーラを回転させながら所定の加圧力で所定の時間継続し
    て前記外套管部の先端に押圧することにより行うことを
    特徴とする請求項１記載の合成樹脂製部材との接合方
    法。
  3. 【請求項３】前記合成樹脂製部材は前記座屈変形した部
    分が白化する合成樹脂からなることを特徴とする請求項
    １または請求項２記載の合成樹脂製部材との接合方法。
  4. 【請求項４】前記座屈変形した部分が白化する合成樹脂
    は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹
    脂、ポリスチレン、スチレンコポリマー、アクリル樹
    脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメ
    タクリレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチ
    レンテレフタレート、フッ素樹脂、熱可塑性ポリウレタ
    ンからなる群から選択される１種の樹脂であることを特
    徴とする請求項３記載の合成樹脂製部材との接合方法。
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