JP2003326603A - 熱可塑性樹脂成形体の加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】極めて短い時間と少ない消費電力で所要温度に
加熱可能であり、しかも、熱可塑性樹脂成形体の溶着部
分をほぼ均一温度に加熱することができる加熱装置を提
供する。 【解決手段】熱可塑性樹脂成形体Ｍの溶着部分１に対向
して延びかつ通電によって発熱する通電発熱体２と、溶
着部分と通電発熱体２との間に配設され通電発熱体２に
対向して延びかつ通電発熱体により加熱された後溶着部
分を加熱軟化させる板状または形状を有する帯板状の高
熱伝導性材３と、通電発熱体２および高熱伝導性材３を
保持する保持手段４と、を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂成形
体の溶着部分を加熱する装置の改良に係り、より詳しく
は、ＰＰ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＡＡＳ、ＰＳ、Ｐ
ＥＩ、ＰＡ、ＰＯＭ等の熱可塑性樹脂で成形された熱可
塑性樹脂成形体を溶着して完成品を製造するに当たり、
その溶着部分を加熱するのに好適な装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂成形体の溶着部分を
加熱する装置としては、図６に示すように、熱可塑性樹
脂成形体Ｍの溶着面に対応する形状を成しかつアルミニ
ウム等の高熱伝導性材料から成る金属ブロック６３を、
これに埋設されたカートリッジヒータ６２により加熱
し、金属ブロック６３の熱でその溶着部分６１を加熱軟
化させるようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように構
成された従来の加熱装置では、金属ブロック全体を加熱
しなければならないため、熱容量が大きいうえに放熱面
積が広くなることから、溶着部分を加熱軟化させるに十
分な温度まで金属ブロックの表面を昇温させるには、長
い時間と多大な電力が必要であった。また、熱可塑性樹
脂成形体の溶着部分の溶着面が三次元的に広がる形状を
成している場合、あるいは溶着部分の近くにリブ等の障
害物がある場合には、金属ブロックの表面とカートリッ
ジヒータとの距離を全体にわたり均等に配置することが
困難であるため、金属ブロックの表面の温度を全体にわ
たり均一にすることができなかった。これに伴い、溶着
部分が過剰に加熱されて劣化したり、発泡バリが発生し
て熱可塑性樹脂成形品の見映えが大きく損なわれたり、
加熱不足になって溶着部分が軟化不十分になり所要の溶
着強度が得られないなどの問題が発生している。

【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、極めて短い時間と少ない消費電力で所
要温度に加熱可能であり、しかも、熱可塑性樹脂成形体
の溶着部分をほぼ均一温度に加熱することができる加熱
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明における熱可塑性樹脂成形体の加熱装置は、
少なくとも１個の熱可塑性樹脂成形体に溶着部分を有す
る２個以上の熱可塑性樹脂成形体のうち少なくとも一方
の熱可塑性樹脂成形体における前記溶着部分を加熱軟化
させた後、これらの溶着部分を圧接して互いに溶着する
に当たり、前記溶着部分を加熱軟化させる加熱装置であ
って、前記溶着部分に対向して延びかつ通電によって発
熱する通電発熱体と、前記溶着部分と前記通電発熱体と
の間に配設され通電発熱体に対向して延びかつ通電発熱
体により加熱された後前記溶着部分を加熱軟化させる板
状または形状を有する帯板状の高熱伝導性材と、前記通
電発熱体および前記高熱伝導性材を保持する保持手段
と、を備えていて、前記通電発熱体への給電により通電
発熱体を加熱し、通電発熱体からの熱により、熱容量が
比較的小さい前記高熱伝導性材を全体にわたりほぼ均一
の温度に加熱することを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】なお、本発明における通電発熱体
は、例えば、ニッケル・クロム合金、鉄・クロム合金な
どのように電気抵抗の高い金属でコイル状、線状あるい
は帯板状に形成されたもの、あるいは、これら通電発熱
体を用いたシーズヒータであってもよく、電流を通すと
発熱するものである。そして、熱可塑性樹脂成形体の溶
着部分が直角あるいは鋭角に折れ曲がる場合や、前記溶
着部分の溶着面が三次元的に延びる場合には、製作上あ
るいは取付け上の観点からコイル状にするのが望まし
い。また、コイル状に形成することにより、通電発熱体
自体の熱膨張を吸収することができる。ここでコイル状
とは、断面形状が円形、楕円形または多角形の棒体に、
線状の通電発熱体を巻き付けて得られる形状を言う。ま
た、前記通電発熱体がニッケル・クロム線の場合は、直
径が１．０ｍｍ以下でも高熱伝導性材を介して前記溶着
部分を加熱軟化させるのに十分であり、少ない電力量で
発熱させることができるが、０．０４〜１．０ｍｍが好
ましい。さらに、コイルの内径は線の直径の１０倍以
下、コイルのピッチは線の直径の２倍から３倍が適当で
ある。

【０００７】またなお、本発明における高熱伝導性材
は、銅、アルミニウム、これらの合金、カーボンなど熱
伝導性が良く、熱容量が小さく、三次元的な曲げ加工あ
るいは形状加工が容易であれば、いずれの材料でもよ
い。また、前記高熱伝導性材は、熱可塑性樹脂成形体の
溶着部分の溶着面に接近または接触することにより、溶
着部分を加熱軟化させることができる。そして、接触に
よる場合には、溶着部分の付着防止のために溶着部分と
の接触面を、シリコン、テフロン（登録商標）等により
コーティングするとよい。また、メンテナンスが必要に
なった場合は、前記高熱伝導性材を交換するだけでよ
く、従来のカートリッジヒータ埋設の金属ブロックに比
べてメンテナンス時間、コスト、重量を大幅に削減する
ことができる。また、本高熱伝導性材は、保持手段への
取付けに当たり、 一体型であってもよいが、熱膨張を
考慮した分割型にしてもよい。

【０００８】またなお、前記高熱伝導性材は、表面を遠
赤外線の放射効果のあるジルコニヤ等のセラミックで処
理することにより、輻射熱による加熱効率を向上させる
ことができる。また、 前記高熱伝導性材は、前
記通電発熱体が高温になる個所では体積または／および
面積を大きく、または前記通電発熱体が低温になる個所
では体積または／および面積を小さくして、前記高熱伝
導性材の全表面の温度をほぼ均一に調整することができ
る。例えば、前記通電発熱体がコイル状であって、前記
溶着部分の溶着面が三次元的に延びる場合、コイルにピ
ッチが長い個所と短い個所が生じる。これに伴い、前記
通電発熱体には輻射熱が弱い部分と強い部分が発生する
が、前記高熱伝導性材が所定温度になるよう部分的にそ
の容量を調整することにより、高熱伝導性材は全体に亘
ってほぼ均一の温度を得ることができる。

【０００９】またなお、本発明における保持手段は、絶
縁性を有しかつ少なくとも前記通電発熱体を溝形状で埋
設させて保持する機能を備えたものである。

【００１０】

【実施例１】本発明を適用した加熱装置の実施例１につ
いて図１に基づき詳細に説明する。本加熱装置は、図１
に示すように、熱可塑性樹脂成形体Ｍの溶着部分１に対
向して延びかつ通電によって発熱する通電発熱体２と、
前記溶着部分１と前記通電発熱体２との間に配設され通
電発熱体２に対向して延びかつ通電発熱体２により加熱
された後溶着部分を加熱軟化させる高熱伝導性材として
の銅板３と、前記通電発熱体２および前記高熱伝導性材
３を保持する保持手段４と、で構成してある。そして、
前記熱可塑性樹脂成形体Ｍは、前記加熱装置の上方に昇
降可能に配設された成形体保持具５によって保持してあ
る。

【００１１】また、前記保持手段４は、熱可塑性樹脂成
形体Ｍの溶着部分１に対向して延びる溝６を上面に刻設
しかつ絶縁性および耐熱性を有するマシナブルセラミッ
クス製の保持本体７と、保持本体７上に取り付けられ前
記溝６に沿って延びて前記銅板３を上方から押さえかつ
絶縁性および耐熱性を有する一対のマシナブルセラミッ
クス製の押え部材８・８と、前記保持本体７を支持する
定盤状の支持部材９とで構成してある。そして、前記溝
６は前記通電発熱体２を底位置に、また前記銅板３を前
記通電発熱体２の直上方位置にそれぞれ配置させて収納
可能なように、上部が幅広の二段階状を成している。ま
た、前記溝６は、上段部分の幅が前記銅板３の幅とほぼ
等しいかまたは若干広くなっており、さらに、上段部分
の深さが前記銅板３の厚さと等しいかまたは若干小さく
（浅く）なっていて、前記銅板３の上面は前記保持本体
７の上面と一致するか、またはわずかに突出している。
また、前記溝６は下段部分の幅および深さが通電発熱体
２のコイルの外径より若干広くかつ深くなっていて、感
電防止のため前記通電発熱体２は前記銅板３に接触しな
いようになっている。接触されるときには、その接触面
に絶縁材を被覆する。

【００１２】また、前記押え部材８は２個の帯状の構成
要素から成っていて、前記溝６の両側方から溝６の内側
に向かって張り出さして銅板３の上面における間隔を溶
着部分に対応させて調整することができるようになって
いる。なお、前記押え部材８は、できるだけ薄く、しか
も、前記銅板３の変形を阻止するに足る強度が必要であ
り、このため、前記押え部材８としては、銅板３と接す
る部分に絶縁性を有するシート状の耐熱材を介在させた
ステンレス等の金属板材を使用してもよい。さらに、前
記押え部材８は、図示しない低頭ボルト、無頭鋲、Ｕ字
型を成す係止金具などの頭部の低い固定手段により、前
記保持本体７に強固に固定するとよい。この結果、前記
溝６の底部と押え部材８により銅板３を変形することが
ないように強く保持して固定することができる。

【００１３】このように構成したものは、通電発熱体２
への給電により通電発熱体２を加熱し、通電発熱体２か
らの輻射熱により、比較的短い時間で所要の温度に銅板
３の全体を加熱する。こうして加熱された銅板３は、溶
着部分１の接近あるいは接触により溶着部分１を加熱す
ることとなる。

【００１４】

【実施例２】図２に示すように、熱可塑性樹脂成形体Ｍ
におけるリブ２２が、溶着部分２１にこれと接近して隣
接しかつ溶着部分２１より長くなって場合、実施例１の
銅板３では溶着部分２１を十分に加熱することができな
い。この場合には、前記銅板３に代る高熱伝導性材２３
を、前記溶着部分２１の溶着面に対向して盛り上がる形
態にして三次元的に延びる突出面を有する構造、すなわ
ち、形状を有する帯板状にしてもよい。これにより、溶
着部分２１の溶着面だけを的確に加熱することができ
る。この場合、高熱伝導性材２３を押さえる押え部材８
は、前記リブ２２を溶かさないように覆う必要がある。
なお、その他の部品は実施例１と同じである。

【００１６】

【実施例３】図３に示すように、通電発熱体２だけを保
持本体３７に埋没させて通電発熱体２を保持本体３７に
よって保持するようにしてもよい。この場合には溝３６
の刻設が容易になる。なお、図中符号３８は押え部材で
あり、その他の部品は実施例１と同じである。

【００１７】

【実施例４】図４に示すように、熱可塑性樹脂成形体Ｍ
の溶着部分４１の溶着面が不連続であるため高熱伝導性
材としての銅板４３が不連続である場合には、コイル状
の通電発熱体４２における前記銅板４３が不在する部位
を、保持本体４７の裏側に位置させてもよい。こうする
ことにより、一つの電源からでも前記通電発熱体４２に
給電することができる。

【００１８】

【実施例５】図５に示すように、高熱伝導性材５３にお
ける溶着部分に対向する部位に、前記高熱伝導性材５３
の全表面をほぼ一様な温度に加熱可能な範囲で通電発熱
体５２を埋設してもよい。この場合、通電発熱体５２と
してシースヒーター、マイクロヒーターなどの絶縁性を
有するものを使用することにより、前記高熱伝導性材５
３に対する絶縁性を確保できる。また、保持本体５７に
前記高熱伝導性材５３と対向して延びる溝５６を刻設す
ることにより、前記高熱伝導性材５３から保持本体５７
への熱の流出が減るとともに、高熱伝導性材５３におけ
る加熱される部位の熱容量が増すため、高熱伝導性材５
３の全表面の温度を容易に均一化することができる。

【００１９】

【実施例６】本発明を適用した加熱装置を、図６に示す
ように、実施例１とは逆の熱可塑性樹脂成形体Ｍの上方
に配設してもよい。この場合には、コイル状の通電発熱
体２を保持本体７に装着された、例えばガラス繊維など
の絶縁性と耐熱性を有する線材６７あるいはＵ字形の係
止金具６７により支持するようにしてもよい。

【００２０】

【効果】上記の説明から明らかなように本発明は、少な
くとも１個の熱可塑性樹脂成形体に溶着部分を有する２
個以上の熱可塑性樹脂成形体のうち少なくとも一方の熱
可塑性樹脂成形体における前記溶着部分を加熱軟化させ
た後、これらの溶着部分を圧接して互いに溶着するに当
たり、前記溶着部分を加熱軟化させる加熱装置であっ
て、前記溶着部分に対向して延びかつ通電によって発熱
する通電発熱体と、前記溶着部分と前記通電発熱体との
間に配設され通電発熱体に対向して延びかつ通電発熱体
により加熱された後前記溶着部分を加熱軟化させる板状
または形状を有する帯板状の高熱伝導性材と、前記通電
発熱体および前記高熱伝導性材を保持する保持手段と、
を備えているから、従来のカートリッジヒータを埋め込
み、金属ブロック全体を加熱昇温させる加熱装置に比
べ、本発明は、その熱容量が極めて小さく、しかも極め
て短い時間での昇温と少ない消費電力で、熱可塑性樹脂
成形体の溶着部分の溶着面全体に対応させて、均一な所
要温度の熱を確保することができるなどの優れた実用的
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第５実施例を示す縦断面図である。

【図６】本発明の第６実施例を示す縦断面図である。

【図７】従来の加熱装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 溶着部分 ２ 通電発熱体 ３ 銅板 ４ 保持手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 和之 愛知県豊川市穂ノ原３−１新東工業株式会 社豊川製作所内 Ｆターム(参考） 4F211 AJ12 AJ13 AK09 TA01 TJ21 TN03 TQ04 TQ13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個の熱可塑性樹脂成形体に溶
   着部分を有する２個以上の熱可塑性樹脂成形体のうち少
   なくとも一方の熱可塑性樹脂成形体における前記溶着部
   分を加熱軟化させた後、これらの溶着部分を圧接して互
   いに溶着するに当たり、前記溶着部分を加熱軟化させる
   加熱装置であって、前記溶着部分に対向して延びかつ通
   電によって発熱する通電発熱体と、前記溶着部分と前記
   通電発熱体との間に配設され通電発熱体に対向して延び
   かつ通電発熱体により加熱された後前記溶着部分を加熱
   軟化させる板状または形状を有する帯板状の高熱伝導性
   材と、前記通電発熱体および前記高熱伝導性材を保持す
   る保持手段と、を備えたことを特徴とする熱可塑性樹脂
   成形体の加熱装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の熱可塑性樹脂成形体の加熱
   装置において、前記保持手段は絶縁性および耐熱性を有
   することを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の熱可塑性樹脂成形
   体の加熱装置において、前記高熱伝導性材は、前記通電
   発熱体が高温になる個所における体積または／および面
   積を大きく、前記通電発熱体が低温になる個所における
   体積または／および面積を小さくして前記溶着部分と対
   向する前記高熱伝導性材の全表面における温度をほぼ均
   一にすることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装
   置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の
   熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、前記高熱伝導
   性材は、前記溶着部分と対向して二次元的または三次元
   的に延びていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の
   加熱装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の
   熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、前記通電発熱
   体は、前記溶着部分における加熱すべきでない部位に対
   向する部分を前記保持手段の裏側に配置させることを特
   徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装置。
6. 【請求項６】請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の
   熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、前記高熱伝導
   性材における前記溶着部分に対向する部位に、前記高熱
   伝導性材の全表面をほぼ一様な温度に加熱可能な範囲で
   前記通電発熱体を埋設したことを特徴とする熱可塑性樹
   脂成形体の加熱装置。
7. 【請求項７】請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の
   熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、前記高熱伝導
   性材は、前記溶着部分における加熱すべきでない部位に
   対向する部分を断熱部材で被われることを特徴とする熱
   可塑性樹脂成形体の加熱装置。
8. 【請求項８】請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の
   熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、前記保持手段
   は、少なくとも前記通電発熱体を溝形状で埋設させて保
   持することを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装
   置。
9. 【請求項９】請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の
   熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、前記保持手段
   は、コイル状の前記通電発熱体を線材で縣吊して保持す
   ることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装置。