JP2005169979A - スピン溶着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基材や部品としてあらゆる熱可塑性樹脂を使用することを可能とし、しかも接合力が強力なスピン溶着方法を実現する。
【解決手段】 下孔３を設けた熱可塑性樹脂製の基材２に、下孔に嵌入可能な外径を有する熱可塑性樹脂製の部品１を高速回転しながら圧入することにより、溶融させた基材の下孔の内壁と部品の外壁を互いに不規則な形状に変形させて入り組ませて固着する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、回転する部材同士の摩擦熱により熱可塑性樹脂製の部材同士を溶着するスピン溶着方法に関する。

プラスチック部材同士の接合方法として、固定した熱可塑性樹脂製の基材に対し、熱可塑性樹脂製の部品を回転させながら当接し、回転による摩擦熱により両者を溶着するスピン溶着が公知である（公知例としては特許文献１）。この種の溶着方法においては、部材の面同士を当接して溶着することが一般的であり、この場合、回転側の部材は溶融後回転力の付加が停止されることにより慣性により回転した後、溶融して渾然一体となった両部材の当接箇所が固化しようという力により回転は停止する。
特開平１０−１６０５５号公報

以上のスピン溶着方法は接着剤を用いないでプラスチック部材同士を接合できるので、接着剤による接着箇所の白化による見栄えの悪さや工程増を回避することができる有用な手段である。しかしながら、溶着される部材の熱可塑性樹脂同士には高い相容性が要求され、２つの樹脂の融点および流動指数が大きく異なり相容性が小さい場合はうまく溶着できない問題があった。又、ある種の熱可塑性樹脂、例えばポリプロピレンを強固に溶着できない問題もあった。

この発明は以上の従来技術の問題点を解消したスピン溶着方法を提供することを目的として創作されたものである。即ち、この発明のスピン溶着方法は、下孔を設けた熱可塑性樹脂製の基材に、下孔に嵌入可能な外径を有する熱可塑性樹脂製の部品を高速回転させながら圧入することにより、溶融させた基材の下孔の内壁と部品の外壁を互いに不規則な形状に変形させて入り組ませて固着することを特徴とする。

又、ここでは第２発明として前記の第１発明において、溶融させた基材の下孔の内壁と部品の外壁が互いに不規則な形状として入り組んだ時点で部品の回転を瞬時に停止することにより、入り組んだ状態で両者を固化するスピン溶着方法も開示する。

以上の構成よりなるこの発明によれば、基材の下孔に対して、それに嵌入した部品を高速回転させるので、回転による摩擦熱により溶融した部品の外周箇所の樹脂が遠心力により綿飴状に拡散して変形し、これが下孔の内壁の溶融した樹脂を巻き込んで互いに不規則な形状として入り組んだ状態となる現象を生じる。そこで、この段階で固化することにより、溶融して化学的に渾然一体となった溶着状態というよりは、むしろ両者が入り組んで物理的に嵌め合った状態での接合が実現されることとなる。よって、従来相容性の問題で接合が難しかった熱可塑性樹脂同士や、ポリプロピレンも強固に接合することが可能となる効果を奏する。

一方、第２発明によれば、溶融させた基材の下孔の内壁と部品の外壁が互いに不規則な形状として入り組んだ状態で部品の回転が停止し、そのまま硬化するので、慣性による部品の回転が徐々に低下する過程で溶融した樹脂が徐々に硬化し、それにより互いに不規則な形状として入り組んだ状態となった樹脂が破壊されることが防止される効果を奏する。

以上の効果より、この発明のスピン溶着方法によれば基材や部品としてあらゆる熱可塑性樹脂を使用することが可能となり、接合力が強力なことも相まって、今まで金属製の部品を使用せざるを得なかった場面においても樹脂を使用することができるので、リサイクル時に分別が不要となる工業製品を実現できる効果を奏する。

図１乃至図４はこの発明のスピン溶着方法の工程の一例を示す図である。図中符号１は部品であり、ここでは基材２との間に他の部材を固定するためのビスを例示している。これらの基材２及び部品１は熱可塑性樹脂により構成されるものであり、その中にはポリエチレン、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン等も含まれる。上記の部品１は高速回転しながら基材２の下孔３内に圧入され（図１及び２参照）、溶融状態Ｍとなった基材の下孔の内壁と部品の外壁が、互いに不規則な形状に変形して入り組んだ時点で部品の回転が瞬時に停止される（図３及び４参照）。実験によれば、上記の部品の回転速度は４０００乃至６０００ｒｍｐで、圧入速度が０．２乃至１．５ｍｍ／秒以下の範囲内である場合に良好な接合効果（強度の最大荷重２００Ｎ以上）が得られている。

図中符号Ｄは部品１を回転させるための回転装置のヘッドであり、吸引や吸着、或いは掴持により部品を固定する。回転装置は瞬時に回転を停止できることが要件であり、そのための機構としては例えば起電力により駆動のための電気モータにブレーキをかけること等が例示できる。

この発明のスピン溶着方法の工程を示す一部切り欠き側面図。 同上、一部切り欠き側面図。 同上、一部切り欠き側面図。 同上、一部切り欠き側面図。

符号の説明

１ 部品
２ 基材

Claims (3)

1. 下孔を設けた熱可塑性樹脂製の基材に、下孔に嵌入可能な外径を有する熱可塑性樹脂製の部品を高速回転させながら圧入することにより、溶融させた基材の下孔の内壁と部品の外壁を互いに不規則な形状に変形させて入り組ませて固着することを特徴とするスピン溶着方法。
2. 溶融させた基材の下孔の内壁と部品の外壁が互いに不規則な形状に変形して入り組んだ時点で部品の回転を瞬時に停止することにより、入り組んだ状態で両者を固化する請求項１記載のスピン溶着方法。
3. 部品の圧入速度は０．２乃至１．５ｍｍ／秒以下、回転速度は４０００乃至６０００ｒｍｐの範囲内である請求項１又は２記載のスピン溶着方法。
   

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