JP2006123378A - 熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 抵抗発熱体を溶着面に仮固定して行う熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法を提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂で成形された成形品の互いの溶着面２３間に金属製の発熱体４０を挟み込み、前記発熱体４０の発熱により前記溶着面２３を溶融し、その後冷却することにより成形品同士を熱溶着させる熱溶着方法において、一方の成形品の溶着面２３に発熱体４０を置き、この状態で予め発熱体４０を局部的に発熱させて一方の成形品における溶着面２３に発熱体を仮固定し、その後双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせた後、前記発熱体４０全体を発熱させて成形品同士の熱溶着を行う。
【選択図】図４
【解決手段】 熱可塑性樹脂で成形された成形品の互いの溶着面２３間に金属製の発熱体４０を挟み込み、前記発熱体４０の発熱により前記溶着面２３を溶融し、その後冷却することにより成形品同士を熱溶着させる熱溶着方法において、一方の成形品の溶着面２３に発熱体４０を置き、この状態で予め発熱体４０を局部的に発熱させて一方の成形品における溶着面２３に発熱体を仮固定し、その後双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせた後、前記発熱体４０全体を発熱させて成形品同士の熱溶着を行う。
【選択図】図４
Description
本発明は、熱可塑性樹脂で成形された互いの成形品の溶着面間に発熱体を挟み込み、この発熱体を電気的に発熱させ、この発熱で溶着面の樹脂を溶融融合して成形品同士を熱溶着させる熱可塑性樹脂からなる成形品の熱溶着方法に関する。
熱可塑性樹脂で成形されたお互いの成形品を接合する方法の代表例として、溶着部へ針金の様な発熱体を挟み込み、成形品を適宜な力で加圧しながら前記発熱体に通電して発熱体を直接発熱させ、その熱でお互いの溶着部の樹脂を溶融融合させた後、発熱を止めて融合部を冷却することにより融合した樹脂を硬化させ、成形品同士を溶着するという熱溶着方法が公知である。
この方法は、瞬間的な熱による接合方法であるため、内部部品に対して熱影響を与えることがなく、また、接着剤の様に、有機溶剤を用いることによる環境負荷への影響がないため、極めて有効な接合方法である。
このような熱溶着方法における発熱体を発熱させる方法の１つとして、発熱体へ電流を通電した時に発生するジュール熱を利用する直接通電発熱方法が知られている特開昭５３−９６０７８号公報。
この方法は、瞬間的な熱による接合方法であるため、内部部品に対して熱影響を与えることがなく、また、接着剤の様に、有機溶剤を用いることによる環境負荷への影響がないため、極めて有効な接合方法である。
このような熱溶着方法における発熱体を発熱させる方法の１つとして、発熱体へ電流を通電した時に発生するジュール熱を利用する直接通電発熱方法が知られている特開昭５３−９６０７８号公報。
更に、発熱体を発熱させる他の方法として、溶着部へ発熱体（導電材）を挟み込み、その周囲に設けられた加熱コイルに対して高周波を発振器から流し込み、高周波磁場を発生させて前記発熱体に渦電流を発生させ、この渦電流により発生するジュール熱を利用する電磁誘導発熱方法が知られている特開平１０−２９１２５５号公報。
前記した熱溶着方法は、いずれも発熱体を必要としている。したがって、発熱体の位置を定位置に設置することにより、溶着箇所の規制ができ、その結果、溶着精度を維持することができる。もし、規制出来ない場合は、溶着位置がバラつくため溶融した樹脂が製品面へ漏れだしたり、成形品の表面が窪んだりして不都合が生じ、また溶着強度にバラツキが生じる。そのため、溶着部へ発熱体を組み込むための溝を形成し、その溝へ発熱体を組み込むことにより、発熱体の位置決めを的確に行うようにしたりしている。更に、溶着する時は、前記溝へ挿入する溶着リブを一方の成形品の溶着部へ形成しておき、溝と溶着リブで発熱体を挟みながら溶着を行うことにより、安定した熱溶着を可能にしたりしている。
しかし、成形品が薄肉の場合、溝を形成したり、溶着リブを形成したりすると、偏肉が発生し、そのため、成形品の反対側の表面にヒケが発生して意匠を損ねることから、このような溝やリブを形成する溶着方法を用いることができない場合がある。また、製品形状により、溝や溶着リブ自体を形成できない場合もある。
しかし、成形品が薄肉の場合、溝を形成したり、溶着リブを形成したりすると、偏肉が発生し、そのため、成形品の反対側の表面にヒケが発生して意匠を損ねることから、このような溝やリブを形成する溶着方法を用いることができない場合がある。また、製品形状により、溝や溶着リブ自体を形成できない場合もある。
本発明の目的は、熱可塑性樹脂で成形された成形品の互いの溶着面間に金属製の発熱体を挟み込み、前記発熱体の発熱により前記溶着面を溶融し、その後冷却して成形品同士を溶着させる熱溶着方法において、溶着面に発熱体を定着させるための溝やリブを形成しないで発熱体を所定の位置に仮固定し、その上で溶着を行うことができる溶着方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法において、熱可塑性樹脂で成形された成形品の互いの溶着面間に金属製の発熱体を挟み込み、前記発熱体の発熱により前記溶着面を溶融し、その後冷却することにより成形品同士を熱溶着させる熱溶着方法において、一方の成形品の溶着面に発熱体を置き、この状態で予め発熱体を局部的に発熱させて一方の成形品の溶着面を局部的に溶融させたのち、この冷却を待つことで発熱体を溶着面に仮固定し、その後双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせた後、前記発熱体全体を発熱させて熱溶着を行うことを特徴とするものである。
本発明の熱溶着方法は、発熱体を局部的に発熱させることにより仮固定部分の溶着面の樹脂を溶融して発熱体を包み込み、その後、冷却して固化させる。この工程を数カ所行えば容易に定位置に発熱体を仮固定することが可能になる。なお、仮固定の間隔及び固定数については溶着条件により選択する。
以上の様に、発熱体を仮固定したのち、双方の成形品を重ね合わせた後、前記発熱体全体を発熱させて熱溶着を行えば、発熱体の位置が適切に定められるため、溶着する位置がズレたことに起因する樹脂漏れや溶着強度不足を防ぐことができる。
以上の様に、発熱体を仮固定したのち、双方の成形品を重ね合わせた後、前記発熱体全体を発熱させて熱溶着を行えば、発熱体の位置が適切に定められるため、溶着する位置がズレたことに起因する樹脂漏れや溶着強度不足を防ぐことができる。
更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１記載の熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法において、局部的に発熱体を発熱する方法として、溶着面に置かれた発熱体に＋と−から成る２つの電極を押し付け、次に前記２つの電極間に通電を行ってこの２つの電極間に位置する発熱体を局部的に発熱させて溶着面の樹脂を溶融し、次に通電を停止して自然又は強制通風により溶融した樹脂を固化させて前記発熱体を溶着面へ仮固定する、ことを特徴とするものである。
この様に、例えば２つの電極を備えた仮固定装置を用いることにより容易に仮固定することができる。また、仮固定装置は電極間のピッチは発熱体が変わってもほぼ同じであることから汎用性があり経済的である。
この様に、例えば２つの電極を備えた仮固定装置を用いることにより容易に仮固定することができる。また、仮固定装置は電極間のピッチは発熱体が変わってもほぼ同じであることから汎用性があり経済的である。
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項２記載の熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法において、先端面に向かって絞られるように減少した形状の電極を用いて行うことを特徴とするものである。
つまり、発熱体が発熱して溶着面の樹脂が溶融すると発熱体はわずかに沈んで仮固定される。その時、溶融した樹脂が発熱体の周辺に盛り上がって電極の当接面に付着する場合がある。この様に樹脂が電極へ付着してしまうと発熱体を繰り返し使用する場合に、通電に支障が生じ、その都度掃除をする必要があるが、電極の形状が先端面に向かって絞られるように減少させることにより、発熱体が樹脂に沈んでも溶着した樹脂が電極の先端面に回らず、そのため樹脂の付着を防ぐことができる。この結果、電極の連続使用が可能になる。なお、電極の幅は、発熱体の直径とほぼ同様の寸法が望ましいといえる。
つまり、発熱体が発熱して溶着面の樹脂が溶融すると発熱体はわずかに沈んで仮固定される。その時、溶融した樹脂が発熱体の周辺に盛り上がって電極の当接面に付着する場合がある。この様に樹脂が電極へ付着してしまうと発熱体を繰り返し使用する場合に、通電に支障が生じ、その都度掃除をする必要があるが、電極の形状が先端面に向かって絞られるように減少させることにより、発熱体が樹脂に沈んでも溶着した樹脂が電極の先端面に回らず、そのため樹脂の付着を防ぐことができる。この結果、電極の連続使用が可能になる。なお、電極の幅は、発熱体の直径とほぼ同様の寸法が望ましいといえる。
更に、請求項４に記載の発明においては、請求項１〜３記載のいずれか１項に該当する熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法において、発熱体を設置する成形品の溶着面において、発熱体を仮固定する箇所の両側であって、成形品の溶着面の双方又は一方に、樹脂溜まり溝を設けて溶融した樹脂の一部をこの樹脂溜まり溝内に逃がすようにして行うことを特徴とするものである。
溶着面間において発熱体の熱で溶融した相互の成形品の樹脂は、融合するが、発熱体の体積分融合した余剰樹脂は双方の溶着面間に溜まり、その結果、溶着面間に僅かな隙間が生じる場合がある。そのため、溶着面の一方又は双方に余剰樹脂を収納するための溝を発熱体が設置される側面に隣接しておくことにより、余剰樹脂は前記溝へ流れ込むため溶着面間に隙間が生じなくなる。
溶着面間において発熱体の熱で溶融した相互の成形品の樹脂は、融合するが、発熱体の体積分融合した余剰樹脂は双方の溶着面間に溜まり、その結果、溶着面間に僅かな隙間が生じる場合がある。そのため、溶着面の一方又は双方に余剰樹脂を収納するための溝を発熱体が設置される側面に隣接しておくことにより、余剰樹脂は前記溝へ流れ込むため溶着面間に隙間が生じなくなる。
更に、請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４記載のいずれか１項に該当する熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法において、発熱体の両端に直接通電させてその電気抵抗により発熱させる直接通電発熱方法を用いて行うことを特徴とするものである。
発熱体を仮固定したのち、双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせる。次に、成形品外部へ露出している発熱体の電極部へ電流を通電する、または、予め成形品へ発熱体に通じる貫通孔を形成しておき、そこへ電極を差し込んで電流を通電する、などを行って発熱体全体をジュール熱で発熱させて周囲の樹脂を溶融し融合させる。充分に融合した後、電流の通電を停止し、冷却することにより溶融した樹脂が固化されて相互の成形品が一体に接合される。
発熱体を仮固定したのち、双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせる。次に、成形品外部へ露出している発熱体の電極部へ電流を通電する、または、予め成形品へ発熱体に通じる貫通孔を形成しておき、そこへ電極を差し込んで電流を通電する、などを行って発熱体全体をジュール熱で発熱させて周囲の樹脂を溶融し融合させる。充分に融合した後、電流の通電を停止し、冷却することにより溶融した樹脂が固化されて相互の成形品が一体に接合される。
更に、請求項６に記載の発明においては、請求項１〜４記載のいずれか１項に該当する熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法において、発熱体を電磁誘導により発熱させる電磁誘導発熱方法を用いて行うことを特徴とするものである。
発熱体を仮固定したのち、双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせる。次に、発熱体を高周波磁場へ置くことで発熱体へ渦電流を生じさせ発熱体全体をジュール熱で発熱させて周囲の樹脂を溶融し融合させる。充分に融合した後、高周波磁場を停止させ冷却することにより溶融した樹脂が固化され相互の成形品が一体に接合される。この方法は発熱体を成形品中に埋設できるので気密接合が必要な場合特に有効である。
発熱体を仮固定したのち、双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせる。次に、発熱体を高周波磁場へ置くことで発熱体へ渦電流を生じさせ発熱体全体をジュール熱で発熱させて周囲の樹脂を溶融し融合させる。充分に融合した後、高周波磁場を停止させ冷却することにより溶融した樹脂が固化され相互の成形品が一体に接合される。この方法は発熱体を成形品中に埋設できるので気密接合が必要な場合特に有効である。
請求項１〜請求項６に記載された発明の効果は次の通りである。
１．発熱体を局部的に発熱させて適切な位置へ仮固定するため、従来の様に発熱体を組み込む為の溝や溝へ侵入させる溶着リブを設けなくてよい。したがって、偏肉による成形品表面に凹部（ヒケ）が発生するのを防止できる。また、薄肉成形品へも利用できる。
また、急遽熱溶着が必要になった時でも、予め溶着リブや溝を形成することがないので、容易に発熱体を固定し熱溶着ができる（請求項１、請求項５、請求項６）。
２．適宜な間隔に保たれた異極である２つの電極を備えた仮固定溶着機を用いることにより、容易に発熱体を仮固定でき、また汎用性に富んだ仮固定装置が得られる（請求項２）。
３．電極の先端を発熱体と接触する必要面積にすることにより、溶融樹脂が電極へ付着することを防止できる（請求項３）。
４．発熱体に沿うように溶着面に樹脂溜まりを設けたので、余剰樹脂を樹脂溜まり側に流入させることができる。したがって、余剰樹脂に起因する溶着部の隙間を防ぐことができる（請求項４）。
１．発熱体を局部的に発熱させて適切な位置へ仮固定するため、従来の様に発熱体を組み込む為の溝や溝へ侵入させる溶着リブを設けなくてよい。したがって、偏肉による成形品表面に凹部（ヒケ）が発生するのを防止できる。また、薄肉成形品へも利用できる。
また、急遽熱溶着が必要になった時でも、予め溶着リブや溝を形成することがないので、容易に発熱体を固定し熱溶着ができる（請求項１、請求項５、請求項６）。
２．適宜な間隔に保たれた異極である２つの電極を備えた仮固定溶着機を用いることにより、容易に発熱体を仮固定でき、また汎用性に富んだ仮固定装置が得られる（請求項２）。
３．電極の先端を発熱体と接触する必要面積にすることにより、溶融樹脂が電極へ付着することを防止できる（請求項３）。
４．発熱体に沿うように溶着面に樹脂溜まりを設けたので、余剰樹脂を樹脂溜まり側に流入させることができる。したがって、余剰樹脂に起因する溶着部の隙間を防ぐことができる（請求項４）。
本発明について用いる発熱体として、その材料は例えば、ニッケルークロム合金、鉄―クロム合金、鉄―ニッケル合金及びステンレス等を用いることができ、形状としては単線のもの、又は、数本よりあわせたものなど溶着条件により選ぶことができる。また、直接通電発熱方法においては、上記以外に、カーボンを含んだ繊維を発熱体として用いることも可能である。
仮固定装置の電極については、例えば、銅、タングステン合金など電気抵抗値が小さいものが望ましい。
さらに、本発明を実施する他の望ましい形態としては、
ａ．仮止めする位置 直線部分では１０〜３０cm毎に、曲線部分では、半径が５cm程度であれば曲線部の初めと終端、数十cmであれば直線部の場合と同じピッチ。
ｂ．電極同士のピッチ３〜２０mm程度。
ｃ．仮固定する時の発熱体の沈み寸法は発熱体の太さの１／３〜２／３程度。
ｄ．樹脂溜まりの深さ（容量）は発熱体の体積と同等またはそれ以上。
と、例示することができるが、この形態に限定されるものではない。
次に、本発明の実施例を各図に基づいて説明する。
仮固定装置の電極については、例えば、銅、タングステン合金など電気抵抗値が小さいものが望ましい。
さらに、本発明を実施する他の望ましい形態としては、
ａ．仮止めする位置 直線部分では１０〜３０cm毎に、曲線部分では、半径が５cm程度であれば曲線部の初めと終端、数十cmであれば直線部の場合と同じピッチ。
ｂ．電極同士のピッチ３〜２０mm程度。
ｃ．仮固定する時の発熱体の沈み寸法は発熱体の太さの１／３〜２／３程度。
ｄ．樹脂溜まりの深さ（容量）は発熱体の体積と同等またはそれ以上。
と、例示することができるが、この形態に限定されるものではない。
次に、本発明の実施例を各図に基づいて説明する。
実施例１では請求項１、請求項２、及び請求項５の実施例を説明する。
図１は本実施例で熱溶着したケース１の外観図、図２は熱溶着における主部品の説明図、図３は仮固定装置３０を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図１を基に本実施例により形成されたケース１を説明すると、前記ケース１は上蓋１０と下ケース２０を熱溶着して一体にしたものである。上蓋１０及び下ケース２０の成形に用いられた材料はポリプロピレン（ＰＰ）樹脂である。
図１は本実施例で熱溶着したケース１の外観図、図２は熱溶着における主部品の説明図、図３は仮固定装置３０を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図１を基に本実施例により形成されたケース１を説明すると、前記ケース１は上蓋１０と下ケース２０を熱溶着して一体にしたものである。上蓋１０及び下ケース２０の成形に用いられた材料はポリプロピレン（ＰＰ）樹脂である。
図２で更に詳しく説明すると、上蓋１０は平板であり板厚は１．２mmである。下ケース２０は内蔵物を収納するための空間２１を有している。空間２１の開口部２２の周囲は３．５mmの幅で溶着面２３が形成されている。
４０は、上蓋１０と下ケース２０とを溶着するための抵抗発熱体であり、直径が０．９ｍｍ、大きさは２００mm×１４０mmである。
４０は、上蓋１０と下ケース２０とを溶着するための抵抗発熱体であり、直径が０．９ｍｍ、大きさは２００mm×１４０mmである。
本実施例は、抵抗発熱体４０へ電流を直接通電することにより抵抗発熱体４０を発熱させる発熱方法である。したがって、熱溶着用電源に接続された電源ケーブルの接続端子を繋ぐ電極部４１が抵抗発熱体４０には形成してある。本実施例は、この抵抗発熱体４０を下ケース２０の溶着面２３へ破線で示すように設置してから上蓋１０を被せ、抵抗発熱体４０の熱で相互の樹脂を溶融して上蓋１０と下ケース２０を溶着し、一体になるようにケース１を組み立てるものである。
次に、仮固定装置３０について図３を基に説明する。３１ａ、３１ｂは、一定の間隔をあけて抵抗発熱体４０へ当接させ抵抗発熱体４０の一部分を発熱させる異極の電極である。部分的に抵抗発熱体４０を仮固定するので、抵抗発熱体４０への通電は局部的な一部分で良く、本実施例の仮固定装置３０の電極間隔Ｐは５mmに設定した。各々の電極３１ａ、３１ｂには仮固定用電源５０と接続するための電線３２が電気的に接続されている。
電極３１ａ、３１ｂには所定の間隔を保つように絶縁材料（本実施例ではセラミック）からなる支持板３３がねじ３４により固定されている。更に、支持板３３はそれぞれ１枚のプレート３５へ固定されている。プレート３５へはシャフト３６が取り付けられており、自動で行う場合はシリンダーへ、手動の場合は手で挟んで仮固定作業を行う。
電極３１ａ、３１ｂには所定の間隔を保つように絶縁材料（本実施例ではセラミック）からなる支持板３３がねじ３４により固定されている。更に、支持板３３はそれぞれ１枚のプレート３５へ固定されている。プレート３５へはシャフト３６が取り付けられており、自動で行う場合はシリンダーへ、手動の場合は手で挟んで仮固定作業を行う。
以上説明した仮固定装置３０を用いるケースの熱溶着方法について説明する。
図４は仮固定装置３０により抵抗発熱体４０を仮固定する工程説明図、図５は仮固定工程における説明図、図６は仮固定位置６０を示す下ケース２０の平面図、図７は上蓋１０と下ケース２０を熱溶着する説明図である。
抵抗発熱体４０の仮固定位置６０は、図６に示すように約１００mm間隔で合計７カ所行う様にした。
図４は仮固定装置３０により抵抗発熱体４０を仮固定する工程説明図、図５は仮固定工程における説明図、図６は仮固定位置６０を示す下ケース２０の平面図、図７は上蓋１０と下ケース２０を熱溶着する説明図である。
抵抗発熱体４０の仮固定位置６０は、図６に示すように約１００mm間隔で合計７カ所行う様にした。
先ず、抵抗発熱体４０を図２に示すように下ケース２０の溶着面２３に設置した。次に、図４（ａ）に示すように仮固定装置３０の電極３１ａ、３１ｂを抵抗発熱体４０へ押し付けながら仮固定用電源（図示せず）から電線３２を介して電極３１ａ、３１ｂ間の抵抗発熱体４０へ通電した。このときの電流値は約１０Ａ（ＡＣ）である。抵抗発熱体４０における電極間Ａはジュール熱で発熱して周囲の樹脂が溶融し、更に電極間Ａの部分は溶融した樹脂（下ケース）へ仮固定装置３０の押し圧で沈む様になる。その沈み量は抵抗発熱体４０の直径の１／３から２／３が望ましい（図４（ｂ））。
所望する上記状態が得られたら通電を停止し、仮固定装置３０を抵抗発熱体４０から離脱させる。溶融した樹脂は固化し、その結果、抵抗発熱体４０を溶着面２３に固定することができた（図４（ｃ））。
所望する上記状態が得られたら通電を停止し、仮固定装置３０を抵抗発熱体４０から離脱させる。溶融した樹脂は固化し、その結果、抵抗発熱体４０を溶着面２３に固定することができた（図４（ｃ））。
図５に仮固定を行っている箇所の断面を示した。図５（ａ）は抵抗発熱体４０へ仮固定装置３０の電極３１ａ、３１ｂを押し当てているところで、図５（ｂ）は抵抗発熱体４０へ通電して抵抗発熱体４０が下ケース２０の溶着面へ１／３程度沈んでいる状態を示している。
以上の仮固定作業を図６に示すように仮固定位置６０として７カ所行い抵抗発熱体４０を下ケース２０の溶着面２３へ仮固定した。
その後、上蓋１０を下ケース２０の開口部２２へ被せ、溶着面２３に仮固定された抵抗発熱体４０へ当てた後、適宜な圧力で押し付けた。図７（ａ）に上蓋１０と下ケース２０を熱溶着する要部断面図を示す。次に、下ケース２０の外部に露出している抵抗発熱体４０の電極部４１へ溶着用電源（図示せず）からの電源ケーブルを接続して通電させた。この時の電流値は３０Ａ（ＡＣ）である。図７（ｂ）の様に抵抗発熱体４０全体が発熱すると周囲の上蓋１０と下ケース２０の樹脂は溶融し融合部７０が形成される。所定の溶着時間が終了すると通電を停止し冷却することにより融合部７０が固化して上蓋１０と下ケース２０は一体に結合された。
以上の仮固定作業を図６に示すように仮固定位置６０として７カ所行い抵抗発熱体４０を下ケース２０の溶着面２３へ仮固定した。
その後、上蓋１０を下ケース２０の開口部２２へ被せ、溶着面２３に仮固定された抵抗発熱体４０へ当てた後、適宜な圧力で押し付けた。図７（ａ）に上蓋１０と下ケース２０を熱溶着する要部断面図を示す。次に、下ケース２０の外部に露出している抵抗発熱体４０の電極部４１へ溶着用電源（図示せず）からの電源ケーブルを接続して通電させた。この時の電流値は３０Ａ（ＡＣ）である。図７（ｂ）の様に抵抗発熱体４０全体が発熱すると周囲の上蓋１０と下ケース２０の樹脂は溶融し融合部７０が形成される。所定の溶着時間が終了すると通電を停止し冷却することにより融合部７０が固化して上蓋１０と下ケース２０は一体に結合された。
以上の熱溶着方法により、上蓋１０の天面には凹凸がなく意匠的に優れたケース１を得ることができた。
更に、抵抗発熱体４０は適切な位置に仮固定しているため、溶融位置が定まり、側面と抵抗発熱体４０間の肉厚が薄くなったり、抵抗発熱体４０が外部へ飛び出したりすることがない。
また、実施例では、抵抗発熱体４０に単線を用いたが、撚り線を用いると溶融した樹脂が撚り線内に侵入するため仮固定強度、溶着強度ともより向上すことになる。
なお、仮固定する時の電流値としては、本溶着する時の電流値の１／２〜２／３程度
が望ましい。
更に、抵抗発熱体４０は適切な位置に仮固定しているため、溶融位置が定まり、側面と抵抗発熱体４０間の肉厚が薄くなったり、抵抗発熱体４０が外部へ飛び出したりすることがない。
また、実施例では、抵抗発熱体４０に単線を用いたが、撚り線を用いると溶融した樹脂が撚り線内に侵入するため仮固定強度、溶着強度ともより向上すことになる。
なお、仮固定する時の電流値としては、本溶着する時の電流値の１／２〜２／３程度
が望ましい。
実施例２では、実施例１を基に、請求項３を加えた実施例を紹介する。
実施例１と異なることは、仮固定装置３０の電極３１ａ、３１ｂに関する形状である。図８（ａ）にその形状を示す。電極３１ａ、３１ｂの先端面３７の幅Ｂを先端面３７に向かって絞られる様に減少させて抵抗発熱体４０の直径とほぼ同じ寸法にした。本実施例の場合、抵抗発熱体４０の直径は０．９ｍｍであるので幅Ｂは１．０mmである。
この形状の電極３１ａ、３１ｂを用いると図８（ｂ）の様に、溶融した樹脂から逃げる形状のため電極３１ａ、３１ｂに付着しにくくなるので、電極３１ａ、３１ｂの清掃を減らすことができる。
なお、電極３１ａ、３１ｂの径又は幅が抵抗発熱体４０の直径とほぼ同じか、又は、細い場合はこの必要はない。
実施例１と異なることは、仮固定装置３０の電極３１ａ、３１ｂに関する形状である。図８（ａ）にその形状を示す。電極３１ａ、３１ｂの先端面３７の幅Ｂを先端面３７に向かって絞られる様に減少させて抵抗発熱体４０の直径とほぼ同じ寸法にした。本実施例の場合、抵抗発熱体４０の直径は０．９ｍｍであるので幅Ｂは１．０mmである。
この形状の電極３１ａ、３１ｂを用いると図８（ｂ）の様に、溶融した樹脂から逃げる形状のため電極３１ａ、３１ｂに付着しにくくなるので、電極３１ａ、３１ｂの清掃を減らすことができる。
なお、電極３１ａ、３１ｂの径又は幅が抵抗発熱体４０の直径とほぼ同じか、又は、細い場合はこの必要はない。
実施例３では、実施例１を基に、請求項４を加えた実施例を、図９を基に紹介する。
図９（ａ）は下ケース２０における樹脂溜まり溝２４の要部断面図、図９（ｂ）は熱溶着して樹脂溜まり溝２４へ溶融樹脂が流れ込んだ要部断面図、図９（ｃ）は樹脂溜まり溝２４が無い場合の要部断面図である。
例えば、上蓋１０と下ケース２０との溶着面２３がお互いに平面の場合、溶着面２３間において抵抗発熱体４０の熱で溶融した相互の成形品の樹脂は融合するが、発熱体４０ａの体積分融合した余剰溶融樹脂７１が双方の溶着面２３間に溜まり、その結果、図９（ｃ）に示す様に溶着面２３間に僅かな隙間２３ａが生じる場合がある。そのため、予め、溶着面２３の一方又は双方に余剰溶融樹脂７１を収納するための樹脂溜まり溝２４を抵抗発熱体４０が設置される側面に形成した。
図９（ａ）は下ケース２０における樹脂溜まり溝２４の要部断面図、図９（ｂ）は熱溶着して樹脂溜まり溝２４へ溶融樹脂が流れ込んだ要部断面図、図９（ｃ）は樹脂溜まり溝２４が無い場合の要部断面図である。
例えば、上蓋１０と下ケース２０との溶着面２３がお互いに平面の場合、溶着面２３間において抵抗発熱体４０の熱で溶融した相互の成形品の樹脂は融合するが、発熱体４０ａの体積分融合した余剰溶融樹脂７１が双方の溶着面２３間に溜まり、その結果、図９（ｃ）に示す様に溶着面２３間に僅かな隙間２３ａが生じる場合がある。そのため、予め、溶着面２３の一方又は双方に余剰溶融樹脂７１を収納するための樹脂溜まり溝２４を抵抗発熱体４０が設置される側面に形成した。
図９（ａ）を基に説明すると、下ケース２０の溶着面２３に抵抗発熱体４０へ沿うように樹脂溜まり溝２４を抵抗発熱体４０の両側に設けた。本実施例では２本の樹脂溜まり溝２４を形成したが、溶着条件により１本でも良い。また、樹脂溜まり溝２４は上蓋１でも良く、相互の溶着面の何れかに又は両方に形成しても良い。
樹脂溜まり溝２４の深さ（容量）は、抵抗発熱体４０の体積と同等またはそれ以上であることが望ましい。抵抗発熱体４０が発熱し周囲の樹脂が溶融すると図９（ｂ）に示すように周囲の樹脂が溶融し融合部７０を形成すると共に余剰溶融樹脂７１は樹脂溜まり溝２４へ流れ込む。
したがって、余剰溶融樹脂７１は樹脂溜まり溝２４へ収納されるため溶着面が密着されたケースを得ることができた。
樹脂溜まり溝２４の深さ（容量）は、抵抗発熱体４０の体積と同等またはそれ以上であることが望ましい。抵抗発熱体４０が発熱し周囲の樹脂が溶融すると図９（ｂ）に示すように周囲の樹脂が溶融し融合部７０を形成すると共に余剰溶融樹脂７１は樹脂溜まり溝２４へ流れ込む。
したがって、余剰溶融樹脂７１は樹脂溜まり溝２４へ収納されるため溶着面が密着されたケースを得ることができた。
実施例１では抵抗発熱体４０の全体を発熱させる方法として、抵抗発熱体４０へ電流を通電させる方法を用いたが、実施例４では、電磁誘導による発熱方法について説明する。
図１０は実施例４における主部品の説明図、図１１は仮固定装置３０により発熱体４０ａを仮固定させた下ケース２０の平面図、図１２は上蓋１０と下ケース２０を熱溶着させる工程の要部断面図である。
図１０は実施例４における主部品の説明図、図１１は仮固定装置３０により発熱体４０ａを仮固定させた下ケース２０の平面図、図１２は上蓋１０と下ケース２０を熱溶着させる工程の要部断面図である。
実施例４における発熱体４０ａの形状はリング形状である。大きさは実施例１と同等であるが、実施例１の電極部４１は電磁誘導加熱のため形成していない。
上蓋１０及び下ケース２０は実施例１と同一である。なお、下ケース２０の溶着面２３の破線は発熱体４０ａを設置する位置を示す。
発熱体４０ａの下ケース２０の溶着面２３への仮固定方法は実施例１と同様なので、ここでは省略する。なお、仮固定位置６０は図１１に示すように６カ所とした。
上蓋１０及び下ケース２０は実施例１と同一である。なお、下ケース２０の溶着面２３の破線は発熱体４０ａを設置する位置を示す。
発熱体４０ａの下ケース２０の溶着面２３への仮固定方法は実施例１と同様なので、ここでは省略する。なお、仮固定位置６０は図１１に示すように６カ所とした。
上蓋１０と下ケース２０の熱溶着方法は、図１２（ａ）に示すように、上蓋１０を下ケース２０の開口部２２へ被せ、溶着面２３に仮固定された発熱体４０ａへ当てた後、適宜な圧力で押し付けた。８０は、発振機（図示せず）に接続された加熱コイルである。
その加熱コイル８０へ高周波（約４ｋＨｚ）を流すことにより高周波磁場が発生し、この磁場により渦電流が発熱体４０ａに発生する。次に、渦電流によりジュール熱が発生し図１２（ｂ）に示す様に、周囲の樹脂が溶融しながら融合し融合部７０を形成する。溶着時間経過後、加熱コイル８０への通電を停止し、冷却することにより上蓋１０と下ケース２０は一体に結合された。
以上の熱溶着工程の結果、上蓋１０の天面には凹凸がなく意匠的に優れたケース１を得ることができた。
また、他の効果も実施例１同様に得られた。
その加熱コイル８０へ高周波（約４ｋＨｚ）を流すことにより高周波磁場が発生し、この磁場により渦電流が発熱体４０ａに発生する。次に、渦電流によりジュール熱が発生し図１２（ｂ）に示す様に、周囲の樹脂が溶融しながら融合し融合部７０を形成する。溶着時間経過後、加熱コイル８０への通電を停止し、冷却することにより上蓋１０と下ケース２０は一体に結合された。
以上の熱溶着工程の結果、上蓋１０の天面には凹凸がなく意匠的に優れたケース１を得ることができた。
また、他の効果も実施例１同様に得られた。
[比較例１]
比較例１では、抵抗発熱体４０を溶着面２３に形成された溝２５へ組み込み、その溝へ溶着リブ１１を押し込んで熱溶着する従来の方法を行った。
上蓋１０ａへ溶着リブ１１を形成し、下ケース２０ａの溶着面２３に溝２５を形成した以外は実施例１と同じである。
図１３は比較例１における主部品の説明図、図１４は上蓋１０ａにおける溶着リブ１１部分の要部断面図、図１５は上蓋１０ａと下ケース２０ａを熱溶着させる工程の説明図である。
比較例１では、抵抗発熱体４０を溶着面２３に形成された溝２５へ組み込み、その溝へ溶着リブ１１を押し込んで熱溶着する従来の方法を行った。
上蓋１０ａへ溶着リブ１１を形成し、下ケース２０ａの溶着面２３に溝２５を形成した以外は実施例１と同じである。
図１３は比較例１における主部品の説明図、図１４は上蓋１０ａにおける溶着リブ１１部分の要部断面図、図１５は上蓋１０ａと下ケース２０ａを熱溶着させる工程の説明図である。
図１３に基づいて主要部品の説明を行うと、下ケース２０aの開口部２２周囲の溶着面２３には抵抗発熱体４０を組み込む溝２５が形成されている。また、一部分に抵抗発熱体４０の電極部４１が外部へ露出するための溝２５に通じる壁溝２６が形成されている。
一方、上蓋１０ａには、前記した溝２５に挿入される溶着リブ１１が全周にわたって形成されている。溶着リブ１１が形成されている所は、他の箇所に比べ厚肉であるため、図１４に示すように、成形するとき樹脂の収縮差が生じ表面に僅かな凹み１２（ウェルド）が生じる場合がある。
本比較例の熱溶着方法は、抵抗発熱体４０を溝２５へ組み込んだ後、上蓋１０ａの溶着リブ１１が溝２５へ挿入されるように図１５（ａ）の如く上蓋１０ａを下ケース２０ａへ被せる。
一方、上蓋１０ａには、前記した溝２５に挿入される溶着リブ１１が全周にわたって形成されている。溶着リブ１１が形成されている所は、他の箇所に比べ厚肉であるため、図１４に示すように、成形するとき樹脂の収縮差が生じ表面に僅かな凹み１２（ウェルド）が生じる場合がある。
本比較例の熱溶着方法は、抵抗発熱体４０を溝２５へ組み込んだ後、上蓋１０ａの溶着リブ１１が溝２５へ挿入されるように図１５（ａ）の如く上蓋１０ａを下ケース２０ａへ被せる。
次に実施例１同様抵抗発熱体４０へ電流を通電させると図１５（ｂ）の様に周囲の樹脂が溶融し融合部７０を形成する。溶融時間が経過した後通電を停止し、冷却すると上蓋１０ａと下ケース２０ａが一体に結合されたケース１を得ることができた。
しかし、図１４に示す様に、表面に僅かな凹み１２がある上蓋１０ａを前記の様に熱溶着すると、凹み１２がさらに進行して深さが増してしまう傾向がある。その結果、意匠的に不都合なケース１ができてしまい使用することが出来なかった。
しかし、図１４に示す様に、表面に僅かな凹み１２がある上蓋１０ａを前記の様に熱溶着すると、凹み１２がさらに進行して深さが増してしまう傾向がある。その結果、意匠的に不都合なケース１ができてしまい使用することが出来なかった。
１ ケース
１０ 上蓋
２０ 下ケース
２３ 溶着面
３０ 仮固定装置
３１ａ、３１ｂ 電極
４０ 抵抗発熱体
１０ 上蓋
２０ 下ケース
２３ 溶着面
３０ 仮固定装置
３１ａ、３１ｂ 電極
４０ 抵抗発熱体
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂で成形された成形品の互いの溶着面間に金属製の発熱体を挟み込み、前記発熱体の発熱により前記溶着面を溶融し、その後冷却することにより成形品同士を熱溶着させる熱溶着方法において、一方の成形品の溶着面に発熱体を置き、この状態で予め発熱体を局部的に発熱させて一方の成形品の溶着面を局部的に溶融させたのち、この冷却を待つことで発熱体を溶着面に仮固定し、その後双方の成形品を適宜な圧力で重ね合わせた後、前記発熱体全体を発熱させて熱溶着を行う熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法。
- 局部的に発熱体を発熱する方法として、溶着面に置かれた発熱体に異極である２つの電極を押し付け、次に前記２つの電極間に通電を行ってこの２つの電極間に位置する発熱体を局部的に発熱させて溶着面の樹脂を溶融し、次に通電を停止して自然又は強制通風により溶融した樹脂を固化させて前記発熱体を溶着面へ仮固定する、ことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法。
- 先端面に向かって絞られるように減少した形状の電極を用いて行うことを特徴とする請求項２記載の熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法。
- 発熱体を設置する成形品の溶着面において、発熱体を仮固定する箇所の両側であって、成形品の溶着面の双方又は一方に、樹脂溜まり溝を設けて溶融した樹脂の一部をこの樹脂溜まり溝内に逃がすようにして行うことを特徴とする請求項１〜３記載のいずれか１項に該当する熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法。
- 発熱体全体を発熱する方法として、発熱体の両端に直接通電させてその電気抵抗により発熱させる直接通電発熱方法を用いて行うことを特徴とする請求項１〜４記載のいずれか１項に該当する熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法。
- 発熱体全体を発熱する方法として、発熱体を電磁誘導により発熱させる電磁誘導発熱方法を用いて行うことを特徴とする請求項１〜４記載のいずれか１項に該当する熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法。
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|---|---|---|---|
| JP2004315356A JP2006123378A (ja) | 2004-10-29 | 2004-10-29 | 熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023014687A (ja) * | 2021-07-19 | 2023-01-31 | 三菱重工業株式会社 | 融着装置及び融着方法 |
| CN116834300A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-03 | 广东新意智能制造有限公司 | 一种双塑胶件热熔工艺和热熔设备 |
-
2004
- 2004-10-29 JP JP2004315356A patent/JP2006123378A/ja active Pending
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| JP7293290B2 (ja) | 2021-07-19 | 2023-06-19 | 三菱重工業株式会社 | 融着装置及び融着方法 |
| CN116834300A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-03 | 广东新意智能制造有限公司 | 一种双塑胶件热熔工艺和热熔设备 |
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