JP2016078248A - 樹脂製品の製造方法および車両用灯具 - Google Patents

樹脂製品の製造方法および車両用灯具 Download PDF

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Abstract

【課題】エネルギー消費量を抑え、二つの樹脂部品を低コストで強固に溶着する。【解決手段】車両用灯具の製造にあたり、シール脚６を備えたアウターカバー２とフランジ部１３を備えたハウジング３を用意する。シール脚６の突端面に第一溶着予定領域４を設定し、フランジ部１３の上面に第二溶着予定領域５を設定する。熱板８をシール脚６に接触または接近させ、第一溶着予定領域４を加熱により溶融させる。第二溶着予定領域５に向けてプラズマ９を照射し、プラズマ９の表面改質作用によって第二溶着予定領域５を粗面部１１に改質する。第一溶着予定領域４と粗面部１１を相互に圧接し、アウターカバー２とハウジング３を溶着により組み合わせる。【選択図】図２

Description

本発明は、二つの樹脂部品を溶着により組み合わせて樹脂製品を製造する方法、および該方法を用いて製造された車両用灯具に関する。
従来、二つの樹脂部品の溶着予定領域をそれぞれ熱板で加熱して溶融させ、溶融部を相互に圧接することで樹脂部品を溶着する方法が知られている。しかし、図８（ａ）に示すように、熱板３８を樹脂部品３２に接触させると、樹脂部品３２の一部が熱変形したり、熱板３８を引き離すときに溶融樹脂が糸を曳いたりする現象が発生する。
熱変形や糸曳きを防止するために、従来、図８（ｂ）に示すように、樹脂部品３２にシール脚３６を突設し、シール脚３６の突端面に設定した溶着予定領域３４に熱板３８を非接触の状態で配置する技術が提案されている。特許文献１には、熱板の加熱面をセラミック皮膜で被覆して、樹脂部品の溶着予定領域に非接触の状態で近接させる技術が記載されている。
図９は、従来の車両用灯具の製造方法を示す。まず、（ａ）に示すように、アウターカバー４２のシール脚４６とハウジング４３のシール脚４７にそれぞれ溶着予定領域４４，４５を設定する。次に、（ｂ），（ｃ）に示すように、両方の溶着予定領域４４，４５を共に熱板４８の熱で溶融させる。続いて、（ｄ）に示すように、溶融状態の領域４４，４５を相互に圧接し、アウターカバー４２とハウジング４３を溶着により組み合わせる。
特開２００１−２９７６０８号公報
しかし、従来の溶着方法によると、二つの樹脂部品の溶着予定領域をそれぞれ熱板によって加熱しているので、樹脂製品の製造に際して多大なエネルギーを消費するという問題があった。例えば、車両用灯具のアウターカバーを熱板で接触加熱する場合、溶融樹脂の糸曳き現象を回避するためには、熱板の温度を４００℃以上にまで高める必要があり、電熱ヒータを内蔵した熱板の消費電力が大きくなる。
また、ハウジングの成形材料にＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂やＡＡＳ(アクリルニトリルアクリルニトリルゴムスチレン)樹脂を使用した場合は、熱板温度を４００℃以上に高めても糸曳き現象が発生する。このため、熱板にフッ素樹脂などによる離型性付与処理を加える必要があり、灯具製造装置のコストが嵩む要因となっていた。
一方、熱板を溶着予定領域に近接させて樹脂部品を非接触で加熱する方法によると、接触加熱に比べて熱板温度をより高く設定する必要があるため、熱板のエネルギー消費量がいっそう増大してしまうという問題があった。そこで、アウターカバー側またはハウジング側のいずれかの熱板を廃止する方法も考えられるが、片側のみを溶融させた状態では圧着時に十分な溶着強度が得られず、二つの樹脂部品が容易に剥がれてしまうという不具合が発生する。
そこで、本発明の目的は、エネルギー消費量を抑え、二つの樹脂部品を低コストで強固に溶着できる樹脂製品の製造方法および車両用灯具を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、次のような樹脂部品の製造方法および車両用灯具を提供する。
（１）第一樹脂部品および第二樹脂部品を溶着してなる樹脂製品の製造方法であって、第一樹脂部品の溶着予定領域を加熱により溶融させる工程と、第二樹脂部品の溶着予定領域を表面改質処理する工程と、溶融された溶着予定領域と表面改質処理された溶着予定領域を相互に圧接して、第一樹脂部品および第二樹脂部品を溶着により組み合せる工程とを含むことを特徴とする樹脂製品の製造方法。
（２）第一樹脂部品にシール脚を突設し、シール脚の突端面に溶着予定領域を設定し、第二樹脂部品の溶着予定領域に突出部を形成し、溶融された溶着予定領域と表面改質処理された溶着予定領域を相互に圧接し、突出部を溶融状態の溶着予定領域に噛み合わせることを特徴とする（１）に記載の樹脂製品の製造方法。
（３）アウターカバーおよびハウジングを溶着してなる車両用灯具であって、アウターカバーまたはハウジングのいずれか一方の外周縁に加熱により溶融されるシール脚を設け、アウターカバーまたはハウジングのいずれか他方の外周縁に表面改質処理によって粗面部を形成し、溶融状態のシール脚と粗面部を相互に圧接して、アウターカバーおよびハウジングを溶着により組み合せたことを特徴とする車両用灯具。
（４）アウターカバーはアクリル樹脂またはＰＣ樹脂を主材料として成形され、ハウジングがＡＡＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂を主材料として成形され、シール脚がアウターカバーの外周縁に突設され、粗面部がハウジングの外周縁に形成されていることを特徴とする（３）に記載の車両用灯具。
（５）ハウジングの粗面部にシール脚よりも低くかつシール脚よりも幅狭の突出部を形成し、溶融状態のシール脚と粗面部を相互に圧接することにより、突出部がシール脚に噛み合わされていることを特徴とする（４）に記載の車両用灯具。
本発明の製造方法および車両用灯具によれば、一方の樹脂部品の溶着予定領域を表面改質処理するので、この樹脂部品を熱板で加熱する必要がなくなり、全体としてのエネルギー消費量を抑え、製造コストを削減できる。また表面改質処理によって溶融樹脂との接触面積が拡大するうえ化学的親和力も増大するため、二つの樹脂部品を強固に溶着できるという効果もある。
本発明の一実施形態を示す車両用灯具の断面図である。 本発明による車両用灯具製造方法の実施例１を示す模式図である。 実施例１の変更例を示す模式図である。 図３のシール脚および突出部の形状を詳細に示す断面図である。 本発明による車両用灯具製造方法の実施例２を示す模式図である。 実施例２の変更例を示す模式図である。 溶着予定領域のシボ加工部を表面改質処理する工程を示す断面図である。 従来の熱板溶着方法を示す模式図である。 従来の車両用灯具の製造方法を示す模式図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態の車両用灯具１は、透明なアウターカバー２と不透明なハウジング３を備え、ハウジング３の内側に光源１２が設けられている。アウターカバー２はアクリル樹脂またはＰＣ樹脂を主材料として成形され、ハウジング３がＡＡＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂を主材料として成形されている。
アウターカバー２の裏面には、シール脚６がカバー２の外周縁に沿って延びるように突設され、シール脚６の突端面に第一溶着予定領域４が設定されている。ハウジング３には、シール脚４を着座させるフランジ部１３がハウジング３の外周縁に沿って延びるように周設され、フランジ部１３の上面に第二溶着予定領域５が設定されている。そして、次に述べる製造方法により、第一溶着予定領域４が熱板で加熱溶融され、第二溶着予定領域５に粗面部１１（図２参照）が非加熱の表面改質処理によって形成され、溶融状態の第一溶着予定領域４と粗面部１１とが相互に圧接され、アウターカバー２およびハウジング３が溶着により組み合わされる。
次に、車両用灯具１の製造方法について説明する。図２〜図４は実施例１の製造方法を示し、図５、図６が実施例２の製造方法を示す。図７は、実施例１，２に採用可能な表面改質処理工程を示す。
図２に示すように、実施例１の製造方法では、第一樹脂部品としてのアウターカバー２が加熱処理され、第二樹脂部品としてのボディ３が表面改質処理される。まず、（ａ）に示すように、シール脚６を備えたアウターカバー２とフランジ部１３を備えたハウジング３を用意する。シール脚６の突端面には第一溶着予定領域４が設定され、フランジ部１３の上面に第二溶着予定領域５が設定されている。次に、（ｂ）に示すように、熱板８をシール脚６に接触または接近させ、第一溶着予定領域４を加熱により溶融させる。同時に、（ｃ）に示すように、ハウジング３の第二溶着予定領域５に向けてプラズマ９を照射し、プラズマ９の表面改質作用によって第二溶着予定領域５を粗面部１１に改質する。その後、（ｄ）に示すように、第一溶着予定領域４と粗面部１１を相互に圧接し、アウターカバー２とハウジング３を溶着により組み合わせる。
実施例１の製造方法によれば、アウターカバー２の第一溶着予定領域４のみを熱板８で加熱しているので、従来の製造方法と比較して、熱板８の消費電力を半減することができる。また、ハウジング３の第二溶着予定領域５をプラズマ照射によって表面改質処理しているので、フランジ部１３の樹脂基材表面に、微細な凹凸からなる算術平均粗さ（Ｒａ）が数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の粗面部１１が形成される。この粗面部１１は、第一溶着予定領域４の溶融樹脂と第二溶着予定領域５との接触面積を拡大するため、表面改質処理を行わない場合に比べてハウジング３とアウターカバー２の物理的な接着強度を高めることができる。なお、粗面部１１の算術平均粗さ（Ｒａ）については、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）などで測定可能である。
一方、化学的には、ＡＡＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂を主材料とするハウジング３にプラズマ９を照射しているので、第二溶着予定領域５の樹脂基材の分子結合を部分的に切断し、更に、−ＣＯＯＨ、−Ｃ＝Ｏ、−ＯＨなどの官能基を結合させることによって、第二溶着予定領域５の樹脂基材と第一溶着予定領域４の溶融樹脂との化学的親和力が増大する。したがって、この化学的効果と前記物理的効果の相乗作用によって、従来の熱板溶着方法と同等またはそれ以上の溶着強度が得られる。
図３に示す変更例では、（ａ）に示すように、ハウジング３の第二溶着予定領域５に突出部１０が形成され、（ｃ）に示すように、突出部１０の突端面および両側面を含む第二溶着予定領域５の大部分にプラズマ９が照射され、プラズマ９の表面改質作用によって第二溶着予定領域５に粗面部１１が形成される。そして、（ｄ）に示すように、溶融状態の第一溶着予定領域４と粗面部１１を相互に圧接し、突出部１０をシール脚６に噛み合わせることにより、アウターカバー２とハウジング３が広い接触面積の溶着により強固に組み合わされる。
図４は、シール脚６および突出部１０の形状を詳細に示す。突出部１０をシール脚６に噛み合わせるために、突出部１０の高さｈ２はシール脚６の高さｈ１よりも低く（ｈ１＞ｈ２）設定され、突出部１０の幅ｗ２がシール脚６の幅ｗ１よりも狭く（ｗ１＞ｗ２）設定されている。
図５に示す実施例２の製造方法では、実施例１と逆に、第二樹脂部品としてのアウターカバー２が表面改質処理され、第一樹脂部品としてのボディ３が加熱処理される。まず、（ａ）に示すように、裏面にシール脚６を備えたアウターカバー２と、フランジ部１３の上面にシール脚７を備えたハウジング３を用意する。シール脚６の突端面には第一溶着領域４が設定され、シール脚７の突端面に第二溶着予定領域５が設定されている。次に、（ｂ）に示すように、シール脚６の第一溶着予定領域４に向けてプラズマ９を照射し、プラズマ９の表面改質作用によって第一溶着予定領域４に粗面部１１を形成する。同時に、（ｃ）に示すように、熱板８をシール脚７に接触または接近させ、第二溶着予定領域５を加熱により溶融させる。その後、（ｄ）に示すように、粗面部１１と第二溶着予定領域５とを相互に圧接し、アウターカバー２とハウジング３を溶着により組み合わせる。
実施例２の製造方法によれば、ハウジング３の第二溶着予定領域５のみを熱板８で加熱しているので、従来の製造方法と比較して、熱板８の消費電力を半減することができる。また、アウターカバー２の第一溶着予定領域５を表面改質処理によって粗面化しているため、実施例１と同様、アウターカバー２とハウジング３の物理的な接着強度を高め、かつ化学的親和力を増大させ、従来の熱板溶着方法と同等またはそれ以上の溶着強度が得られる。
図６に示す変形例では、（ａ）に示すように、アウターカバー２からシール脚が省かれ、アウターカバー２の裏面と同一の平面内に第一溶着予定領域４が設定されている。そして、（ｂ）に示すように、第一溶着予定領域４にプラズマ９を照射して粗面部１１を形成し、（ｄ）に示すように、粗面部１１と溶融状態の第二溶着予定領域５とを相互に圧接し、アウターカバー２とハウジング３を溶着により組み合わせる。この製造方法によれば、アウターカバー２にシール脚がないので、従来の製造方法（図９参照）と比較し、車両用灯具１の溶着部をより薄く（ｈ３＜ｈ４）形成でき、しかも、アウターカバー２の熱変形を防止できる。
図７（ａ）に示す実施例では、アウターカバー２の成形工程またはその後の工程で第一溶着予定領域４にシボ加工部１４が形成され、プラズマ９の照射によってシボ加工部１４が粗面部１１に改質される。図７（ｂ）に示す実施例では、ハウジング３の第二溶着予定領域５にシボ加工部１４が形成され、プラズマ９の照射によってシボ加工部１４が粗面部１１に改質される。こうすれば、予め粗状に形成されたシボ加工部１４を表面改質処理によって粗面化するため、アウターカバー２とハウジング３の溶着強度をより一層高めることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、方法実施手段や樹脂部品の種類を任意に変更して実施することも可能である。
（イ）溶着予定領域を表面改質処理する手段として、プラズマ照射にかえ、フレーム処理、コロナ放電、紫外線照射を使用すること。
（ロ）溶着予定領域を加熱する手段として、熱板にかえ、レーザを照射する赤外線加熱装置を使用すること。
（ハ）樹脂製品として、車両用灯具以外に、ガソリンタンク、リザボアタンク、ダクトなどの車両用装備品に本発明の製造方法を適用すること。
１ 車両用灯具
２ アウターカバー
３ ハウジング
４ アウターカバーの第一溶着予定領域
５ ハウジングの第二溶着予定領域
６ アウターカバーのシール脚
７ ハウジングのシール脚
８ 熱板
９ プラズマ
１０ 突出部
１１ 粗面部

Claims (5)

  1. 第一樹脂部品および第二樹脂部品を溶着してなる樹脂製品の製造方法であって、
    前記第一樹脂部品の溶着予定領域を加熱により溶融させる工程と、
    前記第二樹脂部品の溶着予定領域を表面改質処理する工程と、
    溶融された前記溶着予定領域と表面改質処理された前記溶着予定領域を相互に圧接して、前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品を溶着により組み合せる工程とを含むことを特徴とする樹脂製品の製造方法。
  2. 前記第一樹脂部品にシール脚を突設し、シール脚の突端面に前記溶着予定領域を設定し、前記第二樹脂部品の溶着予定領域に突出部を形成し、前記組み合わせる工程において、前記突出部を溶融状態の前記溶着予定領域に噛み合わせることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製品の製造方法。
  3. アウターカバーおよびハウジングを溶着してなる車両用灯具であって、
    前記アウターカバーまたはハウジングのいずれか一方の外周縁に加熱により溶融されるシール脚を設け、
    前記アウターカバーまたはハウジングのいずれか他方の外周縁に表面改質処理によって粗面部を形成し、
    溶融状態の前記シール脚と前記粗面部を相互に圧接して、前記アウターカバーおよび前記ハウジングを溶着により組み合せたことを特徴とする車両用灯具。
  4. 前記アウターカバーは、アクリル樹脂またはＰＣ樹脂を主材料として成形され、
    前記ハウジングが、ＡＡＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂を主材料として成形され、
    前記シール脚が前記アウターカバーの外周縁に突設され、前記粗面部が前記ハウジングの外周縁に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
  5. 前記ハウジングの前記粗面部に前記シール脚よりも低くかつシール脚よりも幅狭の突出部を形成し、前記溶融状態の前記シール脚と前記粗面部を相互に圧接することにより、前記突出部が前記シール脚に噛み合わされていることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
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