JP3364815B2 - 熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法並びにその方法に用いる熱溶着装置 - Google Patents

熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法並びにその方法に用いる熱溶着装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂からなる
カテーテル等の比較的細い管同士を相互に熱溶着させる
熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法並びにその方法に用い
る熱溶着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フィルムの代表的な熱溶着方法としてヒ
ートシールがよく知られている。この方法では、熱可塑
性樹脂からなるフィルムの重ねシロを加熱物へ圧迫し、
加熱物に接触している箇所を溶融するとともに、圧迫力
で溶融界面でのより強固な溶着を実現している。ヒート
シールの際、この圧迫力が不足すると強固な溶着はおろ
か、接着すら実現できない。従って、ヒートシールの溶
着において、この圧迫力は必要不可欠な作用であり、こ
のことはチューブ管の熱溶着においても同様である。
【0003】従来、圧迫力を得る方法として、チューブ
管の組立においてもヒートシールと同様に2方向からの
圧迫で熱溶着させる方法がとられている。しかし、チュ
ーブ管のような中空管同士の溶着の場合、ヒートシール
のような単純な2方向からの圧迫では図9に示すよう
に、半割の金型100 から得られる力101 に対しチューブ
管102 ,103 が垂直側に歪み、その垂直方向の接着が弱
く、最悪の場合、接着しないという問題が生じていた。
【0004】この欠点を改善する方法として、金型の分
割数を増やす方法が考えられるが、装置上分割数にも限
界があり、全周から均一な圧迫力を与えることは困難で
あり、チューブ管の接着においては、ヒートシールのよ
うな方法では強固な溶着は得られないのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
る方法としていくつかの方法が提案されている。たとえ
ば、金型を使用する方式では、予めテーパ状に切削した
金型に溶着するチューブを挿入し、重ねシロが金型のテ
ーパ部に接触するように押しつけることで、全周から圧
迫する力を得ることができる。しかし、成形法に近い方
法であるため形状がテーパ状となってしまう欠点があ
る。さらに、テーパ状に体積を削減された分の余剰分が
生じ、それらを削るなどの後処理が必要となるなどの欠
点を有する。
【0006】その他の方法として、素材自身を熱収縮素
材にする方法が提案されているが、適用できる素材が限
定されるうえ、目的としない部分まで収縮する恐れがあ
る。また、接着シロの部分のみを熱収縮する方法も考え
られるが、具体化されるには至っていない。
【0007】さらに、チューブ管が薄肉品の場合は、熱
収縮においての収縮力が弱く、強固な溶着を得るための
圧迫力としては不十分である。また、熱収縮においての
収縮力を利用する方法は応用範囲が狭く、限られた素材
と限られた条件でなければ適用できないという問題があ
る。
【0008】上記の方法の応用例として、他品種の熱収
縮チューブを被覆し、その収縮力で圧迫力を得る方法
(特開平3−280968)が提案されているが、熱収
縮チューブを収縮ムラなく均一に収縮させることは容易
ではないうえ、管状の熱収縮チューブを必要長さに切断
し、溶着箇所にセットする工程および熱溶着後、密着し
た熱収縮チューブを切開して取り除く工程が必要であ
る。これらの工程は自動化が困難なうえ、特に、熱収縮
し密着した熱収縮チューブを内部で溶着した管を傷つけ
ないように切開して取り除く工程は手作業に頼らざるを
得ない。さらに、最大の欠点として、熱収縮チューブを
取り除くときに切開しなければならないので、熱収縮チ
ューブの再利用ができないという問題がある。
【0009】そこで、本発明は、溶着箇所を調整しなが
ら均一に熱溶着することができ、しかも簡単な設備で行
うことができる熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法並びに
その方法に用いる熱溶着装置を提供することを目的とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、一方の熱可塑性樹脂管先端部内に他方の熱可塑性樹
脂管先端部を挿入して同軸上に重ね合わせた重ねシロ部
を、弾性を有する加圧チューブ管内に挿入して位置さ
せ、加圧チューブ管を軸心方向に延伸することで溶着箇
所を全周から圧迫しながら重ねシロ部を熱溶着すること
を特徴とする熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法である。
【0011】また、同じく上記目的を達成するために、
その方法に用いる熱溶着装置としては、熱溶着する熱可
塑性樹脂管を内部に位置させて全周から圧迫する弾性を
有する加圧チューブ管と;前記加圧チューブ管の両端を
開口させた状態で挟持する一対のチャック部と;チャッ
ク部の動きを規制して加圧チューブ管の伸びを調整する
ことにより、加圧チューブ管の径方向の収縮度を制御す
る延伸制御器と;前記加圧チューブ管の周囲に設けた熱
溶着のための熱源とよりなるものである。
【0012】更に、後述する効果により、加圧チューブ
管にシリコンゴムを用いるのが好ましい。
【0013】
【作用】以上の如く本発明に係る請求項1の熱可塑性樹
脂管の熱溶着連結方法及び請求項3の熱可塑性樹脂管の
熱溶着装置によれば、熱溶着する熱可塑性樹脂管を内部
に位置させて全周から圧迫する弾性を有する加圧チュー
ブ管内に、一方の熱可塑性樹脂管先端部内に他方の熱可
塑性樹脂管先端部を挿入して同軸上に重ね合わせた重ね
シロ部を挿入して位置させ、加圧チューブ管を挟持した
チャック部をスライドさせて加圧チューブ管を軸心方向
に延伸することで溶着箇所を全周から圧迫しながら重ね
シロ部を熱源で加熱して熱溶着するのであるが、延伸制
御器にてチャック部の動きを規制して加圧チューブ管の
伸びを調整することにより、加圧チューブ管の径方向の
収縮度を制御することにより、全周から均等に圧迫する
理想的な圧迫力を加えながら熱溶着することができる。
【0014】請求項2の熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方
法及び請求項4の熱可塑性樹脂管の熱溶着装置によれ
ば、加圧チューブ管にシリコンゴムのような離形性のよ
い素材を使用しているので、熱溶着が完了した後加圧チ
ューブ管の軸心方向の延伸を解放すると、元の太さのチ
ューブ管径に復元しようとする力だけで、自然と内部に
挿入した熱溶着管から剥離する。
【0015】
【実施例】本発明の詳細を更に図示した実施例により説
明する。最初に、図1及び図2に基づいて熱可塑性樹脂
管の熱溶着連結方法について説明する。例えば、この方
法を用いることにより、熱可塑性樹脂からなるカテーテ
ル等の0.2〜10mmの比較的細い異径管同士を相互に
熱溶着して連結することができる。
【0016】熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法は、基本
的には以下に示す工程により行うことができる。
【0017】まず、図1(a)に示すように、大径の熱
可塑性樹脂管1a先端部内に小径の熱可塑性樹脂管1b
先端部を挿入する工程である。
【0018】次に、図1(b)に示すように、前記工程
で異径の熱可塑性樹脂管1a,1bの先端部を同軸上に
重ね合わせた重ねシロ部2内に位置するように、小径の
熱可塑性樹脂管1b内に芯材3を挿入する工程である。
【0019】更に、図2(a)に示すように、弾性を有
する加圧チューブ管4を両端を開口させた状態でチャッ
ク部5,6で挟持し、この加圧チューブ管4の開口端か
ら熱可塑性樹脂管1を挿入して少なくとも重ねシロ部2
を加圧チューブ管4内に位置させる工程である。この加
圧チューブ管4は弾性を有するものであればよく、例え
ばシリコンゴム等を用いることができる。
【0020】次に、図2(b)に示すように、左側のチ
ャック部6を図中矢印方向に移動させ、加圧チューブ管
4を軸心方向に延伸することで重ねシロ部2を全周から
圧迫した後、加圧チューブ管4の周囲に設けた熱源7で
重ねシロ部2を熱溶着する工程である。
【0021】最後に、加圧チューブ管4から熱溶着して
連結された熱可塑性樹脂管1を冷却してから取り外す工
程である。
【0022】更に、上述した熱可塑性樹脂管の熱溶着連
結方法を用いた具体的な実施例について説明する。
【0023】(実施例1)ポリエチレン製の管1aに同
質の異径管1bを挿入し、同軸上に約2mmの重ねシロ部
2を形成し、内部に芯材3を挿入した。この重ねシロ部
2をシリコンゴム製の加圧チューブ管4に挿入し、熱源
7で重ねシロ部2を溶融させた。このとき、図2(b)
に示すように、加圧チューブ管4を軸心方向に延伸し、
溶着箇所2aを圧迫させた。溶着が終了した後、冷却
し、加圧チューブ管4の延伸を解放した。加圧チューブ
管4は、容易に内部に挿入した溶着物から剥離した。そ
の結果、図3(a)に示すように、溶着箇所2aの断面
を観察すると、良好な熱溶着が得られていた。
【0024】(実施例2)実施例1と同じ手順で行い、
図2(b)に示すように、加圧チューブ管4を軸心方向
に延伸し、熱源で加熱しながら、溶着箇所2aを圧迫さ
せるのであるが、この時全体の溶融状態を観察しなが
ら、加圧チューブ管4の圧迫力を調整し、完全に段差が
なくなるまで溶着操作を続行した。その結果、図3
(b)に示すように、溶着箇所14の断面を観察すると、
良好な熱溶着が得られていた。さらに、継ぎ目部は、全
体が溶融されたことによって再形成され、段差のないな
めらかな継ぎ目が形成されていた。
【0025】尚、図例のものでは、大径の熱可塑性樹脂
管1aと小径の熱可塑性樹脂管1bを用いているが、径
が一定の熱可塑性樹脂管1同士を連結する場合に限定さ
れず、例えば図8(a)のように小径の熱可塑性樹脂管
1bの先端部を拡径させて外嵌させたものであってもよ
く、また図8(b)のように大径の熱可塑性樹脂管1a
の先端部を縮径させて挿入したものであってもよく、さ
らに図8(c)のように接続箇所より手前で拡径させた
ものであってもよく、同様にして加圧チューブ管4を用
いて、加圧しながら熱溶着することができる。
【0026】次に、上述した熱可塑性樹脂管の熱溶着連
結方法を具体化させる熱可塑性樹脂管の熱溶着装置A
(以下、単に熱溶着装置Aという。)について説明す
る。熱溶着装置Aは、図4及び図5に示すように、本発
明のポイントとなる加圧チューブ管4を装着して操作す
る加熱具8と延伸具9で構成されている。
【0027】加熱具8は、図4及び図5に示すように、
軸心方向に貫通した筒部材を用いて基端部を拡角させ、
先端部に加圧チューブ管4の一端を挟持固定するチャッ
ク部5を有し、途中に加圧チューブ管4を加熱する熱源
7であるヒーター10を埋設し、脚部11で載置面12に対し
て固定したものである。
【0028】延伸具9は、図4及び図5に示すように、
前記加熱具8基端部内を軸心方向に移動可能な大きさの
筒部材を用い、基端部に鍔部13を設け、加圧チューブ管
4の挿通穴14を穿設したフランジ部15を該鍔部13に取り
付け、先端部に加圧チューブ管4の他端を挟持固定する
チャック部6を設けたものである。
【0029】延伸制御器16は、加圧チューブ管4の端部
を挟持するチャック部6の動きを規制して加圧チューブ
管4の伸びを調整することにより、加圧チューブ管4の
径方向の収縮度を制御するものであり、ガイドと動力源
から構造され、図例のものは、図4及び図5に示すよう
に、延伸具9のフランジ部15の端部から軸心方向に延設
した案内螺軸17を、前記加熱具8の脚部11に貫通螺合さ
せ、モーター18の回転により案内螺軸17を回転させ、図
1中矢印方向に加熱具8に対して延伸具9を移動可能と
したものである。
【0030】尚、延伸制御器16は、加圧チューブ管1の
端部を挟持するチャック部6の動きを規制して加圧チュ
ーブ管4の伸びを調整することにより、加圧チューブ管
4の径方向の収縮度を制御するものであればよく、ガイ
ドと動力源から構造される。例えば、ガイドとしては、
レール、スライド台、リニアレール台などを採用するこ
とができる。また、動力源としては、エアーシリンダ
ー、油圧シリンダー、モーターなどを用いることができ
る。このときの、移動速度や移動量を制御する方法とし
ては、チューブを軸方向に引っ張る機能をもつことによ
り目的を達することができるが、精度を高めるために
は、高精度ボールベアリング方式リニアレールとサーボ
モーターとの組み合わせが好ましい。また、図例の延伸
制御器16では、延伸具9のチャック部6のみを移動させ
ているが、加熱具8のチャック部5を移動させることも
可能である。
【0031】また、チャック部5,6は、加圧チューブ
管4の端部を開口を保持した状態で固定できる構造であ
ればよく、例えば図6に示すように加圧チューブ管4の
端部を両側からフランジ20で挟み込んだ状態でボルト21
で螺合固定したものであってもよい。さらに簡単な装置
としては、図7に示すようなチューブフィッティング19
を用い、袋ナット19aがコッター19bを加圧チューブ管
4へ押し付け、加圧チューブ管4を挟み込んで固定させ
ることもできる。
【0032】本実施例においては、熱可塑性樹脂管1を
加熱し、溶融させて溶着させるために、約80℃から200
℃までの熱源7が必要であるが、熱源7としては、ヒー
ター、熱媒による加熱、遠赤外線、熱風、電磁誘導加熱
等を採用できるが、通常ヒーターによる加熱が簡単であ
るため一般的である。
【0033】このように、本実施例の熱可塑性樹脂管の
熱溶着連結方法及び熱溶着装置Aを用いることにより以
下のような効果を奏する。即ち、弾性物質からなる加圧
チューブ管4は、軸心方向に延伸すると軸方向に伸びる
とともに、径方向に収縮する弾性たとえばゴム弾性を示
し、その延伸を解放することで、再びもとの形状に復活
するという特性を示す。そして、この弾性を利用すべ
く、ゴム性物質からなる管を作成し、その内部に圧迫を
必要とする熱可塑性樹脂管1a,1bの重ねシロ部2を
挿入し、加圧チューブ管4を延伸することにより生じる
径方向の収縮力で重ねシロ部2を圧迫する方法を開発し
た。ゴム性物質からなる管においては、肉厚が均等であ
れば軸心方向に延伸した加圧チューブ管4は径方向に均
等に収縮する。このため、内部に挿入した熱可塑性樹脂
管1を全周から均等に圧迫する理想的な圧迫力がえられ
ることになる。更に、この径方向の収縮力は加圧チュー
ブ管4の軸心方向の延伸により発生させているため、こ
の延伸力の加減により径方向の圧迫力を任意に調節で
き、さらに溶着過程での圧迫力の変更も可能である。ま
た、延伸という単純な操作のため、機械化または自動制
御化が容易であることはいうまでもない。このことは、
従来の熱収縮チューブでは到底不可能なことである。
【0034】また、加圧チューブ管4にシリコンゴムの
ような離形性のよい素材を使用すれば、熱溶着が完了し
た後加圧チューブ管4の軸心方向の延伸を解放すると、
元の太さのチューブ管径に復元しようとする力だけで、
自然と内部に挿入した熱溶着管から剥離する。従って、
従来の熱収縮チューブのような切開はもとより、剥離さ
せるための特別な操作は不要である。当然ながら、切開
が不要のため、加熱チューブ管4の再利用は可能であ
る。また、内部に挿入した溶着管を取り出すとき、元の
チューブ管径に復元しているため、脱着がすこぶる容易
であることはいうまでもない。さらに、シリコンゴムは
透明性があり、内部の重ねシロ部2の溶融状態が随時観
察でき、極めて微妙な制御も溶着状況をみながら操作が
可能となる。
【0035】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。請求項1の熱可塑性
樹脂管の熱溶着連結方法及び請求項3の熱可塑性樹脂管
の熱溶着装置を用いることにより、弾性を有する加圧チ
ューブ管においては、肉厚が均等であれば軸心方向に延
伸した加圧チューブ管は径方向に均等に収縮する。この
ため、内部に挿入した熱可塑性樹脂管を全周から均等に
圧迫する理想的な圧迫力がえられることになる。更に、
この径方向の収縮力は加圧チューブ管の軸心方向の延伸
により発生させているため、この延伸力の加減により径
方向の圧迫力を任意に調節でき、さらに溶着過程での圧
迫力の変更も可能である。また、延伸という単純な操作
のため、機械化または自動制御化が容易であることはい
うまでもない。このことは、従来の熱収縮チューブでは
到底不可能なことである。
【0036】請求項2の熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方
法及び請求項4の熱可塑性樹脂管の熱溶着装置を用いる
ことにより、加圧チューブ管にシリコンゴムのような離
形性のよい素材を使用しているので、熱溶着が完了した
後加圧チューブ管の軸心方向の延伸を解放すると、元の
太さのチューブ管径に復元しようとする力だけで、自然
と内部に挿入した熱溶着管から剥離する。従って、従来
の熱収縮チューブのような切開はもとより、剥離させる
ための特別な操作は不要である。当然ながら、切開が不
要のため、加熱チューブ管の再利用は可能である。ま
た、内部に挿入した溶着管を取り出すとき、元のチュー
ブ管径に復元しているため、脱着がすこぶる容易である
ことはいうまでもない。さらに、シリコンゴムは透明性
があり、内部の重ねシロ部の溶融状態が随時観察でき、
極めて微妙な制御も溶着状況をみながら操作が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法の手順を示す
説明断面図
【図2】同じく熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法の手順
を示す説明断面図
【図3】(a)熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法を用い
て連結した溶着箇所の縦断面図 (b)熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法を用いて連結し
た他の例の溶着箇所の縦断面図
【図4】熱可塑性樹脂管の熱溶着装置の説明断面図
【図5】熱可塑性樹脂管の熱溶着装置の説明断面図
【図6】チャック部の一実施例を示す説明断面図
【図7】チャック部の他の実施例を示す説明断面図
【図8】熱可塑性樹脂管と熱可塑性樹脂管の挿入状態を
示す説明断面図
【図9】従来の熱溶着方法を示す説明図
【符号の説明】
A 熱可塑性樹脂管の熱溶着装置 1 熱可塑性樹脂管 2 重ねシロ 3 芯材 4 加圧チュー
ブ管 5 チャック部 6 チャック部 7 熱源 8 加熱具 9 延伸具 10 ヒーター 11 脚部 12 載置面 13 鍔部 14 挿通孔 15 フランジ部 16 延伸制御器 17 案内螺軸 18 モーター 19 チューブフィッティング 20 フランジ 21 ボルト

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の熱可塑性樹脂管先端部内に他方の
    熱可塑性樹脂管先端部を挿入して同軸上に重ね合わせた
    重ねシロ部を、弾性を有する加圧チューブ管内に挿入し
    て位置させ、加圧チューブ管を軸心方向に延伸すること
    で溶着箇所を全周から圧迫しながら重ねシロ部を熱溶着
    することを特徴とする熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方
    法。
  2. 【請求項2】 加圧チューブ管にシリコンゴムを用いた
    請求項1記載の熱可塑性樹脂管の熱溶着連結方法。
  3. 【請求項3】 熱溶着する熱可塑性樹脂管を内部に位置
    させて全周から圧迫する弾性を有する加圧チューブ管
    と、 前記加圧チューブ管の両端を開口させた状態で挟持する
    一対のチャック部と、 チャック部の動きを規制して加圧チューブ管の伸びを調
    整することにより、加圧チューブ管の径方向の収縮度を
    制御する延伸制御器と、 前記加圧チューブ管の周囲に設けた熱溶着のための熱源
    と、 よりなる熱可塑性樹脂管の熱溶着装置。
  4. 【請求項4】 加圧チューブ管にシリコンゴムを用いた
    請求項3記載の熱可塑性樹脂管の熱溶着装置。
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WO2023013447A1 (ja) * 2021-08-03 2023-02-09 テルモ株式会社 カテーテルの製造方法およびカテーテルの製造装置

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