JP5586410B2 - マイクロ波発熱体及びそれによる溶着方法 - Google Patents
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Description
しかし、このような方法は2つの樹脂成形品を溶着させる手段として採用することができても、3つ以上の樹脂成形品を一度に溶着することはできない。
したがって、従来のAT車のバルブボディ等については、合成樹脂で、しかも溶着によって製造することは困難であった。
また、特許文献2は、発泡剤とマイクロ波吸収体を混合してなる組成物を、表皮材と基材の間に設置し、加熱して発泡すると同時に、該表皮材と該基材を溶着させる方法であるから、マイクロ波を吸収体させる全体的な接合には適しているが、成形物に歪を残さないように、接合面の一部を溶着したい場合には使用できない。
ここで、上記合成樹脂成型体相互間に配置され、マイクロ波によって誘電加熱自在な熱可塑性樹脂フィルムのマイクロ波発熱体は、マイクロ波を照射することによって熱可塑性樹脂フィルムが溶融するものであればよい。
ここで、全角の面取り処理とは、マイクロ波発熱体の平面の角を円弧状または斜めに加工することを意味し、マイクロ波のエネルギが集中し火花の発生に繋がらなければよく、それによって角の面取りが決定される。
ここで、位置決めする貫通孔とは、合成樹脂成型体側に突起を設け、そこにマイクロ波発熱体を位置決めするものであればよく、複数の突起による基準点を設けることでマイクロ波発熱体の合成樹脂成型体相互における位置精度を上げることができる。
ここで、上記合成樹脂成型体相互間に挟まれたマイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波発熱体は、導電体である金属粉末を混練した熱可塑性樹脂フィルム若しくは金属薄膜を有する熱可塑性樹脂フィルムまたはマイクロ波によって誘電加熱自在な金属箔としたものであればよい。そして、導電体である金属粉末を混練した熱可塑性樹脂フィルムの場合はマイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波発熱体と合成樹脂成型体相互間は、同一合成樹脂材料が望ましい。
したがって、マイクロ波を照射して誘電加熱自在なマイクロ波発熱体を加熱する際、誘電加熱自在なマイクロ波発熱体が薄く、発熱温度を一様に高く制御することができるので、安定した溶着が可能であり、溶着によって複数の合成樹脂成型体を一体化した合成樹脂成型体をより容易に製造することが可能となる。したがって、直接一体化した合成樹脂成型体を得るために行う切削加工、その切削加工の加工屑等の除去が不要となり、それらの加工及び清掃を簡略化できるので生産性が向上する。また、導電体粉末の混入量やマイクロ波発熱体としての熱可塑性樹脂フィルムの厚みによって任意のマイクロ波照射-温度特性が得られる。
また、溶着時に上記マイクロ波発熱体を挟んだ合成樹脂成型体相互間に、合成樹脂成型体相互を接合する接合方向に押圧力を加えることで合成樹脂成型体相互間の間隙を減少することができ仕上がり精度を上げることができる。ここで、マイクロ波発熱体の厚みは、マイクロ波エネルギの制御(マイクロ波発熱体の温度制御)及び接合面に加わる押圧力によって決定され、押圧力は自重に置き換えることもできる。
そして、マイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波発熱体の熱容量が小さいから、発熱時間が極めて短時間で済み、量産化が可能である。
更に、3個以上の合成樹脂成型体相互間を一度に溶着させる際でも、マイクロ波発熱体を調整することによって、各溶着部の加熱の程度を均一にする等の調整が可能となる。また、マイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波発熱体の形状を、熱容量を基に設定すれば均一な溶融状態が得られ、合成樹脂成型体に熱的に変形する歪を残すことはない。
よって、合成樹脂製成型体の熱容量が均一でなくても、また、樹脂製成型体相互間の溶着を均一に高精度で行うことができるマイクロ波発熱体が得られる。
したがって、マイクロ波を照射して誘電加熱自在なマイクロ波発熱体を加熱する際、誘電加熱自在なマイクロ波発熱体が薄く、発熱温度を一様に高く制御することができるので、安定した溶着が可能であり、溶着によって複数の合成樹脂成型体を一体化した合成樹脂成型体をより容易に製造することが可能となる。したがって、直接一体化した合成樹脂成型体を得るために行う切削加工、その切削加工の加工屑等の除去が不要となり、それらの加工及び清掃を簡略化できるので生産性が向上する。また、導電体粉末の混入量または金属薄膜の厚みによって任意のマイクロ波照射-温度特性が得られ、最適な溶着方法が選択できる。
また、また、溶着時に上記マイクロ波発熱体を挟んだ合成樹脂成型体相互間に、合成樹脂成型体相互の接合方向に押圧力を加えることで合成樹脂成型体相互間の間隙を減少することができ仕上がり精度を上げることができる。ここで、マイクロ波発熱体の厚みは、マイクロ波エネルギの制御マイクロ波エネルギの制御(マイクロ波板状発熱体の温度制御)及び接合面に加える押圧力によって決定され、自重に置き換えることもできる。
そして、マイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波発熱体の熱容量が小さいから、発熱時間が極めて短時間で済み、量産化が可能である。
更に、3個以上の合成樹脂成型体相互間を一度に溶着させる際でも、マイクロ波発熱体を調整することによって、各溶着部の加熱の程度を均一にする等の調整が可能となる。また、マイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波発熱体の形状を、熱容量を基に設定すれば均一な溶融状態が得られ、合成樹脂成型体に熱的に変形する歪を残すことはない。
したがって、樹脂製成型体の熱容量が均一でなくても、また、樹脂製成型体相互間の溶着を均一に高精度で行うことができるマイクロ波発熱体による溶着方法となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、図中、本実施の形態における同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここでは重複する説明を省略する。
図1乃至図5において、まず、本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体を合成樹脂成型体としての樹脂製バルブボディに使用する場合の全体の構成を概略的に説明する。
合成樹脂成型体としては、オートマチックトランスミッションにおける自動変速を行う油圧や油量を制御する複数のコントロールバルブが収容された後リニアソレノイド(図示では1個)を収容する樹脂製バルブボディ100を2個以上に、コントロールバルブ収容部位の中心線に沿って分割して形成し、前記複数の本実施の形態では、6個に分割してなるバルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16から構成されている。この実施の形態で示すコントロールバルブとしてのリニアソレノイドバルブAは、電磁制御部A1とバルブ部A2で構成されている。
合成樹脂成型体としてのバルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16は、オートマチックトランスミッションにおける自動変速を行う油圧や油量を制御する複数のコントロールバルブ収容部位の中心線に沿って開口面(端面)を形成し、前記複数のコントロールバルブを収容する樹脂製バルブボディ100を、本実施の形態では6個、即ち、上から順にアッパー(U)、ミドル(1)、ミドル(2)、ミドル(3)、ミドル(4)、ロアー(L)に分割したものである。
なお、この樹脂製バルブボディ100は、従来は金属製であり、鋳込み、切削加工等を経て製造されたものを、本実施の形態では、合成樹脂製とし6個に分割して成型し、その後溶着して一体化したものである。
したがって、後述するマイクロ波発熱体21,22,23,24,25は、当該形状に合致した形状に形成される。
なお、このときの溶着する際の押圧力は、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16相互間に挟まれたマイクロ波板状発熱体21,22,23,24,25の体積を少なくする方向に押圧力を加えるものである。ここで、2mmを超えるとマイクロ発熱体を合成樹脂成型体間に配置したときの間隙が大きく、押圧を加えて溶着した後に合成樹脂成型体間に間隙が残りやすい。
特に、図3(b)及び(c)のマイクロ波発熱体20(21,22,23,24,25)の穿設孔20a、長円穿設形状20bは、その空間にマイクロ波エネルギを使用しないので、周囲の温度上昇が高い効率的な制御となり、マイクロ波発熱体20(21,22,23,24,25)の溶着作業速度を早めることができる。
例えば、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16の材料がポリエチレンであれば、マイクロ波発熱体21,22,23,24,25に使用する樹脂もポリエチレンとし、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16の材料がPPS樹脂であれば、マイクロ波発熱体21,22,23,24,25に使用する樹脂材料も同様にPPS樹脂を使用する等、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16を構成する樹脂と同じ樹脂を用いて成形して得たマイクロ波発熱体21,22,23,24,25を使用することが、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16とマイクロ波発熱体21,22,23,24,25との樹脂の相溶性を最適なものとするのが好ましい。なお、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16の材料とマイクロ波板状発熱体21,22,23,24,25に使用する樹脂材料が異なっていても溶着性に影響を与えない限り使用可能である。
通常、本実施の形態のマイクロ波発熱体21,22,23,24,25を構成する材料としは、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、PPS樹脂、ポリアミド樹脂等をマイクロ波発熱体21,22,23,24,25に使用される樹脂として選択される。
当然ながら、ふるい分け試験で測定した粒子径の値が1μm〜100μmの範囲内とすることもできる。
また、熱可塑性樹脂フィルム上に担持させることなく、金属箔単独にて金属薄膜に代えて、板状のマイクロ波発熱体とすることもできる。特に、このときには合成樹脂成型体としてのバルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16が、熱可塑性樹脂である必要がある。
何れにせよ、本発明の実施の形態にかかる樹脂製バルブボディ100においては、マイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波板状発熱体21,22,23,24,25が、導電体である金属粉末を混練した熱可塑性樹脂フィルム若しくは金属薄膜を有する熱可塑性樹脂フィルムとして形成したもの、または金属箔であればよい。
実際には、合成樹脂成型体としてのバルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16を構成する材料としては、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、PPS樹脂、ポリアミド樹脂等をバルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16に使用される樹脂として選択される。本実施の形態のマイクロ波発熱体21,22,23,24,25はその発熱温度を高温とすることができるので、PPS等の高融点の樹脂にも対応することが可能である。
また、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16は、熱可塑性樹脂に対して、公知の樹脂用添加剤を配合されたものでよい。着色材、可塑剤、酸化防止剤、充填材等を含有させることができる。
溶着方法としては、例えば、図4に示すように、実施例を説明するための溶着部分の要部断面を示す。
合成樹脂成型体としてのバルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16の各層は、例えば、PPSのような熱可塑性樹脂からなり、必要に応じて各種樹脂用添加剤が配合されている。
このような金属粉末含有樹脂からなるマイクロ波発熱体21,22,23,24,25は、金属粉末含有熱可塑性樹脂を押し出し成型または射出成型等によりシート状のマイクロ波発熱体21,22,23,24,25とした後、必要に応じてさらに加圧して延ばすことによって薄膜化することもできる。
このとき、図5に示すように、マイクロ波発熱体21,22,23,24,25の温度特性は、速やかに溶融温度に上昇し、所定の融着温度となり、通常、30秒以内に融着温度となる。但し、マイクロ波発熱体21,22,23,24,25の立ち上げの温度特性は、白抜き矢印に示すように、出力を大きくすると早期に立ち上がることになる。
マイクロ波発熱体21,22,23,24,25が融着温度となると、その接着方向に対する押圧力によってバルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16相互が密に融着される。
次に、各油圧系統等の漏れの存在を確認し、各油圧系統に漏れが存在していないとき、次の部品取り付け工程、即ち、後工程に入る。後工程では、スリーブの圧入、カラーの圧入、複数のコントロールバルブの挿入、リニアソレノイドの組付け、他のバルブの取付け等を行い、動作チェックの後に出荷される。
本発明の実施例として、マイクロ波板状発熱体21,22,23,24,25を製造し、これを用いた樹脂製バルブボディ及びその製造方法を説明する。
オートマチックトランスミッションにおける自動変速を行う油圧や油量を制御する複数のコントロールバルブを収容する樹脂製バルブボディ100を、コントロールバルブ収容部位の中心線に沿って6個に分割して形成する。ここで、樹脂製バルブボディ100に収容するコントロールバルブ収容部位の中心線に沿って6個に分割とは、樹脂製バルブボディ100の分割できるパーティングラインを意味し、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16に円筒状のコントロールバルブを収容できることを意味する。ここで使用した樹脂はPPS樹脂である。
その溶着後の各層を拡大した状態を図2に示す。この図2においては、6層を形成するバルブボディ樹脂成型体11,12を断面として見たもので、それらの間にはマイクロ波発熱体21が挟まれている。
また、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16の溶着面には、特許文献1のように、マイクロ波発熱体21,22,23,24,25を収納するための溝を形成する必要はない。
そして、バルブボディ樹脂成型体11,12,13,14,15,16の溶着面が複雑な形状であっても、その形状に適合した複雑な形状のマイクロ波発熱体21,22,23,24,25を得ることができるので、いかなる複雑な形状に対しても溶着が可能である。
A1 電磁制御部
A2 バルブ部
11,12,13,14,15,16 バルブボディ樹脂成型体
20、21,22,23,24,25 マイクロ波発熱体
100 樹脂製バルブボディ
Claims (5)
- 粒子径が1〜100μmの金属粉末を混練して、前記金属粉末を30〜80重量%含有して2mm以下の厚みとしたマイクロ波によって誘電加熱自在な熱可塑性樹脂フィルムが、前記熱可塑性樹脂と同一材料である3個以上の合成樹脂成型体相互間に配置され、前記合成樹脂成型体相互間に押圧力を加えて溶着したことを特徴とするマイクロ波発熱体。
- 前記マイクロ波発熱体は、前記合成樹脂成型体相互の接合面の形状に沿って形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波発熱体。
- 前記マイクロ波発熱体は、全角が面取り処理されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマイクロ波発熱体。
- 前記マイクロ波発熱体は、位置決めする貫通孔が穿設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1つに記載のマイクロ波発熱体。
- 粒子径が1〜100μmの金属粉末を混練して、前記金属粉末を30〜80重量%含有して2mm以下の厚みとしたマイクロ波によって誘電加熱自在な熱可塑性樹脂フィルムが、前記熱可塑性樹脂と同一材料である3個以上の合成樹脂成型体相互間に配置し、前記熱可塑性樹脂フィルムを挟持する方向に押圧力を加えると共に、マイクロ波によって前記熱可塑性樹脂フィルムを誘電加熱して前記合成樹脂成型体相互間を溶着したことを特徴とするマイクロ波発熱体による溶着方法。
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