JPH02192929A - 樹脂チューブの接合方法 - Google Patents

樹脂チューブの接合方法

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JPH02192929A
JPH02192929A JP1012826A JP1282689A JPH02192929A JP H02192929 A JPH02192929 A JP H02192929A JP 1012826 A JP1012826 A JP 1012826A JP 1282689 A JP1282689 A JP 1282689A JP H02192929 A JPH02192929 A JP H02192929A
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和夫 坂本
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小河原　宏
Shozo Shiraishi
白石　省三
Hiroshi Honda
本田　博志
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高周波融着による樹脂チューブの接合方法に
関する。
（従来の技術） 軟質塩化ビニル等の樹脂チューブを相互に接合するには
、接着剤法、ヒートシール法、高周波融着法が用いられ
ている。接着剤法は、その名のとおり、接着剤を用いた
接合方法であり、ヒートシール法は、ヒータによる外部
加熱で被接合面を溶融しておいて圧着する方法である。
また、高周波融着法は、接続すべき一対の樹脂チューブ
の被接合部同志を環状の電極内で接触させ、この電極と
、樹脂チューブ内に挿入した電極棒との間に高周波電圧
を印加する方法である。この電圧印加により、環状の電
極と電極棒との間で樹脂チューブの被接合部が誘電加熱
される結果、その接合が行なわれる。なお、接着剤法と
ヒートシール法とを併用した溶接法も樹脂チューブの接
合に用いられている。
（発明が解決しようとする課題） これらの接合方法のうち、接着剤法では、接着剤として
使用されるテトラヒドロフランあるいはシクロヘキサノ
ン等の有機溶剤が樹脂チューブの表面や素材中に残留す
ることが避けられない。樹脂チューブが医療用具、例え
ば輸液セット、輸血セット、カテーテル等の場合、おも
に安全性の面から使用用途が制限される。又輸液バッグ
の場合、日本薬局方プラスチック容器試験法において「
容器は接着剤を使用しないもの」と規定されている。
従って、接着剤を使用する接着剤法は、主に安全性の面
から、その使用用途が制限される。
ヒータ熱にて樹脂チューブの被接合面を外部加熱するヒ
ートシール法の場合は、軟質塩化ビニル等では、被接合
面が十分に溶融する前に炭化してしまい、軟質塩化ビニ
ルを使用する上記カテーテル等には、この接合方法は適
用できない。また、この方法は、接合強度も十分とは言
えない。
接着剤法もヒートシール法も適用できない上記カテーテ
ルの如き樹脂チューブに対しては、高周波融着法が用い
られるが、従来の高周波融着法では、上記したように樹
脂チューブ内に電極棒を挿入する必要があり、これにと
もなう樹脂チューブ内面の異物汚染が、カテーテルの如
き医療用具にあっては大きな問題になっている。また、
電極棒の抜き差しにともなって作業工数が増加する上に
、樹脂チューブ収縮により凝固時の電極棒の抜き取りが
しばしば困難になり、作業能率が低下する。
更に、一端が閉塞された樹脂チューブ同志をその開放端
側で接合する場合には、電極棒を樹脂チューブ内に挿入
できないために、この方法は適用できない。
本発明は、上記従来の問題を全て解決するものであり、
その目的とするところは、接合強度が高くて作業性に優
れ、しかも有機溶剤や異物による樹脂チューブの汚染が
なく、更には樹脂チューブの材質や形状による用途制限
もない樹脂チューブの接合方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の接合方法は、環状の電極を絶縁部を介して同芯
状に配設し、各電極内に樹脂チューブをそれぞれ挿入す
ると共に、樹脂チューブの被接合部を電極間で接触させ
、この状態で、電極間に高周波電圧を印加して被接合部
を融着してなり、そのことにより上記目的が達成される
。
（作用） 電極間に゛高周波電圧を印加することにより、電極間に
高周波交番電界が生じる。その結果、絶縁部内で相互に
接触している樹脂チューブの被接合部が、いわゆる誘電
加熱されて融着される。
（実施例） 以下に本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明の接合方法は、第１図に示すような円筒状の金型
１０を用いて行うことができる。この金型１０は２個の
環状の電極１１および１２を備えている。
電極１１および１２は同一形状で、汎用の電極材からな
り、環状の絶縁材料からなる絶縁部１３を挟んで同芯状
に配設されている。一対の電極１１および１２の芯合せ
および一体化のために、電極１１および１２の対向面の
外周部分には環状の凹部１１ａおよび１２ａが形成され
、これらに、絶縁部１３の両端面外周部分に形成された
環状の凸部１３ａおよび１３ｂが夫々嵌合している。
絶縁部１３はおおむね、電極１１および１２と同一の外
径および内径を有し、その材質は電極１１．１２間に高
周波電圧を印加した際に、接続すべき樹脂チューブ３０
ａおよび３０ｂとの比誘電率の差が大きい方が望ましい
。また発熱しても変形しないよう融点の高い材質がよく
、更に樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂに対する汚染の
危険がないものが望ましい。
このような観点から、樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂ
が例えば軟質塩化ビニル樹脂で形成されている場合は、
テフロン等が望ましい。また、絶縁部１３における内周
面１３ｃの面積は、該面積が高周波出力に対して過大な
場合は、電極１１．１２間の電界強度が不足し、逆に小
さ過ぎても樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂにおける加
熱範囲が制限される。このようなことから、該面積と高
周波出力との比は通常的２０〜０．１　ｃ＋＋！／　ｋ
Ｗ程度に設定され、好ましくは１０〜０．１　ｃ＋＋！
　／　ｋＷ、更に好ましくは３〜０．１　ｃｒｌ／　ｋ
Ｗ程度である。
電極（１１，１２，１４，１５，１６）又絶縁部（１３
，１７，１８）は環状体、又は環状電極材、絶縁部を中
心軸方向に２つ割又は４つ割したもので形成することが
できる。
電極１１．１２間に接続される電源２０は、汎用の高周
波電源で、高周波発信管を内蔵しており、その出力およ
び発信周波数は、接続される樹脂チューブ３０ａおよび
３０ｂが効率よく誘電加熱されるように、その材質、寸
法等に応じて決定されている。
このような金型１０および電源２０を使用して本発明の
接合方法を実施するには、先ず、第１図に示すように、
各電極１１．１２の挿入口１１ｃ、　１２ｃより２本の
樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂを挿入し、その被接合
部である先端同志を絶縁部１３の軸方向中央部の位置で
突合せる。この時、樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂの
突合せ部の外周面を絶縁部１３の内周面１３ｃに密着さ
せることが望まれる。樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂ
の先端同志を突合した後、電源２０を差動させて電極１
１と電極１２との間に高周波電圧を印加する。これによ
り、絶縁部１３が存在する環状部分および絶縁部１３内
の空間に高周波交番電界が生じる。絶縁部１３内の空間
に生じる高周波交番電界は、空間外周側はど強く、その
電界強度は、絶縁部１３が存在する環状部分における電
界強度に略匹敵する。電極１１と電極１２とに印加する
高周波電圧の周波数および高周波出力を調整することに
より、絶縁部１３の内側で突合されている樹脂チューブ
３０ａおよび３０ｂの先端部は、外周側の強い高周波交
番電界にさらされて直ちに自己発熱し、その温度が軟化
点に達した時点で、樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂは
その先端面で一体化して接合される。
先端部が軟化点に達すると、電源２０を切り先端部が凝
固するのを待って接合された樹脂チューブ３０ａおよび
３０ｂを金型１０外へ引き抜く。
このような接合方法では、融着によって樹脂チューブ３
０ａおよび３０ｂが接合されるので有機溶剤等による樹
脂チューブ３０ａおよび３０ｂの汚染がない。また融着
を外部加熱によらず、高周波交番電界による自己発熱主
体の誘電加熱に依存しているので、被接合部が炭化する
ことなく十分に加熱され、高接合強度が確保されるので
ある。しがも、誘電加熱に際しては樹脂チューブ３０ａ
および３０ｂ内に電極棒を挿入する必要がなく、樹脂チ
ューブ３０ａおよび３０ｂを外部から包囲する金型１０
のみで行えるので、電極棒の着脱の手間が省ける。更に
、電極棒の使用にともなって問題となっていた樹脂チュ
ーブ３０ａおよび３０ｂ内面の異物汚染や、樹脂チュー
ブ３０ａおよび３０ｂの凝固収縮による電極棒の固着も
防止される。
なお、第１図では、一対の樹脂チューブ３０ａおよび３
０ｂをその先端面で接合しているが、本発明の接合方法
では、第２図に示すように、接合すべき樹脂チューブ３
０ａおよび３０ｂの先端部分を相互に嵌合した状態で接
合することも可能である。この場合、樹脂チューブ３０
ａおよび３０ｂの相互嵌合部は電極１１と電極１２との
間の絶縁部１３に位置し、相互嵌合部では一方の樹脂チ
ューブ３０ａの内周面に他方の樹脂チューブ３０ｂの外
周面が密着している。そして、この状態で電極１１と電
極１２との間に電源２０にて高周波電圧を印加すれば、
相互嵌合部で一方の樹脂チューブ３０ａの内周面に他方
の樹脂チューブ３０ｂの外周面が融着し、樹脂チューブ
３０ａおよび３０ｂは接合される。
また、本発明の接合方法では、一対のチューブ３０ａお
よび３０ｂを直接接合するだけでな（、第３図に示すよ
うに、ジヨイント用の樹脂チューブ３１を用いて樹脂チ
ューブ３０ａおよび３０ｂの接合を行うこともできる。
この場合、金型１０は、同芯状に配設された３個の環状
の電極１４．１５および１６を備えている。隣接する電
極１４と電極１５との間には、環状の絶縁部１７が同芯
状に介在され、且つ電源２０ａが接続されている。同様
に、電極１５と電極１６との間は、環状の絶縁部１８が
介在されているとともに電源２０ｂが接続されている。
樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂを接合するには、金型
１０の全長に略等しい長さのジヨイント用の樹脂チュー
ブ３１を一対の樹脂チューブ３０ａおよび３０ｔ）の接
合部に外挿した後、このものを金型１０内に挿入して、
樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂの突合わせ面を電極１
５内に位置させ、この状態で一方の電源２０ａを所定時
間作動させた後、他方の電源２０ｂを所定時間作動させ
る。なお、電源２０ａおよび２０ｂは、一体化してスイ
ッチ切換えにより作動させてもよく、また同時に作動さ
せることも可能である。
一方の電源２０ａの作動により、電極１４と電極１５と
の間の絶縁部１７の内面側で一方の樹脂チューブ３０ａ
の先端部外周面とジヨイント用の樹脂チューブ３１の一
端部内周面とが加熱融着する。同様に、他方の電源２０
ｂを作動させることにより、電極１５と電極１６との間
に位置する絶縁部１８の内面側で、他方の樹脂チューブ
３０ｂの先端部外周面とジヨイント用の樹脂チューブ３
０ｂの他端部内周面とが熱融着する。かくして、樹脂チ
ューブ３０ａおよび３０ｂは、ジヨイント用の樹脂チュ
ーブ３１を介して接合される。ジヨイント用の樹脂チュ
ーブ３１を使用する場合は、第４図に示すように、金型
１０内で突合わされた一対の樹脂チューブ３０ａおよび
３０ｂの接合部内にジヨイント用の樹脂チューブ３１を
挿入して、上記と同様に行なうことも可能である。
以上に説明した本発明の接合方法により実際に樹脂チュ
ーブの接合を行った結果を、第３図の方法について詳述
する。
金型１０を構成する環状の電極１４．１５および１６は
、いずれも銅製で、寸法は外径３０ｍｍ、内径６１ｆｆ
ｌ、長さ３０叩である。また、電極１４．１５および１
６の各間に介在する絶縁部１７右よび１８は、いずれも
テフロンからなり、寸法は外径３０ｍｍ、内径６ｍｍ、
長さ５ｍｍである。これらは、前述したように、その中
心軸方向に同芯状に連結されている。
先ず軟質塩化ビニル（２０℃におけるショアー（Ａ）硬
度８０）からなる外径６關、内径４ａ＋＋＋＋、長さ８
０薗のジヨイント用の樹脂チューブ３１０両端部に、同
材質で外径４ｍｍ、内径２１１１１１．長さ３ｍの２本
の樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂを内挿し、チューブ
３０ａ、　３０ｂ先端面をジヨイント用の樹脂チューブ
３１内の中心軸方向中央で突き合わせ、そして、このも
のを金型１０内に図のように挿入した状態で電源２０ａ
および°２０ｂを作動させることにより、電極１４と電
極１５との間および電極１５と電極１６との間に、周波
数４０ＭＨｚの高周波電圧を４秒間印加した。その結果
、樹脂チューブ３０ａおよび３０ｂは、いずれもその先
端から約１７．５ｍｍの位置でジヨイント用の樹脂チュ
ーブ３１に約３ｍｍの幅で全周にわたって融着して相互
に接合された。なお、電源２０ａおよび２０ｂに内蔵さ
れている高周波発振器は、出力３ＫＷのものである。
接合された樹脂チューブは外観良好で、これに高圧蒸気
滅菌処理（１２１ｔＸ２０分）した後、引張強度試験（
引張速度２００ｍｍ　／分）を行ったところ、約１．８
ｋｇ／ｍｍ’の荷重で母材破断を生じ、十分な接合強度
を有することが確認された。また、接合された樹脂チュ
ーブ内に清浄な水を６０ｍ１封入し、常温にて２４）１
ｒ放置後、日本薬局方輸液用プラスチック容器試験法に
より光遮蔽型自動微粒子測定器を用いて、内容液中の微
粒子数を測定した。結果を第１表に本発明法として示す
が、内容液中の微粒子数は、チューブ封入前の水（空試
験液）と比べて大差はなく、チューブ内面の異物汚染の
ないことが確認された。更に、接合された樹脂チューブ
内に日本薬局方注射用蒸留水を６０ｍｍ封入した後その
両端を高周波融着によりシールし、これを高圧蒸気滅菌
処理（１２１℃Ｘ２０分）の後、内容液を取り出して高
速液体クロマトグラフィによりテトラヒドロフラン（Ｔ
ＩＩＦ　）量を測定した。３個の試料についての結果を
第２表に示すが、いずれの試料もテトラヒドロフラン量
は空試験液と実質的に同一であり、有機溶剤の溶出がな
いことも確認された。
第１表 第２表 比較のために説明すれば、同一材質の樹脂チューブをヒ
ートシール法で接合した場合は、荷重０．８〜１．０ｋ
ｇで接合部が剥離する。また、同一材質で外径４　ｍｍ
、内径２ｍｍの樹脂チューブ内に外径２ｍｍのステンレ
ス製の電極棒を挿入した後、その樹脂チューブ端部に同
一材質で外径６ｆｆｌＩ１１１内径４　ｍｍの樹脂チュ
ーブ端部を１０市の重なりで外嵌部を外径６　ａｍの銅
製の環状の電極内で高周波融着した。電極棒と環状の電
極との間に印加した高周波電圧の周波数は４０Ｍ）Ｉｚ
　、電圧印加時間は４秒、接合幅は１０ｍｍであった。
接合された樹脂チューブに前記と同一の強度試験および
チューブ内面汚染度試験を行なったところ、強度は本発
明法と同様に十分であったが、チューブ内面の異物汚染
は、第１表に比較法Ｉで示すとおり極めて顕著であった
。また、作業時間は、本発明法と比べて数秒以上延長し
た。
更に、これと同一の樹脂チューブの両端をテトラヒドロ
フランで接合し、２４時間放置したものを用いた場合は
、前記と同一の溶剤溶出試験で、第２表に比較法■で示
すとおり、著しい溶剤溶出が詔められた。
なお、本発明の接合方法は、輸液バッグ、血液バッグ及
び腹膜透析液（ＣＡＰＤ）用バッグ等に接続されるチュ
ーブ同志の接合に適しているが、これに限定するもので
はなく、薬液容器の口管とチューブ又はカテーテルとの
接合あるいは輸液バッグの口管とその輸液バッグとの接
合や、他の医療用、医薬用樹脂チューブの接合に適し、
更に、医療用、医薬用以外の樹脂チューブの接合にも適
用可能である。
（発明の効果） 本発明の接合方法は、このように、樹脂チューブを高周
波融着するので、接合強度が高く、且つ有機接着剤によ
る汚染がないだけでなく、樹脂チューブ内面の異物汚染
が防止され、安全性が極めて高い。さらに、電極棒を挿
入する必要もないので作業性も著しく優れている。
第１図は本発明の接合方法の一実施例を示す断面図、第
２図〜第４図は本発明の接合方法の他の実施例の断面図
である。
１１．１２．１４．１５．１６・・・電極、１３．１７
．１８、・・・絶縁部、２０．２０ａ　、　２０ｂ−・
・電源、３０ａ、　３０ｂ、　３１・・・樹脂チューブ
。
以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、環状の電極を絶縁部を介して同芯状に配設し、各電
    極内に樹脂チューブをそれぞれ挿入すると共に、樹脂チ
    ューブの被接合部を電極間で接触させ、この状態で、電
    極間に高周波電圧を印加して被接合部を融着する樹脂チ
    ューブの接合方法。
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