JPH05185521A - 熱可塑性樹脂パイプと金属パイプの接合方法及びその接合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 熱可塑性樹脂パイプの加熱膨張、加熱後収
縮、さらに金属パイプの加熱に基づく熱可塑性樹脂パイ
プ内面の溶融により、接合強度、気密性を兼ね備えた熱
可塑性樹脂パイプと金属パイプの接合を容易に行う。 【構成】 加熱膨張させた熱可塑性樹脂パイプ１に、接
合を行う金属パイプ２を熱可塑性樹脂パイプの融点また
は軟化点以上の温度まで加熱した後挿入し冷却、または
金属パイプ２を挿入した後、熱可塑性樹脂パイプ１の融
点または軟化点以上の温度まで加熱し、冷却を行うこと
により熱可塑性樹脂パイプ１の熱膨張、加熱後収縮に加
え熱可塑性樹脂パイプ１内面の溶融による金属パイプ２
との密着性向上により接合強度、気密性を兼ね備えた熱
可塑性樹脂パイプ１と金属パイプ２の接合を行い、接合
体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂パイプ中
に金属パイプを挿入して両者を接合する方法及びその接
合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車，家電などの様々な部品の軽量化
要求に伴い、現在各種金属部品の樹脂化が盛んに行われ
ている。金属パイプ類の樹脂化についても押出し成形や
ブロー成形技術の進歩等により、積極的に試みられてい
るが、この場合には樹脂パイプ両端をヒーター本体等の
金属部品と接続させる必要がある。そこで、樹脂パイプ
部分と金属パイプ部分の接合が重要な問題となり、接合
強度と気密性を兼ね備えた接合方法が必要となってくる
わけである。

【０００３】従来、樹脂パイプと金属パイプの接合方法
としては、接着剤を用いる方法（例えば特開昭６０−１
７２７１５号にてエポキシ樹脂を接着剤として用いた接
合方法が提案されている）や、樹脂パイプ内に金属パイ
プを圧入・熱カシメを行う方法といったものが一般的に
行われているが、接着剤を用いる方法は接着剤中の溶剤
が熱可塑性樹脂パイプ内面を浸すといった欠点を有して
おり、また、樹脂パイプ内に金属パイプを圧入・熱カシ
メを行う方法に於いては、 接合工程数が多くかかり、接合コストが高くなる。 接合強度は得られるが、気密性を付与した接合を行う
ことが困難である。 圧入・熱カシメ時に大きな外力を掛ける必要があるた
め、接合部に残留応力が残り、熱水等を通した場合には
応力緩和等により接合強度や気密性の低下が生じる。 などといった欠点を有しており決して完全な接合方法と
は言えるものではない。

【０００４】本発明は、熱可塑性樹脂パイプと金属パイ
プの接合において、接着剤中の溶剤による樹脂パイプ内
面の浸食が無く、且つ接合工程の軽減、残留応力の無い
接合強度と気密性を兼ね備えた接合を可能とするもので
あり、従来の樹脂パイプと金属パイプの接合方法に在す
る欠点を解消するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱可塑性樹
脂パイプと金属パイプの接合において、上述の接着剤、
金属パイプの圧入・熱カシメを使用することなく、接合
強度と気密性を付与するといった課題を解決するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は加熱
膨張せしめた熱可塑性樹脂パイプに該熱可塑性樹脂パイ
プの内面が少なくとも溶融し得る温度まで加熱された金
属パイプを挿入するか、又は挿入した後加熱し、冷却す
ることを特徴とする熱可塑性樹脂パイプと金属パイプと
の接合方法及びその金属パイプに溝付けをしておいてか
ら上記方法を行う接合方法、並びにそれらの方法によっ
て得られる接合体を提供するものである。

【０００７】本発明により接合できる熱可塑性樹脂パイ
プは、エンジニアリング樹脂から汎用樹脂まで、すなわ
ち、ポリアミド、ポリオキシメチレン、変性ポリフェニ
レンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチ
レンテレプタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレ
ン、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂単体、もしくはこ
れらをベースポリマーとするポリマーアロイ（例えばエ
ラストマーを配合した耐衝撃ポリアミドなど）あるい
は、これらの熱可塑性樹脂をガラス繊維等の無機質強化
剤により強化したものを成形材料として、押出成形また
は、ブロー成形等により作製された樹脂パイプであり、
とりわけ円周方向に延伸させたパイプが好適である。

【０００８】これら熱可塑性樹脂パイプの形状としては
管状体をなしているものであれば特に制限されるもので
はなく、全体が管状をなしているもの以外に構造体の一
部としての接合部のみが管状をなしているのも含まれ
る。また、管の大きさニついても特に制約はないが、内
径５〜１００ｍｍのものが好ましい。

【０００９】本発明において熱可塑性樹脂パイプと接合
できる金属パイプとしては、アルミニウム、アルミニウ
ム合金、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、銅、銅合金等、公
知のあらゆる金属パイプを用いることができる。ここで
いう金属パイプの形状としては上記の熱可塑性樹脂パイ
プと接合部が合う限り特に制約されるものではない。

【００１０】以下、本発明の接合方法の要旨を説明す
る。接合を行う熱可塑性樹脂パイプを予めオーブン中に
おける熱風加熱、電熱ヒーター等により加熱を行い、熱
可塑性樹脂パイプの内径を熱膨張により広げておく。こ
の際の加熱温度は、熱可塑性樹脂パイプの融点または軟
化点より２０〜５０℃低い温度とするのが望ましく、ま
た加熱方法としては、オーブン中における熱風加熱が容
易であり好ましい。

【００１１】この加熱膨張せしめた熱可塑性樹脂パイプ
中に、常温時の熱可塑性樹脂パイプの内径と同じ、もし
くは内径より若干大きい外径を持つ金属パイプを、熱可
塑性樹脂パイプの融点または軟化点以上の温度に加熱し
た後挿入し、熱可塑性樹脂パイプ内面を溶融させる。こ
の際、挿入する金属パイプは、熱可塑性樹脂パイプ中に
挿入後少なくとも５秒間は熱可塑性樹脂パイプの融点ま
たは軟化点以上に保つことのできる温度にまで加熱する
ことが望ましく、加熱方法は特に問わないが、オーブン
中における熱風加熱、電熱ヒーターによる加熱が好適で
ある。

【００１２】又、上記加熱方法により加熱膨張せしめた
熱可塑性樹脂パイプ中に常温の金属パイプを挿入した
後、金属パイプを高周波誘導加熱、電熱ヒーター等によ
り熱可塑性樹脂パイプの融点または軟化点以上にまで加
熱し、熱可塑性樹脂パイプ内面を溶融させてもよい。こ
の際、金属パイプは、熱可塑性樹脂パイプ中への挿入と
同時に急速加熱することが好ましく、そのため加熱方法
としては高周波誘導加熱が好適である。また、金属パイ
プの加熱温度は、熱可塑性樹脂パイプの融点または軟化
点より２０〜４０℃高い温度にて少なくとも５秒間以上
保持することが望ましい。さらに、金属パイプは、熱可
塑性樹脂パイプ中への挿入部分のみを加熱することが加
熱効率の点から好ましい。

【００１３】ここで、上記両方法とも挿入の際において
は熱可塑性樹脂パイプを予め加熱し、熱膨張により内径
を広げてあるため、常温では挿入できない外径を有する
金属パイプを容易に挿入することができ、両パイプ間の
接合部の長さは、接合するパイプ径によっても異なる
が、接合強度、接合工程の煩雑さを考慮すると、１０〜
５０ｍｍとすることが好ましい。熱可塑性樹脂パイプ中
に金属パイプを挿入後、冷却工程を行うことにより、熱
可塑性樹脂パイプが加熱後収縮により金属パイプを締め
付けるわけであるが、この際の冷却方法としては、放冷
により徐々に冷却を行うことが好ましい。

【００１４】本発明においては、金属パイプの挿入時に
熱可塑性樹脂パイプの加熱膨張を利用し、常温では挿入
できない外径を持つ金属パイプを挿入し接合を行ってい
るため、加熱後収縮による締め付け力が大きくなり、更
に熱可塑性樹脂パイプの融点または軟化点以上に加熱さ
れた金属パイプが熱可塑性樹脂パイプとの接合内面を溶
融し、熱可塑性樹脂パイプと金属パイプとの密着性を高
めているため、接合強度と気密性を兼ね備えた接合を行
うことが可能となる。その結果、図１に示すような状態
の熱可塑性樹脂パイプと金属パイプの接合体を得ること
ができる。

【００１５】また、本接合方法を実施するにあたって、
接合を行う金属パイプの接合部分の外周に溝を付け、図
２に示すように熱可塑性樹脂パイプ内面の溶融した樹脂
を熱可塑性樹脂パイプの後収縮力等により金属パイプの
溝部分に流れ込ませることにより、接合強度と気密性を
より高めることができる。ここで、金属パイプ外周に付
ける溝の形状等については溶融した樹脂が溝部にスムー
スに流れ込むものであればどのようなものであってもよ
いが、好ましくは金属パイプに複数の溝付けを行うこと
が推奨される。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はそ
の要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるもので
はない。 実施例１ＰＡ６６系（非強化）樹脂パイプとアルミニウムパイプ
の接合 押出成形により作成した、円周方向に若干延伸させた非
強化ポリアミド６６系樹脂パイプ（樹脂商品名 旭化成
ライネックス−ＬＲＳ３０Ａ）（外径φ２０．０、内径
φ１６．０、肉厚３．０ｍｍ）を２３０℃オーブン中に
て５分間加熱を行い、接合するアルミニウムパイプ（外
径φ１６．０、内径φ１３．５、肉厚１．２５ｍｍ）は
３８０℃オーブン中にて５分間加熱を行った。

【００１７】両パイプをそれぞれオーブン中から取り出
し、樹脂パイプ中にアルミニウムパイプを３０ｍｍ挿入
後、室温中にて放冷を行った。ここで、接合するアルミ
ニウムパイプとしては、外周に溝付けを行っていないも
の、及び図３と図４に示した溝付けを行ったものの二種
類を用いた。評価試験結果を表１に示す。

【００１８】実施例２ＰＡ６６系／ＧＦ系（ＧＦ強化）とアルミニウムパイプ
の接合 押出成形により作成した、円周方向に若干延伸させたポ
リアミド６６／ＧＦ系樹脂パイプ（樹脂商品名 旭化成
ライネックス−ＬＲＳ３０Ａ／ＧＦ）（外径φ２０．
０、内径φ１６．０、肉厚３．０ｍｍ）を２３０℃オー
ブン中にて５分間加熱を行い、接合するアルミニウムパ
イプ（外径φ１６．０、内径φ１３．５、肉厚１．２５
ｍｍ）は４００℃オーブン中にて５分間加熱を行った。

【００１９】両パイプをそれぞれオーブン中から取り出
し、樹脂パイプ中にアルミニウムパイプを３０ｍｍ挿入
後、室温中にて放冷を行った。ここで、接合するアルミ
ニウムパイプとしては、外周に溝付けを行っていないも
の、及び図３と図４に示した溝付けを行ったものの二種
類を用いた。評価試験結果を表１に示す。

【００２０】比較例１アルミニウムパイプの加熱を行わない場合のＰＡ６６／
ＧＦ系（ＧＦ強化）とアルミニウムパイプの接合 実施例２において、接合するアルミニウムパイプの加熱
を行わず同様の接合を行った。評価試験結果を表１に示
す。なお、実施例１、２及び比較例１における接合パイ
プの評価試験は、接合強度については、引張強度の測定
により、また気密性については、接合パイプの片側を栓
で止め、反対側から圧力４．５ｋｇ／ｃｍ² のエアーを
吹き込み、接合パイプ全体を水中（２３℃）あるいは、
熱水中（８５℃）に沈め接合部分からのエアー漏れの有
無により行った。

【００２１】本発明の接合方法により、接合強度と気密
性を兼ね備えた熱可塑性樹脂パイプと金属パイプの接合
を良好に行えることがわかる。また、接合する金属パイ
プに溝付けを行うことにより接合強度、気密性をさらに
高めることが出来ることが判明した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】本発明の熱可塑性樹脂パイプと金属パイ
プの接合方法は、接着剤を用いることなく、また圧入や
熱カシメといった大きな外力を掛けることなくパイプの
加熱、挿入という工程のみで容易に接合強度、気密性を
兼ね備えた接合を行ことを可能としたものであり、パイ
プ接合の工程数、コストを大幅に軽減することが出来
る。また、本発明の熱可塑性樹脂パイプと金属パイプの
接合方法を利用することにより、内容物漏洩がなく、高
強度を持った接合部を有する樹脂パイプと金属パイプの
接合体を得ることができ、軽量化に伴う自動車部品、家
電部品等におけるパイプ類等の樹脂化をより進めること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における熱可塑性樹脂パイプと溝付けを
していない金属パイプの接合部断面である。

【図２】熱可塑性樹脂パイプと溝付けを行った金属パイ
プの接合断面図である。

【図３】溝付けをした金属パイプの接合の１例を示す側
面図である。

【図４】溝付けをした金属パイプの接合の１例を示す側
面図である。

【符号の説明】

１ 熱可塑性樹脂パイプ ２ 金属パイプ ３ 溝

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【手続補正書】

【提出日】平成４年２月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱膨張せしめた熱可塑性樹脂パイプに
   該熱可塑性樹脂パイプの内面が少なくとも溶融し得る温
   度まで加熱された金属パイプを挿入するか、又は挿入し
   た後加熱し、冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂パ
   イプと金属パイプとの接合方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の接合方法において、接合
   する金属パイプの接合部分の外周に予め溝付けを行って
   おき、溶融した熱可塑性樹脂パイプ内面の樹脂を該溝部
   分に流れ込ませることを特徴とする熱可塑性樹脂パイプ
   と金属パイプの接合方法。
3. 【請求項３】 外層が熱可塑性樹脂パイプで内層が金属
   パイプからなる接合部を有する接合パイプに於いて、該
   接合部が、請求項１又は２記載の接合方法によって形成
   されたものであることを特徴とする熱可塑性樹脂パイプ
   と金属パイプとの接合体。