JPH058298A - 熱可塑性樹脂の融着方法及び融着装置 - Google Patents

熱可塑性樹脂の融着方法及び融着装置

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JPH058298A
JPH058298A JP2404107A JP40410790A JPH058298A JP H058298 A JPH058298 A JP H058298A JP 2404107 A JP2404107 A JP 2404107A JP 40410790 A JP40410790 A JP 40410790A JP H058298 A JPH058298 A JP H058298A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
heating
heating means
heat
cooling means
Prior art date
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Withdrawn
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JP2404107A
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Kenji Shimizu
水 賢 司 清
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Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
Original Assignee
Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】熱可塑性樹脂相互を、熱変形や樹脂バリを生じ
ることなく、滑らかに熱融着することができる熱可塑性
樹脂の融着方法およびその融着方法を実施するのに適し
た熱融着装置を提供する。 【構成】熱可塑性樹脂２０，２２相互を融着する方法に
おいて、加熱手段２４により突き合わせ部分を熱可塑性
樹脂２０，２２の融点以上に所定時間加熱すると共に、
冷却手段２６，２８で突き合わせ部分から所定位置離れ
た熱可塑性樹脂２０，２２の表面を冷却し、かつ加熱手
段２４と冷却手段２６，２８との間に位置する熱可塑性
樹脂表面に断熱材３０，３２を設置する熱可塑性樹脂２
０，２２の融着方法及びその装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、加熱により融着すること
が可能な熱可塑性樹脂相互を、融着部分に熱変形などを
生じないように、融着するための融着方法及び融着装置
に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】熱可塑性樹脂の一例として、フッ
素樹脂が知られている。フッ素樹脂は、耐薬品性及び耐
熱性に優れていることから、熱交換器用チューブ、半導
体ウエハを収容するためのウエハバスケット材料などの
用途を初めとして、種々の分野に用いられている。
【０００３】このフッ素樹脂などの熱可塑性樹脂を、種
々の産業分野に用いる場合には、これら熱可塑性樹脂相
互を熱融着させる必要が生じる場合がある。この場合
に、従来では、例えば図８に示すように、一対の熱可塑
性樹脂板２，４の突き合わせ端部２ａ，４ａに、溶接用
切欠き２ｂ，４ｂを設け、これら突き合わせ端部２ａ，
４ａ相互を突き合わせ、切欠きに溶接棒６を設置し、こ
の溶接棒６をヒートガン８から発生させた熱風により溶
融させ、突き合わせ端部２ａ，４ａ相互を熱融着する方
法が知られている。
【０００４】ところが、このような融着方法では、図９
に示すように、溶融して固化した溶接棒６近傍では、熱
可塑性樹脂板２，４の端部２ａ，４ａ相互は完全に熱融
着しているが、溶接棒６が設置されていない側の端部相
互の突き合わせ部分には、一部非融着部１０が生じる。
また、溶接棒による溶接法を採用しているため、その性
質上、溶融して固化した溶接棒６は、板２，４の表面か
ら盛り上がってしまうことになる。
【０００５】単に熱可塑性樹脂板相互を接合すれば良い
のであれば、このような溶接法で熱可塑性樹脂板相互を
熱融着しても問題がないが、例えば、ウエハバスケット
用材料などの用途に用いる場合には、溶接棒６の盛り上
がりや非融着部１０が、液溜まりの原因になり易く、し
かも不純物が付着し易く、このために、ウエハバスケッ
トに収容されるウエハあるいは薬液が汚染されるなどの
重大な不都合を生じる場合がある。
【０００６】このような不都合を解決する手段として、
図１０に示すような熱融着方法が本出願人より提案され
ている。図１０に示す方法では、熱可塑性樹脂板２，４
の端部２ａ，４ａ相互の突き合わせ部分周囲を雄型と雌
型とからなる加熱用金型１２ａ，１２ｂで覆い、この加
熱用金型１２ａ，１２ｂで加熱することにより端部相互
を熱融着させるのである。
【０００７】このような方法では、溶接棒による溶接法
でないので、溶接棒の盛り上がりや非融着部が生じるこ
とはないが、その代わりに、図１１に示すように、加熱
用金型１２ａ，１２ｂの近傍でかつこれら金型に接しな
い熱可塑性樹脂板部分２ｃ，４ｃに、樹脂バリや熱変形
が生じる虞があることが本発明者等によって見い出され
ている。この原因としては、加熱用金型１２ａ，１２ｂ
の近傍でかつこれら金型に接しない熱可塑性樹脂板部分
２ｃ，４ｃでも、その融点以上に加熱されるが、その周
囲には、加熱用金型のような熱変形を規制するものが何
等存在しないことが考えられる。
【０００８】樹脂バリや熱変形が生じても良いような用
途の場合には問題がないが、例えば前述したようなウエ
ハバスケット用材料として、図１０に示すような方法で
熱融着した熱可塑性樹脂を用いた場合には、樹脂バリや
熱変型部が、液溜まりの原因になり易く、しかも不純物
が付着し易く、このために、ウエハバスケットに収容さ
れるウエハが汚染されるなどの重大な不都合を生じる場
合がある。また、熱変形が生じると、内部に収容される
ウエハが歪む虞があり、場合によってはウエハが破損す
るという重大な問題点も有する。
【０００９】熱可塑性樹脂を、上述したようなウエハバ
スケット用材料の用途に用いる場合以外にも、用途によ
っては、熱可塑性樹脂相互を、熱変形や樹脂バリを生じ
ることなく、滑らかに熱融着したいという要請は少なか
らず存在する。
【００１０】
【発明の目的】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れたもので、熱可塑性樹脂相互を、熱変形や樹脂バリを
生じることなく、滑らかに熱融着することができる熱可
塑性樹脂の融着方法およびその融着方法を実施するのに
適した熱融着装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【発明の概要】このような目的を達成するために、本発
明に係る熱可塑性樹脂の融着方法は、熱可塑性樹脂相互
を融着する方法において、熱可塑性樹脂の融着すべき部
分を直接的にまたは他の熱可塑性樹脂を介して間接的に
突き合わせる突き合わせ工程と、熱可塑性樹脂の突き合
わせ部分を加熱するように加熱手段を位置させると共
に、当該突き合わせ部分から所定位置離れた熱可塑性樹
脂の表面を冷却するように冷却手段を位置させ、しかも
これら加熱手段と冷却手段との間に位置する熱可塑性樹
脂表面に断熱材を位置させるセッティング工程と、前記
加熱手段により前記突き合わせ部分を熱可塑性樹脂の融
点以上に所定時間加熱すると共に、前記冷却手段で前記
突き合わせ部分から所定位置離れた熱可塑性樹脂の表面
を冷却する融着工程とを有することを特徴としている。
【００１２】また本発明に係る熱可塑性樹脂の熱融着装
置は、熱可塑性樹脂相互を融着するための融着装置にお
いて、熱可塑性樹脂の融着すべき部分が直接的にまたは
他の熱可塑性樹脂を介して間接的に突き合わせられた状
態で、この突き合わせ部分を熱可塑性樹脂の融点以上の
温度で所定時間加熱する加熱手段と、前記突き合わせ部
分から所定位置離れた熱可塑性樹脂の表面を冷却する冷
却手段と、これら加熱手段と冷却手段との間に位置する
熱可塑性樹脂表面に設置される断熱材とから成ることを
特徴としている。
【００１３】このような本発明に係る熱可塑性樹脂の融
着方法および融着装置によれば、熱可塑性樹脂相互の突
き合わせ部分は、加熱手段により直接加熱されるため、
表面が滑らかにかつ隙間なく熱融着される。また、加熱
手段に所定位置離れて冷却手段が設けられ、しかも加熱
手段と冷却手段の間に位置する熱可塑性樹脂表面には、
断熱材が設置されているので、この断熱材が設置してあ
る熱可塑性樹脂部分が必要以上に加熱されることもな
く、しかも表面が断熱材で覆われているため、この部分
に熱変形が生じたり、樹脂バリが生じたりすることもな
い。また、本発明では、加熱手段に直接隣接して冷却手
段を設ける構成でないため、加熱手段による熱量が冷却
手段で急激に吸収されることもなく、加熱手段による熱
融着に要する加熱量もしくは加熱時間の増大をも防止で
きる。
【００１４】したがって、このようにして熱融着された
熱可塑性樹脂を、例えば半導体ウエハを収容するウエハ
バスケット用構成材料として用いた場合でも、熱融着部
付近に液溜まりなどが生じることなく、微小な液溜まり
によるウエハ洗浄時あるいはエッチング時等の薬液汚染
も防止できる。また、融着部分に熱変形が生じていない
ことから、ウエハバスケットが歪むこともない。
【００１５】
【発明の具体的説明】以下、図面に示す実施例を参照し
て本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る融
着方法を示す要部断面図、図２は本発明で用いる加熱手
段の例を示す斜視図、図３〜６は本発明の他の実施例に
係る融着方法を示す要部断面図、図７は図５，６に示す
VII−VII線に沿う正面図である。
【００１６】図１に示す実施例では、一対の熱可塑性樹
脂製の板材２０，２２の突き合わせ端部２０ａ，２２ｂ
相互を熱融着する場合を示している。本実施例では、ま
ず、熱可塑性樹脂から成る板材の端部２０ａ，２２ａ相
互を突き合わせる。本発明方法によって融着される熱可
塑製樹脂としては、特に限定されないが、例えば、テト
ラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエー
テルとの共重合体であるＰＦＡ、テトラフルオロエチレ
ンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体であるＦＥ
Ｐ、あるいはテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロ
プロピレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの
共重合体であるＥＰＥなどのフッ素樹脂などが例示され
る。
【００１７】次に本実施例では、熱可塑性樹脂製の板材
２０，２２の突き合わせ端部２０ａ，２２ａを加熱する
ように、これら突き合わせ端部の周囲に加熱手段２４を
位置させる。加熱手段２４としては、雄型と雌型とから
なる図２（Ａ）に示すような加熱用金型２５，２７が例
示される。図２（Ａ）に示す実施例では、一方の加熱用
金型２５が直方体形状をしており、他方の加熱用金型２
７が断面凹型形状をしており、これら金型間に板材２
０，２２の突き合わせ端部２０ａ，２２ａが差し込ま
れ、加熱圧縮可能になっている。加熱手段としての金型
２５，２７を加熱するため、これら金型は、電熱線、オ
イルなどにより加熱されるようになっている。
【００１８】加熱手段としては、図２（Ａ）に示すよう
な加熱用金型形状に限定されず、同図（Ｂ）に示すよう
な一対の凹型形状の加熱用金型２５ａ，２７ａであって
も良く、同図（Ｃ）に示すような平板形状の加熱用金型
２５ｂと凹型形状の加熱用金型２７ｂとからなる金型で
あっても良く、同図（Ｄ）に示すように四角筒型形状の
金型であっても良い。
【００１９】上述したような加熱手段２４を板材の突き
合わせ端部２０ａ，２２ａに設置すると共に、当該突き
合わせ端部から所定位置離れた熱可塑性樹脂製の板材２
０，２２の表面を冷却するように、冷却手段２６，２８
を、それぞれの板材の一側面ないしは周囲に設置する。
しかも、これら加熱手段２４と冷却手段２６，２８との
間に位置する板材２０，２２の一側面ないし周囲には、
断熱材３０，３２を介在させる。
【００２０】冷却手段２６，２８としては、加熱手段と
同様な形状の金型あるいはその他の形状の金型であっ
て、水冷などの強制的な冷却機構が装着された金型など
を用いることができるが、必ずしも強制的冷却機構を有
する金型に限定されず、自然放熱による冷却が可能な金
型であっても良い。また、断熱材３０，３２としては、
加熱手段２４から冷却手段２６，２８への熱伝達を阻害
するような材質のものであれば何でも良く、例えばセラ
ミック材、ステンレス材などが用いられ、その形状とし
ては、加熱手段で例示したような形状あるいはその他の
形状が例示される。
【００２１】このように、加熱手段２４と断熱材３０，
３２と冷却手段２６，２８とを、板材の突き合わせ端部
２０ａ，２２ａにセッティングした後、加熱手段２４に
より突き合わせ端部２０ａ．２２ａを加熱圧縮する。加
熱温度は、棒材の材質により変化するが、少なくとも板
材の融点以上の温度に加熱する。板材がＰＦＡの場合に
は、例えば、３２０〜３４０℃の温度に加熱する。加熱
時間も板材の材質に融着面積などにより変化する。加熱
手段による加圧力は特に限定されないが、０．５Kg／cm
2以上が好ましい。なお、板材への加圧は、加熱手段の
みならず、冷却手段２６，２８および断熱材３０，３２
でも行うことが好ましい。
【００２２】このような本発明の一実施例に係る熱可塑
性樹脂の融着方法によれば、熱可塑性樹脂製板材２０，
２２相互の突き合わせ部分は、加熱手段２４により直接
加熱されるため、表面が滑らかにかつ隙間なく熱融着さ
れる。また、加熱手段２４に所定位置離れて冷却手段２
６，２８が設けられ、しかも加熱手段２４と冷却手段２
６，２８の間に位置する熱可塑性樹脂表面には、断熱材
３０，３２が設置されているので、この断熱材３０，３
２が設置してある熱可塑性樹脂部分が必要以上に加熱さ
れることもなく、しかも表面が断熱材３０，３２で覆わ
れているため、この部分に熱変形が生じたり、樹脂バリ
が生じたりすることもない。また、本発明では、加熱手
段２４に直接隣接して冷却手段２６，２８を設ける構成
でないため、加熱手段２４による熱量が冷却手段２６，
２８で急激に吸収されることもなく、加熱手段２４によ
る熱融着に要する加熱量もしくは加熱時間の増大をも防
止できる。
【００２３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とが可能である。例えば、図３に示すように、熱可塑性
樹脂から成る板材２０，２２の突き合わせ端部２０ａ，
２２ａの周囲２側面または４側面に断熱材３０ａを設置
し、そのうえから加熱手段２４および冷却手段２６ａ，
２８ａを設置するようにしても良い。この実施例の場合
にも、前述した実施例とほぼ同様な作用を有する。
【００２４】また、図４に示すように、断熱材３０ｂ，
３２ｂの形状を縦断面Ｌ字形状とし、冷却手段２６，２
８としての冷却用金型に連結するようにしても良い。そ
の場合には、セッティングの作業性が向上する。
【００２５】さらに、図５，７に示すように、一方の熱
可塑性樹脂製の板材４０に、表裏面を貫通する開口縁部
４０ａを設け、そこに他方の熱可塑性樹脂製の板材４２
を挿入設置し、他方の板材４２の周囲縁部４２ａと一方
の板材４０の開口縁部４０ａとを突き合わせ、これら突
き合わせ部分を融着する場合にも本発明を適用すること
ができる。この場合には、突き合わせ部分に沿ったリン
グ形状をした加熱手段２４ｂ，２４ｂとしての加熱用金
型を板材４０，４２の表裏面に設置し、そのリング形状
の加熱用金型２４ｂの内外周位置に所定位置離れて、冷
却手段２６ｂ，２８ｂとしての冷却用金型を配置し、こ
れらの間にリング状の断熱材３０ｃ，３２ｃを介在させ
る。
【００２６】図６は、図５に示す実施例の変形例を示
し、一方の板材４０には、表裏面を貫通しない開口部４
０ｂを形成し、ここに他方の板材４２を埋め込み、これ
らの突き合わせ端部相互を融着させるのである。この場
合には、図５に示す例と異なり、板材４０，４２の一方
の表面にのみ加熱手段２４ｂと冷却手段２６ｂ，２８ｂ
と断熱材３０ｃ，３２ｃとをセッティングすれば良い。
【００２７】なお、本発明方法によって熱融着される熱
可塑製樹脂は、棒材や板材のみでなく、その他の形状で
あっても良い。また、本発明方法は、熱可塑性樹脂相互
を直接熱融着する場合のみならず、間接的に融着する場
合にも適用可能である。たとえば接合すべき熱可塑性樹
脂より融点の低い熱溶融性樹脂を間に介在させた状態で
間接的に熱可塑性樹脂相互を熱融着する場合にも適用す
ることが可能である。この場合には、例えば、融点が高
く、融点以上の温度に加熱しても粘度が高く形状を保持
し続け、直接的な融着が困難なポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）樹脂相互をたとえばＰＦＡを介して熱
融着する場合に特に適している。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る熱可塑
性樹脂の融着方法およぴ融着装置によれば、熱可塑性樹
脂相互の突き合わせ部分は、加熱手段により直接加熱さ
れるため、表面が滑らかにかつ隙間なく熱融着される。
また、加熱手段に所定位置離れて冷却手段が設けられ、
しかも加熱手段と冷却手段の間に位置する熱可塑性樹脂
表面には、断熱材が設置されているので、この断熱材が
設置してある熱可塑性樹脂部分が必要以上に加熱される
こともなく、しかも表面が断熱材で覆われているため、
この部分に熱変形が生じたり、樹脂バリが生じたりする
こともない。また、本発明では、加熱手段に直接隣接し
て冷却手段を設ける構成でないため、加熱手段による熱
量が冷却手段で急激に吸収されることもなく、加熱手段
による熱融着に要する加熱量もしくは加熱時間の増大を
も防止できる。
【００２９】したがって、このようにして熱融着された
熱可塑性樹脂を、例えば半導体ウエハを収容するウエハ
バスケット用構成材料として用いた場合でも、熱融着部
付近に液溜まりなどが生じることなく、微小な液溜まり
によるウエハ洗浄時あるいはエッチング時等の薬液汚染
も防止できる。また、融着部分に熱変形が生じていない
ことから、ウエハバスケットが歪むこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る融着方法を示す要部断
面図。
【図２】本発明で用いる加熱手段の例を示す斜視図。
【図３】本発明の他の実施例に係る融着方法を示す要部
断面図。
【図４】本発明の他の実施例に係る融着方法を示す要部
断面図。
【図５】本発明の他の実施例に係る融着方法を示す要部
断面図。
【図６】本発明の他の実施例に係る融着方法を示す要部
断面図。
【図７】図５，６に示すVII −VII 線に沿う正面図。
【図８】従来例に係る融着方法を示す要部断面図。
【図９】従来例に係る融着方法を示す要部断面図。
【図１０】本出願人により提案されている融着方法を示
す要部断面図である。
【図１１】本出願人により提案されている融着方法を示
す要部断面図である。
【符号の説明】
２０，２２…熱可塑性樹脂製の板材 ２４，２４ａ，２４ｂ…加熱手段 ２６，２８，２６ａ，２８ａ，２６ｂ，２８ｂ…冷却手
段 ３０，３２，３０ａ，３０ｂ，３２ｂ，３０ｃ，３２ｃ
…断熱材 ４０，４２…熱可塑性樹脂製の板材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性樹脂相互を融着する方法におい
    て、 熱可塑性樹脂の融着すべき部分を直接的にまたは他の熱
    可塑性樹脂を介して間接的に突き合わせる突き合わせ工
    程と、 熱可塑性樹脂の突き合わせ部分を加熱するように加熱手
    段を位置させると共に、当該突き合わせ部分から所定位
    置離れた熱可塑性樹脂の表面を冷却するように冷却手段
    を位置させ、しかもこれら加熱手段と冷却手段との間に
    位置する熱可塑性樹脂表面に断熱材を位置させるセッテ
    ィング工程と、 前記加熱手段により前記突き合わせ部分を熱可塑性樹脂
    の融点以上に所定時間加熱すると共に、前記冷却手段で
    前記突き合わせ部分から所定位置離れた熱可塑性樹脂の
    表面を冷却する融着工程とを有する熱可塑性樹脂の融着
    方法。
  2. 【請求項２】熱可塑性樹脂相互を融着するための融着装
    置において、 熱可塑性樹脂の融着すべき部分が直接的にまたは他の熱
    可塑性樹脂を介して間接的に突き合わせられた状態で、
    この突き合わせ部分を熱可塑性樹脂の融点以上の温度で
    所定時間加熱する加熱手段と、 前記突き合わせ部分から所定位置離れた熱可塑性樹脂の
    表面を冷却する冷却手段と、 これら加熱手段と冷却手段との間に位置する熱可塑性樹
    脂表面に設置される断熱材とから成る熱可塑性樹脂の融
    着装置。
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