JPH06320626A - プラスチックシートのジョイントの平滑化方法 - Google Patents

プラスチックシートのジョイントの平滑化方法

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JPH06320626A
JPH06320626A JP6036385A JP3638594A JPH06320626A JP H06320626 A JPH06320626 A JP H06320626A JP 6036385 A JP6036385 A JP 6036385A JP 3638594 A JP3638594 A JP 3638594A JP H06320626 A JPH06320626 A JP H06320626A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱可塑性シート間の段差のあるジョイントを
高能率に平滑化して段差のない高強度のジョイントに成
形する方法を提供する。 【構成】 熱可塑性シート28,30の端部36,34
をオーバーラップさせ、重ね継ぎした溶着部38をプレ
ス20のプラテン22,24の中心に挿入する。プラテ
ン22,24を閉じてヒータ42,44、熱電対46と
協働して所定の温度、時間、圧力で加熱加圧した後、電
気加熱を切って冷却ライン48,50を介して空気と水
を通し、所定の温度迄冷却する。こうして平滑化した2
層のジョイント厚さはほゞ1層分の厚さに減厚され、オ
ーバーラップ部分の長さは延びる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に隣接する2枚の
熱可塑性シート間に存在する段差のあるジョイントを平
滑化する方法に関する。更に詳しく言えば、本発明は更
に次工程で処理されるシート間のジョイントを平滑化す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】2枚のプラスチックシートを一体に結合
するために、ホットナイフ溶接のような従来技術は、ジ
ョイントにおいて不均等なシート厚みを与える。ホット
ナイフ溶接技術においては、両シートの端部分がオーバ
ーラップされた関係で置かれる。次いで従来のホットナ
イフは2つの端部分を一体に溶融することによって重ね
継ぎを成形するように用いられる。その後、更に溶融シ
ートは、例えばバンド掛けに使うために別々のストラッ
プにスリットする処理を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ホットナイフ溶接技術
は、重ね継ぎにおける2枚のシート間に段差のあるジョ
イントをつくる。この段差のあるジョイントは手動でナ
イフにより削り取られなければならない。さもなけれ
ば、PSM間隙を満足させるために、所定の仕様値まで
全体の溶接厚みを平滑化し且つ減じるように機械加工せ
ねばならない。
【0004】本発明は、幾つかの他の改良を与えるばか
りではなく、これらの問題のすべてを克服するか最小に
することを課題としている。
【0005】本発明の一般的な目的は、プラスチックシ
ートの重ね継ぎ部を減厚し且つ平滑化する改良された方
法を提供することにある。
【0006】本発明の別の目的は、平滑化法を用いてプ
ラスチックシートの平滑なジョイントを与えることにあ
る。
【0007】本発明の更に別の目的は、該ジョイントを
手動ナイフで切削する必要のない2枚のプラスチックシ
ート間のジョイントを平滑化する改良された方法を提供
することにある。
【0008】本発明の特別な目的は、平滑化工程中にプ
ラスチック材料の分子配向を乱さずに2枚のプラスチッ
クシート間のジョイントを平滑化する改良された方法を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は溶着されたシー
ト間のジョイントの段差をなくして平滑化する方法から
なる。シートの溶着部を2つのプラテン間に置く。両プ
ラテンをプラスチックの分子構造を乱すことなく、プラ
スチック材料を軟化させるのに十分な温度まで加熱す
る。次いでシートが比較的平滑な連続ジョイントを達成
するまで、熱を連続的に加える間十分な量の圧力で一体
に加圧する。これを行う際に、ジョイント領域における
両シートの厚みは二層の厚みからほゞ単層の厚みまで材
料の塑性流れによって減少する。最後に、両プラテンを
冷却して、結合シートを冷却する。
【0010】
【実施例】本発明は一般に、2つのシート28,30間
に段差のない平滑な溶着部又はジョイント32(図4)
を成形するために一体に加熱、加圧される1対のプラテ
ン22,24(図1)を有するプレス20を利用する。
加熱及び加圧によって、シート28,30間に加熱成形
された平滑な段差のないジョイント面32(図4)が生
じる。
【0011】シート28,30は、ポリプロピレンのよ
うな結束に用いられるのに適した適当な材料からつくら
れる。熱可塑性シートは、所定の分子配向を有するよう
に公知の方法でつくられる。この分子配向においては、
分子が互いにほゞ平行で且つストリップのほゞ長手方向
に延びている。
【0012】シート28,30は、先ず溶着部38を成
形するために、ホットナイフ溶接技術又は摩擦溶接のよ
うな適当な手段によって、各シート30,28のオーバ
ーラップ部分34,36を一体に溶着する。所望の溶着
面又はオーバーラップ領域40(図3)を得るために事
前にオーバーラップさせるべき端部分34,36の長さ
は二重の厚さと、端部分34,36間のオーバーラップ
量によって決まる。
【0013】標準の18トン(20米トン)C形プレス
20が段差のない仕上ジョイント面32(図4)及び溶
着部26をつくるように用いられてもよい。このプレス
20は2つのプラテン22,24を含む。各プラテン2
2,24は、シート28,30間の溶着部又はオーバー
ラップ領域40を加熱する加熱手段を有している。加熱
手段は、適当な手段によって電気的に加熱されるヒータ
42,44(図1)を有し、又、ヒータ42,44の温
度を制御するために熱電対46をも有している。各プラ
テン22,24は、平滑なジョイント26が完成された
後に、シート28,30及び平滑なジョイント32を冷
却する冷却手段を有している。冷却手段は、適当な手段
によって供給される水及び空気を通過させるのに用いる
1対の冷却ライン48,50を有している。
【0014】平滑な仕上ジョイント32(図4)と溶着
面26とをつくる装置を概略述べたが、本発明に基づく
方法を以下詳細に述べる。
【0015】先ず、作業者が離隔されたプラテン22,
24間にシート28,30の予め溶着したオーバーラッ
プ領域40(図3)を置く。オーバーラップ領域40は
完全にプラテン22,24間で且つプラテン22,24
のほゞ中心に置かねばならない。好適実施例において、
ポリプロピレンを用いる場合に、シート28,30は溶
着部長さで互いに約19mm(3/4in)の長さで重
なる。
【0016】ヒータ42,44は電気的に付勢され、そ
して、プラテン22,24が加熱される。プラテン2
2,24が所定の温度に達した後に、図2に示すよう
に、プレス20が閉じられて、プラテン22,24を一
体にプレスする。上部プラテン22がシート30の端部
34の上面に当接し、又、下部プラテン24はシート2
8の端部36の下面に当接する。
【0017】電気的に温度制御されるヒータ42,44
がプラテン22,24内に配置されて、シート28,3
0のオーバーラップ領域40(図3)を軟化させる。プ
ラテン22,24によって軟化された材料に圧力が加え
られる。シート28,30が軟化し、プラテン22,2
4を連続的に加圧・加熱するので、プラテン22,24
と直接に接触している軟化材料が、プラスチック材の分
子配向の材質破壊なしに外方に流れる。この流れが起こ
ると、各シート28,30の厚みは漸次減少し、そし
て、ジョイント領域の長さが増加する。オーバーラップ
領域40の厚みが図3に示す初期の二層シート厚みから
図4に示すほゞ単層シート厚みである仕上状態に減少す
るまで、熱と圧力を領域40に加える。平滑なジョイン
ト32が成形されると、シート28,30が溶着部26
に沿ってほゞ一体に段差なく平らになる。即ち、上部シ
ート30の下面が下部シート28の上面とほゞ一体にな
り且つ平滑になる。プラテン22,24からの温度及び
圧力に就ては、比較的滑らかな平滑なジョイント32を
成形するために、シート28,30を完全に一体にプレ
スするのに十分な時間を維持しなければならない。しか
し、この時間は主にシートの厚さによって決まる。
【0018】加熱サイクルが完了した後に、ヒータ4
2,44の電気加熱は切られ、仕上平滑ジョイント32
をプラテン22,24で冷却する。ヒータ42,44及
びプラテンからの熱を吸収するために、空気/水混合物
を図示していない適当な手段によって冷却ライン48,
50を通過させる。この冷却工程が完了されつつある
間、プラテン22,24を介して圧力を維持する。除去
されるべき熱量及び主にシートの厚みによって決まる所
定時間経過後、圧力を解除し、プラテン22,24を開
放する。仕上平滑ジョイント32が十分に冷却されてい
ない場合には、仕上シートは溶着部26付近で縮み、し
わが生じる。圧力を解除し、プラテン22,24を開い
たとき、水の循環を切り、そして、冷却ライン48,5
0から残留水を除去するために冷却ライン48,50に
空気を吹き込み続ける。冷却ライン48,50を通過す
る空気がライン48,50に蓄積されるどんな予想カル
シウムなどをも減少させ、迅速再加熱を許す。この工程
が一旦完了すると、加熱成形平滑ジョイント32及び溶
着面26がつくられる。結合されたシート28,30は
次いで例えば、バンド掛けに用いるストラップにスリッ
トする別の工程に準備される。
【0019】図3,4に示し、前述したように、オーバ
ーラップ領域40がこの平滑化工程を用いることによっ
てほゞ単層シート厚みまで二層シート厚みから減少され
る。こうして、仕上溶着部の厚みを手動でナイフで減厚
する必要もないし、機械で減厚しなくてもよい。減厚の
結果、溶着部の長さは図3に示すその最初の長さから図
4に示すその最初の長さの約2倍に増加する。これは、
プラテン22,24の圧力及び熱の下で軟化状態にある
溶着領域40に於ける材料の外方流れによって、生じ
る。幾分かの材料は、プラテン22,24の側面から流
れ出すこともあるがその際は余分な、はみ出しを除去す
る。
【0020】最初の長手方向分子配向が仕上シートにほ
ゞ維持されるので、この工程はシート28,30間に強
力な溶着を維持する。最初に、各シート28,30の分
子配向はほゞ長手方向である。シート28,30は、溶
着領域40が軟化される点までだけ加熱されるが、分子
配向が破壊される点までは加熱されない。分子配向が破
壊されると、分子配向が、不規則になり、シートが弱く
なる。従って、その結果生ずるジョイントは破損又は層
剥離し易くなる。例えば、ポリプロピレンをシート材料
として用いた場合には、ポリプロピレンは166℃(3
30°F)の温度で実際に溶け始め、その特性の幾つか
を喪失し始める。従って、ポリプロピレンシートを本発
明の工程中に加熱すべき最高温度は163℃(325°
F)である。シート28,30がこの工程によって平滑
にされた後に、平滑ジョイント32のプラスチック材料
はその初期の長手方向分子配向をほゞ保持する。こうし
て材料の高強度が保持される。
【0021】ポリプロピレンをシート材料として用いる
場合には、ヒータ42,44を135〜163℃(27
5〜325°F)の範囲内の温度に加熱せねばならな
い。好ましい範囲は157〜163℃(315〜325
°F)である。プラテンの圧力は、最も好ましい圧力は
約18トン(20米トン)ではあるが、9〜18トン
(10〜20米トン)の範囲に調整する。プラテン2
2,24によって加熱、加圧する時間は15〜60秒の
範囲であり、60秒が好ましい。しかし、この時間は主
にシートの厚さによって決まる。最終冷却温度は、66
〜43℃(150〜110°F)の範囲でなければなら
ない。この時間も除去されるべき熱量及び主にシートの
厚さによって決まる。
【0022】以上本発明はこの実施例に限定されず、特
許請求の範囲に記載された技術思想に則り種々に設計を
変えて実施することができる。
【0023】以下に本発明の実施態様の幾つかを列挙す
る。 (1)所定の厚みと分子配向とを有する熱可塑性材料の
シートの端部分間の材料の二層厚みを有する重ね継ぎジ
ョイントを平滑化する方法であって、熱可塑性材料の分
子配向を破壊せずに該材料を軟化させるのに十分な温度
でシートの端部分を加熱すること、所定の時間軟化端部
分を連続的に加圧、加熱して比較的平滑な段差のないジ
ョイントが成形されるまで材料の端部分を一体に平滑化
して材料の二層厚みを減厚すること、圧力を維持しなが
ら平滑化したジョイントを冷却し、その後圧力を解除す
ることからなるジョイントの平滑化方法。 (2)前記ジョイントがシート間で溶着によって成形さ
れる前記1に記載の方法。 (3)約135〜163℃(275〜325°F)間の
温度まで前記端部分を加熱することからなる前記1に記
載の方法。 (4)約9〜18トン(10〜20米トン)間の範囲内
で加圧することからなる前記1に記載の方法。 (5)加圧、加熱する所定の時間が15〜60秒間であ
る前記1に記載の方法。 (6)前記冷却工程が約43〜66℃(110〜150
°F)間の範囲まで平滑化したジョイントの温度を低下
させることを含む前記1に記載の方法。 (7)熱可塑性材料からなるシート間に平滑化したジョ
イントを成形する方法であって、二つのプラテン間に前
記ジョイントを置くこと、該二つのプラテンを加熱する
ことによって前記ジョイントを軟化させること、平滑化
したジョイントを成形するまで加熱を維持しながら前記
二つのプラテンを一体に加圧することによって軟化した
ジョイントを加圧すること、前記二つのプラテンを冷却
する事により、加圧しながら平滑化したジョイントを冷
却することからなる平滑化したジョイントを成形する方
法。 (8)前記ジョイントがシート間で溶着によって成形さ
れる上記(7)に記載の方法。
【0024】
【発明の効果】以上説明した如く本発明に依って得られ
る段差のない平滑なジョイントを有するシートは、スリ
ット加工し易く出来上る結束帯等の外観がよい。又ジョ
イントは材料の分子配向が乱されていないので、結束帯
等に使用しても丈夫で破損することなく信頼できる。
又、従来の面倒な、手作業や機械加工による、ジョイン
トの減厚作業は不要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく平滑ジョイントをつくるプレス
の開放位置を示す概略断面図である。
【図2】図1のプレスの閉鎖位置を示す概略断面図であ
る。
【図3】ジョイントを平滑にする前における1対のシー
トのオーバーラップ部分で、一部破断した拡大部分斜視
図である。
【図4】ジョイントを平滑にした後における図3に類似
した両シートの一部破断斜視図である。
【符号の説明】
22 プラテン 24 プラテン 26 平滑化後の溶着部 28 シート 30 シート 32 平滑化後のジョイント 34 オーバーラップ部分 36 オーバーラップ部分 38 平滑化前の溶着部 40 オーバーラップ領域 42 ヒータ 44 ヒータ 48 冷却ライン 50 冷却ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド ダブリュ. リンドステット アメリカ合衆国 60004 イリノイ州 ア ーリントン ハイツ ラファイエット ノ ース 2319

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の厚みとほゞ平行な分子配向とを有
    する熱可塑性材料のシートの端部間に材料の最初の長さ
    と二層の厚みとを有するプラスチックシートの重ね継ぎ
    ジョイントを平滑化する方法であって、 熱可塑性材を軟化させるように前記ジョイント領域を加
    圧・加熱すること、該ジョイント領域の二層の厚みを減
    じ、且つ該領域の長さを増加させることからなり、前記
    加熱は前記材料の分子配向を材質的に破壊するには不十
    分であることを特徴とするプラスチックシートのジョイ
    ントの平滑化方法。
  2. 【請求項2】 前記ジョイントがシート間で溶接によっ
    て成形されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記ジョイント領域にかゝる圧力を維持
    しながら、二層の厚みが減らされた後に、該領域を冷却
    することからなる請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 約135〜163℃(275〜325°
    F)間の温度まで前記ジョイントをはさむ二つのプラテ
    ンを電気的に加熱することからなる請求項1に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 約9〜18トン(10〜20米トン)間
    の範囲内で前記ジョイントをはさむ二つのプラテンを加
    圧することからなる請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 加圧、加熱する所定の時間が15〜60
    秒間であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記冷却工程が、前記ジョイント領域を
    はさむ二つのプラテンに水及び空気を循環させることを
    特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記シート材料がポリプロピレンである
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 熱可塑性材料のシート間でジョイントを
    平滑化する方法であって、 材料の二層の厚みをつくるように両シートの隣接端部分
    をオーバーラップすること、 該シートのオーバーラップ部分を溶着すること、 該オーバーラップ部分を平滑化して二層の厚みをほゞ一
    層の厚みに減じすることからなるプラスチックシートの
    ジョイントの平滑化方法。
  10. 【請求項10】 所定の厚みの第1シート部分と、所定
    の厚みの第2シート部分と、 該第1,第2シート部分間の平滑化したジョイントとか
    らなり、 該ジョイントが前記第1,第2シート部分のオーバーラ
    ップ部分を有し、 該部分が平滑化前の初めは第1の所定の長さになってお
    り、 平滑化後のジョイントの前記部分は長さが増加し、且つ
    平滑化前の所定の厚みのほゞ半分に等しい厚みを有して
    いることを特徴とする複合熱可塑性シート。
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