JPH11291349A - 熱可塑性樹脂で成形されたプラスチック成形品用溶着装置とそれを用いた溶着方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂で成形されたプラスチック成形品用溶着装置とそれを用いた溶着方法

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JPH11291349A
JPH11291349A JP10097084A JP9708498A JPH11291349A JP H11291349 A JPH11291349 A JP H11291349A JP 10097084 A JP10097084 A JP 10097084A JP 9708498 A JP9708498 A JP 9708498A JP H11291349 A JPH11291349 A JP H11291349A
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JP
Japan
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heating element
welding
welded
contact surface
thermoplastic resin
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Tsutomu Morita
勉 森田
Michio Haga
道雄 羽賀
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Tohoku Munekata Co Ltd
Original Assignee
Tohoku Munekata Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【技術課題】 溶着時間の短縮化、溶着強度の向上、溶
着形状の意匠性の向上を図るためのプラスチック成形品
溶着装置とそれを用いた溶着方法を得る。 【解決手段】 熱可塑性樹脂で成形された成形品の溶着
ボス６１を、被固定物７０に穿設された固定孔７１に貫
通させ、突き出た可変部６３を溶融して膨大部６４を形
成することにより、被固定物７０を成形品に溶着する溶
着装置と溶着方法において、あらかじめ溶着ボス６１の
中心部に軸方向へ天面６２が開放された中空形状である
ガイド孔６２ａを形成し、このガイド孔６２ａ内に、発
熱体１０の当接面１１の中心に突設された突き出し部１
２を挿入し、且つ前記突き出し部１２から所定の間隔を
おいて周囲を囲むように周設された周壁１３で溶着ボス
６１を取り囲みながら発熱体１０を発熱させて溶着ボス
６１を加熱溶融して空間部１４内に樹脂を充満させたの
ち、パイプ４からエアーを発熱体１０内に噴射して冷却
を行い、膨大部６４を固化させて被固定物７０をプラス
チック基板６０に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂で成
形された成形品における接合部の一部を加熱及び加圧し
て変形させ、被固定物を前記成形品に固定する溶着方法
及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に熱可塑性樹脂で成形された成形
品に被固定物を固定する場合、先ず、成形品に一体成形
された被溶着部を被固定物に穿設された固定孔に通す。
次に、貫通した被溶着部の一部を加熱して固定孔より大
きい膨大部を形成し、被固定物を成形品に溶着固定する
方法が一般的である。
【０００３】前記の方法で大切な事は、被溶着部の一部
を加熱した後、形成された膨大部が要求する溶着強度を
満足する肉厚と形状を得ることと共に、被溶着部の品質
及び品位を保つため、加熱部を速やかに冷却硬化させる
ことが重要である。さもないと、溶着部が冷却後に緩ん
だり、膨大部の硬化後に表面が劣化したり等の不都合が
生じる。この目的のためいろいろな溶着装置が提案され
ている。
【０００４】本出願人も、特許第１７３５１０９号とし
て、プラスチック用溶着装置を提案している。これは、
電気抵抗によって発熱する発熱体と、給電するための一
対の電線と、発熱体に内部から冷却用エアーを吹き掛け
るためのノズルと、発熱体にはノズルからの冷却用エア
ーを外部に逃がすスリットを形成したことを特徴として
いる。
【０００５】前記プラスチック用溶着装置を使用して溶
着すると、発熱体を接合部の一部へ押し圧しながら、被
溶着部を加熱して膨大部を形成し、その後、押しつけた
まま発熱体に冷却用エアーを内部より吹きかけるため、
急速に膨大部が冷却され、硬化する。
【０００６】以上の手順により、被固定物を固定する成
形に押しつけながら冷却することから、被固定物と成形
品が密着した状態を保ちつつ、膨大部が冷却し、又、溶
融した樹脂が鏡面状に仕上げられた当接面形状を転写し
ながら冷却するため、光沢のある表面が形成される。し
たがって、前記特許発明は安定した品質及び溶着品位を
保つのに効果的な溶着方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的に熱棒
或いは電気による発熱体を当接させて溶着する方法にお
いて、重い被固定物を溶着する時、その重量に対応する
ため、被溶着部が太くなる。
【０００８】例えば、円柱の被溶着部の場合、直径が５
ｍｍ程度を超えると、それに伴い発熱体が大きくなるた
め、加熱するのに多くの電力容量や溶着時間が必要とな
る。更に、多くの量の樹脂を溶融するために加熱した発
熱体の温度が、充分に接合部内部へ浸透せず、きのこの
笠の様に接合部表面と溶融樹脂の間に空間が生じた結
果、膨大部の肉厚が充分にとれないことから、溶着強度
が不十分であるという問題が生じる。
【０００９】本発明の課題は、大型で重い被固定物を溶
着するために太くなった被溶着部でも、少ない電力、少
ない作業時間で、確実に溶着出来るプラスチック成形品
用溶着装置とそれを用いた溶着方法を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、プラスチック成
形品用溶着装置において、熱可塑性樹脂で成形された成
形品の被溶着部に当接し、それを加熱溶融させる加熱体
の当接面において、前記当接面には、当接面の中心に突
設された突き出し部と前記突き出し部から所定の間隔を
おいて周囲を囲むように周設された周壁を形成したこと
ことを特徴とするものである。
【００１１】更に、請求項２に記載の発明においては、
熱可塑性樹脂で成形された成形品の被溶着部に当接し、
それを加熱溶融させるための当接面を一端部に有する発
熱体と、この発熱体の他端部側に電気的に接続され、且
つ、前記発熱体を発熱させるための通電を行う一対のリ
ード線と、前記発熱体を冷却するために同発熱体の内部
へエアーを噴射するパイプと、前記パイプ及び前記一対
のリード線を前記発熱体に対して所定の位置に固定する
支持部材とを具備し、さらに前記発熱体の当接面には、
この当接面の中心部に突設された突き出し部と前記突き
出し部から所定の間隔をおいて周囲を囲むように周設さ
れた周壁を形成すると共に、前記発熱体の周囲の一部に
は、前記発熱体を内側から冷却した後の前記エアーを外
部に逃がすためのスリットが設けられていることを特徴
とするものである。
【００１２】更に、請求項３に記載の発明においては、
プラスチック成形品の溶着方法において、熱可塑性樹脂
で成形された成形品の被溶着部を、被固定物に穿設され
た固定孔に貫通させ、突き出た被溶着部を溶融して膨大
部を形成することにより、被固定物を成形品に溶着する
溶着方法において、あらかじめ被溶着部の中心部に軸方
向へ天面が開放された中空形状であるガイド孔を形成
し、このガイド孔内に、発熱体の当接面の中心に突設さ
れた突き出し部を挿入し、且つ前記突き出し部から所定
の間隔をおいて周囲を囲むように周設された周壁で被溶
着部を取り囲みながら発熱体を発熱させて被溶着部を加
熱溶融してこの被固定物をプラスチック成形品に固定す
ることを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】被溶着部を内部と外部の両面から加熱すること
により、膨大部を厚く、そして安定した形状に成形する
ことが可能になる。又、被溶着部に溶着装置を押しつけ
ながら急速に冷却することが出来るため、溶着部のガタ
が生じず、溶着品位の良い成形品の溶着方法を得ること
が出来る。又、樹脂内部に早く温度が浸透するため、樹
脂が溶融する時間が早くなるため、通電時間が短時間で
済むという効果も生じる。
【００１４】
【発明の実施の形態】熱溶着するための熱可塑性樹脂と
しては、例えば、ＡＢＳ樹脂、アセタール樹脂、アセタ
ール共重合体、アクリル樹脂、セルロースエステル、酢
酸セルロース、塩素化ポリエーテル、エチレン酢酸ビニ
ルコポリマー、フッ素樹脂、アイオノマー、メチルペン
テンポリマー、ナイロン（ポリアミド）、パリレン、ポ
リアロマー、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルホ
ン、酢酸ビニル樹脂、塩化ビリニデン樹脂、ＡＳ樹脂、
スチレン・ブタジエン熱可塑性樹脂、塩化ビニル樹脂な
どを挙げることができる。
【００１５】熱可塑性樹脂で成形された成形品に被固定
物を溶着固定する時、あらかじめ成形品に天面が開放さ
れた中空形状のガイド孔を持つ被溶着部（以下「溶着ボ
ス」と称す）を一体成形する。
【００１６】熱溶着装置においては、主要部品である発
熱体は、当接面の中心部に突設された突き出し部と突き
出し部から所定の間隔をおいて周囲を囲むように周設さ
れた周壁とを形成すると共に、更に冷却した後の前記ノ
ズルからのエアーを外部に逃がすスリットが設けられて
いる。
【００１７】先ず、溶着ボスを被溶着物に穿設された固
定孔へ貫通させる。なお、以下、突き出た部分を可変部
と称する。固定孔から突き出た可変部の天面に開口され
ているガイド孔へ、発熱体に突設された突き出し部を挿
入しながら、溶着ボスの天面に発熱体を当接させる。発
熱体には、可変部の外周を囲むように周設された周壁が
形成されているため、可変部の高さの約半分を覆うこと
になる。
【００１８】溶着ボスに溶着装置を押し圧しながら、発
熱体の他端部に電気的に接続された一対の電線を経由し
て電圧を発熱体に印加すると、電気的抵抗により発熱体
は発熱し、可変部は溶融する。その時、ガイド孔に挿入
された突き出し部と溶着ボスの周囲に周設された周壁と
の相互の発熱により可変部の樹脂内部まで充分に熱せら
れると共に、押し圧力により可変部は押し潰され、溶融
された樹脂は溶着ボス周辺と発熱体との周壁の間の空間
に充満することになる。
【００１９】所定の加熱時間が経過した後、溶着装置を
溶着ボスに押しつけながら、溶着装置に備えられたパイ
プから冷却用エアーを発熱体に吹きかけて発熱体を冷却
する。冷却用エアーは発熱体を冷却した後、発熱体に形
成されたスリットから外部に放出されるため、効率良く
冷却することができる。
【００２０】その結果、溶融された樹脂は硬化し、肉厚
の厚いそして周壁によって形状が整えられた膨大部が形
成されることにより、溶着強度の高いそして外観の良い
溶着部を得ることができる。各図に基づいて、本発明の
実施例を説明する。
【００２１】
【実施例】本実施例では、請求項１〜請求項３に対応す
る実施例を紹介する。図１〜図４は、本発明の溶着装置
１の説明図である。図１（Ａ）は溶着装置１の主要部品
である発熱体１０の断面図であり、（Ｂ）は発熱体１０
を当接面１１から見た正面図である。図２は溶着装置１
の要部分解斜視図、図３は溶着装置１の要部組込完了
図、図４は溶着装置１の断面図である。
【００２２】本実施例に用いる発熱体１０は、ステンレ
ス（ＳＵＳ３０４）の丸棒を材料として、切削加工をし
て形成した。当接面１１の中心には、中空である突き出
し部１２を突設し、先端部をやや絞り込んだ形状にして
いる。
【００２３】突き出し部１２の周辺には、一定間隔をお
いて突き出し部１２の約半分の高さを有する周壁１３を
形成すると共に、周壁１３が当接面１１の他端方向へ延
長し中空であるように切削加工されている。なお、突き
出し部１２と周壁１３の間の空間を空間部１４と称す
る。
【００２４】空間部１４の幅は、中空である溶着ボスの
肉厚の２倍が望ましい。発熱体１０の側面には冷却用エ
アーを外部に逃がすためのスリット１５を相対するよう
に２ヶ所設けている。なお、スリット１５は２ヶ所に限
定されることなく、必要に応じて、その形状及び大き
さ、その個数が選定される。
【００２５】本実施例における突き出し部１２の直径は
５．８ｍｍであり、突き出し部１２と周壁１３との間隔
は２．６ｍｍ、突き出し部１２の高さは５ｍｍである。
図２は、組込を行う様子の図であり、先ず、発熱体１０
における当接面１１の他端側に一対の電線２０を溶着等
にて電気的に接続する。
【００２６】セラミックス製である支持部材の絶縁管３
０は、軸中心に挿入孔３１が貫通され、前記挿入孔３１
への冷却用エアーを発熱体１０に吹きつけるためのパイ
プ４０を挿入し、その後、絶縁管３０を発熱体１０に取
り付ける。そのことによりパイプ４０及び電線２０を発
熱体１０に対して所定の位置関係を固定する役目の他
に、発熱体１０にかかる外圧を防いでいる。
【００２７】図３は、前記の様に組み込んだ後、耐熱樹
脂等（例えば、金属粉入りエポキシ樹脂）から成るカバ
ー５０により、発熱体１０の一部、絶縁管３０及び各電
線２０の内露出部を覆うことにより、密閉状態に被覆固
定した様子を表している。組込み終了後の断面図を図４
に示す。
【００２８】次に、上記実施例の溶着装置１を用いて行
う溶着方法を図５〜図７を用いて説明する。図５は、溶
着ボス６１の天面６２に溶着装置１を押しつけた状態の
説明図、図６は溶着ボス６１の被固定物７０から突き出
た可変部６３を発熱体１０の熱により溶融した後、冷却
用エアーにて硬化させている状態の説明図、図７は溶着
作業が終わって膨大部６４が形成された状態の説明図で
ある。
【００２９】まず、熱可塑性樹脂であるポリスチン（Ｐ
Ｓ）で成形されたプラスチック基板６０に溶着ボス６１
を一体形成する。溶着ボス６１の形状は所謂中空ボス
で、外径が９．０ｍｍであり、軸中心には内径が６．０
ｍｍの空洞であるガイド孔６２ａが開いている。ガイド
孔６２ａの深さは、溶着時、発熱体１０の突き出し部１
２がガイド孔６２ａの底面の突き当たらない寸法であれ
ば任意である。高さは被固定物７０の厚みに加えて周壁
１３の倍の長さが好ましい。
【００３０】溶着手順としては、先ず、前記のように形
成された溶着ボス６１を被固定物７０に穿設された固定
孔７１に貫通させ、突き出させる。次に、図５に示すよ
うに、溶着装置１の発熱体１０の当接面１１に突設され
た突き出し部１２を溶着ボス６１のガイド孔６２ａに挿
入させつつ、当接面１１を溶着ボス６１の天面６２に当
接させる。溶着ボス６１と周壁１３の間には、溶着ボス
６１の肉厚とほぼ同一の空間が生じる。この状態で、溶
着装置１を溶着ボス６１に適宜な力で押し圧しながら一
対の電線２０に電圧を印加すると、電気抵抗により発熱
体１０は発熱し、溶着ボス６１の可変部６３を加熱す
る。
【００３１】可変部６３の樹脂は加熱により溶融し、空
間部１４内で押し潰され、更に、図６に示すように、周
壁１３の先端が被固定物７０に当接した時、可変部６３
の溶融した樹脂で空間部１４が全て充満する。空間部１
４内の樹脂は、突き出し部１２による中心部と周壁１３
による周囲から加熱されるため、温度が急速に浸透し、
短時間で全体が溶融温度に均一に達する。
【００３２】設定しておいた溶融時間が経過すると、電
圧の印加を止めると共に冷却用媒体として圧縮エアーを
パイプ４０に送り込み、パイプ４０の先端から発熱体１
０へ吹きかけて突き出し部１３を含む発熱体１０を急速
に冷却する。
【００３３】圧縮エアーは、発熱体１０に吹き付けられ
た後、発熱体１０に形成されたスリット１５を通って外
部に逃げるため、効率良く強制冷却を行うことが可能で
ある。その結果、発熱体１０は常温に戻り、空間部１４
内の溶融した樹脂の温度も吸収されるので硬化し、膨大
部６４が形成される。更に、発熱体１０を冷却したこと
により、発熱体１０と膨大部６４が付着せず、容易に離
脱する効果もある。
【００３４】図７には、溶着作業を完了した状態のプラ
スチック基板６０、被固定物７０、膨大部６４を示す。
膨大部６４の肉厚Ｌ１は、要求される溶着強度に耐える
肉厚を得ることができ、更に、空間部１４の内壁は全て
磨いて鏡面状にしているため、膨大部６４は光沢のある
表面を得ることができる。又、膨大部６４の形状は、発
熱体１０の空間部１４により規制された、安定した所要
の外観形状を呈する。
【００３５】
【比較例】従来の溶着方法を用いた溶着を比較例として
行い、その様子を図８に表した。なお、符号について
は、前記実施例と同一の名称があればそのまま引用し
た。溶着ボス６１は、前記の実施例と同一の直径とし、
中空のない形状である。溶着装置１は発熱体１０の当接
面１１がカップ状の凹曲面である以外は、実施例と同一
である。
【００３６】先ず、プラスチック基板６０の溶着ボス６
１を被固定物７０に穿設された固定孔７１へ通した後、
図８（Ａ）に示すように、溶着ボス６１の天面６２に発
熱体１０を当接し、溶着装置１を押し圧しながら発熱体
１０に電圧を印加して発熱させ、可変部６３の樹脂を溶
融した。
【００３７】しかし、溶着ボス６１が太いことから、発
熱体１０の熱が充分に可変部６３内部に伝わらず、溶融
した樹脂が発熱体１０の表面を沿って流れるだけのた
め、きのこ笠のような形状になり、その結果、空間が生
じて、溶着強度に影響するＬ２の肉厚が薄く形成され
た。
【００３８】発熱体１０の発熱温度を上げると、温度は
可変部６３の軸中心まで浸透するかもしれないが、発熱
体１０と接触している可変部６３の表面の樹脂は、異常
な高温にさらされ、分子破壊の危険性があり、発熱温度
を上げるには限界がある。
【００３９】以上の実施例及び比較例における溶着強度
や作業時間は、表１の様になった。本発明によると、表
１のとおり、従来の溶着方法より溶着強度が優れ、短時
間で溶着作業ができる溶着方法を得ることができた。な
お、本実施例では、溶着ボス６１及びガイド孔６２ａは
円形であったが、その他の形状、例えば、溶着ボスが円
形でガイド孔が四角形である場合も同様の効果が発揮さ
れ、その形状は、意匠その他の理由にて任意に選択でき
る。又、実施例における各寸法は参考値であり、本発明
の溶着方法の実施に対しては、溶着ボスの形状や要求さ
れる溶着強度により異なってくることはいうまでもな
い。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明のプラスチック成
形品用溶着装置を用いれば、溶着ボスを内部と外部の双
方から加熱できるため、溶着ボスが太くなっても瞬時に
溶融でき、更に瞬時に冷却して、溶着ボスを変形して固
定することができる。更に、可変部は肉厚の厚い形状
（膨大部）に形成することができるので、次のような効
果を奏する。
【００４２】１．太い溶着ボスを溶融することができる
ので、従来の溶着方法より、高い溶着強度を得ることが
できる。 ２．短時間で溶着可能であるため、作業時間の短縮や消
費電力の削減を図ることができる。 ３．意匠的に優れた溶着形状（膨大部）を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発熱体の断面図と当接面から見た正面図。
【図２】溶着装置の要部分解斜視図。
【図３】溶着装置の要部組込完了図。
【図４】溶着装置の断面図。
【図５】本実施例における溶着装置を溶着ボスに押しつ
けた状態の説明図。
【図６】本実施例における溶着装置にて溶着ボスを溶融
した後、冷却している状態の説明図。
【図７】溶着されたプラスチック基板と被固定物の断面
図。
【図８】従来の溶着方法による断面図。
【符号の説明】
１ 溶着装置 １０ 発熱体 １１ 当接面 １２ 突き出し部 １３ 周壁 １４ 空間部 １５ スリット ２０ 電線 ４０ パイプ ６０ プラスチック基板 ６１ 溶着ボス ６２ 天面 ６２ａ ガイド孔 ６３ 可変部 ６４ 膨大部 ７０ 被固定物 ７１ 固定孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂で成形された成形品の被溶
    着部に当接し、それを加熱溶融させる加熱体の当接面に
    おいて、前記当接面には、当接面の中心に突設された突
    き出し部と前記突き出し部から所定の間隔をおいて周囲
    を囲むように周設された周壁を形成したこと、を特徴と
    する熱可塑性樹脂で成形されたプラスチック成形品用溶
    着装置。
  2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂で成形された成形品の被溶
    着部に当接し、それを加熱溶融させるための当接面を一
    端部に有する発熱体と、この発熱体の他端部側に電気的
    に接続され、且つ、前記発熱体を発熱させるための通電
    を行う一対のリード線と、前記発熱体を冷却するために
    同発熱体の内部へエアーを噴射するパイプと、前記パイ
    プ及び前記一対のリード線を前記発熱体に対して所定の
    位置に固定する支持部材とを具備し、さらに前記発熱体
    の当接面には、この当接面の中心部に突設された突き出
    し部と前記突き出し部から所定の間隔をおいて周囲を囲
    むように周設された周壁を形成すると共に、前記発熱体
    の周囲の一部には、前記発熱体を内側から冷却した後の
    前記エアーを外部に逃がすためのスリットが設けられて
    いる、ことを特徴とする熱可塑性樹脂で成形されたプラ
    スチック成形品用溶着装置。
  3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂で成形された成形品の被溶
    着部を、被固定物に穿設された固定孔に貫通させ、突き
    出た被溶着部を溶融して膨大部を形成することにより、
    被固定物を成形品に溶着する溶着方法において、あらか
    じめ被溶着部の中心部に軸方向へ天面が開放された中空
    形状であるガイド孔を形成し、このガイド孔内に、発熱
    体の当接面の中心に突設された突き出し部を挿入し、且
    つ前記突き出し部から所定の間隔をおいて周囲を囲むよ
    うに周設された周壁で被溶着部を取り囲みながら発熱体
    を発熱させて被溶着部を加熱溶融してこの被固定物をプ
    ラスチック成形品に固定する熱可塑性樹脂で成形された
    プラスチック成形品を溶着する方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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