JPS6358695B2 - - Google Patents

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JPS6358695B2
JPS6358695B2 JP15809478A JP15809478A JPS6358695B2 JP S6358695 B2 JPS6358695 B2 JP S6358695B2 JP 15809478 A JP15809478 A JP 15809478A JP 15809478 A JP15809478 A JP 15809478A JP S6358695 B2 JPS6358695 B2 JP S6358695B2
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heater
bead
thermoplastic material
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱可塑性物質を互いに結合する改良さ
れた方法および装置に係る。
〔従来の技術〕
熱可塑性材料をを互いに結合する技術はかなり
前から知られている。このような結合技術の例
は、ノイマンおよびボツクホフ著「プラスチツク
スの溶接」（1959年、イレンホールド出版社発行）
に開示されており、熱板（hot plate）溶接およ
び摩擦溶接を含むものである。これらの技術のい
ずれによつても、結合すべき可塑性材料の端縁
は、その端縁に置いてその溶融温度に達するまで
加熱される。その端縁が十分に加熱・軟化させら
れるや否や、端縁は加圧化ですばやく接合され軟
化した端縁が強固な接合部を形成するに十分なよ
う冷却されるまで維持される。この溶接作業中、
熱可塑性材料の両軟化端縁の間の圧力は、気泡を
排除し、全端縁表面を緊密な接触状態とするのに
十分なものでなければならない。軟化した端縁が
接合したとき、端縁に生じた圧力は、２個の熱可
塑性材料の接合部に沿う丸いビードを形成する原
因となる。以前は、結合あるいは溶接された端縁
が冷却されたあと、この丸いビードは結合端縁の
継目付近の面を研磨して取り除かれるか、あるい
はビード自体が切削されるものであつた。これは
次いで、研磨工程に付される。
しかしながら、多くの応用面で溶接あるいは結
合の一体性、信頼性および耐久性は決定的に重要
なことである。一例として、熱可塑性のパイプは
熱板溶接によつて、互いに結合させられたとき、
溶接部が、かなりの振動をうけることのある環境
で、変化する温度と圧力を有する流体を搬送する
目的に役立つためには所望の強度と耐久性をもつ
ことが極めて重要であることが挙げられる。第２
の例として、かなりの数のバツテリイ容器が、こ
の熱板溶接技術によつて作られていることが挙げ
られる。これらのバツテリイ容器には電解液が入
れてありかつ多くの重い電極を支えなければなら
ない。使用する現場に置かれた場合、バツテリイ
容器は振動および時折のシヨツク的衝撃力を受け
るものであり、従つて、溶接部は、長時間にわた
つて機能を維持するため、かなりの強度と耐久性
を有するものでなければならない。
これらの溶接部の一体性と信頼性を試験するた
め、数多くの技術が開発されてきた。１つの方法
は溶接部間に非常に高い電磁場を印加して絶縁破
壊が生ずるかどうかを判定することである。もし
溶接部に微細な孔および／または割れ目があれ
ば、溶接部の絶縁耐力は減少することになり、又
溶接部間に電磁場を印加した際にスパークが生ず
る。
溶接部の一体性および信頼性試験のためのたの
技術は、溶接部に対して機械的衝撃力を印加して
その破損に対する抵抗力を判定する方法である。
バツテリイ容器業界では、これを重い矢（ダー
ト）をあらかじめ定めた距離から溶接部に落下さ
せて、溶接部間に非常に高い点状圧力差を生じさ
せることによつて行つている。勿論、この他の衝
撃利用技術も製品の設計要件に応じて使用するこ
とができる。これらの溶接部の信頼性および強度
測定技術は溶着接合部の一体性が決定的に重要で
ある多くの応用分野で有用であることが証明され
てきた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
これらおよびその他の公知の試験技術を利用し
たところ次のことが見出された。すなわち、接合
すべき熱可塑性材料の端縁の単純な加熱とその端
縁を溶接部が生ずるまで押しつけることによる熱
板溶接の形成は、その溶着接合部における材料の
引張り強さの減少をもたらすことになる。この場
合、溶着接合部の材料の引張り強さは母材のそれ
の85％あるいはそれ以下になりうる。これに加え
て、溶接部間に大きな電磁界を発生させることに
よる絶縁耐力試験における破損率は母材のそれの
100倍にも増大する。さらに、このような溶接部
に矢を落下させることによつて試験した、溶接部
の衝撃強さは母材のそれに比べてかなり減少して
いるばかりでなく、溶接部に沿つて互いに異なる
点、またある溶接部から次の溶接部までの各点に
おいて、かなり変化しており、その結果、溶接の
相対的な信頼性を損うものであることが判明し
た。そのうえ、溶接の軸の周りの曲げ応力、特に
撓み（たわみ）強さもかなり減少していることが
判つた。
それゆえ、本発明の目的は熱可塑性材料を互い
に結合する改良された方法を提供し、結合部の強
度と信頼性を改善することおよび熱可塑性材料を
互いに結合するための改良された装置を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
本発明は熱可塑性材料を互いに結合するための
改良された方法および装置に係る。この方法は熱
可塑性材料の端縁を少なくともそれらの溶融温度
にまで加熱する工程を含む。そこで加熱された端
縁は溶着接合を形成するように互いに押し付けら
れる。そして互いに押し付けられる２個の熱可塑
生材料の圧力により溶着の接合部に沿つてビード
が形成される。それから溶着接合部は、(1)少なく
ともその溶融温度、場合によりそれ以上の温度ま
で加熱され、次いで(2)溶着接合部付近の可塑性材
料の衝撃強さ、絶縁耐力および撓み強さの物性を
改善するため急速に冷却される。
本発明の装置は熱可塑性材料の端縁を加熱し、
接合させて溶着接合を形成するための公知の器具
を含む。本発明の改良装置は比較的急速に加熱冷
却のできる材料の条帯（ヒータ）を含むものであ
る。好ましくは溶着接合部の形状に対応する形状
であるところのこの条帯は、その表面に溝を有す
る絶縁性の支持部材によつて支えられている。こ
の条帯は、例えば、電流によつて加熱され条帯を
包囲する部分から、条帯に形成された溝を通じ、
真空ポンプによつて空気を吸引することによつて
冷却される。
溶着接合が形成されたあと、条帯は押圧手段に
より溶接工程中形成された溶着接合部に対し押し
つけられ、次いで可塑性材料の溶融温度付近まで
加熱されビードが平らに押し潰される。上記の加
熱、押圧の終了後加熱された溶着接合領域と条帯
は、次いで条帯を溶着接合領域に押圧させた状態
で周囲の空気を支持部材に形成された溝を通じて
吸引することにより急速に冷却される。可塑性材
料が十分に冷却されたとき、条帯は可塑性材料か
ら取り去られる。
本発明のこの他の目的、特徴および効果は次の
好ましい実施例の図面を参照した詳細な記述によ
り明らかにされるであろう。
〔発明の実施の態様および効果〕
第１図には、２片の熱可塑性材料の各端縁１０
および１２を加熱することによつて生じた溶着接
合の断面が示されている。各端縁がその溶融温度
まで、あるいは塑性化温度まで、加熱されたあ
と、端縁は溶着接合を形成するように互いに押し
つけられる。端縁を互いに押しつけることにより
生じた熱可塑性材料の溶融端縁への圧力は、溶接
部に丸いビード１１を発生させる。各端縁１０お
よび１２付近の破線１３および１３′は、溶接工
程中再加熱される熱可塑性材料の部分を、単純化
した仕方で説明するものである。先述の矢衝撃試
験法に由来する溶接部の破損は、熱可塑性材料の
再加熱部分１３と非加熱部分１７との間の各境界
線付近１５においてしばしば生じるものである。
溶接部の破損は、矢衝撃試験法によつて測定さ
れたところによれば、熱可塑性材料が溶着接合部
において、母材に比べ脆性が増大し延性が減少し
ていることを示すものである。溶着接合部におけ
る材料の引張り強さの減少はすでに指摘したが、
溶着接合部における材料の脆性増大、延性の喪失
はこの溶接法のより重大な副作用である。更に、
材料は溶接部において母材に比べて、工業界の絶
縁性要求度に従う絶縁試験破損の率がきわめて高
いことによつても特徴付けられる。
溶着接合部における溶接衝撃強さの変動を説明
する種々の理由が次のように考えられている、す
なわち； (1) 熱可塑性材料の分子量分布が溶接部衝撃強さ
に影響し、その変動の原因となつているのでは
ないか、 (2) 材料が溶接作業中に酸化されるようになり、
従つて、より脆くなる、および (3) 溶接線中および隣接部における材料の結晶構
造が、溶接時の熱により粗くなる。しかしなが
らこれらの理由の一つもしくは組み合せが熱可
塑性材料の溶着接合部における衝撃強さの減少
をもたらすものであることを証明できなかつ
た。
本発明によると、後記手段によつて材料の溶着
接合部における衝撃強さは増大させ得るものであ
ること、および材料の溶着接合部における絶縁試
験破損は実質的に除去し得るものであることが見
出された。その手段は、(1)溶着接合部において材
料を少なくとも熱可塑性材料の溶融温度付近ま
で、場合によりそれ以上の温度にまで加熱するこ
と、および(2)加熱された接合部を少なくとも溶融
温度より低い温度まで速やかに冷却することであ
る。本発明方法によれば、ビードは加熱・冷却工
程に先立つて除去できるものであるが、好ましく
はこれが除去されないことである。
加熱温度は正確には、溶接された熱可塑性材料
の物性によつて定まるものである、例えば分岐し
たポリエチレンに対しては約149℃（300゜F）の低
温でよいが、熱可塑性材料が高密度ポリエチレン
であれば約483℃（900゜F）の高温と成り得る。す
なわち、正確な加熱温度は熱可塑性材料の溶融温
度によつて定められる。実用的な指針として、正
確な加熱温度は特定の熱可塑性材料に関し約25秒
までの期間内に十分な溶融のおこる温度を選択す
ることによつて定めることができる。
加熱工程中あるいは加熱工程後に溶着接合部に
対して圧力が印加される。この圧力は材料が溶接
において実質上平たくなるようにするのに十分な
ものでなければならない。実際には、この圧力は
使用した装置および温度によつて広く変化し得る
ものであり、約1.4〜6.3Kg／cm2（20〜90Lb／in2）
の範囲にある。もし溶着接合部のビードが除去さ
れないものならば、圧力はビードを溶着接合部に
対して、それを実質上平たくなるまで押し潰すの
に十分なものでなければならない。好ましい実施
例において、圧力は加熱期間中印加されることが
好ましく、加熱、加圧条件の組み合わせの効果に
よつてビードは実質上十分に平たくなるまで押し
潰される。
加圧処理後、加熱された溶着接合部は瞬時に急
冷される。この急冷処理は加熱された溶着接合部
を少なくとも熱可塑性材料の溶融温度より低い温
度まで、そして好ましくは熱可塑性材料が接着性
を失う温度まですばやく冷却することを含むもの
である。急冷工程は溶着接合部の材料を再び固化
することを保証するものである。
急冷は溶着接合部の加熱あるいは加熱―加圧処
理の直後に続いて行われなければならない。すな
わち、本発明による急冷には、加熱あるいは加熱
―加圧処理された溶着接合部を、周囲条件に放置
して冷却することは含まれない。意外なことに
は、熱可塑性材料の２端縁を溶融させ、これらの
端縁を加圧下に接合させる工程後、すなわち溶着
接合部形成直後の急冷は、実際上溶着接合部の絶
縁性衝撃強さおよび溶接部の撓み強さに関しての
改善された物性をもたらさないのである。急冷は
例えば、処理済の溶接部を水に浸すことによつて
も実施し得るものである。
引張りの強さの減少、衝撃強さの低下、絶縁耐
力試験における高い破損率といつた問題、及び溶
接部の長手方向に沿つて延びたビードがあること
に由来する問題を克服するため、第２図にその最
も簡単な形が示される装置が開発された。第２図
において、絶縁性の支持部材１９が示されている
が、これは好ましい態様において、セラミツク材
料あるいはトーロン（torlon）、ポリアミドのご
とき耐熱性プラスチツクスである。好ましくはチ
タン合金、6AL4Bで0.30mmの厚みを有し、25mm
の巾を有する条帯２１が支持部材１９のうえに配
置されている。これから分るように、絶縁性支持
部材１９は電気及び熱の絶縁の両機能に役立ち、
かつ特に条帯２１の急速冷却のための機構として
役立つものである。
焼きなましの条件において、条帯２１は室温で
大約180マイクロオーム／cmの電気抵抗、優れた
耐蝕性及び約9128Kg／cm2（130000Lbs／in2）の引
つ張り耐力（tensile yield strength）を有する
ものである。この合金の高い強度は、それがまづ
丸い溶接ビードに接触する際に生ずる局部的圧力
に耐えるために有用である。この高い強度は又、
それが高温にさらされたとき条帯２１に課される
力のためにも有用である。一例を上げれば、この
チタン合金の条帯２１は約232〜316℃（450〜
500゜F）まで加熱されると、熱膨張によつて長さ
が延びるのである。
加熱された条帯２１の長さ方向の膨張・収縮は
条帯２１と溶接ビード材料との間にせん断応力を
発生させる。これは可塑性材料の表面の傷及び溶
接工程によつて形成された可塑性材料の歪みの可
能性をもたらす原因となる。そこで、チタン合金
の条帯２１が室温での長手方向の引張り歪みをう
けた状態で配置される、この歪みは加熱・冷却中
に生ずる最大熱歪みより僅かに大きいものとなつ
ている。この歪みは条帯２１の加熱中公知技術に
よつて一定に維持される。例えば、この歪みは第
６図のねじ５５および５６によつてもたらされ
る。この方法で条帯２１に沿う各点は加熱・冷却
中ビードに関し実質上同一の位置に保たれ、従つ
て条帯２１の加熱された部分の長さは実質上一定
に維持される。必要な歪みを条帯２１に与えるた
めには室温では大約2465Kg／cm2（35000Lbs／in2）
の応力が必要であり、その応力は高温においては
大幅に減少するが何れにしても条帯２１の強さは
きわめて高い必要がある。約9128Kg／cm2
（130000Lbs／in2）の引張り耐力は条帯２１内部
に誘起される応力のレベルに対して十分以上のも
のであることは明白である。
第１図によつて説明するように、加熱された条
帯２１はその絶縁性の支持部材１９とともにビー
ド１１に押しつけられそれを溶融させ塑性化する
ものである。ビードは溶融領域に対し押圧され、
平たくされる。この作業中、溶融した熱可塑性材
料は条帯２１に接着することになる。条帯２１が
熱可塑性材料の融点以下に冷却されたあと、条帯
２１の熱可塑性材料への接着は停止し条帯２１は
材料から離しうるようになる。
本発明に従つて加熱された溶着接合は、材料の
溶着接合部における改善された引張り強さ、衝撃
強さ及び絶縁特性の有利性を実現するため速やか
に急冷されなければならないことが見出された。
従つて条帯２１の裏面には第２図に示す複数の透
孔２３が形成され、その各々は支持部材１９に形
成された樋（とい）２５を通じて互いに連通する
ものとなつている。一具体例においては、第２図
に矢印で示すように、冷却空気が樋２５を通じて
吹込まれ透孔２３より加熱された熱可塑性材料に
対して吹き出される。これが熱可塑性材料及び条
帯を急速に冷却し、それによつて所望の結晶構造
を付与する、すなわち押し潰された熱可塑性材料
はきわめて低い絶縁破壊率を有する、なめらかで
きめの細かい表面を表すのである。この再成形さ
れた溶接ビードは母材に積層された材料の付加的
な層を形成する。このようにして、望ましくない
漏洩をまねく溶接部中の微細な傷の出現の可能性
はかなり減じられるのである。
第３及び第４図は本発明装置の好ましい実施例
を示している。図示のように、例えば、セラミツ
クス又は耐高温性のプラスチツクスでつくられた
支持部材２９は、その中心を通るように設けられ
たたて溝（樋）３５及び支持部材２９の長手方向
にほぼ直角に設けられた比較的小さな寸法の複数
の横溝３３を有するものである。この支持部材２
９の上には、好ましくは0.30mmの厚さ、25mmの巾
を有するチタン合金6AL4Vでつくられた条帯３
１が置かれている。この条帯３１は、第２図の実
施例の説明に関して前に述べたように、当初の常
温では、熱に由来する最大歪みより大きいレベル
まで歪みがかけてあり、加熱押し潰し作業中熱可
塑性材料のビードに関して条帯３１の位置が同一
に維持されるようになつている。
第３図の実施例において、周囲空気は0.2気圧
の減圧レベルをもたらす真空ポンプ（図示省略）
によつて横溝３３を通じ吸引される。横溝３３を
通じて冷たい周囲空気を吸引することにより、条
帯３１及びおし潰されたビード周辺に、より一様
な空気の分布がもたらされ、それによつて条帯３
１及びおし潰された熱可塑性材料のより一様な冷
却が達成される。
縦溝３５は条帯３１を支えるため、比較的小さ
な巾を有するべきであり、従つて各横溝３３の
各々から吸引した空気を真空ポンプに導くため、
十分に深いものでなければならない。これに加え
て、横溝３３は条帯３１に対し大きな冷却面積を
提供するのに十分広いものでなければならない
が、巾広すぎて条帯が適切に支持されえないほど
であつてはならない。
この好ましい実施例においては、横溝３３は
1.7mmの巾で深さは0.17mmしかなく、各溝は0.5mm
巾の領域で隔てられている。この横溝の構造は条
帯３１内の曲げ応力を小さく維持すると同時に、
条帯３１の比較的大きな面積を冷却空気に対抗さ
せるよう設計されたものである。また、加熱サイ
クル期間中、横溝３３及び縦溝３５は支持部材２
９への大きな熱移動を妨げる絶縁手段としても働
くものである。中心の縦溝３５は深くかつ狭くな
つており、横方向の曲げ応力を誘起することがあ
る条帯３１に対して、非常に小さな表面積のみし
か向けておらず、一方で横溝３３からの空気を真
空ポンプに導くため、に十分大きな断面積を有し
ている。
第２図又は第３〜第４図に示す実施例装置を使
用し、条帯２１又は３１に通電したとき、条帯は
第１図に示したビード１１を大約その溶融温度あ
るいはそれ以上の温度にするのに十分な程度に加
熱される。支持部材１９あるいは２９及び条帯２
１又は３１のための保持体２０や６０は、加熱さ
れた条帯２１又は３１をビードに押し付け、ビー
ドを実質上平面となるまで溶接領域に対しておし
潰す。再加熱されたビード材料は、改善された溶
着接合を形成するよう第５図に示すように可塑材
料の溶接領域に結合されるようになる。この接合
は第５図に尺度を無視して示されている。これは
押し潰されたビードが、溶着接合部に可塑性材料
の余分の薄い層を形成する仕方を明瞭に説明する
ためである。
第６図には第３図の実施例を使用したバツテリ
イの容器を製造するための装置の簡略化した断面
が示されている。電源に接続するための接続部材
を備えた条帯３１は支持部材２９上に配置してあ
るが、支持部材２９は包囲空間Ｓを規定する鋼製
の枠部材６０ａによつて支えられている。空間Ｓ
は真空ポンプＰと連通し縦溝３５に向かつて開い
ており、また縦溝３５は横溝３３と連通してい
る。真空ポンプはその作動によつて条帯３１及び
溶着接合領域上の空気を減圧下に吸入し、両者を
冷却するように働く。銅のコーテイング層５７
（明瞭さのため誇張された形で示されている）が
条帯３１の可塑性材料に触れない部分に設けられ
ており、その部分の条帯３１の加熱を防止してい
る。
条帯３１は、第２図に関する前述の論議によつ
て示されたように歪みを与えた条帯に維持される
必要がある。ねじ５５及び５６はこのゆがみを与
える手段の一組を図式的に描いたものであるが、
実際はこれに代替して用いることのできるものと
認められた多くの等価物があることは自明であ
る。ねじ５６を回すと、条帯３１の一端が巻か
れ、それによつて条帯３１に所要の歪みを与え得
るものとなつている。第６図に示すように、条帯
３１を支える支持部材２９は平らな面に配置され
ている。しかしながら、支持部材２９の条帯３１
を支える面は必ずしも平面でなくてもよく、熱可
塑性非加工物の溶着接合部の面に一致する面を有
するものでよい。もし２本の熱可塑性のパイプが
溶接されるのであればこの面は環状あるいは円筒
状の構造を有することになる。ピストン／シリン
ダー装置６１は枠部材６０ａに作用して条帯３１
を可塑性材料１４の溶着接合部４１に押圧する。
すなわち、上記ピストンの押圧力により条帯３１
を溶着接合部に押圧しつつ加熱することが可能と
なり、また真空ポンプにより横溝３３から溶着接
合領域近傍の空気を吸引することにより、溶着接
合部領域を押圧しつつ冷却することができる。
可塑性材料１４の溶着接合部４１の反対側には
上記の装置と実質的に同一で、その向きが逆であ
る第２の装置５８が図式的に示されており、接合
部４１の他の側に形成されたビードを加熱し、押
し潰すのに役立つている。
〔実施例〕
作業に際し、第３〜４図の実施例が組み込まれ
た第６図の装置がプロピレン―エチレン共重合体
の第７〜９図によつて示される型のバツテリイ容
器の製造に応用された。
第８図および第９図に示す長方形のバツテリイ
容器は、第７図に示す互いに他方と対称な形状を
有する第１の半部材３７と第２の半部材３９とか
らなる。半部材３７，３９はその頂部および一側
部が開放されている。開放側部から対向する閉鎖
側面までの距離Ａは、頂部から底部までの距離Ｂ
の数分の一であり、典型的には1/4〜1/10である。
この半部材３７，３９は各々その成形用型の空洞
の該閉鎖側面に相当する部分に配置された少なく
とも１個の可塑性材料注入用オリフイスから、可
塑性材料を注入することにより形成され、頂部か
ら底部まで実質的に同一の壁厚さを有し、何等の
テーパーあるいは抜きしろは設けられていない。
この半部材３７および３９は各開放側部におい
て第８図に示されるバツテリイ容器を形作るよう
に熱溶接される。
半部材３７および３９の各々の端縁１０，１２
は溶融温度まで加熱され、溶接部を形成するよう
に互いに接合される。溶融した可塑性材料は圧着
されて、第１図および第９図に示した形で容器の
内側および外側にビード１１を形成する。ビード
を含む溶着接合部が冷却された後、第３図に示さ
れる支持部材２９および条帯３１が、溶接領域の
内外両側に沿い当初の溶接工程において形成され
たビードに対して、第６図に図解した型式の装置
を用いて配置される。
次いで枠部材６０ａが押圧手段であるピスト
ン／シリンダー装置６１により溶着接合部４１の
方向に押され、条帯３１が溶着接合部４１に押圧
される。条帯３１は、ビードとの圧力係合中2.5
秒から20秒以上の範囲の時間間隔をおき幾度か加
熱される。こうしてビードは溶融し第１図に示さ
れた溶接領域１３に対して平たくされ、第５図に
示された、平らな溶着接合を形成する。次いで、
押し潰されたビードは、条帯３１が押圧された状
態で周囲の空気を支持部材２９に形成されている
横溝３３および縦溝３５と条帯３１により形成さ
れる通気経路を通じて真空ポンプＰにより吸引す
ることによつて条帯３１とともに冷却される。押
し潰されたビードがもはや条帯３１に接着しなく
なるのに十分な程冷却された後、溶着接合部４１
から条帯３１が取り除かれて最終的に溶接された
バツテリイ容器が形成される。
加熱・冷却時間を長くすると溶着接合の矢によ
り試験される衝撃強さ（ダート・インパクト・ス
トレングス）が増大することが見出された。しか
しながら、加熱サイクル時間があまり長くなると
バツテリイ容器は、とりわけ容器の開放端に隣接
した上端部において、ゆがむこと、すなわち容器
が受け入れられない程度まで内側あるいは外側に
弓なりになることも見出された。長い加熱時間に
由来するゆがみは、明らかに可塑性材料が融点ま
で加熱された後に生ずる収縮に起因している。こ
のように、そのうえにビードが押し潰される領域
においては可塑性材料はその融点あるいはその付
近にまで昇温し、したがつて冷却中に収縮する
が、再加熱されない周囲の材料は収縮しないので
ある。
このゆがみの問題を克服するための一つの技術
は押し潰し工程に先立つてバツテリイ容器全体を
約82〜93℃（180〜200°F）まで予熱することであ
る。こうすると容器全体が冷却に際しいくらか収
縮することになり、したがつてバツテリイ容器の
溶接部に隣接した材料と残りの部分との間の収縮
の差はかなり減少する。しかしながら、この技術
は生産ラインにおいては望ましいものでない、と
いうのは予熱された容器の冷却のために長い冷却
サイクルが必要となり、バツテリイ容器の合計製
造時間をかなり増大させるからである。それゆ
え、３〜４秒の範囲の極めて短い加熱時間を用
い、条帯３１をより高い温度に上げることによつ
て、高い矢衝撃強さを有しながら実質上何等のゆ
がみのない改善された溶接部が得られることが見
出された。ゆがみの程度は条帯３１の下に比較的
冷たい周囲空気を吸込む技術の利用によつて更に
減少されるが、これはバツテリイ容器材料の条帯
に隣接する部分を冷却する効果がある。こうした
ことは加熱された可塑性材料の収縮をうける領域
を狭くする結果となり、また収縮に起因するバツ
テリイ容器の壁の歪を減少させる。こうして、比
較的短い加熱時間サイクルを用い、加熱された可
塑性材料を取囲む領域から空気を吸引することに
より、溶着接合部を処理する全体のサイクル時間
は30秒以下に減少する。
バツテリイ容器の備えるべき主要な条件は、例
えばバツテリイの酸に対して抵抗性を有するこ
と、漏洩のないこと、かなりの寸法正確性を有す
ること、バツテリイが加熱したときの収縮に抵抗
性を有すること、バツテリイ製造および使用中に
おける事故に耐えうる衝撃強さを有すること、頂
部から底部まで一様な幅と長さを有すること、す
なわち抜きしろがないこと、弓なりの膨れあるい
は引つ込みのない真つ直ぐな側面を有すること、
および破損を防止するため、取扱い中曲がりある
いは変形する能力を有すること等であるが、上記
実施例によりこれら諸条件を備えたバツテリイ容
器を得ることができる。
本発明はここにその好ましい実施例に関して開
示されたが、冒頭の特許請求の範囲に定義された
発明の精神および範囲に含まれる他の変形・改良
があり得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は溶接部の各側に形成された丸いビード
を有する溶着接合の簡略化した説明図、第２図は
改善された熱板溶接部を形成するための装置の一
実施例の簡略化した斜視図、第３図は改善された
熱板溶接部を形成するための装置の好ましい実施
例の斜視図、第４図は、第３図の装置の拡大され
た尺度で示された側断面図、第５図は本発明方法
に従つて作られた溶接部の簡略化した説明図、第
６図は、第３図の実施例を使用する装置の簡略化
した側断面図、第７図は一体に溶接されたバツテ
リイ容器を形作ることのできる二つの半部材を示
す斜視図、第８図は、第７図に描かれた二つの半
部材を溶接することによつて形成されたバツテリ
イ容器の側面図、および第９図は、第８図のバツ
テリイ容器の本発明による処理を施す前の平面図
である。 図中番号：１０，１２…端縁；１１…ビード；
１３，１３′…溶着領域を示す破線；１５…境界
線；１７…非加熱部分；１９，２９…支持部材；
２１，３１…条帯；２５，３５…樋または縦溝；
３３…横溝；４１…溶着接合部；５５，５６…ね
じ；５７…銅コーテイング層；５８…第２の装
置；６０ａ…枠部材；６１…ピストン／シリンダ
ー装置；Ｐ…真空ポンプ；Ｓ…空間。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性材料の２片を互いに結合する装置で
    あつて、該２片は溶接部に沿つて形成されたビー
    ドを伴つて溶着接合部を形成して接合されるもの
    であり、次記の手段を構成要件として含む熱可塑
    性材料結合装置； ） 該熱可塑性材料の溶着接合部と当接し該溶
    着接合部およびその付近を少なくとも該熱可塑
    性材料の溶融温度まで加熱するヒータ、 ） 該ヒータを押し付けることにより、該熱可
    塑性材料のビードを生じた部分を該溶着接合部
    に対して平らに押圧する押圧手段； ） 該ビードが平らにされたあと、該ヒータを
    該溶着接合部に押し付けつつ、該溶着接合部お
    よび該ヒータ近傍の空気を吸引し、該熱可塑性
    材料の温度を少なくともその溶融温度より低い
    温度迄低下させる冷却手段。 ２ 次記手段を含む２個の熱可塑性材料間の熱溶
    着接合を改善する装置； ） 該熱可塑性材料の熱溶着接合部と当接し、
    該溶着接合部を少なくともその溶融温度迄加熱
    するヒータ、 ） 該ヒータを該熱溶着接合部に押圧した状態
    で該溶着接合部およびヒータ近傍の空気を吸引
    し、該溶着接合部の温度を、その溶融温度以下
    迄急速に低下させる冷却手段。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置であつて、
    該ヒータが高い電気抵抗を有する導電性金属条帯
    および該金属条帯に通電するための接続部材を備
    えている装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置であつて該
    条帯がチタン含有材料である装置。 ５ 次記手段を含む２個の熱可塑性材料結合装
    置： ） 該熱可塑性材料の該熱溶着接合部と当接し
    該溶着接合部を少なくともその溶融温度迄加熱
    するヒータ、および ） 該ヒータを該熱溶着接合部に押圧した状態
    で該熱可塑性材料の該熱溶着接合部およびその
    近接部分の温度を少なくともその溶融温度より
    低い温度迄、急速に低下させる冷却手段、該冷
    却手段は； (a) 該ヒータを支える支持部材であつて、ヒー
    タを支持した状態でヒータと、ヒータを支え
    る面との間に通気経路を形成するように、該
    ヒータを支える面に通気溝が形成されたも
    の、および (b) 該熱溶着接合部上の周囲空気を該通気溝を
    通じて吸引する吸引手段、 を含むものである。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置であつて、
    該ヒータがチタン含有材料の導電性条帯と該条帯
    を電源に接続する接続部材を含むものである装
    置。 ７ 特許請求の範囲第５項記載の装置であつて、
    該支持部材が絶縁材料からなり、該通気溝が、少
    なくとも一つの縦溝と該縦溝と連通する横溝から
    形成されている装置。 ８ 次記手段を含む２個の熱可塑性材料間に形成
    された熱溶着接合を改善する装置； ） 高い電気抵抗の導電性材料の条帯； ） 該条帯に電気エネルギーを接続する接続部
    材； ） 該条帯を支える面に通気溝を有し、該条帯
    が該通気溝上に置かれている、該条帯を支える
    支持部材； ） 包囲空間を定め、外部と該包囲空間とを連
    通するための開口部を有し、該条帯と該支持部
    材を、該支持部材の通気溝が該開口部に連通す
    るように支える枠部材；および ） 該包囲空間と連通しており、該条帯付近の
    領域から周囲空気を、該条帯を熱溶着接合に押
    圧した状態で、該支持部材の該通気溝を通じ、
    また該枠部材の開口部を通じ該包囲空間内へ吸
    引するための吸引手段。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の装置であつて、
    該支持部材の表面の通気溝が少なくとも一つの縦
    溝と該縦溝と連通する横溝から形成されており、
    該通気溝を経て吸引された周囲空気が、該条帯と
    支持部材との間を通過し条帯と接触して該条帯を
    冷却する装置。 １０ 特許請求の範囲第８項記載の装置であつ
    て、該条帯が導電性のチタン含有材料によつて形
    成されている装置。 １１ 特許請求の範囲第８項記載の装置であつ
    て、該枠部材の表面の曲率が溶着接合部の形態に
    対応するものである装置。 １２ 特許請求の範囲第８項記載の装置であつ
    て、該条帯に通電したとき、該条帯が該熱可塑性
    材料に関して移動しないよう該条帯にあらかじめ
    歪みを与える手段を含むものである装置。 １３ 熱可塑性材料の２片を互いに結合する方法
    であつて、該２片は溶接部の少なくとも一方の側
    に沿つて形成されたビードを伴つた溶接部を形成
    するよう接合されたものであり、次記工程を構成
    要件として含む熱可塑性材料結合方法； (a) ヒータを該溶接部に押圧し該溶接部およびそ
    れに近接した熱可塑性材料の温度を、少なくと
    も熱可塑性材料の溶融温度まで上昇させるとと
    もにビードとなつた熱可塑性材料を溶接部に対
    し平らになるよう押し潰すのに充分な圧力を加
    える工程；および (b) 該ヒータを該溶接部に押圧した状態で、加熱
    された熱可塑性材料の温度を、少なくともその
    熱可塑性材料の溶融温度より低い温度迄、該ヒ
    ータ付近の周囲空気を吸引することによつて、
    急速に低下させる工程。 １４ 次記工程を構成要件として含む熱可塑性材
    料の２片を互いに熱溶接する方法； ） 該２片の各々の少なくとも一方の端縁を少
    なくとも該熱可塑性材料の溶融温度まで加熱す
    る工程； ） 該被加熱端縁を加圧下に互いに接合して溶
    着接合を形成する工程、該圧力は該溶着接合の
    少なくとも一方の側に形成される可塑性材料の
    ビードを生ずる原因となつている；および ） 比較的高い抵抗値のチタン含有材料の導電
    性の条帯を用意し、該熱可塑性材料を溶融する
    のに充分な熱を発生させるように通電する工
    程、 ） 該加熱条帯を該ビード上に加圧下に配置
    し、熱と圧力により該ビードをそれが実質上平
    らになるまで押し潰す工程、 ） 通電を止めた該条帯を該実質上平たくされ
    たビードに押圧した状態で、該ビードによつて
    定められた領域を、該条帯の周囲空気を減圧下
    に吸引することによつて、該溶接接合部および
    その近傍を急冷する工程。 １５ 次記工程を含む熱可塑性材料の２片を互い
    に結合する方法： ） 該２片の各々の少なくとも１端縁を、少な
    くとも該熱可塑性材料の溶融温度付近迄加熱す
    る工程； ） 該被加熱端縁を加圧下に互いに接合して溶
    着接合を形成する工程、該圧力は該溶着接合の
    少なくとも一方の側に形成される可塑性材料の
    ビードを生ずる原因となつている； ） ヒータを該溶着接合に押圧し、該溶着接合
    を少なくともその溶融温度付近迄加熱し、材料
    が溶着接合部において溶融状態となるように加
    熱する工程；および ） 該ヒータを該溶着接合に押圧した状態で該
    溶融状態の材料を少なくとも該溶融温度より低
    い温度迄急速に冷却する工程。 １６ 特許請求の範囲第１５項記載の方法であつ
    て、溶着接合部の材料に再分配が生ずるように該
    加熱工程期間中、溶着接合部に圧力が印加される
    方法。 １７ 特許請求の範囲第１６項記載の方法であつ
    て、該ビードが該溶着接合部に対して、実質上平
    たくされる迄加熱・押圧される方法。 １８ 特許請求の範囲第１６項記載の方法であつ
    て、該加熱工程に先立つて該ビードが該接合部か
    ら除去される方法。 １９ その頂部および一側部が開放されており、
    開放部から対向する閉鎖側面までの距離が頂部と
    底部の間の距離の数分の一であり、頂部から底部
    まで実質上同一の壁厚を有している第１の半部材
    と、該第１の半部材と対称の形状を有する第２の
    半部材とを、その開放側部が対向して箱形をなす
    ように当接・接合させて、頂部が開放されている
    細長いバツテリイ容器を製造する方法において、
    次の各工程を含む方法； ） 該第１の半部材成形用型の空洞の該閉鎖側
    面に相当する部分に配置された少なくとも１個
    可塑性材料注入用オリフイスから、可塑性材料
    を注入して該第１の半部材を形成する工程、 ） 該第１の半部材と同一形状を有する第２の
    半部材を該第１の半部材を形成する方法と同様
    の方法により形成する工程、 ） それぞれ開放側部を定める該半部材の接合
    すべき端縁を少なくともその溶融温度まで加熱
    する工程、 ） 該半部材をそれぞれの被加熱面において接
    合する工程、ここで可塑性材料のビードが該溶
    着接合部分に沿つて形成される、 ） ヒータを該ビードに当接させ該ビードを少
    なくともその溶融温度迄加熱する工程、 ） 該ヒータを該ビードに押圧し該被加熱ビー
    ドを該溶着接合に対し実質上平らになるまで押
    し潰す工程、および ） 該加熱されかつ押し潰されたビードを、該
    ヒータを該ビードに押圧した状態で、その溶融
    温度より低い温度迄急速に冷却し、それによつ
    て全面にわたり実質上一様な厚みを有するバツ
    テリイ容器を形成する工程。
JP15809478A 1977-12-20 1978-12-19 Apparatus for bonding thermoplastic material* and using method Granted JPS5495677A (en)

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GB2010171A (en) 1979-06-27
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