JP3700760B2 - 熱板溶着方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形品どうしを熱板を用いて溶着する方法に関し、詳しくは融点の異なる異種の樹脂からなる成形品どうしを熱板を用いて溶着する熱板溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属や木材のような腐食がなく、安価で軽量である特徴を有するために、様々な分野で樹脂成形品が用いられている。またリサイクルによって地球資源を節約するために、樹脂成形品の大部分は熱可塑性樹脂から形成されている。そして圧縮成形、トランスファー成形、射出成形、押出成形、ブロー成形など種々の成形方法が用いられ、成形機及び金型構造の進歩により、複雑な形状の樹脂成形品も容易に成形できるようになっている。
【０００３】
しかしながら、複雑な形状の成形品を一度の成形によって製造することはまだ困難な場合がある。また成形品の一部を異種の樹脂から形成する必要がある場合も多い。このような場合には、複数の成形品をそれぞれ成形し、その後溶着によって一体化することが行われている。
【０００４】
樹脂成形品の溶着は、溶着しようとする一対の成形品の接合表面を加熱し、少なくとも一方の接合表面を溶融させた状態で両者を圧着し、その状態で冷却することによって行われる。そして接合表面を加熱する方法としては、加熱された熱板を用いる方法、一対の成形品どうしを圧接させた状態で振動させ摩擦熱により加熱する方法などが知られ、それぞれ熱板溶着法、振動溶着法と称されている。また超音波振動を用いて振動させる方法は、超音波溶着法とも称されている。
【０００５】
このうち熱板溶着法は、成形品の軟化点以上に加熱された熱板の表面に溶着しようとする一対の成形品の接合表面を接触させて溶融させ、熱板を待避させてから一対の成形品の接合表面どうしを圧着し、その状態で冷却する方法である。この熱板溶着法は設備が単純であり、また容易に溶着できるので、特に広く用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが融点の異なる樹脂から形成された成形品どうしを熱板溶着法を用いて溶着しようとすると、不具合が生じる場合がある。例えば融点の差が大きな二つの成形品を溶着する場合には、熱板の温度は融点の高い方の成形品の融点以上に加熱する必要があるが、そのような熱板に両方の成形品を接触させると、融点の低い方の成形品の接合表面以外まで溶融したり、溶融しないまでも軟化して変形する場合がある。
【０００７】
また融点の差が小さくても、不具合が起きる場合がある。例えば低融点の熱可塑性樹脂繊維からなる不織布をその通気性を損なわないように高融点の熱可塑性樹脂からなる筒状の成形品の開口部に溶着しようとする場合には、不織布側が溶融しないようにし、かつ成形品の開口部周縁部が溶融した状態として、溶融樹脂が不織布に含浸することで溶着することが望ましい。この場合には、不織布側もある程度加熱しておかないと、溶融樹脂が冷却されて含浸が不十分となり接合不良となる恐れがあるが、従来の熱板溶着法によって加熱すると不織布側まで溶融して通気性が損なわれるという不具合がある。
【０００８】
このような不具合を解決するためには、例えば図３に示すようにして溶着する必要がある。図３では、熱板Ａと熱板Ｂを断熱板 100を挟んだサンドイッチ状に形成し、熱板Ｂの方が熱板Ａより高温となるように加熱しておく。そして熱板Ａには低融点樹脂からなる成形品 200を接触させ、熱板Ｂには高融点樹脂からなる成形品 300を接触させる。このようにすれば、熱板Ａと熱板Ｂの加熱温度を適宜選択することで、上記したような不具合を防止することができる。
【０００９】
しかしながら上記した方法では、熱板が２枚必要となる。また１枚の熱板で表面温度を別々に設定することも可能ではあるが、熱板のサイズが大きくなる。さらに熱板の温度を制御するために、センサーと温度調節器がそれぞれ必要となる。したがって溶着機が大型化し、コストアップとなるとともに配置スペース面からの制約が大きいという不具合がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、溶着機を大型化させることなく、一枚の熱板で融点の異なる樹脂成形品どうしを低コストで溶着できるようにすることを目的とする。
【００１１】
また本発明のもう一つの目的は、熱可塑性樹脂繊維からなる不織布を、不織布より融点が高い成形品に不織布の通気性を損なうことなく低コストで溶着することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の熱板溶着方法の特徴は、第１樹脂よりなる第１成形品と、第１樹脂より高融点の第２樹脂よりなる第２成形品とを熱板を用いて溶着する方法であって、第２樹脂の融点以上に加熱された熱板の一表面に第２成形品の接合表面を接触させて加熱するとともに、熱板の他表面に対向し他表面から離間して第１成形品を配置することで熱板からの輻射熱により第１成形品の接合表面を加熱し、少なくとも第２成形品の接合表面が溶融した状態で第１成形品と第２成形品を圧着させて溶着することにある。
【００１３】
また本発明のもう一つの熱板溶着方法の特徴は、上記熱板溶着方法において、第１成形品は第１樹脂よりなる繊維から形成された布であり、第２成形品の接合表面の溶融樹脂が第１成形品に含浸して溶着されることにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の熱板溶着方法では、融点の高い第２成形品の接合表面は、従来と同様にその融点以上に加熱された熱板に接触して加熱されるので、従来と同様に溶融して溶着可能となる。一方、融点の低い第１成形品は熱板から一定の距離をおいて配置され、第１成形品の接合表面は熱板からの輻射熱によって加熱される。輻射熱は熱板と第１成形品との距離が大きくなるほど小さくなるので、所望の距離とすることで第１成形品の加熱状態を任意に制御でき、第１成形品の軟化による変形を防止しつつ溶着可能に加熱することができる。この状態で熱板を待避させ、第１成形品と第２成形品を圧着して冷却することで溶着が完了する。
【００１５】
そして第１成形品を融点の低い第１樹脂よりなる繊維から形成された布とすれば、第１成形品を熱板からの輻射熱によって加熱することにより、第１成形品の接合表面が溶融することなく、かつ第１成形品が軟化して変形することなく、第２成形品の接合表面が溶融した溶融樹脂が含浸して溶着可能な程度まで加熱することができる。したがって第１成形品を、その通気性を損なうことなく溶着することができる。すなわち第２成形品を開口をもつ筒状とし、第１成形品をその開口を覆うように接合することができるので、第１成形品の通気性を確保した状態で開口を覆うことが可能となる。
【００１６】
第１樹脂と第２樹脂は、第２樹脂の融点が第１樹脂の融点より高ければよく、融点の差には特に制限がない。またその材質も、第１樹脂と第２樹脂が共に熱可塑性樹脂であり、通常の成形品どうしの溶着であるなら溶着可能な材質であればよい。さらに第１成形品及び第２成形品の形状にも特に制限はない。
【００１７】
第１成形品は、第１樹脂よりなる繊維から形成された布とすることができる。この布としては、織布、不織布、編布などが例示され、その通気性の程度は目的に応じて決定すればよい。中でも製造が容易な不織布が好ましく用いられる。そして第１成形品が第１樹脂よりなる繊維から形成された布あるいは繊維集積体などである場合には、第１樹脂は第２樹脂と熱溶着可能でなくてもよく、繊維間に溶融した第２樹脂が含浸して固化すればアンカー効果によって第１成形品と第２成形品との接合が可能となる。この場合も本発明にいう溶着に含まれる。
【００１８】
第１成形品の接合表面と熱板との距離は、熱板の温度、第２成形品と熱板との接触時間、第１樹脂の融点、雰囲気温度などに応じて決められる。また熱板からの輻射熱による加熱時間は、熱板の温度、第２成形品と熱板との接触時間、第１成形品と熱板との距離、第１樹脂の融点、雰囲気温度などに応じて決められる。一般に、距離が短ければ加熱時間も短くなり、距離が大きければ加熱時間も長くなる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２０】
ところで、特開平11−343938号公報には、熱可塑性樹脂繊維を含む不織布から加熱圧縮成形により形成された吸気ダクトが開示されている。このように吸気ダクトを不織布成形体から形成することにより、吸気音を効果的に低減することができる。また同公報には、吸気音が低減される理由として以下の三つの理由が考えられ、これらの相乗効果によって吸気騒音が低減されると考えられるとの記載がある。
（１）不織布は弾性体であるので制振作用を有し、管壁の振動による音波の発生が抑制される。
（２）不織布の繊維間の多数の隙間に入り込んだ音波は、隙間の粘性と熱伝導の作用によりそのエネルギーが弱まり、また音圧の変動に伴い繊維自身が共振して音エネルギーが減衰する。
（３）管壁の少なくとも一部がある程度の通気性を有することにより、音波の一部がその管壁を通過することで定在波の発生が抑制される。
【００２１】
ところが不織布成形体は、一般の樹脂成形体に比べて製造工数が大きく高価であるため、不織布成形体から形成された吸気ダクトは従来の吸気ダクトに比べてきわめて高価となるという問題があった。
【００２２】
そこで鋭意研究の結果、吸気ダクト本体は通常の樹脂成形体から形成し、吸気ダクト本体の管壁の一部に開口を形成して、その開口を不織布で覆った構造としても同じように吸気騒音が低減されることが明らかとなった。
【００２３】
本実施例は、このような吸気ダクトを製造する工程の一つであり、吸気ダクト本体の管壁の一部に設けられた開口に不織布を溶着する工程を行うものである。
【００２４】
図１及び図２に、本実施例に用いた熱板溶着機を示す。この熱板溶着機は、基台１と、基台１に左右に移動自在に保持された左スライドブロック２及び右スライドブロック３と、左スライドブロック２に保持された左受け治具４と、右スライドブロック３に保持された右受け治具５と、図１及び図２の紙面に垂直方向へ前後に移動自在に保持された熱板ブロック６と、熱板ブロック６に固定された熱板７とから構成されている。
【００２５】
基台１の上面にはレール１０が固定され、左スライドブロック２及び右スライドブロック３はレール１０に案内されて左右方向に移動自在となっている。そして左受け治具４及び右受け治具５は、左スライドブロック２及び右スライドブロック３に着脱可能に保持され、互いに対向している。
【００２６】
また左受け治具４及び右受け治具５からは、それぞれストッパ−４０，５０が互いに対向するように突出している。ストッパ−４０，５０の先端にはボルト４１，５１がそれぞれ螺合して設けられ、ボルト４１，５１の先端が熱板７に当接している。そしてボルト４１，５１のストッパ−４０，５０への螺合距離によって、左受け治具４及び右受け治具５と熱板７との距離が調整可能となっている。
【００２７】
上記した熱板溶着機を用い、以下のようにして溶着を行う。
【００２８】
左受け治具４には、融点１６０℃のＰＥＴ繊維からなり所定形状に成形されたフェルト８が保持される。フェルト８の表面と熱板７の表面との距離は、ボルト４１によって５ｍｍに調整されている。
【００２９】
一方、右受け治具５には、筒状の吸気ダクト本体９が保持される。この吸気ダクト本体９は融点１６５℃のＰＰからブロー成形によって形成され、管壁の一部に窓部９０が形成されている。窓部９０の周縁部の表面と熱板７の表面との距離は、ボルト５１によってゼロ、つまり窓部９０の周縁部は熱板７と接触するように調整されている。
【００３０】
先ずフェルト８と吸気ダクト本体９を上記したように左受け治具４及び右受け治具５に保持し、左スライドブロック２及び右スライドブロック３を互いに離れる方向へ移動させる。次に通電により熱板７を２６０℃まで加熱して一定温度に保持し、左スライドブロック２及び右スライドブロック３を互いに近付く方向へ移動させる。そしてストッパ−４０，５０が共に熱板７に当接することで移動が規制され、その状態でフェルト８と吸気ダクト本体９が熱板７により加熱される。
【００３１】
フェルト８の表面は、熱板７の表面から５ｍｍ離れているので、熱板７からの輻射熱により加熱される。一方、吸気ダクト本体９の窓部９０の周縁部は熱板７に接しているため、熱板７によって直接加熱される。その状態で窓部９０の周縁部が十分に溶融するまで加熱すると、フェルト８は約１００℃となり、軟化するまでには至らないけれども溶着に十分な程度に加熱されている。
【００３２】
そして左スライドブロック２及び右スライドブロック３を互いに離れる方向へ僅かに移動させるとともに、熱板ブロック６を紙面に垂直に後方へ移動させて熱板７を左受け治具４及び右受け治具５の間から待避させる。直ちに左スライドブロック２及び右スライドブロック３を互いに近付く方向へ移動させ、フェルト８と吸気ダクト本体９とを圧着する。このときの左スライドブロック２及び右スライドブロック３の移動は、右スライドブロック５に螺合して突出しているボルト５２の先端が左スライドブロック４の表面に当接することで規制され、ボルト５２の突出長さによって圧着しろが決定されている。
【００３３】
これにより窓部９０の周縁部の溶融樹脂はフェルト８の繊維間に含浸し、フェルト８は十分に温まっているため含浸した溶融樹脂が冷却されるのが抑制される。したがって溶融樹脂はフェルト８内に十分に含浸し、その状態で冷却することでフェルト８は吸気ダクト本体９の窓部９０の周縁部に強固に溶着される。
【００３４】
フェルト８は窓部９０の周縁部に溶着され、フェルト８の大部分は窓部９０の開口を覆っている。フェルト８は軟化するまでには加熱されなかったため、変形することなく所定の形状を維持し、かつ窓部９０の開口を覆う部分は所定の通気性が維持されている。したがって本実施例によって得られる吸気ダクトは、吸気騒音が効果的に抑制されている。
【００３５】
なお、フェルト８の材質が変更されたような場合には、ボルト４１の螺合距離を調節して熱板７との距離を変更することで、容易に対応することができる。
【００３６】
【発明の効果】
すなわち本発明の熱板溶着方法によれば、融点の異なる成形品を１枚の熱板で溶着することができ、溶着機が小型ですむとともに、小さな配置スペースでよい。したがって製造コストを低減することができる。
【００３７】
そして樹脂製のキュウキダクト本体と樹脂製不織布との溶着に本発明を用いれば、不織布の通気性を損なうことなく溶着することができ、吸気騒音が低減された吸気ダクトを低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に用いた熱板溶着機の全体正面図である。
【図２】本発明の一実施例に用いた熱板溶着機を用いて被溶着物を熱板で加熱している状態を示す拡大正面図である。
【図３】従来の熱板溶着方法を示し、従来の熱板溶着機を用いて被溶着物を熱板で加熱している状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１：基台 ２：左スライドブロック ３：右スライドブロック
４：左受け治具 ５：右受け治具 ６：熱板ブロック
７：熱板 ８：フェルト ９：吸気ダクト本体
４０，５０：ストッパー

Claims (2)

1. 第１樹脂よりなる第１成形品と、該第１樹脂より高融点の第２樹脂よりなる第２成形品とを熱板を用いて溶着する方法であって、
   該第２樹脂の融点以上に加熱された熱板の一表面に該第２成形品の接合表面を接触させて加熱するとともに、該熱板の他表面に対向し該他表面から離間して該第１成形品を配置することで該熱板からの輻射熱により該第１成形品の接合表面を加熱し、
   少なくとも該第２成形品の接合表面が溶融した状態で該第１成形品と該第２成形品を圧着させて溶着することを特徴とする熱板溶着方法。
2. 前記第１成形品は前記第１樹脂よりなる繊維から形成された布であり、前記第２成形品の接合表面の溶融樹脂が前記第１成形品に含浸して溶着されることを特徴とする請求項１に記載の熱板溶着方法。

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