(57)【要約】【課題】異種の樹脂を有する部材を振動溶着する場合でも、部材間の接合強度を高めることのできる樹脂部材の振動溶着方法を提供する。【解決手段】本発明の樹脂部材の振動溶着方法は、溶着リブ１３を備える溶着側部材１０の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する受け側部材２０に、溶着側部材１０を溶着する溶着工程、を備える。本発明の樹脂部材の振動溶着方法は、溶着リブ１３、及び前記受け側部材２０の備える受け部２２からなる溶着部３５を予備加熱する予熱工程をさらに備えることが好ましい。【選択図】図１
2014144545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶着リブを備える溶着側部材の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する受け側部材に、前記溶着側部材を溶着する溶着工程、を備える樹脂部材の振動溶着方法。
【請求項２】
前記溶着リブ、及び前記受け側部材の備える受け部からなる溶着部を予備加熱する予熱工程をさらに備える、請求項１に記載の樹脂部材の振動溶着方法。
【請求項３】
前記溶着リブの有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する前記受け部に、前記溶着リブを溶着する、請求項２に記載の樹脂部材の振動溶着方法。
【請求項４】
前記溶着リブの有する樹脂の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ以下である、請求項３に記載の樹脂部材の振動溶着方法。
【請求項５】
前記受け側部材は熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂を成形してなる、請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂部材の振動溶着方法。
【請求項６】
樹脂を有する複数の部材が結合してなる構造体の製造方法であって。
溶着リブを備える溶着側部材の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する受け側部材に、前記溶着側部材を振動溶着する溶着工程、を備える構造体の製造方法。
【請求項７】
前記溶着側部材は、受け側部材に向かって開口し、前記溶着リブの内周側に位置する凹部を備え、
前記受け側部材は、溶着側部材に向かって開口し、前記受け部の内周側に位置する凹部を備える、請求項６に記載の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂部材の振動溶着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂の振動溶着は、樹脂を有する部材同士を結合する方法の一つである。特許文献１は、樹脂製の内装材本体の裏面側に樹脂製の補強材が溶着された車両用内装部材の製造に利用可能な振動溶着方法を開示している。
【０００３】
特許文献１の方法は補強材のうち、少なくとも内装材との溶着面に設けられた溶着箇所を、補強材の融点未満の温度で予備加熱した後、内装材本体と補強材とを振動溶着する工程を備える。かかる補強材の予備加熱は、内装材本体の融点未満の温度で加熱する工程である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０２３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法は、車両用内装部材の歪みを減らす効果を生ずる。特許文献１を含む一般的な振動溶着法では、樹脂を有する部材の一方が受け側となり、また他方の樹脂製部材は溶着リブを備える。ここで特定の樹脂を有する部材では、振動溶着時に、溶着箇所が所望の温度変化を生じない場合がある。
【０００６】
このためかかる樹脂を有する樹脂製部材と他の樹脂を有する部材とを振動溶着する場合、溶着部の強度が低下する可能性がある。本発明は、異種の樹脂を有する部材を振動溶着する場合でも、部材間の接合強度を高めることのできる、樹脂部材の振動溶着方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の樹脂部材の振動溶着方法は、溶着リブを備える溶着側部材の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する受け側部材に、前記溶着側部材を溶着する溶着工程、を備える。上記樹脂部材の振動溶着方法は、前記溶着リブ、及び前記受け側部材の備える受け部からなる溶着部を予備加熱する予熱工程をさらに備えることが好ましい。
【０００８】
前記溶着リブの有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する前記受け部に、前記溶着リブを溶着することが好ましい。前記溶着リブの有する樹脂の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。前記受け側部材は熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂を成形してなることが好ましい。
【０００９】
本発明の構造体の製造方法は、樹脂を有する複数の部材が結合してなる構造体の製造方法であって。溶着リブを備える溶着側部材の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する受け側部材に、前記溶着側部材を振動溶着する溶着工程、を備える。
【００１０】
前記溶着側部材は、受け側部材に向かって開口し、前記溶着リブの内周側に位置する凹部を備えることが好ましい。前記受け側部材は、溶着側部材に向かって開口し、前記受け部の内周側に位置する凹部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の振動溶着方法は、異種の樹脂を有する部材を振動溶着する場合でも、部材間の接合強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態にかかる溶着工程における溶着部の拡大図である。
【図２】実施形態にかかる取り付け工程の図である。
【図３】実施形態にかかる取り付け工程における溶着部の拡大図である。
【図４】実施形態にかかる溶着工程の図である。
【図５】実施形態にかかる取り出し工程の図である。
【図６】実施例にかかる溶着部の強度測定部位の図である。
【図７】実施例にかかる溶着部の強度測定方法の図である。
【図８】実施例にかかる溶着部の強度測定結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［概要］
本実施形態の樹脂部材の振動溶着方法は取り付け工程、溶着工程、及び取り出し工程を備える。図１に示す溶着工程は、振動溶着機が受け側部材２０に、前記溶着側部材１０を溶着する工程である。受け側部材２０は、溶着リブ１３を備える溶着側部材１０の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する。このため、異種の樹脂を有する部材を振動溶着するときに、部材間の接合強度を高めることができる。
［詳細］
図２に示すように、取り付け工程では、溶着側部材１０を振動溶着機の振動機材３０の固定治具５０に取り付ける。溶着側部材１０を取り付けるときの取り付け方向１１は特に制限されない。図中の固定治具５０の下方から、溶着側部材１０を固定治具５０に取り付けてもよい。
【００１４】
取り付け工程では、さらに受け側部材２０を振動溶着機の固定機材４０の固定治具６０に取り付ける。振動溶着治具は固定治具５０及び固定治具６０からなる。受け側部材２０を取り付けるときの取り付け方向２１は特に制限されない。図中の固定治具６０の上方から、受け側部材２０を固定治具６０に取り付けてもよい。
【００１５】
溶着側部材１０は、受け側部材２０に向かって開口する凹部９を備える。受け側部材２０は溶着側部材１０に向かって開口する凹部１９を備える。取り付け工程が完了すると、凹部１９は凹部９に対向する。
【００１６】
図３に示すように、溶着側部材１０は溶着基部１２、溶着リブ１３、壁部１５、及び延在部１７を備える。溶着リブ１３は溶着基部１２の溶着を予定する側に接する。溶着リブ１３と溶着基部１２を同一の樹脂で一体に成形してもよい。
【００１７】
壁部１５は図中の左側に位置する凹部９の一部をなし、溶着基部１２に接続する。延在部１７は溶着基部１２を挟んで壁部１５と対向する側に位置する。溶着リブ１３は溶着基部１２と反対側に溶着面１４を有する。
【００１８】
受け側部材２０は受け部２２、及び壁部２５を備える。受け部２２は溶着を予定する側に被溶着面２４を有する。受け部２２は被溶着面２４に連なる面に切り欠き部２７を有する。取り付け工程が完了すると、切り欠き部２７は延在部１７に対向する。壁部２５は図中の左側に位置する凹部１９の一部をなし、受け部２２に接続する。
【００１９】
溶着部３５は溶着リブ１３及び受け部２２からなる。樹脂部材の振動溶着方法は、溶着部３５を予備加熱する予熱工程をさらに備えてもよい。予熱工程では溶着部３５のみを予備加熱することが好ましい。溶着側部材１０及び受け側部材２０に接する不図示の部品は予熱機材から伝播する熱のダメージを受けない。かかる部品としては電子部品が挙げられる。
【００２０】
図４に示すように、溶着工程では、固定機材４０が加圧方向４１に平行な方向に移動する。加圧方向４１は溶着側部材１０及び受け側部材２０を密着させる方向である。加圧方向４１は、溶着面１４及び被溶着面２４に対して実質的に垂直な方向であることが好ましい。
【００２１】
固定機材４０は引き続き加圧方向４１に平行に、溶着側部材１０及び受け側部材２０の密着部、すなわち溶着部３５に力を加える。次に振動機材３０は振動方向３１に振動する。振動方向３１は溶着面１４及び被溶着面２４に対して実質的に平行な面に平行な方向であることが好ましい。
【００２２】
図１に示すように、溶着工程では、溶着リブ１３及び受け部２２は、溶着面１４及び被溶着面２４を介して密着する。受け部２２は溶着リブ１３の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有することが好ましい。加圧方向４１と、振動方向３１が好ましい態様であれば、溶着面１４及び被溶着面２４を介して溶着部３５に摩擦発熱を生じる。振動溶着機は溶着リブ１３を、受け部２２に、溶着面１４及び被溶着面２４を介して溶着する。
【００２３】
溶着リブ１３の有する樹脂の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ以下である汎用樹脂が好ましい。かかる樹脂は成形性と樹脂の生産効率に優れる。かかる樹脂はベースポリマーとしてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を含有することが好ましい。
【００２４】
溶着リブ１３の有する樹脂の材質は特に限定されない。かかる樹脂は例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ナイロン等の一般的な樹脂であってもよい。溶着側部材１０及び溶着リブ１３の有する樹脂は同一であってもよい。かかる場合には、溶着側部材１０が汎用樹脂を成形してなる場合に溶着リブ１３を同時に形成することができる。
【００２５】
受け部２２の有する高熱伝導樹脂の材質は耐熱温度の高いエンジニアリングプラスチックスがよい。かかるエンジニアリングプラスチックスは溶着リブの材質より高熱伝導のものであれば特に限定されない。
【００２６】
かかる高熱伝導樹脂は例えばＰＰＳ、ＰＢＴ、ＬＣＰまたはナイロンであってもよい。また受け部２２の材料は、かかる樹脂に熱伝導性のフィラーを添加し、熱伝導性を高めたものであってもよい。
【００２７】
また、受け部２２は溶着リブ１３側と同じ種類の樹脂を有していてもよい。この場合、受け部２２の樹脂に熱伝導性フィラーを添加し、受け部２２を溶着リブ１３よりも高熱伝導化するのが好ましい。
【００２８】
受け側部材２０及び受け部２２の有する樹脂は同一であってもよい。かかる場合には、受け側部材２０が高熱伝導樹脂を成形してなる場合に受け部２２を同時に形成することができる。
【００２９】
上記方法により、溶着部３５は溶着強度に優れるものとなる。延在部１７は切り欠き部２７に嵌合し、凹部９及び凹部１９からなる内部空間を提供する。溶着部３５はかかる嵌合のシール性を高め、後述する構造体８０の内部空間７９の気密を保つ。
【００３０】
溶着工程の後、振動溶着機並びに溶着側部材１０及び受け側部材２０からなる構造体８０を冷却する冷却工程を設けることが好ましい。十分な冷却は構造体８０の変形を防止する。
【００３１】
図５に示すように、取り外し工程では、固定機材４０が脱離方向４２に平行な方向に移動する。脱離方向４２は固定治具６０が、固定治具５０から離れる方向である。取り外し工程により構造体８０は振動溶着機から脱離する。構造体８０は凹部９及び凹部１９からなる内部空間７９を有する。
【００３２】
なお、受け側部材２０は高熱伝導樹脂を成形してなることが好ましい。かかる高熱伝導樹脂の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。受け側部材２０が高熱伝導樹脂を成形してなることで、構造体８０は内部空間７９の熱を外部に効率的に排出することができる。
【００３３】
図１〜５に示すように、本実施形態は樹脂を有する複数の部材が結合してなる構造体の製造方法も示している。かかる複数の部材は溶着側部材１０及び受け側部材２０を含む。
【００３４】
［実施形態の変形］
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００３５】
上記実施形態では受け部又は受け側部材は樹脂からなるものとした。これに対し樹脂を含有する複合材が、受け部又は受け側部材の有する樹脂に置き換わってよい。かかる複合材は樹脂を含有するので他の樹脂と溶着可能である。また、受け部又は受け側部材は所望の熱伝導率を得ることができる。
【００３６】
溶着側部材は溶着リブを２以上有してもよい。一の溶着リブが、一の受け側部材の受け部に溶着し、他の溶着リブが、他の受け側部材の受け部に溶着してもよい。受け側部材は受け部を２以上有してもよい。一の溶着側部材の溶着リブが、一の受け部に溶着し、他のの溶着側部材の溶着リブが、他の受け部に溶着してもよい。
【００３７】
上記溶着側部材及び受け側部材に、中間部材をさらに溶着してもよい。中間部材は溶着リブ及び受け部を備える。溶着側部材の溶着リブが、中間部材の受け部に溶着してもよい。中間部材の溶着リブが、受け側部材の受け部に溶着してもよい。
【００３８】
上記実施形態の応用の一つは、樹脂を有する複数の部材が結合してなる構造体である。該構造体は溶着リブを備える溶着側部材の有する樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を有する受け側部材に、溶着側部材が溶着することで結合してなる。
【００３９】
溶着側部材は、受け側部材に向かって開口し、溶着リブの内周側に位置する凹部を備える。受け側部材は、溶着側部材に向かって開口し、受け部の内周側に位置する凹部を備える。
【実施例】
【００４０】
上記構造体８０の製造方法に従い、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以下の汎用樹脂からなる溶着側部材、及び熱伝導率が０．８Ｗ／ｍＫの高熱伝導樹脂からなる受け側部材から構造体Ｂ（実施例）を作成した。
【００４１】
比較対象として、高熱伝導樹脂からなる溶着側部材、及び汎用樹脂からなる受け側部材から構造体Ａ（比較例）を作成した。構造体Ａ及び構造体Ｂの製造工程は、同一条件の予熱工程と溶着工程を含んでいた。
【００４２】
図６は構造体８０、すなわち構造体Ｂを図５中の上方から、上面視したものである。溶着基部１２の図中の手前側には、溶着側部材１０の蓋部１６が位置していた。測定部位１及び測定部位２を破線に沿って切り出した。
【００４３】
図７に示すように測定部位１は短冊状であり、かつ溶着部３５、溶着基部１２、壁部１５及び壁部２５を有していた。図７に示す測定部位１の断面は図６の測定部位１の断面３を示す。測定部位１の図７中の左右方向の幅は１０ｍｍであった。図６に示す測定部位２の断面４は図７に示す測定部位１の断面と同様であった。また、構造体Ａから測定部位１及び測定部位２を構造体Ｂと同様に切り出した。
【００４４】
図７に示すように測定部位１の壁部１５の切り出し部を引っ張り機材７１が図中の上方７３に引っ張った。同様に壁部２５の切り出し部を引っ張り機材７２が図中の下方７４に引っ張った。溶着部３５が破断した際の引張強度、すなわち破断強度を測定した。構造体Ａについても構造体Ｂと同様に測定した
【００４５】
図８は、測定結果を示すグラフである。構造体Ｂの測定部位１及び測定部位２の破断強度はいずれも目標強度６ＭＰａより高かった。構造体Ａの測定部位１及び測定部位２の破断強度はいずれも目標強度６ＭＰａより低かった。
【００４６】
以上の測定結果は、本実施例の振動溶着方法を用いることで、異種の樹脂を有する部材を振動溶着する場合でも、部材間の接合強度が高まることを示す。かかる効果について発明者らは下記の通り考察した。
【００４７】
違う材質のものを振動溶着する場合、熱伝導率が高い材質は温度が上がりにくい。このため相異なる材質を有する樹脂製部材同士を振動溶着する場合、どちらを受け側として、どちらにリブを設けるかによって溶着部の強度が異なると考えられる。
【００４８】
すなわち、高熱伝導の樹脂からなる溶着リブは溶融しにくいので、その接合強度が低かった。一方、低熱伝導樹脂は温度が上がりやすいので、低熱伝導の樹脂からなる溶着リブは溶融しやすい。このため、その接合強度が高かった。
【符号の説明】
【００４９】
９  凹部                                １０  溶着側部材  
１３  溶着リブ                          １９  凹部  
２０  受け側部材                        ２２  受け部  
３５  溶着部                            ８０  構造体  
【図１】
2014144545.tif 000003
【図２】
2014144545.tif 000004
【図３】
2014144545.tif 000005
【図４】
2014144545.tif 000006
【図５】
2014144545.tif 000007
【図６】
2014144545.tif 000008
【図７】
2014144545.tif 000009
【図８】
2014144545.tif 000010