(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁と外壁とを併せ持つフッ素樹脂製チューブと被接着物とを接着する樹脂製チューブの接着方法において、
前記チューブの内壁および外壁の少なくとも一方と前記被接着物との間に、少なくとも接着剤を介在させる工程と、
前記チューブの内部および外部の少なくとも一方より、光子エネルギーが８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるレーザまたは紫外光を含むエネルギー線を照射し、前記接着剤と前記チューブとを化学結合させ、接着する工程と、
を有することを特徴とする樹脂製チューブの接着方法。
【請求項２】
前記接着剤が、エネルギー線硬化形、あるいは熱硬化形の１種であり、エネルギー線照射時に重合を開始する特定波長、あるいは熱を同時、あるいは遅延を伴い照射し、前記接着剤を硬化することを特徴とする請求項１に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項３】
前記接着剤が、液状接着剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項４】
前記接着剤に圧力を加えた状態で前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項５】
内壁と外壁とを併せ持つフッ素樹脂製チューブと被接着物とを接着する樹脂製チューブの接着方法において、
前記チューブの内壁および外壁の少なくとも一方と、前記フッ素樹脂製チューブと同じ元素を側鎖に有するかまたは８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の光子エネルギーのエネルギー線を照射した際に切断される元素を側鎖に有する被接着物との間に、少なくとも水素含有化合物を介在させる工程と、
前記チューブの内部および外部の少なくとも一方より、光子エネルギーが８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるレーザまたは紫外光を含むエネルギー線を照射し、前記水素化合物と前記チューブとを、あるいは前記チューブと被接着物とを化学結合させ、接着する工程と、
を有することを特徴とする樹脂製チューブの接着方法。
【請求項６】
前記水素含有化合物が、水素を含有する有機酸、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、フェノール類、エーテル類、アセタール類、ケトン類、脂肪酸類、酸無水物類、エステル類、窒素化合物類、硫黄化合物類、あるいは無機酸、無機塩基化合物類、その他無機水素化合物類、あるいは水よりなる化合物、及びその誘導体から選ばれる１種あるいは混合物であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項７】
前記水素含有化合物が、液状化合物であることを特徴とする請求項５または６に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項８】
前記水素含有化合物に圧力を加えた状態で前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項９】
前記エネルギー線が、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＸｅＣｌエキシマレーザあるいは固体、ガス、色素のレーザによる倍波、あるいは紫外ランプから選ばれる、少なくとも１種のエネルギー線であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項１０】
前記チューブの軸方向に垂直な断面に対する重心を中心として前記チューブを回転させながら、前記チューブの内部および外部の少なくとも一方より前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項１１】
前記チューブの軸方向に垂直な断面に対する重心を中心として前記エネルギー線を回転させながら、前記チューブの内部および外部の少なくとも一方に前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項１２】
前記エネルギー線が透過する導波路を用いて、前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【請求項１３】
前記導波路の材質が、合成石英、あるいはＵＶガラス、ハロゲン化合物あるいはハロゲン化誘導体であることを特徴とする請求項１２に記載の樹脂製チューブの接着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はチューブ形状を有する樹脂の接着方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、樹脂の接着においては、特にフッ素樹脂、あるいはＰＥ等の難接着材においては、その接着性の悪さから、ナトリウム処理、あるいは重クロム酸処理等の薬液処理、あるいはコロナ放電処理、あるいは紫外レーザ処理等の前処理が不可欠であり、前処理によって樹脂の接着性を高めた後に、接着剤を用いて接着を行ってきた。特開平４−３７０１２３号公報に開示されている方法は、フッ素樹脂にアクリル酸、アクリル酸メチル等の重合性モノマーを接触させ、これにエキシマレーザを照射すると、モノマーがフッ素樹脂表面にグラフト重合し、フッ素樹脂表面の接着性を向上させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、重クロム酸等の薬液処理では、接着物を薬液に浸漬する必要があり、チューブの内側、あるいは外側だけ、あるいはチューブ開口端から離れた部位を選択的に処理、接着を行うのは困難であり、薬液処理を施した後に接着物の洗浄、および乾燥が必要であるため、接着までの工程が非常に長くなってしまう。さらに、重クロム酸等の薬液は非常に有毒であり、人体に対して危険性がある。また、コロナ放電処理では、電極を使用する事から、非常に細いチューブへの安定した処理、接着は困難である。また、特開平４−３７０１２３号公報に開示されている方法では、重合性モノマーが不可欠であり、接着物に適したモノマーを用意し、改質面に適した接着剤を用いた接着工程が必要である。
【０００４】
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂製チューブの部位、径に関わらず、改質と接着を同時に行う事が可能であり、また、改質後接着を行う際にも接着剤が限定されないため、短時間で、簡便に接着強さが向上し、かつ安全な樹脂製チューブの接着方法を提供する事を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内壁と外壁とを併せ持つフッ素樹脂製チューブと被接着物とを接着する樹脂製チューブの接着方法において、前記チューブの内壁および外壁の少なくとも一方と前記被接着物との間に、少なくとも接着剤を介在させる工程と、前記チューブの内部および外部の少なくとも一方より、光子エネルギーが８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるレーザまたは紫外光を含むエネルギー線を照射し、前記接着剤と前記チューブとを化学結合させ、接着する工程と、を有することを特徴とする樹脂製チューブの接着方法を提供する。
また、本発明は、内壁と外壁とを併せ持つフッ素樹脂製チューブと被接着物とを接着する樹脂製チューブの接着方法において、前記チューブの内壁および外壁の少なくとも一方と、前記フッ素樹脂製チューブと同じ元素を側鎖に有するかまたは８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の光子エネルギーのエネルギー線を照射した際に切断される元素を側鎖に有する被接着物との間に、少なくとも水素含有化合物を介在させる工程と、前記チューブの内部および外部の少なくとも一方より、光子エネルギーが８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるレーザまたは紫外光を含むエネルギー線を照射し、前記水素化合物と前記チューブとを、あるいは前記チューブと被接着物とを化学結合させ、接着する工程と、を有することを特徴とする樹脂製チューブの接着方法を提供する。
【０００６】
ここで樹脂製チューブとは、フッ素樹脂、ＰＥ、ＰＰ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＯＭ等種々の物に適するが、中でもフッ素樹脂、ＰＥ、ＰＰが望ましい。また更に望ましくはフッ素樹脂の中でもＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥが好適である。ただし、これらの樹脂以外の物でも特に限定される物ではない。また、樹脂製チューブの形状としては、軸方向に垂直な断面が円である場合以外にも、正方形、長方形、三角形等の多角形、楕円等あらゆる物が可能であり、また断面の一部に切り欠き部を有する形状においても適用可能である。
【０００７】
本発明における紫外光は３００ｎｍ以下の波長を指し、望ましくはＡｒＦ、またはＫｒＦ、またはＸｅＣｌによるエキシマレーザが好適である。但し、接着剤の形態により、反応開始剤の吸収波長、あるいは熱線を同時に、あるいは遅延を伴い照射する事も可能である。
【０００８】
本発明における接着剤はあらゆる接着形態を有する接着剤を用いる事が可能である。本発明における接着剤とは、例えば電子線硬化形、あるいは紫外線硬化形等のエネルギー線硬化形接着剤、あるいは熱硬化形接着剤である。ここでエネルギー線硬化形接着剤としては、特に限定されないが、具体的には変性アクリレートあるいはメタクリレートを主成分とした紫外線硬化形接着剤が運用できる。また熱硬化形接着剤としてはエポキシ系、ポリウレタン系、フェノール系、ポリエステル系接着剤などが適用できるが、とくにエポキシ系接着剤が好ましい。また更に、熱硬化性を付与した紫外線硬化形接着剤、例えば変性エポキシ−アクリレート系も適用可能である。また本発明において、水素含有化合物とは、具体的には水素を含有する有機酸、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、フェノール類、エーテル類、アセタール類、ケトン類、脂肪酸類、酸無水物類、エステル類、窒素化合物類、硫黄化合物類、あるいは無機酸、無機塩基化合物類、その他無機水素化合物類、あるいは水よりなる化合物、及びその誘導体から選ばれる１種あるいは混合物等であり、前記エネルギー線を照射すると同時に、あるいはその後に前記これらの接着剤あるいは化合物を硬化、あるいは化学結合させる。
【０００９】
本発明における被接着物は特に限定されるものではないが、樹脂製チューブと被接着物との間に介在する水素含有化合物から選ばれる１種あるいは混合物を用いる場合には、樹脂製チューブと同じ元素を側鎖に有する被接着物、あるいは光子エネルギー８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上のエネルギー線を照射した側鎖の元素が切断される被接着物を使用することが可能である。ここで圧力を加えると接着層の薄層化、均一化、及び前記水素含有化合物の数分子レベルで樹脂同士の近接が図れるため望ましい。この時、圧力による変形が容易な液状化合物が水素含有化合物としては望ましい。
【００１０】
前記水素含有化合物に圧力を加える方法としては、あらゆる手法を用いる事が可能であり特に限定されるものではないが、例えば前記水素含有化合物中で部材を嵌合し、そのまま静水圧を加える方法、あるいは、前記水素含有化合物を介在させる部位の径を、内側の部材の外径よりも外側の部材の内径を小さくし、嵌合部をシマリバメにする方法、あるいは、前記水素含有化合物を介在させた部位の外側から、熱収縮チューブをかぶせ、加熱して接着部を収縮する方法等が挙げられる。
【００１１】
エネルギー線照射手段としては、特に限定されるものではないが、接着部への均一な照射が望ましく、例えば前記チューブを軸方向に垂直な断面に対する重心を中心として回転させる手段や、あるいはミラー、レンズ等の光学素子を用いて、前記チューブの軸方向に垂直な断面に対する重心を中心としてエネルギー線を回転させながら前記チューブに照射する手段、更に前記エネルギー線をガラス製導波路、あるいは蛍石、フッ化カルシウム等のハロゲン化合物製の導波路、あるいは光学素子を用いて照射部まで導いた後に照射する手段が考えられる。また、短時間の照射においては非晶質フッ素樹脂等の樹脂製導波路も使用できる。導波路の材質としては前記エネルギー線を透過する物であれば種々の物が利用可能であるが、特に合成石英を用いる事が好ましい。
【００１２】
【作用】
以下に本発明の作用を説明する。
【００１３】
樹脂製チューブと被接着物との間に接着剤、あるいは水素を含む化合物を介在させた状態で紫外光を含むエネルギー線を照射すると、樹脂及び接着剤あるいは水素含有化合物は紫外光に対する吸収が大きいため、紫外光のエネルギーにより分子鎖の内、側鎖の元素が選択的に切断される。本来ならば、切断され遊離した元素はエネルギー線の照射を止めると共に、再び主鎖骨格と結合してしまう。しかし、樹脂製チューブと接着剤あるいは水素含有化合物が接触しているために、再結合せずにより安定した状態に結合し、樹脂と接着剤あるいは水素含有化合物が化学結合する。例えば、樹脂製チューブをＰＴＦＥとするならば、紫外光を照射するとＰＴＦＥに存在するＣ−Ｆ結合が紫外光のエネルギーにより解離（Ｃ−Ｆ結合解離エネルギー１２８ｋｃａｌ／ｍｏｌ）し、Ｆが遊離する。また、接着剤に存在するＣ−Ｈ結合の水素（Ｈ）も同様に遊離（Ｃ−Ｈ結合解離エネルギー８０．４ｋｃａｌ／ｍｏｌ）される。そして水素とフッ素が結合し、ＨＦを形成する。さらに、ＰＴＦＥの炭素（Ｃ）と接着剤の炭素が結合し、炭素結合（Ｃ−Ｃ結合）を形成する。このとき、ＨＦの紫外光の吸収帯は１６１ｎｍ以下と非常に短いため、解離することはなく、フッ素が再びＣ−Ｆの結合をとる可能性は低い。
【００１４】
特に、手段を選ぶ事によって以下のような特徴的な作用が発生する。
【００１５】
エネルギー線として光子エネルギーが高いエネルギー線、特にＡｒＦエキシマレーザ光（１４８ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（１１４ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、ＸｅＣｌエキシマレーザ光（９２．２ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を使用する事により、結合解離エネルギーが高い樹脂でも、分子の結合を容易に切断する事が可能である。
【００１６】
また、接着剤としてエネルギー線硬化形接着剤を使用した場合、紫外光を照射する事により樹脂製チューブと接着剤を化学結合させると共に、接着剤の硬化まで同時に行う事が可能である。また、熱硬化形接着剤を使用する事により、エネルギー線を照射しながら加熱すれば樹脂製チューブと接着剤の化学結合と、接着剤の硬化を同時に行う事が可能である。また、速硬化形の接着剤を用いる場合は、可視光線、電子線、熱を遅延を伴って与える事が望ましい。
【００１７】
被接着物が側鎖に、樹脂製チューブと同じ元素、あるいは光子エネルギー８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上のエネルギー線を照射した際に切断される元素を有する場合には、接着剤として水素含有化合物を使用し、前記水素含有化合物に圧力をかけて非常に薄い層を形成し、樹脂製チューブと前記被接着物との距離を数分子レベルに近接させた状態で、エネルギー線を照射する事によりＤ−Ｆ、Ｃ−Ｈ結合に存在するフッ素や水素等の元素が切り離され、ＨＦやＨ２  等を形成し安定する。そして元素が切り離された主鎖同士が結びつき、前記チューブと前記被接着物を接着する事が可能となる。
【００１８】
さらに、エネルギー線を、ガラス製導波路、あるいは樹脂製導波路、あるいはハロゲン化合物製導波路、あるいはミラー、レンズ等の光学素子を使用して照射部まで導いた後に照射する事により、エネルギー線を減衰、劣化させる事なく、前記チューブの全周にわたって均一に接着する事が可能となる。特にチューブ外壁に厚肉あるいは紫外光を透過しない樹脂や金属等を接着する際、チューブ内部にエネルギー線を前記方法で導き、照射する事により接着が可能となる。
【００１９】
【実施例】
（第１実施例）
（構成）
図５，図６を用いて本発明の第１実施例を説明する。
【００２０】
図５において、１はＡｒＦエキシマレーザである。１４は直径２．５ｍｍの合成石英製の導波路であり、導波路１４は回転及び軸方向への移動機構を備えている。１９は被接着物、水、チューブが組み合わされたサンプルであり、導波路１４と嵌合している。図６はサンプル１９と導波路１４の嵌合部を拡大した断面図である。７は導波路１４内のエキシマレーザ光の光路を示している。１６はＦＥＰ製のチューブであり、内径が３．０ｍｍ、外径が１３．０ｍｍであり、１８はＦＥＰ製のチューブであり、内径が２．５ｍｍ、外径が３．１ｍｍである。ＦＥＰチューブ１６は肉厚が５ｍｍと厚いため、レーザ光は吸収されてしまい、被接着面に到着する光量は僅かである。ＦＥＰチューブ１６とＦＥＰチューブ１８の嵌合長は３０ｍｍであり、嵌合部には水素化合物として水１７が介在している。このうち接着部はＦＥＰチューブ先端から２０ｍｍ離れたところから３０ｍｍまでの１０ｍｍである。サンプル１９は、水中でＦＥＰチューブ１６とＦＥＰチューブ１８を嵌合させる事により構成した。また、ＦＥＰチューブ１６とＦＥＰチューブ１８の嵌合はシマリバメとなっているため、水１７には圧力がかかっている。また、導波路１４の先端２０は軸に対して４５°の角度をなす平面となっており、エキシマレーザ光を反射するミラーが設けられている。導波路１４は移動機構により軸方向へ５分おきに２．５ｍｍ移動を３回繰り返し、計１０ｍｍを照射する。また回転機構により、２ｒｐｍにて回転している。レーザ照射条件はエネルギー密度５０ｍＪ／ｃｍ２  、繰り返し数１０ｐｐｓにて３０００ショットを導波路の移動に合わせて４回繰り返した。
【００２１】
（作用）
ＡｒＦエキシマレーザ装置１から放射されたレーザ光は導波路１４内を光路７の様に通って導波路１４の先端部２０に設けられたミラーにより反射される。反射されたレーザ光はＦＥＰチューブ１８及び水１７に吸収されながら透過し、ＦＥＰチューブ１６に内面から達する。この時、導波路１４は回転しているため、チューブの全周にわたってレーザ光が照射される。また、導波路が移動機構により軸方向に移動し、長さ１０ｍｍが照射される。チューブ１６の内壁と水１７の界面及びチューブ１８の外壁と水１７の界面では、以下のような反応が起こる。レーザ光によりチューブ１６及びチューブ１８の表面ではＣ−Ｆ結合が切断され、Ｆが遊離する。遊離したＦは、水中のＨと結合し、ＨＦを形成する。一方チューブ１６とチューブ１８の炭素は水中の酸素を介して、エーテル結合（Ｃ−Ｏ−Ｃ結合）、あるいは直接炭素結合（Ｃ−Ｃ結合）を形成し、チューブ１６とチューブ１８は接着される。
【００２２】
本実施例における作用を確認するためにＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）にて分析を行った。分析にはサンプルを切り開き、接着部分を剥して行った。結果を図１１及び図１２に示す。図１１がレーザ照射前の結合エネルギーの分布であり、図１２がレーザ照射後である。ＸＰＳチャートから分かるように、ＦＥＰ表面においてＣ−Ｆ結合が減少し、Ｃ−Ｏ結合が形成されている事から、脱フッ素（Ｆ）が行われ、酸素（Ｏ）が導入されている事が確認できる。
【００２３】
（効果）
効果を確認するために、接着したサンプルをチャックにより引っ張り試験機に保持し、鉛直方向に引っ張り、そのときの接着強さを求めた。第２実施例以降も同様の方法で引っ張り接着試験を行った。また、同様の方法でレーザを照射せずに接着した物も比較として引っ張り接着試験を行った。第２実施例以降も同様である。表１に引っ張り接着試験の結果を示す。レーザ未照射では当然ながら接着はできないが、本発明を用いる事により、３．８９ｋｇｆ／ｃｍの接着強さが得られた。
【００２４】
本実施例においては、水を接着剤として使用しているため、別に接着剤を用意する必要がなく、接着剤を硬化させる必要もないため、非常に簡便な接着方法となっている。
【００２５】
また、本実施例ではチューブ１８の開口端から２０ｍｍの所から３０ｍｍの所までを接着しているが、接着部位は、開口端、あるいは開口端から離れたところ、あるいは断続的に任意に設定することが可能である。
【００２６】
なお、本実施例においては導波路としてハロゲン化合物、非晶質フッ素樹脂を用いても同様の効果が得られた。
【００２７】
（第２実施例）
（構成）
図１及び図２を用いて本発明の第２実施例を説明する。
【００２８】
図１において、１はＡｒＦエキシマレーザ装置、２は導光装置であり、３は樹脂製チューブ、被接着物、接着剤を組み合わせたサンプルであり、７はエキシマレーザ光の光路を示している。図２は図１におけるサンプル３を拡大した断面図である。４は樹脂製チューブ、５は被接着物、６は接着剤である。第２実施例においてはフッ素樹脂製チューブ４にＰＴＦＥ、被接着物５にはＳＵＳ３０４丸棒、接着剤６には熱硬化性エポキシ接着剤を用いた。レーザ照射条件は、エネルギー密度５０ｍＪ／ｃｍ２  、繰り返し数１０ｐｐｓにて６００ショットであり、１度前記の条件で照射した後に、軸を中心に１８０°回転させて再び同条件にて照射した。その後サンプル３をオーブンに投入し、８０℃、１５時間にて接着剤を硬化させた。
【００２９】
（作用）
エキシマレーザ装置１から放射されたレーザ光は光路７を通ってミラーによりサンプル３に導かれる。サンプル３に到達したエキシマレーザ光は、フッ素樹脂製チューブ４に吸収されながら接着剤６に到達する。チューブ４及び接着剤６に到達したレーザ光により、チューブ４と接着剤６との界面においてＣ−Ｆ結合の切断とＨ−Ｆの形成が発生し、チューブ４と接着剤６がＣ−Ｃ結合で化学結合する。その後に接着剤を硬化する事により、チューブ４と被接着物５が接着剤６を介して接着される。
【００３０】
（効果）
表１に引っ張り接着強さを示す。引っ張り試験の結果、レーザ光を照射したサンプルは、接着部で破壊せず、チューブが切れる材料破壊となった。本実施例において、チューブ自体の強度よりも接着強さが上回るほど強力な接着が行えた。レーザ光未照射のサンプルと比較しても接着強さの向上が確認できる。
【００３１】
（第３実施例）
（構成）
図２，図３，図４を用いて本発明の第３実施例を説明した。
【００３２】
図３において、１はＡｒＦエキシマレーザ装置であり、７はレーザ光路であり、３は接着剤と樹脂製チューブと被接着物とを組み合わせたサンプル、１２はレーザ光回転照射装置である。また、１２は加熱装置１３の中に入っている。サンプル３の拡大図を図２に示す。４はＦＥＰ製チューブであり、５はＳＵＳ３０４丸棒の被接着物、６は熱硬化性付与形紫外線硬化形接着剤である。図４にレーザ光回転照射装置１２の拡大図を示す。レーザ光回転照射装置１２は回転可能な円筒体をしており、１２の内部にはレーザ光を導くためのミラー９が固定されている。７はレーザ光路であり、１２は１０ｒｐｍにて回転される。サンプル３は１２の回転中心に固定されている。
【００３３】
３１は接着剤６を硬化するための水銀紫外線ランプ光源であり、サンプル３の接着部に照射される。
【００３４】
レーザ照射条件はエネルギー密度１００ｍＪ／ｃｍ２  、繰り返し数１０ｐｐｓにて６０００ショットである。また、加熱装置の内部は１００℃に保たれている。
【００３５】
（作用）
エキシマレーザ装置１から放射されたレーザ光は、加熱装置１３内に入射し、そのまま照射装置１２内へ導かれる。照射装置内へ導かれたレーザ光はミラー９に反射され、光路７を通ってサンプル３に照射される。ここで、１２は回転しているために、１２に固定されたミラーによって導かれるレーザ光もサンプル３を中心として回転する。そのため、サンプル３の全周にわたって均一にレーザ光が照射される。レーザ光が照射されたサンプル３には第２実施例と同様の作用が発生し、チューブ４と接着剤６が化学結合される。また、接着剤に熱硬化性を付与した紫外線硬化形接着剤を使用しているため、レーザと同時に照射された紫外線、あるいはエキシマレーザ光により重合が開始され、かつ加熱装置により熱が与えられることにより、接着剤が硬化する。
【００３６】
（効果）
表１に示したように第２実施例と同様に接着強さの向上がみられる。
【００３７】
また、本実施例においてはレーザ光を回転させるためチューブ全周にわたって安定した接着が行える。さらに、チューブと接着剤の化学結合と、接着剤の硬化が同時に行えるため、接着工程の短縮がはかれる。
【００３８】
なお、本実施例においては接着剤として熱硬化性を付与した紫外線硬化形接着剤を使用したが、接着剤として熱硬化性を有さない紫外線硬化形接着剤、電子線硬化形接着剤あるいは熱硬化形接着剤を使用しても同様の硬化が得られた。熱硬化性を有さない紫外線硬化形接着剤を用いる場合は、加熱装置１３は不要となる。
【００３９】
（第４実施例）
（構成）
図５，図６を用いて本発明の第４実施例を説明する。
【００４０】
１４は第１実施例と同様である。１はＫｒＦエキシマレーザ装置である。１９はＰＥ製チューブ、接着剤、被接着物を組み合わせたサンプルである。図６にサンプル１９及び導波路１４の嵌合部を拡大した断面図を示す。７及び１４は第１実施例と同様である。１６はＳＵＳ３０３製のパイプであり、内径が３．２ｍｍである。１８はＰＥ製のチューブであり、外径が３．０ｍｍ、内径が２．５ｍｍである。パイプ１６とチューブ１８の間には２液混合形エポキシ系接着剤１７が塗布してある。レーザ照射条件及び導波路移動条件は第１実施例と同様である。その後、室温にて２４時間放置し接着剤を硬化させた。
【００４１】
（作用）
第１実施例と同様に、光路７を通ったレーザ光はチューブ１８に吸収されながら接着剤１７に達する。チューブ１８と接着剤１７の界面では、チューブ１８の表面のＣ−Ｈ結合が切断されＨが遊離する。遊離したＨは接着剤中のＨと結合としＨ２  を形成する。一方Ｈが遊離したＣは、接着剤中のＣと結びつき、チューブ１８の表面と接着剤は化学結合する。その後、接着剤を硬化させることにより、チューブ１８とパイプ１６は接着剤１７を介して接着される。
【００４２】
（効果）
表１に示すように、接着強さの向上がみられる。
【００４３】
また、本実施例のように外側からレーザ光を照射できない場合でも、導波路を用いて内側から照射することにより簡便な接着が可能となる。
【００４４】
また、導波路１４の先端部２０を図７（Ａ）の様な形状にしておけば、レーザ光は光路７を通り、導波路１４の全周から均一に放射される。あるいは図７（Ｂ）では、導波路１４の先端２０を円錐状に成形する事により光路７は屈折して、レーザ光はチューブ全周に照射される。この場合回転機構は不要となる。
【００４５】
（第５実施例）
（構成）
図８，図９を用いて本発明の第５実施例を説明する。
【００４６】
図８において１はＡｒＦエキシマレーザ装置、２７は加熱装置、２２は内径３．５ｍｍ、肉厚５ｍｍの合成石英製のパイプ状導波路、導波路２２は軸方向への移動機構を備えている。２３はチューブと接着剤と被接着物を組み合わせたサンプルである。図９はサンプル２３と導波路２２の嵌合部を拡大した断面図である。導波路２２の先端部はミラー２８となっている。７はレーザ光の光路、２６は経路ＰＰ製のチューブであり、内径が２．５ｍｍ、外径が３．５ｍｍである。２５は２．２ｍｍのピアノ線である。チューブ２６とピアノ線２５の間には熱硬化性１液付加形シリコーン系接着剤２４を塗布してある。導波路２２とＰＰチューブ２６は嵌合している。レーザ照射条件はエネルギー密度５０ｍＪ／ｃｍ２  、繰り返し数１０ｐｐｓにて６０００ショットである。導波路２２は移動機構により、５ｍｍ／ｓｅｃ、振幅５ｍｍにて往復運動をしている。加熱装置２７の内部は１２０℃に保持されている。
【００４７】
（作用）
レーザ装置１から放射されたレーザ光は光路７を通り、ミラー２８にて反射され、チューブ２６に一部吸収されながら接着剤２４に到達し、吸収される。チューブ２６と接着剤２４の界面では第２実施例と同様の作用が発生し、また、導波路２２が往復運動することにより１０ｍｍにわたってチューブ２６と接着剤２４は化学結合する。同時に加熱装置にて１２０℃で加熱されているため、接着剤２４の硬化が進む。レーザ照射終了後、さらに３時間加熱することにより、接着剤は完全硬化し、チューブ２６とピアノ線２５は接着剤２４を介して接着される。
【００４８】
（効果）
表１に示すように接着強さの向上がみられる。
【００４９】
また、パイプ状導波路を用いたことにより、チューブの全周を一度に、かつ均一に接着することが可能となる。
【００５０】
（第６実施例）
（構成）
図１，図２を用いて本発明における第６実施例を説明する。
【００５１】
図１において、１，２，３，７は第２実施例と同様である。また、サンプル３はモーターにより回転及び軸方向への移動が可能である。図２はサンプル３の断面を示した物である。４は内径３００ｍｍのＰＴＦＥチューブであり、５は外径が２９６ｍｍのＳＵＳパイプである。チューブ４とパイプ５の間には紫外線硬化形接着剤ＴＲ３１０２（（株）スリーボンド製）が塗布してある。レーザ照射条件は第３実施例と同様であり、照射面積はチューブ軸方向に２０ｍｍ、軸と垂直方向に１０ｍｍである。サンプル３はモーターにより１０ｒｐｍで回転している。
【００５２】
（作用）
チューブ４とパイプ５は第２実施例と同様の作用により化学結合する。また、接着剤６は紫外線硬化形であるため、同時に接着剤の硬化も進行する。さらに、サンプルを回転しているため全周にわたって、チューブ４とパイプ５の接着が行われる。
【００５３】
（効果）
表１に示すように接着強さの向上がみられる。なお、本実施例においては接着面積が広いため、単位面積当たりの接着強さを求めた。
【００５４】
本実施例においてはチューブ径が大きいため、第３実施例のような光学素子の回転は困難である。しかし、サンプルを回転させることにより、チューブ径に関わらずチューブ全周にわたって均一な接着が可能となる。
【００５５】
（第７実施例）
（構成）
図８，図９，図１０を用いて本発明による第７実施例を説明する。
【００５６】
図８，図９において１，７，２３，２４，２５，２６，２７，２８は第５実施例と同様であり、２２は非晶質フッ素樹脂を成型した中空パイプ状導波路である。導波路２２の拡大断面図を図１０に示す。導波路２２は第５実施例と同様にパイプ状であるが、本実施例においては更に中空構造となっており、中空部２９には窒素が充填されている。光路７の大部分は中空部２９の窒素中を通るようになっている。
【００５７】
（作用）
第５実施例と同様の作用が発生する。さらに本実施例においてはレーザ光が窒素中を通過するため、空気中、あるいは合成石英中を通過させるよりもレーザ光の減衰が少なくなっている。
【００５８】
（効果）
表１に示すように接着強さの向上が見られる。また、第５実施例と同様に均一な接着が可能となった。
【００５９】
また、レーザ光は酸素による吸収が大きいため、大気中において放射部から照射部までの光路が１ｍ以上になるとレーザ光の劣化、減衰が大きくなるが、本実施例では光の吸収が少ない窒素を充填しているため光路が長くなってもレーザ光が劣化、減衰を起こさずに照射可能となっている。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明は、チューブの径、部位に関わらず、改質と接着を同時に行う事が可能であり、また、改質後接着を行う際にも接着剤が限定されないため、短時間で、簡便に接着強さが向上し、人体に悪影響を及ぼす物質を使用しない安全な樹脂製チューブの接着方法となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の斜視図。
【図２】図１の装置の一部を拡大して示す断面図。
【図３】本発明の方法を実施するための他の装置の斜視図。
【図４】図３の装置の一部を拡大して示す説明図。
【図５】本発明の方法を実施するための他の装置の斜視図。
【図６】図５の装置の一部を拡大して示す断面図。
【図７】図６の装置の一部を模式的に示す説明図。
【図８】本発明の方法を実施するための他の装置の斜視図。
【図９】図８の装置の一部を拡大して示す断面図。
【図１０】図８の装置の一部を拡大して示す断面図。
【図１１】Ｘ線光電子分析法で分析を行い、試料にＸ線を入射して、そこから跳ね返ってくる光電子を検出器でカウントし、そのカウント量から試料がどの結合エネルギーを持っているかを示す図であり、本図はこの場合のレーザ照射前のエネルギー分布を示す線図。
【図１２】図１１に対応する図で、特にレーザ照射後のエネルギー分布を示す線図。
【符号の説明】
１…ＡｒＦエキシマレーザ、４…樹脂製チューブ、５…被接着物、６…接着剤、１４…導波路、１９…サンプル、２２…導波路、２３…サンプル、２７…加熱装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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