(57)【要約】【課題】  複数の熱可塑性樹脂を互いに接着するにあたり、従来からの赤外線加熱による融着を利用した方法を応用し、より接着力を向上することができ、また接着後の意匠性も優れている、熱可塑性樹脂の融着方法を提供することを主たる課題とする。【解決手段】  透明または半透明な熱可塑性樹脂と、不透明な熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂側から光を照射することにより、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂と不透明な熱可塑性樹脂との界面近傍の樹脂を加熱溶融させることで、互いの樹脂を融着せしめる方法であって、前記界面近傍の樹脂が加熱溶融している状態で、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂の表面からローラーを用いて加圧する。【選択図】  図１
2006264058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明または半透明な熱可塑性樹脂と、不透明な熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂側から光を照射することにより、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂と不透明な熱可塑性樹脂との界面近傍の樹脂を加熱溶融させることで、互いの樹脂を融着せしめる方法であって、
前記界面近傍の樹脂が加熱溶融している状態で、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂の表面からローラーを用いて加圧することを特徴とする熱可塑性樹脂の融着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂の融着方法であって、
前記透明または半透明な熱可塑性樹脂側から光を照射した後、加圧するまでの間に、当該透明または半透明な熱可塑性樹脂表面に空気を吹き付けることでその表面を冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂の融着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線等の光を照射することにより熱可塑性樹脂を加熱溶融して融着せしめる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂は、常温で固体であって、加熱により溶融して流動性を示す一方でその後冷却することにより再度固体化（結晶化）する特性を持つ樹脂である。
【０００３】
このような熱可塑性樹脂同士を互いに接着する方法としては、先ず第１に接着剤や溶剤などを利用する方法を挙げることができる。
【０００４】
当該方法は最も単純で安易に用いることができるが、樹脂同士の整合性や接着力、さらには乾燥時間などに問題があり、より正確で強固な接着が必要な場合には不適である。
【０００５】
熱可塑性樹脂を互いに接着する方法としては、上記の方法とは別に、熱を利用する方法が挙げられる。
【０００６】
当該方法は前記熱可塑性樹脂の特性（熱により溶融し、冷却することで再度固体化する特性）を利用した方法であるが、加熱炉など大型の装置を用いる場合が多く不便であり、また加熱により樹脂全体の形状が変形しまうといった問題があった。
【０００７】
現在においては、前記熱を利用する方法の応用として、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているような赤外線加熱技術を利用した方法も用いられている。
【０００８】
特許文献１に開示されている方法は、図４に示すように、ハロゲンランプ４１からの赤外線照射光４３が、リフレクタ４２により反射集光されて、赤外線透過側に位置する透明あるいは半透明のプラスチック片４４を透過するとともに赤外線吸収側に位置する不透明のプラスチック片４５の所望の面に合焦され、かつ、照射される結果、該プラスチック片４５の一部が加熱され溶融膨張して前記プラスチック片４４における該プラスチック片４５との対向面に融着してプラスチック片４４、４５相互が接着せしめられる方法である。
【０００９】
一方、特許文献２に開示されている方法は、特許文献１に開示されている方法に加えて、透明または半透明の熱可塑性樹脂の表面に空気を吹き付けることを特徴とする方法である。
【特許文献１】特開昭５５−１０３９２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法にあっては、２枚のプラスチック片（つまり、熱可塑性樹脂）を単に重ねた状態で融着しているだけなので、十分な接着強度が得られない場合がある。
【００１１】
また、特許文献２に開示されている方法は、前記特許文献１に開示されている方法の問題点、つまり接着強度の向上を目的として開発された方法ではあるが、その解決策は、透明または半透明な熱可塑性樹脂の表面から空気を吹き付けることによりその空気圧で当該熱可塑性樹脂を不透明な熱可塑性樹脂へ押し付けて接着強度を向上しようとするものであり、十分な解決策とはいえない場合がある。また、当該空気圧のみで透明または半透明な熱可塑性樹脂を押し付けようとした場合には、それ相当の圧力が必要となり、２枚の熱可塑性樹脂の間に空気が侵入して逆に密着性を低下させたり、２枚の熱可塑性樹脂がずれて所望の位置に正確に融着することが困難となる可能性もある。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、複数の熱可塑性樹脂を互いに接着するにあたり、従来からの赤外線加熱による融着を利用した方法を応用し、より接着力を向上することができ、また接着後の意匠性も優れている、熱可塑性樹脂の融着方法を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための、本願発明は、透明または半透明な熱可塑性樹脂と、不透明な熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂側から光を照射することにより、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂と不透明な熱可塑性樹脂との界面近傍の樹脂を加熱溶融させることで、互いの樹脂を融着せしめる方法であって、前記界面近傍の樹脂が加熱溶融している状態で、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂の表面からローラーを用いて加圧することを特徴とする。
【００１４】
また、上記発明にあっては、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂側から光を照射した後、加圧するまでの間に、当該透明または半透明な熱可塑性樹脂表面に空気を吹き付けることでその表面を冷却してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
上記の発明によれば、基本的には、透明または半透明な熱可塑性樹脂と、不透明な熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂側から光を照射することにより、当該光を不透明な熱可塑性樹脂に吸収させて熱を発生させることができ、当該熱を利用することでこれらの樹脂の界面近傍を溶融させて、互いの樹脂を融着せしめることができ、これと併せて、互いの樹脂が溶融している状態で、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂の表面からローラーを用いて加圧するので、互いの樹脂の融着を強固にすることができるとともに、互いの樹脂の位置関係（接着位置）を正確に保ったまま融着することができる。
【００１６】
また、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂側から光を照射した後、加圧するまでの間に、当該透明または半透明な熱可塑性樹脂表面に空気を吹き付けることでその表面を冷却することで、加圧するためのローラーが接触する部分である「透明または半透明な熱可塑性樹脂の表面」が光の照射により軟化（溶融）すること防止することができる。その結果、ローラー加圧をするにあたって、透明または半透明な熱可塑性樹脂表面が変形したり損傷したりするおそれがなく、また当該表面に意匠が施されている場合であっても、当該意匠を崩すこともない。つまり、樹脂間の密着性を向上すべくローラーを用いた加圧を行い、一方で当該加圧に耐え得る強度を付与すべく透明又は半透明な熱可塑性樹脂の表面を空気により冷却することが、この発明の特徴であり、これにより始めて上記特有の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の熱可塑性樹脂の融着方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の方法を実施するための装置の一例を示す図である。以下、当該装置とあわせて本発明の方法を説明する。
【００１９】
図１に示す装置１０は、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１と不透明な熱可塑性樹脂１２とを融着する方法を実施するための装置である。そして、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１と不透明な熱可塑性樹脂１２とを重ね合わせた状態で、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂１１側から光を照射するためのランプ１３と、当該ランプの光を所定の位置に集光させるための反射板１４と、を有しており、当該ランプ１３からの光を不透明な熱可塑性樹脂１２に吸収させることで、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１と不透明な熱可塑性樹脂１２との界面Ｓ近傍の樹脂を加熱溶融させて互いの樹脂１１，１２を融着せしめることができる。そしてさらに、当該装置は、前記ランプ１３、および反射板１４に加えて、界面Ｓ近傍の樹脂が加熱溶融している状態で、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂１１の表面を加圧するためのローラー１５を有しており、これにより、従来よりも優れた密着性を実現することができる。なお、当該装置１０は、図中の矢印の方向に順次移動可能に形成されており、これにより、２枚の樹脂１１，１２を順次（図においては右側から）融着せしめることができる。
【００２０】
まず、本発明の方法の対象となる透明または半透明な熱可塑性樹脂１１と不透明な熱可塑性樹脂１２について説明する。
【００２１】
本発明の方法における透明または半透明な熱可塑性樹脂１１とは、ランプ１３から照射される光が透過する程度の透明度を有する熱可塑性樹脂を意味し、具体的には曇度（ヘイズ）測定値が８０％以下の熱可塑性樹脂が好ましい。また、熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイソブチレン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアセタール、フッ素樹脂やそれぞれの変性樹脂などが挙げることができる。
【００２２】
一方、本発明の方法における不透明な熱可塑性樹脂１２とは、前記透明または半透明な熱可塑性樹脂１１とは逆に、ランプ１３から照射される光を吸収する程度の透明度を有する熱可塑性樹脂を意味し、例えば着色された熱可塑性樹脂などが一般的にこれに該当する。なお、樹脂自体の具体例としては、前記透明または半透明なそれと同様の樹脂を挙げることができる。
【００２３】
ここで、熱可塑性樹脂を着色することにより本発明の方法における不透明な熱可塑性樹脂１２とする場合の着色方法については特に限定することはなく、例えば、上述した熱可塑性樹脂内に顔料を混練する方法などを挙げることができる。また、樹脂を着色する場合の色についても特に限定することはないが、ランプ１３からの光の吸収効率を考慮すると、黒色に着色することが好ましい。
【００２４】
本発明の方法における不透明な熱可塑性樹脂１２については、樹脂全体が一様に不透明である必要はなく、融着せしめたい部分（つまり光を吸収して加熱溶融せしめる部分）のみが不透明であればよい。したがって、図２（ａ）に示すように、その表面部分のみ不透明であったり、（ｂ）に示すように、部分的に不透明であってもよい。
【００２５】
また、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１と不透明な熱可塑性樹脂１２との材質については、必ずしも一致させることはなく、上述した樹脂から任意に選択して用いることができる。
【００２６】
本発明の方法にあっては、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１と不透明な熱可塑性樹脂１２を重ね合わせて、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１側から光を照射することが行われるが、当該照射する光としては、熱量をもつ光であることが好ましく、具体的には、紫外線〜赤外線、特に近赤外線領域の光を用いることが好ましい。したがって、図１に示すランプ１３についてもこのような光を照射可能なランプであることが必要である。また、樹脂を融着する場合にあっては、点または線でなくある程度の面積に対し均一に光を照射することが必要となるため、棒状に照射することができるランプ１３を用いることが好ましい。さらにまた、照射効率を上げるために、図１に示すような反射板１４を用いて光を集光するようにしてもよい。なお、ランプ１３と透明または半透明な熱可塑性樹脂１１表面との距離については、ランプ１３および反射板１４による集光距離に応じて適宜調整すればよい。
【００２７】
本発明の方法にあっては、上記で説明したような光を照射することにより、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１と不透明な熱可塑性樹脂１２との界面Ｓ近傍の樹脂を加熱溶解せしめることで、これらの樹脂１１，１２を融着せしめる方法であるが、当該界面Ｓ近傍の樹脂を加熱溶解せしめている状態で、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１の表面側からローラー１５を用いて加圧することを特徴としている。
【００２８】
ローラー加圧を行うことにより、互いの樹脂の融着を強固にすることができるとともに、互いの樹脂の位置関係（接着位置）を正確に保ったまま融着することができる。
【００２９】
本発明の方法に用いられるローラー１５については、前記作用効果を奏することができるものであれば、その材質や形状を特に限定することはないが、ローラー１５表面にあっては、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１の表面に加圧痕や傷が生じることを防止するためにゴム等の弾性を有する材料で同時に広い面積を加圧することが好ましい。
【００３０】
また、加圧する際の圧力についても適宜設定すればよく、特に限定することはないが、例えば０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度が好ましい。また、後述する実施例１の如く、加圧するためのローラーを２つ以上用いることできる。この場合には、１つ目のローラーは透明または半透明な熱可塑性樹脂１１が浮き上がることなどを押さえることを主目的として用い、２つ目のローラーで圧着せしめることを主目的とすることが好ましく、そうすると、１つ目のローラーによる加圧に比べて、２つ目のそれによる加圧を大きくすることが好ましい。
【００３１】
さらに、本発明の方法にあっては、光を照射することにより界面Ｓ近傍の樹脂を加熱溶解せしめた後、前記ローラー１５による加圧をする前の段階で、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１表面に空気を吹き付けることでその表面を冷却することが好ましい。
【００３２】
このように透明または半透明な熱可塑性樹脂１１表面を加圧する前に冷却しておくことにより、当該表面をローラー加圧に耐え得る程度の硬さに保持することができ、その結果、ローラー加圧をしても、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１表面の意匠性を損なうことがない。
【００３３】
透明または半透明な熱可塑性樹脂１１表面を冷却する場合にあっては、図示するように、ランプ１３と加圧ローラー１５との間に空気噴出口１６を設け、当該空気噴出口１６から空気を噴出せしめる方法を採用することができる。この場合において、噴出せしめる空気は特に冷却するひつようはなく室温（２０〜２５℃）程度で良く、またその量も特に限定することはないが、例えば、加熱溶融する部分（つまり２枚の樹脂の界面Ｓ近傍部分）の温度を非接触温度計などを用いてモニタリングし、界面Ｓ近傍の温度を樹脂の融点より１０〜３０℃高い温度に保つようにランプ１３の出力、および空気噴出口１６からの空気量を調整することにより、透明または半透明な熱可塑性樹脂１１表面をローラー加圧に耐え得る硬度に保つことができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の方法について実施例を用いて説明する。
【００３５】
（実施例１）
図３は、本発明の実施例１の方法を説明するための図である。
【００３６】
半透明な熱可塑性樹脂として、厚さ１ｍｍヘイズ５０％のポリエチレン樹脂からなるシート３１と、不透明な熱可塑性樹脂として、厚さ３ｍｍの黒色に着色されたポリエチレン樹脂からなるシート３２を準備した。
【００３７】
これら２枚の樹脂シート（３１，３２）を図示するように、半透明な樹脂シート３１を上にして重ね合わせ、半透明な樹脂シート３１側から２０００Ｗの近赤外線ランプ３３を用いて近赤外線光を照射した。このときランプ３３と半透明な樹脂シート３１表面との距離は１００ｍｍとした。また、図示するように、ランプは２つ準備し（図の左から第１ランプ３３、第２ランプ３３’とする。）、その周囲には反射板を設けた。そして、２つのランプ３３、３３’の間には第１の加圧ローラー３３を設けるとともに、第２ランプ３３’のさらに左側には、第２の加圧ローラー３５’を設けた。また、第２の加圧ローラー３５’には、２０Ｎの重りＷを設置した。
【００３８】
第１加圧ローラー３５と第２加圧ローラー３５’との距離は２００ｍｍとし、当該装置全体を２２０ｍｍ／ｍｉｎのスピードで矢印の方向に移動させることで２枚の樹脂３１，３２を融着せしめた。
【００３９】
なお、図示しないが、２枚の樹脂シート３１，３２の界面温度は、非接触温度計によりモニタリングし、界面の温度が１４０〜１７０℃となるようにランプの出力を調整し、同時にファンなどの空気冷却装置（図示せず）などにより半透明な樹脂シートの表面温度は１２０℃以下に保持した。
【００４０】
このような方法により融着せしめた２枚の樹脂シート３１，３２のそれぞれを冶具で固定し、両樹脂シートを引き裂くように引っ張ることで融着強度を測定したところ、１５０Ｎ／ｃｍ２以上の強度で２枚の樹脂シートが破断した。この結果より、実用に耐え得る程度の融着力を有していることが分かった。
【００４１】
（比較例１）
比較例１の方法として、２つの加圧ローラー（３５、３５’）を設けなかった以外はすべて前記本発明の実施例１と同様の装置および条件にて半透明な樹脂シート３１と黒色の樹脂シート３２とを融着せしめた。
【００４２】
その結果、ランプ３３による照射でランプ側のシート３１が温度上昇により徐々に透明になり２枚シート界面Ｓまで到達したが、２本目のランプ３２が通過した段階で、不透明な樹脂シート３１に浮きを生じ、当該シート３１自体にもたわみが生じた。そのため、たわみによりシート３１がシート３２に接している部分では点付けような状態で多少の融着性が確認されたが、測定する前に剥離してしまう程度の強度であり、強度、仕上がり共に実用に耐え得る程度の融着力を有していないことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の方法で用いる不透明な熱可塑性樹脂の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の方法を説明するための図である。
【図４】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１、３１  …  透明または半透明な熱可塑性樹脂
１２，３２  …  不透明な熱可塑性樹脂
１３、３３、３３’  …  ランプ
１４、３４  …  反射板
１５、３５、３５’  …  ローラー
１６  …  空気噴出口
【図１】
2006264058.tif 000003
【図２】
2006264058.tif 000004
【図３】
2006264058.tif 000005
【図４】
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