(57)【要約】【課題】両接続パートナがレーザビームに対して透過性でない場合でも、一方の管が他方のプラスチック部材にレーザ溶接によって固く結合されるようにする。【解決手段】プラスチック管の外側層と他方のプラスチック部材の外側層とが、規定された波長のレーザビームに対して十分に不透過性であり、プラスチック管だけでなく、他方のプラスチック部材をも、レーザビームに対して透過性のプラスチックから成る付加的な中間片によって端部で被覆し、中間片をレーザビーム溶接によって固定するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　一方のプラスチック管を他方のプラスチック部材に接続するための方法において、
ａ）プラスチック管の外側層と他方のプラスチック部材の外側層とが、規定された波長のレーザビームに対して十分に不透過性であり、
ｂ）プラスチック管だけでなく、他方のプラスチック部材をも、レーザビームに対して透過性のプラスチックから成る付加的な中間片によって端部で被覆し、
ｃ）中間片をレーザビーム溶接によって固定する、
ことを特徴とする、一方のプラスチック管を他方のプラスチック部材に接続するための方法。
【請求項２】
　プラスチック管が多層管であり、該多層管が、遮断層および／または耐静電気的に装備された内側層を有している、請求項１記載の方法。
【請求項３】
　他方のプラスチック部材がクイックコネクタ、分岐体、弁または管のためのカバーである、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
　他方のプラスチック部材が同じく管である、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
　中間片がスリーブである、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
　中間片を、管だけでなく、他方のプラスチック部材にも、それぞれ全周にわたって延びる少なくとも１つのシームによって溶接する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
　レーザビームに対して透過性のプラスチックから成る中間片を二成分射出成形法で他方のプラスチック部材に組み合せ、その後、管を嵌め込み、該管を少なくとも１つの溶接シームによって中間片に固定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
　レーザビームに対して透過性のプラスチックから成る中間片を、まず、他方のプラスチック部材のための金型内に挿入し、その後、他方のプラスチック部材の材料の射出成形によって他方のプラスチック部材に固着するかまたは他方のプラスチック部材にわたって固着し、その後、管を嵌め込み、該管を少なくとも１つの溶接シームによって中間片に固定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
　請求項１から８までのいずれか１項記載の方法により製作された接続部材。
【請求項１０】
　当該接続部材が自動車導管である、請求項９記載の接続部材。
【請求項１１】
　当該接続部材が燃料管路、冷却液管路、ブレーキ液管路、ハイドロリック液管路またはウィンドガラスウォッシャ装置管路である、請求項１０記載の接続部材。
【請求項１２】
　当該接続部材がガス搬送管路である、請求項９記載の接続部材。
【請求項１３】
　当該接続部材が、医療技術的な装置の構成要素である、請求項９記載の接続部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、単層のまたは多層の一方の導管を他方のプラスチック部材、たとえばクイックコネクタに接続するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　管とプラスチック部材との間の接続は知られている。この接続時には、管がプラスチック部材に差し被せられる。この場合、管は、プラスチック部材のニップルを収容するために拡張される。したがって、管は、ある場合には、ニップルのプロファイルに追従する。この接続には、可能な限り浸透・漏れ密であり、高い引出し力に耐えかつねじりに対して安全であるという要求が課せられる。さらに、特に燃料管路とクイックコネクタとの接続時には、いわゆる「結合バンド（ｗｅｄｄｉｎｇ　ｂａｎｄ）」の使用が知られている。この「結合バンド」は差被せ前に管に被せ嵌められ、差被せ時に同じく拡張されるので、引出し力が付加的な材料によって増加させられる。
【０００３】
　特に自動車のエンジンルーム内に増加させられて生ぜしめられ得るような高い温度の場合には、差し被せられた接続の能力が損なわれる。引出し強度とねじり安全性とが激しく弱化するので、接続のシール性は場合によってもはや保証されていない。別の使用事例、たとえば医療技術でも、接続のシール性と強度とが保証されていなければならない。
【０００４】
　この問題を排除するための可能性は、接続したい両構成要素を、たとえば熱ガス後退溶接（Ｗａｒｍｇａｓｚｉｅｈｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ）、赤外線溶接、電気スリーブ溶接（Ｅｌｅｋｔｒｏｍｕｆｆｅｎｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ）によって溶接するかまたは高周波電界を用いて溶接することにある。一般的にこれらの方法は、特に冷却段階における遅れを回避するために、接続したい両部材の手間のかかる位置決めが必要となるという欠点を有している。さらに、高い溶融容積に基づき、加熱、接続および冷却のために比較的大きなサイクル時間が必要となる。特に肉厚が小さい場合には、確実な溶接シームをこれらの慣用の溶接技術によって獲得することが極めて困難となる。
【０００５】
　ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１６７８６号明細書には、プラスチックから成る少なくとも２つの管エレメントおよび／または壁エレメントを接続するための方法が開示されている。この方法では、レーザ透過性のプラスチックが、レーザビームを吸収するプラスチックにレーザ作用によって溶接される。しかし、この方法は、たとえば燃料管路とクイックコネクタとの溶接には使用不可能である。燃料管路は一般的にレーザ透過性ではない。なぜならば、燃料管路は、通常、複数の層から形成されていて、たとえば煤によって着色された外側層、遮断層または煤によって導電性に装備された内側層を有しているからである。したがって、クイックコネクタはレーザ透過性の材料から成っていなければならない。しかし、クイックコネクタの内側通路へのレーザビームの導入は、たとえば８ｍｍの一般的な内径では考慮されないので、レーザビームが透明な材料を通って外部から溶接箇所にまで押し進ることができるように、管がニップルに被せられなければならない。しかし、この場合、管が形状安定性に保たれていることを保証することができない。管が凹むと、漏れなしの接続はもはや不可能となる。しかし、クイックコネクタは、通常、レーザ透過性ではない。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１６７８６号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２７０３９号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９６０１０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　したがって、本発明の課題は、両接続パートナがレーザビームに対して透過性でない場合でも、一方の管が他方のプラスチック部材にレーザ溶接によって固く結合されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　この課題を解決するために本発明の方法では、プラスチック管の外側層と他方のプラスチック部材の外側層とが、規定された波長のレーザビームに対して十分に不透過性であり、プラスチック管だけでなく、他方のプラスチック部材をも、レーザビームに対して透過性のプラスチックから成る付加的な中間片によって端部で被覆し、中間片をレーザビーム溶接によって固定するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
　この場合、あとで詳しく説明するように、以下の一般的な両構成が設けられている：
ａ）中間片がスリーブである。このスリーブは接続箇所にプラスチック管の端部と他方のプラスチック部材の端部との上方で取り付けられ、次いで、両端部にレーザ溶接によって固定される。
ｂ）中間片が同じくスリーブの形状を有しているものの、すでに前述したように、たとえば他方のプラスチック部材の材料の射出成形による他方のプラスチック部材の取囲みまたは他方のプラスチック部材への固着によって他方のプラスチック部材に結合される。次いで、中間片はプラスチック管の端部の上方に取り付けられ、その後、ここにレーザ溶接によって固定される。
【０００９】
　プラスチック管は、通常、燃料、溶剤、オイル、ガス、農薬またはこれに類するものを案内するために働く。有利な構成では、プラスチック管がガス搬送管路または自動車導管、特に燃料管路、冷却液管路、ブレーキ液管路、ハイドロリック液管路またはウィンドガラスウォッシャ装置管路である。管は単層または多層であってよい。現在、最大７つの層まで技術的に実現可能である。この場合、多層の構造では、燃料成分の浸透を防止する遮断層が必要となり得る。機能層は、一般的にポリアミドまたはポリオレフィンをベースとした成形材料から成っているのに対して、遮断層は、たとえばポリエステル、フルオロポリマまたはエチレン／ビニルアルコール・コポリマをベースとした成形材料から成っている。場合によって存在する耐静電気的な内側層は、導電性の成分、たとえば導電性煤またはグラファイトフィブリルの添加によって装備された成形材料から成っている。相応の管は公知先行技術であり、多くの刊行物に記載されている。管は慣用の押出し成形または共押出し成形により管校正またはディスク校正によって製作することができるかまたは形状付与する側面体（波形管引抜き）によって製作することができる。ブロー成形、たとえばサクションブロー成形（Ｓａｕｇｂｌａｓｆｏｒｍｅｎ）またはチューブ操作によるブロー成形も適宜な単層管または多層管の製作法として知られている。
【００１０】
　管に接続したい他方のプラスチック部材は、たとえばクイックコネクタ、分岐体、弁、管のためのカバーまたは別の管であってよい。他方のプラスチック部材は、少なくとも１つのニップルを有している。このニップルは管との接続のために設けられている。ニップルは滑らかに形成することができるものの、外面に所定のプロファイル、たとえばクイックコネクタにおけるモミの毬果のプロファイルまたはオリーブのプロファイルを備えていてよい。レーザ溶接によって形成される結合に対して、鋭い縁部を備えたプロファイルと、より滑らかなプロファイルとの組合せ、たとえばオリーブのプロファイルとモミの毬果のプロファイルとの組合せが特に有利であると分かった。プラスチック部材はたいていただ１つの材料から成っているものの、種々異なる複数の材料から成っていてもよく、この場合、たとえば多成分射出成形によって製作される。材料は、たとえばガラス繊維または炭素繊維によって強化されていてもよいし、耐静電気的に装備されていてもよい。このためには、同じく炭素繊維、導電性煤、グラファイトフィブリルまたは適切な別のあらゆる添加物が考慮される。
【００１１】
　別の構成では、接続部材が、医療技術的な装置の構成要素である。この場合、一方の管は、たとえば血液バッグ、弁、接続エレメントまたは分岐体に接続されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
　レーザビームに対して透過性のプラスチックから成る付加的な中間片は、接続したい箇所をスリーブのように被覆している。このためには、第１の有利な構成では、公知先行技術に基づき公知である「結合バンド」が使用される。この結合バンドは、熱可塑性の材料から成るスリーブ、すなわち、接続箇所をカバーする管区分である。相応の装置が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２７０３９号明細書に開示されている。結合バンドは、そこでは、「圧縮スリーブ」と呼ばれている。接続は、そこでは、コネクタボディ、すなわち、たとえばクイックコネクタの圧入によって得られる。これによって、公知先行技術では、引出し力ならびに側方に作用する負荷に対する強度が増加させられるようになっており、ねじり安全性が改善されるようになっている。本発明の図１によれば、管１がクイックコネクタ３のニップル２に差し被せられる。管１の一部と、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２７０３９号明細書と異なり、クイックコネクタ３の一部とは、「結合バンド」４によって被覆されている。この結合バンド４は、全周にわたって延びる２つの溶接シーム（図示せず）によって、クイックコネクタ３だけでなく管１にも結合される。
【００１４】
　第２の有利な構成では、レーザビームに対して透過性のプラスチックから成る中間片が直接二成分射出成形法で他方のプラスチック部材の端部に部分的に組み合わされるので、ただ１つの溶接シームしか管のために必要とならない。
【００１５】
　第３の有利な構成では、中間片が慣用の加工法、たとえば射出成形または押出し成形によって製作され、その後、他方のプラスチック部材のための金型内に挿入され、次いで、他方のプラスチック部材の材料の射出成形によって他方のプラスチック部材の端部に部分的に固着されるかまたは他方のプラスチック部材の端部にわたって部分的に固着される。この事例でも同じく、ただ１つの溶接シームしか管に対して必要とならない。
【００１６】
　差被せによるクイックコネクタの慣用の接続時のように、管は、プラスチック部材に設けられたニップルにわたって被せられてよい。しかし、原理的には、管とプラスチック部材とが突き合わされさえすれば十分であり、これによって、差被せのプロセスが省略される。試してみて、このような接続のシール性および負荷耐性は同じく良好であり、温度負荷下では、従来の解決手段よりも良好でさえあることが分かった。
【００１７】
　中間片は熱可塑性の材料から成っている。この材料は、プラスチック管の外面の材料だけでなく、他方のプラスチック部材の外面の材料とも相溶性であり、これによって、十分に固い溶接結合を得ることができる。適宜な材料組合せは当業者にとって周知である。最も単純な事例では、両外面がＰＡ１２成形材料から成っている。この事例では、中間片が、有利には、ＰＡ１２ホモポリマまたはＰＡ１２コポリマ、ＰＡ１０１２またはＰＡ１２１２をベースとした成形材料から成っている。この成形材料は、知られている通り、ＰＡ１２と相溶性である。中間片が多層で形成されている構成も可能である。この場合、比較的厚い外側層が強度とレーザビームに対する透過性とを保証しており、比較的薄い内側層が材料相溶性に関して最適化される。この場合、この内側層は、それほど際立ってレーザビームに対して透過性である必要はない。こうして、たとえばＰＡ１２成形材料から成る外面を備えた一方の管と、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）成形材料から成る外面を備えた他方のプラスチック部材とを中間片に結合することができる。この中間片は、ＰＡ１２から成る厚い外側層と、相溶化されたＰＡ１２／ＰＢＴブレンドから成る薄い内側層とを有している。この場合、相溶化は、公知先行技術に相応して、たとえばＰＡ１２／ＰＢＴブロックコポリマまたはポリエチレンイミン／ポリアミド・グラフトコポリマによって行うことができる。中間片の内側層は両外面に固く溶接することができる。
【００１８】
　プラスチックは、使用されるレーザの波長範囲で透明であるかまたは半透明である場合にレーザビームに対して透過性となる。一般的には、純粋なポリマもしくはポリマの混合物は、付与された層厚さ（有利には最大５ｍｍ）で十分に透明であるかもしくは半透明である、すなわち、僅かしか吸収しないことが認められている。中間片がデザインから要望される事例では、中間片の成形材料を、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９６０１０４号明細書に基づき公知であるように、少なくとも２種類の着色剤の組合せによって着色することができ、これによって、暗い色彩効果が生ぜしめられる。この場合、使用されるレーザの波長におけるＩＲ範囲で成形材料は十分に透明でなければならないかまたは半透明でなければならない。
【００１９】
　プラスチック管の外側層と他方のプラスチック部材の外側層とは、使用されるレーザの波長範囲でレーザビームを吸収する粒子状の添加物、たとえば煤、ケイ酸カルシウムまたは酸化鉄が各成形材料に添加されることによって、レーザビームに対して不透過性に調整される。このような種類の顔料の代わりに、有機顔料またはＵＶ吸収剤が添加されてもよい。
【００２０】
　レーザ溶接法の使用のためには、慣用の固体レーザ、ガスレーザまたは半導体レーザが適している。レーザビームの波長は、有利には、４００〜２０００ｎｍの範囲にある。溶接時には、有利には、全周にわたって一貫して延びる溶接シームが形成される。強度とシール性とに課せられる要求が高められる場合には、２つまたはそれ以上の溶接シームが直接相並んで形成されてもよい。
【００２１】
　本発明による方法によって、より高い温度の場合でも、改善された引出し強度およびねじり安全性を有する接続箇所が得られる。このように製作された接続部材も同じく本発明の対象である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による有利な構成を例示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
　１　管、　２　ニップル、　３　クイックコネクタ、　４　結合バンド
【図１】
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