(57)【要約】【課題】低コストかつ大型成形品の溶着を精度良く行える樹脂成形品の溶着方法を得る。【解決手段】熱可塑性樹脂から成形された成形品同士を溶着により接合する樹脂成形品の溶着方法であって、少なくとも一方の接合面に１個又は２個以上の突起部４が形成されると共に、これらの各突起部４に発熱部材２を配置しうる発熱部材受入部が形成されており、発熱部材受入部に発熱部材４が配置された成形品１に、突起部４を嵌め込むための開口孔５を備えた成形品３を当接し、発熱部材２に通電加熱すると共に加圧して接合面を溶着する工程を有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂から成形された成形品同士を溶着により接合する樹脂成形品の溶着方法であって、少なくとも一方の接合面に１個又は２個以上の突起部が形成されると共に、これらの各突起部に発熱部材を配置しうる発熱部材受入部が形成されており、当該発熱部材受入部に発熱部材が配置された成形品に、前記突起部を嵌め込むための開口孔を備えた成形品を当接し、前記発熱部材に通電加熱すると共に加圧して接合面を溶着する工程を有することを特徴とする樹脂成形品の溶着方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂から成形された成形品同士を溶着により接合する樹脂成形品の溶着方法であって、少なくとも一方の接合面に１個又は２個以上の突起部が形成されると共に、他方の接合面に前記突起部を嵌め込むための開口孔が備えられ、かつ、少なくとも一方の成形品は、その接合面に発熱部材を固定する溝部が形成されており、他方の成形品は、前記溝部に当接する部位となる接合面に、突起部又は開口孔を迂回して形成されたリブを備えており、前記溝部に発熱部材を配置した後に当該溝部に前記リブを嵌合させて、前記発熱部材に通電加熱すると共に加圧して接合面を溶着する工程を有することを特徴とする樹脂成形品の溶着方法。
【請求項３】
前記接合面を溶着する工程と同時又は工程後に、突起部を溶融カシメする工程を有することを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形品の溶着方法。
【請求項４】
前記突起部は、少なくとも２つ以上に分割された凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂成形品の溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂から成形される樹脂成形品の溶着方法であって、特に、自動車部品や家電製品等の大型である樹脂成形品の溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂から成形される成形品同士を溶着する方法として、各種の方法が使用されている。例えば、樹脂成形品の溶着方法として、熱板加熱、熱風加熱又は超音波加熱等の加熱方法で樹脂の表面を加熱して溶融した後に、樹脂成形品同士を重ね合わせて加圧する方法が一般的である。
【０００３】
また、最終製品に要求される特性に応じて、樹脂成形品の溶着方法を選択しているが、例えば、最終製品に高い剛性が要求される場合には、振動溶着法や熱線溶着法などの溶着面の大きい方法が適用される。
【０００４】
上記振動溶着法は、各成形品を相互に振動及び加圧させて、すなわち、接合面に平行な往復運動による摩擦熱により接合面を溶融又は軟化させて接合する方法である。本方法によれば、精度良く成形品を溶着できるため、各種分野での開発が進められている。
【０００５】
例えば、振動溶着法を使用して樹脂製品を形成して、樹脂成形品に充分な接合強度を確保し、かつ、振動持に生じるバリにより樹脂製品の品質低下を防止した樹脂製品の製造方法及び樹脂製品の開発が報告されている（特許文献１参照）。また、振動溶着法によって強固に溶着した加工剤および溶着方法が報告されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１３２５２９号公報
【特許文献２】
特開２０００−６２４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した振動溶着方法では、成形品を振動させるために特殊な装置と、溶着する成形品を固定するための固定治具と、が必要となりコスト的に十分な量産数量が必要になるという問題を有していた。また、本振動溶着方法によれば、成形品の大型化に伴い、成形品を振動させる装置を大型化する必要があるため、装置コストが高騰し、その結果、製造コストが高くなるという問題を有していた。さらに、成形品を振動させて摩擦熱により接合面を溶着するため、振動方向に対する形状自由度が低くなってしまうという欠点を有していた。
【０００８】
これに対し、熱線溶着法は、溶着する成形品の接合面に予め発熱部材である発熱線を挟んでおき、加圧と同時に発熱線に通電し加熱することで樹脂を溶融密着させて接合面を溶着する方法である。本方法によれば、溶着する成形品を振動させる装置が不要なため、振動溶着法に比べて製造コストを低コスト化できるという利点を有する。
【０００９】
しかし、成形品が大型化すると、接合面に挟む発熱線の長さを所定以上の長さにする必要があり、接合面への発熱線の固定、あるいは、成形品の位置合わせが困難となっていた。この結果、成形品同士の溶着を精度良く行うことができないという問題を有していた。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、低コストかつ大型成形品の溶着を精度良く行える樹脂成形品の溶着方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明者らは種々研究した結果、成形品の接合面に発熱線等の発熱部材を所定位置に配置する発熱部材受入部を形成することにより、発熱部材の固定が容易であり、また、一方の成形品に突起部を形成し、この突起部に嵌め込む開口孔を他方の成形品に形成することにより、成形品同士の位置合わせが容易となり溶着精度を向上できることを見出した。また、突起部を溶融カシメして接合面以外にも溶着部を形成することにより、溶着強度を確保できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂から成形された成形品同士を溶着により接合する樹脂成形品の溶着方法であって、少なくとも一方の接合面に１個又は２個以上、好ましくは複数個の突起部が形成されると共に、これらの各突起部に発熱部材を配置しうる発熱部材受入部が形成されており、当該発熱部材受入部に発熱部材が配置された成形品に、前記突起部を嵌め込むための開口孔を備えた成形品を当接し、前記発熱部材に通電加熱すると共に加圧して接合面を溶着する工程を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、熱可塑性樹脂から成形された成形品同士を溶着により接合する樹脂成形品の溶着方法であって、少なくとも一方の接合面に１個又は２個以上、好ましくは複数個の突起部が形成されると共に、他方の接合面に前記突起部を嵌め込むための開口孔が備えられ、かつ、少なくとも一方の成形品は、その接合面に発熱部材を固定する溝部が形成されており、他方の成形品は、前記溝部に当接する部位となる接合面に、突起部又は開口孔を迂回して形成されたリブを備えており、前記溝部に発熱部材を配置した後に当該溝部に前記リブを嵌合させて、前記発熱部材に通電加熱すると共に加圧して接合面を溶着する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
また、上記発明において、前記接合面を溶着する工程と同時又は工程後に突起部を溶融カシメする工程を有することを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記発明において、前記突起部は、少なくとも２つ以上に分割された凸形状を有することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂成形品の溶着方法について、第１実施形態及び第２実施形態を用いて説明する。
【００１７】
第１実施形態（図１〜図３）
本実施形態では、基本的な樹脂成形品の溶着方法について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１８】
本発明の樹脂成形品の溶着方法は、基本的に、熱可塑性樹脂から成形された成形品同士を溶着する工程と、この工程と同時又は工程後に、一方の成形品の接合面に形成された突起部を溶融カシメして、突起部と成形品とを溶着する工程と、を有する。本方法により溶着する際に使用される成形品及び発熱体を図１に示す。
【００１９】
図１は、樹脂成形品の溶着方法で使用する部材を示す斜視図である。図１に示すように、一方の成形品１と、発熱部材としての発熱線２と、他方の成形品３と、を準備した。一方の成形品１の接合面に、５０ｍｍ〜３００ｍｍ間隔で突起部４が形成されており、この成形体１に当接する他方の成形品３の接合面には、突起部４を嵌め込むための開口孔５が突起部４と同数個形成されている。上記成形品１の突起部４は、発熱線２を配置可能な２つ以上に分割された凸形状を有しており、発熱部材受入部としての窪み部６に発熱線２を配置する。
【００２０】
上記成形品１，３として、ガラス繊維を２０％〜４０％含有させた熱可塑性樹脂を使用した。成形品１，３の材料は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではないが、溶着するため、成形品は相互に相溶する材料を選択する必要がある。
【００２１】
上記発熱線２として、直径φ１．４ｍｍの軟鋼線を使用した。発熱線２の材料は導電性材料であれば良く、特に限定されるものではないが、金属材料を使用することが望ましく、例えば、鋼線やステンレス等を使用することが好ましい。また、発熱線２は、その断面積が大きくなると接合面の溶着強度が増加するため、発熱線２の断面積を大きくすると良い。ただし、成形品１に発熱線２を配設する作業性や成形品１，３を構成する熱可塑性樹脂を溶融するために必要な電流や電圧量を考慮すると、発熱線２の直径φを１．０ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００２２】
上記成形品１，３を使用して、成形品を溶着する手順を具体的に以下に説明する。
【００２３】
まず、突起部４が形成された成形品１の窪み部６に発熱線２を配設した後、成形品１の突起部６を他方の成形品３の開口孔５に嵌め込み、成形品１，３同士を当接して重ね合わせた。図２は、成形品同士を重ね合わせときの様子を示す斜視図であり、図２に示すＸ−Ｘ´線の拡大断面図を図３（a）に、Ｙ−Ｙ´線の拡大断面図を図３（b）に各々示した。図３（a）に示すように、発熱線２の両側は成形品１，３により挟持されており、図３（b）に示すように、突起部４に形成された窪み部６に発熱線２が配設される。
【００２４】
次に、発熱線２に通電し、発熱線２を加熱した。発熱線２を加熱すると共に成形品１，３を加圧して、発熱線２の周囲の熱可塑性樹脂を溶融させて接合面を溶着した。さらに、成形品１，３同士の接合面を溶着すると同時に、あるいは成形品１，３同士の接合面を溶着した後、開口孔５から突出した突起部４を溶融カシメして成形品３に突起部４を溶着した。なお、溶融カシメする際の溶着は、一般的な溶着工法を使用することができ、例えば、熱板溶着、熱風溶着、超音波溶着などの既存の溶着法を適用することができる。
【００２５】
本実施形態によれば、従来、大型成形品では配設が困難であった長さ２００ｍｍ以上の発熱線を成形品に形成された２つ以上分割された突起部の窪み部に配設できるため、発熱線の配設作業が容易となり、溶着の作業工数を低減することができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、成形品の接合面に形成された突起部を開口孔に嵌め込むことにより、成形品同士の接合位置が定まるため、成形品同士の位置決め及び接合を容易に行うことができる。
【００２７】
さらに、本実施形態によれば、成形品の接合面を溶着すると同時又は溶着した後、突起部を溶融カシメしたため、成形品同士の接合面以外にも溶着部分が形成されるため、溶着強度を高めることができる。
【００２８】
第２実施形態（図４〜図６）
本実施形態では、第１実施形態に示した成形品の形状を改良したものであり、基本的には、第１実施形態に示した成形品とほぼ同様である。なお、第１実施形態で示した構成と同一箇所の説明は省略し、同一箇所には同一の符号を使用した。
【００２９】
図４は、改良した成形品の形状を示す図である。本図に示すように、一方の成形品１の接合面には突起部４を迂回して溝部７が形成される。他方の成形品３の接合面に形成された開口孔５を迂回して溝部と嵌合するリブ８が形成される。そして、発熱線２は、突起部４の窪み部６に配置されて溝部７に固定される。
【００３０】
図５は、図４の断面を示す図であり、特に、成形品１の突起部が形成されていない箇所及びそれに当接する成形品３の箇所を拡大して示す断面図である。本図に示すように、一方の成形品１に形成された溝部７の幅Ｂは、配設の作業性から発熱部材２の幅Ａより１．２倍〜３．０倍とすることが好ましく、溝部７の深さＬは、成形品１の板厚を考慮して成形品の板厚Ｋの５０％〜１５％とすることが好ましい。他方の成形品３に形成されたリブは、好ましい形態として、幅Ｃは、成形品１に形成された溝部７の幅Ｂよりも７０％〜９５％小さくし、リブの高さＭは、成形品１の溝部７の深さＬよりも５０％〜９５％低くした。
【００３１】
上記成形品１に形成された突起部４の窪み部６及び溝部７に発熱線２を配置して、発熱線を溝部９に固定した後、成形品１に相手側の成形品３を重ね合わせた。次に、発熱線に通電した後、第１実施形態と同様の手順により溶着工程が進めた。さらに、溶着工程と同時又は溶着工程後に、第１実施形態と同様に突起部４を溶融カシメして、成形品３に突起部４を溶着した。
【００３２】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得られることはもちろんであるが、成形品に形成された突起部を用いて発熱部材を適当に配置した場合であっても、成形品に形成された溝部とリブとが嵌合されるため、発熱部材の配置位置を補正することができる。また、溶着する互いの成形品に凹凸形状を持たせて嵌合して溶着したため、成形品同士の溶着強度をより一層高めることができる。
【００３３】
上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、溶着工程と同時又は溶着後に突起部を溶融カシメする工程を施して成形品に突起部を溶着したため、突起部成形品同士の溶着強度をさらに向上させることができる。なお、突起部を溶融カシメする工程は省略することも可能である。
【００３４】
なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、接合面に形成される突起部として凸形状としたものを示したが、本発明はこれに限定されるものではないが、成形の製品板厚のヒケ等による外観上の問題が生じないものとすることが好ましい。具体的には、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すリブ形状の突起部、図６の（ｃ）に示す凸形状の突起部、図６の（ｄ）に示す凸形状のボス形状の突起部または図６の（ｅ）に示すピン形状の突起部などを例示として挙げることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の樹脂成形品の溶着方法によれば、低コストかつ成形品の接合位置及び溶着強度を確保できるため、大型成形品の溶着を精度良く行いことができ、この結果、高品質の大型樹脂成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する図であり、成形品の溶着方法に使用する成形品及び発熱部材の構成を示す斜視図。
【図２】成形品を重ね合わせた状態を示す斜視図。
【図３】図３（ａ）は、図２に示すＸ−Ｘ´線における拡大断面図、図３（ｂ）は、図２に示すＹ−Ｙ´線における拡大断面図。
【図４】本発明の第２実施形態を説明する図であり、溝部を形成した成形品を示す図。
【図５】図４に示す突出部の存在しない部位を示す断面図。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、成形品に形成される突起部の各種形状を示す図。
【符号の説明】
１  成形品
２  発熱線
３  成形品
４  突起部
５  開口孔
６  窪み部
７  溝部
８  リブ
【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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