(57)【要約】【課題】溶接シームの耐久性に関して低下を生じさせずに、結合部材の公知の超音波溶接法を簡素化すること【解決手段】音波を管軸に対して縦方向に作用させ、それに対して溶接すべき面を管軸に対してほぼ平行に配置し、更に溶接工程を他のプラスチック部材をプラスチック管内へ押し込む工程と組み合わせて、音波処理が少なくとも押し込み工程と重複する、プラスチック管を他のプラスチック部材と超音波溶接により結合する方法【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック管を他のプラスチック部材と超音波溶接により結合する方法において、音波を管軸に対して縦方向に作用させ、それに対して溶接すべき面を管軸に対してほぼ平行に配置し、更に溶接工程を他のプラスチック部材をプラスチック管内へ押し込む工程と組み合わせて、音波処理が少なくとも押し込み工程と重複することを特徴とする、プラスチック管を他のプラスチック部材と超音波溶接により結合する方法。
【請求項２】
音波処理を押し込み工程とほぼ同時に行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
プラスチック管が多層管であり、この多層管は遮断層及び／又は帯電防止加工された内層を有することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
プラスチック管が、燃料用導管、冷却液用導管、ブレーキ液用導管、液圧媒体用導管又はウィンドウウォッシャ液用導管であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
他のプラスチック部材がクイックコネクタ、分岐部材、弁又は管用カバーであることを特徴とする、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】
他のプラスチック部材が導電性材料からなるか又はその内側及び／又は外側が導電性層で被覆されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、単層又は多層の導管と他のプラスチック部材、例えばクイックコネクタとを結合する方法である。
【背景技術】
【０００２】
管がプラスチック部材上に被せ嵌められている管とプラスチック部材との間の結合は公知である。この場合に、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。この管はその後で、場合により、ニップルの形状に沿う。この結合に関しては、できる限り透過せずかつ漏れずに、高い緊張力を維持し、ねじれに強いという課題が設定されている。特に、プラスチック導管とクイックコネクタとの結合の場合に、更にいわゆる「ウェディングバンド（wedding band）」の使用は公知である（DE 41 27 039 A1）。この「ウェディングバンド」は、被せ嵌めの前に管を押し広げ、被せ嵌めの際に同様に広げることで、付加的な材料による引き抜き力が高められる。
【０００３】
特に、自動車のエンジンルーム内で生じることがあるような高温では、被せ嵌め結合の性能は損なわれる。この引き抜き強さ及びねじれ強さは著しく損なわれるため、結合に緊密性は場合によりもはや保証できない。他の適用の場合、例えば医療技術においても、結合の緊密性及び剛性は保証しなければならない。
【０００４】
この問題を解決する方法は、双方の結合すべき構成要素を、例えばホットガス溶接、赤外線溶接、電子スリーブ溶接又は高周波フィールド溶接によって溶接することである。プラスチック工業において最もよく使用される方法は、超音波溶接である。超音波とは、２０ｋＨｚの人に聞こえる領域〜１ＧＨｚの周波数までの周波数領域の音波である。この振動励起は、超音波溶接の場合に、実際に電気的方法で行われ、その際、発生器中で電気的振動が作成される。超音波溶接の場合に原理的に使用される圧電コンバータの原理により、電気的発生器出力は極めて高い効率で機械的エネルギーに変換される。従って、電気的振動から同じ周波数の機械的振動が生じる。プラスチック溶接のための通常の超音波周波数は１５〜４０ｋＨｚにあるが、基本的により高い周波数（例えば１０１０ｋＨｚまで）での作業も可能である。
【０００５】
音波変換器（コンバータ）は、常に縦方向に振動し、このことは伝播方向及び振動方向が衰えることを意味する。このコンバータは振幅変換部材を介してエネルギー共有する溶接工具、いわゆるソノトロードと接続している。ソノトロードを用いて、この縦波は十分に溶接すべきワークピース内へ導入される。接合区域内で、まず最初に界面摩擦によって、次に界面摩擦並びに分子摩擦によって、音波が熱に変換される。この接合区域は溶融し始め、ソノトロード圧によって溶融液になる。相応する方法は、例えばW. Land著, Kunststoffe 68 (1978) 4, p. 233-237から公知である。今まで、確かに、ソノトロードの運動が溶接すべき面に対して垂直に行われる装置は公知であった。溶接すべき面が異型断面を有するように構成されている場合、例えばクイックコネクタの心棒上のマツカサ形又はオリーブ形の異型断面の場合に、この異形材の表面としてではなく、心棒の円筒状ジャケット面として考えられる。この異形部は次いでエネルギー方向を偏らせ、特定の開始区域（点火区域）及び溶接区域でエネルギー集中が起こる。管をクイックコネクタと溶接する場合に、溶接すべき部分を固有軸を中心に１回回転させなければならず、それによりリング状の溶接シームを得ることができる。これは、個々の構成要素がかさばる場合に、問題となることがある。更に、溶接プロセスの前に溶接すべき面を相互に重ね合わせなければならない。つまり、管とクイックコネクタとの結合のために、被せ嵌めプロセスを依然として実施しなければならないことを意味する。従って、慣用の種類の超音波溶接の使用は、上記の結合のために、この方法に関する簡素化ではなく、付加的な作業工程である。
【特許文献１】DE 41 27 039 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、溶接シームの耐久性に関して低下を生じさせずに、結合部材の公知の超音波溶接法を簡素化することであった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題は、意外にも、プラスチック管を他のプラスチック部材と結合するにあたり、音波を管軸に対して縦方向に作用させ、それに対して溶接すべき面を管軸に対してほぼ平行に配置し、更に溶接工程を他のプラスチック部材をプラスチック管内へ押し込む工程と組み合わせて、音波処理が少なくとも押し込み工程と重複し、有利に押し込み工程とほぼ同時に行うことによって解決される。
【０００８】
このプラスチック管は、通常、燃料、溶剤、油、農薬等を導くために使用される。有利な実施態様の場合に、これは自動車用導管、特に燃料用導管、冷却液用導管、ブレーキ液用導管、液圧媒体用導管又はウィンドウウォッシャ液用導管である。この管は単層又は多層であることができ、現在技術的に７層まで実現可能であり、この場合この多層構造は、プラスチック成分の透過を抑制する遮断層の必要性に理由がある。この機能層は原則としてポリアミド又はポリオレフィンをベースとする成形材料からなり、遮断層は例えばポリエステル、フルオロポリマー又はエチレン／ビニルアルコールコポリマーをベースとする成形材料からなる。場合により存在する帯電防止性の内層は、導電性成分、例えば導電性カーボンブラック又は黒鉛ファイバの添加により帯電防止加工された成形材料からなる。該当する管は先行技術であり、多くの刊行物に記載されている。この管は、管又はディスク調整を用いる慣用の押出成形又は同時押出成形によって製造できるか又は付形焼き付け（波形管引き出し）を用いて製造できる。ブロー成形、例えば吸引ブロー成型又はチューブマニピュレーションを用いたブロー成形も、相応する単層管又は多層管の製造方法として公知である。
【０００９】
管と結合すべき他のプラスチック部材は結合部分であり、例えばクイックコネクタ、分岐部材、弁又は管用カバーであることができる。この部材は、管との結合のために設けられている少なくとも１つのニップルを有する。このニップルは平滑に構成されていてもよいが、クイックコネクタの場合には外側が異型断面、例えばマツカサ形又はオリーブ形のを備えていてもよい。
【００１０】
このプラスチック部材はたいていは唯一の材料からなるが、複数の異なる材料からなることもでき、これは例えば多成分射出成形によって製造される。この材料は、例えばガラスファイバ又はカーボンファイバによって補強されていてもよく、又は帯電防止性に仕上げられていてもよく、このために同様にカーボンファイバ、同様に導電性カーボンブラック、黒鉛ファイバ又は他の適当な添加剤を挙げられる。このために、全体が導電性に仕上げられた材料からなるか又は内側及び／又は外側が導電性に仕上げられた層で被覆されていてもよい。
【００１１】
本発明による方法を、管−クイックコネクタの結合の例に関して図１〜３を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は初期位置を示す。クイックコネクタ（１）は超音波溶接装置を用いて管（２）内へいくらか押し込まれ、その後でクイックコネクタの音波処理が開始される。音波処理と同時に、クイックコネクタ（１）は管（２）内へ更に押し込まれる（図２）。溶接工程の後にソノトロード（３）は再び引き上げられ、管用の固定部（４）ははずされる（図３）。アングルコネクタがソノトロード用の当接面を有する場合には、アングルクイックコネクタ−管−結合もこの方法で接合できる。改良された態様の場合には、ソノトロードはクイックコネクタ内へ突き出ていてもよい。他の実施態様の場合には、固定ブロック（４）はソノトロードに向かう側が弾性に構成されていてもよいため、管の拡張部を弾性の壁部によって支持することができる。
【００１３】
本発明による方法は、前記したように管の内面にではなく、管の外面で管を他のプラスチック部材と溶接する場合にも適用される。これは、多層管の内面がその材料特性に基づき溶接に適していない場合に必要である。溶接すべき管は、次に有利に補強される。この補強は、例えばフランジ付けからなることもできるが、壁厚の増加、リブ付け、管の波形成形、押し広げられた又は固定して取り付けられた支持スリーブ又は支持リングからなることもできる。
【００１４】
本発明の方法の場合に、実際にこの場合２つの方法工程を同時に実施することが、つまり他のプラスチック部材の押し込み並びに溶接シームの製造を同時に実施することが有利である。この溶接シームは同時に円周状に生じ、このことは結合すべき部材が軸を中心に回転する必要がないことを意味している。この方法への転換は新しい構成を必要とせず、更に慣用の超音波装置を用いて、常用の周波数で、つまり１５ｋＨｚ〜１０１０ｋＨｚの範囲内、有利に１８ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲内で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による方法の初期位置を示す図
【図２】クイックコネクタが管内へいくらか押し込まれた状態の図
【図３】音波処理と同時にクイックコネクタが管内へ押し込まれた図
【符号の説明】
【００１６】
１  クイックコネクタ、  ２  管、  ３  ソノトロード、  ４  固定ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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