(57)【要約】【課題】  簡単な方法と装置によって、管状端から溶融樹脂がはみ出す溶融ビードをなくして、液体純度の低下やバクテリア等の雑菌の発生を防ぎ、管流路の減少による流量の低下を防止し、かつ流体の乱れを防ぐことにある。【解決手段】  熱可塑性樹脂成形品の管状端同士を溶融させて溶着する方法であって、溶融し合った管状端２０ａ、２１ａ同士を押付けする押付け工程と、これを引き伸ばす引伸し工程を経るようにした管状端２０ａ、２１ａを有する熱可塑性樹脂成形品を溶着する方法と装置である。【選択図】          図２
2004216859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂成形品の管状端同士を溶融させて溶着する方法であって、溶融し合った管状端同士を押付けする押付け工程と、その後、これを引き伸ばす引伸し工程を経ることを特徴とする管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂成形品の管状端同士を溶融させて溶着する方法であって、溶融し合った管状端同士を押付けする押付け工程と、その後、これを引き伸ばす引伸し工程を含む溶着工程において、溶着工程中、管状端溶着部の温度管理を連続的に行うことを特徴とする管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法。
【請求項３】
上記押付け工程は、溶融し合った管状端同士を押付け、所定の時間加圧保持しながら冷却することを含む請求項１又は２に記載の管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法。
【請求項４】
請求項１乃至３において、少なくとも一方又は両方の熱可塑性樹脂成形品が、チーズ、エルボ、レデューサ、バルブ、ジョイント等の配管部材である管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂成形品の管状端同士を溶融させる溶融熱源と、溶融し合った管状端同士を押付ける押付け機構と、これを引き伸ばす引伸し機構を有することを特徴とする管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着装置。
【請求項６】
上記溶着装置に、管状端溶着部の温度管理を行う温度管理手段を設けた請求項５に記載の管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法とその装置によって溶着されたことを特徴とする配管体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法とその装置並びにこれによって溶着された配管体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の溶着方法は、熱可塑性樹脂成形品の管状端を加熱手段で溶融するまで加熱し、その後、溶融した管状端同士を所定の圧力で突き合せて溶着する突き合せ溶着方法として一般に広く実施されている。
特に、この熱可塑性樹脂成形品は、半導体産業、薬品、食品、バイオテクノロジー、化学工業分野など、耐薬品性、耐熱性、高いクリーン度を要求される分野において用いられており、従来よりこれらに関連する各種の技術が提案されている。
【０００３】
第一に、管状の熱可塑性樹脂体の部材端部にヒータ等を使用し、非接触で両方の部材端部を加熱溶融させ、互いに押し付けることによって溶着させる溶着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
第二に、図１６に示すように、熱可塑性材料の管状部材１、２の外周囲に配置された外部支持部材３と内周囲に配置された内部支持部材４と、外周を包囲したヒータ５とを配置し、管状部材１、２の端部をヒータ５によって溶融して押し付ける時に、管状部材１、２の内部の内部支持部材４を膨らませることにより管状部材１、２の溶着部内周に発生する内面ビードを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
第三に、接合させる管状部材の端部形状を変化させることにより温度勾配を発生させ、押し付け時のビードの発生を管外周方向に集中させる方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
第四に、接合させる管状部材の端部形状を溶融時に管外径方向に変形させ、
管の内径方向に発生するビードを防止するようにした溶着方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
第五に、図１７に示すように、接合を行う配管部材６、７の外周に溶融接合可能なリング部材８を被せ、リング部材８内で互いの配管部材６、７の端面を突き合わせた状態でリング部材８の外周より、クランプヒータ９等で加熱を行い、配管部材６、７とリング部材８を管外周面とリング部材８の内周面で溶融接合させる溶着方法も提案されている。
【特許文献１】特開平８−１６２２６４号公報
【特許文献２】特許第２６９８６９３号公報
【特許文献３】特公平５−７２８６０号公報
【特許文献４】特開平１１−１０７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来例によると、次に示すような各種の課題点を有している。
第一の方法によると、図１８に示すように、管状の熱可塑性樹脂体の押し付け時に、管内周方向に溶融樹脂がはみ出して溶融ビード（以下、内面ビードという）が発生するおそれがある。
【０００９】
また、加熱溶融した部材端面同士を押し付ける動作の温度環境は、融点以下であると応力/歪が残ってしまう為、その部材の持つ融点以上であり、その温度を一定に保持する必要がある。しかし、加熱溶融後の押し付けて圧接保持する一連の工程は空冷の雰因気で行っていた為、溶融温度が融点以上の温度状態を確保することは難しく、残留応力/歪が発生を防止することが不可能である為、適正な溶着条件の範囲が狭く、溶着条件の設定が難しいという問題を有している。
【００１０】
第二の方法によると、図１６に示すように、特殊な溶着機（ヒータ）５を使用する必要があるばかりでなく、複雑な形状の配管を製作することが不可能であると共に、管状部材１、２の溶着部を圧接することなく溶融接合するため、溶着強度が低下するおそれがある。
【００１１】
第三、第四の方法によると、実質的に内面ビードの発生方向をコントロールすることは難しく、そのため現在において実用化されている事実はない。また、図１２、図１３において、第二、第五の方法に共通しているが、管状部材の接合には、互いの管接合部外周を保持する部材３、８が必要であり、これにより分岐管１０などの配管ピッチの狭い場合に、この方法を適用して対応することが極めて難しい等の欠陥を有している。
【００１２】
また、第五の方法によると、配管部材６、７の外周面とリング部材８の内周面を溶着接合する方法であるから、図１９に示すように、付き合わせた管端面は溶融により一体化していないため、施工初期の突合せ不良などがあり、管端突合せ部分の溝状には隙間（Ｖノッチ）１１が発生し、パーティクル（汚染物質）などの堆積原因となる可能性が十分にある。
【００１３】
上述した従来例によると、何れも管状部材の溶着時に、図１８に示すように内面ビード１２が発生するため、パーティクルの付着による液体純度の低下やバクテリア等の雑菌が発生したり、管流路の減少による液量の低下が生じ、液体の乱れによるマイクロバブルが発生する等の重大な課題点を有している。
【００１４】
また、特に部材端部をヒータ等の熱源で部材を非接触で加熱溶融させる溶融方法により、部材端部のみ加熱溶融する場合は、加熱溶融された箇所は、ラッパ状の急な立ち上がり形状に膨張する。それは、部材端面からの温度勾配が急であること、及びその材料の持つ熱膨張性、残留した内部応力等の為である。これにより、部材の諸条件（管材肉厚、管材成形方法、管材材種等）により良好な形状を得られない場合がある。
【００１５】
本発明は、上述の従来例が有している課題点を解決するために開発に至ったものであり、その目的とするところは、簡単な方法と装置によって内面ビードの発生を防ぎ、もって、従来に有していた課題を一挙に解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、熱可塑性樹脂成形品の管状端同士を溶融させて溶着する方法であって、溶融し合った管状端同士を押付けする押付け工程と、その後、これを引き伸ばす引伸し工程を経るようにした溶着方法である。
【００１７】
請求項２に係る発明は、熱可塑性樹脂成形品の管状端同士を溶融させて溶着する方法であって、溶融し合った管状端同士を押付けする押付け工程と、その後、これを引き伸ばす引伸し工程を含む溶着工程において、溶着工程中、管状端溶着部の温度管理を連続的に行う管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法である。
【００１８】
上記押付け工程には、溶融し合った管状端同士を押付け、所定の時間加圧保持しながら冷却することを含むこともある。
【００１９】
請求項４に係る発明は、少なくとも一方又は両方の熱可塑性樹脂成形品が、チーズ、エルボ、レデューサ、バルブ、ジョイント等の配管部材である管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法である。
【００２０】
請求項５に係る発明は、熱可塑性樹脂成形品の管状端同士を溶融させる溶融熱源と、溶融し合った管状端同士を押付ける押付け機構と、これを引き伸ばす引伸し機構を有することを特徴とする管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着装置である。
【００２１】
請求項６に係る発明は、上記溶着装置に、管状端溶着部の温度管理を行う温度管理手段を設けた管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着装置である。
【００２２】
請求項７に係る発明は、管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法とその装置によって溶着された配管体である。
【発明の効果】
【００２３】
以上のことから明らかなように、本発明によると、内面ビードの発生を防止することにより、管流路の減少を防止し、汚染物質の付着やバクテリア等雑菌の発生を防止し、さらに、マイクロバブルの発生を防止することが可能となった。
【００２４】
部材溶融温度を管理調節することで適切な温度環境を作り、その環境で引伸溶着できることにより、従来技術の溶着方法による内面ビードの形状に比べて、さらに滑らかに低減することが可能となった。
【００２５】
部材端面溶融時に部材全体の温度勾配を調節した温度環境を作り、その環境で引伸溶着することにより、内面ビードの突出が滑らかに低減し、さらに、冷却時の温度、冷却速度を管理することにより、溶融部の結晶化度の管理や残留応力の発生を低減することが可能となり、さらに、内部応力（抵抗）が抑止される為に適正な溶着条件の範囲が広くなり、溶着条件の設定を容易に行えることが可能となった。
【００２６】
溶着による熱可塑性樹脂、例えば、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）固有の材質特性（耐薬品性、フレックスライフ等）の劣化を防止することが可能となった。
【００２７】
また、部材の内外部に特別な装置や部材を設置する必要がないので、エルボやチーズ等の溶着が可能となるため、複雑な形状である配管体の製作が可能となり、また、分岐配管の製作において、より短いピッチでの製作が可能となった。
【００２８】
更には、管端部に特別な加工等を行うことなく、管内面に発生する内面ビードの発生を確実に防止することが可能となった。
しかも、配管接合内部に内部支持部材等の特別な装置を使用することなく、管内面に発生する内面ビードの発生を防止することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明における管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法とその装置並びにこれによって溶着された配管体の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明における溶着方法の工程を示すフローチャートであり、図２は、図１の各工程を説明した説明図であり、図３は、本発明における溶着方法で溶着した配管体の断面図である。
【００３０】
図１及び図２における管状端を有する熱可塑性樹脂成形品は、管状部材２０、２１を示し、熱可塑性樹脂は、例えば、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）、塩化ビニリデン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、スチロール、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリエチレン、超高分子ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ブチレート、アセテート、ポリアミド、ポリアセタール、ＡＳ、フッ素樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂材料を挙げることができる。
【００３１】
この管状部材２０、２１の管状端を溶着するには、まず、図２（イ）に示すように、溶着装置の押付け機構２２と引伸し機構２３を有するワーククランプに管状部材２０、２１を同軸的にクランプする（ワークセット工程）。
【００３２】
次に、図２（ロ）に示すように、溶融熱源２４をセットする。この溶融熱源２４は、ヒータ、加熱板等の熱源であれば良く、この熱源２４は熱可塑性樹脂成形品の溶融温度以上の温度に加熱することができる熱源を用いる。本例では、管状部材２０，２１の端面は、加熱板（ヒータ）２４の熱により非接触で加熱溶融させている。これにより、加熱板２４と管状部材２０，２１とが融着しないようにしている。なお、熱源２４の種類や溶融方法等は、各種のものを適宜に選択するものとし、これらは実施に応じて任意である。
【００３３】
次いで、図２（ハ）に示すように、押付け機構２２により、管状部材２０、２１を所定の押付け量押し付け、かつ圧接力を加え、管状端２０ａ、２１ａを溶融接合する（ワーク端面溶融と端面圧接工程）。この接合状態を加圧保持して所定の時間冷却するものとする。
【００３４】
その後、図２（ニ）に示すように、引伸し機構２３により、管状部材２０、２１の片方若しくは両方を上述の工程とは逆方向に引くことにより管状部材２０、２１の管状端２０ａ、２１ａの管内に発生した内面ビード２６と外面ビード２５を引き伸ばす（引伸し工程）。
そして、引伸し工程の後に、適宜時間の徐冷による冷却工程を経ることによって図２（ニ）に示すように、内面ビードの発生をなくした管状部材２０、２１の管状端２０ａ、２０ｂを溶融接合することが可能となる。
【００３５】
本例においては、熱可塑性樹脂成形品の管状部材２０、２１の溶着例を示したが、これに限ることなく、図４、図５及び図６に示すように、少なくとも一方又は両方の熱可塑性樹脂成形品がチーズ２７（図５参照）、エルボ２８（図６参照）、レデューサ、バルブ２９（図５、図６参照）、ジョイント、分岐管３０（図４参照）等の管状端を溶着する場合も本例における溶着方法及び溶着装置に包含される。
【００３６】
上述した工程を経ることにより、管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法と溶着装置によって溶着された配管体３１を図３に示すように構成することができる。
また、管状部材２０、２１の内外部に特別な装置や部材を設置する必要がないため、図４に示すように分岐管３０の製作において、より短いピッチ（Ｐ）での製作が可能となる。即ち、図１２、及び図１３の従来例によると、溶着施工時に管状部材１０の内面及び外面を保持する支持具が必要となり、支持具の長さ以下の配管ピッチでの施工が不可能であるが、本例によると、図４に示すように継手の本体に直接溶着を行うことが可能となる。
【００３７】
更には、上述のように、管外周部を保持することなく溶着が可能であるから、図１４、図１５に示すように通常のバルブ１３の入口又は出口の継手部１４、管状部材１５、配管継手１６と接続を行う各種の分岐構造をとっていたが、図５、図６に示すように、本例の溶着方法による溶着部位３３により、バルブ２９の入口（出口）に直接、継手３４を溶着することにより、装置自体の省スペース化が可能となった。
また、本例は、管状部材の端面をヒータなどの熱により溶融し、溶着することにより熱可塑性樹脂材料によって成形される管状配管部材全般に応用することができることは勿論である。
【００３８】
次に、管状端溶着部の温度管理を行うことを可能とした管状端を有する熱可塑性樹脂成形品の溶着方法とその装置について説明する。
本例では温度管理手段として、図７に示すように、非接触温度計（サーモグラフィー）３２と、温度コントロール部３３により温度調整可能に設けた温調ヒータ内蔵クランプ治具等を用いる。なお、後述する各工程説明図において、図２と同一部分は、同一符号で示す。
まず、図８（イ）に示すように、溶着装置の押付け機構２２´と引伸し機構２３´を有する温調ヒータ内蔵クランプ治具に管状部材２０、２１を同軸的にクランプする（ワークセット工程）。
【００３９】
次に、図８（ロ）に示すように、溶融熱源２４をセットする。この溶融熱源２４は、ヒータ、加熱板等の熱源であれば良く、この熱源２４は熱可塑性樹脂成形品の溶融温度以上の温度に加熱することができる熱源を用いる。本例では、加熱板（ヒータ）２４に管状部材２０、２１の管状端を非接触で溶融させている。この溶融工程から管状端溶着部の温度管理を開始する。なお、熱源２４の種類や溶融方法等は、各種のものを適宜に選択するものとし、これらは実施に応じて任意である。図８（ロ）において、矢印は熱の指向性、熱伝導、熱伝達の様子を示している。
【００４０】
次いで、管状端溶着部の温度管理を行いながら、図８（ハ）に示すように、押付け機構２２´により、管状部材２０、２１を所定の押付け量押し付け、かつ圧接力を加え、管状端２０ａ、２１ａを溶融接合する（ワーク端面溶融と端面圧接工程）。この接合状態を加圧保持して所定の時間冷却するものとする。
【００４１】
その後、管状端溶着部の温度管理を行いながら、図８（ニ）に示すように、引伸し機構２３´により、管状部材２０、２１の片方若しくは両方を上述の工程とは逆方向に引くことにより管状部材２０、２１の管状端２０ａ、２１ａの管内に発生した内面ビード２６と外面ビード２５を引き伸ばす（引伸し工程）。
そして、引伸し工程の後に、冷却速度を管理しながら適宜時間の徐冷による冷却工程を行い、この冷却工程終了まで管状端溶着部の温度管理を連続的に行う。  これにより、図８（ニ）に示すように、内面ビードの発生をさらになくした管状部材２０、２１の管状端２０ａ、２０ｂを溶融接合することが可能となる。
【００４２】
従来技術のように、ヒータ等の熱源で部材を非接触で加熱溶融させる溶融方法では、部材端部のみ加熱溶融されるので、加熱溶融された箇所は、ラッパ状の急な立ち上がり形状に膨張することがある。それは、部材端面からの温度勾配が急であること、及びその材料の持つ熱膨張性、残留した内部応力等の為である。
本発明のように、温調ヒータ内蔵クランプ治具等で部材を加熱保持し、且つ、部材端面を従来通りヒータ等で加熱溶融することで部材端面からの温度勾配を滑らかにすることにより、溶融時の部材端面形状が、ラッパ状の急な立ち上がり形状でなく滑らかな形状になる効果があり、その滑らかな形状の部材溶融端面同士を引伸溶着することにより、内面ビードが滑らかに減少する。
【００４３】
また、結晶化度は物性に対する影響が大きく、管理すべき事項であり、結晶化度は冷却速度に依存する。従来技術では部材端面を加熱溶融し、その部材端面同士を押し付け、押し付け後、加圧保持する溶着方法では、冷却方法は空冷（自然冷却）であった為に冷却速度は管理できていなかったが、本発明では、温度管理手段、例えば、非接触温度計（サーモグラフィー）３２、温度コントロール部３３により温度調整可能に設けた温調ヒータ内蔵クランプ治具等で溶着後の冷却速度を管理することにより、溶着部の結晶化度を管理することが可能となる。なお、結晶成長を促すには結晶成長時間を可能な限り与えることであり、また、結晶が生成する温度範囲は、融点以上から凝固点の間である。
【００４４】
本例においては、熱可塑性樹脂成形品の管状部材２０、２１の溶着例を示したが、これに限ることなく、図４、図５及び図６に示すように、少なくとも一方又は両方の熱可塑性樹脂成形品がチーズ２７（図５参照）、エルボ２８（図６参照）、レデューサ、バルブ２９（図５、図６参照）、ジョイント、分岐管３０（図４参照）等の管状端を溶着する場合も本例における溶着方法及び溶着装置に包含される。
【実施例】
【００４５】
図１、図２において、管状の熱可塑性樹脂体の管状部材２０、２１の管端部（管状端）２０ａ、２１ａをヒータ２４等により加熱溶融し、互いの端部を所定押し付け量押し付け、圧接力を加え完全に溶融接合した後、管状部材２０、２１の片方若しくは両方を逆方向に引くことにより、管内に発生した内面ビード２６を引き伸ばす。
【００４６】
本例では、熱可塑性樹脂材料のうち、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）における引伸溶着施工法について説明する。
溶着時の溶着装置の作動フローを図１と図２に示す。
図２において、管状部材２０、２１をヒータ２４等の溶融熱源を中心にしてその両側に配置し、中心に設けられたヒータ２４等の熱を利用して管状部材２０、２１の管端部２０ａ、２１ａを加熱溶融し、適切な距離及び速度で押し付け圧接溶着した後、十分な圧接力を得るために一定時間保持し、適切な距離及び速度で押し付けた方向と逆方向に引き伸ばすことで管内面に発生した内面ビード２６の発生を防止するようにしている。
【００４７】
溶着接合時の押し付け距離／速度、保持時間、及び引き伸ばし距離／速度、溶融比率の各パラメータの設定は、管状部材質や管肉厚、内面ビード突出高さ、及び平滑度を考慮し決定する。
実験により導いた各パラメータを表１に示す。
【００４８】
【表１】
2004216859.tif 000003
【００４９】
また、実験の結果より、上記パラメータ範囲を外れた設定において溶着施工を行うと、下記のような不具合の発生することが確認された。
【００５０】
Ａ．圧接移動距離／速度が設定範囲外の場合
圧接移動距離が短いと、圧接不足により管状部材６，７の内周面にＶ字状の溝（ノッチ）１１が発生し、図９に示すように、結果として必要な肉厚を確保することができない。また、圧接移動速度が遅いと、圧接される前に溶融部表面が硬化してしまい、完全な接合ができず強度が低下してしまうと共に、接合部内部にボイド（気泡）の発生が見られた。圧接移動速度が速いと、溶着（圧接）部内部に内部応力が生じて歪が残存してしまう。
図１０において、圧接移動距離が長いと、圧接量が多く、溶融させた樹脂が管６、７内外面に押し出されてしまい、流路ｘ’の極端な減少及び溶融部肉厚ｙ’が不足してしまい、適切な強度保持が不可能になる。
【００５１】
Ｂ．保持時間が設定範囲外の場合
保持時間が短いと適切な接合が得られず強度が低下する。また、溶着（圧着）部内部にボイド（気泡）が発生しやすくなる。保持時間が長いと溶融樹脂が凝固し、引き伸ばす動作を行ってもビードを伸ばす効果が無くなることが確認された。
【００５２】
Ｃ．引き伸ばし距離／速度が設定範囲外の場合
引き伸ばし速度が速いと、溶着（圧接）部内部にボイド（気泡）の発生が多く見られ、結果として必要な肉厚を確保することができない。また、溶着（圧接）部内部に歪が残存してしまう。引き延ばし速度が遅いと、圧接される前に溶融部表面が硬化してしまい、完全な接合が出来ず強度が低下してしまう。引き伸ばし距離が長いと、内面ビード形状が凹となり、必要な肉厚を確保することが出来ない。
次に、上記表１溶着条件にて溶着施工を行った試料を使用し、引張試験により強度測定を行った結果について説明する。
【００５３】
【表２】
2004216859.tif 000004
【００５４】
実験結果からも判断できるように、溶着部強度は管状部材であるＰＦＡ樹脂製材料よりも強い強度を持っていることが理解できる。
【００５５】
Ｄ．従来技術による接合部ビードと適正な溶着条件で溶着を行った接合部ビード状態の比較を行う。
図１１に従来技術により接合したビード形状を示す。
図３に適正条件により接合した本例におけるビード形状を示す。
図１１における従来例のビードは管状部材６、７の内外周面にビードの飛び出しが発生し、内面のビードが流路ｘ”を直径方向に減少させる形状を示すが、図１０のように圧接量が多い状態とは異なり、溶融部の肉厚ｙ”は適正な厚みを持っている。
これに対して、適正条件による本例における接合部ビードは、図３において、管状部材２０、２１の内面に肉厚よりもやや厚い状態に、管状部材２０、２１の内面から滑らかに盛り上がっている状態を示す。
内面のビードは配管肉厚と同一となることが望ましいと考えられるが、図３に示すように、この肉厚は溶着部の強度と相関性があり、溶融部の肉厚ｙは、管状部材２０、２１のチューブ肉厚よりも若干ではあるが厚くすることにより、十分な強度を得ることが可能となる。
また、内面ビードは管状部材２０、２１の内面より徐々に肉厚を増し、また、管状部材２０、２１の内面と同一に戻る。つまり、内面ビードの盛り上がりが微少であり、且つ滑らかであるため、流路ｘの減少による流量や圧力損失の減少、マイクロバブルの発生、ビード部への汚染物質の付着／堆積も防止可能となる。
【００５６】
また、本発明における管状端溶着部の温度管理を行う溶着方法の一例を、本例では、熱可塑性樹脂材料のうち、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）に適用して説明する。溶着時の溶着装置の作動フローを図１と図８に示す。
温度管理手段として、本例では図７に示すように、非接触温度計（サーモグラフィー）３２と、温度コントロール部３３により温度調整可能に設けた温調ヒータ内蔵クランプ治具等を用いる。
図８において、管状部材２０、２１をヒータ２４等の溶融熱源を中心にしてその両側に非接触で配置し、中心に設けられたヒータ２４等の熱を利用して管状部材２０、２１の管端部２０ａ、２１ａを加熱溶融し、管状端溶着部の温度管理を連続的に行いながら、適切な距離及び速度で押し付け圧接溶着した後、十分な圧接力を得るために一定時間保持し、適切な距離及び速度で押し付けた方向と逆方向に引き伸ばすことで管内面に発生した内面ビード２６の発生を防止するようにしている。
また、下記の温度に関する要因を考慮して溶着作業を行わなければ、樹脂の特性等を低下させることが推測される。
【００５７】
Ｅ．溶融樹脂を高温で長時間保持させた場合
溶融樹脂を高温で長時間保持させた場合、熱劣化して分子量が低下し物性が低下する。その為、溶着条件（溶融温度×保持時間）を管理し、メルトフローレイトの増加率を検査して樹脂の物性を管理することが肝要である。
【００５８】
Ｆ．溶着（圧接）部が融点以下で押し付け引伸ばし作業をした場合
溶着（圧接）部が融点以下で押し付け引伸ばし作業をした場合、融点以下で結晶が生成している状態である為に内部応力が発生し歪が残存する。
【００５９】
Ｇ．クランプ治具を高温保持させて部材全体を高温で保持させた場合
クランプ治具を高温保持させて部材全体を高温で保持させた場合、部材が高温から常温に戻った時に部材寸法が変化することがある。その為、予め部材の寸法変化温度条件を試験評価し、その適正温度で部材保持温度を決定する。また、その寸法変化は、材質や成形条件等に依存する。
【００６０】
Ｈ．結晶化冷却速度が速い場合
結晶化冷却速度が速い場合、結晶が生成する時間が少ない為に結晶化度が増加することにより、物性及び化学的性質の変化が生じる。その為、比重等を測定し結晶化度を評価することにより適正冷却速度を設定する。
【００６１】
Ｉ．応力除去冷却速度が速い場合
応力除去冷却速度が速い場合、局部的に残留応力/歪が集中し、その状態で化学的に厳しい環境に置かれた場合、残留した歪部分を起点にクラックを生じることが懸念される。その為、残留応力を測定評価することにより適正冷却速度を設定する。
【００６２】
Ｊ．引伸ばし速度/距離が速い/長い場合
引伸ばし速度/距離が速い/長い場合、溶着部内部にボイドが発生し、物性及び化学的性質が低下する。その為、溶着部内部にボイドが存在するか検査評価することにより適性溶着条件を設定する。
次に、ＰＦＡ樹脂部材を用いて、管状端溶着部の温度管理を連続的に行う溶着方法を行った場合の、各溶着工程と溶着（圧接）部の各パラメータ値（参考値）を表３に示す。
【００６３】
【表３】
2004216859.tif 000005
【００６４】
上記表３溶着条件にて溶着施工を行った試料を使用し、引張試験により強度測定を行った結果について説明する。
【００６５】
【表４】
2004216859.tif 000006
【００６６】
実験結果からも判断できるように、溶着部強度は管状部材であるＰＦＡ樹脂製材料よりも強い強度を持っていることが理解できる。
【００６７】
適正条件による本例における接合部ビードは、図３において、管状部材２０、２１の内面に肉厚よりもやや厚い状態に、管状部材２０、２１の内面から滑らかに盛り上がっている状態を示す。
内面のビードは配管肉厚と同一となることが望ましいと考えられるが、図３に示すように、この肉厚は溶着部の強度と相関性があり、溶融部の肉厚ｙは、管状部材２０、２１のチューブ肉厚よりも若干ではあるが厚くすることにより、十分な強度を得ることが可能となる。
また、内面ビードは管状部材２０、２１の内面より徐々に肉厚を増し、また、管状部材２０、２１の内面と同一に戻る。つまり、内面ビードの盛り上がりが微少であり、且つ滑らかであるため、流路ｘの減少による流量や圧力損失の減少、マイクロバブルの発生、ビード部への汚染物質の付着／堆積も防止可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、特に半導体産業分野に好適であり、例えば、半導体製造プロセス配管に求められる高度な要求をクリアする溶着配管システムであって、継手とチューブの端面突き合せ溶着による完全シールを実現し、接続部内面に摺動部分がないため、パーティクル特性に優れ、溶着部はチューブ部より強度があり、しかも耐熱性を確保し、軽量・コンパクトな継手のため、配管スペースに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明における溶着方法の工程を示すフローチャートである。
【図２】図１の各工程を説明した説明図である。
【図３】本発明における溶着方法で溶着した配管体の一例を示した断面図である。
【図４】本発明における溶着方法で溶着した分岐管の一例を示した断面図である。
【図５】本発明における溶着方法で溶着したバルブの一例を示した斜視図である。
【図６】本発明における溶着方法で溶着したバルブの他例を示した斜視図である。
【図７】管状端溶着部の温度管理を行う温度管理手段を設けた溶着装置の概略図である。
【図８】本発明における管状端溶着部の温度管理を行う溶着方法の工程説明図である。
【図９】圧接不足の従来例を示した管状部材の断面図である。
【図１０】圧接過多の従来例を示した管状部材の断面図である。
【図１１】圧接過多の従来例を示した管状部材の断面図である。
【図１２】管状部材の内外周に支持具を設けた従来例の断面図である。
【図１３】管状部材の内外周に支持具を設けた従来例の断面図である。
【図１４】従来例を示したバルブと継手の平面図である。
【図１５】従来例を示したバルブと継手の平面図である。
【図１６】従来の一例を示す溶着方法の断面説明図である。
【図１７】従来の他例を示す溶着方法の断面説明図である。
【図１８】溶着部位にビードが生じた従来例を示す断面図である。
【図１９】溶着部位にＶノッチが生じた従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
２０、２１  管状部材
２０ａ、２１ａ  管状端（管端部）
２２、２２´  押付け機構
２３、２３´  引伸し機構
２４  溶融熱源
３１  配管体
【図１】
2004216859.tif 000007
【図２】
2004216859.tif 000008
【図３】
2004216859.tif 000009
【図４】
2004216859.tif 000010
【図５】
2004216859.tif 000011
【図６】
2004216859.tif 000012
【図７】
2004216859.tif 000013
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004216859.tif 000021
【図１６】
2004216859.tif 000022
【図１７】
2004216859.tif 000023
【図１８】
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【図１９】
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