(57)【要約】【技術課題】熱可塑性樹脂で成形されたケース、カバー、下地等の内側に防音対策等のため綿状熱可塑性樹脂部材を張り付け固定する時に用いる熱溶着装置及び熱溶着方法を得る。【解決手段】はじめにプラスチックベース６１に綿状熱可塑性樹脂部材（クッション５１）を重ねる。次に溶着しようとする部分の周辺を押さえ具３０で押さえ、綿状熱可塑性樹脂部材を収縮させる。綿状熱可塑性樹脂部材が収縮している部分に当接面１５に錐体状の突起１２を形成した抵抗発熱体１１を押し当て、プラスチックベース６１及び綿状熱可塑性樹脂部材を溶融させる。その後冷却、固化させ抵抗発熱体１１及び押さえ具３０を離すことで、溶着が完成する。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなるプラスチックベースへ低密度である綿状熱可塑性樹脂部材を重ね合わせると共に、この重ね合わせた綿状熱可塑性樹脂部材の表面側から発熱体を押し当てて熱を加えることにより、プラスチックベースと綿状熱可塑性樹脂部材とを融合させ、プラスチックベースの表面へ綿状熱可塑性樹脂部材を固定させる熱溶着装置において、前記発熱体の当接面に複数の突起を設けたことを特徴とする熱溶着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の突起は、錐体状を呈していることを特徴とする熱溶着装置。
【請求項３】
請求項２の錐体状の突起の高さは、綿状熱可塑性樹脂部材を発熱体で押しつぶした時の厚さに対し、約２倍の高さであることを特徴とする熱溶着装置。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の突起の稜の傾斜角度は、４５度から７０度であることを特徴とする熱溶着装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載のいずれかの発明において、発熱体の周囲の半分以上には、この発熱体を囲むように、綿状熱可塑性樹脂部材へ当接させる前に、綿状熱可塑性樹脂部材の加熱部の周囲を押し付けて、厚さを収縮させるための押さえ具が設けられていることを特徴とする熱溶着装置。
【請求項６】
請求項１の熱溶着装置を用い、プラスチックベースの溶融下限温度付近に発熱体の突起を昇温させて前記プラスチックベースに綿状熱可塑性樹脂部材の溶着を行う熱溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂で成形されたケース、カバー、下地等の内側に防音対策等のために綿状の熱可塑性樹脂部材を張り付け固定する時に用いる熱溶着装置及びこの熱溶着装置を用いて行う熱溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内装下地としてのプラスチック成形品、或いは電子機器製品の筐体等のプラスチック成形品の内側に、防音、防震、吸音、吸震等を目的にフェルトや不織布を内張材として張り付けている例がある。
【特許文献１】特開平１０−１２８８５１号公報この特許文献１の発明は、プラスチックベースに非溶融部材を重ね合わせ非溶融部材の表面側から熱を加えプラスチックベースの表面を溶融し、この溶融した樹脂が非溶融性部材に浸透したところで溶融部分を冷却して硬化させて固定する方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１の発明を綿状熱可塑性樹脂部材をプラスチックベースに溶融する際に用いると次のような問題がある。
１．発熱体が直接プラスチックベースにふれるわけではなく、綿状熱可塑性樹脂部材を通して熱が伝わるので、溶融が不十分であるため、非溶融部材との接着強度は弱い。
２．被溶着物が、樹脂の密度の薄い綿状であるため、溶けると体積が極度に減少し、薄い膜になってしまうので溶着強度が得られる体積が確保できない。
また、発熱体の外部に押しのけられる場合もある。
３．溶着時、発熱体が綿状熱可塑性樹脂部材に埋もれるかたちになるので、発熱体周辺の綿材熱可塑性樹脂部材が溶融し発熱体の側面に付着してしまい、樹脂の糸引きがみられると共に次の溶着に不都合が生じる。
本発明の目的は、上記した１乃至３に記載した問題点を解消することができる異種材料の熱溶着装置及びこの熱溶着装置を用いて行う熱溶着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために提案する本発明の構成は次のとおりである。
請求項１に記載の発明においては、熱可塑性樹脂からなるプラスチックベースへ低密度である綿状熱可塑性樹脂部材を重ね合わせると共に、この重ね合わせた綿状熱可塑性樹脂部材の表面側から発熱体を押し当てて熱を加えることにより、プラスチックベースと綿状熱可塑性樹脂部材とを融合させ、プラスチックベースの表面へ綿状熱可塑性樹脂部材を固定させる熱溶着装置において、前記発熱体の当接面に複数の錐体状である突起を設けることを特徴とするものである。
この請求項１に記載の熱溶着装置においては、プラスチックベースと綿状熱可塑性樹脂部材とを融合させプラスチックベースの表面へ綿状熱可塑性樹脂部材を固定させる熱溶着装置において、加熱する発熱体の当接面に複数の錐体状である突起を設けたことにより、突起が突き刺さる効果により少ない発熱量でも錐体の先端はプラスチックベースに到達することができる。
さらに、錐体状の突起の稜面（側面）において、綿状熱可塑性樹脂部材が溶融した部分、綿状熱可塑性樹脂部材とプラスチックベースとが溶融して融合された融合部、プラスチックベースが溶融した部分との３層ができ、各々がつなぎ合っているため充分な溶着強度が可能である。
【０００５】
さらに、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の突起は、錐体状を呈していることを特徴とするものである。
この請求項2に記載の熱溶着装置においては、錐体状の突起の高さは、発熱体で綿状熱可塑性樹脂部材を押しつぶした時の厚さに対し、約２倍の高さであるため、発熱体と綿状熱可塑性樹脂部材へ当接させても突起の谷部に綿状熱可塑性樹脂部材は届かず非接触となる。そのため、綿状熱可塑性樹脂部材が空気を介した伝導熱、輻射熱で溶融しても高い粘度があるため他へ流れ込んだりしない。従って、厚い膜の綿状熱可塑性樹脂部材として残ることができる。
【０００６】
さらに、請求項３に記載の発明においては、請求項２の錐体状の突起の高さは、綿状熱可塑性樹脂部材を押しつぶした時の厚さに対し、約２倍の高さであることを特徴とするものである。
この請求項3に記載の熱溶着装置においては、錐体状の突起の高さは、発熱体で綿状熱可塑性樹脂部材を押しつぶした時の厚さに対し、約２倍の高さであるため、発熱体と綿状熱可塑性樹脂部材へ当接させても突起の谷部に綿状熱可塑性樹脂部材は届かず非接触となる。そのため、綿状熱可塑性樹脂部材が空気を介した伝導熱、輻射熱で溶融しても高い粘度があるため他へ流れ込んだりしない。従って、厚い膜の綿状熱可塑性樹脂部材として残ることができる。
【０００７】
さらに、請求項４に記載の発明においては、請求項２又は３に記載の突起の稜の傾斜角度は、４５度から７０度であることを特徴とするものである。
この請求項４に記載の熱溶着装置においては、錐体の角度は４５度から７０度である。角度が４５度以下であると、綿状熱可塑性樹脂部材と発熱体がほぼ全面で接着することになり、綿状熱可塑性樹脂が溶融しても発熱体の外へ押し出されてしまう。また、角度が７０度以上である場合、錐体自体が鋭くなり、プラスチックベースに突き刺さる状態になり、溶着強度が期待できなくなる。
【０００８】
さらに、請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４に記載のいずれかの発明において、発熱体の周囲の半分以上には、この発熱体を囲むように、綿状熱可塑性樹脂部材へ当接させる前に、綿状熱可塑性樹脂部の周囲を押し付けて、厚さを収縮させるための押さえ具が設けられていることを特徴とするものである。
この請求項５に記載の熱溶着装置においては、綿状熱可塑性樹脂の厚さを収縮させるため発熱体の周囲の半分以上を囲む押さえ具を有することで、発熱体の側面に綿材熱可塑性樹脂が接触することを防止できる。したがって、綿状熱可塑性樹脂部材が溶融しても、発熱体側面に付着する事は少ない。
その結果、発熱体を離脱する時、糸引きを起こすことなく、また、発熱体の側面に樹脂が付着して溶着作業への弊害を起こすことを防止できる。
さらに、請求項６に記載の発明においては、請求項１の熱溶着装置を用い、プラスチックベースの溶融下限温度付近に発熱体の突起を昇温させて前記プラスチックベースに綿状熱可塑性樹脂部材の溶着を行う熱溶着方法を特徴とするものである。
【０００９】
この請求項6に記載の熱溶着方法においては、請求項１の熱溶着装置を用い、プラスチックベースの溶融温度下限付近に発熱体の突起を昇温させて溶着を行う。当接面の突起を溶融温度の下限付近に設定しても、突起が錐体状であるためプラスチックベースへ食い込んで周囲を溶融することができ、また、突起の付け根部分における非接触である綿状熱可塑性樹脂部材は空気を介した伝導熱や輻射熱を受けても温度が低いので必要以上に溶融することがない。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、熱可塑性樹脂からなるプラスチックベースへ低密度である綿状熱可塑性樹脂部材を重ね合わせると共に、この重ね合わせた綿状熱可塑性樹脂部材の表面側から固定部に熱を加えてプラスチックベースと綿状熱可塑性樹脂部材とを、融合させプラスチックベースの表面へ綿状熱可塑性樹脂部材を固定させる熱溶着装置において、本発明の熱溶着装置を用いると次のような効果が得られる。
体天面部の突起の形状を錐体状にしたことで、プラスチックベースまで食い込み発熱体の熱が十分に伝わり、熱可塑性樹脂部材との強固な溶着が可能である。
錐体状の突起の高さを圧縮した綿状熱可塑性樹脂部材の約２倍にしたことにより、溶着時綿状熱可塑性樹脂部材に対し非接触のところが生じるため、必要以上に溶融することがなく、ベース溶融部、融合部、スキン層部の三層が形成され、その結果、所望する溶融強度が得られる。
部の角度を４５度から７０度に設定したことで、プラスチックベース及び綿状熱可塑性樹脂部材の溶融が十分可能であり、かつ、綿状熱可塑性樹脂部材が錐体部の根本に届かないことで、溶着部分全体の溶融が避けられる。
溶着前に予め押さえ具で綿状熱可塑性樹脂を押さえることで、発熱体の錐体部がプラスチックベースまで到達し、溶融可能となる。また、発熱体周辺を押さえるかたちとなるので、発熱体側面に綿状熱可塑性樹脂部材が溶融して付着するのを防ぐことができる。    
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の熱溶着装置については、まず、プラスチックベースに綿状熱可塑性樹脂部材を重ねる。次に溶着しようとする部分の周辺を押さえ具で押さえ、綿状熱可塑性樹脂部材を圧縮させる。綿状熱可塑性樹脂部材が圧縮している部分に発熱体を押し当て、プラスチックベース及び綿状熱可塑性樹脂部材を溶融させる。その後冷却、硬化させ発熱体を離し、溶着が完成する。
次に実施例について各図に基づいて詳細に説明する。なお、実施例の説明においては、本熱溶着装置の特徴とする発熱体及び押さえ具についてのみ説明する。他の構成については既存の組合せである。
【実施例１】
【００１２】
まず、請求項１〜請求項４による熱溶着装置について説明する。発熱体として電圧を印可することによりジュール熱で発熱するキャップ状の抵抗発熱体を用いた。抵抗発熱体１１について図１を用いて説明する。
図１（ａ）は電圧印加用の一対の電線１４を接続した抵抗発熱体１１の側面図、（ｂ）は発熱体１１の当接面から見た正面図、（ｃ）は（ｂ）図におけるＡ−Ａ´部断面図である。      
抵抗発熱体１１の当接面の直径は７mmである。当接面１５には複数の錐体状の突起１２が形成されている。突起１２の高さは、綿状熱可塑性樹脂部材を後述する押さえ具３０により収縮させた高さが０．７mmとして本実施例では１．５mmとした。また、稜の傾斜角度αは各種検討した結果６０度にした。
上記の様に突起１２を錐体にすることで、プラスチックベースまで直接抵抗発熱体１１の熱が少ない発熱量でも行き届くことができる。
また、突起１２の高さを圧縮した綿状熱可塑性樹脂部材の約２倍にすることにより、溶着時、綿状熱可塑性樹脂部材は突起１２の谷間まで達することなく抵抗発熱体１１に対して非接触となる。従ってその部分の綿状熱可塑性樹脂部材は他のところより溶融することはない。
更に本実施例の熱溶着装置は抵抗発熱体１１を冷却する時、抵抗発熱体１１の内部に冷却用エアー７１（図６参照）を吹きかけて急激に温度を降下させて溶融した樹脂を固化させる方式であるため、その冷却エアー７１を外部に放出するためのスリット１３を抵抗発熱体１１の側面に設けた。
図２は、請求項４に記載した熱溶着装置に設けられた押さえ具３０の図面である。支持棒３１の先端には円弧状の留め具３２を具備している。留め具３２の内寸法は抵抗発熱体１１の外形より大きくすることにより、最初にこの押さえ具３０を綿状熱可塑性樹脂部材へ押し付けて収縮させてから、抵抗発熱体１１を留め具３２の内部へ移動し綿状熱可塑性樹脂部材へ当接させることができる。
なお、他に留め具３２の形状は、半円形状を用いることができる。
以上が、本発明の実施例である熱溶着装置の主要構成である。
【実施例２】
【００１３】
次に、作用として実施例１に記載した熱溶着装置を用い、請求項５に基づく熱溶着方法について、説明する。
本実施例は、PP樹脂からなるプラスチックベース６１へ防音効果を得るためPET樹脂からなる綿状熱可塑性樹脂部材のクッション５１をプラスチックベース６１へ溶着するものである。
図３はプラスチックベース６１へクッション５１を重ね熱溶着装置における押さえ具３０の留め具３２により溶着部のクッション５１を収縮させた断面図、図４は抵抗発熱体１１をクッション５１に押し当てる断面図、図５は抵抗発熱体１１をクッション５１に押し付けた斜視図、図６は抵抗発熱体１１を加熱し溶着している断面図、図７は図６におけるＢ部拡大断面図、図８は溶着完了したクッション５１を上部から見た説明図である。
先ず、熱溶着装置へプラスチックベース６１を据え付けた後、クッション５１を重ね合わせる。次に、図３に示す様に押さえ具３０を降下させて留め具３２を溶着部へ押し付けて収縮させる。
その後、抵抗発熱体１１を押さえ具３０に具備された留め具３２の内側に降下させ収縮されたクッション５１へ押し付ける（図４）。予め、押さえ具３０でクッション５１を押さえることで、抵抗発熱体１１の突起１２がプラスチックベース６１まで到達し、溶融可能となる。また、図５に示す様に抵抗発熱体１１の周辺を押さえるかたちとなるので、抵抗発熱体１１の側面にクッション５１が溶融して付着する事を防ぐことができる。
この状態で抵抗発熱体１１へ一対の電線１４を介して電圧を印加する。ジュール熱で抵抗発熱体１１が発熱し錐体状の突起１２は図６に示す様にクッション５１及びプラスチックベース６１へ差し込まれる。突起１２部分の溶融状態を図６のＢ部における拡大図である図７を用いて説明する。
突起１２の先端はクッション５１を溶融して突き破りプラスチックベース６１へ達する。突起１２の谷部においては、クッション５１が谷部に対し非接触となっている。従って、突起１２の稜部において、突起１２の先端部は突起１２が食い込むことによりプラスチックベース６１が溶融したベース溶融部６２、谷部はクッション５１があまり溶融しないスキン層部５２、その間にプラスチックベース６１とクッション５１とが溶融し混合された融合部８１の３層が形成される。
設定された溶融時間経過後図６に示す冷却用エアー７１を抵抗発熱体１１の内部に吹きかける。冷却用エアー７１は抵抗発熱体１１を冷却した後、スリット１３から外部へ放出され急激な温度降下を可能とする。従って溶融した樹脂をすぐに固化させることができる。
冷却時間経過後、抵抗発熱体１１及び押さえ具３０を上部へ離脱させると図８に示す様な溶着痕が形成される。白い所がクッション５１であり、黒い所がプラスチュックベース６１である。その境目に融合層が形成されている。これに対し抵抗発熱体１１の当接面が平面であるとクッション５１の溶融された樹脂がはみ出し、溶着痕が図８に示す格子状にならず大きな黒い円となり融合部８１が少ないため剥がれやすい状態となる。
【００１４】
比較例として、特開平１０−１２８８５１号公報に示されている方法で溶着を行った。
プラスチックベース６１及びクッション５１は実施例２と全く同一である。
プラスチックベース６１にクッション５１を重ね合わせ、クッション５１の表面側から熱を加え、プラスチックベース６１の表面を溶融した。
この溶融した樹脂が非溶融性部材に浸透したところで溶融部分を冷却して硬化した。
溶着結果は、抵抗発熱体が直接プラスチックベース６１に触れるわけではなく、クッション５１を通して熱が伝わるので、溶融はするが、クッション５１との接着強度は弱い。また、溶着時、抵抗発熱体がクッション５１に埋もれるかたちになるので、抵抗発熱体周辺のクッション５１が抵抗発熱体に付着してしまい、樹脂の糸引きがみられた。また、溶着作業が度重なると付着した樹脂が炭化し溶着の仕上がり精度が悪くなった。
更に、抵抗発熱体の当接面が平面であるため、クッション５１の特性である柔軟性が失われてしまった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は電圧印加用の一対の電線を接続した抵抗発熱体の側面図、（ｂ）は抵抗発熱体の当接面から見た正面図、（ｃ）は（ｂ）図におけるＡ−Ａ´部断面図。
【図２】クッション材を押さえる押さえ具の斜視図。
【図３】プラスチックベースへクッションを重ね熱溶着装置の押さえ具により溶着部のクッションを収縮させた断面図。
【図４】抵抗発熱体をクッションに押し当てる断面図。
【図５】抵抗発熱体をクッションに押し付けた斜視図。
【図６】抵抗発熱体を加熱し溶着している断面図。
【図７】図６におけるＢ部拡大断面図。
【図８】溶着完了したクッションを上部から見た説明図。
【符号の説明】
【００１６】
１１  抵抗発熱体
１２  突起
１３  スリット
１４  電線
１５  当接面
３０  押さえ具
３１  支持棒
３２  留め具
５１  クッション
５２  スキン層部
６１  プラスチックベース
６２  ベース溶融部
７１  エアー
８１  融合部
【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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【図７】
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【図８】
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