(57)【要約】【課題】  熱可塑性樹脂からなる筒状体を変形させることなく、容易かつ確実に接合させることができる接合方法、及びこれによって得られる筒状体接合物を提供すること。【解決手段】  接合用テーパー（４）をその先端に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（１）と、接合用テーパー（４）に接合する接合用テーパー（５）をその先端に有すると共に、接合用テーパー（４）の先端部を係止するストッパー（６）をその内壁側に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（２）とを接合させる方法であって、接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）との間に、筒状体（１）及び筒状体（２）の融点より低融点の、熱可塑性樹脂製の接着樹脂（３）を挟み込んだ状態で、筒状体（１）及び筒状体（２）の外壁側から、熱を接合部に加えて接合する筒状体の接合方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合用テーパー（４）をその先端に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（１）と、
接合用テーパー（４）に接合する接合用テーパー（５）をその先端に有すると共に、接合用テーパー（４）の先端部を係止するストッパー（６）をその内壁側に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（２）とを接合させる方法であって、
接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）との間に、筒状体（１）及び筒状体（２）の融点より低融点の、熱可塑性樹脂製の接着樹脂（３）を挟み込んだ状態で、筒状体（１）及び筒状体（２）の外壁側から、熱を接合部に加えて接合する筒状体の接合方法。
【請求項２】
接合用テーパー（４）をその先端に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（１）と、
接合用テーパー（４）に接合する接合用テーパー（５）をその先端に有すると共に、接合用テーパー（４）の先端部を係止するストッパー（６）をその内壁側に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（２）とが、
筒状体（１）及び筒状体（２）の融点より低融点の、熱可塑性樹脂製の接着樹脂（３）を介して、接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）にて接合されてなる、筒状体接合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状体の接合方法及び筒状体接合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の接合方法としては、接合部分そのものを溶融させ融着する方法、別種の熱可塑性樹脂を介して融着する方法等が工業的に利用されている。
【０００３】
接合したい熱可塑性樹脂の接合部分そのものを溶融させ融着する方法としては、例えばレーザービームにより加熱溶融し融着する方法（特許文献１参照）、摩擦熱により溶融し融着する方法（特許文献２参照）、熱板を用い輻射熱により接合部を溶融し融着する方法（特許文献３参照）等が知られている。
【０００４】
しかしながらこれらの方法は、接合部分に融点以上の熱を加えることになるので、熱履歴による歪みが接合部分に残留してしまう可能性があり、長期の保存や使用条件等によっては歪みからクラック等の割れが発生する可能性がある。
【０００５】
一方、接合したい熱可塑性樹脂とは別種の熱可塑性樹脂を使用して融着する方法として、一組のポリエチレン、若しくはポリプロピレンからなる母材の間に、スチレンとゴムのセグメントをもつポリマー配合物を接合材として挟み込み、熱風溶接する方法（特許文献４参照）等が提案されている。
【０００６】
しかしながらこの方法は、母材及び接合材を同時に加熱溶融させるため、母材が変形する可能性があり、特に母材が筒状である場合、形状を保持するのが難しいという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−３３４５８９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２１７２号公報
【特許文献３】特開平０８−１４２１９６号公報
【特許文献４】特開平０８−３９６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる筒状体を変形させることなく、容易かつ確実に接合させることができる接合方法、及びこれによって得られる筒状体接合物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち本発明の第一の要旨は、接合用テーパー（４）をその先端に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（１）と、
接合用テーパー（４）に接合する接合用テーパー（５）をその先端に有すると共に、接合用テーパー（４）の先端部を係止するストッパー（６）をその内壁側に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（２）とを接合させる方法であって、
接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）との間に、筒状体（１）及び筒状体（２）の融点より低融点の、熱可塑性樹脂製の接着樹脂（３）を挟み込んだ状態で、筒状体（１）及び筒状体（２）の外壁側から、熱を接合部に加えて接合する筒状体の接合方法である。
【０００９】
本発明の第二の要旨は、接合用テーパー（４）をその先端に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（１）と、
接合用テーパー（４）に接合する接合用テーパー（５）をその先端に有すると共に、接合用テーパー（４）の先端部を係止するストッパー（６）をその内壁側に有する熱可塑性樹脂製の筒状体（２）とが、
筒状体（１）及び筒状体（２）の融点より低融点の、熱可塑性樹脂製の接着樹脂（３）を介して、接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）にて接合されてなる、筒状体接合物である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の筒状体の接合方法によれば、筒状体でも容易に接着することができ、更に接合部分の寸法精度や表面平滑性などのばらつきが広くても、確実にシールできる。また、接合部分に接合用テーパーを用いているため、単純に断面同士を接合するよりも広い面積で接合することができるため、接合のために筒状体を余分に肉厚にする必要がない。
【００１１】
従って、本発明の筒状体接合物を用いて中空糸膜モジュールを作成すれば、Ｏ−リングの使用や、ねじ加工等の必要がなくなるため、生産コストを低くすることができる。更に使用する用途に応じて、Ｏ−リング等の部材を変更する必要がなくなる。
また、ハウジングとキャップとを、本発明の接合方法によって一体化すると、強度を出すために必要以上にポッティング部を大きくする必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による筒状体の接合方法を模式的に示す概略断面図である。熱可塑性樹脂製の筒状体（１）はその先端に、先端部内壁側が残り、外壁側が削られるように傾斜した接合用テーパー（４）を有する。また、熱可塑性樹脂製の筒状体（２）は、その先端に先端部外壁側が残り、内壁側が削られるように傾斜した接合用テーパー（５）を有する。また、筒状体（２）は更にその内壁側に、接合用テーパー（４）の先端部を係止するストッパー（６）を有する。
【００１３】
筒状体（１）及び筒状体（２）は、それぞれの先端部に存在する接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）とが、熱可塑性樹脂製の接着樹脂（３）を挟み込んだ状態で接合される。そして、筒状体（１）及び筒状体（２）の外壁側から熱を加えて、接着樹脂（３）を溶融させる。この際、筒状体（１）及び筒状体（２）の融点以下且つ接着樹脂（３）の融点以上の温度で熱を加えて、接着樹脂（３）のみ溶融し、接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）の隙間に接着樹脂（３）を充填して接合することが好ましい。
【００１４】
ここで、筒状体（１）及び筒状体（２）の先端部に接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）を設けているため、筒状体の肉厚以上の面積を接合することができ、接着力を高めることができる。
また、接合用テーパーを用いることにより、互いに平行な接合面を接合する場合に比べて、筒状体の同士の位置決めが容易になる。また、筒状体に要求される寸法精度を甘くすることができ、作業性が向上し、さらに筒状体の精度管理を容易とすることができる。
【００１５】
また、筒状体（２）に、筒状体（１）の接合用テーパー（４）を係止するためのストッパー（６）を設けているため、接合の際に、筒状体（１）が筒状体（２）を押し広げて入り込み過ぎることを防ぎ、接合用テーパー（４）及び接合用テーパー（５）の重ね合わせ部分の長さを規定することができる。
接合用テーパー（４）の先端部の形状は、接合用テーパー（４）をストッパー（６）が係止できれば特に限定されないが、接合用テーパー（４）の先端部の形状は、ストッパー（６）の形状に合わせた形状であることが好ましい。
【００１６】
接着樹脂（３）を溶融させて接着を行うための加熱は、筒状体（１）及び筒状体（２）の外壁側から行うと、筒状体（１）及び筒状体（２）の全体に熱がかかることがないため、筒状体（１）及び筒状体（２）に熱履歴による残留応力が生じることや、歪みが発生することを防止できる。
【００１７】
また、ストッパー（６）を筒状体（２）の内壁側に設けているため、ストッパー（６）の厚みよりも内側には熱が伝導し難くなる。従って、筒状体（１）及び筒状体（２）の内側に部材を配した際の熱ダメージを防止できる。
【００１８】
接合用テーパー（４）、接合用テーパー（５）の厚みは、（１）、筒状体（２）の厚みの４０〜９０％であることが好ましく、５０〜８０％がより好ましい。接合用テーパーの厚みが５０％以下であると、テーパーの角度が急になり、形状精度を高くする必要が生じる傾向にある。一方、接合用テーパーの厚みが９０％以上の場合はストッパーの巾が狭くなり、融着時の熱により筒状体の膨張、軟化等が起こった際、ストッパーとしての機能が低下する傾向にある。
ストッパー（６）の厚みは、筒状体（２）の厚みの１０％〜６０％であることが好ましく、２０〜５０％であることがより好ましい。
【００１９】
図２は、本発明の筒状体の接合方法の他の一例を模式的に示す部分的断面図であり、Ａは接合前、Ｂは接合後を示す。
図２に示すように、筒状体（１）の外壁側に更にストッパー（７）を配することも可能である。その場合、ストッパー（７）の厚みが厚いと、筒状体の外側から加熱した際に、接合用テーパー（４）と接合用テーパー（５）の接合部への熱伝導の効率が低下する傾向にある。従って、筒状体（１）の外壁側に更にストッパー（７）を配する場合は、ストッパー（７）の厚みは、ストッパー（６）の厚みより薄いことが好ましい。このように配置すると、接合用テーパーを、筒状体の厚み方向の外周よりに配置することができ、接合したい部分を外周よりに配置することができる。
【００２０】
ストッパー（７）を設ける場合、接合用テーパー（５）の先端部の形状は、接合用テーパー（５）をストッパー（７）が係止できれば特に限定されないが、接合用テーパー（５）の先端部の形状は、ストッパー（７）の形状に合わせた形状にすることが好ましい。
【００２１】
加熱する方法は、接着樹脂（３）が溶融する熱を外周部から加えることができるものであれば特にとらわれるものではなく、接合用テーパー部分の周囲に熱板を配置する方法等があげられる。
【００２２】
より好ましくは、例えば図１に示すように、接合したい部分の形状及び巾に合わせた加熱ブロック（１０）を筒状体の外周部に装着し、加熱ブロック（１０）を加熱することが好ましい。このような加熱ブロック（１０）を使用することにより、筒状体の接合したい部分のみを加熱することができる。
【００２３】
この際、加熱ブロック（１０）が筒状体に直接触れないようにすると、加熱ブロック（１３０）が熱いままでも、筒状体の取り出しやセットが容易となるため、接合の作業性を向上させることができる。
【００２４】
加熱ブロック（１０）は、接合用テーパーの巾のみ加熱できるようにすると、接合部以外の部分を加熱することがないため好ましい。例えば円筒状、角筒状等、筒状体の形状に合わせて円状、角状等のドーナツ状の加熱ブロック（１０）を用いることにより、接合部の形状が複雑な場合であっても、容易に接合することができる。
【００２５】
また、加熱ブロック（１０）を複数に分割することにより、加熱ブロック（１０）に筒状体を出し入れするときに、加熱ブロック（１０）を広げた状態で出し入れすることができるため、筒状体が加熱ブロック（１０）に直接触れる懸念をなくすことができる。
【００２６】
加熱する温度は、筒状体（１）及び筒状体（２）の融点に近い温度まで加熱することが好ましい。このようにすることにより、溶融する接着樹脂（３）の流動性が向上し、より微細な隙間にも入り込むことが可能となるため、接着性を向上させることができる。
【００２７】
筒状体（１）、筒状体（２）及び接着樹脂（３）の素材は、特に限定されるものではなく、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等適宜選択することができる。これらの素材は、すべて同素材とすると、接着力が高くなり好ましい。
【００２８】
また、筒状体（１）及び筒状体（２）の融点と、接着樹脂（３）の融点との差は、１０℃以上であることが好ましい。融点の差が１０℃以下の場合、加熱の際の温度コントロールが困難であり、筒状体まで溶融してしまったり、接着樹脂（３）が溶融しなかったりする等の不具合が発生する可能性がある。
【００２９】
接着樹脂（３）は、粉状の熱可塑性樹脂を使用し、接合したい面同士に微粉を入れ、圧迫等により保持するようにすると、接合面の形状に依存せずに接合することが可能である。また、接着樹脂（３）を紐状や帯状に加工したものを接合用テーパー間に挟み込むこともできる。この場合、粉状のものを使用する場合に比べ、取り扱いが簡便になり、接合用テーパー間に挟み込む接着樹脂（３）の量を一定にすることができる点で好ましい。
【００３０】
また、接合用テーパーの接合する長さとほぼ同一長の無端紐状に接着樹脂（３）を成型したり、或いは接合用テーパーの接合部分の形状にあわせて接着樹脂（３）を成型し、成型体間に挟み込むようにしたり、接着樹脂（３）をフィルム状に成型し、接合用テーパーの接合部分の形状にあわせて切断したりすることは、作業性を容易にし、また接合部分の周方向に隙間なく確実に接着樹脂（３）を存在させることができ、接合部の機密性を確実にすることができるので、より好ましい。
【００３１】
同一の面積を接合する場合、接合に必要な接着樹脂（３）の量は同じであるため、接着樹脂（３）をフィルム状に加工して使用するほうが、紐状に加工して使用する場合に比べて厚みを薄くできるので、筒状体の接合前後における寸法を殆ど変えることなく接合することができる。接合樹脂（３）は、接合部のテーパー等の形状にあわせたフィルム状に加工されていることが好ましいが、筒状体を組み合わせる際の力により、接合樹脂（３）が変形する様にすれば、接合部と概略同一形状に加工されていればよい。
【００３２】
ただし、接着樹脂（３）は紐状に加工するほうが容易であるため、適宜、作業性やコスト等から好適な形状に成型して使用することができる。また更に、筒状体の接合部の少なくとも一方に、予め熱溶融させた接着樹脂（３）を塗布することもできる。このようにすると、作業時に接着樹脂（３）を挟み忘れることを防ぐことができ、部材点数や工数を少なくすることができる。
【００３３】
図２に示すように、筒状体（１）の接合用テーパー（４）の内壁側、及び／又は筒状体（２）のストッパー（６）の内壁側に、切り欠き部（８）を設けると、溶融した接合樹脂（３）が筒状体の側面にはみ出すことを防ぐことができる。切り欠き部（８）は、溶融した接合樹脂（３）を触れさせたくないものが、筒状体の側面近傍に存在する場合に設ければよい。
【００３４】
切り欠き部（８）を設ける場合には、筒状体（１）或いは筒状体（２）の片側のみに設けてもよい。
【００３５】
図２に示すように、接合用テーパー部分には、接合樹脂（３）が隙間なく充填されている。さらに、接合部からはみ出した接合樹脂（３）が、筒状体の接合界面に被さるように覆っているため、より機密性が確保される。また、切り欠き部（８）のある側の接合部では、はみ出した接合樹脂（３）は切り欠き部（８）の内部に収まるため、溶融した接合樹脂（３）を触れさせたくない部材が筒状体近傍に配置されていても、その部材に接合樹脂（３）が触れることを防止できる。
【００３６】
図３は、接合される筒状体の一方（筒状体（１））が、その内部に複数本の中空糸膜（１２）がポッティング材（１１）によりポッティングされてなる中空糸膜モジュール（１３）であり、筒状体の他方（筒状体（２））が、中空糸膜内部の空間に流体を流通させるための流通口を有するキャップ（１４）である場合を示す部分的断面図である。Ｃは接合前、Ｄは接合後を示す。
なお、この例とは逆に、筒状体（２）を中空糸膜モジュール（１３）とし、筒状体（１）をキャップ（１４）とすることもできる。
【００３７】
本発明の筒状体の接合方法は、この例のように、筒状体（１）及び筒状体（２）の内側に、熱によるダメージを比較的受けやすい部材を有する場合に、特に好適に用いることができる。すなわち、中空糸膜モジュールにキャップを接合するような加工を行うにあたり、筒状体内部には熱がさほど伝導しないため、中空糸膜に過度な熱がかかって収縮したりするダメージを避けることができる。
【００３８】
この例においては、接合樹脂（３）の形状はリング状である。接合後の状態を示す図３Ｄでは、キャップ（１４）内面に切り欠きを設けていないため、ポッティング端面側にはみ出した接合樹脂（３）が、ポッティング端面において、キャップ（１４）とポッティング材（１１）とをまたいで融着しており、キャップ（１４）とポッティング材の接着を更に強固なものにしている。さらに、中空糸膜モジュール（１３）とキャップ（１４）との接合長を、ポッティング長以上の長さにすることができるので、中空糸膜の固定に必要な以上にポッティング長を長くする必要がない。
【００３９】
また、図４に示すように、接合用テーパーに、横方向へのすべりを防止するためのリブ（１８）と溝（１７）を設けて圧入嵌合することができる。このようにリブ（１８）と溝（１７）を少なくとも１箇所以上設けることで、周方向の強度を向上させることができる。リブ（１８）を設ける位置は、筒状体（２）の先端部にすると、接合樹脂（３）をリブを避けた位置に配置することができ、機密性を犠牲にすることがない。
【００４０】
また、図５に示すように、接合用テーパーに、筒状体の筒中心軸方向の抜けを防止するための突起（２１）を更に配したリブ（２０）と溝（１９）を設けて圧入嵌合したりするような補強をすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の筒状体の接合方法を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の別の筒状体の接合方法を模式的に示す部分的断面図である。
【図３】本発明の別の筒状体の接合方法を模式的に示す部分的断面図である。
【図４】本発明の別の筒状体の接合方法を模式的に示す部分的断面図である。
【図５】本発明の別の筒状体の接合方法を模式的に示す部分的断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      筒状体（１）
２      筒状体（２）
３      接合樹脂（３）
４      接合用テーパー（４）
５      接合用テーパー（５）
６      ストッパー（６）
７      ストッパー（７）
８      切り欠き部（８）
１０    加熱ブロック（１０）
１１    ポッティング材（１１）
１２    中空糸膜（１２）
１３    中空糸膜モジュール（１３）
１４    キャップ（１４）
１７    溝（１７）
１８    リブ（１８）
１９    溝（１９）
２０    リブ（２０）
２１    突起（２１）
【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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