(57)【要約】【技術課題】  溶着強度とシール性を高めることの出来る熱溶着用抵抗発熱体を提供する。【解決手段】  抵抗発熱体１の両エッジに沿って交互に切り込み２を形成する。  被溶着部材１０の溶着面に形成した溶着溝１１内に抵抗発熱体１を組み付け、被溶着部材１２側の溶着リブ１３を抵抗発熱体１に押圧しながら抵抗発熱体１の給電部３、３ａに電圧を印加すると、抵抗発熱体１が発熱し、この熱でこの周囲の樹脂が溶融し、抵抗発熱体１の切り込み２内に溶融樹脂が入り込むことにより、固化した時に抵抗発熱体１は溶着部において強固に固定される。  この結果、抵抗発熱体１と樹脂との熱膨張率の差に起因して発生する抵抗発熱体１の伸縮にともなう応力により、溶着部に亀裂等が発生するのが防止され、これにより溶着強度及びシール性が高まる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂で成形された成形品同士の接合面に断面偏平形状の抵抗発熱体を挟み込み、この抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させることにより接合面の溶融を図り、更に接合面間に面圧をかけて接合面同士を熱溶着する方法に用いられる抵抗発熱体において、
前記抵抗発熱体の長手方向に沿った左右のエッジ部分に交互に切り込みを形成したことを特徴とする熱溶着用抵抗発熱体。
【請求項２】
前記エッジ部分の切り込みは、左右のエッジに沿って全体に、又は部分的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱溶着用抵抗発熱体。
【請求項３】
前記切り込みは、平面視コ字状又はＶ字状又は円弧状又はＩ字状を呈していることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱溶着用抵抗発熱体。
【請求項４】
前記熱溶着用抵抗発熱体は、閉形状に形成され、且つ周長方向において２等分割されていると共に、この２等分割された位置に給電部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱溶着用抵抗発熱体。
【請求項５】
前記熱溶着用抵抗発熱体は、その長手方向が直線状又は曲線状を呈し、両端に給電部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱溶着用抵抗発熱体。
【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成形品同士の接合面に抵抗発熱体を挟み込み、この抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させることにより接合面の溶融を図り、更に接合面間に面圧をかけて接合面同士を熱溶着する際に用いられる熱溶着用抵抗発熱体に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂で成形されたお互いの成形品を接合する方法の一つとして、その接合面に電気抵抗に基づく抵抗発熱体を挟み込み、成形品を適宜な力で押圧しながら前記抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させ、その熱で接合面の樹脂を溶融し、その後、電圧の印加を止めて冷却することにより溶着した樹脂を冷却硬化させて成形品同士を溶着する熱溶着方法と抵抗発熱体が特許文献１に紹介されている。
【０００３】
ここで紹介されている抵抗発熱体の場合、その一例として、溶着強度を高めるためにこの抵抗発熱体に孔１３を設け、この孔１３を経由して被溶着体の樹脂が強固に結合するようにしている。
【０００４】
又、特許文献２には、抵抗発熱体が発熱したときの軸線方向の伸びを逃がす手段として、発熱体の一部に逃し部６２を形成した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−５９０５０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし乍ら、前記した特許文献１において、溶着強度を高めるために発熱体に孔１３を設けた場合、この孔１３を経由しての溶着による溶着強度の向上は見込めるが、通常使用される発熱体は、溶着が終った後はただの挟雑物として接合面内に残り、この部分では溶着が無く、強度不足の原因となることから、溶着強度を高めるために発熱体が偏平な場合には、その幅は可能な限り小さく設定されている。
【０００７】
例えば、通常の発熱体の場合、その幅は０．５〜２．０ｍｍであり、ここに孔１３を設ける場合、この孔１３の直径は０．２〜１．０ｍｍが限度となるが、特にこの幅の小さい発熱体の場合は、孔１３の直径は極めて小径となり、孔を形成した効果は極めて小さくなる。
【０００８】
また、発熱体は常温から２５０℃〜３５０℃まで急激に加熱され一気に熱膨張し、固化時、つまり冷却時には発熱体が収縮し、この収縮により溶着部において樹脂側に大きな負荷が発生し、この負荷により溶着部に亀裂が発生して強度及びシール性が低下する要因となる。
【０００９】
また、発熱体に孔１３が設けてあると、この孔１３の両サイドの発熱体の断面積は孔１３の無い部分に比較して数分の１となり、この孔１３の部分における発熱量は、電気発熱の特性から孔の無い部分に比較して高温となり、この高温と低温が発熱体の長手方向において繰り返しとなる。
【００１０】
このため、熱膨張と収縮率の差の繰り返しが長手方向において発生し、これが樹脂側に負荷を与え、亀裂発生やシール性低下の要因となる。
【００１１】
また、引用文献２の抵抗発熱体においては、逃がし部で線膨張を吸収することはできても、収縮時にはこの逃がし部において固化した樹脂が収縮抵抗となり、この逃がし部に応力が集中して亀裂等の要因となり、実用化には問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、熱溶着用抵抗発熱体において、熱可塑性樹脂で成形された成形品同士の接合面に断面偏平形状の抵抗発熱体を挟み込み、この抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させることにより接合面の溶融を図り、更に接合面間に面圧をかけて接合面同士を熱溶着する方法に用いられる抵抗発熱体において、前記抵抗発熱体の長手方向に沿った左右のエッジ部分に交互に切り込みを形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱溶着用抵抗発熱体において、前記エッジ部分の切り込みは、左右のエッジに沿って全体に、又は部分的に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の熱溶着用抵抗発熱体において、前記切り込みは、平面視コ字状又はＶ字状又は円弧状又はＩ字状を呈していることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱溶着用抵抗発熱体において、前記熱溶着用抵抗発熱体は、閉形状に形成され、且つ周長方向において２等分割されていると共に、この２等分割された位置に給電部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱溶着用抵抗発熱体において、前記熱溶着用抵抗発熱体は、その長手方向が直線状又は曲線状を呈し、両端に給電部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果は次のとおりである。
【００１８】
本発明によると、抵抗発熱体の両エッジにおいて交互に形成された切り込み部分においては被溶着物双方の溶融した樹脂が切り込み内に入り込み、この切り込み内においても互いに融合するため、切り込みの無い抵抗発熱体に比較して１４〜３７％溶着強度をアップすることができる。
【００１９】
この点、抵抗発熱体に孔を設けた引用文献１の場合、孔の部分においては溶着強度のアップは図れるが、孔と孔との間の部分においてはこの強度アップが図れないことから、軸線方向において強度的に高い部分と低い部分の繰り返しとなり、連続的に切り込みを形成した本発明に比較して強度は２０〜５０％低下する。
【００２０】
また、抵抗発熱体に形成した特許文献１の孔の場合、抵抗発熱体が収縮する際に発生する剪断応力は孔の径で決まるが、抵抗発熱体のエッジに沿って切り込みを形成し、この切り込み内において溶着を図る本発明の場合、この切り込み内に入り込んだ樹脂は独立せず、被溶着物側とは上下方向及び左右方向においてそれぞれ一体化しているため、軸線方向に作用する剪段応力が高い。
【００２１】
この結果、溶着部に発生する亀裂等の障害を抑えて溶着強度のアップとシール性の向上を図ることができる。
【００２２】
また、熱溶着の場合、抵抗発熱体の温度は約２５０〜３５０℃にその発熱を制御するため、樹脂から溶融ガスが発生するが、引用文献１の場合、抵抗発熱体の下方の樹脂から発生した溶融ガスは孔と孔の間からは上方に逃げることが出来ないため、最終的には微量の溶融ガスが残留してしまい、溶着強度に悪影響が出る。
【００２３】
一方、抵抗発熱体の左右のエッジに沿って交互に切り込みを形成すると、溶融ガスはこの左右の切り込みから上方に均一に逃げることができるため、残留ガスによる溶着強度への影響は少ない。
【００２４】
また、本発明は、抵抗発熱体の左右のエッジに沿って交互に切り込みを形成したことにより、軸線方向への膨張時に、この切り込みにより発生した隙間で膨張した分を吸収するため、抵抗発熱体が線膨張したときに溝内において左右あるいは上下方向に変形したりすることがなく、溶着強度に悪影響が出ない。
【００２５】
一方、引用文献１の場合、孔は抵抗発熱体の中央に形成されているため、抵抗発熱体自体はテープ状を呈していることから、孔で線膨張を吸収することはできず、線膨張時に抵抗発生体が変形して溶着強度に悪影響が出る。
【００２６】
以上のように、本発明によると、引用文献１の抵抗発熱体に比較して溶着強度及び亀裂等の要因発生防止において顕著な効果がある。
【００２７】
特に、成形品が温度差の大きい環境の下に置かれるとき、そして、毎日この繰り返しの熱影響を受ける環境下に置かれるとき、樹脂に対して金属である発熱体の熱膨張率は１ケタ違う（小さい）ことから、抵抗発熱体と樹脂の溶着境界面には繰り返し応力が発生し、溶着強度の低下が経時的に発生する機会が多く、このような問題の解消に本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】抵抗発熱体の左右のエッジに沿って交互にコ字状の切り込みを形成した例の説明図。
【図２】Ｖ字状の切り込みを形成した例の説明図。
【図３】円弧状の切り込みを形成した例の説明図。
【図４】Ｉ字状の切り込みを形成した例の説明図。
【図５】閉形状の抵抗発熱体を２等分割した例の説明図。
【図６】四角形状の抵抗発熱体の説明図。
【図７】四角形の抵抗発熱体においてコーナー部分に切り込みを形成した例の説明図。
【図８】直線状の抵抗発熱体の説明図。
【図９】（Ａ），（Ｂ）樹脂成形品を熱溶着する形態の説明図であって、（Ａ）は被溶着物に抵抗発熱体を組み付ける直前の説明図、（Ｂ）は抵抗発熱体に電圧を印加するために給電部に電極を結んだ状態の説明図。
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）熱溶着工程の説明図。
【図１１】比較例に使用した抵抗発熱体の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、熱可塑性樹脂で成形された成形品同士の接合面に抵抗発熱体を挟み込み、この抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させることにより接合面の溶融を図り、更に接合面間に面圧をかけて接合面同士を熱溶着するもので、対象となる熱可塑性樹脂の種類としては次のようなものを挙げることができる。
【００３０】
ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＣ、ＰＯＭ、ＰＭＭＡ、ＰＢＴ、ＡＢＳとＰＣのアロイ、ＰＰＳ、ＰＰＡ、ＰＥＴ、ＬＣＰ、ＰＡなどの熱可塑性樹脂が代表例として挙げられるが、これについても限定するものではない。また、ガラスフィラー入り等の強化材を樹脂に混合したものにも適用が可能である。
【００３１】
抵抗発熱体の材料としては、ＳＵＳ、ＳＥＣＣ、ＳＰＣＣ、ＮＣＨＷ等が代表例として挙げられるがこれに限定するものではない。
【００３２】
抵抗発熱体は、上記例示した材質の平板材をプレス加工又はレーザー加工又はワイヤーカット加工等で形成する。
【実施例１】
【００３３】
図１〜図６は本発明に係る抵抗発熱体の実施形態を表すもので、図１〜図５は円形、図６は四角形状である。但し、図５は円形を２等分割した形態である。
【００３４】
これらの形態において、図１の抵抗発熱体１には、その両エッジ（内縁と外縁）に沿って等間隔にコ字状の切り込み２…が形成されており、板厚は１．０ｍｍ、板幅は１．５ｍｍ、給電部３、３ａの板幅は３．０ｍｍ、長さは８ｍｍ、コ字状の切り込み２…の幅は０．５ｍｍ、深さ（奥行）は１．０ｍｍ、切り込み２…のピッチは２．０ｍｍである。
【００３５】
図２はＶ字状の切り込み２ａ…を形成した例、図３は円弧形状の切り込み２ｂを形成した例、図４はＩ字状の切り込み２ｃを形成した例である。
【００３６】
図５は、図１〜図４が閉形状であるのに対し、給電部３、３ａ間で２等分割した例である。
【００３７】
図６は四角形状、図７は四角形状の抵抗発熱体１のコーナー部１ａに切り込み２…を形成した例であって、コーナー部１ａにおいて切り込み２の効果を発揮する趣旨である。
【００３８】
図８は直線状を呈した抵抗発熱体１であって、溶着部が直線状を呈した成形品の溶着に用いられる。
【００３９】
以上に説明した抵抗発熱体１の寸法及び形状、切り込み２の形状等は、溶着部の形状、材質などに合わせて最適な発熱と溶着条件となるように選定する。
【００４０】
次に、上記した抵抗発熱体１を用いて行う熱溶着工程を図９及び図１０に基づいて説明する。
【００４１】
図９は溶着装置を示すもので、被溶着部材１０はテーブル上に固定され、被溶着部材１２は上下動する可動部材に固定される。そして、被溶着部材１０の溶着面には凹状の溶着溝１１が形成され、被溶着部材１２側には前記溶着溝１１に上方から侵入できる寸法の溶着リブ１３が形成されている。
【００４２】
溶着に際してはテーブル上の被溶着部材１０の溶着溝１１内に抵抗発熱体１を組み付け、給電部３、３ａには図外の給電装置から延長されたコード１５、１５ａに結ばれた電極１４、１４ａが結ばれ、図１０（Ａ）から（Ｂ）に示すように抵抗発熱体１に対する給電と同時又は先行して可動部材を下降させて溶着溝１１内の抵抗発熱体１に溶着リブ１３の先端を押しつけることにより、抵抗発熱体１の熱でこの抵抗発熱体１に接している部分の樹脂が溶融ａを開始する。
【００４３】
この溶融ａの進行（Ｃ）に合わせて可動部材を更に下降させて、面圧をかけることにより溶融した樹脂は切り込み２内に侵入し（Ｃ）、所定の溶融ａが完了し（Ｄ）、給電が止る。
【００４４】
この給電が止ると、抵抗発熱体１及び溶融ａが急激に冷却し、（Ｅ）に示すように最終的な溶着部ａ’が形成され、被溶着部材１０と１２は結合される。
【００４５】
なお、以上に説明した給電タイミング及び被溶着部材１１の下降、停止のタイミングは制御回路により自動制御した。
【００４６】
以上で熱溶着した製品（Ｎ＝５）について、次の条件で熱負荷テストを行った。その時のデータを次に示す。
１. 抵抗発熱体    切りこみ無し、切りこみあり
２．樹脂          ＰＰＳ  ＧＦ３０％  
３．負荷温度        −４０℃    １時間
＋１２０℃    １時間
この温度サイクル１００回繰り返し毎に、ヘリウムガスを用いたリークテストを実施し１０００回まで繰り返し後もリークが発生しない事を確認した。
【表１】
2012101475.tif 000003
【００４７】
同様に、熱溶着した製品（Ｎ＝５）の引っ張り破壊応力を測定した。
１. 抵抗発熱体    切りこみ無し、切りこみあり
２．樹脂          ＰＰＳ  ＧＦ３０％  
３. 溶着リブ寸法  Ｗ＝１．８  Ｈ＝３．０  （φ３４.２×φ３７．８の環状）
切りこみ無しの発熱体に対し、本発明の切りこみを形成した発熱体は溶着強度が平均２８％向上した。
【表２】
2012101475.tif 000004
【比較例】
【００４８】
本比較例に用いた抵抗発熱体１は、図１１に示すように、前記実施例と同一の条件で成形した。但し、抵抗発熱体１には、直径０．６ｍｍの孔４を９ｍｍ間隔で形成し、引用
文献１の第２図に示された抵抗発熱体に近似させ、Ｎ＝５の平均を求めた。
１. 抵抗発熱体    引用文献１を模した孔あき、切りこみあり
２．樹脂          ＰＰＳ  ＧＦ３０％  
３. 溶着リブ寸法  Ｗ＝２．０  Ｈ＝３．０  （φ３４×φ３８の環状）
孔あり発熱体は溶着強度のバラツキが多い。本発明の切りこみを形成した発熱体は溶着強度が平均４２％向上したことが確認できた。
【表３】
2012101475.tif 000005
【符号の説明】
【００４９】
１  抵抗発熱体
２  切り込み
３、３ａ  給電部
１０  被溶着部材Ａ
１１  溶着溝
１２  被溶着部材Ｂ
１３  溶着リブ
１４、１４ａ  電極
１５、１５ａ  リード線
【図１】
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【図２】
2012101475.tif 000007
【図３】
2012101475.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
2012101475.tif 000011
【図７】
2012101475.tif 000012
【図８】
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【図９】
2012101475.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
2012101475.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
以上で熱溶着した製品（Ｎ＝５）について、次の条件で熱負荷テストを行った。その時のデータを次に示す。
１. 抵抗発熱体    切りこみ無し、本発明の切りこみあり
２．樹脂          ＰＰＳ  ＧＦ３０％  
３．負荷温度       −４０℃    １時間
＋１２０℃    １時間
この温度サイクル１００回繰り返し毎に、ヘリウムガスを用いたリークテストを実施し１０００回まで繰り返し後もリークが発生しない事を確認した。
【表１】
2012101475.tif 000017
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
同様に、熱溶着した製品（Ｎ＝５）の引っ張り破壊応力を測定した。
１. 抵抗発熱体    切りこみ無し、本発明の切りこみあり
２．樹脂          ＰＰＳ  ＧＦ３０％  
３. 溶着リブ寸法  Ｗ＝１．８  Ｈ＝３．０  （φ３４.２×φ３７．８の環状）
切りこみ無しの発熱体に対し、本発明の切りこみを形成した発熱体は溶着強度が平均２８％向上した。
【表２】
2012101475.tif 000018
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本比較例に用いた抵抗発熱体１は、図１１に示すように、前記実施例と同一の条件で成形した。但し、抵抗発熱体１には、直径０．６ｍｍの孔４を９ｍｍ間隔で形成し、引用
文献１の第２図に示された抵抗発熱体に近似させ、Ｎ＝５の引っ張り破壊応力を測定した。
１. 抵抗発熱体    引用文献１を模した孔あき、本発明の切りこみあり
２．樹脂          ＰＰＳ  ＧＦ３０％  
３. 溶着リブ寸法  Ｗ＝１．８  Ｈ＝３．０  （φ３４．２×φ３７.８の環状）
孔あり発熱体は溶着強度のバラツキが大きい。本発明の切りこみを形成した発熱体は溶着強度が平均４２％向上したことが確認できた。
【表３】
2012101475.tif 000019