(57)【要約】【課題】熱可塑性合成樹脂部材を、その材質に関わらず他の合成樹脂部材に溶着することが可能な溶着方法を提供する。【解決手段】基材４１を第２表皮材３２に溶着する溶着方法であって、基材４１の表面４１Ａに、水５０を塗布する加熱媒体塗布工程と、水５０を挟む形で基材４１及び第２表皮材３２を配した状態で、電磁波によって水５０を加熱することで、水５０を介して、基材４１を加熱溶融し、第２表皮材３２に溶着する溶着工程と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性合成樹脂部材を他の合成樹脂部材に溶着する溶着方法であって、
前記熱可塑性合成樹脂部材または前記他の合成樹脂部材のうち、いずれか一方の表面に、水または水溶液からなる加熱媒体を塗布する加熱媒体塗布工程と、
前記加熱媒体を挟む形で前記熱可塑性合成樹脂部材及び前記他の合成樹脂部材を配した状態で、電磁波によって前記加熱媒体を加熱することで、前記加熱媒体を介して前記熱可塑性合成樹脂部材を加熱溶融し、前記他の合成樹脂部材に溶着する溶着工程と、を備えたことを特徴とする溶着方法。
【請求項２】
前記熱可塑性合成樹脂部材は、車両用トリム部材であって、
前記他の合成樹脂部材は、前記車両用トリム部材を覆う表皮材であることを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
【請求項３】
前記熱可塑性合成樹脂部材は、ポリオレフィン系樹脂であって、
前記他の合成樹脂部材は、ポリウレタン系樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂部材を他の合成樹脂部材に取り付ける手段としては、例えば、接着剤が用いられている。接着剤を用いる場合、接着剤の塗布工程や乾燥工程などが必要となり、作業スペースが大きくなりやすいという問題点がある。また、接着剤を塗布する際に、接着箇所以外の箇所に接着剤が付くことで、接着剤の使用量が多くなったり、工程を汚したりする事態も懸念される。このため、接着剤を用いない取り付け手段として、熱可塑性合成樹脂部材を、他の合成樹脂部材に溶着させる溶着方法が提案されている。このような溶着方法の一例として、下記特許文献１に記載された方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の溶着方法では、一対の電極間に、熱可塑性合成樹脂部材（表皮材のトップ層）と、他の合成樹脂部材（パッド材）とを重ねた状態で配し、一対の電極間に高周波電流を通電する。これにより発生した電磁波によって、熱可塑性合成樹脂部材が加熱溶融され、他の合成樹脂部材に溶着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０９０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電磁波によって、熱可塑性合成樹脂部材を加熱させる場合、その加熱のしやすさは、材質によって異なる。具体的には、加熱対象である熱可塑性合成樹脂部材の誘電損失が小さいと、電磁波によって、熱可塑性合成樹脂部材を加熱させにくくなり、溶融させることが困難となる。つまり、電磁波によって、熱可塑性合成樹脂部材を溶着させる溶着方法においては、溶着できる材質が、制限されてしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、熱可塑性合成樹脂部材を、その材質に関わらず他の合成樹脂部材に溶着することが可能な溶着方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の溶着方法は、熱可塑性合成樹脂部材を他の合成樹脂部材に溶着する溶着方法であって、前記熱可塑性合成樹脂部材または前記他の合成樹脂部材のうち、いずれか一方の表面に、水または水溶液からなる加熱媒体を塗布する加熱媒体塗布工程と、前記加熱媒体を挟む形で前記熱可塑性合成樹脂部材及び前記他の合成樹脂部材を配した状態で、電磁波によって前記加熱媒体を加熱することで、前記加熱媒体を介して前記熱可塑性合成樹脂部材を加熱溶融し、前記他の合成樹脂部材に溶着する溶着工程と、を備えたことに特徴を有する。
【０００８】
本発明においては、加熱媒体を介して熱可塑性合成樹脂部材を加熱溶融することで、熱可塑性合成樹脂部材を他の合成樹脂部材に溶着することができる。一般的に、電磁波によって物質を加熱する場合は、物質の誘電損失が高い程、加熱させやすい。本発明においては、誘電損失の大きい物質である水（または水溶液）を加熱媒体とすることで、熱可塑性合成樹脂部材自体の誘電損失に関わらず熱可塑性合成樹脂部材を効果的に加熱溶融させることができる。
【０００９】
このように、電磁波加熱によって、熱可塑性合成樹脂部材を溶着する構成とすれば、従来、熱可塑性合成樹脂部材の接合に用いていた接着剤を削減でき、コストを低減させることができる。また、接着剤の塗布及び乾燥工程を削減でき、工程の省スペース化を図ることができる。さらに、接着剤によって、工程を汚すこともなく作業環境を向上させることができる。また、熱可塑性合成樹脂部材と他の合成樹脂部材とを接着剤で取り付ける構成と比べて取付強度を高くすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記熱可塑性合成樹脂部材は、車両用トリム部材であって、前記他の合成樹脂部材は、前記車両用トリム部材を覆う表皮材であるものとすることができる。このようにすれば、接着剤などを用いることなく表皮材と車両用トリム部材とを接合することができる。
【００１１】
また、前記熱可塑性合成樹脂部材は、ポリオレフィン系樹脂であって、前記他の合成樹脂部材は、ポリウレタン系樹脂であるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱可塑性合成樹脂部材を、その材質に関わらず、他の合成樹脂部材に溶着することが可能な溶着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の溶着方法が適用されるオーナメントを有するドアトリムを示す斜視図。
【図２】本実施形態の加熱媒体塗布工程を概略的に示す断面図。
【図３】本実施形態の溶着工程を概略的に示す断面図。
【図４】本実施形態の溶着工程が完了した状態を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図１ないし図４によって説明する。図１は、本実施形態の溶着方法が適用されるオーナメント４０を有する車両用のドアトリム１０を示す斜視図である。図１に示すように、ドアトリム１０は、合成樹脂等によって板状に形成されたドアトリム本体１２、アームレスト２０などを備えている。アームレスト２０は、合成樹脂等によって形成され、ドアトリム本体１２の車室内側に張り出す形で配されている。また、ドアトリム１０は、スピーカグリル１６、ドアポケット１８などを備えている。
【００１５】
ドアトリム本体１２において、アームレスト２０の上方には、オーナメント４０が取り付けられている。オーナメント４０は、図１に示すように略矩形状をなし、基材４１（車両用トリム部材）と、基材４１の車室内側の面を覆う表皮材３０と、を備えている（図４参照）。基材４１は、例えば、ポリプロピレン（ポリオレフィン系樹脂）等の熱可塑性合成樹脂によって形成されている。
【００１６】
表皮材３０は、基材４１に合致する形状をなし、２枚の表皮材（第１表皮材３１及び第２表皮材３２）を積層することで構成されている。なお、本実施形態では、表皮材３０と基材４１とをほぼ同じ大きさとしてあるが、これに限定されない。例えば、表皮材３０の周端部を、基材４１の端末を覆うべく折り返し可能とするために、表皮材３０を平面視において、基材４１よりも大きくしてもよい。
【００１７】
第１表皮材３１は、ドアトリム１０を車両（図示せず）に取り付けた状態において、車室内側に配される。第１表皮材３１は、例えば、ポリエステル繊維からなる織布、編布、不織布とされ、具体的には、織物、トリコット、丸編、ニードルパンチ等を例示することができる。一方、第２表皮材３２（他の合成樹脂部材）は、例えば、スラブウレタン（ポリウレタン系樹脂）などの発泡樹脂材を例示することができる。
【００１８】
本実施形態では、第１表皮材３１と第２表皮材３２とを溶着や接着などの接合手段によって接合することで、表皮材３０が構成されている。そして、基材４１と表皮材３０における第２表皮材３２とを、本実施形態の溶着方法（後述）によって溶着することでオーナメント４０が形成されている。
【００１９】
次に、本実施形態において、表皮材３０（第２表皮材３２）と基材４１とを溶着する溶着方法について、図２〜図４を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の溶着方法は、加熱媒体塗布工程と、加熱媒体塗布工程の次に行われる溶着工程と、を備えている。
【００２０】
加熱媒体塗布工程では、図２に示すように、基材４１における表面４１Ａ（第２表皮材３２との溶着面、一方の表面）の全面に水５０（加熱媒体）を塗布する。水５０は、図２に示すように、例えば霧吹き５１を用いて基材４１に塗布される。水５０の塗布量は、例えば、１０〜１００ｇ／ｍ２の範囲で設定される。
【００２１】
次の溶着工程では、高周波誘電加熱（電磁波による加熱の一例）によって、基材４１と表皮材３０とを溶着する（言い換えると、基材４１を表皮材３０に溶着する）。まず、水５０が塗布された状態の基材４１と、表皮材３０とを積層させ、対向配置された一対の電極６０Ａ，６０Ｂの間に配する（図３参照）。具体的には、水５０を挟む形で、基材４１と、第２表皮材３２とを配する。なお、一対の電極６０Ａ，６０Ｂは図示しない駆動手段（シリンダやモーターなど）によって、互いに接近及び離間が可能な構成とされ、一対の電極６０Ａ，６０Ｂによって、基材４１及び表皮材３０を挟持することが可能な構成となっている。また、一対の電極６０Ａ，６０Ｂは、高周波発振器５２と、それぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
一対の電極６０Ａ，６０Ｂ間に配された基材４１及び表皮材３０とを、一対の電極６０Ａ，６０Ｂによって、所定の圧力で挟持する。この際の圧力は、第１表皮材３１が起毛性部材である場合は、表面の毛倒れが生じない程度の小さい圧力で挟持することが好ましく、
例えば、０．０５〜５．０ｋｇ／ｃｍ２の間で設定することが好ましい。
【００２３】
次に、高周波発振器５２を駆動させ、一対の電極６０Ａ，６０Ｂ間に高周波電流を通電させる。なお、高周波発振器５２の駆動出力は、例えば、５〜１００ｋＷの範囲内で設定される。また、一対の電極６０Ａ，６０Ｂ間に通電される高周波電流の電圧値は、例えば、５０００〜９３００Ｖの範囲内で設定され、電流値は、例えば、４〜６．５Ａの範囲内で設定される。また、高周波発振器５２の駆動時間（発振時間）は、例えば３〜２０ｓの間で設定され、高周波電流の周波数は、例えば、１３．５６、２７．１２、４０．４６、４１．１４ＭＨｚのうち、いずれかの定格の周波数で設定される。
【００２４】
一対の電極６０Ａ，６０Ｂ間に高周波電流を通電させると、電磁波によって、基材４１と第２表皮材３２との間（つまり、互いの溶着面）に介在された水５０の分子が振動（又は回転）する。このため、隣接する各水分子が互いに摩擦される結果、加熱される。これにより、水５０の温度が上昇し、水５０の熱が、水５０と接触している基材４１及び第２表皮材３２の双方に伝熱される。なお、水５０は、電磁波により加熱される過程で沸点を超え、水蒸気になり、さらに加熱される（過熱水蒸気の状態）。
【００２５】
これにより、水５０を介して基材４１及び第２表皮材３２が加熱され、基材４１及び第２表皮材３２の各融点に達すると、それぞれ溶融する。これにより、基材４１及び第２表皮材３２の接触部分が混融される。そして、高周波発振器５２の駆動を停止した後、基材４１及び第２表皮材３２の混融部分が固化することで、基材４１と第２表皮材３２とが強固に結合する。以上の過程により、基材４１と第２表皮材３２との溶着が完了する（図４参照）。
【００２６】
また、この溶着工程において、基材４１及び第２表皮材３２との間に介在されている水５０は、基材４１及び第２表皮材３２の双方を加熱すると同時に温度上昇に伴い蒸発する。このため、水５０が基材４１及び第２表皮材３２の接触を妨げることがなく、両部材の混融が可能となる。
【００２７】
なお、本実施形態では、基材４１（例えば、ポリプロピレン）の融点は、例えば約１７０℃とされ、第２表皮材３２（スラブウレタン）の融点は、例えば約２２０℃とされる。なお、高周波電流を通電させる過程において、基材４１と第２表皮材３２との間の温度（水蒸気となった水５０の温度）を熱電対にて測定した所、少なくとも約１６０℃〜１７０℃まで温度上昇したことを確認できた。
【００２８】
以上、説明したように、本実施形態の溶着方法は、基材４１を第２表皮材３２に溶着する溶着方法であって、基材４１の表面４１Ａに、水５０を塗布する加熱媒体塗布工程と、水５０を挟む形で基材４１及び第２表皮材３２を配した状態で、高周波誘電加熱（電磁波）によって水５０を加熱することで、水５０を介して、基材４１を加熱溶融し、第２表皮材３２に溶着する溶着工程と、を備えている。
【００２９】
本実施形態においては、水５０を介して、基材４１を加熱溶融することで、基材４１と第２表皮材３２とを溶着することができる。一般的に、電磁波によって物質を加熱する場合は、物質の誘電損失が高い程、加熱させやすい。本実施形態においては、誘電損失の大きい水を加熱媒体とすることで、基材４１（又は第２表皮材３２）自体の誘電損失に関わらず基材４１（又は第２表皮材３２）を効果的に加熱溶融させることができる。
【００３０】
このように、電磁波加熱によって、基材４１と第２表皮材３２とを溶着させる構成とすれば、従来、基材４１と表皮材３０との接合に用いていた接着剤を削減でき、コストを低減させることができる。また、接着剤の塗布及び乾燥工程を削減でき、工程の省スペース化を図ることができる。さらに、接着剤によって、工程を汚すこともなく作業環境を向上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態においては、加熱媒体として、水５０を用いている。このようにすれば、接着剤などを塗布する方法と比較して、材料コストを大幅に低減でき、作業性も良好となる。
【００３２】
さらに、水の沸点は、本実施形態における溶着対象である基材４１及び第２表皮材３２の融点よりも低い。このため、溶着過程において水が蒸発し、水５０が基材４１及び第２表皮材３２の間に残ることを抑制できる。このため、基材４１及び第２表皮材３２の溶着面をより確実に接触させ、溶着させることができ、溶着ムラなどを抑制できる。
【００３３】
上記構成において、熱可塑性合成樹脂部材は、基材４１（車両用トリム部材）であって、他の合成樹脂部材は、基材４１を覆う表皮材３０とされる。このようにすれば、接着剤などを用いることなく表皮材３０と基材４１とを接合することができる。
【００３４】
また、基材４１は、ポリオレフィン系樹脂であって、第２表皮材３２は、ポリウレタン系樹脂であるものとすることができる。
【００３５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３６】
（１）上記実施形態では、高周波誘電加熱によって、水を加熱する方法を例示したが、これに限定されない。電磁波によって水（加熱媒体）を加熱させる方法であればよく、例えば、マイクロ波を用いて、水を加熱してもよい。
【００３７】
（２）上記実施形態では、基材４１及び第２表皮材３２の双方を熱可塑性合成樹脂とし、両部材を混融させることで、溶着する構成としたが、これに限定されない。基材４１、表皮材３０の材質は適宜変更可能であって、基材４１及び第２表皮材３２のうち、いずれか一方が熱可塑性合成樹脂であればよい。例えば、基材４１が熱可塑性合成樹脂、第２表皮材３２が熱硬化性合成樹脂である場合、基材４１を溶融させることで、溶融された基材４１が第２表皮材３２の表面に入り込む（アンカー効果）。このようなアンカー効果によって、基材４１を第２表皮材３２に溶着することができる。
【００３８】
（３）上記実施形態では、オーナメント４０における基材４１と第２表皮材３２とを溶着する場合を例示したが、これに限定されない。上記実施形態の溶着方法は熱可塑性合成樹脂部材と、他の合成樹脂部材との溶着に関して適用することができる。
【００３９】
（４）上記実施形態では、加熱媒体として、水５０を例示したが、これに限定されない。加熱媒体としては、水を含んでいればよく、例えば、水溶液などを用いてもよい。
【００４０】
（５）上記実施形態において、基材４１への水５０の塗布量は適宜変更可能である。なお、水５０の塗布量が少なすぎると、基材４１における表面４１Ａの全面に水５０が塗布されにくい。このため、溶着工程において、基材４１に加熱されやすい箇所とされにくい箇所が生じてしまい、溶着のムラが発生しやすくなる。また、水５０の塗布量が多すぎると、水５０が溶着工程において、一対の電極６０Ａ，６０Ｂ側に垂れてしまいスパークの原因となるため好ましくない。以上のことから、上記実施形態では、水５０の塗布量を１０〜１００ｇ／ｍ２の範囲で設定することとした。
【００４１】
（６）上記実施形態において、水５０の塗布手段として、霧吹きを例示したが、これに限定されない。例えば、刷毛やローラーなどを用いて、水を塗布してもよい。
【００４２】
（７）上記実施形態においては、加熱媒体塗布工程において、基材４１の表面４１Ａに水５０を塗布する構成としたが、これに限定されない。例えば、水５０を第２表皮材３２の表面（基材４１との溶着面）に塗布してもよい。
【００４３】
（８）高周波発振器５２の出力、高周波電流の電圧、電流、周波数などは、上記実施形態で例示した範囲に限定されず、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４４】
３２…第２表皮材（他の合成樹脂部材、ポリウレタン系樹脂、表皮材）
４１…基材（熱可塑性合成樹脂部材、ポリオレフィン系樹脂、車両用トリム部材）
４１Ａ…基材の表面（いずれか一方の表面）
５０…水（加熱媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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