(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の表面の一部分を加熱溶融して後加工する方法であって、
後加工に要する溶融合成樹脂の生成部分を前記成形品の表面に設けておくこと、および加熱空気を吹出させるノズルの前方に通孔付き遮蔽部材を配置すること、
そして、前記生成部分を前記通孔を挟んで前記ノズルと向かい合わせ、圧力が０．０１〜０．５気圧、流量が１×１０〜２×１０5（ｃｃ／ｍｉｎ）の低圧・小流量である加熱空気を前記ノズルから吹出させてその一部を前記通孔を通過させることにより前記生成部分に吹付けて溶融させ、それ以外の加熱空気は前記遮蔽部材で遮断して前記生成部分以外の成形品表面に吹付けさせない、
ことを特徴とする合成樹脂成形品の後加工方法。
【請求項２】
前記生成部分が前記成形品に形成されて表面に開口した穴の開口端周囲に設けた突起であり、前記通孔を通過した加熱空気によって前記突起が溶融して前記穴に流入し封止させる請求項１に記載した合成樹脂成形品の後加工方法。
【請求項３】
前記生成部分が重ね合わせた二つの成形品の重ね合わせ端縁に沿って設けた突起と開先とからなり、前記通孔を通過した加熱空気によって前記突起が溶融して前記開先に流入し前記二つの成形品を溶接により接合させる請求項１に記載した合成樹脂成形品の後加工方法。
【請求項４】
空気流の発生手段と、前記発生手段で発生した空気流を所要の圧力・流量に調整する制御手段と、調整された空気流を合成樹脂溶融温度よりも高温に加熱する加熱手段と、加熱された空気を絞って吹出させる吹出手段と、吹出された加熱空気の一部を通過させ残りを遮断する遮蔽手段とを具え、前記遮蔽手段を通過した加熱空気を成形品の溶融合成樹脂生成部分に吹付けるようにしたことを特徴とする合成樹脂成形品の後加工装置。
【請求項５】
前記溶融合成樹脂生成部分と前記吹出手段、前記遮蔽手段との各間隔の少なくともいずれかが可変である請求項４に記載した合成樹脂成形品の後加工装置。
【請求項６】
前記制御手段がソニックノズルである請求項４に記載した合成樹脂成形品の後加工装置。
【請求項７】
前記吹出手段が前記加熱手段の先端に設けたノズルである請求項４または５に記載した合成樹脂成形品の後加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂、特に熱可塑性合成樹脂成形品の後加工方法、詳しくは成形品を製品として完成させるためにその一部分を加熱溶融して溶封や溶接を行なう方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばガソリンエンジンに燃料を供給する気化器の胴体を合成樹脂で作る場合、その内部に設けられる燃料通路やそこへ空気を導入する空気通路の多くは金型に設けた棒部材によって胴体鋳造と同時に形成され、従って胴体表面に開口した穴が作られる。この穴を燃料や空気の通路として機能させるため胴体表面への開口端部を封止する必要がある個所に対して、金属製のボールプラグを圧入するか或いは合成樹脂性のプラグを超音波溶着する、という手段で封止している。
【０００３】
また、穴が小径、一般には１ｍｍ以下であってプラグを使用しにくい場合においては、穴の開口端周囲に環状突起を設けてこれを熱風で溶融し開口端部に流入させることによって封止することが一部で行なわれている。
【０００４】
一方、二つの成形品を重ね合わせて熱風、高周波、超音波振動などによる溶接を行なうことによりこれらを接合する技術は周知であり、熱風溶接は一般にホットジェットガンを用いて溶接個所に熱ガスを吹付けることによって行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の穴の開口端部をプラグで封止する方法は、きわめて小形の別部品を準備してこれを穴に嵌込むという手順を要し製品の製造価格を割高にする原因となるばかりか、殊に金属製のボールプラグは硬質の異種材料を圧入するためにクリープを発生したり、熱膨張係数の差異によって耐圧性、気密性に対する高い信頼性を得にくい、という問題がある。
【０００６】
そこで、プラグに代えて熱風で溶融封止することが考えられる。しかし、前記の１ｍｍ程度以下の穴に対しては、封止に要する合成樹脂はごく少量であるので、熱風を単に吹付けるだけで周囲に熱的悪影響を殆んど与えることなくきわめて短時間で環状突起を溶融し封止することができるが、大径の穴に対しては封止に用いられる環状突起の容積が大きいために溶融して封止に至らせる迄に前記に比べてかなり長い時間を要し、熱風の温度や流量を調整しても周囲に熱変形、物性変化更には溶融などの悪影響を与えることを避けられない。
【０００７】
また、二つの成形品を熱風溶接する場合、高い接合強度が要求されるものについては重ね合わせ部分の合成樹脂を大量に溶融する必要があり、そのために溶接個所の周囲に前記同様の熱的悪影響を与えることを避けられない。
【０００８】
本発明は合成樹脂成形品の一部分を熱風により加熱溶融して溶封や溶接を行なう場合、殊に溶融すべき合成樹脂量が多いと周囲に熱的悪影響を与えることを避けられず、従って反対に熱的悪影響を与える前に熱風吹付けを停止すると溶封や溶接が不完全なものになる、という前記課題を解決するためになされたものであって、成形品表面の溶封や溶接に必要な部分のみを正確に加熱溶融してその周囲に熱的悪影響を与えることなく信頼性ある溶封、溶接個所が作られるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
成形品の表面の一部分を加熱溶融して後加工する従来の技術がもっている前記課題を解決するために、本発明は後加工に要する溶融合成樹脂の生成部分を成形品の表面に設けておくこと、および加熱空気を吹出させるノズルの前方に通孔付き遮蔽部材を配置すること；そして生成部分を通孔を挟んでノズルと向かい合わせ、圧力が０．０１〜０．５気圧、流量が１×１０〜２×１０5（ｃｃ／ｍｉｎ）の低圧・小流量である加熱空気を前記ノズルから吹出させてその一部を前記通孔を通過させることにより生成部分に吹付けて溶融させ、それ以外の加熱空気は遮蔽部材で遮断して生成部分以外の成形品表面に吹付けさせない；という手段を採った。
【００１０】
より具体的には、生成部分が成形品に形成されて表面に開口した穴の開口端周囲に設けた突起であり、通孔を通過した加熱空気によって突起が溶融して穴に流入することによって穴を封止させるか、または生成部分が重ね合わせた二つの成形品の重ね合わせ端縁に沿って設けた突起と開先とからなり、通孔を通過した加熱空気によって突起が溶融して開先に流入し二つの成形品を溶接により接合させるものである。
【００１１】
更に、前記課題を解決するために、本発明は空気流の発生手段と、発生手段で発生した空気流を所要の圧力・流量に調整する制御手段と、調整された空気流を合成樹脂の溶融温度よりも高温に加熱する加熱手段と、加熱された空気を絞って吹出させる吹出手段と、吹出された加熱空気の一部を通過させ残りを遮断する遮蔽手段とを具え、遮蔽手段を通過した加熱空気を成形品の溶融合成樹脂生成部分に吹付けるようにする、という手段を採った。
【００１２】
加熱空気を遮蔽部材によって溶融合成樹脂生成部分以外の成形品表面に吹付けさせないことにより、直接吹付けによる熱変形、物性変化更に溶融などの熱的悪影響を周囲に与える心配がなくなる。また、低圧・小流量の加熱空気を溶融合成樹脂生成部分にのみ吹付けることによって集中的に加熱できるとともに、その周囲に熱的悪影響を殆んど与えないばかりか、穴封止の場合は穴の開口端を塞ごうとしている溶融合成樹脂の層を破壊することなく確実な封止を行なわせ、また溶接の場合は溶融合成樹脂を開先にこれより流出させることなく充満させて良好な溶接を行なわせ、従って信頼性ある溶封、溶接個所を作るという目的を達成させることができるものである。
【００１３】
尚、前記の後者手段において、成形品の溶融合成樹脂生成部分と吹出し手段、遮蔽部材との各間隔の少なくともいずれかを可変とすることは、生成部分の大きさに応じて加熱空気を適確に吹付けさせるうえで好適である。また、ソニックノズルを制御手段に用いると、簡単な構造で空気を安定した小流量に調整することができ、更にノズルを吹出手段に用いて加熱手段の先端に設けると、構成を簡略化することができる。
【００１４】
尚また、溶融合成樹脂生成部分に吹付ける加熱空気は低圧・小流量、従ってまた低速度としたうえで合成樹脂を分解しない程度でなるべく高温度のものを吹付け、短時間で所要の溶融を終わらせることが良好な加工部分を得るために好ましい。そのために、ノズルから吹出す加熱空気は合成樹脂の溶融温度よりも約１０〜３５０（℃）、好ましくは約１００〜３００（℃）高い温度であって、圧力は０．０１〜０．５気圧程度、流量は１×１０〜２×１０5（ｃｃ／ｍｉｎ）程度とするのが好適である。
【００１５】
更に、実際の後加工作業にあたって、穴を封止するため開口端周囲に設けた突起の最大径または二つの成形品を溶接するためそれらの重ね合わせ端縁に設けた突起および開先の最大合計幅よりも遮蔽部材の通孔が大きくないようにすること、ノズル先端と通孔との間隔および突起頂端と通孔との間隔をそれぞれ充分小さくすること、が加熱空気を少ない無駄で効率よく溶融合成樹脂生成部分に吹付けさせるうえで好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１は熱可塑性合成樹脂の成形品２１に形成されて表面に開口した穴２２の開口端部を封止する場合を示しており、穴２２の開口端を囲んだ環状の突起２３が成形品２１の成形の際に作られている。尚、この突起２３は穴２２を必要な強度を有する厚さで塞ぐことができる壁を形成する容積をもつものとされている。
【００１７】
空気流の発生手段Ａはファン１であり、その吐出管路２は途中に制御手段Ｂであるソニックノズル３を有して加熱手段Ｃである加熱器４に接続されている。加熱器４は円筒形の本体５に電気抵抗熱を発生するニクロム線を螺旋巻きしてなる発熱体６を内蔵させたものであり、本体５は吐出管路２の接続端と反対側の端部に吹出手段Ｄであるノズル７を突出させて有している。また、ノズル７の前方には遮蔽手段Ｅである平板状の遮蔽部材８が配置され、遮蔽部材８は通孔９を有している。尚、加熱手段Ｃは電気抵抗熱に限らず、電磁誘導加熱など適宜の電気的方式で空気を加熱するものを適用することができる。
【００１８】
通孔８は成形品２１の突起２３の最大径と等しいかまたはこれよりも小さい径とされている。また、ノズル７の先端と通孔９との間隔は充分に小さいものとされ、ノズル７から吹出した加熱空気が大きく拡がる前に通孔９を通過させて遮蔽部材８により遮断される空気量をなるべく少量にとどめ、効率よく利用するようにしている。また、通孔９と突起２３の頂端との間隔も充分に小さいものとされ、通孔９を通過した空気が大きく拡がって突起２３の外側方領域に直接吹付けられて成形品２１が熱的悪影響を受ける、という不都合を生じないようにしている。具体的にはノズル７の先端口径と通孔９との寸法関係にもよるが、これらの間隔を０．５〜１０（ｍｍ）とするのが標準的な目安である。また、通孔９と突起２３の最大径との寸法関係にもよるが、通孔９を穴２２の径と突起２３の最大径との中間の径とした場合、これらの間隔を０．１〜５（ｍｍ）とするのが標準的な目安である。
【００１９】
そして、ノズル７，通孔９，穴２２を同一中心軸線上に置いてファン１を運転し、その吐出空気をソニックノズル３によって所定の圧力、流量に調整して加熱器４に送入し、所定温度に加熱して先端のノズル７で絞って吹出させると、加熱空気は次第に拡がりながら流れてその中心部分が通孔９を通過し外周部分が遮蔽部材８に衝突して外側方へそらされる。通孔９を通過した加熱空気は拡がりながら流れて突起２３に衝突し加熱する。突起２３を加熱する空気流の輪郭は二点鎖線ＬＡで示されている。
【００２０】
加熱空気の中心部分は穴２２に流入して突起２３を内側から加熱する。また、加熱空気は突起２３の頂端面に衝突し外側周面に殆んど衝らないように調整しておくことにより、加熱空気は突起２３を集中的に加熱し且つ突起２３に衝突した後は外側方へ逃げるのでその周囲の成形品２１表面に直接吹付けられるということがない。
【００２１】
ソニックノズル３によって低圧・小流量に調整した空気を加熱器４で合成樹脂の溶融温度よりもかなり高い温度に加熱してノズル７から吹出させることにより、突起２３は短時間で加熱されて溶融し、生成した溶融合成樹脂は穴２２の開口端に流入してこれを塞ぐ壁を形成するようになる。その際に、低圧・小流量の加熱空気は粘性と表面張力とによって形成される壁である溶融合成樹脂の層を突き破り破壊する流速をもたず、従って突起２３の溶融に伴う壁の生長と完成を阻害しない。突起２３のほぼ全部が溶融したとき、穴２２の開口端部は所定厚さの壁２４で塞がれ完全に封止される。
【００２２】
図２は熱可塑性合成樹脂の二つの成形品３１，３３の端縁を重ね合わせて溶接により接合する場合を示しており、一方の成形品３１の表面には端縁に沿って延びる帯状の突起３２が成形品３１の成形の際に作られている。また、もう一方の成形品３３には端縁に沿って延び表面に開放したレ形の開先３４が成形品３３の成形の際に作られている。尚、突起３２と開先３４とは互いにほぼ等しい容積をもつものとされている。
【００２３】
空気流の発生手段Ａは空気圧縮機１１および蓄圧器１２であり、蓄圧器１２から延びる吐出管路１３は途中に制御手段Ｂである手動の流量調節弁１４を有して加熱手段Ｃである加熱器４に接続されている。この加熱器４は図１に示した実施の形態のものと同じであって、発熱体６を内蔵させた円筒形の本体５の先端に吹出手段Ｄであるノズル７を突出させて有している。また、遮蔽手段Ｅである平板状であって通孔９を有する遮蔽部材８がノズル７の前方に配置されていることも図１に示した実施の形態と同じである。
【００２４】
通孔８は突起３２と開先３４との最大合計幅と等しいかまたはこれよりも小さい径とされ、またノズル７の先端と通孔９との間隔および通孔９と突起３２との間隔はそれぞれ充分に小さい間隔とされるものであり、ノズル７から吹出した加熱空気が効率よく利用されるとともに、成形品３１，３３の溶接個所の周囲が熱的悪影響を受けることのないように考慮している。
【００２５】
そして、ノズル７，通孔９，成形品３１，３３の重ね合わせ面を同一中心軸線上に置いて蓄圧器１２から送出される空気を流量調節弁１４によって所定の圧力・流量に調整して加熱器４に送入し、所定温度に加熱して先端のノズル７から吹出させると、加熱空気は次第に拡がりながら流れてその中心部分が通孔９を通過し外周部分が遮蔽部材８に衝突して外側方へそらされる。通孔９を通過した加熱空気は拡がりながら流れて突起３２と開先３４とに衝突しこれらを加熱する。この空気流の輪郭は二点鎖線ＬＢで示されている。
【００２６】
突起３２に衝突した加熱空気は外側方へ逃げ、開先３４に衝突した加熱空気は傾斜面に沿って外側上方へ逃げるので、周囲の成形品３１，３３表面に直接吹付けられるということがない。そして、加熱空気は前記実施の形態と同様に合成樹脂の溶融温度よりもかなり高い温度とすることにより、突起３２および開先３４を短時間で溶融させるようになり、突起３２が生成した溶融合成樹脂は開先３４に流入しその溶融部分と一体化して開先３４を次第に埋めるようになる。また、加熱空気は低圧・小流量であるために開先３４に流入した溶融合成樹脂を成形品３３の表面へ押し出す流速をもたず、溶接肉の成長と完成を阻害しないとともに、流入した溶融合成樹脂の溶融状態を維持する。突起３２のほぼ全部が溶融したとき、開先３４は溶融合成樹脂が充填され、これが溶接肉３５となって二つの成形品３１，３３が溶接されることとなる。
【００２７】
一個所で溶接を終わったとき、成形品３１，３３を移動するか、または加熱器４，遮蔽部材８を移動して隣接個所を溶接することを順次繰り返して全体の溶接を完了する。尚、開先３４はＶ形またはＵ形として二つの成形品３１，３３のそれぞれに開先３４に沿う突起３２を設けたものであってもよく、この場合はそれぞれの突起３２を小さくして更に短時間で溶融し溶接を行なうことができる。
【００２８】
前記図１，図２に示した二つの実施の形態において、成形品２１，３１，３３の溶融合成樹脂生成部分、殊に突起２３，３２の頂端とノズル７の先端と遮蔽部材８との各間隔を一定に固定して同一寸法の特定成形品の後加工を行なわせることができる。しかし、ノズル７，遮蔽部材８，成形品２１，３１，３３の少なくとも一つの位置を可変とし、これにより突起２３，３３の頂端とノズル７の先端との間隔、突起２３，３３の頂端と遮蔽部材８との間隔の少なくともいずれか、従ってまたノズル７の先端と遮蔽部材８との間隔を可変とした場合は、溶融合成樹脂生成部分の大きさが異なるものに対して加熱空気を適確に吹付けることができ、更にノズル７から吹出した加熱空気の拡がりが圧力や流量によって異なるものとなっても適確な吹付けができるように対応させることが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、合成樹脂成形品の特定個所にのみ加熱空気を吹付けてその周囲に熱的悪影響を与える心配なく溶融し、所要の後加工を適確に行なって信頼性ある溶封、溶接個所を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図
【図２】本発明の異なる実施の形態を示す配置図。
【符号の説明】
３  ソニックノズル，  ７  ノズル，  ８  遮蔽部材，  ９  通孔，  ２１，３１，３３  成形品，  ２２  穴，  ２３，３２  突起，  ３４  開先，  Ａ  発生手段，  Ｂ  制御手段，  Ｃ  加熱手段，  Ｄ  吹出手段，  Ｅ  遮蔽手段，
【図１】
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【図２】
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