(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製品の熱溶着部をヒータによって加熱して上記熱溶着部に生じた歪みを除去するアニール方法であって、
遠赤外線を照射して上記熱溶着部の表面温度を目的温度まで上昇させる昇温工程と、
上記熱溶着部の表面温度を上記目的温度に保持させる保持工程を備え、
上記保持工程は、上記ヒータを昇温工程中に位置していた位置より上記熱溶着部から離間させるように移動させて行い、
上記保持工程中に上記熱溶着部の内部温度を上記目的温度又は上記目的温度近傍の温度まで上昇させる
ことを特徴とする樹脂製品のアニール方法。
【請求項２】
上記ヒータは遠赤外線を集光させる形状を有し、上記昇温工程中は上記熱溶着部を遠赤外線の集光位置よりヒータに近い位置に位置させる
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製品のアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な樹脂製品のアニール方法に関する。詳しくは、樹脂製品の熱溶着部に生じた歪みを短時間で除去する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱板溶着法、振動溶着法等の溶着手段によって溶着された合成樹脂部品には熱溶着部に応力が生じているため、一定時間以上一定の温度に保つことによって上記残留応力を除去してやる必要がある。
【０００３】
そこで、従来にあっては、ほぼ密閉されたアニール炉内で樹脂製品を所定の経路上を搬送する間に加熱して一定時間以上一定の温度に保つことによって残留応力を除去する技術がある。
【０００４】
例えば、アニール炉内に樹脂製品を所定の経路で移動させる走行経路を設けると共に該走行経路の近傍にヒータを配設し、樹脂製品が上記走行経路を始端から終端まで走行する間に上記ヒータによって加熱されて所定の温度まで昇温され、所定温度になった後は該温度に保温されるようにしたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のアニール方法にはいくつかの問題点がある。
【０００６】
先ず、ヒータに近赤外線ヒータを使用してアニール炉全体を昇温しているため、樹脂製品を一定の温度まで昇温させるのに時間がかかり、当該樹脂製品の製造のための各工程における所要時間と整合性が取れないと言う問題がある。例えば、ある種の自動車用灯具の場合、他の各工程の所要時間が約４０秒であるのに対し、アニール工程の所要時間が約１５分前後必要である。そのため、製造ライン上で製品の停滞が起こらないようにするために、２０個以上の樹脂製品を走行させることの出来るアニール炉をライン上に用意し、各工程で遊び時間が生じることがないようにしなければならない。そのため、ライン上に多数の樹脂製品を走行させることが可能なアニール炉のための大きなスペースを必要とし、製造装置の小型化を阻害するという問題がある。また、２０個以上の樹脂製品を走行させる走行経路と該走行経路近傍に配置する多数のヒータを設けなければならず設備費が膨大になると共に、時間がかかる分光熱費も増大して、コストがかかりすぎるという問題がある。
【０００７】
さらに、所定の経路に沿って移動する樹脂製品に対しては走行の邪魔にならないような位置にヒータを配置しなければならず、ヒータの配置位置に制約が生じる。そのため、樹脂製品の除歪を必要とする箇所にヒータに近い箇所とヒータから遠い部分とが生じ、ヒータに近い箇所で所定の温度に保とうとするとヒータから遠い箇所は所定の温度まで上がることが出来ず十分に除歪されないし、ヒータに遠い箇所が所定の温度に保たれるようにすると、ヒータに近い箇所は所定の温度以上に温度上昇をしてしまって変形が生じてしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、樹脂製品の熱溶着部に生じた歪みを大きな設備を要せずに短時間で除去することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明樹脂製品のアニール方法は、上記した課題を解決するために、遠赤外線を照射して樹脂製品の熱溶着部の表面温度を目的温度まで上昇させる昇温工程と、上記熱溶着部の表面温度を上記目的温度に保持させる保持工程を備え、上記保持工程は、上記ヒータを昇温工程中に位置していた位置より上記熱溶着部から離間させるように移動させて行い、上記保持工程中に上記熱溶着部の内部温度を上記目的温度又は上記目的温度近傍の温度まで上昇させるようにしたものである。
【００１０】
従って、本発明樹脂製品のアニール方法にあっては、熱溶着が可能な合成樹脂、すなわち、熱可塑性樹脂に吸収されやすい遠赤外線によって熱溶着部を加熱するため樹脂製品の熱溶着部が短時間で目的温度まで上昇する。
【００１１】
また、樹脂製品の熱溶着部の表面温度が目的温度まで上昇した後は、該熱溶着部の表面温度を目的温度に保つ保持工程に移行するので、熱溶着部の表面温度が目的温度より異常に高くなってしまうことがない。そして、さらに、上記保持工程は、上記ヒータを昇温工程中に位置していた位置より上記熱溶着部から離間させるように移動させて行うので、保持工程のための設備が簡易なもので足りる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明樹脂製品のアニール方法の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を、車輌用灯具のランプボディとレンズとを熱板溶着、振動溶着等の熱溶着によって接合した外囲器（樹脂製品）において、ランプボディとレンズとの接合部（熱溶着部）の残留応力を除去するアニール方法に適用したものである。
【００１３】
一般的に、内部に光源等を配置するための灯具空間を有する外囲器１のランプボディ２の材料にはＡＢＳ樹脂やＡＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂が使用され、レンズ３の材料にはアクリル樹脂が使用される。なお、上記したように、車輌用灯具の外囲器１は本発明方法によって熱溶着部の残留応力を除去する樹脂製品の一例であって、本発明が適用される樹脂製品が車輌用灯具の外囲器に限られるものでないことは勿論である。また、当該樹脂製品の熱溶着によって互いに接合される各部の材料も、上記した樹脂材料、すなわち、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、アクリル樹脂に限定されるもではない。
【００１４】
車輌用灯具の外囲器１はランプボディ２とレンズ３の周縁部２ａ、３ａが熱溶着によって接合されて形成される。そして、ランプボディ２の周縁部２ａとレンズ３の周縁部３ａとの接合部である熱溶着部４には熱溶着時の加熱によって応力が残留している。
【００１５】
外囲器１の熱溶着部４の加熱には遠赤外線ヒータ５が使用される。該ヒータ５は、セラミックスで形成された基材６中にニクロクム線等の電熱線７を埋め込んで形成されており、熱効率を良くするため、垂直断面で放物面形状をしており、、ヒータ５の発熱面５ａと放物面の集光位置Ｆで囲まれた領域８内は効果的加熱範囲（破線ハッチングを施した領域）となる（図２参照）。この効果的発熱範囲８では遠赤外線の密度が濃く、発熱効率がよい。
【００１６】
なお、遠赤外線を放射するヒータの材料がセラミックスに限定されるものではなく、また、発熱面の形状も放物面に限定されるものではない。
【００１７】
アニール工程を実行するポジションでは外囲器１に対して離接する方向に移動可能な移動ベース９が設けられ、該移動ベース９に複数のヒータ５、５、・・・が支持される。すなわち、移動ベース９が外囲器１に近接して位置したときに外囲器１の熱溶着部４を囲むように複数のヒータ５、５、・・・が移動ベース９に支持される。しかも、図２に示すように、外囲器１の熱溶着部４が上記領域８内に位置されるように、ヒータ５、５、・・・が配置される。
【００１８】
次に、外囲器１の熱溶着部４の残留応力を除去するための各工程について、図３を参照して説明する。
【００１９】
先ず、ワーク支持台１０に外囲器１を載置する。この時移動ベース９は外囲器１の上方に離間して待機位置に待機している（図３（ａ）参照）。なお、ヒータ５、５、・・・は通電されて適当な温度に加熱されている。
【００２０】
そして、ワーク支持台１０上に外囲器１が載置されると、移動ベース９が下降してきて、該移動ベース９に支持されているヒータ５、５、・・・が外囲器１の熱溶着部４を取り囲むように位置される（図１、図３（ｂ）参照）。この状態で、外囲器１の熱溶着部４はヒータ５、５、・・・の効果的発熱範囲８、８、・・・内に位置するようにされる（図２参照）。これによって、昇温工程が開始される。
【００２１】
そして、熱溶着部４の表面４ａの温度が目的温度、すなわち、ランプボディ２及びレンズ３の材料樹脂のガラス転移点である約８０゜Ｃになったところで外囲器１の熱溶着部４がヒータ５、５、・・・の効果的発熱範囲８、８、・・・の外に位置するように、移動ベース９を上昇させる（図３（ｃ）参照）。このようにして保持工程が開始される。
【００２２】
自動車の標準的なリアコンビネーションランプの外囲器１を樹脂製品とし、ヒータ５の発熱面５ａの温度を３８０゜Ｃ〜３９０゜Ｃ、ヒータ５の発熱面５ａと熱溶着部４の表面４ａ（図２参照）との間の距離を２０〜４０ｍｍとした場合、図３（ａ）の状態として昇温工程を開始してから５秒前後で熱溶着部４の表面４ａの温度は目的温度である約８０゜Ｃに到達する。そして、熱溶着部４の表面４ａの温度が約８０度Ｃになった時点で表面４ａから約３ｍｍヒータ５から離間している内面４ｂ（図２参照）の温度は５０゜Ｃ前後になっている（図４参照）。
【００２３】
そして、ヒータ５、５、・・・を熱溶着部４から遠ざけることによって、熱溶着部４の表面４ａの８０゜Ｃ以上への温度上昇が抑えられる一方、ヒータ５、５、・・・と熱溶着部４との間の距離を適当に保つことによって、熱溶着部４の表面４ａの温度が一定に保たれると共に、該表面４ａの温度が熱伝導によって内部に伝わり、熱溶着部４の内部の温度が上昇する。
【００２５】
熱溶着部４の表面４ａの温度を約８０゜Ｃに保つと共に内部温度の上昇をもたらすためのヒータ５、５、・・・の昇温工程における位置からの上昇距離としては、上記リアコンビネーションランプの外囲器１の場合、約５０ｍｍである。
【００２６】
そして、熱溶着部４の内面４ｂの温度が目的温度である約８０度Ｃに上昇し、それを一定時間保持したところで保持工程を終了し、移動ベース９を上記待機位置まで上昇させる（図３（ｃ）参照）。
【００２７】
そして、上記リアコンビネーションランプの外囲器１の場合、昇温工程開始から約１２〜１３秒で熱溶着部４の内面４ｂの温度が目的温度（８０゜Ｃ）に到達し（図４参照）、保持工程を約１７秒間継続する。
【００２８】
上記保持工程の終了後、徐冷することによって、加熱溶着によって熱溶着部４に残留した応力が除去される。
【００２９】
上記したアニール方法によれば、約３０秒以内という短時間で熱溶着部の目的温度までの上昇とその保持を行うことが出来、他の工程の工程サイクルとの整合性が取れ、一のライン上にそこだけ異常にスペースと時間を取るポジションを設ける必要が無く、設備の小型化と設備費及び運用費用の低コスト化を図ることが出来る。
【００３０】
また、樹脂製品一個ごとに熱溶着部の昇温と温度保持を行うことが出来るので、ライン上における製品の流れが非常にスムーズになる。
【００３１】
さらに、上記アニール方法にあっては、複数のヒータ５、５、・・・を熱溶着部４の形状に合わせて該熱溶着部４を囲むように配置することが出来るので、加熱する必要のない箇所を加熱すること無しに加熱の必要な箇所のみを加熱することが出来、無用な加熱による変形等の不具合を解消することが出来る。
【００３２】
なお、上記した実施の形態において示した各部の形状乃至構造並びに数値等は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明樹脂製品のアニール方法は、樹脂製品の熱溶着部をヒータによって加熱して上記熱溶着部に生じた歪みを除去するアニール方法であって、遠赤外線を照射して上記熱溶着部の表面温度を目的温度まで上昇させる昇温工程と、上記熱溶着部の表面温度を上記目的温度に保持させる保持工程を備え、上記保持工程は、上記ヒータを昇温工程中に位置していた位置より上記熱溶着部から離間させるように移動させて行い、上記保持工程中に上記熱溶着部の内部温度を上記目的温度又は上記目的温度近傍の温度まで上昇させることを特徴とする。
【００３４】
従って、本発明樹脂製品のアニール方法にあっては、熱溶着が可能な合成樹脂、すなわち、熱可塑性樹脂に吸収されやすい遠赤外線によって熱溶着部を加熱するため樹脂製品の熱溶着部が短時間で目的温度まで上昇する。そのため、極めて短時間に樹脂製品のアニールを行うことが出来る。
【００３５】
また、樹脂製品の熱溶着部の表面温度が目的温度まで上昇した後は、該熱溶着部の表面温度を目的温度に保つ保持工程に移行するので、熱溶着部の表面温度が目的温度より異常に高くなってしまうことがない。そのため、温度の異常上昇による樹脂製品の変形を避けることが出来る。そして、熱溶着部の内部には表面温度が熱伝導によって伝わるため、表面温度を目的温度に保つことによって内部温度が目的温度まで上昇する。
【００３６】
さらに、樹脂製品一個ごとにアニールを行うことが出来るので、設備が小型で済み、設備の小型化と低コスト化及び運用コストの低減を図ることが出来る。
【００３７】
そして、さらに、上記保持工程は、上記ヒータを昇温工程中に位置していた位置より上記熱溶着部から離間させるように移動させて行うので、保持工程のための設備が簡易なもので足りる。
【００３８】
請求項２に記載した発明にあっては、上記ヒータは遠赤外線を集光させる形状を有し、上記昇温工程中は上記熱溶着部を遠赤外線の集光位置よりヒータに近い位置に位置させるので、熱溶着部の昇温を効率よく行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図面は本発明アニール方法の実施の形態を示すものであり、本図は樹脂製品とヒーターとの平面的位置関係を示す図である。
【図２】ヒーターの拡大側面図である。
【図３】工程の全体を概略的に示す図であり、左（ａ）から右（ｄ）へと時系列を追って順番に示す概略断面図をグラフと共に示すものである。
【図４】熱溶着部の表面温度と内部温度の推移を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…外囲器（樹脂製品）、４…熱溶着部、４ａ…表面、４ｂ…内面（内部）、５…ヒータ、Ｆ…集光位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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