(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個以上の熱可塑性樹脂成形体を互に溶着して完成品を製造する場合において、少なくとも１個の前記熱可塑性樹脂成形体に溶着するための加熱部分を有する２個以上の前記熱可塑性樹脂成形体における前記加熱部分を加熱軟化させた後、前記熱可塑性樹脂成形体の加熱部分と溶着部分を圧接して互いに溶着するに当たり、前記加熱部分を加熱軟化させる加熱装置であって、
前記加熱部分に対向して延びかつ通電によって発熱する通電発熱体２と、
前記加熱部分と前記通電発熱体２との間に通電発熱体２とは適宜の間隔をおいて配設され通電発熱体２に対向して延びかつ通電発熱体２により加熱されたのち前記加熱部分を加熱軟化させる板状または、前記通電発熱体２が高温になる個所では体積もしくは／および面積を大きく、または前記通電発熱体２が低温になる個所では体積もしくは／および面積を小さくして、前記通電発熱体２の温度、体積および形状に対応した熱量を保有可能でありかつ帯状を成して前記通電発熱体２からの輻射熱を伝導する高熱伝導性材３と、
前記通電発熱体２および前記高熱伝導性材３を保持する保持手段４と、
を備えたことを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、
前記通電発熱体２は、前記溶着部分における加熱すべきでない部位に対向する部分を前記保持手段４の裏側に配置させることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂成形体の加熱装置において、
前記高熱伝導性材３は、前記溶着部分における加熱すべきでない部位に対向する部分を断熱部材で被うことを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂成形体の溶着部分を加熱する装置の改良に係り、より詳しくは、ＰＰ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＡＡＳ、ＰＳ、ＰＥＩ、ＰＡ、ＰＯＭ等の熱可塑性樹脂で成形された熱可塑性樹脂成形体を溶着して完成品を製造するに当たり、その溶着部分を加熱するのに好適な装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱可塑性樹脂成形体の溶着部分を加熱する装置としては、図６に示すように、熱可塑性樹脂成形体Ｍの溶着面に対応する形状を成しかつアルミニウム等の高熱伝導性材料から成る金属ブロック６３を、これに埋設されたカートリッジヒータ６２により加熱し、金属ブロック６３の熱でその溶着部分６１を加熱軟化させるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように構成された従来の加熱装置では、金属ブロック全体を加熱しなければならないため、熱容量が大きいうえに放熱面積が広くなることから、溶着部分を加熱軟化させるに十分な温度まで金属ブロックの表面を昇温させるには、長い時間と多大な電力が必要であった。また、熱可塑性樹脂成形体の溶着部分の溶着面が三次元的に広がる形状を成している場合、あるいは溶着部分の近くにリブ等の障害物がある場合には、金属ブロックの表面とカートリッジヒータとの距離を全体にわたり均等に配置することが困難であるため、金属ブロックの表面の温度を全体にわたり均一にすることができなかった。これに伴い、溶着部分が過剰に加熱されて劣化したり、発泡バリが発生して熱可塑性樹脂成形品の見映えが大きく損なわれたり、加熱不足になって溶着部分が軟化不十分になり所要の溶着強度が得られないなどの問題が発生している。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、極めて短い時間と少ない消費電力で所要温度に加熱可能であり、しかも、熱可塑性樹脂成形体の溶着部分をほぼ均一温度に加熱することができる加熱装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明における熱可塑性樹脂成形体の加熱装置は、２個以上の熱可塑性樹脂成形体を互に溶着して完成品を製造する場合において、少なくとも１個の前記熱可塑性樹脂成形体に溶着するための加熱部分を有する２個以上の前記熱可塑性樹脂成形体における前記加熱部分を加熱軟化させた後、前記熱可塑性樹脂成形体の加熱部分と溶着部分を圧接して互いに溶着するに当たり、前記加熱部分を加熱軟化させる加熱装置であって、前記加熱部分に対向して延びかつ通電によって発熱する通電発熱体と、前記加熱部分と前記通電発熱体との間に通電発熱体とは適宜の間隔をおいて配設され通電発熱体に対向して延びかつ通電発熱体により加熱されたのち前記加熱部分を加熱軟化させる板状または、前記通電発熱体が高温になる個所では体積もしくは／および面積を大きく、または前記通電発熱体が低温になる個所では体積もしくは／および面積を小さくして、前記通電発熱体の温度、体積および形状に対応した熱量を保有可能でありかつ帯状を成して前記通電発熱体からの輻射熱を伝導する高熱伝導性材と、前記通電発熱体および前記高熱伝導性材を保持する保持手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
なお、本発明における通電発熱体は、例えば、ニッケル・クロム合金、鉄・クロム合金などのように電気抵抗の高い金属でコイル状、線状あるいは帯板状に形成されたもの、あるいは、これら通電発熱体を用いたシーズヒータであってもよく、
電流を通すと発熱するものである。そして、熱可塑性樹脂成形体の溶着部分が直角あるいは鋭角に折れ曲がる場合や、前記溶着部分の溶着面が三次元的に延びる場合には、製作上あるいは取付け上の観点からコイル状にするのが望ましい。また、コイル状に形成することにより、通電発熱体自体の熱膨張を吸収することができる。ここでコイル状とは、断面形状が円形、楕円形または多角形の棒体に、線状の通電発熱体を巻き付けて得られる形状を言う。また、前記通電発熱体がニッケル・クロム線の場合は、直径が１．０ｍｍ以下でも高熱伝導性材を介して前記溶着部分を加熱軟化させるのに十分であり、少ない電力量で発熱させることができるが、０．０４〜１．０ｍｍが好ましい。さらに、コイルの内径は線の直径の１０倍以下、コイルのピッチは線の直径の２倍から３倍が適当である。
【０００７】
またなお、本発明における高熱伝導性材は、銅、アルミニウム、これらの合金、カーボンなど熱伝導性が良く、熱容量が小さく、三次元的な曲げ加工あるいは形状加工が容易であれば、いずれの材料でもよい。また、前記高熱伝導性材は、熱可塑性樹脂成形体の溶着部分の溶着面に接近または接触することにより、溶着部分を加熱軟化させることができる。そして、接触による場合には、溶着部分の付着防止のために溶着部分との接触面を、シリコン、テフロン等によりコーティングするとよい。また、メンテナンスが必要になった場合は、前記高熱伝導性材を交換するだけでよく、従来のカートリッジヒータ埋設の金属ブロックに比べてメンテナンス時間、コスト、重量を大幅に削減することができる。また、本高熱伝導性材は、保持手段への取付けに当たり、  一体型であってもよいが、熱膨張を考慮した分割型にしてもよい。
【０００８】
またなお、前記高熱伝導性材は、表面を遠赤外線の放射効果のあるジルコニヤ等のセラミックで処理することにより、輻射熱による加熱効率を向上させることができる。また、前記高熱伝導性材は、前記通電発熱体が高温になる個所では体積または／および面積を大きく、または前記通電発熱体が低温になる個所では体積または／および面積を小さくして、前記高熱伝導性材の全表面の温度をほぼ均一に調整することができる。
例えば、前記通電発熱体がコイル状であって、前記溶着部分の溶着面が三次元的に延びる場合、コイルにピッチが長い個所と短い個所が生じる。これに伴い、前記通電発熱体には輻射熱が弱い部分と強い部分が発生するが、前記高熱伝導性材が所定温度になるよう部分的にその容量を調整することにより、高熱伝導性材は全体に亘ってほぼ均一の温度を得ることができる。
【０００９】
またなお、本発明における保持手段は、絶縁性を有しかつ少なくとも前記通電発熱体を溝形状で埋設させて保持する機能を備えたものである。
【００１０】
【実施例１】
本発明を適用した加熱装置の実施例１について図１に基づき詳細に説明する。本加熱装置は、図１に示すように、熱可塑性樹脂成形体Ｍの溶着部分１に対向して延びかつ通電によって発熱する通電発熱体２と、前記溶着部分１と前記通電発熱体２との間に配設され通電発熱体２に対向して延びかつ通電発熱体２により加熱された後溶着部分を加熱軟化させる高熱伝導性材としての銅板３と、前記通電発熱体２および前記高熱伝導性材３を保持する保持手段４と、で構成してある。そして、前記熱可塑性樹脂成形体Ｍは、前記加熱装置の上方に昇降可能に配設された成形体保持具５によって保持してある。
【００１１】
また、前記保持手段４は、熱可塑性樹脂成形体Ｍの溶着部分１に対向して延びる溝６を上面に刻設しかつ絶縁性および耐熱性を有するマシナブルセラミックス製の保持本体７と、保持本体７上に取り付けられ前記溝６に沿って延びて前記銅板３を上方から押さえかつ絶縁性および耐熱性を有する一対のマシナブルセラミックス製の押え部材８・８と、前記保持本体７を支持する定盤状の支持部材９とで構成してある。そして、前記溝６は前記通電発熱体２を底位置に、また前記銅板３を前記通電発熱体２の直上方位置にそれぞれ配置させて収納可能なように、上部が幅広の二段階状を成している。また、前記溝６は、上段部分の幅が前記銅板３の幅とほぼ等しいかまたは若干広くなっており、さらに、上段部分の深さが前記銅板３の厚さと等しいかまたは若干小さく（浅く）なっていて、前記銅板３の上面は前記保持本体７の上面と一致するか、またはわずかに突出している。また、前記溝６は下段部分の幅および深さが通電発熱体２のコイルの外径より若干広くかつ深くなっていて、感電防止のため前記通電発熱体２は前記銅板３に接触しないようになっている。接触されるときには、その接触面に絶縁材を被覆する。
【００１２】
また、前記押え部材８は２個の帯状の構成要素から成っていて、前記溝６の両側方から溝６の内側に向かって張り出さして銅板３の上面における間隔を溶着部分に対応させて調整することができるようになっている。なお、前記押え部材８は、できるだけ薄く、しかも、前記銅板３の変形を阻止するに足る強度が必要であり、このため、前記押え部材８としては、銅板３と接する部分に絶縁性を有するシート状の耐熱材を介在させたステンレス等の金属板材を使用してもよい。さらに、前記押え部材８は、図示しない低頭ボルト、無頭鋲、Ｕ字型を成す係止金具などの頭部の低い固定手段により、前記保持本体７に強固に固定するとよい。この結果、前記溝６の底部と押え部材８により銅板３を変形することがないように強く保持して固定することができる。
【００１３】
このように構成したものは、通電発熱体２への給電により通電発熱体２を加熱し、通電発熱体２からの輻射熱により、比較的短い時間で所要の温度に銅板３の全体を加熱する。こうして加熱された銅板３は、溶着部分１の接近あるいは接触により溶着部分１を加熱することとなる。
【００１４】
【実施例２】
図２に示すように、熱可塑性樹脂成形体Ｍにおけるリブ２２が、溶着部分２１にこれと接近して隣接しかつ溶着部分２１より長くなって場合、実施例１の銅板３では溶着部分２１を十分に加熱することができない。この場合には、前記銅板３に代る高熱伝導性材２３を、前記溶着部分２１の溶着面に対向して盛り上がる形態にして三次元的に延びる突出面を有する構造、すなわち、形状を有する帯板状にしてもよい。これにより、溶着部分２１の溶着面だけを的確に加熱することができる。この場合、高熱伝導性材２３を押さえる押え部材８は、前記リブ２２を溶かさないように覆う必要がある。なお、その他の部品は実施例１と同じである。
【００１６】
【実施例３】
図３に示すように、通電発熱体２だけを保持本体３７に埋没させて通電発熱体２を保持本体３７によって保持するようにしてもよい。この場合には溝３６の刻設が容易になる。
なお、図中符号３８は押え部材であり、その他の部品は実施例１と同じである。
【００１７】
【実施例４】
図４に示すように、熱可塑性樹脂成形体Ｍの溶着部分４１の溶着面が不連続であるため高熱伝導性材としての銅板４３が不連続である場合には、コイル状の通電発熱体４２における前記銅板４３が不在する部位を、保持本体４７の裏側に位置させてもよい。こうすることにより、一つの電源からでも前記通電発熱体４２に給電することができる。
【００１８】
【実施例５】
図５に示すように、高熱伝導性材５３における溶着部分に対向する部位に、前記高熱伝導性材５３の全表面をほぼ一様な温度に加熱可能な範囲で通電発熱体５２を埋設してもよい。この場合、通電発熱体５２としてシースヒーター、マイクロヒーターなどの絶縁性を有するものを使用することにより、前記高熱伝導性材５３に対する絶縁性を確保できる。
また、保持本体５７に前記高熱伝導性材５３と対向して延びる溝５６を刻設することにより、前記高熱伝導性材５３から保持本体５７への熱の流出が減るとともに、高熱伝導性材５３における加熱される部位の熱容量が増すため、高熱伝導性材５３の全表面の温度を容易に均一化することができる。
【００１９】
【実施例６】
本発明を適用した加熱装置を、図６に示すように、実施例１とは逆の熱可塑性樹脂成形体Ｍの上方に配設してもよい。この場合には、コイル状の通電発熱体２を保持本体７に装着された、例えばガラス繊維などの絶縁性と耐熱性を有する線材６７あるいはＵ字形の係止金具６７により支持するようにしてもよい。
【００２０】
【効果】
上記の説明から明らかなように本発明は、２個以上の熱可塑性樹脂成形体を互に溶着して完成品を製造する場合において、少なくとも１個の前記熱可塑性樹脂成形体に溶着するための加熱部分を有する２個以上の前記熱可塑性樹脂成形体における前記加熱部分を加熱軟化させた後、前記熱可塑性樹脂成形体の加熱部分と溶着部分を圧接して互いに溶着するに当たり、前記加熱部分を加熱軟化させる加熱装置であって、前記加熱部分に対向して延びかつ通電によって発熱する通電発熱体と、前記加熱部分と前記通電発熱体との間に通電発熱体とは適宜の間隔をおいて配設され通電発熱体に対向して延びかつ通電発熱体により加熱されたのち前記加熱部分を加熱軟化させる板状または、前記通電発熱体が高温になる個所では体積もしくは／および面積を大きく、または前記通電発熱体が低温になる個所では体積もしくは／および面積を小さくして、前記通電発熱体の温度、体積および形状に対応した熱量を保有可能でありかつ帯状を成して前記通電発熱体からの輻射熱を伝導する高熱伝導性材と、前記通電発熱体および前記高熱伝導性材を保持する保持手段と、を備えたから、従来のカートリッジヒータを埋め込み、金属ブロック全体を加熱昇温させる加熱装置に比べ、本発明は、その熱容量が極めて小さく、しかも極めて短い時間での昇温と少ない消費電力で、熱可塑性樹脂成形体の加熱部分の加熱面全体に対応させて、均一な所要温度の熱を確保することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第５実施例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第６実施例を示す縦断面図である。
【図７】従来の加熱装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 溶着部分
２ 通電発熱体
３ 銅板
４ 保持手段
【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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【図６】
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【図７】
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