(57)【要約】【課題】赤外線透過性固体を用いた熱可塑性樹脂部材溶着装置において、熱可塑性樹脂部材が大型の場合でもそれに伴う赤外線透過性固体の設備コストの増加を抑制する。【解決手段】赤外線透過性固体が熱可塑性樹脂部材より短尺または小面積であって、赤外線ビームの照射面積形状が赤外線透過性固体の面積形状と実質的に等しく、赤外線ビームの照射中、赤外線透過性固体が第１層の熱可塑性樹脂部材の表層に沿って少なくとも２方向に連続的に移動され、これに伴い赤外線ビーム光源が連動して移動するか、その照射方向を連続的に変更する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体（１）に対して２個以上の熱可塑性樹脂部材（３）を重ね合わせ、さらに第１層目の熱可塑性樹脂部材の表層側に赤外線透過性固体（５）を重ね合わせて形成された重合せ群に対して赤外線透過性固体側から赤外線ビームを照射する装置であって、赤外線透過性固体が熱可塑性樹脂部材より短尺または小面積であって、赤外線ビームの照射面積形状が赤外線透過性固体の面積形状と実質的に等しく、赤外線ビームの照射中、透過性固体が第１層の熱可塑性樹脂部材（３）の表層に沿って少なくとも２方向に赤外線ビーム光源と連動して連続的に移動されることを特徴とする熱可塑性樹脂部材の赤外線溶着装置。
【請求項２】
支持体（１）に対して２個以上の熱可塑性樹脂部材（３）を重ね合わせ、さらに第１層目の熱可塑性樹脂部材の表層側に赤外線透過性固体（５）を重ね合わせて形成された重合せ群に対して赤外線透過性固体側から赤外線ビームを照射する装置であって、赤外線透過性固体が熱可塑性樹脂部材より短尺または小面積であって、赤外線ビームの照射面積形状が赤外線透過性固体の面積形状と実質的に等しく、赤外線ビームの照射中、透過性固体が第１層の熱可塑性樹脂部材（３）の表層に沿って少なくとも２方向に連続的に移動され、これに連動して赤外線ビーム光源の照射方向が連続的に変更されることを特徴とする熱可塑性樹脂部材の赤外線溶着装置。
【請求項３】
赤外線透過性固体が摺動により移動することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
赤外線透過性固体が摺動により移動することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は熱可塑性樹脂部材の溶着装置に関するものであり、さらに詳しくは支持体に対して２個以上の熱可塑性樹脂部材を重ね合わせ、さらに第１層目の熱可塑性樹脂部材の表層側に赤外線透過性固体を重ね合わせて形成された重合せ群に対して赤外線透過性固体側から赤外線ビームを照射する装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この明細書において「第１層の熱可塑性樹脂部材」とは重ね合わせた熱可塑性樹脂部材のうち最も赤外線ビーム光源側に位置するものを言う。同様に「表層」とは熱可塑性樹脂部材の赤外線光源側の表面を言う。
【０００３】
熱可塑性樹脂部材の溶着方法としては、従来から超音波溶着法、高周波溶着法および赤外線透過溶着法が公知であり、実際にも使用されている。しかし前二者にはそれぞれの欠点があるが故に、最近では赤外線透過溶着法が広く使用されるようになっている。
【０００４】
この方法にあっては光源として赤外線ビームを用い、支持体に対して２個以上の熱可塑性樹脂部材を重ね合わせ、さらに赤外線透過性固体を重ね合わせて重合せ群を形成し、この重合せ群に対して赤外線透過性固体側から赤外線ビームを照射するものである。
【０００５】
より具体的には、図１に示すように、ヒートシンクとして作用する赤外線透過性固体５と２個の熱可塑性樹脂部材３と支持体１とを重ね合わせて重合せ群を形成し、これに透過性固体５側かの赤外線ビーム光源９ら赤外線ビーム１１を照射するものである。
【０００６】
図２に示すのは赤外線ビーム照射時の重合せ群内部の温度分布であり、一点鎖線で示す曲線１２は赤外線透過性固体５を使用しない場合であり、点線で示す曲線１３は赤外線透過性固体５を使用した場合である。赤外線透過性固体５を使用した場合、第１層目の熱可塑性樹脂部材３の表層での強い赤外線吸収により発生した熱の一部が透過性固体５に放出され、表層の温度が低くなる。一方第１層目の熱可塑性樹脂部材３の内部に到達した赤外線により発生した熱は熱伝導性が低いため、赤外線透過性固体５の影響を受けないので、この表層での温度低下に影響されることがあまりなく、第２層目の熱可塑性樹脂部材３との界面１４（熱可塑性樹脂部材３同士の溶着面）においては高温（溶融温度１５）となる。したがって第１層目の熱可塑性樹脂部材３の表層では熱損傷による表面正常の悪化が抑制される一方、界面１４においては溶着に必要な高温が保たれて短時間で溶着を達成できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし熱可塑性樹脂部材３が長尺または大面積である場合には、これに対応して赤外線透過性固体５も長尺・大面積とする必要があり、設備コストが増大する。
【０００８】
この発明の目的は、赤外線透過性固体を用いた熱可塑性樹脂部材溶着装置において、熱可塑性樹脂部材が大型の場合でもそれに伴う赤外線透過性固体の設備コストの増加を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため第１の発明の熱可塑性樹脂部材の赤外線溶着装置にあっては、赤外線透過性固体を熱可塑性樹脂部材より短尺または小面積に構成し、赤外線ビームの照射面積形状を赤外線透過性固体の面積形状と実質的に等しくし、赤外線ビームの照射中、透過性固体を第１層の熱可塑性樹脂部材の表層に沿って少なくとも２方向に赤外線ビーム光源と連動して連続的に移動させることを要旨とするものである。
【００１０】
このため第２の発明の熱可塑性樹脂部材の赤外線溶着装置にあっては、赤外線透過性固体を熱可塑性樹脂部材より短尺または小面積に構成し、赤外線ビームの照射面積形状を赤外線透過性固体の面積形状と実質的に等しくし、赤外線ビームの照射中、透過性固体が第１層の熱可塑性樹脂部材の表層に沿って少なくとも２方向に連続的に移動し、これに連動して赤外線ビーム光源の照射方向を連続的に変更することを要旨とする。
【００１１】
一実施例にあっては、赤外線透過性固体を回転により移動させるものである。
【００１２】
他の実施例にあっては、赤外線透過性固体を摺動により移動させるものである。
【発明の効果】
【００１３】
赤外線ビームの照射中赤外線透過性固体を熱可塑性樹脂部材の表層に沿って連続して移動させるので、熱可塑性樹脂部材が長尺・大面積となっても、それに応じて熱可塑性樹脂部材を長尺・大面積とする必要がなく、設備コストが増大しない。
【実施例】
【００１４】
この発明において用いる支持体１とは、赤外線ビームの照射中に赤外線透過性固体５と熱可塑性樹脂部材３および熱可塑性樹脂部材３同士が安定して接触状態を保つためのものである。その機能を有する限りにおいては、支持体１の材質や形状はどのようなものであってもよい。例えば圧縮力によって塑性変形が生じ難く、適度な剛性を有したスチール、アルミニウム合金、銅合金などの金属ブロック板が用いられる。
【００１５】
さらに支持体１はその赤外線ビーム照射側表層がゴム緩衝層であってもよい。厚さが薄いまたは熱収縮性が高い熱可塑性樹脂部材同士を溶着するに当たって、熱可塑性樹脂部材自身の表面起伏などにより赤外線透過性固体５と熱可塑性樹脂部材３および溶着界面同士の物理的接触状態（接触圧力および接触面積）が不足し、溶着後に溶着部でボイドや破れ、顕著な収縮などの欠陥が生じ易い場合がある。このような場合に、支持体１の赤外線ビーム照射側表層がゴム緩衝層であることによって、赤外線透過性固体５と熱可塑性樹脂部材３および溶着界面同士の物理的接触状態が改善されて、溶着後のボイドや破れ、顕著な収縮などの欠陥の発生を抑えることができる。
【００１６】
赤外線透過性固体５としてはセレン亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、砒素化ガリウム（ＧａＡｓ）およびマグネシア（ＭｇＯ）などの、熱伝導度１５ｗ／ｍ．Ｋ以上を有する赤外結晶材料が挙げられる。
【００１７】
さらにこの発明の赤外線溶着装置により溶着できる熱可塑性樹脂部材としては、従来の溶着方法では難溶着性を呈する熱可塑性樹脂部材、つまり高周波帯域での誘電損失が低くかつ軟質であるが故に高周波溶着および超音波溶着のいずれを適用しても溶着が困難である熱可塑性樹脂部材、および高周波帯域で誘電損失が低くかつ融点が高い熱可塑性樹脂部材が挙げられる。かかる熱可塑性樹脂部材の具体例としては、前者としてオレフィン系熱可塑性エラストマー、後者としてはフッ素系樹脂や液晶ポリマーが挙げられる。
【００１８】
図３に示すのはこの発明の装置の一実施例であって、赤外線透過性固体が回転により移動するものである。赤外線透過性固体２５は熱可塑性樹脂部材より短尺または小面積であり、その面積形状は赤外線ビームの照射面積形状に実質的に等しい。また赤外線ビームの照射中赤外線透過性固体２５は駆動機構２６により駆動されて、第１層の熱可塑性樹脂部材３の表層に沿って赤外線ビーム光源と連動して少なくとも２方向（典型的には水平・垂直方向）に駆動機構２６に駆動されて移動する（溶着方向２７）ものである。
【００１９】
図４に示すのはこの発明の装置の他の実施例であって、赤外線透過性固体が摺動により移動するものである。赤外線透過性固体２５は熱可塑性樹脂部材より短尺または小面積であり、その面積形状は赤外線ビームの照射面積形状に実質的に等しい。また赤外線ビームの照射中赤外線透過性固体２５は駆動機構２８により駆動されて、第１層の熱可塑性樹脂部材３の表層に沿って少なくとも２方向（典型的には水平・垂直方向）に駆動機構２８に駆動されて摺動移動し、これに連動して赤外線ビーム光源の照射方向が連続的に変更されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明は熱可塑性樹脂部材の溶着において広く利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明を適用する重合せ群の基本的構成を示す模型側面図である。
【図２】溶着時の図１に示す重合せ群内部の温度分布を示す模型図である。
【図３】この発明の装置の一実施例の模型側面図である。
【図４】この発明の装置の他の実施例の模型側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ：支持体
３  ：熱可塑性樹脂部材
５，２５：赤外線透過性固体
９  ：赤外線ビーム光源
１１：赤外線ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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