(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が挿入部を有し、他方が嵌挿部を有する２つの円状の断面を有する合成樹脂成形品の前記嵌挿部に挿入部を挿入し、挿入部の外面と嵌挿部の内面が接触している状態で、一方を回転させるか、又は両方を逆の方向に回転させて摩擦熱により樹脂を溶融させて融着する方法であって、挿入部の外面及び／又は嵌挿部の内面にリング状の突起物が設けられ、前記リング状の突起物は複数設けられると共に、この複数の突起物は挿入方向に対して間隔をおいて設けられて、各突起物間に平坦な隙間部が円周状に形成されていることを特徴とする回転摩擦融着方法。
【請求項２】
リング状の突起物の高さは、挿入部の直径の０．０５〜１％であることを特徴とする請求項１に記載の回転摩擦融着方法。
【請求項３】
回転摩擦融着を行う際の一方から見た他方の回転速度は、１００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転摩擦融着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円状の断面を有する硬質、軟質の合成樹脂成形品の融着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２つの合成樹脂の成形品を接合する方法としては、締結具、接着剤を用いる方法、高周波、超音波により融着する方法等が用いられるが、円状の断面を有する成形品の場合は、２つの成形品にそれぞれ挿入部及び嵌挿部を設け、挿入部を嵌挿部に挿入した状態で一方を回転させるか若しくは両方を逆の方向に回転させることで挿入部と嵌挿部が接触している部分の樹脂を摩擦熱により溶融させて融着する回転摩擦融着方法が用いられることがある。かような方法を用いることにより、高額かつ複雑な機構を有する設備や接合のための他の部材等を必要とせず、簡潔かつ容易な手段で短時間にて２つの成形品を接合することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単に挿入部と嵌挿部を設けて回転摩擦融着させる方法では、融着後に溶融樹脂が融着部からはみ出して後処理を必要とすることや、成形品の寸法にばらつきがある場合には、摩擦熱の発生量にもばらつきが生じ、安定した融着力が得られないために一定条件での融着ができないという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は安定した融着力が得られ、融着後の融着部の後処理の必要のない回転摩擦融着方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は一方が挿入部を有し、他方が嵌挿部を有する２つの円状の断面を有する合成樹脂成形品の前記嵌挿部に挿入部を挿入し、挿入部の外面と嵌挿部の内面が接触している状態で、一方を回転させるか、又は両方を逆の方向に回転させて摩擦熱により樹脂を溶融させて融着する方法であって、挿入部の外面及び／又は嵌挿部の内面にリング状の突起物が設けられ、前記リング状の突起物は複数設けられると共に、この複数の突起物は挿入方向に対して間隔をおいて設けられて、各突起物間に平坦な隙間部が円周状に形成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
２つの合成樹脂成形品に挿入部及び嵌挿部を設け、挿入部の外面、嵌挿部の内面のいずれか一方若しくは両方にリング状の突起物を設けることで、摩擦熱により突起物及び突起物に接触している部分が先に溶融して融着されることで成形品の寸法ばらつきを吸収して融着力を確保することができる。また主として突起物が溶融し溶融樹脂自体が少なくでき、更に溶融した樹脂は突起物以外の部分に滞留して融着部の外にはみ出す恐れがなく、融着後の後処理も必要でなくなる。
【０００７】
リング状の突起物の高さは、突起物を形成していないより成形品の外径の０．０５〜１％の高さとすることが好ましい。０．０５％より小さいと樹脂の滞留する部分が少なくなり溶融樹脂が融着部の外にはみ出し易くなり、１％より大きいと十分に融着可能にまで樹脂を溶融するための時間が長くなりすぎ、更には十分に融着させたときに発生する摩擦熱が大きくなり成形品にも変形等の悪影響を及ぼす恐れがでてくる。
【０００８】
リング状の突起物の形状は特に限定するものではないが、円弧状、四角形、台形等が好ましい。突起物は挿入部の外面、嵌挿部の内面いずれか一方に設けてもよく、また両方に設けてもよい。両方設ける場合には、それぞれの突起物同士が接触するように設けてもよく、接触しないように設けてもよい。また突起物は融着部全体の融着力を高めるために複数設ける。複数設けるに際しては適宜間隔をおいて設け、そして、嵌挿部の端部から遠くなるほどに挿入部の径を小さくして余分な溶融樹脂を逃がしたり、嵌挿部の端部から遠くなるほどに突起物の高さを大きくゆき溶融樹脂がはみ出しにくくしてもよい。
【０００９】
回転摩擦融着を行う際の一方から見た他方の回転速度は、１００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍであることが好ましい。例えば、２つの成形品両方を逆方向に回転させる場合、一方が１００ｒｐｍで回転しているとすれば、他方はその逆方向に０〜１９００ｒｐｍで回転させるのが好ましい。回転速度が１００ｒｐｍを下回ると摩擦熱による発熱量が不十分となり、２０００ｒｐｍを超えると摩擦熱が過剰となり成形品が変形を起こしたり樹脂自体の分解が起こる恐れが出てくる。２つの成形品両方を逆方向に回転させる場合、両方の回転速度は同一にしても、異なる回転速度にしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の一形態について、図面に基づき具体的に説明する。
【００１１】
図１は融着する２つの合成樹脂成形品として円状の断面を有するキャップとパイプを用いるものである。キャップ１には挿入部１１が形成され、挿入部１１の周囲にはリング状の突起物１２が５ヶ所に形成されている。パイプ２は中空部２１が嵌挿部となされており、中空部２１に挿入部１１が挿入された状態で成形品が回転され、発生する摩擦熱により樹脂が溶融されキャップ１とパイプ２は融着される。
【００１２】
例えばパイプ２の内径は１００ｍｍである場合、突起物の高さはキャップ及びパイプが軟質系合成樹脂により形成されているのであれば０．５〜１．０ｍｍ、硬質系合成樹脂により形成されているのであれば０．２〜０．５ｍｍとすることが好ましい。また一方から見た他方の回転速度は、キャップ及びパイプが軟質系合成樹脂により形成されているのであれば６００〜１０００ｒｐｍ、硬質系合成樹脂により形成されているのであれば３００〜８００ｒｐｍとするのが好ましい。また回転摩擦融着の際、挿入部１１が挿入されている部分についてはパイプ２の外側から圧力をかけてパイプ２と挿入部１１の密着性を向上させるのが好ましい。
【００１３】
挿入部１１の突起物１２を有する部分の外径は、挿入部１１が挿入可能な範囲でパイプ２の内径に近似させるのが好ましい。キャップ及びパイプに用いる合成樹脂が軟質系のものであれば若干パイプ２の内径より挿入部１１の外径のほうを大きくすることもできる。挿入部１１の突起物１２以外の部分の外径は突起物１２を有する部分の外径及び突起物１２の高さにより決定される。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００１５】
（実施例１）
８０ｍｍの外径を有し軟質合成樹脂である硬度８５Ａのポリウレタン樹脂により形成されたパイプの中空部に、硬度９５Ａのポリウレタン樹脂によりパイプの中空部に挿入可能とされ、挿入部の周囲に０．５ｍｍの高さのリング状の突起物が形成されたキャップを挿入し、融着部に外部からの圧力を加えず、回転速度８００ｒｐｍで５秒間キャップのみを回転させ、パイプとキャップを融着させた。
【００１６】
（実施例２）
８０ｍｍの外径を有し、硬質合成樹脂である高密度ポリエチレンにより形成されたパイプの中空部に、同じく高密度ポリエチレンによりパイプの中空部に挿入可能とされ、挿入部の周囲に０．２５ｍｍの高さのリング状の突起物が形成されたキャップを挿入し、融着部に外部からの圧力を加えず、回転速度５００ｒｐｍで５秒間キャップのみを回転させ、パイプとキャップを融着させた。
【００１７】
（比較例１）
実施例１と同様の方法にて、回転速度のみを５０ｒｐｍとしてパイプとキャップを融着させた。
【００１８】
（比較例２）
実施例１と同様の方法にて、回転速度のみを２５００ｒｐｍとしてパイプとキャップを融着させた。
【００１９】
融着後、融着部の外観を観察し、また融着部をパイプの長手方向に沿って切り取り、キャップ部分の樹脂を固定した状態でパイプ部分の樹脂をオートグラフを用いて引っ張り、破断の状況を確認した。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0003768811.tif 000002
【００２１】
実施例１及び２については、融着部は良好な外観が得られ、剥離試験においても材料破壊を起こしていることから強度的にも十分なものである。軟質樹脂より硬質樹脂の方が回転により摩擦熱が発生しやすく低い回転速度で融着することが可能である。比較例１は低い回転速度にて融着を行っているが、明らかに回転による摩擦熱が不足しており十分に樹脂が溶融しておらず成形品同士の界面において剥離が見られ、融着強度は不足している。また比較例２については高い回転速度にて融着を行っているが、こちらは回転による摩擦熱が大きくなりすぎ、溶融樹脂がはみ出していることと、更には融着部の樹脂が焦げ及び分解しており樹脂自体の強度低下も生じている。
【００２２】
【発明の効果】
２つの合成樹脂成形品に挿入部及び嵌挿部を設け、挿入部の外面、嵌挿部の内面のいずれか一方若しくは両方にリング状の突起物を設けることで、摩擦熱により突起物及び突起物に接触している部分が先に溶融して融着されることで成形品の寸法ばらつきを吸収して融着力を確保することができる。また主として突起物が溶融し溶融樹脂自体が少なくでき、更に溶融した樹脂は突起物以外の部分に滞留して融着部の外にはみ出す恐れがなく、融着後の後処理も必要でなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】融着する２つの合成樹脂成形品の融着部付近の状態を示すものである。
【符号の説明】
１    キャップ
１１  挿入部
１２  リング状の突起物
２    パイプ
２１  中空部
【図１】
0003768811.tif 000003