(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針状酸化チタンおよび／または四三酸化鉄であるマイクロ波発熱体を含有する熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形物にマイクロ波を照射して熱可塑性樹脂成形物を融着する方法において、マイクロ波を照射する樹脂成形物をマイクロ波照射による加熱に先立って乾燥し、樹脂成形物中の水分含量が３００ｐｐｍ以下とすることを特徴とする樹脂成形物の融着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波による樹脂成形物の融着方法に関する。詳しくは、特定の条件を満足する樹脂成形物にマイクロ波を照射する樹脂成形物の融着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フイルム、板、パイプなどの熱可塑性樹脂で成形された成形物を接続する方法については種々の提案がなされているが最も効果的なのは同質の材料からなる成形物を加熱融着する方法である。加熱方法としては高温の物質を融着しようとする部分に接触させる方法の他に、マイクロ波などを照射することにより発熱させる非接触的な方法（特開平３−１８６６９０号公報、特開平２−２６１６２６号公報等）がある。特に後者の非接触的な方法は有効な方法と考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ波を照射する方法は優れていると考えられ金属酸化物を発熱体として用いると効率よく加熱可能で加熱融着することが可能である。しかしながら比較的厚手の成形物を用いる場合には条件によっては部分的に加熱され充分に融着しないまま変形してしまうという問題があった。
【０００４】
したがって、本発明の目的は熱可塑性樹脂成形物を変形なしに効率的に融着する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題を解決して効率的に熱可塑性樹脂成形物を融着する方法について鋭意検討し本発明を完成した。
【０００６】
即ち本発明の樹脂成形物の融着方法は、針状酸化チタンおよび／または四三酸化鉄であるマイクロ波発熱体を含有する熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形物にマイクロ波を照射して熱可塑性樹脂成形物を融着する方法において、マイクロ波を照射する樹脂成形物をマイクロ波照射による加熱に先立って乾燥し、樹脂成形物中の水分含量が３００ｐｐｍ以下とすることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる熱可塑性樹脂は特に制限されず、加熱融着可能な樹脂であれば良い。具体的には、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはエチレン、プロピレンなどの共重合体のようなポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、またはスチレン、塩化ビニル、メチルメタクリレート、塩化ビニリデンなどの共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどの縮合系のエンジニアリングプラスチックなどが例示される。融着される熱可塑性樹脂の成形物の形状、成形方法についても、本発明の趣旨から明らかなように特に制限はない。
【０００８】
本発明において、マイクロ波発熱体としては種々のものが利用できるが、熱可塑性樹脂に分散して効果的なものとしては、フェライト、針状酸化チタンが例示される。
【０００９】
フェライトとしては四三酸化鉄が好ましい。四三酸化鉄としては市販のものがそのまま利用可能であり、天然の磁鉄鉱を微粉砕したもの、あるいは鉄を空気中で焼成したもの、酸化鉄（III）を水蒸気を含む水素で還元したもの、赤熱した鉄に水蒸気を作用させたものなどを微粉砕することで合成したものなどが例示できる。このような四三酸化鉄の粒径としては１０００μｍ以下、好ましくは０．０１〜１００μｍ程度のものが好ましく利用される。
【００１０】
針状の酸化チタンとしては市販のものが利用可能であり、短軸の長さが０．０１〜１０μｍ、アスペクト比が５〜１０００の針状の酸化チタンであり、マグネシウム、カルシウムなど他の金属酸化物がドープされたもの、さらには酸化錫、酸化インジウム等をドープして導電性にしてものであっても良く市販されているものがそのまま利用できる。酸化チタンの結晶形としてはルチル型、アナターゼ型のどちらであっても良いがアナターゼ型に有効なものが多く、微粒子の形状が針状または柱状であることが必要である。
【００１１】
熱可塑性樹脂とマイクロ波発熱体との比率は、加熱したい部分に使用する樹脂組成物として、重量比で１００：１から１００：５００程度、好ましくは１００：１０から１００：２００程度である。
【００１２】
本発明において、熱可塑性樹脂に前記のマイクロ波発熱体を含有させる方法としては特に制限はなく、よく混合できる方法であればどのような方法でも良い。たとえば、通常の押出機を用いて均一分散と造粒を同時に行うのが一般的であり、押出機として、より分散させる効率のよい２軸の押出機を用いるなどの工夫を行うこともできる。また予め、ヘンシェルミキサーで良く混合するとか、ブラベンダーなど溶融混合がより効率的に行われる装置などを用いることもできる。
【００１３】
熱可塑性樹脂成形物の融着に際しては成形物中の少なくとも接着部の一方に上記熱可塑性樹脂中に発熱体を含有させたものを配する必要がある。発熱体が含まれる部分のみがマイクロ波の照射によって発熱し熱可塑性樹脂を溶融するため接着したい部分にのみ発熱体を配することでその部分のみを融着することができる。また場合によっては熱可塑性樹脂成形物の内部に発熱体を配し表面には発熱体からの熱が伝導して溶融するように構成することも可能である。
【００１４】
本発明において重要なのはマイクロ波を照射するマイクロ波発熱体含有樹脂成形物の水分を１０００ｐｐｍ以下好ましくは３００ｐｐｍ〜１０ｐｐｍ程度とすることである。１０００ｐｐｍよりも成形物の水分が多いとマイクロ波の照射により全体的に加熱され、融着するだけではなく成形物の形状が変形してしまい融着するという目的が果たせない。１０ｐｐｍ未満としてもより効果的な訳ではなく、除去により多くのエネルギーが必要であるが１０ｐｐｍ未満の水分であっても問題はない。
【００１５】
所定の水分とするためには、マイクロ波照射による加熱に先立って成形物を乾燥、例えば窒素気流中で１００℃より低い温度において真空乾燥することができる。あるいは、樹脂組成物の水分を成形前に公知の種々の方法により減少させておくことも可能である。
【００１６】
ここで水分の測定方法としては成形物を１００℃以上に加熱し飛散した気体を補集し、補集された水の量をカールフィッシャーなどの方法で測定することで算出される。
【００１７】
マイクロ波としては家庭用の電子レンジに用いられている程度の波長、エネルギーで充分に１００℃以上の高温に加熱可能であり、数ギガヘルツの周波数のマイクロ波が利用でき、成形物１ｋｇ当り数ＫＷ程度のエネルギーで充分である。小さい被加熱体であれば市販の電子レンジに入れて数秒〜数分マイクロ波を照射することで１００℃以上に加熱できる。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例を示しさらに具体的に本発明を説明する。
【００１９】
実施例１
四三酸化鉄（和光純薬（株）製試薬）１５ｇと日本石油化学（株）製高密度ポリエチレン（銘柄名スタフレンＥ７９２）２０ｇをラボプラストミルＲ型（東洋精機製作所（株）製）で２４０℃で良く混合した。この操作を繰り返して約１００ｇの混合物を得た。混合物を２２０℃でプレスして厚さ１ｍｍのシートを作った。一方、日本石油化学（株）製高密度ポリエチレン（銘柄名スタフレンＥ８０１）を同様にプレス成形して厚さ４ｍｍのシートを得た。
【００２０】
上記四三酸化鉄を混合した厚さ１ｍｍのシートを９０ｍｍ×１６０ｍｍの大きさに切り出し、上記高密度ポリエチレンの厚さ４ｍｍのシートは１００ｍｍ×１７０ｍｍの大きさに切り出して重ね２３０℃でプレスして厚さ３ｍｍの複合シートとした。同様な操作で作ったシートを真ん中で切断したところポリエチレン部、四三酸化鉄含有部の厚さは２．４ｍｍ、０．８ｍｍの厚さであった。
【００２１】
こうして得た複合シートと上記厚さ４ｍｍのシートを四三酸化鉄含有部側で接触するように重ねて８０℃で乾燥窒素気流下で７０ｍｍＨｇで減圧乾燥して水分を５０ｐｐｍとした後、市販の電子レンジ（東芝製東芝電子レンジＥＲＴ−５４０Ｆ）に入れマイクロ波を３分間照射し取り出したところ充分に融着しておりシートの表面は全く変形していなかった。
【００２２】
比較例１
実施例１で用いたと同様のシートを３枚重ねた成形物を７２時間室内に放置した後乾燥することなく実施例１と同様にマイクロ波を３分間照射したところ充分に融着していたが全体が大きく変形しており表面に凹凸が見られた。なおこの成形物の水分は３５００ｐｐｍであった。
【００２３】
実施例２
樹脂として三井東圧化学（株）製ポリプロピレンホモポリマーを用いた他は実施例１と同様にした。但し照射時間を４分間としたところ充分に接着しておりシートの表面は全く変形していなかった。なおこの成形物の水分は４０ｐｐｍであった。
【００２４】
比較例２
実施例２で用いたと同様のシートを３枚重ねた成形物を２４時間室内に放置した後乾燥することなく実施例２と同様にマイクロ波を３分間照射したところ充分に融着していたが全体が変形しており表面に凹凸が見られた。なおこの成形物の水分は１８００ｐｐｍであった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、熱可塑性樹脂成形物を変形なしに、容易に効率的に融着することができ工業的に極めて価値がある。