JPH0420374B2 - - Google Patents

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JPH0420374B2
JPH0420374B2 JP59178288A JP17828884A JPH0420374B2 JP H0420374 B2 JPH0420374 B2 JP H0420374B2 JP 59178288 A JP59178288 A JP 59178288A JP 17828884 A JP17828884 A JP 17828884A JP H0420374 B2 JPH0420374 B2 JP H0420374B2
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parts
joining
metal fibers
joined
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Naoki Yoshimi
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Description

【発明の詳細な説明】 ａ 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は、例えば自動車用暖房機のヒータコ
ア用の合成樹脂製タンクとこのタンクに設けられ
る給排水用の通水管とを液密に接合する場合に利
用できる。
（従来の技術） 合成樹脂製部品同士を液密に接合するための手
段としては、従来からねじとＯリングとを用いる
方法、接着剤による方法、或は加熱溶着による方
法等が知られている。このうち、加熱溶着による
接合方法として、接合部に金属を介在させ、この
金属を高周波誘導加熱法により発熱させて熱可塑
性合成樹脂製部品の接合面を加熱溶着し、この接
合面同士を強く圧着して合成樹脂製部品同士を液
密に接合する、高周波誘導加熱法による合成樹脂
製部品同士の接合方法が知られている。
このような接合方法としては、例えば米国特許
第3461014号明細書に記載された発生がある。こ
の発明は、同種材料製の合成樹脂製部品同士を接
合する場合に、接着面に磁性酸化鉄のような強磁
性粉末を混入した接着剤を塗布し、この強磁性粉
末を高周波誘導加熱コイルによつて発熱させるこ
とにより、上記接合すべき合成樹脂製部品の接合
面を溶融させ、接着剤の作用とあいまつて合成樹
脂製部品同士を強力に接着するものである。とこ
ろが、本発明の実験によると、このように強磁性
粉末を混入した接着剤を高周波誘導加熱法により
発熱させようとする場合、米国に於いて普及して
いる２〜27MHzの超高周波誘導加熱コイルでは十
分に発熱させることはできても、我国に於いて普
及している100〜450KHzの高周波誘導加熱コイル
では発熱が不十分となり、接合が行なえない。
又、特開昭48−49828号公報に記載されている
ように、合成樹脂製部品同士の接合面に金網を介
在させ、この金網を高周波誘導加熱法により発熱
させて接合面の合成樹脂を溶融させ、接合面同士
を強く押圧して接合する方法がある。ところが、
このような接合方法によると、接合面積が比較的
広い場合は良いが、合成樹脂製タンクにパイプを
接合する場合のように接合面積が狭くしかも接合
面の形状が環状等比較的複雑な場合、金網を所定
形状に形成したり、或は金網を接合面に正しく合
せたりする作業が面倒になる。更に、特開昭53−
58582号公報に記載されているように、接合部に
鉄線等の加熱用導体を介在させ、この加熱用導体
を高周波誘導加熱法により発熱させることによ
り、合成樹脂の接合面を溶融し接合する方法で
は、ラジエータやヒータコアのように、接合部に
繰り返し温水が供給され温度の昇降が激しいよう
な場合、合成樹脂と加熱用導体との熱膨張量の差
に基いて接合部に亀裂が生じ易く、水漏れ故障の
原因となり易い。
このため、本発明者は先に金属繊維を混入した
熱可塑性合成樹脂製の接合用部品を接合面間に挟
持してこの接合用部品を高周波誘導発熱させる合
成樹脂製部品同士の接合方法および接合用部品を
発明（特願昭58−165085号）した。
この先発明に係る接合用部品は、接合すべき合
成樹脂製部品と同材質の熱可塑性合成樹脂中に、
前記熱可塑性合成樹脂に対する体積混入率で７〜
40％の金属繊維と、この熱可塑性合成樹脂と金属
繊維との合計量に対して0.1〜2.0重量％のカツプ
リング剤とを加え、前記接合されるべき合成樹脂
製部品の接合面間に挟持自在な形状となしたもの
で、合成樹脂製部品同士の接合を行なう場合に
は、第６図に示すように、上記のような組成を有
する接合用部品１を、接合しようとする合成樹脂
製部品２，３の接合面の間に挟持し、両合成樹脂
製部品２，３を互いに近付く方向に押圧しながら
高周波誘導加熱コイル４に通電する。これによ
り、接合用部品１に混入された金属繊維がジユー
ル発熱してこの接合用部品を構成する合成樹脂及
び両合成樹脂製部品２，３の接合面の合成樹脂が
溶融し、両溶融樹脂が混ざり合つて、これら溶融
樹脂の冷却固化後は両合成樹脂製部品同士が気密
かつ液密に一体的に接合される。
（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述のような先発明に係る合成樹脂
製部品同士の接合用部品は、依然として次に述べ
るような問題があつた。
即ち、先発明に係る接合用部品は、熱可塑性合
成樹脂中に混入する金属繊維の配列方向を特に定
めていなかつたが、本発明者の実験によると、こ
の金属繊維の配列方向が高周波誘導加熱時の効率
に大きく影響し、特に高周波誘導加熱コイル４へ
の通電により生じる磁束の向きと金属繊維の向き
とが一致しないと効率が悪くなることが解つた。
本発明はこのような問題に対処すべくなされた
ものである。
ｂ 発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明の合成樹脂製部品同士の接合用部品は、
前述した先発明に係る接合用部品の場合と同様
に、熱可塑性合成樹脂中に体積混入率で７〜40％
の金属繊維を混入し、更にこの合計量の0.1〜2.0
重量％のカツプリング剤を混入しているが、本発
明に於いては、更に熱可塑性合成樹脂中に混入す
る金属繊維を、接合作業時に高周波誘導加熱コイ
ルにより発生する磁束の向きと一致する方向に配
列している。
又、このような合成樹脂製部品同士の接合用部
品は、金属繊維を混入した熱可塑性合成樹脂を射
出成形、或は押出成形することにより造るが、こ
の射出或は押出成形時に金属繊維を混入した熱可
塑性合成樹脂を流す方向を、少なくとも冷却固化
の直前の状態に於いて、使用時に高周波誘導加熱
コイルにより加えられる磁束の向きと一致させる
ようにしている。
即ち、本発明の接合用部品を射出成形により造
る場合は、第２図に示すような金型に予め金属繊
維を混入して加熱溶融した熱可塑性合成樹脂を射
出する。この金属は、円柱状凸部５を有する第一
の半片６と、この円柱状凸部５の外径よりも大き
な内径の内孔７を有する第二の半片８とを組合せ
て樹脂成形のための円筒状空間９を形成したもの
で、この円筒状空間９の一端に位置する第二の半
片８の内側には、射出流路１０と円筒状空間９と
を連通させる円板状（或は円錐面状）の流路１１
が設けられている。接合用部品を射出成形する場
合は、第二の半片８の端面に開口した射出流路１
０内にノズル１２から、予め金属繊維を混入し、
加熱溶融させた熱可塑性合成樹脂を送り込む。射
出流路１０内に送り込まれた合成樹脂は、流路１
１を経て円筒状空間９内に進入するが、この場合
に於いて合成樹脂は円筒状空間９の軸線方向に流
れる。このため、この熱可塑性合成樹脂に混入さ
れた金属繊維１３も第２図に示すように円筒状空
間９の軸線方向に配向する。円筒状空間９内に射
出された熱可塑性合成樹脂が冷却固化したなら
ば、第一、第二の半片６，８を分離して、金属繊
維を混入し一部を円筒状に形成された熱可塑性合
成樹脂を取り出す。この際、第一の半片６に付着
したままの合成樹脂をこの第一の半片６から分離
させるため、第一の半片６に突出ピン１４，１４
を設け、円柱状凸部５に外嵌したままの状態とな
る合成樹脂を押し出せるようにしている。
又、本発明の接合用部品を押出成形により造る
場合、第３図に示すように、ダイ１５とダイラン
ド１６とから成り、中心部に冷却用の空気流路１
７を有する押出型の環状の開口から、金属繊維を
混入し加熱溶融した熱可塑性合成樹脂を連続的に
押し出す。合成樹脂の押出方向と形成後の円筒状
部品の軸線方向とは一致するため、この合成樹脂
中に混入された金属繊維１３は上記円筒状部品の
軸線方向に配向する。
このように、熱可塑性合成樹脂を射出成形或は
押出成形して得られた円筒状の部品は、カツタに
より軸線と直角な方向に切断して第４〜５図に示
すような円環状の接合用部品１としている。この
接合用部品１に於いては、熱可塑性合成樹脂中に
混入された金属繊維１３が、こと部品１の表裏方
向に配向した状態となる。
このように、接合用部品を構成する熱可塑性合
成樹脂中に混入する金属繊維を、この接合用部品
の表裏方向に廃坑させたため、第１図に示すよう
に接合すべき合成樹脂製部品２，３の接合面の間
にこの接合用部品１を挟持し、接合用部品１の周
囲に設けた高周波誘導加熱コイル４に通電する
と、この高周波誘導加熱コイル４を中心として発
生する磁束１８の向きと金属繊維１３の向きとが
一致する結果、この金属繊維１３に効果的に誘導
電流が発生する。このため、金属繊維13が良好に
発熱し、接合用部品１を構成する熱可塑性合成樹
脂、及び合成樹脂製部品２，３の接合面の合成樹
脂が効果的に溶融する。
なお、接合用部品１を構成する熱可塑性合成樹
脂は接合すべき合成樹脂製部品２，３と同じ材質
を使用し、これに混入する金属繊維は電磁誘導に
よる誘導電流を生じる金属が使用可能であるが、
鉄又は鉄を主成分とする合金のような強磁性金属
が適当であり、繊維とした場合の直径は８〜
120μ、長さは２〜18mm程度のものが使用可能で
あるが、更に好ましくは、直径40〜60μ、長さ３
〜４mmとする。このような金属繊維は、上記熱可
塑性合成樹脂中に、体積混入率で７〜40％混入す
るが、この混入割合は金属繊維の直径、長さによ
つて多小異なり、好ましくは直径40〜60μ、長さ
３〜４mmの金属繊維を15〜30％混入する。
カツプリング剤は、金属繊維の表面を改質する
ことにより、接合用部品を構成する熱可塑性合成
樹脂と金属繊維との結合性或は親和性を向上させ
るとともに、金属繊維と熱可塑性合成樹脂との混
合物の可塑性の向上と溶融時に於ける粘性の低下
とを図ることにより、接合用部品の加工性の向上
と合成樹脂製部品同士の接合作業の能率化とを図
るものである。このようなカツプリング剤は、熱
可塑性合成樹脂と金属との種類に合せて適宜選定
するが、例えば熱可塑性合成樹脂としてナイロン
を、金属として鉄を使用した場合、Ａ−187（γ−
グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン）、
Ｃ−A0700（アミノエチルアミノプロピルトリメ
トキシシラン）、Ｃ−M8550（メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン）、PSX084等のシラン
系カツプリング剤を使用することができる。この
ようなカツプリング剤は、前記熱可塑性合成樹脂
と金属繊維との合計量に対して0.1〜2.0重量％加
える。
接合用部品は、以上に述べたように、熱可塑性
合成樹脂と金属繊維とカツプリング剤とを混入
し、所定形状に形成して使用されるが、必要に応
じてこれらの中にガラス繊維、炭酸カルシウム、
タルク等の充填剤、或は顔料等を混入しても良
い。
（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。
実施例 １ 嵌合する合成樹脂部品として、ナイロン66によ
り成形したタンクと通水管とを使用した。
接合用部品は、ナイロン66を79.8重量部に、直
径60μ、長さ３mmの鉄繊維234重量部（体積混入
率30％）と、カツプリング剤としてアミノエチル
アミノプロピルトリメトキシシランを1.5重量部
とを加えたものを予め撹拌混合しておき、これを
スクリユ式混練押出機により270〜290℃の加熱条
件下で直径約1.5mmの紐状に押出し後冷却し、カ
ツタで２〜３mmの長さに切断してペレツトとし
た。このペレツトを射出成形機で、シリンダ温度
270〜280℃、金型温度80〜120℃の条件で円筒状
に射出形成し、この円筒状のものをカツタで所定
の厚みに切断して第４〜５図に示すような接合用
部品を得た。この接合用部品は第４〜５図に示す
ように、厚さ方向に対して金属繊維が水著に配列
されたものである。この接合用部品を第１図に示
すような状態でタンクと通液管との間に挾持し、
このタンクと通液管とにより接合用部品を両面か
ら軽く加圧した状態で接合用部品の近くに設けた
出力7KW、周波数400KHzの高周波誘導加熱コイ
ルに５秒間通電した。この結果、接合用部品を構
成するナイロン66とタンク及び通液管の接合面を
構成するナイロン66とが溶融し、接合部が気密か
つ液密に接合され、母材と同等以上の強度が得ら
れた。さらに、接合されたタンクと通液管とを自
動車用ラジエータに組付け、熱湯と冷水とを一定
時間ごとに交互に送り込んでくりかえし熱衝撃を
加えたが、気密性、液密生は完全に保たれ、接着
強度も低下しなかつた。
実施例 ２ 実施例１で得られたペレツトを押出成形機に送
り込み、270〜280℃に加熱されたシリンダおよび
280℃に加熱されたパイプ成形用ダイからパイプ
状に押出し、空気で冷却しながら引取機で引き取
り、これを所定の厚みに切断して接合用部品とし
た。
この接合用部品を用いて実施例１と同様にタン
ク通液管とを接合したところ、実施例１と同様の
結果が得られた。
ｃ 発明の効果 本発明の合成樹脂製部品同士の接合用部品とそ
の製造方法は、以上に述べた通り構成されるた
め、合成樹脂製部品同士の接合を体裁良く強固に
行なえるという先発明の効果に加え、接合時に要
する電気量と時間とと節減を図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の接合用部品を用いて合成樹脂
製部品同士を接合する状態を示す断面図、第２図
は射出成形により本発明の接合用部品を造る状
態、第３図は同じく押出成形により造る状態をそ
れぞれ示す断面図、第４図は本発明の接合用部品
の斜視図、第５図は第４図のＡ−Ａ断面図、第６
図は先発明の接合方法を示す断面図である。 １：接合用部品、２，３：合成樹脂製部品、
４：高周波誘導加熱コイル、５：円柱状凸部、
６：第一の半片、７：円孔、８：第二の半片、
９：円筒状空間、１０：射出流路、１１：流路、
１２：ノズル、１３：金属繊維、１４：突出ピ
ン、１５：ダイ、１６：ダイランド、１７：空気
流路、１８：磁束。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 接合すべき合成樹脂製部品と同材質の熱可塑
    性合成樹脂中に、この熱可塑性合成樹脂に対する
    体積混入率で７〜40％の金属繊維と、この熱可塑
    性合成樹脂と金属繊維との合計量に対して0.1〜
    2.0重量％のカツプリング剤とを加え、前記接合
    されるべき合成樹脂製部品の接合面間に挟持自在
    な形状となした合成樹脂製部品同士の接合用部品
    であつて、上記金属繊維を、接合時に接合用部品
    の近傍に設ける高周波誘導コイルにより発生する
    磁束の向きに配向させた合成樹脂製部品同士の接
    合用部品。 ２ 接合すべき合成樹脂製部品と同材質の熱可塑
    性合成樹脂中に、この熱可塑性合成樹脂に対する
    体積混入率で７〜40％の金属繊維と、この熱可塑
    性合成樹脂と金属繊維との合計量に対して0.1〜
    2.0重量％のカツプリング剤とを加え、前記接合
    されるべき合成樹脂製部品の接合面間に挟持自在
    な形状となした合成樹脂製部品同士の接合用部品
    であつて、上記金属繊維を、接合時に接合用部品
    の近傍に設ける高周波誘導コイルにより発生する
    磁束の向きに配向させた合成樹脂製部品同士の接
    合用部品を造る方法であつて、金属繊維を混入し
    た冷却固化前の熱可塑性合成樹脂を、接合用部品
    の使用時に磁束の向きと一致する方向に流し、そ
    のまま冷却固化させる合成樹脂製部品同士の接合
    用部品の製造方法。
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