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JP2005335218A - プラスチック材の溶接方法 - Google Patents

プラスチック材の溶接方法 Download PDF

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JP2005335218A JP2004157535A JP2004157535A JP2005335218A JP 2005335218 A JP2005335218 A JP 2005335218A JP 2004157535 A JP2004157535 A JP 2004157535A JP 2004157535 A JP2004157535 A JP 2004157535A JP 2005335218 A JP2005335218 A JP 2005335218A
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Abstract

【課題】溶接作業を繰り返して多くの肉盛をすることなく溶接強度を確保することができる、プラスチック材の溶接方法を提供する。
【解決手段】２個のプラスチック材１、２を相互に溶接するプラスチック材の溶接方法であって、一方のプラスチック材１の接合面に金属線３を埋め込み、他方のプラスチック材２を突き合せたうえ前記金属線３に通電して発熱させ、金属線３近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させた後冷却し、融着部４を形成することにより溶接するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック材の溶接方法であって、特に厚みのある板状のプラスチック材同士を溶接するのに適したプラスチック材の溶接方法に関するものである。
従来、表面処理装置等の処理槽としては、耐薬品性、耐腐食性、軽量性に優れた合成樹脂製のものが多く用いられている。こうした合成樹脂製の処理槽は、通常合成樹脂板からなる底板と前後、左右の側板を箱状に組み立てて相互に接合することにより製作されており、合成樹脂材料としては一般にポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等が使用されている。合成樹脂板の接合は特許文献１の図４に従来技術として示されているように、溶接して行われるのが普通であり、特に板厚が厚い場合には強度を確保するため図７に示すように隅肉溶接と開先溶接とが行われる。
この溶接は、合成樹脂板を突き合せた内側の隅肉部と外側の開先溝の溶接箇所にそれぞれ溶接棒を押し付けながら熱風ガンから噴射される高温空気を吹き付け、溶接棒及び突き合された合成樹脂板の溶接箇所を加熱溶融して行われるが、板厚が厚い場合には強度不足を生じやすく、溶接部分から液漏れを発生することがある。溶接強度を確保するためには、隅肉部と開先部の肉盛を板厚の１／２以上とする必要があるとされており、肉盛をするために溶接作業を繰り返し行うことが必要となるが、液漏れの原因となる微小な隙間やピンホールを生じないように肉盛をするには相当な技能が求められ、繰り返し行う溶接作業に多くの工数を要することから高コストになり、材料に繰り返し熱を加えることから溶接欠陥を生じ易いという問題があった。
こうした問題を解決し、接合強度や密閉度が溶接に依存することが少ない効果があるとした特許文献１のような処理室が提案されている。この特許文献１に示されているものは、各面を形成する樹脂板を、各コーナー線部に配されて骨組を形成するジョイナーの取り付け溝に嵌着固定するとともに、補助的に接着、溶接を併用し、樹脂板相互間がジョイナーを利用して接合され、全体が箱状に組み立てられたものである。特許文献１には、各面の樹脂板がジョイナーの取り付け溝への嵌着固定により接合されており、接着剤や溶接も併用されているので、接合強度や密閉度が向上する等の効果があると記載されている。
しかしながら、この特許文献１のものの場合、各樹脂板はジョイナーに嵌着固定され、他の樹脂板とはジョイナーを介して連結されるので、ジョイナーという余計な部材を要するだけでなく、樹脂板相互間にはそれぞれジョイナーとの２個の接合部が存在することになる。嵌着固定による接合強度が如何ほどのものかは不明であるが、部材を接合する接合箇所が樹脂板を直接接合したものと比べて２倍になることは明らかであり、液漏れは接合箇所から生ずるものであることから全体として液漏れの危険が増すことが懸念されるところである。
特開２００２−３１４２２１号公報
本発明は上記の問題点を解決し、溶接作業を繰り返して多くの肉盛をすることなく溶接強度を確保することができる、プラスチック材の接合方法を提供するためになされたものである。
上記の問題を解決するためになされた請求項１の発明は、２個のプラスチック材を相互に溶接するプラスチック材の溶接方法であって、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接することを特徴とするものである。また、同一の問題を解決するためになされた請求項２の発明は、２個のプラスチック材を相互に溶接するプラスチック材の溶接方法であって、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ接合面の両側を溶接棒により溶接し、前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接することを特徴とするものである。さらに、同一の問題を解決するためになされた請求項３の発明は、２個のプラスチック材を相互に溶接するプラスチック材の溶接方法であって、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接した後接合面の両側を溶接棒により溶接することを特徴とするものである。
本発明のプラスチック材の溶接方法は、いずれも一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接するようにしたので、接合面の端部だけでなく、中央部でも溶接されることになる。従って、多くの肉盛をすることなく必要な強度が得られることになり、肉盛のための多くの工数を要しない利点がある。また、材料に繰り返し熱を加える必要がないので溶接欠陥を生じることもない。本発明の方法では、従来の方法に比べて金属線を埋め込むための作業は増えることになるが、肉盛のための溶接作業の繰り返しに比べれば容易であり、熟練を要しない利点がある。
請求項２の発明では、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ接合面の両側を溶接棒により溶接し、前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接するので、金属線に通電して金属線近傍の両プラスチック材を溶融させる際に両プラスチック材を治具等で固定しておく必要がない利点がある。さらに、請求項３の発明では、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接した後接合面の両側を溶接棒により溶接するので、さらに充分な溶接強度が得られる利点がある。
さらに、本発明により溶接した場合には、溶接検査が容易になる利点がある。すなわち、処理槽の場合には、溶接欠陥があると液漏れを生ずることになるので溶接後に溶接試験を実施する必要がある。溶接試験は、図６に示すように溶接部の両側に配置した電極間に高電圧を印加し、欠陥のある部分で生ずる放電により欠陥を検出する高電圧放電検査法によるのが一般的であるが、板厚が厚い場合には電極間の距離が長くなるため欠陥があっても放電しないということがあり、欠陥の発見が困難であった。本発明により溶接した場合には金属線が埋め込まれているので、金属線を一方の電極として使用すれば対極との距離が短くなり、欠陥部分で放電し易く発見が容易になるものである。
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明のプラスチック材の溶接方法により溶接して製作した処理槽の、底板１と側板２との溶接部分の断面を示すものであり、以下その構成について説明する。底板１の側板２が突き合せられる上面周辺部には金属線３が埋め込まれており、側板２の端面を突き合せた状態で金属線３に通電、発熱させ、金属線３近傍の接合面を溶融させた後冷却させることにより融着部４が形成されている。
底板１の上面外周は切削されて斜面部５が設けられており、側板２の下端面外側は切削されて斜面部６が設けられている。底板１と側板２とが突き合された状態では斜面部５と斜面部６とにより開先溝が形成され、この開先溝には溶接棒７、７により開先溶接が施されている。また、底板１と側板２とが突き合された内側の隅肉部には溶接棒８、８により隅肉溶接が施されている。図示はしていないが、開先溶接部の底板１、側板２と溶接棒７、７との間及び隅肉溶接部の底板１、側板２と溶接棒８、８との間に相互に融着した融着部が形成されていることは勿論である。
次に溶接の手順について説明する。先ず底板１の上面外周及び側板２の下端面外側に突き合せた際に開先溝を形成する斜面部５及び斜面部６を切削して設け、底板１上面周辺部に金属線３を埋め込むための金属線装着溝９、９を形成する。図２は金属線３の配置の一例を示すもので、中央部分が省略してある。二点鎖線は側板２、２の内側面を表しており、金属線３はこの図２に示すように側板２の板厚方向中央部分に相当する位置に配置することが好ましい。この例では底板１の各隣接する２辺に１本の金属線３を折り返して配置してあり、各辺には金属線３が２条並列に配置されることになる。側板が例えば１５ｍｍ以上のような厚板の場合にはこのように金属線３を並列に配置することが好ましく、１０ｍｍ程度のような比較的薄い場合には１列とすることができる。
図３は底板１の上面周辺部の断面を示すものであり、金属線装着溝９、９の幅は図３に示すように金属線３の外径より僅かに大きなものとすることが好ましく、深さは金属線３を装着したときに金属線３が容易に外れない範囲で浅いことが好ましい。例えば金属線３として直径０．５５ｍｍのステンレス線を使用する場合には、金属線装着溝９、９の幅を０．６ｍｍ、深さを１ｍｍとするのである。このような金属線装着溝９、９は筋毛引きにより容易に形成することができるものである。金属線装着溝９、９を形成したときにバリが生じた場合にはこれを切削除去しておく。
金属線装着溝９、９の形成が終わったら、形成した金属線装着溝９、９に金属線３を装着し、外れないように仮止めする。金属線装着溝９、９の幅と金属線３の外径との寸法差が小さいので、熱風ガンから噴射される熱風を金属線装着溝９、９に当て、金属線装着溝９、９を加熱、変形させることにより容易に仮止めすることができる。金属線３は底板１の表面に近いところに置くのが好ましく、仮止めに際し金属線３を押し込み過ぎないように注意する。この工程でバリが生じた場合にもこれを切削除去しておく。
金属線３の装着が終わったら、側板２を所定の位置に正確に位置決めし、側板２の両面の開先部及び隅肉部を底板１に溶接する。この溶接には単棒の溶接棒を使用し、必要に応じ溶接に先立って加熱刃物等で仮付けする。単棒による溶接が終わったところで金属線３に電流を流し、金属線３の発熱により金属線３の周辺を溶融させる。金属線３に流す電流は金属線３の温度が底板１及び側板２を構成する合成樹脂の溶融温度より僅かに高くなるように調整する。一定時間の通電加熱により金属線３の周辺が溶融したところで電流を止めて放置すれば、溶融部は固化して融着部が形成され底板１と側板２とが溶接される。この融着部は側板２の板厚方向中央部分に相当する金属線３の周囲に形成されるので、充分な溶接強度が得られることになる。
続いて開先部及び隅肉部を肉盛溶接する。この溶接に２連の溶接棒を使用すれば、１度の溶接作業で肉盛溶接を終わることができ、必要な溶接強度が得られることになる。肉盛溶接後、金属線３を一方の電極として側板の内側と外側に対極をおき、金属線３と各対極との間に高電圧を印加して溶接欠陥を調べる。金属線３を一方の電極として使用するので、対極との距離を短くすることができ、容易に欠陥を検出することができる。欠陥がなければそのまま、欠陥があれば肉盛等による修正後、金属線３の端部を切断し、切断部に肉盛溶接して金属線３の端部を覆う。金属線３に通電する前の開先溶接と開先の肉盛溶接に際しては、金属線３の端部が引き出された部分を溶接しない状態としておき、切断工具を開先内に差し込んで金属線３の端部が切断できるようにすることが好ましい。金属線３の切断部に肉盛溶接した後、要すれば溶接部を切削仕上げする。金属線３は溶接部に残留することになるが、合成樹脂により完全に覆われるのでその存在が問題になることはない。
ここまで、底板１と側板２との溶接について説明したが、各側板２、２相互の間も、同様の構造として溶接することができる。すなわち、突き合せられる側板２、２に開先を形成する斜面部を設けておき、一方の側板２の他方の側板と突き合される面に金属線３を埋め込み、これに他方の側板２を突き合せた状態で開先部及び隅肉部を相互に溶接する。続いて金属線３に一定時間通電した後放置し、融着部を形成して溶接する。さらに、開先部及び隅肉部を肉盛溶接するのである。これにより全ての接合部を溶接することができ、それらの溶接部では多くの肉盛をすることなく充分な強度を確保することができる。
前記の実施の形態においては、底板１に金属線３を埋め込むようにしているが、側板２の端面に金属線３を埋め込むこともできる。また、金属線３に通電し、融着部を形成して底板１と側板２を溶接する前に、側板２の両面の開先部及び隅肉部を底板１に溶接するようにしているが、底板１と側板２を治具等で固定しておけば側板２の両面の開先部及び隅肉部を底板１に溶接することなく融着部を形成して溶接することが可能である。先に側板２の両面の開先部及び隅肉部を底板１に溶接した場合には、長時間治具等により固定しておく必要がない利点がある。
さらに、前記においては２枚の合成樹脂板を直角に溶接するようにしているが、合成樹脂板の端面同士を突き合せ、同一面となるように溶接する場合にも応用することができる。比較的小型の処理槽では、図４に示すようにコ字状に折り曲げた２枚の側板１１、１２を矩形形状に突き合せて接合し、これに底板を接合して製作されることがある。そうした場合、図５に示すように、一方の合成樹脂板１１の端面に金属線１３を埋め込み、他方の合成樹脂板１２の端面と突き合せて金属線１３に通電し、前記と同様に融着部を形成させて溶接することができる。側板１１、１２の突き合せ部の両面には開先を設けて開先溶接を行うものであり、この側板１１、１２は底板に対して前記のものと全く同じように溶接することができる。
なお、前記実施の形態は処理槽についてのものであるが、これに限るものではなく、肉厚のプラスチック材を溶接する場合に適用することができる。溶接強度だけが求められ、液漏れが問題にならない場合には、溶接試験をする必要がないことは言うまでもない。
本発明の方法により溶接した溶接部分の断面図である。 金属線の配置の一例を示す図である。 底板上面周辺部の断面図である。 異なる構成の側板を示す平面図である。 異なる構成の側板の溶接部分を示す断面図である。 溶接試験方法の説明図である。 従来の溶接方法による溶接部分の断面図である。
符号の説明
１ 底板
２ 側板
３ 金属線
４ 融着部
５、６ 斜面部
７、８ 溶接棒
９ 金属線装着溝
１１、１２ 側板
１３ 金属線

Claims (3)

  1. ２個のプラスチック材を相互に溶接するプラスチック材の溶接方法であって、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接することを特徴とするプラスチック材の溶接方法。
  2. ２個のプラスチック材を相互に溶接するプラスチック材の溶接方法であって、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ接合面の両側を溶接棒により溶接し、前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接することを特徴とするプラスチック材の溶接方法。
  3. ２個のプラスチック材を相互に溶接するプラスチック材の溶接方法であって、一方のプラスチック材の接合面に金属線を埋め込み、他方のプラスチック材を突き合せたうえ前記金属線に通電して発熱させ、金属線近傍の両プラスチック材の接合面を溶融させることにより溶接した後接合面の両側を溶接棒により溶接することを特徴とするプラスチック材の溶接方法。
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