マイクロ波樹脂溶着体及びそれによる溶着方法
【課題】樹脂製の成型体の熱容量が均一でなくても、また、樹脂製の成型体相互間の溶着を均一に高精度で行うことができること。
【解決手段】 ０．１〜５００μｍの粉体からなる鉄粉Ｆに０．０１〜１０μｍのガラス膜によってガラスコーティングし、そして、前記ガラスコーティングされた鉄粉Ｆを総量に対して０．１〜５０重量％の樹脂バインダーを入れて分散し、圧縮成形して抵抗値１〜１０3Ωｃｍ、比重６〜８とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波による誘電加熱で前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。したがって、鉄粉Ｆがガラスコーティングされているから、鉄粉Ｆの発熱効率が向上し、鉄粉Ｆがガラスコーティングの絶縁のため、鉄粉Ｆ間の放電の発生条件が限定され、その放電頻度を低下させることができる。そして、ガラスコーティングすることで鉄粉Ｆの保温条件が良くなり、エネルギ損失の少ない溶着ができる。
【解決手段】 ０．１〜５００μｍの粉体からなる鉄粉Ｆに０．０１〜１０μｍのガラス膜によってガラスコーティングし、そして、前記ガラスコーティングされた鉄粉Ｆを総量に対して０．１〜５０重量％の樹脂バインダーを入れて分散し、圧縮成形して抵抗値１〜１０3Ωｃｍ、比重６〜８とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波による誘電加熱で前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。したがって、鉄粉Ｆがガラスコーティングされているから、鉄粉Ｆの発熱効率が向上し、鉄粉Ｆがガラスコーティングの絶縁のため、鉄粉Ｆ間の放電の発生条件が限定され、その放電頻度を低下させることができる。そして、ガラスコーティングすることで鉄粉Ｆの保温条件が良くなり、エネルギ損失の少ない溶着ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製成型体相互間を溶着可能なマイクロ波発熱体に関するものであり、特に、複数箇所の樹脂製成型体相互間を溶着するのに使用可能なマイクロ波樹脂溶着体及びマイクロ波発熱体による溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つの樹脂成形品を溶着させることは公知の技術であり、その加熱手段として、例えば、レーザ、超音波等の熱源による溶着面の加熱による方法が採用されてきた。
しかし、このような方法は２つの樹脂成形品を溶着させる手段として採用することができても、３つ以上の樹脂成形品を一度に溶着することはできない。
したがって、従来のＡＴ車のバルブボディ等については、合成樹脂の溶着によって製造することは困難であった。
【０００３】
合成樹脂の溶着方法には熱風溶着、振動溶着等が知られ、原理的には接合面を加熱することで樹脂を溶融させて接着させる技術である。ここで接合面の加熱手段としてマイクロ波の照射を行うことにより、特許文献１、特許文献２の樹脂成形品を溶着する方法がある。
【０００４】
まず、特許文献１に記載の方法は、熱可塑性樹脂中にマイクロ波発熱体を分散してなる成形物にマイクロ波を照射することによって熱可塑性樹脂を融着する方法において、マイクロ波発熱体として耐熱性樹脂でコーティングしたものを用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の融着方法である。
【０００５】
また、特許文献２に記載の方法は、樹脂性ケースの溶着面の形状をほぼ等分化した複数の線条の抵抗発熱体をケース本体とカバー間の溶着面全体に挟み込んで閉じ、次にケース本体或いはカバーのいずれか一方に、お互いの抵抗発熱体の端部が隣接する位置に形成したガイド孔を介して給電装置に接続した電圧印加端子を挿入して隣接する抵抗発熱体に同時に電圧を印加し、抵抗発熱体はその電気抵抗により発熱して、周囲の樹脂を溶融し、溶着面全周の樹脂を溶融する。十分に溶融したところで電圧印加を止め、電圧印加端子を抜き、冷却すると、溶融した樹脂が硬化してケース本体とカバーは全周溶着できる。その後、貫通孔の周辺に突出した段部を溶着チップで押し潰すと貫通孔が封鎖され、密封効果の高い一体化したケースが完成するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３６３５３号公報
【特許文献２】特開１０−３２３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法は、熱可塑性樹脂中に耐熱性樹脂でコーティングしたマイクロ波発熱体を分散してできた成形物に、マイクロ波を照射して融着する熱可塑性樹脂の融着方法であり、中空部を有し、二重、三重に形成された樹脂成形体の周囲を溶着する形状では、均一に溶着し、強度及び気密性を確保することは難しい。
また、溶着する一方の構造体に特許文献１の発熱体を分散させる必要があり、射出成形を前提とした溶着体には適用することは困難である。
【０００８】
特許文献２は、密封された合成樹脂製ケースの熱溶着方法及びその方法に用いる熱可塑性樹脂で成形された成形品の技術を開示するものであり、具体的には、抵抗発熱体をリング状に２等分されるように作成し、それを接合しようとする合成樹脂製ケースの上下にセットし、電圧を印可して抵抗発熱体を発熱させ、接合面全周を溶着させる溶着方法であるから、電圧を印可する電極を当てる部分に予め孔を穿設しておくか、或いは抵抗発熱体の電圧を印可する部分を外に出しておく必要があり、特許文献１と同様、複雑な樹脂成形体においては、溶着後の気密性を確保できない可能性がある。勿論、予め孔を穿設しておいて、その後、電極を当てる孔を合成樹脂で埋める方法もあるが、それだけでは十分な気密性が得られない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点を解消すべく、樹脂製の成型体の熱容量が均一でなくても、また、樹脂製の成型体相互間の溶着を均一に高精度で行い、気密性の確保が容易にできるマイクロ波樹脂溶着体及びそれによる溶着方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体においては、０．０１〜１０μｍのガラス膜によって表面コーティング処理された中位径０．１〜５００μｍの粉体のガラスコーティング鉄粉を圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを前記ガラスコーティング鉄粉の粉体中に入れて分散させて圧縮成形し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱し、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。
【００１１】
ここで、上記中位径０．１〜５００μｍの粉体とは、レーザ回折・散乱法によって測定した鉄粉の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数または質量が全粉体の５０％をしめるときの粒子径を中位径といい、その中位径が０．１〜５００μｍであることを意味する。中位径０．１μｍ以下であると発熱が弱く、中位径５００μｍ以上であると粒子の電荷量が大きくなり、放電が発生する可能性が出てくる。
また、上記０．０１〜１０μｍのガラス膜とは、コーティングしたガラスの膜厚が０．０１〜１０μｍであることを意味する。ガラス膜の０．０１〜１０μｍは、１０μｍ以上になると、誘電加熱の効率が低くなり、また、機械的強度がガラス膜に左右されることになる。ガラス膜の０．０１μｍ以下では、鉄粉間の間隔が狭くなり、放電の可能性が高くなる。
そして、上記樹脂バインダーは、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の何れかで、総量に対して０．１〜５０重量％の混合したものであればよい。０．１〜５０重量％の混合比は、発熱体の厚み、発熱体の配置箇所及び配置数、発熱体の面積等によって決定される。
更に、ガラスコーティング鉄粉中に上記樹脂バインダーを混合した複合粉体材料を圧縮成形し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍ、特に好ましくは、比重６〜８としたものであり、抵抗値が１〜１０3Ωｃｍの範囲であることから、溶着条件によって任意の値のものを使用できる。
【００１２】
請求項２の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、更に、前記樹脂バインダーが熱硬化性樹脂であり、圧縮成形した後にアニール処理をしたものである。
【００１３】
請求項３の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、マイクロ波樹脂溶着体の前記複数の合成樹脂成型体相互間の接合面は、凹凸状の噛み合わせとしたものである。
このように噛み合わせの位置に前記マイクロ波樹脂溶着体を載置して誘電加熱を行えば、接合面積が広くなり、完全な封止が可能となる。
【００１４】
請求項４の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、前記合成樹脂成型体相互間の接合面の凹凸状の噛み合わせは、一面が凹状の環状で他面が凸状の環状となる環状凹部と環状凸部とを有し、前記合成樹脂成型体相互間に配置されるマイクロ波樹脂溶着体が前記環状凹部の内部の環状内方向に配置されるものである。ここで環状内方向とは環によって規定される閉鎖域または内部域の方向を意味する。
【００１５】
請求項５の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、０．０１〜１０μｍのガラスコーティング層となるように表面コーティングされた０．１〜５００μｍの粉体からなるガラスコーティング鉄粉が圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを入れて分散し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱自在とし、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉が０．０１〜１０μｍのガラス膜によって表面コーティング処理されており、そして、総量に対して０．１〜５０重量％の樹脂バインダーを前記表面コーティングされたガラスコーティング鉄粉の粉体中に入れて分散し、圧縮成形して抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波による誘電加熱で前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。
したがって、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉が０．０１〜１０μｍの膜によってガラスコーティングされているから、ガラスコーティングすることで鉄粉の発熱効率が向上し、また、その粉体からなる鉄粉がガラスコーティングの絶縁のため、鉄粉間の放電の発生条件が限定され、その放電頻度を低下させることができる。また、鉄粉が０．１〜５００μｍと小粒子であるから、そこに誘導される電気量が小さく放電の発生が抑制される。そして、ガラスコーティングすることで鉄粉の保温条件が良くなり、エネルギ損失の少ない溶着ができる。
更に、本発明のマイクロ波樹脂溶着体の抵抗値を１〜１０3Ωｃｍの範囲の何れかの値を選択することによって、溶着層が２層以上の合成樹脂成型体であっても、同時に合成樹脂成型体相互間が均質化した溶着とすることができる。また、比重が６〜８の範囲内のものであるから、完成品の総重量を大きく左右することがないが、作業の際に対抗する合成樹脂成型体間においても、容易に移動することがなく、作業性がよい。
【００１７】
請求項２の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、前記樹脂バインダーが熱硬化性樹脂であり、圧縮成形した後にアニール処理をしたものであることから、マイクロ波樹脂溶着体の形状保持が優れ安定した発熱が得られることから、所望の位置の溶着が容易に行うことができる。
【００１８】
請求項３の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、マイクロ波樹脂溶着体の前記複数の合成樹脂成型体相互間の接合面は、凹凸状の噛み合わせとしたものであるから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、噛み合わせの位置に前記発熱体を載置して誘電加熱を行えば、接合面積が広くなり、完全な封止が可能となる。
【００１９】
請求項４の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、前記合成樹脂成型体相互間の接合面の凹凸状の噛み合わせは、一面が凹状の環状で他面が凸状の環状となる環状凹部と環状凸部とを有し、前記合成樹脂成型体相互間に配置されるマイクロ波樹脂溶着体が前記環状凹部の内部の環状内方向に配置されるものであるから、請求項３の効果に加えて、マイクロ波樹脂溶着体を気密性が要求される樹脂成型体の内部に近い環状凹部の環状内方向に配置することで確実な封止が可能となる。
【００２０】
請求項５の発明のマイクロ波樹脂溶着体による溶着方法は、０．０１〜１０μｍのガラス膜となるように表面コーティングされた０．１〜５００μｍの粉体のガラスコーティング鉄粉が圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを入れて分散し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱自在とし、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。
したがって、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉が０．０１〜１０μｍの膜によって表面がガラスコーティングされているから、表面のガラスコーティングによって鉄粉の発熱効率が向上し、また、その鉄粉の表面がガラスコーティングによって絶縁されているため、鉄粉間の放電の発生条件が限定され、その放電頻度を低下させることができる。更に、鉄分の表面をガラスコーティングすることで鉄粉の保温条件が良くなり、エネルギ損失の少ない溶着ができる。
また、鉄粉が０．１〜５００μｍの粉体であって小粒子であるから、そこに誘導される電気量が小さく放電の発生が抑制される。
加えて、本発明のマイクロ波樹脂溶着体の抵抗値を１〜１０3Ωｃｍの範囲の何れかの値を選択することによって、溶着層が２層以上の合成樹脂成型体であっても、同時に合成樹脂成型体相互間が均質化した溶着とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体の概念図で、図１（ａ）は全体の平面図、図１（ｂ）はその切断線Ｘ−Ｘによる断面図、図１（ｃ）は組成概念を示す拡大説明図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の溶着面との断面幅関係を説明する説明図で、（ａ）は溶着面が狭い場合、（ｂ）は溶着面が広い場合である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体の平面図で、基本形状の平面図（ａ）、穿孔形状の平面図（ｂ）、長円形状の平面図（ｃ）、メッシュ形状の平面図（ｄ）を示すものである。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の環状凹部と環状凸部との溶着面の形状を説明する説明図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の溶着面との関係を説明する説明図で、（ａ）は凹凸面におけるマイクロ波樹脂溶着体が広い場合、（ｂ）は凹凸面におけるマイクロ波樹脂溶着体が狭い場合である。
【図６】図６は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の溶着面との関係を説明する説明図で、（ａ）は凹凸面における壁側シール用断面の説明図、（ｂ）は凹凸面における溶着面の溶着前及び溶着後の説明図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体を溶かし易い３種類の断面形状の説明図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体の接合強度を挙げる３種類の断面形状の説明図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体にマイクロ波を照射するマイクロ波の出力パターンを示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体の時間−温度特性図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体のガラスコーティングの有無による実施例と比較例とのマイクロ波加熱実験結果を示す説明図である。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体のガラスコーティングの有無と抵抗値と加熱温度との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、図中、本実施の形態における同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここでは重複する説明を省略する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態によるマイクロ波樹脂溶着体２０の概念図で、図１（ａ）は全体の平面図であり、図１（ｂ）はその切断線Ｘ−Ｘによる拡大断面図であり、図１（ｃ）は組成概念を示す拡大説明図である。図２は同じく合成樹脂成型体の溶着面との関係を説明する説明図で、図３は同じくマイクロ波樹脂溶着体の平面図である。
図１（ｃ）に示すように、ガラスコーティング鉄粉Ｆは、鉄粉の外表面にガラスコーティング層Ｇを有している。ガラスコーティング層Ｇでコーティングされたガラスコーティング鉄粉Ｆが圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーＰを具備するマイクロ波樹脂溶着体は、上記ガラスコーティング鉄粉Ｆの粉体中に樹脂バインダーＰを入れて分散し、このガラスコーティング鉄粉Ｆの粉体中に樹脂バインダーＰが分散混合した複合粉体材料を圧縮成形して、抵抗値１〜１０3Ωｃｍ、比重６〜８の特性を持たせたものである。なお、この比重が６〜８の範囲内にするものでは、完成品の総重量を大きく左右することがなく、作業の際に対抗する合成樹脂成型体間においても、重心位置等が容易に移動することがなく、作業性がよいことから選択している。
【００２４】
マイクロ波樹脂溶着体２０は、図２に示すように、合成樹脂成型体１０の相互間、即ち、合成樹脂成型体１１，１２に挟まれ、マイクロ波を照射することによってマイクロ波樹脂溶着体２０が発熱し、溶融し、合成樹脂成型体１１，１２を部分的に溶着するものである。マイクロ波樹脂溶着体２０の全体は均一の厚みの板状であり、被溶着物である合成樹脂成型体１１，１２の接合面１１Ａ，１２Ａの間に挟んだ状態で、押圧力を加え、マイクロ波を照射して加熱するものである。マイクロ波樹脂溶着体２０は厚すぎると、合成樹脂成型体１０間に空隙を生じる恐れ、バリが発生する恐れがあるので、導電性の板状合成樹脂からなるマイクロ波樹脂溶着体２０は厚さが２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下とすることが好ましい。勿論、全体が均一の厚みでなくても、その接合面積及び機械的強度等を考慮し、厚みの変化を持たせることもできる。
【００２５】
マイクロ波樹脂溶着体２０の厚さが０．１〜２．０ｍｍの範囲、好ましくは０．３〜１．０ｍｍの範囲とすることで、マイクロ波樹脂溶着体２０を挟み込んだ際の合成樹脂成型体１０相互間の隙間が２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下にできる。そして、マイクロ波樹脂溶着体２０の発熱によってマイクロ波樹脂溶着体２０に接する合成樹脂成型体１１，１２の接合面１１Ａ，１２Ａ内の接触面及びその接触面近傍が溶融、軟化するとともに合成樹脂成型体１０に加えられた押圧力によって合成樹脂成型体１０中にマイクロ波樹脂溶着体２０が埋没することから合成樹脂成型体１０相互間の隙間が減少し密接する。このことから、マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みは薄いほど好ましいが、発熱との関係によって厚みが決定され０．１ｍｍ以上、好ましくは０．３ｍｍ以上が適する。
【００２６】
なお、このときの溶着する際の押圧力は、合成樹脂成型体１１，１２相互間に挟まれたマイクロ波樹脂溶着体２０の厚みを少なくする方向に押圧力を加えるものである。ここで、マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みが２ｍｍを超えるとマイクロ発熱体を合成樹脂成型体間に配置したときの間隙が大きく、押圧を加えて溶着した後に合成樹脂成型体間に間隙が残りやすい。誘電加熱のばらつきも大きくなる。
【００２７】
また、本実施の形態で使用するマイクロ波樹脂溶着体２０は、例えば、図３（ａ）〜（ｄ）に示されているように、マイクロ波樹脂溶着体２０として、その平面の角は面取りとしてのＲ（アール）が形成されている。この面取りＲにより、照射するマイクロ波エネルギの集中が生じないので、スパークの発生、合成樹脂成型体１０の焼け等が防止される。面取りＲは大きいほうが好ましく、溶着する製品の幅とマイクロ波樹脂溶着体２０の幅から設定される。通常、本実施の形態で使用するマイクロ波樹脂溶着体２０は、肉厚を０．１〜２．０ｍｍの範囲とし、かつ、角部をＲ０．５ｍｍ以上とするのが望ましい。また、面取りＲは曲面形状以外にもスパークの発生が生じないのであれば平面の９０度の隅の角度を４５度程度の斜めの直線状に面取りしてもよい。そして、合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａに沿ってマイクロ波樹脂溶着体２０の長さ及び形状を調節して配置する。またマイクロ波樹脂溶着体２０の幅は、図２（ａ）または図２（ｂ）に示したように合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａの幅より狭い幅に設定されている。このようにマイクロ波樹脂溶着体２０の幅を合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａの幅より小さくすることで溶着時に接合面から溶融した樹脂が食み出すことを防止できる。
【００２８】
勿論、本発明の実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０の大きさや形状は、合成樹脂成型体１０としての形状や構造などによって決定されるが、形状や構造が複雑化する程、溶着部の溶着面も複雑な形状となり、より高精度な溶着が必要とされることになる。このような場合には、図３（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、マイクロ波樹脂溶着体２０に貫通孔としての穿設孔２０ａを設けたり、特定方向に貫通孔が長い長円穿設形状２０ｂを設けたり、または、マイクロ波発熱体２０自体を網状に貫通孔を形成したメッシュ形状２０ｃで形成することができる。網状に貫通孔を形成したメッシュ形状２０ｃは、図３（ｄ）においては、長方形の開口としているが、円形または三角形、平行四辺形等の開口とすることができる。
【００２９】
殊に、マイクロ波樹脂溶着体２０の図３（ｄ）のメッシュ形状２０ｃは、全体に孔の行及び列を複数とし、そのマトリックスで接合するものである。接合面積が広い場合に使用すると好適である。特に、図３（ｂ）及び（ｃ）のマイクロ波樹脂溶着体２０の穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂは、その空間にマイクロ波エネルギを使用しないので、周囲の温度上昇が高い効率的な制御となりマイクロ波樹脂溶着体２０の溶着作業速度を早めることができる。また、このようにマイクロ波樹脂溶着体２０に穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂを設け、メッシュ形状２０ｃとすることによって、予め接合面に形成される図示しない微小な突起等の位置決め突部に、穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃの目を挿入することによって、接合面の所定の位置にマイクロ波樹脂溶着体２０を正確に位置決めしながら溶着することが可能となる。特に、マイクロ波樹脂溶着体２０として特定の複雑形状のシートを挟む場合等に好適である。なお、微小な位置決め突部は、マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みの１/３〜２/３程度の高さが、溶着に影響を与え難く、かつ、取り付け作業性を良くしている。
【００３０】
また、このような穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃの貫通孔を利用し、合成樹脂成型体１０に形成した図示しない微小な突起を挿入させて、合成樹脂成型体１０とマイクロ波樹脂溶着体２０の平面形状の位置合わせを行い、その後に溶着させることによって、精度が高い組み付け溶着を行うことができる。
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０に設けた穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃ等の貫通孔等は、対応する合成樹脂成型体１０の接合面、即ち、各層の溶着部の表面に貫通孔等に対応する突起を設けることによって、接合面にマイクロ波樹脂溶着体２０を正確に位置決めする精度の向上や、マイクロ波樹脂溶着体２０のセットに要する時間を短縮させることができる。
【００３１】
ここで、図３に示したマイクロ波樹脂溶着体２０の形状は本発明の実施の形態に使用するマイクロ波樹脂溶着体２０の一部分に適用するものとして説明のために記載したものであり、この形状のままで使用することも可能であるが、使用条件によって形状が定められる。
つまり、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示されるマイクロ波樹脂溶着体２０は、直線状に形成されたものであり、これら直線状のマイクロ波樹脂溶着体２０を合成樹脂成型体１０の長さを調節することで接合面１１Ａ，１２Ａに合わせて配置することができる。このとき、火花放電等が発生しにくくするには、マイクロ波樹脂溶着体２０を直線状から環状とするのが望ましく、この実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０は使用状態では図５に記載のように、全体を環状として形成して使用されるのが好ましい。全体を環状とすると、電界が大きくなる先端部をなくし、誘電加熱中に放電が生ずるのを激減させることができる。また、環状にすることで合成樹脂成型体１０の接合面に合わせ易くなり、確実な接合が得られ気密性確保の信頼性が向上する。
なお、前述したマイクロ波樹脂溶着体２０内の穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃの貫通孔は環状にしたマイクロ波樹脂溶着体２０に設けたときでも同様な効果を有する。
【００３２】
次に、合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａについて説明する。
図４に示すように、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の接合面１１Ａ，１２Ａには、一方の面、例えば、図中上側の合成樹脂成型体１２の接合面１２Ａに環状凸部１２ｂを形成し、他方の面、つまり図中下側の合成樹脂成型体１１の接合面１１Ａに環状凹部１１ｂを形成し、その環状凹部１１ｂにマイクロ波樹脂溶着体２０を挿入し、両者間に押圧力を加え、誘電加熱しながら、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の両面を接合するものである。図５（ａ）のように、環状凹部１１ｂの底のマイクロ波樹脂溶着体２０の断面幅を広くして接合することも、図５（ｂ）のように、環状凹部１１ｂの底のマイクロ波樹脂溶着体２０の断面幅を狭くして接合することもできる。また、環状凹部１１ｂの底の深さを深くしたり、浅くしたりすることもできる。また、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の対向面は鋸歯状とすることもできる。
【００３３】
そして、図４（ａ）に示すように、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の接合面１１Ａ，１２Ａには、例えば、上側を環状凸部１２ｂと下側を環状凹部１１ｂに形成し、その幅Ｂの環状凹部１１ｂに、幅Ｂより幅狭の幅Ａからなるマイクロ波樹脂溶着体２０を載置し、そこに合成樹脂成型体１２の環状凸部１２ｂを挿入する。環状凸部１２ｂの幅は、環状凹部１ｂに嵌め合い寸法差、例えば、１／１００〜１／１０程度の差に設定される。また、合成樹脂成型体１１の深さＣ11は、合成樹脂成型体１２の環状凸部１２ｂの高さＣ12と同一または若干小さい程度である。マイクロ波樹脂溶着体２０が溶融、軟化したとき、それが、合成樹脂成型体１１の環状凹部１１ｂの幅Ｂと深さＣ11で吸収され、合成樹脂成型体１２側の外周幅、即ち、環状凹部１１ｂの両側の壁の幅Ｄから外へ食み出さないように、幅Ｂが全幅の１／３乃至２／３に設定される。
【００３４】
ここで、図６に示すように、マイクロ波樹脂溶着体２０の合成樹脂成型体１１における環状凹部１１ｂへ配する位置を、環状凹部１１ｂの中央から環状凹部１１ｂの環状内方向にずらして配することができる。ここで環状内方向とは、図６（ａ）に示したように合成樹脂成型体１１及び合成樹脂成型体１２を溶着してできた内部空間１３の方向を指し、詳しくは、環状凹部１１ｂの内部空間１３に接する側の壁面に接してマイクロ波樹脂溶着体２０を配置する。ここで内部空間１３には油等の流体が内包され、このように溶着された合成樹脂成型体内部に流体が内包されている内部空間１３の方向の壁面に接してマイクロ波樹脂溶着体２０を配置し、内部空間１３の方向の壁面側を溶着することで、環状凹部１１ｂの流体に近い側の壁面がマイクロ波樹脂溶着体２０によって溶着されることになるから、合成樹脂成型体の内部に内包した流体が合成樹脂成型体の外部へ漏れ難くなり気密性の信頼性が増すことになる。
【００３５】
図７及び図８はマイクロ波樹脂溶着体２０のその他の実施例を示すもので、合成樹脂成型体１２に環状凸部１２ｂを、合成樹脂成型体１１に環状凹部１１ｂを形成し、その接合を行う場合の特徴を説明する説明図である。
図７（ａ）は環状凸部１２ｂの先端に凹欠条１２ｄを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の中央にも凹欠条１１ｄを形成し、その凹欠条１２ｄと凹欠条１１ｄとの間にマイクロ波樹脂溶着体２０を配置したものである。この実施例では、誘電加熱してもマイクロ波樹脂溶着体２０の温度が閉じられた空間にあるので逃げにくく、マイクロ波樹脂溶着体２０及び合成樹脂成型体１０が溶融しやすくなる。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の溶融は嵌合する環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がりとすることができ、その深さの設定は凹欠条１２ｄの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３６】
図７（ｂ）は環状凸部１２ｂの先端に突起条１２ｅを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の中央にも突起条１１ｅを形成し、その突起条１２ｅと突起条１１ｅとの間にマイクロ波樹脂溶着体２０を配置したものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０が突起条１２ｅと突起条１１ｅで支持されているから温度が熱伝導で逃げにくく、熱伝導が少ない状態で誘電加熱できるから、マイクロ波樹脂溶着体２０が溶融しやすくなる。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の溶融は嵌合する環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がりとすることができ、その深さの設定は突起条１２ｅと突起条１１ｅとマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３７】
図７（ｃ）は環状凸部１２ｂの先端に２条の突起条１２ｆを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の中央にも２条の突起条１１ｆを形成し、その２条の突起条１２ｆと突起条１１ｆとの相互間にマイクロ波樹脂溶着体２０を配置したものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０が２条の突起条１２ｆと突起条１１ｆで支持されているから温度が熱伝導で逃げにくく、効率よく誘電加熱できるからマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融しやすくなる。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の溶融は嵌合する環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がりとすることができ、その深さの設定は２条の突起条１２ｆと突起条１１ｆとの間の体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３８】
図８（ａ）は環状凸部１２ｂの先端に凹欠条１２ｇを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の両側にも凹欠条１１ｇを形成し、その凹欠条１１ｇの中に溶融したマイクロ波樹脂溶着体２０を導くものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０の接合面積が広くなり、かつ、誘電加熱でマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融して環状凹部１１ｂの底の両側の凹欠条１１ｇにも入り込むから、マイクロ波樹脂溶着体２０によって環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂが一体的な結合となる。このとき、環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がり接合深さは、凹欠条１２ｇ及び凹欠条１１ｇの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３９】
図８（ｂ）は環状凸部１２ｂの先端側の両側に切欠条１２ｈを形成し、その切欠条１２ｈの中に溶融したマイクロ波樹脂溶着体２０を導くものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０の接合面積が切欠条１２ｈによって広くなり、かつ、誘電加熱でマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融して環状凸部１２ｂの両側の切欠条１２ｈにも入り込むから、マイクロ波樹脂溶着体２０によって環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂが一体的な結合となる。このとき、環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がり接合深さは、切欠条１２ｈの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００４０】
図８（ｃ）は環状凹部１１ｂの底の中央に上部開口溝条１１ｊを形成し、その上部開口溝条１１ｊの中に溶融したマイクロ波樹脂溶着体２０を導くものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０の接合面積が広くなり、かつ、誘電加熱でマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融して環状凹部１１ｂの底の中央の上部開口溝条１１ｊに入り込むから、マイクロ波樹脂溶着体２０によって環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂが一体的な強靭な結合となる。このとき、環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がり接合深さは、上部開口溝条１１ｊの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００４１】
次に、マイクロ波樹脂溶着体２０について説明する。
マイクロ波樹脂溶着体２０は、基本的にはガラスコーティング鉄粉Ｆの粉末を樹脂バインダーＰで固めた構造となっている。
樹脂バインダーＰとしては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ジリアルフタレート樹脂（ＰＤＡＰ）等があり、本発明の実施の形態ではフェノール樹脂を使用した。
【００４２】
また、熱可塑性樹脂として、例えば、エンジニアリング・プラスチック、スーパー・エンジニアリング・プラスチックを用いることができる。具体的には、ポリアミド（ナイロン、芳香族ポリアミド等）、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン等がある。そして、スーパーエンプラとしては、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアレート、液晶ポリマー、ポリアミドイミド等がある。
【００４３】
本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体２０に、どのような熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を使用するかは、合成樹脂成型体１０との相溶性や接着性を考慮して決定される。
例えば、熱可塑性樹脂の場合、合成樹脂成型体１０の材料がポリエチレンであれば、マイクロ波樹脂溶着体２０に使用する樹脂もポリエチレンとし、合成樹脂成型体１０の材料がＰＰＳ樹脂であれば、マイクロ波樹脂溶着体２０に使用する樹脂材料も同様にＰＰＳ樹脂を使用する等、合成樹脂成型体１０を構成する樹脂と同じ樹脂を用いて成形して得たマイクロ波樹脂溶着体２０を使用することが合成樹脂成型体１０とマイクロ波樹脂溶着体２０との樹脂の相溶性が最適となり好ましい。合成樹脂成型体１０の材料とマイクロ波樹脂溶着体２０に使用する樹脂材料が異なっていても溶着時の接着性に影響を与えない限り使用可能である。
【００４４】
熱硬化性樹脂の場合は熱可塑性樹脂の場合とは異なってくる。マイクロ波樹脂溶着体２０に熱可塑性樹脂を使用する場合は、マイクロ波の照射による発熱による溶融によってマイクロ波樹脂溶着体２０は流動化し、形状の維持が出来にくくなる。その結果、発熱効率に変化が生じ所望の溶着が得にくくなることがある。これに対し熱硬化性樹脂を使用した場合は、マイクロ波の照射による発熱によってマイクロ波樹脂溶着体２０は軟化・溶融が起こるが、加熱による硬化の進行によって熱可塑性樹脂を使用する場合に比べて形状の保持が容易となるため発熱効率に変化が生じ難い。したがって、所望の溶着状態が得やすくなる。特に、マイクロ波樹脂溶着体２０を形成した後アニール処理を施すことによって硬化を中間状態（Ｂステージ）にまで進めることで更に形状は保ちやすくなる。アニールの条件が弱いと硬化の進行が少なく形状の保持が弱く、条件が強くなりすぎると形状の保持は十分となるが合成樹脂成型体１０との接着性が悪くなる。したがって、アニール条件としては温度２００℃〜２３０℃、時間１０分〜６０分が適している。
【００４５】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０に使用される金属粉末となる鉄粉としては、中位径０．１〜５００μｍの粉体を用いたものである。ここで、中位径とは、レーザ回折・散乱法によって測定した鉄粉の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数または質量が全粉体の５０％をしめるときの粒子径をいい、その中位径が０．１〜５００μｍであることを意味する。中位径０．１μｍ以下であると発熱が弱く、中位径５００μｍ以上であると粒子の電荷量が大きくなり、放電が発生する可能性が出てくる。
【００４６】
これらの金属粉末はレーザ回折・散乱法によって測定した中位径が、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉であり、更には、中位径が１〜２００μｍのものの使用が好ましい。当然ながら、ふるい分け試験で測定した粒子径の値が１〜２００μｍの範囲内とすることもできる。
【００４７】
ここで、「ふるい分け試験」とは、ＪＩＳ−Ｚ−８８０１によって規定された目開きをもつ標準ふるいを用いて、測定対象となる粉末をふるい分けることによって粒度分布を測定する試験方法をいうものである。標準ふるいなどを用いて行う粒径，粒径分布を測定する方法のことである。粒径と、粒径分布の表現は、使用したふるいの目開き（μｍ ）とふるい上残量（オーバサイズ）またはふるい下通過量（アンダーサイズ）の全体に対する比率で表される。
【００４８】
ガラスコーティング鉄粉Ｆは、上記中位径０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉の表面に、０．０１〜１０μｍのガラス膜によってガラスコーティング層Ｇが形成されたものである。ガラス膜の厚み０．０１〜１０μｍは、厚みが１０μｍ以上になると、誘電加熱の効率が低くなり、また、機械的強度がガラス膜に左右されることになる。ガラス膜の厚みが０．０１μｍ以下では、鉄粉Ｆ間の間隔が狭くなり、放電の可能性が高くなる。
特に、本実施の形態では、ガラス膜の厚み０．０１〜１０μｍで中位径０．１〜５００μｍの鉄粉を包み込むと、そのガラスコーティング層Ｇの断熱効果で鉄粉の温度が急上昇し、マイクロ波樹脂溶着体の温度特性を良好にすることができる。
【００４９】
このような粉体状のガラスコーティング鉄粉Ｆに対して、粉末状の樹脂バインダーＰを総量に対して０．１〜５０重量％となるように粉体状のガラスコーティング鉄粉Ｆに入れて分散混合した複合粉体材料を、圧縮成型用金型に充填し加熱・加圧することでマイクロ波樹脂溶着体２０を形成する。マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みは、発熱状態及び溶着後の溶着面間の隙間の発生状況から決定され、０．１〜２．０ｍｍが好ましい。０．１ｍｍより薄いと発熱が十分でなく、取り扱いが難しくなる。また、２．０ｍｍを越えると発熱量が大きくなりすぎ溶着の制御が難しくなる。
【００５０】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０に含有されるガラスコーティング鉄粉Ｆは、その全体の比重、内部抵抗によって決定され、総量に対し５０重量％を超えて使用されることから樹脂バインダーＰの使用量が少なくなるために、ガラスコーティング鉄粉Ｆによる発熱を効率よく合成樹脂成型体１０に与えることで強力な溶着強度を発揮することができる。
このようなガラスコーティング鉄粉Ｆを多く含有するマイクロ波樹脂溶着体２０は、ガラスコーティング鉄粉Ｆと粉末の樹脂バインダイーＰを混合した複合粉体材料を所望の金型内で圧縮成型することで所望の形状に作製される。
【００５１】
このように作製したマイクロ波樹脂溶着体２０を、被溶着物である合成樹脂成型体としての合成樹脂成型体１１と、合成樹脂成型体１２の間に設置させて、マイクロ波樹脂溶着体２０を介して合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２を積層させ、マイクロ波をこの積層してなるマイクロ波樹脂溶着体２０に照射するものである。その際、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の間で十分に溶着することができるよう合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の間が０．１〜５．０ＭＰａの加圧力で加圧されることが好ましい。このような加圧された状態にてマイクロ波を０．５〜１０ＫＷの出力で照射すると、マイクロ波樹脂溶着体２０が発熱されて合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２のマイクロ波樹脂溶着体２０との接触面である溶着表面が溶融を始めるから、加圧力を弱くする等の調整を行うことによって、バリの発生防止や溶着後の製品の寸法精度を良好にすることができる。ここで、樹脂バインダーＰに熱硬化性樹脂を使用したマイクロ波樹脂溶着体２０は、加熱によっても熱可塑性樹脂を使用したときに比べて形状の保持に優れることから、厚みの変化が少なくなり発熱効率を高い状態に保持しやすくなる。そしてこの効果は熱硬化性樹脂を使用して作製したマイクロ波樹脂溶着体２０にアニールを施すことで更に高めることができる。
【００５２】
ここで、マイクロ波発生装置の出力は、図９に示すように、急激に出力を上げ、その出力でマイクロ波樹脂溶着体２０の軟化及び溶融状態に変化させ、その溶融状態を出力の調整によって制御し、マイクロ波樹脂溶着体２０を均一温度とするものである。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の温度特性は、速やかに溶融温度に上昇し、所定の融着温度となり、通常、３０秒以内に融着温度となる。但し、図１０に示すようにマイクロ波樹脂溶着体２０の立ち上げの温度特性は、白抜き矢印に示すように、出力を大きくすると早期に立ち上がることになる。マイクロ波樹脂溶着体２０が融着温度となると、その接着方向に対する押圧力によって合成樹脂成型体１０相互が密に融着される。
【００５３】
このようなマイクロ波発生装置により合成樹脂成型体１０を加熱して溶着を行った後、合成樹脂成型体１０をマイクロ波発生装置から取り出し放冷することによって、溶着工程を終了させる。或いは、加熱工程を２回以上行う必要がある場合には、放冷前後のいずれかにおいて、２回目以降のマイクロ波照射を行うことになる。
また、図９に示すように、マイクロ波照射後、一定時間を経過（例えば、３０秒）した後に、出力を上下させる等の制御を行ってもよい。
【００５４】
発明者らは、図１１に示すように、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したもの（ガラスコーティング鉄粉Ｆ）と、ガラスコーティングしてないものを対象とし、７５０Ｗのマイクロ波発生装置で発熱状態を確認した。ガラスコーティング層Ｇを形成してないものとして、比較例１として鉄粉を幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、比較例２として鉄粉を幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、比較例３として鉄粉を幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの長さがそれぞれ６０ｍｍの圧縮成型体とし、参考例として鉄粉のみ（圧縮成型体とせず）を含めて所定加熱時間に対する加熱温度を測定した。
【００５５】
また、ガラスコーティング層Ｇを形成したガラスコーティング鉄粉Ｆを実施例１として幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、実施例２として幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、実施例３として幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの長さがそれぞれ６０ｍｍの圧縮成型体とし、参考例としてガラスコーティング鉄粉Ｆのみ（圧縮成型体とせず）を含めて所定加熱時間に対する加熱温度を測定した。なお、実施例１乃至実施例３、比較例１乃至比較例３ともバインダー樹脂としてフェノール樹脂を０．５重量％混合した複合粉体材料とし、この複合粉体材料を金型内に充填し、室温で８００ＭＰａの圧力で圧縮することで圧縮成型体を形成し、その後圧縮成型体にアニール処理（２３０℃、１０分）を実施したものを使用した。
結果、鉄粉にガラスコーティングを施すことで放電火花（スパーク）の発生も少なく発熱効率が高くなることが証明でき、また幅より厚みが厚いものの方が発熱効率の良いことが分かった。
【００５６】
また、同様に、図１２に示すように、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したものとしてないものを対象とし、７５０Ｗのマイクロ波発生装置で３０秒間加熱し、抵抗値と加熱温度の関係を確認した。測定品は、図１１の所定加熱時間に対する加熱温度の測定に使用したものと同じ条件で作製したものを使用した。
【００５７】
結果、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したガラスコーティング鉄粉Ｆを用いることでガラスコーティング層Ｇを形成しないものに比べて抵抗値が大きくなり、その結果発熱効率が高くなっていることが判明した。これらのことから、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したものが有利であることが明確になった。そして成型体とした厚みを変化させることで抵抗値が大きく変化させることが可能であることもこの結果から明確となった。また、ガラスコーティング層Ｇの有り無しにかかわらず粉末のままより、成型体に形成したほうが大きな抵抗値が得られて発熱効率が高くなることも判明した。
【００５８】
このように、本発明の実施の形態にかかるマイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波樹脂溶着体２０は、導電体である鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したガラスコーティング鉄粉Ｆを、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂によって成型体としたものである。
【００５９】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０によって溶着される合成樹脂成型体１０としては、基本的には熱可塑性樹脂からなる成形体であれば良い。熱可塑性樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂を使用することが可能であるが、どのような熱可塑性樹脂を使用するかは、熱可塑性樹脂成形体の用途や形状等、従来の考え方によって決定される。
【００６０】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０はその発熱温度を高温とすることができるので、ＰＰＳ等の高融点の樹脂にも対応することが可能である。
また、合成樹脂成型体１０は、熱可塑性樹脂に対して、公知の樹脂用添加剤を配合されたものでよい。着色材、可塑剤、酸化防止剤、充填材等を含有させることができる。
【００６１】
即ち、マイクロ波樹脂溶着体２０としては、熱可塑性樹脂をバインダーとして採用する場合には、その熱可塑性樹脂としては、合成樹脂成型体１０を構成する熱可塑性樹脂と同じ樹脂が好ましい。同じ樹脂であれば、マイクロ波樹脂溶着体２０を構成する樹脂との相溶性に優れるので、溶着後の溶着強度に優れた製品とすることができる。また熱硬化性樹脂をバインダーとして採用する場合には、接着性に優れるフェノール樹脂やエポキシ樹脂が推奨される。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態の合成樹脂成型体１０は合成樹脂成型体１１、及び合成樹脂成型体１２の２層として説明してきたが、本発明の実施の形態の合成樹脂成型体１０は２層に限らず、任意の積層とすることができる。この場合、各層の両面には、図５に示すように、凹部と凸部が設けられ、これらを係合させて溶着することで各層の積み重ねが出来、内部に複雑な内部空間の形状を有した成形体であっても各層に分割した後積層することで作製することが可能となる。この際各層によって形状が異なることがあるが積層時の溶着に使用するマイクロ波樹脂溶着体２０は各層に合わせた形状とすることができ、さらに抵抗値を各層の形状に合わせて制御することで形状に適した発熱が可能となり、各層が異なった形状であっても容易に積層形状を溶着で作り出すことができる。
【００６３】
本実施の形態で使用するマイクロ波樹脂溶着体２０を加熱するマイクロ波発生装置としては、マイクロ波を照射することができる形態であればよく、市販の産業用マイクロ波発生装置が使用できる。また、均一にマイクロ波を照射するために、内部に載置した合成樹脂成型体１０に対して、収容装置の壁面構造、マイクロを拡販するための構造、合成樹脂成型体１０を載置するターンテーブルの構造、形状、回転条件等を最適化させるのが望ましい。
【００６４】
以上説明してきたように、本発明のマイクロ波樹脂溶着体による溶着方法は複数の合成樹脂成型体１０の溶着に、特に、３以上の合成樹脂成型体１０を同時に溶着するのに有効である。
そして、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示したようにマイクロ波樹脂溶着体２０の基本形状は、肉厚を０．１〜２．０ｍｍの範囲とし、かつ、角部をＲ０．５ｍｍ以上で面取りしたものであるから、マイクロ波の角部への集中が起き難い形状となっていてスパーク等による不具合の発生を抑制している。
【００６５】
更に、本発明のマイクロ波樹脂溶着体２０の平面内部には孔やメッシュ形状の切り欠きを設けることで、これらの切り欠きを使用して合成樹脂成型体の接合面の溶着部位にマイクロ波樹脂溶着体２０を正確に配置することが可能となる。更に、これら切り欠き部を通してマイクロ波樹脂溶着体２０に接して対面する合成樹脂成型体相互の樹脂が溶融接着し接合強度を上げることも期待できる。
【００６６】
また、本発明のマイクロ波樹脂溶着体２０は図３（ａ）〜図３（ｄ）に示したような長方形等の規定の形状を用いて溶着させることができるが、合成樹脂成型体の接合面の形状に沿った特定の形状に形成して使うことができる。このように接合面の形状に沿った特定形状にすることで合成樹脂成型体の接合面にマイクロ波樹脂溶着体２０を短時間で設置することが可能となる。更にマイクロ波樹脂溶着体２０を合成樹脂成型体の内部空間に近い方に配置することで、積層した接合面の気密性をより高めた接合が得られる。
【００６７】
このような本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体２０による溶着方法の適用にはオートマッチックトランスミッション用樹脂製バルブボディ、自動車用としてＣＶＴ、ＨＶ等用のバルブボディや溶着を複数回繰り返して製品化していたインテークマニホールド、リザーバタンク等が例示される。また、自動車用以外では、油圧制御が必要な装置用の樹脂製バルブボディ、燃料電池のセパレータ等の多層の樹脂部品を固定してなるものにも適用可能である。勿論、これらに限定されるものではなく、２つ以上の熱可塑性樹脂からなる部材を一体化させてなる部材等の製造に使用することも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１１，１２ 合成樹脂成型体
２０ マイクロ波樹脂溶着体
Ｆ ガラスコーティング鉄粉
Ｇ ガラスコーティング層
Ｐ 樹脂バインダー
１１Ａ，１２Ａ 接合面
１１ｂ 環状凹部
１２ｂ 環状凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製成型体相互間を溶着可能なマイクロ波発熱体に関するものであり、特に、複数箇所の樹脂製成型体相互間を溶着するのに使用可能なマイクロ波樹脂溶着体及びマイクロ波発熱体による溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つの樹脂成形品を溶着させることは公知の技術であり、その加熱手段として、例えば、レーザ、超音波等の熱源による溶着面の加熱による方法が採用されてきた。
しかし、このような方法は２つの樹脂成形品を溶着させる手段として採用することができても、３つ以上の樹脂成形品を一度に溶着することはできない。
したがって、従来のＡＴ車のバルブボディ等については、合成樹脂の溶着によって製造することは困難であった。
【０００３】
合成樹脂の溶着方法には熱風溶着、振動溶着等が知られ、原理的には接合面を加熱することで樹脂を溶融させて接着させる技術である。ここで接合面の加熱手段としてマイクロ波の照射を行うことにより、特許文献１、特許文献２の樹脂成形品を溶着する方法がある。
【０００４】
まず、特許文献１に記載の方法は、熱可塑性樹脂中にマイクロ波発熱体を分散してなる成形物にマイクロ波を照射することによって熱可塑性樹脂を融着する方法において、マイクロ波発熱体として耐熱性樹脂でコーティングしたものを用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の融着方法である。
【０００５】
また、特許文献２に記載の方法は、樹脂性ケースの溶着面の形状をほぼ等分化した複数の線条の抵抗発熱体をケース本体とカバー間の溶着面全体に挟み込んで閉じ、次にケース本体或いはカバーのいずれか一方に、お互いの抵抗発熱体の端部が隣接する位置に形成したガイド孔を介して給電装置に接続した電圧印加端子を挿入して隣接する抵抗発熱体に同時に電圧を印加し、抵抗発熱体はその電気抵抗により発熱して、周囲の樹脂を溶融し、溶着面全周の樹脂を溶融する。十分に溶融したところで電圧印加を止め、電圧印加端子を抜き、冷却すると、溶融した樹脂が硬化してケース本体とカバーは全周溶着できる。その後、貫通孔の周辺に突出した段部を溶着チップで押し潰すと貫通孔が封鎖され、密封効果の高い一体化したケースが完成するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３６３５３号公報
【特許文献２】特開１０−３２３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法は、熱可塑性樹脂中に耐熱性樹脂でコーティングしたマイクロ波発熱体を分散してできた成形物に、マイクロ波を照射して融着する熱可塑性樹脂の融着方法であり、中空部を有し、二重、三重に形成された樹脂成形体の周囲を溶着する形状では、均一に溶着し、強度及び気密性を確保することは難しい。
また、溶着する一方の構造体に特許文献１の発熱体を分散させる必要があり、射出成形を前提とした溶着体には適用することは困難である。
【０００８】
特許文献２は、密封された合成樹脂製ケースの熱溶着方法及びその方法に用いる熱可塑性樹脂で成形された成形品の技術を開示するものであり、具体的には、抵抗発熱体をリング状に２等分されるように作成し、それを接合しようとする合成樹脂製ケースの上下にセットし、電圧を印可して抵抗発熱体を発熱させ、接合面全周を溶着させる溶着方法であるから、電圧を印可する電極を当てる部分に予め孔を穿設しておくか、或いは抵抗発熱体の電圧を印可する部分を外に出しておく必要があり、特許文献１と同様、複雑な樹脂成形体においては、溶着後の気密性を確保できない可能性がある。勿論、予め孔を穿設しておいて、その後、電極を当てる孔を合成樹脂で埋める方法もあるが、それだけでは十分な気密性が得られない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点を解消すべく、樹脂製の成型体の熱容量が均一でなくても、また、樹脂製の成型体相互間の溶着を均一に高精度で行い、気密性の確保が容易にできるマイクロ波樹脂溶着体及びそれによる溶着方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体においては、０．０１〜１０μｍのガラス膜によって表面コーティング処理された中位径０．１〜５００μｍの粉体のガラスコーティング鉄粉を圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを前記ガラスコーティング鉄粉の粉体中に入れて分散させて圧縮成形し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱し、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。
【００１１】
ここで、上記中位径０．１〜５００μｍの粉体とは、レーザ回折・散乱法によって測定した鉄粉の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数または質量が全粉体の５０％をしめるときの粒子径を中位径といい、その中位径が０．１〜５００μｍであることを意味する。中位径０．１μｍ以下であると発熱が弱く、中位径５００μｍ以上であると粒子の電荷量が大きくなり、放電が発生する可能性が出てくる。
また、上記０．０１〜１０μｍのガラス膜とは、コーティングしたガラスの膜厚が０．０１〜１０μｍであることを意味する。ガラス膜の０．０１〜１０μｍは、１０μｍ以上になると、誘電加熱の効率が低くなり、また、機械的強度がガラス膜に左右されることになる。ガラス膜の０．０１μｍ以下では、鉄粉間の間隔が狭くなり、放電の可能性が高くなる。
そして、上記樹脂バインダーは、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の何れかで、総量に対して０．１〜５０重量％の混合したものであればよい。０．１〜５０重量％の混合比は、発熱体の厚み、発熱体の配置箇所及び配置数、発熱体の面積等によって決定される。
更に、ガラスコーティング鉄粉中に上記樹脂バインダーを混合した複合粉体材料を圧縮成形し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍ、特に好ましくは、比重６〜８としたものであり、抵抗値が１〜１０3Ωｃｍの範囲であることから、溶着条件によって任意の値のものを使用できる。
【００１２】
請求項２の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、更に、前記樹脂バインダーが熱硬化性樹脂であり、圧縮成形した後にアニール処理をしたものである。
【００１３】
請求項３の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、マイクロ波樹脂溶着体の前記複数の合成樹脂成型体相互間の接合面は、凹凸状の噛み合わせとしたものである。
このように噛み合わせの位置に前記マイクロ波樹脂溶着体を載置して誘電加熱を行えば、接合面積が広くなり、完全な封止が可能となる。
【００１４】
請求項４の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、前記合成樹脂成型体相互間の接合面の凹凸状の噛み合わせは、一面が凹状の環状で他面が凸状の環状となる環状凹部と環状凸部とを有し、前記合成樹脂成型体相互間に配置されるマイクロ波樹脂溶着体が前記環状凹部の内部の環状内方向に配置されるものである。ここで環状内方向とは環によって規定される閉鎖域または内部域の方向を意味する。
【００１５】
請求項５の発明にかかるマイクロ波樹脂溶着体は、０．０１〜１０μｍのガラスコーティング層となるように表面コーティングされた０．１〜５００μｍの粉体からなるガラスコーティング鉄粉が圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを入れて分散し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱自在とし、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉が０．０１〜１０μｍのガラス膜によって表面コーティング処理されており、そして、総量に対して０．１〜５０重量％の樹脂バインダーを前記表面コーティングされたガラスコーティング鉄粉の粉体中に入れて分散し、圧縮成形して抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波による誘電加熱で前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。
したがって、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉が０．０１〜１０μｍの膜によってガラスコーティングされているから、ガラスコーティングすることで鉄粉の発熱効率が向上し、また、その粉体からなる鉄粉がガラスコーティングの絶縁のため、鉄粉間の放電の発生条件が限定され、その放電頻度を低下させることができる。また、鉄粉が０．１〜５００μｍと小粒子であるから、そこに誘導される電気量が小さく放電の発生が抑制される。そして、ガラスコーティングすることで鉄粉の保温条件が良くなり、エネルギ損失の少ない溶着ができる。
更に、本発明のマイクロ波樹脂溶着体の抵抗値を１〜１０3Ωｃｍの範囲の何れかの値を選択することによって、溶着層が２層以上の合成樹脂成型体であっても、同時に合成樹脂成型体相互間が均質化した溶着とすることができる。また、比重が６〜８の範囲内のものであるから、完成品の総重量を大きく左右することがないが、作業の際に対抗する合成樹脂成型体間においても、容易に移動することがなく、作業性がよい。
【００１７】
請求項２の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、前記樹脂バインダーが熱硬化性樹脂であり、圧縮成形した後にアニール処理をしたものであることから、マイクロ波樹脂溶着体の形状保持が優れ安定した発熱が得られることから、所望の位置の溶着が容易に行うことができる。
【００１８】
請求項３の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、マイクロ波樹脂溶着体の前記複数の合成樹脂成型体相互間の接合面は、凹凸状の噛み合わせとしたものであるから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、噛み合わせの位置に前記発熱体を載置して誘電加熱を行えば、接合面積が広くなり、完全な封止が可能となる。
【００１９】
請求項４の発明のマイクロ波樹脂溶着体は、前記合成樹脂成型体相互間の接合面の凹凸状の噛み合わせは、一面が凹状の環状で他面が凸状の環状となる環状凹部と環状凸部とを有し、前記合成樹脂成型体相互間に配置されるマイクロ波樹脂溶着体が前記環状凹部の内部の環状内方向に配置されるものであるから、請求項３の効果に加えて、マイクロ波樹脂溶着体を気密性が要求される樹脂成型体の内部に近い環状凹部の環状内方向に配置することで確実な封止が可能となる。
【００２０】
請求項５の発明のマイクロ波樹脂溶着体による溶着方法は、０．０１〜１０μｍのガラス膜となるように表面コーティングされた０．１〜５００μｍの粉体のガラスコーティング鉄粉が圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを入れて分散し、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性とし、それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱自在とし、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着するものである。
したがって、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉が０．０１〜１０μｍの膜によって表面がガラスコーティングされているから、表面のガラスコーティングによって鉄粉の発熱効率が向上し、また、その鉄粉の表面がガラスコーティングによって絶縁されているため、鉄粉間の放電の発生条件が限定され、その放電頻度を低下させることができる。更に、鉄分の表面をガラスコーティングすることで鉄粉の保温条件が良くなり、エネルギ損失の少ない溶着ができる。
また、鉄粉が０．１〜５００μｍの粉体であって小粒子であるから、そこに誘導される電気量が小さく放電の発生が抑制される。
加えて、本発明のマイクロ波樹脂溶着体の抵抗値を１〜１０3Ωｃｍの範囲の何れかの値を選択することによって、溶着層が２層以上の合成樹脂成型体であっても、同時に合成樹脂成型体相互間が均質化した溶着とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体の概念図で、図１（ａ）は全体の平面図、図１（ｂ）はその切断線Ｘ−Ｘによる断面図、図１（ｃ）は組成概念を示す拡大説明図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の溶着面との断面幅関係を説明する説明図で、（ａ）は溶着面が狭い場合、（ｂ）は溶着面が広い場合である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体の平面図で、基本形状の平面図（ａ）、穿孔形状の平面図（ｂ）、長円形状の平面図（ｃ）、メッシュ形状の平面図（ｄ）を示すものである。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の環状凹部と環状凸部との溶着面の形状を説明する説明図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の溶着面との関係を説明する説明図で、（ａ）は凹凸面におけるマイクロ波樹脂溶着体が広い場合、（ｂ）は凹凸面におけるマイクロ波樹脂溶着体が狭い場合である。
【図６】図６は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体と合成樹脂成型体の溶着面との関係を説明する説明図で、（ａ）は凹凸面における壁側シール用断面の説明図、（ｂ）は凹凸面における溶着面の溶着前及び溶着後の説明図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体を溶かし易い３種類の断面形状の説明図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体の接合強度を挙げる３種類の断面形状の説明図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体にマイクロ波を照射するマイクロ波の出力パターンを示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体の時間−温度特性図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体のガラスコーティングの有無による実施例と比較例とのマイクロ波加熱実験結果を示す説明図である。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態にかかるマイクロ波発熱体のガラスコーティングの有無と抵抗値と加熱温度との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、図中、本実施の形態における同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここでは重複する説明を省略する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態によるマイクロ波樹脂溶着体２０の概念図で、図１（ａ）は全体の平面図であり、図１（ｂ）はその切断線Ｘ−Ｘによる拡大断面図であり、図１（ｃ）は組成概念を示す拡大説明図である。図２は同じく合成樹脂成型体の溶着面との関係を説明する説明図で、図３は同じくマイクロ波樹脂溶着体の平面図である。
図１（ｃ）に示すように、ガラスコーティング鉄粉Ｆは、鉄粉の外表面にガラスコーティング層Ｇを有している。ガラスコーティング層Ｇでコーティングされたガラスコーティング鉄粉Ｆが圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーＰを具備するマイクロ波樹脂溶着体は、上記ガラスコーティング鉄粉Ｆの粉体中に樹脂バインダーＰを入れて分散し、このガラスコーティング鉄粉Ｆの粉体中に樹脂バインダーＰが分散混合した複合粉体材料を圧縮成形して、抵抗値１〜１０3Ωｃｍ、比重６〜８の特性を持たせたものである。なお、この比重が６〜８の範囲内にするものでは、完成品の総重量を大きく左右することがなく、作業の際に対抗する合成樹脂成型体間においても、重心位置等が容易に移動することがなく、作業性がよいことから選択している。
【００２４】
マイクロ波樹脂溶着体２０は、図２に示すように、合成樹脂成型体１０の相互間、即ち、合成樹脂成型体１１，１２に挟まれ、マイクロ波を照射することによってマイクロ波樹脂溶着体２０が発熱し、溶融し、合成樹脂成型体１１，１２を部分的に溶着するものである。マイクロ波樹脂溶着体２０の全体は均一の厚みの板状であり、被溶着物である合成樹脂成型体１１，１２の接合面１１Ａ，１２Ａの間に挟んだ状態で、押圧力を加え、マイクロ波を照射して加熱するものである。マイクロ波樹脂溶着体２０は厚すぎると、合成樹脂成型体１０間に空隙を生じる恐れ、バリが発生する恐れがあるので、導電性の板状合成樹脂からなるマイクロ波樹脂溶着体２０は厚さが２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下とすることが好ましい。勿論、全体が均一の厚みでなくても、その接合面積及び機械的強度等を考慮し、厚みの変化を持たせることもできる。
【００２５】
マイクロ波樹脂溶着体２０の厚さが０．１〜２．０ｍｍの範囲、好ましくは０．３〜１．０ｍｍの範囲とすることで、マイクロ波樹脂溶着体２０を挟み込んだ際の合成樹脂成型体１０相互間の隙間が２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下にできる。そして、マイクロ波樹脂溶着体２０の発熱によってマイクロ波樹脂溶着体２０に接する合成樹脂成型体１１，１２の接合面１１Ａ，１２Ａ内の接触面及びその接触面近傍が溶融、軟化するとともに合成樹脂成型体１０に加えられた押圧力によって合成樹脂成型体１０中にマイクロ波樹脂溶着体２０が埋没することから合成樹脂成型体１０相互間の隙間が減少し密接する。このことから、マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みは薄いほど好ましいが、発熱との関係によって厚みが決定され０．１ｍｍ以上、好ましくは０．３ｍｍ以上が適する。
【００２６】
なお、このときの溶着する際の押圧力は、合成樹脂成型体１１，１２相互間に挟まれたマイクロ波樹脂溶着体２０の厚みを少なくする方向に押圧力を加えるものである。ここで、マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みが２ｍｍを超えるとマイクロ発熱体を合成樹脂成型体間に配置したときの間隙が大きく、押圧を加えて溶着した後に合成樹脂成型体間に間隙が残りやすい。誘電加熱のばらつきも大きくなる。
【００２７】
また、本実施の形態で使用するマイクロ波樹脂溶着体２０は、例えば、図３（ａ）〜（ｄ）に示されているように、マイクロ波樹脂溶着体２０として、その平面の角は面取りとしてのＲ（アール）が形成されている。この面取りＲにより、照射するマイクロ波エネルギの集中が生じないので、スパークの発生、合成樹脂成型体１０の焼け等が防止される。面取りＲは大きいほうが好ましく、溶着する製品の幅とマイクロ波樹脂溶着体２０の幅から設定される。通常、本実施の形態で使用するマイクロ波樹脂溶着体２０は、肉厚を０．１〜２．０ｍｍの範囲とし、かつ、角部をＲ０．５ｍｍ以上とするのが望ましい。また、面取りＲは曲面形状以外にもスパークの発生が生じないのであれば平面の９０度の隅の角度を４５度程度の斜めの直線状に面取りしてもよい。そして、合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａに沿ってマイクロ波樹脂溶着体２０の長さ及び形状を調節して配置する。またマイクロ波樹脂溶着体２０の幅は、図２（ａ）または図２（ｂ）に示したように合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａの幅より狭い幅に設定されている。このようにマイクロ波樹脂溶着体２０の幅を合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａの幅より小さくすることで溶着時に接合面から溶融した樹脂が食み出すことを防止できる。
【００２８】
勿論、本発明の実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０の大きさや形状は、合成樹脂成型体１０としての形状や構造などによって決定されるが、形状や構造が複雑化する程、溶着部の溶着面も複雑な形状となり、より高精度な溶着が必要とされることになる。このような場合には、図３（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、マイクロ波樹脂溶着体２０に貫通孔としての穿設孔２０ａを設けたり、特定方向に貫通孔が長い長円穿設形状２０ｂを設けたり、または、マイクロ波発熱体２０自体を網状に貫通孔を形成したメッシュ形状２０ｃで形成することができる。網状に貫通孔を形成したメッシュ形状２０ｃは、図３（ｄ）においては、長方形の開口としているが、円形または三角形、平行四辺形等の開口とすることができる。
【００２９】
殊に、マイクロ波樹脂溶着体２０の図３（ｄ）のメッシュ形状２０ｃは、全体に孔の行及び列を複数とし、そのマトリックスで接合するものである。接合面積が広い場合に使用すると好適である。特に、図３（ｂ）及び（ｃ）のマイクロ波樹脂溶着体２０の穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂは、その空間にマイクロ波エネルギを使用しないので、周囲の温度上昇が高い効率的な制御となりマイクロ波樹脂溶着体２０の溶着作業速度を早めることができる。また、このようにマイクロ波樹脂溶着体２０に穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂを設け、メッシュ形状２０ｃとすることによって、予め接合面に形成される図示しない微小な突起等の位置決め突部に、穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃの目を挿入することによって、接合面の所定の位置にマイクロ波樹脂溶着体２０を正確に位置決めしながら溶着することが可能となる。特に、マイクロ波樹脂溶着体２０として特定の複雑形状のシートを挟む場合等に好適である。なお、微小な位置決め突部は、マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みの１/３〜２/３程度の高さが、溶着に影響を与え難く、かつ、取り付け作業性を良くしている。
【００３０】
また、このような穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃの貫通孔を利用し、合成樹脂成型体１０に形成した図示しない微小な突起を挿入させて、合成樹脂成型体１０とマイクロ波樹脂溶着体２０の平面形状の位置合わせを行い、その後に溶着させることによって、精度が高い組み付け溶着を行うことができる。
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０に設けた穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃ等の貫通孔等は、対応する合成樹脂成型体１０の接合面、即ち、各層の溶着部の表面に貫通孔等に対応する突起を設けることによって、接合面にマイクロ波樹脂溶着体２０を正確に位置決めする精度の向上や、マイクロ波樹脂溶着体２０のセットに要する時間を短縮させることができる。
【００３１】
ここで、図３に示したマイクロ波樹脂溶着体２０の形状は本発明の実施の形態に使用するマイクロ波樹脂溶着体２０の一部分に適用するものとして説明のために記載したものであり、この形状のままで使用することも可能であるが、使用条件によって形状が定められる。
つまり、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示されるマイクロ波樹脂溶着体２０は、直線状に形成されたものであり、これら直線状のマイクロ波樹脂溶着体２０を合成樹脂成型体１０の長さを調節することで接合面１１Ａ，１２Ａに合わせて配置することができる。このとき、火花放電等が発生しにくくするには、マイクロ波樹脂溶着体２０を直線状から環状とするのが望ましく、この実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０は使用状態では図５に記載のように、全体を環状として形成して使用されるのが好ましい。全体を環状とすると、電界が大きくなる先端部をなくし、誘電加熱中に放電が生ずるのを激減させることができる。また、環状にすることで合成樹脂成型体１０の接合面に合わせ易くなり、確実な接合が得られ気密性確保の信頼性が向上する。
なお、前述したマイクロ波樹脂溶着体２０内の穿設孔２０ａ、長円穿設形状２０ｂ、メッシュ形状２０ｃの貫通孔は環状にしたマイクロ波樹脂溶着体２０に設けたときでも同様な効果を有する。
【００３２】
次に、合成樹脂成型体１０の接合面１１Ａ，１２Ａについて説明する。
図４に示すように、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の接合面１１Ａ，１２Ａには、一方の面、例えば、図中上側の合成樹脂成型体１２の接合面１２Ａに環状凸部１２ｂを形成し、他方の面、つまり図中下側の合成樹脂成型体１１の接合面１１Ａに環状凹部１１ｂを形成し、その環状凹部１１ｂにマイクロ波樹脂溶着体２０を挿入し、両者間に押圧力を加え、誘電加熱しながら、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の両面を接合するものである。図５（ａ）のように、環状凹部１１ｂの底のマイクロ波樹脂溶着体２０の断面幅を広くして接合することも、図５（ｂ）のように、環状凹部１１ｂの底のマイクロ波樹脂溶着体２０の断面幅を狭くして接合することもできる。また、環状凹部１１ｂの底の深さを深くしたり、浅くしたりすることもできる。また、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の対向面は鋸歯状とすることもできる。
【００３３】
そして、図４（ａ）に示すように、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の接合面１１Ａ，１２Ａには、例えば、上側を環状凸部１２ｂと下側を環状凹部１１ｂに形成し、その幅Ｂの環状凹部１１ｂに、幅Ｂより幅狭の幅Ａからなるマイクロ波樹脂溶着体２０を載置し、そこに合成樹脂成型体１２の環状凸部１２ｂを挿入する。環状凸部１２ｂの幅は、環状凹部１ｂに嵌め合い寸法差、例えば、１／１００〜１／１０程度の差に設定される。また、合成樹脂成型体１１の深さＣ11は、合成樹脂成型体１２の環状凸部１２ｂの高さＣ12と同一または若干小さい程度である。マイクロ波樹脂溶着体２０が溶融、軟化したとき、それが、合成樹脂成型体１１の環状凹部１１ｂの幅Ｂと深さＣ11で吸収され、合成樹脂成型体１２側の外周幅、即ち、環状凹部１１ｂの両側の壁の幅Ｄから外へ食み出さないように、幅Ｂが全幅の１／３乃至２／３に設定される。
【００３４】
ここで、図６に示すように、マイクロ波樹脂溶着体２０の合成樹脂成型体１１における環状凹部１１ｂへ配する位置を、環状凹部１１ｂの中央から環状凹部１１ｂの環状内方向にずらして配することができる。ここで環状内方向とは、図６（ａ）に示したように合成樹脂成型体１１及び合成樹脂成型体１２を溶着してできた内部空間１３の方向を指し、詳しくは、環状凹部１１ｂの内部空間１３に接する側の壁面に接してマイクロ波樹脂溶着体２０を配置する。ここで内部空間１３には油等の流体が内包され、このように溶着された合成樹脂成型体内部に流体が内包されている内部空間１３の方向の壁面に接してマイクロ波樹脂溶着体２０を配置し、内部空間１３の方向の壁面側を溶着することで、環状凹部１１ｂの流体に近い側の壁面がマイクロ波樹脂溶着体２０によって溶着されることになるから、合成樹脂成型体の内部に内包した流体が合成樹脂成型体の外部へ漏れ難くなり気密性の信頼性が増すことになる。
【００３５】
図７及び図８はマイクロ波樹脂溶着体２０のその他の実施例を示すもので、合成樹脂成型体１２に環状凸部１２ｂを、合成樹脂成型体１１に環状凹部１１ｂを形成し、その接合を行う場合の特徴を説明する説明図である。
図７（ａ）は環状凸部１２ｂの先端に凹欠条１２ｄを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の中央にも凹欠条１１ｄを形成し、その凹欠条１２ｄと凹欠条１１ｄとの間にマイクロ波樹脂溶着体２０を配置したものである。この実施例では、誘電加熱してもマイクロ波樹脂溶着体２０の温度が閉じられた空間にあるので逃げにくく、マイクロ波樹脂溶着体２０及び合成樹脂成型体１０が溶融しやすくなる。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の溶融は嵌合する環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がりとすることができ、その深さの設定は凹欠条１２ｄの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３６】
図７（ｂ）は環状凸部１２ｂの先端に突起条１２ｅを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の中央にも突起条１１ｅを形成し、その突起条１２ｅと突起条１１ｅとの間にマイクロ波樹脂溶着体２０を配置したものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０が突起条１２ｅと突起条１１ｅで支持されているから温度が熱伝導で逃げにくく、熱伝導が少ない状態で誘電加熱できるから、マイクロ波樹脂溶着体２０が溶融しやすくなる。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の溶融は嵌合する環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がりとすることができ、その深さの設定は突起条１２ｅと突起条１１ｅとマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３７】
図７（ｃ）は環状凸部１２ｂの先端に２条の突起条１２ｆを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の中央にも２条の突起条１１ｆを形成し、その２条の突起条１２ｆと突起条１１ｆとの相互間にマイクロ波樹脂溶着体２０を配置したものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０が２条の突起条１２ｆと突起条１１ｆで支持されているから温度が熱伝導で逃げにくく、効率よく誘電加熱できるからマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融しやすくなる。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の溶融は嵌合する環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がりとすることができ、その深さの設定は２条の突起条１２ｆと突起条１１ｆとの間の体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３８】
図８（ａ）は環状凸部１２ｂの先端に凹欠条１２ｇを形成し、また、環状凹部１１ｂの底の両側にも凹欠条１１ｇを形成し、その凹欠条１１ｇの中に溶融したマイクロ波樹脂溶着体２０を導くものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０の接合面積が広くなり、かつ、誘電加熱でマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融して環状凹部１１ｂの底の両側の凹欠条１１ｇにも入り込むから、マイクロ波樹脂溶着体２０によって環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂが一体的な結合となる。このとき、環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がり接合深さは、凹欠条１２ｇ及び凹欠条１１ｇの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００３９】
図８（ｂ）は環状凸部１２ｂの先端側の両側に切欠条１２ｈを形成し、その切欠条１２ｈの中に溶融したマイクロ波樹脂溶着体２０を導くものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０の接合面積が切欠条１２ｈによって広くなり、かつ、誘電加熱でマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融して環状凸部１２ｂの両側の切欠条１２ｈにも入り込むから、マイクロ波樹脂溶着体２０によって環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂが一体的な結合となる。このとき、環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がり接合深さは、切欠条１２ｈの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００４０】
図８（ｃ）は環状凹部１１ｂの底の中央に上部開口溝条１１ｊを形成し、その上部開口溝条１１ｊの中に溶融したマイクロ波樹脂溶着体２０を導くものである。この実施例では、マイクロ波樹脂溶着体２０の接合面積が広くなり、かつ、誘電加熱でマイクロ波樹脂溶着体２０が溶融して環状凹部１１ｂの底の中央の上部開口溝条１１ｊに入り込むから、マイクロ波樹脂溶着体２０によって環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂが一体的な強靭な結合となる。このとき、環状凸部１２ｂと環状凹部１１ｂの立ち上がり接合深さは、上部開口溝条１１ｊの体積とマイクロ波樹脂溶着体２０の体積によって決定できる。
【００４１】
次に、マイクロ波樹脂溶着体２０について説明する。
マイクロ波樹脂溶着体２０は、基本的にはガラスコーティング鉄粉Ｆの粉末を樹脂バインダーＰで固めた構造となっている。
樹脂バインダーＰとしては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ジリアルフタレート樹脂（ＰＤＡＰ）等があり、本発明の実施の形態ではフェノール樹脂を使用した。
【００４２】
また、熱可塑性樹脂として、例えば、エンジニアリング・プラスチック、スーパー・エンジニアリング・プラスチックを用いることができる。具体的には、ポリアミド（ナイロン、芳香族ポリアミド等）、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン等がある。そして、スーパーエンプラとしては、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアレート、液晶ポリマー、ポリアミドイミド等がある。
【００４３】
本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体２０に、どのような熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を使用するかは、合成樹脂成型体１０との相溶性や接着性を考慮して決定される。
例えば、熱可塑性樹脂の場合、合成樹脂成型体１０の材料がポリエチレンであれば、マイクロ波樹脂溶着体２０に使用する樹脂もポリエチレンとし、合成樹脂成型体１０の材料がＰＰＳ樹脂であれば、マイクロ波樹脂溶着体２０に使用する樹脂材料も同様にＰＰＳ樹脂を使用する等、合成樹脂成型体１０を構成する樹脂と同じ樹脂を用いて成形して得たマイクロ波樹脂溶着体２０を使用することが合成樹脂成型体１０とマイクロ波樹脂溶着体２０との樹脂の相溶性が最適となり好ましい。合成樹脂成型体１０の材料とマイクロ波樹脂溶着体２０に使用する樹脂材料が異なっていても溶着時の接着性に影響を与えない限り使用可能である。
【００４４】
熱硬化性樹脂の場合は熱可塑性樹脂の場合とは異なってくる。マイクロ波樹脂溶着体２０に熱可塑性樹脂を使用する場合は、マイクロ波の照射による発熱による溶融によってマイクロ波樹脂溶着体２０は流動化し、形状の維持が出来にくくなる。その結果、発熱効率に変化が生じ所望の溶着が得にくくなることがある。これに対し熱硬化性樹脂を使用した場合は、マイクロ波の照射による発熱によってマイクロ波樹脂溶着体２０は軟化・溶融が起こるが、加熱による硬化の進行によって熱可塑性樹脂を使用する場合に比べて形状の保持が容易となるため発熱効率に変化が生じ難い。したがって、所望の溶着状態が得やすくなる。特に、マイクロ波樹脂溶着体２０を形成した後アニール処理を施すことによって硬化を中間状態（Ｂステージ）にまで進めることで更に形状は保ちやすくなる。アニールの条件が弱いと硬化の進行が少なく形状の保持が弱く、条件が強くなりすぎると形状の保持は十分となるが合成樹脂成型体１０との接着性が悪くなる。したがって、アニール条件としては温度２００℃〜２３０℃、時間１０分〜６０分が適している。
【００４５】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０に使用される金属粉末となる鉄粉としては、中位径０．１〜５００μｍの粉体を用いたものである。ここで、中位径とは、レーザ回折・散乱法によって測定した鉄粉の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数または質量が全粉体の５０％をしめるときの粒子径をいい、その中位径が０．１〜５００μｍであることを意味する。中位径０．１μｍ以下であると発熱が弱く、中位径５００μｍ以上であると粒子の電荷量が大きくなり、放電が発生する可能性が出てくる。
【００４６】
これらの金属粉末はレーザ回折・散乱法によって測定した中位径が、０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉であり、更には、中位径が１〜２００μｍのものの使用が好ましい。当然ながら、ふるい分け試験で測定した粒子径の値が１〜２００μｍの範囲内とすることもできる。
【００４７】
ここで、「ふるい分け試験」とは、ＪＩＳ−Ｚ−８８０１によって規定された目開きをもつ標準ふるいを用いて、測定対象となる粉末をふるい分けることによって粒度分布を測定する試験方法をいうものである。標準ふるいなどを用いて行う粒径，粒径分布を測定する方法のことである。粒径と、粒径分布の表現は、使用したふるいの目開き（μｍ ）とふるい上残量（オーバサイズ）またはふるい下通過量（アンダーサイズ）の全体に対する比率で表される。
【００４８】
ガラスコーティング鉄粉Ｆは、上記中位径０．１〜５００μｍの粉体の鉄粉の表面に、０．０１〜１０μｍのガラス膜によってガラスコーティング層Ｇが形成されたものである。ガラス膜の厚み０．０１〜１０μｍは、厚みが１０μｍ以上になると、誘電加熱の効率が低くなり、また、機械的強度がガラス膜に左右されることになる。ガラス膜の厚みが０．０１μｍ以下では、鉄粉Ｆ間の間隔が狭くなり、放電の可能性が高くなる。
特に、本実施の形態では、ガラス膜の厚み０．０１〜１０μｍで中位径０．１〜５００μｍの鉄粉を包み込むと、そのガラスコーティング層Ｇの断熱効果で鉄粉の温度が急上昇し、マイクロ波樹脂溶着体の温度特性を良好にすることができる。
【００４９】
このような粉体状のガラスコーティング鉄粉Ｆに対して、粉末状の樹脂バインダーＰを総量に対して０．１〜５０重量％となるように粉体状のガラスコーティング鉄粉Ｆに入れて分散混合した複合粉体材料を、圧縮成型用金型に充填し加熱・加圧することでマイクロ波樹脂溶着体２０を形成する。マイクロ波樹脂溶着体２０の厚みは、発熱状態及び溶着後の溶着面間の隙間の発生状況から決定され、０．１〜２．０ｍｍが好ましい。０．１ｍｍより薄いと発熱が十分でなく、取り扱いが難しくなる。また、２．０ｍｍを越えると発熱量が大きくなりすぎ溶着の制御が難しくなる。
【００５０】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０に含有されるガラスコーティング鉄粉Ｆは、その全体の比重、内部抵抗によって決定され、総量に対し５０重量％を超えて使用されることから樹脂バインダーＰの使用量が少なくなるために、ガラスコーティング鉄粉Ｆによる発熱を効率よく合成樹脂成型体１０に与えることで強力な溶着強度を発揮することができる。
このようなガラスコーティング鉄粉Ｆを多く含有するマイクロ波樹脂溶着体２０は、ガラスコーティング鉄粉Ｆと粉末の樹脂バインダイーＰを混合した複合粉体材料を所望の金型内で圧縮成型することで所望の形状に作製される。
【００５１】
このように作製したマイクロ波樹脂溶着体２０を、被溶着物である合成樹脂成型体としての合成樹脂成型体１１と、合成樹脂成型体１２の間に設置させて、マイクロ波樹脂溶着体２０を介して合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２を積層させ、マイクロ波をこの積層してなるマイクロ波樹脂溶着体２０に照射するものである。その際、合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の間で十分に溶着することができるよう合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２の間が０．１〜５．０ＭＰａの加圧力で加圧されることが好ましい。このような加圧された状態にてマイクロ波を０．５〜１０ＫＷの出力で照射すると、マイクロ波樹脂溶着体２０が発熱されて合成樹脂成型体１１と合成樹脂成型体１２のマイクロ波樹脂溶着体２０との接触面である溶着表面が溶融を始めるから、加圧力を弱くする等の調整を行うことによって、バリの発生防止や溶着後の製品の寸法精度を良好にすることができる。ここで、樹脂バインダーＰに熱硬化性樹脂を使用したマイクロ波樹脂溶着体２０は、加熱によっても熱可塑性樹脂を使用したときに比べて形状の保持に優れることから、厚みの変化が少なくなり発熱効率を高い状態に保持しやすくなる。そしてこの効果は熱硬化性樹脂を使用して作製したマイクロ波樹脂溶着体２０にアニールを施すことで更に高めることができる。
【００５２】
ここで、マイクロ波発生装置の出力は、図９に示すように、急激に出力を上げ、その出力でマイクロ波樹脂溶着体２０の軟化及び溶融状態に変化させ、その溶融状態を出力の調整によって制御し、マイクロ波樹脂溶着体２０を均一温度とするものである。このとき、マイクロ波樹脂溶着体２０の温度特性は、速やかに溶融温度に上昇し、所定の融着温度となり、通常、３０秒以内に融着温度となる。但し、図１０に示すようにマイクロ波樹脂溶着体２０の立ち上げの温度特性は、白抜き矢印に示すように、出力を大きくすると早期に立ち上がることになる。マイクロ波樹脂溶着体２０が融着温度となると、その接着方向に対する押圧力によって合成樹脂成型体１０相互が密に融着される。
【００５３】
このようなマイクロ波発生装置により合成樹脂成型体１０を加熱して溶着を行った後、合成樹脂成型体１０をマイクロ波発生装置から取り出し放冷することによって、溶着工程を終了させる。或いは、加熱工程を２回以上行う必要がある場合には、放冷前後のいずれかにおいて、２回目以降のマイクロ波照射を行うことになる。
また、図９に示すように、マイクロ波照射後、一定時間を経過（例えば、３０秒）した後に、出力を上下させる等の制御を行ってもよい。
【００５４】
発明者らは、図１１に示すように、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したもの（ガラスコーティング鉄粉Ｆ）と、ガラスコーティングしてないものを対象とし、７５０Ｗのマイクロ波発生装置で発熱状態を確認した。ガラスコーティング層Ｇを形成してないものとして、比較例１として鉄粉を幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、比較例２として鉄粉を幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、比較例３として鉄粉を幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの長さがそれぞれ６０ｍｍの圧縮成型体とし、参考例として鉄粉のみ（圧縮成型体とせず）を含めて所定加熱時間に対する加熱温度を測定した。
【００５５】
また、ガラスコーティング層Ｇを形成したガラスコーティング鉄粉Ｆを実施例１として幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、実施例２として幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、実施例３として幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの長さがそれぞれ６０ｍｍの圧縮成型体とし、参考例としてガラスコーティング鉄粉Ｆのみ（圧縮成型体とせず）を含めて所定加熱時間に対する加熱温度を測定した。なお、実施例１乃至実施例３、比較例１乃至比較例３ともバインダー樹脂としてフェノール樹脂を０．５重量％混合した複合粉体材料とし、この複合粉体材料を金型内に充填し、室温で８００ＭＰａの圧力で圧縮することで圧縮成型体を形成し、その後圧縮成型体にアニール処理（２３０℃、１０分）を実施したものを使用した。
結果、鉄粉にガラスコーティングを施すことで放電火花（スパーク）の発生も少なく発熱効率が高くなることが証明でき、また幅より厚みが厚いものの方が発熱効率の良いことが分かった。
【００５６】
また、同様に、図１２に示すように、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したものとしてないものを対象とし、７５０Ｗのマイクロ波発生装置で３０秒間加熱し、抵抗値と加熱温度の関係を確認した。測定品は、図１１の所定加熱時間に対する加熱温度の測定に使用したものと同じ条件で作製したものを使用した。
【００５７】
結果、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したガラスコーティング鉄粉Ｆを用いることでガラスコーティング層Ｇを形成しないものに比べて抵抗値が大きくなり、その結果発熱効率が高くなっていることが判明した。これらのことから、鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したものが有利であることが明確になった。そして成型体とした厚みを変化させることで抵抗値が大きく変化させることが可能であることもこの結果から明確となった。また、ガラスコーティング層Ｇの有り無しにかかわらず粉末のままより、成型体に形成したほうが大きな抵抗値が得られて発熱効率が高くなることも判明した。
【００５８】
このように、本発明の実施の形態にかかるマイクロ波によって誘電加熱自在なマイクロ波樹脂溶着体２０は、導電体である鉄粉にガラスコーティング層Ｇを形成したガラスコーティング鉄粉Ｆを、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂によって成型体としたものである。
【００５９】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０によって溶着される合成樹脂成型体１０としては、基本的には熱可塑性樹脂からなる成形体であれば良い。熱可塑性樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂を使用することが可能であるが、どのような熱可塑性樹脂を使用するかは、熱可塑性樹脂成形体の用途や形状等、従来の考え方によって決定される。
【００６０】
本実施の形態のマイクロ波樹脂溶着体２０はその発熱温度を高温とすることができるので、ＰＰＳ等の高融点の樹脂にも対応することが可能である。
また、合成樹脂成型体１０は、熱可塑性樹脂に対して、公知の樹脂用添加剤を配合されたものでよい。着色材、可塑剤、酸化防止剤、充填材等を含有させることができる。
【００６１】
即ち、マイクロ波樹脂溶着体２０としては、熱可塑性樹脂をバインダーとして採用する場合には、その熱可塑性樹脂としては、合成樹脂成型体１０を構成する熱可塑性樹脂と同じ樹脂が好ましい。同じ樹脂であれば、マイクロ波樹脂溶着体２０を構成する樹脂との相溶性に優れるので、溶着後の溶着強度に優れた製品とすることができる。また熱硬化性樹脂をバインダーとして採用する場合には、接着性に優れるフェノール樹脂やエポキシ樹脂が推奨される。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態の合成樹脂成型体１０は合成樹脂成型体１１、及び合成樹脂成型体１２の２層として説明してきたが、本発明の実施の形態の合成樹脂成型体１０は２層に限らず、任意の積層とすることができる。この場合、各層の両面には、図５に示すように、凹部と凸部が設けられ、これらを係合させて溶着することで各層の積み重ねが出来、内部に複雑な内部空間の形状を有した成形体であっても各層に分割した後積層することで作製することが可能となる。この際各層によって形状が異なることがあるが積層時の溶着に使用するマイクロ波樹脂溶着体２０は各層に合わせた形状とすることができ、さらに抵抗値を各層の形状に合わせて制御することで形状に適した発熱が可能となり、各層が異なった形状であっても容易に積層形状を溶着で作り出すことができる。
【００６３】
本実施の形態で使用するマイクロ波樹脂溶着体２０を加熱するマイクロ波発生装置としては、マイクロ波を照射することができる形態であればよく、市販の産業用マイクロ波発生装置が使用できる。また、均一にマイクロ波を照射するために、内部に載置した合成樹脂成型体１０に対して、収容装置の壁面構造、マイクロを拡販するための構造、合成樹脂成型体１０を載置するターンテーブルの構造、形状、回転条件等を最適化させるのが望ましい。
【００６４】
以上説明してきたように、本発明のマイクロ波樹脂溶着体による溶着方法は複数の合成樹脂成型体１０の溶着に、特に、３以上の合成樹脂成型体１０を同時に溶着するのに有効である。
そして、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示したようにマイクロ波樹脂溶着体２０の基本形状は、肉厚を０．１〜２．０ｍｍの範囲とし、かつ、角部をＲ０．５ｍｍ以上で面取りしたものであるから、マイクロ波の角部への集中が起き難い形状となっていてスパーク等による不具合の発生を抑制している。
【００６５】
更に、本発明のマイクロ波樹脂溶着体２０の平面内部には孔やメッシュ形状の切り欠きを設けることで、これらの切り欠きを使用して合成樹脂成型体の接合面の溶着部位にマイクロ波樹脂溶着体２０を正確に配置することが可能となる。更に、これら切り欠き部を通してマイクロ波樹脂溶着体２０に接して対面する合成樹脂成型体相互の樹脂が溶融接着し接合強度を上げることも期待できる。
【００６６】
また、本発明のマイクロ波樹脂溶着体２０は図３（ａ）〜図３（ｄ）に示したような長方形等の規定の形状を用いて溶着させることができるが、合成樹脂成型体の接合面の形状に沿った特定の形状に形成して使うことができる。このように接合面の形状に沿った特定形状にすることで合成樹脂成型体の接合面にマイクロ波樹脂溶着体２０を短時間で設置することが可能となる。更にマイクロ波樹脂溶着体２０を合成樹脂成型体の内部空間に近い方に配置することで、積層した接合面の気密性をより高めた接合が得られる。
【００６７】
このような本発明の実施の形態にかかるマイクロ波樹脂溶着体２０による溶着方法の適用にはオートマッチックトランスミッション用樹脂製バルブボディ、自動車用としてＣＶＴ、ＨＶ等用のバルブボディや溶着を複数回繰り返して製品化していたインテークマニホールド、リザーバタンク等が例示される。また、自動車用以外では、油圧制御が必要な装置用の樹脂製バルブボディ、燃料電池のセパレータ等の多層の樹脂部品を固定してなるものにも適用可能である。勿論、これらに限定されるものではなく、２つ以上の熱可塑性樹脂からなる部材を一体化させてなる部材等の製造に使用することも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１１，１２ 合成樹脂成型体
２０ マイクロ波樹脂溶着体
Ｆ ガラスコーティング鉄粉
Ｇ ガラスコーティング層
Ｐ 樹脂バインダー
１１Ａ，１２Ａ 接合面
１１ｂ 環状凹部
１２ｂ 環状凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０１〜１０μｍのガラス膜によって表面コーティング処理がなされた中位径が０．１〜５００μｍの粉体のガラスコーティング鉄粉と、
前記ガラスコーティング鉄粉を分散させて圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーとを具備し、
上記ガラスコーティング鉄粉の粉体中に前記樹脂バインダーを分散させて圧縮成形して、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性を持たせ、複数の合成樹脂成型体相互間に配置され、マイクロ波による誘電加熱で前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着により一体化することを特徴とするマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項２】
更に、前記樹脂バインダーが熱硬化性樹脂であり、圧縮成形した後にアニール処理をしたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項３】
前記複数の合成樹脂成型体相互間の接合面は、凹凸状の噛み合わせとしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項４】
前記合成樹脂成型体相互間の接合面の凹凸状の噛み合わせは、一面が凹状の環状で他面が凸状の環状となる環状凹部と環状凸部とを有し、前記合成樹脂成型体相互間に配置されるマイクロ波樹脂溶着体が前記環状凹部の内部の環状内方向に配置されることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項５】
０．０１〜１０μｍのガラスコーティング層となるように表面コーティングされた０．１〜５００μｍの粉体からなるガラスコーティング鉄粉が圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを入れて分散し、抵抗値１Ωｃｍ〜１０3Ωｃｍの特性とし、
それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱自在とし、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着することを特徴とするマイクロ波樹脂溶着体による溶着方法。
【請求項１】
０．０１〜１０μｍのガラス膜によって表面コーティング処理がなされた中位径が０．１〜５００μｍの粉体のガラスコーティング鉄粉と、
前記ガラスコーティング鉄粉を分散させて圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーとを具備し、
上記ガラスコーティング鉄粉の粉体中に前記樹脂バインダーを分散させて圧縮成形して、抵抗値１〜１０3Ωｃｍの特性を持たせ、複数の合成樹脂成型体相互間に配置され、マイクロ波による誘電加熱で前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着により一体化することを特徴とするマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項２】
更に、前記樹脂バインダーが熱硬化性樹脂であり、圧縮成形した後にアニール処理をしたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項３】
前記複数の合成樹脂成型体相互間の接合面は、凹凸状の噛み合わせとしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項４】
前記合成樹脂成型体相互間の接合面の凹凸状の噛み合わせは、一面が凹状の環状で他面が凸状の環状となる環状凹部と環状凸部とを有し、前記合成樹脂成型体相互間に配置されるマイクロ波樹脂溶着体が前記環状凹部の内部の環状内方向に配置されることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波樹脂溶着体。
【請求項５】
０．０１〜１０μｍのガラスコーティング層となるように表面コーティングされた０．１〜５００μｍの粉体からなるガラスコーティング鉄粉が圧縮成形自在なように、総量に対して０．１〜５０重量％の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の樹脂バインダーを入れて分散し、抵抗値１Ωｃｍ〜１０3Ωｃｍの特性とし、
それを複数の合成樹脂成型体相互間に配置し、マイクロ波によって誘電加熱自在とし、前記複数の合成樹脂成型体相互間を溶融、溶着することを特徴とするマイクロ波樹脂溶着体による溶着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１０７２０８（Ｐ２０１３−１０７２０８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１４１０（Ｐ２０１１−２５１４１０）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
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