スピン溶着（回転摩擦溶着）：熱可塑性プラスチックの接合

仕組み

この方法は、基本的に3つの動作から成る。すなわち、一方の部品を固定された相手部品に対して制御された速度で回転させること、密着状態を維持して接合面に熱を集中させるため一定の軸方向圧力を加えること、そして回転停止後に溶融材料を一体化させる冷却・加圧工程である。適切な溶着には、材料が熱硬化性ではなく熱可塑性であること、接触面が清浄であること、ならびに回転速度、圧力、サイクル時間などの条件を制御することが必要である。

装置と一般的な手順

スピン溶着は、旋盤、ボール盤、適切なチャックを備えるよう改造したフライス盤、または回転摩擦接合用に設計された専用の生産機で実施できる。一般的な手順は次のとおりである。

• 同心状に接触するよう、部品を位置合わせして固定する。
• 軸方向の力を加え、回転を開始して摩擦熱を生じさせる。
• 接合面が十分に軟化した時点で回転を停止する。
• 溶融層が再固化して接合部を形成するまで、加圧を維持する。

材料、利点と制約

大半の熱可塑性プラスチックはスピン溶着で接合できるが、その反応は材料によって異なる。半結晶性ポリマーと非晶性ポリマーでは、溶融および固化時の挙動が異なる。利点には、短いサイクル時間、接着剤や溶剤が不要であること、適切に実施された場合に強固なシールを得られることがある。一方、この技術は回転対称形状に適しており、トリミングを要するバリが発生する場合がある。また、熱硬化性材料や、軸方向の回転に耐えられない組立品には不向きである。

用途と品質上の考慮事項

一般的な用途には、自動車用ハウジング、流体コネクタ、家庭用電化製品、ならびに気密性または構造的な接合を必要とする医療機器部品が含まれる。品質は、表面の清浄度、工程条件の精密な制御、部品設計（接合部形状および肉厚）に左右される。代表的な不良には、融着不足、接合面の汚染、過剰なバリや変形がある。

比較と安全性

スピン溶着はプラスチック接合法の一つであり、ほかに超音波溶着、振動溶着、熱板溶着、溶剤溶着などがある。超音波溶着と比べると、スピン溶着は一般に、より大型または肉厚の部品や円形の接合部に適している。安全対策としては、回転装置にガードを設けること、適切な保護眼鏡と手の保護具を使用すること、加熱時に発生する可能性のある蒸気を除去するため十分な換気を確保することが挙げられる。