DE102016201064A1

DE102016201064A1 - Harzelement und Verfahren zum Verbinden von Harzelementen

Info

Publication number: DE102016201064A1
Application number: DE102016201064.6A
Authority: DE
Inventors: Tsubasa Ono
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-07-28
Also published as: US20160214347A1; CN105818365B; JP2016137643A; JP6010641B2; CN105818365A; US10086562B2

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Harzelement bereitgestellt, das ein thermoplastisches Harz enthält und durch Ultraschallschweißen mit einem anderen Harzelement verbunden wird. Das Harzelement weist auf: einen Schmelzbeginnabschnitt, auf den während des Ultraschallschweißens ein Kontaktdruck ausgeübt wird, eine Nuteneinheit, die um einen Umfang des Schmelzbeginnabschnitts herum ausgebildet ist, und mindestens eine Wand, die derart ausgebildet ist, dass sie eine Richtung kreuzt, die sich vom Schmelzbeginnabschnitt nach außen erstreckt, und die Nuteneinheit teilt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. Januar 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-013989 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Harzelemente, die ein thermoplastisches Harz enthalten und durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden sind, und ein Verfahren zum Verbinden von Harzelementen.
2. Stand der Technik
Strukturteile von Automobilkarosserien sind herkömmlich aus Metallmaterialien, wie beispielsweise Stahlmaterialien, hergestellt worden. Heutzutage werden allerdings, um das Gewicht der Fahrzeugkarosserie zu verringern, in zunehmendem Maße Strukturteile verwendet, die aus Harzmaterialien hergestellt sind, beispielsweise aus mit Kohlenstofffasern versetzten faserverstärkten Harzen (CFK). Das Verfahren zum Verbinden von aus Metallmaterialien hergestellten Teilen wird grob in drei Verfahren unterteilt. Eines ist das Verbinden von Teilen durch Schrauben oder dergleichen, ein anderes ist das Verkleben unter Verwendung eines Klebstoffs, und ein weiteres ist das Schmelzverbinden durch Schmelzen von Metall. Auch wenn Teile aus Harzmaterialien ausgebildet sind, ist eine starke Verbindung ähnlich der für Teile aus Metallmaterialien erforderlich. Insbesondere im Falle von Teilen, die aus Kunststoffmaterialien hergestellt sind, die thermoplastische Harze enthalten, wird eine Schweißtechnik verwendet, bei der Harzmaterialien geschmolzen werden, um sie miteinander zu verbinden.
Schweißen ist ein Verbindungsverfahren, das dazu geeignet ist, Teile ohne Verwendung eines dritten, dazwischen angeordneten Materials, wie beim Verbinden von Teilen unter Verwendung von Schrauben oder dergleichen und beim Verkleben unter Verwendung eines Klebstoffs, fest miteinander zu verbinden. Unter den verschiedenen Schweißverfahren ist Ultraschallschweißen dazu geeignet, das Harz nur in einem Abschnitt zu schmelzen, der lokal verbunden werden soll, so dass es einen hohen Anwendungsbezug hat, beispielsweise müssen die Gesamtformen der Teile nicht berücksichtigt werden. Wenn aus Harzmaterialien hergestellte Teile durch Ultraschallschweißen verbunden werden, kann jedoch ein Fall auftreten, in dem das an der Grenzfläche geschmolzene Harz an der Grenzfläche verbleibt, so dass die Kontrolle der Dicke der Grenzflächen schwierig ist oder die Haftfestigkeit nicht stabil ist.
Im Gegensatz dazu wird in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP-A-H10-156555 ein Schweißverfahren für Halterteile beschrieben, wobei ein Schmelzabschnitt und eine sich entlang des Schmelzabschnitts erstreckende Nut auf einer Schweißfläche eines aus Harz hergestellten Halterteils ausgebildet sind, wobei die Schweißfläche mit einer Oberfläche eines Basismaterials in Kontakt gebracht wird und Vibrationen unter Druck von der Rückseite der Schweißfläche des Halterteils auf den Schmelzabschnitt ausgeübt werden. In dem Schweißverfahren fließt, obwohl das geschmolzene Harz, das ausgeschmolzen ist, sich ausbreitet und in die Nut fließt und ein Teil des geschmolzenen Harzes zur Oberfläche des Halterteils herausfließt, das geschmolzene Harz, das ausgeschmolzen ist, über einen ringförmigen ebenen Abschnitt einer auf dem Ultraschallhorn vorgesehenen Vertiefung zwangsweise in die Nut. Dadurch werden die Schmelzfläche des Schmelzabschnitt und das geschmolzene Harz, das das Innere der Nut gefüllt hat, im Wesentlichen die gleiche Oberfläche, und das geschmolzene Harz zeigt eine Funktion wie ein Klebstoff, so dass das Halterteil mit dem Basismaterial durch Schweißen integral ausgebildet wird.
Die Nut, die in dem in der JP-A-H10-156555 beschriebenen Schweißverfahren für Halterteile dargestellt ist, ist jedoch eine ringförmige Nut, die den Umfang des Schmelzabschnitts umgibt, eine Nut mit einer Konfiguration, in der sich Rillen von einer ringähnlichen Nut weiter radial erstrecken, oder Nuten, die sich um den Schmelzabschnitt radial erstrecken. D. h., in dem in der JP-A-H10-156555 beschriebenen Schweißverfahren wird durch Bereitstellen einer relativ großen Nut Spielraum für das Entweichen des während des Schweißens an der Grenzfläche erzeugten überschüssigen Harzes bereitgestellt; wenn die Nut aber zu groß ist, kann selbst in dem Bereich, in den das geschmolzene Harz hineinfließt, ein Bereich auftreten, in dem die Verbindung zwischen den Teilen unter Verwendung von Harz unzureichend ist.
Insbesondere, tritt auch in dem Bereich, in den das geschmolzene Harz hineinfließt, wenn die Nut zu groß ist, ein Problem dahingehend auf, dass das geschmolzene Harz nicht vollständig in den Raum zwischen dem Boden der Nut und der Oberfläche des Basismaterials des zu verbindenden Gegenstands eingefüllt wird und die Haftfestigkeit nicht verbessert wird. Daher tritt, obwohl die Dicke der Grenzfläche vermindert werden kann, ein Problem dahingehend auf, dass das geschmolzene Harz nicht an den wechselseitigen Teilen anhaftet und zur Haftfestigkeit beiträgt.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Harzelement bereitgestellt, das ein thermoplastisches Harz enthält und durch Ultraschallschweißen mit einem anderen Harzelement verbunden wird, wobei das Harzelement aufweist: einen Schmelzbeginnabschnitt, auf den während des Ultraschallschweißens ein Kontaktdruck ausgeübt wird, eine Nuteneinheit, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Umfang des Schmelzbeginnabschnitts umschließt, und mindestens eine Wand, die derart ausgebildet ist, dass sie eine Richtung kreuzt, die sich vom Schmelzanfangsabschnitt nach außen erstreckt, und die Nuteneinheit mindestens teilweise in einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt teilt.
Die Höhe eines Scheitelpunkts der Wand mit einem Boden der Nuteneinheit als Bezugsposition kann niedriger sein als die Höhe des Schmelzbeginnabschnitts.
Die Höhe des Scheitelpunkts der Wand mit einem Boden der Nuteneinheit als Bezugsposition kann niedriger sein als eine Höhe einer um einen Außenumfang der Nuteneinheit herum angeordneten Fläche des Harzelements.
Die Höhe des Scheitelpunkts der Wand kann mit zunehmendem Abstand vom Schmelzbeginnabschnitt abnehmen.
Eine Tiefe der Nuteneinheit mit einer Oberfläche des Harzelements als Bezugsposition kann 1,0 mm oder weniger betragen.
Der innere Abschnitt und der äußere Abschnitt der Nuteneinheit, die durch die Wand geteilt sind, können konzentrisch angeordnet sein.
Die Größe des Schmelzbeginnabschnitts kann einer Größe einer Spitze eines für das Ultraschallschweißen verwendeten Ultraschallschweißgeräts entsprechen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden von Harzelementen bereitgestellt, durch das zwei Harzelemente, die ein thermoplastisches Harz aufweisen, durch Ultraschallschweißen verbunden werden, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Inkontaktbringen von Verbindungsflächen der beiden Harzelemente und Halten der Verbindungsflächen der zwei Harzelemente, und Ausüben eines Anpressdrucks auf einen Schmelzbeginnabschnitt durch ein Vibrationselement, um die beiden Harzelemente zu verbinden. Mindestens eines der beiden Harzelemente weist in einem Verbindungsbereich eine Nuteneinheit um den Schmelzbeginnabschnitt herum, auf den der Anpressdruck während des Ultraschallschweißen ausgeübt wird, und mindestens eine Wand auf, die entlang einer Richtung ausgebildet ist, die eine Richtung kreuzt, die sich vom Schmelzbeginnabschnitt nach außen erstreckt, und die Nuteneinheit mindestens teilweise in einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt teilt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Weise, auf die Harzelemente durch Ultraschallschweißen verbunden werden;
2 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Harzelements gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels von Wänden mit verschiedenen Höhen;
4 zeigt ein beispielhaftes Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem Beispiel;
6 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem Beispiel;
7 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem Beispiel;
8 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß einem Vergleichsbeispiel;
9 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß einem Vergleichsbeispiel;
10 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß einem Vergleichsbeispiel;
11 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Harzelements gemäß einem Modifikationsbeispiel 1;
12 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Harzelements gemäß einem Modifikationsbeispiel 2; und
13 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Harzelements gemäß einem Modifikationsbeispiel 3.
Ausführliche Beschreibung
Nachstehend werden bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen Strukturelemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und Struktur haben, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht wiederholt erläutert werden. Ferner können in der Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen mehrere Strukturelemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und Struktur haben, dadurch unterschieden werden, dass den gleichen Bezugszeichen verschiedene Buchstaben nachgestellt sind. Umgekehrt werden, wenn es nicht unbedingt erforderlich ist, die mehreren Strukturelemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und Struktur haben, zu unterscheiden, diese lediglich durch das gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
1. Harzelement
Zunächst wird die Konfiguration eines Harzelements gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Harzelement ist ein Element, das mit einem damit zu verbindenden Element durch Ultraschallschweißen verbunden wird. Der Ultraschallschweißvorgang wird beispielsweise, wie in 1 dargestellt ist, ausgeführt, indem ein erstes Harzelement 10 und ein zweites Harzelement 20 gehalten werden, während die Verbindungsflächen der beiden Elemente 10 und 20 in Kontakt miteinander gehalten werden und eine Spitze 30 eines Ultraschallschweißgeräts von einer Oberfläche des zweiten Harzelements 20 auf der der Verbindungsfläche gegenüberliegenden Seite angepresst wird. Das Harzelement gemäß dem Beispiel kann als das erste Harzelement 10 und/oder das zweite Harzelement 20 verwendet werden.
1-1. Materialeigenschaften
Das Harzelement ist nicht besonders eingeschränkt, außer dass es für Ultraschallschweißen geeignet und ein Harzelement ist, das ein thermoplastisches Harz enthält. Beispielsweise kann das Harzelement ein Element sein, das aus einem faserverstärkten Harz hergestellt ist, das für Automobilkarosserieteile verwendet wird. Im Fall eines aus einem faserverstärkten Harz hergestellten Elements sind die verwendeten Verstärkungsfasern nicht besonders eingeschränkt, beispielsweise können keramische Fasern, wie beispielsweise Kohlenstofffasern und Glasfasern, organische Fasern, wie beispielsweise Aramidfasern, und Verstärkungsfasern verwendet werden, in denen diese Materialien kombiniert sind. Darunter sind Kohlenstofffasern aus dem Gesichtspunkt guter mechanischer Eigenschaften, der Leichtigkeit einer Festigkeitsauslegung, usw. besonders bevorzugt.
Als eine Hauptkomponente des Matrixharzes des faserverstärkten Harzes, das das erste Harzelement 10 bildet, kommen beispielsweise thermoplastische Harze, z. B. ein Polyethylenharz, Polypropylenharz, Polyvinylchloridharz, ABS-Harz, Polystyrolharz, AS-Harz, Polyamidharz, Polyacetalharz, Polycarbonatharz, thermoplastisches Polyesterharz, Polyphenylensulfid(PPS)harz, Fluorharz, Polyetherimidharz, Polyetherketonharz und Polyimidharz in Betracht. Es kann eines oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser thermoplastischen Harze verwendet werden. Diese thermoplastischen Harze können eine einzelne Harzart, eine Mischung oder ein Copolymer sein. Im Falle einer Mischung kann ein Kompatibilitätsmittel in Kombination damit verwendet werden. Darüber hinaus kann ein feuerhemmendes Mittel auf Brombasis, ein feuerhemmendes Mittel auf Siliziumbasis, roter Phosphor, usw. als ein feuerhemmendes Mittel zugesetzt werden.
In diesem Fall werden als das verwendete thermoplastische Harz beispielsweise Harze wie z. B. ein Harz auf Polyolefinbasis, wie beispielsweise Polyethylen und Polypropylen, ein Harz auf Polyamidbasis, wie beispielsweise Nylon 6 und Nylon 66, ein Harz auf Polyesterbasis, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, ein Polyetherketon, ein Polyethersulfon und ein aromatisches Polyamid verwendet.
1-2. Konfiguration des Verbindungsbereichs
2 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Verbindungsbereichs des ersten Harzelements 10. 2 zeigt eine Draufsicht und eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Verbindungsbereichs des ersten Harzelements 10. Die Querschnittansicht ist ein Diagramm des Querschnitts AA in der Draufsicht, betrachtet in der Pfeilrichtung. Das dargestellte erste Harzelement 10 hat eine plattenähnliche Form, das erste Harzelement 10 ist aber nicht auf eine plattenähnliche Form beschränkt, sondern kann verschiedene andere Formen haben.
1-2-1. Schmelzbeginnabschnitt
Das erste Harzelement 10 weist einen Schmelzbeginnabschnitt S im Verbindungsbereich auf. Der Verbindungsbereich ist ein Bereich, der dem zweiten Harzelement 20 zugewandt ist und während des Ultraschallschweißens mit dem zweiten Harzelement 20 verbunden wird. Der Schmelzbeginnabschnitt S ist ein Bereich, auf den während des Ultraschallschweißens hauptsächlich ein Anpressdruck ausgeübt wird. Der dargestellte Schmelzbeginnabschnitt S ist kreisförmig ausgebildet. Die äußere Form und die Größe des Schmelzbeginnabschnitts S entsprechen der Außenform und der Größe der Spitze 30 des Ultraschallschweißgeräts (vergl. 1).
Die Position der oberen Fläche des Schmelzbeginnabschnitts S stimmt mit der Position der Oberfläche des größten Teils des Verbindungsbereichs des ersten Harzelements 10 überein. D. h., die Position der oberen Fläche des Schmelzbeginnabschnitts S stimmt mit der Position der Oberfläche des ersten Harzelements 10 auf der Außenseite einer Nuteneinheit 12 überein. Wenn veranlasst wird, dass die Oberfläche des Schmelzbeginnabschnitts S mit der Position der Oberfläche des größten Teils des Verbindungsbereichs des ersten Harzelements 10 übereinstimmt, ist die Ausbildung des Schmelzbeginnabschnitts S einfach. D. h., der Schmelzbeginnabschnitt S wird gebildet, indem nach der Ausbildung des ersten Harzelements 10 die Nuteneinheit 12 durch einen Schneidvorgang, Gravieren, usw. ausgebildet wird.
Die Position der oberen Fläche des Schmelzbeginnabschnitts S kann von der Position der Oberfläche des ersten Harzelements 10 auf der Außenseite der Nuteneinheit 12 hervorstehen. Indem veranlasst wird, dass die Oberfläche des Schmelzbeginnabschnitts S hervorsteht, kann der Schmelzvorgang während des Ultraschallschweißens ausgehend vom Schmelzbeginnabschnitt S sicher ausgeführt werden. Wenn die Oberfläche des Schmelzbeginnabschnitts S vorsteht, ist Gesenkpressen ein geeignetes Verfahren zum Ausbilden des Schmelzbeginnabschnitts S und der Nuteneinheit 12.
1-2-2. Nuteneinheit und Wand
Die Nuteneinheit 12, die geschmolzenes Harz aufnimmt, ist um den Schmelzbeginnabschnitt S herum ausgebildet. Die Nuteneinheit 12 ist derart ausgebildet, dass sie den Umfang des Schmelzbeginnabschnitts S umgibt. Im vorliegenden Beispiel ist die Nuteneinheit 12 insgesamt ringförmig ausgebildet und durch eine erste Wand 14a und eine zweite Wand 14b in eine erste Nut 12a, eine zweite Nut 12b und eine dritte Nut 12c geteilt. Die erste Wand 14a teilt die Nuteneinheit 12 in die erste Nut 12a des inneren Abschnitts und die zweite Nut 12b und die dritte Nut 12c des äußeren Abschnitts. Die zweite Wand 14b teilt die Nuteneinheit 12 mindestens teilweise in die erste Nut 12a und die zweite Nut 12b des inneren Abschnitts und die dritte Nut 12c des äußeren Abschnitts.
Indem die Nuteneinheit 12 durch die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b in innere Abschnitte und äußere Abschnitte geteilt wird, fließt das während des Ultraschallschweißens erzeugt geschmolzene Harz von der ersten Nut 12a sukzessive in äußere Nuten, während es durch die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b abgefangen wird. Daher füllt das geschmolzene Harz, das vom Schmelzbeginnabschnitt S in eine bestimmte Richtung fließt, zunächst die erste Nut 12a und fließt dann in die zweite Nut 12b und fließt dann, nachdem es die zweite Nut 12b gefüllt hat, weiter in die dritte Nut 12c. Daher kann in der Nuteneinheit, in die das geschmolzene Harz hinein fließt, das geschmolzene Harz sicher zu einer Verbesserung der Haftfestigkeit beitragen.
Die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b sind derart ausgebildet, dass sie die Richtung kreuzen, die sich vom Schmelzbeginnabschnitt S nach außen erstreckt, und haben eine Funktion zum Abfangen des geschmolzenen Harzes. Im vorliegenden Beispiel sind die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b mit dem Schmelzbeginnabschnitt S als Mitte konzentrisch angeordnet und bilden die erste Nut 12a, die zweite Nut 12b und die dritte Nut 12c eine konzentrische kreisförmige Konfiguration. Indem die erste Nut 12a, die zweite Nut 12b und die dritte Nut 12c eine konzentrische kreisförmige Konfiguration bilden, wird das geschmolzene Harz von der inneren Nut ausgehend sukzessive aufgefüllt, auch wenn eine gewisse Variation in der Position der Erzeugung des geschmolzenen Harzes und der Zuströmrichtung vorhanden ist. Dadurch kann veranlasst werden, dass das geschmolzene Harz sicher zu einer Verbesserung der Haftfestigkeit beiträgt.
In der Nuteneinheit 12 ist die Querschnittsform jeder der Nuten 12a, 12b und 12c entlang der Durchmesserrichtung mit dem Schmelzbeginnabschnitt S als Mitte nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann die Querschnittsform jeder der Nuten 12a, 12b und 12c eine im Wesentlichen dreieckige Form sein, bei der der Boden jeder der Nuten 12a, 12b und 12c einen Scheitelpunkt bildet. Wenn die Querschnittsform der Nuten 12a, 12b und 12c eine im Wesentlichen dreieckige Form ist, kann der Eckenabschnitt der Nuten 12a, 12b und 12c klein gemacht werden, so dass beim Einfüllen des geschmolzenen Harzes weniger wahrscheinlich ein Hohlraum in den Nuten 12a, 12b und 12c entsteht.
Die Querschnittsform der Nuten 12a, 12b und 12c und der Wände 14a und 14b, die erhalten wird, wenn die Nuteneinheit 12 entlang der Durchmesserrichtung mit dem Schmelzbeginnabschnitt S als Mitte geschnitten wird, wird vorzugsweise durch eine gekrümmte Linie gebildet, die sich glatt wellenförmig erstreckt. Im Fall einer derartigen Querschnittsform wird während des Auffüllens des geschmolzenen Harzes weniger wahrscheinlich ein Hohlraum in den Nuten 12a, 12b und 12c erzeugt. Außerdem ist im Fall einer derartigen Querschnittsform, wenn beispielsweise das erste Harzelement 10 durch Druckgießen hergestellt wird, die Bearbeitung der Nuten 12a, 12b und 12c einfach.
Wenn hierbei die Breite jeder der Nuten 12a, 12b und 12c zu groß ist, kann das Auffüllen jeder der Nuten 12a, 12b und 12c mit geschmolzenem Harz unzureichend sein, und kann die Verbesserung der Haftfestigkeit unzureichend sein. Andererseits kann, wenn die Breite jeder der Nuten 12a, 12b und 12c zu klein ist, das erste Harzelement 10 durch das geschmolzene Harz vom zweiten Harzelement 20 angehoben werden und kann ein Hohlraum erzeugt werden. Daher ist die Breite jeder der Nuten 12a, 12b und 12c vorzugsweise auf einen Bereich von 0,5 bis 1,0 mm und bevorzugter auf einen Bereich von 0,6 bis 0,9 mm festgelegt.
Die Tiefe der Nuteneinheit 12 mit der Oberfläche des ersten Harzelements 10 als Bezugsposition beträgt vorzugsweise 1,0 mm oder weniger. Wenn die Tiefe der Nuteneinheit 12 größer ist als 1 mm, kann das Auffüllen jeder der Nuten 12a, 12b und 12c mit geschmolzenem Harz unzureichend sein, und kann die Verbesserung der Haftfestigkeit unzureichend sein. Andererseits kann, wenn die Tiefe der Nuteneinheit 12 zu flach ist, das erste Harzelement 10 durch das geschmolzene Harz vom zweiten Harzelement 20 angehoben werden, und kann ein Hohlraum erzeugt werden. Daher ist die Tiefe der Nuteneinheit 12 mit der Oberfläche des ersten Harzelements 10 als Bezugsposition vorzugsweise auf einen Bereich von 0,5 bis 1,0 mm und bevorzugter auf einen Bereich von 0,6 bis 0,9 mm festgelegt. Die als Bezugsposition dienende Oberfläche des ersten Harzelements 10 ist eine Oberfläche des ersten Harzelements 10, die dem zweiten Harzelement 20 überlagert ist, und entspricht beispielsweise der Oberfläche des ersten Harzelements 10, die sich außerhalb der Nuteneinheit 12 befindet.
Obwohl in dem dargestellten Beispiel die Breiten der ersten Nut 12a, der zweiten Nut 12b und der dritten Nut 12c in der Durchmesserrichtung gleich sind, können die Breiten auch verschieden sein. Beispielsweise kann die Breite einer weiter vom Schmelzbeginnabschnitt S entfernten äußeren Nut kleiner sein. Außerdem können, obwohl im dargestellten Beispiel die Tiefen der ersten Nut 12a, der zweiten Nut 12b und der dritten Nut 12c gleich sind, die Tiefen verschieden sein. Beispielsweise kann die Tiefe einer weiter vom Schmelzbeginnabschnitt S angeordneten äußeren Nut flacher ausgebildet sein. Daher können die Volumina aller Nuten 12a, 12b und 12c gleich gemacht werden, oder das Volumen einer weiter vom Schmelzbeginnabschnitt S angeordneten äußeren Nut kann kleiner ausgebildet sein, so dass, auch wenn das geschmolzene Harz in eine äußere Nut fließt, das geschmolzene Harz die Nut leicht füllen kann.
Die Höhen der Scheitelpunkte der ersten Wand 14a und der zweiten Wand 14b mit dem Boden der Nut 12a als Bezugsposition können niedriger sein als die Höhe des Schmelzbeginnabschnitts S. Wenn die Höhen der Scheitelpunkte der ersten Wand 14a und der zweiten Wand 14b niedriger sind als die Höhe des Schmelzbeginnabschnitts S, kann während des Ultraschallschweißens ein Schmelzvorgang ausgehend vom Schmelzbeginnabschnitt S sicher ausgeführt werden. Die Höhe des Scheitelpunkts der zweiten Wand 14b kann niedriger sein als die Höhe des Scheitelpunkts der ersten Wand 14a. D. h., wie in 3 dargestellt ist, die Höhe des Scheitelpunkts der Wand kann mit zunehmendem Abstand vom Schmelzbeginnabschnitt S abnehmen. Dadurch kann, nachdem der Schmelzbeginnabschnitt S während des Ultraschallschweißen geschmolzen ist, der Schmelzvorgang auf eine aufeinanderfolgende Weise ausgehend von der inneren Wand zentriert um den Schmelzbeginnabschnitt S ausgeführt werden, und kann die Haftfestigkeit verbessert werden.
Die Höhen der ersten Wand 14a und der zweiten Wand 14b können niedriger sein als die Höhe der Oberfläche des größten Teils des ersten Harzelements 10 im Verbindungsbereich, d. h. der Oberfläche des ersten Harzelements 10 auf der Außenseite, der Nuteneinheit 12. Wenn die Höhen der ersten Wand 14a und der zweiten Wand 14b niedriger sind als die Höhe der Oberfläche des ersten Harzelements 10, kann das geschmolzene Harz, das in die Nuteneinheit 12 fließt, leicht in die zweite Nut 12b oder in die dritte Nut 12c auf der Außenseite fließen, während es abgefangen wird. Daher kann ein Anheben des ersten Harzelements 10 vom zweiten Harzelement 20 durch das geschmolzene Harz besser unterdrückt werden.
Obwohl im dargestellten Beispiel die Nuteneinheit 12 durch die beiden Wände 14a und 14b in die drei Nuten 12a, 12b und 12c geteilt ist, ist die Anzahl der Trennwände nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der Wände kann eins oder drei oder mehr betragen. Dementsprechend kann die Anzahl der Nuten zwei oder vier oder mehr betragen. Die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b müssen keine Kreisform mit dem Schmelzbeginnabschnitt S als Mitte bilden, sondern es ist lediglich erforderlich, dass die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b derart angeordnet sind, dass sie die Richtung kreuzen, die sich vom Schmelzbeginnabschnitt S nach außen erstreckt. Die erste Wand 14a oder die zweite Wand 14b müssen nicht über die gesamte Strecke um den Schmelzbeginnabschnitt S herum kontinuierlich ausgebildet sein.
2. Verfahren zum Verbinden von Harzelementen
Vorstehend wurde die Konfiguration des ersten Harzelements 10 als ein Harzelement gemäß dem Beispiel beschrieben. Als nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Verbinden des ersten Harzelements 10 mit dem zweiten Harzelement 20 durch Ultraschallschweißen als ein Verfahren zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem Beispiel beschrieben.
2-1. Ultraschallschweißen gemäß dem Beispiel
Die 4 bis 7 zeigen Diagramme zum Darstellen der Weise, auf die das erste Harzelement 10 mit dem zweiten Harzelement 20 verbunden wird. Die 4 bis 6 zeigen ein Diagramm des ersten Harzelements 10 und des zweiten Harzelements 20 im überlagerten Zustand, betrachtet von der Seite des zweiten Harzelements 20, auf der oberen Seite, und eine Querschnittansicht (ein Diagramm des Querschnitts XX, des Querschnitts YY oder des Querschnitts ZZ, betrachtet in der Pfeilrichtung) des ersten Harzelements 10 und des zweiten Harzelement 20 auf der unteren Seite. Die Querschnittansicht von 7 entspricht den Querschnittansichten der 4 bis 6.
Das vorliegende Beispiel eines Verbindungsverfahren ist ein Beispiel eines Ultraschallschweißprozesses, bei dem die Spitze 30 des Ultraschallschweißgeräts in ein Harzelement eingeführt wird und Ultraschallvibrationen auf den Verbindungsbereich angewendet werden, um das thermoplastische Harz zu schmelzen, wodurch das erste Harzelement 10 und das zweite Harzelement 20 verschweißt werden. Die Endenform der verwendeten Spitze 30 kann eine Punktform mit einer spitz zulaufenden Konfiguration oder eine flache Form mit der Konfiguration eines Diamantschliffs sein.
Zunächst werden, wie in 4 dargestellt ist, das erste Harzelement 10 und das zweite Harzelement 20 überlagert, während veranlasst wird, dass die Verbindungsflächen der beiden Elemente einander zugewandt sind, wobei das erste Harzelement 10 einen vorgegebenen Schmelzbeginnabschnitt S, die Nuteneinheit 12 und die Wände 14a und 14b aufweist. In dem dargestellten Beispiel wird das zweite Harzelement 20 mit seiner Verbindungsfläche nach unten derart gehalten, dass es dem ersten Harzelement 10, das mit seiner Verbindungsfläche nach oben angeordnet ist, überlagert ist. Das erste Harzelement 10 und das zweite Harzelement 20 können auch umgekehrt angeordnet werden. Alternativ können sowohl das erste Harzelement 10 als auch das zweite Harzelement 20 einen vorgegebenen Schmelzbeginnabschnitt S, die Nuteneinheit 12 und die Wände 14a und 14b aufweisen, wie die Harzelemente gemäß dem Beispiel. In diesem Zustand wird die Spitze 30 angepresst, während der dem Schmelzbeginnabschnitt S entsprechenden Position Ultraschallvibrationen von der Oberseite des zweiten Harzelements 20 zugeführt werden.
Daher dringt, wie in 5 dargestellt ist, die Spitze 30 in das zweite Harzelement 20 ein und wird ein Kontaktdruck auf den Schmelzbeginnabschnitt S des ersten Harzelements 10 ausgeübt, so dass der Schmelzbeginnabschnitt S und eine mit dem Schmelzbeginnabschnitt S in Kontakt stehende Oberfläche des zweiten Harzelements 20 beginnen zu schmelzen. Das zu diesem Zeitpunkt erzeugte geschmolzene Harzes P fließt zunächst in die in der Nähe des Schmelzbeginnabschnitts S angeordnete erste Nut 12a der auf dem ersten Harzelement 10 ausgebildeten Nuteneinheit 12. Außerdem wird die Spitze 30 gegen das zweite Harzelement 20 gepresst, während Ultraschallvibrationen zugeführt werden, so dass die Spitze 30 das zweite Harzelement 20 durchdringt und das erste Harzelement 10 erreicht.
Dadurch schmelzen, wie in 6 dargestellt ist, der Schmelzbeginnabschnitt S des ersten Harzelements 10 und die mit dem Schmelzbeginnabschnitt S in Kontakt stehende Oberfläche des zweiten Harzelements 20 weiter. Wenn die Menge des geschmolzenen Harzes P dadurch zunimmt, wird die erste Nut 12a mit dem geschmolzenen Harz P in der Richtung gefüllt, in die das geschmolzene Harz P in einer großen Menge abfließt, und das geschmolzene Harz P überwindet die erste Wand 14a und fließt in die zweite Nut 12b. Zu diesem Zeitpunkt ist es, auch wenn die Höhe des Scheitelpunkts der ersten Wand 14a der Höhe der Oberfläche des Schmelzbeginnabschnitts S gleicht, wahrscheinlich, dass ein Kontaktdruck auf die erste Wand 14a in einem Zustand ausgeübt wird, in dem der Schmelzbeginnabschnitt S geschmolzen ist, so dass die erste Wand 14a und die mit der ersten Wand 14a in Kontakt stehende Oberfläche des zweiten Harzelements 20 wahrscheinlich schmelzen. Daher wird der Zufluss des geschmolzenen Harzes P von einer Stelle zwischen der ersten Wand 14a und dem zweiten Harzelement 20 in die zweite Nut 12b nicht behindert.
Im Verfahren zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem Beispiel ist es, nachdem die gesamte erste Nut 12a mit dem geschmolzenen Harz P gefüllt ist, nicht erforderlich, dass das geschmolzene Harz P in die zweite Nut 12b fließt. Im Falle eines Harzelements, insbesondere eines aus einem faserverstärkten Harz hergestellten Elements, ist es, weil es wahrscheinlich, dass eine Schwankung in der Glattheit der Oberfläche auftreten wird, schwierig, die Schmelzposition des ersten Harzelements 10 oder des zweiten Harzelements 20 und die Menge des geschmolzenen Harzes P im Voraus zu kontrollieren. Daher ist es, wie in 6 dargestellt ist, lediglich erforderlich, dass das geschmolzene Harz P zentriert um die Richtung, in die das geschmolzene Harz P in einer großen Menge abließt, in die zweite Nut 12b fließt, nachdem die erste Nut 12a mit dem geschmolzenen Harz P gefüllt ist.
Dann wird, nachdem eine voreingestellte Zeit verstrichen ist, seitdem begonnen wurde, die Spitze 30 gegen das zweite Harzelement 20 zu drücken, oder seitdem die Spitze 30 das erste Harzelement 10 erreicht hat und das Eindringen der Spitze 30 gestoppt worden ist, die Spitze 30 angehoben, wodurch der Ultraschallschweißprozess beendet wird. Dadurch beginnt, wie in 7 dargestellt ist, das geschmolzene Harz P in einem Zustand auszuhärten, in dem es in die erste Nut 12a und in die zweite Nut 12b eingefüllt ist, so dass die Grrenzfläche zwischen der Verbindungsfläche des ersten Harzelements 10 und der Verbindungsfläche des zweiten Harzelements 20 verschweißt wird. In dem in 7 dargestellten Beispiel ist das geschmolzene Harz P bis zur zweiten Nut 12b geflossen.
Daher fließt durch Ausführen eines Ultraschallschweißprozesses unter Verwendung des ersten Harzelements 10, das den vorgegebenen Schmelzbeginnabschnitt S, die Nuteneinheit 12 und die Wände 14a und 14b aufweist, das geschmolzene Harz P in die innere Nut, während es durch die Wände 14a und 14b abgefangen wird, und fließt dann in die äußeren Nuten. Daher kann veranlasst werden, dass das geschmolzene Harz P, das in jede Nut fließt, sicher zu einer Verbesserung der Haftfestigkeit beiträgt. Sobald das geschmolzene Harz die innere Nut gefüllt hat, überwindet es die Wände und fließt in die äußeren Nuten. Dadurch wird ein Anheben des ersten Harzelements 10 vom zweiten Harzelement 20 durch das geschmolzene Harz P unterdrückt. Daher kann durch das Verfahren zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem Beispiel die Erzeugung eines Zwischenraums zwischen dem ersten Harzelement 10 und dem zweiten Harzelement 20 unterdrückt werden und wird die Haftfestigkeit zwischen dem ersten Harzelement 10 und dem zweiten Harzelement 20 durch das geschmolzene Harz P verbessert.
(2-2. Ultraschallschweißprozess gemäß einem Vergleichsbeispiel)
Zum Vergleich wird nun ein Vergleichsbeispiel beschrieben, in dem Harzelemente, die keinen Schmelzbeginnabschnitt, keine Nuteneinheit und keine Wand aufweisen, durch Ultraschallschweißen verbunden werden. Die 8 bis 10 zeigen Diagramme zum Darstellen der Weise, auf die ein erstes Harzelement 110 mit einem zweiten Harzelements 120 gemäß dem Vergleichsbeispiel verbunden wird. Die 8 bis 10 zeigen Diagramme, die den 4 bis 6 entsprechen, die das Verbindungsverfahren gemäß dem Beispiel darstellen.
Im Vergleichsbeispiel werden zunächst, wie in 8 dargestellt ist, die Verbindungsflächen des ersten Harzelements 110 und des zweiten Harzelements 120, die beide eine flache Fläche ohne Unebenheiten sind, einander zugewandt gehalten, und in diesem Zustand wird die Spitze 30 des Ultraschallschweißgeräts von der Seite des zweiten Harzelements 120 aufgedrückt, während Ultraschallvibrationen zugeführt werden. Infolgedessen beginnen, wie in 9 dargestellt ist, die Verbindungsflächen des ersten Harzelements 110 und des zweiten Harzelements 120 in einem Bereich zu schmelzen, in dem durch die Druckkraft der Spitze 30 ein Kontaktdruck ausgeübt wird.
Danach wird die Spitze 30 weiter angepresst, während Ultraschallvibrationen zugeführt werden, so dass, wie in 10 dargestellt ist, die Spitze 30 das zweite Harzelement 120 durchdringt und das erste Harzelement 110 erreicht. In der Folge von Prozessen von 9 bis 10 wird, weil kein Spielraum für das Entweichen des geschmolzenen Harzes P an der Grenzfläche zwischen dem ersten Harzelement 110 und dem zweiten Harzelement 120 vorhanden ist, das erste Harzelement 110 durch das geschmolzene Harz P vom zweiten Harzelement angehoben. Daher wird im Vergleichsbeispiel, obwohl das geschmolzene Harz P als ein Klebestoff zwischen dem ersten Harzelement 110 und dem zweiten Harzelement 120 dient, ein Zwischenraum zwischen dem ersten Harzelement 110 und dem zweiten Harzelement 120 erzeugt, so dass die Dicke der Grenzfläche des Verbindungsbereichs zunimmt.
3. Wirkung
Hinsichtlich des Harzelements und des Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel weist das Harzelement (das erste Harzelement 10) den Schmelzbeginnabschnitt S, die Nuteneinheit 12 und die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b auf, die die Nuteneinheit 12 in die erste Nut 12a, die zweite Nut 12b und die dritte Nut 12c teilen. Dadurch wird die Schmelzbeginnposition spezifiziert, auf die der Kontaktdruck durch das Ultraschallschweißgerät ausgeübt wird. Weil ferner die Nuteneinheit 12, die derart ausgebildet ist, dass sie den Umfang des Schmelzbeginnabschnitts S umgibt, durch die Wände 14a und 14b geteilt ist, fließt das durch Ultraschallschweißen erzeugte geschmolzene Harzes P von der ersten Nut 12a in der Nähe des Schmelzbeginnabschnitts S sukzessive in die äußeren Nuten, während es durch die Wände 14a und 14b abgefangen wird.
Daher steht in einem Bereich der Nuteneinheit, wo das geschmolzene Harz P hineinfließt, das geschmolzene Harz P in Kontakt sowohl mit dem ersten Harzelement 10 als auch mit dem zweiten Harzelement 20, so dass das geschmolzene Harz P sicher zu einer Verbesserung der Haftfestigkeit beiträgt. Ferner überwindet, wenn das geschmolzene Harz P eine vorgegebene innere Nut gefüllt hat, das geschmolzene Harz P Wände und fließt sukzessive in äußere Nuten, infolgedessen wird ein Anheben des ersten Harzelements 10 vom zweiten Harzelement 20 durch das geschmolzene Harz P unterdrückt. Daher trägt das während des Ultraschallschweißens erzeugte geschmolzene Harz P unter Verwendung des Harzelements und des Verfahrens zum Verbinden von Harzelementen gemäß dem Beispiel sicher zur Verbesserung der Haftfestigkeit bei und wird die Zunahme der Dicke der Grenzfläche des Verbindungsbereichs unterdrückt.
4. Modifikationsbeispiele
Nachstehend werden einige Modifikationsbeispiele des Harzelements (des ersten Harzelements 10) gemäß dem Beispiel beschrieben.
4-1. Modifikationsbeispiel 1
11 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der Verbindungsfläche eines Harzelements 50A gemäß dem Modifikationsbeispiel 1. Das Harzelement 50A gemäß dem Modifikationsbeispiel 1 weist in der Nuteneinheit 12 mehrere Wände 52 auf, die sich in die Richtungen von Tangenten zu einem möglichen Kreis erstrecken, der mit dem Schmelzbeginnabschnitt S als Mittelpunkt festgelegt ist. Jede Wand 52 ist derart ausgebildet, dass sie eine Richtung kreuzt, die sich vom Schmelzbeginnabschnitt S zur Außenseite erstreckt, und an jeweiligen Positionen die Nuteneinheit 12 in einen inneren Abschnitt in der Nähe des Schmelzbeginnabschnitts S und einen vom Schmelzbeginnabschnitt S entfernten äußeren Abschnitt teilt. Wenn die Wand 52 sich nicht kontinuierlich über die gesamte Strecke um den Schmelzbeginnabschnitt S herum erstreckt, beträgt die Länge jeder Wand 52 beispielsweise vorzugsweise 3,0 mm oder mehr. Wenn die Länge der Wand 52 zu kurz ist, kann die Wirkung zum Abfangen von geschmolzenem Harz nicht erzielt werden.
Auch im Fall des Harzelements 50A gemäß dem Modifikationsbeispiel 1 fließt das während des Ultraschallschweißens erzeugte geschmolzene Harz vom inneren Abschnitt der Nuteneinheit 12 sukzessive in äußere Abschnitte, während es durch die Wände 52 abgefangen wird. Daher trägt auch im Fall des Harzelements 50A gemäß dem Modifikationsbeispiel 1 das während des Ultraschallschweißens erzeugte geschmolzene Harz sicher zur Verbesserung der Haftfestigkeit bei und wird die Zunahme der Dicke der Grenzfläche des Verbindungsbereichs unterdrückt.
4-2. Modifikationsbeispiel 2
12 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der Verbindungsfläche eines Harzelements 50B gemäß dem Modifikationsbeispiel 2. Das Harzelement 50B gemäß dem Modifikationsbeispiel 2 ist ein Beispiel, in dem die erste Wand 14a und die zweite Wand 14b im ersten Harzelement 10 im vorstehend beschriebenen Beispiel diskontinuierlich ausgebildet sind, d. h., es werden Wände 54a und 54b bereitgestellt, die intermittierend ausgebildet sind. Auch im Modifikationsbeispiel 2 beträgt die Länge jeder der Wände 54a und 54b beispielsweise vorzugsweise 3,0 mm oder mehr. Auch im Fall des Harzelements 50B gemäß dem Modifikationsbeispiel 2 fließt das während des Ultraschallschweißens erzeugte geschmolzene Harz vom inneren Abschnitt der Nuteneinheit 12 sukzessive in äußere Abschnitte, während es durch die Wände 54a und 54b abgefangen wird. Daher trägt auch im Fall des Harzelements 50B gemäß dem Modifikationsbeispiel 2 das während des Ultraschallschweißens erzeugte geschmolzene Harz sicher zur Verbesserung der Haftfestigkeit bei und wird die Zunahme der Dicke der Grenzfläche des Verbindungsbereichs unterdrückt.
4-3. Modifikationsbeispiel 3
13 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der Verbindungsfläche eines Harzelements 40 gemäß dem Modifikationsbeispiel 3. Im Fall des Harzelements 40 gemäß dem Modifikationsbeispiel 3 ist eine Nuteneinheit 42 durch Wände 44a und 44b geteilt und bilden Nuten 42a, 42b und 42c insgesamt eine konzentrische kreisförmige Konfiguration. Anders als bei den Nuten 12a, 12b und 12c des ersten Harzelements 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel sind die Nuten 42a, 42b, und 42c allerdings diskontinuierlich um den Schmelzbeginnabschnitt S herum angeordnet. Auch im Fall des Harzelements 40 gemäß dem Modifikationsbeispiel 3 fließt das während des Ultraschallschweißens erzeugte geschmolzene Harz vom inneren Abschnitt der Nuteneinheit 42 sukzessive in äußere Abschnitten, während es durch die Wände 44a 44b abgefangen wird. Daher trägt auch im Fall des Harzelements 40 gemäß dem Modifikationsbeispiel 3 das während des Ultraschallschweißens erzeugte geschmolzene Harz sicher zur Verbesserung der Haftfestigkeit bei und wird die Zunahme der Dicke der Grenzfläche des Verbindungsbereichs unterdrückt.
Obwohl unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Für Fachleute ist offensichtlich, dass innerhalb des technischen Umfangs der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente verschiedene Modifikationen oder Änderungen möglich sind. Es sollte klar sein, dass derartige Änderungen oder Modifikationen ebenfalls innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.
Beispielsweise ist die Gesamtkonfiguration der Nuteneinheit oder die Form jeder durch die Wand abgeteilten Nut nicht auf die in den vorstehend beschriebenen Beispiele dargestellten Konfigurationen beschränkt. Außerdem ist die Anzahl der durch die Wand abgeteilten Nuten nicht auf die in den vorstehend beschriebenen Beispiele dargestellten Anzahlen beschränkt. Die Form und die Anzahl der Nuten können gemäß der mögliche Position des Harzschmelzprozesses und der möglichen Menge des geschmolzenen Harzes geeignet festgelegt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-013989 [0001]
JP 10-156555 A [0005, 0006]

Claims

Harzelement, das ein thermoplastisches Harz enthält und mit einem anderen Harzelement durch Ultraschallschweißen verbunden wird, wobei das Harzelement aufweist: einen Schmelzbeginnabschnitt, auf den während des Ultraschallschweißens ein Kontaktdruck ausgeübt wird; eine Nuteneinheit, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Umfang des Schmelzbeginnabschnitts umgibt; und mindestens eine Wand, die derart ausgebildet ist, dass sie eine Richtung kreuzt, die sich vom Schmelzbeginnabschnitt nach außen erstreckt, und die Nuteneinheit mindestens teilweise in einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt teilt.
Harzelement nach Anspruch 1, wobei die Höhe eines Scheitelpunkts der Wand mit einem Boden der Nuteneinheit als eine Bezugsposition niedriger ist als die Höhe des Schmelzbeginnabschnitts.
Harzelement nach Anspruch 1, wobei die Höhe eines Scheitelpunkts der Wand mit einem Boden der Nuteneinheit als eine Bezugsposition niedriger ist als die Höhe einer um einen Außenumfang der Nuteneinheit herum angeordneten Oberfläche des Harzelements.
Harzelement nach Anspruch 2, wobei die Höhe des Scheitelpunkts der Wand mit einem Boden der Nuteneinheit als eine Bezugsposition niedriger ist als die Höhe einer um einen Außenumfang der Nuteneinheit herum angeordneten Oberfläche des Harzelements.
Harzelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Höhe des Scheitelpunkts der Wand mit zunehmendem Abstand vom Schmelzbeginnabschnitt abnimmt.
Harzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Tiefe der Nuteneinheit mit einer Oberfläche des Harzelements als Bezugsposition 1,0 mm oder weniger beträgt.
Harzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der innere Abschnitt und der äußere Abschnitt der Nuteneinheit, die durch die Wand getrennt sind, konzentrisch angeordnet sind.
Harzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Größe des Schmelzbeginnabschnitt einer Größe einer Spitze eines für das Ultraschallschweißen verwendeten Ultraschallschweißgeräts entspricht.
Verfahren zum Verbinden von Harzelementen, durch das zwei Harzelemente, die ein thermoplastisches Harz enthalten, durch Ultraschallschweißen verbunden werden, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Inkontaktbringen von Verbindungsflächen der beiden Harzelemente und Halten der Verbindungsflächen der beiden Harzelemente; und Ausüben eines Kontaktdrucks auf einen Schmelzbeginnabschnitt durch ein Vibrationselement zum Verbinden der beiden Harzelemente, wobei mindestens eines der beiden Harzelemente in einem Verbindungsbereich eine Nuteneinheit um den Schmelzbeginnabschnitt herum, auf den während des Ultraschallschweißens ein Kontaktdruck ausgeübt wird, und mindestens eine Wand aufweist, die entlang einer Richtung ausgebildet ist, die eine Richtung kreuzt, die sich vom Schmelzbeginnabschnitt nach außen erstreckt, und die Nuteneinheit mindestens teilweise in einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt teilt.