JP2000037780A - 熱可塑性樹脂シート、及びその溶着切断方法、並びに溶着切断装置 - Google Patents

熱可塑性樹脂シート、及びその溶着切断方法、並びに溶着切断装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】オレフィン樹脂シートを所望の形状に成形し、
その生産効率も向上させる。 【解決手段】超音波ホーン６と切断刃部を有するダイカ
ットロール５との間に、オレフィン樹脂シート２を２枚
重ね合わせて介在し、このシート２と垂直な面方向に超
音波ホーン６により微少振幅を与えることにより、シー
ト圧接面を摩擦発熱させてシート同士を溶着し、シート
溶着後に超音波ホーン６を停止させるとともにシート２
を搬送し、ダイカットロール５の回転方向下流側のフラ
ットロール７と切断刃部とで、シートを圧接してシート
を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数枚重ね合わさ
れた熱可塑性樹脂シート、特に、オレフィン樹脂シート
同士を溶着して所望の形に成形する場合に有効な溶着切
断装置及びその方法並びに、これによって成形された熱
可塑性樹脂シートに関するものである。
【０００２】
【従来技術】熱可塑性樹脂シートを溶着切断する方策と
して、高周波誘導加熱によりシートを内部発熱させて溶
着切断する方式や、金型を加熱して伝導加熱によりシー
トを溶着切断する方式などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱可塑性樹脂
シートのうち、特にポリプロピレンやポリエチレン等の
オレフィン樹脂シートでは、誘導加熱方式を採用した場
合、内部発熱が起こりにくく、所望の形状に溶着・切断
する場合には適用できない難点があった。
【０００４】また、このようなオレフィン樹脂シートの
溶着・切断に、伝導加熱方式を採用すると、金型を樹脂
に押し付け、溶融させた後、切断することになるため、
加熱温度の管理に熟練を要するだけでなく、加熱温度に
よっては溶融樹脂が金型側に付着するため、その除去作
業などに手間がかかり、さらには、見栄えのよいシート
切断端縁が得られない難点があった。また、シートの溶
着切断後に離型する場合、シートが冷却されて安定した
状態となった後に行わなければならないが、伝導加熱方
式を採用した場合、シート及び金型の冷却に時間を要
し、シートの大量生産には不向きであるといった難点が
あった。
【０００５】このような従来方式の難点を解決して、特
にオレフィン樹脂シートの溶着・切断に最適で、かつ生
産性に優れたシート溶着切断方式の出現が望まれている
のが現状である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、熱可塑性樹脂シートを所望の形状に溶
着切断し、かつその成形時間も短縮できる方策について
鋭意研究した結果、高周波誘導加熱方式や伝導加熱方式
の代わりに、重ね合わせたシートを摩擦発熱により加熱
溶融する方式を採用し、その手段として、超音波ホーン
とこれに対面するダイカットロールとの間に複数枚の熱
可塑性樹脂シートを挟んで、シート面に垂直な微少振幅
によりシートを摩擦発熱させて溶着すれば、従来の伝導
加熱方式のような溶着・切断後の金型の離型に時間を要
することもなく、また、熱可塑性樹脂シート、とりわけ
オレフィン樹脂シートであっても溶着切断を容易に行い
得ることを見出した。
【０００７】さらに、シートの溶着後、ダイカットロー
ルの回転を利用してシートを搬送し、超音波ホーンより
もダイカットロール回転方向の下流側に、表面が平滑な
フラットロールを配置し、このフラットロールとダイカ
ットロールとの間でシートを切断する方式を採用すれ
ば、フラットロールに搬送されるまでに溶着したシート
が冷却されて安定化し、その後の切断がスムーズに行わ
れ、シートの溶着・切断を連続的に行い得、生産性が向
上するとの知見が得られた。しかも、樹脂シートは、溶
着後においてもダイカットロールの切断刃部に保持され
たままフラットロールとの間で圧接されて切断されるの
で、溶着・切断箇所の位置ずれを起こすことなく、見栄
えの良い切断面となるとの知見が得られた。
【０００８】この場合のダイカットロールは、軸周りに
回転するドラム状のものであって、その表面構造は、熱
可塑性樹脂シートの溶着切断形状に応じて種々の形状の
ものを採用可能であり、少なくともロール表面から突出
した溶着部と切断刃部とを備えたものを使用すればよ
い。具体的には、表面にリング状の溶着部と、その外周
側に同じくリング状に形成された切断刃部とを備えたダ
イカットロールを例示できる。
【０００９】溶着部の突出高さとしては、ロール表面に
対して０．１ｍｍ程度であればよい。また、切断刃部
は、溶着部との関係で、同一高さ又は異なる高さのいず
れであってもよいが、切れにくいオレフィン樹脂シート
を切断するには、溶着部よりも高い方が望ましく、概ね
０．１〜０．３ｍｍ程度の高低差を保持した形態が好適
である。
【００１０】溶着部と切断刃部の形成は、ダイカットロ
ールの表面に直接又は巻き付けた金属板材に加工を施せ
ばよく、その加工方法としては、切削加工により形成す
る方法、電解加工あるいは放電加工により形成する方
法、あるいは腐食加工により形成する方法のいずれをも
採用可能である。
【００１１】また、切断刃部の先端は、先細尖端形状で
あるが、尖端が鋭角的（Ｒが零）であるよりも０．２〜
０．３ｍｍ程度のＲ形状である方が好適である。それよ
りも鋭角的であると（０．２ｍｍよりも小さいと）、超
音波ホーンとダイカットロールとによる樹脂シートの圧
接時に、溶着時又は溶着前に切断刃部でシートを切断し
てしまうおそれがあるからである。
【００１２】超音波ホーンは、シート面と垂直方向の微
少振幅でシートを叩打する周知構造のものであり、その
振幅としては概ね０．０５〜０．１ｍｍ程度の範囲で適
宜選択することができる。
【００１３】超音波ホーン及びダイカットロールとの間
隔は、シートを圧接可能な間隙であって、シート面と垂
直な振動により、切断刃部が超音波ホーンに当たらない
範囲で設定すればよく、その間隔はシート厚みによって
も変更される。例えば、溶着部から切断刃部までの高さ
が０．２ｍｍで、厚さ０．２ｍｍのシートを２枚重ね合
わせて溶着切断する場合（シート厚みが０．４ｍｍ）、
切断刃部と超音波ホーンとの近接距離を０．３ｍｍに設
定したときは、超音波ホーンの振幅を５０μｍ〜１００
μｍとしても、ホーンの振動下死点で切断刃部の先端と
当たることがない。切断刃部を超音波ホーンに当たらな
い範囲で設定するのは、超音波ホーンの振動により切断
刃部が当たった場合のホーンの損傷並びに切断刃部の欠
損が発生し、寿命が短くなるからである。
【００１４】フラットロールは、表面が平滑なドラム状
のものであって、超音波ホーンと異なり、ダイカットロ
ールに圧接するように配置したものである。この場合、
超音波ホーンのように高周波振動を行わないので、切断
刃部の欠損を起こすおそれも少なく、かつ確実にシート
を切断できる。
【００１５】なお、この場合のシートの介在枚数は、高
周波振動による摩擦発熱により溶着する枚数ならば、そ
の数を問わず、また、シートとしては、薄膜状のフィル
ムをも含む概念である。また、上記では、オレフィン樹
脂シートについて説明したが、その他の熱可塑性樹脂シ
ートについても本発明を適用できることは勿論である。
【００１６】また、熱可塑性樹脂シートは、溶着後から
切断するまでの間に、シートを安定した状態になるまで
冷却させなければならないが、本方式の場合、伝導加熱
方式とは異なり、高周波振動による摩擦発熱を利用して
いるため、シート溶着後に超音波ホーンを停止させれ
ば、伝導加熱のような余熱がないので、瞬時に冷却さ
れ、さらにダイカットロールの回転により、シートがフ
ラットロールまで搬送されるまでの間でも冷却されるの
で、安定した状態でシートを切断でき、かつシートを所
望の形状に溶着切断するための成形時間が短縮できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は樹脂シートの溶着切断装
置の概略断面図、図２は超音波ホーンとダイカットロー
ルとの関係を示す拡大断面図、図３は同じくダイカット
ロールの溶着部と切断刃部とを示す拡大断面図である。
【００１８】図示のごとく、熱可塑性樹脂シートの溶着
切断装置１は、複数枚重ね合わせたオレフィン樹脂シー
ト２の圧接面を摩擦発熱させて溶着・切断するものであ
って、２枚のシート２を送り出す巻き出しロール３と、
この巻き出しロール３の送り出し側に配置された上下一
対のピンチロール４と、ピンチロール４よりも下流側に
配置されたダイカットロール５と、このダイカットロー
ル５に対面して配置された超音波ホーン６と、この超音
波ホーン６よりもダイカットロール５の回転方向下流側
に対面して配置されたフラットロール７と、このフラッ
トロール７及びダイカットロール５の間から排出された
シート２を巻き取る巻き取りロール８と、フラットロー
ル７と巻き取りロール８との間に配置された上下一対の
搬送ロール９とを備えている。
【００１９】巻き出しロール３、ピンチロール４、及び
搬送ロール７並びに巻き取りロール８は、周知構造のも
のであるため、その説明を省略し、本実施の形態の要部
である、ダイカットロール５、超音波ホーン６並びにフ
ラットロール７の構成について説明する。
【００２０】ダイカットロール５は、シートを搬送し、
所望形状に溶着・切断するための金属製ドラムであっ
て、図３のごとく、表面にステンレス製板材１０が巻き
付けられ、この板材１０に樹脂シート２の溶着領域に合
わせた溶着部１１と、成形形状（切断線）に合わせて溶
着部１１の外周部に突出された切断刃部１２とが腐食加
工により成形されている。
【００２１】溶着部１１は、板材の表面基部１３（基部
厚み０．２ｍｍ）よりも０．１ｍｍ程度高く形成され、
シートの溶着領域の形状に合わせて、適宜ローレット加
工が施されている。切断刃部１２は、その高さが溶着部
１１よりもさらに０．２ｍｍ程度高く設定され、また、
溶着時又は溶着前にシートを切断するのを防止するため
に、先端が０．２〜０．３ｍｍ程度のＲ形状の先細形状
とされている。
【００２２】超音波ホーン６は、シート面と垂直方向に
微小振幅（５０μｍ〜１００μｍ）で振動する周知構造
のものであって、ダイカットロール５に近接対面して配
置され、シート２を叩打して摩擦発熱させるものであ
る。
【００２３】ダイカットロール５の切断刃部１２と超音
波ホーン６との近接距離が、厚み０．２ｍｍの２枚のシ
ートを重ね合わせた場合、０．２ｍｍに設定されてお
り、超音波ホーン６の振動によっても切断刃部１２がホ
ーンの先端に当たらない程度の間隙となっている。
【００２４】フラットロール７は、ダイカットロール５
の回転方向下流側でダイカットロール５に対面して、ダ
イカットロール５の切断刃部１２との間でシート２を圧
接切断する表面が平滑な金属製ドラムであって、ダイカ
ットロール５の切断刃部１２に当接されている。
【００２５】次に、上記溶着切断装置１を使用してポリ
プロピレンシートを溶着切断する方法について説明す
る。オレフィン樹脂シートとして、厚さ０．２ｍｍのポ
リプロピレンシートを２枚重ね合わせて所望の形状に溶
着切断するには、図１のごとく、まず、超音波ホーン６
とダイカットロール５との間に、ポリプロピレンシート
２を２枚重ね合わせて搬送介在させる。そして、超音波
ホーン６により、シート２と垂直な方向に微少振幅を与
えることにより、シート圧接面を叩打し摩擦発熱させて
シート同士を溶着する。シート２の溶着後に超音波ホー
ン６を停止させてシート２を冷却させる。この場合の冷
却は、超音波ホーン６を停止させれば、ホーン自体が発
熱しているわけではないので、瞬時に冷却される。
【００２６】超音波ホーン６の停止後、ダイカットロー
ル５が回転してシート２をフラットロール７側に搬送す
る。そうすると、切断刃部１２がフラットロール７に圧
接するので、この部分でシート２はカットされ、所望の
形状に仕上がる。ダイカットロール５からフラットロー
ル７へのシート搬送中にもシートが冷却されており、安
定した状態でシートを切断できることになる。
【００２７】切断されたシート２は、搬送ロール９によ
り引き取られ、巻き取りロール８に巻き取られる。この
ような動作が繰り返し行われ、シート２が所望の形状に
連続的にカットされることになる。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、超音波ホーンをシートの面方向に垂直な方向に
微少振幅で振動させることで、シートを摩擦発熱させて
溶着し、かつダイカットロールの回転下流側で切断刃部
により所望の形状に切断する工程を連続的に行うので、
成形時間も短縮できる。また、ダイカットロールの切断
刃部と超音波ホーンとは、無接触状態であるため、切断
刃部が損傷するのを防止できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す樹脂シートの溶着切
断装置の概略断面図
【図２】超音波ホーンとダイカットロールとの関係を示
す拡大断面図
【図３】同じくダイカットロールの溶着部と切断刃部と
を示す拡大断面図
【符号の説明】
１ シート溶着切断装置 ２ 樹脂シート ３ 巻き出しロール ４ ピンチロール ５ ダイカットロール ６ 超音波ホーン ７ フラットロール ８ 巻き取りロール ９ 搬送ロール １１ 溶着部 １２ 切断刃部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 健次郎 大阪市阿倍野区阪南町１丁目９番２号 マ ルニ株式会社内 Ｆターム(参考） 4F211 AA03 AD05 AD08 AG01 TA02 TD11 TJ13 TN20 TN22 TQ03 TQ05 TQ13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表面にシート溶着部及び切断刃部が形成さ
    れた、回転するダイカットロールに、熱可塑性樹脂シー
    トを複数枚重ね合わせて搬送し、前記ダイカットロール
    に対面する超音波ホーンとの間に前記シートを介在圧接
    し、前記超音波ホーンを前記シートの面方向と垂直方向
    に微少振幅させ、前記シートを叩打し摩擦発熱させるこ
    とにより前記シート同士を溶着し、溶着後のシートを、
    前記超音波ホーンよりもダイカットロールの回転下流側
    に搬送し、前記ダイカットロールとこれに対面するフラ
    ットロールとの間に圧接状態で介在通過させ、ダイカッ
    トロール表面の切断刃部とフラットロールとの間で前記
    シートの溶着部の一部を切断する、熱可塑性樹脂シート
    の溶着切断方法。
  2. 【請求項２】前記熱可塑性樹脂シートがオレフィン樹脂
    シートである請求項１記載の溶着切断方法。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の方法により成形され
    た熱可塑性樹脂シート。
  4. 【請求項４】複数枚重ね合わせた熱可塑性樹脂シート同
    士の圧接面を摩擦発熱させて溶着・切断する熱可塑性樹
    脂シートの溶着・切断装置であって、 前記樹脂シートのシート面の一側に配置され、そのシー
    ト面の垂直方向に微少振幅で前記シートを叩打して摩擦
    発熱させる超音波ホーンと、前記シートを搬送し得るよ
    うに、前記超音波ホーンに対面して前記シート面の他側
    に回転自在に配置され、表面に前記シートに圧接する溶
    着部及び切断刃部を有するダイカットロールと、該ダイ
    カットロールの回転方向下流側で該ダイカットロールに
    対面して、前記切断刃部との間で前記シートを圧接切断
    するためのフラットロールとを備え、 前記切断刃部が前記溶着部に対して前記超音波ホーン側
    に突出形成され、前記切断刃部の先端と超音波ホーンの
    振動下死点との間に微小間隙を保持し得るように設定さ
    れた熱可塑性樹脂シートの溶着・切断装置。
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