JP2005335105A - 超音波溶着機のホーン及び超音波溶着機並びにこれを用いた熱可塑性樹脂板の接合方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】超音波溶着と同時に溶着対象物の表面に文字等の模様を形成する。
【解決手段】超音波振動子と、ホーン３と、溶着対象物を支持する受け治具６からなる超音波溶着機において、文字、数字、図柄に対応した凹凸模様５がホーン３及び受け治具６の少なくとも一方の溶着対象物１ａ、１ｂに接する接触面４に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波溶着機のホーン及び超音波溶着機並びにこれを用いた熱可塑性樹脂板の接合方法に関する。
超音波溶着は、熱可塑性樹脂に部分的に微細な超音波振動と加圧力を加えることにより摩擦熱を発生させ、発生した摩擦熱によって瞬時に溶融、接合する加工技術であり、伝達溶着（成形品の溶着）だけでなく、直接溶着、カシメ、スポット溶着、スウェーディング、リベッティング、ラップパット溶着（フィルムや不織布のシール）、ゲートカットなどに利用される。この超音波溶着は、５０または６０Ｈｚの電気的信号を発振機（ジェネレータ）により平均２０ｋＨｚまでの電気的信号に変換し、これを振動子に与えて２０ｋＨｚの超音波振動を発生させることにより行うものであり、超音波振動は重ね合わせられた２枚の熱可塑性樹脂板の一方の表面にホーン（共鳴体）を介して伝えられることにより、接合面に強力な摩擦熱が発生して樹脂を溶融させて２枚の熱可塑性樹脂板を接合するようになっている。
従来、ホーンは溶着を目的として使用されるため、特開平５−２８６０３４号公報に記載されるように、通常、熱可塑性樹脂に接触する面は平面または平滑な曲面であり、また、溶着時に熱可塑性樹脂を支持するための受け治具もその支持面は通常、平面となっている。なお、受け治具に斜線や網目等の凹凸を設けることもあるが、これも接合強度向上を目的としている。
特開平５−２８６０３４号公報
上述した様に、従来では、溶着対象物を溶着するためだけに用いられており、文字等の凹凸模様を形成することはできないものとなっている。
そこで、本発明は、２枚の溶着対象物を溶着すると同時に、その接合部に所定の文字、数字または図柄を示す凹凸模様を形成することが可能な超音波溶着機のホーン及び超音波溶着機並びにこれを用いた熱可塑性樹脂板の接合方法を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明の超音波溶着機のホーンは、文字、数字、図柄に対応した凹凸模様が溶着対象物と接触する接触面に設けられていることを特徴とする。
請求項２記載の発明の超音波溶着機は、超音波振動子と、ホーンと、溶着対象物を支持する受け治具からなる超音波溶着機において、文字、数字、図柄に対応した凹凸模様が前記ホーン及び受け治具の少なくとも一方の溶着対象物に接する接触面に設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明の熟可塑性樹脂板の接合方法は、請求項２記載の超音波溶着機を用いて２枚の熱可塑性樹脂板を接合すると同時に、少なくとも一方の熱可塑性樹脂板の表面に文字、数字または図柄を示す凹凸模様を形成することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の熱可塑性樹脂板の接合方法であって、前記熱可塑性樹脂板がプラスチックダンボールであることを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、ホーンを超音波溶着機に用いた場合、接合と同時に接合部分におけるホーンが接する面に文字、数字または図柄を示す凹凸模様を設けることができる。
請求項２記載の発明によれば、超音波溶着を行ったときに、接合と同時に接合部分におけるホーンまたは受け治具が接する面に文字、数字または図柄を示す凹凸模様を設けることができる。
請求項３記載の発明によれば、２枚の熱可塑性樹脂板を超音波溶着する際に、接合と同時に接合部分におけるホーンまたは受け治具が接する面に文字、数字または図柄を示す凹凸模様を設けることができる。
請求項４記載の発明によれば、２枚のプラスチックダンボールを超音波溶着する際に、接合と同時に接合部分におけるホーンまたは受け治具の接する面に文字、数字または図柄を示す凹凸模様を設けることができる。
図１〜図３は、本発明の一実施の形態を示し、図１は超音波溶着機の側面図、図２は凹凸模様の正面図、図３はホーンの斜視図である。
図１に示すように、超音波溶着機１０は図示しない超音波振動子に接続されたホーン３と、これに対向して配置された受け治具６と、ホーン３を介して溶着対象物に圧力を印加する図示しない加圧手段とを有している。
ホーン３は金属ブロックからなり、超音波振動の最大エネルギーがホーン３の先端に伝達されるようにその長さ、形状が設計されている。ホーン３の溶着対象物に接する接触面４には、図２及び図３に示すように、所定の文字を示す凸部５が設けられている。凸部５の高さは、溶着対象物の厚さ等により異なるが、２ｍｍ以内が好ましい。受け治具６は金属からなり、この実施の形態では溶着対象物に接する載置面８が平滑面となっている。
この超音波溶着機１０を用いて、２枚のプラスチックダンボールを接合する工程を説明する。プラスチックダンボール１ａとプラスチックダンボール１ｂとを接合したい部分が重なるようにして受け治具６の載置面８に載置する。このとき、ホーン３の凸部５の直下に接合したい部分がくるようにプラスチックダンボール１ａとプラスチックダンボール１ｂを重ねて配置する。
プラスチックダンボール１ａ、１ｂの厚さは３〜５ｍｍ程度が溶着性に優れており、この実施の形態では４ｍｍの厚さとなっている。また、その目付け（プラスチックダンボールを構成するシートの坪量）は８００ｇ／ｍ２以上が効果的であり、この値より少ないとプラスチックダンボールが潰れた時点でシートが引っ張られ穴が明き易くなる。この実施の形態では、１０００ｇ／ｍ２の目付けを用いている。
次に、図示しない加圧手段によりホーン３を降下させ、ホーン３と受け治具６とによって重なり状態のプラスチックダンボールを挟み込む。この状態で、プラスチックダンボール１ａとプラスチックダンボール１ｂの重なり部分に所定の圧力を印加するとともに、図示しない超音波振動子を駆動させる。通常の熱可塑性樹脂板の接合の場合、超音波振動子の発振周波数として２０ｋＨｚを用いるが、プラスチックダンボール１ａ、１ｂは厚みがあり、かつホーン３が凸部５を有していてそのサイズも大きいことから、この実施の形態では発振周波数として１５ｋＨｚを用いている。
超音波振動によってプラスチックダンボール１ａとプラスチックダンボール１ｂとの重なり部分に摩擦熱が発生し、プラスチックダンボール１ａ、１ｂが溶融して接合される。図１において、符号２は接合部である。この接合と同時に、ホーン３の凸部５に接触する部分が陥没し、所定の文字を示す凸部５が反転した凹模様が形成される。
図４は別のホーンの斜視図を示す。ホーン３の接触面４には、所定の文字を示す凹部７が設けられている。このホーン３を用いて上記と同様の超音波溶着を行うと、プラスチックダンボール１ａとプラスチックダンボール１ｂの重なり部分に、所定の文字を示す凹部７が反転した凸模様が形成される。
以上の実施の形態では、凹凸模様を文字としているが、数字、図柄等の凹凸模様であっても良い。また、凹凸模様をホーン３における溶着対象物との接触面４に形成しているが、受け治具６における溶着対象物との載置面（接触面）８に凹凸模様を形成しても良い。
本発明の一実施の形態の超音波溶着機の側面図である。 ホーンの正面図である。 ホーンの斜視図である。 別のホーンの斜視図である。
符号の説明
１ａ、１ｂ プラスチックダンボール
３ ホーン
４ 接触面
５ 凸部
６ 受け治具
７ 凹部
８ 載置面
１０ 超音波溶着機

Claims (4)

  1. 文字、数字、図柄に対応した凹凸模様が溶着対象物と接触する接触面に設けられていることを特徴とする超音波溶着機のホーン。
  2. 超音波振動子と、ホーンと、溶着対象物を支持する受け治具からなる超音波溶着機において、文字、数字、図柄に対応した凹凸模様が前記ホーン及び受け治具の少なくとも一方の溶着対象物に接する接触面に設けられていることを特徴とする超音波溶着機。
  3. 請求項２記載の超音波溶着機を用いて２枚の熱可塑性樹脂板を接合すると同時に、少なくとも一方の熱可塑性樹脂板の表面に文字、数字または図柄を示す凹凸模様を形成することを特徴とする熟可塑性樹脂板の接合方法。
  4. 前記熱可塑性樹脂板がプラスチックダンボールであることを特徴とする請求項３記載の熱可塑性樹脂板の接合方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009081543A1 (ja) * 2007-12-25 2009-07-02 Mitsubishi Plastics, Inc. 積層シート及びその製造方法
WO2010139464A1 (de) * 2009-06-05 2010-12-09 Sonotronic Nagel Gmbh Ultraschall-schweisswerkzeug
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