JP2013099877A - 超音波溶着方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱可塑性樹脂からなる樹脂基材と所定の吸音材とを超音波溶着によって結合する際に、相互の溶着面積をホーンの形状以上に増加させて結合強度を高める。
【解決手段】熱可塑性樹脂で成形された樹脂基材10の接合面12に所定の吸音材(不織布18)を超音波溶着によって結合する超音波溶着方法であって、樹脂基材10の接合面12に突起部14を予め成形しておき、この接合面に吸音材を重ねた状態で配置する。そして、超音波発振器のホーン20を吸音材の側から樹脂基材の突起部14に向けて押込むとともに、この突起部に対して加えられるホーンの超音波振動と加圧力とに基づく熱エネルギーにより、突起部14を溶融させて樹脂基材10と吸音材とを結合する。
【選択図】図2
【解決手段】熱可塑性樹脂で成形された樹脂基材10の接合面12に所定の吸音材(不織布18)を超音波溶着によって結合する超音波溶着方法であって、樹脂基材10の接合面12に突起部14を予め成形しておき、この接合面に吸音材を重ねた状態で配置する。そして、超音波発振器のホーン20を吸音材の側から樹脂基材の突起部14に向けて押込むとともに、この突起部に対して加えられるホーンの超音波振動と加圧力とに基づく熱エネルギーにより、突起部14を溶融させて樹脂基材10と吸音材とを結合する。
【選択図】図2
Description
本発明は、主として自動車部品である樹脂基材に不織布などの吸音材を超音波溶着によって結合する超音波溶着方法に関する。
この種の超音波溶着に関しては、例えば特許文献1に開示された技術が既に知られている。この技術では、車両用天井材の製造に際し、芯材の上に不織布およびフェルトを順に重ねた状態とし、超音波発振器のホーンをフェルトの上面から押付けて振動させる。その結果、芯材の上面部および不織布が溶融し、溶融樹脂がフェルトの繊維に絡みつくことにより、芯材とフェルトとが溶着される。
一般に、超音波振動に基づく熱エネルギーによって樹脂(熱可塑性樹脂)が溶融する範囲は、ホーン端面の大きさや形状によってほぼ決定されるのであり、これは特許文献1に開示された技術においても例外ではない。このため、ホーン端面の大きさや形状が何らかの事情で規制されると、超音波溶着の面積も規制され、特許文献1の技術を例にとった場合には車両用天井材における芯材とフェルトとの結合強度が不足することになる。
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、熱可塑性樹脂からなる樹脂基材と所定の吸音材とを超音波溶着によって結合する際に、相互の溶着面積をホーンの形状以上に増加させて結合強度を高めることである。
本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
熱可塑性樹脂で成形された樹脂基材の接合面に所定の吸音材を超音波溶着によって結合する超音波溶着方法であって、樹脂基材の接合面に突起部を予め成形しておき、この接合面に吸音材を重ねた状態で配置する。そして、超音波発振器のホーンを吸音材の側から樹脂基材の突起部に向けて押込むとともに、この突起部に対して加えられるホーンの超音波振動と加圧力とに基づく熱エネルギーにより、突起部を溶融させて樹脂基材と吸音材とを結合する。
熱可塑性樹脂で成形された樹脂基材の接合面に所定の吸音材を超音波溶着によって結合する超音波溶着方法であって、樹脂基材の接合面に突起部を予め成形しておき、この接合面に吸音材を重ねた状態で配置する。そして、超音波発振器のホーンを吸音材の側から樹脂基材の突起部に向けて押込むとともに、この突起部に対して加えられるホーンの超音波振動と加圧力とに基づく熱エネルギーにより、突起部を溶融させて樹脂基材と吸音材とを結合する。
本発明においては、樹脂基材の突起部が溶融して広がることにより、樹脂基材と吸音材とを結合するための溶着面積がホーンの形状以上に増加し、相互の結合強度が高められる。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
樹脂基材10は、主として自動車部品を構成しており、図面では全体の一部分のみが示されている。そして、樹脂基材10の接合面12には、吸音材として図2および図3に示されている不織布18が超音波溶着(スポット溶着)によって結合される。
樹脂基材10は、主として自動車部品を構成しており、図面では全体の一部分のみが示されている。そして、樹脂基材10の接合面12には、吸音材として図2および図3に示されている不織布18が超音波溶着(スポット溶着)によって結合される。
樹脂基材10は、超音波溶着に適応可能なナイロンやポリエチレン等の熱可塑性樹脂(加熱で溶融する樹脂)によって成形されている。これに対して不織布18の素材には、熱可塑性樹脂を用いることも可能であるが、ウレタンやエポキシ樹脂といった超音波溶着に適さない熱硬化性樹脂を用いてもよい。
樹脂基材10は、その接合面12から突出した突起部14を備えている。この突起部14は、樹脂基材10と一体に成形されているとともに、その平面形状が例えば「十字」状のリブ形状をしている(図1)。なお、実際の自動車部品(樹脂基材10)では、広い接合面12の複数箇所に突起部14が成形されている。
超音波溶着の基本的な原理は、20kHz以上の電気信号が超音波発振器(ジェネレータ)から振動子(コンバータ)に送られ、そこで機械的振動エネルギーに変換される。この振動エネルギーは、図2および図3で示すホーン20に伝達され、このホーン20を通じて超音波溶着の対象箇所に超音波振動が加えられる。この対象箇所では、ホーン20の超音波振動と加圧力とに基づいて強力な熱エネルギーが生じ、樹脂の溶融温度まで瞬時に上昇して溶着が行われる。なお、本実施の形態では、ホーン20の形状を樹脂基材10の接合面12に成形されている突起部14の平面形状に合わせた太さの円柱もしくは角柱などに設定している。
本実施の形態における超音波溶着に際しては、まず熱可塑性樹脂からなる樹脂基材10の接合面12に不織布18を重ねた状態で配置する(図2)。この状態において、超音波発振器のホーン20を不織布18の上面側から接合面12の突起部14に向けて押込むとともに、このホーン20によって突起部14に超音波振動と加圧力とを加える。これに基づいて発生する前述の強力な熱エネルギーにより、突起部14が瞬時に溶融して接合面12と不織布18との間に大きく広がった溶融樹脂14Aとなる(図3)。この大きく広がった溶融樹脂14Aにより、樹脂基材10と不織布18とが溶着される。
前述のように、樹脂基材10の接合面12には複数個の突起部14が予め成形されており、各突起部14の箇所において超音波溶着が行われる。この結果、樹脂基材10と不織布18とはスポット溶着によって結合されることになる。
樹脂基材10の突起部14がホーン20から受ける超音波振動と加圧力とに基づく熱エネルギーによって溶融した結果の溶融樹脂14Aは、ホーン20の端面以上に大きく広がっている。つまり、樹脂基材10と不織布18とを結合している溶着面積がホーン20の端面以上に増加することとなる。したがって、ホーン20の端面の大きさが一定以下に規制されている場合でも、超音波溶着による樹脂基材10と不織布18との結合強度を高めることができる。
以上は本発明を実施するための最良の形態を図面に関連して説明したが、この実施の形態は本発明の趣旨から逸脱しない範囲で容易に変更または変形できるものである。
例えば樹脂基材10における突起部14の形状については、平面形状が「十字」状のリブ形状に限るものではなく、図4で示すような円筒形状の突起部114に代えてもよい。また、吸音材として用いた不織布18は、シート状の化学繊維やその他の素材に代えることも可能である。
例えば樹脂基材10における突起部14の形状については、平面形状が「十字」状のリブ形状に限るものではなく、図4で示すような円筒形状の突起部114に代えてもよい。また、吸音材として用いた不織布18は、シート状の化学繊維やその他の素材に代えることも可能である。
10 樹脂基材
12 接合面
14 突起部
18 不織布(吸音材)
20 ホーン
12 接合面
14 突起部
18 不織布(吸音材)
20 ホーン
Claims (1)
- 熱可塑性樹脂で成形された樹脂基材の接合面に所定の吸音材を超音波溶着によって結合する超音波溶着方法であって、
樹脂基材の接合面に突起部を予め成形しておき、この接合面に吸音材を重ねた状態で配置し、超音波発振器のホーンを吸音材の側から樹脂基材の突起部に向けて押込むとともに、この突起部に対して加えられるホーンの超音波振動と加圧力とに基づく熱エネルギーにより、突起部を溶融させて樹脂基材と吸音材とを結合する超音波溶着方法。
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2011
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