JP3218624B2 - 超音波線シール装置 - Google Patents

超音波線シール装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフィルムを脆化させずに
接合し得る超音波接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミ
ド、ポリウレタン、熱可塑性ポリイミド、ポリカーボネ
ート、フッ素系樹脂、ゴム等のフィルムは、接合する場
合には超音波溶接法を用いるのが一般的である。この超
音波溶接法によりフィルムの線シールを行う場合、通常
フィルムの接合すべき部分を重ね合わせた後、超音波ホ
ーンを当てて超音波を発振させながらフィルム又はホー
ンを移動する。超音波ホーンが当接したフィルム部分
は、超音波エネルギーにより軟化溶融し、フィルム同志
が溶着する。超音波ホーンが移動した後、フィルム接合
部は自然冷却されて固化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
エネルギーにより一旦溶融したフィルム部分は、固化し
ても元の組織状態に戻らず、脆化していることがわかっ
た。接合部でフィルムが脆化すると、その部分で破断が
生じやすく、接合フィルムの商品価値が低下する。
【０００４】従って、本発明の目的は、接合部での脆化
がなく、優れた強度を有する接合部を得ることができる
フィルムの超音波線シール装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、超音波エネルギーにより溶融した
フィルム部分は、急冷されると非晶質化し、機械的強度
等の劣化が生じないことを発見し、本発明を完成した。
【０００６】すなわち、本発明の樹脂フィルムの超音波
線シール装置は、超音波ホーンを具備する超音波発振装
置と、前記超音波ホーンの下端部付近に位置する開口部
を有する冷却媒体噴出部材と、樹脂フィルムを重合した
状態で、前記樹脂フィルムと前記超音波ホーンとを相対
的に移動させる手段とを有することを特徴とする。
【０００７】本発明の好ましい実施例では、前記冷却媒
体噴出部材の開口部の位置を調節するために、複数の屈
曲部を有するジグが前記冷却媒体噴出部材に取り付けら
れている。超音波線シール装置はさらに前記超音波ホー
ンの下端部付近に位置する開口部を有するバキューム装
置を具備するのが好ましい。
【０００８】
【実施例及び作用】本発明の超音波線シール装置に使用
し得るフィルムとしては、ポリエステル、熱可塑性ポリ
イミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂等がある。こ
れらの樹脂のフィルムの厚さは、５〜500 μｍ程度であ
ればよい。
【０００９】このようなフィルムの超音波線シールは、
図１に示す装置により行う。２枚のフィルム１、１’の
端部を、土台２上で0.01〜５mmの重ね代となるように重
ね合わせ、重合部11の上から超音波ホーン３を押し当て
る。土台２としては、平坦な金属製の台を用いることが
できる。なお、フィルム樹脂がポリカーボネートの場
合、重ね代が0.01〜５mmとなるように重ね合わせる方式
をとるのが好ましく、またポリエステル等の場合、溶断
方式をとるのが好ましい。
【００１０】フィルムの重合部11上に当接した超音波ホ
ーン３を固定したまま、フィルム１、１’を土台２ごと
移動させる。フィルムの移動速度は、フィルムの厚さ、
超音波エネルギーの大きさ等により異なるが、一般に0.
01〜20ｍ／分とする。移動速度が0.01ｍ／分より遅い
と、フィルムの過度の溶融が起こり、脆化の原因とな
る。一方、20ｍ／分より速いと、溶着が不十分になるだ
けでなく、精密な線シールが困難となる。より好ましい
移動速度は0.01〜10ｍ／分である。なお、フィルムを移
動させる代わりに、フィルムを固定し、超音波ホーン３
を上記速度で移動しても、同じ結果が得られる。
【００１１】この線シール装置において、超音波エネル
ギーにより溶融したフィルム重合部11を急冷する必要が
ある。急冷法としては、空気、窒素、炭酸ガス、アルゴ
ン等の圧縮気体、水スプレー等の冷却媒体を吹きかける
ことにより行うことができる。フィルムの清浄性の維持
や後工程の容易さ（水分をふき取る工程が不要）等の理
由により、圧縮空気による急冷が最も好ましい。圧縮気
体は室温でよいが、フィルムが厚くて接合部の急冷が困
難な場合、ドライアイス等で冷却した圧縮気体を用いて
もよい。
【００１２】圧縮気体による急冷装置の一例を図２に示
す。ホーン３を有する超音波発振装置５に圧縮気体用コ
ンプレッサ６が固定されており、コンプレッサ６に連結
されたパイプ７の先端開口部7aは、超音波ホーン３の下
端部付近に位置している。複数の屈曲部8a、8aを有する
ジグ８がコンプレッサ６及びパイプ７に連結されてお
り、これによりパイプ７の先端開口部の位置を調節でき
るようになっている。
【００１３】超音波発振装置５にはまたバキューム装置
15が固定されており、バキューム装置15に連結されたパ
イプ16の先端開口部も超音波ホーンの下端部付近に位置
している。図示されていないが、パイプ７と同様に、パ
イプ16もジグにより位置の調節をすることができる。な
お、このバキューム装置15はフィルム重合部分における
ゴミや切り粉等を吸引するために用いるが、場合によっ
ては省略することができる。
【００１４】図２に示す装置によりフィルムの線シール
を行う場合、まずフィルム１、１’を重ね合わせて土台
２上に載置し、超音波発振装置５、パイプ７、16の位置
を調節して、超音波ホーン３がフィルム上面に当接する
とともに、その部分にパイプ７、16の先端開口部が位置
するようにする。この状態で、フィルム１、１’の重合
部11が矢印Ａに示す方向に移動するように、フィルム
１、１’を土台２ごと移動する。
【００１５】これにより、フィルム１、１’の重合部11
は連続的に超音波溶接され、接合部において溶融したフ
ィルム部分は、パイプ７より噴出される圧縮気体により
急冷される。その結果、フィルム溶接部における脆化が
実質的に起こらず、大きな接合強度が得られる。
【００１６】なお、図２と同様の装置を用いて、フィル
ムを移動する代わりに、超音波発振装置５の方を移動さ
せるようにしてもよい。また接合するフィルムは２枚で
ある必要はなく、一枚のフィルムの両端部を重ね合わせ
て溶接してもよい。さらに、重ね合わせる端部を斜めに
カットしておくことにより、溶接部が他の部分より厚く
なるのを防止することもできる。また、溶接部に再度超
音波エネルギーを付与することにより、平坦化を達成す
ることもできる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の超音波線シ
ール装置は、超音波ホーンの下端部付 近に位置する開口
部を有する冷却媒体噴出部材を具備するので、樹脂フィ
ルムの超音波溶接部を急冷により非晶質化させ、もって
機械的強度等の劣化（特に脆化）が起こさずに著しく良
好な接合強度を得ることができる。このようにして得ら
れたフィルム接合体は、接合部が脆化していないので、
繰り返し曲げ応力がかかるような状態で使用しても、接
合部が破断することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波ホーンを当接することにより、線シール
を行う様子を示す部分拡大断面図である。
【図２】本発明の超音波線シール装置を示す部分拡大断
面図である。
【符号の説明】
１、１’ フィルム ２ 土台 ３ ホーン ５ 超音波発振装置 ６ コンプレッサ ７、16 パイプ 10 支持体 11 フィルム重合部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波を用いて樹脂フィルムを線シール
    する装置において、超音波ホーンを具備する超音波発振
    装置と、前記超音波ホーンの下端部付近に位置する開口
    部を有する冷却媒体噴出部材と、樹脂フィルムを重合し
    た状態で、前記樹脂フィルムと前記超音波ホーンとを相
    対的に移動させる手段とを有することを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の超音波線シール装置に
    おいて、前記冷却媒体噴出部材の開口部の位置を調節す
    るために、複数の屈曲部を有するジグが前記冷却媒体噴
    出部材に取り付けられていることを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の超音波線シール
    装置において、前記超音波ホーンの下端部付近に位置す
    る開口部を有するバキューム装置を具備することを特徴
    とする装置。
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