JP6476824B2

JP6476824B2 - 超音波溶着装置およびシート状物の超音波溶着方法

Info

Publication number: JP6476824B2
Application number: JP2014254862A
Authority: JP
Inventors: 公康加藤; 純一内田; 修平西山; 拓登大村; 健作吉野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: JP2016113191A

Description

本発明は、超音波溶着装置およびシート状物の超音波溶着方法に関する。

複数の包装物が連結した連結包装物において、大きな力や切断器具などを要することなく、上記の連結部で各包装物を切り離すことができる連結包装物が要求されている。

ここで、上記のような連結包装物を得る手段としては、連結包装物の連結部にミシン線を設けることが知られており、具体的には、例えば、超音波溶着にて２枚のシート状物の一部を線状に貼り合わせた後に、その貼り合わせ部位に超音波カッターなどを用いて断続的に切り込みを入れていく手法などが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開第２００１−０１０００５号公報

特許文献１に記載された連結包装物の連結部の作製方法では、２枚のシート状物の一部を線状に貼り合わせる工程およびその貼り合わせ部位に断続的に切り込みを入れていく工程を独立して行わなければならず、その作製には生産性に劣るとの課題がある。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、超音波溶着装置の超音波発信受け部材の超音波発振部材に対向する面の形状を特定のものとすることで、２枚のシート状物の一部を線状に貼り合わせる工程およびその貼り合わせ部位に断続的に切り込みを入れていく工程を同時に行うことができ、連結包装物の生産性の向上に資する超音波溶着装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によれば、
（１）超音波を放射する面Ｃ１を有する超音波発振部材と、多角形の平板であって、厚み方向に平行な側面の１つの側面Ａ１が前記超音波発振部材の超音波を放射する面Ｃ１に対向するように配置された超音波振動受け部材と、を備え、前記超音波振動受け部材は、その面方向に平行な２つの多角形の面の少なくとも一方の面Ｂ１に、前記側面Ａ１に露出する１つまたは複数の凸部および／または凹部が形成されている超音波溶着装置が提供される。

また、（２）本発明の好ましい形態によれば、前記側面Ａ１の、前記超音波振動受け部材の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差が０．４ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、（１）の超音波溶着装置が提供される。

また、（３）本発明の好ましい形態によれば、前記凸部および／または凹部の、前記側面Ａ１に垂直な方向の長さが２．０ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下である（１）または（２）の超音波溶着装置が提供される。

また、（４）超音波を放射する面Ｃ２を有する超音波発振部材と、円板であって、面方向に平行な２つの円形の面のそれぞれの中心を通る軸で回転自在に保持され、厚み方向に平行な側面Ａ２が前記超音波発振部材の超音波を放射する面Ｃ２に対向するように配置された超音波振動受け部材と、を備え、前記超音波振動受け部材は、その面方向に平行な２つの円形の面の少なくとも一方の面Ｂ２に、前記側面Ａ２に露出する１つまたは複数の凸部および／または凹部が形成されている、超音波溶着装置が提供される。

また、（５）前記側面Ａ２の、前記超音波振動受け部材の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差が０．４ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、（４）の超音波溶着装置が提供される。

また、（６）本発明の好ましい形態によれば、前記凸部および／または凹部の、前記面Ｂ２の円周辺から中心に向かう方向の長さが２．０ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下である、（４）または（５）の超音波溶着装置が提供される。

また、（７）（１）から（６）のいずれかの超音波溶着装置を用いた被溶着物の製造方法であって、少なくとも２枚以上のシート状物を前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材との間に導入する工程と、前記２枚以上のシート状物の溶着させる部位同士を接触させる工程と、前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材の間で超音波振動による摩擦熱によって前記２枚以上のシート状物の前記溶着させる部位を溶融させる工程と、を有する被溶着物の製造方法が提供される。

また、（８）（１）から（３）のいずれかの超音波溶着装置を用いた被溶着物の製造方法であって、少なくとも２枚以上のシート状物を前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材との間に導入する工程と、前記２枚以上のシート状物の溶着させる部位同士を接触させる工程と、前記超音波発振部材を、前記側面Ａ１と前記面Ｃ１とが対向する位置関係を保ちつつ、側面Ａ１に平行な方向に移動させながら、前記面Ｃ１から前記側面Ａ１に向かって超音波を放射させ、超音波振動による摩擦熱によって前記２枚以上のシート状物の前記溶着させる部位を溶融させる工程と、
を有する被溶着物の製造方法が提供される。

また、（９）（４）から（６）のいずれかの超音波溶着装置を用いた被溶着物の製造方法であって、少なくとも２枚以上のシート状物を前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材との間に導入する工程と、前記２枚以上のシート状物の溶着させる部位同士を接触させる工程と、前記超音波振動受け部材をその中心を通る軸で回転させ、かつ前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材とを、前記側面Ａ２と前記面Ｃ２とが対向する位置関係を保ちつつ、前記超音波振動受け部材の面方向に平行な方向に移動させながら、前記面Ｃ２から前記側面Ａ２に向かって超音波を放射させ、超音波振動による摩擦熱によって前記２枚以上のシート状物の前記溶着させる部位を溶融させる工程と、を有する被溶着物の製造方法が提供される。

本発明によれば、超音波溶着装置の超音波発信受け部材の超音波発振部材に対向する面の形状を特定のものとすることで、２枚のシート状物の一部を線状に貼り合わせる工程およびその貼り合わせ部位に断続的に切り込みを入れていく工程を同時に行うことができ、連結包装物の生産性の向上に資する超音波溶着装置を提供することが可能となる。

本発明の超音波溶着装置の一例の概念図である。本発明の第１の実施形態における超音波溶着装置の超音波発振部材および超音波振動受け部材の概念図である。本発明の第２の実施形態における超音波溶着装置の超音波発振部材および超音波振動受け部材の概念図である。本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装過程の一部を示す概念図である。本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装過程の一部を示す概念図である。本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装過程の一部を示す概念図である。本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装過程の一部を示す概念図である。本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装過程の一部を示す概念図である。本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装過程の一部を示す概念図である。本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装過程の一部を示す概念図である。

本発明の超音波溶着装置は、超音波溶着装置の超音波発信受け部材の超音波発振部材に対向する面の形状を特定のものとすることで、２枚のシート状物の一部を線状に貼り合わせる工程およびその貼り合わせ部位に断続的に切り込みを入れていく工程を同時に行うことができ、連結包装物の生産性の向上に資するものである。

以下、本発明の実施形態例を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の超音波溶着装置の一例の概念図である。上記の超音波溶着装置は、超音波発振部材１、超音波振動受け部材２、２つの包装機構３、受け皿４、２つのシート状物巻出ロール５、２つのガイドロール６、および押し込みガイド７を備える。上記２つのシート状物巻出ロールからはシート状物８が巻き出され、被包装物９は、超音波発振部材１および超音波振動受け部材２の間かつ２つの包装機構３の間で、押し込みガイド７により、シート状物８に押し込まれる。次に、押し込みガイド７が上方に移動した後、２つの包装機構３の各々が中央付近に移動し、被包装物９の左右上方にあるシート状物を被包装物の上方中央付近で接触させる。次に、超音波発振部材１および超音波振動受け部材２の各々が中央付近に移動しシート状物８の上記の接触部分に超音波を放射することで、シート状物８の上記の接触部分を溶着する。

また、本発明の超音波溶着装置が備える超音波発振部材とは、超音波を放射する面Ｃ１を有するものであり、その具体例として、超音波を発生させる超音波振動発振部材と、上記の超音波振動発振部材に接触しており、超音波振動発振部材の発生させた振動を伝達して超音波を放射する面Ｃ１を有する超音波伝達部材とからなるものが挙げられる。

次に、図２は、本発明の第１の実施形態における超音波溶着装置（以下、第１の超音波溶着装置とする。）の超音波発振部材１３および超音波振動受け部材１０の概念図である。第１の超音波溶着装置の備える超音波振動受け部材１０は長方形の平板であり、厚み方向に平行な側面の１つの側面Ａ１が、前記超音波発振部材の超音波を放射する面Ｃ１に対向するように配置されている。また、上記の超音波振動受け部材には、その面方向に平行な２つの長方形の面の一方の面Ｂ１に、上記の側面Ａ１に露出する２つの凹部が形成されている。また、超音波発振部材１３は、超音波振動受け部材１０の側面Ａ１に平行かつ超音波振動受け部材１０の厚み方向に垂直な方向（具体的には、図２に示す、第１の実施形態における超音波発振部材の移動方向１４）に移動する。ここで、超音波発振部材１３の面Ｃ１と、その面に対向する超音波振動受け部材の側面Ａ１の一部との間で超音波の共振がおこる。

本発明の超音波溶着装置の備える超音波振動受け部材１０は上記のとおりであり、その側面Ａ１の形状が特徴的なものとなっている。すなわち、その側面Ａ１の形状は、超音波振動受け部材１０の厚み方向の幅が均一ではなく、上記の２つの凹部が形成された部分における厚み方向の幅が、凹部が形成されていない部分における厚み方向の幅に比べ小さくなっている。ここで、超音波振動受け部材１０の側面Ａ１の形状を上記のようなものとすることで、超音波振動受け部材１０の厚み方向の幅が小さい部分では、強い共振効果によりシート状物に伝達される振動エネルギーが集中されて摩擦発熱が高まるため、その部分に配されるシート状物の溶着（溶融）の程度が高くなり、その部分でシート状物は部分的に切断され、その繋ぎ強度は弱いものとなる。すなわち、シート状物のその部分においては、超音波振動のみで、溶着と切断を同時に達成することができる。一方で、超音波振動受け部材１０の凹部が形成されていない部分で、凹部が形成された部分に比べ厚み方向の幅が大きい部分では、上記の厚み方向の幅が小さい部分に比べ、共振効果は弱くなり、シート状物に伝達される振動エネルギーによる摩擦発熱も低くなる。そのため、その部分に配されるシート状物の溶着（溶融）の程度は高くなり過ぎず、切断までされることはなく、その部分の繋ぎ強度は比較的強いものとなる。超音波振動受け部材１０の、厚さ方向の幅の多い部分と小さい部分で上記のとおりの繋ぎ強度の差が生じるため、超音波を照射されたシート状物の部分には、溶着および切断が行われている部分と溶着のみされている部分とが交互に配されることとなり、ミシン目が形成されることとなる。なお、用いるシート状物によっては、シート状物は必ずしも部分的に切断されている必要はなく、部分的にシート状物の溶着（溶融）の程度を高めることで、その部分の繋ぎ強度が溶着（溶融）の程度を高めていないシート状物の部分の繋ぎ強度よりも弱くなっていればよい。

また、第１の超音波溶着装置では、上記のとおり凹部を有する超音波振動受け部材を用いているが、それを上記の超音波振動受け部材をその面方向に平行な２つの長方形の面の一方の面Ｂ１に上記の側面Ａ１に露出する凸部が形成されている超音波振動受け部材に代替したとしても、凸部が形成されている部分と凸部が形成されていない部分とで上記の側面Ａ１の厚み方向の幅が異なるため、上記と同様の理由によりミシン目が形成されることとなる。

また、上記の超音波発振部材１３は、その面Ｃ１の大きさが、面Ｃ１の上記の側面Ａ１への投影像が側面Ａ１の超音波振動受け部材１０の面方向に平行な２つの辺からはみ出す大きさであることが好ましい。すなわち、本発明の超音波溶着装置において、超音波発振部材１３と超音波振動受け部材１０が配された状態で、超音波振動受け部材１０の側面Ａ１の厚み方向の幅の領域が、超音波発振部材１３の面Ｃ１の厚み方向の幅の領域内に含まれることが好ましい。なお、超音波振動受け部材１０の側面Ａ１の厚み方向と超音波発振部材１３の面Ｃ１の厚み方向は同じ方向である。上記のような構成とすることで、超音波発振部材１３と超音波振動受け部材１０との間の超音波の共振において超音波の発散がより抑制され、溶着対象のシート状物により効率的に振動エネルギーを伝達することができる。

また、第１の超音波溶着装置の超音波振動受け部材１０の側面Ａ１の、上記の超音波振動受け部材の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差が０．４ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることが好ましい。上記の超音波振動受け部材１０の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差を０．４ｍｍ以上とすることで、溶着のみされている部分と溶着および切断が行われている部分の差異をより明白にできる。一方で、上記の超音波振動受け部材１０の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差を４．０ｍｍ以下とすることで、２つのシート状物を接着より適した程度にまで溶融させることができる。

また、第１の超音波溶着装置の超音波振動受け部材１０に形成される凸部および／または凹部の、上記の側面Ａ１に垂直な方向の長さは、２．０ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下であることが好ましい。超音波振動受け部材１０は、超音波発振部材１３から放射される超音波を受ける部材であり、お互いが接し合う位置関係であるため、使用するにつれて、その側面Ａ１は摩耗していく。ここで、摩耗が進むと超音波振動受け部材１０に形成された凸部および／または凹部が消失し、側面Ａ１の厚み方向の幅に差が無くなり、上記の効果が得られなくなる。すなわち、超音波振動受け部材１０に形成される凸部および／または凹部の、上記の側面Ａ１に垂直な方向の長さを２．０ｍｍ以上とすることで長期使用後においても、上記の効果を得ることができる。一方で、超音波振動受け部材１０に形成される凸部および／または凹部の、上記の側面Ａ１に垂直な方向の長さの上限は特に限定されないが、超音波発振受け部材の加工上の都合等から５０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

第１の超音波溶着装置の超音波振動受け部材１０に形成される凸部および／または凹部間の好ましいピッチ１５については、超音波発振部材１３の第１の実施形態における超音波発振部材の移動方向１４への移動の速度ないしは、超音波発振部材１３および超音波振動受け部材１０の間を走行させるシート状物の走行の速度に依存するため特に限定されるものではないが、例えば、超音波発振部材１３の第１の実施形態における超音波発振部材の移動方向１４への移動の速度が４０〜２００ｍｍ／ｓｅｃである場合には、第１の超音波溶着装置の超音波振動受け部材１０に形成される凸部および／または凹部間の好ましいピッチ１５は、超音波振動受け部材１０のその厚み方向に垂直方向の長さの１０％以上５０％以下の長さであることが好ましい。また、凸部および／または凹部の形状については、直線的な凸部および／または凹部に限定するものでなく、厚み方向の最大値と最小値が上述の関係を満たすものであれば、本発明の効果を奏するものであれば丸みを帯びたものであってもよい。

次に、図３は、本発明の第２の実施形態における超音波溶着装置（以下、第２の超音波溶着装置とする。）の超音波発振部材２０および超音波振動受け部材１６の概念図である。第２の超音波溶着装置の備える超音波振動受け部材１６は円板であり、面方向に平行な２つの円形の面のそれぞれの中心を通る軸で回転自在に保持され、厚み方向に平行な側面Ａ２が前記超音波発振部材２０の超音波を放射する面Ｃ２に対向するように配置されている。

また、上記の超音波振動受け部材１６には、その面方向に平行な２つの円形の面の一方の面Ｂ２に、上記の側面Ａ２に露出する１つの凸部が形成されている。

また、第２の超音波溶着装置が有する超音波発振部材２０と、超音波振動受け部材１６は同じ方向に同期して平行移動する（具体的には、図３に示すように、超音波発振部材は第２の実施形態における超音波発振部材の移動方向２１に移動し、超音波振動受け部材は第２の実施形態における超音波振動受け部材の移動方向２２に移動する）。さらに、超音波振動受け部材１６は、２つの超音波振動受け部材固定機構１９に挟まれ保持されており、かつ、その面方向に平行な２つの円形の面のそれぞれの中心を通る軸で回転自在となっている。また、超音波振動受け部材１６は、第２の実施形態における超音波振動受け部材の移動方向２２に移動しながらその面方向に平行な２つの円形の面のそれぞれの中心を通る軸を中心に回転するものである。従って、上記の凸部の有無により、超音波発振部材２０の面Ｃ２に対向している側面Ａ２の超音波振動受け部材１６の厚さ方向の幅は、超音波振動受け部材１６の第２の実施形態における超音波振動受け部材の移動方向２２への移動の程度にともない変化することとなる。すなわち、上記のとおりの機構とすることで、第１の超音波溶着装置で記載した理由と同様の理由によりミシン目を形成することができる。なお、用いるシート状物によっては、シート状物は必ずしも部分的に切断されている必要はなく、部分的にシート状物の溶着（溶融）の程度を高めることで、その部分の繋ぎ強度が溶着（溶融）の程度を高めていないシート状物の部分の繋ぎ強度よりも弱くなっていればよい。

また、第２の超音波溶着装置では、上記のとおり凸部を有する超音波振動受け部材を用いているが、それを上記の超音波振動受け部材をその面方向に平行な２つの円形の面の一方の面Ｂ２に上記の側面Ａ２に露出する凹部が形成されている超音波振動受け部材に代替したとしても、凹部が形成されている部分と凹部が形成されていない部分とで上記の側面Ａ２の厚み方向の幅が異なるため、上記と同様の理由によりミシン目が形成されることとなる。

また、上記の超音波発振部材２０は、その面Ｃ２の大きさが、面Ｃ２の上記の側面Ａ２への投影像が側面Ａ２の超音波振動受け部材１６の面方向に平行な２つの辺からはみ出す大きさであることが好ましい。すなわち、本発明の超音波溶着装置において、超音波発振部材２０と、超音波振動受け部材１６が配された状態で、超音波振動受け部材の側面Ａ２の厚み方向の幅の領域が、超音波発振部材２０の面Ｃ２の厚み方向の幅の領域内に含まれることが好ましい。なお、超音波振動受け部材１６の側面Ａ２の厚み方向と超音波発振部材２０の面Ｃ２の厚み方向は同じ方向である。上記のような構成とすることで、超音波発振部材２０と超音波振動受け部材１６との間の超音波の共振において超音波の発散がより抑制され、溶着対象のシート状物により効率的に振動エネルギーを伝達することができる。

また、第２の超音波溶着装置の超音波振動受け部材１６の側面Ａ２の、上記の超音波振動受け部材１６の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差が０．４ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることが好ましい。上記の超音波振動受け部材１６の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差を０．４ｍｍ以上とすることで、溶着のみされている部分と溶着および切断が行われている部分の差異をより明白にできる。一方で、上記の超音波振動受け部材１６の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差を４．０ｍｍ以下とすることで、２つのシート状物を接着より適した程度にまで溶融させることができる。

また、第２の超音波溶着装置の超音波振動受け部材１６に形成される凸部および／または凹部の、前記面Ｂ２の円周辺から中心に向かう方向の長さが、２．０ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下であることが好ましい。超音波振動受け部材１６は、超音波発振部材２０から放射される超音波を受ける部材であり、使用するにつれて、その側面Ａ２は摩耗していく。ここで、摩耗が進むと超音波振動受け部材１６に形成された凸部および／または凹部が消失し、側面Ａ２の厚み方向の幅に差が無くなり、上記の効果が得られなくなる。すなわち、超音波振動受け部材１６に形成される凸部および／または凹部の、前記面Ｂ２の円周辺から中心に向かう方向の長さを２．０ｍｍ以上とすることで長期使用後においても、上記の効果を得ることができる。一方で、超音波振動受け部材１０に形成される凸部および／または凹部の、上記の側面Ａ２に垂直な方向の長さの上限は特に限定されないが、超音波発振受け部材の加工上の都合等から５０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

次に、本発明の超音波溶着装置を用いた被包装物のシート状物による包装方法について説明する。本発明の超音波溶着装置を用いることで、複数の包装物がミシン目により連結された連結包装物を効率良く得ることができる。

ここで、図４〜図１０は、本発明の超音波溶着装置による被包装物の包装課程の一部を示す概念図である。

まず、図４に示すとおり、２つのシート状物巻出ロール２３からシート状物２４が巻き出され、第１の被包装物２９は、超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６との間かつ２つの包装機構２７の間で、押し込みガイド３０により、シート状物２４に押し込まれる。ここで、図４に示す実施形態の例においては、超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６との間かつ２つの包装機構２７の間に、１枚のシート状物２４が折り返すように導入されているが、超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６との間を局所的にみれば、２枚のシート状物が超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６との間に導入されている。従って、図４に示す実施形態の例においても、２枚以上のシート状物が超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６との間に導入されていることとなる。また、図４に示す実施形態の例に限定されることなく、それぞれ独立した２枚以上のシート状物を超音波発振部材および超音波振動受け部材との間に導入する工程も、２枚以上のシート状物を超音波発振部材および超音波振動受け部材との間に導入する工程となる。

次に、図５に示すとおり、押し込みガイド３０が上方に移動した後、２つの包装機構２７の各々が中央付近に移動し、第１の被包装物２９の左右上方にあるシート状物の溶着させる部位同士を、第１の被包装物２９の上方中央付近で接触させる。

次に、図６に示すとおり、超音波発振部材および超音波振動受け部材の各々が中央付近に移動して、シート状物２４の上記の接触部分に超音波を放射することで、シート状物２４の上記の接触部分を溶着し、包装物にミシン目の第１の溶着部分３１を形成する。ここで、第１の超音波溶着装置においては、超音波発振部材を、その面Ｃ１と超音波振動受け部材の側面Ａ１とが対向する位置関係を保ちつつ、側面Ａ１に平行な方向に移動させながら、上記の面Ｃ１から上記の側面Ａ１に向かって超音波を放射させ、超音波振動による摩擦熱によって上記のミシン目の第１の溶着部分３１を形成する。また、第２の超音波溶着装置においては、超音波振動受け部材をその中心を通る軸で回転させ、かつ超音波発振部材と超音波振動受け部材とを、超音波振動受け部材の側面Ａ２と超音波発振部材の面Ｃ２とが対向する位置関係を保ちつつ、超音波振動受け部材の面方向に平行な方向に移動させながら、上記の面Ｃ２から上記の側面Ａ２に向かって超音波を放射させ、超音波振動による摩擦熱によって上記のミシン目の第１の溶着部分３１を形成する。

次に、図７に示すとおり、超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６の各々が中央付近から外側に移動すると共に、２つの包装機構２７の各々も中央付近から外側に移動する。また、第２の被包装物３２を、第１の包装物２９の上方に用意する。

次に、図８に示すとおり、２つのシート状物巻出ロール２３からシート状物２４が巻き出され、第２の被包装物３２は、超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６との間かつ２つの包装機構２７の間で、押し込みガイド３０により、シート状物２４に押し込まれる。

次に、図９に示すとおり、押し込みガイド３０が上方に移動した後、２つの包装機構２７の各々が中央付近に移動し、第２の被包装物３２の左右上方にあるシート状物の溶着させる部位同士を、第２の被包装物３２の上方中央付近で接触させる。

次に、図１０に示すとおり、超音波発振部材２５および超音波振動受け部材２６の各々が中央付近に移動して、シート状物２４の上記の接触部分に超音波を放射することで、シート状物２４の上記の接触部分を溶着し、包装物にミシン目の第２の溶着部分３４を形成する。

図７〜図１０に示す工程を１回以上繰り返すことで、２つ以上の包装物が連結された連結包装物を得ることができ、得られた連結包装物の連結部はミシン目の溶着部分となっているため、大きな力や切断器具などを要することなく、上記の連結部で各包装物を切り離すことができる。

本発明は、超音波溶着装置およびシート状物の超音波溶着方法に関し、特に、複数の包装物が連結した連結包装物の製造に有効に用いることができる。また、被包装物、シート状物および包装物については、特に限定されることはないが、被包装物としては中空糸膜、シート状物としては不織布および包装物としては浄水器カートリッジの部材などをそれぞれ挙げることができる。

１：超音波発振部材
２：超音波振動受け部材
３：包装機構
４：受け皿
５：シート状物巻出ロール
６：ガイドロール
７：押し込みガイド
８：シート状物
９：被包装物
１０：超音波振動受け部材
１３：超音波発振部材
１４：第１の実施形態における超音波発振部材の移動方向
１５：ピッチ
１６：超音波振動受け部材
１９：超音波振動受け部材固定機構
２０：超音波発振部材
２１：第２の実施形態における超音波発振部材の移動方向
２２：第２の実施形態における超音波振動受け部材の移動方向
２３：シート状物巻出ロール
２４：シート状物
２５：超音波発振部材
２６：超音波振動受け部材
２７：包装機構
２９：第１の被包装物
３０：押し込みガイド
３１：第１の溶着部分
３２：第２の被包装物
３４：第２の溶着部分
Ａ１：側面Ａ１
Ａ２：側面Ａ２
Ｂ１：面Ｂ１
Ｂ２：面Ｂ２

Claims

溶着および切断が行われている部分と溶着のみされている部分とが交互に配されたミシン目を形成するための超音波溶着装置であって、
超音波を放射する面Ｃ１を有する超音波発振部材と、
多角形の平板であって、厚み方向に平行な側面の１つの側面Ａ１が前記超音波発振部材の超音波を放射する面Ｃ１に対向するように配置された超音波振動受け部材と、を備え、
前記超音波振動受け部材は、その面方向に平行な２つの多角形の面の少なくとも一方の面Ｂ１に、前記側面Ａ１に露出する１つまたは複数の凸部および／または凹部が形成されている、超音波溶着装置。
前記側面Ａ１の、前記超音波振動受け部材の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差が０．４ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、請求項１の超音波溶着装置。
前記凸部および／または凹部の、前記側面Ａ１に垂直な方向の長さが２．０ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下である、請求項１または２の超音波溶着装置。
溶着および切断が行われている部分と溶着のみされている部分とが交互に配されたミシン目を形成するための超音波溶着装置であって、
超音波を放射する面Ｃ２を有する超音波発振部材と、
円板であって、面方向に平行な２つの円形の面のそれぞれの中心を通る軸で回転自在に保持され、厚み方向に平行な側面Ａ２が前記超音波発振部材の超音波を放射する面Ｃ２に対向するように配置された超音波振動受け部材と、を備え、
前記超音波振動受け部材は、その面方向に平行な２つの円形の面の少なくとも一方の面Ｂ２に、前記側面Ａ２に露出する１つまたは複数の凸部および／または凹部が形成されている、超音波溶着装置。
前記側面Ａ２の、前記超音波振動受け部位の厚さ方向の長さの最大値と最小値の差が０．４ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、請求項４の超音波溶着装置。
前記凸部および／または凹部の、前記面Ｂ２の円周辺から中心に向かう方向の長さが２．０ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下である、請求項４または５の超音波溶着装置。
請求項１から６のいずれかの超音波溶着装置を用いた被溶着物の製造方法であって、
少なくとも２枚以上のシート状物を前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材との間に導入する工程と、
前記２枚以上のシート状物の溶着させる部位同士を接触させる工程と、
前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材の間で超音波振動による摩擦熱によって前記２枚以上のシート状物の前記溶着させる部位を溶融させる工程と、
を有する被溶着物の製造方法。
請求項１から３のいずれかの超音波溶着装置を用いた被溶着物の製造方法であって、
少なくとも２枚以上のシート状物を前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材との間に導入する工程と、
前記２枚以上のシート状物の溶着させる部位同士を接触させる工程と、
前記超音波発振部材を、前記側面Ａ１と前記面Ｃ１とが対向する位置関係を保ちつつ、面側Ａ１に平行な方向に移動させながら、前記面Ｃ１から前記側面Ａ１に向かって超音波を放射させ、超音波振動による摩擦熱によって前記２枚以上のシート状物の前記溶着させる部位を溶融させる工程と、
を有する被溶着物の製造方法。
請求項４から６のいずれかの超音波溶着装置を用いた被溶着物の製造方法であって、
少なくとも２枚以上のシート状物を前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材との間に導入する工程と、
前記２枚以上のシート状物の溶着させる部位同士を接触させる工程と、
前記超音波振動受け部材をその中心を通る軸で回転させ、かつ前記超音波発振部材と前記超音波振動受け部材とを、前記側面Ａ２と前記面Ｃ２とが対向する位置関係を保ちつつ、前記超音波振動受け部材の面方向に平行な方向に移動させながら、前記面Ｃ２から前記側面Ａ２に向かって超音波を放射させ、超音波振動による摩擦熱によって前記２枚以上のシート状物の前記溶着させる部位を溶融させる工程と、
を有する被溶着物の製造方法。