JPH0572859B2 - - Google Patents

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JPH0572859B2
JPH0572859B2 JP1032731A JP3273189A JPH0572859B2 JP H0572859 B2 JPH0572859 B2 JP H0572859B2 JP 1032731 A JP1032731 A JP 1032731A JP 3273189 A JP3273189 A JP 3273189A JP H0572859 B2 JPH0572859 B2 JP H0572859B2
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molten resin
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resin
container
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Jinichi Yazaki
Iwao Yazawa
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Toyo Aerosol Industry Co Ltd
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Original Assignee
Toyo Aerosol Industry Co Ltd
Toyo Seikan Kaisha Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐圧プラスチツク容器の接合部溶着
法に関するもので、より詳細には、耐圧性、密封
性及び外観特性に優れた溶着接合部を形成させる
方法に関する。 （従来の技術） 各種樹脂成形品に対する超音波接合は、本日で
は既に確立した技術であり、例えばプラスチツク
容器の分野においても、蓋と容器本体との接合
や、容器胴部と底部との接合等に広く使用されて
いる（例えば特開昭49−17861号公報）。 一方、プラスチツクをエアゾール容器のような
耐圧容器の製造に用いることも古くから知られて
おり、例えば特開昭46−2484号公報には、ポリエ
ステル等のプラスチツクをその融点以下の熱弾性
温度範囲内で成形することにより、噴射剤に対し
不透過性で耐圧性に優れた容器を製造することが
記載されている。 （発明が解決しようとする問題点） 蓋、底、或いは容器胴のような複数の部品を超
音波接合して成る容器は、通常の用途に対しては
満足すべき結果を与えるとしても、エアゾール容
器のような対圧容器の用途に対しては、未だ耐圧
性の点で満足し得るものではなかつた。 当然のことながら、接合部を溶着して成る容器
では構造的に最も弱い部分は接合部であり、この
接合部に高圧に基づく剥離力乃至剪断力が作用す
ることから、その接着力は樹脂自体の凝集力乃至
はその近く迄高められていることが望ましい。第
二に問題点は、接合部のクリープの影響である。
熱可塑性樹脂は、程度の差はあれ、クリープを生
じる傾向があり、高圧の容器内容物に影響によ
り、また容器が自動車室内に放置された場合のよ
うに高温に賦されることから接合部がクリープに
より破壊する傾向が大きい。第三の問題点は、樹
脂の結晶化の問題である。熱可塑樹脂は、そのガ
ラス転移点（Tg）から融点直下の温度範囲で結
晶化する傾向があり、熱融着界面近傍の樹脂が結
晶化すると、融着部の構造が脆くなり傾向が認め
られる。 従つて、本発明の目的は、超音波接合により形
成される溶着接合部が、高圧力或いは圧力と熱と
が同時に作用する条件にも耐え得る耐圧プラスチ
ツク容器の接合部溶着法を提供するにある。 本発明の他の目的は、耐圧性、密封性及び外観
特性に優れた溶着接合部を形成し得る耐圧プラス
チツク容器を製造し得る方法を提供するにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明によれば、全体当り５乃至30重量％の耐
熱性補強繊維を含有する熱可塑性樹脂から成る複
数の容器用部品を、対向圧接部とその両側の溶融
樹脂逃げ部とから成る接合部形状を有するように
形成し、前記両部品を超音波照射下に圧接して、
強固で密封された溶着接合部を形成させることを
特徴とする耐圧プラスチツク容器の接合部溶着法
が提供される。 本発明においては、超音波照射下の圧接を、溶
融樹脂逃げ部を一部にのみ溶融樹脂が充填される
ように行うことが望ましい。 （作用） 本発明では、超音波接合に使用する複数の容器
用部品を、全体当り５乃至40重量％、特に10乃至
25重量％の耐熱性補強繊維を配給した熱可塑性樹
脂で形成されることが第一の特徴である。上記樹
脂中に配合された耐熱性補強繊維は、接合部界面
での摩擦発熱を有効に行う補助作用を有すると共
に、該繊維が接合部界面に橋絡介在して、溶着部
の耐クリープ性や耐熱クリープ性、及び接着強度
を顕著に高めるように作用する。 次に、容器用部品の結合部形状を、対向圧接部
とその両側の溶融樹脂逃げ部とから成るように形
成したことが第二の特徴である。即ち、接合すべ
き容器用部品を各々の対向圧接部で超音波照射下
に圧接すると、対向圧接部における樹脂が摩擦発
熱で溶融し、両部品表面の樹脂の溶融一体化と補
強繊維相互の絡み合いを生じるが、この際、溶融
樹脂を圧接力により対向圧接部両側の溶融樹脂逃
げ部に流出させ逃がしてやることにより、両部品
の補強繊維の絡み合い及び橋かけがより大きい寸
法で行われ、その結果として、溶着部も高度に補
強された強い構造となるのである。しかも、対向
圧接部で形成される溶融樹脂を溶融樹脂逃げ部に
充填するようにしたことにより、溶着部の断面積
が拡大されると共に、溶融樹脂層の薄肉化し且つ
溶融樹脂逃げ部での冷却効果もあることから、接
合終了時点からの樹脂の結晶化の程度をも小さな
レベルに抑制して、接合部の靭性をも向上させる
ことが可能となる。 また、本発明によれば、対向圧接部の両側に溶
融樹脂逃げ部を配置し、この部分に溶融樹脂が充
填されるようにしたこと、一層好適には、超音波
照射下での圧接も、溶融樹脂逃け部の一部にのみ
溶融樹脂が充填されるようにしたことから、外方
への樹脂のはみ出しも防止され、耐圧プラスチツ
ク容器の外観特性をも向上させることが可能とな
るものである。 （発明の好適態様） 本発明において、接合させる複数の容器用部品
とは、容器胴部と底部、容器本体と蓋部、蓋部と
注ぎ口等を例示することができる。 耐圧容器の一例を示す第１図において、この耐
圧容器は、大別として容器胴部１と底部２とから
成つている。容器胴部１は筒状側壁部３と頂板部
４とから成つており、頂板部４の中央には、弁部
材５等を収容するためのスリープ６が設けられて
いる。スリープ６の上端には、弁部材取付板７を
力シメにより固定するためのビード８が形成され
ており、弁部材５の上部にはノズル兼アクチユエ
ーター９がまたその下部には内容物汲み上げ用チ
ユーブ１０が設けられている。底部２は、底に耐
圧性をもたせるためのドーム部１１とその周囲の
短い側壁部１２とから成つている。筒状側壁部３
の下端には接合用係合部１３が、また底部側壁部
の周囲にも接合用係合部１４が夫々設けられてい
る。 これらの接合用係合部１３及び１４の詳細な構
造を示す第２図において、容器胴部下端には、内
周面１５の径（da）よりも大きく且つ外周面１６
の径よりも小さい径（db）に嵌合面１７があり、
この嵌合面１７と内周面１５との間に環状面から
成る圧接部１８が下端１９から間隔（d1）をおい
て設けられている。一方、底部側壁部１２にも、
小径の嵌合面２０と大径の嵌合面２１とがあり、
大径の嵌合面より下方且つ外方にはフランジ部２
２が設けられ、且つ小径（dc）の嵌合面２０と大
径（dd）の嵌合面２１との間には、フランジ部２
２から一定の間隔（d2）をおいて環状面から成る
圧接部２３が設けられている。超音波接合前の状
態において、da＞dc、db＞ddであり且つd2＞d1で
あることから、容器胴部の圧接部１８と底部の圧
接部２３は対向した状態で圧接可能であり、しか
もこれら圧接部１８，２３の両側、即ち内側には
胴内周面１５と低小径嵌合面２０とのクリアラン
ス（da−dc／２）に相当する溶融樹脂逃げ部、一方 外側には胴嵌合面２０と底大径嵌合面２１とのク
リアランス（db−dd／２）に相当する溶融樹脂逃げ 部が夫々形成されることが明らかである。 本発明において、これらの容器胴部１及び底部
２は全て耐熱性補強繊維配合熱可塑性樹脂から形
成する。熱可塑性樹脂は、熱成形可能な樹脂であ
れば任意の樹脂であつよく、例えばポリプロピレ
ン、ポリブテン−１、プロピレン−エチレン共重
合体、ポリエチレ、ポリ−４−メチレベンテン−
１、アイオイマー、エチレン−アクリル酸エチル
共重合体等のポリオレフイン樹脂；ポリスチレ
ン、ハイインパクトスチレン系樹脂、スチレン−
ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリ
ン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン共重合体等のスチレン系樹脂；ナイロン
６、ナイロン66、ナイロン４、６等のポリアミド
樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレート等のポリエステル樹脂；ポリカ
ーボネート；アクリル樹脂；ポリアセタール；塩
化ビニル樹脂；ポリフエニレンオキシド：ポリア
リレート等を挙げることができる。これらの樹脂
の内でも前記ポリエステル樹脂が本発明に好適な
ものであり、本発明によればこれらの樹脂が有す
る高融点及び高結晶化速度にもかかわらず、優れ
た融着接合部を形成させることができる。 耐熱性補強繊維としては、上記樹脂の溶融温度
において繊維特性を実質上低下することがなく、
補強の作用の大きな無機或いは有機の繊維が使用
される。このような繊維の適当な例はガラス繊
維、セラミツクウイスカー、カーボン繊維、芳香
族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維等である。経
済性及び耐熱性の点ではガラ繊維が好適てある。
繊維の径は一般に５乃至30μｍ、特に100乃至20μ
ｍの範囲にあり、繊維長は一般に６ｍ／ｍ以上、
特に３ｍ／ｍ以上の範囲にあることが望ましい。 補強繊維は、前述した量比で容器用部品中に存
在することも重要であり、上記範囲よりも少ない
場合には、前述した本発明の作用、即ち超音波溶
着性の向上、接合部の接着強度や対圧性の向上は
期待しがたい。一方上記範囲よりも多くなると、
繊維配合樹脂の成形性が低下するのでやはり望ま
しくない。尚、樹脂中に配合された補強繊維は当
然のことながら、容器用部品そのものの強度や耐
圧性、耐熱性をも向上させるものである。勿論、
繊維補強樹脂組成物には、それ自体公知の他の配
合剤、例えば着色料、粉末状補強剤、充填剤、分
散剤、安定剤、滑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤
等を配合し得る。 上記樹脂組成物から容器部品への成形は、それ
自体公知の熱成形法、例えば射出成形法、圧縮成
形法、押出成形法、ホツトパリソン或いはコール
ドパリソン用いるブロー成形法、真空乃至圧空シ
ート成形法等により行われる。厳密に制御された
接合部形状を形成するには射出成形法が有利であ
る。 本発明の超音波接合法を説明するための第４図
において、アンビル５０と同軸の超音波照射装置
５１が配置される。アンビル５０は接合すべき容
器用部品を支持するためのものであり、この具体
例では、容器胴部１と底部２とが嵌合された状態
で、それ自体公知のターレツト等の搬送機構（図
示せず）により搬送され、支持されている。超音
波照射装置５１はアンビル５０に対して昇降動可
能に設けられている。より詳細には、この装置５
１は、超音波発振機５２、発振機５２からの電気
的出力を超音波振動に変換するための変換器５３
及びコーン５４、コーン５４からの超音波をガイ
ドするためのホーン５５及び変換器、コーン及び
ホーンを昇降駆動させるためにエアシリンダー５
６から成つている。 超音波接合に際しては、エアシリンダー５６を
駆動して、ホーン５５を降下させ、容器胴部１と
底部２とを圧接(F)し、超音波振動子５３，５４で
発生する超音波（US）をホーン５５を介して両
者の接合部に照射し、接合部の溶着を行なう。超
音波照射による溶着が終了すると、超音波発振機
５２への入力を遮断し、エアシリンダー５６を上
昇駆動させて、操作が終了する。尚、図面に示す
具体例では、超音波振動方向は圧接方向と同じ方
向である。 超音波としては周波数が15乃至30KHz、特に18
乃至25、ＫHzのものが使用され、その振幅は15乃
至30μｍ、特に18乃至25μｍのものが有効である。
超音波照射の時間は、樹脂の種類や、出力によつ
ても相違するが、一般に0.1乃至0.5間の時間から
満足すべき溶着が行われる時間を選べばよい。ま
た、超音波照射時の圧接力は40乃至100Kg／cm2、
特に50乃至70Kg／cm2の範囲にあるのがよい。 本発明方法により形成される溶着接合部の断面
構造を模式的に示す第３図において、両部品の樹
脂の溶融により形成される境界面２４は肉眼視の
結果では実質上存在しないが、両部品の着色を変
えて溶着を行つた実験では、この仮想的境界面２
４は斜めの形で存在することがわかつた。また、
溶融樹脂２５は胴内周面１５と底小径嵌合面２０
とのクリアランス部（溶融樹脂逃げ部）２６に部
分的に充填され、溶融樹脂２７は胴嵌合面２０と
底大径嵌合面２１とのクリアランス部（溶融樹脂
逃げ部）２８に部分的に充填されていることもわ
かつた。更に仮想的境界面２４の部分では、その
拡大図から明らかなように、配合された耐熱性補
強繊維２９がこの境界面２５を通して相互に絡み
合い且つ橋かけしていることも顕微鏡的に観察さ
れた。 （発明の効果） 本発明によれば、超音波接合に使用する複数の
容器用部品を、全体当り５乃至40重量％、特に10
乃至30重量％の耐熱性補強繊維を配給した熱可塑
性樹脂で形成させることにより上記樹脂中に配合
された耐熱性補強繊維は、接合部界面での摩擦発
熱を有効に行う補助作用を有すると共に、該繊維
が接合部界面に橋絡介在して、溶着部の耐クリー
プ性や耐熱クリープ性、及び接着強度を顕著に高
めるように作用する。 また、容器用部品の接合部形状を、対向圧接部
とその両側の溶融樹脂逃げ部とから成るように形
成したこが第二の特徴である。即ち、接合すべき
容器用部品を各々の対向圧接部で超音波照射下に
圧接すること、対向圧接部における樹脂が摩擦発
熱で溶融し、両部品表面の樹脂の溶融と一体化と
補強繊維相互の絡み合いを生じるが、この際、溶
融樹脂を圧接力により対向圧接部両側の溶融樹脂
逃げ部に流出させ逃がしてやることにより、両部
品の補強繊維の絡み合い乃び呼び橋かけがより大
きい寸法で行われ、その結果として、溶着部も高
度に補強された強い構造となるのである。しか
も、対向圧接部で形成される溶融樹脂を溶融樹脂
逃げ部に充填するようにしたことにより、溶着部
の断面積が拡大されると共に、溶融樹脂層を薄肉
化し且つ溶融樹脂逃げ部での冷却効果もあること
から、接合終了時点からの樹脂の結晶化の程度を
も小さなレベルに抑制して、接合部の靭性をも向
上させることが可能となる。 また、本発明によれば、対向圧接部の両側に溶
融樹脂逃げ部を配置し、この部分に溶融樹脂が充
填されるようにしたこと、一層好適には、超音波
照射下での圧接も、溶融樹脂逃げ部の一部にのみ
溶融樹脂が充填されるようにしたことから、外方
への樹脂のはみ出しも防止され、耐圧プラスチツ
ク容器の外観特性をも向上させることが可能とな
るものである。 （実施例） 実施例１及び比較例１ 比重1.31のポリブチレンテレフタレートに、直
径15μ、長さ６ｍ／ｍのガラス繊維を15wt％ブレ
ンドした比重1.41のガラス繊維入ポリブチレンテ
レフタレートを、５オンスの射出成形機にて、金
型内に設定温度255℃、射出圧600Kg／cm2にて射出
し肉厚1.5ｍ／ｍ、長径34ｍ／ｍ、短径22ｍ／ｍ
の楕円状の内容積27c.c.の射出成形品を得た。 比較として、ポリブチレンテレフタレートのみ
の射出成形品を同様にして得た。又、同材質の樹
脂を用いて、上記成形品に嵌合する底蓋を各々射
出成形した。 この成形品と底蓋を、周波数19KHz、振巾23μ、
加圧力57Kg、発振（照射）時間0.3秒の条件で超
音波溶着を行い、その溶着強度、密封性能及び外
観（樹脂のハミ出し等）を評価した。 結果を表１に示す。 実施例２及び比較例２ 実施例１及び比較例１の成形品を用いて、超音
波溶着の条件のうち、加圧力を70Kg、発振（照
射）時間0.5秒とした以外は、実施例１と同様な
評価を行つた。結果を表１に示す。 【表】
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明が対象とする耐圧プラスチツ
ク容器の一例を示す側断面図、第２図は、複数の
容器用部品の接合部形状の一例を示す拡大断面
図、第３図は溶着された接合部の拡大断面図、第
４図は、超音波圧接に使用する装置の概略配置図
である。 １は容器胴部、２は底部、１８，２３は対向圧
接部、２６，２８は溶融樹脂逃げ部、２９は補強
用繊維、５１は超音波照射装置を夫々示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 全体当り５乃至40重量％の耐熱性補強繊維を
    含有する熱可塑性樹脂から成る複数の容器用部品
    を、対向圧接部とその両側の溶融樹脂逃げ部とか
    ら成る接合部形状を有するように形成し、前記両
    部品を超音波照射下に圧接して、強固で密封され
    た溶着接合部を形成させることを特徴とする耐圧
    プラスチツク容器の接合部溶着法。 ２ 超音波照射下の圧接を、溶融樹脂逃げ部の一
    部にのみ溶融樹脂が充填されるように行う請求項
    １記載の接合部溶着法。
JP1032731A 1989-02-14 1989-02-14 耐圧プラスチック容器の接合部溶着法 Granted JPH02212124A (ja)

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