JPH0615212B2 - 熱可塑性樹脂部材の積層方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂部材の積層方法

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JPH0615212B2
JPH0615212B2 JP23410187A JP23410187A JPH0615212B2 JP H0615212 B2 JPH0615212 B2 JP H0615212B2 JP 23410187 A JP23410187 A JP 23410187A JP 23410187 A JP23410187 A JP 23410187A JP H0615212 B2 JPH0615212 B2 JP H0615212B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は少なくとも3枚の熱可塑性樹脂平板(以下、プ
ラスチック平板と言う)を重ね合わせて、例えば化学分
析フィルムを挿入するのに用いる化学分析スライドのフ
レームのような、積層体を作るのに好適な超音波接合方
法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、超音波振動を利用して被熔接物内に発生する摩擦
熱で熔接(以下、溶接と記す)する場合に、被溶接物の
任意の点にエネルギーダイレクター(以下エネルギー集
中体という)と称する突起を設け、これに超音波振動を
集中させる方法が広く用いられているが、エネルギー集
中体を付加する工程によって材料の製作コストが高くな
る。例えばエンボス加工等により、プラスチック平板に
超音波振動を集中させるための突部を設けなければなら
ず、エンボス加工等の設備と手間を要する。特に3枚以
上のプラスチック平板を重ね合わせて積層体を作る場合
には、2枚以上のプラスチック平板に突部を設ける必要
があり、製作コストはかなり増す。またエンボス加工等
により、厚味精度や平面性が悪くなると言う問題も生ず
る。
エネルギー集中体を付加しないで、3枚以上の熱可塑性
樹脂平板同士の溶接ができ、かつ溶接後の平面性が保持
される超音波溶接方法が望まれていた。
〔発明が解決しようとする技術的課題〕
本発明の技術的課題は、3枚またはそれ以上のプラスチ
ック平板を安価に、かつ平面精度を損なわずに積層でき
る方法を提供することである。
より具体的には、プラスチック板にエンボス加工等を予
め施すことなしに、3枚またはそれ以上のプラスチック
平板を積層できる方法を提供することである。
〔技術的課題の解決手段〕
本発明では第1に上記課題を、第1のプラスチック平板
の上に第2のプラスチック平板を重ね合わせ、第2のプ
ラスチック平板の上から押圧面に凸部と凹部を有する第
1の超音波ホーンで超音波振動を与えて第1と第2のプ
ラスチック平板を超音波熔着(以下、溶着と記す)し、
第1と第2のプラスチック平板が超音波溶着された積層
体の上に、さらに第3のプラスチック平板を重ね合わ
せ、その上から第2の超音波ホーンで押圧しつつ超音波
振動を与えて第3のプラスチック平板を前記積層体に超
音波溶着することを特徴とする方法によって解決した。
上記第2の超音波ホーンは、平滑な押圧面を有する超音
波ホーンであることが好ましい。このようにすると、積
層体の表面を平滑にすることができる。
本発明では第2に上記課題を、第1のプラチック平板の
上に第2のプラスチック平板を重ね合わせ、第2のプラ
スチック平板の上から押圧面に凸部と凹部を有する超音
波ホーンで押圧しつつ超音波振動を与えて、第1と第2
のプラスチック平板を超音波溶着し、第1と第2のプラ
スチック平板が超音波溶着された積層板の上に、さらに
第3のプラスチック平板を重ね合わせ、押圧面に凸部と
凹部を有する超音波ホーンで押圧しつつ超音波振動を与
えて、第2と第3の熱可塑性樹脂平板を超音波溶着する
工程を含むことを特徴とする熱可塑性樹脂部材の積層方
法により解決した。
上記第2の課題解決手段の場合に、押圧面に凸部と凹部
を有する超音波ホーンで超音波振動を与えることにより
上面に凸部が形成されたn−2番目のプラスチック平板
の上に、n−1番目のプラスチック平板を重ね合わせ、
n−1番目のプラスチック平板の上から押圧面に凸部と
凹部を有する超音波ホーンで超音波振動を与えて、n−
2番目とn−1番目のプラスチック平板を超音波溶着
し、溶着されたn−1番目のプラスチック平板の上にn
番目のプラスチック平板を重ね合わせ、その上から平滑
な押圧面を有する超音波ホーンで超音波振動を与えて、
n−1番目とn番目のプラスチック平板を超音波溶着す
る工程をさらに含むことが好ましい。このようにすると
積層体の表面が平滑になる。例えば押圧面に凹凸が設け
られた超音波ホーンで超音波溶着された第3のプラスチ
ック平板の上に、さらに第4のプラスチック平板を重ね
合わせ、その上から平滑な押圧面を有する超音波ホーン
で超音波振動を与えて第3と第4のプラスチック平板を
超音波溶着する。
重ね合わせた2枚のプラスチック平板を、押圧面に凸部
と凹部を設けた超音波ホーンを用いて超音波溶着する
と、その外表面の前記超音波ホーンの凹部に対応する部
位に、プラスチックの熔け出した低い凸部が形成され
る。この凸部は次のプラスチック平板を重ねて超音波溶
着させる際にエネルギー集中部の働きをする故、この凸
部に接して3層目のプラスチック平板を重ねて超音波溶
着させることができ、3層以上のプラスチック平板の積
層体をつくることができる。3層目のプラスチック平板
の超音波溶着に押圧面の平滑な超音波ホーンを用いれ
ば、外表面が平滑な3層のプラスチック平板積層体を作
ることができる。
3層目以降の超音波溶着において押圧面に凸部と凹部を
設けた超音波ホーンを用いれば、同上の工程を繰り返
し、順次プラスチックの平板を積層することができる。
本発明で用いる超音波ホーンは、押圧面が凹凸部分のみ
から成ってもよいが、押圧面が平滑部分と凹凸部分から
成る(例えば特公昭47−51828号に記載されたよ
うに)ことが好ましい。凹部と凸部は隣り合っている方
が良い。凸部および凹部はホーンの押圧面の全面に設け
られていなくても良く、プラスチック平板の溶着箇所に
対応する部位にのみ形成されても良い。凸部と凹部の断
面形状、平面形状は種々変えることができる。例えば断
面形状としては円弧状、三角形、台形等がある。表面に
凸部および凹部を点状に形成してもよく、凸部または凹
部が線状に形成されてもよい。凸部が凹部に囲まれてい
てもよく、反対に凹部が凸部に囲まれていてもよい。凸
部が凹部に囲まれる場合、例えば円錐状の凸部と円環状
の溝、四角錐状の凸部と正方形の溝、三角錐状の凸部と
三角形の溝等から成ってもよい。
押圧面に凹凸が設けられたホーンを用いてプラスチック
に超音波溶着した際にできる外表面の凸部は、次のプラ
スチック平板を超音波溶着可能な程度の凸部であれば良
い。
押圧面に凸部と凹部を有するホーンの代わりに、押圧部
が凸部だけから成る超音波ホーンを用いても良く、この
場合は、プラスチック平板に超音波振動させた凸部を途
中まで侵入させると、熔け出したプラスチックが凸部の
周囲で外表面にはみ出して固まり、次のプラスチック平
板を超音波溶着する段階でこれがエネルギー集中体の働
きをして強固に溶着できる。
超音波ホーンは、押圧部の形状を除いて公知のものでよ
い。例えば特公昭47−51828号、米国特許3,819,
437号、同3,867,232号等の記載を参考にして構成でき
る。
第1と第2のプラスチック平板の向かい合う面が平滑で
ある場合、これらを超音波溶着するための超音波ホーン
の凸部は第2のプラスチック板の厚さより高いことが好
ましいが、それより多少低くても、超音波エネルギーは
凸部付近に集中するので、凸部が第2のプラスチック板
を貫通しなくても超音波溶着が可能である。
プラチック平板をn層積層する場合には、n−1番目ま
でのプラスチック平板の超音波溶着に用いる超音波ホー
ンは各々押圧面に凸部と凹部を持つものを、最後のn番
目のプラスチック平板の超音波溶着に用いる超音波ホー
ンには押圧面が平滑なものを用いるのが好ましい。この
ようにするとと外表面を平滑にでき、外観がよい。
〔作用〕
本発明のプラスチック平板の積層方法では1層目、2層
目のプラスチック平板を重ね合せ、押圧面に凸部と凹部
を有する第1の超音波ホーンを用いて溶着すると共に、
2層目のプラスチック板の外表面に隆起部を形成させ
る。
この凸部に接して3層目のプラスチック平板を重ね合わ
せ、押圧面の平滑な超音波ホーンを用いて、前記隆起部
と3層目のプラチック平板との接触部分を溶融して溶着
させることにより、外表面が平滑な3層のプラスチック
平板積層体ができ上がる。
3層目のプラスチック平板を重ね合わせた後、押圧面に
凸部と凹部を有する超音波ホーンを用いて、前記隆起部
と3層目のプラスチック平板との接触部分を溶融して溶
着させれば、表面に形成された凸部を利用して、この上
にさらに第4層のプラスチック平板を超音波溶着させる
ことができ、同様の工程を繰り返せば、4層以上のプラ
スチック平板積層体をつくることができる。。
4層以上n層のプラスチック平板積層体の外面が平滑な
ものをつくるには、n−1番目までのプラスチック平板
の超音波溶着に用いる超音波ホーンは各々押圧面に凸部
と凹部を持つものを用い、n番目(最後)のプラスチッ
ク平板の超音波溶着に用いる超音波ホーンのみ押圧面が
平滑なものを用いればよい。
[実施例1] 化学分析スライドの製造においてプラスチック平板を積
層する工程に適用した例について説明する。第1図に工
程の略図を断面図によって示す。
2枚の正方形のプラスチック平板11および12を重ね
合わせ、超音波ホーン21をプラスチック平板12の上
に圧着し、超音波溶着した。超音波ホーン21は押圧面
に凸部31とそれをかこむ凹部33を複数有している。
この超音波ホーンを用いて超音波溶着すると、プラスチ
ック平板12の上面には、超音波ホーンの凸部31と接
した部分から凹部33に対応する部分へ熔け出したプラ
スチックにより、隆起部41が形成される。第1図Aは
プラスチック平板11および12を重ね合わせただけ
で、超音波ホーンを圧着する前の状態の断面を示す。第
1図Bはプラスチック平板11および12が超音波溶着
されている状態の断面を示す。
プラスチック平板11および12にはそれぞれ中央に窓
11aおよび12aを設けててあり、窓12は窓11a
より大きいので、平板11と平板12の積層体には、窓
12aに対応して凹部が形成される。この凹部に化学分
析フィルム13をはめ込んだ。第1図Cはこの状態の断
面を示している。
2枚のプラスチック平板11および12の接合された積
層体(11+12)の上に、中央に窓14aをもつ第3のプ
ラスチック平板14を置き、押圧面が平滑な超音波ホー
ン23をプラスチック板14の上に圧着しつつ、超音波
溶着する。このようにすると、先に形成された凸部41
がエネルギー集中体の働きをして、超音波エネルギーを
集中させるので、プラスチック平板12とプラスチック
平板14は強固に接合され、積層体10ができ上がる。
積層体10の表面は平滑である。
第1図Dは平板14が積層体(11+12)の上に超音波溶
着される前の状態の断面を、第1図Eは超音波溶着され
た状態の断面を示す。第2図は、第1図Dに示す状態に
おける各部材の分解斜視図である。
[実施例2] 第3図に工程の略図を断面図によって示す。超音波ホー
ン21の代わりに、押圧面に凸部32のみを複数有し、
それらをかこむ凹部を有しない超音波ホーンを用いた以
外は、実施例1と同じようにして、積層体10を製作し
た。本例の場合には、プラスチック板12に超音波振動
させた凸部を途中まで侵入させて、プラスチック平板1
1と12を超音波溶着させた。プラスチック平板12の
上面には、超音波ホーンの凸部32と接した部分から周
囲へ熔け出したプラスチックにより凸部42が形成さ
れ、これが次の超音波接合の際にエネルギー集中体とし
て作用し、プラスチック板14と超音波接合される。
第3図Aはプラスチック平板11および12を重ね合わ
せただけで、超音波ホーンを圧着する前の状態の断面を
示す。第3図Bはプラスチック平板11および12が超
音波溶着されている状態の断面を示す。プラスチック平
板11および12が超音波溶着された後は、第1図C,D
およびEと同じであり、図を省略した。
[実施例3] 本例はプラスチック平板を6枚積み重ねた積層体の製作
例である。第4図に工程の略図を断面図によって示し
た。
中央部に窓のない長方形のプラスチック平板111と、中
央部に窓のある長方形のプラスチック平板112を重ね合
わせ、超音波ホーン121をプラスチック板112の上に圧着
し、超音波溶着した。超音波ホーン121は実施例1で用
いた、押圧面に凸部31とそれをかこむ凹部33を複数
有するものである。この超音波ホーンを用いて超音波溶
着すると、プラスチック平板112の上面に凸部141が形成
される。第4図Aはプラスチック平板111および112を重
ね合わせただけで、超音波ホーンを圧着する前の状態の
断面を示す。第4図Bはプラスチック平板111および112
が超音波溶着されている状態の断面を示す。
プラスチック平板112には中央付近に長方形の窓112aが
あり、平板111と平板112の積層体には、窓112aに対応し
て凹部が形成される。この凹部に液体移送部材113をは
め込む。第4図Cはこの状態の断面を示している。
2枚のプラスチック平板111および112の接合された積層
体(111+112)の上に、中央に窓114a、その両側に窓11
4bをもつ第3のプラスチック平板114を置き、前記超音
波ホーン121と同様の構造で、凸部31の高さの低い超
音波ホーン122をプラスチック平板114上に圧着しつつ、
超音波溶着した。このようにすると、先に形成された凸
部141がエネルギー集中体の働きをして、超音波エネル
ギーを集中させるので、プラスチック平板112とプラス
チック平板114は強固に接合されるとともに、プラスチ
ック平板114の上面にも凸部142が形成される。第4図D
は平板114が積層体(111+112)の上に超音波溶着され
る前の状態の断面を、第4図Eは超音波溶着された状態
の断面を示している。
3枚のプラスチック平板111,112,114の接合された積層
体(111+112+114)の上に、中央に窓115cをもつプラ
スチック平板115を置き、凸部の高さの低い超音波ホー
ン122をプラスチック板115の上に圧着しつつ、超音波溶
着した。凸部142が超音波エネルギーを集中させるの
で、プラスチック平板114とプラスチック平板115は強固
に接合されるとともに、プラスチック平板115の上面に
凸部143が形成される。第4図Fは平板115が積層体(11
1+112+114)の上に超音波溶着される前の状態の断面
を、第4図Gは超音波溶着された状態の断面を示してい
る。
4枚のプラスチック平板111,112,114,115の接合された
積層体(111+112+114+115)の上に、中央付近に窓11
6a、その両側に窓116bをもつプラスチック平板116を置
き、超音波ホーン122をプラスチック板116の上に圧着し
つつ、超音波溶着した。プラスチック平板116とプラス
チック平板115に強固に接合されるとともに、プラスチ
ック平板116の上面に凸部144が形成される。また窓116a
および116bによって凹部が形成される。窓116bにより形
成された凹部にはイオン選択電極117を、電極の作用面
が下向きになるようにはめ込む。第4図Hは平板116が
積層体(111+112+114+115)の上に超音波溶着される
前の状態の断面を、第4図Jは超音波溶着された状態の
断面を示している。
5枚のプラチック平板111,112,114,115,116の接合され
た積層体(111+112+114+115+116)の上に、中央に
窓118aをもつプラスチック平板118を置き、押圧面が平
滑な超音波ホーン23をプラスチック平板118の上に圧
着しつつ、超音波溶着した。こうして積層体110がで
き上がった。積層体110の表面は平滑で、開口部118a
をもつ。開口部118aは、前記窓116a,115a,114aを介して
液体移送部材113aに連絡しているので、ここに外部から
供給された液体は液体伝達部材113aに受容され、さらに
前記窓115c,114bを介してイオン選択電極117に供給さ
れ、電極にイオンの濃度に対応した電位を発生させる。
この電位の値により、イオンの濃度を測定できる。
第4図Kは平板118が積層体(111+112+114+115+11
6)の上に超音波溶着される前の状態の断面を、第4図
Lは超音波溶着された後の積層体110の断面を示して
いる。
[発明の効果] 本発明の方法によると、エネルギー集中体を付加する特
別の加工を施さないで3枚以上のプラスチック平板同士
の接合ができるから、プラスチック平板にエネルギー集
中体を付加する工程、例えばエンボス加工等による、材
料の製作コストの増大を避けることができる。すなわ
ち、エンボス加工等の設備と手間を省略することができ
る。従来の方法で3枚以上のプラスチック平板同士を接
合するには、2枚以上のプラスチック平板に突部を設け
る必要があり、それに比べると、本発明の方法は製作コ
ストが大幅に安くなる。またエンボス加工等による、材
料の厚味精度や平面性の悪化もない。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の工程を、第3図は実施例2の工程
を、第4図は実施例3の工程を、それぞれ示す断面図で
ある。第2図は実施例1を説明する分解斜視図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の熱可塑性樹脂平板の上に第2の熱可
    塑性樹脂平板を重ね合わせ、第2の熱可塑性樹脂平板の
    上から押圧面に凸部と凹部を有する超音波ホーンで押圧
    しつつ超音波振動を与えて、第1と第2の熱可塑性樹脂
    平板を超音波溶着し、第1と第2の熱可塑性樹脂平板が
    超音波溶着された積層体の上に、さらに第3の熱可塑性
    樹脂平板を重ね合わせ、第3の熱可塑性樹脂平板の上か
    ら平滑な押圧面を有する超音波ホーンで押圧しつつ超音
    波振動を与えて第3の熱可塑性樹脂平板を前記積層体に
    超音波溶着することを特徴とする熱可塑性樹脂部材の積
    層方法。
  2. 【請求項2】第1の熱可塑性樹脂平板の上に第2の熱可
    塑性樹脂平板を重ね合わせ、第2の熱可塑性樹脂平板の
    上から押圧面に凸部と凹部を有する超音波ホーンで押圧
    しつつ超音波振動を与えて第1と第2の熱可塑性樹脂平
    板を超音波溶着し、超音波溶着された第2の熱可塑性樹
    脂平板の上に、さらに第3の熱可塑性樹脂平板を重ね合
    わせ、第3の熱可塑性樹脂平板の上から、押圧面に凸部
    と凹部を有する超音波ホーンで押圧しつつ超音波振動を
    与えて、第2と第3の熱可塑性樹脂平板を超音波溶着す
    る工程を含むことを特徴とする熱可塑性樹脂部材の積層
    方法。
  3. 【請求項3】押圧面に凸部と凹部を有する超音波ホーン
    で超音波振動を与えることにより上面に凸部が形成され
    たn−2番目の熱可塑性樹脂平板の上に、n−1番目の
    熱可塑性樹脂平板を重ね合わせ、n−1番目の熱可塑性
    樹脂平板の上から押圧面に凸部と凹部を有する超音波ホ
    ーンで押圧しつつ超音波振動を与えて、n−2番目とn
    −1番目の熱可塑性樹脂平板を超音波溶着し、溶着され
    たn−1番目の熱可塑性樹脂平板の上にn番目の熱可塑
    性樹脂平板を重ね合わせ、n番目の熱可塑性樹脂平板の
    上から平滑な押圧面を有する超音波ホーンで超音波振動
    を与えて、n−1番目とn番目の熱可塑性樹脂平板を超
    音波溶着する工程をさらに含むことを特徴とする特許請
    求の範囲(2)の積層方法。
  4. 【請求項4】前記溶着された第3の熱可塑性樹脂平板の
    上に、さらに第4の熱可塑性樹脂平板を重ね合わせ、第
    4の熱可塑性樹脂平板の上から平滑な押圧面を有する超
    音波ホーンで超音波振動を与えて、第3と第4の熱可塑
    性樹脂平板を超音波溶着することを特徴とする特許請求
    の範囲(2)の積層方法。
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