JP2001334577A - 樹脂部材の超音波溶着方法 - Google Patents
樹脂部材の超音波溶着方法Info
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
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Abstract
わずに強固に溶着することのできる樹脂部材の超音波溶
着方法を提供する。 【解決手段】 被溶着樹脂部材の厚みと略同じ長さで、
外径はホーン基部8より細くて最先端が平坦なホーン先
2を有する工具ホーン1を用いて、被溶着樹脂部材3と
取付樹脂部材5との接触界面10を振動させて溶着する。
Description
その他被溶着樹脂部材を取付樹脂部材に美観を損なわず
に強固に溶着することができる樹脂部材の超音波溶着方
法に関するものである。
のドアトリムのボタンカラー孔を同材の封止部材で塞ぐ
場合のように、被溶着樹脂部材と取付樹脂部材とを一体
化する場合には、従来は先端の鋭く尖ったリベッティン
グ型工具ホーンを用いて超音波により溶着したり、接着
剤により接合したりしていた。しかしながら、従来のリ
ベッティング型の工具ホーンを用いた超音波溶着におい
ては、図9に示すように、工具ホーン1の先端部2は尖
り先状であったため、上方から図示しない固定ホーンに
より押圧されて降下しながら樹脂同士を溶着する工具ホ
ーン1の先端の現在位置を把握することが困難であっ
て、被溶着樹脂部材3の裏面4から押し込んだ工具ホー
ン1の先端部2が取付樹脂部材5の表面すなわち意匠面
6の近傍にまで達し、溶融した樹脂が意匠面6に溶け出
したり、工具ホーン1の先端部2が長い場合にはその先
端部2が意匠面6に突き抜けたりして、美観を損なう等
の意匠上の問題を起こすことがあった。また、このよう
なリベッティング型工具ホーンによる溶着においては、
工具ホーン1の先端部2に接触する近傍の樹脂のみが溶
融して溶融部7となり樹脂同士が接触して溶着した面積
が小さいものであったために溶着強度も低いものであっ
た。
樹脂表面が汚れたりしていると十分な強度を確保するこ
とが困難であり、接着剤が樹脂同士の接触面からはみ出
して意匠を損なうという問題があり、後で切削除去する
等の作業を施す必要が生じコストアップの要因となって
おり、また、樹脂の乾燥のための時間を必要とし生産性
の劣るものであった。
の問題点を解決し、被溶着樹脂部材を取付樹脂部材に美
観を損なわずに強固に溶着するための樹脂部材の超音波
溶着方法を提供するためになされたものである。
めになされた本発明の樹脂部材の超音波溶着方法は、被
溶着樹脂部材の厚みと略同じ長さで、外径はホーン基部
より細くて最先端が平坦なホーン先を有する工具ホーン
を用いて、被溶着樹脂部材と取付樹脂部材との接触界面
を振動させて溶着することを特徴とするものである。な
お、工具ホーンの長さを超音波の1/2波長の整数倍と
して、超音波の振幅を拡大させて被溶着樹脂部材と取付
樹脂部材との接触界面を振動させることにより一層効率
的に溶着を行うことができ、これを請求項2に係る発明
とする。
具ホーンの形状を被溶着樹脂部材の厚みと略同じ長さで
基部より細くて最先端が平坦なものとしたことにより、
被溶着樹脂部材と取付樹脂部材の接触界面を振動させる
ことができ、これによって溶着強度を大幅に高めるとと
もに、溶融部の溶出といった意匠上の問題を解消するこ
とができるようにしたことに特長がある。なお、工具ホ
ーンの長さを超音波の1/2波長の整数倍として、超音
波の振幅を拡大させて被溶着樹脂部材と取付樹脂部材と
の接触界面を振動させることにより一層効率的に溶着を
行うことができる。なお、本発明において樹脂として
は、ポリプロピレン樹脂の外、ポリエチレン樹脂、ポリ
スチレン樹脂その他超音波溶着可能な熱可塑性合成樹脂
であればよい。
好ましい実施形態を示す。図1は本発明の一実施形態を
示すものであって、工具ホーン1は、ホーン基部8と、
外径がホーン基部8の外径より細く、長さが被溶着樹脂
部材3の厚みと略同じで、最先端が平坦なホーン先2と
により構成されており、図1において、工具ホーン1は
被溶着樹脂部材3をホーン先2の上下振動により発熱さ
せて溶解しながら降下している。工具ホーン1がさらに
降下して、図2に示すように、ホーン基部8とホーン先
2とにより形成される段差部9が被溶着樹脂部材3の裏
面4に当接すると、平坦な最先端が丁度樹脂間の接触界
面10に位置することになり、この位置でホーン先2が
上下振動することによって、ホーン基部8の下方の接触
界面10が溶融して樹脂が相互に拡散し、図3に示すよ
うに、溶融部7を形成して被溶着樹脂部材3を取付樹脂
部材5に強固に溶着することができる。
示すように、1/2波長(λ)の整数倍としてホーン先
2の最先端が最大振幅になるようにすることにより、樹
脂間の摩擦熱を大きくすることができて、短時間で効率
的に溶着を行うことができる。図4はホーン基部8が1
/4λ、ホーン先2が3/4λで、工具ホーン1の全長
がλであるものであり、図5はホーン基部8が1/4
λ、ホーン先2が1/4λで、工具ホーン1の全長が1
/2λであるものである。
周波数によって決定される。即ち、λ=音速/周波数で
ある。なお、音速はチタンで4900m/s、アルミニ
ウムで5100m/s、鉄で6000m/sである。工
具ホーン1の振幅は先端ほど大きくなるが、振幅の拡大
倍率はホーン基部8の断面積S1 とホーン先2の最先端
の断面積S2 の比、即ちS1 /S2 によって決定される
が、耐久性を考慮すると、アルミニウムで6倍、チタン
で9倍が拡大倍率の上限となる。なお、鉄は熱伝導率が
低く熱膨張が大きく、膨張した工具ホーン1においては
周波数が低下して溶着効率の低下を招くので、量産用の
工具ホーン1としては不向きである。600Wの発振器
と振動子を用いて、拡大倍率6倍の工具ホーン1を使用
した場合の先端部2の最先端における振幅は、7μm×
6=42μmとなる。樹脂としてポリプロピレン樹脂を
用いた場合には、このポリプロピレン樹脂を溶融さるた
めに必要な振幅は、周波数40kHzで25〜30μm
であり、上記の42μmという振幅は損失を考慮して必
要振幅より若干大きいものとしてある。なお、周波数が
20kHzと半分である場合には必要な振幅は50〜6
0μmと、周波数に反比例して大きくなる。
状のものでも、或いは、図6に示したように円錐台状の
ものでもよい。また、ホーン先2の最先端は全体的に平
坦な面であればよく、図7に示したように、平滑なも
の、粗い碁盤目状の切り込みを有するもの、あるいは細
かい碁盤目状の切り込みを有するもの等とすることがで
きる。
り、図8に示す自動車ドアトリム11のボタンカラー孔
12を塞いだ。即ち、ボタンカラー孔12に被溶着樹脂
部材3を当接しその部材の4ヵ所を、周波数28kHz
の超音波により工具ホーン1の長さを周波数に合う長さ
とし、ホーン先2の長さを被溶着樹脂部材3の厚みと同
じとして、樹脂間の接触界面を振動させて溶着部13を
形成し、被溶着樹脂部材3を取付樹脂部材5に溶着した
ところ、1ヵ所の溶着時間約5秒と極めて短い時間で、
意匠面に溶融部が溶出したりする意匠上の不具合もな
く、従来よりも強固な溶着を施すことができた。
材の超音波溶着方法は、被溶着樹脂部材の厚みと略同じ
長さで、外径は基部より細く、且つ、最先端が平坦な工
具ホーンを用いたことにより、被溶着樹脂部材と取付樹
脂部材の接触界面を的確に振動させることができ、これ
によって溶着強度を大幅に高めるとともに溶融部の溶出
といった意匠上の問題を解消することができる。また、
工具ホーンの長さを、超音波の1/2波長の整数倍とし
て、超音波の振幅を拡大させて被溶着樹脂部材と取付樹
脂部材との接触界面を振動させることにより一層効率的
に溶着を施すことができる。また、接着剤を用いた場合
に問題となる表面の汚染状況に関係なく、乾燥のための
時間を必要とせず短時間で溶着を行うことができる利点
がある。
ンを示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
である。
示す図である。
示す図である。
図である。
で塞いだ状態を示す図である。
着した状態を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 被溶着樹脂部材の厚みと略同じ長さで、
外径はホーン基部より細くて最先端が平坦なホーン先を
有する工具ホーンを用いて、被溶着樹脂部材と取付樹脂
部材との接触界面を振動させて溶着することを特徴とす
る樹脂部材の超音波溶着方法。 - 【請求項2】 工具ホーンの長さを超音波の1/2波長
の整数倍として、超音波の振幅を拡大させて被溶着樹脂
部材と取付樹脂部材との接触界面を振動させる請求項1
記載の樹脂部材の超音波溶着方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000157669A JP2001334577A (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 樹脂部材の超音波溶着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000157669A JP2001334577A (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 樹脂部材の超音波溶着方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001334577A true JP2001334577A (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=18662258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000157669A Pending JP2001334577A (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 樹脂部材の超音波溶着方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001334577A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010115283A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Uni Charm Corp | 吸収性物品の製造方法 |
JP2016144870A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 富士重工業株式会社 | 樹脂部材の接合方法 |
JP2019084767A (ja) * | 2017-11-08 | 2019-06-06 | 日産自動車株式会社 | 被接合部材の接合方法 |
-
2000
- 2000-05-29 JP JP2000157669A patent/JP2001334577A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010115283A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Uni Charm Corp | 吸収性物品の製造方法 |
JP2016144870A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 富士重工業株式会社 | 樹脂部材の接合方法 |
JP2019084767A (ja) * | 2017-11-08 | 2019-06-06 | 日産自動車株式会社 | 被接合部材の接合方法 |
JP7050462B2 (ja) | 2017-11-08 | 2022-04-08 | 日産自動車株式会社 | 被接合部材の接合方法 |
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