(57)【要約】【課題】固着面の強度の向上を図ることができる、超音波融着に付される一対の成形品を得ることを課題とする。【解決手段】一対の成形品は、熱可塑性樹脂からなり第１固着面１２を有する第１成形品１１と、熱可塑性樹脂からなり第２固着面２２を有する第２成形品２１から構成され、第１固着面１２と第２固着面２２が係合し超音波融着により固着された一対の成形品であって、第１固着面１２は超音波照射により溶融する超音波融着リブ１３を有し、第２固着面２２は上記超音波融着リブから伝わる熱により変形するシボを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなり第１固着面を有する第１成形品と、熱可塑性樹脂からなり第２固着面を有する第２成形品から構成され、第１固着面と第２固着面が係合し超音波融着により固着された一対の成形品であって、
第１固着面は超音波照射により溶融する超音波融着リブを有し、
第２固着面は上記超音波融着リブから伝わる熱により変形するシボを有することを特徴とする一対の成形品。
【請求項２】
第１固着面乃至第２固着面の表層部に、熱硬化性樹脂、結晶性樹脂又は活性エネルギー線硬化性樹脂のうち少なくとも１以上を含む樹脂層が転写或いは塗装された樹脂成形品である請求項１に記載した一対の成形品。
【請求項３】
超音波融着により前記超音波融着リブの溶融物が覆う範囲に位置する前記シボの凹部の総容積が、前記超音波融着リブの総容積より小さい請求項１乃至２いずれかに記載した一対の成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック成形品の相互固着方法の一方法である超音波融着に好適な一対の成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家電製品、化粧品容器、雑貨品などで、プラスチック成形品である各部品を接合し固着する方法として、超音波融着法が使用されている。（例えば、特許文献１参照。）特に携帯電話などの通信機器の表面側パーツをフレームパーツに嵌め合いこれらを固着する場合、あるいは、窓パーツを当該表面側パーツに嵌め合いこれらを固着する場合によく使用されている。
【０００３】
超音波融着法を使用する場合は、一対の固着面の一方に溶着リブが設けられる。そして超音波の振動エネルギーを溶着リブ部に集中させ、溶着リブを溶融温度まで上昇させ溶融した溶着リブ由来の樹脂を固着面間に圧着し、その後冷却凝固させて融着を行う。
超音波融着法は加熱時間を短くすることが可能で、超音波発生器と溶着部の間に物質（超音波透過物）が介在しても融着が可能であり、熱可塑性樹脂の融着に優れた方法である。
【０００４】
【特許文献１】特開Ｈ９−２５１７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱可塑性樹脂成形品は、成形同時転写、熱転写、塗装などで表面に加飾されることがあり、また、同様な方法で表面の強度補強などがされることがある。このような、加飾や補強により、固着面にも熱硬化性樹脂、結晶性樹脂又は活性エネルギー線硬化性樹脂を含む層が形成される場合がある。
超音波融着に付する一対の固着面のいずれかに上記のような異質樹脂を含む層が存在すると、融着リブの溶融物と混ざりあって固着時の接着機能を著しく低下させる。例えば、熱硬化性樹脂は融着リブに発生した熱で硬化してしまい、あたかも接着剤に接着機能を有さない異物が混入した状態になる為、固着面の強度が低下する。
【０００６】
本発明は、固着面の強度の向上を図ることができる、超音波融着に付される一対の成形品を得ることを課題とする。
本発明のその他の課題は、以下の本発明の説明により明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様にかかる一対の成形品は、熱可塑性樹脂からなり第１固着面を有する第１成形品と、熱可塑性樹脂からなり第２固着面を有する第２成形品から構成され、第１固着面と第２固着面が係合し超音波融着により固着された一対の成形品であって、第１固着面は超音波照射により溶融する超音波融着リブを有し、第２固着面は上記超音波融着リブから伝わる熱により変形するシボを有することを特徴とする。
本発明にかかる一対の成形品は、超音波のエネルギーを吸収して溶融した超音波融着リブを形成していた熱可塑性樹脂が、シボの凹部に入り込み、溶融固着面積が増加する。このため、一対の成形品の固着強度が向上する。
【０００８】
本発明の実施態様において、第１固着面乃至第２固着面の表層部に、熱硬化性樹脂、結晶性樹脂又は活性エネルギー線硬化性樹脂のうち少なくとも１以上を含む樹脂層が転写或いは塗装された樹脂成形品であってもよい。
本実施態様によれば、固着面に、熱硬化性樹脂、結晶性樹脂又は活性エネルギー線硬化性樹脂の層が存在しても、超音波融着が可能であり、当該固着面は一定強度を有する。
もっとも、本発明にかかる一対の成形品は、固着面または固着面とその表層部分が熱可塑性樹脂のみからなる一対の成形品も含まれる。
【０００９】
本発明の他の好ましい実施態様において、超音波融着により前記超音波融着リブの溶融物が覆う範囲に位置する前記シボの凹部の総容積が、前記超音波融着リブの総容積より小さくてもよい。
本好ましい実施態様によれば、シボの凹部の全てに、超音波融着リブの溶融物が入り込むので、固着面の固着強度はより向上する。
【００１０】
以上説明した本発明の一の態様、本発明の実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる一対の成形品は、超音波融着による固着部位の強度が大きい。特に、固着面の表層部に、熱硬化性樹脂、結晶性樹脂又は活性エネルギー線硬化性樹脂などからなる樹脂層が形成された一対の成形品を、超音波融着した場合に固着部位の強度向上が大となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる一対の成形品をさらに説明する。この発明の実施例に記載されている部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１３】
図１は超音波融着前の一対の成形品の斜視説明図である。図２は超音波融着前の一対の成形品の拡大説明図である。
第１成形品１１は第２成形品２１に嵌る大きさである。第１成形品１１の表面外周部分は第１固着面１２であり、第１固着面の一部分に超音波融着リブ１３が形成されている。超音波融着リブ１３は、第１成形品１１の四周を取り巻くように形成されている。超音波融着リブ１３を含む第１成形品１１は、熱可塑性樹脂で作られている。
【００１４】
第１成形品１１は表面側パーツであり、ボタン部分１５の周縁に、熱硬化性樹脂の薄層からなる加飾層が形成され、表面側表層部に、活性エネルギー線硬化性樹脂の薄層からなるハードコート層が形成されている。加飾層、ハードコート層は超音波融着リブ１３の近傍に至っており、第１固着面１２の一部表層部は、ハードコート層が含まれている。
なお、図１の第１成形品１１は貫通部分である窓部分１６を有し、窓部分１６には図示しない窓パーツが固着されるが、本発明においては第１成形品１１と窓パーツを最初から一体的に成形する場合もある。
【００１５】
本発明において、表層部とは表面及び表面の直下（例えば表面から内側に向って５μｍ〜１００μｍの範囲）にある部分をいう。加飾層、ハードコート層は転写法、塗装等により形成される。転写法としては、ロール転写やアップダウン転写などの熱転写法、成形同時転写法などがある。
【００１６】
第２成形品２１は第１成形品１１が嵌め込まれる開口部２９を有する箱形である。当該開口部２９の四周部の裏面が第２固着面２２である。第２固着面２２にはシボが形成されている。第２成形品において、第２固着面２２の全体にシボを形成しており、図２では第２固着面をシボ形成部２３と表現している。
【００１７】
第１成形品１１を第２成形品２１に嵌め込み、第１固着面１２と第２固着面２２を当接させ、当接させる方向に圧力を加えながら、超音波発生器により、超音波融着リブ１３を加熱溶融し、その後冷却して溶融樹脂の凝固により第１成形品１１と第２成形品２１の超音波融着が行われる
【００１８】
第２固着面２２の全面にシボを形成してもよく、また第２固着面の一部分にシボを形成してもよい。
シボは細かい凹凸形状であり、凹凸は溝状であっても柱状体（円柱、三角柱、四角柱、多角柱など）の集合であっても、錐状体（円錐、三角錐、四角錐、多角錐など）の集合であってもよい。また、上記した形状の混合であってもよい。溝状のシボの場合は、溝の断面はＶ字状、Ｕ字状、半円状であってもよい。
【００１９】
図３は溝状のシボの平面形態を示す説明図である。溝状のシボの平面形態は平行線（図３（ａ））、立方格子（図３（ｂ））、斜方格子（図３（ｃ））、不定形（図３（ｄ））であってもよい。
【００２０】
シボを設けることにより、超音波融着リブに由来する溶融樹脂と第２固着面の接触面積が増大し、固着の強度が増大する。
超音波融着リブは、従来の超音波融着リブの形状をそのまま用いることができる。例えば横臥した三角柱、錐形体の集合などである。
【００２１】
図４は超音波融着前の超音波融着リブ１３とシボ部分の断面図である。
シボの深さＨｓ、すなわちシボの底面とシボ最上部２４の距離は、通常１〜７０μｍである。超音波融着リブ１３の高さＨｒは通常１５０μｍ〜５００μｍである。またシボの深さＨｓと超音波融着リブの高さＨｒの関係は通常Ｈｒが１５０Ｈｓ〜７．５Ｈｓの範囲である。
なお、シボ最上部２４は第２固着面２２の表面よりも上方に位置していてもよく、また第２固着面２２と等しい面内にあってもよい。
【００２２】
図５は超音波融着後のシボの推定断面図である。
超音波照射により超音波融着リブが発熱し溶融すると、当該熱はシボ形成部に伝わりシボが変形する。図中に破線丸印２７で囲んで示すように、上述した変形によりシボの上部２５が固着面の表面方向を向くように倒れるものもある。破線丸印２７部分では倒れたシボ構造が、溶融・凝固樹脂を抱え込み（アンカー構造）、冷却により当該アンカー構造が固定される。このため固着面間の固着がより強固になる。
【００２３】
従って、第１固着面および／又は第２固着面の表層部分に熱可塑性樹脂以外の樹脂層（例えば熱硬化性樹脂層）が存在していても、固着面間が一定強度で固着される。
【００２４】
図６は超音波融着後の固着部分の推定断面図である。
図６（ａ）は超音波融着リブに由来する溶融樹脂の量が不足している状態を示している。熱変形後のシボの凹部に対して、溶融樹脂１４の量が不足すると空隙部２８が生じる。この状態になれば、シボを設けることによる溶融・凝固樹脂の接触面積増加の企画が完全には機能しなくなる。ただし、この状態であってもアンカー構造は一部生じるので、一定の固着力増強効果は発揮される。
【００２５】
一方、図６（ｂ）は超音波融着リブに由来する溶融樹脂の量が充足されている状態を示している。熱変形後のシボの凹部の全部分に溶融樹脂１４が満たされている。
固着面が図６（ｂ）の状態になるためには、超音波融着により前記超音波融着リブの溶融物が第２固着面を覆う範囲に位置するシボの凹部の総容積が、超音波融着リブの容積より小さいことが必要である。
【００２６】
図７は固着前のシボ形成部の断面拡大図である。
シボの凹部の容積２６は、隣接するシボの頂上部を結ぶ面（あるいはシボの頂上部と第２固着面の辺を結ぶ面）と底面間に存在する空間部の容積である。
超音波溶融リブの容積は、第１固着面を基準面として、基準面より突出している部分の容積を意味する。なお、図６（ａ）、（ｂ）において、溶融樹脂１４（ハッチングで示す部分）は超音波融着リブ由来樹脂に加えて、超音波融着リブ取り付け位置近傍の樹脂に由来する溶融樹脂をも含んでいる。
【００２７】
一対の成形品は、熱可塑性樹脂からなる。熱可塑性樹脂は、ポリメタクリル酸エステル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフルオロエチレン樹脂、シアノアクリレート樹脂、ポリサルフォン樹脂、ノリル樹脂、熱可塑性エラストマー、スチレンブタジエンゴムなどである。
【００２８】
熱硬化樹脂は、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、キシレン樹脂、ビニルエステル樹脂などであり、これらの樹脂単体或いは、少なくとも２種以上ブレンドや合成されたものである。
【００２９】
結晶性樹脂は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＰＳなどであり、これらの樹脂単体或いは、少なくとも２種以上のブレンドや合成されたものである。
【００３０】
活性エネルギー線硬化性樹脂は、ウレタンアクリレート系樹脂、シアノアクリレート系樹脂などである。
【実施例１】
【００３１】
１０ｍｍ×３０ｍｍ×１．５ｍｍのアクリル樹脂成形品上に、容積が０．６９ｍｍ３の横臥した三角柱形をした融着リブの付いた成形品で、融着リブのついた側に成形同時転写法にてアクリル樹脂層、熱硬化性樹脂層としてウレタン樹脂層、接着層として塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂層が順次形成された第１成形品を準備した。また、シボ範囲が４０ｍｍ２、総シボ容積が３．３ｍｍ３のシボをもつ第１成形品と同一形状、同一寸法のアクリル樹脂製の第２成形品を準備した。
【００３２】
第１成形品の超音波融着リブ面を、第２成形品のシボ面に圧接させて３．０Ｗｓのエネルギーで超音波照射し超音波融着リブを溶融させ、その後放冷し、融着した。
図８は固着力測定法の説明図である。固着面３１とは反対側の端面より１０ｍｍの位置をチャック点３２とし、株式会社オリエンテック社製のテンション万能試験機にて、固着物の長手方向に（矢印３３の方向）１０００ｍｍ/分の速度で引っ張ったときの固着部分が外れる時の力（固着力）を測定すると１７６．５Ｎであった。
【００３３】
一方、第２固着面の表面が平面（シボをつけない）である第２成形品と、上述の第１成形品を前記同様に超音波融着し、前記方法にて固着力を測定すると１５３．０Ｎであった。
従って、シボをつけることで超音波融着での固着力は向上した。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にかかる一対の成形品は、例えば、携帯電話の表面側パーツとフレームパーツとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一対の成形品の斜視説明図である。
【図２】一対の成形品の拡大説明図である。
【図３】溝状のシボの平面形態を示す説明図である。
【図４】超音波融着前の超音波融着リブ１３とシボ部分の断面図である。
【図５】超音波融着後のシボの推定断面図である。
【図６】超音波融着後の固着部分の推定断面図である。
【図７】固着前のシボ形成部の断面拡大図である。
【図８】固着力測定法の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１    第１成形品
１２    第１固着面
１３    超音波融着リブ
１４    溶融樹脂
１５    ボタン部分
１６    窓部分
２１    第２成形品
２２    第２固着面
２３    シボ形成部
２４    シボの頂点
３２    チャック点
Ｈｒ    リブの高さ
Ｈｓ    シボの深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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