(57)【要約】  【課題】    超音波溶着を繰り返し行ってもホーン２の表面が破損が生じにくく、ホーンの交換頻度を低くすることができるようにする。  【解決手段】互いに超音波溶着される被溶着体８ａ、８ｂに対して超音波振動を与えるホーン２として、ホーン本体の表面に接着剤４を介して耐熱ガラス膜６を形成したものを用いて超音波溶着を行う。  【効果】    耐熱ガラスが耐摩耗性及び耐熱性に優れるので、超音波溶着時において発生する熱に強く、高い温度でも高い硬度を保つことができ、ホーンの表面の削れ、侵蝕を有効に防止することができる。  依って、ホーン２の交換頻度が少なくすることができ、延いては、超音波溶着のコストを低減化することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに超音波溶着される被溶着体に対して超音波振動を与えるホーンとして、ホーン本体の表面に接着剤を介して耐熱ガラス膜を形成したものを用いて超音波溶着を行う
ことを特徴とする超音波溶着方法。
【請求項２】
本体の表面に接着剤を介して耐熱ガラス膜を形成したものにより構成されている
ことを特徴とする超音波溶着機。
【請求項３】
本体の表面に接着剤を介して耐熱ガラス膜が形成されてなる
ことを特徴とする超音波溶着機用ホーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂体同士を超音波溶着する超音波溶着方法と、それに用いる超音波溶着機及び超音波溶着機用ホーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＡＢＳ等の樹脂からなる樹脂体同士の接着をする方法として超音波溶着法がある。
図３（Ａ）は超音波溶着に用いる超音波溶着機の構成図と超音波の振幅モードを示し、（Ｂ）は超音波溶着の原理説明を示すブロック図である。
ａは発振機からの例えば２０ＫＨｚ程度の電気信号を受け、その周波数の超音波振動を発生するコンバータで、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。ｂはこのコンバータａの発生する超音波振動を強めるブースター、ｃはホーンで、ブースターｂによって強められた超音波振動を被溶着樹脂体側に伝える。
【０００３】
ｄ、ｅは互いに溶着される樹脂体、ｆは樹脂体ｄ、ｅの下側に位置する治具である。
この図３（Ａ）に示す超音波溶着機は、治具ｆとホーンｃを通じて樹脂体ｄ、ｅに所定の圧力を加えた状態でコンバータａで生ぜしめた周波数が例えば２０ＫＨｚ程度の超音波振動を加えて樹脂体ｄと樹脂体ｅの互いに接する部分を超音波振動により溶着するようにされている。
【０００４】
図３（Ｂ）を参照して超音波溶着の原理を説明する。発振機から受けた例えば２０ＫＨｚ程度の超音波周波数の電気信号（電気エネルギー）をコンバーターａにより機械エネルギーに変換し、所定の圧力で加圧された互いに接着すべき二つの樹脂体ｄ・ｅ間にその機械エネルギーを加えて摩擦熱を生ぜしめ、その摩擦熱によりその二つの樹脂体の互いに接する部分を溶融させ、その溶融させた部分にて溶着するものである。
【０００５】
図４は超音波溶着機を構成するホーンの具体的な従来例を示す断面図である。
Ｃはホーンの具体的従来例であり、アルミニウムからなるホーン材の表面に例えば硬質クロムメッキしてなるものや、ホーンをチタンにより形成したもの等がある。ＡはホーンＣの先端面のうち樹脂体ｄと接する部分である。
そして、ホーン材の表面に例えば硬質クロムをメッキしてなるものは、ＡＢＳ等の比較的耐熱温度が低く、硬度の低い樹脂からなる樹脂体ｄ・ｅ同士を溶着するのに適する。
【０００６】
ところで、近年の樹脂材料の形成技術の向上により、耐熱温度が高く硬度の高い樹脂材料が現れている。例えば、ＰＰＳにガラスを３０％含有させた樹脂がその一例であり、この樹脂の耐熱温度は３００℃とかなり高い。
従って、このような耐熱温度の高い高硬度の樹脂体同士を超音波溶着をするという要請が生じている。
しかし、そのような超音波溶着にホーンとして表面を硬質クロムでメッキしたものを用いると、ホーン表面の硬質クロム膜の強度不足により、超音波溶着で簡単にホーン表面が破損されてしまうという問題が生じた。
【０００７】
そのため、ホーンとしてチタンの如き硬度の高い金属を使うという試みが為された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１８９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、被溶着樹脂体の耐熱温度の高温化に伴って超音波溶着機のホーンの材料をチタンの如き高硬度の金属材料で形成した場合においては、確かに、従来よりも溶着温度の高温化に対応することができる。
しかし、耐熱温度が３００℃程度の樹脂、例えばＰＰＳに更にガラスを３０％程度含有させた樹脂からなる樹脂体同士を溶着させる超音波溶着を繰り返すと、チタンからなる高強度のホーンの表面が損傷したり、侵蝕されたりし、少ない超音波溶着回数でホーンを交換する必要があり、問題であった。
【００１０】
そのため、例えばチタンからなるホーンの表面にテフロン(テフロンは登録商標である。）テープを貼ったり、或いはホーンの表面に硬い金属を溶接して強度を高めたりして、硬い材質の樹脂体同士の超音波溶着を行うということが試みられた。
しかしながら、そのようにしても、超音波溶着を繰り返しにより比較的少ない溶着回数で、チタンからなる高強度のホーンの表面が損傷したり、侵蝕されたりし、それにより、樹脂体８ａのホーンＣと接する部分にホーンの表面の成分が付着して金属色が着くという問題があった。
【００１１】
金属色の汚れがつくと、樹脂体表面を後加工して汚れを取ることが必要となり、当然のことながら、コスト増を招く。
そして、超音波溶着を繰り返すに従って金属色の汚れの生じる部分が拡がり、且つ汚れの色が濃くなる。すると、それに伴って後加工に要する時間がかかり、やがてそのホーンは交換せざるを得なくなる。
従って、ホーンの交換頻度が高くなり、ホーンの価格やその交換に要する時間が長くなることがコスト増となる。
【００１２】
図５（Ａ）、（Ｂ）はホーンとしてチタンからなるものを用いてＰＰＳにガラスを３０質量％を添加した樹脂体同士をした従来技術におけるホーンと接する樹脂体の平面図を示すもので、（Ａ）は２、３回程超音波溶着を行った場合における汚れを、（Ｂ）は５０〜１００回程超音波溶着を行った場合における汚れｇを示す。
汚れｇが図５（Ａ）に示す程度のものであれば、除去にかかるコストはさほどでもないが、図５（Ｂ）に示す程度になれば、汚れｇの除去にかかるコストは無視できないものになる。
【００１３】
従って、チタンからなるホーンＣの交換が必要になるが、かといって頻繁にホーンＣを交換すると、ホーンＣの価格、ホーンＣの交換に要するコストも無視できなくなり、また、作業性が低下するという問題も生じ、それもコスト増の要因になった。
本発明は、このような問題を解決すべく為されたものであり、超音波溶着を繰り返し行ってもホーンの表面に破損が生じにくくなるようにし、ホーンの交換頻度を低くし、超音波溶着のコストの低減化及び作業性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の超音波溶着方法は、互いに超音波溶着される被溶着体に対して超音波振動を与えるホーンとして、ホーン本体の表面に接着剤を介して耐熱ガラス膜を形成したものを用いて超音波溶着を行うことを特徴とする。
請求項２の超音波溶着機は、ホーンが、ホーン本体の表面に接着剤を介して耐熱ガラス膜を形成したものにより構成されていることを特徴とする。
請求項３のホーンは、超音波溶着機を構成し、本体の被溶着体側の表面に接着剤を介して耐熱ガラス膜が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ホーンの表面が耐熱温度の高い耐熱ガラス膜により保護されており、耐熱ガラスが耐摩耗性及び耐熱性に優れるので、超音波溶着時において発生する熱に強く、高い温度でも高い硬度を保つことができ、ホーンの表面の削れ、侵蝕を有効に防止することができる。
依って、ホーンの交換頻度が少なくすることができ、延いては、超音波溶着のコストの低減化及び作業性の向上を図ることができる。
【００１６】
というのは、ホーンのワーク側の表面を耐熱ガラスにより保護するので、少なくとも現在の技術では、使用最高温度が６００℃、継続使用温度が４５０℃の耐熱性を得ることができ、延いては、従来における耐熱温度３００℃よりも顕著に耐熱性を高めることができるからである。
また、耐熱ガラスは硬質ガラスを素材として形成することができるので、硬質性も優れている。
従って、ホーンの表面における耐熱性及び硬度を高めることができ、延いては、ホーンの耐久性を高めることができる。
【００１７】
また、超音波溶着時においては耐熱ガラスが金属からなるホーン本体と樹脂等からなる製品との間に介在するので、金属からなるホーン本体の金属色が製品につくおそれが無い。
従って、製品の色除去用の後処理が必要ではなくなり、きれいな仕上がりになるという利点もある。
【００１８】
実際上、後述する本発明の実施例によれば、５０〜１００回程度超音波溶着を繰り返しても、図２（Ａ）に示すようにワークの表面には汚れが全くつかなかった。更に、８０００〜１２０００回超音波溶着を繰り返しても図２（Ｂ）に示すようにワークの表面には汚れが全くつかなかった。
従って、ホーンの金属による金属色の汚れを取るためにワークの表面の後加工は全く不要となり、ホーンの交換頻度が顕著に少なくなり、実際上、コストの低減は顕著に大きく、作業性は顕著に向上した。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例の特徴的要素を示す断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はホーンとしてチタンからなるものを用いてＰＰＳにガラスを３０質量％を添加した樹脂体同士を溶着した本発明の実施例におけるホーンと接する樹脂体の平面図を示すもので、（Ａ）は５０〜１００回程超音波溶着を行った場合における汚れを、（Ｂ）は８０００〜１２０００回程度程超音波溶着を行った場合における汚れを示す。
【００２０】
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は従来例を示すもので、（Ａ）は超音波溶着に用いる超音波溶着機の構成図と超音波の振幅モードを示し、（Ｂ）は超音波溶着の原理説明を示すブロック図である。
【図４】超音波溶着機を構成するホーンの具体的な従来例を示す断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はホーンとしてチタンからなるものを用いてＰＰＳにガラスを３０質量％を添加した樹脂体同士をした従来技術におけるホーンと接する樹脂体の平面図を示すもので、（Ａ）は２、３回程超音波溶着を行った場合における汚れを、（Ｂ）は５０〜１００回程超音波溶着を行った場合における汚れｇを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明においては、ホーンは例えばチタンからなるが、例えばアルミニウムで形成しても良い。
また、本発明においてホーンの表面に接着する断熱ガラスは、硬質ガラスを例えば約１０００℃程度の温度になるように加熱し、鈴が解けている容器に流し込むことにより成形することができる。つまり、溶けた鈴にガラスを浮かせるフローティング工法によりつくることができる。
また、接着剤（ボンド）は、例えば化学反応接着剤といわれる種類のものが好適である。具体例を挙げると、エポキシ樹脂（１００％）とポリチオール（１００％）を同じ重量で組成したものが好適である。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の詳細を図示実施例に基いて説明する。
図１は本発明の一つの実施例の特徴的要素を示すホーンの断面図である。
２はホーンで、例えばチタンからなる。４は接着剤（厚さ例えば１ｍｍ）、６はホーン２の表面（ワーク側の面）にその接着剤４を介して接着された耐熱ガラス膜（厚さ例えば１．７ｍｍ）である。
【００２３】
耐熱ガラス膜６は次のようにしてつくる。硬質ガラスを例えば約１０００℃程度の温度になるように加熱し、鈴が解けている容器に流し込む込むことにより成形することができる。つまり、溶けた鈴にガラスを浮かせるフローティング工法によりつくることができる。本実施例においては、耐熱ガラスを薄い膜状に成形する必要があるので、膜が形成されるような形状を有する容器を使用してフローティング工法を行う。
【００２４】
このような耐熱ガラスは、使用最高温度が６００℃、継続使用温度が４５０℃の耐熱性を持つ。従来における耐熱温度３００℃よりも顕著に耐熱性を高めることができる。
また、接着剤４としては、例えばコニシ株式会社の品名クイック５（金属・ガラス・陶磁器）が好適である。
この接着剤４は、４０ｇのエポキシ樹脂（１００％）と４０ｇのポリチオール（１００％）をチューブに入れて販売されている商品を使用したものである。
【００２５】
具体的な接着方法例を述べる。
先ず、ホーン２の表面のゴミ、サビ、油等のヨゴレを紙ヤスリや塗料うすめ液で落とし、良く乾かす。
次に、上記接着剤入りチューブからエポキシ樹脂とポリチオールを等量（質量比）しぼり出し、ヘラで均一になるまでよく混ぜる。
【００２６】
次に、その接着剤をホーンの表面に均一に塗り、その後、直ぐに予め用意して置いた所定の厚さの耐熱ガラス膜６を貼り合わせる。この場合、気泡が生じないように気をつけることが重要である。
というのは、大きな気泡が入ると、接着後、気泡が原因で耐熱ガラス膜に割れが生じることが入るからである。
【００２７】
そして、１０〜１５分以上（温度２０℃の場合）その貼り合わせた状態を保つように、テープやヒモで固定することが好ましい。
その後、接着状況に不具合がないか否かを観察し、不具合がない場合には、実用強度になる１時間後から使い始める。
８ａ、８ｂは互いに超音波溶着される樹脂からなる被溶着体である部品（ワーク）、１０は部品（ワーク）８ｂを支持する治具である。
【００２８】
このような実施例によれば、ホーン２の表面が耐熱温度の高い耐熱ガラスにより保護されており、耐熱ガラスが耐摩耗性及び耐熱性に優れるので、超音波溶着を繰り返しても、ホーン２超音波溶着時において発生する熱に強く、高い温度でも高い硬度を保つことができ、ホーンの表面の削れ、侵蝕を有効に防止することができる。
依って、ホーンの交換頻度が少なくすることができ、延いては、超音波溶着のコストを低減化することができる。
【００２９】
前述のように、図２はホーンとしてチタンからなるものを用いてＰＰＳにガラスを３０質量％を添加した樹脂体同士をした本発明の実施例におけるホーンと接する樹脂体の平面図を示すもので、（Ａ）は５０〜１００回程超音波溶着を行った場合における汚れを、（Ｂ）は８０００〜１２０００回程度程超音波溶着を行った場合における汚れを示す。
【００３０】
この図２からも明らかなように、５０〜１００回程超音波溶着を行った程度では勿論のこと、更には、８０００〜１２０００回程度程超音波溶着を行った場合でも全く汚れが生ぜず、ホーン２の交換の必要性は全く生じなかった。
即ち、ホーンの金属による金属色の汚れを取るためにワークの表面の後加工は全く不要となり、ホーンの交換頻度が顕著に少なくなり、実際上、コストの低減は顕著に大きく、作業性は顕著に向上した。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、樹脂体同士を超音波溶着する超音波溶着方法と、それに用いる超音波溶着機及びホーンに利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３２】
２・・・ホーン、４・・・接着剤、６・・・耐熱ガラス膜、
８ａ、８ｂ・・・被溶着体［ワーク：部品（１）、（２）］。
【図１】
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【図２】
2011183675.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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