(57)【要約】      （修正有）【課題】コンテナー等のプラスチック製品をリサイクルするに際し、金属が異物として混入する恐れがなく、しかも、接合部を高強度に保つことができる超音波溶着構造を提供するものである。【解決手段】プラスチック部材の端面６２同士を突合せて接合部７を形成し、該接合部を跨ぐように補強リブ８を配し、該補強リブに超音波溶着工具２を押し当て超音波溶着してなるプラスチック製品であって、前記超音波溶着工具は、先端部に凹凸３を備えており、前記補強リブは、前記プラスチック部材と同材質であり、前記接合部は、前記補強リブによって支持されるよう構成した。【選択図】      図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック部材の端面同士を突合せて接合部を形成し、該接合部を跨ぐように補強リブを配し、そして、該補強リブに超音波溶着工具を押し当て超音波溶着してなるプラスチック製品であって、前記超音波溶着工具は、先端部に凹凸を備えており、前記補強リブは、前記プラスチック部材と同材質であり、前記接合部は、前記補強リブによって支持されていることを特徴とするプラスチック製品の超音波溶着構造。
【請求項２】
前記補強リブには、超音波溶着した痕からなる凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１記載のプラスチック製品の超音波溶着構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同じ材質のプラスチック部材同士を超音波溶着することによって得られるプラスチック製品の超音波溶着構造に関する。特に、ポリプロピレン製のコンテナーを超音波溶着によって接合した超音波溶
着構造であって、接合部を高強度に保ち、しかも希望の長さのプラスチック製品を容易に得ることができる超音波溶着構造を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
各種規格のプラスチック製品の在庫数を最小限に抑え、効率的に管理するために、必要の都度、希望の長さのものを得る接続方法が、従来から実施されている。一つは、ポリプロピレン製のコンテナーを継ぎ足して長尺化する際、接合面間に金属をあてがって、リベットで接合する方法が汎用されている。一方、超音波振動により、接合面間に発生する摩擦熱を利用して、同じプラスチック材質同士のコンテナーを溶着する超音波溶着も行われている。この場合、超音波溶着に使用する超音波溶着工具の先端部が平坦状のものを使用して溶着する技術は、既に開発されている。
【０００３】
従来の、リベットで接合し、長尺化したコンテナーの斜視図を図１示す。コンテナー６１同士の、端面を突き合わせ、隙間を有する接合部７を形成する。この接合部を跨ぐように、継ぎ板７１をあてがい、リベット７３によって、コンテナー６１同士が接合される。さらに、コンテナーの縁部は、接合部７を跨って、継ぎ枠７２で補強、連結されている。ここで、継ぎ板７１および継ぎ枠７２は金属製で、例えば、アルミニュウムである。また、リベット７３自身も金属である。このため、継ぎ足し、長尺化したコンテナーや段ボールを、用済み後リサイクルするに際し、これらの金属がプラスチック材の中に異物として混入することが避けられず、分別が厄介である。
【０００４】
次に、超音波溶着装置を図２に示す。超音波溶着装置１は、超音波溶着ヘッド１０の他、図示しない超音波の発信手段、エアシリンダの加圧手段等を具備している。溶着ヘッド１０の先端部には、超音波溶着工具である超音波ホーン２を設けている。作業台１１の上に置かれたワーク６の接合部７の位置に、超音波ホーン２を押し当て、接合部を加圧しながら超音波振動を施すことによって、ワーク３の接合部７が加熱、溶着される。図３には、種々の超音波ホーンおよびその先端部の形状を示す。丸型超音波ホーン２１、正方形型超音波ホーン２２および長方形型超音波ホーン２３のそれぞれの超音波ホーン先端部２１１、２２１および２３１は、図示の通り平坦状である。このような、先端部が平坦状の超音波ホーンを使用して溶着したものは、接合部の溶着強度が低いという問題があった。理由は、次のとおりである。プラスチック部材の接合部の位置に、超音波ホーンを押し当て、超音波振動を施すことによって、接合面間に発生する摩擦熱のため、ワークは軟化する。超音波ホーンの先端部に凹凸がなく、平坦な場合、超音波ホーンの先端部は軟化したワークへの食い込みが浅くなりがちである。そのため、接合部の溶着強度が低くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みて、コンテナー等のプラスチック製品をリサイクルするに際し、金属が異物としてプラスチックの中に混入することがなく、しかも、プラスチック部材同士の接合部の強度を高め、希望の長さプラスチック製品を得ることができる超音波溶着構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、プラスチック部材の端面同士を突合せて接合部を形成し、該接合部を跨ぐように補強リブを配し、該補強リブに超音波溶着工具を押し当て超音波溶着してなるプラスチック製品であって、前記超音波溶着工具は、先端部に凹凸を備えており、前記補強リブは、前記プラスチック部材と同材質であり、前記接合部は、前記補強リブによって支持されていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明の上記特徴に加えて、前記補強リブには、超音波溶着した痕からなる凹凸が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基ずいて以下に具体的に説明する。
【０００９】
先ず、本発明の実施例ついて、図４〜図１３を参照しながら説明する。図４は、超音波溶着の要領を示す説明図である。図５は、丸凸型超音波ホーンの平面図である。図６は、丸凸型超音波ホーンの側面図である。図７は、別の丸凸型超音波ホーンの平面図である。図８は、丸凸型超音波ホーンの側面図である。図９は、角凸型超音波ホーンの平面図である。図１０は、角凸型超音波ホーンの側面図である。図１１は、両袖型超音波ホーンの平面図である。図１２は、両袖型超音波ホーンの側面図である。図１３は、両袖型超音波ホーンを使用して、コンテナーの角隅部を溶着して長尺化する状態を示す図である。
【００１０】
先ず、図４を参照して、本発明の超音波溶着の要領を説明する。作業台１１の上に、ワーク６が配置され、そして、それぞれの端面６２を突き合わせるように、隙間を有する接合部７が形成される。さらに、接合部７を跨って、補強リブ８をあてがう。ここで、ワーク６と補強リブ８とは、同じ材質のプラスチックである。この補強リブの上に、超音波溶着工具である超音波ホーン２が位置決めされる。この超音波ホーンの先端部には、凸部３が設けられている。超音波ホーンの先端部を補強リブ８に押し当て、超音波振動を施しながら加圧する。こうして、ワーク６と補強リブ８との接合面間に摩擦熱が発生し、ワーク６と補強リブ８とが接合される。補強リブとワークとは同材質で、融合、溶着し合っているので、どちらか一方が、接合部から剥離するようなことがない。なお、超音波ホーン２は金属製で、例えば材質はアルミニュウムである。ここで、ワーク６の端部は突き合わせた状態であり、重なり合っていないので、接合部の材料の歩留まりが良い。
【００１１】
超音波ホーンの実施例について説明する。図５および図６に示すように、丸凸型超音波ホーンの先端部には丸状の凸部３を二箇所設けている。さらに、凸部３にはそれぞれ、十文字状の凹溝４を備えている。先端部は、二箇所の丸状の凸部３を設けることにより、凹凸を形成し、さらに、丸状の凸部３の中には、十文字状の凹溝４を備えることにより凹凸を形成している。全体では、超音波ホーンの先端部は、二重に凹凸を形成した構造からなっている。本超音波ホーンは、細長い帯状のプラスチック部材あるいは製品同士の接合に好適である。
【００１２】
次に、図７および図８に示すように、丸凸型超音波ホーンの先端部には丸状の凸部３を四箇所設けている。さらに、凸部３にはそれぞれ、十文字状の溝４を備えている。先端部は、四箇所の丸状の凸部３を設けることにより、凹凸を形成し、さらに、丸状の凸部３の中には、十文字状の溝を備えることにより凹凸を形成していることは、図５および図６と同様である。全体では、超音波ホーンの先端部は、二重に凹凸を形成した構造からなっている。
【００１３】
また、図９および図１０に示すように、角凸型超音波ホーンの先端部には角状の凸部３を多数箇所備えている。さらに、凸部３の間には凹溝４が交叉している。先端部は、多数箇所の角状の凸部３とその間をめぐる凹溝４からなる凹凸を形成した構造となっている。本超音波ホーンは、幅広のプラスチック部材あるいは製品同士の接合に好適である。
【００１４】
以上、丸状および角状の凸部を備えた超音波ホーンについて説明した。
ここで、接着強度におよぼす凸部の形状の差は明確ではない。大事なことは、軟化したプラスチック部材への超音波ホーンの先端の食い込み度合いである。食い込みが深いほど接着強度は高くなる。
【００１５】
また、図１１および図１２に、両袖型超音波ホーンを示す。超音波ホーンの先端部には角状の凸部３を多数箇所備えている。さらに、凸部３の間には凹溝４が交叉している。先端部は、多数箇所の角状の凸部３とその間をめぐる凹溝４からなる凹凸を形成した構造となっている。本超音波ホーンの先端部は、袖部５が両側へ開いた構造であり、この袖部の背後には、逃げ５１を設けている。図１３に示すように、この逃げを設けたことにより、コンテナー等の角隅部を溶着する際、超音波ホーンがコンテナーの上縁６１２にぶつかる等の障害が避けられ、好都合である。
【００１６】
図１３には、両袖型超音波ホーンを使用して、コンテナーの角隅である縁部を溶着し、長尺化する状態を示す。作業台の上にコンテナー６１が、それぞれの端面６２を突き合わせるように、隙間を有する接合部７が、コンテナーの底、側面および縁部に形成される。これらのコンテナーの上に、接合部７を跨ぐように、補強リブ８をあてがう。ここで、ワークであるコンテナー６１と補強リブ８とは、同じプラスチック材質である。この補強リブの上に両袖型超音波ホーン２が位置決めされる。この超音波ホーンの先端部には、凸部３が設けられている。この超音波ホーンは、両袖型であり、袖部５が両側に開き、この袖部の背後に逃げ５１が設けられている。ここで、コンテナーは、底６１１の外周部に底縁６１２と、この反対側に上縁６１３を備えている。この上縁６１３の接合部７を跨ぐように、補強リブ８を配置し、超音波溶着する。超音波ホーンには、逃げ５１を備えているので、コンテナーの上縁６１３の角隅に超音波ホーンを位置決めしても、底縁６１２に超音波ホーンが当たって邪魔になることはない。本図では、両袖型を示したが、逃げ５１を設けているなら、片袖型でもよい。なお、底６１１と底縁６１２の接合部７を跨ぐように、複数の補強リブ８を示したが、すでに溶着が完了したものである。溶着する際、超音波ホーンの先端凸部３および凹溝４の痕である凹凸痕９が形成されている。このことは、超音波ホーンの先端部が、補強リブ８に食い込み、さらに、補強リブがコンテナーと融合、溶着し合ったことを示す。このように、補強リブとコンテナーとは、同材質であり、溶着し合っているので、どちらか一方が、接合部から剥離するようなことがない。また、ここで使用したコンテナーは、規格品の片側の端面あるいは両端面を取り除き、それぞれの端面を付き合わせ、図示のように、接合したものである。
【００１７】
なお、実施例ではコンテナーの超音波溶着について説明したが、段ボールでも同じ要領で実施可能である。この場合、前記したような、逃げ５１を設けた両袖型超音波ホーンは、必ずしも必要ではない。図５〜図１０に示した超音波ホーンで十分対応可能である。
【００１８】
本発明のプラスチック製品は、前記したコンテナーの他、ポリプロピレン発泡シート、ポリエチレンシート、ナイロンマジックテープ（登録商標）、プラスチック段ボール、プラスチックコンテナー用のカード差し、塩化ビニールシート等を含む。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のプラスチック製品は、同じ材質同士の接合なので、用済み後リサイクルするに際し、金属がプラスチック材の中に異物として混入することがない。また、生産するコンテナーの規格、品数が増えても、各種のコンテナーを準備する必要がない。即ち、入れる製品のサイズに合わせた、希望の長さ、幅のコンテナーが容易に得られ、在庫数を必要最小限に抑えて効率的に管理することができる。また、接合した部分の外観および物性（引張り強度、伸び、耐折強度）は、非接合部と大差がない。さらに、接合部分を廃棄する必要がないので、材料の歩留まりが大幅に改善されて、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示すもので、リベットで接合したコンテナーの斜視図である。
【図２】超音波溶着装置の側面図である。
【図３】従来例を示すもので、種々の超音波ホーンの先端部の斜視図を示す。
【図４】本発明の実施例を示すもので、超音波溶着の要領を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例を示すもので、丸凸型超音波ホーンの平面図である。
【図６】同上、丸凸型超音波ホーンの側面図である。
【図７】同上、丸凸型超音波ホーンの平面図である。
【図８】同上、丸凸型超音波ホーンの側面図である。
【図９】同上、角凸型超音波ホーンの平面図である。
【図１０】同上、角凸型超音波ホーンの側面図である。
【図１１】同上、両袖型超音波ホーンの平面図である。
【図１２】同上、両袖型超音波ホーンの側面図である。
【図１３】同上、本発明の両袖型超音波ホーンを使用して、コンテンナーの角隅部を溶着する状態を示す図である。
【符号の説明】
１  超音波溶着装置
２  超音波ホーン
２１  丸型超音波ホーン
２１１  丸型超音波ホーン先端部
２２  正方形型超音波ホーン
２２１  正方形型超音波ホーン先端部
２３  長方形型超音波ホーン
２３１  長方形型超音波ホーン先端部
３  凸部
４  凹溝
５  袖
５１  逃げ
６  ワーク
６１  コンテナー
６１１  底
６１２  底縁
６１３  上縁
６２  端面
７  接合部
７１  継ぎ板
７２  継ぎ枠
７３  リベット
８  補強リブ
９  凹凸痕
１０  溶着ヘッド
１１  作業台
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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