技術情報 - 超音波溶着

  • 超音波溶着の原理
  • 超音波溶着とは熱可塑性樹脂を微細な超音波振動と加圧力によって瞬時に溶融し、接合する加工技術です。この接合方法は、成形品の溶着だけでなく、ボスのカシメやスポット溶着、フィルムや不織布のシール、金属のインサートなど幅広い分野において使用されています。

  • スポット溶着
  • 超音波によるスポット溶着は、超音波ジョイントデザインを施していない板状の樹脂を2枚に重ねた状態で、先端に樹脂へ差し込むボスと流れ出た樹脂を溜めるドームを加工したホーンを超音波振動と加圧によって樹脂を溶融させながら押し込み、点付けの溶着(スポット溶着)を行うものです。

  • インサート
  • インサートする金具の外周部にアヤ目のローレット加工を行い、樹脂側にはインサート金具の外径よりφ0.4~1.0mm程度小さい径の穴を設けておきます。インサート金具を樹脂の穴上にセットし、金具上面から超音波振動と圧力を加えると、金具と樹脂の境界面に局部的な摩擦熱が発生し、樹脂を溶融しながら金属が挿入されていきます。

  • 高度なホーン製作技術
  • 日本アレックスが提供するホーンは、FEM(有限要素法)による振動解析によって設計されています。設計段階においてホーンの振動状態をコンピュータでシミュレートすることによって、先端振幅のばらつきやストレス状態を知ることができ、より理想的なホーンを科学的に検証することができます。

  • スウェージング
  • 超音波スウェージングは、樹脂と金属、または溶着性のない異材質の樹脂同士を、ステーキングと同じように樹脂側をホーン先端形状に合わせて溶融させて金属などを固定する工法です。

  • ゲートカット
  • 強い超音波振動を樹脂に当てると、溶融する前に割れ(クラック)が発生します。 これは急激な衝撃が加わる為で、この超音波振動を利用し、ゲートの一部分に振動エネルギーを集中させて成形品をゲートから切り離すのが超音波ゲートカットです。

  • ジョイントデザイン
  • 超音波溶着用のジョイント設計を施すと、 樹脂の溶け出す位置は常に三角形の頂点になり一定化し、均一な溶融状態をもたらすことができ、また安定した溶着強度を得ることが可能になります。 溶着部の発熱は急激で、短時間での溶着が可能となる為、樹脂の劣化も起きにくくなります。

  • ステーキング(カシメ)
  • 超音波ステーキング(カシメ)は、金属と樹脂、または溶着性のない異材質の樹脂同士を、樹脂側へ設計したボスの頭部を超音波振動によってホーン先端形状へ合わせて溶融させ、その後再凝固させて金属または樹脂を固定する方法です。