超音波溶着

樹脂を接着する超音波溶着の技術

超音波溶着は超音波で樹脂を接着する技術で、その用途は多岐にわたっています。ネジの代わりに基板を留めたり、金属板を留めたりできます。プラスチックダンボールやプラスチック板を重ねて、接合することも可能です。デジカメのメモリカード・自動車の部品・AV機器・OA機器・電子部品・電池・繊維・食品容器・医用部品衣料・マスクなどの不織布製品・文具・雑貨類・事務用家具部材・模型など、幅広い分野で使われている技術です。

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超音波溶着の原理

まず、溶着とは、熱で形が変わる熱可塑性樹脂を加熱して圧力を加え、接合面で分子結合が起きることを利用して接合する技術のことです。

溶着は、他の方法と比較して、接着剤が不要で環境に優しく、比較的低コストで生産できます。

溶着には加熱方式により高周波溶着、熱溶着、超音波溶着などの方法があります。

超音波溶着の原理は、まず、超音波発信器から投入された周波数20kHz以上の超音波エネルギーが、超音波振動子で振動エネルギーに変換されます。

その超音波振動を被加熱物に伝えることで、摩擦や材料自体が受ける圧縮の繰り返しにより、その内部が発熱して温度上昇し、さらに超音波の衝撃力により境界面だけが柔らかく融け、瞬時に材料が溶着されます。

樹脂が溶融し溶着が終了するまでの時間は、樹脂の材質などによって異なりますが、多くの場合は1秒以下で完了します。

超音波発振時に、独特な高周波音が発生します。

超音波振動を被加熱物に伝える際には、先の細くなった円筒状のホーンと呼ばれる共鳴体によって伝達します。

超音波振動は、ホーンに伝達されることで、はじめて樹脂溶融のために必要な大きさに拡大されるのです。

ホーンの大きさなどにより、被加熱物表面での発熱はごくわずかとなり、超音波振動のほとんどは溶着される被加熱物の境界面へ伝達します。

熱源が不要であり、事前・事後処理がいらない、安定した高品質な仕上がりができるなどの特徴があり、材料のリサイクルにも適しています。

装置が大型で高価なため、冷却スペースが必要になるなど、大量生産にむいている技術です。

超音波溶着の機械を作っている企業に、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部があります。

超音波応用分野で独自の技術を持ち、超音波応用機器では世界的なシェアがあります。

単機能な自動機を単体で販売するだけでなく、顧客の製品開発の段階から参加することで、個々の製品にあった機械を設計、製作し、最善の接合プロセスを提案しています。