JPH0653389B2 - 樹脂部品の超音波溶着方法 - Google Patents

樹脂部品の超音波溶着方法

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JPH0653389B2
JPH0653389B2 JP16248686A JP16248686A JPH0653389B2 JP H0653389 B2 JPH0653389 B2 JP H0653389B2 JP 16248686 A JP16248686 A JP 16248686A JP 16248686 A JP16248686 A JP 16248686A JP H0653389 B2 JPH0653389 B2 JP H0653389B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は同種材料の樹脂部品同志を超音波によりスポッ
ト溶着する方法に関する。
（従来の技術） 樹脂部品の溶着方法として、超音波によるスポット溶着
方法は従来から知られている。
この従来技術は第５図(イ)に示すように、樹脂部品３お
よび４が重り合った分のところへ、超音波振動を有する
ホーン１適用し、矢印の方向に圧力を加え、ホーン先端
の凸形状部２により樹脂材料に孔をあけながら溶かして
いき、樹脂部品同志の接着をおこなうものである。第５
図(ロ)は溶着後の溶着部分の断面を示したものである
が、ホーン１により溶融された樹脂６が樹脂部品３，４
の両者に密着することにより樹脂部品間の接着強度が保
たれる。
（発明が解決しようとする問題点） 第５図(ハ)は第５図(ロ)に於て点線で囲まれた円内Ａの溶
着部分を示す拡大図であり、第５図(ニ)はその断面図で
あるが、従来技術に於ては溶着強度は溶融樹脂のうちリ
ング状の断面積１０によって確保されている。従って、
ホーン１およびその先端部２の大きさは製品設計上等の
制約があるため溶着接合断面積は充分に確保することが
困難である。
なお、上記従来法においては、第５図(ロ)に示すよう
に、ホーン先端の凸形状部２が樹脂部品に侵入したその
体積に相当する量の溶融樹脂がホーン側に溢れ出ている
が、この溢れ出ている溶融樹脂６は樹脂部品３及び４の
溶着強度には何等寄与していない。
（問題点を解決するための手段） 本発明者は、同種材料の樹脂部品同志の超音波スポット
溶着に於て、溶着強度は溶融樹脂の接合断面積（両部品
の境界部の断面積）に関係があることを実験により確認
した。該実験に於ては第４図(ロ)に示すように横３０mm
および長さ１００mmのポリプロピレン製の試験片を重ね
合せ超音波ホーンにより溶着を行ない、超音波ホーンの
Ａの寸法を変えることにより接合断面積を変化させた。
接合部の溶着強度は引張り試験器により測定した。第４
図(イ)は超音波ホーンのＡの寸法（接合断面積）と溶着
強度との関係を表わしたグラフである。
このグラフから明らかのように同種材料の樹脂部品同志
の超音波スポット溶着に於ては、溶着強度は溶融樹脂の
接合断面積に相関があるものであるが、本発明において
は、同種材料の樹脂部品同志を超音波によりスポット溶
着する方法に於いて、両樹脂部品の接合面に空間を設
け、超音波ホーンの先端部により、一方の樹脂部品の表
面から前記空間部のある部位を貫通して他の樹脂部品の
少なくとも一部に至るまで、樹脂材料に孔をあけながら
樹脂材料を溶融し、該溶融した樹脂材料により前記空間
部を充填することにより、溶融樹脂の接合断面積を増加
させ、溶着強度の向上を達成したものである。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
第１図(イ)は樹脂部品の溶着前の断面をまた同(ロ)は溶着
後の断面を示す。第１図(イ)に於て１は超音波ホーン、
２はその先端の凸形状部、３および４は樹脂部品、５は
樹脂部品３，４の接合面に形成された空間であるが、該
空間は樹脂部品３に凹部を設けることにより形成され
る。
樹脂部品３，４の溶着は超音波ホーン１に圧力を加え、
ホーン先端の凸形状部２により樹脂材料に孔をあけなが
ら樹脂を溶かしていくことによりおこなわれる。従来法
においては、第５図(ロ)に示すようにホーン先端の凸形
状部２が樹脂部品に侵入したその体積に相当する量の溶
融樹脂６がホーン側に溢れ出るが、本発明の場合は溶融
した樹脂は接合面の空間５に流入し該空間を充填する。
空間５の容積は、予想される樹脂量より判断して設定さ
れる。
溶着後の接合部の断面は、第１図(ロ)に示すような状態
となり、溶融樹脂６′は樹脂部品３，４の間にサンドイ
ッテ状態となる。６はホーン側に溢れ出た樹脂である
が、本発明の場合、溶融樹脂は殆ど空間５に流入し、ホ
ーン側に溶融樹脂が溢れ出ることがあっても僅かな量で
ある。樹脂部品の接合面の空間は、第１図の場合は樹脂
部品の接合部に該当する部分に凹部を形成することによ
り設けられたものであるが、その他第２図および第３図
に示すように種々の態様で形成することができる。第２
図の場合は、樹脂部品３，４の接合面の一方に堰となる
ループ状の凸部７を設けることにより、接合面に空間５
を形成したものであり、この場合は第２図(ロ)に示すよ
うに溶融した樹脂６′は空間５を埋め、樹脂部品３，４
の間でサンドイッチ状態となり、接合断面積の増加によ
り溶着強度が向上する。
また第３図の場合は、樹脂部品３，４の接合面の、それ
ぞれに、互に直角方向にＶ字状の波型の凹部８，９を設
けたことにより接合面に空間を形成したものであり、こ
の場合は第３図(ロ)に示すように溶融樹脂は両樹脂部品
のＶ字状の凹部を埋めることとなり、溶融樹脂の接合断
面積が増加すると共にアンカー効果も加わり、接合部の
溶着強度は更に向上する。
（作 用） 樹脂部品の接合面に空間を設け、超音波ホーンの先端部
により、一方の樹脂部品の表面から前記空間部のある部
位を貫通して他の樹脂部品の少なくとも一部に至るま
で、樹脂材料に孔をあけながら樹脂材料を溶融すると、
両樹脂部品の孔をあけられた部分の溶融した樹脂材料は
接合面の空間に流入し、該空間を埋め、樹脂部品の接合
面の間でサンドイッチ状態となり、溶融樹脂の接合断面
積が増加する。
（実施例） 樹脂部品として自動車のインストルメントパネルとデフ
ロスタノズルを採用し、インストルメントパネルにデフ
ロスタノズルを超音波ホーンによりスポット溶着した。
インストルメントパネルとデフロスタノズルとの接合面
に設けた空間は、第１図に示すように超音波ホーン１の
面積と同じ面積で両部品間の間隙は0.5〜１mm程度とし
た。スポット溶着後の接合部の強度は、接合部に空間を
設けることなく、スポット溶着した場合に比較して２〜
３倍向上した。
（発明の効果） 本発明に於ては、樹脂部品の接合面に空間を設け、超音
波ホーンの先端部により、一方の樹脂部品の表面から前
記空間部のある部位を貫通して他の樹脂部品の少なくと
も一部に至るまで、樹脂材料に孔をあけながら樹脂材料
を溶融させ、孔をあけられた部分の溶融した樹脂材料で
接合面の空間を充填することにより、接合面の空間は両
樹脂部品からの溶融混合物で充填され、且つ、溶融樹脂
の接合断面積が増加し、その結果接合部の溶着強度は顕
著に向上する。
また、溶着ポイントを複数有する大型部品同志の溶着で
は、溶着全ポイントにおいて溶着面を完全に接触状態に
しておく必要性がなく、製品精度のバラツキを吸収する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は本発明の説明図、第４図(イ)は接合
断面積と溶着強度との関係を示すグラフ、同(ロ)はその
試験法の説明図および第５図は従来のスポット溶着法の
説明図である。 １……超音波ホーン ２……超音波ホーンの先端部 ３，４……樹脂部品、５……接合面の空間 ６，６′……溶融樹脂、７……ループ状凸部 ８，９……Ｖ字状の波型凹部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】同種材料の樹脂部品同志を超音波によりス
    ポット溶着する方法に於いて、両樹脂部品の接合面に空
    間を設け、超音波ホーンの先端部により、一方の樹脂部
    品の表面から前記空間部のある部位を貫通して他の樹脂
    部品の少なくとも一部に至るまで、樹脂材料に孔をあけ
    ながら樹脂材料を溶融し、該溶融した樹脂材料により前
    記空間部を充填することを特徴とする方法。
JP16248686A 1986-07-10 1986-07-10 樹脂部品の超音波溶着方法 Expired - Lifetime JPH0653389B2 (ja)

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