プラスチックの超音波溶着

超音波溶着は、同一材料と異なる材料の間にしっかりとした接続を作成します。熱可塑性プラスチックの溶着に特に適しています。プラスチックの超音波溶着には、周波数20~70 kHzの超音波を使用します。振動は、振幅5~50 μmのホーンによって構成部品に導入されます。摩擦熱が発生して溶けていきます。その後、プラスチックを追加の圧力で接合できます。 
超音波で正確に溶着するためには、音波のエネルギーを束ねる必要があります。これは、ツールの形状 (ホーンやアンビル) やプラスチック自体の形状 (ジョイントデザイン) によって行われます。シームにある先端やエッジは、エネルギーを集中させることができるので、エネルギーダイレクタ (略してERG) と呼ばれています。

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プラスチックの超音波溶着の利点

 超音波溶着プロセスには多くの利点があります。最も重要なものは次のとおりです。

  • 時間の節約::プラスチックは一瞬で溶着されます。超音波溶着では、ツールの加熱や冷却のための起動時間や警告時間が不要です。
  • 安定した品質。正確な制御技術により、正確で再現性の高い結果を得ることができます。
  • コスト削減と環境への配慮:接着剤のようなツールは必要なく、エネルギー消費も少なくて済みます。

ジョイントデザイン

ジョイントデザインは、特にフォームフィット・ジョイント接続に影響します。材料や構成部品に合わせて、さまざまなジョイント形状があります。

構成部品は、エネルギーダイレクタのステップのように設計されています。超音波はエネルギーダイレクタを溶かし、さらに圧力を加えることで、光学的に欠陥がなく、高強度で条件的にタイトな状態で構成部品が接合されます。

  • シームの簡単な製作
  • 「テトリス効果」(構成部品のセルフセンタリング)

下部の構成部品には隙間 (いわゆる溝) があります。上の方はいわゆるスプリングで、溝にピッタリとはまります。スプリングのエネルギーダイレクタはエネルギーを集中させ、それを溶かし、構成部品は追加の圧力によって接合されます。溝の壁の厚さが大きいことが重要です。

  • 最高の強度
  • 正確な接続

溶解プロセスは、エネルギーダイレクタから始まります。次に、制御された圧力によって、上部構成部品が下部プラスチックの垂直壁に押し込まれます。2つの材料は、結果として生じる熱によって接合されます。

  • 半結晶プラスチックの完全接合 (材料の分子鎖が規則正しく並んでいる)
  • 密度が高くしっかりしている

プラスチックは、メタルや溶着できない材料とカシメで接合することができます。プラスチックのカシメ留めは、材料を上に固定するように形状が変更されています。

  • 異なる材料との接合
  • 追加の接続要素が不要
  • 速くてきれい

下部構成部品には、壁がポイントになるノッチがあります。上部構成部品は中央に配置されます。超音波と追加の圧力で、エネルギーダイレクタは溶けてノッチに適応します。このようにして、2つのプラスチックを接合することができます。

  • 薄い壁の構成部品の接合
  • 中心出しユニットによる正確なシーム

カシメを構成部品に作成できない場合に、カシメ留めの代わりに使用されます。したがって、ホーンは「ジャンプイン」します。前面に特別な形状が施されており、2番目の材料が固定されるようにプラスチック部分の形状を変えることができます。

  • エネルギーダイレクタが不要
  • 異なる材料との接合
  • 大判サイズの成形が可能

構成部品は、特別なジョイントデザインなしで互いに平らに置かれます。ホーンの先端が下のプレートに突き刺さっています。この箇所で、プラスチックが溶けて、部分的にパーティングラインに集まり、選択的に接続されるようになります。

  • エネルギーダイレクタが不要
  • 正確な接合
  • シンプル、スピーディ、フォームフィット・ジョイント

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プラスチック溶着の基礎
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