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エネルギーを集約させる基本原理

超音波溶着においては、エネルギーダイレクターと呼ばれる溶着リブに超音波振動のエネルギーを集約させます。これにより少ないエネルギーで樹脂自らを発熱させ、溶融させる事が可能となります。接触面積が大きいと樹脂の溶融に要する出力が大きくなるだけでなく、高い溶着強度を得る事が難しくなります。

エネルギーの集約に必要な要素:

  • エネルギーダイレクター(ED)
  • 適切なホーンの設計
  • 適切な受け冶具の設計

 

 

 

Energy focusing through weld geometry

エネルギーの集約においては様々なジョイントデザインが考えられる

プラスチック製品を射出成型やブロー成型で製造する際、超音波溶着に適したジョイントデザインを有している事が重要です。適切な形状のエネルギーダイレクターによって溶融部の接触面積を小さくし、超音波振動のエネルギーを効率的に集約させる事が安定した超音波溶着に繋がります。 

エネルギーの集約においては様々なホーンの形状が考えられる

例えば超音波カシメを行なう場合、ホーンがエネルギーを集約させる役割を担います。上図のように突になった中央の部分が樹脂のスムーズな溶融を促します。

Energy focusing through anvil structure

エネルギーの集約においては様々な冶具の形状が考えられる

フィルム、不織布、プラスチック段ボールといった薄い樹脂製品の溶着においては、受け冶具及びホーン先端面の形状が重要になってきます。

ULTRASONIC FUNDAMENTALS OF PLASTICS_ENG

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