超聲波熔接結構體的制作方法

專利名稱：超聲波熔接結構體的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過對相同材質的塑料部件彼此之間進行超聲波熔接而得到的塑料制品的超聲波熔接結構體。尤其是涉及接長容器片、從而加長了尺寸的超聲波熔接結構體，其保持了接合強度，而且，在所希望的高度、長度和寬度方向上加長了尺寸。結構體背景技術一直以來，人們就把塑料制的容器，作為在工廠裝零件等的常用小型集裝箱廣泛使用，這是因為它既輕又具有機械強度，對于污臟可簡單地洗凈，從而使用性好，耐久性優良。
在工廠，必須將各種尺寸規格的容器的庫存量，控制在必要的最低限度，高效率地進行管理。因此，一直以來，遇到需要時，為了得到將尺寸加長到所希望的高度、長度或寬度的容器，便實施接長的方法。一個是，在接長容器以加長其尺寸時，將金屬緊貼在接合面上，用鉚釘或銷進行接合的方法，該方法被廣泛應用。但是，最近因環保問題，在處理廢棄物時要求不排出工業廢棄物。現有的容器的加長制品，在接縫處使用鉚釘和銷等金屬。因此，在廢棄這些物品時，必須在分離了不同材質的材料的鉚釘和銷之后，才能進行回收。實際上，由于費工夫所以目前是作為工業廢棄物丟棄。
用鉚釘接合，在橫向上加長了尺寸的容器7的立體圖示于圖1。把將容器制品切斷成必要長度之后的容器片7a、7b、7c的切斷部對合，由此而形成具有間隙的接合部J。以跨過該接合部J的方式將接頭8貼上，用鉚釘82將容器片7a、7b、7c接合起來。另外，通過跨過接合部J，從上方覆蓋接合框81而對容器片的側壁73的上邊部進行加強。這里，接頭8和接合框81是金屬制的，例如是鋁制的。鉚釘82本身也是金屬。因此，通過接長而增長了尺寸的容器或瓦楞板紙，在用完后回收時，為分解接頭8，接合框81和鉚釘82而要費工夫，而且，金屬作為異物混入塑料材料中的情況是不可避免的，進行分離則需要很多工時。
另一方面，也可通過超聲波振動，利用接合部產生的摩擦熱，對相同塑料材質的容器片之間進行超聲波熔接。此時，已開發出超聲波熔接所用的前端部為平坦狀的超聲波熔接工具。采有這種方法，可減少熔接部毛刺的發生。例如，制造墨水罐就采用了這種方法，該墨水罐收裝用于向墨水噴射頭夾頭的記錄頭供給的墨水。即，能可靠地防止在熔接構成墨水罐的罐箱和蓋時所產生的樹脂溢出即熔接毛刺的發生(參照專利文獻1)。
這里，對超聲波熔接作說明。如圖2所示，超聲波熔接裝置1除了主軸100外，還具有未圖示的超聲波的發送裝置、氣缸的加壓裝置等。主軸100的前端部備有超聲波熔接工具的超聲波焊頭2。從接合部J的上方推壓超聲波焊頭2，該接合部J形成于重疊放置在作業臺200上的工件片6a、6b相重疊的部位上。接著，一邊對接合部J加壓、一邊實施超聲波振動，由此，接合部J便被加熱、熔接。圖3表示各種形狀的超聲波焊頭及其前端部的形狀。如圖所示，圓形超聲波焊頭21、正方形超聲波焊頭22、和長方形超聲波焊頭23各自的焊頭前端部P是平坦狀的。使用這樣的前端部呈平坦狀的超聲波焊頭熔接的結構體，存在著接合部的熔接強度低的問題。即，將超聲波焊頭推抵到塑料部件的接合部的位置上，通過實施超聲波振動，接合面之間產生摩擦熱，該摩擦熱使工件片軟化、熔接。但是，在超聲波焊頭的前端部為平坦狀的情況下，超聲波焊頭前端部P向軟化了的工件咬入(頂入)的深度較淺。
特開2002-120383號公報如以上所述，對上述現有的加長了的塑料制的結構體加以歸納，則存在著以下課題。在廢棄處理時，不能避免金屬作為異物混入塑料材料中。又，使用前端部為平坦狀的超聲波焊頭熔接的結構體，接合部的熔接強度低。即，超聲波焊頭的前端部沒有凹凸時，由于超聲波焊頭的前端部向軟化了的工件咬入的深度往往較淺，故接合部的熔接強度低。

發明內容
因此，本發明鑒于上述情況提供一種超聲波熔接結構體，這種結構體，在回收接長了的容器時，由于將接頭的材質選為同一材料，不必進行分解、分離，因此，金屬部件不會作為異物混入塑料中，而且，塑料部件彼此間的接合部的強度提高，尺寸加長到所希望的長度、寬度、高度。又，本發明提供這樣一種塑料的超聲波熔接結構體，在組裝箱子時，采用不需要開鉚釘孔等作業的接合方法即超聲波熔接，可向所希望的長度、寬度、高度方向接長。
為達到上述目的，技術方案1的發明是形成有使塑料部件彼此對合的接合部J，通過將超聲波焊頭2推抵到該合部J上進行超聲波熔接而成的超聲波熔接結構體，其特征是在上述接合部上形成有多個凹凸痕9。
技術方案2的發明，除了技術方案1的發明的上述特征外，還具有下述特征一個容器片7a備有底面71、底邊72、側壁73、上邊74，在挖通了上述底面71之后，形成具有透底75和上述底邊72的容器片7a′，并且，另一個容器片7b具有底面71、底邊72、側壁73、上邊74，通過將上述容器片7a′的上述底邊72重疊在上述容器片7b的上述上邊74上，形成使上述底邊72與上述上邊74對合的上述接合部J。
技術方案3的發明，除了技術方案1的發明的上述特征外，還具有下述特征將一個容器片7a切斷成適宜長度，并且，將另一個容器片7b切斷成適宜長度，形成使這些切斷面在長度方向上對合的上述接合部J，該接合部J，經由底面71、底邊72、側壁73及上邊74連續地形成，在上述各接合部J上跨設有接頭8。
本發明的超聲波熔接結構體，由于是相同的塑料材質彼此間的接合，故用完之后回收時，不會混入不同材料。又，即使使用的容器的尺寸規格增多，也沒有必要將各種尺寸的容器作為庫存持有。即，容易得到與裝入的制品的規格一致的、所希望的長度、高度、寬度的容器，可將容器的庫存量控制在必要的最低限度，高效率地進行管理。另外，接合部分的外觀及抗拉強度、延伸率、耐折強度等物理性能與非接合部沒有多大差別。而且，由于不必廢棄接合部分，故材料成品率大幅度提高，生產技術上取得了非常良好的效果。


圖1是表示現有例的圖，是用鉚釘接合的容器制品之立體圖。
圖2是超聲波熔接裝置之整體圖。
圖3是表示現有例的圖，表示各種超聲波焊頭的立體圖。
圖4是表示實施例1的超聲波熔接之要領的說明圖。
圖5表示實施例1的前端為雙重圓形的超聲波焊頭。
圖6表示實施例1的、通過超聲波熔接使兩個容器片在高度方向上加長尺寸的順序之圖。
圖7是表示實施例1的、接長容器片使之在高度方向上加長了尺寸的制品之形態的圖。
圖8表示實施例1的超聲波熔接部之放大圖。
圖9是表示實施例2的超聲波熔接之要領的說明圖。
圖10表示實施例2的、前端為圓凸形的超聲波焊頭。
圖11表示實施例2的、前端為另外形態的圓凸形超聲波焊頭。
圖12表示實施例2的前端為方凸形的超聲波焊頭。
圖13表示實施例2的前端為雙袖形的超聲波焊頭。
圖14是表示實施例2的、通過使用雙袖形超聲波焊頭熔接容器片的角落部從而在長度方向上加長尺寸的狀態之圖。
圖15是表示實施例2的、在長度方向上加長了尺寸的制品之形態的圖。
具體實施例方式
下面，根據附圖中例示的本發明的實施例對本發明的實施方式，具體地進行說明。
實施例1首先，參照圖4～圖8，對本實施例作說明。圖4是表示超聲波熔接要領的說明圖。圖5表示前端為雙重圓形的超聲波焊頭，圖5(a)為俯視圖，圖5(b)為側視圖。圖6表示通過超聲波熔接使兩個容器片在高度方向上加長尺寸的順序。圖7是表示接長容器片使之在高度方向上加長了尺寸的制品之形態的圖。圖8表示超聲波熔接部的放大圖。
首先，參照圖4對本實施例的超聲波熔接之要領作說明。將工件6a、6b重疊配置在作業臺200上，在該重疊的部位上形成具有間隙的接合部J。超聲波熔接工具的超聲波焊頭2定位于該工件6a的上方。在該超聲波焊頭的前端部設有凸部3、凹部4。從工件6a的上方推壓超聲波焊頭的前端部，邊實施超聲波振動邊加壓。
如圖5所示，超聲波焊頭的前端部，具有環狀的凸部3和設在其內側的凹部4。該雙重圓形超聲波焊頭24，外觀如同釬焊鉻鐵那樣具有細長的柄。
圖6中表示使用雙重圓形超聲波焊頭24，對容器片的底邊和上邊進行超聲波熔接，從而在上下方向上加長尺寸的順序。圖6(a)表示進行超聲波熔接之前的容器的短尺寸制品，左側表示將底面71朝上的原有的容器制品，即容器片7a，右側表示將底面71朝下、且上方敞開的原有的容器制品，即容器片7b。圖6(b)的左側表示將底面71挖通而形成透底75，將該透底75設在下方的容器片7a′。右側表示直接將底面71設在下方、上方敞開的通常使用狀態的容器片7b。圖6(c)表示將挖通底面71而形成透底75的狀態的容器片7a′層疊在通常使用狀態的容器片7b上，將雙重圓形超聲波焊頭24傾斜著抵接而進行熔接的狀態。
像上述那樣構成，下面對其作用加以說明。
將上一級的容器片7a′的底邊72重疊在下一級的容器片7b的上邊74上。接著，將雙重圓形超聲波焊頭24的焊頭前端部P，傾斜著從側方推抵到容器片7a′的底邊72的上表面上，由此，上一級的容器片7a′的底邊72，和下一級的容器片7b的上邊74便軟化、熔合最后熔接在一起。
圖7是容器片7a′和容器片7b通過超聲波熔接，在上下方向上加長了尺寸的容器制品，其熔接部的放大圖示于圖8。圖中表示在該熔接部上排列著多個表示焊頭前端部P咬入后的情況的凹凸痕9，上一級容器片7a′的底邊72，和下一級容器片7b的上邊74軟化、熔合，最后熔接、凝固。將原有的容器制品7的底面71挖通而形成透底75的狀態，將剩下的底邊72直接作為接合面利用。即，把從容器片7a挖通了底的狀態的容器片7a′的底邊72，和容器片7b的上邊74對合重疊起來，在該部位進行超聲波熔接，便可得到所希望深度的容器制品7。這里，雙重圓形超聲波焊頭24形成的凹凸痕9，由于不穿通下一級的上邊74開孔，故比較美觀。這里，雖對容器片7a和容器片7b兩個容器片的超聲波熔接進行了說明，但，也可根據需要將多個容器片，在上下方向上層疊起來進行超聲波熔接，便能得到底更深的容器制品。
另外，本實施例1中，對在上下方向上將箱狀的容器片接長，在所希望的高度方向上加長尺寸進行了說明，但，將近似扁平狀的、去掉底的盤在上下方向上層疊起來，通過對該部位進行超聲波熔接，也可得到尺寸加長到所希望高度的板狀制品。
實施例2參照圖9～圖15，對本發明的實施例2作說明。
本實施例與實施例1的主要不同點在于，在將塑料部件對合的接合部加了接頭后，再進行超聲波熔接。
圖9是表示本實施例的超聲波熔接之要領的說明圖。圖10表示前端呈圓凸形的超聲波焊頭，圖10(a)是俯視圖，圖10(b)是側視圖。圖11表示另一形態的圓凸形超聲波焊頭，圖11(a)是俯視圖，圖11(b)是側視圖。圖12表示前端呈方凸形的超聲波焊頭，圖12(a)是俯視圖，圖12(b)是側視圖。圖13表示前端呈雙袖形的超聲波焊頭，圖13(a)是俯視圖，圖13(b)是側視圖。圖14是表示使用雙袖形超聲波焊頭，對容器的角落部進行熔接，從而在長度方向上加長尺寸的狀態之圖。圖15是表示加長了尺寸的制品之形態的圖，圖15(a)是從上方看的立體圖，圖15(b)是從下方看的立體圖，圖15(c)是底邊上的超聲波熔接部的放大圖。
首先，參照圖9對本實施例的超聲波熔接要領作說明。將工件片6a、6b兩者的端面對合起來配置在作業臺200上，在此形成具有間隙的接合部J。又，跨著接合部J貼上接頭8。這里，工件片6a、6b和接頭8是相同材質的塑料件。超聲波焊頭2，定位于該接頭8上方。在該超聲波焊頭的前端部，具有凸部3和凹部4。將超聲波焊頭2的前端部推抵到接頭8上，邊進行超聲波振動、邊加壓。
對超聲波焊頭的各種例子作說明。如圖10所示，在圓凸形超聲波焊頭的前端部設有圓形的凸部3。又，凸部3上分別具有十字形的凹部4。通過將凸部3、凹部4分別設在兩處，前端部便形成凹凸。整體而言，超聲波焊頭的前端部，是由雙重地形成有凹凸的構造構成的。
下面，圖11表示另外的圓凸形超聲波焊頭，其前端部設有圓形凸部3。凸部3上分別具有由十字槽構成的凹部4。前端部，通過分別在四處設置凸部3和凹部4而形成凹凸。整體而言，超聲波焊頭2的前端部由雙重地形成有凹凸的構造構成。
如圖12所示，方凸形超聲波焊頭的前端部在多處具有方形凸部3。另外，在凸部3之間交叉著凹部4。前端部，成為形成有由多處的方形凸部3、和圍繞在其間的凹部4構成的凹凸的構造。
圖13表示雙袖形超聲波焊頭。超聲波焊頭的前端部在多處具有方形的凸部3。另外，凸部3之間交叉著凹部4。前端部，成為形成有由多處的方形凸部3、和圍繞在其間的凹部4構成的凹凸的構造。本超聲波焊頭的前端部是袖部5向兩側展開的構造，該袖部的背后備有避讓部51。
圖14表示使用雙袖形超聲波焊頭，對容器片的底面和上邊等進行熔接，在長度方向上加長尺寸的狀態。在作業臺上，將切斷成必要長度的容器片7a、7b、7c的各切斷面對合。然后，在將切斷面對合的部位，經由容器片的底面71、側壁73面及底邊72、上邊74連續地形成具有間隙的接合部J。以跨過這些容器片的接合部J的方式貼上接頭8。這里，容器片7a、7b、7c和接頭8是相同的塑料件。雙袖形超聲波焊頭2定位于該接頭8上。該超聲波焊頭的前端部設有凸部3、凹部4。該超聲波焊頭，其袖部5向兩側展開，該袖部的背后備有避讓部51。在此，容器片在上下的外周部具有底邊72和上邊74。以跨過形成于該上邊74上的接合部J的方式配置接頭8，并進行超聲波熔接。另外，以跨過形成于該底面71上的接合部J的方式配置接頭8。由于超聲波焊頭具有避讓部51，故，即使將超聲波焊頭定位于容器片的上邊74的角落部，超聲波焊頭也不會抵接底邊72而造成妨礙。另外，以跨過底面71和上邊74所具有的接合部J的方式示出了多個接頭8，凹凸痕9表示熔接完畢后的痕跡。
像以上那樣構成，下面對其作用進行說明。
在超聲波熔接時，容器片7a、7b、7c與各接頭8的接合部J處產生摩擦熱，各容器片和接頭8熔接到一起。由于接頭和各容器片是相同的材質，彼此熔合，熔接，故哪一方都不會從接合部剝離。超聲波焊頭2是金屬制的，例如材質是鋁。這里，由于是將容器片7a、7b、7c的各自的切斷面對合，不重合，因此接合部的材料成品率高。
具有圓形和方形凸部的超聲波焊頭，凸部形狀對粘接強度的影響之差別不明顯。重要的是超聲波焊頭前端向軟化了的塑料部件的咬入程度。咬入越深則接合強度越高。圖11所示的圓凸形超聲波焊頭，適合于細長的帶狀塑料部件或制品之間的接合。圖12所示的方凸形超聲波焊頭，適合于寬幅的塑料部件或制品之間的接合。
雙袖形超聲波焊頭，如圖13所示，因設有避讓部51，故在對容器片的角落部，邊部進行熔接時，可避免超聲波焊頭碰撞到容器片的上邊74上等障礙，故使用容易。在進行熔接時，形成了超聲波焊頭的前端凸部3和凹部4的熔接痕，即凹凸痕9。這表示超聲波焊頭的前端部咬入接頭8中，而且，接頭與容器片相互熔合、熔接在了一起。又，這里使用的容器片7a、7b、7c，是將容器標準件的一端面或兩端面切斷去除之后，再將各切斷面對合熔接而成的。根據需要，將多個容器片在長度方向上對合進行超聲波熔接，由此，可獲得橫向尺寸更長的容器制品7。
圖15表示本實施例的在長度方向上加長了尺寸的容器制品7的例子。如圖15(a)、圖15(b)所示，將從容器制品切斷成適宜長度的容器片7a、7b各自的切斷面對合。在這些切斷面對合的部位，經由容器片的底面71、側壁73及底邊72、上邊74連續地形成具有間隙的接合部J。而且，還以跨過該接頭部J的方式在各部位配置各接頭8。即，以跨過形成于上邊74上的接合部J的方式配設接頭8，且對接頭8和上邊74進行熔接。另外，以跨過形成于底面71上的接合部J的方式配設接頭8，又，以跨過形成于側壁73上的接合部J的方式也配設接頭8，且對合頭8和底面71或側壁73進行熔接。又，如圖15(c)所示，以跨過形成于底邊72上的接合部J的方式配設接頭8，并對合頭8和底邊72進行熔接。還以跨過各接合部J的方式，在接頭8上的各部位上表示出了已熔接完畢的凹凸痕9。這表示超聲波焊頭的前端部咬入接頭8，并且接頭和容器片熔合、熔接、凝固了。除容器片的底面、側壁外、在上邊、底邊部上，接頭8也和容器片熔合、熔接了，因此，容器制品7的接合強度提高。特別是在底邊72上進行了超聲波熔接的情況下，通過接頭8和底邊72的熔接、凝固，包含底面1在內的底部的接合強度增強，即使在將重物放進容器制品7中的情況下，底部也不會脫落。
本實施例2對在長度方向上接長箱狀的容器片，從而在所希望的長度或寬度方向上加長尺寸的情況進行了說明，但，通過使用接頭8，即使是瓦楞板紙的板狀物，也可在所希望的長度或寬度方向上加長尺寸。
工業實用性本發明之塑料制品的超聲波結構體，除了上述容器制品外，還包括聚丙烯泡沫片、聚乙烯片、尼龍搭鏈(注冊商標)、塑料瓦楞板紙、塑料容器用的插卡器、聚氯乙烯片等。
權利要求
1.一種超聲波熔接結構體，形成有使塑料部件彼此對合的接合部(J)，通過將超聲波焊頭(2)推抵到該接合部(J)上進行超聲波熔接而成，其特征在于，在上述接合部(J)上形成有多個凹凸痕(9)。
2.根據權利要求1所述的塑料制品的超聲波熔接結構體，其特征在于，一個容器片(7a)具有底面(71)、底邊(72)、側壁(73)、上邊(74)，在挖通上述底面(71)之后，形成具有透底(75)和上述底邊(72)的容器片(7a′)，并且，另一個容器片(7b)具有底面(71)、底邊(72)、側壁(73)、上邊(74)，通過將上述容器片(7a′)的上述底邊(72)重疊在上述容器片(7b)的上述上邊(74)上，形成使上述底邊(72)與上述上邊(74)對合的上述接合部(J)。
3.根據權利要求1所述的超聲波熔接結構體，其特征在于，將一個容器片(7a)切斷成適宜長度，并且，將另一個容器片(7b)切斷成適宜長度，形成使這些切斷面在長度方向上對合的上述接合部(J)，該接合部(J)，經由底面(71)、底邊(72)、側壁(73)及上邊(74)連續地形成，在上述各接合部(J)上跨設有接頭(8)。
全文摘要
提供一種超聲波熔接結構體，在對加長了的容器進行回收時，因接頭的材質設為同一材料，故不必進行分解、分類，因此，沒有金屬部件作為異物混入塑料中的問題，而且，提高了塑料部件之間的接合部的強度，并且其尺寸被加長到所希望的長度、寬度和高度。是形成有將塑料部件彼此對合的接合部(J)，通過將超聲波焊頭(2)推抵到該接合部(J)上進行超聲波熔接而形成的超聲波熔接結構體，構成為在上述接合部(J)上形成有多個凹凸痕(9)。
文檔編號B29C65/08GK1836887SQ20051007404
公開日2006年9月27日 申請日期2005年5月30日 優先權日2005年3月22日
發明者藤本太 申請人:名古屋中野物產株式會社