デュケインジャパン株式会社

技術資料-プラスチック溶着の基本

最終更新日: 2023-06-22 15:17:06.0

上記では、電子ブックの一部をご紹介しております。

超音波溶着、振動溶着、スピン溶着、赤外線溶着、レーザー溶着などの各種樹脂溶着工法の特徴が分かる技術資料です
プラスチックの溶着には超音波溶着を始めとして様々な工法がありますが、それぞれメリットもデメリットもあります。各溶着工法の原理や特徴を理解することで、溶着したい製品にはどの溶着工法が適しているのか、使用したい溶着工法が決まっているのであれば何に気を付けなければいけないのか、などを纏めた技術資料です。

関連情報

透明同士のプラスチック製品の溶着が可能なレーザー溶着機 NRGt
透明同士のプラスチック製品の溶着が可能なレーザー溶着機 NRGt 製品画像
・ バリなどのパーティクル(異物)が発生しないクリーンな溶着

・ 非接触加熱の為、振動などによる衝撃がなく、製品へのダメージがない

・ レーザー吸収用の添加剤なしでもナチュラル同士や透明同士のプラスチック製品の溶着が可能

・ 高度に制御されたレーザースキャンユニットで、安定した溶着品質を実現

・ レーザースキャンユニット近くにCCTVカメラを搭載し、タッチパネル上で溶着部の様子を確認することが可能

・ 専用の制御ソフトウェア「LaserLinQ」により、直感的な操作

・ カセット式治具は短時間で段替えが可能で、予め保存していた設定を瞬時に自動読み込み
多彩な機能を搭載した超音波溶着機 P220/P215シリーズ
多彩な機能を搭載した超音波溶着機 P220/P215シリーズ 製品画像
・溶着とホールド(冷却)の圧力を切り替え可能な2段加圧制御
・タイム/エネルギー/ピークパワー/溶着距離(コラップス)/位置(アブソリュート)の5種類の溶着制御が使用可能("05"モデルのみ)
・発振器からの数値入力による新しくなった荷重トリガー機能(標準仕様)
・トリガー荷重をロードセルを使用した実荷重を設定する実荷重トリガー機能(オプション)
・特許技術の出力トリガー機能
・業界最速の0.5msでのサンプリングによる安定した超音波発振
・入力電圧の変動による振幅のばらつきを無くすラインレギュレーション
・高負荷時でも振幅の低下がないロードレギュレーション
・iQ-Explorer 3ソフトウェア対応(オプション)
・作業者の負担を軽減する光学センサータイプの両手押しスタートスイッチ
・15kHz及び20kHz/5000WモデルはΦ76mmシリンダを搭載したP215モデルで対応
・20kHzはΦ63mmシリンダを搭載したP220モデルで対応
・30/35/40kHzはΦ38mmシリンダを搭載したP220モデルで対応
新型超音波サーボ溶着機 Infinityシリーズ
新型超音波サーボ溶着機 Infinityシリーズ 製品画像
・溶融検知機能(世界特許)で溶着強度のアップとバラツキの減少を実現。
・高精度なサーボ加圧制御により溶着品質の安定度(工程能力指数)が飛躍的に向上。
・コンプレッサエアを使用しない為、製造コストを削減し、クリーンな環境を保ちます。
・溶着中に最大10段階の速度切換えが可能な速度プロファイル機能により、樹脂の溶融状態に合わせた適切な加圧状態が実現でき、より強固な溶着が可能に。
・溶着中の振幅も最大3段階で任意に設定可能で、アプリケーションの特性に合わせた振幅状態を得ることが可能。
・スマートスタック・クイックチェンジ・システムの採用で、スタック交換を短時間且つ工具レスで可能になりました。
・ ケーブル類をコラム(支柱)内部に埋設することで、装置周りをすっきりさせ、ケーブル類の断線の危険性も少なくなりました。
・専用制御ソフト「iQ-Explorer III」は、お手持ちのPC(Windows)にインストールして使用することができ、日本語表示にも対応しています。
iQ Auto-Plus MPC超音波発振器-複数振動子接続可能
iQ Auto-Plus MPC超音波発振器-複数振動子接続可能 製品画像
・ 0.5msの業界最速のサンプリング速度と100%デジタル制御化された全ての発振器の機能とで安定した超音波発振を実現

・ タイム制御、エネルギー制御、外部信号制御だけでなく、距離制御オプションを追加することで、外部エンコーダーを使用した距離制御も対応可能

・ 装置PLCとiQLinQ-イーサネット/IP接続(オプションでCC-Link、Profibus、Profinet、EtherCATも対応)をすることで、全ての制御、モニタリングがPLCから行うことが可能

・ MPC(多点プローブ制御)ユニットを発振器と一体化させたことにより、必要設置スペースもコンパクトになるだけでなく、配線作業も減り、装置製造コストを削減

・ 特許技術の出力トリガーで、溶着開始時の製品にかかる荷重を安定させることができ、溶着品質を向上

・ 無償の専用ソフトウェア:iQ Commander(コマンダー)をPCにインストールしてUSB接続することで、設定変更だけでなくサイクルデータやグラフデータも収集可能
ロータリー式超音波シールユニット Sonisolution
ロータリー式超音波シールユニット Sonisolution 製品画像
■Sonisolution RS基本仕様
・周波数及び最大出力
 20kHz:5000W
 30kHz:1800W
 40kHz:1200W
・最大送り速度
 20kHz:800m/分
 30kHz:600m/分
 40kHz:225m/分
・最大シール幅
 20kHz:75mm
 30kHz:50mm
 40kHz:25mm
ハンディタイプ超音波溶着機
ハンディタイプ超音波溶着機 製品画像
【特徴】
■特許技術の『出力トリガー』機能で発振開始タイミングを安定化
デュケインの特許技術の出力トリガー機能をハンディタイプの発振器にも搭載し、より安定した発振開始タイミングの制御を可能にしました。

■エネルギー制御で発振時間を自動調整
同じ発振時間でも押し付ける圧力が違うと溶着強度は変わります。iQ-HSシリーズは、ハンディタイプでもエネルギー制御を搭載し、加圧が弱いと時間を延ばし、加圧が高いと時間を短縮し、一定の超音波エネルギーが与えられるように制御することにより、安定した溶着を実現します。

■用途に合わせて選べる3種類の周波数
アプリケーションにあわせて、20kHz/30kHz/35kHz/40kHzの4種類の周波数モデルをご用意しています。

■使いやすさを追求したフロントパネルとLCD画面
ボタンひとつで発振制御、振幅制御の設定画面に変わるため、どなたでも簡単に設定変更が可能。日本語表示も可能になり、更に使い易くなりました。

※ 詳細はカタログをダウンロードして下さい。
超音波溶着機 自動機専用発振器 iQ-AiM
超音波溶着機 自動機専用発振器 iQ-AiM  製品画像
対応周波数:15kHz/20kHz/30kHz/35kHz/40kHz
最大出力:(各周波数、モデルによる)
対応通信プロトコル:標準-Ethernet/IP、Profibus
          オプション-CC-Link、EtherCAT、Powerlink
トリガー:外部信号、出力トリガー(特許)
発振制御:外部信号、タイム、エネルギー、距離(要外部エンコーダー)
電源電圧:1200W以下は単相100VAC~240VAC間でのユニバーサル電圧
     1800W以上は単相200VAC~240VAC
発振器の設置方向は縦型(タイプV)と横型(タイプH)をお選び頂けます
ロータリー式超音波シールユニット Soniseal 40UL
ロータリー式超音波シールユニット Soniseal 40UL 製品画像
■Soniseal 40 ULシリーズ基本仕様■
・ 周波数:40kHz
・ 最大出力:600W / 1200W
・ 最大送り速度:150m/分
・ 最大シール幅:25mm
・ ユニット重量:15.2kg
・ ユニット寸法:(W)168 x (L)333 x (H)262 mm
不織布製品用ロータリー式超音波シールユニット
不織布製品用ロータリー式超音波シールユニット 製品画像
■ 不織布製品のシームボンディング、ラミネート加工、エンボス加工などに適した超音波ロータリーシールユニット
■ 最大610m/minの高速シール速度
■ 接着剤などの消耗品が不要なため、生産コストを削減
■ 接着剤などの化学薬品を使用しないため、安全性が高く、素材本来の柔らかさを維持
■ 軽量の生地を使用できるため、最終製品が薄くなり、着用時の視認性が低下
■ 超吸水性ポリマーを含む多層材のボンディングも可能
■ メンテナンス頻度が低く、長寿命なため、ダウンタイムを削減し生産性を向上
■ 既存の設備への組み込みも可能
1台3役対応可能なハイブリッド型溶着機 TH3-2040
1台3役対応可能なハイブリッド型溶着機 TH3-2040 製品画像
・ 熱板溶着、赤外線溶着、ホットガス溶着の3つの溶着工法を1台で対応可能

・ 3軸サーボ制御による高い再現性

・ 高速サーボモーションは加熱終了から接合までの時間を最小限にし、サイクルタイムを短縮させるだけでなく、溶着部の温度低下を最小限にすることで高い溶着強度を実現

・ 熱板と赤外線それぞれで最大12ゾーン(上部6+下部6)のヒーター制御に対応可能で、製品の部位ごとに最適な温度設定(赤外線は出力設定)が可能

・ 15型タッチパネルは見易く、直感的な操作、プログラミングが可能(日本語表示対応)

・ クイック治具交換機能による短時間での段替えを実現

・ 装置前面上部の「DUKANE」ロゴは色で装置の状態を表示
パッケージ用超音波シールユニット iQ-RAM
パッケージ用超音波シールユニット iQ-RAM 製品画像
iQ-RAM (Rigid Acoustical Module / 高剛性音響モジュール)
・ 周波数:20kHz / 30kHz
・ チタン製ホーン、ブースターとステンレスカバーの振動子でIP67対応(機器洗浄可能)
・ 最大350mm(20kHz)までのシール幅に対応可能
・ 既存設備への組み込み可能
・ 横荷重にも強いため、ドラム式アンビルを使った連続シールや連続スリットにも対応可能
おむつ等衛生用品用糸ゴムシール専用ロータリー式超音波ユニット
おむつ等衛生用品用糸ゴムシール専用ロータリー式超音波ユニット 製品画像
おむつなどの糸ゴムの取付専用に開発された超音波ロータリーシールユニット
◼ 最大610m/minの高速シール速度
◼ 接着剤などの消耗品が不要なため、
生産コストを削減
◼ 接着剤などの化学薬品を使用しないため、安全性が高く、素材本来の柔らかさを維持
◼ 軽量の生地を使用できるため、最終製品が薄くなり、着用時の視認性が
低下
◼ 糸ゴムの伸縮性を維持したまま固定可能
◼ メンテナンス頻度が低く、長寿命なため、ダウンタイムを削減し生産性を向上
◼ 既存の設備への組み込みも可能
高周波型サーボドライブ振動溶着機 VW6000HFシリーズ
高周波型サーボドライブ振動溶着機 VW6000HFシリーズ 製品画像
・ 電磁振動ヘッド(周波数:295~350Hz)
・ 高剛性4軸リニアスライド式リフトテーブル
・ クラス最高レベルの剛性を持つ一体型フレーム構造
・ チューブ型スチール製リフトテーブル
・ 最大出力33.5kWのデジタル周波数可変ドライブ
・ 最大荷重22 kNのサーボモーター駆動のテーブル
・ 振幅、荷重、距離のリアルタイムグラフ表示機能
・ 15型カラータッチパネル付工業用コンピュータ制御
・ ワーククランプ、イジェクタ-、吸着などの治具の機構部の制御はタッチパネルからプログラム
・ 標準で6個(最大10まで拡張可能)のワークセンサーに対応
・ 6個の治具用ソレノイドバルブの制御に対応(12個のシリンダセンサーに対応可能)
・ 2系統の吸着に対応
・ 自動治具識別機能付き
・ 多言語表示機能(日本語、英語、スペイン語、ドイツ語、フランス語、チェコ語、中国語から2種類選択)
・ 治具周波数自動チューニング機能
・ 設定可能な振幅は0.3~1.1mm
サーボドライブ振動溶着機 VW6000シリーズ
サーボドライブ振動溶着機 VW6000シリーズ 製品画像
・ 電磁振動ヘッド(周波数:200~240Hz)
・ 高剛性4軸リニアスライド式リフトテーブル
・ クラス最高レベルの剛性を持つ一体型フレーム構造
・ チューブ型スチール製リフトテーブル
・ 最大出力33.5kWのデジタル周波数可変ドライブ
・ 最大荷重22 kNのサーボモーター駆動のテーブル
・ 振幅、荷重、距離のリアルタイムグラフ表示機能
・ ワーククランプ、イジェクタ-、吸着などの治具の機構部の制御はタッチパネルからプログラム
・ 自動治具識別機能対応
・ 多言語表示機能(日本語、英語、スペイン語、ドイツ語、フランス語、チェコ語、中国語から2種類選択)
・ 治具周波数自動チューニング機能
・ 設定可能な振幅は0.5~1.8mm
・ 時間と距離の2種類の溶着制御モード
・ 最大5段階で振幅と圧力を変更できるマルチステップ溶着制御機能
・ セーフティライトカーテン(日本製)
・ ロゴの色で装置の状態が分かるステータスインジケーター
・ タッチ式サイクルスタートスイッチ
高荷重に強い4軸LMガイド式テーブルを採用した振動溶着機
高荷重に強い4軸LMガイド式テーブルを採用した振動溶着機 製品画像
デュケイン振動溶着機 VW5000シリーズ
・デジタル制御化された独自のクローズドループ発振回路
・高荷重に強い4軸リニアスライドベアリング採用の昇降テーブル
・高剛性一体型チューブフレーム構造
・溶着中の振幅、圧力を切り替えることが可能なマルチステップ溶着制御
・リアルタイムグラフ表示機能
・特許技術のオートピンモードで瞬時に治具の共振周波数を設定
1台の超音波発振器で複数の振動子を切り替えて発振制御!
1台の超音波発振器で複数の振動子を切り替えて発振制御! 製品画像
■安全を考慮した特許技術■
・ 不適切な設定や間違った電源電圧では使用不可になります。
・ バイナリ信号での振動子切り替えで、同時に複数の振動子が選択されることはありません。
・ 発振中の切り替えができない安全回路設計。
・ エラー監視回路が内部リレーコイルのショートを検知すると、エラーとなって使用停止となります。
・ PLCとの何からの通信異常が発生し、正常な発振制御状態で無くなっても、内部の自動停止回路が作動して一定時間の経過で自動的に発振が停止します。

■システムの状態をLEDの色で判断■
システム状態や選択中の振動子の状態をLEDの色で簡単に判断できます。

■全ての周波数、出力に対応■
MPCユニットは全てのデュケイン製発振器の周波数、出力レベルに対応しています。
【技術資料】プラスチック溶着技術の教科書
【技術資料】プラスチック溶着技術の教科書 製品画像
【プラスチック溶着技術】
■超音波溶着
→可聴周波数より高い周波数の領域
 超音波溶着は動力的利用方法
■振動溶着
→周波数約200Hzから250Hzで振幅は約0.5mm-2.0mmで
 左右に横振動を発生
 同時に圧力を加える事で上下のプラスチック部品が一瞬に溶融し、
 溶着が行われる
■スピン溶着
→サイクルが早い・気密溶着に優れている
 内部部品が入っていてもダメージを与えない
 ファーフィールド溶着が可能
■熱板溶着
→高い溶着強度・糸バリが出ない・消耗材が必要ない
 大物部品の溶着が可能
 プロ-成形品も溶着が可能
■その他
→レーザー溶着

※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

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