よくある質問 – 超音波技術
超音波技術
超音波接合とは何ですか？
超音波溶接では、互いに締め付けられた2つの部品に高周波の振動を当てます。これにより熱が急速に蓄積され、母材を著しく溶かすことなく、わずか数秒で溶接部（接合部）が形成されます。
合成繊維やフィルター材を接合する場合、生地をホーンの下に通し、ホーンが超音波振動を各層に伝達します。これにより、材料が加熱されて融合し、完成した縫い目やシールされた縁が形成されます。
超音波溶接のメリットは何ですか？
接着剤や、はんだや糸などの消耗品は一切必要ありません。周囲を加熱することなく、通常2～4秒という短時間で溶接や接合が行われます。このプロセスにより、極めて信頼性が高く、再現性のある正確な溶接や接合が実現します。超音波溶接は環境に優しく、廃棄物も発生せず、経済的にも有利です。
超音波接合はどのような業界で利用されていますか？
アパレル、家電、自動車、エレクトロニクス、ろ過、インテリア、医療、包装などは、超音波溶接を活用できる業界のほんの一例です。
どのような機器構成がありますか？
Sonobond社は、単体型ユニットと、生産ラインに容易に組み込めるモデルの両方を製造しています。
超音波溶接システムの構成要素にはどのようなものがありますか？
電源：商用電源を、トランスデューサーに必要な高周波・高電圧に変換する装置です。
トランスデューサー：圧電結晶を内蔵し、入力された高周波電気信号を機械的振動に変換する装置です。
ブースター：振動エネルギーを伝達し、その振幅を増幅する装置です。
ホーン：振動エネルギーを溶接部位に伝達する装置です。
アンビルまたはネスト：溶接対象の部品を支える装置です。
超音波溶接に関連する健康上の問題や危険性はありますか？超音波は健康にどのような影響を与えますか？
この問題については多くの研究が行われており、超音波接合が安全かつ信頼性が高いことが実証されています。ごく一部のケースでは、超音波振動による過度の騒音が問題となる場合があります。騒音レベルがOSHAの基準値を超える状況では、防音カバーを設置したり、個人用聴覚保護具を使用したりすることで、この問題を解消することができます。
特注機械の製造は可能ですか？
はい。ソノボンドの技術エンジニアがお客様と協力し、ご指定の仕様に応じた最適な超音波装置や特注金型を製造いたします。
超音波装置は、近くに設置されている他のコンピュータ機器に干渉しますか？
ごくまれです。特に電磁干渉に敏感な環境では、EMI（電磁干渉）の放出を抑制する必要がある場合があります。
無料の溶接サンプルは提供していますか？
はい。ソノボンドでは、お客様から部品をお送りいただくことを推奨しております。そうすることで、お客様の具体的な用途に合わせた溶接サンプルをご提供し、ニーズに最適な装置をご提案することができます。
超音波金属溶接
超音波金属溶接機では、どのような材料を溶接できますか？
アルミニウム、真鍮、銅、ほとんどの貴金属、およびニッケル合金は、容易に溶接できます。また、超音波溶接には、多くの異種金属の組み合わせを溶接できるという利点もあります。
超音波金属溶接は、圧着に比べてどのような利点がありますか？
超音波ワイヤ溶接には、いくつかの点で優れています。超音波方式では、追加の材料を一切必要としません。フィラーや圧着工具を使わずに、ワイヤ同士、あるいはワイヤと端子を接合することができます。一方、圧着されたワイヤは、時間の経過とともに緩んで外れてしまうことがあります。
超音波ワイヤースプライサーでは、どのくらいの太さのワイヤー束を処理できますか？
通常、裸の撚り銅線については最大30平方ミリメートル、錫メッキ線についてはそれより小さいサイズの束を推奨しています。当社の2500ワットのワイヤー溶接機では、1回のパルスで最大35平方ミリメートル、2回のパルスで48平方ミリメートルの束を溶接した実績があります。
同じ機械で、電線の接続とピンやラグの取り付けの両方を行うことはできますか？
工具を交換すれば可能です。ただし、一般的には、電線同士の接続にはSpliceRite™を、電線と端子の接続にはSonoWeld® 1600スポット溶接機を使用することをお勧めします。
チップは平均してどのくらいの期間使用できますか？
熱処理された工具鋼製のチップは、通常、10万回の溶接まで使用でき、その後交換が必要となります。
ウェッジリード方式とラテラルドライブ方式の溶接にはどのような違いがありますか？
ソノボンド社は、トランスデューサー／ホーンがロッドまたはリードを駆動するウェッジリード方式を採用しています。このロッド（リード）には先細りの空洞があり、そこにチップが挿入されます。その結果、シリンダーからの力が溶接スポットの真上に作用し、チップの交換も容易に行えます。
一方、ラテラル駆動方式では、溶接対象物に接触させるために、延長部が短いトランスデューサー／ホーンが使用されます。シリンダーからの力は、溶接スポットの真上ではなく、それよりずれた位置に作用します。先端の延長部が摩耗した場合は、ホーン全体を交換する必要があり、場合によってはシステムの再校正が必要になることもあります。
超音波による不織布・繊維製品の接合
不織布・繊維製品において、超音波溶着機でどのような素材を接合できますか？ 異なる素材同士の接合は可能ですか？
素材は、100％合成繊維のもの、または天然繊維を最大40％含む混紡素材が対象となります。
アクリル、アセテート、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、スパンデックス、PVCはいずれも、接着や切断に適しています。一般的に、合成繊維の含有率が高いほど、超音波エネルギーによる切断やシールが容易になります。フェルト状のフィルター材を含む不織布は、特に超音波接着に適しています。
はい、多くの異種材料を接着することができます。異種材料間の融点差は、50°Fを超えてはなりません。
難燃処理が施されている場合でも、超音波接合は可能ですか？
多くの場合、問題はありません。ただし、難燃剤によっては接着強度に悪影響を及ぼすものもあります。
回転式／連続式超音波接着と、固定式／横移動式の手法には、どのような利点や違いがありますか？
回転式はミシンのように機能し、連続した継ぎ目や模様を作り出します。ローラーが固定されたホーン上で回転するのではなく、両方が回転する場合、生地、パターンローラー、および超音波ホーン間の摩擦が大幅に低減されます。
超音波スリッティングとは？
超音波スリッターは、合成繊維や混紡生地の端をきれいに切断・シールし、ホットワイヤーや回転刃の欠点を解消します。切断面でのほつれ、糸のほぐれ、ビーズ状の毛羽立ちがなくなります。
布地の超音波溶接において、許容されるガラス含有量はどの程度でしょうか？
ガラス繊維などの充填材は、物性を変化させるために添加されますが、ガラス自体は溶接できません。ガラス含有量が20％以下であれば、許容できる接着強度が得られる場合があります。
プラスチックの超音波溶接
超音波プラスチック溶接機では、どのような熱可塑性樹脂を接合できますか？ 異なる種類の熱可塑性樹脂を溶接することはできますか？
溶接可能な熱可塑性樹脂は、非晶質と結晶質の2つに分類されます。
溶接可能な非晶質樹脂には、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリスチレン、ABS、ポリエーテルイミド、アクリル、ポリスルホンなどがあります。溶接可能な結晶性材料には、熱可塑性ポリエステル、ナイロン、アセタール、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリプロピレンなどがあります。
はい、一部の異種で非晶質の熱可塑性プラスチック（例えば、ABSとポリカーボネート）は、互いに溶接することができます。異種材料間の溶融温度の差は、50°Fを超えてはなりません。
難燃処理が施されたプラスチック素材でも、超音波溶接は可能ですか？
難燃剤は、接合強度を低下させることで溶接結果に影響を与える可能性があります。そのような場合、「オーバーウェルディング」が解決策となることがあります。これは、より振幅の大きい装置を使用するか、溶接時間をわずかに長くすることで、十分に強固な接合を実現する手法です。
プラスチックの超音波溶接において、許容されるガラス含有量はどの程度ですか？
20％以下が望ましいです。ただし、ガラスフィラー含有率が30％までであれば、十分な溶接強度が得られる場合もあります。
プラスチック溶接における一般的な接合設計にはどのようなものがありますか？
多くの接合部では、いわゆる「エネルギーダイレクター」方式が採用されています。この方式では、接合する部材の1つに三角形の突起を設け、溶融が始まる位置に配置する必要があります。気密性の高い接合部や一部の半結晶性部品については、せん断接合が推奨されます。 せん断接合では、溶接する部品間に一定の干渉が必要となります。部品が超音波によって加熱・圧縮されると、一方の部品がもう一方の部品から軟化したプラスチックを「せん断」して切り離します。