5分でわかる溶着の基本！原理や溶接との違い、種類、機械活用のコツ

溶着は古くからある樹脂の接着技術で、字のごとく溶かしてくっつける仕組みです。接着剤を利用するよりも強固かつ迅速に接着でき、方式によって密閉容器も対応できます。

今回はそもそも溶着とは何なのか、そして樹脂の特性に合わせた溶着機はどんなものがあるのかを解説します。

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目次

１．溶着とは一体何か？基本的な知識や原理について！溶接との違いも紹介

私たちの身の回りにある製品は、溶着されたものがたくさんあります。たとえば、自動車やスマートフォンに使われる部品があげられるでしょう。

この章では、その身近な技術の溶着について、下記の項目に分けてご紹介します。

  • 溶着の基本的な特徴
  • 加熱と加圧、冷却のバランスが大切
  • 溶接との違いについて

（1）溶着の基本的な特徴

溶着とは、樹脂や非鉄金属をくっつける技術のことです。非鉄金属は鉄と鋼を除く金属のことで、アルミや銅、亜鉛のような金属を指します。

まだ溶着技術がなかった時代は、接着剤のような接合剤を用いて2つの材料を接合していました。しかし、現在は熱によって材料同士を溶融し、圧力を加えて分子レベルで接合できるようになっています。特にプラスチック製品との相性がよく、そのため多様な業界で活用されています。

（2）加熱と加圧、冷却のバランスが大切

溶着の工程は大きく下記3つに分けられ、どの工程でもバランスが大事です。

  • 加熱
  • 加圧
  • 冷却

それぞれのバランスが崩れると、設計とは違う出来栄えになってしまいます。

加熱方法は、外部加熱と内部加熱の2種類です。
外部加熱の場合、ヒーターのような外部にある熱源を加熱します。ヒーターからの熱伝導で樹脂を溶融させるため、作業に時間がかかりがちです。一方で内部加熱は樹脂そのものを加熱するので、短時間で済みます。

加圧工程では、圧力を加え、溶融した部分を分子レベルで結合します。状況や樹脂に応じて、適切な圧力をかけることが重要です。

加圧後は、融解後の強度を上げるために冷却工程に入ります。ただし、冷却時間が不十分だと樹脂が膨らんだ状態で固まったり、内部に気泡ができて強度が下がったりするため、ここでも細心の注意を払う必要があります。

（3）溶接との違いについて

溶着とよく混同される作業が溶接です。溶接は、溶着と違って主に金属同士を接合する技術で、材料を物理的に溶かして接合します。そのため、溶融部を外観から確認できる場合は溶接で、確認できない場合は溶着となります。

溶着と比較して溶接は昔からあり、日本では弥生時代からその技術があったと言われています。以前まで溶接は作業者の熟練度に左右される難しい技術でしたが、現代ではロボット化が進み一定の品質が保証されるようになりました。

２．溶着の種類はどんなものがある？各方法の違いについて解説！

溶着にはさまざまな種類があり、溶着方法に合わせた溶着機があります。目的の出来栄えと溶着方法が合っていなければ、設計どおりの製品になりません。どんなものがあるのか把握した上で、導入を検討しましょう。

本記事で紹介する溶着は、代表的な下記の5つです。

  • 熱板溶着
  • 振動溶着
  • 超音波溶着
  • レーザー溶着
  • スピン溶着

（1）熱板溶着

熱板を用いた溶着は、昔から使われている溶着方法です。外部加熱の代表的な溶着方法で、下記のような特徴があります。

  • 溶着強度が高い
  • 糸バリが出ない
  • 消耗材が不要
  • 大きな部品も溶着できる

加熱した熱板に、溶着したい2つの樹脂を押しあてて溶融させます。そのあと2つの樹脂同士を合わせて、加圧・冷却すれば溶着完了です。

（2）振動溶着

振動溶着は、樹脂そのものを振動させて溶着する方法です。溶着したい部分を合わせて振動すると摩擦熱が発生し、一瞬で溶着します。ある程度大きな部材にも対応している一方、バリが発生しやすいのが難点となっています。

（3）超音波溶着

樹脂そのものを直接振動させるのではなく、超音波を伝えて振動させる溶着方法が超音波溶着です。内部加熱の技術では、もっとも古い歴史があります。

バリの発生を抑えられたり短時間で加工できたりとメリットが多く、よく用いられる加工方法です。しかし、超音波を伝える性質から、大きな部材に使用しづらいのが難点があります。

（4）レーザ溶着

レーザ溶着は樹脂にレーザを当てて、内部に熱を発生させる溶着方法です。部材にレーザを透過させる必要はありますが、精密な溶着ができます。またレーザを照射した場所以外は加熱されないので、微少な部品でも加工可能です。

（5）スピン溶着

スピン溶着は溶着する部材を高速回転させながら加圧し、溶着する方法です。振動溶着と同様に、高い摩擦熱で溶融・溶着します。

回転させることから、おもに用いられる部材は円形や円筒形です。加えて気密性を確保しやすいため、配管系の部品に多用されています。

３．溶着機を導入する前に知っておきたいこと！選び方やレンタルは可能？

溶着機を導入するために何をすればいいのか、導入前に知っておくべきことがあります。闇雲になんとなく溶着機を選んでは、せっかくの設計も水の泡となってしまうこともあるでしょう。そこで、失敗しないためのポイントをご紹介します。

（1）溶着機導入の準備

溶着機の導入では、自社に適した工法や機種を選べるかが鍵を握ります。

そのため、まずは一度、溶着機の販売メーカに問い合わせてみてください。そこで、ある程度の要件が決まったらサンプルテストを行い、実際に試作品を作って出来栄えを確認しましょう。この打ち合わせと試作を繰り返すことで、どんな工法を用いるべきなのか、それに対応する機種はどれなのかが判断しやすくなります。

メーカは溶着のプロなので、このように連携すれば導入で失敗することは少なくなります。なお、打ち合わせでは、特殊な仕様でも相談すれば対応してくれることが多いので、忘れずに伝えましょう。

（2）溶着機の選び方

販売メーカは溶着機の導入で頼りになる存在です。しかし、すべてのメーカが、あらゆる種類の溶着機を取り揃えているわけではありません。相談したメーカが、実は自社に適した溶着機を取り扱っていなかった……とならないように、メーカに相談する前にどの溶着機が良いのか、ある程度絞り込んでおくことも重要です。

溶着機を選ぶときは、各溶着機のメリット・デメリットに基づいて優先度を決めるとスムーズです。たとえばバリを発生させたくないなら、振動溶着機を選ぶべきではありません。しかし、バリの発生しないレーザ溶着機は初期費用が高価なので、安価に導入したい場合は不向きでしょう。

また、メーカによっては、コスト面や機能面を考慮して超音波溶着機をおすすめすることがあります。このとき、導入すべきか適切に判断できるようにするためにも、溶着機の特徴を知っておくのは重要です。

（3）レンタルは可能？

溶着機は、レンタルできる場合があります。利用が短期間の場合は、視野に入れるのもおすすめです。

レンタル事業を行っているメーカには、精電舎電子工業株式会社があります。それ以外のメーカでも対応してくれる場合があるため、相談してみてください。

４．溶着機の導入・相談におすすめのメーカ３選

最後に、溶着機の導入・相談におすすめなメーカをご紹介します。

（1）日本エマソン株式会社　ブランソン事業本部

日本エマソン株式会社ブランソン事業本部は、60年以上の間、超音波応用機器分野においてトップを走り続ける企業です。世界有数の企業規模を持つアメリカのエマソン・エレクトリック社を母体に持ちます。
下記の動画は主力商品の2000Xシリーズです。多彩な溶着機能や、直感的なタッチ操作が可能な同社のベストセラーとなっています。

（2）デュケインジャパン株式会社

デュケインジャパン株式会社は、サーボ制御技術を駆使した独自の技術が特徴です。世界規模で事業を展開しており、取り扱う溶着機の種類も豊富にあります。
下記のiQシリーズは世界初のサーボプレス超音波溶着機です。

（引用：デュケインジャパン株式会社　iQ シリーズ サーボ制御 超音波プラスチック溶着機）

（3）精電舎電子工業株式会社

精電舎電子工業株式会社は最大のプラスチック溶着溶断装置の生産能力と、最高の出荷台数・実働台数を誇る国産メーカーです。超音波溶着機を初めて開発した企業で、豊富な取引実績を持ちます。
SONOPET JⅡシリーズは精電舎の代表的な機種です。効率的なものづくりのために多くの機能を搭載しています。

５．製造業のWebマーケティングに関するご相談は株式会社ストラーツへ

溶着機を導入しようと思った際は、まず製品に対してどんな点を求めるのかが重要です。その上で必要な溶着方法から最適な溶着機を選定しましょう。

しかし一定の知識を得ていても、実際の現場ではもっと最適な機種や細かい調整が必要になる可能性があります。

そのため、本記事でご紹介したような、これまで各種製造メーカの溶着機導入や状況に合わせた仕様変更、最適化に関わってきており、お客様の要望に沿って柔軟にサポートできるようなメーカに相談するのがおすすめです。

株式会社ストラーツでは、問合せにつなげる製造業ウェブサイトや記事の制作・納品までを行っています。

ウェブサイトや記事は広告と異なり、一度制作した後は、コストをかけなくても問合せ・リード獲得をし続けるという点が大きなメリット。

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