(57)【要約】本発明は、耐剥離性に優れた非多孔質体と多孔質体との溶着物を提供することを目的とする。本発明の溶着物は、非多孔質体と多孔質体とを含む積層物の一部を溶着してなる溶着物において、溶着部位の断面が非多孔質材料のみからなる層Ａ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｂ、多孔質材料のみからなる層Ｃの、少なくとも３層からなり、複合材料層Ｂと多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＢＣが、１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲であることを特徴とする。
2003059611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非多孔質体と多孔質体とを含む積層物の一部を溶着してなる溶着物において、溶着部位の断面が非多孔質材料のみからなる層Ａ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｂ、多孔質材料のみからなる層Ｃの、少なくとも３層からなり、複合材料層Ｂと多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＢＣが、１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲であることを特徴とする、非多孔質体と多孔質体の溶着物。
【請求項２】
非多孔質体と多孔質体とを含む積層物の一部を溶着してなる溶着物であって、非多孔質体が積層物の最外層、多孔質体がその内層側に配置され、非多孔質体で多孔質体をサンドイッチ状に挟むように積層物が構成され、溶着部位の断面が一方の最外層端から他方の最外層端にかけて、非多孔質材料のみからなる層Ａ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｂ、多孔質材料のみからなる層Ｃ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｄ、非多孔質材料のみからなる層Ｅの、少なくとも５層からなり、複合材料層Ｂと多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＢＣおよび複合材料層Ｄと多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＤＣが、共に１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲であることを特徴とする、非多孔質体と多孔質体の溶着物。
【請求項３】
非多孔質材料と多孔質材料が、互いに誘電体損失が異なる材料からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の溶着物。
【請求項４】
非多孔質材料の誘電体損失が、多孔質材料の誘電体損失よりも大きいことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の溶着物。
【請求項５】
非多孔質材料の融点が、多孔質材料の融点よりも低いことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の溶着物。
【請求項６】
非多孔質材料が軟質ポリ塩化ビニルである請求項１ないし５のいずれかに記載の溶着物。
【請求項７】
多孔質体が不織布を含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の溶着物。
【請求項８】
不織布がポリエステル製不織布を含む、請求項７に記載の溶着物。
【請求項９】
多孔質体が血液処理フィルター用濾材である請求項１ないし８のいずれかに記載の溶着物。
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、非多孔質体と多孔質体とを含む積層物の溶着物に関する。特に、実質的に接着性を持たない非多孔質のシート材と多孔質体との接合部を含み、その使用条件下に於いて、シート材と多孔質体との接合部を剥離させる力が加わるが故に、優れた剥離耐性が求められる溶着物に関するものである。
〔背景技術〕
従来、浮き輪や血液バッグ、ポリ袋等に代表される、軟質ポリ塩化ビニル製シートやポリオレフィンフィルム等のシート材同士の溶着物を生産する技術として、高周波溶着やヒートシール等の溶着技術が多用されてきた。これら同一素材で非多孔質シート材同士の溶着物では、十分な溶着強度を得ることができるので、使用に際してその接合部に圧力や荷重が加わっても、優れた剥離耐性が得られていた。非多孔質体と多孔質体の溶着物に際してもこれらの技術が応用されており、特開平５−２７２０４５公報の壁下地材、特開平５−１６２２５８公報の遮水シート、特開平７−２６５３５７公報の紙おむつ、ＥＰ０５２６６７８、特開平１１−２１６１７９公報、特開平７−２６７８７１公報、ＷＯ９５／１７２３６等の血液処理フィルターが開示されている。しかしながら特に、非多孔質体と多孔質体の素材が異なり、例えば軟質ポリ塩化ビニル製シートやポリオレフィンからなる非多孔質体と、ポリエステル不織布からなる多孔質体のような、両材料間の親和性が低く、実質的にほとんど接着性を持たない場合には、溶着部は小さな力で簡単に剥離してしまうという問題があった。このように非多孔質体と多孔質体との溶着物において、剥離強度の点では必ずしも満足のいくものではなく、特に溶着部に耐圧性や耐荷重性が要求される用途には実用化されていなかった。
〔発明の開示〕
本発明の課題は、耐剥離性に優れた非多孔質体と多孔質体との溶着物を提供することである。特に、非多孔質体である軟質塩化ビニル製シートとポリエステル繊維不織布からなる多孔質体の組み合わせのように、非多孔質シート材料と多孔質材料との親和性が低く、実質的にほとんど接着性を持たない場合にも、耐剥離性に優れた溶着物を提供することである。
前記の問題について本出願人が検討したところ、本出願人は、非多孔質体と多孔質体を溶着する際に、非多孔質体と多孔質体の接触面に、多孔質材料の一部が非多孔質体に包埋された複合層が形成されると剥離強度が高くなることを見出し特許出願した（ＰＣＴ／ＪＰ０１／０５９６４；ＷＯ０２／０４０４５）。本発明者らは更に鋭意研究した結果、多孔質材料の空隙の一部が非多孔質のシート材料によって包埋されたごとき複合材料様の層を形成するとき、該複合材料層と、それに接する多孔質材料のみからなる層との境界線の長さが一定の範囲にある構造が重要であり、またこの構造があれば、軟質塩化ビニル製シートとポリエステル繊維不織布からなる多孔質材料の組み合わせのように、シート状材料と多孔質材料との間に実質的に接着性がない場合においても優れた耐剥離性を安定して有することを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、非多孔質体と多孔質体とを含む積層物の一部を溶着してなる溶着物において、溶着部位の断面が非多孔質材料のみからなる層Ａ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｂ、多孔質材料のみからなる層Ｃの、少なくとも３層からなり、複合材料層Ｂと多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＢＣが、１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲であることを特徴とする、シート状材料と多孔質材料の溶着物である。
また、本発明は非多孔質体と多孔質体とを含む積層物の一部を溶着してなる溶着物であって、非多孔質体が積層物の最外層、多孔質体がその内層側に配置され、非多孔質体で多孔質体をサンドイッチ状に挟むように積層物が構成され、溶着部位の断面が一方の最外層端から他方の最外層端にかけて、非多孔質材料のみからなる層Ａ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｂ、多孔質材料のみからなる層Ｃ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｄ、非多孔質のみからなる層Ｅの、少なくとも５層からなり、複合材料層Ｂと多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＢＣおよび複合材料層Ｄと多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＤＣが、共に１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲であることを特徴とする、非多孔質体と多孔質体の溶着物である。
〔発明の実施の最良の形態〕
以下、本発明について詳細に説明する。本発明の第一の実施態様における溶着物は、溶着部位の断面が非多孔質材料のみからなる層Ａ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｂ、多孔質材料のみからなる層Ｃの、少なくとも３層からなり、複合材料層Ｂとそれに接する多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＢＣが、１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲である。
また、本発明の第二の実施態様における溶着物は、溶着部位の断面が一方の最外層端から他方の最外層端にかけて、非多孔質材料のみからなる層Ａ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｂ、多孔質材料のみからなる層Ｃ、非多孔質材料と多孔質材料とが混在している複合材料層Ｄ、非多孔質材料のみからなる層Ｅの、少なくとも５層からなり、複合材料層Ｂとそれに接する非多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＢＣおよび複合材料層Ｄとそれに接する多孔質材料層Ｃとの境界線長さＬＤＣが、共に１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲である。
ここで溶着部位の断面とは、積層物に形成された溶着部を直角に横切るように切断した時に観察される切断面を言う。以下、本発明の第２実施態様を例として説明する。まず、１０ｃｍ×２０ｃｍの二枚の非多孔質シートで、同サイズの不織布３枚からなる多孔質体をサンドイッチ状に挟んで構成した積層物において、該積層物が溶着部位を挟んで１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形二区画に分割されるように、２ｍｍ程度の幅を有する直線状の溶着部位を形成させる。次に、積層物の長辺に平行にカッターを引き、溶着部を直角に横切るように切断する。その時、観察できる溶着部位の切断面がこの事例における溶着部位の断面である。この積層物を実験台に載せ、積層物の構成要素を便宜上、下から非多孔質シート材料１、不織布１、不織布２、不織布３、非多孔質シート材料２と呼ぶことにすれば、切断面は下から非多孔質シート材料１の一部のみからなる層Ａ、非多孔質シート材料１と不織布１とが混在している複合材料層Ｂ、不織布１の一部と不織布２と不織布３の一部とが溶融・固化した多孔質材料のみからなる層Ｃ、非多孔質シート材料２と不織布３の一部とが混在している複合材料層Ｄ、非多孔質シート材料２の一部のみからなる層Ｅの、少なくとも５層からなる。
なお、本説明で用いた積層物および断面の上下はあくまで便宜上のものであって、溶着物の作成過程における積層方向や、使用条件下における方向と関連づけられた概念ではない。また、上記で示した層Ｂ、層Ｃ、層Ｄの構成もあくまで一例であり、層Ｂがシート状材料１と不織布１および不織布２の一部から構成されていたり、層Ｃが不織布１の一部のみから構成されていても良い。また、層Ｃは多孔質材料の全てが完全に溶融・固化せず、少し繊維・未溶融物が残っていても、層内での剥離がおこらなければ問題ない。
また、本発明における境界線長さとは、第一の実施態様においては、溶着部位の断面を切断方向に沿って０．４ｍｍ刻みの区画に分け、各区画ごとに層Ｂと層Ｃとの境界線の長さＬＢＣを画像処理等を施して測定した時、最大値を示す区画の長さＬＢＣであり、第二の実施態様においては、同様に最大値を示す区画のＬＢＣおよび最大値を示すＬＤＣである。
本発明においては、前記いずれの態様においても境界線長さＬＢＣあるいはＬＢＣ及びＬＤＣが１．２〜２．５ｍｍであることが必要であり、境界線長さが１．２ｍｍ未満の場合および２．５ｍｍを超える場合には、実質的に接着性がないシート状材料と多孔質材料との間の剥離耐性が不十分となるので不適である。境界線長さは１．４ｍｍ〜２．３ｍｍの範囲であることが好ましく、１．６ｍｍ〜２．１ｍｍがより好ましく、１．７ｍｍ〜２．０ｍｍが最も好ましい。
以下、高周波溶着によって本発明における第二の実施態様の溶着物を得た場合を例にとり、非多孔質体である軟質塩化ビニル製シート２枚でポリエステル繊維不織布からなる多孔質体をサンドイッチ状に挟んで構成した積層物における、境界線長さＬＢＣおよびＬＤＣの測定方法についてより詳しく説明する。
軟質塩化ビニルは誘電体損失が高く、高周波溶着に適した材料である。一方、ポリエステルは軟質塩化ビニルに対して相対的に誘電体損失が低く、高周波によって発熱しにくいうえ、軟質塩化ビニルよりも融点が高く融けにくい。また、軟質塩化ビニルとポリエステルは殆ど接着性を持たないため、両者を接合しても優れた剥離耐性を持たせることは難しい。
しかしながら、適切な条件を選べば、本発明の溶着物を得ることが出来る。材料を積層して高周波溶着用の金型に挟み、一定の圧力でプレスした後、高周波を印可する。高周波によって加熱された軟質塩化ビニルは軟化・溶融し、プレス圧の作用によってポリエステル不織布の繊維の空隙に入り込んで行く。ここでは、溶融した軟質塩化ビニルが入り込んで行ける程に、プレス圧および不織布多孔質体の孔径が選択されていることが重要である。この時、ポリエステル不織布は繊維が熔融する温度にまでは加熱されておらず、且つ軟質塩化ビニルよりも融点が高いため、繊維は溶融せずに残存し、その空隙に溶融した軟質塩化ビニルが入り込んで、繊維を容器材料で包埋したがごとき複合材料層が形成される。一方、内層部のポリエステル不織布は、厚み方向に対してほぼ中央の部位から昇温し始める。この結果、中央付近の不織布繊維は上下方向から軟質塩化ビニルが侵入してくるよりも早く高周波加熱によって融点に達して融け始め、やがて上記複合材料層と出会うまで融け広がる。これらの結果、高周波印可停止後の冷却工程を経て、最終的に層Ａ〜層Ｅが出来上がる。
層Ｂと層Ｃとの境界、層Ｄと層Ｃとの境界においては、溶融・固化して一枚のプラスチック板状になった層Ｃと、侵入してきた軟質塩化ビニルが接することになるが、本発明における実施態様においては、軟質塩化ビニルに包埋されている未溶融繊維は、元々は今や層Ｃとなった不織布の一部である。仮に、層Ｂから軟質塩化ビニルだけを取り除くことが出来れば、層Ｂと層Ｃとの境界面は層Ｃの表面から層Ｂに向かって未溶融繊維が生えているがごとき構造が観察されるものである。即ち、層Ｃと層Ｂの境界近傍は、あたかも頭皮（層Ｃ）から毛髪（未溶融繊維）が生え、毛髪と毛髪の間の空隙を軟質塩化ビニルが埋めているような構造を成している。しかも、毛髪同士は複雑に交差して絡まりあっている。従って、軟質塩化ビニルとポリエステルとの間に接着性が無くても、このように物理的に複雑に入り組んだ構造によって、層Ｂと層Ｃとは簡単に剥離することなく、優れた剥離耐性を発揮することができる。
上記のように、不織布多孔質体の孔径や枚数、プレス圧力、印可する高周波の強さなどを調整することで、本発明の構造を有する溶着物を得ることができ、好ましい範囲の境界線長さを得ることができるが、本発明の構造の形成に関連するこれらの条件が適切に選択されない場合は、複数枚で構成する不織布と不織布との隙間に軟質塩化ビニル単独の層が形成されてしまい、上記毛髪モデルで表現した、単位面積あたりに生えている毛髪本数が減少したり、実質的に無くなる場合もあり、常に好ましい構造が形成されるとは限らない。
すなわち、好ましい範囲の境界線長さを得るためには、非多孔質材料の溶融粘度とプレス圧、多孔質体の孔径等によって決まる、非多孔質材料の進入速度と多孔質材料の溶融速度のバランスを取ることによって、一枚の多孔質材料の層内に、層Ｂと層Ｃ、層Ｄと層Ｃの境界を形成させるようにすることが重要である。特に、多孔質体が孔径の異なる複数種類の層からなる積層物で構成されている場合、孔径が大きい層では進入速度は速く、孔径が小さい層では遅いことから、プレス圧の選択を誤ると、両層の間に溶融した非多孔質材料が溜ることがあり、おのずと最適なプレス圧が存在する。同様に被溶着物に与える熱量にも最適な値が存在する。従って、どの様な溶着条件が適しているかは、用いる非多孔質材料と、多孔質材料の構造及び材質の組み合わせにより、種々様々であり、あらかじめ実験を通じて上記の非多孔質材料の進入速度と多孔質材料の溶融速度、及び境界線が形成される位置を調べておき、適切な条件を選ぶことが重要であり、そうすることによって、本発明の溶着物を得ることが出来る。
上記の好ましい構造が形成されている場合、上記溶着部位の断面には、層Ｃから生えている不織布繊維もしくは層Ｃに半ば埋め込まれているがごとき繊維が観察され、層Ｂと層Ｃの境界、層Ｄと層Ｃとの境界は複雑に入り組んだリアス式海岸様の外観を呈する。本発明における境界線長さＬＢＣ（ＬＤＣ）は、このリアス式海岸の海岸線の長さを測定するものである。
前述した方法で溶着部位の断面を切り出し、次いでかみそり刃等を用いて該断面の凹凸を削り、表面を平滑にする。更に平滑にするため、紙ヤスリ、ダイヤモンドペースト等の研磨剤を用い研磨を行った後、走査電子顕微鏡で反射二次電子像を観察し、写真撮影を行う。図１には、その一例を示した。このとき、ポリ塩化ビニルは白く、ポリエステルは黒く映るため、層Ｂと層Ｃとの境界は比較的容易に判断できる。材料の組み合わせが変わればコントラストが異なり、境界の判別がし難くなることもある。そのような場合には、走査電子顕微鏡観察とエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−Ｒａｙ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を併用する方法や、光学顕微鏡、レーザー顕微鏡を用いるなど、材料に適した観察方法を用いて境界の判別を行う。
上記のリアス式海岸の例を以下、黒く映るポリエステル部分を海、白く映る軟質塩化ビニル部分を陸地に例えて、海岸線長さの測定手順の一例を図２〜図５を参照しながら説明する。図２は、界面を明確にするために、図１の写真を二値化処理により、濃淡をはっきりさせた図である。図２には、層Ｂ、層Ｄには周囲を軟質塩化ビニルに囲まれた未溶融繊維が、陸地に存在する池や湖のように黒く映っているため、まずこの部分を白く塗りつぶす。図３は、白く塗りつぶした例である。同様に、層Ｃには、周囲を溶融したポリエステルで囲まれて孤立した軟質塩化ビニルが、海に浮かぶ島の様に白く映っているため、この部分を黒く塗りつぶす。以上の手順によって、湖と島を写真上から排除し、陸地に繋がる海岸線のみを残す。図４は、海岸線のみを残した例である。
次に当該海岸線の長さを、キルビメータや画像処理装置等を用いて測定を行うが、溶着部位の幅依存性に海岸線の総延長も増えることになるため、海岸線の複雑さを表すためには、溶着部位を一定間隔に区切って、正規化する必要がある。図５を参照しながら、正規化の手順を説明する。本発明においては、まず層Ａの、層Ｃとは反対側の末端部（最外層末端）をつなぐ線を引き、これを末端線Ｘとする。末端線を起点として、末端線Ｘと直角に交わる線を層Ｃに向かって引き、これを直角線Ｙとする。次いで直角線上を、末端線から層Ｃ側に向かってシート状材料の厚みに相当する距離だけ入った地点を結ぶ線を引き、これを基準線Ｚとする。ここで、シート状材料の厚みには、溶着されていない部位のシート状材料の厚みを用いる。基準線Ｘを０．４ｍｍ間隔で区切り、区画番号を付ける。各区画は、二本の直角線Ｙおよび末端線Ｘの３本の線で仕切られる、層Ｃ側が開放された区域として定義される。海岸線は基準線より末端線側に来ることもあれば、逆の場合もあるため、層Ｃ側は開放端としておく。以上の手順によって区画が定義された後、各区画の海岸線の総延長を測定し、その中の最大値をＬＢＣとする。層Ｅ側の区画も同様に定義し、各区画の海岸線の総延長を測定し、その中の最大値をＬＤＣとする。
ＬＢＣやＬＤＣが１．２ｍｍ未満の場合には、前記毛髪モデルで述べた毛髪本数が少ないために十分な剥離耐性が得られない。一方、ＬＢＣやＬＤＣが２．５ｍｍを超える場合は、層Ｃの形成が不十分であること、即ち多孔質材料の溶融が不十分で一枚の板状になっていないために、多孔質材料内で剥離してしまう。
本発明の溶着物は、電極やホーンによって押圧され溶着されて形成される溶着幅が１〜１０ｍｍであることが好ましく、２〜８ｍｍがより好ましく、３〜７ｍｍが更に好ましい。当該幅が１ｍｍ未満の場合には、剥離の力が働いたとき、溶着部位近傍にシート状材料の破れが生じることがある。また、当該幅が１０ｍｍを超えると、溶着に長時間を要することになり、経済的に好ましくない。
また、前記溶着幅において、溶着部と非溶着部の境界近傍（エッジ）は、剥離応力が作用したときに破れやすくなることがあり、特にエッジが鋭角的であると耐剥離性が弱くなる。そのため、エッジは一定の丸みを有していることが好ましく、曲率半径０．２５〜２．０ｍｍの丸みを有していることが好ましく、０．５〜１．５ｍｍがより好ましく、０．７５〜１．２５ｍｍが更に好ましい。
本発明において好適に用いることの出来る非多孔質シート材の例を挙げるならば、軟質ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン、ナイロン、ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル共重合体、スチレン  ブタジエン  スチレンの共重合体の水添物、スチレン  イソプレン  スチレン共重合体またはその水添物等の熱可塑性エラストマー、および、熱可塑性エラストマーとポリオレフィン、エチレン  エチルアクリレート等の軟化材との混合物等からなるシート状もしくはフィルム状の成型物である。この中でも、軟質ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン、ナイロン、ポリウレタンは好ましい材料であり、軟質ポリ塩化ビニルが最も好ましい。
本発明に用いる多孔質体は、不織布などの繊維状多孔質体や、三次元網目状連続細孔を有する多孔質体などの公知のものを用いることができる。多孔質体は内部に連通孔や独立気泡を持ち、それ故に見かけの比重は小さいが、溶融・固化後は実質的に連通孔や独立気泡の無い状態に変化し、その物質が本来持っている比重に等しくなる。多孔質体の気孔率が７５％であれば、溶着前の厚みに対する溶着後の厚みは２５％以下にまで低減させなければ、多孔質材料内部に空洞が残ったり、非多孔質シート材と多孔質体との間に空間が生じることがあり、十分な接合強度を持たせられない。本発明に用いる不織布素材の例を挙げるならば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、スチレン  イソブチレン  スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリエステル等が挙げられる。なかでも、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオレフィンは好ましい材料であり、ポリエステルが最も好ましい。
多孔質体は単一素材を用いても良いし、複数の素材からなる多孔質体を組み合わせて用いても良いが、複数の素材からなる多孔質体を組み合わせて用いる場合、多孔質材料の内部で剥離が発生しないように、素材どうしに接着性のあるものが好ましい。多孔質体は、繊維径や孔径が同一のものを用いても良いし、繊維径や孔径が異なるものを組み合わせて用いても良いが、非多孔質シート材と接する多孔質体の繊維径や孔径は、溶融した非多孔質シート材料が入り込める程度以上に大きいことが好ましい。従って繊維径や孔径の異なる複数の多孔質体を積層して用いる場合には、非多孔質シート材に近接する多孔質材料から順番に、段階的または連続的に繊維径や孔径が小さくなるように配置することが好ましい。
本発明は、吸水性のある伸縮弾性不織布からなる多孔質材料の積層物と防水用の非多孔質材料を組み合わせる使い捨て紙おむつ、止水性を持つ多孔質材料と防水用の非多孔質材料を組み合わせる遮水シート・壁下地材等の非多孔質体と多孔質体との溶着物に用いることができる。特に、ポリ塩化ビニルシートとポリエステル不織布との溶着物に適しており、さらに、軟質ポリ塩化ビニルシートからなる外側ハウジングにポリエステル不織布からなるフィルター材を組み合わせる血液処理フィルターに好適である。
積層物を溶着して本発明の溶着物を得る方法としては、高周波溶着、超音波溶着による内部加熱、ヒートシールによる外部加熱などの方法を用いることが出来る。非多孔質シート材料と多孔質材料の融点が比較的低い場合、例えば、非多孔質シート材料にポリエチレンシート、多孔質材料にポリプロピレン不織布を用いるときは、外部からの熱伝導で溶融が可能であるためヒートシール等の外部加熱方法を用いることができる。非多孔質シート材料が誘電体損失の比較的高い材料の場合には高周波溶着が好ましい。例えばポリ塩化ビニルシートとポリエステル不織布のように、非多孔質シート材料は誘電体損失が大きく、多孔質材料はシート材料に比べ誘電体損失が小さいものは高周波溶着が適用できる。また、ポリ塩化ビニルシートとポリウレタンのように非多孔質シート材料、多孔質材料共に誘電体損失が大きいものは、高周波での発熱性がよく高周波溶着が適している。
超音波溶着を用いる場合、多孔質材料に超音波の振動エネルギーが多孔質材料内で発散し熱エネルギーに変換し難く、多孔質材料の融点までの熱上昇に時間が必要となる。そのため、多孔質材料の気孔率が５０％以下、好ましくは３０％以下になるまで圧縮した後に超音波の振動エネルギーを与えれば、超音波の振動エネルギーが熱エネルギーに効率良く変換され短時間での溶着が可能となる。
本発明の溶着物における溶着部位形成のため用いる電極及びホーンの幅は、１〜１０ｍｍであることが好ましく、２〜８ｍｍがより好ましく、３〜７ｍｍが更に好ましい。当該幅が１ｍｍ未満の場合には、剥離の力が働いたとき、溶着部位近傍にシート状材料の破れが生じることがある。また、当該幅が１０ｍｍを超えると、溶着に長時間を要することになり、経済的に好ましくない。
また、同様に剥離の力が働いたとき、溶着部位近傍のシート状材料が薄くなり破れが生じることがあるため、溶着部位形成のため用いる電極及びホーンは幅方向末端から非溶着部位にかけての溶着部位エッジ部分は曲率半径０．２５〜２．０ｍｍの丸みを有していることが好ましく、０．５〜１．５ｍｍがより好ましく、０．７５〜１．２５ｍｍが更に好ましい。
〔実施例〕
以下、実施例に基づき、本発明の非多孔質体と多孔質体の溶着物について詳細に説明するが、本発明は、これらによって範囲を限定されるものではない。
＜測定方法＞
（１）試験片の作成
溶着接合部を横切るようにカッターで３カ所に切れ目を入れた。切れ目の間隔は約２５ｍｍ、切れ目の長さは接合部の両側それぞれ４０ｍｍ程度になるようにした。次に接合部の両側、それぞれ接合部から３０ｍｍ程度離れた箇所に、接合部と平行に切れ目を入れて試験片を切り出した。かみそり刃を用いて接合部切断面の凹凸を削り、切断面表面を平滑にした。一つの試験片を剥離試験用のサンプルとし、その接合部の長さを３箇所ノギスで測定し、平均値を接合部の長さとした。更に残ったもう一つの試験片を境界線長さの測定用サンプルとする。
（２）境界線長さの測定方法
（１）で作成した境界線長さ測定用サンプルの、剥離試験用サンプルと接していた溶着部位断面を，走査電子顕微鏡を用いて反射二次電子像を観察する方法で写真撮影し、画像処理を用いる前述の方法で境界線長さの測定を行った。
（３）剥離試験方法
（１）の方法で作製した幅約２５ｍｍの剥離試験用のサンプルについているシート材料を、接合部から１０ｍｍ離れた位置でつかみ具に固定した後、引張試験機で１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、接合部を引き剥がすような力を加えて試験片の引張破壊強さを測定した（２３℃）。測定された引張破壊強さを、接合部の長さで除した値を剥離破壊強さとした。
＜実施例１＞
軟質ポリ塩化ビニル樹脂製シートを非多孔質体とし、多孔質体として、ポリエステル製不織布を次の構成で積層したものを用いた。不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のものを４枚、不織布▲２▼：平均繊維径１．７μｍ、目付が６６ｇ／ｍ２のものを１枚と、不織布▲３▼：平均繊維径１．２μｍ、目付が４０ｇ／ｍ２のものを３２枚、不織布▲２▼１枚、不織布▲１▼４枚、合計４２枚積層した。積層した不織布を、軟質ポリ塩化ビニル製のシート材で両側からサンドイッチ状にはさみ、図６に示すような、直線部が２ｍｍでその両脇に曲率半径１．０ｍｍの丸みを有している、つまり溶着部位の幅が４ｍｍの溶着部位形状で、短辺長さ５７ｍｍ、長辺長さ７４ｍｍ、四隅のコーナー部の曲率半径が内側３ｍｍ／外側６ｍｍの長方形状真鍮金型（電極）を用いて、金型接触部の圧力１９．９ＭＰａ、陽極電流値０．５Ａ、溶着時間４．０秒で、溶着部位の断面厚みが１．４ｍｍになるように高周波溶着した。このようにして作成した溶着物の、境界線長さ、剥離破壊強さを測定した。その結果を表１に示す。なお、表１では、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみを剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例２＞
多孔質体として、不織布▲１▼、すなわち平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のポリエステル製不織布３２枚を積層して用いた以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみを剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例３＞
溶着時間を２ｓｅｃ延長し、陽極電流値を０．２Ａ上げた以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみを剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例４＞
多孔質体として、ポリエステル製不織布を、不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のものを４枚、不織布▲２▼：平均繊維径１．７μｍ、目付が６６ｇ／ｍ２のものを１枚と、不織布▲３▼：平均繊維径１．２μｍ、目付が４０ｇ／ｍ２のものを２５枚、不織布▲２▼１枚、不織布▲１▼４枚、合計３５枚積層したものを用い、溶着時間を３．５ｓｅｃ、陽極電流値を０．５Ａとした以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみを剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例５＞
軟質ポリ塩化ビニル樹脂製シートを非多孔質体とし、多孔質体として、ポリエステル製不織布、ポリプロピレン不織布を次の構成で積層したものを用いた。不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のポリエステル不織布を６枚、不織布▲２▼：平均繊維径０．９μｍ、目付が２７ｇ／ｍ２、のポリプロピレン不織布を１０枚、不織布▲１▼６枚、合計２２枚積層し、陽極電流値０．４Ａ、溶着時間２．０秒で溶着部位の断面厚みが１．２ｍｍになるように溶着した以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみ剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例６＞
軟質ポリ塩化ビニル樹脂製シートを非多孔質体とし、多孔質体として、ポリエステル製不織布、ナイロン不織布を次の構成で積層したものを用いた。不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のポリエステル不織布を６枚、不織布▲２▼：平均繊維径１．０μｍ、目付が３３ｇ／ｍ２、のナイロン不織布を１５枚、不織布▲１▼６枚、合計２７枚積層し、陽極電流値０．３Ａ、溶着時間３．０秒で溶着部位の断面厚みが１．２ｍｍになるように溶着した以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみを剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例７＞
軟質ポリ塩化ビニル樹脂製シートを非多孔質体とし、多孔質体として、ナイロン不織布を次の構成で積層したものを用いた。不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が２７ｇ／ｍ２のものを６枚、不織布▲２▼：平均繊維径１．０μｍ、目付が３３ｇ／ｍ２、のものを１５枚、不織布▲１▼６枚、合計２７枚積層し、陽極電流値０．２Ａ、溶着時間３．０秒で溶着部位の断面厚みが１．２ｍｍになるように溶着した以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみを剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例８＞
多孔質体として、ポリエステル製不織布を、不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のものを４枚、不織布▲２▼：平均繊維径１．７μｍ、目付が６６ｇ／ｍ２のものを２枚と、不織布▲３▼：平均繊維径１．２μｍ、目付が４０ｇ／ｍ２のものを２２枚、不織布▲２▼２枚、不織布▲１▼４枚、合計３４枚積層した。積層した不織布を、軟質ポリ塩化ビニル製のシート材で両側からサンドイッチ状にはさみ、直線部が３ｍｍでその両脇に曲率半径が１．０ｍｍの丸みを持つ、つまり溶着部位の幅が５ｍｍの溶着部位形状で、短辺長さ８９ｍｍ、長辺長さ１１９ｍｍ、四隅のコーナー部の曲率半径が内側３ｍｍ／外側８ｍｍの長方形状真鍮金型を用いて、陽極電流値０．６Ａ、溶着時間６．０秒とした以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方のみを剥離側境界線長さとして表示した。
＜実施例９＞
多孔質体として、ポリエステル製不織布を、不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のものを４枚、不織布▲２▼：平均繊維径１．７μｍ、目付が６６ｇ／ｍ２のものを１枚と、不織布▲３▼：平均繊維径１．２μｍ、目付が４０ｇ／ｍ２のものを２５枚、合計３０枚積層した。積層した不織布の上側のみに、軟質ポリ塩化ビニル製のシート材を置き、陽極電流値０．４Ａ、溶着時間４．０秒で溶着部位の断面厚みが１．４ｍｍになるように溶着した以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表１に示す。表１には、剥離側境界線長さとしてＬＢＣを表示した。
＜実施例１０＞
軟質ポリ塩化ビニル樹脂製シートを非多孔質体とし、多孔質体として、ポリエステル製不織布を次の構成で積層したものを用いた。不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のものを４枚、不織布▲２▼：平均繊維径１．７μｍ、目付が６６ｇ／ｍ２のものを１枚と、不織布▲３▼：平均繊維径１．２μｍ、目付が４０ｇ／ｍ２のものを３２枚、合計３７枚積層した。積層した不織布の下側のみに、軟質ポリ塩化ビニル製のシート材を置き、直線部が５ｍｍで曲率半径２．０ｍｍの丸みを有している、つまり溶着部位の幅が９ｍｍの溶着部位形状で、溶着部位の表面に０．５ｍｍの四角錐形状のシボ加工を行っている、半径４０ｍｍのホーンを用い、アンビルとしては１５０ｍｍ×１５０ｍｍのシリコンゴムを用いて、周波数４０ｋＨｚの超音波溶着機で溶着を行った。溶着物の反発力が８００Ｎになるよう加圧力を調整し、また、ホーン先端の振幅が６０μｍになるように調整した後、溶着時間３．０秒で溶着部位の断面厚みが１．０ｍｍになるように溶着した。このようにして作成した溶着物の、境界線長さ、剥離破壊強さを測定した。その結果を表１に示す。表１には、剥離側境界線長さとして、ＬＢＣを表示した。
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＜比較例１＞
多孔質体として、不織布▲３▼すなわち平均繊維径１．２μｍ、目付が４０ｇ／ｍ２のものを３２枚積層した点以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成して、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表２に示す。表２には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方の境界線長さのみを表示した。
＜比較例２＞
溶着時間を２ｓｅｃ短くした以外は実施例１と同様の方法で溶着物を作成し、実施例１と同じ試験を行った。その結果を表２に示す。表２には、ＬＢＣ、ＬＤＣの内、剥離試験において実際に剥離を起こした方の境界線長さのみを表示した。
＜比較例３＞
ポリエステル製不織布▲１▼：平均繊維径が１２μｍ、目付が３０ｇ／ｍ２のものを４枚、ポリプロピレン製不織布▲２▼：平均繊維径１．５μｍ、目付が４１ｇ／ｍ２のものを２２枚と、不織布▲１▼１枚、合計２７枚積層した不織布を、軟質ポリ塩化ビニル製のシート材で両側からサンドイッチ状に挟んで溶着された、市販の血液フィルターから試験片を作成した。このとき非多孔質体の軟質塩ビシートがつかみ治具に固定するのに十分な量ではないため、同一の材料を溶着接合部にかからないように非多孔質体に接着した上で試験片を作成し、上記と同様に境界線長さの測定、剥離強度を測定した。その結果を表２に示す。
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〔産業上の利用の可能性〕
以上のとおり、非多孔質体と多孔質体とを含む積層物の一部を溶着してなる溶着物において、境界線長さを適正に選択することによって、剥離強度の高い溶着物が得られた。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の複合材料層と多孔質材料層との境界部分を示す電子顕微鏡写真である。
図２は、境界線長さを測定する手順を示すため、図１の濃淡を明確にした図である。
図３は、境界線長さを測定する手順を示すため、図２の白色部分中の黒色点を塗りつぶした図である。
図４は、境界線長さを測定する手順を示すため、図３の外周のみを示した図である。
図５は、境界線長さを測定する手順を示すため、電子顕微鏡写真において界面を分割して示した図である。
図６は、実施例及び比較例で溶着部位形成のために用いる電極、ホーンの形状を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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