(57)【要約】  本発明は、熱可塑性ポリウレタンフィルムの２つ以上の層を押し出すこと、フィルムの２つ以上の層を第一縁部で縦方向に溶接し、同時にアンビル刃の角のある部分で溶接したフィルムを切り込むこと、および溶接し切り込みを入れた熱可塑性ポリウレタンフィルムをローラー上に巻き取ることを含む連続方法を提供する。結果として得られる管状形態の熱可塑性ポリウレタンフィルムは、外科手術を実施するために（代理で）用いられるロボットアーム上の被覆等の医療用途での使用を見出すことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリウレタンフィルムの２つ以上の層を押し出すこと、
前記フィルムの２つ以上の層を第一縁部にて縦方向に溶接し、同時にアンビル刃の角のある部分で溶接したフィルムを切り込むこと、および
溶接し切り込みを入れた熱可塑性ポリウレタンフィルムをローラー上に巻き取ること
を含む連続方法。
【請求項２】
前記溶接が超音波溶接を含む請求項１に記載の連続方法。
【請求項３】
前記溶接がホットドラムを用いた加熱封止を含む請求項１に記載の連続方法。
【請求項４】
前記熱可塑性ポリウレタンフィルムが約２５．４μｍ〜５０８μｍ（１〜２０ｍｉｌ）の厚みを有する請求項１に記載の連続方法。
【請求項５】
前記フィルムの２つ以上の層を第二縁部にて溶接することをさらに含む請求項１に記載の連続方法。
【請求項６】
前記第二縁部での溶接が超音波溶接を含む請求項５に記載の連続方法。
【請求項７】
前記第二縁部での溶接がホットドラムを用いた加熱封止を含む請求項５に記載の連続方法。
【請求項８】
請求項１に記載の連続溶接方法により調製された、透明で、低ブルーミングで、低摩擦係数の熱可塑性ポリウレタンであって、結果として得られた熱可塑性ポリウレタンフィルムは、約０．５より低い摩擦係数、約８５％より高い光透過率、約３５％より低い曇り度を有しており、４０℃および湿度９０％下で８週間の老化を通じて、曇り度は約１０％未満増大し、光透過率は約５％未満減少する、熱可塑性ポリウレタン。
【請求項９】
前記熱可塑性ポリウレタンが、芳香族ポリエステル熱可塑性ポリウレタンまたは芳香族ポリエーテル熱可塑性ポリウレタン、約２重量％未満の非晶質シリカ粒子添加剤、および約０．２重量％未満のワックスおよび／または約０．１重量％未満の潤滑剤を含む請求項８に記載の熱可塑性ポリウレタンフィルム。
【請求項１０】
前記熱可塑性ポリウレタンが、芳香族ポリエステル熱可塑性ポリウレタンまたは芳香族ポリエーテル熱可塑性ポリウレタン、約１重量％未満の珪藻土添加剤、および約０．３重量％未満のワックスおよび／または約０．１重量％未満の潤滑剤を含む請求項８に記載の熱可塑性ポリウレタンフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して医療機器に、さらに具体的には、管状で、医療機器の保護のために有用である押出熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）フィルムのためのインライン溶接およびスリット加工方法に関するが、この場合、高透明度、低ブルーミングおよび高スリップ（低表面摩擦係数）が適用にとって重要である。
【背景技術】
【０００２】
ロボットアームは、工業的製造工程、医療用途および無数の他の環境の全体に亘って用いられ、この場合、物理的損傷または環境的汚染からロボットアームを保護することは、非常に重要である。
【０００３】
熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）フィルムは、医療機器のための保護鞘として管状形態で用いられ、手術器具を物理的損傷（摩耗、引っ掻き、引き裂き、穿刺等）から保護し、ならびに手術器具と患者との間にバリアを提供し得る。これらの熱可塑性ポリウレタンフィルム鞘は、耐久性および柔軟性が必要とされる他の工業的製造用途のためにも用いられ得る。
【０００４】
熱可塑性ポリウレタンフィルムに関しては、２つの主な加工方法、すなわちインフレーションフィルム押出およびキャストフィルム押出がある。最終品の形状が管状であるため、インフレーションフィルム押出は、インフレーションフィルム法が自然な管を生成するので、目的達成のための最も良い方法である。インフレーションフィルム管はこれらの用途のために製造され得るが、しかしながら、小レイフラットが必要とされる場合、このアプローチは、インフレーションフィルム法を介して小径「バブル」を作るために小円形ダイスを用いる場合、低押出処理量のため法外の費用が掛かり得る。
【０００５】
超音波溶接は、ホーンと呼ばれる音響ツールを用いて、振動エネルギーを、一部を通して接合面に移すが、そこでプラスチックを融解する摩擦により熱に変換される。超音波溶接を用いて、硬質熱可塑性樹脂だけでなく、同様に布帛およびフィルムも接合し得る。多数の当業者が、超音波溶接について調査してきた。
【０００６】
例えば、米国特許第５，４３５，８６３号（Ｆｒａｎｔｚに発行された）は、超音波処理方法を提供しているが、ここでは処理時間間隔中に、共振ホーンの運動振幅およびそれによる加工中の製品への力が低減される。運動振幅における低減は、加工条件、例えば加工中製品の寸法の変化または動力曲線における急激な上昇に応答していることがあり、あるいは予定時間の経過に応答していることもある。
【０００７】
Ｇｒｅｗｅｌｌは、米国特許第５，８５５，７０６号において、超音波処理方法を記載しているが、ここでは処理時間間隔中に、共振ホーンの運動振幅および係合力、ならびにそれによる加工中製品への力および係合圧力が変更されて溶接強度を改善し、溶接周期時間を減少する。運動振幅および係合力における変動は、加工条件、例えば加工中製品の寸法の変化または変換器動力曲線における急激な上昇に応答していることがあり、あるいは予定時間間隔の経過に応答していることもある。
【０００８】
米国特許第６，７１２，８３２号（Ｓｈａｈに発行された）は、低圧バルーン、ならびに熱可塑性ポリマー材料の薄いフィルムを十分な温度に予熱するステップ、真空吸入により薄いフィルムに二等分のバルーンを形成するステップ、二等分のバルーンを隔離するステップ、二等分をそれらの縁部で一緒に結合して、高周波溶接法により低圧バルーンを形成するステップ、および低圧バルーンを内側から逆転して二等分の粗結合縁をバルーンの内側にひっくり返すステップによるその生成方法を詳述している。
【０００９】
Ｆｕｊｉｍａｋｉ等は、米国特許出願公開第２００７／００５２１３１号において、エポキシ樹脂および触媒を用いるＰＥＴ／ＰＥＴＧ／ポリエステルエラストマーのブロックコポリマー化を通して調製される物質を二軸配向することにより得られる、溶断封止および熱収縮可能であると言われるＰＥＴ系ポリエステル包装フィルムを開示する。このフィルムは、慣用的ＰＥＴフィルムの物理的特性における最も深刻な弱点を排除し、一般的包装、工業材料の包装等のために、書物、ボトルセット、食品容器等の包装のために有用であると言われており、さらに、日用品、土木工学および建設部材、電気および電子部材ならびに自動車車輛部材等の梱包および包装の分野において有用であると言われている。さらに、このフィルムは、プレポリマーとしての繊維のための大量の再生利用ＰＥＴボトルおよび安価なＰＥＴの有効使用により生成され得ると言われており、したがって社会的に非常に有益でもある。さらにまた、使用後に焼却される場合でも、このフィルムは、ポリエチレンまたはポリプロピレンの場合より低い燃焼発熱値を生じると言われている。したがって、Ｆｕｊｉｍａｋｉ等のフィルムは、焼却炉等をわずかに損傷し、有毒ガスを発生しないと主張している。
【００１０】
独国特許第３３４２６１９号（Ｗａｌｔｅｒ等）は、超音波溶接方法、ならびに当該方法を実行するための機械を記載しており、この方法を用いて熱可塑性樹脂が迅速、確実かつ均質に溶接され得る。特に、相対的に長いかつ均質な溶接線は、例えば自動車における溶接バンパーおよびスポイラーのために生成され得る。
【００１１】
Ｔｈｏｍｓｅｎ等は、欧州特許出願公開第０４７５７８２号において、熱可塑性ポリマーを含むシート材料の溶接方法を開示する。当該方法は、シート材料の縁部を重ねて重ね継ぎ手を形成し、アンビル上に重ね継ぎ手を支持し、ならびに重ね継ぎ手を超音波溶接ホーンと接触および横断することにより重ね継ぎ手を溶接することを含む。溶接ホーンは、重ね継ぎ手を溶接ホーンと接触、横断しながら、約３０ｋＨｚ〜約４５ｋＨｚの周波数で振動される。溶接ホーンは、好ましくは高熱伝導性である。
【００１２】
ロボットアーム上の被覆として使用可能な管状の外装（シース）を製造する連続方法が、当該技術分野において依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５，４３５，８６３号
【特許文献２】米国特許第５，８５５，７０６号
【特許文献３】米国特許第６，７１２，８３２号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／００５２１３１号
【特許文献５】独国特許第３３４２６１９号
【特許文献６】欧州特許出願公開第０４７５７８２号
【発明の概要】
【００１４】
したがって、本発明は、熱可塑性ポリウレタンフィルムの２つ以上の層を押し出すこと、前記フィルムの２つ以上の層を第一縁部にて縦方向に溶接し、同時にアンビル刃の角のある部分でその溶接フィルムを切り込むこと、および溶接し切り込みを入れた熱可塑性ポリウレタンフィルムをローラー上に巻き取ることを含む連続方法を提供する。結果として得られる管状形態の熱可塑性ポリウレタンフィルムは、医療用途、例えば外科手術を実施するために（代理で）用いられるロボットアーム上の被覆での使用を見出し得る。
【００１５】
本発明のこれらのおよびその他の利点および利益は、以下の本明細書中の詳細な説明から明らかになる。
【００１６】
ここで本発明を、図面とともに、説明のために記載するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の連続方法を説明する超音波溶接ユニットを含むインフレーションフィルム押出ラインの略図である。
【図２】溶接しカットされた小角度アンビルホイール熱可塑性ポリウレタンフィルムの４倍画像を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
種々の実施形態を、（１または複数の）開示される本発明の構造、機能、操作、使用および製造の全体的理解を提供するために、本明細書中に記述し、説明する。本明細書中に記載され、説明される種々の実施形態は、非限定的かつ非網羅的である。したがって、本発明は、本明細書中に開示される種々の非限定的および非網羅的実施形態の記述により限定されるものではない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲によってのみ定義される。種々の実施形態に関連して説明されおよび／または記述される特徴および特質は、他の実施形態の特徴および特質と組み合わされてもよい。このような修正および変更は、本明細書の範囲内に含まれるよう意図される。このようなものとして、特許請求の範囲は、本明細書中に明示的にまたは本質的に記述されるか、あるいはそうでなければ本明細書により明示的にまたは本質的に支持されるあらゆる特徴または特質を列挙するよう補正されてもよい。さらに、出願人は、従来技術において存在することがある特徴または特質を断定的に請求権放棄するよう当該特許請求の範囲を補正する権利を留保する。したがって、任意のこのような補正は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２および３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１３２（ａ）の要件に応じる。本明細書中に開示され、既述される種々の実施形態は、ここに様々に記述されるような特徴および特質を含み、それらからなり、または本質的にそれらからなり得る。
【００１９】
本明細書中で確認される任意の特許、出版物またはその他の材料は、別記しない限り、しかし組み入れられる材料が本明細書中に明白に記載される既存の定義、陳述または他の開示材料と相反しない範囲でのみ、その記載内容が全体として参照により本明細書中に組み入れられる。このようなものとして、必要な範囲で、本明細書中に記載されるような開示表現は、参照により組み入れられる任意の相反材料に取って代わる。本明細書中に参照により組み入れられると言われるが、しかし本明細書中に記載される定義、陳述または他の開示材料と相反する任意の材料またはその一部は、組み入れられる材料と本発明の開示との間に相反が生じない範囲で組み入れられるだけである。出願人は、本明細書中に参照により組み入れられる任意の主題またはその一部を明白に列挙するよう本明細書を補正する権利を留保する。
【００２０】
「ある実施形態」、「いくつかの実施形態」、「種々の非限定的実施形態」等への本明細書全体を通した言及は、特定の特徴または特質が実施形態に含まれ得ることを意味する。したがって、本明細書におけるこのような語句および類似の語句の使用は、必ずしも一般的実施形態を指すというわけではなく、異なる実施形態を指すこともある。さらに、特定の特徴または特質は、１つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わされ得る。したがって、種々の実施形態と関連して例示され、既述される特定の特徴または特質は、全体でまたは一部分、１つ以上の他の実施形態の特徴または特質と組み合わされ得るが、これらに限定されない。このような修正および変更は、本明細書の範囲内に含まれるよう意図される。このようにして、本明細書中に記載される種々の実施形態は、非限定的および非包括的である。
【００２１】
「ある実施形態」、「いくつかの実施形態」、「種々の非限定的実施形態」等への本明細書全体を通した言及は、特定の特徴または特質が実施形態に含まれ得ることを意味する。したがって、本明細書におけるこのような語句および類似の語句の使用は、必ずしも一般的実施形態を指すというわけではなく、異なる実施形態を指すこともある。さらに、特定の特徴または特質は、１つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わされ得る。したがって、種々の実施形態と関連して例示され、既述される特定の特徴または特質は、全体でまたは一部分、１つ以上の他の実施形態の特徴または特質と組み合わされ得るが、これらに限定されない。このような修正および変更は、本明細書の範囲内に含まれるよう意図される。このようにして、本明細書中に記載される種々の実施形態は、非限定的および非包括的である。
【００２２】
本発明をここで例示のために記述するが、本発明はこれらに限定されない。操作例における場合または別記される場合を除いて、本明細書における量を表す数字、パーセンテージ、ＯＨ数、官能価等はすべて、「約」という用語によりすべての場合に修飾されていると理解されるべきである。当量および分子量（ダルトン（Ｄａ）で本明細書中で示される）は、別記しない限り、それぞれ数平均当量および数平均分子量である。
【００２３】
種々の実施形態において、本発明は、熱可塑性ポリウレタンフィルムの２つ以上の層を押し出すこと、前記フィルムの２つ以上の層を第一縁部にて縦方向に溶接し、同時にアンビル刃の角のある部分でその溶接フィルムを切り込むこと、および溶接し切り込みを入れた熱可塑性ポリウレタンフィルムをローラー上に巻き取ることを含む連続方法を提供する。結果として得られた管状形態の熱可塑性ポリウレタンフィルムは、種々の用途、例えば外科手術を実施するために（代理で）用いられるロボットアーム上の被覆等の医療用途での使用を見出し得る。
【００２４】
種々の実施形態において、例えば米国特許第６，５１８，３８９号（その記載内容全体が参照により本明細書中に組み入れられる）に従って調製されるもののような脂肪族熱可塑性ポリウレタンフィルムは、特に好ましい。
【００２５】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、当業者に周知である。それらは、費用対効果的熱可塑性加工性の既知の利点とその高機械特性との組み合わせのため、商業的重要性を有する。それらの機械特性における広範囲の変化は、異なる化学合成成分の使用により達成され得る。熱可塑性ポリウレタン、それらの特性および用途は、Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ［Ｐｌａｓｔｉｃｓ］６８（１９７８），８１９−８２５に、ならびにＫａｕｔｓｃｈｕｋ，Ｇｕｍｍｉ，Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ［Ｎａｔｕｒａｌ  ａｎｄ  Ｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ  Ｒｕｂｂｅｒ  ａｎｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ］３５（１９８２），５６８−５８４に示されている。
【００２６】
熱可塑性ポリウレタンは、線状ポリオール、主にポリエステルジオールまたはポリエーテルジオール、有機ジイソシアネートおよび短鎖ジオール（鎖延長剤）から合成される。いくつかの実施形態では、触媒が構成成分の反応を加速するために反応に添加されることがある。
【００２７】
種々の実施形態において、構成成分の相対量は、結果的に生じる物質の特性を調整するために広範囲のモル比に亘って変更されてもよい。１：１〜１：１２のポリオール対鎖延長剤のモル比が報告されている。これらは、８０ショアＡ〜８５ショアＤの範囲の硬度値を有する生成物を生じる。
【００２８】
ある実施形態では、熱可塑性ポリウレタンは、段階的に（プレポリマー法）、または一段階での全構成成分の同時反応（ワンショット）により、生成される。前者の場合、ポリオールおよびジイソシアネートから形成されるプレポリマーが先ず形成され、次いで、鎖延長剤と反応する。熱可塑性ポリウレタンは、連続的に、またはバッチ方式で生成されることがある。最もよく知られている工業的製造方法は、いわゆるベルト法および押出し法である。
【００２９】
適切なポリオールの例としては、二官能性ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールおよびポリカルボネートポリオールが挙げられる。少量の三官能性ポリオールが用いられることがあるが、熱可塑性ポリウレタンの熱可塑性が実質的に影響を受けないままであることを保証するよう注意しなければならない。
【００３０】
ある実施形態では、適切なポリオールは、ポリエステルポリオール、例えば、エチレングリコール、エタノールアミン等のような開始剤を用いてε−カプロラクトンを重合することにより調製されるものである。さらに適切な例は、ポリカルボン酸のエステル化により調製される。ポリカルボン酸は、脂肪族、脂環式、芳香族および／または複素環式であり得るし、それらは、例えばハロゲン原子により置換されることもあり、および／または不飽和であるかもしれない。例として、以下のものを列挙する：コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、トリメリト酸、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、テトラクロロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物、グルタル酸無水物、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、二量体および三量体脂肪酸、例えばオレイン酸（これは単量体脂肪酸と混合され得る）、ジメチルテレフタレートおよびビス−グリコールテレフタレート。
【００３１】
ある実施形態では、適切な多価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール−（１，２）および−（１，３）、ブチレングリコール−（１，４）および−（１，３）、ヘキサンジオール−（１，６）、オクタンジオール−（１，８）、ネオペンチルグリコール、（１，４−ビス−ヒドロキシ−メチルシクロヘキサン）、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，２，４−トリ−メチル−１，３−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコールおよびポリブチレングリコール、グリセリンおよびトリメチロールプロパンが挙げられる。
【００３２】
本発明において有用なフィルムを製造するに際して用いられる熱可塑性ポリウレタンを生成するための適切なポリイソシアネートは、例えば有機脂肪族ジイソシアネート、例えば１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−および−１，４−ジイソシアネート、１−イソシアナト−２−イソシアナトメチルシクロペンタン、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサン（イソフォロンジイソシアネートまたはＩＰＤＩ）、ビス−（４−イソシアナトシクロヘキシル）−メタン、２，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，３−および１，４−ビス−（イソシアナトメチル）−シクロヘキサン、ビス−（４−イソシアナト−３−メチルシクロヘキシル）−メタン、α，α，α’，α’−テトラメチル−１，３−および／または−１，４−キシリレンジイソシアネート、１−イソシアナト−１−メチル−４（３）−イソシアナトメチルシクロヘキサン、２，４−および／または２，６−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、ならびにその混合物であり得る。
【００３３】
６２〜５００の分子量を有する好ましい鎖延長剤としては、２〜１４個の炭素原子を含有する脂肪族ジオール、例えば特に、エタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールおよび１，４−ブタンジオールが挙げられる。しかしながら、２〜４個の炭素原子を含有するグリコールを伴うテレフタル酸のジエステル、例えばテレフタル酸−ビス−エチレングリコールまたは−１，４−ブタンジオール、またはヒドロキノンのヒドロキシアルキルエーテル、例えば１，４−ジ−（β−ヒドロキシエチル）−ヒドロキノン、または（シクロ）脂肪族ジアミン、例えばイソフォロンジアミン、１，２−および１，３−プロピレンジアミン、Ｎ−メチル−プロピレンジアミン−１，３またはＮ，Ｎ’−ジメチル−エチレンジアミン、ならびに芳香族ジアミン、例えばトルエン２，４−および２，６−ジアミン、３，５−ジエチルトルエン２，４−および／または２，６−ジアミン、ならびに第一級オルト、ジ−、トリ−および／またはテトラアルキル置換４，４’−ジアミノジフェニルメタンが挙げられる。前記の鎖延長剤の混合物が用いられることもある。６２〜５００の分子量を有するトリオール鎖延長剤が用いられてもよい。さらに、慣例的単官能性化合物も、例えば鎖停止剤または離型剤として、少量で用いられることもある。アルコール、例えばオクタノールおよびステアリルアルコール、またはアミン、例えばブチルアミンおよびステアリルアミンが例として引用されることもある。
【００３４】
熱可塑性ポリウレタンを調製するために、ＮＣＯ基対ＮＣＯと反応する基、特に低分子量ジオール／トリオールおよびポリオールのＯＨ基の和の当量比が０．９：１．０〜１．２：１．０、好ましくは０．９５：１．０〜１．１０：１．０であるような量で、触媒、補助剤および／または添加物の存在下で反応させてもよい。
【００３５】
適切な触媒としては、当業界で既知である第三級アミン、例えばトリエチルアミン、ジメチル−シクロヘキシルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−ピペラジン、２−（ジメチル−アミノエトキシ）−エタノール、ジアザシクロ−（２，２，２）−オクタン等、ならびに特に有機金属化合物、例えばチタン酸エステル、鉄化合物、スズ化合物、例えばスズジアセテート、スズジオクトエート、スズジラウレート、または脂肪族カルボン酸のジアルキルスズ塩、例えばジブチルスズジジアセテート、ジブチルスズジラウレート等が挙げられる。好ましい触媒は、有機金属化合物、特にチタン酸エステルおよび鉄および／またはスズ化合物である。
【００３６】
二官能性鎖延長剤のほかに、用いられる二官能性鎖延長剤のモルを基礎にして約５モル％までの少量の三官能性以上の官能性鎖延長剤が用いられることもある。
【００３７】
問題の型の三官能性以上の官能性鎖延長剤は、例えばグリセロール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリトリトールおよびトリエタノールアミンである。
【００３８】
適切な熱可塑性ポリウレタンは、例えばＴＥＸＩＮの名称でＢａｙｅｒ  ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅから、ＥＬＡＳＴＯＬＬＡＮの名称でＢＡＳＦから、ＥＳＴＡＮＥおよびＰＥＬＬＥＴＨＡＮＥの商品名でＬｕｂｒｉｚｏｌから商業目的のために入手可能である。
【００３９】
超音波溶接装置（種々の商業的供給元、例えばＢｒａｎｓｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐ．から入手可能）は、いくつかの実施形態で用いられて、縦方向で連続的に２５．４μｍ〜５０８μｍ（１〜２０ｍｉｌ）の厚みで熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）フィルムの２つ以上の層を溶接し得る。超音波溶接は、超音波周波数振動波を用いて基板材料を励起する。振動は、摩擦加熱を生じ、これが材料の温度を融点より高くする。一旦材料が融液相になると、結合が形成されて、溶接領域がウェブパスに沿って下流に移動されるので、融点より低い温度に冷却させる。その結果生じる溶接は、多様な「近接場」の「突合せ溶接」として言及され得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、同一溶接動作と同時に、ホーンが超音波周波数でフィルムに衝突すると、フィルムはアンビル刃の角のある部分により切り込まれ得る。種々の実施形態において、超音波溶接ユニットは、押出ラインのウェブパスに配置でき、連続押出し／溶接／スリット加工／巻取りプロセスを作り出す。ある実施形態では、その結果生じる溶接は、好ましくは１ｍｍ幅である。ある実施形態では、溶接強度は、熱可塑性ポリウレタンの化学的性質、デュロメーター、密度、弾性率および融解温度、押出機ライン速度、フィルム厚、引張り試験パラメーター、ならびに超音波溶接パラメーターのような要因に基づいて変化する。
【００４１】
種々の実施形態において、ＡＳＴＭ  Ｄ−８８２の適応により、溶接強度を測定した。ポリエステルＴＰＵ（９２ショアＡ、Ｂａｙｅｒ  ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ、ＢＡＳＦおよびルーブリゾールから入手可能）に基づいた２つの１０１．６μｍ（４ｍｉｌ）熱可塑性芳香族ポリウレタンフィルム層間の溶接に関する溶接強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ９０３により測定して、１，８５０Ｎ／ｃｍ２（２，６８５．４ｐｓｉ）の平均１８０°剥離強度を生じた。同様の溶接強度は、芳香族ポリエーテルＴＰＵフィルムに関しても達成され得る。
【００４２】
初期溶接試験をＢＲＡＮＳＯＮ  ＦＳ−９０モデルを用いて行ったが、熱可塑性ポリウレタンフィルムの場合、２０ｋＨｚで操作し、８５％振幅を用いた。これは、ウェブを同時に溶接し、スリット加工した。異なる型のアンビルホイール設計が存在する。いくつかのアンビルホイールは溶接するだけであり、それらは切断しないが、一方、他のアンビルホイールは、溶接と切断の両方を行う。
【００４３】
当業者が理解するように、溶接強度はアンビルホイールの先端の角度に伴って増大し、システムのスリット加工能力はアンビルホイールの漸増角度に伴って減少する。ホイールの中央に広帯域を有するアンビルホイールは溶接を生じるが、しかし入ってくるフィルムを溶接しかつスリット加工するのに十分鋭利ではない。切断しかつ封止することができる他のアンビルホイールは、「切断および封止」アンビルホイールとして言及されることがある。本発明のある実施形態の実施のための最適条件は、溶接強度とスリット加工能力との間の平衡である。９０°アンビルホイールは、熱可塑性ポリウレタンフィルムに関する溶接強度とスリット加工能力との間の最良の平衡を示している。ある実施形態では、溶接および／またはスリット加工工程を改善するためにライン速度より大きい何らかの速度でアンビルホイールを駆動することが可能である。
【００４４】
種々の実施形態において、熱可塑性ポリウレタンフィルムは、ホット（熱）ドラムを用いて加熱封止されることがある。ドラムは熱を適用してフィルムの層を一緒に溶接し、分離スリッターが次のステップでフィルムを切る。
【００４５】
いくつかの実施形態では、溶接管は、巻取り軸上の多重コアに連続的に巻き取られ得る。種々の実施形態において、管は、超音波溶接により作られる第一縁部、および円形形状から楕円形に潰れる吹込みフィルムバブルに起因する自然な縁部により作られる第二縁部を有することがある。ある実施形態では、両縁部は超音波または加熱溶接から作ることができ、その結果としてより均一な外観を提供する。
【００４６】
本開示は、ここで、組込み型切断−封止式超音波溶接機を伴う本発明の吹込みフィルム押出工程の実施形態の記述に取り掛かる。吹込みフィルム押出は、ＴＰＵに関する長さ対バレル直径比が好ましくは３０：１である押出機を用いる。吹込みフィルムダイは円形形状を有し、種々の用途のために種々の直径を有することができる。直径が大きいほど押出機出力は高い、ということを本発明者等は観察した。フィルムの最終直径は、ポリマーの粘弾性特性および押出し条件の一関数であるブローアップ比により確定される。ロール形態でのフィルムの最終幅は、フィルムのブローアップおよび吹込みフィルムバブルを潰すという形状のため、ダイ直径より常に大きい。例えば、３５．６ｃｍ（１４インチ）直径を有するダイに関しては、１０２ｃｍ（４０インチ）の最終レイフラットで高出力が達成されることがあるが、しかし５０．８ｃｍ（２０インチ）レイフラットが必要とされる場合、これは非効率的工程であり得る（必要とされる低ライン速度およびスクリュー速度のため）。
【００４７】
高効率で小レイフラット管を製造するために、少なくとも２倍の標的レイフラット幅で高処理量レイフラットを押し出し、次いで、連続工程でウェブを溶接して切り込み、複数の封止した管を作製することが可能である。連続溶接方法は、その高い処理量によってバッチ溶接方法より効率的であり、したがって同量の材料を溶接するために必要な時間が少なくて済む。本発明の連続インライン方法は、さらにまた、吹込みフィルム管材料を取り入れて、第二操作でそれを溶接することから一ステップを除去する。
【００４８】
図１は、本発明のある実施形態の連続方法を例示する超音波溶接ユニットを含めた吹込みフィルム押出ラインの略図である。ホッパー３０は、芳香族熱可塑性ポリウレタンを含有し、これは、押出機３１に供給され、ダイ３２を通して押し出されてフィルムバブル３３を生成し、これは潰しフレーム３４により潰される。潰されたフィルムは、ニップローラー３５上を進み、第一アイドラーロール３６を越えて、超音波溶接機／切断機ユニット３７を通過する。溶接／スリット加工済みフィルムは、第二アイドラーロール３８を越えて通過して、巻取り機３９によりローラー４０上に連続的に巻き取られる。
【００４９】
超音波溶接「切断および封止」ユニットは、さらにまた、本発明の連続方法の種々の実施形態で用いられ得る。超音波溶接ユニットでは、フィルムは、同時切断および溶接のために、吹込みフィルム塔から１つ以上のアンビルホイールおよびホーンにインバウンドで供給される。溶接／スリット加工済みフィルムは、巻取り機への途中で切り取られることがある。
【００５０】
図２は、溶接およびカットされた小角度アンビルホイール熱可塑性ポリウレタンフィルム（２×４ｍｉｌフィルム層）の４倍画像を示す写真である。封止５１は、小角度アンビルホイールにより作られる。切断の縁部は５３で示され、溶接の縁部は５５で示されている。溶接の縁部と切断の開始部との間の領域は、約２００μｍである。
【００５１】
管形態の熱可塑性ポリウレタンフィルムは、医療用途、例えば外科手術を実施するために（代理で）用いられるロボットアーム上の被覆での使用を見出し得る。熱可塑性ポリウレタンは、他の柔軟性ポリマー材料と比較した場合、その相対的に不活性な性質、高機械強度および優れた耐摩耗性のため、多くを要求する医療用途に適切な材料である。
【００５２】
ロボットアームは、工業的製造過程、医療用途および無数のその他の環境の至る所で用いられ、物理的損傷または環境的汚染からロボットアームを保護することは非常に重要である。高透明度、低ブルーミング、高スリップ（低表面摩擦係数）の熱可塑性ポリウレタンの細い管類は、これらの多くを要求する用途のための保護外装を加工するための優れた選択肢である。熱可塑性ポリウレタンは、他の柔軟性材料と比較して高い弾性、強度、伸長度および柔軟性（６０−９５ショアＡ）を提供し、それは潜在的に安全ではないどんな可塑剤をも含有しない。熱可塑性ポリウレタンの固有の耐摩耗性はそれを保護外装として用いるための理想的な選択肢にする。高透明度、低ブルーミングおよび高スリップ配合物は、作業者がアーム上に外装を容易に取り付けられるよう十分な材料滑りを持たせたまま、その製品寿命の持続期間を通して材料が高い透明性を示し、時間が経過しても混濁しない、ということを確保する。
【００５３】
熱可塑性ポリウレタンチューブ、例えば芳香族ポリエーテルＴＰＵ配合物ＰＴ７５Ｄ（実施例１）および芳香族ポリエステルＴＰＵ配合物ＰＳ８０Ｃ（実施例２）を、溶接性および光学特性に関して試験した。両配合物は約９０ショアＡデュロメーターで、フィルムの摩擦係数（ＣＯＦ）は０．５より低く、フィルム光透過率は９０％より高かった。ＰＴ７５Ｄフィルム（実施例１）は、２重量％未満の非晶質シリカ粒子（粒子サイズ１００〜２００μｍ）および０．１％未満の潤滑剤を含有した。１０１．６μｍ（４ｍｉｌ）ＰＴ７５Ｄフィルムの摩擦係数は、０．３３で測定された。ＰＳ８０Ｃフィルムは、１重量％未満の非晶質シリカ粒子（粒子サイズ１００〜２００μｍ）、０．２重量％未満のワックスおよび０．１重量％未満の潤滑剤を含有した（脂肪酸アミドに基づいた潤滑剤およびワックス、例えばＧＬＹＣＯＬＵＢＥおよびＡＣＲＡＷＡＸ（Ｎ，Ｎ’−エチレンビスステアラミド））。１０１．６μｍ（４ｍｉｌ）ＰＳ８０Ｃフィルムの摩擦係数は、０．２１で測定された。機械的試験の結果を、表Ｉに提示する。
【表１】
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【００５４】
１０１．６μｍ（４ｍｉｌ）での熱可塑性ポリウレタンフィルムにおける１８０°剥離強度試験は、保護外装要件を満たすのに十分すぎる強度を示した。試験片は、一般的に、基材と対照的に、溶接領域では不足するであろう。２．５４ｃｍ（１インチ）／分のクロスヘッド速度で、２．５４ｃｍ（１インチ）のグリップ距離で試験を実施した。
【００５５】
実施例１（ＰＴ７５Ｄ）および実施例２（ＰＳ８０Ｃ）の配合物で、ブルーミング試験を実行した。結果に関しては、表ＩＩを参照されたい。ブルーミング試験は、対照試料でも実行したが、これは、配合物に加えた高レベルの潤滑剤（０．３重量％）のため、時間とともにかなりブルーミングを生じた。この対照フィルムの摩擦係数は、０．１０で測定された。ワックスおよび潤滑剤を熱可塑性ポリウレタンに加えて、フィルムのスリップ特性を改善した。ワックスおよび潤滑剤は徐々にフィルムの表面に移動して、完成品においては望ましくない表面曇りを引き起こす。この用途に用いられる熱可塑性ポリウレタン配合物は、シリカ粒子添加剤または珪藻土添加剤ならびに低レベルのワックス（＜０．５重量％）および潤滑剤（＜０．１５重量％）の組み合わせを使用したものであり、高滑り度を提供する一方で、ワックスおよび潤滑剤のブルーミングを最小限にして、安定した透明表面を与え、これは時間がたっても顕著に曇ったりまたは顕著に「ブルーミングを生じたり」しない。表ＩＩＩは、１％未満の珪藻土添加剤、０．３％未満のワックスおよび０．１％未満の潤滑剤を有するＴＰＵ配合物の一例であるＰＳ８−Ｂを示す。１０１．６μｍ（４ｍｉｌ）ＰＳ８−Ｂフィルムの摩擦係数は、０．２０で測定された。
【００５６】
「ブルーミング」の量は、オーブン老化（エイジング）中に増分時間間隔で材料の光透過率パーセントおよび曇り度パーセントを試験することにより定量することができる。潤滑剤またはワックスのブルーミングは、通常、全体的フィルム光透過率の減少およびフィルム曇りの顕著な増大を引き起こす。総光透過率（ＴＬＴ）および曇り度は、ともにＡＳＴＭ  Ｄ１００３により決定され、それらを表ＩＩおよびＩＩＩに提示する。
【表２】
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【表３】
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【００５７】
本発明の前記の説明は、例証の目的のために提示したもので、本発明を限定するものではない。本明細書中に記載される実施形態は、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、種々の方法で修正し、または変更し得ることは、当業者には明らかである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により示されるべきである。
【００５８】
本明細書中に記載される主題の種々の態様を、以下の番号を付した条項に記述する。
【００５９】
１．熱可塑性ポリウレタンフィルムの２つ以上の層を押し出すこと、前記フィルムの２つ以上の層を第一縁部にて縦方向に溶接し、同時にアンビル刃の角のある部分で溶接したフィルムを切り込むこと、および溶接し切り込みを入れた熱可塑性ポリウレタンフィルムをローラー上に巻き取ることを含む、連続方法。
【００６０】
２．前記溶接が超音波溶接を含む条項１に記載の連続方法。
【００６１】
３．前記溶接がホットドラムを用いた加熱封止を含む条項１に記載の連続方法。
【００６２】
４．前記熱可塑性ポリウレタンフィルムが約２５．４μｍ〜５０８μｍ（１〜２０ｍｉｌ）の厚みを有する条項１〜３のいずれか一項に記載の連続方法。
【００６３】
５．前記フィルムの２つ以上の層を第二縁部にて溶接することをさらに含む条項１〜４のいずれか一項に記載の連続方法。
【００６４】
６．前記第二縁部での溶接が超音波溶接を含む条項５に記載の連続方法。
【００６５】
７．前記第二縁部での溶接がホットドラムを用いた加熱封止を含む条項５に記載の連続方法。
【００６６】
８．条項１〜７の連続溶接方法のいずれかにより調製された、透明で、低ブルーミングで、低摩擦係数の熱可塑性ポリウレタンフィルムであって、該熱可塑性ポリウレタンフィルムは、０．５より低い摩擦係数、８５％より高い光透過率、３５％より低い曇り度を有しており、４０℃および湿度９０％下で８週間の老化を通じて、曇り度は１０％未満増大し、光透過率は５％未満減少する、熱可塑性ポリウレタンフィルム。
【００６７】
９．芳香族ポリエステル熱可塑性ポリウレタンまたは芳香族ポリエーテル熱可塑性ポリウレタン、２重量％未満の非晶質シリカ粒子添加剤および０．２重量％未満のワックスおよび／または０．１重量％未満の潤滑剤を含む条項８に記載の熱可塑性ポリウレタンフィルム。
【００６８】
１０．芳香族ポリエステル熱可塑性ポリウレタンまたは芳香族ポリエーテル熱可塑性ポリウレタン、１重量％未満の珪藻土添加剤および０．３重量％未満のワックスおよび／または０．１重量％未満の潤滑剤を含む条項８に記載の熱可塑性ポリウレタンフィルム。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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