JP6592632B1 - 複合シートの製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、本出願人は、第1及び第2シートが融着した多数の融着部を有し、第1シートにおける融着部以外の部分が、第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成している複合シートを提案している。斯かる複合シートは、表面に凹凸が形成されているため、肌触りや液の拡散防止性に優れている。
また、そのような複合シートにおける融着部に貫通孔を形成し、液の引き込み性等を向上させることも知られている(特許文献1参照)。特許文献1には、貫通孔を有する融着部を形成するために、凹凸ロールの凸部の先端部に、周囲のショルダー部との間に段差を有する開孔形成用の小凸部を設け、該小凸部とアンビルロールとの間で2枚のシートを挟んで加熱し、開孔を有する融着部を形成することも記載されている。
また上記の複合シートの製造方法ではないが、シートどうしの接合に超音波融着機を用いることが知られている。
また特許文献1に記載の凸部の先端部に小凸部を設ける方法は、小凸部が摩耗しやすく、メンテナンス負担が大きい等の点で改善の余地がある。
本発明の複合シートの製造方法によれば、貫通孔を有する融着部を備えた複合シートを効率よく製造することができる。
先ず、本発明の複合シートの製造装置又は製造方法により製造される複合シートについて、図1を参照しつつ説明する。
図1に示す複合シート10は、本発明の複合シートの製造装置又は製造方法により製造される複合シートの一例であり、図1に示すように、第1シート1及び第2シート2が融着した複数の融着部4を有し、該融着部4に貫通孔14が形成されている。複合シート10は、第1シート1及び第2シート2が融着した融着部4を、第1方向(X方向)及び第1方向と直交する第2方向(Y方向)のそれぞれに複数有している。複合シート10における融着部4の配置パターンは、特に制限されるものではないが、図1に示す複合シート10においては、融着部4は千鳥状に配置されている。より具体的には、複数の融着部4が直列した列が多列に形成されており、互いに隣接する列における融着部4は、X方向にずれて配置されており、より具体的には、半ピッチずれて配置されている。
複合シート10において、前記Y方向は、製造時における流れ方向(MD,機械方向)と一致し、前記X方向は、製造時における流れ方向に直交する方向(CD)と一致している。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸アルキルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上のブレンド物として用いることができる。また、芯鞘型やサイド・バイ・サイド型などの複合繊維の形態で用いることができる。
融着部4においては、第1シート1及び第2シート2の少なくとも一方を構成する熱融着性樹脂が溶融固化していることによって第1シート1と第2シート2とが結合している。第1シート1及び第2シート2が、不織布等の繊維シートから構成されている場合、融着部4においては、第1シート1及び第2シート2の構成繊維は、溶融するか溶融した樹脂に埋没して、目視においては繊維状の形態を観察できないこと、すなわち外観上フィルム化した状態となっていることが好ましい。
凹凸賦形部30は、図3に示すように、周面部に互いに噛み合う凹凸を有する第1及び第2ロール31,32を有し、両ロール31,32を矢印a方向に回転させながら、それら両ロール31,32の噛み合い部33に第1シート1を導入することにより、第1シート1が、第1ロール31の周面部の凹凸の形状に沿った凹凸形状に変形するようになっている。
第1ロール31は、所定の歯幅を有する平歯車31a,31b,・・を複数枚組み合わせてロール状に形成したものである。各歯車の歯が、第1ロール31の周面部における凹凸形状の凸部35を形成しており、該凸部35の先端面35cが、後述する超音波融着機41の超音波ホーン42の振動印加面42tとの間で、融着対象である第1及び第2シート1,2を加圧する加圧面となっている。
各歯車の歯幅(歯車の軸方向の長さ)は、複合シート10の凸部5における前記X方向の寸法を決定し、各歯車の歯の厚み(歯車の回転方向の長さ)は、複合シート10の凸部5における前記Y方向の寸法を決定する。隣り合う歯車は、その歯のピッチが半ピッチずつずれるように組み合わされている。その結果、第1ロール31は、その周面部が凹凸形状となっている。
本実施形態においては、各凸部35の先端面35cは、第1ロール31の回転方向が長辺で、軸方向が短辺の矩形状となっている。先端面35cは、回転方向に沿う長さが軸方向に沿う長さより長い形状であると、第1ロール31の個々の凸部35と、超音波ホーン42の振動印加面42tとの接触時間を長くし、第1及び第2シート1,2の加圧部位の温度を上げやすくすることができるので好ましい。
この場合、図4に示すように、隣り合う歯車間に所定の空隙Gを設けておくと、第1シート1に無理な伸長力を加えたり、両ロール31,32の噛み合い部33で、第1シート1を切断したりすることを抑制することができ、第1シート1を第1ロール31の周面に沿った形状に変形させ得るので好ましい。
コンバーター43は、ピエゾ圧電素子等の圧電素子を内蔵し、超音波発振器から入力された電気信号を、圧電素子により機械的振動に変換する。ブースター44は、コンバーター43から発せられた機械的振動の振幅を調整、好ましくは増幅して超音波ホーン42に伝達する。超音波ホーン42は、アルミ合金やチタン合金などの金属の塊でできており、使用する周波数で正しく共振するように設計されている。ブースター44から超音波ホーン42に伝達された超音波振動は、超音波ホーン42の内部においても増幅、又は減衰されて、融着対象である第1及び第2シート1,2に印加される。斯かる超音波融着機41としては、市販の超音波ホーン、コンバーター、ブースター、超音波発振器を組み合わせて用いることができる。
本実施形態における振動印加面42tは、アルミ合金やチタン合金等の金属からなる超音波ホーン42の本体部分42cの先端面42mからなり、第2シート2に直接当接するが、図9(a)に示す実施形態のように、アルミ合金やチタン合金等の金属からなる本体部分42cの先端面42mからなる振動印加面42tの表面に、蓄熱層42h等の表面被覆層が設けられ、第2シート2に直接当接する面が、該表面被覆層の表面htであっても良い。本発明における「振動印加面」は、超音波ホーン42の振動印加面42tと第1ロール31の凸部35の先端面35cとの間で、融着対象である第1及び第2シート1,2を加圧する際にも、軸直交断面形状が、回転軸31cから離れる方向に向かって凹んだ円弧状を維持する硬質材料、例えば、アルミ合金やチタン合金等の金属等の硬質材料からなることが好ましい。なお、蓄熱層42h等の表面被覆層の表面ht、すなわち超音波振動の印加時に第1ロール31の凸部35と対向させる表面が、融着対象である第1及び第2シート1,2を加圧する際にも、本体部分42cの先端面42mからなる振動印加面42tと同様の、回転軸31cから離れる方向に向かって凹んだ円弧状の軸直交断面形状を維持する場合、該表面被覆層の表面htを振動印加面42tと考えても良い。
そして、第1ロール31の凸部35の先端面35cと超音波融着機41の超音波ホーン42の振動印加面42tとの間に挟んで加圧しながら、融着対象である第1及び第2シート1,2に超音波振動を印加することにより、第1シート1における、凸部35の先端面35c上に位置する部分のそれぞれが、第2シート2に融着し、融着部4が形成されるとともに、両シート1,2を貫通する貫通孔14が、溶融部分に囲まれた状態に形成される。
このような作用により、第1実施形態の製造装置20によれば、超音波融着機41を用いて、第1及び第2シート1,2に貫通孔14を有する融着部4を効率よく形成することができる。また、超音波融着機の超音波ホーン42の位置を、第1ロール31の回転に伴う凸部35の移動に連動して、第1ロール31の周方向に移動させる必要もない。
図7(a)には、図7(b)に示すP2部に対応する部位が溶融し、且つ溶融した樹脂が前後に移動して、貫通孔14が形成された状態が示されている。
また本実施形態においては、超音波ホーン42の先端面と第1ロール31の凸部35の先端面との間のクリアランス(隙間の距離)は、個々の凸部35の、第1ロール31の回転方向の前端と後端と前後端間の中央部とで同一であるが、第1及び第2シート1,2を上端面上に保持した状態で、超音波ホーン42の先端面に対向部位に先に移動する前端(第1及び第2シート1,2の導入側)のクリアランスが、後端(第1及び第2シート1,2の出口側)のクリアランスより大きくすることも、超音波処理部に第1及び第2シート1,2をスムーズに導入する観点から好ましい。
好ましい実施形態において、ヒーター61は、第1ロール31に、その軸長方向に沿って埋め込まれている。またヒーター61は、第1ロール31の回転軸の周囲における外周部の近傍に、周方向に間隔を設けて複数配置されている。ヒーター61による第1ロール31の周面部の加熱温度は、図示しない温度制御部によって制御されており、複合シートの製造装置20の運転中、超音波振動の印加部36に導入される第1シート1の温度を、所定の範囲の温度に維持することができる。
超音波融着機は、融着対象物に超音波振動を印加し、それにより融着対象物を発熱及び溶融させて融着させるものであり、ここでいう加熱手段には含まれない。
(1)第1シート1を、該第1シートの融点未満、該融点より50℃低い温度以上に加熱しておく。
(2)第2シート2を、該第2シートの融点未満、該融点より50℃低い温度以上に加熱しておく。
好ましくは、第1シート1を、該第1シートの融点未満、該融点より50℃低い温度以上に加熱しておくとともに、第2シート2を、該第2シートの融点未満、該融点より50℃低い温度以上に加熱しておく。
他方、第2シート2を、第2シートの融点未満、該融点より50℃低い温度以上とする方法としては、第1シート1と合流させる前の第2シートの温度を、第2シートの搬送路中に配置した測温手段で計測し、その測定値が、前述した特定の範囲内となるように、第2シートの搬送路中に配した第2シートの加熱手段(図示せず)の温度を制御することが好ましい。第2シートの加熱手段は、加熱されたローラー等を接触させる等の接触方式でもよいし、高温に維持した空間を通過させたり、熱風を吹き付けたり貫通させたり赤外線を照射する等の非接触式でもよい。
例えば、Perkin−Elmer社製の示差走査熱量測定装置(DSC)PYRIS
Diamond DSCを用いて測定する。測定データのピーク値から融点を割り出す。第1シート1又は第2シート2が、不織布等の繊維シートであり、その構成繊維が、芯鞘型、サイド・バイ・サイド型等の複数成分からなる複合繊維である場合、そのシートの融点は、DSCにより測定した複数の融点の内、最低温度の融点を複合繊維シートの融点とする。
このような作用により、第1実施形態の複合シートの製造方法によれば、超音波融着機41を用いて、第1及び第2シート1,2に貫通孔14を有する融着部4を効率よく形成することができる。また、超音波融着機の超音波ホーン42の位置を、第1ロール31の回転に伴う凸部35の移動に連動して、第1ロール31の周方向に移動させる必要もない。
複合シート10は、斯かる特性を生かして、吸収性物品の表面シートとして好ましく用いられるが、複合シート10の用途はそれに限られるものではない。
(1)第1シート1は、第1シート1の融点より50℃低い温度以上、該融点未満に予熱することが好ましく、第1シート1の融点より20℃低い温度以上、該融点より5℃低い温度以下に予熱することが更に好ましい。
(2)第2シート2は、第2シート2の融点より50℃低い温度以上、該融点未満に予熱することが好ましく、第2シート2の融点より20℃低い温度以上、該融点より5℃低い温度以下の温度に予熱することが更に好ましい。
ここでいう加圧力は、いわゆる線圧であり、超音波ホーン42の加圧力(N)を超音波ホーン42と触れる凸部35の歯幅(X方向)の合計(第1ロール31の凹部は含まない)の長さで除した値(単位長さあたりの圧力)で示す。
〔周波数の測定方法〕
レーザー変位計等でホーン先端の変位を計測する。サンプリングレート200kHz以上、精度1μm以上にすることで周波数を測定する。
〔振幅の測定方法〕
レーザー変位計等でホーン先端の変位を計測する。サンプリングレート200kHz以上、精度1μm以上にすることで振幅を測定する。
第2実施形態の複合シートの製造方法においては、図8に要部を示す第2実施形態の複合シートの製造装置を用いて、前述した複合シート10を製造する。
第2実施形態の複合シートの製造装置は、第1ロール31内に配置されたヒーター61(予熱手段)に代えて超音波融着機41の超音波ホーン42を加熱する手段を備える点のみが、前述した複合シートの製造装置20と異なる。より具体的に、第2実施形態の複合シートの製造装置は、超音波ホーン42を加熱する手段として、超音波ホーン42に取り付けられたヒーター62を備える。
第2実施形態の複合シートの製造方法においては、ヒーター62によって加熱される超音波ホーン42の温度を制御することによって、超音波振動を印加される直前の第2シート2の温度を、該シート2の融点未満、該融点より50℃低い温度以上に加熱しておき、その状態で、第1ロール31の凸部35と超音波融着機の超音波ホーン42との間に挟んだ、第1及び第2シート1,2に超音波振動を印加する。
第2実施形態について特に説明しない点は、第1実施形態と同様であり、第1実施形態についての説明が適宜適用される。
第3実施形態の複合シートの製造装置は、超音波振動の印加に先立ち、第1シート及び第2シートの少なくとも一方を所定の温度に加熱する予熱手段を具備しない一方、超音波ホーン42の先端部に蓄熱層42hを備えた超音波ホーン42を具備する点のみが、前述した複合シートの製造装置20と異なる。
第3実施形態で用いる超音波ホーン42は、図9(a)及び図9(b)に示すように、アルミ合金やチタン合金等の金属からなる本体部分42cの先端面42mからなる振動印加面42tの表面に、溶射により形成された接続層42fを介して蓄熱層42hが設けられている。また、その超音波ホーン42は、金属からなる本体部分42cの先端面42mからなる振動印加面42tと、蓄熱層42hからなる表面htとが、略同一の3次元形状を有しており、いずれも、第1ロール31の回転軸31cから離れる方向に向かって凹んだ円弧状の軸直交断面形状を有している。本実施形態における接続層42f及び蓄熱層42hは、振動印加面42tの表面を被覆する表面被覆層である。図9(a)中、丸C2部分は、丸C1部分の第1ロールの回転軸に直交する断面を示す拡大断面図である。
蓄熱材7は、下記方法により測定した熱伝導率が2.0W/mK以下であることが好ましい。蓄熱材の熱伝導率は、超音波ホーンや大気に放熱しにくくする観点から、好ましくは2.0W/mK以下、より好ましくは1.0W/mK以下であり、また、シートを効率的に加熱する観点から、好ましくは0.1W/mK以上、より好ましくは0.5W/mK以上であり、また好ましくは0.1W/mK以上2.0W/mK以下、より好ましくは0.5W/mK以上1.0W/mK以下である。
蓄熱材7の熱伝導率は、熱伝導率測定装置を用いて測定する。
同様の観点から、蓄熱層42hは、ポリイミドやポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルエチルケトン、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等の、ロックウエル硬度がR120以上R140以下で、耐熱温度が150℃以上500℃以下の合成樹脂からなることが好ましく、ポリイミドやポリベンゾイミダゾール等の、ロックウエル硬度がR125以上R140以下で、耐熱温度が280℃以上400℃以下の合成樹脂からなることが更に好ましい。
ここで、ロックウエル硬度は、ASTM D−785に従って測定した値であり、耐熱温度は、ASTM D−648に従って測定した値である。
また、接続層42fの形成材料は、合成樹脂製の蓄熱層42hを構成する合成樹脂に比して、融点が高く、蓄熱層42hを形成する際に空隙42eが形状を維持していることが、合成樹脂製の蓄熱層42hの固定強度を高める観点から好ましい。
合成樹脂製の蓄熱層42hの厚みTh〔図9(a)参照〕は、特に制限されないが、一例を挙げれば、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上であり、また好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下であり、また好ましくは5μm以上100μm以下、より好ましくは10μm以上50μm以下である。
また接続層42fの厚みTfは、該厚みTfと合成樹脂製の蓄熱層42hの厚みThの合計厚みTtに対する割合が、合成樹脂の固定強度を維持しつつ、超音波振動や発熱を阻害しない観点から、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上であり、また好ましくは85%以下、より好ましくは75%以下であり、また好ましくは30%以上85%以下、より好ましくは50%以上75%以下である。
第4実施形態の複合シートの製造方法においては、図10に示す第4実施形態の複合シートの製造装置を用いて、前述した複合シート10と同様の複合シート10Aを製造する。
第4実施形態における凹凸賦形部30Aは、第2シート2を重ねる前の第1シート1を、第1ロール31の凹凸を用いて凹凸形状に変形させる。
第5実施形態の複合シートの製造方法においては、図11に示す第5実施形態の複合シートの製造装置を用いて、凹凸を有しない平坦な複合シート10Bを製造する。
第5実施形態の製造装置は、第1実施形態の製造装置20Bとは異なり、凹凸賦形部30を有していない。
凸部5及び融着部4を有する複合シート10,10Aは、凸部5の高さH(図1参照)は1〜10mm、特に3〜6mmであることが好ましい。複合シート10の単位面積(1cm2)当たりの凸部5の数は1〜20、特に6〜15個であることが好ましい。凸部5のX方向の底部寸法A(図1参照)は0.5〜5.0mm、特に1.0〜4.0mmであることが好ましい。凸部5のY方向の底部寸法B(図1参照)は1.0〜10mm、特に2.0〜7.0mmであることが好ましい。X方向の底部寸法AとY方向の底部寸法Bとの比(底部寸法A:底部寸法B)は1:1〜1:10、特に1:2〜2:5であることが好ましい。凸部5の底部面積(底部寸法A×底部寸法B)は0.5〜50mm2、特に2〜20mm2であることが好ましい。
複合シート10,10A,10Bの貫通孔14の開口面積は、融着部4の外周縁より内側の面積に対して、好ましくは50%以上、より好ましくは80%以上であり、また、好ましくは100%未満、より好ましくは95%以下であり、また、好ましくは50%以上100%未満、より好ましくは80%以上95%以下である。
例えば、吸収性物品用のシートとして、表面シートと吸収体の間に配置されるシート、立体ギャザー(防漏壁)形成用のシート(特にギャザーの内壁を形成するシート)等に用いることができ、また、吸収性物品以外の用途として、清掃シート、特に液吸収を主とする清掃シートや、対人用の化粧シート等として用いることができる。清掃シートに用いる場合、凸部において、平滑でない被清掃面への追従性が良好であるため、第1不織布側を被清掃面に向けて使用することが好ましい。化粧シートとして用いる場合、凸部において対象者の肌に追従し、またマッサージ効果を発現するとともに、余分な化粧剤(別途使用)や汗の吸収を行うことができるため、第1不織布側を肌側に向けて使用することが好ましい。
例えば、上述した複合シート10は、第1シート1及び第2シート2が融着した融着部4を、第1方向(X方向)及び第1方向と直交する第2方向(Y方向)のそれぞれに複数有しており、第1方向(X方向)及び第2方向(Y方向)のそれぞれに、複数の融着部4を有するものであったが、本発明で製造する複合シートは、第1方向と第2方向とが90度以外の角度、例えば30度以上150度以下の角度や45度以上135度以下の角度で交差し、その第1方向X及び第2方向Yのそれぞれに複数の融着部4を有するものであっても良い。
また、融着部及び貫通孔の平面視形状は、楕円形、円形、角部を丸めた多角形(正方形、長方形、三角形、菱形等)等とすることができる。
<1>
第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、該融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造装置であって、
超音波ホーンを備えた超音波融着機と、周面部に凹凸を有する第1ロールとを有する超音波処理部を備えており、
前記超音波処理部は、互いに重ね合わせた前記第1シート上に前記第2シートを、前記第1ロールの凸部と前記超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加することで、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成するようになされており、
前記超音波ホーンの先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている、複合シートの製造装置。
<2>
前記複合シートは、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、
前記第2シートを重ねる前の前記第1シートを、前記第1ロールの前記凹凸を用いて凹凸形状に変形させる凹凸賦形部を備えており、
前記超音波処理部は、凹凸形状に変形させた状態の前記第1シート上に前記第2シートを重ね合わせて、前記超音波振動を印加するようになされている、前記<1>に記載の複合シートの製造装置。
<3>
第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、且つ前記融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造装置であって、周面部に互いに噛み合う凹凸を有する第1ロール及び第2ロールを有し、それら両ロールの噛み合い部に導入された前記第1シートを凹凸形状に変形させる凹凸賦形部、超音波ホーンを備えた超音波融着機を有し、凹凸形状に変形させた状態の前記第1シート上に前記第2シートを重ね合わせ、それら両シートを、前記第1ロールの凸部と前記超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加することで、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成する超音波処理部を備えており、前記超音波ホーンの先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている、複合シートの製造装置。
<4>
前記振動印加面は、前記第1ロールの前記凸部の先端が通る円形の軌道に沿うように湾曲している、前記<1>乃至<3>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<5>
前記第1ロールの前記凸部は、該第1ロールの回転軸に直交する断面の形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凸の円弧状の先端面を有し、前記振動印加面の曲率半径が前記第1ロールの前記凸部の先端面の曲率半径の100%以上200%以下である、前記<1>乃至<4>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<6>
前記第1ロールの回転軸に直交する断面において、前記超音波ホーンの前記振動印加面の曲率半径は、前記第1ロールの前記凸部の先端が通る円形軌道の半径に対して、好ましくは100%以上であり、また好ましくは500%以下、より好ましくは200%以下であり、また好ましくは100%以上500%以下、より好ましくは100%以上200%以下である、前記<1>乃至<5>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<7>
前記第1ロールの回転軸に直交する断面において、前記超音波ホーンの前記振動印加面の曲率半径は、前記第1ロールの前記凸部の円弧状の先端面の曲率半径に対して、好ましくは100%以上であり、また好ましくは500%以下、より好ましくは200%以下であり、また好ましくは100%以上500%以下、より好ましくは100%以上200%以下である、前記<1>乃至<6>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<8>
前記超音波振動を印加する前の前記第1シート及び前記第2シートの少なくとも一方を予熱する予熱手段を備える、前記<1>乃至<7>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<9>
前記第1シートは、該第1シートの融点より50℃低い温度以上、該融点未満に予熱することが好ましく、該第1シートの融点より20℃低い温度以上、該融点より5℃低い温度以下に予熱することが更に好ましい、前記<8>に記載の複合シートの製造装置。
<10>
前記第2シートは、該第2シートの融点より50℃低い温度以上、該融点未満に予熱することが好ましく、該第2シートの融点より20℃低い温度以上、該融点より5℃低い温度以下の温度に予熱することが更に好ましい、前記<8>又は<9>に記載の複合シートの製造装置。
<11>
前記超音波ホーンの先端部に蓄熱層が配されている、前記<1>乃至<10>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
前記蓄熱層が、耐熱性及び耐摩耗性を有する合成樹脂からなる、前記<11>に記載の複合シートの製造装置。
<13>
前記蓄熱層は、前記超音波ホーンの金属からなる本体部分の先端面に、溶射により形成された接続層を介して固定されている、前記<11>又は<12>に記載の複合シートの製造装置。
<14>
前記接続層は、一面から内部に至る空隙を有する、前記<13>に記載の複合シートの製造装置。
<15>
前記接続層の厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上であり、また好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下であり、また好ましくは10μm以上100μm以下、より好ましくは20μm以上50μm以下である、前記<13>又は<14>に記載の複合シートの製造装置。
<16>
前記超音波ホーンの前記振動印加面及び前記蓄熱層の表面のいずれも、前記第1ロールの回転軸に直交する断面形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である、前記<11>乃至<15>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<17>
前記蓄熱層は、少なくとも前記超音波ホーンを構成する金属に比べて、熱伝導率が低い材料である蓄熱材からなり、該蓄熱材の熱伝導率は、好ましくは2.0W/mK以下、より好ましくは1.0W/mK以下であり、また、好ましくは0.1W/mK以上、より好ましくは0.5W/mK以上である、前記<11>乃至<16>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<18>
前記蓄熱材に用いられる蓄熱性材料の耐熱温度は、好ましくは150℃以上、より好ましくは200℃以上であり、更に好ましくは250℃以上であり、また、好ましくは1500℃以下である、前記<17>に記載の複合シートの製造装置。
<19>
前記蓄熱層は、ロックウエル硬度がR120以上R140以下で、耐熱温度が150℃以上500℃以下の合成樹脂からなることが好ましく、ロックウエル硬度がR125以上R140以下で、耐熱温度が280℃以上400℃以下の合成樹脂からなることが更に好ましい、前記<11>乃至<18>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<20>
前記蓄熱層は、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルエチルケトン、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドから選ばれる合成樹脂からなることが好ましく、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾールから選ばれる合成樹脂からなることが更に好ましい、前記<11>乃至<19>のいずれか1に記載の複合シートの製造装置。
<21>
第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、該融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造方法であって、
周面部に凹凸を有する第1ロール上に保持しつつ搬送し、搬送中の前記第1シートに前記第2シートを重ね合わせる重ね合わせ工程、及び、重ね合わせた両シートを、前記第1ロールの凸部と超音波融着機の超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加する超音波処理工程を具備しており、
前記超音波処理工程においては、前記超音波ホーンとして、先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面の形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている超音波ホーンを用いて超音波振動を印加することにより、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成する、複合シートの製造方法。
<22>
前記複合シートは、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、
前記第2シートを重ねる前の前記第1シートを、前記第1ロールの前記凹凸を用いて凹凸形状に変形させる賦形工程を具備しており、
前記重ね合わせ工程においては、凹凸形状に変形させた前記第1シートに前記第2シートを重ね合わせる、前記<21>に記載の複合シートの製造方法。
<23>
第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、且つ前記融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造方法であって、周面部に互いに噛み合う凹凸を有する第1ロール及び第2ロールを回転させながら、それら両ロールの噛み合い部に前記第1シートを導入して凹凸形状に変形させる賦形工程、凹凸形状に変形させた前記第1シートを、前記第1ロール上に保持しつつ搬送し、搬送中の前記第1シートに前記第2シートを重ね合わせる重ね合わせ工程、及び、重ね合わせた両シートを、前記第1ロールの凸部と超音波融着機の超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加する超音波処理工程を具備しており、前記超音波処理工程においては、前記超音波ホーンとして、先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面の形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている超音波ホーンを用いて超音波振動を印加することにより、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成する、複合シートの製造方法。
前記振動印加面は、前記第1ロールの前記凸部の先端が通る円形の軌道に沿うように湾曲している、前記<21>乃至<23>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<25>
前記第1ロールの前記凸部は、該第1ロールの回転軸に直交する断面の形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凸の円弧状の先端面を有し、前記振動印加面の曲率半径が前記第1ロールの前記凸部の先端面の曲率半径の100%以上200%以下である、前記<21>乃至<24>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<26>
前記第1ロールの回転軸に直交する断面において、前記超音波ホーンの前記振動印加面の曲率半径は、前記第1ロールの前記凸部の先端が通る円形軌道の半径に対して、好ましくは100%以上であり、また好ましくは500%以下、より好ましくは200%以下であり、また好ましくは100%以上500%以下、より好ましくは100%以上200%以下である、前記<21>乃至<25>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<27>
前記第1ロールの回転軸に直交する断面において、前記超音波ホーンの前記振動印加面の曲率半径は、前記第1ロールの前記凸部の円弧状の先端面の曲率半径に対して、好ましくは100%以上であり、また好ましくは500%以下、より好ましくは200%以下であり、また好ましくは100%以上500%以下、より好ましくは100%以上200%以下である、前記<21>乃至<26>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<28>
前記超音波振動を印加する前の前記第1シート及び前記第2シートの少なくとも一方を予熱しておく、前記<21>乃至<27>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。<29>
前記第1シートは、該第1シートの融点より50℃低い温度以上、該融点未満に予熱することが好ましく、該第1シートの融点より20℃低い温度以上、該融点より5℃低い温度以下に予熱することが更に好ましい、前記<28>に記載の複合シートの製造方法。
<30>
前記第2シートは、該第2シートの融点より50℃低い温度以上、該融点未満に予熱することが好ましく、該第2シートの融点より20℃低い温度以上、該融点より5℃低い温度以下の温度に予熱することが更に好ましい、前記<28>又は<29>に記載の複合シートの製造方法。
<31>
前記超音波ホーンの先端部に蓄熱層が配されており、前記超音波処理工程においては、超音波振動により発熱した前記第1及び第2シートの熱を前記蓄熱層に蓄えて、第1及び第2シートの融点以上にする、前記<21>乃至<30>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<32>
前記蓄熱層が、前記超音波ホーンの先端部に耐熱性及び耐摩耗性を有する合成樹脂からなる、前記<31>に記載の複合シートの製造方法。
<33>
前記蓄熱層は、前記超音波ホーンの金属からなる本体部分の先端面に、溶射により形成された接続層を介して固定されている、前記<31>又は<32>に記載の複合シートの製造方法。
前記接続層は、一面から内部に至る空隙を有する、前記<33>に記載の複合シートの製造方法。
<35>
前記接続層の厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上であり、また好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下であり、また好ましくは10μm以上100μm以下、より好ましくは20μm以上50μm以下である、前記<33>又は<34>に記載の複合シートの製造方法。
<36>
前記超音波ホーンの前記振動印加面及び前記蓄熱層の表面のいずれも、前記第1ロールの回転軸に直交する断面形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である、前記<31>乃至<35>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<37>
前記蓄熱層は、少なくとも前記超音波ホーンを構成する金属に比べて、熱伝導率が低い材料である蓄熱材からなり、該蓄熱材の熱伝導率は、好ましくは2.0W/mK以下、より好ましくは1.0W/mK以下であり、また、好ましくは0.1W/mK以上、より好ましくは0.5W/mK以上である、前記<31>乃至<36>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<38>
前記蓄熱材に用いられる蓄熱性材料の耐熱温度は、好ましくは150℃以上、より好ましくは200℃以上であり、更に好ましくは250℃以上であり、また、好ましくは1500℃以下である、前記<37>に記載の複合シートの製造方法。
<39>
前記蓄熱層は、ロックウエル硬度がR120以上R140以下で、耐熱温度が150℃以上500℃以下の合成樹脂からなることが好ましく、ロックウエル硬度がR125以上R140以下で、耐熱温度が280℃以上400℃以下の合成樹脂からなることが更に好ましい、前記<31>乃至<38>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
<40>
前記蓄熱層は、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルエチルケトン、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドから選ばれる合成樹脂からなることが好ましく、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾールから選ばれる合成樹脂からなることが更に好ましい、前記<31>乃至<39>のいずれか1に記載の複合シートの製造方法。
1 第1シート
2 第2シート
3 凹部
4 融着部
14 貫通孔
5 凸部
20 複合シートの製造装置
30 凹凸賦形部
31 第1ロール
32 第2ロール
33 噛み合い部
34 吸引孔
35 凸部
35c 凸部の先端面
36 超音波振動の印加部
40 超音波処理部
41 超音波融着機
42 超音波ホーン
42t 超音波ホーンの振動印加面
42m 本体部分の先端面
43 コンバーター
44 ブースター
45 可動台
6 予熱手段
61,62 ヒーター(加熱手段)
Claims (12)
- 第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、該融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造装置であって、
超音波ホーンを備えた超音波融着機と、周面部に凹凸を有する第1ロールとを有する超音波処理部を備えており、
前記超音波処理部は、互いに重ね合わせた前記第1シート及び前記第2シートを、前記第1ロールの凸部と前記超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加することで、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成するようになされており、
前記超音波ホーンの先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている、複合シートの製造装置。 - 前記複合シートは、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、
前記第2シートを重ねる前の前記第1シートを、前記第1ロールの前記凹凸を用いて凹凸形状に変形させる凹凸賦形部を備えており、
前記超音波処理部は、凹凸形状に変形させた状態の前記第1シート上に前記第2シートを重ね合わせて、前記超音波振動を印加するようになされている、請求項1に記載の複合シートの製造装置。 - 第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、且つ前記融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造装置であって、
周面部に互いに噛み合う凹凸を有する第1ロール及び第2ロールを有し、それら両ロールの噛み合い部に導入された前記第1シートを凹凸形状に変形させる凹凸賦形部、超音波ホーンを備えた超音波融着機を有し、凹凸形状に変形させた状態の前記第1シート上に前記第2シートを重ね合わせ、それら両シートを、前記第1ロールの凸部と前記超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加することで、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成する超音波処理部を備えており、
前記超音波ホーンの先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている、複合シートの製造装置。 - 前記振動印加面は、前記第1ロールの前記凸部の先端が通る円形の軌道に沿うように湾曲している、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の複合シートの製造装置。
- 前記第1ロールの前記凸部は、該第1ロールの回転軸に直交する断面の形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凸の円弧状の先端面を有し、前記振動印加面の曲率半径が前記第1ロールの前記凸部の先端面の曲率半径の100%以上200%以下である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の複合シートの製造装置。
- 前記超音波振動を印加する前の前記第1シート及び前記第2シートの少なくとも一方を予熱する予熱手段を備える、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の複合シートの製造装置。
- 前記超音波ホーンの先端部に蓄熱層が配されている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の複合シートの製造装置。
- 前記蓄熱層が、耐熱性及び耐摩耗性を有する合成樹脂からなる、請求項7に記載の複合シートの製造装置。
- 前記蓄熱層は、前記超音波ホーンの金属からなる本体部分の先端面に、溶射により形成された接続層を介して固定されている、請求項7に記載の複合シートの製造装置。
- 第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、該融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造方法であって、
周面部に凹凸を有する第1ロール上に保持しつつ搬送し、搬送中の前記第1シートに前記第2シートを重ね合わせる重ね合わせ工程、及び、重ね合わせた両シートを、前記第1ロールの凸部と超音波融着機の超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加する超音波処理工程を具備しており、
前記超音波処理工程においては、前記超音波ホーンとして、先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面の形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている超音波ホーンを用いて超音波振動を印加することにより、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成する、複合シートの製造方法。 - 前記複合シートは、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、
前記第2シートを重ねる前の前記第1シートを、前記第1ロールの前記凹凸を用いて凹凸形状に変形させる賦形工程を具備しており、
前記重ね合わせ工程においては、凹凸形状に変形させた前記第1シートに前記第2シートを重ね合わせる、請求項10に記載の複合シートの製造方法。 - 第1シート及び第2シートが融着した複数の融着部を有し、前記第1シートにおける前記融着部以外の部分の少なくとも一部が、前記第2シート側とは反対側に突出した凸部を形成しており、且つ前記融着部に貫通孔が形成されている複合シートの製造方法であって、
周面部に互いに噛み合う凹凸を有する第1ロール及び第2ロールを回転させながら、それら両ロールの噛み合い部に前記第1シートを導入して凹凸形状に変形させる賦形工程、凹凸形状に変形させた前記第1シートを、前記第1ロール上に保持しつつ搬送し、搬送中の前記第1シートに前記第2シートを重ね合わせる重ね合わせ工程、及び、重ね合わせた両シートを、前記第1ロールの凸部と超音波融着機の超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加する超音波処理工程を具備しており、
前記超音波処理工程においては、前記超音波ホーンとして、先端部に、前記第1ロールの回転軸に直交する断面の形状が、該回転軸から離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面が形成されている超音波ホーンを用いて超音波振動を印加することにより、前記貫通孔を形成するとともに、該貫通孔を有する前記融着部を形成する、複合シートの製造方法。
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