JP2005212311A - 熱可塑性樹脂シートの接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２枚の熱可塑性樹脂シートの端縁部を重ね合わせて熱融着して接合する際、原シートが透明である場合、シートを融着接合して得られる重ね合わ部分が透明性を有するシートの接合方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ２枚の熱可塑性樹脂シートの幅方向の端縁部をそれぞれ重ね合わせた状態で上下方向から挟んで送行する一対の無端帯状体の往動走行部の両面から加熱しながら押圧して熱可塑性樹脂シートの重ね合わせ部を熱融着する方法において、熱可塑性樹脂シートに接する無端帯状体の表面を耐熱性樹脂で被覆して平滑化し、その被覆層の表面粗さＲａが０．７μｍ以下であるものを使用することを特徴とする熱可塑性シートの接合方法、である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂を素材とした熱可塑性シートの接合方法に関するものである。

従来、建築用防水シート、貯水池用防水シート、埋め立て用防水シート、廃棄物処理池用防水シート、廃棄物処分場の遮水シート、農業用ハウスシートなどのように大面積の表面を覆うカバーシート等は、施工現場での接合作業を少なくするために、予め一定幅の熱可塑性シートを工場で融着接合してより幅広の大面積のシートに加工することが行われている。

上記の熱可塑性樹脂シートの接合には、複数枚の熱可塑性樹脂シートの側面の重ね合わせ部を溶着装置を用いて熱融着することにより貼り合わせて接合すること知られている。熱可塑性樹脂シートの接合に用いられる溶着装置としては、例えば、複数枚のシートを挾んでそれらのシートに送り力を付与する上下一対の無端帯状体などの送り力付与機構と、上記シート送り経路に対向して設置され複数枚の合成樹脂シートの重なり箇所を加熱するための加熱帯域と、この加熱帯域の配置箇所よりもシート送り方向側の所定箇所に配置され加熱された上記重なり箇所を押圧するための押圧機構とを備えている。

そして、このような溶着装置を用いて熱可塑性樹脂シートを熱融着により接合する場合、熱可塑性樹脂シートの端部同士を重ね合わせてシート送り経路に送られている間に、加熱帯域によって重ね合わせ部が熱融着可能温度に加熱され、押圧機構によってシートの加熱された箇所が押圧されて熱融着される（特許文献１〜３）。

しかしながら、上記したシートの接合方法では、複数枚の熱可塑性樹脂シートを挾んでそれらの熱可塑性樹脂シートに送り力を付与する上下一対の無端帯状体は、通常ガラス繊維またはポリエステル等の樹脂繊維の織布からなり、その表面を粗面化したベルトが使用されているが、原シートが透明なものであっても、シートの重ね合わ部分を融着接合した場合には、得られたシートの接合部分が不透明なものしか得られないという問題があった。また、金属製ベルトを用いた場合には、加熱帯域において金属同士の摩耗により、金属性ベルトが破損し易く、寿命が短いという問題があった。

特開平６−８８３号公報 特開平６−９７９７号公報 特開平７−２９９８６７号公報

そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、２枚の熱可塑性樹脂シートの端縁部を重ね合わせて熱融着して接合する際、原シートが透明である場合、シートを融着接合して得られる重ね合わ部分が透明性を有するシートの接合方法を提供することを目的とする。

本発明は、従来の上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、２枚の熱可塑性シートの幅方向の端縁部をそれぞれ重ね合わせた状態で上下方向から挟んで送行する一対の無端帯状体を耐熱性樹脂で被覆し、その表面を平滑化処理したものを使用するにより、シートの接合部分が透明なものが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の発明要旨は、２枚の熱可塑性樹脂シートの幅方向の端縁部をそれぞれ重ね合わせた状態で上下方向から挟んで送行する一対の無端帯状体の往動走行部の両面から加熱しながら押圧して熱可塑性樹脂シートの重ね合わせ部を熱融着する方法において、熱可塑性樹脂シートに接する無端帯状体の表面を耐熱性樹脂で被覆して平滑化し、その被覆層の表面粗さとして算術平均粗さＲａが０．７μｍ以下であるものを使用することを特徴とする熱可塑性シートの接合方法、に存する。

本発明は、２枚の熱可塑性シートの幅方向の端縁部をそれぞれ重ね合わせた状態で上下方向から挟んで送行する一対の無端帯状体を耐熱性樹脂で被覆し、その表面を平滑化処理したものを使用するにより、シートの接合部分が透明なものが得られる。

本発明で用いる無端帯状体としては、熱可塑性樹脂繊維またはガラス繊維等を織編成された帯状体の芯材の表面を耐熱樹脂を被覆して、その表面を平滑化したもの両端を接着剤で接着したり、加熱により溶融させて接着（融着接続）したりしてエンドレスとしたものである。
熱可塑性樹脂繊維の原料としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を挙げることができる。これらの中で、特に、フッ素樹脂またはポリイミド樹脂が耐熱性、耐久性等の点から好ましい。
フッ素樹脂としては、四フッ化エチレンー六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ樹脂と略す）、四フッ化エチレンーパーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂と略す）三フッ化塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレンーエチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂などがあるが、特にＦＥＰ樹脂、ＰＦＡ樹脂がエンドレスベルトの耐熱性や離型性に対して好適である。

上記熱可塑性樹脂繊維またはガラス繊維等を織編成した帯状体の芯材の表面を耐熱性樹脂を被覆するに際し、耐熱性樹脂しては、熱可塑性樹脂繊維の原料と同一の樹脂またはプライマー層を介して異なった樹脂を用いることができる。
耐熱性樹脂による表面の平滑化方法としては、上記熱可塑性樹脂繊維またはガラス繊維等を織編成した帯状体の芯材の表面に耐熱性樹脂の塗布液を塗工、焼成して表面を平滑化する方法や耐熱性樹脂テープを貼り合わせて、表面を平滑化する方法等が挙げられる。例えば、耐熱性樹脂としてフッ素樹脂を用いる場合には、上記熱可塑性樹脂繊維またはガラス繊維を織編成した帯状体の芯材の表面に水や溶剤にフッ素樹脂を分散溶解させたディスパージョンや溶液状のものを塗工、焼成する方法によりフッ素樹脂で平滑化した層を形成することができる。また、フッ素樹脂テープを貼り合わせて表面を平滑化してもよい。
さらに、上記記熱可塑性樹脂繊維またはガラス繊維を織編成した帯状体の芯材の表面に水や溶剤にフッ素樹脂を分散溶解させたディスパージョンや溶液状のものを塗工、焼成する方法によりフッ素樹脂で被覆して平滑化した層を形成し、次いで、その表面にフッ素樹脂テープを貼り合わせて表面をさらに平滑化することにより、耐熱性及び長期耐久性に優れたものが得られるので好ましい。
耐熱性樹脂の被覆層の厚みとしては、平滑化処理の程度により異なるが、２０〜８００μｍ、好ましくは、５０〜５００μｍの範囲である。
上記耐熱樹脂を被覆して得られるベルトの表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ６０１ー１９９４（触針式表面粗さ測定器）に準拠し、カットオフ値０．８μｍ、評価長４ｍｍ、触針の先端曲率半径２μｍＲを用いて測定した値で、算術平均粗さＲａが０．７μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下、さらに好ましくは、０．０５〜０．５μｍの範囲内である。
また、その表面粗さの最大高さＲｙが３μｍ以下、好ましくは、２以下、さらに好ましくは、０．３〜２μｍの範囲内である。
上記算術平均粗さＲａが０．７μｍより大きいと、シートの接合部分の透明性が低下するので、好ましくない。

以下に、上記無端帯状体を用いて、熱可塑性シートの接合方法について、図面により具体的に説明する。
図１は、本発明を実施するためのシートの熱板式連続溶着装置の概略側面部である。
図中において、機台１に無端帯状体２Ａが複数のロール３Ａを介して取り付けられており、無端帯状体２Ａには矢符Ｄ方向に水平走行する往動走行部２１Ａと矢符Ｄ方向とは反対方向に走行する復動走行部２２Ａとが形成されるようになっている。また、機台１の取付枠４に無端帯状体２Ｂが複数のロール３Ｂを介して取り付けられており、無端帯状体２Ｂには矢符Ｄ方向に水平走行する往動走行部２１Ｂと矢符Ｄ方向とは反対方向に走行する復動走行部２２Ｂとが形成されるようになっている。
下側に配設された無端帯状体２Ａの往動走行部２１Ａとこれに相対向する上側に配設された無端帯状体２Ｂの往動走行部２１Ｂとの相互間に熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２の連続送り経路５が形成される。従って、下側の無端帯状体２Ａとそれに付設されたロール３Ａとによって下側無端送り機構が構成されており、上側の無端帯状体２Ｂとそれに付設されたロール３Ｂとによって上側無端送り機構が構成されており、これらの無端送り機構により、２枚の熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２の相対向された幅方向端縁部同士が上下方向から挾んで矢印Ｄ方向に送られる。

前後２段の下加熱ユニット６１Ａ，６２Ａと前後２段の上加熱ユニット６１Ｂ，６２Ｂとは同一段のもの同士が相対向していると共に、下冷却ユニット６３Ａと上冷却ユニット６３Ｂとも相対向しており、さらに、後段側の上下の加熱ユニット７２Ｂ，７２Ａと上下の冷却ユニット６３Ｂ、６３Ａとの間の上記連続送り経路５を挾む上下に一対の転圧ローラ７Ｂ，７Ａが設けられている。

なお、図中において、８は熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２の送込み用ガイド板、９，１０は熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２の繰出し用ガイドローラである。
熱可塑性樹脂シートＳ１とＳ２を接合する際の、それぞれの重ね合わせ幅としては、通常５〜５０ｍｍ、好ましくは、１０〜４０ｍｍの範囲の大きさである。
熱可塑性シートとしては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、フッ素樹脂等が用いられる。ポリオレフィンとしては、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体等が好適に用いられる。また、熱可塑性樹脂シートの厚みとしては１０μｍ〜５００μｍ、好ましくは、２０〜２００μｍの範囲内である。

次に作用を説明する。たとえば、前段の下加熱ユニット６１Ａと上加熱ユニット６１Ｂとの設定温度が同一とされ、後段の下加熱ユニット６２Ａと上加熱ユニット６２Ｂとの設定温度が同一され、しかも後段の下加熱ユニット６２Ａと上加熱ユニット６２Ｂの温度は前段の下加熱ユニット６１Ａと上加熱ユニット６１Ｂの設定温度よりもやゝ高く設定される。

各段上下の加熱ユニット６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの温度を設定した上で、ガイド板８を経て連続送り経路５に熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２が、端縁部を重ね合わされた状態で連続送り経路５の始部に給送される。これにより、上下の無端帯状体２Ａ，２Ｂの走行によりそれと同一速度で熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２が連続送り経路５を矢符Ｄ方向に連続して送られ、熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２に対して前段上下の加熱ユニット６１Ａ，６１Ｂによる加熱が行われ、それに続いて後段上下の加熱ユニット６２Ａ，６２Ｂによる、より高い温度での加熱が行われる。この場合の加熱は、上下の無端帯状体２Ａ，２Ｂの往動走行部２１Ａ，２１Ｂを経ておこなわれる。そして、このように前段上下の加熱ユニット６１Ａ，６１Ｂによって熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２が予備加熱され、そのように予備加熱された上記シートＳ１，Ｓ２に対してそれより高温での加熱が後段上下の加熱ユニット６２Ａ，６２Ｂによってなされると、上記シートＳ１，Ｓ２の表裏の温度差が小さい状態で重ね合わせ部の接合面での熱溶着が行われる。該接合部を各シートＳ１，Ｓ２が溶融し、且つ、熱分解に至らない範囲の温度、好ましくは、シートの融点からシートの融点より２０℃低い温度範囲内に保って加熱した後に上下より加圧、好ましくは０．１〜５ＭＰａの範囲内にして接合部を熱溶着させる

加熱域を通過した熱可塑性樹脂シートＳ１，Ｓ２に対して上下の冷却ユニット６３Ｂ，６３Ａによる冷却が行われる。また、無端帯状体２Ａ，２Ｂの往動走行部２１Ａ，２１Ｂは各加熱ユニット６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂによる加熱域を通過した後に上下の冷却ユニット６３Ａ，６３Ｂによって冷却される。このため、無端帯状体２Ａ，２Ｂが長時間に亘って何サイクルしても上記往動走行部２１Ａ，２１Ｂの温度上昇が一定以下に強制的に抑制されることになり、そのことにより、上述した非溶着面に皺や溶融跡のない良好な仕上がり状態が得られるという作用がいっそう顕著に発揮される。

実施例１
第１図のシートの熱板式連続溶着装置において、無端帯状体としてガラス繊維を織編成した帯状体の芯材の表面にフッ素樹脂を被覆した表面粗さの算術平均粗さＲａが２．５μｍのものの表面にフッ素樹脂テープを貼り合わせた表面粗さの算術平均粗さＲａが０．２４μｍで、且つ、最大高さＲｙが１．３μｍのものを用いて、シート厚さ１００μｍの四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートＳ１とシート厚さ１００μｍの四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートＳ２とをそれぞれ幅方向にその端部の接合部をそれぞれ２５ｍｍ幅で重ね合わせ、矢印Ｄ方向に送られ、シートを２６０℃に加熱しながら上下より加圧して熱融着させ、四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートＳ１とＳ２を接合させた。得られた四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの接合部の鏡面光沢度は、８８であり、透明性は良好であった。さらに、上記接合部の引張強度は、原の四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの引張強度の９９％であり、熱融着部での引張強度の低下は見られなかった。
なお、ベルトの表面粗さを表す算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１ー１９９４（触針式表面粗さ測定器）に準拠し、カットオフ値０．８μｍ、評価長４ｍｍ、触針の先端曲率半径２μｍＲを用いて測定して求めた値である。
シートの接合部の鏡面光沢度は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１ー１９９７に準拠して、光束を入射角６０度で試料面に入射させ、その鏡面反射光束を測定して求めた値で、標準面として黒色ガラスの鏡面反射光束を１００として、鏡面光沢度を求めたものである。
この鏡面光沢度は、上記接合部の透明性の指標となるもので、この値が大きいほどシートの接合部の表面の乱反射を少なく、表面の平滑性が良好であり、該シートの接合部の透明性が良好であることを表すものである。

実施例２
第１図のシートの熱板式連続溶着装置において、無端帯状体としてガラス繊維を織編成した帯状体の芯材の表面にフッ素樹脂を被覆した表面粗さの算術平均粗さＲａが２．５μｍのものの表面にフッ素樹脂テープを貼り合わせた表面粗さの算術平均粗さＲａが０．１０μｍで、且つ、最大高さＲｙが０．８μｍのものを用いて、シート厚さ１００μｍの四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートＳ１とシート厚さ１００μｍの四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートＳ２とをそれぞれ幅方向にその端部の接合部をそれぞれ２５ｍｍ幅で重ね合わせ、矢印Ｘ方向に送られ、シートを２６０℃に加熱しながら上下より加圧して熱融着させ、四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートＳ１とＳ２を接合させた。得られた四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの接合部の鏡面光沢度は、９３であり、透明性は極めて良好であった。さらに、上記接合部の引張強度は、原の四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの引張強度の９９．５％であり、熱融着部での引張強度の低下は見られなかった。

比較例１
実施例１において、無端帯状体としてガラス繊維を織編成した帯状体の芯材の表面にフッ素樹脂を被覆した表面粗さの算術平均粗さＲａが２．５μｍで、且つ、最大高さＲｙが１３．９μｍのものを用いて行ったこと以外は同様にして行った。得られた四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの接合部の鏡面光沢度は、１５であり、透明性は不良で不透明であった。さらに、上記接合部の引張強度は、原の四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの引張強度の８５％であり、熱融着部での引張強度の低下が明らかに見られた。

比較例２
実施例１において、無端帯状体としてガラス繊維を織編成した帯状体の芯材の表面にフッ素樹脂を被覆して粗面化したものの表面粗さの算術平均粗さＲａで１．０μｍで、且つ、最大高さＲｙが４．２μｍのものを用いて行ったこと以外は同様にして行った。得られた四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの接合部の鏡面光沢度は、５９であり、透明性は不良で不透明であった。さらに、上記接合部の引張強度は、原の四フッ化エチレンーエチレン共重合体シートの引張強度の９０％であり、熱融着部での引張強度の低下が明らかに見られた。

本発明を実施するためのシートの熱板式連続溶着装置の概略側面部である。

符号の説明

Ｓ１，Ｓ２ シート
Ｄ シートの送り方向を示す矢符
５ 送り経路
２Ａ，２Ｂ 無端帯状体
２１Ａ，２１Ｂ 往動走行部
６１Ａ，６２Ａ，６１Ｂ，６２Ｂ 加熱ユニット
６３Ａ，６３Ｂ 冷却ユニット

Claims (5)

1. ２枚の熱可塑性樹脂シートの幅方向の端縁部をそれぞれ重ね合わせた状態で上下方向から挟んで送行する一対の無端帯状体の往動走行部の両面から加熱しながら押圧して熱可塑性樹脂シートの重ね合わせ部を熱融着する方法において、熱可塑性樹脂シートに接する無端帯状体の表面を耐熱性樹脂で被覆して平滑化し、その被覆層の表面粗さの算術平均粗さＲａが０．７μｍ以下であるものを使用することを特徴とする熱可塑性シートの接合方法。
2. 無端帯状体が熱可塑性樹脂繊維を織編成した帯状体である請求項１に記載の熱可塑性シートの接合方法。
3. 無端帯状体がガラス繊維を織編成した帯状体である請求項１に記載の熱可塑性シートの接合方法。
4. 耐熱性樹脂がフッ素樹脂である請求項１に記載の熱可塑性シートの接合方法。
5. 被覆層の表面粗さの算術平均粗さＲａが０．０５〜０．５μｍの範囲である請求項１〜４にいずれかに記載の熱可塑性シートの接合方法。

Images