JP2008213288A

JP2008213288A - 防汚性シートの接合方法と防汚性接合シート

Info

Publication number: JP2008213288A
Application number: JP2007053647A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Shimakura; 義浩嶋倉
Original assignee: Takashima and Co Ltd
Current assignee: Takashima and Co Ltd
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】基布の酸化チタン層を被覆する表面にシボ加工の凹凸を形成することなく、また酸化チタン層を除去して基材の表面の樹脂層を露出させることなく、少なくとも２枚の防汚性シート同士を高周波ウェルダーで確実に溶着可能で接合強度も大きい防汚性シートの接合方法を提供する。
【解決手段】両面に塩化ビニル系樹脂層３が被覆された合成基布２上に、酸化チタンを含有した防汚性薄膜層４が被覆された所定幅×所定長さの少なくとも２枚の防汚性シート１の隣接する端縁部１ａ同士を重ね合わせ、高周波ウェルダーにより一体に接合する接合方法であって、端縁部１ａ同士を定盤１４上で電極部１２により所定圧力下でプレスするとともに発振器により高周波を１次発振させたのち、プレス圧力を増大して高周波を２次発振させることにより防汚性薄膜層４を融解・破断し、上側防汚性シート１Ａと下側防汚性シート１Ｂとを加熱溶融した樹脂層３を介して溶着したのち、発振を終了して冷却し接合するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、基布に樹脂層が被覆されたシート素材の一面上に酸化チタンを含有した防汚性薄膜層が被覆（コーティングまたはラミネート）された防汚性シートの端縁部を高周波ウェルダーにより接合する方法と同方法を用いて接合された防汚性接合シートに関する。

上記のような酸化チタンを含有した層（以下、酸化チタン被膜ともいう）は、光の照射により電子が励起し、触媒としての機能を発揮する。この機能に、表面に付着した汚れを分解したり、水質を浄化したり、親水性を高めたりする、いわゆる防汚性作用があるといわれている。そこで、例えばテント生地に、酸化チタン被膜を基布の一面にコーティングした防汚性シートが好適であるが、一般的に酸化チタン被膜は熱溶融し難い。したがって、酸化チタン被膜が被覆（コーティング）された２枚の防汚性シートの端縁部を重ね合わせて高周波ウェルダーにて接合しようとしても、充分には接合できないおそれがある。

このため、例えば、酸化チタン被膜の重ね合わせ部分で、他方の酸化チタン被膜と接触する範囲の酸化チタン被膜を除去してから、重ね合わせ部分の溶接（溶着）を行う接合方法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。しかし、これらの接合方法は、酸化チタン層を除去し、塩化ビニル系樹脂層を露出させる処理を行得必要があるために、非常に手間がかかる。

そこで、酸化チタン層を削り、塩化ビニル系樹脂層を露出させる処理を行ってから接合することなく、防汚性膜材同士を、簡便かつ迅速に溶着接合可能な防汚性シートの接合体に関する他の先行技術として、基布の両面が塩化ビニル系樹脂で被覆され一方の面にのみ酸化チタン層が形成されている防汚性膜材が２以上接合されている接合体で、酸化チタン層が形成されている面と酸化チタン層が形成されていない面とが高周波ウェルダーにより溶着接合されている防汚性膜材接合体が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許第２８７２９８８号公報特許第２８８９２２４号公報特開２００６−２１８８３６号公報

上記の特許文献３によれば、酸化チタン層が形成されている面と、他方の酸化チタン層が形成されていない面とを重ね合わせ、重ねた部分を図２に示したような原理の高周波ウェルダー装置により接合部を内部加熱し、金型で加圧する方法で膜材を何枚も幅方向および長さ方向に接合することができる旨、記載されている。しかしながら、高周波ウェルダー装置により接合部を内部加熱し、金型で加圧する方法では、酸化チタン層で溶着が阻害され、確実に防汚性シート同士を溶着することは困難であった。やはり、実施態様に記載のように、膜材の塩ビ基材の光触媒層の表面にシボ加工の凹凸を形成するなどの加工を施しておかなければ、膜材同士を接合することは困難である、と考えられる。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、基布の酸化チタン層を被覆する表面にシボ加工の凹凸を形成することなく、また酸化チタン層を除去して基材の表面の樹脂層を露出させることなく、少なくとも２枚の防汚性シート同士を高周波ウェルダーで確実に溶着可能で接合強度も大きい防汚性シートの接合方法と防汚性接合シートを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明に係る防汚性シートの接合方法は、基布の両面に塩化ビニル、酢酸ビニルなどの樹脂層が被覆（例えば、コーティングまたはラミネート）されたシート素材（膜材）の一面上に、酸化チタンを含有した防汚性薄膜層が被覆された所定幅・所定長さからなる少なくとも２枚の防汚性シートの隣接する端縁部同士を重ね合わせ、高周波ウェルダーにより一体に接合する接合方法であって、前記端縁部同士を定盤上で電極部により所定圧力下でプレスするとともに発振器により高周波を１次発振させたのち、前記プレス圧力を増大して高周波を２次発振させることにより防汚性薄膜層を融解・破断し、上側防汚性シートと下側防汚性シートとを加熱溶融した前記樹脂層を介して溶着したのち、発振を終了して冷却し接合することを特徴とする。

このようにすることで、１次発振で酸化チタン含有の防汚性薄膜層が加熱され、同時に加圧力を受けることによって融解点近くに達し、暴露しやすい状態になる。続いて２次発振で防汚性薄膜層がさらに加熱され、同時に増大した加圧力を受けることによって防汚性薄膜層が融解して破断し、破壊される。この結果、下側防汚性シートの基布上面の樹脂層が露出し同時に溶融し、下側防汚性シートの基布下面の樹脂層も溶融し、樹脂層を介して基布同士が一体的に溶着され、冷却されることによって上側防汚性シートと下側防汚性シートとが端縁部同士で一体に接合される。なお、破壊された防汚性薄膜層は分散され、その下面側に位置する溶融した樹脂層中に分散されて含浸される。また、上下の防汚性シートの接合部における引張強度保持率は、「膜構造の建築物または建築物の構造部分の構造方法に関する安全上必要な技術的基準（建築基準法施工令第８０条の２第２号の規定）」の定める基準で１００％以上であった。すなわち、「膜構造の建築物または建築物の構造部分の構造方法に関する安全上必要な技術的基準（建築基準法施工令第８０条の２第２号の規定）」の定めに準じた引っ張り試験を行ったところ、接合部では破断せず、接合部端縁の近傍で下側防汚性シートの非接合箇所が破断した。

請求項２に記載のように、前記１次発振は、溶着時間を５〜１０秒、陽極電流を５００〜６５０ｍＡ、プレス圧力を０．３〜０．６ＭＰａの範囲内の下で行うとともに、前記２次発振は、溶着時間を５〜１５秒、陽極電流を５５０〜７２０ｍＡ、プレス圧力を０．３５〜０．８ＭＰａの範囲内の下で行うことができる。

このようにすれば、酸化チタンを含有した防汚性薄膜層が溶融され、破壊されて上下の樹脂層が溶着され、防汚性シートの端縁部同士が一体に接合される。

請求項３に記載のように、前記電極部および前記定盤を８０〜１５０℃に予熱することが好ましい。

このように防汚性シートの基布表面の樹脂層が溶融しない範囲で防汚性シートの端縁部やその周辺を予熱することで、一体接合に必要な溶着時間が大幅に（半分近くまで）短縮される。

本発明（請求項４）に係る防汚性接合シートは、基布の両面に塩化ビニル、酢酸ビニルなどの樹脂層が被覆（例えば、コーティングまたはラミネート）されたシート素材（膜材）の一面上に、酸化チタンを含有した防汚性薄膜層が被覆された所定幅・所定長さからなる少なくとも２枚の防汚性シートの隣接する端縁部同士を重ね合わせ、高周波ウェルダーにより一体に接合した防汚性接合シートであって、前記端縁部同士を定盤上で電極部により所定圧力下でプレスして高周波を１次発振させ、前記プレス圧力を増大し高周波を２次発振させることにより、下側防汚性シート側防汚性薄膜層を加熱融解し・かつ加圧下で破断して上側防汚性シート下面の樹脂層と下側防汚性シート上面の樹脂層とを溶着し一体に接合したことを特徴とする。

上記構成を有する本発明の防汚性接合シートは、端縁部同士の接合部の強度が請求項１の接合方法で記載したとおり、防汚性シート自体の引っ張り強度保持率である１００％あるいはそれ以上に達し、十分な接合部強度が得られるうえに、従来の接合方法と違って、あらかじめ防汚性シートに被覆されている酸化チタン層を除去したり、基布の表面にシボ加工などの凹凸部を加工したりするなどの、余分な処理や加工が不要である。

請求項５に記載のように、前記防汚性薄膜層がパーフルオロスルホン酸を側鎖に有する高分子４フッ化エチレン（ナフィオン(登録商標））を主成分とし酸化チタンを含有した超親水性の防汚性層からなり、塩化ビニルの樹脂層がポリエステル繊維製基布の両面にコーティングされている。

請求項５記載の防汚性接合シートによれば、幅３０ｍｍ前後×長さ２５０〜４００ｍｍに亘る端縁部同士の接合を、例えば４ｋｗの高周波ウェルダーにより１０数秒〜２０秒程度で行え、これを繰り返すことにより例えば長さ４０ｍ以上の端縁部同士を接合した防汚性接合シートが得られる。

本発明に係る防汚性シートの接合方法および防汚性接合シートには、次のような優れた効果がある。

基布の酸化チタン層を被覆する表面にシボ加工の凹凸を形成することなく、また酸化チタン層を除去して基布の表面の樹脂層を露出させることなく、少なくとも２枚の防汚性シート同士を高周波ウェルダーで確実に溶着可能で、十分な接合強度が得られる。すなわち、防汚性シート自体の引っ張り強度保持率である１００％あるいはそれ以上に達し、十分な接合部強度が得られるうえに、従来の接合方法と違って、あらかじめ防汚性シートに被覆されている酸化チタン層を除去したり、基布の表面にシボ加工などの凹凸部を加工したりするなどの、余分な処理や加工が不要である。

以下、本発明の防汚性接合シートについての実施の形態を図面に基づいて説明し、その接合方法についても併せて説明する。

本実施例の防汚性シート１（Ａ・Ｂ）は、図１に示すように合成繊維（ポリエステル繊維）製基布２（Ａ・Ｂ）の両面に塩化ビニル系樹脂層３（Ａ・Ｂ）がコーティングされたシート素材（膜材）の、一方（上面側）の塩化ビニル系樹脂層３上にパーフルオロスルホン酸を側鎖に有する高分子４フッ化エチレン（ナフィオン（デュポン社の登録商標））を主成分とし酸化チタンを含有した超親水性の防汚性薄膜層４（Ａ・Ｂ）がグラビアコーティングされている。防汚性シート１に関する具体的な数値は限定するものではないが、本実施例では、合成繊維製基布２の厚みが０.３ｍｍ(通常、０.２〜０.６ｍｍ）、上下の塩化ビニル系樹脂層３の厚みがそれぞれ０.１ｍｍ(通常、０.１〜０.３ｍｍ）、上面の防汚性薄膜層４が２〜３μｍである。この防汚性シート１は、倉庫用テントおよびその他の各種テント、屋根材、スポーツ施設用ドームなどの用途に使用される。防汚性シート１は、通常、幅０.９ｍ〜２.０ｍ×長さ５０ｍ〜１００ｍのロール状シートからなる。そこで、例えば、倉庫用テントとして使用する場合、所定幅（例えば０.５ｍ）で所定長さ(例えば３ｍ)に裁断した複数枚の防汚性シート１の端縁部（例えば、幅３０ｍｍ）同士を長さ方向あるいは幅方向に高周波ウェルダー装置１１で接合し、必要な幅×長さの防汚性接合シート５に仕上げることになる。こうした接合作業は、一般には縫製工場で行われる。

本実施例では、高周波ウェルダー装置１１として、図２に示すように、電極部（プレス部）１２上に発振器１３を一体化したオープン構造の装置を使用する。

1) 定盤（下部テーブル）１４上に２枚の防汚性シート１・１の端縁部１ａを重ね合わせ、電極部１２を端縁部１ａ上から所定圧力でプレスする。本例では、幅３０ｍｍ×２５０〜４００ｍｍの溶着作業を行う。電極部１２および定盤１４にはヒータ（図示せず）を内蔵しており、高周波発振前に、端縁部１ａの上下両面を１２０℃前後に加熱する。なお、高周波ウェルダー装置１１には、電源部の出力が４ｋｗタイプを用いた。

2) 本例の高周波ウェルダー装置１１は、電極部１２の両側方にアース端子１５を設け、発振器１３から発振する高周波を電極部１２にアース端子１５を介して漏れなく集中させられるようにしている。発振器１３から発振される高周波は、図３に示すように回路的にロスが生じず、電極部１２と定盤１４とで挟持される防汚性シート１・１の重ね合わされた端縁部１ａに高周波電流が通電される。また、端縁部１ａには上記したように、所定のプレス圧力を作用させる。この状態で、発振器１３から１次発振される高周波によって、端縁部１ａが内部発熱する。なお、図３中の符号１６はバリアブルコンデンサーで、発振器１３から発振される高周波電界を調整できる。

3) 端縁部１ａは、本例の場合、上から防汚性薄膜層４Ａ・塩化ビニル系樹脂層３Ａ・合成繊維製基布２Ａ・塩化ビニル系樹脂層３Ａ・防汚性薄膜層４Ｂ・塩化ビニル系樹脂層３Ｂ・合成繊維製基布２Ｂ・塩化ビニル系樹脂層３Ｂにより構成される。高周波ウェルダーにより中間に位置する塩化ビニル系樹脂層３Ａ・防汚性薄膜層４Ｂ・塩化ビニル系樹脂層３Ｂが特に発熱する。このとき、塩化ビニル系樹脂層３の溶解温度である２４０℃前後になるまで加熱される（図１（ａ））。

4) 具体的には、１次発振はプレス圧力０．５ＭＰａで、陽極電流５５０〜６００ｍＡ前後、溶着時間は約８秒とした。１次発振では、中間の防汚性薄膜層４Ｂを融解点に近づけ、その下側の塩化ビニル系樹脂層３Ｂが暴露（露出）しやすい状態にする（図１（ｂ））。

5) 引き続き２次発振するが、２次発振はプレス圧力０．７ＭＰａで、陽極電流６００〜６５０ｍＡ前後、溶着時間は約１０秒とした。２次発振では、中間の防汚性薄膜層４Ｂがさらに加熱されて融解し、圧力下で破断される。そして、破断した防汚性薄膜層４Ｂは溶融された上側の塩化ビニル系樹脂層３Ａおよび溶融された下側の塩化ビニル系樹脂層３Ｂ中に分散されて含浸されるとともに、上下の塩化ビニル系樹脂層３Ａ・３Ｂが一体に溶着される（図１（ｃ））。

なお、１次発振はプレス圧力０．３〜０．６ＭＰａ、陽極電流５００〜６５０ｍＡ、溶着時間は５〜１０秒の範囲で決定し、２次発振はプレス圧力０．３５〜０．８ＭＰａ、陽極電流５５０〜７２０ｍＡ、溶着時間は５〜１５秒の範囲で、防汚性薄膜層４Ｂの厚みや種類(性状）および樹脂層３Ａ・３Ｂの厚みや種類に応じて適宜決定する。しかし、これらの数値は高周波ウェルダー装置１１の出力（４ｋｗ〜３５ｋｗ）によって変更される。

6) ２次発振が終了すると、発振を停止してそのまま（常温で）冷却させる。このとき、５〜１５秒程度冷却すれば、上下の防汚性シート１・１は重ね合わされた端縁部１ａを介して一体に接合され、防汚性接合シート５になる。

上記の2)〜6)の作業を繰り返すことにより、任意の幅および長さの防汚性接合シート５を現場で製作できる。

次に、上記実施例で説明した防汚性接合シート５について、接合部の強度に関する評価を行った。

なお、膜材料に関する評価方法は、「膜構造の建築物または建築物の構造部分の構造方法に関する安全上必要な技術的基準（建築基準法施工令第８０条の２第２号の規定）」の定め等を参考にして評価を行った。

接合部の引張強度についての判定結果
上記の防汚性シート１（幅３００ｍｍ×長さ３００ｍｍ）の２枚を端縁部１ａ同士でそれらの幅が３０ｍｍになるよう重ね合わせ、上記した高周波ウェルダー装置１１（図２・図３）を用い、溶着して接合した。その防汚性接合シート５を長さ２００ｍｍ、幅３０ｍｍの大きさにサンプリングし、引張試験機にてゲージ長２００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分で引張試験を行い、３０ｍｍ幅あたりの引張強度を測定した。

また、防汚性接合シート５のどの部分が破断しているかを目視にて確認したところ、溶着状態が十分で、接合部以外の部分で破断していた。

さらに、接合部引張強度については、ナフィオン(登録商標）を主成分とする酸化チタンを含有した超親水性の防汚性薄膜層４をコーティングする前の、合成繊維製基布２の両面に塩化ビニル系樹脂３をコーティングした状態のシートの強度を基準とし、接合部引張強度保持率を算出した。評価は、「膜構造の建築物または建築物の構造部分の構造方法に関する安全上必要な技術的基準（建築基準法施工令第８０条の２第２号の規定）」の定めに基づく接合部引張強度保持率が８０％以上を満たすか否かで判定した。この結果、接合部引張強度保持率は１００％あるいはそれ以上であった。

ところで、上記に防汚性接合シート５とその接合方法について一実施例を示したが、これに限定されるものではなく、下記のように実施することができる。

・高周波ウェルダー装置について、高周波電源部の出力は４ｋｗ〜１５ｋｗ（あるいは〜３５ｋｗ）まで使用できる。

・基布２の両面が塩化ビニル系樹脂層３で被覆された防汚性シートに限らず、例えば酢酸ビニル（ＥＶＡ）あるいはポリウレタンなどの樹脂層で被覆された防汚性シートについても実施できる。

・ナフィオン（登録商標）を主成分とする酸化チタンを含有した超親水性の防汚性薄膜層４を防汚性シート１の一面に備えたシート以外にも、例えば一面に光触媒酸化チタンを主成分とする薄膜層が形成されている防汚性シートについても適用できる。また、合成繊維製の基布に限らず、ガラス繊維製の基布についても適用できる。

図１（ａ）〜図１（ｃ）は本発明の防汚性シートを接合する方法を順に示す概略図である。本発明の接合方法に用いられる高周波ウェルダー装置の一例を示す、一部を断面で現した概略図である。本発明の接合方法に用いられる高周波ウェルダー装置の他の例を示す、一部を断面で現した概略図である。

符号の説明

１（１Ａ・１Ｂ）防汚性シート
１ａ端縁部
２（２Ａ・２Ｂ）合成繊維（ポリエステル繊維）製基布
３（３Ａ・３Ｂ）塩化ビニル系樹脂層
４（４Ａ・４Ｂ）超親水性防汚性薄膜層
５防汚性接合シート
１１高周波ウェルダー装置
１２電極部（プレス部）
１３発振器
１４定盤（下部テーブル）
１５アース端子
１６バリアブルコンデンサー

Claims

基布の両面に塩化ビニル、酢酸ビニルなどの樹脂層が被覆されたシート素材の一面上に、酸化チタンを含有した防汚性薄膜層が被覆された所定幅・所定長さからなる少なくとも２枚の防汚性シートの隣接する端縁部同士を重ね合わせ、高周波ウェルダーにより一体に接合する接合方法であって、
前記端縁部同士を定盤上で電極部により所定圧力下でプレスするとともに発振器により高周波を１次発振させたのち、前記プレス圧力を増大して高周波を２次発振させることにより防汚性薄膜層を融解・破断し、上側防汚性シートと下側防汚性シートとを加熱溶融した前記樹脂層を介して溶着したのち、発振を終了して冷却し接合することを特徴とする防汚性シートの接合方法。
前記１次発振は、溶着時間を５〜１０秒、陽極電流を５００〜６５０ｍＡ、プレス圧力を０．３〜０．６ＭＰａの範囲内の下で行うとともに、
前記２次発振は、溶着時間を５〜１５秒、陽極電流を５５０〜７２０ｍＡ、プレス圧力を０．３５〜０．８ＭＰａの範囲内の下で行うことを特徴とする請求項１記載の防汚性シートの接合方法。
前記電極部および前記定盤を８０〜１５０℃に予熱することを特徴とする請求項１または２記載の防汚性シートの接合方法。
基布の両面に塩化ビニル、酢酸ビニルなどの樹脂層が被覆されたシート素材の一面上に、酸化チタンを含有した防汚性薄膜層が被覆された所定幅・所定長さからなる少なくとも２枚の防汚性シートの隣接する端縁部同士を重ね合わせ、高周波ウェルダーにより一体に接合した防汚性接合シートであって、
前記端縁部同士を定盤上で電極部により所定圧力下でプレスして高周波を１次発振させ、前記プレス圧力を増大し高周波を２次発振させることにより、下側防汚性シート側防汚性薄膜層を加熱融解し・かつ加圧下で破断して上側防汚性シート下面の樹脂層と下側防汚性シート上面の樹脂層とを溶着し一体に接合したことを特徴とする防汚性接合シート。
前記防汚性薄膜層がパーフルオロスルホン酸を側鎖に有する高分子４フッ化エチレンを主成分とし酸化チタンを含有した超親水性の防汚性層からなり、塩化ビニルの樹脂層がポリエステル繊維製基布の両面にコーティングされている請求項４記載の防汚性接合シート。