JPH0698597B2 - 連続超音波穿孔装置と方法 - Google Patents

連続超音波穿孔装置と方法

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JPH0698597B2
JPH0698597B2 JP62160818A JP16081887A JPH0698597B2 JP H0698597 B2 JPH0698597 B2 JP H0698597B2 JP 62160818 A JP62160818 A JP 62160818A JP 16081887 A JP16081887 A JP 16081887A JP H0698597 B2 JPH0698597 B2 JP H0698597B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は帯状材にマトリックスパターンの通気孔を形成
する装置と方法、詳しくは高速で移動しつつある帯状材
に連続的に穿孔する装置と方法に関する。
（従来の技術） 熱硬化プラスチックの超音波穿孔は材料に割れを生じる
傾向があることが知られている。その結果、例えば米国
特許第4,160,055号（特許の日1979年７月３日）に説明
されている従来の穿孔方法では、穿孔を非硬化プラスチ
ック材にほどこすことを提案している。非硬化プラスチ
ックに穿孔する目的は、柔軟でしなやかな材料を使用す
る場合穿孔ピンが容易に材料に穿孔することによる割れ
を防止することにある。
前記の方法の一つの欠点はその効率が悪いことである。
穿孔工程において柔軟な材料を使用するため、そのよう
な装置は材料を高速で連続的に処理することができな
い。
米国特許第4,472,461号（特許の日1984年９月18日）に
は帯状材を穿孔する連続的高速的装置とその方法が示さ
れている。そのような装置では、材料を固定したガス吐
き出しシリンダ（またはチューブ）を通過させながら材
料に穿孔する。チューブは不連続的で互いに離れたガス
吹き出し孔を持ち、非硬化で接着剤で上塗りされた材料
がチューブを通って移動させられる時に該吹き出し孔は
材料に孔をあける。
この装置は、帯状材の穿孔をなしとげることはできるも
のの、穿孔効率は１分間当り最高約50フィート（材料
の）に限定される。
（関係技術のディスカッション） プラスチック固形フィルムが一組の穿孔先端（例えば、
針又はぎざぎざ面）を通過する際、小さな穿孔が一時的
に形成されることはよく知られている。穿孔先端を取り
除くと同時に穿孔は閉じる傾向があって、その当初の表
面組織に近づきフィルムは殆んど不浸透性になる。
ほかに、穿孔具の先端を加熱することにより穿孔が閉じ
るのを防止しようと企てた人があった。この方法は所期
の効果を達成するが、その生産率は極めて低い（米国特
許第3,073,304号特許の日1963年１月15日）。加熱温度
を高くすると生産率は僅かに上昇するが、温度が上昇す
るに伴い有害な化学的、物理的変化がプラスチックフィ
ルムと接着層の中に生じる。今一つの従来方法は、フィ
ルムの中に多数の小径の孔をパンチすることである。し
かし、この方法はフィルムそのものを弱め且つパンチ屑
処分の問題を起す。また、この方法では生産ペリミータ
の中に穿孔パターンを中心的に記録するような方法で次
の生産品の生産に同期させなければならない。
これに対し、彫り込まれたか又はぎざぎざ面を持ち、多
数の小さなスパイク又はピラミッド形を備えた穿孔ロー
ラを設け、固定プラテンを穿孔ローラの表面に隣接して
且つ接線方向に置き、プラスチックの薄いフィルム（可
塑性ポリビニールクロライド）と、その一側面を被覆す
る圧力感応接着剤と、露出した接着層を被覆する保護は
がし紙から成るウエブを、穿孔面と永久的穿孔が残って
いないプラテンとの間に通すことが考えられる。
この場合、超音波ホーンがV.H.F.（超音波）で穿孔ロー
ラに対し半径方向の平面に振動させられる時、永久的開
口部が通過中のウエブに形成される。
ローラに対する所望の関係での極めて高い周波、小さい
振幅及び振動を生じさせるために超音波エネルギーを超
音波ホーンに当てると、表面の各先端はその先端の形状
に応じた孔をウエブの中につくる。ビニールは接着剤が
開口部の端に押しやられたうね又はへこみを形成する。
装置を通過してから形成された変形はそのまま残るが、
夫々の小さい開口部のまわりの補強うねのためにフィル
ム速度は低くならない。
超音波の量が増加するに連れて、装置を通過するウエブ
の移動速度をほとんどそれに比例して増すことができ
る。
米国特許第4,311,540号（特許の日1982年１月19日）に
は、超音波によるウエブ繊維の接着工程を説明してい
る。この工程は、結合されて不織布をつくる綿毛繊維を
持つ材料のウエブを含む。この方法の装置の特徴は、回
転ローラから離れて反対側にある超音波ホーンにある。
この回転ローラはマトリックスパターン通りに配列され
た多数の平滑な突起物を持っている。綿毛はホーンとロ
ーラとの間を通過させられ、それによってローラ面上の
平滑な突起物に接触した繊維は加熱されて超音波ホーン
により互いに結合される。
（問題点を解決するための手段） （１）第１の発明 第１の発明は、接着剤が片面に塗布されたプラスチック
製の連続した帯の当該片面に連続した剥離帯が接着され
てなる薄い帯状材の上記プラスチック製帯に、マトリッ
クスパターンの通気孔を超音波により穿孔するための連
続超音波穿孔装置であって、 上記帯状材の供給源から該帯状材をその長手方向に引き
出して所定の供給路に供給する供給手段と、 上記帯状部材の供給路に配置され、該供給路に供給され
た上記帯状材に適切な張力を与える第１の張力付与手段
を備えている第１ステーションと、 上記帯状部材の供給路における上記第１ステーションよ
りも下流部位に配置され、表面に多数の穿孔用突起を有
し上記帯状材の片面側に設けられた穿孔用ローラと、上
記帯状材を間において当該穿孔用ローラの反対側に設け
られ上記帯状材を超音波によって該穿孔用ローラに押し
付け該帯状材のプラスチック製帯にマトリックスパター
ンの通気孔を連続的に形成する超音波ホーンとを具備し
てなる超音波穿孔手段を備えている第２ステーション
と、 上記帯状部材の供給路における上記第２ステーションよ
りも下流部位に配置され、上記帯状材が巻き掛けられ該
帯状材に適切な張力を与える移動可能な浮きプーリを有
する第２の張力付与手段を備えている第３ステーション
とを備えていることを特徴とする。
（第１の発明の作用） 薄い帯状材は、第１ステーションで適当な張力が与えら
れ、その下流の第２ステーションにおいて、超音波穿孔
手段によってマトリックスパターンの通気孔をプラスチ
ック製帯に連続して迅速に穿孔される。上記第２ステー
ションは各々帯状材に張力を付与する第１ステーション
と第２ステーションとの間に配置されているから、該第
２ステーションにおける上記穿孔が確実に行なわれる。
この場合、上記超音波穿孔手段による穿孔は、超音波ホ
ーンが超音波周波数で振動し、その超音波によって上記
帯状材を穿孔用ローラ表面の穿孔用突起に押し付けるこ
とによって行なわれる。従って、超音波ホーン自体は上
記穿孔用ローラに押し付ける必要はない。
（２）第２の発明 第２の発明は、接着剤が片面に塗布されたプラスチック
製の連続した帯にマトリックスパターンの通気孔を超音
波により穿孔する方法であって、 （ａ）上記プラスチック製の連続した帯の当該片面に連
続した剥離帯を接着されるステップと、 （ｂ）上記プラスチック製の連続した帯に剥離帯が接着
されてなる帯状材を、該帯状材の供給源からその前方の
第１ステーションに供給するステップと、 （ｃ）第１の張力付与手段によって上記帯状材に適切な
張力を与えながら、該第１ステーションを通過させるス
テップと、 （ｄ）上記帯状材を上記第１ステーションからその前方
の第２ステーションに供給するステップと、 （ｅ）上記第２ステーションにおいて、表面に多数の穿
孔用突起を有し上記帯状材の片面側に設けられた穿孔用
ローラに対し、上記帯状材を間において当該穿孔用ロー
ラの反対側に設けられた超音波ホーンを用いて上記帯状
材を超音波により押し付けることによって、上記帯状材
のプラスチック製帯にマトリックスパターンの通気孔を
連続的に形成していくステップと、 （ｆ）上記通気孔が形成されてなる帯状材を上記第２ス
テーションからその前方の第３ステーションに供給する
ステップと、 （ｇ）上記帯状材が巻き掛けられ該帯状材に張力を付与
する移動可能な浮きプーリを有する第２の張力付与手段
によって上記帯状材に適切な張力を与えながら、上記第
３ステーションを通過させるステップとを備えているこ
とを特徴とする。
（第２の発明の作用） 帯状材は、穿孔突起を有する穿孔用ローラを通って連続
的に動かされ、該穿孔用ローラの穿孔突起に超音波ホー
ンの超音波によって押しつけられて穿孔され、それによ
って該帯状材のプラスチック製帯は通気性を有するよう
になる。
本発明は、帯状材（例えば硬化された可塑性の薄いフィ
ルム）を割れることなく、また１分間当り最高約220フ
ィートのよい効率で超音波のホーンにより連続的に穿孔
できることを発見した。本発明の装置と方法は上記の効
果を固体即ち硬化プラスチック材でもたらすものであ
る。帯状材はそれが高い直線スピード（１分間約200フ
ィート）で移動する際、瞬間的に穿孔用ローラと超音波
ホーンとの間に入る。そして、該帯状材は、回転する穿
孔用ローラに隣接し、且つその反対側に設けられた超音
波ホーンと穿孔用ローラの穿孔突起との間で急速且つ瞬
間的に穿孔が行なわれる。帯状材は、穿孔用ローラの穿
孔突起で穿孔されつつある間その構造上の本来のすがた
を維持する。
剥離帯（剥離紙）で被覆された圧力感受被覆物をその一
側面に持つ一巻きのプラスチックフィルム（帯状材）
は、貯蔵ローラから繰り出され、張力付与装置によって
穿孔中に絶えまのない張力が付与され、穿孔装置を通さ
れ、それから巻き上げられる。穿孔装置は模様つきロー
ラとプラテン面で構成される。
模様つきローラはぎざぎざ面又はスパイク面で差し支え
ない。どちらの面も全体的穿孔模様をつくる多数の接触
点を提供する。これらの面は刻みつけ又は彫り込みによ
り作られる。
ローラ面の使用寿命を長くするためには硬化加工を推奨
する。スパイク先端の最もよい硬度はE.D.M.彫り込み法
を採用することにより達成される。スパイクはピラミッ
ド形又は尖塔形につくることができ、スパイク先端はと
がらすか又は、切頭形にして差し支えない。
プラテン表面は特殊な形の鋼板のへりの上の平坦で硬化
された炭化物の仕上げ面である。この組合わされた部分
は“ホーン”と称され、このホーンは縦方向に据えられ
て増幅器がそれに取り付けられる。
超音波エネルギーを増幅器に作用させると、ホーンは極
めて小さい振幅と極めて高い頻度で内部的に振動する。
ホーンと増幅器とは、模様付きローラの表面に対して精
密な位置決めを許す縦方向に運動する機構の中に設けら
れる。
しかし、好ましい手順としてはフィルムを下側にして模
様付き表面の尖塔形先端にまず接触させることである。
ホーンの異った記録から異った穿孔形式が得られる。ホ
ーン上のプラテンが紙に接触しているとよい結果が得ら
れる。このような場合、やや切頭形のスパイクを持つロ
ーラから適切な開口部がプラスチックに形成される間は
紙は破られないままである。
帯状材はこの機構で穿孔され、良好な永久的な通気孔
が、ウエブのどちらの側が穿孔機に接触しているかに関
係なく形成される。
硬いローラ（ロックウェルC55〜62）の方が好ましい。
プラテン表面は全振動振幅の際、尖塔形に接触しないよ
うに位置される。この位置において、尖塔形先端は紙接
着保護シートに接触するだけか、又はそれを部分的に刺
し貫く。前記の紙シートは次の操作中に棄てられる。
模様つきローラの変速駆動により、各種の動力とスピー
ドの組合せがテストされる際ウエブにスピードの変化を
与える。
現在得られる超音波源からの最大エネルギーインプット
において、帯状の積層プラスチックのスピード（毎分約
220直線フィートまで）は、約３インチのプラスチック
幅を使用する場合良好な結果を生む。超音波エネルギー
の限定された量が、時間の単位当り面積に利用されるの
で（即ち幅×長さ＝定数）幅の狭いウエブはより早い直
線スピードで処理でき、一方幅の広いウエブは遅いスピ
ードで処理される。また、穿孔をつくるのに必要とされ
るエネルギーは、同じ生産率を達成する場合にはウエブ
の厚さに比例することが推察される。
（実施例） 図面において同じ参照番号は各図面中の同様の部品を示
す。
一般的に言って、本発明の特徴は帯状材（例えばプラス
チック）に穿孔パターンを超音波により形成する連続的
装置と方法にある。帯状材は超音波ホーンを通過して連
続的に移動し、該ホーンは鋭い突起物のあるぎざぎざ面
を持つ回転ローラに帯状材を超音波によって押しつけ
る。該突起物は超音波ホーンとぎざぎざ面ローラとの間
で帯状材の中に孔をとかしてつくり、穿孔マトリックス
が連続的に形成される。
第１図において、本発明の穿孔装置10を図式の正面図で
示す。この装置はドラム13を持ち回転（矢印11）する貯
蔵ローラ12から成り、このローラ12に或る量の帯状材14
が捲かれる。帯状材14は貯蔵ローラ50から加工供給路
（矢印15）に捲かれ、更にドライバ16によってベルト17
と共に矢印Ａの方向に駆動される。
第２図に示されるように、プラスチックウエブ48と裏張
り紙９を含む帯状材14はドラム49および貯蔵ローラ50を
離れる。帯状材14は三つのプーリ39,42,43から成る張力
付与装置45に供給される。プーリ39,42,43は回転可能に
固定される。貯蔵ローラ12は張力付与装置18を持つが、
この装置はプーリ19,21と、縦壁24の中に形成されたス
ロット23のなかを自由に動くことができる浮きセンター
ローラ22を有する浮きプーリ20とを含む。浮きプーリ20
は接触面25を持ち、その接触面上に帯状材14が跨がり、
そのすぐ後には弾性張力ベルト26の一端部がその上に跨
がる面がある。弾性張力ベルト26はその他端部が回転プ
ーリ27の上に回転自在に固定される。
駆動ローラ16の駆動速度によって、弾性緊張ベルト26は
浮きプーリ20をスロット23の範囲で移動させ、該浮きプ
ーリ22をして帯状材14上に適切な張力を維持させる。
連続的に移動する帯状材14は、固定プーリ43の上を通り
固定プーリ39を廻って固定プーリ42の上に供給される。
プーリ42から帯状材14は穿孔ステーション30に供給され
る。
穿孔プーリ30は音波ホーン29（第４図に示される）を含
み、このホーン29は隣接し回転（矢印31）するドラム32
の幅“d"（第３図）に等しい長さ“l"を持っている。
音波ホーン29は米国コネチカット州ダンベリーのブラン
ソン音波力会社により製作される。
第３図に示されるように、回転ドラム32はぎざぎざ面34
を持っている。この面34は図に示されているように、鋭
い穿孔突起35のマトリックスを持っている。
帯状材14がドラム32上を通過（矢印36）させられる時、
プラテン44のある音波ホーン29は好ましくは帯状材14に
接触するようになる。帯状材14は、超音波の圧力によっ
て突起35の間に押し込まれ、帯状材14はドラム32により
穿孔されることになる。
上記音波ホーン29と帯状材14との接触は、該音波ホーン
29がガイドレール41と該ガイドレール41にスライドする
よう係合した突起40とによる案内によって下降（矢印3
8）することにより行なわれる。
ホーン29の位置によっては、上記穿孔の状態が異なった
ものになるかもしれない。しかし、突起35とプラテン44
とは衝突しないのがよい。プラテン44の炭化物表面は前
記衝突が起ると磨損し、ぎざぎざ面34も平たくなる傾向
がある。
穿孔の後、帯状材14はローラ群18の上方を通過させられ
る。帯状材14はそれから矢印11の方向へ貯蔵ローラ12に
送られ、更にドラム13に送られる。
ドラム、ローラ及びプーリのすべては、機械枠の一部で
ある壁24の上で回転するように据えられる。
第２図及び第５図は、帯状材14に形成される穿孔47を夫
々断面図及び平面図で示したものである。
上記帯状材14が供給される速度は１分間約220フィート
までである。
音波ホーン29は約20kHzの周波数で作動する。
この装置に使用されるプラスチックは好ましくはポリビ
ニールクロライドがよいが、ポリエチレン又はポリプロ
ピレンでも差し支えない。
使用されている専門語と表現は説明の専門語として使用
されているが、色々の変様が可能である。
前記の特許請求の範囲はここに詳説した本発明の一般的
及び特殊の特徴のすべてをカバーすることを目標にして
おり、本発明の範囲のすべての陳述はこれらの特徴の中
に入るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の概要の正面図、第２図は穿孔さ
れた帯状材の断面図、第３図は第１図の３−３線に沿っ
て見た本発明の装置の穿孔ローラのぎざぎざ面の断面
図、第４図は第１図の４−４線に沿って見た本発明の装
置の超音波ホーンの側面図、第５図は第２図に示される
穿孔された帯状材で、第３図の５−５線に沿って見たそ
れの平面図である。 ９……裏張り紙、10……穿孔装置、12……回転貯蔵ロー
ラ、13……ドラム、14……帯状材、15……供給路、16…
…ドライバー、17……ベルト、18……張力付与装置、20
……浮きプーリ、23……スロット、24……壁、25……接
触面、26……緊張ベルト、27……プーリ、29……音波ホ
ーン、30……穿孔ステーション、32……回転ドラム、34
……ぎざぎざ面、35……穿孔突起、39……プーリ、40…
…ガイドレール突起、41……ガイドレール、42……プー
リ、43……プーリ、44……プラテン、45……張力付与装
置、47……穿孔、48……プラスチックウエブ、50……貯
蔵ローラ。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接着剤が片面に塗布されたプラスチック製
    の連続した帯の当該片面に連続した剥離帯が接着されて
    なる薄い帯状材の上記プラスチック製帯に、マトリック
    スパターンの通気孔を超音波により穿孔するための連続
    超音波穿孔装置であって、 上記帯状材の供給源から該帯状材をその長手方向に引き
    出して所定の供給路に供給する供給手段と、 上記帯状部材の供給路に配置され、該供給路に供給され
    た上記帯状材に適切な張力を与える第１の張力付与手段
    を備えている第１ステーションと、 上記帯状部材の供給路における上記第１ステーションよ
    りも下流部位に配置され、表面に多数の穿孔用突起を有
    し上記帯状材の片面側に設けられた穿孔用ローラと、上
    記帯状材を間において当該穿孔用ローラの反対側に設け
    られ上記帯状材を超音波によって該穿孔用ローラに押し
    付け該帯状材のプラスチック製帯にマトリックスパター
    ンの通気孔を連続的に形成する超音波ホーンとを具備し
    てなる超音波穿孔手段を備えている第２ステーション
    と、 上記帯状部材の供給路における上記第２ステーションよ
    りも下流部位に配置され、上記帯状材が巻き掛けられ該
    帯状材に適切な張力を与える移動可能な浮きプーリを有
    する第２の張力付与手段を備えている第３ステーション
    とを備えていることを特徴とする連続超音波穿孔装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載されている連
    続超音波穿孔装置において、 上記供給手段が、上記帯状材が巻かれた上記供給源とし
    ての貯蔵ローラと、上記第３ステーションよりも下流側
    に配置され上記貯蔵ローラと同期して回転するように駆
    動され上記帯状材を当該両ロール間において180〜220フ
    ィート／分の速度にて走行させる駆動ローラとからなる
    ことを特徴とする連続超音波穿孔装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載されている連
    続超音波穿孔装置において、 上記連続した剥離帯が、上記プラスチック製帯の剥離さ
    れる裏張りであることを特徴とする連続超音波穿孔装
    置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載されている連
    続超音波穿孔装置において、 上記第３ステーションの張力付与手段が、上記浮きプー
    リに隣接する位置に配置されたスロットを有するスロッ
    ト部材と、上記浮きプーリがスロットに沿って移動する
    よう該浮きプーリを該スロット部材のスロット部に移動
    自在に支持する支持手段と、定位置のプーリと上記浮き
    プーリとに巻き掛けられ上記帯状材に弛みを生じないよ
    う走行させられる可撓性の張力付与ベルトとを備えてな
    ることを特徴とする連続超音波穿孔装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載されている連
    続超音波穿孔装置において、 上記プラスチック製の連続した帯が上記穿孔用ローラの
    表面に接触することを特徴とする連続超音波穿孔装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載されている連
    続超音波穿孔装置において、 上記プラスチック製の連続した帯が、ポリビニールクロ
    ライド、ポリエチレン及びポリプロピレンからなるグル
    ープから選択されることを特徴とする連続超音波穿孔装
    置。
  7. 【請求項７】接着剤が片面に塗布されたプラスチック製
    の連続した帯にマトリックスパターンの通気孔を超音波
    により穿孔する方法であって、 （ａ）上記プラスチック製の連続した帯の当該片面に連
    続した剥離帯を接着されるステップと、 （ｂ）上記プラスチック製の連続した帯に剥離帯が接着
    されてなる帯状材を、該帯状材の供給源からその前方の
    第１ステーションに供給するステップと、 （ｃ）第１の張力付与手段によって上記帯状材に適切な
    張力を与えながら、該第１ステーションを通過させるス
    テップと、 （ｄ）上記帯状材を上記第１ステーションからその前方
    の第２ステーションに供給するステップと、 （ｅ）上記第２ステーションにおいて、表面に多数の穿
    孔用突起を有し上記帯状材の片面側に設けられた穿孔用
    ローラに対し、上記帯状材を間において当該穿孔用ロー
    ラの反対側に設けられた超音波ホーンを用いて上記帯状
    材を超音波により押し付けることによって、上記帯状材
    のプラスチック製帯にマトリックスパターンの通気孔を
    連続的に形成していくステップと、 （ｆ）上記通気孔が形成されてなる帯状材を上記第２ス
    テーションからその前方の第３ステーションに供給する
    ステップと、 （ｇ）上記帯状材が巻き掛けられ該帯状材に張力を付与
    する移動可能な浮きプーリを有する第２の張力付与手段
    によって上記帯状材に適切な張力を与えながら、上記第
    ３ステーションを通過させるステップとを備えているこ
    とを特徴とする連続超音波穿孔方法。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項に記載されている連
    続超音波穿孔方法において、 上記帯状材の供給源が、該帯状材が巻かれた貯蔵ローラ
    であり、 上記第３ステーションの前方に駆動ローラを配置し、 上記駆動ローラを上記貯蔵ローラと同期して回転するよ
    うに駆動することによって上記帯状材を当該両ロール間
    において180〜220フィート／分の速度にて走行させるこ
    とを特徴とする連続超音波穿孔方法。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第７項に記載されている連
    続超音波穿孔方法において、 上記通気孔を穿孔した後の帯状材から剥離帯を剥がすス
    テップを有することを特徴とする連続超音波穿孔方法。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第７項に記載されている
    連続超音波穿孔方法において、 上記第３ステーションの張力付与手段が、上記浮きプー
    リに隣接する位置に配置されたスロットを有するスロッ
    ト部材と、上記浮きプーリがスロットに沿って移動する
    よう該浮きプーリを該スロット部材のスロット部に移動
    自在に支持する支持手段と、定位置のプーリと上記浮き
    プーリとに巻き掛けられ上記帯状材に弛みを生じないよ
    う走行させられる可撓性の張力付与ベルトとを備えてな
    ることを特徴とする連続超音波穿孔方法。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第７項に記載されている
    連続超音波穿孔方法において、 上記プラスチック製の連続した帯を上記穿孔用ローラの
    表面に直に接触させることを特徴とする連続超音波穿孔
    方法。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第７項に記載されている
    連続超音波穿孔方法において、 上記プラスチック製の連続した帯が、ポリビニールクロ
    ライド、ポリエチレン及びポリプロピレンからなるグル
    ープから選択されることを特徴とする連続超音波穿孔方
    法。
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