KR100927775B1 - 비다공질체와 다공질체의 용착물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박리 내성이 우수한 비다공질체와 다공질체의 용착물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 용착물은 비다공질체와 다공질체를 포함하는 적층물의 일부를 용착하여 이루어지는 용착물에 있어서, 용착 부위의 단면이 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 A, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 B, 다공질 재료만으로 이루어지는 층 C의 3층 이상으로 이루어지며, 복합 재료층 B와 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_BC가 1.2 mm 내지 2.5 mm의 범위인 것을 특징으로 한다.

비다공질체, 다공질체, 적층물, 용착물, 유전체 손실, 연질 폴리염화비닐, 부직포, 혈액 처리 필터

Description

비다공질체와 다공질체의 용착물{Fusion-Bonded Product From Non-Porous Material and Porous Material}

본 발명은 비다공질체와 다공질체를 포함하는 적층물의 용착물에 관한 것이다. 특히, 실질적으로 접착성을 갖지 않는 비다공질의 시트재와 다공질체의 접합부를 포함하고, 그 사용 조건하에서 시트재와 다공질체의 접합부를 박리시키는 힘이 가해지기 때문에 우수한 박리 내성이 요구되는 용착물에 관한 것이다.

종래부터 튜브나 혈액 주머니, 폴리주머니 등으로 대표되는 연질 폴리염화비닐제 시트나 폴리올레핀 필름 등의 시트재끼리의 용착물을 생산하는 기술로서 고주파 용착이나 열 밀봉 등의 용착 기술이 많이 이용되어 왔다. 이들 동일한 소재로 비다공질 시트재끼리를 용착한 것에서는 충분한 용착 강도를 얻을 수 있기 때문에, 사용시 그 접합부에 압력이나 하중이 가해져도 우수한 박리 내성을 얻을 수 있었다. 비다공질체와 다공질체의 용착물에 있어서도 이들 기술이 응용되고 있으며, 일본 특허 공개 (평)5-272045호 공보의 벽 바탕재, 일본 특허 공개 (평)5-162258호 공보의 방수 시트, 일본 특허 공개 (평)7-265357호 공보의 종이 기저귀, EP0526678, 일본 특허 공개 (평)11-216179호 공보, 일본 특허 공개 (평)7-267871호 공보, WO95/17236 등의 혈액 처리 필터가 개시되어 있다. 그러나, 특히 비다공질 체와 다공질체의 소재가 다르고, 예를 들면 연질 폴리염화비닐제 시트나 폴리올레핀을 포함하는 비다공질체, 및 폴리에스테르 부직포를 포함하는 다공질체와 같은 두 재료간의 친화성이 낮고, 실질적으로 거의 접착성을 갖지 않는 경우에는 용착부가 적은 힘으로도 간단히 박리되어 버린다는 문제가 있었다. 이와 같이 비다공질체와 다공질체의 용착물에 있어서, 박리 강도면에서는 만족할 만한 것이 없어 특히 용착부에 내압성이나 내하중성이 요구되는 용도로는 실용화되지 못하였다.

본 발명의 과제는 박리 내성이 우수한 비다공질체와 다공질체의 용착물을 제공하는 것이다. 특히, 비다공질체인 연질 염화비닐제 시트와 폴리에스테르 섬유 부직포를 포함하는 다공질체의 조합과 같이 비다공질 시트 재료와 다공질 재료의 친화성이 낮고, 실질적으로 거의 접착성을 갖지 않는 경우에도 박리 내성이 우수한 용착물을 제공하는 것이다.

상기 문제에 대하여 본 출원인이 검토한 결과, 본 출원인은 비다공질체와 다공질체를 용착할 때, 비다공질체와 다공질체의 접촉면에 다공질 재료의 일부가 비다공질체에 매립된 복합층이 형성되면 박리 강도가 높아지는 것을 발견하고 특허 출원을 행하였다(PCT/JP01/05964; WO02/04045). 본 발명자들은 더욱 예의 연구한 결과, 다공질 재료의 공극 일부가 비다공질 시트 재료에 의해 매립된 것과 같이 복합 재료 형태의 층을 형성할 때, 이 복합 재료층과 그에 접하는 다공질 재료만으로 이루어지는 층과의 경계선 길이가 일정한 범위에 있는 구조가 중요하며, 이러한 구조이면 연질 염화비닐제 시트와 폴리에스테르 섬유 부직포를 포함하는 다공질 재료 의 조합과 같이 시트상 재료와 다공질 재료 사이에 실질적으로 접착성이 없는 경우에도 우수한 박리 내성을 안정적으로 갖는다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 연질 폴리염화비닐 수지제 시트인 비다공질체와 폴리에스테르, 폴리올레핀, 또는 나일론을 포함하는 부직포인 다공질체를 포함하는 적층물의 일부를 용착하여 이루어지는 용착물에 있어서, 용착 부위의 단면이 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 A, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 B, 다공질 재료만으로 이루어지는 층 C의 적어도 3층으로 이루어지고, 복합 재료층 B와 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_BC가 1.2 mm 내지 2.5 mm의 범위인 것을 특징으로 하는, 시트상 재료와 다공질 재료의 용착물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 연질 폴리염화비닐 수지제 시트인 비다공질체와 폴리에스테르, 폴리올레핀, 또는 나일론을 포함하는 부직포인 다공질체를 포함하는 적층물의 일부를 용착하여 이루어지는 용착물로서, 비다공질체가 적층물의 최외층, 다공질체가 그 내층측에 배치되고, 비다공질체에 의해 다공질체를 샌드위치상으로 끼우도록 적층물이 구성되어 있으며, 용착 부위의 단면이 한쪽 최외층단으로부터 다른쪽 최외층단에 걸쳐 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 A, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 B, 다공질 재료만으로 이루어지는 층 C, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 D, 비다공질만으로 이루어지는 층 E의 적어도 5층으로 이루어지고, 복합 재료층 B와 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_BC, 및 복합 재료층 D와 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_DC가 모두 1.2 mm 내지 2.5 mm의 범위인 것을 특징으로 하는, 비다공질체와 다공질체의 용착물에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 복합 재료층과 다공질 재료층의 경계 부분을 나타내는 전자 현미경 사진이다.

도 2는 경계선 길이를 측정하는 순서를 나타내기 위해 도 1의 농담을 명확히 한 도면이다.

도 3은 경계선 길이를 측정하는 순서를 나타내기 위해 도 2의 백색 부분 중의 흑색점을 모두 칠한 도면이다.

도 4는 경계선 길이를 측정하는 순서를 나타내기 위해 도 3의 외주부만을 나타낸 도면이다.

도 5는 경계선 길이를 측정하는 순서를 나타내기 위해 전자 현미경 사진에서 계면을 분할하여 나타낸 도면이다.

도 6은 실시예 및 비교예에서 용착 부위 형성을 위해 사용한 전극, 호른의 형상을 나타낸 도면이다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 제1 실시 양태의 용착물은 용착 부위의 단면이 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 A, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 B, 다공질 재료만으로 이루어지는 층 C의 적어도 3층으로 이루어지며, 복합 재료층 B와 그에 접하는 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_BC가 1.2 mm 내지 2.5 mm의 범위이다.

또한, 본 발명의 제2 실시 양태의 용착물은 용착 부위의 단면이 한쪽 최외층단에서부터 다른쪽 최외층단에 걸쳐 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 A, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 B, 다공질 재료만으로 이루어지는 층 C, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 D, 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 E의 적어도 5층으로 이루어지며, 복합 재료층 B와 그에 접하는 비다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_BC, 및 복합 재료층 D와 그에 접하는 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_DC가 모두 1.2 mm 내지 2.5 mm의 범위이다.

여기서 용착 부위의 단면이란, 적층물에 형성된 용착부를 직각으로 가로지르도록 절단했을 때 관찰되는 절단면을 말한다. 이하, 본 발명의 제2 실시 양태를 예로 들어 설명한다. 우선, 10 cm×20 cm의 2장의 비다공질 시트에 의해 동일 크기의 부직포 3장으로 이루어지는 다공질체를 샌드위치상으로 끼워 구성한 적층물에 있어서, 이 적층물이 용착 부위를 끼우고 10 cm×10 cm의 정방형 2구획으로 분할되도록 2 mm 정도의 폭을 갖는 직선상의 용착 부위를 형성시킨다. 이어서, 적층물의 긴변에 평행하게 절단기를 그어 용착부를 직각으로 가로지르도록 절단한다. 이 때, 관찰할 수 있는 용착 부위의 절단면이 이 사례에서의 용착 부위의 단면이다. 이 적층물을 실험대에 얹고 적층물의 구성 요소를 편의상 밑에서부터 비다공질 시트 재료 1, 부직포 1, 부직포 2, 부직포 3, 비다공질 시트 재료 2라고 부르기로 하면, 절단면은 밑에서부터 비다공질 시트 재료 1의 일부만으로 이루어지는 층 A, 비다공질 시트 재료 1과 부직포 1이 혼재되어 있는 복합 재료층 B, 부직포 1의 일부와 부 직포 2 및 부직포 3의 일부가 용융ㆍ고화된 다공질 재료만으로 이루어지는 층 C, 비다공질 시트 재료 2와 부직포 3의 일부가 혼재되어 있는 복합 재료층 D, 비다공질 시트 재료 2의 일부만으로 이루어지는 층 E의 적어도 5층으로 구성된다.

또한, 본 발명에서 사용한 적층물 및 단면의 상하는 어디까지나 편의를 위한 것으로, 용착물 제조 과정에서의 적층 방향이나 사용 조건하에서의 방향과 관련지은 개념은 아니다. 또한, 상기에 나타낸 층 B, 층 C, 층 D의 구성도 어디까지나 일례이며, 층 B가 시트상 재료 1과 부직포 1 및 부직포 2의 일부로 구성되어 있거나, 층 C가 부직포 1의 일부만으로 구성되어 있을 수도 있다. 또한, 층 C는 다공질 재료 모두가 완전히 용융ㆍ고화되지 않고, 조금 섬유ㆍ미용융물이 남아 있어도 층내에서의 박리가 발생하지 않으면 문제가 되지 않는다.

또한, 본 발명에서의 경계선 길이란, 제1 실시 양태에서는 용착 부위의 단면을 절단 방향을 따라 0.4 mm씩의 구획으로 분리하고, 각 구획마다 층 B와 층 C의 경계선 길이 L_BC를 화상 처리 등을 실시하여 측정했을 때, 최대치를 나타내는 구획의 길이 L_BC이고, 제2 실시 양태에서는 마찬가지로 최대치를 나타내는 구획의 L_BC 및 최대치를 나타내는 L_DC이다.

본 발명에서는 상기 어느 양태에 있어서든 경계선 길이 L_BC 또는 L_BC 및 L_DC 가 1.2 내지 2.5 mm인 것이 필요하며, 경계선 길이가 1.2 mm 미만인 경우 및 2.5 mm를 초과하는 경우에는, 실질적으로 접착성이 없는 시트상 재료와 다공질 재료 사이의 박리 내성이 불충분해지기 때문에 부적합하다. 경계선 길이는 1.4 mm 내지 2.3 mm 의 범위인 것이 바람직하고, 1.6 mm 내지 2.1 mm인 것이 보다 바람직하며, 1.7 mm 내지 2.0 mm인 것이 가장 바람직하다.

이하, 고주파 용착에 의해 본 발명의 제2 실시 양태의 용착물을 얻은 경우를 예로 들어, 비다공질체인 연질 염화비닐제 시트 2장에 의해 폴리에스테르 섬유 부직포를 포함하는 다공질체를 샌드위치상으로 끼워 구성한 적층물에서의 경계선 길이 L_BC 및 L_DC의 측정 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

연질 염화비닐은 유전체 손실이 높아 고주파 용착에 접합한 재료이다. 한편, 폴리에스테르는 연질 염화비닐에 대하여 상대적으로 유전체 손실이 낮아 고주파에 의해 발열되기 어려울 뿐만 아니라, 연질 염화비닐보다 융점이 높아 용융되기 어렵다. 또한, 연질 염화비닐과 폴리에스테르는 거의 접착성을 갖지 않기 때문에 두가지를 접합해도 우수한 박리 내성을 갖게 하는 것은 곤란하다.

그러나, 적절한 조건을 선택하면 본 발명의 용착물을 얻을 수 있다. 재료를 적층하여 고주파 용착용 금형에 끼우고 일정 압력으로 가압한 후, 고주파를 인가한다. 고주파에 의해 가열된 연질 염화비닐은 연화ㆍ용융되고, 가압 작용에 의해 폴리에스테르 부직포 섬유의 공극에 삽입된다. 여기서는 용융된 연질 염화비닐이 삽입될 수 있을 정도로 가압력 및 부직포 다공질체의 공경이 선택되는 것이 중요하다. 이 때, 폴리에스테르 부직포는 섬유가 용융되는 온도까지는 가열되지 않으며, 연질 염화비닐보다 융점이 높기 때문에 섬유는 용융되지 않고 잔존하고, 그 공극에 용융된 연질 염화비닐이 삽입되어 섬유를 용기 재료로 매립한 것과 같은 복합 재료 층이 형성된다. 한편, 내층부의 폴리에스테르 부직포는 두께 방향에 대하여 거의 중앙 부위로부터 승온하기 시작한다. 그 결과, 중앙 부근의 부직포 섬유는 상하 방향으로 연질 염화비닐이 침입해 오는 것보다 빠르게 고주파 가열에 의해 융점에 도달하여 용융되기 시작하며, 이윽고 상기 복합 재료층과 만날 때까지 넓게 용융된다. 그 결과, 고주파 인가 정지 후의 냉각 공정을 거쳐 최종적으로 층 A 내지 층 E가 완성된다.

층 B와 층 C의 경계, 층 D와 층 C의 경계에서는 용융ㆍ고화되어 한장의 플라스틱판상이 된 층 C, 및 침입해 온 연질 염화비닐이 접하게 되는데, 본 발명의 실시 양태에 있어서는 연질 염화비닐로 매립되어 있는 미용융 섬유는 본래에는 층 C가 된 부직포의 일부이다. 만일 층 B로부터 연질 염화비닐만을 제거할 수 있다면, 층 B와 층 C의 경계면은 층 C의 표면으로부터 층 B를 향하여 미용융 섬유가 돋아나는 것 같은 구조가 관찰된다. 즉, 층 C와 층 B의 경계 부근은 마치 두피(층 C)에서 모발(미용융 섬유)이 돋아 모발과 모발 사이의 공극을 연질 염화비닐이 메우고 있는 듯한 구조를 취하고 있다. 또한, 모발끼리는 복잡하게 교차되어 얽혀있다. 따라서, 연질 염화비닐과 폴리에스테르 사이에 접착성이 없어도 이와 같이 물리적으로 복잡하게 삽입된 구조에 의해 층 B와 층 C는 간단히 박리되지 않고, 우수한 박리 내성을 발휘할 수 있다.

상기와 같이 부직포 다공질체의 공경이나 매수, 가압력, 인가하는 고주파 강도 등을 조정함으로써 본 발명의 구조를 갖는 용착물을 얻을 수 있고, 바람직한 범위의 경계선 길이를 얻을 수 있지만, 본 발명의 구조 형성에 관련된 이들 조건이 적절하게 선택되지 않는 경우에는 복수장으로 구성되는 부직포와 부직포와의 간극에 연질 염화비닐 단독층이 형성되어 상기 모발 모델에서 표현한, 단위 면적당 돋아 나는 모발 개수가 감소하거나, 실질적으로 없어지는 경우도 있어 항상 바람직한 구조가 형성된다고는 할 수 없다.

즉, 바람직한 범위의 경계선 길이를 얻기 위해서는 비다공질 재료의 용융 점도와 가압력, 다공질체의 공경 등에 의해 결정되는, 비다공질 재료의 진입 속도와 다공질 재료의 용융 속도의 균형을 잡음으로써 한장의 다공질 재료층 내에 층 B와 층 C, 층 D와 층 C의 경계를 형성시키는 것이 중요하다. 특히, 다공질체가 공경이 상이한 복수종의 층으로 이루어지는 적층물로 구성되어 있는 경우, 공경이 큰 층에서는 진입 속도가 빠르고, 공경이 작은 층에서는 느리기 때문에 가압력 선택을 잘못하면 두층 사이에 용융된 비다공질 재료가 고이는 경우가 있으며, 자연히 최적의 가압력이 존재한다. 마찬가지로 피용착물에 제공되는 열량에도 최적의 값이 존재한다. 따라서, 어떠한 용착 조건이 적합한 지는 사용하는 비다공질 재료와 다공질 재료의 구조 및 재질의 조합에 의해 여러가지 다양하며, 미리 실험을 통하여 상기 비다공질 재료의 진입 속도와 다공질 재료의 용융 속도, 및 경계선이 형성되는 위치를 조사해 두어 적절한 조건을 선택하는 것이 중요하며, 그와 같이 함으로써 본 발명의 용착물을 얻을 수 있다.

상기의 바람직한 구조가 형성되어 있는 경우, 상기 용착 부위의 단면에는 층 C에서 돋아 나온 부직포 섬유 또는 층 C에 거의 매립되어 있는 것 같은 섬유가 관찰되며, 층 B와 층 C의 경계, 층 D와 층 C의 경계는 복잡하게 뒤얽힌 리어스식 해 안 형태의 외관을 나타낸다. 본 발명에서의 경계선 길이 L_BC(L_DC)는 이 리어스식 해안의 해안선 길이를 측정하는 것이다.

상술한 방법으로 용착 부위의 단면을 절단하고, 이어서 면도날 등을 이용하여 상기 단면의 요철을 깎아 표면을 평활하게 한다. 더 평활하게 하기 위해 사포, 다이아몬드 페이스트 등의 연마제를 사용하여 연마한 후, 주사 전자 현미경으로 반사 이차 전자상을 관찰하여 사진 촬영한다. 도 1에 그 일례를 나타내었다. 이 때, 폴리염화비닐은 하얗게, 폴리에스테르는 검게 비치기 때문에 층 B와 층 C의 경계는 비교적 쉽게 판단할 수 있다. 재료의 조합이 바뀌면 콘트라스트가 상이하여 경계 판별이 어려워지는 경우도 있다. 그러한 경우에는 주사 전자 현미경 관찰과 에너지 분산형 X선 분석(EDX: Energy Dispersive X-Ray Analysis)을 병용하는 방법이나, 광학 현미경, 레이저 현미경을 이용하는 등 재료에 적합한 관찰 방법을 이용하여 경계 판별을 행한다.

상기한 리어스식 해안의 예를 이하 검게 비치는 폴리에스테르 부분을 바다, 하얗게 비치는 연질 염화비닐 부분을 육지로 예를 들어, 해안선 길이의 측정 순서의 일례를 도 2 내지 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 2는 계면을 명확하게 하기 위해 도 1의 사진을 2치화 처리에 의해 농담을 명확하게 한 도면이다. 도 2에 있어서, 층 B, 층 D에는 주위가 연질 염화비닐로 둘러싸인 미용융 섬유가 육지에 존재하는 연못이나 호수와 같이 검게 비치기 때문에, 우선 이 부분을 하얗게 전부 칠한다. 도 3은 하얗게 전부 칠한 예이다. 마찬가지로 층 C에는 주위가 용융된 폴 리에스테르로 둘러싸여 고립된 연질 염화비닐이 바다에 떠오른 섬과 같이 하얗게 비치기 때문에, 이 부분을 검게 전부 칠한다. 이상의 순서에 따라 호수와 섬을 사진 상으로부터 배제하고, 육지로 연결되는 해안선만을 남긴다. 도 4는 해안선만을 남긴 예이다.

이어서, 해당 해안선의 길이를 커비미터나 화상 처리 장치 등을 이용하여 측정하지만, 용착 부위의 폭 의존성에 의해 해안선의 총 연장도 늘어나게 되므로 해안선의 복잡함을 나타내기 위해서는 용착 부위를 일정 간격으로 구획하여 정규화할 필요가 있다. 도 5를 참조하면서 정규화 순서를 설명한다. 본 발명에 있어서는 우선 층 A의, 층 C와는 반대측의 말단부(최외층 말단)를 연결하는 선을 긋고, 이것을 말단선 X라고 한다. 말단선을 기점으로 하여 말단선 X와 직각으로 교차하는 선을 층 C를 향하여 긋고, 이것을 직각선 Y라고 한다. 이어서, 직각선 상을, 말단선으로부터 층 C측을 향하여 시트상 재료의 두께에 상당하는 거리만큼 들어간 지점을 연결하는 선을 긋고, 이것을 기준선 Z라고 한다. 여기서, 시트상 재료의 두께에는 용착되어 있지 않은 부위의 시트상 재료의 두께를 사용한다. 기준선 Z를 0.4 mm 간격으로 구획하고 구획 번호를 매긴다. 각 구획은 두 줄의 직각선 Y 및 말단선 X의 세 줄로 구획되는 층 C측이 개방된 구역으로 정의된다. 해안선은 기준선보다 말단선측에 오게 되는 경우가 있으면 반대의 경우도 있으므로, 층 C측은 개방단으로 둔다. 이상의 순서에 의해 구획이 정의된 후, 각 구획의 해안선의 총 연장선을 측정하고, 그 중의 최대치를 L_BC라고 한다. 층 E측의 구획도 마찬가지로 정의하며, 각 구획의 해안선의 총연장선을 측정하여 그 중의 최대치를 L_DC라고 한다.

L_BC나 L_DC가 1.2 mm 미만인 경우에는, 상기 모발 모델에서 설명한 모발 개수가 적기 때문에 충분한 박리 내성을 얻을 수 없다. 한편, L_BC나 L_DC가 2.5 mm를 초과하는 경우에는 층 C의 형성이 불충분하여, 즉 다공질 재료의 용융이 불충분하여 한 장의 판상으로 되지 않기 때문에 다공질 재료 내에서 박리되어 버린다.

본 발명의 용착물은 전극이나 호른에 의해 가압 용착되어 형성되는 용착 폭이 1 내지 10 mm인 것이 바람직하고, 2 내지 8 mm인 것이 보다 바람직하며, 3 내지 7 mm인 것이 더욱 바람직하다. 해당 폭이 1 mm 미만인 경우에는 박리력이 가해졌을 때, 용착 부위 부근에 시트상 재료의 파괴가 발생하는 경우가 있다. 또한, 해당 폭이 10 mm를 초과하면 용착에 장시간을 요하게 되어 경제적으로 바람직하지 않다.

또한, 상기 용착 폭에 있어서 용착부와 비용착부의 경계 부근(엣지)은 박리 응력이 작용했을 때 파괴되기 쉬운 경우가 있으며, 특히 엣지가 예각적이면 박리 내성이 약해진다. 따라서, 엣지는 일정한 라운딩형을 갖는 것이 바람직하며, 곡률 반경 0.25 내지 2.0 mm의 라운딩형을 갖는 것이 바람직하고, 0.5 내지 1.5 mm의 라운딩형을 갖는 것이 보다 바람직하며, 0.75 내지 1.25 mm의 라운딩형을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 바람직하게 사용할 수 있는 비다공질 시트재의 예를 들면, 연질 폴리염화비닐, 염화비닐리덴, 나일론, 폴리우레탄, 에틸렌 아세트산 비닐 공중합 체, 스티렌 부타디엔 스티렌 공중합체의 수소 첨가물, 스티렌 이소프렌 스티렌 공중합체 또는 그의 수소 첨가물 등의 열가소성 엘라스토머, 및 열가소성 엘라스토머와 폴리올레핀, 에틸렌 에틸아크릴레이트 등의 연화재와의 혼합물 등을 포함하는 시트상 또는 필름상의 성형물을 들 수 있다. 그 중에서도 연질 폴리염화비닐, 염화비닐리덴, 나일론, 폴리우레탄이 바람직하며, 연질 폴리염화비닐이 가장 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 다공질체는 부직포 등의 섬유상 다공질체나, 삼차원 메쉬상 연속 세공을 갖는 다공질체 등의 공지된 것을 사용할 수 있다. 다공질체는 내부에 연통 구멍이나 독립 기포를 가지며, 그 때문에 겉보기 비중은 작지만, 용융ㆍ고화 후에는 실질적으로 연통 구멍이나 독립 기포가 없는 상태로 변화하여 그 물질이 원래 갖고 있는 비중과 동일해진다. 다공질체의 기공률이 75 ％이면, 용착 전의 두께에 대한 용착 후의 두께를 25 ％ 이하까지 감소시키지 않으면 다공질 재료 내부에 공동이 남거나, 비다공질 시트재와 다공질체 사이에 공간이 생기는 경우가 있어 충분한 접합 강도를 갖지 못하게 된다. 본 발명에서 사용하는 부직포 소재의 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 스티렌 이소부틸렌 스티렌 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리올레핀이 바람직하며, 폴리에스테르가 가장 바람직하다.

다공질체는 단일 소재를 사용할 수도 있고, 복수개의 소재를 포함하는 다공질체를 조합하여 사용할 수도 있지만, 복수개의 소재를 포함하는 다공질체를 조합 하여 사용하는 경우, 다공질 재료의 내부에서 박리가 발생하지 않도록 소재끼리 접착성이 있는 것이 바람직하다. 다공질체는 섬유 직경이나 공경이 동일한 것을 사용할 수도 있고, 섬유 직경이나 공경이 다른 것을 조합하여 사용할 수도 있지만, 비다공질 시트재와 접하는 다공질체의 섬유 직경이나 공경은 용융된 비다공질 시트 재료가 삽입될 수 있을 정도 이상으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 섬유 직경이나 공경이 상이한 복수의 다공질체를 적층하여 사용하는 경우에는, 비다공질 시트재에 근접하는 다공질 재료로부터 순차적, 단계적 또는 연속적으로 섬유 직경이나 공경이 작아지도록 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 흡수성이 있는 신축 탄성 부직포를 포함하는 다공질 재료의 적층물과 방수용의 비다공질 재료를 조합시킨 일회용 종이 기저귀, 지수성을 갖는 다공질 재료와 방수용 비다공질 재료를 조합시킨 방수 시트ㆍ벽 바탕재 등의 비다공질체와 다공질체의 용착물에 사용할 수 있다. 특히, 폴리염화비닐 시트와 폴리에스테르 부직포와의 용착물에 적합하고, 연질 폴리염화비닐 시트를 포함하는 외측 하우징에 폴리에스테르 부직포를 포함하는 필터재를 조합시킨 혈액 처리 필터에 바람직하다.

적층물을 용착하여 본 발명의 용착물을 얻는 방법으로서는 고주파 용착, 초음파 용착에 의한 내부 가열, 열 밀봉에 의한 외부 가열 등의 방법을 이용할 수 있다. 비다공질 시트 재료와 다공질 재료의 융점이 비교적 낮은 경우, 예를 들어 비다공질 시트 재료에 폴리에틸렌 시트, 다공질 재료에 폴리프로필렌 부직포를 사용할 때에는, 외부로부터의 열전도에 의해 용융이 가능하기 때문에 열 밀봉 등의 외 부 가열 방법을 이용할 수 있다. 비다공질 시트 재료가 유전체 손실이 비교적 높은 재료인 경우에는 고주파 용착이 바람직하다. 예를 들면, 폴리염화비닐 시트와 폴리에스테르 부직포와 같이, 비다공질 시트 재료는 유전체 손실이 크고, 다공질 재료는 시트 재료에 비하여 유전체 손실이 작은 것은 고주파 용착을 적용할 수 있다. 또한, 폴리염화비닐 시트와 폴리우레탄과 같이 비다공질 시트 재료, 다공질 재료 모두 유전체 손실이 큰 것은 고주파에서의 발열성이 좋아 고주파 용착이 적합하다.

초음파 용착을 이용하는 경우, 다공질 재료에 초음파의 진동 에너지가 다공질 재료 내에서 발산하여 열 에너지로 변환되기 어렵고, 다공질 재료의 융점까지 열이 상승하는 데 시간이 필요하다. 따라서, 다공질 재료의 기공률이 50 ％ 이하, 바람직하게는 30 ％ 이하가 될 때까지 압축한 후 초음파의 진동 에너지를 제공하면, 초음파의 진동 에너지가 열 에너지로 효율적으로 변환되어 단시간의 용착이 가능해진다.

본 발명의 용착물에서의 용착 부위 형성을 위해 사용하는 전극 및 호른의 폭은 1 내지 10 mm인 것이 바람직하고, 2 내지 8 mm인 것이 보다 바람직하며, 3 내지 7 mm인 것이 더욱 바람직하다. 해당 폭이 1 mm 미만인 경우에는 박리력이 가해졌을 때, 용착 부위 부근에 시트상 재료의 파괴가 발생하는 경우가 있다. 또한, 해당 폭이 10 mm를 초과하면 용착에 장시간을 요하게 되어 경제적으로 바람직하지 않다.

또한, 마찬가지로 박리력이 가해졌을 때, 용착 부위 부근의 시트상 재료가 얇아져 파괴되는 경우가 있기 때문에, 용착 부위 형성을 위해 사용하는 전극 및 호른의 폭 방향 말단으로부터 비용착 부위에 걸친 용착 부위 엣지 부분은 곡률 반경 0.25 내지 2.0 mm의 라운딩형을 갖는 것이 바람직하고, 0.5 내지 1.5 mm의 라운딩형을 갖는 것이 보다 바람직하며, 0.75 내지 1.25 mm의 라운딩형을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 실시예에 기초하여 본 발명의 비다공질체와 다공질체의 용착물에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 의해 범위가 한정되는 것은 아니다.

<측정 방법>

(1) 시험편의 제조

용착 접합부를 가로지르도록 절단기로 3군데 칼집을 냈다. 칼집의 간격은 약 25 mm, 칼집의 길이는 접합부의 양측에서 각각 40 mm 정도가 되도록 하였다. 이어서, 접합부의 양측, 각각 접합부로부터 30 mm 정도 떨어진 곳에 접합부와 평행하게 칼집을 내어 시험편을 절단하였다. 면도날을 이용하여 접합부 절단면의 요철을 깎아내고 절단면 표면을 평활하게 하였다. 하나의 시험편을 박리 시험용 샘플로 하고, 그 접합부의 길이를 3군데 캘리퍼로 측정하여 평균치를 접합부의 길이로 하였다. 또한, 남은 또 하나의 시험편을 경계선 길이의 측정용 샘플로 하였다.

(2) 경계선 길이의 측정 방법

(1)에서 제조한 경계선 길이 측정용 샘플의, 박리 시험용 샘플과 접한 용착 부위 단면을 주사 전자 현미경을 이용하여 반사 이차 전자상을 관찰하는 방법으로 사진 촬영하고, 화상 처리를 이용하는 상술한 방법으로 경계선 길이를 측정하였다.

(3) 박리 시험 방법

(1)의 방법으로 제조한 폭 약 25 mm의 박리 시험용 샘플에 붙어 있는 시트 재료를 접합부로부터 10 mm 떨어진 위치에서 고정 도구로 고정한 후, 인장 시험기로 10 mm/분의 속도로 인장하고, 접합부를 박리시키도록 힘을 가하여 시험편의 인장 파괴 강도를 측정하였다(23 ℃). 측정된 인장 파괴 강도를 접합부의 길이로 나눈 값을 박리 파괴 강도라고 하였다.

<실시예 1>

비다공질체로서 연질 폴리염화비닐 수지제 시트를 사용하고, 다공질체로서 폴리에스테르제 부직포를 하기의 구성으로 적층한 것을 사용하였다. 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 것 4장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.7 ㎛이고, 기본 중량이 66 g/m²인 것 1장, 부직포 ③: 평균 섬유 직경이 1.2 ㎛이고, 기본 중량이 40 g/m²인 것 32장, 부직포 ② 1장, 부직포 ① 4장의 총 42장을 적층하였다. 적층한 부직포를 연질 폴리염화비닐제 시트재에 의해 양측에서 샌드위치상으로 끼우고, 도 6에 나타낸 직선부가 2 mm이고 그 양단에 곡률 반경이 1.0 mm인 라운딩형을 갖는, 즉 용착 부위의 폭이 4 mm이고, 짧은 변의 길이가 57 mm이며, 긴 변의 길이가 74 mm이고, 네 구석의 코너부의 곡률 반경이 내측 3 mm/외측 6 mm인 장방형의 진주 금형(전극)을 사용하여 금형 접촉부의 압력 19.9 MPa, 양극 전류치 0.5 A, 용착 시간 4.0 초로 용착 부위의 단면 두께가 1.4 mm가 되도록 고주파 용착하였다. 이와 같이 하여 제조한 용착물의 경계선 길이, 박리 파괴 강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 표 1에서는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 2>

다공질체로서 부직포 ①, 즉 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 폴리에스테르제 부직포 32장을 적층하여 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 3>

용착 시간을 2 초 연장하고, 양극 전류치를 0.2 A 올린 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 4>

다공질체로서 폴리에스테르제 부직포를 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 것 4장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.7 ㎛이고, 기 본 중량이 66 g/m²인 것 1장, 부직포 ③: 평균 섬유 직경이 1.2 ㎛이고, 기본 중량이 40 g/m²인 것 25장, 부직포 ② 1장, 부직포 ① 4장의 총 35장을 적층한 것을 사용하고, 용착 시간을 3.5 초, 양극 전류치를 0.5 A로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 5>

비다공질체로서 연질 폴리염화비닐 수지제 시트를 사용하고, 다공질체로서 폴리에스테르제 부직포, 폴리프로필렌 부직포를 하기의 구성으로 적층한 것을 사용하였다. 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 폴리에스테르 부직포 6장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 0.9 ㎛이고, 기본 중량이 27 g/m²인 폴리프로필렌 부직포 10장, 부직포 ① 6장의 총 22장을 적층하고, 양극 전류치 0.4 A, 용착 시간 2.0 초로 용착 부위의 단면 두께가 1.2 mm가 되도록 용착한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 6>

비다공질체로서 연질 폴리염화비닐 수지제 시트를 사용하고, 다공질체로서 폴리에스테르제 부직포, 나일론 부직포를 하기의 구성으로 적층한 것을 사용하였다. 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 폴리에스테르 부직포 6장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.0 ㎛이고, 기본 중량이 33 g/m²인 나일론 부직포 15장, 부직포 ① 6장의 총 27장을 적층하고, 양극 전류치 0.3 A, 용착 시간 3.0 초로 용착 부위의 단면 두께가 1.2 mm가 되도록 용착한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 7>

비다공질체로서 연질 폴리염화비닐 수지제 시트를 사용하고, 다공질체로서 나일론 부직포를 하기의 구성으로 적층한 것을 사용하였다. 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 27 g/m²인 것 6장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.0 ㎛이고, 기본 중량이 33 g/m²인 것 15장, 부직포 ① 6장의 총 27장을 적층하고, 양극 전류치 0.2 A, 용착 시간 3.0 초로 용착 부위의 단면 두께가 1.2 mm가 되도록 용착한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 8>

다공질체로서 폴리에스테르제 부직포를 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 것 4장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.7 ㎛이고, 기본 중량이 66 g/m²인 것 2장, 부직포 ③: 평균 섬유 직경이 1.2 ㎛이고, 기본 중량이 40 g/m²인 것 22장, 부직포 ② 2장, 부직포 ① 4장의 총 34장을 적층하였다. 적층한 부직포를 연질 폴리염화비닐제 시트재에 의해 양측에서 샌드위치상으로 끼우고, 직선부가 3 mm이고 그 양단에 곡률 반경이 1.0 mm인 라운딩형을 갖는, 즉 용착 부위의 폭이 5 mm이고, 짧은 변의 길이가 89 mm이며, 긴 변의 길이가 119 mm이고, 네 구석의 코너부의 곡률 반경이 내측 3 mm/외측 8 mm인 장방형의 진주 금형을 사용하여 양극 전류치 0.6 A, 용착 시간 6.0 초로 용착한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽만을 박리측 경계선 길이로서 표시하였다.

<실시예 9>

다공질체로서 폴리에스테르제 부직포를 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 것 4장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.7 ㎛이고, 기본 중량이 66 g/m²인 것 1장, 부직포 ③: 평균 섬유 직경이 1.2 ㎛이고, 기본 중량이 40 g/m²인 것 25장의 총 30장을 적층하였다. 적층한 부직포의 상측에만 연질 폴 리염화비닐제 시트재를 얹고, 양극 전류치 0.4 A, 용착 시간 4.0 초로 용착 부위의 단면 두께가 1.4 mm가 되도록 용착한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 박리측 경계선 길이로서 L_BC를 표시하였다.

<실시예 10>

비다공질체로서 연질 폴리염화비닐 수지제 시트를 사용하고, 다공질체로서 폴리에스테르제 부직포를 하기의 구성으로 적층한 것을 사용하였다. 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 것 4장, 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.7 ㎛이고, 기본 중량이 66 g/m²인 것 1장, 부직포 ③: 평균 섬유 직경이 1.2 ㎛이고, 기본 중량이 4.0 g/m²인 것 32장의 총 37장을 적층하였다. 적층한 부직포의 하측에만 연질 폴리염화비닐제 시트재를 얹고, 직선부가 5 mm이고 곡률 반경이 2.0 mm인 라운딩형을 갖는, 즉 용착 부위의 폭이 9 mm이고, 용착 부위 표면에 0.5 mm의 사각추 형상의 주름 가공을 행한 반경 40 mm의 호른을 사용하고, 앤빌로서는 150 mm×150 mm의 실리콘 고무를 사용하여 주파수 40 kHz의 초음파 용착기로 용착을 행하였다. 용착물의 반발력이 800 N이 되도록 가압력을 조정하고, 호른 선단의 진폭이 60 ㎛가 되도록 조정한 후, 용착 시간 3.0 초로 용착 부위의 단면 두께가 1.0 mm가 되도록 용착하였다. 이와 같이 하여 제조한 용착물의 경계선 길이, 박리 파괴 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에는 박리측 경계선 길이로서 L_BC를 표시하였다.

<비교예 1>

다공질체로서 부직포 ③, 즉 평균 섬유 직경이 1.2 ㎛이고, 기본 중량이 40 g/m²인 것 32장을 적층한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 표 2에는 L_BC, L_CD 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽의 경계선 길이만을 표시하였다.

<비교예 2>

용착 시간을 2 초 짧게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 용착물을 제조하여 실시예 1과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2에는 L_BC, L_DC 중 박리 시험에서 실제로 박리를 일으킨 쪽의 경계선 길이만을 표시하였다.

<비교예 3>

폴리에스테르제 부직포 ①: 평균 섬유 직경이 12 ㎛이고, 기본 중량이 30 g/m²인 것 4장, 폴리프로필렌제 부직포 ②: 평균 섬유 직경이 1.5 ㎛이고, 기본 중량이 41 g/m²인 것 22장, 부직포 ① 1장의 총 27장을 적층한 부직포를 연질 폴리염화비닐제 시트재에 의해 양측에서 샌드위치상으로 끼워 용착시킨, 시판되고 있는 혈액 필터로부터 시험편을 제조하였다. 이 때, 비다공질체의 연질 염화비닐 시트가 고정 도구에 고정되는 데 충분한 양은 아니기 때문에, 동일한 재료를 용착 접합부에 걸리지 않도록 비다공질체에 접착한 후에 시험편을 제조하고, 상기와 동일하게 경계선 길이 및 박리 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

이상과 같이, 비다공질체와 다공질체를 포함하는 적층물의 일부를 용착하여 이루어지는 용착물에 있어서, 경계선 길이를 적정하게 선택함으로써 박리 강도가 높은 용착물을 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 연질 폴리염화비닐 수지제 시트인 비다공질체와 폴리에스테르, 폴리올레핀, 또는 나일론을 포함하는 부직포인 다공질체를 포함하는 적층물의 일부를 용착하여 이루어지며, 비다공질체가 적층물의 최외층, 다공질체가 그 내층측에 배치되고, 비다공질체에 의해 다공질체를 샌드위치상으로 끼우도록 적층물이 구성되어 있으며, 용착 부위의 단면이 한쪽 최외층단으로부터 다른쪽 최외층단에 걸쳐 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 A, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 B, 다공질 재료만으로 이루어지는 층 C, 비다공질 재료와 다공질 재료가 혼재되어 있는 복합 재료층 D, 비다공질 재료만으로 이루어지는 층 E의 적어도 5층으로 이루어지고, 복합 재료층 B와 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_BC, 및 복합 재료층 D와 다공질 재료층 C의 경계선 길이 L_DC가 모두 1.2 mm 내지 2.5 mm의 범위인 것을 특징으로 하는, 비다공질체와 다공질체의 용착물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제2항에 있어서, 다공질체가 혈액 처리 필터용 여과재인 용착물.

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