JP2009530132A - エンボス加工ローラー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

低経費技術でエンボス加工材料の品質を改善しまたエンボス加工装置の機械構成の磨耗を減少させる頂部に丸みを帯びた突起部（Ｐ）を得ることができるホブを用いてエンボス加工ローラーの切り込みを得る方法をここに説明する。突起部（Ｐ）の形状は歯を有するホブを用いる旋盤の心押し台の間に置かれるローラー（１）の円筒状表面を機械加工することで得られ、断面図における輪郭は図６で図示される突起部の断面図を補足している。図６は機械加工段階で突起部を伴うローラー表面の一部分と突起部の側面を画定する溝を形成する歯（Ｄ）を伴うホブの一部分との断面図を示している。図６Ａで注目すべきは、ホブの歯の溝が断面図で曲線を成す輪郭を有する。ローラー表面の２つの異なる偏向による二重のホブの通過によって、図５及び図６の突起部が形成される。
【選択図】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ

Description

本発明は、概してエンボス加工ローラーに関わり、特にペーパー製造のための、さらに明確には、トイレットペーパー、キッチンペーパー、紙ハンカチ、テーブルナプキン或いは類似品の製造に利用されている、いわゆる「ティッシュペーパー」をエンボス加工するためのエンボス加工ローラーに関するものである。

本発明はまた、１つ以上のエンボス加工ローラー及び可能な加圧ローラーを備えるエンボス加工装置にも関するものである。

ウェブ状の製品、特に、紙、ティッシュペーパー、クレープペーパー及び同様のものなどの、セルロース繊維基のウェブ状の材料を処理する場合には、いわゆるエンボス加工装置が多用されており、そこでウェブ状の材料は恒久的な変形の作用を受ける。この目的のためにウェブ状の材料は２つのエンボス加工ローラーの間、或いはその代わりにエンボス加工ローラーと通常ゴムの或いは同様の弾性的に柔軟な物質で覆われた加圧ローラーとの間を通過する。

エンボス加工ローラーは、ウェブ状の材料の変形を引き起こす様々な形状の一連の突起部を有している。エンボス加工ローラーが柔軟な物質で覆われた加圧ローラーと共動する際、ウェブ状の材料の変形は、エンボス加工ローラー及び加圧ローラーによって形成されるニップにウェブ状の材料を通過させ、エンボス加工ローラーの突起部又は突出部が加圧ローラーを覆う弾性的に柔軟な層内に深く入り込むよう相互にローラーを押し付けることによって得られる。

エンボス加工ローラーの突出部或いは突起部は、それらの技術機能的な及び／又は美的な性質で有り得る目的に応じて様々な形状を採ることができる。実際、エンボス加工は一般的にウェブ状の材料に例えばより厚みを持たせる、さらに吸収性を高める、より柔軟に、或いはまた装飾を施すために製品の技術的且つ機能的特徴を変更するために使用することができる。

チップトウチップ型（すなわち、２層が別々にエンボス加工され且つ他方の突起部と少なくとも部分的に一致する一方の層の突起部により一体に結合される）のエンボス加工装置は、米国特許第５０９６５２７号に記載されている。他のチップトウチップ型エンボス加工装置は、米国特許第６２４５４１４号、同第６０３２７１２号及び同第６０５３２３２号に記載されている。二価型エンボス加工装置は、チップトウチップ式技術及び入れ子式技術と共に作動することができ、米国特許第６５７８６１７号に記載されている。入れ子式エンボス加工技術は、２層を別々にエンボス加工し、それらを１つの層の突起部が他の層の突起部同士の間の空間に入り込むように結合されることを予見している。別の二価式エンボス加工装置は、米国特許第６４７０９４５号に記載されている。他の技術に基づいたその他の幾つかのエンボス加工装置は、米国特許第６７５５９２８号、同第６６８１８２６号、及び国際公開第ＷＯ−Ａ−０３／０８２５５９号、同第ＷＯ−Ａ−２００５／０１１９７０号、同第ＷＯ−Ａ−２００５／０７７６４９号、同第ＷＯ−Ａ−２００４／００２７２７号に記載されている。

エンボス加工ローラーは、突起部の様々な形状を表現することができ、また種々の機能、例えばウェブ状の材料を装飾する機能、また材料それ自体の技術的且つ機能的特徴を変更する機能を有する。その他の場合においては、同一のウェブ状の材料に連続して二重の作用を得るようウェブ状の材料のパスに沿って直列に配置される別々のエンボス加工装置を予見することが可能である。

本発明において究めて重要なのは、基本的なエンボス加工を用いる機能を有し、幾何学的分布で且つ単純な形状をもつ突起部を備えたエンボス加工ローラーであって、その目的は、優れた技術的且つ機能的特徴にある。

通常、このような場合において、エンボス加工ローラーの突起部は、幾何学的に単純な形状を有し、典型的には尖端を切った円錐形或いは尖端を切ったピラミッド型の形状である。このような仕様の突起部を備えたエンボス加工ローラーの例は、上述の公開公報の幾つかに記載されている。

国際公開第ＷＯ２００５／１１３２２６号及び米国特許出願第ＵＳ−Ａ−２００３／０００８１０９号に記載されているのは、尖端を切った円錐形、すなわち環状の或いは長円形の断面をもつ形状の突起部を備えるエンボス加工ローラーである。これらの突起部の端部は、ウェブ状の材料に特殊な効果を得るために丸みを帯びた形状を有する。特に、突起部の最端部分に丸みを帯びていることは、エンボス加工されたペーパー材料に優れた柔軟性の表面効果及び繊維へのより低い機械的応力を得ることを可能にしている。

このような構造の突起部は、通常化学処理及び／又はレーザーの使用を介して得られる。これらの技術に関わる処理作業は、究めて長い時間を要し費用が嵩むものである。幾つかの場合においては、そのような処理は、本来ローラーの円筒状表面の上を繰り返し通過するよう作られたホイールを使用して恒久的な変形によって実施される。

より迅速でより経済的なエンボス加工ローラーの製造のための処理作業は、一般的には歯切りに用いられるものと実質的に一致するタイプの、ホブとして良く知られたチップ除去工具を使用することで達成される。イタリア国特許第１２２２２５５号（出願番号第９４２２Ａ／８８号、出願日１９８８年６月６日）及び同第１２２２２５６号（出願番号第９４２３Ａ／８８号、出願日１９８８年６月６日）にこのようなタイプの機械加工技術が記載されている。機械加工されるようになるローラーは、旋盤に取り付けられ回転されるようになる。そこで１つ以上のホブを用いて切り込みが作られる。

製造過程の特徴は、尖端が切られたピラミッド型の形状を必然的に有するホブを用いて形成されるこのような突起部にある。上記突起部は、事実直列のらせん形の溝の交差によって得られる。実際、第一段階においてホブは所定の傾角を有する複数のらせん形の溝を形成する。次の段階においてホブは第一の連続列を交差する第二のらせん形の溝の連続列を形成する。らせん形の溝の交差によって、突起部は尖端を切ったピラミッド型の形態を有して形成される。また、機械加工は単一段階で二重の工具を備えて実行されてもよい。

現在のところ、これらのエンボス加工ローラーの製造に適した製造周期は、ホブを用いるチップ除去による機械加工の前にシリンダーの予備研削を予見している。相互に交差する２つのらせん溝の連続列の構成を伴って、一旦チップ除去加工が実行されると、ローラーは、ローラー自体の外径を突起部の頂部によって画定される望ましい寸法に至らせる新たな研削作業に晒される。事実、ホブの二重通過によって生じる突起部の高さは、それが得るよう求められる最終的な高さよりも通常大きい。最終研削は、必要な外径に到達するだけでなく、起こり得るまくれ或いは突起部の頂部からの削り屑を除去するためにも役立つ。

一旦研削が実行されると、ローラーは硬化処理及び抗酸化保護、例えばクロームメッキ或いは窒化する過程に晒される。

エンボス加工ローラーのホブ機械加工に続く研削過程は、加工時間を相当長くしエンボス加工ローラー個々の生産コストの増大を必然的に伴う。この最終研削作業は、突起部の頂部に、平らに均された領域に類似する表面を作り出す。尖端を切った円錐形の形態を有する突起部の場合には、これらの平坦領域は形態が環状であるのに対して、尖端を切ったピラミッド型の形態を有する突起部の場合、平坦領域は形態が四角形である。何れの場合でも、頂部表面は外辺先端部を有する；特に尖端を切ったピラミッド型を有する突起部の場合には、これはピラミッドの側端部で鋭角な端部を表している。頂部表面及びその外辺端部は、弾性的に柔軟なローラーに対して圧縮作用及びウェブ状材料の繊維への変形作用によって、ペーパーに作用することを特徴とする突起部の第一構成要素である。ウェブ状材料の密度及び強度が相対的に低いことから、それを変形するのに及ぼされ得る圧力もまた、強度という機械的な特徴に伴う損失でウェブ状材料自体の繊維を断裂或いは破損し過ぎないために相対的に低くなっている。

エンボス加工されるのと同様接着される製品を複合的に得るよう求められる場合には、エンボス加工ローラーで提供される突起部の少なくとも幾つかが、ウェブ状
材料に作られるエンボス加工された突起部の少なくとも幾つかの上で接着剤を受けるために使用される。公知の技術によれば、実際、一旦ウェブ状の材料が変形されると、少なくとも幾つかの突起部は、それらを形成したエンボス加工ローラーの相対する突起部によってさらに有意に係合され、例えばエンボス加工ローラーに近接して配置される接着剤を分配するためのローラーによって分配された接着剤と接触するようにされる。分配ローラーは、外部円筒状の表面に非常に薄い接着剤の層を有し、エンボス加工されたウェブ状材料で軽く触れると、エンボス加工された突起部の頂部表面に付着する。ペーパーの層に供給される接着剤の量は、接着層の厚み及びエンボス加工された突起部の頂部表面の最大寸法の関数である。尖端を切った円錐形或いは尖端を切ったピラミッド型の形態を有する伝統的な突起部の場合では、この頂部表面は不変であり、またウェブ状材料にそれらを形成するエンボス加工ローラーの突起部に受ける研削の最終機械加工作業で画定される。

ホブを使用する機械加工によって得られるエンボス加工ローラー及び続いておこる研削は、従来技術の現状では非常に困難でありまた突起部自体の選択的研削を実施することさえも不可能である限り、常に全体が同じ高さの突起部を表す。言い換えれば、一旦切り込みが完了するとローラーの円筒状表面全体は研削され同じ外径にされる。結果エンボス加工ローラーの全突起部は同じ高さを有する。

本発明の目的は、経費及び製造時間のさらなる削減を伴って、切り込みの化学的或いはレーザーによる或いはその他の方法と比較してホブすなわちチップ除去加工を用いて得られる切り込みの利点を維持することができるエンボス加工ローラーを製造する製造過程或いは方法を提供することにある。

本発明による好ましい実施形態の目的は、チップ除去加工により得られるエンボス加工ローラーの特徴を改善することであって、より優れた感触と同様により優れた機械的特徴を有するエンボス加工紙製品を得ることができる。

本発明の１つの実施形態によれば、かかる方法は、基本的に幾何学的分配に従って配置される複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーを製造するために提供される。各々の突起部はローラーの軸に近接して大きな底部と、ローラーの軸から離間して頂部表面と、ホブを用いるチップ除去により形成される複数の側面と、を備えた尖端を切ったピラミッド型の形態を実質的に有し、突起部頂部表面のチップ除去加工がそれに続くさらなる研削なしにホブによって成される。典型的には、それらはチップ除去用ホブを用いて得られるため、突起部の複数の側面或いは上面は平面配列を有する。

可能な実施形態によれば、突起部はローラーの表面に亘ってホブの第一の通過及び第二の通過の少なくとも２回によって形成される。上記ローラーが回転を維持される間、第一の通過中らせん溝の第一列を、第二の通過中らせん溝の第二列を形成し、上記突起部を形成するため第一と第二のらせん溝列が相互に交差している。また、各々の溝列がホブの繰り返される通過によっても得られることを予見できる。

可能な実施形態によれば、突起部の頂部表面はホブの溝によるローラーの相互作用によって形成される。各々の頂部表面は、上記ホブを用いるチップ除去によって形成される。本発明の別の実施形態によれば、幾つかの或いはすべての突起部は、突起部の頂部表面の少なくとも一部分がローラーの材料と接触するようになるホブの連続的な歯の間で溝の低地部分なしにローラーとホブの歯のフランク面の間での相互作用によって形成されるよう得ることができ、このような場合、こうして得られた突起部は、ホブを用いる切り込みに先行する研削段階で機械加工される頂部表面の中央領域を備えている。

しかしながら、いずれの場合も、ホブを用いる切り込みに続く研削作業は回避される。

一般に、エンボス加工ローラーは、このように尖端を切ったピラミッド型の形態を有する突起部を備え、各々の突起部の頂部表面は、表面の湾曲した凸状部分を介して少なくとも幾つかの面或いはそれぞれの側面に中心から四方に広がっている。好ましくは、湾曲した凸状の表面、すなわち凸状の先端を付けた或いは丸みを帯びた四方に広がる表面部分は、少なくとも二対の側面に相対する領域に、好ましくはすべての側面に相対する領域に備えられている。この方法によれば、単純なだけでなくより速くさらに経済的なローラーの機械加工が得られ、なお一層繊細なエンボス加工を得ることを可能にし、また紙繊維の局部的な応力を低くして、機械的な抵抗及び感触の特徴による利点を包含するローラーを得ることができる。伝統的なローラーで及び特にチップ除去で得られたローラーで、突起部の頂部表面と側面或いはその複数の面との間の交差で形成される実に鋭角な端部は、部分的に或いは全体的に除去される。同じく除去されるのは、鋭角な頂点であって、例えば２つの平側面と２つの頂部表面の連続した端部の交差により画定される鋭角端部の間の、すなわち平行する端部同士の間での交差による尖頭が除去される。

突起部の鋭角端部と鋭角頂上部の除去或いは削減は、エンボス加工装置の磨耗に関わって幾つかの利点を与えている。実際、通常弾性ゴムで覆われてエンボス加工ローラーと共動する加圧ローラーの、磨耗の縮小が存在している。また、端部及び鋭角頂上部の削減はローラーが切り込み後に受ける処置に関する利点を与えている。事実、上記ローラーはクロームメッキである。クロームはローラーの表面に非均一な方法で付着され、小さな曲率半径の領域及び突起部の端部及び頂上部により集中される。従って、本発明による丸みを帯びた突起部の場合、クロームメッキの厚みの均一性の欠如を減少させ、あらゆる追加の研削作業に寄与する。

好ましくは、必ずしもそうではないが、各々の突起部の全側面は、湾曲した凸状の表面部分、すなわち丸みを帯びた表面によって頂部表面まで広がるであろう。これによって、エンボス加工過程中紙にかかる機械的な応力を最小限まで減少させ、強度及び感触に関わる最終製品の特徴を改善する。

有利な実施形態によれば、突起部は、少なくとも１つのホブの２回以上の通過を介して同一ローラーに少なくとも２つの異なる高さを伴って形成される。この場合、ホブは歯の間に異なる深さの溝、つまり低い突起部を形成するためには浅い溝及び高い突起部を形成するためには深い溝を具備するであろう。次の研削段階の欠如によって、チップ除去加工で異なる高さの突起部を備える、好ましくは少なくとも部分的に表面を凸状にされた（すなわち湾曲した凸状の）頂部表面を有する突起部の少なくとも幾つかを備えるローラーを得ることができる。また好ましくは、異なる高さの突起部の場合、すべての突起部は、凸状の先端を付けられた頂部表面すなわち湾曲した凸状表面の少なくとも幾つかの部分を有し、側面にすなわち突起部自体の側面或いは複数の面に中心から四方へ広がっている、すなわち突起部自体の側面或いは複数の面に対して放射状に広がっている。

別の特徴によれば、本発明は幾何学的分配に従って配置される複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーに関わるものであり、各々の突起部はローラーの軸に近接して底部と、ローラーの軸から離間して頂部表面と、そしてチップ除去により形成される複数の側面と、を備えた尖端を切ったピラミッド型の形態を実質的に有し、上記突起部の上記頂部表面の少なくとも一部分が２回のホブの通過で得られ、また上記ホブを用いて機械加工された頂部表面は、次に続くチップ除去の機械加工作業に晒されることがない。

また別の特徴によれば、本発明は上述のように及び／又は上記で定義された方法により得られる少なくとも１つのエンボス加工ローラーと、上記エンボス加工ローラーと動作する少なくとも１つの加圧ローラーと、を備えるエンボス加工装置に関わるものである。また好ましくは、エンボス加工装置は２つ以上の層を相互に接着し、少なくともそのうちの１つの層がエンボス加工用の接着剤を供給或いは分配するためのローラーを備える接着組立体を有する。

別の特徴によれば、本発明の要旨の形成は、チップ除去加工で作られた尖端を切ったピラミッド型の形態を有する複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーであり、尖端を切ったピラミッド型の形状を備える突起部の各々が複数の側面及び１つの頂部表面を有し、上記突起部の少なくとも幾つかの頂部表面が上記頂部表面の湾曲した凸状部分を介してそれぞれの側面の少なくとも幾つかに広がっている。

好ましくは、すべての突起部の頂部表面は、頂部表面の湾曲した凸状部分を介してそれぞれの側面の少なくとも幾つかに広がっている。改良された実施形態によれば、上記突起部の少なくとも幾つかの頂部表面は、好ましくはすべての突起部の頂部表面が、表面の湾曲した凸状部分を介してそれぞれの側面のすべてに中心から四方へ（すなわち放射状に）広がっている。

本発明はまた、チップ除去加工で作られた尖端を切ったピラミッド型の形態を有する複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーに関わるものであり、尖端を切ったピラミッド型による各々の突起部は複数の側面及び１つの頂部表面を有し、上記突起部の少なくとも幾つかの頂部表面が、少なくとも１つの凸状の先端を付けられた部分を有する。

また、本発明の主題をなすものは、異なる高さで且つ少なくとも部分的に丸みを帯びた頂部表面を伴って、好ましくはチップ除去によって得られる幾何学的形態の複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーである。言い換えれば、より大きな高さの突起部とより低い高さの突起部のどちらの頂部表面も、湾曲した凸状つまり凸状の先端を付けられた部分を少なくとも１つ有している。好ましくは、突起部は四角形の底部を備えた尖端を切ったピラミッド型の形態を有し、また好ましくは、より大きな高さの突起部が低い高さの突起部よりも大きな底部断面を有している。例えば、大きな高さの突起部は四角形のメッシュの、好ましくは正方形のメッシュによる構成の頂上部に配置することができる。好ましくは、より高さの低い突起部が各々のメッシュの中央に配置され、また可能な実施形態によれば、より高さの低い４つの突起部が四角形或いは正方形のメッシュの側面を交差する。より高さの低い突起部は、異なる断面形状、例えば正方形或いは細長く延びた長方形の形状を有することができる。

有利な実施形態によれば、より大きな高さの突起部は、より低い突起部の底部の２倍長の側部を有する底部を伴って四角形の断面を有する。上記突起部が、お互いに異なる形状を有するならば、より大きな高さの突起部の底側部の半分に等しい底側部で正方形の断面をもつ第一のタイプの突起部より大きな寸法の突起部の底側部と等しい大きな底側部及び大きな寸法の突起部の底側部の半分に等しい小さな底側部で長方形の断面をもつ第二のタイプの突起部であってもよい。

本発明は、本発明の実用的で制限されない実施形態を示す添付図面及び説明からより良く理解されるであろう。

図１及び図２は、イタリア国特許第１２２２２５５号及び同第１２２２２５６号で説明されていることに従い、ホブの二重通過による機械加工及びそれに続く研削を施されたローラーの平面配列及び断面図を示している。

切り込みを実行するために、予め研削されたローラー１は、軸３及び５と共に心押し台７と旋盤スピンドルの間に設置され、スピンドルは歯９に関わって固定され、公知の型の歯伝動装置を介して回転運動を伝えている。旋盤の主な部材は図３に概略を示しているが、それらは当事者には公知であるので詳細は省略する。

２つ以上の連続した通過と２つの異なる偏向による二重のらせん溝列を伴って尖端を切られたピラミッド型の形態を有する突起部を相互に形成する交差によって、 予め研削されたローラー１の円筒状表面で実行されるホブは、符号番号１０で指示されている。溝は、ホブの歯切り端部で実行されローラーからの物質除去を機械加工することによって得られる。

図４において、上記ローラー１は、連続した２つのホブ１０、１０Ａに機械処理されている。従来技術によれば、このような設備で切り込みを入れられたローラーは、ホブ１０、１０Ａによって作られたらせん溝の交差で形成された突起部に望ましい寸法をもたらす研削に晒される。このような処置の方法の結果は、図１及び２の断面図に示されている。符号番号Ｐで指示された突起部は、ローラー軸に近接して大きな底部と略平らな頂部表面とを備える正方形の断面（例示による）を伴う尖端を切ったピラミッド型の形状を有し、ローラー軸に近接して大きな底部と略平らな頂部表面は各々の突起部の側面Ｆに端部Ｓ１と関連付けされている。このような平らな頂部上面は研削ホイールによって機械加工され、端部Ｓ１は、研削作業を実行する研削ホイールのエンベロープの表面でホブ１０によって作られた尖端を切ったピラミッド型の形状を有する突起部の、平側面或いは平面Ｆの間での交差によって作られる。現実には、ローラー側面の円筒状形態及び研削ホイールの円筒状の形態の結果として、実際頂部表面が平らになることはないであろう。しかし、平らな表面になるよう想定される次に続くものは何であろうか。実際には、研削ホイールの運動面によるローラー１の円筒状表面の交差で作られるのであるけれども、その独自の幾何学的形状を伴って平らに接近する表面を「平面」によって意味するのはどこなのであろうか（本明細書の説明及び添付の特許請求の範囲に関連して）。

このような機械加工過程は、１つ以上のホブ１０、１０Ａを用いる切り込みの後、研削作業を実行する必要性の理由で特に長い。さらにこの作業は、エンボス加工ローラーに鋭角の端部Ｓ１を発生させる。これらの鋭角端部は、このように得られたローラーでエンボス加工された紙に或いはその他の材料に非常に強い局部的な応力を、紙を作っている繊維素上に或いは一般にはエンボス加工された材料上に引き起こしてしまう。これはエンボス加工された材料に局部的な損傷を与え、特に粗い感触をもつ表面を作ってしまう。

代わって図５、図６、図６Ａは、本発明による方法でどのようにエンボス加工ローラーが機械加工され得るのかを図示している。符号番号は図１に示されたものと同一或いは相当する部分を指している。再び、図５は尖端を切ったピラミッド型の形状を有する突起部を備えるエンボス加工ローラー１の円筒状表面の一部分の平面配列を図示している。図６の部分断面図で見ることができるように、再び尖端を切ったピラミッド型の形状を有するこれらの突起部Ｐは、ホブ１０或いは一対のホブ１０、１０Ａで作られた溝の交差によって形成される側面Ｆを備えている。図示された例では、それらは再び正方形の底部を備える尖端を切ったピラミッド型の形状を有する突起部であるが、突起部は、ホブを用いる切り込みの技術を使用することに首尾一貫してその他の形状をも備え得ることを理解されるべきである。例えば突起部は、ホブの相対する回数の通過によって得られる長方形の或いは偏菱形の或いはまた六辺形の底部をもつ尖端を切ったピラミッド型の形状を有することができる。図６Ｃは、図５及び図６に相対する切り込みを入れられたローラーの一部分の平面配列の斜視図を示している。

切り込みの従来技術（図１及び図２）で起こることとは違って、各々の突起部の頂部表面Ｐは、鋭角な端部で側面Ｆに関連付けされた略平らな表面部分をもはや備えてはいない。むしろ、Ｓによって再び指示される頂部表面は、ここでは完全に丸みを帯びている。すなわち鋭角端部の発生なしに側面Ｆに広がっている（図６Ｃ）。突起部Ｐを形成する尖端を切ったピラミッド型の底部に相当する溝の底部は、広い曲率半径を伴う端部Ｓ２を有する。

このような突起部Ｐの形態は、歯を備えるホブを用いる旋盤の心押し台の間に配置されたローラー１の円筒状表面を機械加工することで得られる。断面図における輪郭は、図６で図示された突起部Ｐの断面を補足している。図６Ａは、機械加工段階で突起部Ｐを伴うローラー１の表面の一部分及び突起部Ｐの側面を画定する溝を形成する歯Ｄを伴うホブ１０の一部分を概略断面図で示している。

図６Ａに記されているように、ホブ１０の歯Ｄの間の溝は、断面図で曲線をなす輪郭を有している。ローラー１の表面における２つの異なる偏向によるこのような工具の二重通過の場合、図５及び６の突起部Ｐは丸みを帯びた頂部表面或いは正面を伴って形成される。歯Ｄの頂上の平らな部分が、ローラーを形成する材料を貫通して、Ｓ２で示された丸みを帯びた底部を伴う溝或いはチャネルを形成する。

このような特殊な実施形態の例によれば、次いで各々の突起部Ｐは、ホブ１０の歯Ｄによってローラー１の本来の表面からチップ除去によって作られたすべての側面或いは面Ｆと頂部表面Ｓとを有する。このように作られた表面全体は、ホブによる機械加工で成されたものである。もう一方で、ホブ１０は始動ローラーの材料に完全にその歯を沈めない、ということが排除されていない。つまり、突起部Ｐの頂部表面は、ホブ１０で外辺領域を機械加工される一方で中央領域はさらなる機械加工は成されない、そうなるとそれは旋盤上での切り込みに先行する研削作業によって機械加工されたローラー１の表面の一部分で部分的に形成されるのであろう。このような特徴的属性に従って、機械加工の例は図６Ｂで概略的に図示されている。

図６ＢにおいてＳ３で示されているのは、突起部Ｐの頂部表面中間部分であり、 そこは歯Ｄ同士がローラーの材料に接触しない底部の平らな部分で、ホブ１０が作用を及ぼさない。このような頂部表面中央領域Ｓ３は、代わりに、ホブ１０の歯Ｄのフランク面で機械加工される頂部表面の一部分で外辺部を周囲され、またこのように湾曲した形状を有し且つ各々の突起部の側面或いは面Ｆに広げられた中心から四方に広がる領域を形成している。

本発明の実施形態によれば、突起部Ｐの大きさ及び近接した突出部Ｐ同士の距離は、ローラー軸を備えまた突起部の側面に直交して展開する断面において（例えば図５の線VI−VIで示された断面など）、「満たされた領域」は「空き領域」よりも小さい、すなわち突起部Ｐの断面領域は２つの近接した突起部の間でホブの歯Ｄによって形成される空間の断面領域よりも小さい。

好ましい実施形態によれば、空き領域の底部或いは近接した突起部Ｐの間のチャネルは、例えば図６Ａ、６Ｂで図示されるように湾曲した表面を有する。上記湾曲した表面は、凹状でホブの歯Ｄの凸状前表面で形成される。好ましくは、近接した突起部の間で空き領域の底面は平坦部分を有する。このような平坦部分は、実際円筒状の形状であってシリンダーに同軸である。上記平坦部分は、前述の湾曲した表面によって突起部の平坦な側面に広がっている。

図６から図６Ｃに示された切り込みを入れられたローラーの場合、従来のローラー（図１及び図２）に関わるさらなる利点、特に巻紙と同じ長さを想定して、上記ローラーを使用してエンボス加工された紙のロール外径における増加を得ることが可能である。この利点は、基本的には同量の巻かれた材料を想定し、製品のボリューム或いは大きさの増加量であって、化学的或いはレーザーでエッチングされたローラーにより得られるエンボス加工に関わって達成される。この場合、ホブを用いたチップ除去によるローラーの機械加工が、丸みを帯びたチップを得るために従来使用されて来た切り込み技術（レーザー或いは化学的エッチング）に関わって５０％以上もの機械加工時間短縮により、より速くまた従ってより経済的であるというさらなる利点も存在する。

ホブの適切な仕様によれば、ホブを用いるチップ除去により様々な高さの突起部を備えるローラー１の円筒状表面を直接的に得ることが可能である。この主の解決策は図７、図７Ａ、図８、図１２、図１３に示されている。図７は、異なる高さの歯による輪郭を有するホブを用いて機械加工されたローラー１の部分平面配列を示している。図８は、図７の線VIII−VIIIによる断面を示し、図７Ａは、図７の平面図で示された切り込みの入ったローラーの平面配列部分の斜視図を示している。図１２及び図１３は、三次元の立体モデルソフトウェアを用いて得られた表現を示し、図７及び図７Ａのそれぞれに類似して見える。この実施形態によれば（実際には鋭角端部に相当しない、線で描かれただけの図７で表された）突起部は、平面図で２つの異なる高さ及び３つの異なる形状を有することに注目することができる。また特に、平面図でＰ１で示された大きな寸法及び大きな高さの突起部と、同図で高さの低い正方形及び長方形の形状ですなわちローラーから小さく突出して且つ突起部Ｐ１のＳＡで示された頂部表面が位置する円筒状表面より下に位置する突起部Ｐ２、Ｐ３と、を認識することができる。

一方で突起部Ｐ１ともう一方で突起部Ｐ２、Ｐ３との間の高さの違いは、図７Ａ及び図８の断面図で明らかに見ることができる。後者の図ではまた、突起部を画定する溝の底部が、いかに角が取れているかということに注目することができる。同様に、角が取れて丸みを帯びているのは、突起部の頂部表面ＳＡ、ＳＢそれら自体と側面Ｆの間で広がっている（突起部Ｐ１の）頂部表面ＳＡ及び（突起部Ｐ２の）ＳＢである。またこの場合、突起部の頂部表面上の鋭角端部Ｓ１は、低い高さの長方形形状の突起部における２つの端部を除いて、回避されている。また理論上この場合において、ホブは図６Ｂの場合と同様に作動することができる。従って、ホブの歯の輪郭によって機械加工されない頂部表面ＳＡ、ＳＢの一部分を残している。もう一方で、同一の高さのすべての突起部Ｐを図示した前記の例におけるのと同じくこの場合においても、突起部Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の表面全体をホブで機械加工することは特殊な利点であり、従ってそれらの頂部表面で完全に丸められた突起部を形成している。代わって、２つの高さの一方を有する突起部だけを丸くすることも可能である。

図１４、図１５及び図１６は、図７、図７Ａ、図８、図１２、図１３によるエンボス加工ローラーの組立を用いて、エンボス加工されたティッシュペーパーの２つのパイルＶ１及びＶ２を（例えば接着剤で）接合することで得られるウェブ状の材料Ｎの顕著な拡大断面図を図示している。図１４に示されているのは、チップトウチップ技術、例えば米国特許第５０９６５２７号で説明及び図示された仕様を有し、参照によりその内容が現在の説明に完全に取り入れられるエンボス加工装置において、しかし上述の図７、図７Ａ、図８、図１２、図１３で図示された突起部で作られたエンボス加工ローラーで得られる材料Ｎである。２つの層はエンボス加工ローラー及び加圧ローラーの間で各々別個にエンボス加工され、次いで、一方の突起部Ｐ１が他方の突起部Ｐ１と一致するようになることができるよう、相互に関わって角張って位相を等しくするエンボス加工ローラーの間の積層ニップで結合され、材料Ｎは２つのパイルのより大きな高さの（再びＰ１で示された）突起部で相互に接着剤で接合されるパイルＶ１、Ｖ２から作られるであろう。かなり大きな寸法の材料は、高さの低い突起部Ｐ２の存在及び突起部の高密度（１平方センチ当り５個の突起より多く、好ましくは１平方センチ当り１５個の突起より多いか又は等しい）のお陰で得られ圧迫をほとんど被ることなく、よってその本来の特徴を保持する。実際突起部Ｐ１は非常に近接して存在するので、ウェブ状の材料がその独自の重さを負って、或いは後者は接触しないにも関わらず突起部Ｐ２を包含する領域における外部応力の理由で、ほとんど屈折しないであろう。

図１５に図示されているのは、一方のエンボス加工ローラーのより高い突起部Ｐ１が、もう一方のローラーの低い高さの突起部Ｐ２に一致するようになることができるよう、エンボス加工ローラーの異なる位相でエンボス加工する同様のタイプにより得られるウェブ状の材料Ｎである。パイルＶ１、Ｖ２は、この場合、突起部Ｐ１、Ｐ２が対で一致する点で接合され、ウェブ状の材料Ｎは図１４の場合より小さな全体容量を有するであろう。この場合には、図１４の仕様に関わって、一方の層のすべての突起部が、もう一方の層の一致する突起部上に置かれるようになる限り、曲げに弱い物質或いは曲げに抵抗の低い層を使用することもまた可能である。

従って、このように作られたエンボス加工ローラーを備える同様のエンボス加工装置は、種々の厚みの、すなわち使用される同量の材料を想定して種々のボリュームのウェブ状材料を製造することができる。

図１６は、例えば米国特許第６７５５９２８号で説明されたタイプの、参照によりその内容が現在の説明に完全に取り入れられるエンボス加工装置により、得ることができる材料を図示している。このようなタイプのエンボス加工装置では、２つのパイルＶ１、Ｖ２の何れか一方或いは他方、或いはその両方が、第一の背景エンボス加工に晒され、次に２層の内の少なくとも１つが、背景エンボス加工の突起部に関わって大きな寸法の突起部によって画定されるエンボス加工された装飾様式の創作による装飾用のエンボス加工を受ける。２つのパイルの背景エンボス加工を実行するエンボス加工ローラーは、図１６で図示されたタイプのウェブ状材料Ｎをこのように得て本発明により製造され得る。層Ｖ１、Ｖ２の各々は、異なる高さの突起部Ｐ１、Ｐ２によって形成された背景エンボス加工を有し、そしてこのエンボス加工上に装飾を形成するＰＤで示された別のエンボス加工が重ね合わされる。本発明によるエンボス加工ローラーの使用によって、従来のシステムに比較して、 突起部Ｐ１、Ｐ２が装飾部ＰＤ同士の間に位置する限りより大きな寸法をもつ製品が得られる。しかし、それらは共に結合され、常にそれらの間に大きな空間（図１４及び１５を参照して既に図示された理由により）を保持することができる。

このような結果は、本発明によるチップ除去機械加工で、特にローラーが図９の拡大写真で図示されるような、突起部Ｐの頂部表面全体Ｓ、ＳＡ、ＳＢに亘って完全に機械加工される際に得られる。この拡大写真は図５、図６、図７に図示された完全に角に丸みを帯びた頂部表面を伴うすべて同じ高さの突起部Ｐを備えるタイプの態様に関わるものである。

図１０は、ホブを用いる切り込みに続いて実行された研削動作を伴う従来技術で機械加工されたローラー１、すなわち図１及び図２に示された１つに相当するローラーによる想定される形状の比較を示している。それらは明らかに、平面図で実質的に正方形の平面配列で実質的に平らで、各々の突起部Ｐの側面に鋭角の端部を伴って関連付けされる頂部表面の存在に注目すべきである。

図９と図１０の比較から、外部部材、例えば接着剤の層で覆われる接着剤を分配するローラーと接触するようになる際、エンボス加工されたウェブ状材料の異なる性質を容易に理解することができる。実際、図１０によるローラーでエンボス加工されたウェブ状材料を使用して、頂部表面は四角形の形状であり突起部と分配ローラーが接触するようになる圧力に関係なく、それらの拡張部に亘って接着剤で湿らされる。代わって図９の場合では、ウェブ状材料で作られた突起部はおおよそ平坦な頂部表面を有するのではなく、むしろ凸状の先端を付けられた頂部表面である。この場合、突起部が接着剤を分配するローラーと接触するようになる際、これらは突起部各々の中央領域のみで接着剤を受ける。このような態様は図１１に図示されている。エンボス加工ローラーは符号番号２０で示され、接着剤分配ローラーは符号番号２２で示されている。一方、符号番号Ｖで示されているのは、ローラー２０に依然として付着した状態のエンボス加工されたウェブ状材料である。

そして、突起部と分配ローラーの間で及ぼされる同様の圧力を想定して、分配される接着剤の量はより少なくなり、またこのような圧力に応じて調節可能である。

図７の模様に従い切り込みを入れられたローラーによるエンボス加工されたウェブ状材料の場合、より高い突起部だけが接着剤を受け、またこの場合、分配される接着剤の量は、エンボス加工された（エンボス加工ローラーの突起部で支持される）ウェブ状材料と接着剤を分配するローラーの間に引き起こされる圧力の関数である。

本発明の実施形態によれば、製造方法は、例えば頂部表面の中央領域を平坦にするためのホブによる機械加工の後に実施されるさらなる研削段階を包含することができる。このような方法で機械加工されたエンボス加工ローラーは、状来技術によるローラーを越える上述の利点の少なくとも一部分を依然として達成する。

本発明による別の実施形態によれば、上述のように得られる２つのローラーは、エンボス加工装置に備えることができ、また無益なすなわちあらゆるウェブ状材料なしで作動を引き起こすことがない。ローラーはチップトウチップ式或いは入れ子式の仕様に備えることができる。回転ローラーの相互接触は付加的な突起部の機械加工を実施することができる。

添付図面は、単に本発明の実用的な証明として提供され、本発明の範囲から逸脱することなくその形態及び構成において変更することができる一例を示しているということが理解される。添付の特許請求の範囲における参照番号の可能な存在は、単に説明及び添付図面を参照して特許請求の範囲を読むことを補足することが目的であり、特許請求の範囲によって表される保護の範囲を決して制限するものではない。

ホブ及びそれに続く研削を用いる従来技術による機械加工されたエンボス加工ローラーの部分平面配列図。 図１の線II−IIによる部分断面図。 １台のホブによるローラーの機械加工用設備の動作図。 ２台のホブによるローラーの機械加工用設備の動作図。 本発明による機械加工されたローラーの平面配列概略図。 図５の線VI−VIによる部分断面図。 図６の断面に類似の部分断面図、但し機械加工段階でホブの輪郭表示を伴う。 図６の断面に類似の部分断面図、但しローラーの材料にホブの小貫通を伴う。 図６のローラーの部分平面配列の斜視図。 異なる模様の切り込みによるエンボス加工ローラー表面の部分拡大平面配列図。 図７の平面配列の概略斜視図。 図７の線VIII−VIIIによる断面図。 本発明による方法で機械加工されたローラーの部分拡大写真。 従来技術により機械加工されたローラーの拡大写真。 そこに付着するエンボス加工紙材料の層を伴いその領域で層が接着剤の適用を受ける本発明によるエンボス加工ローラーの組立による概略断面図。 図７に類似の三次元コンピュータ処理図。 図７Ａに類似の三次元コンピュータ処理図。 異なる仕様で及び異なるエンボス加工装置を伴う、本発明によるローラーでエンボス加工することによって得られる二層のウェブ状材料の部分拡大概略断面図。 異なる仕様で及び異なるエンボス加工装置を伴う、本発明によるローラーでエンボス加工することによって得られる二層のウェブ状材料の部分拡大概略断面図。 異なる仕様で及び異なるエンボス加工装置を伴う、本発明によるローラーでエンボス加工することによって得られる二層のウェブ状材料の部分拡大概略断面図。

Claims (29)

1. 突起部の各々が、ローラーの軸に近接して大きな底部と、ローラーの軸から離間して頂部表面と、ホブを用いるチップ除去により形成される複数の側面と、を備える尖端を切ったピラミッド型の形状を実質的に有して、
   幾何学的分布に従い配置される複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーを製造する方法において、
   突起部の上記頂部表面のチップ除去加工が、次に続くさらなる研削なしに上記ホブによって完了することを特徴とする方法。
2. 上記ローラーが回転を維持する間、上記突起部が、ローラーの表面を第一の通過及び第二の通過の少なくとも２回の通過によって形成され、上記第一の通過中らせん溝の第一列を、上記第二の通過中らせん溝の第二列を形成して、上記突起部を形成するために第一及び第二のらせん溝列が相互に交差していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記頂部表面が、ローラーの相互作用を介して上記ホブの複数の溝により形成され、頂部表面の各々が、上記ホブを用いるチップ除去によって形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 上記頂部表面が、上記ホブを用いて、突起部側面の少なくとも幾つかに対して中心から（又は放射状に）広がる丸みを帯びた端部で形成されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の方法。
5. 上記頂部表面が、相当する突起部側面のすべてに中心から広がる丸みを帯びた端部で形成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 上記突起部が、複数の平側面と１つの凸状頂部表面で形成され、凸状に湾曲した表面部分を介して上記複数の平側面の少なくとも幾つかに中心から広がっていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の方法。
7. 上記突起部が、複数の平側面と１つの凸状頂部表面で形成され、凸状に湾曲した表面部分を介して平側面のすべてに中心から広がっていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 上記突起部の頂部表面全体が、凸状に湾曲した形状を備えていることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 上記突起部の各々が、上記ホブのカッターで頂部表面全体に亘って機械加工されていることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の方法。
10. 上記突起部の少なくとも幾つかが、それぞれの頂部表面の外辺部分をホブで機械加工され、上記頂部表面の中央部分が、上記ホブで機械加工されないことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の方法。
11. 上記突起部が、同一のローラー上で少なくとも２つの異なる高さで形成されることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の方法。
12. 突起部の各々が、ローラーの軸に近接して大きな底部と、ローラーの軸から離間して頂部表面と、チップ除去機械加工で形成される複数の側面と、を備える尖端を切ったピラミッド型の形状を実質的に有して、
    幾何学的分布に従い配置される複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーにおいて、
    上記頂部表面の各々の少なくとも一部分が、ホブの２回の通過によって得られ、また上記ホブを用いて機械加工された上記頂部表面が、次に続くチップ除去機械加工作業に晒されることがないことを特徴とするエンボス加工ローラー。
13. 上記頂部表面の各々が、表面の丸みを帯びた部分を介してそれぞれの突起部の実質的に平側面の少なくとも幾つかに中心から広がっていることを特徴とする請求項１２に記載のエンボス加工ローラー。
14. 上記頂部表面の各々が、表面の丸みを帯びた部分を介してそれぞれの突起部の実質的に平側面のすべてに中心から広がっていることを特徴とする請求項１３に記載のエンボス加工ローラー。
15. 上記突起部の頂部表面全体が、上記ホブを用いるチップ除去で形成されることを特徴とする請求項１２又は１３又は１４に記載のエンボス加工ローラー。
16. 各突起部の頂部表面が、それぞれの突起部側面の少なくとも幾つかに鋭角な端部を伴うことなく中心から広がっていることを特徴とする請求項１２から１５の何れか一項に記載のエンボス加工ローラー。
17. 各突起部の頂部表面が、それぞれの突起部側面のすべてに鋭角端部を伴うことなく中心から広がっていることを特徴とする請求項１６に記載のエンボス加工ローラー。
18. 上記突起部の頂部表面の少なくとも幾つかが、ローラーと同軸で円筒状表面部分を備え、それぞれの突起部側面に広がる丸みを帯びた表面部分で周囲され、上記丸みを帯びて広がる表面部分が、上記ホブを用いるチップ除去で形成されることを特徴とする請求項１２から１７の何れかに記載のエンボス加工ローラー。
19. 少なくとも２つの異なる高さの突起部を備えることを特徴とする請求項１２から１８の何れかに記載のエンボス加工ローラー。
20. チップ除去機械加工で形成された尖端を切ったピラミッド型の形状を有する複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーにおいて、
    尖端を切ったピラミッド型の形状による突起部の各々が、複数の側面と、１つの頂部表面と、を有して、
    上記突起部の少なくとも幾つかの頂部表面が、頂部表面の湾曲した凸状部分を介してそれぞれの側面の少なくとも幾つかに中心から広がっていることを特徴とするエンボス加工ローラー。
21. すべての突起部の頂部表面が、頂部表面の湾曲した凸状部分を介してそれぞれの側面の少なくとも幾つかに中心から広がっていることを特徴とする請求項２０に記載のエンボス加工ローラー。
22. 上記突起部の少なくとも幾つかの頂部表面が、頂部表面の湾曲した凸状部分を介してそれぞれの側面のすべてに中心から広がっていることを特徴とする請求項２０又は２１に記載のエンボス加工ローラー。
23. チップ除去機械加工で形成された尖端を切ったピラミッド型の形状を有する複数の突起部を備えるエンボス加工ローラーにおいて、
    尖端を切ったピラミッド型の形状による突起部の各々が、複数の側面と、１つの頂部表面と、を有して、
    上記突起部の少なくとも幾つかの頂部表面が、少なくとも１つの凸状の先端を付けられた部分を備えることを特徴とするエンボス加工ローラー。
24. 上記突起部の少なくとも幾つかの頂部表面が、丸みを帯びた表面部分を介して１つ以上の平側面に中心から広がっていることを特徴とする請求項２３に記載のエンボス加工ローラー。
25. 上記突起部の側面が、湾曲した表面で上記突起部を周囲して走るチャネルの底部表面に広がっていることを特徴とする請求項１２から２４の何れかに記載のエンボス加工ローラー。
26. 上記底部表面が、少なくとも１つの中央平坦領域を有することを特徴とする請求項２５に記載のエンボス加工ローラー。
27. 上記突起部の断面が、近接した突起部同士の間で空間の断面よりも小さい面積を有することを特徴とする請求項１２から２６の何れかに記載のエンボス加工ローラー。
28. 請求項１２から２７の何れかに記載の少なくとも１つのエンボス加工ローラーと、上記エンボス加工ローラーと共動する少なくとも１つの加圧ローラーと、を備えるエンボス加工装置。
29. 接着剤ディスペンサーを備えることを特徴とする請求項２８に記載のエンボス加工装置。

Images