JP4080482B2 - エンボス加工及び接着剤転写の方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄いフィルムウェブにエンボス加工して接着剤を塗布する方法及び設備、並びにそのような方法により製造されたウェブに関する。

不注意な接触から保護された感圧接着剤の薄層を含むシート材料並びにこれらを製造する方法及び装置が開発されてきており、本発明の譲受人に共に譲渡された米国特許第５，６６２，７５８号、名称「対象表面への押し付け時に剥離可能にシール可能な複合材料及び製造方法（Composite Material Releasably Sealable to a Target Surface When Pressed Thereagainst and Method of Making）」（ハミルトン（Hamilton）らに発行）、米国特許第５，８７１，６０７号、名称「変形可能な立ち上がり部により防護された物質を有する材料及び製造方法（Material Having A Substance Protected by Deformable Standoffs and Method of Making）」（ハミルトンらに発行）、米国特許第５，９６５，２３５号、名称「三次元の重なり抵抗性シート材料並びにその製造方法及び装置（Three-Dimensional,Nesting-Resistant Sheet Materials and Method and Apparatus for Making Same）」（マクガイア（McGuire）らに発行）、米国特許第６，１９４，０６２号、名称「改良された貯蔵ラップ材料（Improved Storage Wrap Materials）」（ハミルトンらに発行）に詳細に記載されている。しかしながら、上記の方法は、比較的低速になる傾向があり、高速の商業用途には適さない。それ故に、加工速度に関連する問題に取り組むために、米国特許第６，１９３，９１８号、名称「高速エンボス加工及び接着剤転写方法及び装置（High Speed Embossing and Adhesive Printing Process and Apparatus）」（マクガイア（McGuire）らに発行）に記載される方法のような代替方法が開発された。そのような方法においては、ウェブをロールから剥がすときに、接着剤とウェブとを剥ぎ取り、すなわち接着破壊で剥離するために、幾つかのロール上に剥離性コーティングが使用された。そのような方法によりライン速度の上昇が可能なことが判明したが、１つ以上のロール上に剥離物質を使用するので、剥離性コーティングされたロールの補修又は交換のために、ラインが停止するまでに運転できる時間の長さに限界があり得る。実際上は、剥離性コーティングは、剥離特性の摩耗又は喪失のために、通常は長時間の剥離を提供することはない。その結果ロール寿命が短くなって、コーティングされたロールの頻繁な取り替えを必要とする。

それ故に、ウェブに接着剤を転移するロール上に剥離性コーティングを使用することを必要としない接着剤をコーティング又は転写されたウェブの製造プロセス、及び／又はコーティングされたロールの寿命を延ばす方法を提供することが望ましい。本発明は、接着剤とロールの間の剥ぎ取り機構又は接着破壊によるよりも、接着剤の凝集破壊により接着剤が「分裂する」結果となる温度で接着剤を供給することによって、剥離性コーティングの必要性を解消する。本発明の方法は、剥離性コーティング又は表面を含むロールと併せて使用して、コーティング又は表面の寿命を延ばすことも可能である。

全ての引用した文献の関連する部分は、参考として本明細書に組み込むが、いずれの文献の引用も、それが本発明に関する先行技術であるということの承認として解釈されるべきではない。

本発明は、エンボス加工及び接着剤塗布の方法を提供するものであり、第一のパターン付きエンボス加工ロールに相補的なパターンを有する第二のパターン付きエンボス加工ロールと係合する第一のパターン付きエンボス加工ロールに接着剤を塗布する工程と、所定の接線速度で第一のエンボス加工ロールと第二のエンボス加工ロールの間にシート材料ウェブを通して、同時にウェブにエンボス加工しウェブに接着剤を向ける工程と、ウェブを第一のパターン付きロールから取り外す工程と、ここで、接着剤が、接着剤の少なくとも一部が第一のエンボス加工ロール上に残り、且つ接着剤の一部がウェブ上に残り、且つウェブ上のエンボス部の間に接着剤パターンを形成するように、凝集破壊して分裂し、とを含む。代替実施形態では、ウェブは、接着剤塗布とは異なる時間及び場所でエンボス加工されてもよく、又は全くエンボス加工されなくてもよい。

更に別の実施形態では、本発明は、少なくとも１つの表面上に配置された接着剤を有する、本発明の方法により製造された食品貯蔵ラップを提供する。食品貯蔵ラップは二次元であっても三次元であってもよく、且つパターン化された又は連続の接着剤を表面上に有してもよい。

本明細書は、本発明を特に指摘して明確に請求する請求項で結論とするが、本発明は、添付図面と共に好ましい実施形態の次の説明によってより良く理解されると考えられ、図面中において、同じ参照番号は類似要素を表わす。

図１は、本発明の方法及び装置１０の１つの実施形態を概略形体で示す。本装置は、少なくとも２つの噛み合うエンボス加工ロール１４及び１６を含むのが好ましい。（しかしながら、ウェブがエンボス加工されない又は噛み合うエンボス加工ロールでは、エンボス加工されない実施形態も考慮の内である。）装置１０は、スロットダイ２４などの加熱されたスロットダイ、ロール１８〜２２などの接着剤計量ロール、Ｓラップ２８などのＳラップ（これら全ても図１に示す）、並びにいずれか他の所望の設備及び／又はプロセスのような他の設備と、操作可能に関連付け可能である。図１に示す実施形態では、ウェブ１２は、エンボス加工ロール１４と１６が係合してウェブ１２がこれらの間を通過することにより、エンボス加工される。別の実施形態では、ウェブ１２は、１つ以上のロール又は他の機構に接触状態に配置して、接着剤をウェブに塗布及び／又はウェブにエンボス加工してもよい。ウェブ１２は、これに接着剤を塗布することができる、好ましくはエンボス加工ができる、いかなる材料であってもよい。例えば、ウェブ１２には、紙、フィルム（ポリマーフィルムが挙げられるが、これに限定されない）、織布、不織布、ラミネート、箔、蝋紙又は他のコート紙、及びこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されない。

エンボス加工ロール１４及び１６は、相補的なエンボスパターンを有し、これらが噛み合って、その間を通るシート材料ウェブ１２にエンボス加工することが好ましい。ポケット及び隆起したランドを備えるロールは、一般に雌型エンボス加工ロールと呼ばれ、一方、隆起した凸部及び窪んだランドを備えるロールは、一般に雄型ロールと呼ばれる。この実施形態では、雌型エンボス加工ロール１６は、接着剤２６がウェブ１２上のエンボス部の間に接着剤パターンを形成するように、接着剤２６をウェブ１２に同時に塗布するためにも使用される。（しかしながら、接着剤が、パターン以外で、例えば連続的又は無秩序に配置される、及び／又はエンボス部の間以外の領域に置かれる代替実施形態も考慮の内である。更に、接着剤は、雌型ロール１６以外の手段により、例えば、噴霧器、押出機、転写機、透過性又は不透過性のロール、ブラシ、パッドなどによって塗布できることも考慮される。）接着剤２６の少なくとも一部は、ウェブ１２がロール１６から取り外されるときに、接着剤２６が凝集破壊又は「分裂」するような温度又は条件に維持される。本明細書で使用する用語「凝集破壊」「分裂する」又は「分裂」とは、接着剤の内部破壊を指す。すなわち、接着剤内部の凝集結合が、接着剤と接着剤が粘着する表面との間の粘着結合より弱い。したがって、この実施形態では、接着剤２６が分裂して、ウェブ１２がロール１６から取り外された後には、ロール１６及びウェブ１２両方の上に配置されている。

接着剤２６は、例えば、スプレー、転写、押出し、ブラシング、透過性若しくは不透過性のロール、及び／又はパッドなどを用いて、当業界で既知のいずれかの塗布方法により雌型ロール１６へ塗布されてもよいが、図１は、スロットダイ２４及び接着剤計量ロール１８〜２２を使用する１つの実施形態を示す。接着剤計量ロール１８〜２２は、いかなる大きさ又は材料であってもよい。１つの実施形態では、計量ロール１８〜２２は、平滑鋼ロール及びゴム被覆鋼ロールを互い違いにした場合に、良く作動することが判明した。図１に示す実施形態に関して、接着剤２６は、ダイ２４などの加熱したスロットダイを通して、ロール２２などのロールの表面上に押出すことができる。スロットダイ２４は、接着剤をロール２２に塗布するのに好適ないかなるスロットダイ又は他の手段であってもよい。スロットダイ２４又は他の接着剤塗布手段には、いずれかの好適な装置により供給することができる。例えば、スロットダイ２４には、加熱したホッパー及び変速ギアポンプにより、加熱したホースを通して供給することができる。接着剤２６は、特定の実施形態に応じて、接着剤計量スタックか又はエンボス加工ロール１６内のいずれか他のロールへ、接着剤２６を少なくとも部分的に転移可能にする温度で、ロール２２の表面上に押出されるのが好ましい。

使用する接着剤２６は、いかなる好適な接着剤であってもよく、ホットメルト接着剤、ラテックス接着剤、水溶性若しくは他の溶媒可溶性の接着剤、紫外線硬化接着剤、及び／又は電子線硬化接着剤などが挙げられるが、これらに限定されない。図１に示す実施形態に関して、接着剤が本質的に少なくとも幾分は弾性であるのが好ましい場合があるが、これは必ずしもそうである必要はない。このことは、静止したスロットダイ２４から回転中のロールへの転移により、接着剤が引き伸ばされて破裂する、又はロールへ粘着しないおそれがあるからである。そのような実施形態において、接着剤２６の伸張率を減少させるためには、まずロール２２などの低速移動ロールへ、次に一連の計量ニップ（計量ロール１８〜２２の間のニップ）を通して、非常に薄い接着剤フィルムに圧延し、所望の接線速度まで加速して塗布することが好ましい。１つの実施形態では、接着剤計量ロール２２の第一のロールの表面速度は、エンボス加工され接着剤コーティングされるシート材料のウェブ１２の公称接線速度より遅くすることができる。残りの接着剤計量ロール１８〜２０及びエンボス加工ロール１６は、次第により早く回転させ、その結果、（接着剤がウェブ１２に転移される）接着剤塗布ニップ３０は、ウェブ１２の速度と一致する表面速度になっている。

接着剤ロール１８〜２２は、加熱又は冷却していずれか所望の温度に維持してもよいが、接着剤２６の少なくとも一部は、所望であれば、ロールからロールへ有効な転移が可能になる温度より上に維持するのが望ましいことが判明した。ロールひいては接着剤は、内部的又は外部的に加熱及び／又は冷却する装置を含むいずれか既知の手段により、加熱又は冷却することができる。ある特定の状況では、熱的に誘起されるロールのクラウン又は振れを回避するために、円周方向及び機械横方向で均一にロールを加熱するのが望ましいことがある。電気的に加熱するロールの場合には、単一のヒータの故障でも、ウェブ上に接着剤を均一に転写するのを妨げるのに十分な振れが作り出されるおそれがあることが判明した。軸受及びロールシャフトを通る熱損失が、ある特定の実施形態では、接着剤の均一な転写をやはり妨げるおそれがあるロールクラウンを作り出すことがある。したがって、ロールの軸受ブロックは、機械横方向における温度勾配を防ぐために加熱することができる。

接着剤２６は、所望の厚さに計量された後で、雌型エンボス加工ロール１６へ転移されるのが好ましい。次に、接着剤２６は、雌型エンボス加工ロール１６からウェブ１２へ転移されるまで、ロール１６の表面上に残るのが好ましい。ある特定の好ましい実施形態では、接着剤２６は、接着剤２６がウェブ１２のエンボス部の間に接着剤のパターンを形成するようにウェブ１２に塗布される。しかしながら、接着剤２６が、ウェブ１２上の他の場所に塗布される、及び／又は連続的又は無秩序に塗布されて、いずれか特定のパターンを作らない代替実施形態も考慮される。

接着剤／ウェブ組合せ体が雌型ロール１６から取り外される領域で接着剤を凝集破壊させ、その結果、ロール１６から剥ぎ取りされるよりも、接着剤分裂によって接着剤がウェブ１２に転移することが可能になる温度又は条件で、接着剤２６を供給することが望ましい。ホットメルト接着剤の場合、このことは、凝集破壊が可能になる温度で接着剤を保持することを意味する。ラテックス接着剤又は水溶性若しくは他の溶媒可溶性の接着剤の場合、このことは、接着剤が特定の用途において凝集破壊するような、接着剤に対する水又は他の溶媒の比率で接着剤を維持することを意味する。紫外線硬化接着剤を含む実施形態及び全て又は実質的に全てが固体である電子線硬化接着剤の場合、このことは、凝集破壊が可能になる温度で接着剤を保持すべきであることを意味する。溶媒のような非反応性の担体を含む紫外線及び電子線硬化接着剤の場合、溶媒に対する接着剤の比率は、接着剤が特定の用途に対して凝集破壊するようにすべきである。そのような実施形態では、紫外線又は電子線硬化が開始される前に、溶媒又は担体を除去することが有用である可能性がある。

接着剤２６を凝集破壊する条件で供給するために熱を使用する実施形態では、雌型ロール１６の全表面を所望の温度に維持してもよく、又はロール１６をゾーン加熱して所望の結果を得てもよい。ゾーン加熱する場合、少なくともニップ３０の領域内で接着剤２６の凝集破壊が可能になる温度に接着剤２６がなるように、ロール１６を加熱することが一般に好ましい。ロールを加熱するいかなる既知の手段でも使用することができ、対流、伝導、輻射、又はこれらの組合せにより熱を発生させる加熱器が挙げられるが、これらに限定されない。あるいは、接着剤２６は、雌型ロール１６以外の手段により、例えば、雄型ロール、熱風、マイクロ波、音、光など、又は対流、伝導、輻射、若しくはこれらの組合せにより熱を発生させる加熱器が挙げられるが、これらに限定されないいずれか他の手段によって、加熱されてもよい。いずれの場合でも、接着剤の凝集破壊が可能になる温度で接着剤を供給することにより、ロール１６上に剥離性コーティングする必要性を低減する、又は剥離性コーティング若しくは剥離性表面があってもなくてもロールの寿命を延ばす助けとなる。

本発明の１つの特定の実施形態では、接着剤２６は、雌型エンボス加工ロール１６のランド領域にのみ塗布される。このことは、接着剤計量ロール１８に対する雌型エンボス加工ロール１６の間隙を注意深く制御することにより達成可能である。典型的には、そのような実施形態において、接着剤計量ロール１８〜２２は、約０．０１２７〜０．０２５４ｍｍ（０．０００５〜０．００１インチ）の最大値表示振れ（Total Indicated Runout：ＴＩＲ）公差を達成するように研磨することができる。更に、そのような実施形態では、接着剤計量ロール１８は、表面の振れによりエンボス加工ロール１６及び接着剤塗布ロールの振れを補うが、接着剤２６を雌型エンボス加工ロール１６の表面のポケットの中へ押し込む程強くないように、雌型エンボス加工ロール１６に対して軽く押し付けられる。接着剤２６を雌型エンボス加工ロール１６のランド上にのみ付着させることにより、一般に、ウェブ１２内のエンボス頂部上への接着剤の転移を避ける。

雄型エンボス加工ロール１４と雌型エンボス加工ロール１６の間の係合の量又は程度は、ロール又はウェブ１２を損傷させないように制御することができる。ある特定の実施形態では、エンボス加工ロールの外側表面は、約０．０１２７ｍｍ（０．００５インチ）ＴＩＲ振れ公差まで研磨することが好ましいと判明した。エンボス加工ロールの係合は、通常は、フィルムの最終厚さ（すなわち、エンボス部の最終高さ）に影響を与える。

考慮すべき別の基準は、雄型エンボス加工ロール１４と雌型エンボス加工ロール１６の間の合い具合又は対応である。１つの有用な技法は、フォトエッチング法により１つのロールを形成して、このロールを「マスター」として使用し、他方のロールをネガ画像として形成することである。

エンボス加工ロール１４及び１６の表面は、鋼、クローム、アルミニウム、若しくはニッケルなどの金属で製造することができ、又はゴム、ポリウレタン、若しくはいずれか他の好適な材料などの、ポリマー若しくはエラストマー材料で製造することができる。更に、ロールの表面は、クローム、ニッケル、又はシリコーン及び／若しくはフルオロカーボンのようなプロセス内で使用する接着剤に対するロールの表面エネルギーを減少させる材料などの材料で、コーティング又はめっきすることができる。雄型１４及び雌型１６エンボス加工ロールは、プロセスの所望の成果に応じて、同一材料又は異なる材料で構成することができる。

接着剤コーティングされたウェブ１２は、ニップ３０を出た後で、次にＳラップ２８又はいずれか他の装置へ走行することができ、そこで、冷却されて強度を増すか、又は他の方法で加工されてウェブの特性を追加若しくは変性してもよい。更に、ある特定の実施形態では、ウェブ１２は、乾燥機、紫外線源、電子線源、又は他の設備へ向けられて、接着剤２６の接着特性を硬化又は他の方法で変性されてもよい。追加又は別法として、ウェブ１２は、ウェブを巻上げる、加工する、又は包装する設備へ向けられてもよい。

図２に本発明の代替実施形態を示す。この実施形態では、装置１１は、図１の装置１０と類似しているが、エンボス加工ロール１５を含んでおり、これは接着剤塗布前にウェブ１２をエンボス加工するために使用される。この場合、ロール１４及び１６は、エンボス加工したウェブ１２に接着剤を塗布するために使用される。図１の装置と同様に、接着剤／ウェブ組合せ体が雌型ロール１６から取り外される領域で接着剤２６を凝集破壊させ、その結果、ロール１６から剥ぎ取りされるよりも、接着剤分裂によって接着剤がウェブ１２に転移することが可能になる温度で、接着剤２６を供給することが望ましい。１つの実施形態では、この実施形態の雌型エンボス加工ロール１６の表面の少なくとも一部は、少なくともニップ３０の領域において、接着剤２６が接着剤分裂によりウェブ１２に転移されるような温度に維持することができる。さらにまた、このため、ニップ３０を出るときに、接着剤がロール１６から剥ぎ取りされることに依存する剥離材料を、コーティングされた類似設備と比較して、設備の寿命を延ばす及び停止時間を短縮することが可能である。

（代表的な食品ラップの実施形態）
本発明の方法は、食品貯蔵ラップが含まれるが、これらに限定されない、多数の種々のタイプの物品及びウェブの製造に使用することができる。本明細書で使用する用語「食品貯蔵ラップ」とは、食品又は他の栄養物品を包む、覆う、又は収納して、長期又は短期間貯蔵するために使用することができる、いずれかの可撓性材料を指す。特定の好ましい実施形態では、そのような食品貯蔵ラップは、食品又は食品包装と直接及び／又は間接的に接触することに関する連邦医薬品局標準に準拠することができるが、他の使用（例えば、動物食品貯蔵）も考慮される。好適な食品貯蔵ラップ材料の例として、紙、フィルム（ポリマーフィルムが挙げられるが、これに限定されない）、織布、不織布、ラミネート、箔、蝋紙又は他のコートウェブ、及びこれらの組合せなどが挙げられるが、これらに限定されない。

本発明の方法は、一般的にある種のエンボス加工又は他の手段を含んで三次元構造を有するウェブを供給するとして本明細書で説明したが、本発明の方法はまた、二次元ウェブの製造にも使用することができる。更に、本発明の方法を使用して、その表面の少なくとも一面の上に、パターン化された又はパターン化されない接着剤、断続又は連続の接着剤を有する、二次元又は三次元のウェブ構造を提供することができる。

本発明の特定の実施形態を説明及び記述してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々なその他の変形と変更が可能であることは、当業者に明らかである。したがって、付随する請求項は、本発明の範囲内にある全てのこのような変形及び変更を包含するべく意図されている。

本発明による方法及び装置の１つの実施形態の略図。この実施形態では、エンボス加工及び接着剤塗布が同時に行われる。 本発明による方法及び装置の１つの代替実施形態の略図。この実施形態では、ウェブは、接着剤塗布の前に予めエンボス加工される。

Claims (10)

1. エンボス加工及び接着剤塗布の方法において、
   （ａ）第一のパターン付きエンボス加工ロールに相補的なパターンを有する第二のパターン付きエンボス加工ロールと係合する前記第一のパターン付きエンボス加工ロールに接着剤を塗布する工程と、
   （ｂ）所定のある接線速度で前記第一のエンボス加工ロールと前記第二のエンボス加工ロールの間にシート材料のウェブを通して、同時に前記ウェブをエンボス加工し前記ウェブに前記接着剤を向ける工程と、
   （ｃ）前記ウェブを前記第一のパターン付きロールから取り外す工程と、
   を含み、ここで前記接着剤が、前記接着剤の少なくとも一部が前記第一のエンボス加工ロール上に残り、且つ前記接着剤の一部が前記ウェブ上に残るように、内部破壊して分裂して前記ウェブ上のエンボス部の間に接着剤パターンを形成する、方法。
2. 前記接着剤を接着剤計量ロールに塗布する工程と、
   前記接着剤を複数の隣接する接着剤ロール間の一連の計量間隙に通して薄い厚さに圧延する工程と、
   前記接着剤を前記エンボス加工ロールに塗布する前記接着剤塗布ロールに、前記接着剤を塗布する工程と、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. エンボス加工及び接着剤を塗布する方法において、
   （ａ）前記接着剤を接着剤塗布ロールに塗布する工程と、
   （ｂ）シート材料のウェブを第一のパターン付きエンボス加工ロールと第二のパターン付きエンボス加工ロールの間に通す工程と、前記第一のパターン付きエンボス加工ロールが、前記第二のパターン付きエンボス加工ロールと係合し、前記第二のエンボス加工ロールに相補的なパターンを有し、
   （ｃ）前記ウェブを前記接着剤塗布ロールに接触させる工程と、
   （ｄ）前記ウェブを前記接着剤塗布ロールから取り外す工程と、
   を含み、ここで前記接着剤が、前記接着剤の少なくとも一部が前記接着剤塗布ロール上に残り、且つ前記接着剤の一部が前記ウェブ上に残るように、内部破壊して分裂して前記ウェブ上のエンボス部の間に接着剤パターンを形成する、方法。
4. 前記接着剤が、ホットメルト接着剤、ラテックス接着剤、水溶性接着剤、溶媒可溶性の接着剤、紫外線硬化接着剤、及び／又は電子線硬化接着剤である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記接着剤が、前記ウェブを前記第一のパターン付きロールから取り外す前記工程の直前に内部破壊する条件で前記接着剤を供給するように、加熱又は他の方法で処理される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記エンボス加工工程の後に、前記接着剤を冷却し、乾燥し、又は他の方法で硬化させる工程を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ウェブが前記第一のパターン付きエンボス加工ロールから取り外されるときに、前記第一のパターン付きエンボス加工ロールの少なくとも一部が、前記接着剤の内部破壊が可能になる温度まで加熱される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 初期接線速度で回転しているロールに接着剤を塗布する工程と、
   前記接着剤を複数の隣接する接着剤ロール間の一連の計量間隙を通して薄い厚さに圧延し、前記接着剤を加速する工程と、
   前記初期接線速度より早い接線速度で回転している前記接着剤塗布ロールに前記接着剤を塗布する工程と、
   を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第一のパターン付きエンボス加工ロールが雌型エンボス加工ロールであり、前記第二のパターン付きエンボス加工ロールが雄型エンボス加工ロールである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 接着性の食品貯蔵ラップを製造する方法であって、
    （ａ）外側表面を有する接着剤塗布ロールに接着剤を塗布する工程と、
    （ｂ）シート材料のウェブを前記接着剤塗布ロールの前記外側表面の少なくともに一部に接触させる工程と、前記シート材料のウェブが好ましくはエンボス加工され、
    （ｃ）前記ウェブを前記接着剤塗布ロールから取り外す工程と、
    を含み、ここで前記接着剤が、前記接着剤の少なくとも一部が前記接着剤塗布ロール上に残り、且つ前記接着剤の一部がウェブ上に、好ましくは予め定められたパターンで、残るように内部破壊して分裂する、方法。

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