(57)【要約】  第一の液体が多孔質転写プレートを通過して転写表面まで押し出され、第二の液体が転写表面上の第一の液体の上に外部から塗布されていて、第二の液体をシート材料上に転写するために、シート材料が転写表面に密着する方法及び装置。幾つかの実施形態では、第一の液体は剥離剤であり、第二の液体は転写剤であり、シート材料が転写表面上の転写剤と密着し、そこで剥離剤が、転写表面への転写剤及びシート材料の固着を防ぎ、その結果、シート材料を転写表面から容易に分離させる。幾つかの実施形態では、転写剤は接着剤であり、剥離剤は、接着剤が転写表面に強く固着又は蓄積するのを防ぐ。
2005515069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体をシート材料上に転写する方法であって、
開口を有する多孔質転写表面を準備する工程と；
第一の液体、好ましくは剥離剤、を前記転写表面の開口から前記転写表面上に押し出す工程と；
第二の液体、好ましくは接着剤、を前記転写表面上の前記第一の液体の上に密着させて塗布する工程と；
前記シート材料を前記転写表面に密着させて、前記第二の液体を前記シート材料上に転写する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
塗布される前記第二の液体の量に比例して前記第一の液体の押し出される量を調節する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
加工される前記シート材料の面積に比例して前記第二の液体の塗布される量を調節する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記転写表面がパターン領域及び非パターン領域を有し、好ましくは前記パターン領域がレリーフ状に盛り上がっていて、前記第一の液体が前記パターン領域における前記転写表面の開口からは押し出されるが、前記非パターン領域における前記転写表面の開口からは押し出されない、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記シート材料が、連続するウェブ、好ましくはフィルム、より好ましくは高密度ポリエチレンフィルムである、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記転写表面がプロセス（加工）ロールの外側表面であり、好ましくは前記シート材料の機械方向の速度に等しい接線速度で前記プロセスロールを回転させる工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記プロセスロールの温度を調節する工程を含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
液体をシート材料上に転写する装置であって、
開口を有する多孔質転写表面と；
前記転写表面の開口から前記転写表面上に第一の液体を押し出すための第一液体デリバリーシステムと；
第二の液体を前記転写表面上の前記第一の液体の上に密着させて塗布するための第二液体デリバリーシステムと；
前記シート材料を前記転写表面に密着させて、前記第二の液体を前記シート材料上に転写する押し付け機構と、
を特徴とする装置。
【請求項９】
前記転写表面がパターン領域及び非パターン領域を有し、好ましくは前記パターン領域がレリーフ状に盛り上がっていて、前記非パターン領域における前記転写表面の開口が閉じている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記転写表面がプロセスロールの外側表面であり、好ましくは前記プロセスロールが、開口を有する内側表面を有する多孔質シェル（外皮）と前記内側表面の開口及び前記転写表面の開口の間で通じる通路とを備え、より好ましくは前記多孔質シェルが、前記通路に入っていて前記通路の貫流を制限する粒子を備える、請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材料上に液体を密着転写する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
密着転写では、転写剤が転写表面上に塗布され、シート材料が転写表面に押し付けられ、次にシート材料が転写表面から分離される。そのような密着転写の方法及び装置は多くの形態を取り得る。例えば、転写表面は、平たいプレート若しくはブロック上に、円筒形のシェル若しくはローラー上に、シェル若しくはローラー上に取り付けられた取り外し可能なプレート上に、又は必要な若しくは便利な他のどんな形態で形成されてもよい。シート材料は、連続するウェブとして、個々のシートとして、穿孔などによって前もって部分的に個々のシートに分離されたウェブとして、折り畳んだ個々のシート又はウェブ等として加工されてもよい。転写剤は、インキ、染料、接着剤、又は特定の転写の用途に必要な流体特性を有する他のいずれの材料であってもよい。転写剤は、ローラーなどのアプリケータによって転写表面に塗布されてもよく、又は多孔質転写プレートを通過して転写表面上に押し出されてもよい。
【０００３】
密着転写のプロセスでは、転写剤は転写表面上に蓄積して、硬い突出部、又は転写表面から分離してそのプロセスを汚すことがある塊を形成することがある。同様に、転写剤は、転写表面及びシート材料の両方に十分な強度で固着して、シート材料が転写表面から分離する時にそのシート材料の破裂又はゆがみを引き起こすことがある。例えば、破裂又はゆがみを回避することは、食品を包むフィルム又は食品容器の製造におけるように、相対的に薄くて柔らかいフィルム上に相対的に強い接着剤を転写する時に特に重要であるが、達成させることは特に困難であり得る。
【０００４】
そのようなことが発生するのを償う試みでは、プロセスの工程又は装置を加えるよりも、転写表面への転写剤の強い固着を防ぐ又は最小化することが好ましい。例えば、オイルなどの剥離剤が、アプリケータ・ローラー、ブラシ、又は非密着アプリケータによって外部から転写ローラーに塗布されてもよい。そのような方法は、剥離剤の使用量、及び過剰な剥離剤によるプロセスの汚染の可能性を最小化するために、転写ローラーに隣接する空間の必要性と、転写剤が塗布される場所に対応する転写表面の特定部分上に単位面積当たり等しい量で剥離剤を塗布する試みに固有の問題など、実用的な考察によってその有用性が制限される。
【０００５】
同様に、相対的に低速度で純粋な形態で剥離剤を一貫性をもって外部から塗布することは、達成が困難なことが多い。外部からの塗布を容易にするために、剥離剤のエマルションが使用されてもよいが、乳化剤は、プロセス及び完成品に関する望ましくない特性を有することが多い。従って、転写表面にエマルションを塗布した直後に、例えば熱エネルギーの適用によって、エマルションの一部分を揮発させることが必要なことがある。しかし、揮発に必要な温度は、転写表面が作成され、機械加工の容易さに基づいて選択されることが多い材料には過度になることがある。
【０００６】
更に、転写剤が多孔質転写プレートを通過して押し出される転写プロセスは、転写表面に転写剤が固着するのを防ぐことに関する更なる問題点も提示する。転写剤の下の転写表面上に剥離剤を塗布することの非実用性のために、これらの問題点は、転写表面へ転写剤を直接塗布すること、及びその結果、外部から塗布される剥離剤を使用するのを有効に排除することから発生する。
【０００７】
転写剤が転写表面に固着するのを防ぐ他の方法は、プロセスの幾つかのサイクルの間に消耗する一定量の剥離剤を染み込ませた転写プレートを使用することである。この方法では、剥離剤の漸進性の消耗は、有効性における漸進性の低減となることがある。同様の方法は、シリコーンゴム、又は良好な剥離特性を有するウレタンなどの材料からなる転写表面を作成することである。しかし、そのような材料から製造される転写プレートは、所望の耐久性に欠けることが多い。別の方法は、より耐久性のある剥離剤を転写表面に塗布することであり、この剥離剤は、消耗又は劣化した時に取り換えられてもよい。そのような耐久性のある剥離剤の例は、様々なプラズマコーティング、ポリマーコーティング、及びそのような材料のフィルム又はシートであり、それらは転写表面に固着されることがある。しかし、そのような耐久性のある材料を使用することは、それらの有効性を維持するために、材料の継続的な監視、維持、及び取り換えを必要とする。同様に、そのような材料の損傷又はそれらの構造的欠陥が、プロセスの汚染を生じることがある。
【０００８】
転写表面への転写剤の固着を防止する別の方法は、転写表面に低表面エネルギーのコーティングを適用することである。例えば、シリコーン基剤のコーティング及びフッ素重合体基剤のコーティングが、所望の剥離特性を有することがある。しかし、そのような低表面エネルギーのコーティングには、密着転写のプロセスにおいて実際に使用するための充分な耐久性に欠けるものがある。同様に、これらのコーティングの幾つかを適切に適用するのに必要な硬化温度は、転写プレートが作成される材料においてクリープ（変形）又は破損が発生することがある温度を越える。例えば、約４００℃の硬化温度を有するフッ素重合体を、約１１０℃のクリープ温度と、約２００℃の破損温度とを有する構造材に塗布することは実用的ではないことがある。
【０００９】
更に別の方法は、転写表面に転写剤が強く固着しないプロセス状態を維持することである。例えば、表面を充分に高温で維持することによってその表面に強く固着するのが妨げられ得る接着剤がある。しかし、必要な高温は、密着転写のプロセスにおいて押し付けられるシート材料には過度になることがある。更に、必要な温度では、接着剤が、その存在に問題がある他の表面上に流れることがある。別の例として、空気中の水分が液化して表面上に水の層を形成する温度までその表面を冷却することによって、接着剤がその表面に固着するのが妨げられることがある。しかし、液体状の水の存在には問題があることが多い。同様に、表面上で水分が液化及び蓄積する割合は、相対湿度、シート材料が表面から水分を除去する割合、及び他の要因による。これらの要因の変化が、表面上の氷の蓄積となることがあり、それは許容不可能なことが多い。更に、液化温度まで表面を冷却することは、冷却剤の循環のために表面の近くに水路を典型的に必要とし、それが転写プレートの形態を制限する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、外部からの剥離剤の塗布、一定量の剥離剤の漸進的消耗、耐久性のない転写表面、耐久性のある剥離剤の形状でのプロセスの汚染源、又は過度のプロセス状態のない、転写剤の転写表面及び転写剤が転写されるシート材料への固着が防止可能な密着転写のプロセス及び装置の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第一の液体が多孔質転写プレートを通過して転写表面まで押し出され、第二の液体が転写表面上の第一の液体の上に外部から塗布され、第二の液体をシート材料上に転写するためにシート材料が転写表面と密着する方法及び装置を提供する。幾つかの実施形態では、第一の液体は剥離剤であり、第二の液体は、転写表面上の剥離剤の上に塗布される転写剤であり、シート材料が転写表面上の転写剤と密着して、転写剤をシート材料上に転写し、そこで剥離剤が、転写表面への転写剤及びシート材料の固着を防ぎ、その結果、シート材料を転写表面から容易に分離させる。幾つかの実施形態では、転写剤は接着剤であり、剥離剤は、接着剤が転写表面に強く固着する又は蓄積するのを防ぐ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この説明の目的のために、「転写プレート」という用語は、「転写表面」として設計された、調整された表面を有する構成要素又は組立体を示すために使用され、そのプレートでシート材料を転写表面に押し付けることによって転写が行われる。平たいプレート若しくはブロック、円筒形のシェル若しくはローラー、シェル若しくはローラーに取り付けられた取り外し可能なプレート、又は他の必要な若しくは便利なあらゆる形体など、そのような構成要素又は組立体が取り得る種々の形体がこの意味に含まれる。「転写シリンダ」「転写ローラー」、及び「転写シェル」などの対応する用語が、特定の実施形態に関して説明される転写プレートの特定の形体を説明するために使用されてもよい。そのような特定の一形体又は一実施形態が説明される時、本発明に関するその形体又は実施形態の開示された特性が、他の形体及び実施形態にも適用可能であると理解されることを意図している。
【００１３】
本明細書に引用されるすべての文献は、その関連部分において本明細書に引用して援用されており、いずれの文献の引用も本発明に関連する先行技術として容認するものと解釈すべきでない。
【００１４】
この説明では、シート材料への転写は、転写表面に押し付けられる、又は密着されるシート材料によって説明されている。これらの用語は密着転写の概念を伝達することを意図しており、従って、実際の転写表面とシート材料との間の転写剤の存在を含んでおり、すなわち、いずれの中間の転写剤もなしにシート材料と転写表面とが直接密着することは、これら２つが押し付け合う又は密着している状態であると考えられるために必要ではない。
【００１５】
本発明は、図１に概略的に示される装置１０におけるシート材料２０上に転写するために使用されてもよい。装置１０は、製品製造ラインに統合されて、転写されたシート材料２０が「オンライン」で製造されてもよい。本明細書で使用する「統合される」という用語は、原材料から完成品を生産するために同時に運転される、連結されたプロセスモジュールを指す。「オンライン」という用語は、製品製造ラインに統合される装置上で完成品の一要素を製造するプロセスを指すために使用される。
【００１６】
この実施形態では、シート材料２０はウェブ２２であり、このウェブは、単一材料又は好適な材料の積層体を包含してもよい。例えば、本発明のプロセスが、食品を包むフィルム又は食品容器を作成するために使用される実施形態では、ウェブ２２は、高密度ポリエチレンフィルムを包含してもよい。食品ラップフィルムは、少なくとも約０．００５ｍｍの厚さを有してもよい。同様に、食品ラップフィルムは約０．０５ｍｍ以下の厚さを有してもよい。幾つかの実施形態では、ウェブ２２は、例えば、モノリシックフィルム、成形フィルム、発泡体、不織布材料、ペーパー材料、又は他のいかなるシート材料も包含してよい。幾つかの実施形態では、シート材料２０は、例えば、一枚の紙、積層した木材製品、又は別の製造製品の表面など、個々のシートの形体を有してもよい。
【００１７】
ウェブ２２は、ウェブデリバリーシステム（図示せず）によって装置１０内に送り込まれる。ウェブデリバリーシステムは、好ましくは一定レベルの張力を維持しつつ、一定の送り速度でウェブ２２を装置１０内に送り込む。各ウェブデリバリーシステムは、好ましくは巻き戻し装置、張力及び計量システム、並びにトラッキング装置を含む。張力及び計量システムは、好ましくはダンサーなどの張力装置と、動力付きロール又はＳ字状ロールペアなどの計量装置と、巻き戻し装置の速度を調節するフィードバックシステムとを含む。好適なウェブデリバリーシステムは、米国ウィスコンシン州シェボイガン・フォールズ（Sheboygan Falls,Wisconsin,U.S.A.）のカート・Ｇ・ジョア社（Curt G.Joa Corporation）から入手可能である。トラッキング装置は、好ましくはウェブ２２を導いて、トラックング装置から出るウェブの中心線を予め定められた横の位置に配置する。米国オクラホマ州オクラホマ・シティ（Oklahoma City,Oklahoma,U.S.A.）のファイフ社（the Fife Corporation）により取引表記ファイフＡ９として製造されるトラッキング装置が、好適なトラッキング装置の一例である。
【００１８】
図１のプロセスをより詳細に考察すると、ウェブ２２は、機械方向に装置１０に提供される。本明細書で使用する「機械方向」という用語は、加工される材料が移動する一般的方向を指す。機械方向は、矢印ＭＤにより示され、この矢印は、機械方向に沿って下流を指す。「下流」という用語は、本明細書において、別の位置に対してプロセスのより後の段階に向く位置又は方向を指す一方、「上流」という用語は、本明細書において、別の位置に対してプロセスのより早い段階に向く位置又は方向、すなわち下流の反対を指す。「横機械方向」という用語は、加工されるウェブ材料の平面において、機械方向に垂直の軸線を概ね画定する、反対方向のベクトルの対の両方を指す。「直交する方向」という用語は、機械方向及び横機械方向の双方向に概ね直交する方向を指す。一般に、典型的なウェブ密着転写のプロセスでは、ウェブは機械方向に送られ、横機械方向に導かれ、直交する方向で転写プレートに押し付けられる。
【００１９】
図１の実施形態における転写プレート１４は、転写ローラー１６の形体を有し、円筒形のシェル７４を有するプロセスローラー７０を含む。「プロセスローラー」、あるいは「プロセスロール」という用語は、本明細書では、その長手方向軸線と一直線になるシャフトを一般的に有するものとして、当該技術分野において既知である一機械要素、シャフトに固体又はシェルを一般的に取り付ける構造体、シャフトベアリングを有する結合した支持構造体、及びローラーを駆動させる場合、結合した駆動装置を示すために使用される。円筒形のシェル７４及び一つ以上の仕切りによって内側空洞７８が形成される。シェル７４は、内側空洞７８との境界となる内側表面７６と、転写表面３０である外側表面７２とを有する。回転ユニオン（接合管）は、シャフトに接続されて、内側空洞７８と通じている。そのような転写ローラー１６は、転写されるウェブの所望の特性次第で、ウェブ２２の機械方向の速度に等しい又は異なる接線速度で回転してもよい。他の実施形態では、転写プレートは、平たいプレート又はブロックなど、ローラーのものとは異なる形体を有し、転写プレートは、転写が行われるウェブ２２の部分の機械方向の速度に等しい又は異なる速度で機械方向に動いてもよい。幾つかの実施形態では、ウェブ２２は、転写表面３０に押し付けられつつ減速又は停止してもよい。
【００２０】
プロセスロール７０の円筒形のシェル７４は多孔質であり、これは、内側表面及び転写表面の両面に開口を有し、内側表面の開口３４と転写表面の開口３２との間、すなわち、図２に示されるように、内側空洞７８と外側の転写表面３０との間を通じる通路３６を含むことを意味する。シェル７４は、種々の製造技術によって多孔質に作成されてもよい。例えば、シェル７４は、機械加工されて通路３６を形成してもよく、通路３６と共に鋳造若しくは成形されてもよく、又は通路３６を形成する材料の合成物として組立てられてもよい。そのような製造技術は、最初に取り除き得る材料と共にシェル７４を鋳造し、次にこれらの材料を取り除いて通路３６を開ける、などの工程を含んでもよい。一般に、厚さを貫く通路３６を形成する連結された空隙を有する材料が、シェル７４に使用されてもよい。ほぼ一様な多孔性を有する材料を使用することが望ましいことがある。開口及び通路３６の両方は、寸法の分布を有し、材料全体の寸法の分布は、充分にランダムであるので、多孔性、従って透過性は、選択されたいずれの横断面でも本質的に一様である。多孔質燒結粉砕金属、例えば、多孔質燒結粉砕ステンレス鋼、多孔質樹脂結合粒状金属材料、孔あきシート、多孔質高分子材料、金属、又はセラミックマトリックス合成物など、多くの市販材料が、多孔質シェル７４に使用されてもよい。一例は、エポキシ樹脂で結合したアルミニウム粒剤から製造される注型材料である。
【００２１】
本発明のプロセスにおいて使用可能にするために、そのような市販材料の多孔性を低減することが必要であってもよい。多孔性のそのような低減は、セラミック材料など、別の材料の粒子３８を、図３に示されるように、その通路３６の幾つか又は全部に含浸又は浸潤させることにより市販材料を修正することによって達成されてもよい。通路３６に入っている粒子３８は、影響を受けた通路３６を貫く液体の流れを制限するのに役立つ。予期される温度範囲に耐え得ると共に、後で多孔質材料を貫流する流体の存在下で不活性である材料が選択される。次に、この材料の粒子は多孔質材料の開口及び通路内に押し込められる。例えば、多孔質材料は、有効開放寸法が０．１〜１０ミクロンの範囲にある開口及び通路３６を有してもよい。０．０１〜５ミクロンの直径を有するセラミック粒子が圧力で押されて、多孔質材料の中へ流れ込むことができる。粒子には、開口又は通路３６内で捕らえられて、開放領域を低減していて、その領域における流れを制限するものがある。達成される流れの制限量は、多孔質材料において捕らえられた粒子３８の量及び寸法と相関関係にある。これは、所望の浸透性が達成されるまで、粒子送り速度、粒径の分布、駆動圧力、及び浸透時間によって調節され得る。
【００２２】
転写表面３０は、耐久性のある剥離コーティング４６を有してもよい。固体又は半固体形状で低い表面エネルギー効果を提供する材料が、転写表面３０上の剥離コーティング４６として使用するのに好適なことがある。例えば、プラズマコーティング、シリコーン化合物を含むコーティング、又はフッ素重合体コーティングが、剥離コーティング４６として転写表面３０に適用されてもよい。上述のように、幾つかの実施形態では、そのような耐久性のある材料を使用するのが、望ましくないことがある。しかし、剥離剤又は別の第一の液体の押し出しと組み合わせて、そのような耐久性のある剥離コーティング４６を使用することは、本発明の幾つかの実施形態において特に有用なことがある。幾つかの場合、押し出された液体は、実質的に耐久性のある剥離コーティング４６の衝撃を和らげるか又はそれを保護して、その有効耐用期間を伸ばすことがある幾つかの実施形態では、転写表面３０の一部分が高い程度まで仕上げられるか又は磨かれて、低表面エネルギーのコーティングなしに、又はそのコーティングに加えて低エネルギー表面を形成してもよい。例えば、約Ｒａ３１５ミクロンの表面仕上げレベルまで仕上げられている転写表面は、フィルム転写のプロセスにおいて使用するのに好適なことがある。当該技術分野で既知であるように、Ｒａという用語は、中心線から表面のレリーフまでの、算術に基づく平均表面偏位を表している。
【００２３】
第一の液体１００及び第二の液体２００は、液体デリバリーシステム（図示せず）によってそのプロセスに供給される。各液体デリバリーシステムは、好ましくは一定の状態で液体を放出する。例えば、液体は一定の体積又は質量送り速度、一定の圧力、一定の温度、別のパラメータの一定状態で、又はこれらの状態の二つ以上の組み合わせで放出されてもよい。各液体デリバリーシステムは、好ましくは供給装置、液体輸送装置、及び調節装置を含む。液体を一定の流量で放出するシステムにおいて、例えば、調節装置は、好ましくは流量センサなどの測定装置、容積移送式ポンプなどの計量装置、及び送り速度を調節するためのフィードバックシステムを含む。各液体は、継続的に又は断続的に放出されてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、第一の液体１００の流れの特性と通路３６の構造との相互作用は、第一の液体１００の断続的な又は脈動する供給が、転写表面３０上への所望の押し出しを生じるようなものであってもよい。連続的な供給も、幾つかの実施形態に好適であり得る。
【００２４】
第一の液体１００がプロセスローラー７０の内側空洞７８まで放出され、そこから多孔質シェル７４の通路３６を通して、また転写表面の開口３２から外側表面７２上まで押し出される。多孔質シェル７４の通路３６を通るこの流れの方向は、図１、図２、及び図６〜図９において矢印１０２によって示されている。第一の液体１００は、単一物質若しくは好適な物質の混合物、溶液、又は懸濁液を含有してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、第一の液体１００は、湿潤剤、潤滑剤、剥離剤、触媒剤、活性剤、又は意図される目的に好適な他のいずれの物質を含有してもよい。第一の液体１００として剥離剤が押し出される実施形態では、剥離剤は、第二の液体２００又はシート材料２０が転写表面３０に固着するのを防ぐのに好適なことがある種々の物質のいずれかを含有してもよい。一般に、転写装置１０の構造材と、第二の液体２００及びシート材料２０とに適合性のあるいずれの液体物質が使用されてもよい。特定の実施形態では、シリコーンの一形状、鉱油、その他のオイル類、フッ素重合体の混合物、水、及び転写表面３０上で低表面エネルギー効果を提供する他の多くの液体物質が、剥離剤として使用するのに好適なことがある。食品を包むフィルム又は食品容器を作成するために本発明のプロセスが使用される一実施形態では、例えば、第一の液体１００は、純シリコーンなどのポリシロキサン物質を含有する剥離剤であってもよい。
【００２５】
図１、図４、及び図９に示されるように、第二の液体２００は、プロセスローラー７０の外側表面７２上の第一の液体１００の上に密着してその上に塗布される。第二の液体２００は、ローラー、ブラシ、押出成形機、噴霧器の形体、又は第二の液体２００の塗布に好適な他のいずれかの形体を有するアプリケータ１８に放出されてもよい。第二の液体２００は、単一物質若しくは好適な物質の混合物、溶液、又は懸濁液を含有してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、第二の液体２００は、インキ、染料、接着剤、触媒剤、活性剤、又は意図される目的に好適な他のいずれの材料を含有してもよい。食品を包むフィルム又は食品容器を作成するために本発明のプロセスが使用される一実施形態では、例えば、第二の液体２００は、感圧接着剤であってもよい。
【００２６】
シート材料２０は、転写ローラー１６の外側表面７２上の第二の液体２００と密着して、第二の液体２００をシート材料２０上に転写する。第二の液体２００をシート材料２０上に転写するのに必要な力又は圧力のレベルは、加工される特定の液体及びシート材料２０との関係で変化する。例えば、相対的に低い粘度を有する液体を、相対的に高い吸収性を有するシート材料２０上に転写することは、相対的に低い圧力を必要とすることがある。一方、相対的に非常に粘稠な液体を、相対的に固い表面を有するシート材料２０上に転写することは、相対的に高いレベルの圧力を必要とすることがある。連続するウェブ上に転写するための幾つかの実施形態では、相対的に小さい弧の上で転写ローラー１６を覆うために、ウェブ２２の経路を定めることと組み合わせて、機械方向におけるウェブ張力の許容可能なレベルを維持することは、必要なレベルの圧力を発生させるのに充分なことがある。故に、そのような実施形態では、ウェブ張力装置及びローラー、又は転写ローラー上の弧の上でウェブの経路を定める他の構成要素が、押し付け機構として役立つことがある。幾つかの実施形態では、必要な圧力を発生させるために、より複雑な押し付け機構が必要とされることがある。例えば、図１の装置１０では、そのような押し付け機構は、圧盤ローラー１２の形体を有し、圧盤ローラー１２と転写ローラー１６との間に位置するシート材料２０を転写表面３０に押し付けるのに役立つ。別の例では、平たい転写プレートを有する実施形態では、対応する平たい圧盤が、その圧盤と転写プレートとの間に位置するシート材料２０を転写表面３０に押し付けるのに役立つか、又は横断圧盤ローラーが動かされて、シート材料２０を平たい転写プレートに漸進的に押し付けてもよい。
【００２７】
第一の液体１００の幾らか又は全てが、第二の液体２００と混合又は反応してもよい。液体の特性次第で、混合又は反応は、第二の液体２００が塗布されてすぐに開始されてもよく、又はシート材料２０が転写表面３０に押し付けられる時シート材料２０によって働く圧力が、二つの液体を混合させる時のように、後で開始されてもよい。第一の液体と第二の液体が反応する実施形態では、反応は、これら二つの液体が転写表面３０上にある間に、又はシート材料２０上への転写の後に完了してもよい。そのような実施形態の一例として、本発明は、シート材料２０への塗布の際に二つの部分からなる接着剤を混合及び活性化するために使用されてもよい。転写表面３０への混合された接着剤の固着が回避される限りは、エポキシ樹脂と硬化剤などの二つの部分からなる接着剤の部分的混合が、転写表面３０上で発生してもよい。幾つかの場合、転写表面３０から押し出された流体が剥離剤として作用して、転写表面３０への第二の流体又は混合した接着剤の固着を防ぐような方法で、シート材料２０が押し付けられる時、これら二つの部分を混合するのが可能なことがある。同様に、揮発性材料を含有する液体が、別の液体と組み合わされて、本発明の使用によってシート材料２０上に転写されてもよい。
【００２８】
第一の液体１００は、第二の液体２００の蓄積が発生することがある表面の下から、従って、そのような蓄積の下から圧力を受けて供給されるので、本発明の装置１０は、ある程度自己洗浄性であってもよい。他の方法では好適ではない液体又はシート材料２０の加工が、特に、例えば、二つの部分からなる接着剤が混合される上述した一実施形態において、又は材料若しくは意図される製品の性質が、第一の液体１００として剥離剤を使用することを妨げる別の実施形態において、本発明のこの自己洗浄態様によって実用化されることがある。
【００２９】
第二の液体２００がシート材料２０上に転写された後、シート材料２０は、転写表面３０から分離する。ウェブの実施形態では、ウェブ２２に存在する機械方向の張力が、転写表面３０からウェブ２２を引き離すのに充分なことがある。上記のように、食品を包むフィルム又は食品容器の製造におけるように、相対的に強い接着剤が相対的に薄くて柔らかいフィルム上に転写される一実施形態では、破裂又はゆがみを回避することは特に重要である。従って、そのような実施形態では、本発明は、転写表面３０への接着剤及びフィルムの固着を確実に防いで、許容可能な低レベルの機械方向の張力で、転写されたフィルムを転写表面３０から分離するのを実用的にすることによって重要な利益を提供することがある。図１に示されるように、シート材料２０が転写表面３０から分離する時、第一の液体１００の幾らか又は全てが、転写表面３０から取り除かれて、シート材料２０と共に移動してもよい。
【００３０】
このプロセスに放出される第一の液体及び第二の液体各々の量は、様々な方法で、また他の様々な要因について調節されてもよい。幾つかの実施形態では、第二の液体２００は転写剤であるので、その量は、加工されるシート材料２０の面積に比例して調節されてもよい。食品を包むフィルム又は食品容器が接着剤で転写される一実施形態では、例えば、接着剤である第二の液体２００は、フィルム１平方メートル当たり０．５グラム程度の割合で塗布されてもよい。幾つかのフィルムラップ製品では、接着剤を塗布する割合は、フィルム１平方メートル当たり５グラム程度であってもよい。接着剤を塗布する典型的な割合は、そのような実施形態では、フィルム１平方メートルフィルム当たり約２グラムであってもよい。
【００３１】
第一の液体１００の量も、加工されるシート材料２０の面積に比例して調節されてもよい。上述のフィルムラップの実施形態では、剥離剤である第一の液体１００は、本発明の使用によって、フィルム１平方メートル当たり０．０００１グラム程度の割合で押し出されてもよい。接着剤が相対的に高い割合で塗布されるような状況下では、剥離剤は、フィルム１平方メートル当たり０．１グラム程度の割合で押し出されてもよい。特定の実施形態では、剥離剤を押し出す典型的な割合は、フィルム１平方メートル当たり約０．００３グラムであってもよい。
【００３２】
あるいは、第一の液体１００の量は、塗布される第二の液体２００の量に比例して調節されてもよい。例えば、すでに記載した塗布と押し出す割合及び範囲とのいずれの比例する関係も、フィルムラップが加工される特定の一実施形態に好適なことがある。特定の一例として、接着剤が１平方メートル当たり２グラムの割合で塗布されていて、剥離剤が１平方メートル当たり０．００３グラムの割合で押し出される一実施形態では、両方の面積が、加工されるフィルムの面積であり、剥離剤の量は、接着剤の量の０．１５パーセントである。特定の一接着剤及び特定の一剥離剤では、この比率は、広範囲の接着剤を塗布する割合に好適なことがあり、従って、剥離剤の量は、フィルムの面積に比例して別個に調整又は調節されるよりも、接着剤の量に比例して調節されてもよい。同様に、他の実施形態では、第二の液体２００に対する第一の液体１００の比率は、例えば、二つの部分からなる接着剤の混合、又は揮発性材料を含有する第一の液体１００と特定の第二の液体２００との混合において、重要なパラメータであってもよい。
【００３３】
第一の液体１００が押し出される量は、様々な方法で調節されてもよい。押し出し中の流量及び圧力の低下は、典型的に予知可能な方法で関係するので、例えば、押し出される量は、第一の液体１００の放出圧力を調節することによって調節されてもよい。同様に、押し出される量は、容積移送式ポンプなどによって容積を調節して、第一の液体１００を放出することによって直接調節されてもよい。あるいは、押し出される量を調節するために、第一の液体１００の粘度が、調節されてもよい。シリコーン剥離剤が押し出される一実施形態では、例えば、粘度及びその結果押し出される量は、剥離剤の温度を調節することによって調節し得る。第一の液体１００の温度は、第一の液体１００と液体熱交換媒体との間の熱エネルギーの交換など、いずれか好適な手段によって調節されてもよい。
【００３４】
プロセスロール７０が回転する実施形態では、その回転によって発生する遠心力が、第一の液体１００の押し出される量を調節するために使用されてもよい。例えば、遠心力の放射状に外向きの方向が、転写表面３０に向かう第一の液体１００の流れの一般的な方向と一直線になってもよく、従って、流れの駆動力として作用してもよい。同様に、より複雑な実施形態では、遠心力は、転写表面３０に向かって流れを駆動させるために、特異な圧力を提供する機構を作動させるのに役立ってもよい。遠心力は、プロセスロール７０の回転速度及び接線速度に比例する。故に、プロセスロール７０が、シート材料２０の機械方向の速度に比例する接線速度で回転する実施形態では、遠心力は、面積の点において、シート材料２０が加工される割合にも比例する。そのような一実施形態では、第一の液体１００の押し出される量を調節するために、ほぼ自動的な装置において、比例する遠心力が使用されてもよい。
【００３５】
第一の液体１００の温度の調節、又は転写表面３０への第二の液体２００の固着の防止など、所望される一定の効果を達成するために、転写プレートの温度も調節されてもよい。そのような一実施形態では、転写プレートの温度は、転写プレートと、例えば内部熱交換器における循環する液体熱交換媒体との間の熱エネルギーを交換することによって調節されてもよい。転写プレート１４が転写ローラー１６の形体を有する一実施形態では、この内部熱交換器は、プロセスロール７０の内側の第二内側空洞８０の形体を有してもよい。転写プレートの放射熱、又は内部電気抵抗加熱要素による転写プレートの加熱など、当該技術分野において既知の他の方法が使用されてもよい。
【００３６】
転写表面３０は、図５に示されるように、パターン領域６０及び非パターン領域６２を有してもよい。そのような一実施形態では、第一の液体１００は、パターン領域６０における転写表面３０の開口から押し出され、非パターン領域６２における転写表面の開口３２からほぼ押し出されないことがある。非パターン領域６２における開口は、ほぼ閉じられて、その結果、転写表面３０上への第一の液体１００の流れを制限又は閉塞してもよい。例えば、非パターン領域６２における開口は、図６、図８、及び図９に示されるように、転写表面３０上へのコーティング４０又は他の材料の適用によって閉じられてもよい。別の例として、非パターン領域６２における開口は、熱で転写表面３０を処理する間に形成される融解した材料４２によって閉じられてもよい。幾つかの実施形態では、転写表面の開口３２の幾つか又は全部は、コーティング４０の適用、又は融解した材料４２などにより最初は閉じられ、次に、転写表面３０の選択された領域における開口３２を再度開けるために、転写表面３０の選択された領域が処理又は機械加工されて、これらの開口３２を閉塞している材料を取り除いてもよい。
【００３７】
図７、図８、及び図９に示されるように、転写表面３０の一部分がレリーフ状に盛り上がってもよい。例えば、パターン領域及び非パターン領域を有する一実施形態では、パターン領域６０は、非パターン領域６２に関してレリーフ状に盛り上がってもよい。幾つかの実施形態では、盛り上がったパターン領域６０は、盛り上がっていない領域６６を取り囲む、連結された盛り上がった領域６４の連続する網状組織を形成してもよい。故に、非パターン領域６２における開口が閉じているような一実施形態では、第一の液体１００は、転写表面３０の盛り上がった部分上だけに押し出されてもよい。例えば、食品を包むフィルム又は食品容器を作成するために本発明のプロセスが使用されていて、第一の液体１００が剥離剤であり、第二の液体２００が接着剤である一実施形態では、剥離剤は、盛り上がったパターン領域６０上だけのプロセスロール７０の転写表面３０上に押し出されてもよく、接着剤は、盛り上がったパターン領域６０上の剥離剤の上に塗布されてもよく、また接着剤は、次にプロセスロール７０の転写表面３０の盛り上がったパターンに調和するパターンで、フィルム上に転写されてもよい。
【００３８】
本発明の特定の実施形態及び／又は個々の特徴について図示し説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更及び修正を実施できることが当業者には明白であろう。更に、このような実施形態及び特徴の全ての組み合わせが可能であり、またこれにより本発明を好ましく実施できることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のプロセスの流れ及び装置の全体図。
【図２】本発明の多孔質転写プレートの一部分。
【図３】通路に入っている粒子を有する多孔質転写プレートの一部分。
【図４】転写表面上に第一の液体と第二の液体との層を有する多孔質転写プレートの一部分。
【図５】パターン領域及び非パターン領域を有する転写表面の一部分。
【図６】閉じた転写表面の開口を有する多孔質転写プレートの一部分。
【図７】盛り上がった領域及び盛り上がっていない領域を有する多孔質転写プレートの一部分。
【図８】盛り上がった領域及び盛り上がっていない領域を有していて、盛り上がっていない領域に閉じた開口を有する多孔質転写プレートの一部分。
【図９】盛り上がった領域及び盛り上がっていない領域を有していて、盛り上がっていない領域に閉じた開口を有し、転写表面上に第一の液体と第二の液体との層を有する多孔質転写プレートの一部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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