(57)【要約】互いに独立に彫刻された一致しないエンボスパターンを有し、エンボスパターンの隣接して相互係合する突出部と窪みの間に拡大した側壁間げきを有する、少なくとも一対のエンボス加工ロールを含むエンボス加工方法、及びその方法で作成された材料。側壁間げきは、約０．０５０ｍｍ〜約１．２７ｍｍの範囲とすることができる。突出部の幅は、約０．０５０ｍｍより大きくすることができる。少なくとも１つのエンボス加工ロールの周辺表面は、金属、プラスチック、セラミック、又はゴムを含むことができる。上の方法で作成された、食物製品用の包装材料として使用可能なエンボス加工されたウェブ材料も、開示されている。
2005529006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブ材料をエンボス加工するための装置において、
（ａ）第一のエンボス加工ロールの周辺表面の少なくとも一部上に彫刻された第一のエンボスパターンを有する前記第一のエンボス加工ロールと、前記第一のエンボスパターンが突出部及び窪みを含み、
（ｂ）第二のエンボス加工ロールの周辺表面の少なくとも一部上に彫刻された第二のエンボスパターンを有する前記第二のエンボス加工ロールと、前記第二のエンボスパターンが突出部及び窪みを含み、を備え、
ここで、前記第一のエンボス加工ロールの前記第一のエンボスパターンの前記突出部が、係合の所定の半径深さで、好ましくは０．１２７ｍｍ〜０．２５４ｍｍの深さで、前記第二のエンボス加工ロールの前記第二のエンボスパターンの対応する窪みと相互係合し、その結果、前記相互係合した突出部と窪みの少なくとも９９．７％が、０．０５０ｍｍ〜１．２７ｍｍ、好ましくは０．０５０ｍｍ〜０．２５ｍｍ、の範囲の側壁間げきにより互いに隔てられていることを特徴とする装置。
【請求項２】
少なくとも１つの前記エンボス加工ロールの前記突出部が、０．０５０ｍｍより大きい幅を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記エンボスパターンの少なくとも１つが、無定形パターンである、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記エンボスパターンの少なくとも１つが、前記エンボスパターンの６４５平方ミリメートル面積当り１０〜１０００個の範囲の突出部又は窪みのパターン密度を有する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記突出部が、０度〜３０度の角度が付いた側壁を有し、好ましくは、前記角度が付いた側壁が、直線状又は曲線状構成、あるいはこれらの任意の組み合わせを形成するように構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの前記エンボス加工ロールの前記周辺表面が、金属、プラスチック、セラミック、及びゴムからなる群から選択される材料を含む、請求項１記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの前記エンボス加工ロールの前記突出部が、連続又は分離性である、請求項１記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの前記エンボス加工ロールの前記窪みが、連続又は分離性である、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第一又は前記第二のエンボス加工ロールの少なくとも１つと相互係合する第三のエンボス加工ロールを備える、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
エンボス加工されたウェブ材料を形成するためのエンボス加工方法であって、
変形可能なウェブ材料を互いに係合する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通して、前記変形可能なウェブ材料をエンボス加工して、前記エンボス加工されたウェブ材料を形成する工程を含み、
ここで、前記第一のエンボス加工ロールが、前記第一のロールの周辺表面の少なくとも一部の上に彫刻された第一のエンボスパターンを有し、前記第一のエンボスパターンが、突出部及び窪みを含み、且つ
前記第二のエンボス加工ロールが、前記第二のエンボス加工ロールの周辺表面の少なくとも一部の上に彫刻された第二のエンボスパターンを有し、前記第二のエンボスパターンが、突出部及び窪みを含み、且つ
ここで、前記第一のエンボス加工ロールの前記第一のエンボスパターンの前記突出部が、係合の所定の半径深さで、好ましくは０．１２７ｍｍ〜０．２５４ｍｍの深さで、前記第二のエンボス加工ロールの前記第二のエンボスパターンの対応する窪みと相互係合し、その結果、前記相互係合した突出部及び窪みの少なくとも９９．７％が、０．０５０ｍｍ〜１．２７ｍｍ、好ましくは０．０５０ｍｍ〜０．２５ｍｍ、の範囲の側壁間げきにより互いに隔てられる、エンボス加工方法。
【請求項１１】
１つの前記エンボス加工ロールの前記突出部が、０．０５０ｍｍより大きい幅を有する、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１２】
前記エンボスパターンの少なくとも１つが、無定形パターンである、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１３】
前記エンボスパターンの少なくとも１つが、前記エンボスパターンの６４５平方ミリメートル面積当り１０〜１０００個の範囲の突出部又は窪みのパターン密度を有する、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１４】
前記突出部が、０度〜３０度の角度が付いた側壁を有し、ここで好ましくは、前記角度が付いた側壁が、直線状又は曲線状構成、あるいはいずれかのこれらの任意の組み合わせを形成するように構成されている、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記エンボス加工ロールの周辺表面が、金属、プラスチック、セラミック、及びゴムからなる群から選択される材料を含む、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記エンボス加工ロールの前記突出部が、連続又は分離性である、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記エンボス加工ロールの前記窪みが、連続又は分離性である、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１８】
前記第一又は第二のエンボス加工ロールの少なくとも１つと相互係合する第三のエンボス加工ロールを備える、請求項１１記載のエンボス加工方法。
【請求項１９】
エンボス加工されたウェブ材料を形成するためのエンボス加工方法であって、
変形可能なウェブ材料を互いに係合する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通し、前記変形可能なウェブ材料をエンボス加工すると共に同時に前記変形可能なウェブ材料に活性物質を転移して、エンボス加工されたウェブ材料を形成する工程を含み、
ここで前記第一のエンボス加工ロールが、前記第一のロールの周辺表面の少なくとも一部の上に彫刻された第一のエンボスパターンを有し、前記第一のエンボスパターンが、突出部及び窪みを含み、且つ
前記第二のエンボス加工ロールが、前記第二のエンボス加工ロールの周辺表面の少なくとも一部の上に彫刻された第二のエンボスパターンを有し、前記第二のエンボスパターンが、突出部及び窪みを含み、且つ
前記第一のエンボス加工ロールの前記第一のエンボスパターンの前記突出部が、係合の所定の半径深さで、好ましくは０．１２７ｍｍ〜０．２５４ｍｍの深さで、前記第二のエンボス加工ロールの前記第二のエンボスパターンの対応する窪みと相互係合し、その結果、前記相互係合した突出部及び窪みの少なくとも９９．７％が、０．０５０ｍｍ〜１．２７ｍｍ、好ましくは０．０５０ｍｍ〜０．２５ｍｍ、の範囲の側壁間げきにより互いに隔てられる、エンボス加工方法。
【請求項２０】
前記第二のエンボス加工ロールの前記突出部の少なくとも一部の頂部表面に前記活性物質をコーティングする工程を含む、請求項１９記載のエンボス加工方法。
【請求項２１】
エンボス加工されたウェブ材料が変形されるまで、前記エンボス加工されたウェブ材料が、意図しない外部表面との接触から防護された活性物質を有する、前記エンボス加工されたウェブ材料を形成するためのエンボス加工方法において、
（ａ）活性物質を有する前記エンボス加工されたウェブ材料を形成するために、変形可能なウェブ材料を第一のエンボス加工ロールと前記第一のエンボス加工ロールに係合する第二のエンボス加工ロールとの間を通過させて、前記変形可能なウェブ材料をエンボス加工する工程と、
ここで前記第一のエンボス加工ロールが、前記第一のロールの周辺表面の少なくとも一部の上に彫刻された第一のエンボスパターンを有し、前記第一のエンボスパターンが、突出部及び窪みを含み、且つ
前記第二のエンボス加工ロールが、、前記第二のエンボス加工ロールの周辺表面の少なくとも一部の上に彫刻された第二のエンボスパターンを有し、前記第二のエンボスパターンが、突出部及び窪みを含み、且つ
前記第一のエンボス加工ロールの前記第一のエンボスパターンの前記突出部が、係合の所定の半径深さで前記第二のエンボス加工ロールの前記第二のエンボスパターンの対応する窪みと相互係合し、その結果、前記相互係合した突出部及び窪みの少なくとも９９．７％が、０．０５０ｍｍ〜１．２７ｍｍの範囲の側壁間げきにより互いに隔てられ、
（ｂ）第三のエンボス加工ロールの突出部の少なくとも一部の頂部表面に活性物質をコーティングする工程と、前記第三のエンボス加工ロールが、前記第三のエンボス加工ロールの周辺表面の少なくとも一部の上に彫刻された第三のエンボスパターンを有し、前記第三のエンボスパターンが、突出部及び窪みを含み、且つ
前記第一のエンボス加工ロールの前記第一のエンボスパターンの前記突出部が、前記第三のエンボス加工ロールの前記第三のエンボスパターンの対応する窪みと相互係合し、
（ｃ）前記エンボス加工したウェブ材料を前記第一のエンボス加工ロールと前記第一のエンボス加工ロールに係合する前記第三のエンボス加工ロールとの間を通過させ、前記活性物質を前記変形可能なウェブ材料に転移して、前記活性物質を有する前記エンボス加工したウェブ材料を形成する工程と、
を含むエンボス加工方法。
【請求項２２】
フィルム、好ましくはＨＤＰＥフィルム、を含む変形可能なポリマー材料から形成されエンボス加工されたウェブ材料であって、前記エンボス加工されたウェブ材料が、前記ウェブ材料から外向きに延び且つ０．０５０ｍｍより大きい幅を有する窪みの三次元空間により互いに隔てられた、間隔をおき配置される複数の三次元突出部を有する第一の側を有し、
ここで前記エンボス加工されたウェブ材料が、前記エンボス加工されたウェブ材料の４６，４５２平方ミリメートルの面積当り１２個のピンホール、好ましくは４６，４５２平方ミリメートルの面積当り６個のピンホール、より好ましくは４６，４５２平方ミリメートルの面積当り０個のピンホール、の数学平均以下である数のピンホールを有する、エンボス加工されたウェブ材料。
【請求項２３】
前記間隔をおき配置される複数の三次元突出部が、二次元幾何学形状の無定形パターンを形成する、請求項２２記載のエンボス加工されたウェブ。
【請求項２４】
前記間隔をおき配置される複数の三次元突出部が、エンボスパターンを形成し、前記エンボスパターンが、前記エンボスパターンの６４５平方ミリメートル面積当り１０〜１０００個の突出部又は窪みの範囲のパターン密度を有する、請求項２２記載のエンボス加工されたウェブ。
【請求項２５】
前記突出部の間の前記窪みが、少なくとも部分的に、活性物質、好ましくは接着剤、で満たされている、請求項２２記載のエンボス加工されたウェブ材料。
【請求項２６】
前記突出部が、前記エンボス加工されたウェブ材料の前記第一の側の面積の３０％〜７０％の間を占める、請求項２２記載のエンボス加工されたウェブ材料。
【請求項２７】
前記第一の側の前記窪みが連続する網状組織を形成している、請求項２２記載のエンボス加工されたウェブ材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンボス加工方法及び材料に関する。特に、十分に大きい側壁間げきにより互いに隔てられた一致しないエンボスパターンを有する、少なくとも一対の相互係合したエンボス加工ロールにより生産される、エンボス加工方法及び材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のエンボス加工されたウェブ又はシートタイプの材料は、一対のエンボス加工ロールにより加工することができ、その各ロールは、ロールの周辺表面の上に彫刻されたエンボスパターンを有する。そのロールは、それらのそれぞれのエンボスパターンを介して、係合の所定の半径深さで互いに相互係合する。相互係合したロールは、反対方向に回転して、回転中のエンボス加工ロールの間を通過する変形可能なウェブ又はシートタイプの材料の両側上にエンボスパターンを付与する。ウェブ又はシートタイプの材料は、ウェブ又はシートタイプの材料をロールのエンボスパターンの窪みの中へ押し込む、ロールの相互係合したエンボスパターンの突出部と接触する点において、撓んで変形する。突出部と窪みの係合が離れると、エンボス加工された材料は、エンボス加工ロールから出て、所望のエンボスパターンのように付与されたある程度の変形を維持する。
【０００３】
エンボス加工ロールのエンボスパターンの突出部及び窪みが（すなわち、ロールの周辺表面の平面図において）比較的大きい時、及び／又は相互係合する突出部と窪みの壁の間の間げきが比較的大きい時には、ロールの周辺表面上のエンボスパターンは、いずれか好適な機械加工工具、例えば工具鋼、炭化物、又は他の硬質材料で作成されたフライス、のこ刃などにより機械加工することができる。しかしながら、エンボスパターンの窪みが硬質工具によって機械加工するには余りに小さい時、及び／又は相互係合しエンボスパターンが相互係合した突出部と窪みの間にかなり小さな側壁間げきを形成することを必要とする時には、エンボスパターンは、ロールの周辺表面上のエンボスパターンの窪みを焼くレーザー技法により彫刻することができる。レーザーバーニング技法により典型的に彫刻されたエンボス加工ロールの例は、エンボスパターンの約６４５平方ミリメートル面積（すなわち１平方インチ面積）当り約１０〜約１０００個の突出部又は窪みを有するエンボスパターンを含む。
【０００４】
一対のエンボス加工ロールは、「一致する」又は「一致しない」エンボスパターン（又はこれらの組み合わせ）を有することができる。「一致する」エンボスパターンという用語は、本明細書において、互いに相互係合する時、第一のエンボス加工ロールの突出部が第二のエンボス加工ロールの対応して相互係合した窪みと形状及び寸法で実質的に同一であり、及び逆に、第一のエンボス加工ロールの窪みが第二のエンボス加工ロールの対応して相互係合した突出部と形状及び寸法で実質的に同一である、一対のエンボス加工ロールを指す。一致するエンボスパターンは、例えば、本明細書で上述したレーザーバーニング技法により彫刻された第一のエンボス加工ロールの第一のエンボスパターンをマスターロールのマスターパターンとして使用し、第二のエンボス加工ロールの第二のエンボスパターンを化学的に蝕刻して第一のエンボス加工ロールの第一のエンボスパターンに一致させる時に、典型的に達成することができる。
【０００５】
しかしながら、エンボスパターンが「一致しない」ことを必要とする時（すなわち、第一の彫刻されたロールの突出部の形状及び寸法が第二の彫刻されたロールの対応する窪みのそれと実質的に同一ではないが、対応する突出部と窪みはそれでも係合するように相互に関して位置が一致している時）、上述した方法は、一致しないパラメータが比較的小さい状況に限定され得る。例えば、第一のロールのレーザー彫刻したパターンの突出部にコーティング（例えば電気めっき）し、次にレーザー彫刻したロールをマスターロールとして使用して第二のロールの対応する窪みを化学的に蝕刻し、このようにして、コーティングを取り去って突出部が当初の彫刻した大きさに縮小した後でマスターロールの第一のパターンと一致しない第二のロールの第二のパターンを作り出すことによって、一対の相互係合したエンボス加工ロールは、対応して相互係合する突出部と窪みの隣接する側壁を隔てる限定した側壁間げきを備えることができる。コーティング手段により達成される側壁間げきは、通常、約０．０２５ｍｍすなわち約０．００１インチが限度である。その限界は、例えばエンボス要素の鋭い縁部などを丸めることによる突出部及び窪みの所望の形状の変形なしにエンボスパターンの要素をコートするために適用できる、コーティングの限られた厚さのためである。
【０００６】
したがって、一致しないパラメータが、コーティングだけの厚さにより設けられ得るものより比較的大きいことを必要とする時、例えば、コーティングだけにより獲得可能なものより大きい側壁間げきが、相互係合する突出部と窪みの間に必要である時、例えば、０．０５０ｍｍ（すなわち約０．００２インチ）〜約０．２０３ｍｍ（約０．００８インチ）又はより大きい約１．２７ｍｍ（約０．０５０インチ）などまでが必要である時、及び／又は相互係合する突出部と窪みが相互にかなり異なる時には、ロールは、それぞれのエンボス加工ロール上の対応するエンボスパターンを別々にレーザーバーニングすることにより、独立して彫刻することができる。
【０００７】
不幸なことに、レーザーバーニングの実際面から、互いに係合する時にエンボスパターンの実質的に全面積に亘って均一に係合するような一対のロールのエンボスパターンを別々に焼く可能性が制限される。対のエンボス加工ロールのそれぞれを互いに別々にレーザーバーニングすることに起因するこれらの欠陥は、例えば、「エンボス加工ロール上のあらゆる場所」の突出と窪みの間に均一な接触を得る必要性に関連する別の問題に関する米国特許第５，３５６，３６４号（第３段、３９〜５４行）において、部分的に検討されている。上で参照した特許に記載されるように、そのような問題は、相互係合する対のロールの対応する突出部と窪みの間の所望の均一な係合の「十分にしてかなりの数」が受容可能な品質のエンボス加工材料をもたらすのに許容範囲である用途においては、許容し得る時もある。
【０００８】
しかしながら、そのような問題は、均一な係合の「かなりの数」では所望の製品を生産するのにまだ十分でない時には、許容できないことが多い。例えば、エンボス加工ロールの相互係合する突出部と窪みの間の所望の側壁間げきがエンボス加工ロールの全面積に亘って均一ではなく、及び相互係合する突出部と窪みの側壁を隔てるためには不十分な間げきを有する係合点が存在する時には、不十分な間げきの点は、ピンホール、ちぎれ、及びその他の望ましくないエンボス加工したウェブ材料の変形のような材料生産欠陥の結果となることがあり、これらは、例えば食物製品を包むために使用可能であり周囲環境から保護を要する食物製品又はいずれか他の製品を効果的に保護するためにピンホールは全く又は限定数しか許容できない貯蔵包装材料のようなウェブ材料製品においては、受容することができない。「ピンホール」という用語は、本明細書において、曲線、直線、又はこれらの任意の組み合わせを含むいずれかの形状の周辺を有するエンボス加工したウェブ材料表面内の貫通開口部を指し、ウェブ材料平面内で任意の方向に測定する貫通開口部の最小寸法は、約０．０７６ｍｍすなわち約０．００３インチ以上である。
【０００９】
時には、不十分な側壁間げきに起因する上記変形は、ある種の材料形成例の場合、特に比較的小さな側壁間げきを必要とする時に、上で参照した米国特許第５，３５６，３６４号の１欄６１〜６６行に記載されているように、少なくとも１つのエンボス加工ロールのエンボスパターンがウェブに対して僅かに降伏可能及びしたがってウェブを損傷する傾向がより少ないゴムなどの弾力性材料に彫刻されているエンボス加工ロールを使用することにより、減少できることがある。しかしながら、上の方法で使用可能な側壁間げきの範囲の限度に加えて、そのような弾力性材料は、摩耗を加速しがちであることが多く、摩耗したロールを取り外して新しいロールを据え付けるのに必要な望ましくない生産停止時間という結果になることがある。
【００１０】
したがって、エンボス加工ロールの相互係合する突出部と窪みの間に所望の大きさの側壁間げき（約０．０５０ｍｍ（約０．００２インチ）〜約０．２０３ｍｍ（約０．００８インチ）、又はより大きい約１．２７ｍｍ（約０．０５０インチ）までなど）を有する少なくとも一対のエンボス加工ロールを備えて、エンボス加工した材料中の欠陥及び生産停止時間のための機械機能停止を回避する装置を提供することが有益である。
【００１１】
所望の側壁間げきにより隔てられる所望の大きさ及び形状の突出部及び窪みを有する少なくとも一対のエンボス加工ロールを備えて、エンボス加工した材料中の欠陥及び生産停止時間のための機械機能停止を回避する装置を提供することも有益である。
【００１２】
所望の側壁間げきにより隔てられる所望の大きさ及び形状の突出部及び窪みを有する少なくとも一対のエンボス加工ロールを備えて、対応するエンボスパターンの実質的に全面積に亘ってエンボス加工ロールが相互に均一に係合可能である装置を提供することも有益である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
側壁間げきの不足に関連するピンホール又は欠陥の数がかなり減少して、ガス及び液体の透過に対して十分なバリア特性を有する、特に食物貯蔵に使用される製品のための、（本発明のエンボス加工ロールにより作られる）本発明のエンボス加工した材料を生産する方法を提供することも有益である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した困難及び問題に応じて、少なくとも一対のエンボス加工ロールを備えるエンボス加工装置により作成される、新しいエンボス加工方法及び材料が発見された。その装置は、第一のロールの周辺表面の少なくとも一部上に彫刻された第一のエンボスパターンを有し、第一のエンボスパターンが突出部及び窪みを含む、第一のエンボス加工ロールを含む。その装置は、更に、第二のエンボス加工ロールの周辺表面の少なくとも一部上に彫刻された第二のエンボスパターンを有する、第二のエンボス加工ロールを含む。第二のエンボスパターンは、突出部及び窪みを含み、第一のエンボス加工ロールの第一のエンボスパターンの突出部は、第二のエンボス加工ロールの第二のエンボスパターンの対応する窪みと係合の所定の半径深さで相互係合し、相互係合した突出部と窪みの少なくとも９９．７％が、約０．０５０ｍｍ（約０．００２インチ）〜約１．２７ｍｍ（約０．０５０インチ）の範囲の側壁間げきにより互いに隔てられる。
【００１５】
エンボス加工ロールの内の１つの突出部は、少なくとも約０．０５０ｍｍすなわち約０．００２インチの幅を有することができる。エンボス加工ロールのエンボスパターンは、エンボスパターンの６４５平方ミリメートル面積すなわち１平方インチ面積当り約１０〜約１０００個の範囲の突出部又は窪みのパターン密度を有することができる。エンボス加工ロールのエンボスパターンの突出部は、約０度〜約３０度の角度が付いた側壁を有することができる。少なくとも１つのエンボス加工ロールの周辺表面は、金属、プラスチック、セラミック、又はゴムにすることができる。少なくとも１つのエンボス加工ロールの突出部は、連続又は分離性にすることができる。少なくとも１つのエンボス加工ロールの窪みは、連続又は分離性にすることができる。エンボス加工ロールのエンボスパターンは、規則的パターン又は無定形パターンとすることができる。その装置は、更に、少なくとも第一のエンボス加工ロール又は第二のエンボス加工ロールと相互係合する第三のエンボス加工ロールを含むことができる。
【００１６】
ピンホールを全く又は非常に少ししか含まない改良されたエンボス加工材料を、本発明のエンボス加工方法及び装置により生産することができる。そのような材料の１つの実施形態は、その表面から外向きに延びる、及び約０．０５０ｍｍすなわち約０．００２インチより大きい幅を有する窪みの三次元空間により互いに隔てられる間隔をおく複数の三次元突出部を有する、貯蔵包装を含む。貯蔵包装の窪みは、包装がシール表面に対して押し付けられる時に消費者により活性化される接着剤で少なくとも部分的に満たされる。本発明の包装材料は、好ましくはピンホールを全く含まない、又は、エンボス加工したウェブ材料の約４６，４５２平方ミリメートル（約７２平方インチ）の面積当り０のピンホール、又は６個のピンホール、又は１２個のピンホールの数学平均以下である限られた数のピンホールを有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本明細書は、本発明と見なされる主題を特定して指摘し明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、本発明は、添付の図面と関連させた次の説明からさらによく理解されると考えられる。
【００１８】
図１は、パターン付きウェブ材料２４を生産するための、本発明の方法２０の一実施形態の簡略化した立面図を示し、ウェブ材料は、好ましくは例えば接着剤２９などの活性物質２８を担持するための、三次元（３Ｄ）エンボス加工パターン２６を有する。パターン付きウェブ２４は、本発明の譲受人に譲渡された次の特許群：米国特許第５，６６２，７５８号（ハミルトン（Hamilton）ら、１９９７年９月２日発行）、米国特許第５，８７１，６０７号（ハミルトンら、１９９９年２月１６日発行）、米国特許第５，９６５，２３５号（マクガイア（McGuire）ら、１９９９年１０月１２日発行）、米国特許第６，０９９，９４０号（ハミルトンら、２０００年８月８日発行）、米国特許第６，１９３，９１８号（マクガイア、２００１年２月２７日発行）、米国特許第６，１９４，０６２号（ハミルトンら、２００１年２月２７日発行）、及び米国特許第６，２５４，９６５号（マクガイアら、２００１年７月３日発行）に開示されており、その全てを参考として本明細書に組み込む。
【００１９】
パターン付きウェブ２４は、本発明の回転するエンボス加工ロール３０及び３２の対２１を好ましくは含む、本発明の方法２０により変形可能なウェブ２２から形成することができる。エンボス加工ロール３０及び３２は、それらの周辺表面に彫刻された突出部及び窪みの対応する三次元パターンを有する。エンボス加工ロール３０及び３２は、それらの回転の間に互いに相互係合して、好ましくはエンボス加工ロール３０及び３２の個々の対応する突出部及び窪みにより形成される複数の個々の係合する構成を提供し、そこで好ましくは、ロールの１つに彫刻されたエンボスパターンの各突出部は、回転のある部分において、好ましくは実質的に非接触の関係を相互係合した対応する突出部と窪みの間に形成するように、相手ロールの対応する窪みと相互係合する。非接触の関係は、完全係合姿勢４９を含み、この時、相互係合したエンボス加工ロール３０及び３２の対応する個々の突出部及び窪みは、互いに、並びにエンボス加工ロール３０及び３２それぞれの向い合う回転軸線３０Ａ及び３２Ａと整列する。
【００２０】
図２は、エンボス加工ロール３０及び３２それぞれの回転軸線３０Ａと３２Ａの間で延びる中心線２３に沿ってとった、エンボス加工ロール３０及び３２の対応する突出部及び窪みの間に形成される図１の完全係合姿勢４９の拡大した断面図を示し、この時、相互係合した対応する突出部及び窪みが中心線２３に沿って互いに整列して、エンボス加工したウェブ２４を形成するようになっている。完全係合姿勢４９は、回転するエンボス加工ロール３０及び３２の相互係合した突出部と窪みの間でエンボス加工される、変形可能なウェブ材料２２の所望の厚さを収容するのに十分な所望の間げき（単数又は複数）を含む。
【００２１】
第一のエンボス加工ロール３０は、突出部４２及び窪み４４を含む、その周辺表面上に彫刻された第一のエンボスパターン４０を有する。第二のエンボス加工ロール３２は、窪み４２Ａ及び突出部４４Ａを含む、その周辺表面上に彫刻された第二のエンボスパターン４６を有する。第一のエンボス加工ロール３０の突出部４２は、第二のエンボス加工ロール３２の対応する窪み４２Ａと係合し、及び同様に、第一のエンボス加工ロール３０の窪み４４は、第二のエンボス加工ロール３２の対応する突出部４４Ａと係合する。互いに相互係合して完全係合姿勢４９を形成しその結果として変形可能なウェブ２２を本発明にしたがってエンボス加工する対応する突出部と窪みは、側壁間げき及び半径間げきなどのそれらの間の所望の間げきにより互いに隔てられるように相互係合するのが好ましい。例えば、側壁間げき５０を、対応する相互係合した突出部と窪みの側壁間に形成することができる。更に、第一の半径間げき５２は、第一のロール３０の最外周辺表面５４を画定する第一のエンボス加工ロール３０の突出部４２の頂部表面４５と、第二のエンボス加工ロール３２の最内周辺表面５８を画定する第二のエンボス加工ロール３２の対応する窪み４２Ａの底部表面５６との間に形成することができる。同様に、第二の半径間げき６０は、第一のエンボス加工ロール３０の最内周辺表面６４を画定する第一のエンボス加工ロール３０の窪み４４の底部表面６２と、第二のエンボス加工ロール３２の最外周辺表面６８を画定する第二のエンボス加工ロール３２の対応する突出部４４Ａの頂部表面６６との間に形成することができる。
【００２２】
本明細書で開示するように、パターン付きウェブ２４は、ウェブ又はシートとして提供されるいかなる好適な変形可能材料２２からでも、互いに相互係合してロール３０及び３２の円周表面を含む対応する突出部と窪みの間に完全係合姿勢４９を形成する本発明のエンボス加工ロール３０及び３２の対２１に変形可能材料２２を通すことにより、三次元パターン２６に変形させることによって形成することができる。
【００２３】
本発明のエンボス加工ロール３０及び３２は、相互係合した突出部と窪みの間で変形可能な材料２２の変形を促進するのに望ましい、いかなる温度をも有することができる。エンボス加工ロール３０及び３２はまた、特定の生産スケールに適応するのに望ましい、及びエンボス加工されたウェブ２４の生産の間にエンボス加工ロール３０及び３２が曝され得る変形力に抵抗が可能な所望のロール強度を提供するのに望ましい、直径及び長さなどのいかなる寸法をも有することができる。以下の実施例で説明する本発明の一実施形態では、エンボス加工ロールは、外径約６１０ｍｍすなわち約２４．００インチと、エンボス加工ロールの長さに沿って延びるエンボスパターンの幅約６６０ｍｍすなわち約２６．００インチとを有する。エンボス加工ロールの周辺表面は、金属、プラスチック（例えばエボナイト）、セラミック、ゴム、又はいずれか他の好適な材料とすることができる。
【００２４】
図１及び２を参照して、活性物質２８は、好ましくはエンボス加工されたウェブ２４の三次元構造２６の開放谷２５の中に保持可能ないかなる材料にもすることができる。活性物質２８を谷２５の中に付着させるために、まず、パターン付きウェブ２４の開放谷２５を形成する、第二のエンボス加工ロール３２の突出部４４の（最外周辺表面６８を画定する）頂部表面６６の上に付着させることができる。活性物質２８は、第二のエンボス加工ロール３２の最外周辺表面６８の上に好ましくは均一な接着剤２９の付着層を形成する、いずれかの好適な手段により付着させることができる。本発明の一実施形態では、活性物質２８は、一連のトランスファーロール７０により付着させることができ、トランスファーロールは、所望の均一な被覆を得るために任意数のトランスファーロールを含むことができる。しかしながら、活性物質２８は、いずれか所望の厚さプロファイルを有する不均一層として最外周辺表面６８上に付着できることに留意すべきである。
【００２５】
図１に示す本発明の方法の実施形態２０の代替方法として、図１Ａは、本発明の三本のロールを使用する別の実施形態２０Ａを示し、そこでは、ウェブのエンボス加工がロール３０と３３の間で実施され、活性物質２８のロール３２からウェブ２４上の窪み内への移動がロール３０と３２の間で実施される。
【００２６】
パターン付きウェブ２４は、形成された後で、（いずれかの好適な手段により）装置２０又は２０Ａから取り外すことができ、例えば巻取りロールとして包装するなどの更なる処理に向けられる。ロール上に巻き取る時には、パターン付きウェブ２４の上にある層の突出部がその大きさ、形状、場所、及び／又は幾何学的配置のために相互に噛み合う時に、パターン付きウェブ２４の隣接層がピタリと重なり合うのを防ぐことが望ましい。連続する三次元ウェブの隣接層の重なり合いは、ウェブの端部を巻き戻すのを難しくすることがある。この難しさは、三次元ウェブが例えば接着剤などの活性物質の担体として使用される時に更により大きくなり、活性物質の早過ぎる接着及び／又は汚染の結果となることがある。したがって、重なり合いに抵抗するために、三次元ウェブのパターンは、三次元形状の無定形パターンを有することができ、これらには、例えば本発明の譲受人に譲渡された次の特許群：米国特許第５，９６５，２３５号（マクガイア（McGuire）ら、１９９９年１０月１２日発行）、米国特許第６，０９９，９４０号（ハミルトン（Hamilton）ら、２０００年８月８日発行）、米国特許第６，１９３，９１８号（マクガイア、２００１年２月２７日発行）、米国特許第６，１９４，０６２号（ハミルトンら、２００１年２月２７日発行）、及び米国特許第６，２５４，９６５号（マクガイアら、２００１年７月３日発行）にて開示されているような、統計的に管理された程度の無秩序性を有する多角形があり、その全てを参考として本明細書に組み込む。（「無定形」という用語は、本明細書において、容易に知覚可能な構成要素の組織性、規則性、又は方向性を示さないエンボスパターンを指し、容易に知覚可能な構成要素の組織性、規則性、又は方向性を示すエンボスパターンを本明細書において指す「規則的」という用語に反対である。）
上で参照した特許は、エンボスパターンの可能な変形を開示しており、それらには、いずれかの三次元形状で形成された突出部、好ましくは、材料の１つの表面の平面内に凸形多角形基礎を有し及び連結する隣接して平行な側壁を有する実質的に等しい高さの錘台である凸形多角形状の突出部が含まれる。本明細書で使用する「多角形」（及び形容詞形体「多角形の」）は、１つ又は２つの辺を有する多角形は線を定義するので、３つ以上の辺を有する二次元的な幾何学形状を指すために使用される。それ故に、三角形、四角形、五角形、六角形などは「多角形」という用語に含まれ、無限数の辺を有することになる円形、楕円形などの曲線形状も同様である。
【００２７】
三次元ウェブ材料の構造を設計する時には、得られる構造の所望の物理的特性が、材料の選択と共に、三次元の地形的な形体の大きさ、幾何学的形状、及び間隔を決定する。更に、ウェブ材料は、同一ウェブ内に複数の無定形範囲を有して、２つ以上のそのような領域で同一無定形パターンを反復するまでして、意図的に作り出すことができる。例えば、無定形パターンは、パターン付きウェブ２４の巻取りロールの最大予測周囲より大きい間隔で機械方向すなわち巻取り方向に繰り返されて、これにより巻取りロール中でのパターン付きウェブ２４の重なり合いを防ぐことができる。更に、設計者は、無定形パターンの領域、規則的な（すなわち無定形でない）パターンの領域、又は更に突出部が全くない「ブランク」領域、又はこれらの組み合わせにわざと分けてもよい。エンボスパターンのこれら及びその他の変形が、参考として本明細書に組み込まれた特許に開示されている。
【００２８】
図１及び２を参照して、本発明のパターン付きウェブ２４上にエンボス加工可能な三次元構造２６は、様々な大きさ及び形状を有する多角形として形作られた複数の突出部及び窪みを含み、並びに、変形可能なウェブ２２の第一の側２２Ａ上に第一の無定形パターン２４Ａ及び変形可能なウェブ２２の第二の側２２Ｂ上に第二の無定形パターン２４Ｂを形成する、実質的に無定形のパターンを有するように設計することが好ましい。
【００２９】
変形可能なウェブ２２上に無定形パターン２４Ａ及び２４Ｂをエンボス加工してエンボスしたウェブ２４を形成するために、エンボス加工ロール３０及び３２もまた、その周辺表面上に彫刻されたそれぞれの無定形パターンを有する。ロール３０及び３２は、互いに係合して回転関係を形成するように配置され、第一のエンボス加工ロール３０が、第一のエンボス加工ロール３０の周辺表面上に彫刻された第一の無定形パターン８０を有して、ウェブ２２の第一の側２２Ａ上に第一の無定形パターン２４Ａを形成し、及び第二のエンボス加工ロール３２が、第二のエンボス加工ロール３２の周辺表面上に彫刻された第二の無定形パターン９０を有して、ウェブ２２の第二の側２２Ｂ上に第二の無定形パターン２４Ｂを形成する。
【００３０】
図３及び４は、エンボス加工ロール３０及び３２それぞれの無定形エンボスパターン８０及び９０の、約６４５平方ミリメートル（１平方インチ）面積の一実施形態の拡大した平面図を示す。第一のエンボス加工ロール３０の第一の無定形パターン８０は、白い空間８４として示される窪み４４により分離された、様々な大きさ及び形状で突出する多角形８２（この例では黒べたで表わす）として示される突出部４２を有する。同様に、第二のエンボス加工ロール３２の第二の無定形パターン９０は、白く示され及び窪んだ多角形９４を包囲する黒線９２の厚みにより表わされる突出部４４Ａの厚みにより分離された、様々な大きさ及び形状の窪んだ多角形９４として示される窪み４２Ａを有する。本明細書で説明する両方のパターンの隣接する多角形の辺は、互いに平行であるのが好ましいが、隣接する多角形の間のいずれか他の好適な相対的な向きも、選択的に使用することができる。
【００３１】
図５は、図３及び４の無定形パターン８０及び９０を互いの上に重ね合わせた拡大平面画像を示しており、対応する突出部と窪みの重ね合わせた画像の間に複数の係合が形成され、突出する多角形８２は、窪んだ多角形９４の中に嵌り込んで、窪んだ多角形９４の側壁から所望の側壁間げき９５（突出する多角形８２と窪んだ多角形９４の側壁を表わす黒線９２との間の白い空間として示される）により隔てられている。
【実施例】
【００３２】
この実施例は、食物製品包み用の包装材料などの本発明のエンボス加工したウェブ材料の１つの実施形態を生産するための、本発明の装置の一実施形態を設ける代表的な方法を提供する。本発明の包装材料は、包まれた食物製品の効果的な保護を提供するために、好ましくはピンホールが全くないか、又は４６，４５２ｍｍ2(７２平方インチ）の材料製品の大きさ当り少なくとも約１２個以下のピンホールでなければならない。
【００３３】
本発明の包装材料は、比較的薄い変形可能なフィルムから形成され、及びしたがって、エンボス加工されたウェブを形成するエンボス加工ロールの一致しないエンボスパターンの間に比較的小さな側壁間げき（通常は、約０．０５０ｍｍ（約０．００２インチ）〜約０．２０３ｍｍ（約０．００８インチ））を必要とすることができる。しかしながら、本実施例は、その他の場合も示すように意図されていることに留意すべきであり、そこでは、エンボス加工される材料は、フィルム又は特に使い捨てティッシュー及びタオル材料を含んで比較的厚くすることができ（単一層材料では約０．３０ｍｍ（約０．０１２インチ）厚さのことがあり、２層材料では約０．６４ｍｍ（約０．０２５インチ）厚さのことがある）、したがって、一般に１．２７ｍｍ（０．０５０インチ）まで又はそれ以上のような、より大きな側壁間げきの使用を必要とする。
【００３４】
本実施例の装置は、少なくとも２つのエンボス加工ロールを含み、これらは、互いに相互係合して相互係合したロールの間に実質的に非接触の関係を形成することができ、相互係合したエンボスパターンの対応する突出部及び窪みは、所望の断面プロファイルを有し、及び変形可能なウェブ材料２２上にエンボスパターンを付与する相互係合した突出部と窪みの間の十分な間げきの不足により変形可能なウェブ材料２２が挟まれる又は他の方法で損傷を受けることを防ぐのに好適な側壁間げきを含む、所望の間げきにより互いに隔てられている。（しかしながら、本発明のエンボス加工ロールの本数は、２本より多くすることができ、任意数のロールを、例えば３本、４本、又はそれ以上を含むことができることを再び留意願いたい。）
（エンボス加工したウェブ）
図１及び２を参照して、本実施例のエンボス加工したウェブ２４は、様々な品目の封じ込め及び保護並びに食物品目などの腐敗しやすい物質の保存を提供する、貯蔵包装材料として使用することを意図した。エンボス加工したウェブは、接着剤又は接着剤様の物質を含む活性側を有して、貯蔵包装材料がユーザーにより活性化された時に、好ましくは包装材料に実質的に垂直な方向へ及ぼされる外部圧縮力の適用により活性化された時に、接着剥離力を示す。
【００３５】
エンボス加工されたウェブ２４は、変形可能なウェブ材料２２上にエンボスパターンを付与することにより形成され、ウェブ材料は、本実施例では、約０．０１３ｍｍ（約０．０００５インチ）厚さの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）フィルムであって、例えば、商品名パクソン（Paxon）ＨＤＰＥにてエクソンモービルケミカル（Exxon Mobil Chemical）から入手可能な食品貯蔵用途に使用のためのものであった。そのフィルムは、ＡＳＴＭ  Ｄ−１４３４に準拠して試験した５，５８０ｃｃ／２４ｈｒ×１００ｍ2×２．５４×１０-2ｍｍ（ｍｉｌ）の酸素透過性と、ＡＳＴＭ  Ｅ−９６９に準拠して試験した１１．６ｇ／２４ｈｒ×１００ｍ2×２．５４×１０-2ｍｍ（（ｍｉｌ）の透湿度とを有する。
【００３６】
エンボス加工したウェブ２４は、約０．１０２ｍｍ（約０．００４インチ）のエンボス厚さＥＴを有したが、いずれか他の好適な厚さを選定することもできた。エンボス加工したウェブ２４の片側は、好ましくは連続の谷２５を含んで、活性物質２８の薄層２７を担持したが、これは、本実施例では、本明細書で開示した種々の好適な活性物質から選択した接着剤の薄層であった。
【００３７】
図２に示す断面において、接着剤層２７は、厚さ約０．０２５ｍｍ（約０．００１インチ）、及び幅約約０．２０３ｍｍ（０．００８インチ）であるように選定された。更に、接着剤層２７は、エンボス加工したウェブ２４を含む製品を消費者が使用中に、接着剤層２７と接着剤層２７が押し付けられ得る表面との間の連続するシールを確実にするために、連続する谷２５と同一の広がりを持ち連続的に延びるように選定された。（しかしながら、接着剤層２７のいずれか他の所望の断面寸法を代わりに選定できること、並びに接着剤層２７のいずれかの長さを選定でき、これは連続にも不連続にもできることに留意されたい。）
谷２５の幅は、接着剤層２７の所望の幅すなわち約０．２０３ｍｍ（約０．００８インチ）に対応するように選定された。しかしながら、谷の幅は、本実施例の０．２０３ｍｍ（０．００８インチ）より小さいいずれかの幅にすることができ、本発明においては、（約０．００２インチ（約０．０５０ｍｍ）以下程度にも小さい）谷２５を形成するエンボス加工ロールのエンボスパターンを担持する特定の材料の健全性により制限され得る。更に、谷２５の幅は、本実施例の０．２０３ｍｍ（０．００８インチ）より大きくすることができ、一般に制限はない。しかしながら、本発明は、約０．０５０ｍｍ（約０．００２インチ）〜約１．２７ｍｍ（約０．０５０インチ）内の谷２５の幅に関連があり、エンボスパターンの硬質工具による彫刻によっては一般に達成不可能な範囲である。
【００３８】
更に、本実施例のエンボスパターンは、本明細書上述したようなエンボス加工したウェブをロールに巻き取る時のウェブの望ましくない重なり合い現象を防ぐために、様々な大きさ及び形状の多角形からなる無定形パターンを形成する。
【００３９】
本実施例のエンボス加工されたウェブ２４は、エンボス加工されたウェブ２４がピンホールを全く有さない、又はその約４６，４５２平方ミリメートルすなわち約７２平方インチの面積当り数学平均で少なくとも１２個のピンホール以下である時、及び更に、（接着剤層で満たされた）窪みの網状組織の面積がその第一の側の第一のエンボスパターン面積の約３０％〜約７０％を含む時、及びまた、パターン密度ＰＤ（図５参照）がその第一の側の第一のエンボスパターンの約６４５平方ミリメートル（１平方インチ）面積当り約５００〜約７００個の多角形を含むときには、ある表面に対してシールされる包装材料として使用される時に、その表面と十分なシール機能を提供できることが実験的に発見された。（再び、本明細書で上述したように、パターン密度ＰＤは、一般に、ある種の必要性によって、１０〜１０００個のエンボス要素に変化させることができる。）
（エンボス加工ロール）
本発明のエンボス加工ロール３０及び３２のそれぞれは、外径約約６１０ｍｍ（２４．００インチ）と、（機械横方向ＣＭＤに延びる）エンボスパターン幅約６６０ｍｍ（約２６．００インチ）とを有するように選定される。
【００４０】
図２を参照すると、第二のエンボス加工ロール３２の突出部４４Ａの拡大した断面図が示され、突出部４４Ａは、本実施例では、谷２５を形成するための、及びまた形成された谷２５の中へ接着剤層２７を付着させるためのエンボス部材として機能する。図２はまた、エンボス加工ロール３０及び３２の回転の点において突出部４４Ａと相互係合した第一のエンボス加工ロール３０の窪み４４を示し、この時、突出部４４Ａと窪み４４は、完全係合姿勢４９で互いに整列して完全に相互係合している。突出部４４Ａ及び対応する窪み４４は、両方とも所望の断面プロファイルを有して、係合している間は、エンボスされたウェブを挟む及び他の望まない損傷を防ぐのに十分な所望の間げきにより互いに隔てられている。
【００４１】
図１及び２を参照して、本発明のエンボス加工されるウェブ２４に０．１０２ｍｍ（約０．００４インチ）の所望のエンボス厚さＥＴを形成するためには、エンボス加工ロール３０及び３２は、約０．２２９ｍｍ（約０．００９インチ）の完全半径係合ＦＲＥにて互いに相互係合する必要があることが実験的に発見された。完全半径係合ＦＲＥは、（特定の必要性によって）変化可能であり、０．１２７ｍｍ（約０．００５インチ）〜約０．２５４ｍｍ（約０．０１０インチ）である本発明のＦＲＥの所望の範囲を超えて延び得ることに留意されたい。
【００４２】
図６及び７は、図２のロール３０及び３２の拡大した部分を図の明瞭化のために分離して示しており、図６が、第一のエンボス加工ロール３０の拡大した窪み４４を示し、図７が、谷を形成する第二のエンボス加工ロール３２の拡大した突出部４４Ａを示す。図８は、図の明瞭化のために、突出部４４Ａ及び窪み４４の拡大した完全係合姿勢４９を示す。
【００４３】
図７及び８を参照して、谷２５を形成する突出部４４Ａの断面形状は、幅１０１と、高さ１０２と、幅１０１を底部表面１０４と連結する側壁１０６及び１０８の輪郭とにより画定することができる。
【００４４】
本実施例のエンボス加工するウェブ材料２４の谷２５を形成する突出部４４Ａの幅１０１は、接着剤層２７及び谷２５の所望の幅すなわち約０．２０３ｍｍ（約０．００８インチ）に対応するように選定した。しかしながら、突出部４４Ａの幅１０１は、本実施例の０．２０３ｍｍ（０．００８インチ）幅より小さいいずれかの幅にすることができ、本発明においては、（約０．０５０ｍｍ（約０．００２インチ）以下程度にも小さい）谷２５を形成するエンボス加工ロールのエンボスパターンを担持する特定の材料の健全性により制限され得る。更に、突出部４４Ａの幅１０１は、本実施例の０．２０３ｍｍ（約０．００８）インチより大きくすることができ、一般に制限はない。しかしながら、本発明は、約０．０５０ｍｍ（約０．００２インチ）〜約１．２７ｍｍ（約０．０５０インチ）内の突出部４４Ａの幅１０１に関連があり、これはエンボスパターンを彫刻する硬質工具では一般に達成不可能な範囲である。
【００４５】
突出部４４Ａの高さ１０２は、本明細書で上述した約０．２２９ｍｍ（約０．００９インチ）の完全半径係合ＦＲＥにおいて、ウェブ２４と底部表面５６の間に０．１５２ｍｍ（約０．００６インチ）の十分な第一の半径間げき５２（図２及び８）を提供して、底部表面５６への接触によるウェブ２４の損傷を防止するように、約０．３８１ｍｍ（約０．０１５インチ）に選定した。
【００４６】
突出部１０１の側壁１０６及び１０８の輪郭は、曲線状（凸形、凹形、又はこれらの組み合わせを含む）、直線状（側壁１０６及び１０８の実質的に垂直の配置、又は約０度〜約３０度の範囲のいずれかの角度Ａで傾く傾斜する配置を含む）など、いかなる好適な輪郭にもすることができる。本実施例では、突出部４４Ａの輪郭は、約１０度の角度Ａを有する直線状であるように選定した。
【００４７】
図６及び８を参照して、第二のエンボス加工ロール３２の突出部４４Ａと相互係合する第一のエンボス加工ロール３０の対応する窪み４４は、図２にも示すように、上で選定した突出部４４Ａの形状及び寸法と、所望の第一の半径間げき５２と、側壁間げき１２２及び１２４とに関連して設計することができる。例えば、第一の半径間げき５２が０．１５２ｍｍ（約０．００６インチ）であるように、並びに側壁間げき１２２及び１２４が約０．１０７ｍｍ（約０．００４インチ）であるように選定する場合には、窪み４４の幅１２０は約０．３３０ｍｍ（約０．０１３インチ）に、幅１２６は０．５０８ｍｍ（約０．０２０インチ）にすることができ、側壁１２７及び１２８は約１０度の角度Ａにて傾けることができ、窪み４４の深さ１３０は約０．５０８ｍｍ（約０．０２０インチ）にすることができる。（側壁間げきは、所望であれば、０．０５０ｍｍすなわち０．００２インチ〜約０．２０３ｍｍすなわち約０．００８インチ又はそれ以上にできることに留意されたい。）
図７及び８を参照して、第二のエンボス加工ロール３２の突出部４４Ａの幅１０１が約０．２０３ｍｍすなわち約０．００８インチであるように選定する時には、様々な大きさ及び形状の多角形として形作られて連続して延びる幅１０１により隔てられる窪み４４の好適な無定形パターンは、オハイオ州シンシナティ（Cincinnati Ohio（www.stresseng.com））のストレスエンジニアリングサービシズ（Stress Engineering Services）によりプロクターアンドギャンブル社（Procter & Gamble Company）用に開発されたＨＡＲＱ７０Ａ．ｅｘｅのような好適な市販のランダムパターン生成プログラムの使用により選定することができる。
【００４８】
突出部４４Ａの所望の幅１０１及び次に窪み４４の所望の幅１２６を別々に（幾つか他の入力パラメータと共に）上記コンピュータープログラム中へ入力することにより、エンボス加工ロール３０及び３２それぞれの２つの別個の二次元無定形パターン８０及び９０（図３及び４中に示す）を作り出すことができる。
【００４９】
第一のエンボスパターン８０について、図９に示すようなチャートが、上記プログラムにより提供され、第一のエンボス加工ロール３０のパターン８０の情報の幾つかを、約０．５０８ｍｍ（約０．０２０インチ）の幅１２６を有して表示しているが、これは、約６４５平方ミリメートル（１平方インチ）面積当りの多角形目標数５５０個を含む他の４つの入力と共に、「モルタルライン幅」の名で入力されたものである。そのチャートは、プログラムにより提供されるデータの一部を、約０．１８９平方ミリメートル（約０．０００２９３平方インチ）の多角形最小面積を含んで示しており、これは、本実施例では、エンボス加工されるウェブ２４の形成の間に多角形が変形可能な材料２２を突き刺すのを防ぐのに十分な大きさである。最終多角形数すなわち最終パターン密度は、約６４５ｍｍ2(１平方インチ）面積当り５２１個の多角形としてリストされており、これも、指定したパターン密度約５００〜約７００個の多角形の範囲内である。
【００５０】
上の第一のロール３０の第一のパターン８０と同様に、第二のロール３２の対応する第二のパターン９０は、先に入力した第一のエンボス加工ロール３０の幅１２６の代わりに、第二のエンボス加工ロール３２の突出部４４Ａの幅１０１（０．２０３ｍｍすなわち０．００８インチ）を上のプログラムＨＡＲＱ７０Ａ．ｅｘｅの中へ入力することにより、選定することができる。得られたチャートを図１０に示す。第一及び第二のパターン８０及び９０それぞれの両方のプログラムは、第一及び第二のパターン８０及び９０それぞれの二次元形状を定義するポストスクリプト電子ファイルの中に作り出されている。
【００５１】
二次元パターン８０及び８０のポストスクリプトファイルを選定した後、これらのファイルを使用して、エンボス加工ロールのそれぞれの周辺表面の上にそれぞれの三次元パターンをレーザーバーニングすることによりエンボス加工ロールを彫刻するための、それぞれの機械加工ファイルを作り出すことができる。機械加工ファイルは、レーザーバーニングプロセスの特定のパラメータ、例えば、レーザーによって焼かれるロール周辺表面の特定の材料、レーザーの特定の出力及びレーザーの特定の前進速度の間のその変化方法、レーザーバーニングの間のロールの特定の回転速度、突出部及び窪みの側壁の特定の形状などの、レーザーバーニングプロセスの特定のパラメータについて実験的に発展可能であることが多い。
【００５２】
第一のエンボス加工ロール３０及び第二のエンボス加工ロール３２をレーザーバーニングするためのこれらの機械加工ファイルは、それぞれのパターンの比較的小さな面積（例えば、６４５平方ミリメートルすなわち１平方インチ）をロール３０及び３２の周辺表面のそれぞれの上で、好ましくは別々のテストバーニング範囲のそれぞれを検査した後で全パターンを焼くことを意図している境界の外側で、テストバーニングすることにより別々に作り出すことができる。
【００５３】
検査方法は、パターンのそれぞれを二次元及び三次元のフォーマットで検査するための技法を含むことができる。二次元フォーマットは、彫刻したパターンの平面画像を保持するロールの最外周辺表面により画定され、彫刻したパターン要素の平面寸法及び形状の検査を対象とする。三次元フォーマットは、彫刻したパターン要素の断面形状の検査を対象とする。
【００５４】
（二次元検査）
二次元検査は、好ましくは約１００倍の倍率を有して（いずれか他の好適な倍率を使用することもできるが）、好適な測定器具を備える、いずれかの好適なビデオ顕微鏡を含むことができる。図１１は、ビデオ顕微鏡下における１００倍の倍率の、第一のロール３０の最外周辺表面５４上に彫刻したエンボスパターン８０の断片の代表的な画像を示す。測定器具は、平行な白い線により示され、パターンの所望の要素、例えば第一のロール３０の突出する多角形４２の間の窪み４４の幅１２６を測定する。
【００５５】
図１２は、（第二のエンボス加工ロール３２の第二のエンボスパターン９０の）突出部４４Ａの幅１０１、及び（第一のエンボス加工ロール３０の第一のエンボスパターン８０の）窪み４４の幅１２６の両方を、水平方向１５０と垂直方向１５２と傾き方向１５４として同定される３方向で測定して収集した、代表的なデータを示す。図１２を参照して、「垂直方向」又は「水平方向」という用語は、機械方向（矢印ＭＤにより示す）又は機械横方向（矢印ＣＭＤにより示す）それぞれからプラス／マイナス３０度以内に配置されたいずれかの方向を含む。「傾き方向」という用語は、ＭＤ又はＣＤ方向に関して４５度にとった方向からプラス／マイナス１５度以内に配置されたいずれかの方向を指す。図１２はまた、平均及び標準偏差を含む統計的データを示す。
【００５６】
（三次元検査）
三次元検査は、いずれかの好適なプラスチック材料の使用により突出部及び／又は窪みの圧こんを採取することを含むことができ、この材料は、適用圧力において検査する形状に順応し、圧力が消滅して圧こんが型押しされたパターン要素から分離された後でも順応した形状を維持可能である。好適なプラスチック材料は、例えばシリコーンを含むことができる。
【００５７】
シリコーン圧こんをパターンの型押し範囲から取り外した後で、シリコーン圧こんは、型押しされた突出部又は窪みの輪郭を画定する圧こん断面を作り出すために、その側壁を横断して、好ましくは実質的に垂直に切断され、それが、型押しされた突出部又は窪みのそれぞれの側壁に対応する。圧こん断面は、突出部及び／又は窪みの大きさ及び形状に関して所望のデータを提供することができる。圧こん断面は、ビデオ顕微鏡試験に関連して本明細書で上述し定義した測定の３方向（垂直、水平、及び傾き）に関して識別可能である。
【００５８】
図１３及び１４は、テンプレート１６２と比較されている圧こん断面１６０を示し、ここで図１３が光源を背景にする比較を示し、図１４が幾何学的な図を示す。
【００５９】
圧こん断面はまた、図１５に示すような、レーザーバーニングに起因することが多いロールの円周表面上の角隅部丸み１３０に関する情報を提供することができる。これらの角隅部丸みは、一般に、約０．０５１ｍｍ〜約０．１０２ｍｍ（約０．００２インチ〜約０．００４インチ）の間の範囲になり得る。角隅部丸み１３０が特定のパターンに対して望ましくない場合は、図１５に示すように、外側材料１３２を取り去るロールの周辺表面の引き続く機械加工により、角隅部丸み１３０を取り除くことができる。そのような場合、焼いた窪みの深さ１３４は、除去した外側材料１３２の厚さに適応するために、適切により深く焼くことができる。
【００６０】
エンボス加工ロール３０及び３２のテストバーニングした範囲を本明細書で上述したビデオ顕微鏡及び圧こん断面を含む試験方法を使用して検査した後で、機械加工ファイルは、修正パターンとなるようにレーザーバーニングの操作パラメータを適切に変化させて修正することができ、これは、引き続いて検査し、並びに突出部及び／又は窪みの所望の形状及び配置を達成して、対応する窪みと突出部の所望の構成、及びその結果として本明細書で上述した完全係合姿勢４９（図２及び８参照）中でそれぞれの突出部と窪みの間に所望の間げきを提供するまで修正してもよい。修正した機械加工ファイルは、次に、第一及び第二のロール３０及び３２のそれぞれの完全なエンボスパターンをレーザーバーニングするために使用することができる。
【００６１】
（バックラッシュ測定による相互係合した対のロールのエンボスパターンの側面間げき評価）
次に、ロール３０及び３２のエンボスパターンは、本明細書で上述した完全係合姿勢４９（やはり図８参照）での約０．２２９ｍｍすなわち約０．００９インチの所望の完全半径係合ＦＲＥにおける（ロール３０及び３２の相互係合した対応する突出部及び窪みの間を隔てる）側壁間げき５０を数値化する手段として、相互係合するロールの間のバックラッシュに関して検査することができる。「バックラッシュ」という用語は、本明細書において、エンボス加工ロールの周辺部において（相互係合するエンボス加工ロールの間の半径係合のある深さにて）測定した総円周変位を指し、これは、１つのエンボス加工ロールを往復方法で回転させて、相手の相互係合するロールの移動を好ましく抑制する時に、見出すことができる。
【００６２】
そのような試験では、移動可能なロールは、移動可能なロール上のいずれかのパターン要素が抑制されたパターンロール上の相手パターン要素に接触するまで、第一の円周方向に回転される。この点が、基準すなわちゼロ点を決定する。移動可能なロールは、次に、移動可能なロール上のいずれかのパターン要素が抑制されたパターンロール上の相手パターン要素に接触するまで、反対円周方向に回転される。パターンロール周辺上の基準位置からこの第二の位置までの移動距離が、その円周位置でのバックラッシュである。
【００６３】
バックラッシュ測定は、例えば、ダイアルゲージ、マイクロメーター、シャフトに取り付けた角回転を測定するレゾルバー又はエンコーダー、又は当技術分野で既知のいずれか他の好適な計測具などの、当技術分野で既知のいずれかの好適な器具の使用により得ることができる。バックラッシュは隣接して対向するパターン要素間の全側壁間げきを測定し、側壁間げきは適切に中心取りするパターン要素のそれぞれの側上の所望の開放空間として定義されるので、バックラッシュは、上述した目標側壁間げきの約２倍でなければならない。しかしながら、製造公差のために要素位置には幾分のばらつきがあるので、及び本実施例のエンボス要素は比較的剛性であって、ロールの移動が互いに遭遇する最初の要素によってのみ制限されるので、移動可能なロール上の全ての要素が同一の点で相手の要素に接触するわけではない。したがって、そのような試験は、実際上は、ロールの変位が最初の接触点により制限されるので、相互係合したロールの各測定点における最小側壁間げきを数値化する。したがって、この方法論は、測定する各円周位置における側壁間げきの最も悪いケースを決定する。
【００６４】
バックラッシュを測定するこの方法は、各パターンロール上の要素の比較的大きい部分を測定する。上述したように、本実施例で使用するパターンは、約６４５平方ミリメートル（１平方インチ）当り約５２１要素の密度を有しており、１平方ミリメートル当り約０．８０７要素、又は（機械横方向ＣＭＤの）エンボスパターンの幅６６０ｍｍ当り約５３３要素となる。約６１０ｍｍの外径であって約０．２２９ｍｍの完全半径係合ＦＲＥにて相互係合するエンボス加工ロール３０及び３２の場合、エンボスパターンの（機械方向ＭＤに）追加の約８列もまた、少なくとも約０．１７８ｍｍの（約０．２２９ｍｍの完全半径係合ＦＲＥより）小さい半径係合にて相互係合する。したがって、それぞれのバックラッシュ測定の間の相互係合する要素の（ＭＤ及びＣＭＤ両方に延びる）総数は、約４，７９７となる。
【００６５】
第一の円周位置で測定が完了すると、抑制されたロールが開放されて次の所望の円周位置まで回転され、測定プロセスが繰り返される。引き続く測定をロールの円周回りで等間隔に繰り返すことができる。ロール３０及び３２のエンボスパターン間の位置合せは、パターンを相互係合さたまま手動で回転させることにより維持可能である。
【００６６】
本実施例では、バックラッシュ測定は、パターンロールの円周回りの６１の等間隔の点で実施された。各測定位置で４，７９７のエンボス要素が相互係合しているので、（各ロール上で総数約１，０２０，１８０のエンボス要素の中から）各ロール上の総数約２９２，６１７のエンボス要素が、ロール３０及び３２の円周回りで実施した６１の測定に含まれる。上の６１測定のバックラッシュデータを次の表に示す。
【００６７】
【表１−１】
2005529006.tif 000003
【００６８】
【表１−２】
2005529006.tif 000004
上表から、６１測定の平均側壁間げきは０．１０６ｍｍであり、標準偏差は０．０１０ｍｍである。このデータに基づくと、ロール３０及び３２の相互係合したエンボス要素間のバックラッシュの範囲は、約０．０７６ｍｍ〜約０．１３６ｍｍで変化し得る。この範囲は、平均側壁間げき（０．１０６ｍｍ）から標準偏差の３倍（３×０．０１０ｍｍ）を引き算すること、及び平均側壁間げきに標準偏差の３倍を足し算することにより決定される。データの正規分布を仮定すると、＋／−標準偏差の３倍は、第一及び第二のエンボス加工ロール３０及び３２のそれぞれの上の約１，０２０，１８０個のエンボス要素母集団の９９．７％をカバーする。６１のデータ点によって、そのデータがロール３０及び３２上の全てのエンボス要素の９９％〜９９．９％の間の実際の間げきの正確な表示であるということの９５％より大きい信頼性が提供される。これらの結論は、ゲラルド  Ｈ．ハーン（Gerald H.Hahn）及びウィリアム  Ｑ．ミーカー（William Q.Meeker）による「統計的間隔（Statistical Intervals）」Ｗｉｌｅｙ、１９９１、ＩＳＢＮ  ０−４７１  ８８７６９−２に記載された統計的な方法論に基づいている。この参考文献は、本明細書に記述するようなエンボス加工ロール上の噛み合うパターンの間げきに類似した間隔を評価するのに正確な方法論であると、当技術分野において認められている。
【００６９】
上述した計算されるバックラッシュ範囲０．０７６ｍｍ〜０．１３６ｍｍは、目標側壁間げき０．１０７ｍｍと比較して有利である。目標側壁間げき０．１０７ｍｍは、（適切に中心取りしたエンボス要素の各側上の側壁間げき０．１０７ｍｍの２倍である）０．２１４ｍｍの対応するバックラッシュ又は合計側壁間げきを有することになる。
【００７０】
このバックラッシュ方法は、最悪のケースの側壁間げきを測定しており、及び（本実施例では約０．１０６ｍｍの）測定した平均バックラッシュは（本実施例では約０．２１４ｍｍの）目標バックラッシュの約５０％であるので、いずれかの従来型の対のエンボス加工ロールの相互係合するエンボス要素間の（約０．０２５ｍｍの）側壁間げきより大きい側壁間げきを有する、少なくとも一対の相互係合するエンボス加工ロールを提供するという新奇能力が達成されたことは明らかである。
【００７１】
（エンボス加工したウェブ材料の検査）
食品貯蔵のために使用する製品の場合、ピンホールの存在は、ガス又は液体の透過に対する製品のバリア特性がかなり危うくなり得るので、著しい欠陥であり得る。このタイプの欠陥は、本発明のエンボス加工ロールの使用により著しく減少することが判明した。したがって、この試験の間に製造された製品は、次に、ピンホール欠陥について評価された。欠陥は、次の方法で数値化した。エンボス加工した全幅とエンボス加工ロールの周囲に相当する長さを有するエンボス加工製品の連続部分を白い紙の上に置いた。次に、赤インクのマークペンを使用して、製品サンプルと白紙の間の接触を維持しながら、赤インクを製品サンプルの全表面に塗った。インクは、その時、いずれかのピンホールを通って白紙の上に移動した。次に、製品サンプルを紙から取り外して、紙の上の全ての赤マークを数えた。次に、欠陥数を、約４６，４５２平方ミリメートルすなわち約７２平方インチの標準製品面積に調整した。上述したような本発明のエンボス加工ロール３０及び３２でエンボス加工されたＨＤＰＥフィルムなどの変形可能な材料２２から形成された本発明のエンボス加工された材料すなわち包装材料２４は、エンボス加工された材料２４の約４６，４５２平方ミリメートル（約７２平方インチ）の面積当り数学平均でゼロ（０）のピンホールを有した。（しかしながら、本発明の包装材料は、ピンホールの数がエンボス加工した材料２４の約４６，４５２平方ミリメートル（約７２平方インチ）の面積当り数学平均で１２個のピンホールを超えない時に、十分な防護機能を提供できることが出願者らにより実験的に見出された。）
同一の試験が、一対の従来型のエンボス加工ロールにより作成された包装材料上で事前に実施されており、そのロールは、（第一のロールがクロームめっきされた後、第二のロールが化学的エッチングされて形成され、及びしたがって、約０．０２５ｍｍ（約０．００１インチ）の側壁間げきを得た）一致するエンボスパターンを有していて、結果は、エンボス加工された材料の約４６，４５２平方ミリメートル（約７２平方インチ）の面積に約１５．２ピンホールというかなりより大きい数の数学平均ピンホールであった。
【００７２】
本発明の特定の実施形態及び／又は個々の機構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、他の様々な変形及び変更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機構のあらゆる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。したがって、付随する請求項は、本発明の範囲内にあるこのような全ての変形及び変更を対象とすることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】所定の半径深さで互いに係合し、相互係合するロールの対応する突出部と窪みの間に実質的に非接触関係を形成する、本発明の一対の回転しているエンボス加工ロールにより形成されるパターン付きウェブ材料を生産するための、本発明の方法の一実施形態の簡略化した立面図。
【図１Ａ】３本以上のロールにより形成されるパターン付きウェブ材料を生産するための、本発明の方法の一実施形態の簡略化した立面図。
【図２】図１のエンボス加工ロールの相互係合した対応する突出部と窪みの間に形成される完全係合姿勢を含む範囲４９の拡大した断面図。
【図３】図１及び２に示す第一のエンボス加工ロールの第一の彫刻したパターンの１平方インチ（約６４５平方ミリメートル）面積の一実施形態の拡大した平面画像。
【図４】図１及び２に示す第二のエンボス加工ロールの第二の彫刻したパターンの１平方インチ（約６４５平方ミリメートル）面積の一実施形態の拡大した平面画像。
【図５】図３及び４の彫刻したパターンの平面画像を重ね合わせて、側壁間げきにより互いに実質的に隔てられる個々の相互係合する突出部と窪みの複数の平面画像を形成して得られた拡大平面画像。
【図６】図２の第一のエンボス加工ロールの第一の彫刻したパターンの突出部の拡大した断面図。
【図７】図２の第二のエンボス加工ロールの第二の彫刻したパターンの、図６の突出部に対応する窪みの拡大した断面図。
【図８】エンボス加工する対のロールの回転軸線の間を延びる中心線２３と共に整列して完全係合姿勢にある、図６の突出部及び図７の窪みの拡大した断面図。
【図９】第一及び第二のエンボス加工ロールそれぞれの第一及び第二の無定形エンボスパターンに関連するコンピュータープログラムチャート。
【図１０】第一及び第二のエンボス加工ロールそれぞれの第一及び第二の無定形エンボスパターンに関連するコンピュータープログラムチャート。
【図１１Ａ】本発明の第一のエンボス加工ロールの第一のエンボスパターンのビデオ顕微鏡画像。
【図１１Ｂ】本発明の第一のエンボス加工ロールの第一のエンボスパターンのビデオ顕微鏡画像。
【図１１Ｃ】本発明の第一のエンボス加工ロールの第一のエンボスパターンのビデオ顕微鏡画像。
【図１２】図１１に示すビデオ顕微鏡測定のデータ及び統計的な結果。
【図１３】光源を背景にして配置された圧こん断面及びテンプレートの間の視覚比較。
【図１４】図１３の視覚比較の幾何学的表示。
【図１５】除去の対象となる望ましくない角偶部丸みを有する突出部の圧こん断面。
【図１】
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【図１Ａ】
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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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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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