(57)【要約】  本発明は、熱可塑性ポリマー材料表面を含んでなり、熱可塑性ポリマーフィルムである第1基材（4）を、好ましくは不織布または織布である第2基材（2）に積層する方法であって、熱可塑性ポリマー材料表面は、2つの基材を互いに積層する前にレーザビーム（11）による照射によって活性化される方法、およびこのような方法を実施する装置（1）に関する。
2018517588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリマー材料表面を含んでなる少なくとも1つの第1基材を、少なくとも1つの第2基材に接着剤なしで接合して積層物を形成する方法、好ましくは連続法であって、
（a）第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面が少なくとも局所的に軟化状態へと加熱されるように、第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面をレーザビームの形態の電磁放射により照射すること；および
（b）第1基材の、レーザ照射で軟化した熱可塑性ポリマー材料表面を第2基材に積層すること
を含んでなる、方法。
【請求項２】
前記レーザビームによる照射中または照射後に、第1基材を冷却することを含まない、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1基材は、熱可塑性ポリマーフィルムである、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記第2基材は、不織布または織布である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記レーザビームは、回転軸回りを旋回可能である多面鏡によって、第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面に向けられる、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記レーザビームは、任意に前記多面鏡によって向けられる前または向けられた後に集束される、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は連続法であり、第1および第2基材は供給方向に輸送され、レーザビームは、第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面にわたってラインパターンでおよび／または第1基材の移動方向に実質的に直交して誘導される、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記レーザビームは、第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面をパターン形成するためのフォトマスクを通して誘導される、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記レーザビーム投射は、前記2つの基材が互いに接触する位置、好ましくはニップまたはロール積層装置の前から10cmより短い、好ましくは1cmより短い位置で、第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面にぶつかる、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記レーザビームは、第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面にわたって誘導され、照射と積層との間の期間が熱可塑性ポリマー材料表面上の各点に対して実質的に同じであるように第1基材の移動速度に合わせられる、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザは、
（a）1〜12μm、好ましくは5〜10μm、より好ましくは9〜10μmの範囲の波長で作動し；
（b）二酸化炭素レーザであり；および／または
（c）第1基材の前記供給方向に対して約90°以下、好ましくは約90°の角度で第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面へと偏向される、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記熱可塑性ポリマー材料は、ポリオレフィン、好ましくはポリエチレンである、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（b）はロール積層装置またはニップステーションの使用によって実施される、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
熱可塑性ポリマー材料表面を含んでなり、好ましくは熱可塑性ポリマーフィルムである少なくとも1つの第1基材を、好ましくは不織布または織布である少なくとも1つの第2基材に、好ましくは連続法で積層する装置であって、
（a）少なくとも1つの第1基材、少なくとも1つの第2基材または両方を供給方向に輸送する少なくとも1つの輸送手段；
（b）レーザビームを発生させて熱可塑性ポリマー材料表面を、これが少なくとも局所的に軟化状態へと加熱されるように照射するレーザであって、前記レーザビームは、熱可塑性ポリマー材料表面上のその投射が前記表面に対して相対的に投射移動方向に移動するように誘導され、前記投射移動方向は供給方向に対して少なくとも一時的に角度を有し、これにより第1基材の供給方向への移動中積層するステップの前に熱可塑性ポリマー材料表面を加熱することが可能となり、前記レーザは好ましくは1〜12μm、より好ましくは5〜10μm、さらにより好ましくは9〜10μmの範囲の波長の赤外線放射を発し、前記レーザは任意にCO2レーザであるレーザ；および
（c）軟化した熱可塑性ポリマー材料表面側を有する少なくとも1つの第1基材を、少なくとも1つの第2基材に積層する積層ユニット
を含んでなる、装置。
【請求項１５】
（a）レーザビームを熱可塑性ポリマー材料表面へと偏向させ、前記表面にわたって前記レーザビームを誘導し、好ましくは多面鏡を含んでなるレーザビーム偏向ユニット；
（b）前記レーザビームを集束させるレーザビーム集束手段；および／または
（c）前記熱可塑性ポリマー材料表面をパターン形成するフォトマスク
をさらに含んでなる、請求項14に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性ポリマー材料表面を含んでなり、好ましくは熱可塑性ポリマーフィルムである第1基材を、好ましくは不織布または織布である第2基材に積層する方法であって、前記熱可塑性ポリマー材料表面は、2つの基材を互いに積層する前にレーザビームによる照射によって活性化される方法、およびこのような方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第2014/118356 A1号は接着剤なしで積層物を製造する方法を記載しており、ここで該積層物は熱可塑性フィルムと不織布または織布とを含んでなる。記載された方法では、熱可塑性フィルムの表面のみを、これを布に押し付ける前に赤外線照射によって加熱して積層物を製造し、一方では必要な接着性を与え、また他方では構造的完全性ひいてはポリマーフィルムの機械的特性の低下を避ける。全フィルムの溶融を避けるために、該方法はIR照射中ポリマーフィルムの下面を冷却するステップを含む。
【０００３】
この方法は、全ポリマーフィルムを加熱することおよびその結果としての構造的完全性の喪失につながる欠点が回避され、よって衛生用品に必要とされるものなどの非常に薄い積層物の製造が可能となる一方で、ポリマーフィルムの裏面（下面）の冷却手段を装備するために現存の製造設備への広範囲な適応を必要とする。加えて、結果として生じる積層装置の熱露出は望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第2014/118356号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、当該分野では、現存の技術、特に上述の技術の欠点を克服する改良方法が必要である。
【０００６】
この現存する必要性は、熱可塑性ポリマー材料表面のレーザ活性を使用し、これにより冷却手段の必要をなくし、また積層機器の熱露出を最小限にする、本明細書に述べる方法によって満たされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第1の態様では、本発明は、従って、熱可塑性ポリマー材料表面を含んでなる少なくとも1つの第1基材を、少なくとも1つの第2基材に接着剤なしで接合して積層物を形成する方法、好ましくは連続法であって、
（a）熱可塑性ポリマー材料表面を、熱可塑性ポリマー材料表面が少なくとも局所的に軟化状態へと加熱されるようにレーザビームの形態の電磁放射により照射すること；および
（b）レーザ照射で軟化した熱可塑性ポリマー材料表面を不織布または織布に積層すること
を含んでなる方法に関する。
【０００８】
別の態様では、本発明は、熱可塑性ポリマー材料表面を含んでなり、好ましくは熱可塑性ポリマーフィルムである少なくとも１つの第1基材を、好ましくは不織布または織布である少なくとも１つの第2基材に接着剤なしで、好ましくは連続法で、積層して積層物を形成する装置であって、
（a）少なくとも1つの第1基材、少なくとも1つの第2基材または両方を供給方向に輸送する少なくとも1つの輸送手段；
（b）レーザビームを発生させて熱可塑性ポリマー材料表面を、これが少なくとも局所的に軟化状態へと加熱されるように照射するレーザであって、レーザビームは、熱可塑性ポリマー材料表面上のその投射が表面に対して相対的に投射移動方向に移動するように誘導され、投射移動方向は供給方向に対して少なくとも一時的に角度を有し、これにより第1基材の供給方向への移動中積層するステップの前に熱可塑性ポリマー材料表面を加熱することが可能となり、レーザは好ましくは1〜12μm、好ましくは5〜10μm、より好ましくは9〜10μmの範囲の波長の赤外線放射を発し、レーザは任意にCO2レーザであるレーザ；および
（c）軟化した熱可塑性ポリマー材料表面側を有する少なくとも1つの第1基材を少なくとも1つの第2基材に積層する積層ユニット
を含んでなる装置に関する。
【０００９】
好適な実施形態は従属クレームに示される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図1は、本発明による機器の概略図である。
【図２】図2は、図1の装置の断面ラインA-Aに沿った速写での断面図である。
【図３】図3は、期間t1終了後の図2の断面図である。
【図４】図4は、期間t2終了後の図2の断面図である。
【図５】図5は、本発明による機器の概略図である。
【図６】図6は、図5の装置の断面ラインA-Aに沿った速写での断面図である。
【図７】図7は、期間t1終了後の図6の断面図である。
【図８】図8は、期間t2終了後の図6の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書で使用する「少なくとも1つ」は、1つまたはそれを超える、すなわち1,2,3,4,5,6,7,8,9またはそれを超える、参照した種を意味する。
【００１２】
本明細書で使用する「積層物」は、2つまたはそれを超える層、好ましくは少なくとも1つの熱可塑性ポリマー材料層と少なくとも1つの不織布または織布層との積層物であって、本発明の方法によってまた積層する接着剤無しに接合される積層物のことを言う。
【００１３】
数値に関連して本明細書で使用する「約」または「ほぼ」は、数値±10%、好ましくは±5%のことを言う。よって「約90°」は90°±9°、好ましくは90°±4.5°を言う。
【００１４】
本発明の主旨は、2つの基材の接着剤なしの好ましくは連続接合の方法であり、ここで熱可塑性ポリマー材料表面であって、好ましくは熱可塑性ポリマーフィルムを含んでなる第1基材を供給方向に輸送し、レーザビームの形態の電磁放射により加熱して、熱可塑性ポリマー材料の表面に軟化状態を実現し、第1基材の軟化側を次に、好ましくは不織布または織布である第2基材に接合する方法を提供することである。該方法は、熱可塑性ポリマー材料表面を加熱することにより接着性が与えられるため接着剤を省くことができ、また、表面を加熱するためにレーザビームを使用するため、加熱中または加熱後および積層前に第1基材を冷却する必要がない。従って、本明細書で述べる方法は、十分な器具を必要とする能動的冷却の必要性が除去され、積層装置の加熱への露出を最小限にするため、簡易性および費用有効性に関して、現存の方法に勝って有利である。
【００１５】
本文脈で使用する「接着剤なし」は、積層前または積層中に接合される基材の一方または両方に個別の接着性組成物を塗布することはなく、第1基材と第2基材との接合はそれぞれの基材材料の特性のみによって、特に第1基材の熱可塑性ポリマー材料表面を加熱しよって軟化または溶融することによって生じるという事実のことを言うものと意図される。
【００１６】
主張する本発明の様々な実施形態では、方法はレーザビームによる照射中または照射後第1基材を冷却するステップを包含しない。本文脈で使用する「冷却」は、冷却装置による第1基材の能動的冷却に関し、冷却装置は典型的には周囲温度より低い温度を有する。
【００１７】
本発明の方法のための第1基材は、ポリエチレン（LDPE、LLDPE、メタロセン触媒PE、HDPE）、ポリプロピレン（PP、CPP、OPP）などのポリオレフィンおよびポリスチレン(PS)；スチレン−ブタジエン−スチレン（SBS）、スチレン−イソプレン−スチレン（SIS）、スチレン−イソプレン／ブタジエン−スチレン（SIBS）、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン（SEBS）、スチレン−エチレン／プロピレン（SEP）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン（SEPS）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ABS）などのスチレンブロック共重合体；イソプレンラバー（IR）；ポリ塩化ビニル（PVC）；エチレンビニルアセテート（EVA）、エチレンメチルアクリレート（EMA）、エチレンメチルメタクリレート（EMMA）、エチレンアクリル酸（EAA）を含むエチレン（メタクリレート）アクリレート共重合体などのエチレン共重合体；ポリエステル；ポリラクチド（PLA）；ポリアミド；およびこれらの混合物を含むがこれらに限定されない様々な異なる熱可塑性ポリマー材料から選択し得る。第1基材として、上記の熱可塑性ポリマー材料からなる熱可塑性ポリマーフィルムなどの柔軟なシート材料が好適である。上記のポリマー材料、特に上記の熱可塑性ポリマー材料からなる熱可塑性ポリマーフィルムなどの柔軟なシート材料はまた改変することができる。例えば、プラスチック表面は官能基により修飾することができ、あるいは顔料および／または染料などの追加の成分をフィルム内に含有することができる。
【００１８】
第1基材はまた複合基材であってもよい。ただし複合基材の接合される表面が上記に定義した熱可塑性ポリマー材料によりコーティングされている場合に限る。様々な実施形態では、第1基材は、包装用フィルム、化粧被膜、テープまたは類似のフィルムなどの有色または無色の透明フィルムから選択される。よって第1基材は上記に定義した熱可塑性材料からなるか、またはこのような熱可塑性ポリマー材料からなる表面を備えておればよい。
【００１９】
本発明に従って使用される熱可塑性ポリマー材料は好ましくは200℃より低い、より好ましくは150℃より低い軟化温度を有する。軟化温度（または軟化）は、10K／分の加熱速度でDSCによるDIN EN ISO 11357-3に従って決定することができ、好ましくは、このようにして特定可能なピーク温度Tpmである。本明細書で述べる「軟化状態」は、軟化点より高く加熱されると材料が示す状態に関する。軟化状態は溶融状態を含んでもよい。
【００２０】
基材の表面の前処理を行ってもよい。接合前に、プラスチック表面を洗浄して、任意に物理的、化学的または電気化学的前処理を行ってもよい。
【００２１】
少なくとも1つの第1基材として適切な基材はまた少なくとも1つの第2基材として使用することもできる。このようにして、本発明による方法によってフィルム／フィルム−積層物を得ることができる。
【００２２】
好適な実施形態では、第2基材は不織布または織布、好ましくはポリマーからなる合成布である。適切な不織布としては、限定はされないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸およびポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミドなどからなる不織布が含まれる。適切な不織布としてはまた、2つの異なる繊維材料に基づく2成分不織布が含まれる。適切な織布としては、限定はされないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸およびポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミドなどよりなる織布が含まれる。
【００２３】
本発明によれば、基材の接合の前に第1基材の接合表面を加熱することが必要である。加熱は好ましくは、表面のみが加熱されるように行われ、これにより第1基材の機械的特性が悪影響を受けないように、または悪影響を最小限となるようにされる。本発明によれば、表面を加熱するためにレーザビームの形態で電磁放射が使用される。これにより、限られた表面領域に短期間に大量のエネルギーが可能となる。ランプによる加熱とは異なり、第1基材の表面は大領域にわたって長期間かけて加熱されない。加えて、レーザビームにより熱可塑性ポリマー材料表面の局所的加熱、よって、所望であれば、表面上の分散した領域のみの軟化が可能である。
【００２４】
本発明の方法の間、両基材は接合のため引き合わされる。方法は好ましくは連続法であるため、基材は好ましくは、例えば第1基材が移動しているフィルム、および／または第2基材が移動しているウェブであるように積層装置に輸送される。輸送は既知の供給装置によって行うことができる。第1基材は通常は供給装置によって積層装置へと輸送されるため、引張り応力に晒される。これら引張り応力は、基材のより大きな領域が軟化すると基材の変形を引き起こす可能性がある。レーザビームの使用により、変形が減少するように基材を接合する少し前に的を絞り集束させた加熱が可能である。レーザビームを使用するさらなる利点は、環境へと放出される廃熱が少ないことである。これは機械部品を保護しまたエネルギー消費を減らす。加えて、レーザは比較的高い効率で動作しまた非常にエネルギー効率が良い。最後に、現存の積層機器は比較的容易に改造してレーザユニットを組み込むことができる。
【００２５】
様々な実施形態において、使用される電磁放射は1〜12ミクロン（μm）の波長範囲の赤外線（IR）放射である。原子振動および原子団の周波数および波数はこの範囲内であるため、IR放射は振動励起下で特に良好に吸収される。これにより、照射された基材がエネルギー効率良く迅速に暖まる。5〜10ミクロン、特に9か〜10ミクロンの波長範囲が好適である。何故なら、この範囲では、OH、NH、CH、C=O、C=Cなどのポリマーに頻繁に存在する原子団の振動数があるからである。典型的な熱可塑性材料はこの波長範囲でIR放射を吸収する。1〜12μmの範囲の赤外線放射を発する多くのタイプのレーザがある。これらは、例えば、一酸化炭素および二酸化炭素レーザ（CO2レーザ）などのガスレーザを含むが、またNd:YAG、Nd,Cr:YAG、Er:YAG、Nd:YLF、Nd:YVO4、Nd:ガラス、Tm:YAG、Yb:YAG、Ho:YAGおよびCr:ZnSeレーザなどの固体レーザも含む。二酸化炭素レーザが特に好適である。CO2レーザは9.4および10.6μmの波長で作動する。CO2レーザの使用はいくつかの利点を有する：CO2レーザは連続して作動することができる。これらの効率は非常に高い、すなわち、これらは極めてエネルギー効率が良い。また放射強度は2〜3ミリワット（mW）から数百キロワット（kW）とすることができる。さらに、CO2レーザは比較的安価で実現が容易である。
【００２６】
好ましくは、レーザは1〜25kW、より好ましくは1〜10kWの範囲のパワーを有する。レーザパワーが高過ぎると基材が損傷するリスクがあり、低過ぎると基材の表面が十分に加熱されない。
【００２７】
特定の実施形態では、レーザは連続して動作する（CWモード）。さらなる実施形態ではパルスモードで動作し、パルス周波数は非常に高いのでCWモードとほとんど等しい。連続または疑似連続動作により、第1基材の表面のあらゆる点を加熱することが可能であり、よって均質な接合が生じる。
【００２８】
低パルスレーザでは、表面は均質に照射されず均一の軟化が保証されない結果となる。これは積層物の損傷を招きかねない。しかし、表面の局所的な軟化のみが所望の状況ではパルスレーザを使用してもよく、有利にさえなり得る。
【００２９】
本方法の様々な実施形態では、レーザビームは熱可塑性ポリマー材料表面に、第1基材が第2基材に接合される前に第1基材の供給方向に対してある角度で誘導される。本文脈で使用する「供給方向」は、入射レーザビームの位置での第1基材の移動方向に関する。図1では、供給方向6は輸送方向に対応する。供給方向に対してある角度で誘導されるということは、レーザビームが、フィルム表面上のその投射が表面に対して相対的に投射移動方向に移動するように誘導されることを意味し、ここでレーザビームの投射の投射移動方向は、供給方向に対して少なくとも一時的に角度を持つ。よって、限定されないが、レーザビームは基材表面にわたって、供給方向に対して実質的に鉛直（直交）の投射経路で誘導され得る。つまり、少なくとも一時的に表面へのレーザビームの投射は供給方向以外の方向に移動する。
【００３０】
レーザビームの角度のある誘導により、基材を接合する直前に基材を加熱することが可能である。このことは、例えば、赤外線ランプを使用することによって得られるものなどの2次元放射に比べていくつかの利点を提供する。一方では、加熱と接合との間の期間を著しく短縮することが可能となる。よって照射と接合との間に生じる基材の望まれない冷却が低減される。結果として、この熱損失を補償するためのエネルギー消費がより少なくなる。これは方法のエネルギー効率をより良くし、また周囲への不要な熱放出を減らす。その上、第1基材は例えばIRランプによる場合のように表面全体にわたって軟化されない。これは、供給装置によって引張り応力を受ける基材の広い領域が軟化される場合に観察され得るように、基材の寸法安定性を増大させ、変形がない。つまり、加熱が迅速に行われ、また接合される表面の狭い領域のみが接合直前に加熱されるならば有利である。よって第1基材の機械的特性はほとんどまたは理想的には全く損なわれないことを確実にすることができる。
【００３１】
上述の方法の様々な実施形態では、両基材は引き合わされ、第1基材の表面が加熱後著しく冷めることがないように加熱直後に接合される。様々な実施形態では、第1基材の加熱領域は加熱後1秒より短い、好ましくは0.1秒より短い、さらに好ましくは0.01秒より短い期間内に第2基材と引き合わされる。
【００３２】
表面の加熱は、好ましくは、第1基材の熱可塑性ポリマー材料の軟化温度にほぼ対応する温度まで行うことができる。しかし、熱可塑性ポリマー材料は軟化温度あたりの温度範囲で軟化状態を示すことができることは当業者には既知である。従って、第1基材の表面は好ましくは、熱可塑性ポリマー材料の軟化温度±40℃、好ましくは±20℃に対応する温度まで加熱される。これらの温度において、基材の表面は柔軟であり、また任意に加圧下で変形可能または流動可能である。
【００３３】
積層するステップで基材を結合および接合するためには、従来の装置を使用することができる。例えば、スタンプ、ローラまたはプレートを、特に基材の互いに対する加圧または圧延によって基材を結合するために使用することができる。圧延による接合中の基材への圧力は、例えば0.2〜15バールの間とすることができる。一般に、適切な積層装置は当該分野では既知であり入手可能である。従って、方法の様々な実施形態では、第1基材の軟化側の第2基材との結合は、例えば、圧力によってサポートすることができる。これは、例えばローラによって加えることができ、約0.2〜約16バールの範囲であり得る。本方法の様々な実施形態では、接着剤なしで基材の全表面の接着を実現することが可能である。本発明の方法の他の実施形態では、基材は、いかなる適切な形態であってもよいパターニングで接着剤なしで接合され、典型的な実施形態としてはラインまたは点線またはスポット様パターンを含む。
【００３４】
本方法は、基材が10m／分より速い、特に100m／分より速い速度で移動する場合、任意にローラによって輸送されている場合、特に有利であることが分かった。さらなる好適な実施形態では、両基材は上述のようにローラによって重ね合わされ、ここでレーザビーム投射はニップに近くなるように、好ましくはニップの前から10cmより近く、より好ましくは1cmより近くなるように誘導される。一般に、レーザビーム投射は、2つの基材を互いに接触させる位置の前、好ましくはロール積層装置のニップの前から10cmより短い、好ましくは1cmより短い位置で、接合される熱可塑性ポリマー材料表面にぶつかるのが有利である。
【００３５】
接合される熱可塑性ポリマー材料表面上のレーザビームの投射領域は、0.1〜20mm、好ましくは1〜10mmの範囲の幅であることが特に有利である。高速度であること、レーザビームのローラニップまでの距離が短いことおよびレーザビーム投射領域の幅が狭いことにより、加熱と接合との間の時間間隔が著しく短縮される。上述のように、照射と接着との間の期間の減少はエネルギー効率の向上を招き、得られる複合体は不要な変形が実質的により少ない。
【００３６】
本発明の様々な実施形態では、レーザビームは、回転軸回りを旋回可能である多面鏡によって熱可塑性ポリマー材料表面へと向けられるかまたは偏向される。これは、集束手段によって任意のレーザビームを集束させるステップの前におよび／またはこれに続いて行うことができる。
【００３７】
様々な実施形態では、レーザビームは第1基材表面にわたってラインパターンで誘導される。多面鏡の使用により、レーザビームが基材表面を横断して非常に迅速に移動することが可能である。回転可能に取り付けられた多面鏡の回転速度は典型的には具体的な供給速度、ビーム直径、ライン間隔、および多面鏡から基材表面までの距離に依存して選択される。1つの実施形態では、回転可能に取り付けられた多面鏡は、該回転軸回りを毎分300回転より速い、特に1000回転より速い速度で回転する場合特に有利であることが分かっている。
【００３８】
さらに、2つの基材を連続して接合することが有利であり、これによりレーザビームは、レーザビームによる照射とその後に続く、接合するステップ中に接合される第1基材の表面上の各点のそれぞれの接合との間の時間間隔が実質的に同じであるように、その速度を供給速度に一致させるように、基材表面にわたって誘導される。これにより、温度およびその結果としての軟化が、接合するステップ中に接合される表面の各点のそれぞれに対して実質的に同じであることが確実となる。従って、第1基材にわたって実質的に線形パターンでおよび／または供給方向に対して実質的に直交にレーザビームを誘導することが有利であると分かっている。レーザビームによって基材表面に投射移動方向に沿って生成されるスポットの移動は、結果としてレーザビームの断面によって決定される投射幅を持つ投射ラインとなる。投射速度、供給速度および投射幅を適切に選択することによって、第2基材が、供給方向に直交するライン上のすべての点で同じ温度となることを確実にすることができる。
【００３９】
さらに、様々な実施形態では、レーザビームの誘導は、レーザビームの入射方向のベクトルと供給方向のベクトルとが120°より小さい、好ましくは90°より小さい、より好ましくは60°より小さい角度を形成するようにする。よって、第1基材の表面は第2基材との接合のできるだけ直前に照射することができる。
【００４０】
様々な実施形態では、レーザビームは熱可塑性ポリマー材料の表面をパターン形成するためのフォトマスクを通して向けるとよい。このパターン形成（patterning）により、第2基材との接合が単に局所的であって第1基材の全領域にわたって行われないように所定の領域においてのみ表面の加熱および軟化を行うこととなる。フォトマスクは櫛またはふるいの形態を持ち、積層装置の直ぐ前に配置されるとよい。このような実施形態は、2つの基材のそれらの全表面にわたる全接合が所望されない用途に対して好適である。パターン形成はいかなる適切な形態を有してもよく、典型的な実施形態としてはラインまたは点線またはスポット様パターンが含まれる。このような実施形態を、非制限の実施例として、図5から8に概略的に示す。
【００４１】
本発明はまた、上述の方法により得られ得る積層物、ならびに包装用途およびオムツおよび生理用ナプキンを含む衛生用品を含むがこれらに限定されない様々な用途のための使用に関する。
【００４２】
本発明のさらなる態様は、本発明による方法を実施する装置、特に第1の好ましくはシート状の基材を第2基材と連続して接合する装置であって、これら基材は上記に定義した通りである。装置または機器は、少なくとも1つの第1基材、少なくとも1つの第2基材または両方を供給方向に輸送する少なくとも1つの輸送手段と、レーザビームを発生させ、熱可塑性ポリマー材料の表面が軟化状態を示す温度へと少なくとも局所的に加熱されるように熱可塑性ポリマー材料の表面を照射するレーザと、軟化した熱可塑性ポリマー材料表面を有する第1基材を第2基材に積層する積層装置とを備える。レーザは、レーザビームを、熱可塑性ポリマー材料表面上のその投射が表面に対して相対的に投射移動方向に移動することができるように誘導するのを可能にするように配置するとよく、ここで投射移動方向は供給方向に対して少なくとも一時的に角度を有する。これにより、第1基材の供給方向への移動中に積層するステップの前にポリマー表面を加熱することができる。積層装置は、2つの基材を圧力下で接合するためのローラまたはプレートまたは類似の手段を含む積層プレスを含んでもよい。
【００４３】
レーザの配置、接合される基材および様々な態様に関しては、本発明の方法に関連して上記した記載を参照されたい。これらは装置にも同様に適用される。
【００４４】
輸送手段は、第1基材を供給方向に移動させることを可能にする適切な供給装置であることができる。このような供給装置は当業者には既知である。本明細書で使用する供給方向は、一般に、入射レーザビームの位置での第1基材の移動方向に関する。好ましくは、供給装置は、供給方向への第1基材の連続供給を可能にするように設計される。加えて、さらなる供給手段を第2基材のために配備してもよい。これもまた好ましくは連続供給が可能である。この場合には、両供給装置は好ましくは、両基材の均一な供給を確実にすることができるような方法で連結されるか、または制御システムを介して、特に制御ユニットを介して接続される。1つの実施形態では、基材の供給はまた、この場合は好ましくは基材の連続供給を可能にするローラまたはシリンダ様ユニットとして設計される積層装置によって実現させることができる。様々な実施形態では、供給装置は10m／分またはそれを超える、特に100m／分またはそれを超える輸送速度が可能である。
【００４５】
レーザは、本発明の方法に関連して上述したような適切なレーザであることができる。様々な実施形態では、レーザユニットはさらにレーザビームを集束および誘導する手段を備え、これらのすべては当業者には既知であり上述の多面鏡を含む。レーザユニットは好ましくは、レーザビームを本発明の方法に関連して上述したやり方で熱可塑性ポリマー材料表面にわたって誘導することができるように設計される。
【００４６】
好適な実施形態では、レーザユニットはレーザビームを偏向させてレーザビームを第1基材の表面を横断して誘導するようにされるビーム誘導ユニットまたはビーム制御ユニットを備える。従って、ビーム誘導ユニットは能動的移動投射のために上述のように使用される。ビーム制御ユニットはレーザユニットに直接接続され、ここでも上述のように、レーザビームを集束させる1つまたはそれを超える集束手段をさらに備える。もしくは、しかし、レーザ自体および／またはビーム誘導ユニットから完全に分離した個別の集束手段を配備することができる。ビーム誘導ユニットは、例えば上述のような線形運動などの空間次元での投射の移動のために設計することができ、よって検流計、好ましくは連続回転するミラーまたは好ましくは連続回転するミラープリズムであるとよい。後者は多面鏡としても知られる。さらに、投射の2次元移動が可能であり、これにより2つのミラーを使用して、それぞれを2方向に偏向させることができる。もしくは、2つの直交に回転可能な隣接配置された、レーザビームを反射させるミラーの使用もまた可能である。
【００４７】
好適な実施形態では、レーザビームを偏向させる回転可能に取り付けられた多面鏡は、レーザビームを第1基材の表面にわたって誘導し、よってレーザビームの投射を、表面を横断して移動させるために使用される。これにより、上述の表面にわたる投射の好適な線形移動を実現することが特に容易になる。
【００４８】
好ましくは、レーザビームは、投射が表面を横断して線形に移動するように誘導または偏向される。投射の移動が供給方向に実質的に直交する実施形態はまた特に好適である。本明細書で使用する「実質的に直交」は、供給方向に対して90°±15°の角度に関する。様々な実施形態では、表面にわたってのレーザビーム投射ベクトルの好ましくは線形の移動は、特に積層装置、好ましくは2つの積層ロールのニップに到着するとき、供給方向に直交するラインに沿ったレーザビームによって照射される表面上のすべての領域が実質的に同じ温度であるように選択される供給方向のベクトルに対してある角度をなす。
【００４９】
積層装置は、上述のように、結合および接合のためのいかなる既知の従来の装置であってもよい、例えば、特に基材を互いに対して押圧または圧延することによって基材を結合するために、スタンプ、ロールおよび／またはプレートを使用することができる。圧延による併合中に示される基材上の圧力は、例えば0.2〜15バールの間とすることができる。様々な実施形態では、積層装置は少なくとも2つのロールを備えたロール積層装置であり、ここで2つのロールは第1および第2基材をそれぞれ輸送し、次に2つの基材はロールニップで加圧により接合される。このような積層装置は通常当業者には既知である。このようなローラまたはロールの使用では、基材は10m／分またはそれを超える、特に100m／分またはそれを超える速度で輸送されるように設計されるのが好ましい。
【００５０】
例として、本発明の方法を行うことができる本発明による装置を添付の図面を参照して述べる。
【００５１】
図1は、例として不織布または織布の形態である第2基材2を、例として熱可塑性ポリマー材料からなる第1シート状基材4と連続して接合する本発明の装置1の概略図を示す。第2シート状基材2は、この場合は、供給ロール3上にあり、ドライブと複数の偏向および／または誘導ローラとを備えた、さらに説明はしない供給装置によって供給される。第2基材2は、第2基材の一方の側を第1基材4に対して押圧する圧力ユニット7の方へと輸送される。
【００５２】
第1基材4については、この場合は供給ロール5上にあり、圧力ユニット7の供給方向6に供給装置を持つ、ここでも詳細には説明しない手段によって供給される。圧力ユニット7に到着する直前に、第2基材2と接触するよう意図される第1基材4の表面が、レーザユニット10から発せられる、9から10ミクロンの間の波長範囲を持つレーザビーム11によって加熱される。図示するレーザユニット10は、例えば500〜1500Wの間の範囲のパワーを有するCO2レーザを備える。加えて、CO2レーザは連続してまたはほとんど連続して動作する。レーザビーム11を第1基材4の表面上に誘導するために、特に回転可能に取り付けられた多面鏡13を含む偏向ユニット12が配備される。多面鏡13は、多面鏡13を所望の回転速度で駆動するためにサーボモータの形態のドライブを有する。加えて、偏向ユニットは、図示しない集束装置を備えてもよい。特に回転可能に取り付けられた多面鏡13と組み合わされた偏向ユニット12は、レーザビーム11を偏向させその投射が、第1基材4の表面にわたって投射移動方向に表面に対して相対移動して、第1基材4の加熱および軟化状態への転換を可能とするように、第1基材4の表面にわたって誘導する方法を提供する。偏向ユニット12は、投射移動方向が供給方向に対してある角度で移動して、供給方向への移動中表面領域の加熱が可能となるように、レーザビーム11を第1基材4の表面にわたって少なくとも一時的に誘導するように設計される。第1基材4の表面の所望の温度を得るために、温度センサ16もまた配備され、これは圧力ユニット7の直前で上表面の温度を決定する。さらに、第1基材4を通って伝えられるレーザ照射を統制されたやり方でブロックするために、ビームトラップ14が配備される。機器1を制御するために、両供給手段、レーザユニット10、偏向ユニット12および温度センサ16は制御ユニット15に接続される。この制御ユニットは基材2,4の供給速度および第1基材4の表面を横断するレーザビーム11の速度を互いに一致させることができ、これにより第1基材4の表面は所望の温度に加熱される。
【００５３】
続いて、第1基材4の軟化表面を圧力ユニット7において第2基材2と接触させる。加圧には、両基材2,4を圧力ユニット7に供給し、ここでプレスローラ8と対応するベッドロール9とが両基材2,4を共に押し付ける。
【００５４】
図2は、図1の機器の断面ラインA-Aを通る断面図を示し、切断部はプレスローラ8を通って延びており、断面領域は第1基材4の表面に平行である。装置1はここでは、レーザユニット10および偏向ユニット12による第1基材4の照射を示すために写真速写で示される。レーザビーム11は投射19において第1基材4の表面上にぶつかり、ここでエネルギー入力の結果表面が加熱される。表面をさらに加熱するために、レーザビーム11は、その投射19が投射移動方向17に表面にわたって移動するように偏向ユニット12によって偏向される。この表面に対しての能動的投射移動は供給方向6への基材の移動とは独立している。図示した実施形態では、投射移動方向17は供給方向6に実質的に直交する。
【００５５】
図3は期間t1後の図2の断面図を示し、この期間の間にレーザビーム11は、図2に示す投射19が基材4の第1側縁から、上述の能動的投射移動方向に従って表面に対して反対側の第2側縁まで移動しているように第1基材4にわたって誘導されている。さらに、第1基材4は照射中供給方向6へと移動しており、そのため、投射移動方向17は供給方向6に対して実質的に直交ではあるが、平行四辺形の形態の投射ラインが表面にわたって延びる。よって第1基材4の供給方向6への移動の結果、表面を横断する受動的投射移動となっている。上述の集束手段によって、投射ライン21の幅は約8mmの投射幅20へと設定されている。
【００５６】
図4は、図3の期間t1の倍数に対応する期間t2終了後の図2の断面図を示し、この期間において、上述のように、レーザビーム11は、図2に示す投射19が基材4の第1側縁から、上述の能動的投射移動によって表面に対して反対側の第2側縁まで移動しているように第1基材4にわたって誘導されている。回転可能に取り付けられた多面鏡13を使用することによって、基材4の第2側縁に到着した後レーザビーム11は基材4の第1側縁上の出発点へと再び偏向され、そこから再び表面にわたって誘導される。投射移動方向17はここでまた供給方向6に実質的に直交に延びる。ここで、投射幅20、基材4の第1側部上の2つの隣接点に到着する間の期間、および供給方向6への第1基材4の移動速度は、表面上のいかなる点も二重に照射されないように選択され、ここで期間t2に表面を横断して移動した投射17によって生成される投射ライン21、21’、21”、21”’は、基材4の表面上の隣接する平行四辺形を表す。該パラメータはさらに、レーザビーム11による照射後の第1基材が、供給方向に直交するライン上のすべての照射点において同じ温度を有するように選択される。
【００５７】
図5は、図1に類似する本発明の装置1の概略図を示す。相違点は、基材表面上のレーザビームの衝突点を圧力ユニット7により接近させるためにここでは図1に示す角度とは異なる角度で描かれる入射レーザビーム11の各部をならす櫛の形態のフォトマスク22の存在である。ビームトラップ14は存在してもよいが図5には示していない。
【００５８】
図6は、図5の機器の断面ラインA-Aを通る断面図を示し、切断部はプレスローラ8を通って延びており、断面領域は第1基材4の表面に平行である。装置1はここでは、フォトマスク22を通したレーザユニット10および偏向ユニット12による第1基材4の照射を示すために写真速写で示される。レーザビーム11は投射19において第1基材4の表面上にぶつかり、ここでエネルギー印加の結果表面が加熱される。表面をさらに加熱するために、レーザビーム11は、その投射19が投射移動方向17に表面にわたって移動するように偏向ユニット12によって偏向される。この表面に対しての能動的投射移動は供給方向6への基材の移動とは独立している。図示した実施形態では、投射移動方向17は供給方向6に実質的に直交する。
【００５９】
図7は期間t1後の図6の断面図を示し、この期間の間にレーザビーム11は、図6に示す投射19が基材4の第1側縁から、上述の能動的投射移動方向に従って表面に対して反対側の第2側縁まで移動しているように第1基材4にわたって誘導されている。さらに、第1基材4は照射中供給方向6へと移動しており、そのため、短い平行ラインの形態の照射および加熱領域と非照射領域との交互平行領域よりなる平行四辺形の形態の架空の投射ラインが形成されている。
【００６０】
図8は、図7の期間t1の倍数に対応する期間t2終了後の図6の断面図を示し、この期間において、上述のように、レーザビーム11は、図6に示す投射19が基材4の第1側部から、上述の能動的投射移動によって表面に対して反対側の第2側部まで移動しているように第1基材4にわたって誘導されている。回転可能に取り付けられた多面鏡13を使用することによって、基材4の第2側縁に到着した後レーザビーム11は基材4の第1側縁上の出発点へと再び偏向され、そこから再び表面にわたって誘導される。投射移動方向17はここでまた供給方向6に実質的に直交に延びる。ここで、投射幅20、基材4の第1側部上の2つの隣接点に到着する間の期間、および供給方向6への第1基材4の移動速度は、表面上のいかなる点も二重に照射されないように選択され、ここで期間t2に表面を横断して移動した投射17によって生成される投射ライン21、21’、21”、21”’は、基材4の表面上の隣接する平行四辺形を表す。ここでも各平行四辺形は、平行な線形領域の形態をとる照射表面領域と（フォトマスク22によりブロックされる）非照射表面領域との交互領域よりなる。該パラメータはさらに、レーザビーム11による照射後の第1基材が、供給方向に直交するライン上のすべての照射点において同じ温度を有するように選択される。
【００６１】
本発明の方法に関連して本明細書に開示したすべての実施形態は、本明細書で述べた装置に同様に適用可能であり、逆もまた同様である。
【符号の説明】
【００６２】
１  装置
２  第2基材
３  供給ロール
４  第1基材
５  供給ロール
６  供給方向
７  圧力ユニット
８  プレスローラ
９  ベッドロール
１０  レーザユニット
１１  レーザビーム
１２  偏向ユニット
１３  多面鏡
１４  ビームトラップ
１５  制御ユニット
１６  温度センサ
１７  投射移動方向
１８  角度
１９  投射
２０  投射幅
２１  投射ライン
２２  フォトマスク（櫛）
【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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【国際調査報告】
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