JP2005506939A - 貯蔵用ラップ材料 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、様々な品物の収納及び保護、並びに食品のような腐敗しやすい物質の保存に使用するのに好適なシート材料に関する。本発明は、更に、単一体包装としてそのような品物と直接接触させために、並びに半密閉容器のための閉鎖手段を形成する際に使用するために好適な材料に関する。
【背景技術】
【0002】
様々な品物の収納及び保護、並びに食品のような腐敗しやすい物質の保存に使用されるシート材料は、当該技術分野において周知である。そのような材料は、品物を個別に包むために利用することができ、及び/または半密閉容器のための閉鎖手段を形成するために利用することができる。
【0003】
今日一般に使用されているそのような材料の一部類としては、通常はロール状の形態で供給される、薄く適合性のあるウェブ及び/またはシート材料に成形されたポリマー組成物の材料が挙げられる。そのような材料の一般的な例は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、及びポリエチレン(PE)シート材料である。これらの材料は、その材料が形成される高分子材料、及び/または可塑剤や粘着付与剤などのような添加剤の特性により、少なくとも一つの表面上でくっつき特性を示すので、それらを品物の周りに折り畳みまたは包むと、品物及び/またはそれ自体にくっつく。また、そのような材料のくっつき特性によって、それらを硬質、半硬質、または可撓性の半密閉容器と組み合わせて使用して、完全に密閉された容器構造体を提供することも可能になる。多くのそのような材料のバリア特性、特にそれらの酸素、湿気/水蒸気、及び臭気バリア特性は、食品のような腐敗しやすい品物、及び/または環境条件に継続的に曝露されると迅速に酸化または劣化する品物に、所望の保存特性を提供する。
【0004】
これらの材料は、ある許容レベルには達しているが、材料が分配カートンまたは装置内の連続ロールの形態で供給される場合、分配操作を開始するために、巻かれた材料のその時点での末端部の場所を探して引き離すということが困難になる。この問題に対処するために、巻かれた材料のその時点での末端部を識別し及び/または引き離すために多くの方法(タブ、色、末端把持ディスペンサー機構など)が開発されており、様々な度合いの成功を収めている。巻かれた材料の末端部を取り扱うという結果にも関わらず、材料がそれ自体にくっつくという傾向が、材料を広げて分配された部分を接線方向に引き離すのに必要な分配力も増大させ、それが過剰な場合、広げておくための分配力が過剰になる「ロールブロッキング」として知られている現象を引き起こすことがある。またロールブロッキングは、ロール方向における材料の長手方向の裂開を招き得る過剰な分配力を引き起こすこともあり得、その結果ユーザーは、巻かれた材料の狭く不規則に裂けた部分を分配することになる。更に、ユーザーは、材料が早まって(すなわち、所望の結合表面に接触する前に)それ自体にくっつき、結果としてくっついている部分を手で離し、及び/またはその材料を廃棄して新しい部分を得る必要がある状況に遭遇することが多い。
【0005】
遭遇することのあるその他の問題としては、最初からか、或いは容器または包まれた品物の取り扱い期間後かのいずれかに、材料がそれ自体及び/または所望の目標表面と、気密シールを形成するのための十分な接着に失敗することである。そのような材料が、材料自体のバリア特性と少なくとも同程度のバリア特性を有するシールを形成できない場合、容器化の観点からシールが最大の弱みになるため、そうした材料での貯蔵用ラップとしての使用における最大性能を発揮させることができない。それ故に、一部のユーザーは、ゴムバンドやテープなどのような追加の固定機構を採用する。材料がそれ自体または目標表面とくっつく場所にある材料の皺は、材料と対向する表面との間の領域に小さな通路を残すことがあり得、それが腐敗しやすい品物の保存に望まれるシール上の品質に到達できない原因となる。一部のユーザーは、所望の品物を二重または三重に包んで、長さが増加した曲がりくねった迷路状のシール経路を形成することによって、シールの品質上の短所に対処しようと試みる者もいる。
【0006】
また、材料がそれ自体及び他の表面に「くっつく」ので、すなわち接着剤による結合でなく材料に対する誘引力または親和性を示すので、相補的な表面に対する親和性は、化学的組成、導電性、表面エネルギー、表面仕上げなどのような材料特性に大きく左右される。従って、そのような材料は、使用を容易にする性能、並びに腐敗しやすい品物の保存のために適切なシールを形成する性能の両方に、改善の余地を残している。多くの場合、そのような材料のくっつき特性を提供するために利用される可塑剤、粘着付与剤、及び他の付着添加剤は、また、完成製品に臭気のような望ましくない特質をもたらすこともあり、及び/または環境に関する懸念事項をもたらすこともある。
【0007】
今日一般に使用されている材料のもう一つの部類は、通常は個別のシートまたはロール状の形態で供給される、薄く適合性のある様々な組成物のウェブを含む。そのような材料の一般的な例には、アルミ箔、コーティングされた紙(パラフィン紙など)が挙げられる。これらの材料は、いずれの表面上でも接着特性またはくっつき特性を示さず、その代わりにそれらが形成される材料のデッドフォールド特性に頼っているので、品物の周囲で折り畳まれまたは包まれ、その折り畳まれた、または包まれた形状を保持することができる。また、これらの材料がその折り畳まれた、または折り目の付いた形状を維持する能力により、それらを硬質、半硬質、または可撓性の半密閉容器と組み合わせて使用して、完全に密閉された容器構造体を提供することもできる。多くのそのような材料のバリア特性、特にそれらの酸素、湿気/水蒸気、及び臭気バリア特性は、食品のような腐敗しやすい品物、及び/または環境条件に継続的に曝露されると迅速に酸化または劣化する品物に、所望の保存特性を提供する。
【0008】
これらの材料は、ある許容レベルには達しているが、ユーザーは、しばしば、材料が品物を適切に密閉及び保存するように十分に折り畳まれてそれ自体及び/または半密閉容器に係合した状態の維持に失敗する(すなわち、折り畳まれた状態が、経時的にまたは機械的な撹乱によって広がる傾向にある)状況に遭遇し、結果として、再度折り畳み、折り畳まれた部分を外部から固定する必要があり、及び/またはその材料を廃棄して新しい部分を得て、包み込みプロセスを再度達成する必要がある。場合によっては、このような材料は、所望程度の適合性を達成するために非常に薄い材料で構成されることもある。このことが、ロール方向において材料を長手方向に裂開させずにロールから分配するのには不十分な引張特性を有する材料をもたらすことがあり、その結果ユーザーは、巻かれた材料の狭く不規則に裂けた部分を分配することになる。
【0009】
遭遇し得るその他の問題は、最初からか、或いは容器または包まれた品物の取り扱い期間後かのいずれかに、材料が、折り畳まれた場所に適切なシールを形成しないことである。そのような材料が、材料自体のバリア特性と少なくとも同程度のバリア特性を有するシールを形成できない場合、容器化の観点からシールが最大の弱みになるので、使用時のそのような材料の貯蔵用ラップとしての最大の可能性を実現することができない。それゆえに、一部のユーザーは、ゴムバンドやテープなどのような追加の固定機構を採用しようとする。材料がそれ自体または目標表面と触れる場所にある材料の皺は、材料と対向する表面との間の領域に小さな通路を残すことがあり、それが腐敗しやすい品物の保存に望まれるシール上の品質に到達しない原因となる。一部のユーザーには、所望の品物を二重または三重に包んで、長さが増加した曲がりくねった迷路状のシール経路を形成することによって、シールの品質の短所に対処しようと試みるものもいる。
【0010】
一部の材料(紙を主体とするものなど)の折り畳み半径がその材料特性に、より繊維長として決定されるので、これらの材料の有効折り畳み半径も、その有効なシールを形成する好適性を決定する因子である。折り畳み半径があまりにも大きすぎると、一般にそのような材料は、有効なシールの形成に好適ではなくなる。加えて、そのようなデッドフォールド型の材料のほとんどが不透明であるという事実から、そのような包装システム内に入れられた品物の状態及び/または種類もはっきり見ることができず、点検するには品物の包みを解いて再度包む必要がある。
【0011】
そのような材料は接着特性に欠けるので、そのような材料を、材料と容器との間に機械的な迷路状の種類のシールをもたらすように材料がその周りに折り畳まれる、物理的または機械的係合機構(従来のボウルなど)を提供しない半密閉容器と組み合わせて、腐敗しやすい品物の保存に効果的に採用するのはやはり困難である。従って、そのような材料は、使用を容易にする性能、並びに腐敗しやすい品物の保存のために適切なシールを形成する性能の両方に、改善の余地を残している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
接着剤層を含み、不慮の接触をしないように保護された、改良型の貯蔵用ラップ材料が開発されており、2001年2月27日にハミルトン(Hamilton)及びマクガイア(McGuire)に発行された「貯蔵用ラップ材料(Storage Wrap Materia)」という名称の米国特許第6,194,062号に詳細に記載され、この特許を参照により本明細書に組み入れる。これらの貯蔵用ラップ材料は、前述で詳細に説明したシール上の問題点の多くを解決するのに非常に好適であることが証明されている。本発明は、それらに更なる改良を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、第1活性面及び第2面を有するシート材料を含む貯蔵用ラップ材料を対象とする。第1活性面は、周辺の陥凹部から外側に延びている三次元的な非接着性の複数の突出部と、陥凹部の少なくとも一部分上の接着剤組成物コーティングとを含む。更に、接着剤組成物コーティングは、非接着性の突出部の高さよりも小さい厚さを有し、厚さが約0.00001インチ(0.00025mm)〜約0.0002インチ(0.0051mm)である。
【0014】
もう一つの実施形態では、本発明は、次の工程を含むプロセスによって生産される貯蔵用ラップ材料を対象とする:(a)上部に配置された第1エンボス加工パターンを有する第1エンボス加工ロールを提供する工程であって、該第1エンボス加工ロールは、第2エンボス加工ロールと係合し、該第2エンボス加工ロールは、上部に配置された第2エンボス加工パターンを有し、該第1エンボス加工パターンと該第2エンボス加工パターンとは、相補的である;(b)該第1エンボス加工ロールに接着剤組成物を適用する工程;(c)工程(b)の後でシート材料を第1エンボス加工ロールと接触させる工程であって、該接着剤組成物は、第1エンボス加工ロールの第1エンボス加工パターンと見当合わせされた接着剤組成物コーティングをシート材料上に形成する工程;及び(d)該シート材料を第1エンボス加工ロールと第2エンボス加工ロールとの間に通過させる工程であって、該第1エンボス加工ロール及び該第2エンボス加工ロールは、該シート材料を相補的なエンボス加工パターンでエンボス加工する工程。接着剤組成物コーティングは、約0.00001インチ(0.00025mm)〜約0.0002インチ(0.0051mm)の厚さを有する。
【0015】
さらにもう一つの実施形態では、本発明は、次の工程を含むプロセスによって生産される貯蔵用ラップ材料を対象とする:(a)凹凸を有する第1エンボス加工パターンが上部に処置された第1エンボス加工ロールを提供する工程であって、該第1エンボス加工ロールは、第2エンボス加工ロールと係合し、該第2エンボス加工ロールは、上部に処置された第2エンボス加工パターンを有し、該第1エンボス加工パターンと該第2エンボス加工パターンとは相補的である工程;(b)該シート材料を第1エンボス加工ロールの係合部と第2エンボス加工ロールの係合部との間に通過させる工程であって、該第1エンボス加工ロール及び該第2エンボス加工ロールは、該シート材料を相補的なエンボス加工パターンでエンボス加工する工程;及び(c)工程(b)の後で該シート材料に接着剤組成物を適用する工程。接着剤組成物は、厚さ約0.00001インチ(0.00025mm)〜約0.0002インチ(0.0051mm)のレベルでシート材料上に存在する。
【0016】
貯蔵用ラップ材料は、様々な手法によって活性化することも可能であるが、代表的な実施形態の一つでは、第1活性面は、外部から加えられる力によってシート材料で活性化可能である。この力は、シート材料に実質的に垂直な方向に作用する外部から加えられる圧縮力であることも可能で、或いはシート材料に実質的に平行な方向に作用する外部から加えられる引張力であることも可能である。
【0017】
本発明の発明者らは、意外なことに、このような貯蔵用ラップ材料の製造に組み込まれる接着剤組成物の量を削減することで、特に接着剤組成物が感圧接着剤組成物である場合に、効果が見られると発見している。より具体的には、貯蔵用ラップ内に存在する接着剤組成物の量を、使用時の性能を損なうことなく大幅に削減できることが見出された。加えて、貯蔵用ラップにおいて採用される接着剤組成物の量の削減にも関わらず、製造プロセスが効果的及び円滑に動作し続け、完成製品は、ロール形態で包装した時に、より容易により少ない力で巻き戻されることが更に測定された。加えて、機械加工部品、特にメス型エンボス加工ロールから接着剤を掃除する必要がさほどない、改良型のプロセス操作を採用することができる。
【0018】
本発明の前述及びその他の目的、利点、及び新規特徴は、本発明の実施に意図される、図による簡単な様々な方式における詳しい次の説明から、当業者には明らかになるであろう。本発明は、本発明から逸脱することなく他の異なる明らかな態様全てが可能であることは理解されるであろう。従って、図面及び明細書は、本質的に説明のためのものであって制限をするものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本明細書は、本発明を特に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、添付図面と関連させた以下の説明から更に良く理解されると考えられている。
【0020】
図1には、本発明による貯蔵用ラップ材料10の代表的な実施形態が描かれている。図1に示すように、貯蔵用ラップ材料10は、芯に巻き付けるとカートン30のようなディスペンサーまたはホルダーで使用するのに好適なロール20を形成できる可撓性シート材料のウェブの形態で提供される。本発明によれば、貯蔵用ラップ材料10は、ユーザーによって活性化される前には、最小限の接着性またはくっつき特性を示し、好ましくは接着性またはくっつき特性を示さない。この特徴により、早まってそれ自体にくっつくまたは接着する問題に遭遇することなしに、また、剥離シート、ライナー、スペーサ等の必要なしに、貯蔵用ラップ10をいずれかの所望の方式で貯蔵及び分配できるようになる。同時に、所望の場所で所望の時間に活性化させると、貯蔵用ラップ材料は、ほとんどの一般的な材料とは失敗せずに、取り扱いには耐え得る強い結合を形成する十分な接着特性を示す。また、貯蔵用ラップ材料と目標表面との間の結合が、酸素、湿気/水蒸気、臭気などの透過に対するバリアシールを提供するのには十分であるので、腐敗しやすい品物を材料自体のバリア特性が有する満足のいく程度に密閉及び保存することができる。
【0021】
本発明による貯蔵用ラップ材料には二つの活性面または表面を設けることも可能だが、現時点では、貯蔵用ラップ材料が、活性面を一つだけ有し、非活性(inactive)または不活性(inert)の面を一つ有することが好ましい。
【0022】
貯蔵用ラップ材料の第1活性面は、材料を目標表面に選択的に接着させることが望まれる活性化領域を提供するように、ユーザーが選択的に活性化することも可能である。目標表面は、容器或いは包むべき一つまたは複数の品物といった、別個の表面または材料を含むことも可能で、或いは貯蔵用ラップ材料自体の別の部分を含むこともできる。選択的な活性化の結果として、必要とされる接着特性を備えた活性領域が限られた量だけ生み出され、すなわち、貯蔵用ラップ材料の残りの部分全てが非活性または不活性のままになる。従って貯蔵用ラップ材料は、活性面と非活性面とを有することができるのに加えて、材料の同じ面上に、別個の非活性及び活性領域を形成することもできる。
【0023】
本明細書で使用する「接着剤組成物」は、一般に、本発明の貯蔵用ラップ材料に関連付けられた、開口した谷部及び/または陥凹部内で保持することのできる、いずれかの材料及び/または物質を指す。接着剤組成物が、目標表面に送達される前には実質的に非流動性である流動可能な物質、或いは繊維性または他の両面編み材料のような全く流動しない物質のように、様々な形態で存在することも可能であることを当業者は理解するであろう。更に、本発明の接着剤組成物は、流体または固体状態のいずれかで存在することも可能である。接着剤組成物を谷部及び/または陥凹部内で保持することもでき、例えば、接着剤、静電気、機械的インターロッキング、毛細管引力、表面吸着、及び摩擦を使用することもできる。接着剤組成物は、谷部及び/または陥凹部内で永久的に保持することも可能で、或いは露出させて外部表面と接触させた時に、または三次元構造体を変形、加熱、または活性化させた時に、それらから剥離されることを企図することもできる。好適な接着剤組成物には、ゲル、ペースト、泡、粉末、凝集粒子、小球、マイクロカプセルに入った液体、ワックス、懸濁液、液体、及びこれらの組み合わせといった物質が挙げられる。
【0024】
特定の実施形態では、貯蔵用ラップ材料の第1活性面は、ユーザーによる活性化の後で、1リニアインチ幅当たり少なくとも約1オンス(0.012kg/cm)、より好ましくは1リニアインチ幅当たり約1〜約2.5オンス(0.012〜約0.027kg/cm)の接着剥離力を示すように適合されている。本発明によれば、材料表面上で接着剤組成物を使用すると、ユーザーによる活性化の後で、ユーザーによる活性化の前に示した接着剥離力よりも大きく、目標表面に対し、食品のような腐敗しやすい品物を効果的に保存できるように貯蔵用ラップ材料及び目標表面と少なくとも同程度に大きいバリアシールを形成するのに十分な接着剥離力が提供される。更に、この実施形態によれば、貯蔵用ラップ材料の第1活性面は、ユーザーによって別個の領域で選択的に活性化されると、所望の場所で所望の時に接着特性を付与するように適合されている。
【0025】
もう一つの実施形態では、本発明の貯蔵用ラップ材料は、第1活性面及び第2面を有する、多孔性でない実質的に半透明のポリマーフィルム材料のシートを含む。第1活性面は、シート材料に実質的に垂直な方向に作用する、外部から加えられる圧縮力によって活性化可能であり、ユーザーによる活性化の後で、ユーザーによる活性化の前に示した接着剥離力よりも大きい、目標表面に接着するのに十分な接着剥離力を示すように適合されている。更に、第1活性面を活性化するには、少なくとも約0.1psi(0.69kPa)の圧縮力が必要である。シート材料には裏地がないので、第1活性面の活性化に、シート材料の構成要素の除去は必要ではない。加えて、シート材料は、所望の表面に容易に適合するような十分な可撓性を備え、シート材料とそのような所望の表面との接触を断たせる傾向にある過度の復元力を受けないような十分に小さな弾力性を有する。
【0026】
本発明による他の代表的な実施形態では、貯蔵用ラップ材料は、変形可能な材料である。用語「変形可能な材料」には、箔、ポリマーシート及び/またはフィルム、布地、織布または不織布、紙、セルロース繊維シート、同時押し出し成形品、積層体、及びこれらの組み合わせを含むことを意図する。選択される変形可能な材料の特性には、これだけに制限するものではないが、多孔性、非多孔性、微小多孔性、気体または液体透過性、不透過性、親水性、疎水性、吸湿性、親油性、疎油性、高い臨界表面張力、低い臨界表面張力、表面の事前非平滑化、弾性降伏性、塑性降伏性、導電性、及び非導電性の、様々な組み合わせまたは様々な程度を含めることができる。代表的な材料には、木材、金属、硬質のポリマーストック、セラミック、ガラス、硬化樹脂、熱硬化性材料、架橋された材料、ゴム、凍結された液体、コンクリート、セメント、石材、合成材料などが挙げられる。このような材料は、均質にすることができ、または組成物の組み合わせにすることもできる。
【0027】
本発明の貯蔵用ラップ材料を利用して、所望の品物への直接的な適用、所望の品物の密閉、及びそれ自体に対する固定を包含する様々な適用方法によって、及び/または半密閉容器との組み合わせで、幅広い種類の品物を密閉及び保護することができる。このような貯蔵用ラップ材料は、有利には、貯蔵用ラップ材料と、少なくとも一つの開口部が周囲縁部によって囲まれている半密閉容器との組み合わせを含む、容器システム内で採用することも可能である。貯蔵用ラップ材料は、開口部にかぶせて周囲縁部に接着し、その後ユーザーが活性化すると、半密閉容器が密閉容器に転換される。
【0028】
圧縮、拡張、熱活性化などのような様々な活性化手段を、本発明の範囲内にあるものとして想定する。但し、ユーザーに、活性化プロセスに対する所望の程度の制御をもたらすという観点から、現時点では、圧縮活性化方法が好ましい。
【0029】
活性化の方式に関わらず、本発明の貯蔵用ラップ材料は、単なるくっつき特性または親和性でなく、接着性、付着性、または粘着性を示す。故に、このような貯蔵用ラップ材料は、それ自体または別の目標表面と接触すると、単にその表面に引き付けられるのでなく、結合またはシールを形成することになる。所望の接着特性を提供するために、選択的接着性のある材料を使用するような多数の手法を利用することも可能であるが、現時点で好ましい手法は、感圧接着剤のような接着剤組成物を利用することである。本発明による貯蔵用ラップ材料を設計する時には、特定の用途に望まれる永久的な結合または脱離可能な結合のいずれかを提供するように、接着剤組成物の具体的な選択を調整することが望ましい場合がある。永久的な結合が望ましい場合、中に入っている品物を入手するために、ラップまたは密閉容器を開けるには、貯蔵用ラップ及び/または容器を破壊する必要がある。他方、脱離可能な結合では、破壊せずに、結合部位でそれ自体からまたは容器からラップを引き離すことによって、包まれた品物に入手することができる。更に、貯蔵用ラップ材料の設計において採用される活性化メカニズムによっては、初期の活性化/結合/剥離サイクルの後に十分な接着性が残っている場合、脱離可能な結合を更に繰り返して留めることが可能である。
【0030】
ユーザーによる活性化の後でそれらが示す接着度は、本発明による貯蔵用ラップ材料のおける設計の際のもう一つの重要な特性である。より具体的には、本発明の貯蔵用ラップ材料は、品物と、それ自体と、または付属の半密閉容器との所望のレベルのシール係合を維持して、腐敗しやすい品物の保存を保証しながら、包まれた品物または密閉容器が使用時に遭遇する可能性が高いと考えられる程度の取り扱いに耐え得る十分な接着性を示す。
【0031】
この接着特性を測定または定量化する一つの方法は、接着剥離力値の観点によるものであり、好ましくは感圧テープ協議会の方法(Pressure Sensitive Tape Council Method)PSTC−1によって測定される。この方法によれば、12インチ(30.5cm)×1インチ(2.5cm)のフィルムストリップは、4.5ポンド(2.04kg)ローラを使用して、一分当たり12インチ(30.5cm)の速度で滑らかなステンレス鋼表面に当てて一回巻かれ、それから試験して、ストリップ幅の約1〜約50オンス/インチ(0.012〜0.600kg/cm)、より好ましくは約1〜約2.5オンス/インチ(0.012〜0.027kg/cm)の範囲のピーク接着剥離力値を有するものとして測定される。一般に、貯蔵用ラップの場合、貯蔵された品物に接近するために容易にラップを剥がして開けられるように、シールを維持する接着が最小限であることが望ましい。
【0032】
特定の実施形態では、本発明の貯蔵用ラップ材料は、典型的な市販の貯蔵用ラップ材料とは対照的に、実質的にくっつきのないラップシート材料である。前述したように、このような材料は、常時「くっつく」特性を示すので、望むと望まざるとに関わらず、近傍にもっていくとそれら自体及び他の表面にくっつく。このような材料には、目標レベルのくっつきを実現するために、樹脂、添加剤、粘着付与剤、または他の材料が組み込まれていることが多い。このくっつき特性を測定及び定量化する好適な方法は、ASTMの試験方法D5458−95及びD3354−89に記載されている。試験方法D5458−95は、伸張された状態及び伸張されていない状態の両方で、フィルムの二層間のくっつきを測定するのに有用であり、傾いた表面に取り付けられた、平らなフィルムに接着された1インチ(2.54cm)幅のフィルムストリップを使用する。平らなフィルムからフィルムストリップを取り外すのに必要な力が測定される。試験方法D3354−89は、プラスチックフィルムの重なり合った層間に存在するブロッキング(不要な接着)の程度を測定するのに有用である。フィルム間の接着は、接触面積100平方センチメートルのポリエチレンフィルムの二層を引き離すブロッキング荷重としてグラムで表される。
【0033】
本発明の貯蔵用ラップ材料は、多くの形態をとることができ、様々な異なる手法によって製造することができる。必要な特性を提供できる一つの設計カテゴリには、接着剤組成物層が意図される前に外部表面と接触するのを防ぐための隔壁の使用が盛り込まれている。接着剤組成物を意図された時に目標表面に曝すために、隔壁は、ユーザーによる活性化を通じて変形可能、除去可能、再配置可能、または破壊可能であるように設計される。この設計カテゴリ内にある好ましい特定の手法の一つは、感圧接着剤組成物の層が一体成形された変形可能な突出部または隔壁によって他の表面と接触しないように保護されている、三次元ポリマーフィルム材料を形成することである。材料を活性化させるには、一旦、材料を所望の目標表面(材料自体の別の部分でもよい)の上に位置決めした後で、ユーザーが、材料の所望の場所に圧力をかけて突出部を陥没させ、接着剤組成物を目標表面と係合させて所望の結合を形成する。このような材料は、1997年9月2日にハミルトン(Hamilton)他に発行された「目標表面に当てて圧迫するとその目標表面に剥離可能にシールすることができる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)」という名称の米国特許第5,662,758号に更に詳細に記載されており、これを参照により本明細書に組み入れる。
【0034】
図2〜図3は、本発明の貯蔵用ラップ材料として使用するのに好適な、前述したハミルトン(Hamilton)他の参照文献に従って構築される典型的な貯蔵用ラップ材料10を示す。代表的な実施形態では、図2〜図3に描かれている三次元的な突出部が、製品がロール状の時に遭遇するような重ね合わされた層の入れ子配置にシート材料が耐えられるように、二次元的な幾何学形状の無定形パターンに形成することも可能である。このような入れ子配置に耐えられる三次元的なシート材料及びパターンは、1999年10月12日にマクガイア(McGuire)他に発行された「入れ子配置に耐えられる三次元的な無定形パターンのシート材料、並びにそれを製造する方法及び装置(Three-Dimensional,Amorphous-Patterned,Nesting-Resistant Sheet Materials and Method and Apparatus for Making Same)」という名称の米国特許第5,965,235号に更に詳細に記載されており、これを参照により本明細書に組み入れる。
【0035】
図2の平面図は、一般的には10で示される、本発明の貯蔵用ラップ材料として使用するのに好適な、入れ子配置に耐えられる典型的な三次元的シート材料を示す。図2は、前述したような方法によって生み出される無定形二次元パターンを表しており、0.75の制限因子を利用している。材料10は、複数の不均一な形状及びサイズの、好ましくは中空の複数の突出部12を有しており、これらの突出部は、それらの間にある空間または陥凹部/谷部14によって囲まれており、それらが好ましくは相互に結合して、無定形パターン内の空間の連続的な網状構造を形成する。また図2は、寸法Aも示しており、これは、空間14の幅を表し、突出部の基部のところで、隣接した実質的に平行な壁面間の実質的に垂直な距離として測定される。代表的な実施態様では、空間14の幅は、好ましくは突出部のパターン全体を通じて実質的に一定である。
【0036】
突出部12は、突出部間の谷部の容積を最小限に抑え、従ってそれらの間にある接着剤組成物の量を最小限に抑えるように、好ましくは、中心間が突出部基部の直径二つ分のほぼ平均距離に近い距離で離隔されている。突出部が変形可能であることを意図した用途では、突出部12は、それらが変形時に材料の平面に実質的に垂直な軸に沿って著しく逆転及び/または圧壊することによって変形するように、好ましくはそれらの直径よりも小さい高さを有する。この突出部の形状及び変形方式が、突出部12が材料の平面に平行な方向で折り重なるのを阻止するので、突出部は、それらの間の陥凹部及び/または谷部内に存在するまたはコーティングされた接着剤組成物が目標表面と接触するのを妨害することができない。
【0037】
図3には、貯蔵用ラップ材料10の、完全な突出部12と両側の隣接空間または陥凹部/谷部14とを断面で見ることのできる場所で見た、立面部分断面図が描かれている。この図では、図2の手前側を向く、突出部12の突き出た部分を含む材料の上表面が番号15で識別されており、以後これを材料のオス側と呼ぶ。それに対して、図2の手前側から遠ざかる方を向く、突出部12の中空陥凹部分の開口部を含む材料の下表面が番号17で識別されており、以後これを材料のメス側と呼ぶ。
【0038】
図3は、1999年2月16日にハミルトン(Hamilton)他に発行された「変形可能な隔壁によって保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)」という名称の米国特許第5,871,607号の教示により、空間14並びに突出部12の中空部の裏面に添加された接着剤組成物16を示しており、この特許文献を参照により本明細書に組み入れる。接着剤組成物16は、突出部12の外表面が接着剤組成物16の表面の位置よりも外側に維持されるように、空間または陥凹部/谷部14の少なくとも一部分をコーティングしているので、突出部は、材料のオス側にある接着剤組成物16が外部表面と接触するのを防ぐ。材料のオス側に関しては、接着剤組成物16が中空の陥凹した突出部の少なくとも一部分をコーティングしているので、各突出部間の空間または陥凹部/谷部の裏側は、突出部内の接着剤組成物16が外部表面と接触するのを防ぐ、類似の機能を果たす。材料10の異なる側部内にある接着剤組成物、及び/または材料10における一方の側部内の幾何学的に別個の異なる領域内にある接着剤組成物は、必ずしも同一の組成物である必要はなく、実際、明らかに異なる機能を果たす、明確に異なる組成物にすることができる。
【0039】
本発明の三次元構造体内の空間または陥凹部/谷部は、通常は開いているので、接着剤組成物を所定の位置に留め、活性化工程なしには構造体から出て行かないようにすることが望ましい。本発明の活性化工程は、好ましくは圧縮による三次元構造体の変形である。但し、組成物を流動させる活性化工程を、室温より高い温度に材料を加熱する工程または室温未満に冷却する工程にすることもできる。或いは、地球の引力を超える過度の力を提供する工程を含めることもできる。また、引張力のような他の変形力、或いはこれらの活性化現象の組み合わせを含めることもできる。
【0040】
特に好ましい実施形態では、突出部12は、約0.015インチ(0.038cm)〜約0.030インチ(0.076cm)、より好ましくは約0.025インチ(0.064cm)の平均基部直径を有する。またそれらは、0.03インチ(0.08cm)〜0.06インチ(0.15cm)、より好ましくは約0.05インチ(0.13cm)の平均中心間隔を有する。これが、高い数密度の突出部をもたらす。単位面積当たりの突出部の数が多いほど、材料片及び突出部壁面を薄くして、所与の変形力に耐えることができる。好ましい実施形態では、1平方インチ当たりの突出部の数が200個を超え、突出部が、材料片の突出部面の約25%〜約75%を占める。それらは、約0.004インチ(0.010cm)〜0.012インチ(0.030cm)、より好ましくは約0.006インチ(0.015cm)の突出部高さを有する。好ましい材料は、公称厚さ0.0003インチ(0.0076mm)の高密度ポリエチレン(HDPE)である。
【0041】
本発明の貯蔵用ラップ材料の製作には、接着剤組成物16の層が、シート材料の陥凹部の少なくとも一部分にコーティングされていることが好ましい。本発明による代表的な実施形態では、接着剤組成物は、ラテックス感圧接着剤組成物である。この実施形態によれば、接着剤組成物コーティングは、非接着性の突出部における高さ未満の厚さを有し、厚さ約0.00001インチ(0.00025mm)〜約0.0002インチ(0.0051mm)である。より好ましくは、接着剤組成物コーティングは、約0.00003インチ(0.00076mm)〜約0.00015インチ(0.0038mm)の厚さを有する。更に、一実施形態では、本発明によるシート材料の単位面積当たりに存在する接着剤組成物コーティングの総重量は、1平方メートル当たり約0.1〜約2グラム(g/m2)である。より特定された実施形態では、コーティングは、約0.3〜約1.5g/m2の量で存在する。更なる実施形態では、本発明の貯蔵用ラップシート材料上に存在する接着剤組成物コーティングの総被覆面積は、好ましくはシート材料の第1活性面の75%未満、より厳密には55%未満である。
【0042】
特定の実施形態では、接着剤組成物16は、H.B.フラー社(H.B.Fuller Co.)(ミネソタ州バドネーズ・ハイツ(Vadnais Heights))製の仕様書番号フラー(Fuller)HL−2115Xのようなホットメルト接着剤の層を含む。但し、材料適用の必要性に見合ういずれの接着剤組成物も本発明に従って利用できることが当業者には理解されよう。好適な接着剤組成物は、再び留めることが可能であり、脱離可能であり、永久的、一時的、半永久的、またはそれ以外のものも可能である。更に、突出部のサイズ及び間隔は、目標表面との気密シールを形成できるように、好ましくは突出部を取り巻く連続的な接着剤組成物経路を提供するように選択される。
【0043】
本発明による貯蔵用ラップ材料は、均質な樹脂またはそれらのブレンドから作製することも可能である。同時押し出しされたか、押し出しコーティングされたか、積層化されたか、または他の既知の手段によって組み合わされたかに関わらず、シート材料内は、単層または多層が企図される。シート材料の重要な特質は、それが突出部及び谷部を生み出すように形成可能であるということである。有用な樹脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン、PET、PVC、PVDC、ラテックス構造体、ナイロン等が挙げられる。一般に、低コストで形成が容易であるので、ポリオレフィン類が好ましい。好ましい材料の大きさは、約0.0001インチ(0.0025mm)〜約0.010インチ(0.25mm)である。より好ましい大きさは、約0.0002インチ(0.005mm)〜約0.002インチ(0.051mm)である。更に好ましい大きさは、約0.0003インチ(0.0076mm)〜約0.001インチ(0.025mm)である。
【0044】
貯蔵用ラップ材料10を目標表面にシールする場合、使用時の材料の伸張を最小限に抑える、十分に高い弾性係数を与えることが効果的である。材料が伸張されると、接着剤接触平面に平行な残留力がもたらされ、これが弱い接着結合を破断させることがある。突出部が大きく、突出部の間隔が近いほど、所与の材料において伸張が起こる可能性が増大する。貯蔵用ラップ材料10の弾性は、容器をシールする容器ラップとして使用するには望ましくないと考えられているが、あるパターンの接着剤組成物を含有する弾性材料には他の多くの用途が存在する可能性がある。突出部の間隔を製造可能と考えられる最も近い間隔に低減すると、材料の伸張が増大するが、そのことが突出部間の接着剤組成物の体積を低減させるのに効果的な場合がある。突出部の理想的なサイズ及び密度、並びにそれと併せて使用される接着剤組成物の選択は、本発明の材料の様々な用途によって左右される。
【0045】
三次元的なシート材料の材料特性である「梁強度」は、材料の種類及び厚さ、並びに突出部の密度及びパターンを選択する時に考慮すべき重要な因子である。一般に、より小さな突出部がより多数あると、所与の種類及び厚さの材料に、大きな突出部が少数ある場合よりも大きなレベルの梁強度を与えることが観察されている。それとは別に、より薄くより適合性のある材料を利用することも可能で、それでも尚、概ね比較的小さく比較的高い数密度の突出部を有する無定形パターンの使用を通じて本発明の非入れ子配置の効果が実現される。
【0046】
突出部のサイズ、形状、及び間隔、シート材料の特性、例えば、曲げ弾性率、材料の剛性、材料の厚さ、硬度、たわみ温度、並びに成形プロセスが、突出部の強度を決定すると考えられている。ポリマーフィルムのようなシート材料では、成形プロセスが重要であり、これは、例えば「冷間成形」またはエンボス加工が残留応力を発生させ、高温での熱成形によって生み出されるものとは異なる壁厚分布を分布するからである。一部の用途では、接着剤組成物が外部表面と接触する突出部の実質的な変形なしに、1平方インチ当たり少なくとも0.1ポンド(0.69kPa)の圧力に耐える、十分な剛性(変形抵抗)を提供することが望ましい。この要件の一例は、輸送及び/または分配のために材料をロール上に巻き付ける必要があることである。1平方インチ当たり0.1ポンド(0.69kPa)の非常に低い巻き付け時圧力であっても、ロール内部に残留する巻き付け時圧力は、十分に材料内の突出部を変形させて、上にかぶせられている層を接着剤組成物と接触させることがある。
【0047】
突出部12は、側壁22を有しており、突出部12が変形する時にこの側壁22が薄くなって、突出部12を確実に意図された通りに形成するのに役立つ。高密度ポリエチレンは、低密度ポリエチレンよりも好ましく、これは、同一の突出部変形強度について高密度ポリエチレンをより薄くすることができ、一旦変形した後には、HDPE突出部は、LDPE突出部のように初期の変形していない構成に跳ね戻る傾向がないからである。
【0048】
突出部12の基部形状は、好ましくは凸状の多角形であり、その形成については後述する。凸状の多角形とは、突出部の基部が、直線的な多数(3つ以上)の辺を有しており、これらが、隣り合ういずれの辺とも180°未満に測定される外角を形成しないことを意味する。言うまでもなく、代替的な基部形状も同様に有用である。但し、好ましい基部形状は、最も容易に形成できるものと考えられている。多角形は、好ましくは下方またはメス表面17の平面にモザイク細工のように噛み合って、それらの間に一定幅の間隔を与える。間隔14の幅Aは、突出部間に望まれる接着剤組成物の体積に応じて選択することも可能である。好ましくは、幅Aは、複数の突出部12のいずれの最小突出寸法よりも常に小さい。一実施形態では、複数の突出部12によって占められる面積は、貯蔵用ラップ材料10の利用可能な表面積の約30%〜約70%、より厳密には約50%である。
【0049】
図4には、図2に描かれたような対応する三次元的な貯蔵用ラップ材料10を形成するのに利用できる、好ましい成形スクリーンまたは表面が描かれており、図5及び図7は、材料10を作製する好適な方法及び装置を開示しており、その方法は一般的に30(図示せず)で示されている。方法30は、典型的なものであり、得られる材料10の特定のサイズ、組成などに適合するように修正または調整することもできる。方法30は、また、成形表面32も利用しており、これは好ましくは、凹部34と、凹部34の間の凸部36とを有する、三次元的なスクリーンである。このような成形構造体は、メス型成形構造体を構成しており、これが使用時に、成形された材料の構造体接触側に、対応するオス突出部を形成する。
【0050】
図4によれば、材料10が成形表面32を覆って熱成形される時には、突出部12は、好ましくは材料10を軟化温度まで加熱し、真空を用いてそれを凹部34内に引き込み、その後、突出部12を凹部34内に引き込んで維持しながら材料10を固化温度まで冷却することによって形成される。この方法では、凸部36が、突出部12間の間隔14の基部を画定する。突出部12は、好ましくは側壁22をシート材料の元の表面に可能な限り垂直にして形成されるが、通常はいくらか先細になっている。突出部12の最外端は、対応する多角形の錘台を形成するように、ドーム形またはより切頭形であることも可能である。
【0051】
本発明の貯蔵用ラップ材料10は、真空熱成形、エンボス加工、またはハイドロフォーミングされることも可能で、或いは薄い材料を永久的に変形させる当該技術分野において一般に知られている他の成形手段によって成形することもできる。
【0052】
図4は、多角形の凹部34を取り巻く相互に結合された凸部36を含む、好ましい成形スクリーン32を示す。凸部36は、好ましくはステンレス鋼製で、剥離剤によってコーティングされる。最も好ましくは、スクリーン32は、図7に示すような連続的な成形スクリーンまたはベルト181に作製される。或いは、スクリーン32は、平らなプレート様の形態で利用することもでき、または硬質のドラムに成形することもできる。図5には、二つの連続したランドを通る断面を描く場所で見た成形スクリーン32の部分断面図が描かれている。また、ランド36は、実質的に平行な隣接凸部の縁部間で測定した時に好ましくは一定になる、ランド幅を表す寸法Bと、スクリーン厚さを表す別の寸法Tとを有する。
【0053】
成形スクリーン穴を画定する本質的にまっすぐなスクリーン壁を備えた成形スクリーンを使用する場合のように、生産方法は、側壁厚さプロファイルに影響を及ぼすことができる。そのようなプロセスでは、突出部が、基部周囲から成形スクリーンの凹部内へと、内部バックアップスクリーンと接触する地点まで自由に引き込まれるので、実質的に薄い側壁厚さが可能になる。内部バックアップスクリーンの目的は、突出部がそれ以上引き込まれるのを防ぐことである。この手法が、側壁内により多様な内径プロファイルをもたらす。
【0054】
ホットメルト接着剤は、本発明を実施するために削減されているが、他の接着剤組成物とは異なる熱成形特性を有することが見出されている。その相違は、ホットメルト接着剤が成形表面に適用されている時に形成される突出部の側壁がより薄くなる傾向にある。ホットメルト接着剤は、金属の成形表面と接触すると冷えて固まり、それによって接着剤と接触しているシート材料が凹部内に引き込まれるのを防ぐので、一様な厚さの谷部が得られると考えられている。ラテックス接着剤のような他の接着剤組成物では、突出部の側壁があまり薄くならず、これは、恐らく、成形表面の凸部またはピントップ上で接着剤と接触しているシート材料の一部が、熱成形時に凹部内に流れ込むからである。
【0055】
本発明のような、ウェブ材料に接着剤組成物を適用してエンボス加工する代表的な実施形態が、2001年2月27日にマクガイア(McGuire)及びブッシュ(Bush)に発行された「高速エンボス加工・接着剤印刷プロセス及び装置(High Speed Embossing and Adhesive Printing Process and Apparatus)」という名称の米国特許第6,193,918号、及び、本明細書と共に同日付で出願された「高速エンボス加工・接着剤印刷プロセス及び装置(High Speed Embossing and Adhesive Printing Process and Apparatus)」という名称の同時係属出願S/N_________(P&Gケース番号8762)に詳細に記載されており、これら両方を参照により本明細書に組み入れる。
【0056】
図6には、本発明によるエンボス加工・接着剤印刷プロセス及び装置210が描かれている。この実施形態によれば、シート材料に接着剤組成物を適用してエンボス加工する装置は、基本的に、第1エンボス加工ロール350及び第2エンボス加工ロール360と、複数の定量接着剤適用ロール310〜313と、ウェブ移送ロール365と、加圧ロール370と、ストリップ除去ロール380と、S字部390とで構成される。第1エンボス加工ロール350及び第2エンボス加工ロール360は、相補的なまたは一致したエンボス加工パターンを有しており、これが連動して、それらの間を通過するシート材料420上にパターンをエンボス加工する。ポケット及び隆起したランドを備えるロールは、メス型エンボス加工ロールと呼ばれ、隆起した主要部(nubs)及び窪んだランドを備えるロールは、オス型エンボス加工ロールと呼ばれる。第1エンボス加工ロール350が、その上部に配置された開放面を有することが好ましい。
【0057】
図6に示すように、接着剤組成物400(好ましくはホットメルト感圧接着剤組成物)は、スロットダイ300を介して第1定量接着剤適用ロール310の表面上に押し出される。第1定量接着剤適用ロール310の表面速度は、一般に、エンボス加工及びコーティングすべきシート材料420の公称接線速度よりもかなり遅い。残りの隣接した定量接着剤適用ロール311〜313は、それから徐々に速く回転し、接着剤適用ニップであるステーション250の表面速度が、通過するシート材料420の表面速度と一致する。これで、接着剤組成物400が、最後の定量接着剤適用ロール313から、ステーション250のところに位置づけられた第1エンボス加工ロール350に移動する。接着剤組成物400は、第1エンボス加工ロール350の表面上を第2ステーション(ステーション260)まで進行して、接着剤組成物400がシート材料420と組み合わされる。次いで、組み合わされた接着剤組成物400及びシート材料420が、更に別のステーション(ステーション270)へと進む。
【0058】
この後のステーション(ステーション270)では、組み合わされた接着剤組成物400及びシート材料420が、上部に相補的なエンボス加工パターンが配置された第1及び第2エンボス加工ロール350、360によってエンボス加工されて、シート材料420上に接着剤組成物コーティング(図示せず)を形成する。この結果、第1エンボス加工ロール350の接着剤パターンと見当合わせされているエンボス加工パターンが得られる。この時点で、第1エンボス加工ロール350の表面に接着した接着剤組成物コーティングが、次には第1エンボス加工ロール350の表面上を別のステーション(ステーション280)へと進行し、加圧ロール370が接着剤組成物コーティングに圧力をかけて、エンボス加工・接着剤コーティングされたシート材料410を形成する。エンボス加工・接着剤コーティングされたシート材料410は、まだこの時点では第1エンボス加工ロール350に接着されているが、次に更に別のステーション(ステーション290)へと進行して、ストリップ除去ロール380を介して第1エンボス加工ロール350から取り外される。次いで、完成したエンボス加工・接着剤コーティングされたシート材料410が、ステーション430のところにあるS字部390へと進行する。
【0059】
固定スロットダイ300から最高接線速度まで移行した結果として拡張された接着剤組成物400が得られるので、接着剤組成物400は、好ましくは高弾性の性質である。接着剤組成物400が非弾性の場合、この動作によって、破損が引き起こされ、または第1定量ロール310に接着しなくなる。接着剤組成物400の必要な拡張速度を低減させるために、初めに低速運動ロールに適用される。一連の計量間隙(ステーション220、230、及び240)を通じて、非常に薄い接着剤被膜へと圧延され、所望の接線速度で加速される。
【0060】
第1エンボス加工ロール350には、好ましくは、ランド表面と、それらの間のポケット表面または凹部表面の両方とに適用される剥離コーティングが含まれる。剥離コーティング及び接着特性は、接着と剥離の望ましい組み合わせを提供するように慎重に釣り合わせるべきである。コーティングは、非常に高温(通常は300〜350°F(149〜177℃))の接着剤組成物を第1エンボス加工ロール350に移動させなければならず、更に、エンボス加工・接着剤コーティングされたシート材料410を第1エンボス加工ロール350の温度で剥離させなければならない。
【0061】
代表的な実施形態の一つでは、第1エンボス加工ロール350は、エンボス加工ロール350からの接着剤コーティングされたシート材料410の剥離を促進する温度まで内部冷却される。エンボス加工ロール350(ステーション290とステーション250との間)の表面は、接着剤適用ロール313からエンボス加工ロール350への接着剤の移動を改善するために、加熱装置285によって加熱されるべきである。好適な加熱装置には、放射、導電、対流、及びこれらの組み合わせが含まれる。或いは、エンボス加工ロール350を加熱してから、エンボス加工・接着剤コーティングされたシート材料410を選択的に冷却してもこれらの成果を達成することができる。好ましくは、エンボス加工・接着剤コーティングされたシート材料410は、180°F(82℃)未満に、より好ましくは140°F(60℃)未満に、最も好ましくは100°F(38℃)未満に(ステーション290において)冷却される。要約すれば、接着剤組成物400の(ステーション250での)ピックアップ点と、第1エンボス加工ロール350からの、エンボス加工・接着剤コーティングされたシート材料410の(ステーション290での)除去点との間に、温度差が存在するべきである。好ましくは、ステーション290での第1エンボス加工ロール350の表面温度が、ステーション250での第1エンボス加工ロール350の表面温度よりも低い。
この、エンボス加工及び接着剤適用のための前述した方法及び装置は、単に代表的なものにすぎず、当業者は本発明のシート材料を製造するのに好適な他の技術及び装置を認識するであろう。
【0062】
図7は、一般的に180で示される、本発明の材料を作製する好適な方法及び装置のもう一つの代表的な実施形態を示す。成形される材料は、好ましくは透明または半透明であるので、変形される前に的確に位置決めすることができる。但し、透明性は、どちら側を目標表面に当てて置くべきか知るために、三次元構造体のどちら側に接着剤組成物が配置されているかの判定という、新しい問題をもたらす。接着剤側の識別は、例えば、三次元構造体の表面上に印を付けることによって、または接着剤を三次元構造体とは異なる色合いに着色することによって、または様々な色合いの積層化された材料構造体を提供することによって解決することができる。標識をつける場合、適正な位置決めに材料の縁部を使用できるので、透明性が必要ないことがある。
【0063】
材料の一方の側と他方の側との間に差異を生み出す場合のように、成形時に材料に微小な非平滑性を与えることも有用なことがある。三次元構造体の最外表面の特徴に微小な非平滑性を与えることは、本発明では、例えば、材料片を成形スクリーン凹部に引き込み、極めて小さな孔をその中に有する真空ドラムのような、微小な非平滑性をもった表面に当てることによって達成することができる。
【0064】
例えば、図7に示すように、成形スクリーン181は、アイドラープーリ182及び従動真空ロール184の上を通り抜ける。成形スクリーン181は、好ましくは、厚さ0.005インチ(0.013cm)、幅12.5インチ(31.8cm)、外周6フィート(183cm)のステンレス鋼ベルトであり、ベルト内の凹部としてエッチングされた所望の突出パターンを有する。真空ロール184の外表面を、直径8.63インチ(21.9cm)を有する195メッシュの継ぎ目のないニッケルスクリーンが覆っており、これが成形スクリーン181の多孔質裏地表面の働きをする。
【0065】
感圧接着剤を含有する材料を生産するには、成形スクリーン181を一分間に約20フィート(610cm)の速度で進行させながら、物質適用装置188によって、接着剤組成物186、好ましくはホットメルト接着剤組成物を成形スクリーン181上にコーティングする。材料190、例えば、厚さ約0.0005インチ(0.0013cm)のHDPEフィルムウェブを、材料送りアイドラーロール192のところで、接着剤コーティングされた成形スクリーンに接触させる。材料が真空ロール184の上を通過し、固定された真空マニホールド196を介して真空源(図示せず)から真空ロール184を通じて真空が成形スクリーン181に適用される時に、高温空気源194によって、約600°F(316℃)及び流速約11.25SCFM(0.32立方メートル/分)で高温空気を材料190に径方向に向かわせる。材料が高温空気源194によって加熱される時に、約12インチmmHg(40.6kPa)の真空を適用する。成形された接着剤コーティング材料198を、ストリッピングロール200のところで成形スクリーン181から剥ぎ取る。
【0066】
ステンレス鋼の成形スクリーン181は、製作された、継ぎ目のある連続ベルトである。これは、いくつかの工程で製作される。凹部のパターンは、好ましくは前述した方法に従ってコンピュータプログラムによって開発され、好ましくは透過物上に印刷されてフォトエッチングのためのフォトマスクを提供する。フォトマスクは、エッチングされる領域とエッチングされない領域とを創り出すのに使用される。エッチングされる材料は、通常はステンレス鋼であるが、真鍮、アルミニウム、銅、マグネシウム、並びに合金を包含する他の材料でも可能である。フォトエッチングによって金属スクリーンを作製する方法は、ラデル(Radel)及びトンプソン(Thompson)の米国特許第4,342,314号、ラデル(Radel)他の第4,508,256号、並びにミュレーン・ジュニア(Mullane,Jr.)の第4,509,908号により詳細に記載されており、これら全てを参照により本明細書に組み入れる。
【0067】
更に、金属の代わりに感光性ポリマーに凹部パターンをエッチングすることもできる。その例が、ポリマー成形スクリーンの作製方法と共に、ジョンソン(Johnson)他の米国特許第4,514,345号、スマルコスキー(Smurkoski)他の5,098,522号、トロカーン(Trokhan)の第4,528,239号、及びトロカーン(Trokhan)の第5,245,025号に記載されており、これら全てを参照により本明細書に組み入れる。
【0068】
次に、成形スクリーンは、レーザーまたは電子ビーム溶接のいずれかを用い、両端を一緒に突き合わせ溶接することによって、連続ベルトに転換される。これで、凹部パターンの途絶を最小限に抑えるのに必要な、ほとんど検知不可能な継ぎ目が生み出される。最終工程は、テネシー州メンフィスにあるプラズマコーティング社(Plasma Coatings of TN,Inc.)によって製造され出願された21000シリーズ特許品の剥離コーティングのような、臨界表面張力の低い(非粘着性)コーティングによってエンドレスベルトをコーティングする工程である。このコーティングは、主にオルガノシリコーンエポキシ樹脂であると考えられている。本発明の方法において使用されるステンレス鋼の成形スクリーンに適用されると、このコーティングは、約18ダイン/cmの臨界表面張力を提供する。低い臨界表面張力を提供するのに好適である可能性のその他の材料には、パラフィン類、シリコーン類、PTFE類等が挙げられる。このコーティングによって、過度の伸張または裂開なしに成形された材料をベルトから除去できるようになる。
【0069】
ベルトでは、スクリーンのパターン及びパターン長をより容易に変更でき、大規模な回転部材なしに大きなパターンを使用し得るので、平らなプレートまたはドラム成形スクリーンに対してベルト成形スクリーンが有利である考えられている。但し、成形すべき材料10の所望の分量及び寸法によっては、成形構造体を平らなプレートまたは硬質ドラムとして製作すること、及び/または当該技術分野において既知のその他の成形構造体及び方法を製作することが、同じように好適なことがある。
【0070】
突出部を成形するのと同じ共通の成形スクリーンを使用して、接着剤を材料に移動させるので、接着剤パターンは、都合よく突出部と見当合わせされる。代表的な実施形態では、成形スクリーン32の上面は、凹部34を除いて連続的であり、従って接着剤パターンは、この構成では完全に相互に結合される。但し、成形スクリーン32上に不連続なパターンの接着剤がコーティングされた場合、突出部間には不連続な接着剤パターンが結果として生じることになる。
【0071】
貯蔵用ラップ材料10の代表的な製造方法によれば、三次元的な突出部は、変形可能な材料のシート自体から単一体として形成され、片側に陥凹部を有する中空構造体であり、好ましくはそれぞれのサイズ及び三次元的な形状が、それらそれぞれの突出部のサイズ及び三次元的な形状に実質的に対応する。但し、一部の用途には、シート材料から単一体として、または一体に、または別個に形成された(且つシート材料に適用された)中実の突出部を利用することも望ましいことがあり、これは、変形可能でも、または変形不能であってもよい。
【0072】
一般に、本発明は、圧縮力を適用することによって活性化されることで、構造が圧潰し、接着剤を露出させて、(一つまたは複数の)外部表面と接触させる、三次元的なシート材料の形態をとり得る貯蔵用ラップ材料である。但し、本発明の範囲は、圧縮以外の手段によって活性化可能な貯蔵用ラップ材料にも当てはまる。例えば、本発明者らは、同一の三次元構造体に加わる引張力が、構造体を長手方向に塑性変形させてキャリパーまたは厚さを収縮させ、同様に接着剤を露出または放出させることができることを見出している。十分な張力下では、突出部間の材料が材料平面内の圧力に応答して変形し、それによって突出部が同一の方向に伸長すると考えられている。突出部が伸長している時には、高さが減少している。十分に伸長すると、突出部の間、または突出部の中、或いはその両方の接着剤組成物が曝露される突出部の高さが減少する。
【0073】
厚さ0.0003インチ(0.0076mm)のHDPEから作製され、0.045インチ(1.14mm)に離隔された高さ0.006インチ(0.152mm)及び直径0.030インチ(0.762mm)の突出部を有するように形成された、幅1インチ(2.54cm)の材料ストリップ10の場合、突出部を、突出部間の谷部にある厚さ0.001インチ(0.025mm)の接着剤のコーティングに曝露させるのに必要な引張力は、ストリップ幅1インチ(2.54cm)当たり約0.80ポンド(0.36kg)であることが見出された。
【0074】
三次元構造体内部から接着剤組成物を露出させるために、本発明の材料に圧縮力と引張力の組み合わせを適用することもできる。本発明の代表的な実施形態では、接着剤組成物を外部表面に曝露させるのに十分な、前記三次元構造体の変形を達成するのに必要な引張力は、同一の成果を達成する圧縮力よりも著しく大きいが、特定の平面方向に適用される引張力によってより容易に変形する構造を設計することも可能である。例えば、構造体は、突出部の代わりに平行な波状構造を有することも可能で、この波状構造は、波状構造の平面内にある、波状構造に垂直な構造体を伸張させることによって容易に平たくすることができる。張力の影響を受ける構造体及びその背後にある原理は、1996年5月21日にチャッペル(Chappell)他に発行された「弾性様挙動を示すウェブ材料(Web Materials Exhibiting Elastic-like Behavior)」という名称の米国特許第5,518,801号に開示されており、これを参照により本明細書に組み入れる。
もう一つの例では、熱を加えて、伸縮性フィルムで作製された同一の構造体の厚さを減少させ、接着剤組成物を同様に放出または露出させることができる。
【0075】
本明細書に記載のように、成形された材料の両面に異なる接着剤組成物を付着させることができる。材料の同一面上に、多数の接着剤組成物を互いに幾何学的に離隔してまたは混ぜ合わせて配置することができる。接着剤組成物は、部分的に層状にすることができる。一例は、接着剤層の露出側に固形微粒子が接着された、材料表面に隣接した接着剤層である。それに加え、ある種の用途では、成形された材料の両側から突出部が外側に向かって延びていて、両側が変形可能な突出部を備えた活性面になっていることが望ましい場合があることが予想される。
【0076】
突出部のパターンは、同様の寸法規模の上に重ね合わせることができ、或いは他のより大きな突出部の上部に配置された単一または多数の「微小突出部」のように、異なる寸法規模の上に重ね合わせることもできる。
【0077】
図7のプロセスの更なる詳細、並びに前述した三次元的な材料に関する更なる詳細は、前述して引用した米国特許第5,871,607号に見られる。
【0078】
一部の状況では、その活性表面上に接着剤の断続的または不連続的な層を設けることなどによって、貯蔵用ラップ材料を、それ自体または別の目標表面と不連続な結合パターンを形成するように設計することが許容可能なまたは望ましい場合もあるが、現時点では、貯蔵用ラップ材料を、それ自体及びいずれかの十分に連続的な目標表面と連続的なシールまたは結合を形成する能力を示すように設計することが好ましい。
【0079】
図8〜図10には、貯蔵用ラップ材料10についての関心のある典型的な応用例が描かれている。より具体的には、図8には、品物60のための密閉容器を形成するために独立して利用される貯蔵用ラップ材料10が描かれている。材料の片側だけが活性であるように、片面用の形態の貯蔵用ラップ材料10を利用することが好ましいが、両面用の材料も利用することができる。材料は、品物60の最大寸法を超えて外側に広がる周囲縁部を残すようにして、所望の品物60の周りで包まれ、または折り畳まれる。図8に描かれているように、貯蔵用ラップ材料のシート10は、折り畳まれた縁部55に沿って材料を折り畳み、品物60の残りの周囲部、この場合には3辺の周りにフィン型のシール50を形成することによって、品物60を覆って品物60の周りに折り畳まれている。貯蔵用ラップ材料10は、材料の両方の活性面が互いに接触する、表側同士を向かい合わせた配向で、それ自体に結合または接着される。従って、ユーザー70がフィンシール50の領域で上にかぶさっているまたは重なり合っている材料の部分の少なくとも一方、好ましくは両方の接着剤を活性化させると、上にかぶさっている部分がしっかりと一つに接着されて、品物60の密閉が完成する。或いは、材料の大きなウェブをそれ自体の上に折り畳んで密閉を形成するのでなく、二つ以上の別個の小さな貯蔵用ラップ材料片10を、品物60を覆って包み、それらを表側と表側または表側と裏側を向かい合わせた配向で互いにシールすることによって利用することも可能である。
【0080】
図9には、硬質または半硬質の半密閉容器100の閉鎖手段としての、貯蔵用ラップ材料10の別の用途が描かれている。従って、図9の構成では、貯蔵用ラップ材料が開口部110を囲む容器の縁の部分105に接着されて、開口部のための対応する閉鎖手段を形成する、組み合わせ容器構造が示されている。貯蔵用ラップ材料10は、開口部110の平面内にある縁105の表面だけに適用される場合でも、適切なバリアシールを形成する。図9に描かれているように、貯蔵用ラップ材料10は、開口部の平面の実質的に垂直な方向に延びている容器の壁面部分115に結合させることによって縁105における周囲部の周りにある追加的な領域に更なるシールを作用させるように適用することもできる。また、有効なシールは、貯蔵用ラップ材料を容器の壁面部分115だけに結合させることによって達成することも可能である。そのような閉鎖手段が容器100の内容物(図示せず)を完全に密閉する場合、内容物は、容器の外側の外部環境から保護され、更に、内容物が失われないように収納及び保護されている。
【0081】
図のように貯蔵用ラップ10と協働する突出した構造をもたない容器100のような容器は、比較的滑らかで均一な表面を有する、金属、ガラス、セラミック、プラスチック、または木材のような硬質または半硬質材料で構築されることが多い。従って、本発明による貯蔵用ラップ材料10は、このような非適合性の硬質または半硬質表面と組み合わせて活性化されると、このような容器のための閉鎖手段を効果的に形成する所望のレベルの接着力を提供する。それに加え、貯蔵用ラップ材料は、また、容器壁面の平面内にある開口部、並びに隣接壁面の表面の実質的に垂直な方向にある容器の端部などに形成された開口部と関連させて利用することも可能である。このような汎用性は、パラフィン紙またはアルミ箔のようなデッドフォールドラップ材料とは異なり、本発明の貯蔵用ラップ材料に、縁、へり、または容器開口部に隣接した他の構造体の周りでラップ角度を形成する必要なしに好適なシールを形成させることができる、貯蔵用ラップ材料の接着特性によるものである。
【0082】
図10には、貯蔵用ラップ材料10についての更に別の一般的な応用例が描かれ、所望寸法における貯蔵用ラップ材料10の別個のウェブが、品物60を完全に密閉するように品物60の周りを連続的に包んでいる。品物の上にかぶせられ、貯蔵用ラップ材料10の他の部分の上にかぶせられている貯蔵用ラップ材料10の縁部80は、シールする関係で固定されるように、活性化後にそのような他の部分に接着される。品物のこの密閉方式は、品物が、図10に描かれている品物60のような不規則な形状を有する時に特に有用である。この展開方式では、貯蔵用ラップ材料10は、品物を覆って活性化されると、材料がずれたりほどけたりするのを防ぐ追加的な防護を提供できるように、好ましくは活性面を品物60に向かって内側に向けて配向される。或いは、品物への接着が望ましくない場合には、貯蔵用ラップ材料10は、活性面を外側に向けて品物の周りを包むこともできる。いずれの展開方式でも、貯蔵用ラップ材料10の、上にかぶさっている部分80は、上にかぶさっている部分の一方が活性化して接着特性を提供し、上にかぶさっている部分の他方が活性化せずに受動型の目標表面になる、表側と裏側を向かい合わせた関係で活性化され、互いに接着される。
【0083】
前述の例において両面用の活性化可能貯蔵用ラップ材料が利用される場合、上にかぶさっている部分80の重なっている表側及び裏側部分のいずれかまたは両方を活性化して、シールされた領域をもたらすことができる。
【0084】
本発明の改良型貯蔵用ラップ材料は、腐敗しやすいものも腐敗しないものも、多種多様な品物を密閉するのに使用することが可能である。そのような品物には、所与の容器/包装システム内部の単一の品物、並びに同一または異なる種類の多数の品物を含めることもできる。密閉される品物は、実際、例えばパレット上で一つに包まれたカートン群のような、密閉されるべきもの自体である容器または包装であることも可能である。品物は、容器内部の単一の部屋に大まかにグループ化することも可能で、或いは貯蔵用ラップ材料自体または容器の他の機構によって形成された異なる部屋または区画内に分けることもできる。
【0085】
本発明の特定の実施形態について説明し記載したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な他の変更及び修正が可能であることが当業者には明らかであろう。従って、本発明の範囲内にあるこのようなすべての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【図1】ロール形態で提供される、本発明の貯蔵用ラップ材料の斜視図である。
【図2】本発明による、貯蔵用ラップ材料として使用するのに好適な、入れ子配置に耐えられる三次元的なシート材料の代表的な実施形態の平面図である。
【図3】ウェブの三次元構造体内に接着剤組成物が入っている、図2のシート材料の立面部分断面図である。
【図4】図3のような、入れ子配置に耐えられる三次元的なシート材料を形成するのに好適な、三次元的な成形構造体の平面図である。
【図5】図4の三次元的な成形構造体の立面部分断面図である。
【図6】本発明によるエンボス加工・接着剤印刷プロセス及び装置の模式図である。
【図7】本発明による貯蔵用ラップ材料を成形するのに好適な典型的な装置の模式図である。
【図8】品物の周りで材料をそれ自体に結合させることによって、貯蔵すべき品物の周りの単一体包装に形成された、本発明の貯蔵用ラップ材料の斜視図である。
【図9】半密閉容器と組み合わせて密閉容器を形成するのに利用される、本発明の貯蔵用ラップ材料の斜視図である。
【図10】品物を覆う材料の、上にかぶさっている部分をそれ自体に結合させることによって、貯蔵すべき品物の周りの単一体包装に形成された、本発明の貯蔵用ラップ材料の斜視図である。
Claims (15)
- 貯蔵用ラップ材料であって、第1活性面及び第2面を有するシート材料、好ましくはポリマーフィルム材料を含むことを特徴とし、該第1活性面は、周辺の陥凹部から外側に延びている三次元的な非接着性の複数の突出部と、該陥凹部の少なくとも一部分上の接着剤組成物コーティングとを含み、該接着剤組成物コーティングは、非接着性の突出部の高さよりも小さい厚さを有し、厚さが約0.00025mm〜約0.0051mm、好ましくは約0.00076mm〜約0.0038mmである、貯蔵用ラップ材料。
- 該接着剤組成物コーティングは、約0.1g/m2〜約2g/m2、好ましくは約0.3g/m2〜約1.5g/m2の単位面積当たりの重量を有する、請求項1に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該接着剤組成物コーティングは、シート材料の第1活性面の75%未満、好ましくは55%未満を覆う、請求項1または2のいずれかに記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第1活性面は、シート材料に作用する外部から加えられる力によって活性化可能である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第1活性面は、シート材料に実質的に垂直な方向に作用する外部から加えられる圧縮力によって活性化可能である、請求項4に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第1活性面は、シート材料に実質的に平行な方向に作用する外部から加えられる引張力によって活性化可能である、請求項4に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第1活性面は、ユーザーによって別個の領域を選択的に活性化することに適合されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第1活性面は、ユーザーによる活性化の後で、ユーザーによる活性化の前に示した接着剥離力よりも大きく、目標表面に接着して目標表面に対しバリアシールを形成するのに十分な接着剥離力を含んでおり、該シールは、貯蔵用ラップ材料及び目標表面のバリア特性と少なくとも同程度に大きいバリア特性を示す、請求項1〜7のいずれか一項に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第2面は活性面を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第1活性面は、活性化されると目標表面と永久的な結合を形成するように適合されている、請求項1〜9のいずれかに一項に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 該第1活性面は、活性化されると目標表面と脱離可能な結合を形成するように適合されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 貯蔵用ラップ材料であって、
(a)上部に配置された第1エンボス加工パターンを有する第1エンボス加工ロールを提供する工程であって、該第1エンボス加工ロールは、第2エンボス加工ロールと係合し、該第2エンボス加工ロールは、上部に配置された第2エンボス加工パターンを有し、該第1エンボス加工パターンと該第2エンボス加工パターンとは相補的である工程;
(b)該第1エンボス加工ロールに接着剤組成物を適用する工程;
(c)工程(b)の後でシート材料を第1エンボス加工ロールと接触させる工程であって、該接着剤組成物は、第1エンボス加工ロールの第1エンボス加工パターンと見当合わせされた接着剤組成物コーティングをシート材料上に形成する工程;及び
(d)該シート材料を第1エンボス加工ロールと第2エンボス加工ロールとの間に通過させる工程であって、該第1エンボス加工ロール及び該第2エンボス加工ロールは、該シート材料を相補的なエンボス加工パターンでエンボス加工する工程;
を含み、ここで、該接着剤組成物コーティングは、約0.00025mm〜約0.0051mmの厚さを有し、
(e)エンボス加工ロールからシート材料を除去する工程;
を包含するプロセスによって生産されることを特徴とする貯蔵用ラップ材料。 - 該プロセスは次の工程:
(i)工程(b)の前に、接着剤組成物を初期の接線速度で第1定量接着剤適用ロールに適用する工程;
(ii)隣接した複数接着剤ロール間での一連の計量間隙を通じて接着剤組成物を加速させる工程;
(iii)初期の接線速度よりも速い接線速度で回転している接着剤適用ロールに接着剤組成物を適用する工程;及び
(iv)接着剤組成物を接着剤適用ロールから第1エンボス加工ロールに移動させる工程;
をさらに含む、請求項12に記載の貯蔵用ラップ材料。 - 工程(e)における第1エンボス加工ロールは、工程(b)における第1エンボス加工ロールよりも低い温度を有する、請求項13に記載の貯蔵用ラップ材料。
- 貯蔵用ラップ材料であって、
(a)凹凸を有する第1エンボス加工パターンが上部に処置された第1エンボス加工ロールを提供する工程であって、該第1エンボス加工ロールは第2エンボス加工ロールと係合し、該第2エンボス加工ロールは上部に処置された第2エンボス加工パターンを有し、該第1エンボス加工パターンと該第2エンボス加工パターンとは相補的である工程;
(b)該シート材料を第1エンボス加工ロールの係合部と第2エンボス加工ロールの係合部との間に通過させる工程であって、該第1エンボス加工ロール及び該第2エンボス加工ロールは、該シート材料を相補的なエンボス加工パターンでエンボス加工する工程;及び
(c)工程(b)の後で該シート材料に接着剤組成物を適用する工程、
を含むプロセスによって生産され、ここで、該接着剤組成物は、厚さ約0.00025mm〜約0.0051mmのレベルでシート材料上に存在する
ことを特徴とする貯蔵用ラップ材料。
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