JP2000502961A - 超音波システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 加工物の状態を断続的に変更するための超音波方法とシステムとを開示する。超音波システムは、相互にニップを形成するように近接した関係を形成するように配置された超音波ホーンと回転アンビルロールとを含む。超音波ホーンと回転アンビルロールの一方が、各外側半径面の単位長さあたりの第１の表面積を有する第１の長さ(40)と、外側半径面の単位長さあたりより小さい表面積を有する第２の長さ(42)とを有する外側半径面を含む。超音波エネルギーが超音波ホーンに付与されると、第２の長さは、ニップに付与されると、加工物の状態を変更するが、第１の長さはこの状態を変更しない。状態の変更が発生するのは、第２の長さ(42)に沿った表面積の減少によって、ニップに付与される、単位面積あたりの超音波エネルギーが、少なくとも状態を変更させるのに必要なしきい値にまで上昇するからである。加工物の状態の変化は、２つか３つ以上の材料層を共に結合し、１つか、２つ以上の材料層等を切断する段階を含む。様々なパターンと設計が、超音波ホーンまたは回転アンビルロールの作用外側半径面に施され、加工物を処理するようになっている。１実施例において、パターンの第１の別個の長さが、各第２の別個の長さを間に備えた状態で、アンビルロールまたは超音波ホーンの一回の回転において複数回繰り返される。別の実施例において、アンビルロールまたは超音波ホーンは、中央領域の各側部に、対向する側部部分を含んでおり、中央領域は、パターンとこれに伴い減少した表面積を含む。パターンは、各外側半径面において、外側半径面の第１の長さにおける半径と共通な下側ベース面から半径にまで延びるランドを含んでいればよい。第１長さの外側半径面と同一の半径で第２の長さの外側半径面内にランドを有することにより、各超音波ホーンまたは回転アンビルロールは、外側半径面に一定の半径を備えており、超音波システムは、超音波ホーンまたは回転アンビルロールのいずれかの表面特徴によって発生した加工物の引張力における変化を実質的に受けることがないようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波システムおよび方法 技術分野 本発明は、一般的に超音波ホーンと回転アンビルロールとからなる超音波シス テムに関する。材料を結合したり切断する超音波システムがある。超音波ホーン は、該超音波ホーンと回転アンビルロールとの間のニップを材料が通る状態のと きに、結合、切断または別の変化に作用する超音波エネルギーを付与する。本発明の背景 本発明は、超音波システムに関し、回転超音波ホーンを含むのが好ましい超音 波システムと、これを使用するための方法に関する。 常時進行する加工物に対しホーンを回転させながら、超音波エネルギーを回転 超音波ホーンに付与することが知られている。エンラートに付与された米国特許 第5,110,403 号では、加工物と、ホーンの半径方向に作用する表面との間に係合 する連続ラインに沿って加工物に超音波エネルギーを、相当に付与する回転式超 音波ホーンを教唆する。 代理人番号11,460号の1995年1 月31日に、ラジャラ他により出願され、本件出 願人に譲渡された米国特許出願番号第08/381,363号では、間隔をあけて配置され た１つか２つ以上の加工物に超音波エネルギーを付与するために、超音波ホーン の外側作業面から延びる突出部を教唆する。 本分野では、超音波ホーンまたはアンビル上に突出部を用いることなく１つか ２つ以上の加工物に超音波エネルギーを断続的にあるいは間隔をあけて付与する のに有効な装置と方法がない。 超音波エネルギーを用いて、突出部なしに、外側半径方向の面の半径を一定に 維持しながら、加工物の状態に断続的な変化を与えるように作業片を加工するこ とが本発明の１目的である。 作業外側半径方向の面における単位長さあたりの第１の表面積を備えた第１の 長さと、作業外側半径方向の面における単位長さあたりのより小さい表面積を備 えた第２の長さとを有する回転アンビルロールを含むようになっており、加工物 が回転アンビルロールと超音波ホーンとの間のニップを通るときに、加工物の状 態が変わるようになる、超音波システムを開示することが別の１目的である。 ランドが各外側半径面でパターンを形成する状態で、回転アンビルロールと超 音波ホーンのいずれか一方の外側半径方向の表面の第１および第２の長さを形成 し、ランドが単位長さあたり減少した表面積を有するようになり、超音波ホーン で発生した超音波エネルギーが、回転アンビルロールと超音波ホーンとの間のニ ップを通る加工物の状態を変化させることが、さらに別の目的である。 外側半径面において「Ｘ−Ｙ」パターンとしてランドを形成することが、さら に別の目的であり、ランドは、ベース面に対する垂直角に対し、約５度から約２ ５度の内側に勾配になった角度で下側のベース面から延びるのが好ましい。 回転アンビルロールまたは超音波ホーンの表面特徴により発生した引張力にお ける変化が実質的にない状態に加工物を維持しながら、超音波エネルギーで、超 音波ホーンと回転アンビルロールとの間を通る材料の状態を、断続的に結合、切 断または別の変更を行う超音波ホーンと回転アンビルロールを形成するのが、さ らに別の目的である。本発明の概要 本発明は、加工物の状態を断続的に変更させるための超音波システムと方法に 関する。システムは、加工物の状態を変化させるアンビルロールと超音波ホーン とを含む。アンビルロールと超音波ホーンの一方が、第１の長さ、該第１の長さ とほぼ同一の半径を有するが、表面積が減少した第２の長さとに沿って実質的に 一定の半径を有する。減少した表面積のために、加工物の状態を変化させる第２ の長さに沿って単位面積あたりより大きな超音波エネルギー密度となる。 第１の態様において、本発明は、超音波エネルギーを出力する超音波ホーン、 および外周の少なくとも相当の部分に沿って延びる外側の半径方向の面を有する 回転アンビルロールと、を備え、該回転アンビルロールは、超音波エネルギーに より作用を受ける加工物を受取り、超音波ホーンと協働して、加工物が間を通る ための、超音波ホーンと回転アンビルロールとの間にニップを形成する近接した 関係を形成するようになっており、回転アンビルロールの外側半径面が、超音波 ホーンと相互関係にあり、回転アンビルロールの相互作用面の単位面積あたりの 第１の超音波エネルギー密度に対応する、第１の表面積／単位長さを形成する第 １の長さと、超音波ホーンと相互関係にあり、回転アンビルロールの相互作用面 の単位面積あたりの第２のより高い超音波エネルギー密度に対応する、外側半径 方向の表面の単位長さあたりの第２のより小さい表面積を形成する第２の分離し 別個の長さと、を有し、超音波エネルギーがニップ内の加工物に付与され、回転 アンビルロールの第２の長さがニップ内にあると、超音波エネルギーが加工物の 状態を変化させるようになっており、回転アンビルロールの第１の長さがニップ にあるとき、超音波エネルギーが加工物内の同一の状態を変えないようになって いる。 １実施例において、外側半径表面は、ほぼ外周を延びるほぼ一定の半径を有す る。第１の長さの第１部分と第２の長さの第２の部分の外周のまわりで第１と第 ２の半径を一定に維持できる。 本発明の別の態様において、加工物は、超音波ホーンと回転アンビルロールの いずれか一方の表面特徴により発生した引張力における変化が実質的にない超音 波システムを加工物が通る。 第２の長さは、下側のベース面から延びるランドのパターンを含む。１実施例 において、パターンはＸ−Ｙパターンからなる。ランドは、約０．０１インチか ら約０．２０インチだけベース表面から外方向に延びるのが好ましい。ランドは 、一般的にベースの表面に対する垂直角に対し約５度から約２５度、好ましくは 約１５度の内側の勾配角でベース表面から延びている。 １実施例において、回転アンビルロールの外側半径面は、外周のまわりの第１ の一定の最高半径を有する第１の中心領域を含み、外側半径面は、第１の長さと 第２の長さと、第１の側部領域の対向側部に配置された第２と第３の側部領域と を含んでおり、第２と第３の側部領域は、中央領域の第１の最高半径よりも小さ い第２と第３の最高半径を有する。第２と第３の半径は、約０．０１インチから 約０．２０インチだけ第１の最高半径よりも小さい。 別の実施例において、回転アンビルロールの外側半径面の第１の全長が、第１ の有効な幅を有する第１の最高半径で、ほぼ均一な表面特徴を含み、外側半径面 の第２の長さは、第２のより狭い幅と第２の最高半径で、ほぼ同一の均質な表面 特徴を有し、外側半径表面の単位長さあたり第２のより小さい表面積を形成する ことになる。 所定の実施例において、変更された状態が、加工物において少なくとも２つの 材料層をともに結合することからなる。別の実施例では変更状態は切断を含む。 好ましい実施例において、結合されたり切断される層の少なくとも一つはポリ プロピレンにできる。 本発明の別の態様において、回転アンビルロールは、約５０から約１２００フ ィート／分の速度でニップを通って加工物を搬送する。超音波システムは、外側 半径面の第２の長さに沿って約３０から約１０００ジュール／平方インチのエネ ルギーを発生させるのが好ましい。加工物は、超音波エネルギーが、約０．００ ０１秒から約０．００１０秒の間、加工物の所定の場所に超音波エネルギーを付 与するような速度でニップを通って搬送される。回転超音波ホーンと回転アンビ ルロールとが、各外側半径面で共通の線形速度で回転できる。 所定の実施例において、超音波ホーンは、回転超音波ホーンからなる。回転超 音波ホーンと回転アンビルロールとが組み合わされて、ニップ内の加工物に圧縮 力を付与できる。回転超音波ホーンは、約３インチから約７インチの径と、約１ インチから約４インチの厚さを有する。超音波システムによって発生した超音波 エネルギーは、回転アンビルロールの外側半径面の第１の長さがニップにあると きにニップ内の加工物に変更された状態を作り出すことができない。 本発明の別の実施例において、回転アンビルロールの外側半径面は、第２の長 さの単位長さあたりの表面積よりも大きい単位長さあたりの第３の表面積を形成 する第３の長さと、第２の長さの単位長さあたりの表面積に実質的に等しい単位 長さあたりの第４の表面積を形成する第４の長さを有し、第１、第２、第３およ び第４の長さは、回転アンビルロールの外側半径面のまわりで順次配列されてい る。 別の実施例において、ランドは第２の長手方向に長さの外側半径面のほぼ全領 域から延びている。 さらに別の実施例において、ランドは、第２の長さの外側半径面の中央領域内 で構成される。 本発明は、さらに超音波エネルギーを発し、第１の回転軸と、第１の外側半径 面を形成する第１の周縁を有する回転超音波ホーンと、第２の回転軸と、第２の 外側半径面を形成する第２の周縁を有する回転アンビルロールと、を備えた超音 波システムを含み、回転アンビルロールは、回転超音波ホーンと回転アンビルロ ールとの間にニップを構成する近接した関係を形成するように、回転超音波ホー ンと協働し、第１と第２の外側半径面の一方が、第１と第２の外側半径面の他方 と相互作用し、回転アンビルロールの相互作用面の単位面積あたりの第１の超音 波エネルギー密度に対応する、第１の単位長さあたりの表面積を形成する第１の 長さと、さらに第１および第２の外側半径面と相互作用し、相互作用面の単位面 積あたりの第２のより高い超音波エネルギー密度に対応する、各外側半径面の単 位長さあたりの第２のより小さい表面積を形成する分離し別個の第２の長さと、 を有し、超音波エネルギーがニップ内で加工物に付与され、回転アンビルロール の第２の長さがニップ内を通過すると、超音波エネルギーが加工物に変更した状 態を作り出すことができ、回転アンビルロールの第１の長さがニップを通過する と、超音波エネルギーは加工物に同一の変更状態を作り出すことはできない。 別の実施例において、第１の外側半径面は、第１の外周にほぼ延びるほぼ一定 の第１の最高半径を有し、第２の外側半径面は、第２の外周にほぼ延びるほぼ一 定の第２の最高半径を有する。 別の実施例において、第１の長さの少なくとも第１の部分と、第２の長さの第 ２の部分とが、外周のまわりに一定の第１および第２の最高半径を維持する。 別の実施例において、第１および第２の長さを有する第１および第２の半径面 の一方が、第１および第２の外周の一方のまわりの第１の一定の最高半径を有す る第１の中央領域を含み、第１および第２の外周の外側半径の表面は、第１の中 央領域の対向する側部上に配置された第２および第３の側部領域を含み、第２と 第３の側部領域は、第１の中央領域の第１の最高半径よりも小さい各第２および 第３の最高半径を有する。第２と第３の最高半径は、約０．０１インチから約０ ．２０インチだけ第１の最高半径よりも小さい。 別の実施例において、第２および第３の側部領域は、第２および第３の最高半 径を含み、第１および第２の外側半径面の一方の外周のほぼ全体のまわりに延び る。 さらに別の実施例において、各外側半径面の第１の全体の長さは、第１の最高 半径において、第１の有効幅を有するほぼ均一の表面特徴を含み、各外側半径面 の第２の長さは、より狭い第２の幅の第２の最高半径において、同一のほぼ均一 の表面特徴を有しており、各外側半径面の単位長さあたりの第２のより小さい表 面積を形成することになる。 本発明は、さらに、回転超音波ホーンと回転アンビルロールとの間にほぼ一定 の力をかけながら、断続的に加工物の状態を変更させる方法を含んでおり、この 方法は、回転超音波ホーンを回転アンビルロールと近接した関係に位置決めし、 回転超音波ホーンと回転アンビルロールとの間に作用ニップを形成する、段階か らなり、回転超音波ホーンは、第１の外周のまわりに延びる第１の外側半径面を 有しており、回転アンビルロールは、第２の外周のまわりに延びる第２の外側半 径面を有しており、第１および第２の半径面の一方が、第１および第２の外側半 径面の他方と相互作用する、第１の長さと、第１と第２の外側半径面と相互作用 し、相互作用面の単位面積あたりの第２のより高い超音波エネルギーに対応して いる、第２のより小さい単位長さあたりの表面積を形成する第２の分離した別個 の長さとを有し、さらに、超音波エネルギーを回転超音波ホーンで付与しながら 比較的一定の速度で加工物を作用ニップに進行させ、ニップを通る各外側半径面 の第１と第２の長さを進行させ、第２の長さがニップを通過すると、超音波エネ ルギーで加工物の状態が変更し、第１の長さがニップを通過するときには、加工 物の状態を変更しないことになる。図面の簡単な説明 図１は、本発明の装置を含む処理装置の側面図である。 図２は、本発明のアンビルロールの側面図である。 図３は、図２の線３−３で切断されたアンビルロールの断面図である。 図４は、曲率を無視した、図２の４−４で切断されたアンビルロールの外側半 径面の上面図である。 図４Ａは、図４の線４Ａ−４Ａで切断された外側半径面の断面図である。 図４Ｂは、図４の線４Ｂ−４Ｂで切断された外側半径面の断面図である。 図５は、曲率を無視した、回転超音波ホーンまたは回転アンビルロールいずれ かの外側半径面の第２の実施例の上面図である。 図５Ａは、図５の線５Ａ−５Ａで切断された外側半径面の断面図である。 図５Ｂは、図５の線５Ｂ−５Ｂで切断された外側半径面の断面図である。 図６は、曲率を無視した、回転超音波ホーンまたは回転アンビルロールいずれ かの外側半径面の第３の実施例の上面図である。 図６Ａは、図６の線６Ａ−６Ａで切断された外側半径面の断面図である。 図６Ｂは、図６の線６Ｂ−６Ｂで切断された外側半径面の断面図である。 図７は、曲率を無視した、回転超音波ホーンまたは回転アンビルロールいずれ かの外側半径面の第４の実施例の上面図である。 図８は、図１の装置によって作用を受けた後の加工物の上面図である。 図９は、回転超音波ホーンまたは回転アンビルロールの外側半径面のパターン を形成するランドのクローズアップした上面図である。 図１０は、図９の線１０−１０の断面図である。 図１１は、曲率を無視した、回転超音波ホーンまたは回転アンビルロールいず れかの外側半径面の第５の実施例の上面図である。 図１１Ａは、図１１の線１１Ａ−１１Ａで切断された外側半径面の断面図であ る。 本発明は、以下の詳細な記載と図面で図示された成分の構成と構造に関する適 用に制限されるものではない。本発明は、別の実施例にも実行できるし、様々な 手段で実行され実施できる。また、本明細書に使用される用語と語句は、記載と 図示を目的にするものであり、制限されるものと考えられない。同一の参照符合 は同一の成分を示すものとして使用される。好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、超音波エネルギーを加工物に付与し、加工物を断続的に変化した状 態にするための装置と方法を記載する。本発明は、一般的に、おむつ、女性用衛 生製品等のような吸収性物品の製造に一般的に用いられる。 本発明は、図を参照すると最もよく理解できる。図１は、中央軸線８のまわり を回転する回転アンビルロール１０からなる超音波システム８の側面図を図示す る。アンビルロールが回転すると、第１の回転ロール１４により支持された第１ のベースウェブ１２と、第２の回転ロール１６に支持された第２のウェブ１８と を受取る。第２のウェブ１８は、第１のウェブ１２の外側面上に受け入れられ、 第１のウェブ１２は、回転アンビルロール１０により支持される。第１および第 ２のウェブ１２、１８は、回転ロール１６において、相互に面する関係で並置さ れており、加工物２０を回転アンビルロール１０の上に形成するようになってい る。回転超音波ホーン２２と回転アンビルロール１０が相互に近接した関係で配 置されており、ニップ２４すなわち小さなギャップをこれらの間に形成する。回 転アンビルロール１０が回転し続けると、加工物２０はニップ２４を通る。アン ビルロール１０と超音波ホーン２２との間をニップ２４で通過した後、加工物２ ０はアンビルロール１０から出て、回転ローラ２６のまわりを通り、図１に図示 するようにワークステーションから離れるように動き、例えば次の加工処理すな わち最終製品としての包装が行われる。 第１のウェブ１２と第２のウェブ１８とが、フィルム、積層あるいは繊維ウェ ブのような、１つか複数の可撓性のある材料層からそれぞれ構成できる。第１お よび第２２のウェブ１２、１８は、不織材料あるいは超音波エネルギーを用いて 相互に結合できる相溶性のある熱可塑性材料から構成されるのが好ましい。「相 溶性」とは、ポリプロピレンの２層あるいは相互に結合できるポリエチレンの２ つの層のような材料と定義する。あるいは、第１および第２のウェブ１２、１８ は、非相溶性材料であってもよい。一般的に、第１および第２のウェブ１２、１ ８の双方は、複数の層から形成され、各ウェブ１２、１８は約０．００１インチ から約０．１２５インチの厚さを有する。加工物を形成するのに２つの層のみを 示しているが、ウェブ１２、１８は組み合わされて、少なくとも６個の材料層ま で、ときにはそれ以上の材料層を含むことができる。 適当な超音波ホーン２２は、エラートに付与された米国特許第5,110,403 号に 教唆されているような回転超音波ホーンであり、以下に記載するようにランドお よび別の面特徴とともに修正されている。米国特許第5,110,403 号は、回転超音 波ホーン２２のような一般的な構造と使用の教唆のために本明細書に引例として 組み入れる。あるいは超音波ホーン２２は、本分野の当業者に公知のように静止 形超音波ホーンであってもよい。超音波ホーン２２が回転ホーンである場合には 、超音波ホーン２２は、約３インチから約７インチの径と、約１インチから約４ インチの厚さを有することができる。超音波ホーンに関し好ましい径は、約６イ ンチであり、好ましい厚さは約２インチである。 超音波ホーン２２にパワーを与える適当な発生器（図示せず）は、例えばコニ クチカット州ダンバリー所在のブランソンソニックパワーカンパニーおよびそれ 以外のものがある。超音波ホーン２２は、外周のまわりに外側半径面を含む。回 転超音波ホーン２２が好まれるが、本発明は、米国特許第5,110,403 号の背景技 術に含まれているような非回転式（たとえばプランジ式）のホーンを含む。 超音波ホーン２２により付与される超音波エネルギーの量を制御するために、 一つには、ニップ圧、たとえばニップ２４において、ホーン振動の振幅、および 超音波ホーン２２が加工物２０上で作用する時間といったパラメータを組み合わ せて一般的に制御する。いくつかのパラメータの組み合わされた作動範囲内で、 これらのパラメータのいずれか一つの上昇が付与されるエネルギーの大きさを上 昇させる。これらのパラメータは、作用を受ける加工物の部分に、変更状態を作 り出すのに十分な時間の間、約３０から約１０００ジュール／平方インチ、好ま しくは、少なくとも１００ジュール／平方インチの単位面積あたりの密度を形成 するように制御される。作用を受ける加工物の部分は、もちろん組み合わされた 連続ウェブ１２、１８がニップ２４に絶えず進み、ニップ２４を通ると、絶えず 変化する。 回転超音波ホーン２２の線形速度と各外側半径面における回転アンビルロール １０の線形速度は同じであるのが好ましいと考える。回転アンビルロール１０の 好ましい実施例は、加工物２０を約５０から約１２００フィート／分、望ましく は少なくとも５００フィート／分の速度で加工物２０を搬送する。所定の場所で 加工物２０に超音波エネルギーが付与される時間の長さは、好ましくは０．００ ０１秒から約０．００１０秒である。回転超音波ホーンの振動の周波数は、約１ ８キロヘルツから約６０キロヘルツである。 図２と図３を参照すると、適当なアンビルロール１０が外側半径面３４を有す るように図示されている。図３の断面積は、第１の中央領域３６と、外側半径方 向の面３４の第２と第３の側部領域３８とを明白に図示している。側部領域３８ は、中央領域３６の最高半径よりも小さい最高半径を有する。中央領域３６にお ける半径と、側部領域３８における半径との差「ＤＲ」（図４Ａ参照）は、約０ ．０１インチから約０．２０インチである。 図４は、図２の線４−４で切断されたアンビルロール１０の外側半径面３４の 上面図であり曲率を無視している。この上面図は、外側半径面３４の第１の長さ ４０の一部と、外側半径面３４の全体の第２の長さ４２とを示している。第１の 長さ４０は、中央領域３６と対向する側部領域３８とを含む。第２の長さ４２は 側部領域３８を含むが、中央領域３６は、下側のベース面積４５から延びるラン ヅ４４のパターンにより修正された。図４に図示するように、第１の長さ４０は 第２の長さ４２の２つの端部４２Ａと４２Ｂとの間の外側半径面３４の全体に及 ぶ。従って、図４に図示された外側半径面の全外周は、単一の第１の長さ４０と 単一の第２の長さ４２とを含む。 本分野の当業者であれば、ランド４４のパターンは、ベース構造４５に達する ように材料を切断し、ランド４４をベース部材４５から延びる突出部として残し ておくことによって形成されることがわかる。 ランド４４の上部４６は図４Ａと図４Ｂの断面図に図示するように、第１の長 さ４０の中央領域３６として回転軸９からほぼ同一の半径で配置される。図４Ａ は、第１の長さ４０に沿った外側半径面３４の断面図を表す。図４Ｂは、外側半 径面３４における厚さの破断断面図であり、図４の線４Ｂ−４Ｂで切断される。 ２つのランド４４が図示されている。対向する側部領域３８は、図４Ｂに示すよ うに、ランド４４間で下側ベース面４５と同一の半径を有するが好ましい。従っ て、中央領域３６は、ランド４４を除いて、中央領域３６における外側半径面３ ４の全体の、少なくとも一部、好ましくはほぼ全体にわたり、ほぼ一定の小さい 半径を有することになる。対向する側部領域３８の半径は、アンビルロール１０ のほぼ全外周のまわりに実質的に一定であり、中央領域３６において小さい半径 と同じである。これらの理由のために、アンビルロール１０のほぼ全体の外周は 、第２の長さ４２においてランド４４のパターンをほぼ除いて、一定の半径を有 する一定の外側面と考えることができる。第２の長さ４２においても、外側半径 面３４の縁は、すなわちランド４４の上部４６において、外側半径面３４の最高 半径の連続性を表す。従って、アンビルロール１０は回転し、超音波ホーン２２ と組み合わされて、外側半径面３４に外周に沿ってニップ２４を通って、段階的 に変更せず、さらに外側半径面３４が一定の半径、これに対応して一定の径を有 するので加工物２０の引張力における段階的変化に影響をおよぼすことなく、超 音波エネルギーを加工物２０に付与する。 図２−４、４Ａ、４Ｂは、アンビルロール１０の外側半径面３４において第１ の長さ４０と第２の長４２とを図示しているが、第１の長さ４０と第２の長さ４ ２は、かわりに、もしくはさらに、超音波ホーン２２の外側半径面の一部である 。図４は、外側半径面３４において、第１の長さ４０と第２の長さ４２のみを図 示しているが、第２の長さ４２により形成されたランド４４からなる複数の長さ が超音波ホーン２２または回転アンビルロール１０のいずれかの外側半径面に配 置できる。このような複数の長さ４０、４２が図７に図示されている。 作用において、超音波システム８は以下のように機能する。第１ウェブ１２が 回転ロール１４のまわりに引っ張られて外側半径面３４のまわりに引っ張られる 。第２ウェブ１８が、回転ロール１６のまわりで第１ウェブ１２の上に引っ張ら れる。ウェブ１２、１８が端から端まで形成され、回転超音波ホーン２２に対す る回転アンビルロール１０によって支持されるように一連の加工物２０を構成す る。回転超音波ホーン２２と回転アンビルロール１０とが組み合わされて、超音 波ホーン２２とアンビルロール１０それぞれの回転矢印４８、４９により図示さ れるように前進の共通のラインで回転する。これに対応して、超音波ホーン２２ とアンビルロール１０が、アンビルロール１０に対し超音波ホーン２２によりか けられた一定の力でニップ２４において加工物２０を圧縮する。外側半径面３４ の第２の長さ４２がニップ２４を通過すると、加工物２０を圧縮し、第２の長さ ４２が、超音波ホーン２２と相互作用して、単位長さあたり第２の表面積を有し ており、これは各加工物における状態変化（例えば切断または結合）を機能させ るのに十分な回転アンビルロール１０上の相互作用面の単位面積あたり第２の超 音波エネルギー密度に相当する。外側半径表面３４の第１の長さ４０がニップ２ ４の方に回転し、加工物２０に対向すると、単位長さあたりの表面積が増大する ことによって、より大きい表面積に超音波ホーン２２により付与される超音波エ ネルギーを減少させ、単位面積あたりのエネルギー密度がより小さいものになり 、この減少したエネルギー密度がしきいエネルギー密度以下となり、あまりにも 低すぎるために第２の長さ４２において影響を受けた状態変化がおこらない。従 って、長さ４２における増大したエネルギー密度によって、外側半径面３４の第 ２の長さ４２がニップ２４にあるとき、ニップ２４における圧力を変えることな く、かつニップ２４において圧力の段階的変化もしくは急激な変化なしに、超音 波ホーン２２が加工物２０の変化した状態を作り出すことができる。 加工物２０の変更した状態は、加工物２０等の結合または切断から構成されて いればよい。結合とは、２つか、３つ以上の材料層を取りつけることをいう。切 断とは、１つか２つ以上の材料層のギャップもしくは孔を形成するか、もしくは 例えば加工物を前端加工物から導かれた加工物を切ることをいう。 図５−７と１１は、本発明に有効な別の外側半径面の上面図を図示している。 これらの外側半径方向の面は、以下、アンビルロール１０の外側半径方向の表面 ３４として記載する。この場所が好ましいが、これらと、これに関連した外側半 径面は、超音波ホーン２２の外側半径面において利用でき、効率的に機能できる 。従って、本明細書における記載は、アンビルロール１０のみに関して図５から 図７の実施例を使用することに限定されない。超音波ホーン２２に関連した使用 も考えられる。 図５は、本発明の１実施例の上面図を表しており、外側半径面３４は、第１の 長さ４０に沿って対向する側部領域３８がない。第１の長さ４０は、表面を連続 して横切る第１半径である。第２の長さ４２は、中央領域３６で所定のパターン を形成するように切断されたランド４４を有する。中央領域３６は、第１の半径 よりも小さい第２の小さい半径で、ベース面４５を有する。ランド４４の上部４ ６は、回転軸９から測定されて第１の長さ４０の第１の半径とほぼ同じ最高の半 径を有している。従って、ランド４４の上部４６は、第１の長さ４０と組み合わ されて、外側半径面３４のほぼ全円周のまわりで一定の最高半径を有効に形成す る。図５の５Ａ−５Ａの断面図である５Ａは、どれだけのランド４４がベース表 面４５から延びているかを図示している。図５の５Ｂ−５Ｂの切断図である図５ Ｂは、第２の長さ４２のベース面４５と第１の長さ４０のような最高半径におけ る外側半径面３４との間の半径差「ＤＲ」を図示している。差「ＤＲ」は、約０ ．０１インチから約０．２０インチの間であるのが好ましい。 図５の実施例は、図４の実施例と同様に機能する。第２の長さ４２に沿って表 面を狭くすることによって生じた減少した表面積は、外側半径面３４の単位長さ あたりの第２のより小さい表面積を形成する。この手段において、第２の長さ４ ２は、第１の長さ４０よりも大きな単位面積あたりの超音波エネルギー密度を形 成する。第２の長さ４２の単位面積あたりの密度は、約３０から約１０００ジュ ール／平方インチ好ましくは少なくとも１００ジュール／平方インチから構成さ れるのが好ましい。さらに、図５は、第１の長さ４０において減少した半径側部 部分３８を有することはないので、第１の長さ４０と第２の長さ４２との間の単 位長さあたりの超音波エネルギー密度の差は、より大きくなる。これは、図４の 第１の長さ４０の表面積に比較すると図５の第１の長さ４０の表面積が増大する ためである。 図６は、本発明の別の実施例の上面図であり、外側半径面３４は、比較的小さ な厚さ「Ｔ」からなる。第１長さ４０は、厚さ全体「Ｔ」を完全に延びる、回転 軸９からの第１半径を有する。第２の長さはランド４４の１パターンを有する。 ベース構造４５は、ランドの間に配置される。ベース構造４５は、第１の半径よ り小さい、回転軸９からの第２の半径を有する。ランド４４により形成されたパ ターンの幅は、外側半径表面３４の第１の長さ４０の厚さ「Ｔ」に一般的に対応 する。図６Ａは、ランド４４とベース構造４５との間の関係を表す。外側半径面 ３４における第１の長さ４０の全体の半径の断面図は一般的に平坦で好ましくは なめらかである。第１の長さ４０と、ランド４４に近接するベース構造４５との 間の半径の差「ＤＲ」は約０．０１インチから約０．２０インチである。 図６の実施例は、図４と５の実施例と同様に機能する。ベース表面４５におけ る減少された表面積は、外側半径面３４の第２長さ４２に関する単位長さあたり の第２のより小さい表面積を形成する。単位長さあたりの表面積が減少すること によって、単位面積あたりの超音波エネルギー密度が、加工物２０の状態（例え ば結合、切断）を変えるのに十分に大きく上昇する。第１の長さ４０に沿った単 位面積あたりの超音波エネルギー密度は、加工物２０の状態を変えるのには不十 分である。この実施例は、ランド４４が、主に、実質的に第２の長さ４２全体に わたり延びるという点で図５とは違う。 図７は、外側面３４の第２の長さ４２の複数の発生を含む本発明の実施例の上 面図を図示する。第１の長さ４０とほぼ同じ半径を有する第３の長さ５０は、第 ２の長さ４２に続く。第２の長さ４２と同じ半径とパターンを実質的に有する第 ４の長さ５２は、外側半径面３４における第３の長さに続く。第１の長さ４０と ほぼ同じ半径を有する第５の長さ５４は、外側半径面３４における第４の長さに 続く。第２の長さ４２とほぼ同じ半径を有する第６の長さ５６は、第５の長さ５ ４に続く。第６の長さ５６は、第５の長さ５４と第１の長さ４０とに近接してい る。長さまたはパターンは、各回転中に加工物２０における複数の変化を実行す る超音波システム８からなる。 第１から第６の長さまでの実際の長さは、必要性とこれにより実施されるべき 作用に極めて依存している。例えば、パターンのない長さが、パターンを含む長 さよりも相当に長いことが好ましい。パターンを備えた３つの長さが図示されて いるが、パターンを有する複数の長さが外側の半径面３４に組み込まれていても よい。 図８は、加工物が図１の超音波システム８によって作用を受けた後の加工物２ ０を図示する。各加工物２０は、アンビルロール１０の外側半径面３４の第２の 長さが加工物２０上に作用する場合の加工物の状態の変化を表すボンド５８を図 示する。ボンド６０は、ニップ２４のように第１および第２の並列ニップにおい て単一の加工物２０にたいし同時に回転する第１および第２の超音波ホーン２２ それぞれにより、例えばボンドのような平行の配置を表す。 図９は、第２の長さ４２の一部の拡大上面図を図示しており、超音波エネルギ ーを使用してパターンを形成し、加工物２０の状態を変えるランド４４を表して おり、この構造において、個々のランド４４の構造の詳細が明白になる。 本明細書に記載するように、「Ｘ−Ｙ構造」とは、図９に図示したパターンを 意味する。この構造は、円形のランド、角度のついた細長いランド、および短い 細長いランドのパターンを繰り返すことによって形成される。この構造は、加工 物２０の層を共に保持するためのボンド５８、６０の能力を高める。 図１０は、拡大ランド４４を図示する。ランド４４は、図１０に図示するよう に垂直角「Ｖ」に対し、最も好ましくは約１５度の内角６２を有する。１５度の 内角６２が最も好ましいが、約５度から約２５度の角度６２が良好に機能する。 テーパ形状の角６２が、ランド４４を強化すると同時に、ニプ２４を進行する加 工物２０をさらに保護する傾向にある。従って角度６２は、角度ゼロ程度か、そ れ以下で約３０度までにできる。 ランド４４により形成された特定のＸ−Ｙパターンが全ての実施例に図示され ており、本件出願人の発明は、このパターンに制限されるものではない。例えば 、第１の長さ４０とほぼ同じ半径を有する薄いバンドが、図１１に図示するよう に、外側半径面３４の第２の長さ４２の中央領域３６を備えることができる。’ 発明のこの実施例は、ランド４４の上部４６におけるほほ一定の第１の最高半径 を有する単一の連続した、あるいは相互に接続されたランド４４でパターンを利 用し、パターンは、外側半径面３４の全円周のまわりをほぼ均等に延びている。 従って、第１の長さ４０は、ランド４４により定められたパターンを有する。第 ２の長さ４２は、ランド４４の上部４６において第１の長さ４０における最高半 径と共通のほぼ一定の最高半径を有する狭い中央領域３６を備える。第２の長さ ４２が、ランド４４により占められる厚さ「Ｔ」の部分を狭くすることにより、 すなわち上部４６によって定められる。ランド４４により占められていない厚さ 「Ｔ」の部分は、縮径されたベース構造４５において形成される。ベーウ面４５ の半径は、約０．０１インチから約０．２０インチだけ、上部４６において最高 半径よりも小さい。ベース４５における半径は円周のまわりでほぼ一定であるの が好ましい。 図１１Ａは、図１１の図示した外側半径面３４の断面図を表す。 図４乃至７の実施例において、第２の長さ４２等がパターン化され、第１の長 さ４０等が、ほぼパターン化された滑らかな表面を形成する。図１１において、 単一の構成パターンがアンビルロール１０の外周のまわりに延びているが、上部 ４６のように狭くなっているところはない。さらなる実施例では、双方の長さ４ ０と４２がパターン化され、長さ４０で使用されたパターンが、各長さ４２に使 用されたパターンよりも高い、単位長さあたりの表面積（上部４６において）を 有する。 特定の設計と、使用される特定のパターンのレイアウトは、長さ４０と４２と の間の単位長さあたりの表面積の必要な差を形成しているかぎり重要ではない。 従って、まだ設計され開発されていないもとの同様に、公知の様々なパターンが 第１ウェブと第２ウェブ１８との間の、例えば結合を形成するのに、外側半径面 において用いることができる。 ランド４４は、少なくとも一つの、該ランド４４が常にニップ２４に存在し、 超音波ホーン２２に対しウェブ１２、１８によりわかる外側半径面３４の恒常性 を維持するように、相互に近接して配置されていなければならない。 外側半径方向の表面３４の一部が、超音波ホーン２２の全外周にたいしほぼ一 定の半径を有効に有しているので、外周に沿って半径の段階的な変化はなく、ニ ップ２４、アンビルロール３０および超音波ホーンの衝撃荷重あるいは超音波ホ ーン２２とアンビルロール１０とを支持するベアリングと、これとは別の支持エ レメントの衝撃荷重の問題がない。さらに、外側半径面３４が実質的に一定の半 径であるために、中心から中心までの距離を実質的に変更することなく、ニップ ２４においてほぼ一定の力にできる。 本発明の精神から逸脱することなく、所定の修正を、図示した実施例に関し開 示された本明細書に記載した発明に行うことがでる。本発明は好ましい実施例に 関しなされてきたが、本発明は、様々な変更、構成修正に適用できるが、このよ うな変更、修正は、請求の範囲の精神に存在することは明白である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 になっている。１実施例において、パターンの第１の別 個の長さが、各第２の別個の長さを間に備えた状態で、 アンビルロールまたは超音波ホーンの一回の回転におい て複数回繰り返される。別の実施例において、アンビル ロールまたは超音波ホーンは、中央領域の各側部に、対 向する側部部分を含んでおり、中央領域は、パターンと これに伴い減少した表面積を含む。パターンは、各外側 半径面において、外側半径面の第１の長さにおける半径 と共通な下側ベース面から半径にまで延びるランドを含 んでいればよい。第１長さの外側半径面と同一の半径で 第２の長さの外側半径面内にランドを有することによ り、各超音波ホーンまたは回転アンビルロールは、外側 半径面に一定の半径を備えており、超音波システムは、 超音波ホーンまたは回転アンビルロールのいずれかの表 面特徴によって発生した加工物の引張力における変化を 実質的に受けることがないようになっている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. (a)超音波エネルギーを出力する超音波ホーンと、 (b) 外周の少なくとも相当部分に沿って延びる外側半径方向の面を有する回 転アンビルロールと、を有し、該回転アンビルロールは、超音波エネルギーに より作用をうける加工物を受取り、前記超音波ホーンと協働して、前記加工物 が通る通路のために前記超音波ホーンと前記回転アンビルロールとの間にニッ プを構成する近接した関係を形成するようになっており、前記回転アンビルロ ールの前記外側半径面が、前記超音波ホーンと相互作用し、前記回転アンビル ロール上の相互作用面の単位面積あたり第１の超音波エネルギー密度に対応し た、単位長さあたり第１の表面積を形成する第１の長さと、前記超音波ホーン と相互作用し、前記回転アンビルロール上の相互作用面の単位面積あたり第２ のより高い超音波エネルギー密度に対応する、第２のより小さい単位長さあた りの表面積を形成する前記外側半径面の第２の分離した別個の長さと、を有す るようになっており、 超音波エネルギーが前記ニップ内で前記加工物にかけられると、前記回転ア ンビルロールの前記２の長さが前記ニップ内にあるとき、前記超音波エネルギ ーが前記加工物の状態を変更し、前記回転アンビルロールの前記第１の長さが 前記ニップ内にあると、前記超音波エネルギーが前記加工物内の同一の状態を 変更しないようになっている超音波システム。 2.前記外側半径面は、実質的に前記外周のまわりを延びるほぼ一定の半径を有す ることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。 3.前記第１の長さの第１の部分と前記第２の長さの第２の部分とが前記外周のま わり一定の第１の長さと第２の長さを維持することを特徴とする請求項１に記 載の超音波システム。 4.前記加工物は、前記超音波ホーンと前記回転アンビルロールのいずれか一方の 表面特徴により発生した引張力の変化を実質的にうけずに前記超音波システム を進行することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。 5.前記外側半径面の前記第２の長さが、下側のベース表面から延びたランドのパ ターンを備えていることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。 6.前記パターンはX-Y パターンからなることを特徴とする請求項５に記載の超音 波システム。 7.前記ランドは、約0.01インチから約0.20インチだけ前記ベース表面から外側に 延びていることを特徴とする請求項５に記載の超音波システム。 8.前記ランドは、前記ベース面に対する垂直角に対し約5 度から約25度の内側に 勾配した角で前記ベース面から延びていることを特徴とする請求項７に記載の 超音波システム。 9.前記回転アンビルロールの前記外側半径面は、前記外周のまわりに第１の一定 の最高半径を有する第１の中央領域を有し、前記外側半径面は、前記第１の長 さと前記第２の長さとを含んでおり、第２と第３の側部領域が、前記第１の中 央領域の対向する側部上に配置されており、前記第２と第３の側部領域が、前 記第１の中央領域の前記第１の最高半径よりも小さい第２と第３の最高半径を それぞれ有することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。 10．前記第２および第３の半径は、約０．０１インチから約０．２０インチだけ 前記第１の最高半径よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の超音波シ ステム。 11．前記回転ロールの前記外側半径面の前記第１の長さのほぼ全体が、第１の有 効な幅を有する、第１の最高半径においてほぼ均一な表面特徴を含み、前記外 側半径面の前記第２の長さは、第２の最高半径においてほぼ同一の均一な表面 特徴を有しており、このために前記第２のより小さい、前記外側半径面の単位 長さあたりの前記表面積を形成することを特徴とする請求項１に記載の超音波 システム。 12．前記変更された状態は、結合からなることを特徴とする請求項１に記載の超 音波システム。 13．加工物の少なくとも２つの材料層を共に結合するようになっていることを特 徴とする請求項１２に記載の超音波システム。 14．前記少なくとも一つの層がポリプロピレンであることを特徴とする請求項１ ３に記載の超音波システム。 15．前記変更された状態は、切断からなることを特徴とする請求項１に記載の超 音波システム。 16．前記回転アンビルロールは、すくなくとも５００フィート／分の速度で前記 ニップを通って前記加工物を搬送することを特徴とする請求項１に記載の超音 波システム。 17．前記超音波システムは、前記外側半径面の前記第２の長さに沿って約３０か ら約１０００ジュール/ 平方インチのエネルギーを発生することを特徴とする 請求項１に記載の超音波システム。 18．前記超音波エネルギーが、約0.0001秒から約0.0010秒の期間の間、前記加工 物の所定の場所に付与されるような速度で前記加工物を前記ニップを通って搬 送するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。 19．前記超音波ホーンは、回転超音波ホーンであり、前記回転超音波ホーンと前 記回転アンビルロールとが組み合わされて、圧縮力を前記ニップ内の前記加工 物にかけることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。 20．前記回転超音波ホーンと前記回転アンビルロールとが、前記各外側半径面に おいて、共通の線形速度で回転することを特徴とする請求項１９に記載の超音 波システム。 21．前記超音波ホーンは、約3 インチから約7 インチの径と、約1 インチから約 4 インチの厚さとを有することを特徴とする請求項１９に記載の超音波システ ム。 22．前記超音波システムによって通常発生した前記超音波エネルギーは、前記回 転アンビルロールの前記外側半径面の前記第１の長さが前記ニップ内にあると 該ニップ内の前記加工物内に変更した状態を作れないことを特徴とする請求項 １に記載の超音波システム。 23．前記回転アンビルロールの前記外側半径面は、前記第２の長さの単位長さあ たりの前記表面積よりも大きい単位長さあたりの第３の表面積を形成する第３ の長さと、前記第２の長さの単位長さあたりの前記表面積にほぼ等しい単位長 さあたりの第４の表面積を形成する第４の長さと、を有しており、前記第１、 第２、第３および第４の長さが、前記回転アンビルロールの前記外側半径面の まわりに順番に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波シス テム。 24．前記ランドは、前記第２の長さの前記外側半径面のほぼ全面積から延びてい ることを特徴とする請求項５に記載の超音波システム。 25．前記ランドは、前記第２の長さの前記外側半径面の中央領域内に構成されて いることを特徴とする請求項５に記載の超音波システム。 26．超音波エネルギーを出力し、第１の回転軸と、第１の外側半径方向の面を形 成する第１の外周と、を有する超音波ホーンと、 (b) 第２の回転軸と、第２の外側半径面を形成する第２の外周とを有する回 転アンビルロールと、を有し、該回転アンビルロールは、前記超音波ホーンと 協働して、前記超音波ホーンと前記回転アンビルロールとの間にニップを構成 する近接した関係を形成するようになっており、 前記第１および第２の外側半径面の一方が、該第１および第２の外側半径面 の他方と相互作用し、相互作用面の単位面積あたり第１の超音波エネルギー密 度に対応した、単位長さあたり第１の表面積を形成する第１の長さと、前記第 １および第２の前記他方と相互作用し、相互作用面の単位面積あたり第２のよ り高い超音波エネルギー密度に対応する、前記外側半径面のそれぞれの第２の より小さい単位長さあたりの表面積を形成する前記外側半径面の第２の分離し た別個の長さと、を有するようになっており、 超音波エネルギーが前記ニップ内で前記加工物にかけられて、前記第２の長 さが前記ニップ内に通過すると、前記超音波エネルギーが前記加工物の状態を 変更し、前記第１のさが前記ニップ内に通過すると、前記超音波エネルギーが 前記加工物内の同一の状態を変更しないようになっている超音波システム。 27．前記外側半径面は、実質的に前記第１の外周のまわりを延びるほぼ一定の第 １の最高半径を有しており、前記第２の外側半径面は、前記第２の外周のまわ りを実質的に延びるほぼ一定の第２の最高半径を有していることを特徴とする 請求項２６に記載の超音波システム。 28．前記第１の長さの少なくとも第１の部分と前記第２の長さの第２の部分とが 前記外周のまわりに一定の第１第２の最高半径を維持することを特徴とする請 求項２６に記載の超音波システム。 29．前記加工物は、前記超音波ホーンと前記回転アンビルロールのいずれか一方 の表面特徴により発生した引張力の変化を実質的にうけずに前記超音波システ ムを進行することを特徴とする請求項２６に記載の超音波システム。 30．前記外側半径面の前記第２の長さが、下側のベース表面から延びたランドの パターンを備えていることを特徴とする請求項２６に記載の超音波システム。 31．前記パターンはX-Y パターンからなることを特徴とする請求項３０に記載の 超音波システム。 32．前記ランドは、約0.01インチから約0.20インチだけ前記ベース表面から外側 に延びていることを特徴とする請求項３０に記載の超音波システム。 33．前記ランドは、前記ベース面に対する垂直角に対し約5 度から約25度の内側 に勾配した角で前記ベース面から延びていることを特徴とする請求項３２に記 載の超音波システム。 34．前記第１および第２の外側半径面の一方が、前記第１および第２の外周の一 方のまわりに第１の一定の最高半径を有する第１の中央領域を含み、前記第１ および第２の外側半径面の一方が、前記第１の中央領域の対向する側部上に配 置された第２と第３の側部領域を含み、該第２と第３の側部領域が、前記第１ の中央領域の前記第１の最高半径よりも小さい第２と第３の最高半径をそれぞ れ有することを特徴とする請求項２６に記載の超音波システム。 35．前記第２および第３の半径は、約０．０１インチから約０．２０インチだけ 前記第１の最高半径よりも小さいことを特徴とする請求項３４に記載の超音波 システム。 36．第２および第３の最高半径を含む前記第２および第３の側部領域が、前記第 １および第２の外側半径面の一方の前記外周のほぼ全体のまわりに延びている ことを特徴とする請求項３４に記載の超音波システム。 37．前記回転ロールの前記外側半径面の各々の前記第１の長さのほぼ全体が、第 １の有効幅を有する、第１の最高半径においてほぼ均一な表面特徴を含み、前 記外側半径面の前記第２の長さは、第２のより狭い幅を有する、第２の最高半 径においてほぼ同一の均一な表面特徴を有しており、このために前記第２のよ り小さい、前記外側半径面の単位長さあたりの表面積を形成することを特徴と する請求項２６に記載の超音波システム。 38．前記変更された状態は、結合からなることを特徴とする請求項２６に記載の 超音波システム。 39．加工物の少なくとも２つの材料層を共に結合するようになっていることを特 徴とする請求項３８に記載の超音波システム。 40．前記少なくとも一つの層がポリプロピレンであることを特徴とする請求項３ ９に記載の超音波システム。 41.前記変更された状態は、切断からなることを特徴とする請求項２６に記載の 超音波システム。 42．前記回転アンビルロールは、すくなくとも５００フィート／分の速度で前記 ニップを通って前記加工物を搬送することを特徴とする請求項２６に記載の超 音波システム。 43．前記超音波システムは、前記外側半径面の前記第２の長さに沿って約３０か ら約１０００ジュール/ 平方インチのエネルギーを発生することを特徴とする 請求項２６に記載の超音波システム。 44．前記超音波エネルギーが、約0.0001秒から約0.0010秒の間、所定の場所で前 記加工物に付与されるような速度で前記加工品を前記ニップを通って搬送する ようになっていることを特徴とする請求項２６に記載の超音波システム。 45．前記回転超音波ホーンと前記回転アンビルロールとが組み合わされて、圧縮 力を前記ニップ内の前記加工物にかけることを特徴とする請求項２６に記載の 超音波システム。 46．前記回転超音波ホーンと前記回転アンビルロールとが、前記各外側半径面に おいて、共通の線形速度で回転することを特徴とする請求項２６に記載の超音 波システム。 47．前記回転超音波ホーンは、約3 インチから約7 インチの径と、約1 インチか ら約4 インチの厚さとを有することを特徴とする請求項２６に記載の超音波シ ステム。 48．前記超音波システムによって通常発生した前記超音波エネルギーは、前記回 転アンビルロールの前記外側半径面の前記第１の長さが前記ニップ内にあると 、前記ニップ内の前記加工物内に変更した状態を作れないことを特徴とする請 求項２６に記載の超音波システム。 49．前記第１および第２の外側半径面の一方が、前記第２の長さの単位長さあた りの前記表面積よりも大きい単位長さあたりの第３の表面積を形成する第３の 長さと、前記第２の長さの単位長さあたりの前記表面積にほぼ等しい単位長さ あたりの第４の表面積を形成する第４の長さと、を有しており、前記第１、第 ２、第３および第４の長さが、前記外側半径面のまわりに順番に配置されてい ることを特徴とする請求項２６に記載の超音波システム。 50．前記ランドは、前記外側半径面の前記第２の長さのほぼ全面積から延びてい ることを特徴とする請求項３０に記載の超音波システム。 51．前記ランドは、前記外側半径面の前記第２の長さのほぼ中央領域内に構成さ れていることを特徴とする請求項３０に記載の超音波システム。 52．回転超音波ホーンと回転アンビルロールとの間にほぼ一定の力をかけながら 加工品の状態を断続的に変化させるための方法であって、 (a)回転超音波ホーンを回転アンビルロールに近接した関係で位置決めし、前 記回転超音波ホーンと前記回転アンビルロールとの間で加エニップを形成し、 前記回転超音波ホーンが第１の外周のまわりに延びる第１の外側半径面を有し 、前記回転アンビルロールは、第２の外周のまわりを延びる第２の外側半径面 を有しており、前記第１および第２の外側半径面の一方が、該第１および第２ の外側半径面の他方と相互作用する、単位長さあたり第１の表面積を形成する 第１の長さと、前記第１および第２の外側半径面の前記他方と相互作用し、作 用面の単位面積あたりの第２のより高い超音波エネルギー密度に対応した、単 位長さあたりの第２のより小さい表面積を形成する分離した別個の第２の長さ と、を有しており、 (b)前記回転超音波ホーンにおいて超音波エネルギーをかけながら、比較的一 定速度で加工物を前記作業ニップを通して進行させ、前記各外側半径面の前記 第１および第２の長さを戦記ニップを通して進行させ、前記第２の長さが前記 ニップを通過するときに超音波エネルギーで前記加工物の状態を変更し、前記 第１の長さが前記ニップを通過するとき前記加工物の状態を変更しない、 段階からなる方法。 53．前記第１外側半径面と前記第２の外側半径面を、ほぼ同一の線形速度で回転 させる段階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。 54．前記加工物は、材料ウェブからなることを特徴とする請求項５２に記載の方 法。 55．前記材料ウェブは複数の層からなり、前記方法は、前記複数層を前記第２の 長さに沿って相互に結合させるのに十分な一定の超音波エネルギーと、前記第 １の長さに沿って前記複数層を結合させるのに不十分な超音波エネルギーとを 付与する段階からなることを特徴とする請求項５４に記載の方法。 56．前記各外側半径面の前記第２の長さが、下側ベース面から延びるランドのパ ターンを備え、前記方法は、前記ランドを介し、少なくとも単位面積あたりし きい超音波エネルギー密度を付与する段階を含むことを特徴とする請求項５２ に記載の方法。 57．前記ランドのパターンはX-Y パターンからなることを特徴とする請求項５６ に記載の方法。 58．前記ランドは、約0.01インチから約0.20インチだけ前記ベース面から外方向 に延びていることを特徴とする請求項５６に記載の方法。 59．前記ランドは、前記ベース面に対する垂直角に対し約5 度から約25度の内側 に勾配した角で前記ベース面から延びていることを特徴とする請求項５８に記 載の方法。 60．前記第１および第２の外側半径面の一方が、前記第１および第２の外周の一 方のまわりに第１の一定の最高半径を有する第１の中央領域を含み、前記第１ および第２の外側半径面の他方が、前記第１の中央領域の対向する側部上に配 置された第２と第３の側部領域を含み、該第２と第３の側部領域が、前記第１ の中央領域の前記第１の最高半径よりも小さい第２と第３の最高半径をそれぞ れ有しており、前記方法は、前記加工品が前記ニップを通るときに、実質的に 前記第１の中央領域のみにおいて、前記第２長さに沿って前記加工品の状態を 変更させる段階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。 61．前記第２および第３の最高半径は、約０．０１インチから約０．２０インチ だけ前記第１の最高半径よりも小さいことを特徴とする請求項６０に記載の方 法。 62．前記外側半径面のそれぞれの前記第１の長さのほぼ全体が、第１の有効幅を 有する、第１の最高半径においてほぼ均一な表面特徴を含み、前記外側半径面 の前記第２の長さは、第２のより狭い幅を有する、第２の最高半径においてほ ぼ同一の均一な表面特徴を有しており、このために前記第２のより小さい、前 記外側半径面の単位長さあたりの表面積を形成し、前記方法は、前記加工物が 前記ニップを通るときに前記第２の長さの前記第２の狭い方の幅に沿って前記 加工物の状態を変更し、前記第１の有効幅に沿って前記加工物の前記同一状態 を変更しないことを特徴とする請求項５２に記載の方法。 63．前記変更された状態として結合段階からなることを特徴とする請求項５２に 記載の方法。 64．加工物の少なくとも２つの材料層を共に結合する段階を含むことを特徴とす る請求項６３に記載の方法。 65．前記変更された状態として切断を含むことを特徴とする請求項５２に記載の 方法。 66．前記回転アンビルロールは、すくなくとも５００フィート／分の速度で前記 ニップを通って前記加工物を搬送することを特徴とする請求項５２に記載の方 法。 67．前記外側半径面の前記第２の長さに沿って約３０から約１０００ジュール/ 平方インチのエネルギーを発生することを特徴とする請求項５２に記載の方法 。 68．前記超音波エネルギーを、約0.0001秒から約0.0010秒の間、前記ニップにお いて前記加工物の所定の場所に付与する段階を含むことを特徴とする請求項５ ２に記載の方法。 69．超音波エネルギーを前記回転超音波ホーンを介し付与しながら、前記回転超 音波ホーンと前記回転アンビルロールとの間の前記ニップで前記加工物を庄縮 する段階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。 70．前記各外側半径面が前記ニップのときに、前記加工物における状態の変化を 作りだすのには不十分なエネルギー密度で前記超音波エネルギーを付与する段 階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。 71．前記第１および第２の外側半径面の一方が、前記第２の長さの単位長さあた りの前記表面積よりも大きい単位長さあたりの第３の表面積を形成する第３の 長さと、前記第２の長さの単位長さあたりの前記表面積にほぼ等しい単位長さ あたりの第４の表面積を形成する第４の長さと、を有しており、前記第１、第 ２、第３および第４の長さが、前記外側半径面のまわりに順番に配置されてお り、前記方法は、前記各外側半径面の前記第１の長さと第３の長さのいずれか が前記ニップにあるときに、前記状態を変更するのに不十分なエネルギー密度 で前記超音波エネルギーを付与する段階を含むことを特徴とする請求項５２に 記載の方法。 72．前記超音波ホーンは、前記第１のほぼ外周のまわりに延びる第１のほぼ一定 半径を有しており、前記第２の外側半径面は、前記回転アンビルロールのほぼ 前記第２の外周のまわりに延びるほぼ一定の第２半径を有しており、前記方法 は、前記回転超音波ホーン前記回転アンビルロールとを回転させ、これらの間 に加工物を通過させる段階を含んでおり、前記加工物は、前記回転超音波ホー ンと前記回転アンビルロールとのいずれか一方の表面特徴によって発生した引 張力を実質的に受けないことを特徴とする請求項５２に記載の方法。 73．前記第１の長さの第１部分と前記第２の長さの第２部分とが、前記第１およ び第２の外周のいずれか一方のまわりで共通の最高半径を維持しており、前記 方法は、前記回転超音波ホーンと前記回転アンビルロールのいずれか一方の表 面特徴によって発生した引張力からの変更が実質的にない状態で前記回転アン ビルロールと前記回転超音波ホーンとの間に前記加工物を通過させる段階を含 むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。