專(zhuān)利名稱(chēng)：具有用可變形間隙結(jié)構(gòu)保護(hù)的物質(zhì)的材料及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種片狀材料，這種材料具有三維表面構(gòu)造，構(gòu)成的空間可容納物質(zhì)，更具體地說(shuō)，這種材料表面構(gòu)造可防止外表面與物質(zhì)接觸，直到作用力使表面構(gòu)造變形為止。另外，本發(fā)明還涉及制造這種片狀材料的方法。
有些制品上涂布或浸漬有有用的物質(zhì)，以備在制品與目標(biāo)表面接觸時(shí)使用。盡管這種制品表面上或其附近具有物質(zhì)這一有利條件，但往往也有有效物質(zhì)未受到保護(hù)的缺點(diǎn)，因而在準(zhǔn)備使用前，易發(fā)生無(wú)意中接觸，一種廣泛使用的這類(lèi)制品是膠帶和標(biāo)簽領(lǐng)域。
在膠帶，標(biāo)簽及其他制品技術(shù)中，采用壓感膠粘劑，將膠粘劑涂布面粘附到目標(biāo)表面上，人們認(rèn)為，目標(biāo)表示具有過(guò)早粘結(jié)問(wèn)題。也就是說(shuō)，膠粘劑涂布面可在目標(biāo)表面正確定位前，膠粘劑與目標(biāo)表面無(wú)意中接觸會(huì)造成一處或一處以上的過(guò)早粘結(jié)，從而阻礙正確定位。過(guò)早粘結(jié)還會(huì)引起膠粘劑在目標(biāo)表面最終定位前污染或失效。
有人試圖通過(guò)在材料表面留出間隙結(jié)構(gòu)，中間放置膠粘物來(lái)解決這一問(wèn)題。間隙結(jié)構(gòu)包括任何裝置，向外伸出粘結(jié)面，即粘結(jié)面外露接觸另一面前，首先接觸的粘結(jié)面。例如，粘結(jié)面增加聚合泡沫膠帶，構(gòu)成間隙結(jié)構(gòu)可以達(dá)到保護(hù)膠粘劑不與另一面過(guò)早接觸。但是聚合泡沫體往往會(huì)回彈，產(chǎn)生一種剝離力，作用在粘合目標(biāo)表面的膠粘劑上。因此，需要有更加侵蝕的膠粘劑來(lái)克服這一不良剝離力。
Calhoun等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,141,790公布了一次性可貯存壓感膠帶，其膠粘劑涂布面有粉粒群，間隔排列在膠粘劑上，防止膠粘劑接觸目標(biāo)表面，直到薄片壓到目標(biāo)表面為止。粉粒小于粘接層厚度，以致在壓下時(shí)，粉粒埋入粘結(jié)面下面，不再起到間隔的作用。由于膠粘劑是膠帶最貴重的組成部分，而且整個(gè)表面涂有一層厚膠粘劑，所以Calhoun等人所提是一種昂貴的解決方法。
Magid等人的美國(guó)專(zhuān)利No.4,061,820公布了一種多孔狀泡沫體。這種泡沫體受壓，則張開(kāi)泡沫表面上的孔腔，致使壓感膠粘劑可涂到張開(kāi)的微孔上，泡沫體復(fù)原時(shí)，微孔閉合，將膠粘劑遮蓋。泡沫體受壓時(shí)，微孔把壓感膠粘劑引到表面，泡沫體則粘到目標(biāo)表面上。人們同樣認(rèn)為，這種解決問(wèn)題的方式是昂貴的，而且規(guī)定膠粘劑型式連續(xù)不斷或相互連接也是不可能的。而且，聚合泡沫體有不良的回彈力，使與目標(biāo)表面的膠粘劑粘合力失效。此外，在某些使用場(chǎng)合，透明度，如對(duì)精確布置是有益的，而Magid等人提出的泡沫體則是不透明的。
Wood等人的美國(guó)專(zhuān)利No.4,959,265公布了一種膠粘劑涂布基底，它有一鈍頭部，伸出壓感膠粘劑層以外。該基底背面可粘結(jié)衛(wèi)生餐巾。然后，加壓，使頭部進(jìn)入織物，達(dá)到織物接觸膠粘劑的深度，使餐巾裝到帶孔織物上。頭部進(jìn)入織物，顯著增強(qiáng)系固物的粘合力。頭部應(yīng)耐壓，抗彎曲，還要考慮到相當(dāng)柔軟靈活。頭部背襯最好用韌性熱塑樹(shù)脂澆鑄模塑或擠壓成形制作，頭部伸出粘結(jié)面20微米到3mm，視要穿入的織物粗度而定。粘結(jié)面積最好在頭部占用面積3到30倍之間。采用Wood等人提出的剛性目標(biāo)表面顯然行不通。
Sanders等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,344,693公布了一種基底，它有許多非互連間隔裝置，向外伸出膠粘劑涂布面，使表面與另一面隔開(kāi)，直到表面壓在一起為止，Sanders的間隔裝置是不變形的。間隔件彼此隔開(kāi)，可達(dá)每個(gè)隔離片80倍尺寸。由于少數(shù)間隔件具有間隙結(jié)構(gòu)功能，Sanders要求在各件間，除剛性件外，還要有剛性卷帶，以防止無(wú)意中接觸膠粘劑。Sanders構(gòu)型的剛度與厚度相適應(yīng)，所以材料昂貴。Sanders闡述了其發(fā)明用于重復(fù)封裝袋。Sanders和Wood等人一樣，不能做到與剛性目標(biāo)表面相容，這里是構(gòu)件變形，而不是目標(biāo)表面。
在本申請(qǐng)中，上述發(fā)明者1996年10月9日申請(qǐng)的共同轉(zhuǎn)讓共未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)編號(hào)08/584,638公布了一種成形薄膜，帶有變形空心突起部，彼此相隔很小，在突起部間有一連續(xù)層壓感膠粘劑。上述共未決申請(qǐng)將編入本文供參考。突起部間的小間隔可使卷材很薄、柔軟，還能阻止由于間隙結(jié)構(gòu)單位面積高密度而偶然變形，但是，共未決申請(qǐng)集中在突起部間具有壓感膠粘劑的成形薄膜上。上述發(fā)明者已開(kāi)發(fā)新材料用的更廣泛結(jié)構(gòu)和可供選擇的制造方法。
例如，Lauritzen等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,453,296中，公布了一種用間隙結(jié)構(gòu)保護(hù)的粘結(jié)面表面和制品制造方法。Lauritzen等人闡述了衛(wèi)生餐巾制造方法，這種餐巾具有槽形粘接型式，使之聯(lián)裝使用者的內(nèi)衣，Lauritzen等人提出在抗流體滲透阻擋層薄膜上構(gòu)成凹入部。在聯(lián)裝內(nèi)衣餐巾一側(cè)，阻擋層薄膜凹入部產(chǎn)生凸起區(qū)。膠粘劑置于有凸起區(qū)的阻擋層薄膜側(cè)，凸起區(qū)之間呈分立型式。在另一可供選擇的方案中，Lauritzen等人提出把膠粘劑涂在阻擋層薄膜凸起區(qū)端部，然后倒置凸起區(qū)，形成凹入部。這樣膠粘劑很方便地置入凹入部。然而，Lauritzen等人的這種膠粘劑分立放置方法未能使目標(biāo)表面達(dá)到粘結(jié)氣密封。
Lauritzen等人還提出，必須構(gòu)成這樣的間隙結(jié)構(gòu)，即要有足夠的強(qiáng)度，保護(hù)膠粘劑，免于在裝運(yùn)和貯存過(guò)程中無(wú)意中接觸，還要能活化變形。Lauritzen等人指出，達(dá)到足夠剛度的是0.03英寸(0.08cm)到0.06英寸(0.15cm)厚泡沫體。在一項(xiàng)實(shí)施例中，錐形凹入部開(kāi)口端直徑0.1英寸(0.25cm)到0.5英寸(1.27cm)，深度0.1英寸(0.25cm)到0.25英寸(0.64cm)。這么大的凹入部和厚泡沫體不可能使材料卷緊在小型輥上，供用戶(hù)輸送。此外，大尺寸間隙結(jié)構(gòu)非常有可能使密封斷開(kāi)，而不是使密封連續(xù)，特別是涉及窄目標(biāo)表面時(shí)，更是如此。間隙結(jié)構(gòu)越小，彼此相隔越小，就愈能提高與目標(biāo)表面膠粘接觸的頻率，更好地接近連續(xù)密封。
在Lauritzen等人另一個(gè)實(shí)施例中，打印裝置把膠粘劑傳到打印帶，后者又將膠粘劑傳到脫模帶，然后再到阻擋層泡沫卷材。這種系統(tǒng)首先用于將膠粘劑分立補(bǔ)貼圖案打印在阻擋層泡沫卷材上。然后，使泡沫卷材與真空板套準(zhǔn)。當(dāng)各補(bǔ)貼膠粘劑置于成形板凹槽上面時(shí)，真空制成含有膠粘劑的凹入部，因?yàn)橛刑诇?zhǔn)要求，本發(fā)明認(rèn)為，則局限于比較寬大和間隔適當(dāng)?shù)拈g隙結(jié)構(gòu)。由于成形套準(zhǔn)要求有高的精確度，故采用Lauritzen等人的方法很難制成很小間隙結(jié)構(gòu)的精細(xì)花紋。人們認(rèn)為，Lauritzen等人提出的方法與共未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)編號(hào)08/584,638中高數(shù)量密度間隙結(jié)構(gòu)微觀圖案相比，使材料構(gòu)造局限于具有低數(shù)量密度間隙結(jié)構(gòu)宏觀圖案的。
本發(fā)明的目的是提出一種容納有物質(zhì)層的三維結(jié)構(gòu)，物質(zhì)在內(nèi)保存，直到三維結(jié)構(gòu)變成大致二維結(jié)構(gòu)為止，否則使物質(zhì)保持活化，使之能外露或脫開(kāi)。
本發(fā)明另一目的是提出一種包括變形突起部，具有三維表面的變形片狀材料，中間所置物質(zhì)從內(nèi)到突起部最外端呈連續(xù)或互連型式，而其物質(zhì)只有在突起部變形達(dá)到物質(zhì)水平面后才能與外表面接觸。
本發(fā)明還有一目的是提出一種具有變形突起部的變形材料，材料很薄，纏在小型輥上，以便貯存和方便包裝，突起部還有足夠的變形阻力，以便在材料成卷存放時(shí)，防止因卷材內(nèi)卷張力而過(guò)早變形。
本發(fā)明再有一目的是提出一種具有變形突起部的變形材料，突起部?jī)?nèi)或中間容有膠粘劑，一旦變形，就保持變形狀態(tài)不變，回彈最小，致使膠粘劑外露，與目標(biāo)表面接觸，無(wú)需過(guò)度侵蝕，以便保持與目標(biāo)表面的粘結(jié)。
本發(fā)明又有一個(gè)目的是提出一種材料，包括很薄有精細(xì)花紋的三維結(jié)構(gòu)，具有槽形物質(zhì)層，這樣材料基本是透明或半透明的，以便結(jié)構(gòu)變形露出物質(zhì)層前，能精確定位。
本發(fā)明更有一個(gè)目的是提出一種方法，制造很薄有精細(xì)花紋的三維結(jié)構(gòu)，具有槽形物質(zhì)層，精確地與變形突起部套準(zhǔn)，該方法能自動(dòng)連續(xù)動(dòng)作，或?qū)B續(xù)卷材幅面運(yùn)動(dòng)加標(biāo)記。
在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“物質(zhì)”表示一種流動(dòng)物質(zhì)，在提供到目標(biāo)表面之前，實(shí)際是不流動(dòng)的?！拔镔|(zhì)”還表示一種材料，一點(diǎn)也不流動(dòng)，如纖維材料或其他雙面組織材料?！拔镔|(zhì)”可以指的是流體或固體。在本發(fā)明中，“物質(zhì)“定義為任何材料，能夠保持在三維結(jié)構(gòu)的開(kāi)口谷槽和/或凹入部中，例如膠粘劑，靜電學(xué)，機(jī)械聯(lián)鎖，毛細(xì)管吸引，表面吸附以及摩擦等都可用于把物質(zhì)保持在谷槽和/或凹入部中。物質(zhì)可以永久性地保持在谷槽和/或凹入部，或者物質(zhì)外露與外表面接觸，或三維結(jié)構(gòu)變形，受熱或另外發(fā)生活化時(shí)，可以與其脫開(kāi)。本發(fā)明目前研究的是物質(zhì)，如凝膠、糊劑、泡沫體、粉末、聚結(jié)微粒、金屬小球、微囊密封液體、石蠟、懸浮物、液體以及其組合物。
本發(fā)明三維結(jié)構(gòu)中，空間通常開(kāi)口；因此，最好使物質(zhì)保持就位，未經(jīng)活化措施，不能脫離結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采取的活化措施最好是三維結(jié)構(gòu)壓縮變形。但是，引起物質(zhì)流動(dòng)的活化措施會(huì)將材料加熱到室溫以上，或冷卻到室溫以下?；蛘咛峁┏^(guò)地球引力的作用力，也可包括其他變形力，如張力和這些活化現(xiàn)象的組合力。
術(shù)語(yǔ)“變形材料”預(yù)計(jì)包括金屬箔、聚合物片、布、織物和無(wú)紡織物、紙、纖維素纖維板、共擠壓物、層壓制品以及其組合物。選擇的變形材料性能包括、但不限于如下組合性能或程度多孔、無(wú)孔、微孔、透氣或液體滲透、不滲透、親水、疏水、吸水、親脂、疏油、高臨界表面張力、低臨界表面張力、表面預(yù)變形、彈性屈服、塑性屈服、并電以及不導(dǎo)電等。
本發(fā)明一方面是物質(zhì)輸送系統(tǒng)包括三維結(jié)構(gòu)，它有最外表面構(gòu)造和容有物質(zhì)的互連空間。物質(zhì)從內(nèi)到最外表面構(gòu)造成水平狀態(tài)，以便保護(hù)物質(zhì)，不與外表面無(wú)意中接觸。物質(zhì)在輸送到目標(biāo)表面前，具有相當(dāng)大的流動(dòng)阻力，它充填三維結(jié)構(gòu)互連空間。物質(zhì)一直受到保護(hù)，直到三維結(jié)構(gòu)完全變?yōu)榇笾碌亩S結(jié)構(gòu)為止，物質(zhì)由此外露，接觸外表面，外表面無(wú)需柔順性，最外表面構(gòu)造數(shù)量密度大于200最外表面構(gòu)造/平方英寸，或引表面構(gòu)造/平方厘米。
大致垂直施加于三維結(jié)構(gòu)平面的壓縮力可使三維結(jié)構(gòu)變形，從而引起上述三維結(jié)構(gòu)的最外表面構(gòu)造朝壓縮力方向變形。另一方面，大致平行施加于三維結(jié)構(gòu)平面的張力，可使三維結(jié)構(gòu)變形，從而引起三維結(jié)構(gòu)的最外表面構(gòu)造朝大致垂直于平面的方向變形。此外，組合大致平行施加于三維結(jié)構(gòu)平面的張力與大致垂直施加于平面的壓縮力也可使三維結(jié)構(gòu)變形，從而引起三維結(jié)構(gòu)的最外表面構(gòu)造大致垂直于平面變形。
本發(fā)明另一方面是三維材料具有最外表面構(gòu)造和從內(nèi)到最外表面構(gòu)造容有物質(zhì)的空間，這樣使物質(zhì)受到保護(hù)，不與外表面無(wú)意中接觸，制造這種三維材料方法包括的工序有物質(zhì)涂布在成形面，物質(zhì)涂料從成形面轉(zhuǎn)到材料件，材料件在成形面構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)，而物質(zhì)仍保持與成形面接觸。這種方法精確地對(duì)準(zhǔn)三維結(jié)構(gòu)與物質(zhì)，以致物質(zhì)可位于從內(nèi)到最外表面構(gòu)造的三維結(jié)構(gòu)空間內(nèi)。本方法的工序還包括形成低臨界表面張力的成形面，以便使物質(zhì)與材料件粘附要比與成形面容易。
本發(fā)明還有一方面是材料物質(zhì)受到保護(hù)，不與外表面無(wú)意中接觸，直到材料變形為止。制造這種材料的方法有第一道工序，即成形網(wǎng)屏涂布第一物質(zhì)。成形網(wǎng)屏有頂面和許多凹槽，涂布工序是將第一物質(zhì)涂到頂面，凹槽不橋接。第二道工序是將具有第一面和第二面的材料件加到成形網(wǎng)屏上，使第一面與成形網(wǎng)屏頂面上的第一物質(zhì)接觸。第一物質(zhì)很好地粘附于材料件第一面。第三道工序是材料件成形，產(chǎn)生許多空心突起部，伸出第一面，進(jìn)入成形網(wǎng)屏凹槽。這許多空心突起部被從成形網(wǎng)屏轉(zhuǎn)入第一物質(zhì)的谷槽隔開(kāi)，通過(guò)使用共同轉(zhuǎn)移和成形面，許多空心突起部都與第一物質(zhì)精確對(duì)準(zhǔn)。第一物質(zhì)在突起部間谷槽內(nèi)形成互連層。
材料件第二面有許多凹入部，與許多空心突起部相對(duì)應(yīng)。本方法另外還有噴涂工序，將第二物質(zhì)噴入材料件第二面許多凹入部?jī)?nèi)，另一方面，本方法還有成形工序，即在許多突起部最外端都制有小孔。材料加到成形網(wǎng)屏工序包括卷材到成形網(wǎng)屏上的計(jì)量，或材料直接擠壓在成形網(wǎng)屏上。本方法另外包括從成形網(wǎng)屏上取下材料件工序，最好不要有殘余物質(zhì)留在網(wǎng)屏上。
本發(fā)明再有一方面是材料物質(zhì)受到保護(hù)，不與外表面無(wú)意中接觸，直到材料變形為止，這種制造材料的方法有第一道工序，即支腳涂層頂面伸出第一物質(zhì)成形板。支腳靠空間彼此分開(kāi)。涂布工序是將第一物質(zhì)涂到支腳頂面，空間無(wú)橋接，第二道工序是將有第一面和第二面的材料件加到支腳上，使第一面與支腳頂面上的第一物質(zhì)接觸。第一物質(zhì)很好地粘附于材料件。第三道工序是材料件在成形板支腳上成形，產(chǎn)生許多空心突起部，伸出第二面，許多空心突起部有凹入部，與具有第一物質(zhì)分立點(diǎn)的支腳套準(zhǔn)。材料件有互連谷槽，設(shè)在第二面，與支腳間的空間相對(duì)應(yīng)。
材料加到支腳上的工序可包括卷材到支腳上的計(jì)量，或材料直接擠壓在支腳上。作為另一種可供選擇的方法，還有成形工序，即在許多突起部間的互連谷槽上都制有小孔。本方法另外包括從支腳上取下材料件工序，最好不要有殘余物質(zhì)留在支腳上。
本發(fā)明又有一個(gè)方面是材料件上的物質(zhì)受到保護(hù)，不與外表面無(wú)意中接觸，直到材料變形為止。材料件包括變形材料件，它有第一面，制成許多被谷槽隔開(kāi)的空心突起部。這許多空心突起部具有最外端。材料件還有第二面。第二面有許多凹入部，與第一面上的許多空心突起部相對(duì)應(yīng)。物質(zhì)粘附于許多空心突起部間谷槽，并且部分填滿(mǎn)。物質(zhì)在許多空心突起部最外端下面有一表面，以便在變形薄膜件第一面一部分靠近目標(biāo)表面時(shí)，許多空心突起部防止物質(zhì)與目標(biāo)表面之間接觸，直到這部分在目標(biāo)表面處變形為止。最好從由倒置、擠壓和延長(zhǎng)組成的種類(lèi)中，選擇模式，使許多突起部變形。最好采用倒置和/或擠壓模式，使許多突起部都在未受到至少每平方英寸0.1磅(0.69kpa)壓力前，都不能真正變形。
谷槽至少有一部分容有物質(zhì)。最好谷槽中有互連層物質(zhì)，以便物質(zhì)與目標(biāo)表面接觸，形成連續(xù)形式。物質(zhì)很好地粘結(jié)材料件第一面。第二面上許多凹入部也可有噴涂物質(zhì)，與轉(zhuǎn)到第一面的物質(zhì)一樣或不同。
雖然本說(shuō)明書(shū)以權(quán)利要求來(lái)結(jié)束，具體指出并明確提出了本發(fā)明權(quán)利要求，但可以認(rèn)為，按照以下最好實(shí)施例描述，配合相同參考編號(hào)標(biāo)出同一零件的附圖，就能更好地對(duì)本發(fā)明加以理解。


圖1為本發(fā)明最好實(shí)施例上視平面圖，顯示材料件具有截錐體突起部，被互連形物質(zhì)所包圍；圖2為局部放大上視平面圖，表示突起部的一種排列；圖3為圖2剖面線(xiàn)3-3正視剖面圖，表示突起部作為突起部間物質(zhì)層用的間隙結(jié)構(gòu)，以便使接觸突起部最外端的目標(biāo)表面不能接觸物質(zhì)層；圖4為正視剖面圖，與圖3相同，表示材料壓到目標(biāo)表面的結(jié)果，這樣突起部通過(guò)真正倒置和/或擠壓而變形，使突起部間物質(zhì)層能接觸目標(biāo)表面；圖5為本發(fā)明材料制造方法原理圖，顯示連續(xù)卷材進(jìn)入成形滾筒，滾筒表面已涂有物質(zhì)，而后在薄膜構(gòu)成突起部前，將物質(zhì)轉(zhuǎn)到卷材；圖6為成形網(wǎng)屏正視剖面圖，用于制造本發(fā)明的三維材料表面，顯示構(gòu)成突起部的錐形槽；圖7為正視剖面圖，顯示物質(zhì)噴涂到成形網(wǎng)屏頂面，要使物質(zhì)不能橋接頂面凹槽；圖8為正視剖面圖，表示材料件布置在物質(zhì)層頂部，接受物質(zhì)側(cè)對(duì)面的紅外線(xiàn)輻射源熱能；圖9為正視剖面圖，表示通過(guò)凹槽抽真空，將受熱的材料吸入凹槽，在物質(zhì)模型間的材料上形成空心突起部；圖10為正視剖面圖，表示成形網(wǎng)屏已取下，留下物質(zhì)層連接突起部間材料；圖11為正視剖面圖，與圖9相同，表示液壓成形，代替真空成形，突起部最外端有孔；圖12為本發(fā)明材料制造方法原理圖，與圖5所示方法相同，只是薄膜直接擠壓在成形滾筒上，噴墨裝置從滾筒外面將物質(zhì)分立部分噴入空心突起部凹入部；圖13為圖12方法產(chǎn)生的材料正視剖面圖，表示成形網(wǎng)屏已取下，物質(zhì)部分連接成形材料兩側(cè)，兩側(cè)物質(zhì)則用上述間隙結(jié)構(gòu)突起部保護(hù)；圖14為正視剖面圖，與圖4相同，表示圖13材料壓在兩個(gè)外表面中間的結(jié)果，這樣突起部通過(guò)真正倒置和/或擠壓而變形，使突起部間物質(zhì)層和突起部?jī)?nèi)物質(zhì)分立部分能接觸目標(biāo)表面；圖15為材料制造另一可供選擇的方法正視剖面圖，與圖8和9相同，只是網(wǎng)屏上用錐形銷(xiāo)代替孔口，造成圖10材料倒置，也就是說(shuō)，當(dāng)材料在涂有物質(zhì)的銷(xiāo)上成形時(shí)，物質(zhì)轉(zhuǎn)化成空心突起部，而不是轉(zhuǎn)化成突起部間的谷槽；圖16為圖15方法產(chǎn)生的材料正視剖面圖；圖17為圖8和9方法或圖15方法制成的材料正視剖面圖，表示突起部最好的尺寸相互關(guān)系；圖18為圖15方法制造的另一材料正視剖面圖，產(chǎn)生的材料與圖16相同，只是突起部間的材料谷槽上有孔；圖19為本發(fā)明制造材料另一可供選擇的方法原理圖，表示環(huán)帶繞真空滾筒和主動(dòng)輪時(shí)的成形網(wǎng)屏。
現(xiàn)參照附圖，更具體地說(shuō)，參照?qǐng)D1-4表示本發(fā)明最好的實(shí)施例，該例為三維片狀結(jié)構(gòu)，通常用10表示。材料10包括變形材料12，它有空心突起部14和位于突起部14中間的物質(zhì)層16。突起部14最好呈錐形，帶有截頭或圓頂最外端18。突起部14最好按等邊三角形均布，全部伸出材料同一側(cè)。突起部14最好彼此隔開(kāi)，中心距約為兩個(gè)突起部底座對(duì)徑或更小些，以便將突起部間谷槽體積壓縮到最低程度，從而減少位于突起部間物質(zhì)數(shù)量。突起部14高度最好小于其直徑，以便在變形時(shí)，通過(guò)基本沿垂直于材料平面的軸線(xiàn)，真正倒置和/或擠壓使其變形。這種突起部形狀和變形模式妨礙突起部14沿平行于材料平面的方向折疊，致使突起部不能阻擋突起部間物質(zhì)與目標(biāo)表面接觸。
圖3表示目標(biāo)表面20與物質(zhì)層16被突起部14最外端18隔離，目標(biāo)表面平滑，但也可有任何表面外形。目標(biāo)表面可以是用任何材料剛性、似剛性、或柔性制造的任何制品表面。圖4表示突起部14在作用于材料12非物質(zhì)側(cè)壓力情況下，如力F所示，局部變形后，接觸物質(zhì)層16的目標(biāo)表面20。
在具體的最好實(shí)施例中，錐形突起部14底座對(duì)徑約為0.015英寸(0.038cm)到0.030英寸(0.076cm)，最好是0.025英寸(0.064cm)。此外，中心距大約0.03英寸(0.08cm)到0.06英寸(0.15cm)，最好是0.05英寸(0.13cm)。這樣可產(chǎn)生高數(shù)量密度的突起部。單位面積突起部越多，材料件越薄，突起部壁也就能正常承受規(guī)定的變形力。在最好的實(shí)施例中，突起部每平方英寸數(shù)量超過(guò)200，突起部占材料件突起部側(cè)大約30％到70％。突起部高度約為0.004英寸(0.010cm)到0.012英寸(0.030cm)，最好是0.006英寸(0.015cm)。最好的材料是0.0003英寸(0.0076mm)公稱(chēng)厚度的高密度聚乙烯(HDPE)?？刹扇〉奈镔|(zhì)層16最好是膠乳壓感膠粘劑，厚度約0.001英寸(0.025mm)。更加可取的物質(zhì)層16厚度約0.0005英寸(0.013mm)到0.002英寸(0.051mm)的熱熔性膠粘劑，明尼蘇達(dá)州Vadnais Heights的H.B.Fuller Co.公司制造，技術(shù)規(guī)格號(hào)Fuller HL-2115X。凡是適合材料應(yīng)用需要的膠粘劑都可采用。膠粘劑可以是重新粘牢、可脫開(kāi)、永久性或其他性質(zhì)的。選擇的突起部尺寸和間隔最好是圍繞突起部的膠粘劑路線(xiàn)連續(xù)不斷，以便使目標(biāo)表面達(dá)到氣密封。
薄膜材料可用均質(zhì)樹(shù)脂或其混合物制造，薄膜結(jié)構(gòu)內(nèi)擬采用單層或多層，不管是用共擠壓、擠壓涂布、層壓成形、還是用其他常用聯(lián)合方式。薄膜材料的主要特征是可以成形、產(chǎn)生突起部和谷槽。實(shí)用樹(shù)脂有聚乙烯、聚丙烯、PET、PVC、PVDC、膠乳結(jié)構(gòu)、尼龍等。聚烯烴類(lèi)由于成本低、易成形通常優(yōu)先采用。材料厚度最好約0.0001英寸(0.0025mm)到0.010英寸(0.25mm)。更好的厚度約為0.0002英寸(0.005mm)到0.002英寸(0.051mm)。最為可取的厚度大約0.0003英寸(0.0076mm)到0.001英寸(0.025mm)。
薄膜要有足夠高的彈性模數(shù)，使用中將薄膜拉伸減至最低程度，這對(duì)目標(biāo)表面的材料10密封是有益的。拉伸薄膜產(chǎn)生平行于膠粘劑接觸平面的殘余力會(huì)造成膠粘劑粘合力減弱而斷裂。突起部越大，彼此間隔越小，則規(guī)定薄膜中發(fā)生拉伸的可能性就越大。雖然人們認(rèn)為，材料10的彈性作為容器包扎，密封容器使用不合乎需要，但對(duì)容納一種物質(zhì)模式的彈性材料來(lái)說(shuō)，卻具有許多其他潛在用途。把突起部間隔降低到可能制造的最小間隔，可使材料拉伸提高，但卻有益于減小突起部間物質(zhì)體積。本發(fā)明成形材料用途不同，除選擇與其所用的物質(zhì)外，還要求突起部有理想的尺寸和密度。
圖5表示材料10自動(dòng)加工過(guò)程，通常用30表示，制造材料最好是含有壓感膠粘劑的熱塑性薄膜。成形網(wǎng)屏32呈曲面，構(gòu)成滾筒。物質(zhì)源和涂布系統(tǒng)34位于進(jìn)給空轉(zhuǎn)輥36的上方。用物質(zhì)涂布系統(tǒng)34，在成形網(wǎng)屏32外表面40，涂一薄層物質(zhì)38。處理外表面40，使具有低臨界表面張力，以致物質(zhì)38在冷卻或干燥時(shí)不能牢固粘結(jié)。在最好的實(shí)施例中，外表面涂布21000系列專(zhuān)利脫膜涂料，由位于田納西州孟菲斯的田納西Plasma Coatings Inc.公司生產(chǎn)應(yīng)用。人們認(rèn)為，這種涂料主要是一種有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂。如涂在本發(fā)明方法用的不銹鋼成形網(wǎng)屏上時(shí)，該涂料的臨界表面張力為18達(dá)因/厘米。其他能證明適合可降低臨界表面張力的材料是石蠟、硅酮、PTFE等。
薄物質(zhì)涂層是約為0.001英寸(0.025mm)厚的壓感膠粘劑涂層。自動(dòng)加工過(guò)程30有一卷材42，在進(jìn)給空轉(zhuǎn)輥36與成形網(wǎng)屏32之間穿過(guò)。在加工過(guò)程30中，卷材42引到物質(zhì)層38頂部。卷材42最好吸引到物質(zhì)層38上，至少足以使物質(zhì)的吸引力對(duì)卷材42要比對(duì)成形網(wǎng)屏32大。例如，如果卷材42是聚烯烴薄膜，則用電暈處理薄膜，使薄膜更易于濕潤(rùn)，從而提高粘合力。另一方面，如圖12所示，材料可直接擠壓在物質(zhì)層38頂部網(wǎng)屏外表面上。
由于成形網(wǎng)屏32轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)空轉(zhuǎn)輥36，故來(lái)自輻射熱源44或其他熱源的熱能對(duì)卷材42軟化，進(jìn)行真空熱成形非常有用。聚合薄膜最易熱成形，而其他材料，如金屬箔，紙則壓凸或液壓成形最佳，但材料成形前加熱是無(wú)益的。
同時(shí)，物質(zhì)層38從滾筒轉(zhuǎn)到卷材。真空歧管46與成形網(wǎng)屏32配合操作，以便吸引卷材42圍繞物質(zhì)層38進(jìn)入成形網(wǎng)屏32上的凹槽，構(gòu)成與突起部14一樣的突起部。
眾所周知，本技術(shù)中還有卷材突起部成形用的其他可供選擇的熱能和真空作法。例如，在卷材靠在成形網(wǎng)屏上時(shí)，向變形薄膜無(wú)物質(zhì)側(cè)施加熱壓縮氣體，可產(chǎn)生突起部。另外，卷材靠成形網(wǎng)屏機(jī)械壓凸又是凹入成形結(jié)構(gòu)用的另一種成形方法。
成形網(wǎng)屏32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，完成真空熱成形，液壓成形，壓凸或其聯(lián)合加工，然后卸下成形卷材43，繞到卸料空轉(zhuǎn)輥48，自動(dòng)加工過(guò)程30還有噴涂器50，位于物質(zhì)涂布系統(tǒng)34上方。噴涂器50可用于外表面40涂布再生脫模劑，以便物質(zhì)38更好地吸引到卷材42上。另一方面，外表面40可涂永久性脫模劑，減輕對(duì)噴涂器50的需要。
圖6-10表示制造材料10分立件的最好的實(shí)驗(yàn)室方法工序，材料最好是含壓感膠粘劑物質(zhì)的熱塑性薄膜，該方法通常用60表示。如圖6所示，方法60采用的成形網(wǎng)屏62上有許多錐形槽64，大端直徑約0.025英寸(0.064cm)。凹槽64最好光刻在成形網(wǎng)屏62上，網(wǎng)屏最好是不銹鋼片，厚度約0.006英寸(0.015cm)到0.012英寸(0.030cm)。成形網(wǎng)屏62有一頂面66，該面最好有涂層，具有膠粘劑物質(zhì)脫模性能。
錐形槽64側(cè)壁具有0°到60°不等的錐角，也就是說(shuō)，凹槽可是直邊壁，也可是錐形壁。例如在有沖孔的網(wǎng)屏上可以發(fā)現(xiàn)是直邊壁。在共同所有的美國(guó)專(zhuān)利，如Radel和Thompson的No.4,342,314,Radel等人的No.4,508,256和Mullane,Jr.的No.4,509,908中詳細(xì)描述了光刻制造金屬網(wǎng)屏的方法，本文特此編入供參考。
圖7表示用噴涂器70將物質(zhì)68噴到頂面66。物質(zhì)68為橡乳膠，干燥后成為壓感膠粘劑。例如，使用熱風(fēng)或輻射熱達(dá)到干燥。最好如圖5所示，用轉(zhuǎn)移涂布方法，把熱熔性膠粘劑涂到頂面66。有些物質(zhì)不必干燥，如粉料或微囊密封的液體。物質(zhì)68最好不要橋接凹槽，而是只保留在槽間頂面66上。在頂面66噴涂物質(zhì)時(shí)，通過(guò)凹槽64抽成低度真空，有助于避免物質(zhì)橋接凹槽64。
圖8表示材料72典型件，用0.0003英寸(0.0076mm)到0.001英寸(0.025mm)公稱(chēng)厚度的高密度聚乙烯制造而成，布置在干燥的橡乳膠頂部或熱熔性膠粘劑涂層上，高密度聚乙烯優(yōu)于低密度聚乙烯，因?yàn)榍罢呖芍瞥奢^薄的材料件，用于相同的突起部變形強(qiáng)度，而且因?yàn)橐坏┳冃?，HDPE突起部不會(huì)象LDPE突起部那樣，回彈到未變形初始構(gòu)型。材料件72最好有物質(zhì)側(cè)74，經(jīng)過(guò)處理，達(dá)到物質(zhì)68最大粘合力。還有朝外的無(wú)物質(zhì)側(cè)76。為了激發(fā)HDPE材料件熱成形，用一盞紅外線(xiàn)加熱燈78或從無(wú)物質(zhì)側(cè)76用熱風(fēng)加熱薄膜。用加熱燈加熱可持續(xù)約60秒，直到HDPE薄膜件加熱到大約200°F(93℃)到300°F(149℃)為止。
如圖9所示，在材料件72加熱后，立即用真空源(無(wú)圖示)對(duì)凹槽64開(kāi)口端抽真空V。真空度V最好約20英寸水銀柱(68kPa)。真空V吸引軟化材料72部分，從凹槽64上面，向下進(jìn)入凹槽64，形成突起部75。材料件72被冷卻時(shí)，還會(huì)制成成形材料73。成形材料73從成形網(wǎng)屏62上取下，如圖10所示。由于粘合力良好，物質(zhì)68保持粘結(jié)在成形材料件73上。因此，材料件熱成形，產(chǎn)生有截錐體或圓頂最外端的錐形突起部。最外端最好伸出物質(zhì)層68表面大約0.003英寸(0.076mm)到0.011英寸(0.279mm)。不同形狀的網(wǎng)屏凹槽可產(chǎn)生除錐形外的突起部形狀。例如，凹槽可有棱錐形、半球形、圓柱形、多角形及細(xì)長(zhǎng)形；但是，人們認(rèn)為，錐形突起部具有真正始終如一的倒置和/或擠壓阻力。形成的凹槽可在規(guī)定型式內(nèi)，產(chǎn)生各種形狀和尺寸以及高度的突起部，但是，另一方面，通常希望突起部均勻，以便使變形力可以預(yù)測(cè)，而且始終如一。
另外還發(fā)現(xiàn)，突起部形狀對(duì)材料片堆積或卷材卷成卷有影響。例如，如果相同突起部形狀一次又一次地在同一間隔重復(fù)，則相鄰堆積材料片和相鄰成卷層往往套疊一起，從而把保護(hù)內(nèi)部到間隙結(jié)構(gòu)物質(zhì)方面間隙結(jié)構(gòu)的益處抵銷(xiāo)。對(duì)于套疊有問(wèn)題的場(chǎng)所，不均勻形狀、尺寸或間隔部?jī)?yōu)于錐形突起部正規(guī)型式。1996年11月8日與本申請(qǐng)書(shū)同時(shí)申請(qǐng)的共同轉(zhuǎn)讓共未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)公布了不均勻形狀、尺寸或間隔的突起部，其委托摘要號(hào)6356和USPTO編號(hào)—。
正如用于突起部成形那樣，由于用同一通用成形網(wǎng)屏把物質(zhì)轉(zhuǎn)到材料，故物質(zhì)模型便于與突起部套準(zhǔn)。在最好的實(shí)施例中，成形網(wǎng)屏62頂面66均連續(xù)，只有凹槽64除外；所以物質(zhì)模型在這種構(gòu)型中全部互連。但是，如果物質(zhì)間斷模型涂在成形網(wǎng)屏62上，則在突起部間產(chǎn)生間斷物質(zhì)模型。
人們認(rèn)為，突起部尺寸、形狀和間隔，卷材性能，如彎曲模量、材料剛度、材料厚度、硬度、撓曲溫度以及成形過(guò)程都對(duì)突起部強(qiáng)度起決定作用。例如成形過(guò)程對(duì)聚合薄膜非常重要，因?yàn)椤袄涑尚巍被驂和巩a(chǎn)生殘余應(yīng)力，而且產(chǎn)生的壁厚分布也不同于高溫?zé)岢尚萎a(chǎn)生的。對(duì)于某些用途，最好是要有足夠的剛度(變形阻力)，至少承受每平方英寸0.1磅壓力(0.69kPa)，在物質(zhì)接觸外表面之處，突起部基本沒(méi)有變形。這種要求的一個(gè)例子是必須把卷材纏到卷輥上，以便運(yùn)輸和/或分配。即使內(nèi)卷壓力很低，每平方英寸0.1磅(0.69kPa)，卷輥內(nèi)部殘余內(nèi)卷壓力也能使卷材突起部變形，足以引起卷材層重疊，與物質(zhì)接觸。突起部需要有“閾值”剛度，防止發(fā)生這種纏繞損壞。同樣，當(dāng)卷材作為松散片材貯存或分配時(shí)，也需要有這種“閾值”剛度，防止產(chǎn)品由于片材重疊層重量或其他外力，如裝運(yùn)振動(dòng)，裝卸不良，跌落等誘發(fā)力而過(guò)早活化。
圖11到16表示上文描述的另一可供選擇的方法和材料。圖11表示一種材料成形方法，通常用80表示。方法80有變形材料82，布置在成形網(wǎng)屏84上。成形網(wǎng)屏84有頂面86和凹槽88。頂面86這樣涂布物質(zhì)90，要使物質(zhì)90不能橋接凹槽88。如同圖8和9所示實(shí)施例，材料82置于物質(zhì)90頂部。但是圖11表示正壓成形力H從網(wǎng)屏上面作用在材料82上，而不是從網(wǎng)屏下面施加真空力。成形力H可從對(duì)材料82施加壓力的液體中產(chǎn)生，如同液壓成形。成形力H也可通過(guò)施加壓氣，多半是加熱產(chǎn)生。正壓成形所用的最好液體是熱水，在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利如Curro等人的No,4,695,422,Curro等人的No.4,778,644和Curro等人的No.4,839,216中有更詳細(xì)的描述，本文特此編入供參考。
圖11還表示材料82變形，產(chǎn)生突起部92。突起部92有最外端94。雖然在本發(fā)明材料許多使用場(chǎng)合不需要，但每個(gè)最外端上面都有小孔96，以便使產(chǎn)生的材料具有通氣性和/或物質(zhì)滲透性。理想的小孔96直徑尺寸為0.001英寸(0.025mm)到0.039英寸(1.000mm)。
圖12提出又一種加工過(guò)程，通常用100表示，加工過(guò)程100與圖5所示加工過(guò)程30一樣。加工過(guò)程100有成形網(wǎng)屏102，呈曲面，構(gòu)成滾筒。物質(zhì)源和涂布系統(tǒng)104位于擠壓機(jī)106上方。物質(zhì)涂布系統(tǒng)104將一薄層物質(zhì)108涂在成形網(wǎng)屏102外表面110上。處理外表面110，使具有低臨界表面張力，以便在物質(zhì)108干燥或冷卻后，物質(zhì)108能更好地粘結(jié)在引到物質(zhì)108的材料上，而不是粘結(jié)在外表面110上。加工過(guò)程100與加工過(guò)程30所不同的是產(chǎn)生材料112采用材料112直接擠壓在成形網(wǎng)屏102上，而不用計(jì)量預(yù)成形卷材。材料112布置在物質(zhì)層108頂部，而材料112對(duì)物質(zhì)108比對(duì)外表面110有更大的吸引力，致使中間發(fā)生接觸時(shí)，物質(zhì)108有效地轉(zhuǎn)移到材料112。
成形網(wǎng)屏102轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)106時(shí)，如圖11所示，材料112成形，但最好無(wú)小孔。所示真空歧管116，配合成形網(wǎng)屏102，以便吸引材料112圍繞物質(zhì)層108，進(jìn)入成形網(wǎng)屏102凹槽，形成空心突起部，一旦成形，空心突起部最好從“噴墨”式物質(zhì)噴涂輸送系統(tǒng)120下面通過(guò)，從成形網(wǎng)屏102外面每個(gè)空心突起部的凹入部?jī)?nèi)涂一點(diǎn)物質(zhì)122，產(chǎn)生成形材料121。雖然在物質(zhì)噴涂系統(tǒng)120與空心突起部之間需要套準(zhǔn)，但系統(tǒng)120可以成形網(wǎng)屏102凹槽直接套準(zhǔn)，因?yàn)檫@些凹槽確定了突起部位置。這樣要比與過(guò)渡卷材，特別是很薄卷材套準(zhǔn)容易的多。然后，成形材料121圍繞卸料空轉(zhuǎn)輥118卸料。
圖13表示離開(kāi)加工過(guò)程100后的成形材料121。成形材料121有突起部124和圍繞突起部124的谷槽126。互相連接、連續(xù)不斷的物質(zhì)層108很好地置于谷槽126內(nèi)。不過(guò)，如前所述，成形網(wǎng)屏間斷涂布物質(zhì)會(huì)在材料121上產(chǎn)生間斷物質(zhì)模型?？招耐黄鸩?24內(nèi)凹入部是物質(zhì)122分立點(diǎn)。物質(zhì)108與物質(zhì)122可以相同，如壓感膠粘劑。60是壓感膠粘劑，物質(zhì)108與122則在成形材料121兩對(duì)邊，防止與材料121相鄰的表面接觸。在這種情況下，成形材料與膠粘劑108與122一起可起到雙面膠帶的作用。圖14表示成形材料121在外力F作用下，外表面128和130在兩邊接觸時(shí)，是如何起作用的。突起部124變形通過(guò)真正倒置和/或擠壓，以此放置物質(zhì)108，與表面128接觸，放置物質(zhì)122，與表面130接觸。但是物質(zhì)108與122彼此明顯不同，可用來(lái)達(dá)到不同的目的。
例如，如果本發(fā)明三維結(jié)構(gòu)用作膠帶或貯存包裝物，則外接觸面不是柔性，就是剛性，不是平面，就是非平面。如是三維結(jié)構(gòu)變形，最好用于剛性目標(biāo)表面。如果物質(zhì)是膠粘劑，旨在結(jié)構(gòu)變形后，可脫開(kāi)粘結(jié)目標(biāo)表面，那么粘合力程度非常重要。對(duì)于粘結(jié)后需要有脫開(kāi)性能的貯存包裝物，最好用壓感膠帶委員會(huì)方法PSTC-1測(cè)量膠粘劑的撕裂強(qiáng)度，用4.5磅(2.04kg)壓輥，以每分鐘12英寸(30.5cm)速度，把長(zhǎng)12英寸(30.5cm)，寬1英寸(2.5cm)薄膜帶一次滾壓在平滑不銹鋼表面上，然后進(jìn)行試驗(yàn)，其峰值粘合力約為1盎司/英寸到50盎司/英寸帶寬，最好大約1到2.5盎司/英寸(0.012到0.027kg/cm)帶寬。
貯存包裝物用最小粘合力保持密封最為理想，這樣包裝物易于剝離開(kāi)啟，接近貯存的物品。倒置突起部，尤其是用HDPE制造的突起部可把突起部回彈減至最低程度，從而不再需要較高的粘合力，以便防止密封變?nèi)醵屏?，在該?shí)施例中，最好是突起部在倒置或擠壓后仍保持“死態(tài)”或非彈性；但是，如果打算永久性粘結(jié)，侵蝕性膠粘劑克服回彈，則可用彈性突起部。另外，在材料打算重復(fù)使用的地方，用彈性突起部也是理想的。
圖15和16表示本發(fā)明另一可供選擇的材料制造加工過(guò)程，通常用140表示，加工過(guò)程140有一成形板142，代表成形網(wǎng)屏，成形板有支腳144向外伸出，支腳144最好是錐形，用谷槽146隔開(kāi)。每個(gè)谷槽146底部有一小孔148，貫通成形板142。小孔148可用于支腳144間抽真空V，以便在支腳上形成材料變形件。液壓成形和壓凸都有可供選擇的成形裝置，使材料適應(yīng)凸面成形結(jié)構(gòu)。
圖15表示支腳144，有外端150，涂布物質(zhì)152。在物質(zhì)152頂部放置一變形材料件154，對(duì)物質(zhì)152具有比支腳144外端150更大的吸引力，例如，如果材料154是聚合薄膜，則在材料154外面，有一熱發(fā)生燈156，用來(lái)加熱材料，以便保溫，進(jìn)行真空成形。圖16表示材料154真空成形產(chǎn)物，成形板142已取下。產(chǎn)物是成形材料155。當(dāng)真空把材料154向下吸進(jìn)谷槽146時(shí)，支腳144上形成許多錐形突起部158。支腳除錐形外還有其他形狀，可產(chǎn)生相應(yīng)形狀的突起部。支腳形狀也有可能是棱錐形、半球形、圓柱形、多角形及細(xì)長(zhǎng)形；但是，人們認(rèn)為，錐形突起部具有真正預(yù)測(cè)和始終如一的倒置和/或擠壓阻力。支腳在規(guī)定型式內(nèi)也可有不同的形狀、尺寸和高度，但是，另一方面通常希望產(chǎn)生的突起部均勻，以便使變形力可以預(yù)測(cè)，而且始終如一。
物質(zhì)152成形后，轉(zhuǎn)移到突起部158內(nèi)。材料無(wú)論在何處真空成形，突起部158側(cè)壁160與位于支腳上的材料原始厚度相比均會(huì)變薄。材料162被吸入支腳144間谷槽146的部分也可變薄；但是，另一與物質(zhì)152外端150保持接觸的部分164，一般不會(huì)通過(guò)加工過(guò)程140而真正變薄。由于支腳外端邊緣有材料摩擦，這點(diǎn)不容置疑。
在加工過(guò)程140中，突起部間材料162部分成形，因而，可能變薄，而在加工過(guò)程60和100中，突起部75和92是分別成形，所以，也可能變薄。
不難看出，用熱熔性膠粘劑作物質(zhì)，實(shí)施本發(fā)明時(shí)，熱成形與其他物質(zhì)加工時(shí)表現(xiàn)不同。其差別在于用熱熔性膠粘劑涂在成形表面上時(shí)，成形的突起部往往表現(xiàn)側(cè)壁更薄?？梢哉J(rèn)為，熱熔性膠粘劑在接觸金屬成形面時(shí)，冷卻固化，從而防止與膠粘劑接觸的卷材被吸入凹槽，以便產(chǎn)生均勻厚度的谷槽。如用其他物質(zhì)，如膠乳粘合劑，則產(chǎn)生更厚的突起部側(cè)壁，這可能是因?yàn)橐恍┡c分型面或成形面支腳頂部膠粘劑接觸的卷材在熱成形過(guò)程中流入凹槽。
圖17表示本發(fā)明谷槽和突起部最好形狀，它使突起部能夠真正倒置和/或擠壓作為一種變形模式。最好的形狀可把突起部折疊和對(duì)位于突起部間，或內(nèi)空心突起部間，或兩者都有谷槽中的物質(zhì)干擾減少到最低程度。此外，最好的形狀還有助于保護(hù)對(duì)突起部變形有可重復(fù)能預(yù)測(cè)的阻力。圖17表示每個(gè)突起部都由高度尺寸A和底座對(duì)徑尺寸B構(gòu)成。底座對(duì)徑B與高度A最好比率至少為2∶1，這種比率能使突起部真正倒置和/或擠壓，而無(wú)折疊。
達(dá)到更加理想效果的側(cè)壁厚度斷面會(huì)對(duì)變形模式和變形力有影響。突起部側(cè)壁連接突起部最外部分與鄰接突起部基圓的均勻材料。構(gòu)成的側(cè)壁還包括基本最外部分范圍內(nèi)的周邊區(qū)，該區(qū)比最外部分內(nèi)部區(qū)實(shí)際要薄。至少側(cè)壁一部分實(shí)際比鄰接基圓的均勻材料要薄，這里的突起部，使用者認(rèn)為變形最好。與突起部最外部分材料相比，至少在部分側(cè)壁中實(shí)際也有較薄的側(cè)壁，同樣有利于主要發(fā)生在側(cè)壁結(jié)構(gòu)內(nèi)的變形偏移。
在有較小突起部的結(jié)構(gòu)中，正如高數(shù)量密度突起部型式中表明那樣，這種較薄側(cè)壁厚度格外有用。
如使用有成形網(wǎng)屏孔主要是直邊網(wǎng)屏壁的成形網(wǎng)屏生產(chǎn)方法會(huì)影響側(cè)壁厚度斷面。這種加工過(guò)程考慮到實(shí)際較薄側(cè)壁厚度，因?yàn)橥黄鸩孔杂傻貜幕鶊A吸入成形網(wǎng)屏凹槽，達(dá)到與內(nèi)部備用網(wǎng)屏接觸點(diǎn)。內(nèi)部備用網(wǎng)屏的用途是防止更多地吸引突起部。這一方法產(chǎn)生側(cè)壁范圍內(nèi)更多不同的厚度斷面。
圖18表示圖16另一種可供選擇的材料，最好也用圖15加工過(guò)程制造。材料170具有空心突起部172，被互連谷槽174包圍。內(nèi)空心突起部172是物質(zhì)點(diǎn)176。圖16材料與圖18材料之間差異是在谷槽174上增加了小孔178，如圖18所示。例如，按圖15所示成形法，施加圖11成形力H，代替加熱燈156和真空力V，可制成小孔178。
圖19表示與本發(fā)明材料10相同的材料制造最佳方法。通常用180表示。成形材料最好是透明或半透明的，以便在變形前能精確定位。但是透明也帶來(lái)新問(wèn)題，即確定三維結(jié)構(gòu)哪邊來(lái)放置物質(zhì)，以便知道哪邊靠在目標(biāo)表面。例如，在三維結(jié)構(gòu)表面設(shè)置標(biāo)記，物質(zhì)染上不同于三維結(jié)構(gòu)的顏色，或者設(shè)置不同著色的層壓材料結(jié)構(gòu)，可以解決物質(zhì)側(cè)的識(shí)別問(wèn)題。如是標(biāo)簽，由于材料邊緣可用于正確定位，故不需要透明的。
成形時(shí)，使材料具有微觀變形也是有益的，如在材料一邊與另一邊之間顯示區(qū)別。例如在本發(fā)明中，材料件吸入成形網(wǎng)屏凹槽，靠在微觀變形表面，如具有微孔的真空轉(zhuǎn)筒，可以實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)最外表面構(gòu)造的微觀變形。
成形網(wǎng)屏181通過(guò)空轉(zhuǎn)帶輪182和從動(dòng)真空輥184。成形網(wǎng)屏181最好是厚0.005英寸(0.013cm)，寬12.5英寸(31.8cm)，周長(zhǎng)6英尺(183cm)的不銹鋼帶，鋼帶上腐蝕有凹槽所需突起圖案。覆蓋真空輥184外表面是195目無(wú)縫鎳網(wǎng)屏，其直徑8.63英寸(21.9cm)，用作成形網(wǎng)屏181多孔背面。
為了生產(chǎn)含有材料的壓感膠粘劑，物質(zhì)186最好是熱熔性膠粘劑，在成形網(wǎng)屏以大約每分鐘20英尺(610cm)速度移動(dòng)時(shí)，用物質(zhì)涂布器188涂到成形網(wǎng)屏181上。例如，材料190，一種HDPE薄膜卷材，厚約0.0005英寸(0.0013cm)，在材料進(jìn)給空轉(zhuǎn)輥192，與涂有物質(zhì)的成形網(wǎng)屏接觸。溫度約600°F(316℃)，流量約11.25標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分(0.32立方米/分)的熱風(fēng)，當(dāng)材料經(jīng)過(guò)真空輥184，而且從真空源(無(wú)圖示)，通過(guò)固定真空坡歧管196，經(jīng)真空輥184對(duì)成形網(wǎng)屏181抽真空時(shí)，從熱風(fēng)源194徑向射向材料190。材料被熱風(fēng)源194加熱時(shí)，抽真空大約12英寸水銀柱(40.6kPa)。涂有物質(zhì)的成形材料198在剝膜輥200上，從成形網(wǎng)屏181上剝離。
不銹鋼成形網(wǎng)屏181為裝配式縫合帶。用數(shù)道工序裝配而成。用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)凹槽圖案，再打印到透明陽(yáng)圖片上，形成照相蒙片，進(jìn)行光刻，照相蒙片用于產(chǎn)生腐蝕和非腐蝕區(qū)。腐蝕材料一般是不銹鋼，但也可能是黃銅、鋁、銅、鎂和其他材料，其中包括合金。此外，在光增感聚合物上，而不是金屬蝕刻成凹槽圖案。在共同所有的美國(guó)專(zhuān)利，如Johnson等人的No.4,514,345,Smurkoski等人的No.5,098,522,Trokhan的No.4,528,239及Trokhan的No.5,245,025中除描述聚合物成形網(wǎng)屏制造方法外，還描述了示例，本文特此編入供參考。
然后，將成形網(wǎng)屏做成連續(xù)帶，采用激光或電子束焊接方法，對(duì)頭焊在一起。這樣產(chǎn)生幾乎覺(jué)察不到的焊縫，因?yàn)楸仨毎寻疾蹐D案斷裂減至最低程度。最后一道工序是環(huán)形帶涂布低臨界表面張力(不粘)的涂料，如上文所述田納西州Plasma Coatings Inc.公司生產(chǎn)的21000系列材料。這種涂料可使成形材料不用過(guò)度拉伸或撕裂，便從帶上取下。
可以認(rèn)為，帶式成形網(wǎng)屏對(duì)平面印版或轉(zhuǎn)筒式成形網(wǎng)屏是有益的，因?yàn)榄h(huán)帶可使網(wǎng)屏模型或模型長(zhǎng)度更易于改變，采用較大模型，不用重大轉(zhuǎn)動(dòng)件。
一般說(shuō)來(lái)，本發(fā)明是三維結(jié)構(gòu)，使保護(hù)的物質(zhì)不能與外表面無(wú)意中接觸。施加壓縮力，壓扁結(jié)構(gòu)，使物質(zhì)脫開(kāi)或露出，與外表面接觸，可將該結(jié)構(gòu)基本轉(zhuǎn)化為二維結(jié)構(gòu)。但是本發(fā)明范圍也適用于使物質(zhì)不能無(wú)意中接觸的三維結(jié)構(gòu)，采用壓縮以外的方式，便基本轉(zhuǎn)化為二維結(jié)構(gòu)例如，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，作用在相同三維結(jié)構(gòu)的張力會(huì)造成縱向塑性變形，從而使尺寸或厚度收縮，同樣露出或脫開(kāi)物質(zhì)，可以認(rèn)為，在足夠的張力下，突起部間材料隨著材料平面上加力而變形，因而突起部朝同一方向延長(zhǎng)。突起部延長(zhǎng)時(shí)，高度降低。隨著足夠延長(zhǎng)，突起部高度降低到突起部中間，里面或兩者都有物質(zhì)露出的地方。
一英寸寬材料帶10系用0.0003英寸(0.0076mm)厚的HDPE制成，構(gòu)成的突起部高0.006英寸(0.152mm)，直徑0.030英寸(0.762mm)，間隔0.045英寸(1.143mm)，達(dá)到必須使突起部外露0.001英寸(0.025mm)厚位于突起部間谷槽內(nèi)的膠粘劑涂層要有大約每英寸帶寬0.80磅(0.36kg)張力。
可以組合壓縮力和張力作用在本發(fā)明材料上，以便從三維結(jié)構(gòu)內(nèi)露出物質(zhì)。雖然在本發(fā)明最好實(shí)施例中，為使物質(zhì)暴露在外表面，達(dá)到上述三維結(jié)構(gòu)足夠變形所需的張力明顯大于達(dá)到同樣結(jié)果的壓縮力，但設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)更容易受特定平面方向作用的張力而變形。例如，結(jié)構(gòu)可有平行波狀物，而不是突起部，拉伸與波狀物垂直，但處于波狀物平面的結(jié)構(gòu)可使波狀物毫不費(fèi)力地壓平。Chappell等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,518,801公布了另一種適宜的張力作用結(jié)構(gòu)，本文特此編入供參考。
在另外的示例中，加熱可適于使收縮性薄膜制成的相同結(jié)構(gòu)縮小厚度，同樣達(dá)到物質(zhì)脫開(kāi)或露出。
本發(fā)明三維結(jié)構(gòu)應(yīng)用示例，除膠帶，標(biāo)簽和貯存包裝物外，還包括浸有洗液的擦面紙，含微囊密封香水的香帶，膠粘劑嵌裝架及墻紙，醫(yī)療裹份布，調(diào)味品花紋顯露，雙組分膠粘劑，洗衣預(yù)處理化學(xué)品，磨料輸送系統(tǒng)以及其他用途，即在采取某些行動(dòng)前，需要避免與基底載有物質(zhì)接觸的地方。
正如下文所述，成形材料兩相對(duì)面可涂不同物質(zhì)。多種物質(zhì)可置于材料同一面，或成幾何形狀彼此隔開(kāi)，或混雜布置。物質(zhì)可局部成層。可一例是粘結(jié)層鄰接有固體微粒的材料表面粘附在粘接層外露面。
突起部圖案可以疊印，如位于其他較大突起部頂部的單一或多種“縮微突出”圖案，采取相同尺寸比例或不同尺寸比例。
盡管本發(fā)明具體實(shí)施例已舉例描述，顯然，對(duì)于技術(shù)熟練人員，在不違反本發(fā)明精神范圍條件下，仍可進(jìn)行各種修改和改進(jìn)，這意味著，在本發(fā)明范圍內(nèi)，所有這些修改都包含在所附權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1．三維結(jié)構(gòu)制造方法，該結(jié)構(gòu)具有最外表面構(gòu)造(Outermostsurface features)，和內(nèi)部到上述最外表面構(gòu)造的用于容納有物質(zhì)的空間，致使上述物質(zhì)受到保護(hù)，不與外表面無(wú)意中接觸，上述方法的特點(diǎn)在于包括如下工序?qū)⑽镔|(zhì)涂布于成形面，上述物質(zhì)從上述成形面轉(zhuǎn)移到材料件，以及上述材料件在上述成形面構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)，而上述物質(zhì)與上述成形面接觸，以便精確地使上述三維結(jié)構(gòu)與上述物質(zhì)重合。
2．材料制造方法，材料上的物質(zhì)受到保護(hù)，防止與外表面無(wú)意中接觸，直到上述材料變形為止。上述方法的特點(diǎn)在于包括如下工序a)在成形面上涂布第一物質(zhì)；b)將具有第一面和第二面的材料件加到上述成形面上，使上述第一面與上述成形面上的上述第一物質(zhì)接觸，上述第一物質(zhì)很好地粘附于上述材料件的上述第一面；c)使上述材料件成形，產(chǎn)生具有許多被谷槽隔開(kāi)的空心突起部的三維結(jié)構(gòu)，上述第一物質(zhì)由上述成形面轉(zhuǎn)移到上述三維結(jié)構(gòu)，使用共同轉(zhuǎn)移裝置和成形面，精確地與上述三維結(jié)構(gòu)重合。上述材料件的上述第二面上有許多凹入部，與上述許多空心突起部相對(duì)應(yīng)。
3．按照權(quán)利要求2的方法，其中上述成形面的特點(diǎn)在于成形網(wǎng)屏有頂面和許多凹槽，而且上述許多空心突起部構(gòu)成上述凹槽。
4．按照權(quán)利要求2的方法，其中，上述成形面的特點(diǎn)在于成形板具有從中伸出的支腳，上述支腳有頂面和其之間的空間，而且上述許多空心突起部在上述支腳上構(gòu)成。
5．按照權(quán)利要求1,2,3或4的方法，其特點(diǎn)在于還包括使上述成形面具有低臨界表面張力的工序。
6．按照權(quán)利要求2,3,4或5的方法，其特點(diǎn)在于還包括將上述第二物質(zhì)噴入上述材料件上述第二面上的上述許多凹入部工序。
7．柔性薄膜制造方法，簿膜上有壓敏膠粘劑，其受到保護(hù)防止無(wú)意中粘合，上述柔性薄膜只在對(duì)其加壓時(shí)，才能粘合到目標(biāo)表面上，上述方法的特點(diǎn)在于包括如下工序a)在成形網(wǎng)屏上涂布?jí)好裟z粘劑，上述成形網(wǎng)屏有頂面，上述頂面又有許多凹槽，上述壓敏膠粘劑涂到上述頂面的涂布工序，不橋接上述凹槽；b)放置柔性薄膜件，使之與上述成形網(wǎng)屏頂面的壓敏膠粘劑接觸，上述壓敏膠粘劑很好地粘附于上述柔性薄膜件；c)使上述柔性薄膜件成形，產(chǎn)生許多突起部，它們伸入上述成形網(wǎng)屏的凹槽內(nèi)，上述許多突起部與上述壓敏膠粘劑對(duì)準(zhǔn)；d)將上述柔性薄膜件與上述壓敏膠粘劑一起從上述成形網(wǎng)屏上取下。
8．包括三維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)提供系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)具有最外表面構(gòu)造，和在上述最外表面構(gòu)造之間容納有物質(zhì)的空間，物質(zhì)(在提供到目標(biāo)表面前有相當(dāng)大的流動(dòng)阻力)充填上述三維結(jié)構(gòu)的空間，上述物質(zhì)從內(nèi)部到上述最外表面構(gòu)造有一平面，防止上述物質(zhì)與外部表面無(wú)意中接觸，其特點(diǎn)在于上述物質(zhì)一直受到保護(hù)，直到上述三維結(jié)構(gòu)充分變形大致成為一二維結(jié)構(gòu)為止，由此，上述物質(zhì)露出，與外表面接觸，上述外表面無(wú)需柔曲性。
9．按照權(quán)利要求8的物質(zhì)提供系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于大致垂直施加于上述三維結(jié)構(gòu)平面的壓縮力可使上述三維結(jié)構(gòu)變形，其中上述三維結(jié)構(gòu)的上述最外表面構(gòu)造朝上述壓縮力的方向變形。
10．按照權(quán)利要求8或9的物質(zhì)提供系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于大致平行施加于上述三維結(jié)構(gòu)平面的張力可使上述三維結(jié)構(gòu)變形，其中上述三維結(jié)構(gòu)如上述最外表面構(gòu)造朝大致垂直于上述平面的方向變形。
11．按照權(quán)利要求8,9或10的物質(zhì)提供系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于上述空間有上述物質(zhì)互連層，以便使上述物質(zhì)與上述外表面的接觸在其上面構(gòu)成連續(xù)型式。
12．按照權(quán)利要求8,9,10或11的物質(zhì)輸送系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于上述三維結(jié)構(gòu)最外表面構(gòu)造數(shù)量密度大于每平方英寸200最外表面構(gòu)造(每平方厘米31最外表面構(gòu)造)。
13．按照權(quán)利要求8,9,10,11或12的物質(zhì)提供系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于上述最外表面結(jié)構(gòu)的形狀都有高度尺寸和底座直徑尺寸，這樣規(guī)定上述形狀，使上述底座直徑尺寸與上述高度尺寸的比率至少為2∶1。
14．材料件，其有受到保護(hù)不與外表面無(wú)意接觸的物質(zhì)，直到上述材料變形為止，上述材料的第一面有許多被谷槽隔開(kāi)的空心突起部，上述許多空心突起部有最外端，上述材料件還有第二面，上述第二面有許多凹入部，與上述第一面上的上述許多空心突起部相對(duì)應(yīng)；而且第一物質(zhì)粘附和部分填充上述許多空心突起部間的上述谷槽，上述第一物質(zhì)有從內(nèi)部到上述許多空心突起部的上述最外端的表面，其特點(diǎn)在于當(dāng)上述材料件的上述第一面部分靠近目標(biāo)表面時(shí)，上述許多空心突起部防止上述第一物質(zhì)與上述目標(biāo)表面之間發(fā)生接觸，直到上述部分壓靠在上述目標(biāo)表面上造成上述部分中的許多突起部變形為止。
15．按照權(quán)利要求14的材料件，其特點(diǎn)在于使第二物質(zhì)置于上述材料件上述第二面上的上述許多凹入部中。
全文摘要
物質(zhì)釋放系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)具有最外表面構(gòu)造和容納物質(zhì)的空間。物質(zhì)在最外表面構(gòu)造下面成水平狀態(tài),以便物質(zhì)受到保護(hù),不與外表面無(wú)意中接觸。物質(zhì)一旦受到保護(hù),直到三維結(jié)構(gòu)完全變?yōu)榇笾碌亩S結(jié)構(gòu)為止,物質(zhì)由此露出接觸外表面。外表面無(wú)需柔順量。最好用壓縮力達(dá)到變形,而三維結(jié)構(gòu)最外表面構(gòu)造則朝壓縮力方向變形。三維材料制造方法包括的工序有:物質(zhì)涂布在成形面,物質(zhì)涂料從成形面轉(zhuǎn)到材料件,材料件在成形面組成三維結(jié)構(gòu),而物質(zhì)則與成形面接觸。
文檔編號(hào)C09J7/02GK1220629SQ97191648
公開(kāi)日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月10日
發(fā)明者彼德·沃辛頓·哈米爾頓, 肯尼思·史蒂芬·麥圭爾 申請(qǐng)人:普羅克特和甘保爾公司