CN100339453C - 具有用可变形间隙结构保护的物质的材料及制造方法 - Google Patents

Abstract

物质释放系统的三维结构具有最外表面构造和容纳物质的空间。物质在最外表面构造下面成水平状态，以便物质受到保护，不与外表面无意中接触。物质一旦受到保护，直到三维结构完全变为大致的二维结构为止，物质由此露出接触外表面。外表面无需柔顺量。最好用压缩力达到变形，而三维结构最外表面构造则朝压缩力方向变形。三维材料制造方法包括的工序有：物质涂布在成形面，物质涂料从成形面转到材料件，材料件在成形面组成三维结构，而物质则与成形面接触。

Description

具有用可变形间隙结构保护的物质的材料及制造方法

技术领域

本发明涉及一种片状材料，这种材料具有三维表面构造，构成的空间可容纳物质，更具体地说，这种材料表面构造可防止外表面与物质接触，直到作用力使表面构造变形为止。另外，本发明还涉及制造这种片状材料的方法。

背景技术

有些制品上涂布或浸渍有有用的物质，以备在制品与目标表面接触时使用。尽管这种制品表面上或其附近具有物质这一有利条件，但往往也有有效物质未受到保护的缺点，因而在准备使用前，易发生无意中接触，一种广泛使用的这类制品是胶带和标签领域。

在胶带，标签及其他制品技术中，采用压感胶粘剂，将胶粘剂涂布面粘附到目标表面上，人们认为，目标表示具有过早粘结问题。也就是说，胶粘剂涂布面可在目标表面正确定位前，胶粘剂与目标表面无意中接触会造成一处或一处以上的过早粘结，从而阻碍正确定位。过早粘结还会引起胶粘剂在目标表面最终定位前污染或失效。

有人试图通过在材料表面留出间隙结构，中间放置胶粘物来解决这一问题。间隙结构包括任何装置，向外伸出粘结面，即粘结面外露接触另一面前，首先接触的粘结面。例如，粘结面增加聚合泡沫胶带，构成间隙结构可以达到保护胶粘剂不与另一面过早接触。但是聚合泡沫体往往会回弹，产生一种剥离力，作用在粘合目标表面的胶粘剂上。因此，需要有更加侵蚀的胶粘剂来克服这一不良剥离力。

Calhoun等人的美国专利No.5,141,790公布了一次性可贮存压感胶带，其胶粘剂涂布面有粉粒群，间隔排列在胶粘剂上，防止胶粘剂接触目标表面，直到薄片压到目标表面为止。粉粒小于粘接层厚度，以致在压下时，粉粒埋入粘结面下面，不再起到间隔的作用。由于胶粘剂是胶带最贵重的组成部分，而且整个表面涂有一层厚胶粘剂，所以Calhoun等人所提是一种昂贵的解决方法。

Magid等人的美国专利No.4,061,820公布了一种多孔状泡沫体。这种泡沫体受压，则张开泡沫表面上的孔腔，致使压感胶粘剂可涂到张开的微孔上，泡沫体复原时，微孔闭合，将胶粘剂遮盖。泡沫体受压时，微孔把压感胶粘剂引到表面，泡沫体则粘到目标表面上。人们同样认为，这种解决问题的方式是昂贵的，而且规定胶粘剂型式连续不断或相互连接也是不可能的。而且，聚合泡沫体有不良的回弹力，使与目标表面的胶粘剂粘合力失效。此外，在某些使用场合，透明度，如对精确布置是有益的，而Magid等人提出的泡沫体则是不透明的。

Wood等人的美国专利No.4,959,265公布了一种胶粘剂涂布基底，它有一钝头部，伸出压感胶粘剂层以外。该基底背面可粘结卫生餐巾。然后，加压，使头部进入织物，达到织物接触胶粘剂的深度，使餐巾装到带孔织物上。头部进入织物，显著增强系固物的粘合力。头部应耐压，抗弯曲，还要考虑到相当柔软灵活。头部背衬最好用韧性热塑树脂浇铸模塑或挤压成形制作，头部伸出粘结面20微米到3mm，视要穿入的织物粗度而定。粘结面积最好在头部占用面积3到30倍之间。采用Wood等人提出的刚性目标表面显然行不通。

Sanders等人的美国专利No.5,344,693公布了一种基底，它有许多非互连间隔装置，向外伸出胶粘剂涂布面，使表面与另一面隔开，直到表面压在一起为止，Sanders的间隔装置是不变形的。间隔件彼此隔开，可达每个隔离片80倍尺寸。由于少数间隔件具有间隙结构功能，Sanders要求在各件间，除刚性件外，还要有刚性卷带，以防止无意中接触胶粘剂。Sanders构型的刚度与厚度相适应，所以材料昂贵。Sanders阐述了其发明用于重复封装袋。Sanders和Wood等人一样，不能做到与刚性目标表面相容，这里是构件变形，而不是目标表面。

在本申请中，上述发明者1996年10月9日申请的共同转让共未决美国专利申请书编号08/584,638公布了一种成形薄膜，带有变形空心突起部，彼此相隔很小，在突起部间有一连续层压感胶粘剂。上述共未决申请将编入本文供参考。突起部间的小间隔可使卷材很薄、柔软，还能阻止由于间隙结构单位面积高密度而偶然变形，但是，共未决申请集中在突起部间具有压感胶粘剂的成形薄膜上。上述发明者已开发新材料用的更广泛结构和可供选择的制造方法。

例如，Lauritzen等人的美国专利No.5,453,296中，公布了一种用间隙结构保护的粘结面表面和制品制造方法。Lauritzen等人阐述了卫生餐巾制造方法，这种餐巾具有槽形粘接型式，使之联装使用者的内衣，Lauritzen等人提出在抗流体渗透阻挡层薄膜上构成凹入部。在联装内衣餐巾一侧，阻挡层薄膜凹入部产生凸起区。胶粘剂置于有凸起区的阻挡层薄膜侧，凸起区之间呈分立型式。在另一可供选择的方案中，Lauritzen等人提出把胶粘剂涂在阻挡层薄膜凸起区端部，然后倒置凸起区，形成凹入部。这样胶粘剂很方便地置入凹入部。然而，Lauritzen等人的这种胶粘剂分立放置方法未能使目标表面达到粘结气密封。

Lauritzen等人还提出，必须构成这样的间隙结构，即要有足够的强度，保护胶粘剂，免于在装运和贮存过程中无意中接触，还要能活化变形。Lauritzen等人指出，达到足够刚度的是0.03英寸(0.08cm)到0.06英寸(0.15cm)厚泡沫体。在一项实施例中，锥形凹入部开口端直径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)。这么大的凹入部和厚泡沫体不可能使材料卷紧在小型辊上，供用户输送。此外，大尺寸间隙结构非常有可能使密封断开，而不是使密封连续，特别是涉及窄目标表面时，更是如此。间隙结构越小，彼此相隔越小，就愈能提高与目标表面胶粘接触的频率，更好地接近连续密封。

在Lauritzen等人另一个实施例中，打印装置把胶粘剂传到打印带，后者又将胶粘剂传到脱模带，然后再到阻挡层泡沫卷材。这种系统首先用于将胶粘剂分立补贴图案打印在阻挡层泡沫卷材上。然后，使泡沫卷材与真空板套准。当各补贴胶粘剂置于成形板凹槽上面时，真空制成含有胶粘剂的凹入部，因为有套准要求，本发明认为，则局限于比较宽大和间隔适当的间隙结构。由于成形套准要求有高的精确度，故采用Lauritzen等人的方法很难制成很小间隙结构的精细花纹。人们认为，Lauritzen等人提出的方法与共未决美国专利申请书编号08/584,638中高数量密度间隙结构微观图案相比，使材料构造局限于具有低数量密度间隙结构宏观图案的。

发明内容

本发明的目的是提出一种容纳有物质层的三维结构，物质在内保存，直到三维结构变成大致二维结构为止，否则使物质保持活化，使之能外露或脱开。

本发明另一目的是提出一种包括变形突起部，具有三维表面的变形片状材料，中间所置物质从内到突起部最外端呈连续或互连型式，而其物质只有在突起部变形达到物质水平面后才能与外表面接触。

本发明还有一目的是提出一种具有变形突起部的变形材料，材料很薄，缠在小型辊上，以便贮存和方便包装，突起部还有足够的变形阻力，以便在材料成卷存放时，防止因卷材内卷张力而过早变形。

本发明再有一目的是提出一种具有变形突起部的变形材料，突起部内或中间容有胶粘剂，一旦变形，就保持变形状态不变，回弹最小，致使胶粘剂外露，与目标表面接触，无需过度侵蚀，以便保持与目标表面的粘结。

本发明又有一个目的是提出一种材料，包括很薄有精细花纹的三维结构，具有槽形物质层，这样材料基本是透明或半透明的，以便结构变形露出物质层前，能精确定位。

本发明更有一个目的是提出一种方法，制造很薄有精细花纹的三维结构，具有槽形物质层，精确地与变形突起部套准，该方法能自动连续动作，或对连续卷材幅面运动加标记。

在本发明中，术语“物质”表示一种流动物质，在提供到目标表面之前，实际是不流动的。“物质”还表示一种材料，一点也不流动，如纤维材料或其他双面组织材料。“物质”可以指的是流体或固体。在本发明中，“物质”定义为任何材料，能够保持在三维结构的开口谷槽和/或凹入部中，例如胶粘剂，静电学，机械联锁，毛细管吸引，表面吸附以及摩擦等都可用于把物质保持在谷槽和/或凹入部中。物质可以永久性地保持在谷槽和/或凹入部，或者物质外露与外表面接触，或三维结构变形，受热或另外发生活化时，可以与其脱开。本发明目前研究的是物质，如凝胶、糊剂、泡沫体、粉末、聚结微粒、金属小球、微囊密封液体、石蜡、悬浮物、液体以及其组合物。

本发明三维结构中，空间通常开口；因此，最好使物质保持就位，未经活化措施，不能脱离结构。本发明采取的活化措施最好是三维结构压缩变形。但是，引起物质流动的活化措施会将材料加热到室温以上，或冷却到室温以下。或者提供超过地球引力的作用力，也可包括其他变形力，如张力和这些活化现象的组合力。

术语“变形材料”预计包括金属箔、聚合物片、布、织物和无纺织物、纸、纤维素纤维板、共挤压物、层压制品以及其组合物。选择的变形材料性能包括、但不限于如下组合性能或程度：多孔、无孔、微孔、透气或液体渗透、不渗透、亲水、疏水、吸水、亲脂、疏油、高临界表面张力、低临界表面张力、表面预变形、弹性屈服、塑性屈服、并电以及不导电等。

本发明一方面是物质输送系统包括三维结构，它有最外表面构造和容有物质的互连空间。物质从内到最外表面构造成水平状态，以便保护物质，不与外表面无意中接触。物质在输送到目标表面前，具有相当大的流动阻力，它充填三维结构互连空间。物质一直受到保护，直到三维结构完全变为大致的二维结构为止，物质由此外露，接触外表面，外表面无需柔顺性，最外表面构造数量密度大于200最外表面构造/平方英寸，或引表面构造/平方厘米。

大致垂直施加于三维结构平面的压缩力可使三维结构变形，从而引起上述三维结构的最外表面构造朝压缩力方向变形。另一方面，大致平行施加于三维结构平面的张力，可使三维结构变形，从而引起三维结构的最外表面构造朝大致垂直于平面的方向变形。此外，组合大致平行施加于三维结构平面的张力与大致垂直施加于平面的压缩力也可使三维结构变形，从而引起三维结构的最外表面构造大致垂直于平面变形。

本发明另一方面是三维材料具有最外表面构造和从内到最外表面构造容有物质的空间，这样使物质受到保护，不与外表面无意中接触，制造这种三维材料方法包括的工序有：物质涂布在成形面，物质涂料从成形面转到材料件，材料件在成形面构成三维结构，而物质仍保持与成形面接触。这种方法精确地对准三维结构与物质，以致物质可位于从内到最外表面构造的三维结构空间内。本方法的工序还包括形成低临界表面张力的成形面，以便使物质与材料件粘附要比与成形面容易。

本发明还有一方面是材料物质受到保护，不与外表面无意中接触，直到材料变形为止。制造这种材料的方法有第一道工序，即成形网屏涂布第一物质。成形网屏有顶面和许多凹槽，涂布工序是将第一物质涂到顶面，凹槽不桥接。第二道工序是将具有第一面和第二面的材料件加到成形网屏上，使第一面与成形网屏顶面上的第一物质接触。第一物质很好地粘附于材料件第一面。第三道工序是材料件成形，产生许多空心突起部，伸出第一面，进入成形网屏凹槽。这许多空心突起部被从成形网屏转入第一物质的谷槽隔开，通过使用共同转移和成形面，许多空心突起部都与第一物质精确对准。第一物质在突起部间谷槽内形成互连层。

材料件第二面有许多凹入部，与许多空心突起部相对应。本方法另外还有喷涂工序，将第二物质喷入材料件第二面许多凹入部内，另一方面，本方法还有成形工序，即在许多突起部最外端都制有小孔。材料加到成形网屏工序包括卷材到成形网屏上的计量，或材料直接挤压在成形网屏上。本方法另外包括从成形网屏上取下材料件工序，最好不要有残余物质留在网屏上。

本发明再有一方面是材料物质受到保护，不与外表面无意中接触，直到材料变形为止，这种制造材料的方法有第一道工序，即支脚涂层顶面伸出第一物质成形板。支脚靠空间彼此分开。涂布工序是将第一物质涂到支脚顶面，空间无桥接，第二道工序是将有第一面和第二面的材料件加到支脚上，使第一面与支脚顶面上的第一物质接触。第一物质很好地粘附于材料件。第三道工序是材料件在成形板支脚上成形，产生许多空心突起部，伸出第二面，许多空心突起部有凹入部，与具有第一物质分立点的支脚套准。材料件有互连谷槽，设在第二面，与支脚间的空间相对应。

材料加到支脚上的工序可包括卷材到支脚上的计量，或材料直接挤压在支脚上。作为另一种可供选择的方法，还有成形工序，即在许多突起部间的互连谷槽上都制有小孔。本方法另外包括从支脚上取下材料件工序，最好不要有残余物质留在支脚上。

本发明又有一个方面是材料件上的物质受到保护，不与外表面无意中接触，直到材料变形为止。材料件包括变形材料件，它有第一面，制成许多被谷槽隔开的空心突起部。这许多空心突起部具有最外端。材料件还有第二面。第二面有许多凹入部，与第一面上的许多空心突起部相对应。物质粘附于许多空心突起部间谷槽，并且部分填满。物质在许多空心突起部最外端下面有一表面，以便在变形薄膜件第一面一部分靠近目标表面时，许多空心突起部防止物质与目标表面之间接触，直到这部分在目标表面处变形为止。最好从由倒置、挤压和延长组成的种类中，选择模式，使许多突起部变形。最好采用倒置和/或挤压模式，使许多突起部都在未受到至少每平方英寸0.1磅(0.69kPa)压力前，都不能真正变形。

谷槽至少有一部分容有物质。最好谷槽中有互连层物质，以便物质与目标表面接触，形成连续形式。物质很好地粘结材料件第一面。第二面上许多凹入部也可有喷涂物质，与转到第一面的物质一样或不同。

虽然本说明书以权利要求来结束，具体指出并明确提出了本发明权利要求，但可以认为，按照以下最好实施例描述，配合相同参考编号标出同一零件的附图，就能更好地对本发明加以理解。

附图说明

图1为本发明最好实施例上视平面图，显示材料件具有截锥体突起部，被互连形物质所包围；

图2为局部放大上视平面图，表示突起部的一种排列；

图3为图2剖面线3-3正视剖面图，表示突起部作为突起部间物质层用的间隙结构，以便使接触突起部最外端的目标表面不能接触物质层；

图4为正视剖面图，与图3相同，表示材料压到目标表面的结果，这样突起部通过真正倒置和/或挤压而变形，使突起部间物质层能接触目标表面；

图5为本发明材料制造方法原理图，显示连续卷材进入成形滚筒，滚筒表面已涂有物质，而后在薄膜构成突起部前，将物质转到卷材；

图6为成形网屏正视剖面图，用于制造本发明的三维材料表面，显示构成突起部的锥形槽；

图7为正视剖面图，显示物质喷涂到成形网屏顶面，要使物质不能桥接顶面凹槽；

图8为正视剖面图，表示材料件布置在物质层顶部，接受物质侧对面的红外线辐射源热能；

图9为正视剖面图，表示通过凹槽抽真空，将受热的材料吸入凹槽，在物质模型间的材料上形成空心突起部；

图10为正视剖面图，表示成形网屏已取下，留下物质层连接突起部间材料；

图11为正视剖面图，与图9相同，表示液压成形，代替真空成形，突起部最外端有孔；

图12为本发明材料制造方法原理图，与图5所示方法相同，只是薄膜直接挤压在成形滚筒上，喷墨装置从滚筒外面将物质分立部分喷入空心突起部凹入部；

图13为图12方法产生的材料正视剖面图，表示成形网屏已取下，物质部分连接成形材料两侧，两侧物质则用上述间隙结构突起部保护；

图14为正视剖面图，与图4相同，表示图13材料压在两个外表面中间的结果，这样突起部通过真正倒置和/或挤压而变形，使突起部间物质层和突起部内物质分立部分能接触目标表面；

图15为材料制造另一可供选择的方法正视剖面图，与图8和9相同，只是网屏上用锥形销代替孔口，造成图10材料倒置，也就是说，当材料在涂有物质的销上成形时，物质转化成空心突起部，而不是转化成突起部间的谷槽；

图16为图15方法产生的材料正视剖面图；

图17为图8和9方法或图15方法制成的材料正视剖面图，表示突起部最好的尺寸相互关系；

图18为图15方法制造的另一材料正视剖面图，产生的材料与图16相同，只是突起部间的材料谷槽上有孔；

图19为本发明制造材料另一可供选择的方法原理图，表示环带绕真空滚筒和主动轮时的成形网屏。

具体实施方式

现参照附图，更具体地说，参照图1-4表示本发明最好的实施例，该例为三维片状结构，通常用10表示。材料10包括变形材料12，它有空心突起部14和位于突起部14中间的物质层16。突起部14最好呈锥形，带有截头或圆顶最外端18。突起部14最好按等边三角形均布，全部伸出材料同一侧。突起部14最好彼此隔开，中心距约为两个突起部底座对径或更小些，以便将突起部间谷槽体积压缩到最低程度，从而减少位于突起部间物质数量。突起部14高度最好小于其直径，以便在变形时，通过基本沿垂直于材料平面的轴线，真正倒置和/或挤压使其变形。这种突起部形状和变形模式妨碍突起部14沿平行于材料平面的方向折叠，致使突起部不能阻挡突起部间物质与目标表面接触。

图3表示目标表面20与物质层16被突起部14最外端18隔离，目标表面平滑，但也可有任何表面外形。目标表面可以是用任何材料：刚性、似刚性、或柔性制造的任何制品表面。图4表示突起部14在作用于材料12非物质侧压力情况下，如力F所示，局部变形后，接触物质层16的目标表面20。

在具体的最好实施例中，锥形突起部14底座对径约为0.015英寸(0.038cm)到0.030英寸(0.076cm)，最好是0.025英寸(0.064cm)。此外，中心距大约0.03英寸(0.08cm)到0.06英寸(0.15cm)，最好是0.05英寸(0.13cm)。这样可产生高数量密度的突起部。单位面积突起部越多，材料件越薄，突起部壁也就能正常承受规定的变形力。在最好的实施例中，突起部每平方英寸数量超过200，突起部占材料件突起部侧大约30％到70％。突起部高度约为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)公称厚度的高密度聚乙烯(HDPE)。可采取的物质层16最好是胶乳压感胶粘剂，厚度约0.001英寸(0.025mm)。更加可取的物质层16厚度约0.0005英寸(0.013mm)到0.002英寸(0.051mm)的热熔性胶粘剂，明尼苏达州Vadnais Heights的H.B.Fuller Co.公司制造，技术规格号Fuller HL-2115X。凡是适合材料应用需要的胶粘剂都可采用。胶粘剂可以是重新粘牢、可脱开、永久性或其他性质的。选择的突起部尺寸和间隔最好是围绕突起部的胶粘剂路线连续不断，以便使目标表面达到气密封。

薄膜材料可用均质树脂或其混合物制造，薄膜结构内拟采用单层或多层，不管是用共挤压、挤压涂布、层压成形、还是用其他常用联合方式。薄膜材料的主要特征是可以成形、产生突起部和谷槽。实用树脂有聚乙烯、聚丙烯、PET、PVC、PVDC、胶乳结构、尼龙等。聚烯烃类由于成本低、易成形通常优先采用。材料厚度最好约0.0001英寸(0.0025mm)到0.010英寸(0.25mm)。更好的厚度约为0.0002英寸(0.005mm)到0.002英寸(0.051mm)。最为可取的厚度大约0.0003英寸(0.0076mm)到0.001英寸(0.025mm)。

薄膜要有足够高的弹性模数，使用中将薄膜拉伸减至最低程度，这对目标表面的材料10密封是有益的。拉伸薄膜产生平行于胶粘剂接触平面的残余力会造成胶粘剂粘合力减弱而断裂。突起部越大，彼此间隔越小，则规定薄膜中发生拉伸的可能性就越大。虽然人们认为，材料10的弹性作为容器包扎，密封容器使用不合乎需要，但对容纳一种物质模式的弹性材料来说，却具有许多其他潜在用途。把突起部间隔降低到可能制造的最小间隔，可使材料拉伸提高，但却有益于减小突起部间物质体积。本发明成形材料用途不同，除选择与其所用的物质外，还要求突起部有理想的尺寸和密度。

图5表示材料10自动加工过程，通常用30表示，制造材料最好是含有压感胶粘剂的热塑性薄膜。成形网屏32呈曲面，构成滚筒。物质源和涂布系统34位于进给空转辊36的上方。用物质涂布系统34，在成形网屏32外表面40，涂一薄层物质38。处理外表面40，使具有低临界表面张力，以致物质38在冷却或干燥时不能牢固粘结。在最好的实施例中，外表面涂布21000系列专利脱膜涂料，由位于田纳西州孟菲斯的田纳西Plasma Coatings Inc.公司生产应用。人们认为，这种涂料主要是一种有机硅环氧树脂。如涂在本发明方法用的不锈钢成形网屏上时，该涂料的临界表面张力为18达因/厘米。其他能证明适合可降低临界表面张力的材料是石蜡、硅酮、PTFE等。

薄物质涂层是约为0.001英寸(0.025mm)厚的压感胶粘剂涂层。自动加工过程30有一卷材42，在进给空转辊36与成形网屏32之间穿过。在加工过程30中，卷材42引到物质层38顶部。卷材42最好吸引到物质层38上，至少足以使物质的吸引力对卷材42要比对成形网屏32大。例如，如果卷材42是聚烯烃薄膜，则用电晕处理薄膜，使薄膜更易于湿润，从而提高粘合力。另一方面，如图12所示，材料可直接挤压在物质层38顶部网屏外表面上。

由于成形网屏32转动，经过空转辊36，故来自辐射热源44或其他热源的热能对卷材42软化，进行真空热成形非常有用。聚合薄膜最易热成形，而其他材料，如金属箔，纸则压凸或液压成形最佳，但材料成形前加热是无益的。

同时，物质层38从滚筒转到卷材。真空歧管46与成形网屏32配合操作，以便吸引卷材42围绕物质层38进入成形网屏32上的凹槽，构成与突起部14一样的突起部。

众所周知，本技术中还有卷材突起部成形用的其他可供选择的热能和真空作法。例如，在卷材靠在成形网屏上时，向变形薄膜无物质侧施加热压缩气体，可产生突起部。另外，卷材靠成形网屏机械压凸又是凹入成形结构用的另一种成形方法。

成形网屏32转动时，完成真空热成形，液压成形，压凸或其联合加工，然后卸下成形卷材43，绕到卸料空转辊48，自动加工过程30还有喷涂器50，位于物质涂布系统34上方。喷涂器50可用于外表面40涂布再生脱模剂，以便物质38更好地吸引到卷材42上。另一方面，外表面40可涂永久性脱模剂，减轻对喷涂器50的需要。

图6-10表示制造材料10分立件的最好的实验室方法工序，材料最好是含压感胶粘剂物质的热塑性薄膜，该方法通常用60表示。如图6所示，方法60采用的成形网屏62上有许多锥形槽64，大端直径约0.025英寸(0.064cm)。凹槽64最好光刻在成形网屏62上，网屏最好是不锈钢片，厚度约0.006英寸(0.015cm)到0.012英寸(0.030cm)。成形网屏62有一顶面66，该面最好有涂层，具有胶粘剂物质脱模性能。

锥形槽64侧壁具有0°到60°不等的锥角，也就是说，凹槽可是直边壁，也可是锥形壁。例如在有冲孔的网屏上可以发现是直边壁。在共同所有的美国专利，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中详细描述了光刻制造金属网屏的方法，本文特此编入供参考。

图7表示用喷涂器70将物质68喷到顶面66。物质68为橡乳胶，干燥后成为压感胶粘剂。例如，使用热风或辐射热达到干燥。最好如图5所示，用转移涂布方法，把热熔性胶粘剂涂到顶面66。有些物质不必干燥，如粉料或微囊密封的液体。物质68最好不要桥接凹槽，而是只保留在槽间顶面66上。在顶面66喷涂物质时，通过凹槽64抽成低度真空，有助于避免物质桥接凹槽64。

图8表示材料72典型件，用0.0003英寸(0.0076mm)到0.001英寸(0.025mm)公称厚度的高密度聚乙烯制造而成，布置在干燥的橡乳胶顶部或热熔性胶粘剂涂层上，高密度聚乙烯优于低密度聚乙烯，因为前者可制成较薄的材料件，用于相同的突起部变形强度，而且因为一旦变形，HDPE突起部不会象LDPE突起部那样，回弹到未变形初始构型。材料件72最好有物质侧74，经过处理，达到物质68最大粘合力。还有朝外的无物质侧76。为了激发HDPE材料件热成形，用一盏红外线加热灯78或从无物质侧76用热风加热薄膜。用加热灯加热可持续约60秒，直到HDPE薄膜件加热到大约200°F(93℃)到300°F(149℃)为止。

如图9所示，在材料件72加热后，立即用真空源(无图示)对凹槽64开口端抽真空V。真空度V最好约20英寸水银柱(68kPa)。真空V吸引软化材料72部分，从凹槽64上面，向下进入凹槽64，形成突起部75。材料件72被冷却时，还会制成成形材料73。成形材料73从成形网屏62上取下，如图10所示。由于粘合力良好，物质68保持粘结在成形材料件73上。因此，材料件热成形，产生有截锥体或圆顶最外端的锥形突起部。最外端最好伸出物质层68表面大约0.003英寸(0.076mm)到0.011英寸(0.279mm)。不同形状的网屏凹槽可产生除锥形外的突起部形状。例如，凹槽可有棱锥形、半球形、圆柱形、多角形及细长形；但是，人们认为，锥形突起部具有真正始终如一的倒置和/或挤压阻力。形成的凹槽可在规定型式内，产生各种形状和尺寸以及高度的突起部，但是，另一方面，通常希望突起部均匀，以便使变形力可以预测，而且始终如一。

另外还发现，突起部形状对材料片堆积或卷材卷成卷有影响。例如，如果相同突起部形状一次又一次地在同一间隔重复，则相邻堆积材料片和相邻成卷层往往套叠一起，从而把保护内部到间隙结构物质方面间隙结构的益处抵销。对于套叠有问题的场所，不均匀形状、尺寸或间隔部优于锥形突起部正规型式。1996年11月8日与本申请书同时申请的共同转让共未决美国专利申请书公布了不均匀形状、尺寸或间隔的突起部，其委托摘要号6356和USPTO编号-。

正如用于突起部成形那样，由于用同一通用成形网屏把物质转到材料，故物质模型便于与突起部套准。在最好的实施例中，成形网屏62顶面66均连续，只有凹槽64除外；所以物质模型在这种构型中全部互连。但是，如果物质间断模型涂在成形网屏62上，则在突起部间产生间断物质模型。

人们认为，突起部尺寸、形状和间隔，卷材性能，如弯曲模量、材料刚度、材料厚度、硬度、挠曲温度以及成形过程都对突起部强度起决定作用。例如成形过程对聚合薄膜非常重要，因为“冷成形”或压凸产生残余应力，而且产生的壁厚分布也不同于高温热成形产生的。对于某些用途，最好是要有足够的刚度(变形阻力)，至少承受每平方英寸0.1磅压力(0.69kPa)，在物质接触外表面之处，突起部基本没有变形。这种要求的一个例子是必须把卷材缠到卷辊上，以便运输和/或分配。即使内卷压力很低，每平方英寸0.1磅(0.69kPa)，卷辊内部残余内卷压力也能使卷材突起部变形，足以引起卷材层重叠，与物质接触。突起部需要有“阈值”刚度，防止发生这种缠绕损坏。同样，当卷材作为松散片材贮存或分配时，也需要有这种“阈值”刚度，防止产品由于片材重叠层重量或其他外力，如装运振动，装卸不良，跌落等诱发力而过早活化。

图11到16表示上文描述的另一可供选择的方法和材料。图11表示一种材料成形方法，通常用80表示。方法80有变形材料82，布置在成形网屏84上。成形网屏84有顶面86和凹槽88。顶面86这样涂布物质90，要使物质90不能桥接凹槽88。如同图8和9所示实施例，材料82置于物质90顶部。但是图11表示正压成形力H从网屏上面作用在材料82上，而不是从网屏下面施加真空力。成形力H可从对材料82施加压力的液体中产生，如同液压成形。成形力H也可通过施加压气，多半是加热产生。正压成形所用的最好液体是热水，在共同转让的美国专利如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中有更详细的描述，本文特此编入供参考。

图11还表示材料82变形，产生突起部92。突起部92有最外端94。虽然在本发明材料许多使用场合不需要，但每个最外端上面都有小孔96，以便使产生的材料具有通气性和/或物质渗透性。理想的小孔96直径尺寸为0.001英寸(0.025mm)到0.039英寸(1.000mm)。

图12提出又一种加工过程，通常用100表示，加工过程100与图5所示加工过程30一样。加工过程100有成形网屏102，呈曲面，构成滚筒。物质源和涂布系统104位于挤压机106上方。物质涂布系统104将一薄层物质108涂在成形网屏102外表面110上。处理外表面110，使具有低临界表面张力，以便在物质108干燥或冷却后，物质108能更好地粘结在引到物质108的材料上，而不是粘结在外表面110上。加工过程100与加工过程30所不同的是产生材料112采用材料112直接挤压在成形网屏102上，而不用计量预成形卷材。材料112布置在物质层108顶部，而材料112对物质108比对外表面110有更大的吸引力，致使中间发生接触时，物质108有效地转移到材料112。

成形网屏102转动，经过挤压机106时，如图11所示，材料112成形，但最好无小孔。所示真空歧管116，配合成形网屏102，以便吸引材料112围绕物质层108，进入成形网屏102凹槽，形成空心突起部，一旦成形，空心突起部最好从“喷墨”式物质喷涂输送系统120下面通过，从成形网屏102外面每个空心突起部的凹入部内涂一点物质122，产生成形材料121。虽然在物质喷涂系统120与空心突起部之间需要套准，但系统120可以成形网屏102凹槽直接套准，因为这些凹槽确定了突起部位置。这样要比与过渡卷材，特别是很薄卷材套准容易的多。然后，成形材料121围绕卸料空转辊118卸料。

图13表示离开加工过程100后的成形材料121。成形材料121有突起部124和围绕突起部124的谷槽126。互相连接、连续不断的物质层108很好地置于谷槽126内。不过，如前所述，成形网屏间断涂布物质会在材料121上产生间断物质模型。空心突起部124内凹入部是物质122分立点。物质108与物质122可以相同，如压感胶粘剂。60是压感胶粘剂，物质108与122则在成形材料121两对边，防止与材料121相邻的表面接触。在这种情况下，成形材料与胶粘剂108与122一起可起到双面胶带的作用。图14表示成形材料121在外力F作用下，外表面128和130在两边接触时，是如何起作用的。突起部124变形通过真正倒置和/或挤压，以此放置物质108，与表面128接触，放置物质122，与表面130接触。但是物质108与122彼此明显不同，可用来达到不同的目的。

例如，如果本发明三维结构用作胶带或贮存包装物，则外接触面不是柔性，就是刚性，不是平面，就是非平面。如是三维结构变形，最好用于刚性目标表面。如果物质是胶粘剂，旨在结构变形后，可脱开粘结目标表面，那么粘合力程度非常重要。对于粘结后需要有脱开性能的贮存包装物，最好用压感胶带委员会方法PSTC-1测量胶粘剂的撕裂强度，用4.5磅(2.04kg)压辊，以每分钟12英寸(30.5cm)速度，把长12英寸(30.5cm)，宽1英寸(2.5cm)薄膜带一次滚压在平滑不锈钢表面上，然后进行试验，其峰值粘合力约为1盎司/英寸到50盎司/英寸带宽，最好大约1到2.5盎司/英寸(0.012到0.027kg/cm)带宽。

贮存包装物用最小粘合力保持密封最为理想，这样包装物易于剥离开启，接近贮存的物品。倒置突起部，尤其是用HDPE制造的突起部可把突起部回弹减至最低程度，从而不再需要较高的粘合力，以便防止密封变弱而破裂，在该实施例中，最好是突起部在倒置或挤压后仍保持“死态”或非弹性；但是，如果打算永久性粘结，侵蚀性胶粘剂克服回弹，则可用弹性突起部。另外，在材料打算重复使用的地方，用弹性突起部也是理想的。

图15和16表示本发明另一可供选择的材料制造加工过程，通常用140表示，加工过程140有一成形板142，代表成形网屏，成形板有支脚144向外伸出，支脚144最好是锥形，用谷槽146隔开。每个谷槽146底部有一小孔148，贯通成形板142。小孔148可用于支脚144间抽真空V，以便在支脚上形成材料变形件。液压成形和压凸都有可供选择的成形装置，使材料适应凸面成形结构。

图15表示支脚144，有外端150，涂布物质152。在物质152顶部放置一变形材料件154，对物质152具有比支脚144外端150更大的吸引力，例如，如果材料154是聚合薄膜，则在材料154外面，有一热发生灯156，用来加热材料，以便保温，进行真空成形。图16表示材料154真空成形产物，成形板142已取下。产物是成形材料155。当真空把材料154向下吸进谷槽146时，支脚144上形成许多锥形突起部158。支脚除锥形外还有其他形状，可产生相应形状的突起部。支脚形状也有可能是棱锥形、半球形、圆柱形、多角形及细长形；但是，人们认为，锥形突起部具有真正预测和始终如一的倒置和/或挤压阻力。支脚在规定型式内也可有不同的形状、尺寸和高度，但是，另一方面通常希望产生的突起部均匀，以便使变形力可以预测，而且始终如一。

物质152成形后，转移到突起部158内。材料无论在何处真空成形，突起部158侧壁160与位于支脚上的材料原始厚度相比均会变薄。材料162被吸入支脚144间谷槽146的部分也可变薄；但是，另一与物质152外端150保持接触的部分164，一般不会通过加工过程140而真正变薄。由于支脚外端边缘有材料摩擦，这点不容置疑。

在加工过程140中，突起部间材料162部分成形，因而，可能变薄，而在加工过程60和100中，突起部75和92是分别成形，所以，也可能变薄。

不难看出，用热熔性胶粘剂作物质，实施本发明时，热成形与其他物质加工时表现不同。其差别在于：用热熔性胶粘剂涂在成形表面上时，成形的突起部往往表现侧壁更薄。可以认为，热熔性胶粘剂在接触金属成形面时，冷却固化，从而防止与胶粘剂接触的卷材被吸入凹槽，以便产生均匀厚度的谷槽。如用其他物质，如胶乳粘合剂，则产生更厚的突起部侧壁，这可能是因为一些与分型面或成形面支脚顶部胶粘剂接触的卷材在热成形过程中流入凹槽。

图17表示本发明谷槽和突起部最好形状，它使突起部能够真正倒置和/或挤压作为一种变形模式。最好的形状可把突起部折叠和对位于突起部间，或内空心突起部间，或两者都有谷槽中的物质干扰减少到最低程度。此外，最好的形状还有助于保护对突起部变形有可重复能预测的阻力。图17表示每个突起部都由高度尺寸A和底座对径尺寸B构成。底座对径B与高度A最好比率至少为2∶1，这种比率能使突起部真正倒置和/或挤压，而无折叠。

达到更加理想效果的侧壁厚度断面会对变形模式和变形力有影响。突起部侧壁连接突起部最外部分与邻接突起部基圆的均匀材料。构成的侧壁还包括基本最外部分范围内的周边区，该区比最外部分内部区实际要薄。至少侧壁一部分实际比邻接基圆的均匀材料要薄，这里的突起部，使用者认为变形最好。与突起部最外部分材料相比，至少在部分侧壁中实际也有较薄的侧壁，同样有利于主要发生在侧壁结构内的变形偏移。

在有较小突起部的结构中，正如高数量密度突起部型式中表明那样，这种较薄侧壁厚度格外有用。

如使用有成形网屏孔主要是直边网屏壁的成形网屏生产方法会影响侧壁厚度断面。这种加工过程考虑到实际较薄侧壁厚度，因为突起部自由地从基圆吸入成形网屏凹槽，达到与内部备用网屏接触点。内部备用网屏的用途是防止更多地吸引突起部。这一方法产生侧壁范围内更多不同的厚度断面。

图18表示图16另一种可供选择的材料，最好也用图15加工过程制造。材料170具有空心突起部172，被互连谷槽174包围。内空心突起部172是物质点176。图16材料与图18材料之间差异是在谷槽174上增加了小孔178，如图18所示。例如，按图15所示成形法，施加图11成形力H，代替加热灯156和真空力V，可制成小孔178。

图19表示与本发明材料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，以便在变形前能精确定位。但是透明也带来新问题，即确定三维结构哪边来放置物质，以便知道哪边靠在目标表面。例如，在三维结构表面设置标记，物质染上不同于三维结构的颜色，或者设置不同着色的层压材料结构，可以解决物质侧的识别问题。如是标签，由于材料边缘可用于正确定位，故不需要透明的。

成形时，使材料具有微观变形也是有益的，如在材料一边与另一边之间显示区别。例如在本发明中，材料件吸入成形网屏凹槽，靠在微观变形表面，如具有微孔的真空转筒，可以实现三维结构最外表面构造的微观变形。

成形网屏181通过空转带轮182和从动真空辊184。成形网屏181最好是厚0.005英寸(0.013cm)，宽12.5英寸(31.8cm)，周长6英尺(183cm)的不锈钢带，钢带上腐蚀有凹槽所需突起图案。覆盖真空辊184外表面是195目无缝镍网屏，其直径8.63英寸(21.9cm)，用作成形网屏181多孔背面。

为了生产含有材料的压感胶粘剂，物质186最好是热熔性胶粘剂，在成形网屏以大约每分钟20英尺(610cm)速度移动时，用物质涂布器188涂到成形网屏181上。例如，材料190，一种HDPE薄膜卷材，厚约0.0005英寸(0.0013cm)，在材料进给空转辊192，与涂有物质的成形网屏接触。温度约600°F(316℃)，流量约11.25标准立方英尺/分(0.32立方米/分)的热风，当材料经过真空辊184，而且从真空源(无图示)，通过固定真空坡歧管196，经真空辊184对成形网屏181抽真空时，从热风源194径向射向材料190。材料被热风源194加热时，抽真空大约12英寸水银柱(40.6kPa)。涂有物质的成形材料198在剥膜辊200上，从成形网屏181上剥离。

不锈钢成形网屏181为装配式缝合带。用数道工序装配而成。用计算机程序设计凹槽图案，再打印到透明阳图片上，形成照相蒙片，进行光刻，照相蒙片用于产生腐蚀和非腐蚀区。腐蚀材料一般是不锈钢，但也可能是黄铜、铝、铜、镁和其他材料，其中包括合金。此外，在光增感聚合物上，而不是金属蚀刻成凹槽图案。在共同所有的美国专利，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网屏制造方法外，还描述了示例，本文特此编入供参考。

然后，将成形网屏做成连续带，采用激光或电子束焊接方法，对头焊在一起。这样产生几乎觉察不到的焊缝，因为必须把凹槽图案断裂减至最低程度。最后一道工序是环形带涂布低临界表面张力(不粘)的涂料，如上文所述田纳西州Plasma Coatings Inc.公司生产的21000系列材料。这种涂料可使成形材料不用过度拉伸或撕裂，便从带上取下。

可以认为，带式成形网屏对平面印版或转筒式成形网屏是有益的，因为环带可使网屏模型或模型长度更易于改变，采用较大模型，不用重大转动件。

一般说来，本发明是三维结构，使保护的物质不能与外表面无意中接触。施加压缩力，压扁结构，使物质脱开或露出，与外表面接触，可将该结构基本转化为二维结构。但是本发明范围也适用于使物质不能无意中接触的三维结构，采用压缩以外的方式，便基本转化为二维结构例如，发明者发现，作用在相同三维结构的张力会造成纵向塑性变形，从而使尺寸或厚度收缩，同样露出或脱开物质，可以认为，在足够的张力下，突起部间材料随着材料平面上加力而变形，因而突起部朝同一方向延长。突起部延长时，高度降低。随着足够延长，突起部高度降低到突起部中间，里面或两者都有物质露出的地方。

一英寸宽材料带10系用0.0003英寸(0.0076mm)厚的HDPE制成，构成的突起部高0.006英寸(0.152mm)，直径0.030英寸(0.762mm)，间隔0.045英寸(1.143mm)，达到必须使突起部外露0.001英寸(0.025mm)厚位于突起部间谷槽内的胶粘剂涂层要有大约每英寸带宽0.80磅(0.36kg)张力。

可以组合压缩力和张力作用在本发明材料上，以便从三维结构内露出物质。虽然在本发明最好实施例中，为使物质暴露在外表面，达到上述三维结构足够变形所需的张力明显大于达到同样结果的压缩力，但设计的结构更容易受特定平面方向作用的张力而变形。例如，结构可有平行波状物，而不是突起部，拉伸与波状物垂直，但处于波状物平面的结构可使波状物毫不费力地压平。Chappell等人的美国专利No.5,518,801公布了另一种适宜的张力作用结构，本文特此编入供参考。

在另外的示例中，加热可适于使收缩性薄膜制成的相同结构缩小厚度，同样达到物质脱开或露出。

本发明三维结构应用示例，除胶带，标签和贮存包装物外，还包括浸有洗液的擦面纸，含微囊密封香水的香带，胶粘剂嵌装架及墙纸，医疗裹份布，调味品花纹显露，双组分胶粘剂，洗衣预处理化学品，磨料输送系统以及其他用途，即在采取某些行动前，需要避免与基底载有物质接触的地方。

正如下文所述，成形材料两相对面可涂不同物质。多种物质可置于材料同一面，或成几何形状彼此隔开，或混杂布置。物质可局部成层。可一例是粘结层邻接有固体微粒的材料表面粘附在粘接层外露面。

突起部图案可以叠印，如位于其他较大突起部顶部的单一或多种“缩微突出”图案，采取相同尺寸比例或不同尺寸比例。

尽管本发明具体实施例已举例描述，显然，对于技术熟练人员，在不违反本发明精神范围条件下，仍可进行各种修改和改进，这意味着，在本发明范围内，所有这些修改都包含在所附权利要求内。

Claims (22)

1.物质提供系统，包括：a)具有从大约0.0001英寸到大约0.010英寸的厚度的薄膜材料，其变形为一三维结构，所述三维结构具有最外表面构造和在所述最外表面构造之间的空间以容纳一物质，所述物质具有一从内部到所述最外表面构造的平面，这样，所述物质被保护不与外表面无意接触，其中，所述三维结构具有大于每平方英寸200最外表面构造的所述最外表面构造数量密度；b)在提供到目标表面之前有相当大的流动阻力的物质，其占据所述三维结构的所述空间，所述物质一直被保护，直到所述三维结构充分变形为大致成为一二维结构为止，由此，所述物质露出，与一外表面接触，所述外表面无需柔曲性。

2.如权利要求1所述的物质提供系统，其中，所述空间互相连接。

3.如权利要求1所述的物质提供系统，其中，所述空间是不连续的。

4.如权利要求1所述的物质提供系统，其中，大致垂直施加于所述三维结构平面的压力使所述三维结构变形，其中所述三维结构的所述最外表面构造朝所述压力的方向变形。

5.如权利要求1所述的物质提供系统，其中，大致平行施加于所述三维结构平面的张力可使所述三维结构变形，其中所述三维结构的所述最外表面构造朝大致垂直于所述平面的方向变形。

6.如权利要求1所述的物质提供系统，其中，大致平行施加于所述三维结构平面的张力及大致垂直施加于所述平面的压缩力可使所述三维结构变形，其中所述三维结构的所述最外表面构造基本垂直于所述平面变形。

7.材料件，其有受到保护不与目标表面无意接触的物质，直到所述材料压靠所述目标表面为止，所述材料件包括：a)具有从大约0.0001英寸到大约0.010英寸的厚度的薄膜材料，并具有形成有多个空心突起部的第一面，所述多个空心突起部的密度大于每平方英寸200突起，所述突起部被谷槽隔开，所述多个空心突起部具有最外端，所述薄膜材料具有第二面，所述第二面具有多个与在所述第一面上的多个空心突起部相应的凹入部；及b)第一物质粘附于并部分填充在所述多个空心突起部之间的谷槽，所述第一物质具有从内部到所述多个空心突起部的最外端的表面，这样，当所述材料件的所述第一面部分靠压目标表面时，所述多个空心突起部防止所述第一物质与所述目标表面之间发生接触，直到所述部分压靠在所述目标表面上造成所述部分中的多个突起部变形为止。

8.如权利要求7所述的材料件，其中，在所述部分中的所述多个突起部由从包括倒置，挤压及延长的方式的组中选择的方式变形。

9.如权利要求7所述的材料件，其中，使第二物质置于所述材料件所述第二面上的所述多个凹入部中。

10.如权利要求7所述的材料件，其中，每个所述多个突出部直到暴露于至少每平方英寸0.1磅(0.69kPa)的压力时才明显变形。

11.如权利要求7所述的材料件，其中，每个所述多个突出部具有高度尺寸和底座直径尺寸，这样规定所述形状，使所述底座直径尺寸与所述高度尺寸的比率至少为2∶1。

12.如权利要求7所述的材料件，其中，所述谷槽具有所述第一物质互连层，以便所述第一物质与所述目标表面的接触在其上面形成所述物质连续型式。

13.如权利要求7所述的材料件，其中，所述多个突起部占据所述材料件的第一面的大约30％到大约70％。

14.如权利要求7所述的材料件，其中，所述多个突起部具有孔。

15.材料件，其有受到保护不与目标表面无意接触的物质，直到所述材料压靠所述目标表面为止，所述材料件包括：a)薄膜材料，其具有形成有多个空心突起部的第一面，所述多个空心突起部的密度大于每平方英寸200突起部，所述突起部被谷槽隔开，所述多个空心突起部具有最外端，所述材料件具有第二面，所述第二面具有多个与在所述第一面上的多个突起部相应的凹入部；及b)第一物质，粘附于并部分填充在所述第二面上的多个凹入部，这样，当所述材料件的所述第二面部分靠压目标表面时，所述多个空心突起部防止所述第一物质与所述目标表面之间发生接触，直到所述部分压靠在所述目标表面上造成所述部分中的多个突起部变形为止。

16.如权利要求15所述的材料件，其中，在所述部分中的所述多个突起部由从包括倒置，挤压及延长的方式的组中选择的方式变形。

17.如权利要求15所述的材料件，其中，使第二物质置于所述材料件的所述第一面上的多个谷槽中。

18.如权利要求15所述的材料件，其中，每个所述多个突出部直到暴露于至少每平方英寸0.1磅(0.69kPa)的压力时才明显变形。

19.如权利要求15所述的材料件，其中，每个所述多个突出部具有高度尺寸和底座直径尺寸，这样规定所述形状，使所述底座直径尺寸与所述高度尺寸的比率至少为2∶1。

20.如权利要求15所述的材料件，其中，所述多个谷槽具有所述第二物质互连层，以便所述第二物质与所述目标表面的接触形成连续型式。

21.如权利要求15所述的材料件，其中，所述多个突起部占据所述材料件的第一面的大约30％到大约70％。

22.如权利要求15所述的材料件，其中，所述多个谷槽具有孔。

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