DE602004012093T2

DE602004012093T2 - Drahtumwickelte werkzeugbestückung

Info

Publication number: DE602004012093T2
Application number: DE602004012093T
Authority: DE
Inventors: Michael R. Saint Paul Gorman; Robert D. Saint Paul KAMPFER; Thomas R. Saint Paul Laliberte
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: JP2007502229A; WO2004103685A1; EP1626856A1; US6902389B2; ATE387305T1; US20040229739A1; TW200507962A; KR20060003091A; BRPI0410290A; MXPA05012071A; US7052639B2; ZA200510154B; CN1787908A; JP4662940B2; DE602004012093D1; CN100439066C; US20060188599A1; US20050181179A1; EP1626856B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Gegenständen mit strukturierten Oberflächen. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Werkzeugbestückung zur Herstellung von Gegenständen mit einer oder mehr strukturierten Oberflächen, Verfahren zur Herstellung der Werkzeugbestückung und Verfahren zur Verwendung der Werkzeugbestückung bei der Herstellung von Gegenständen mit einer oder mehr strukturierten Oberflächen bereit.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gegenstände mit einer oder mehr strukturierten Oberflächen finden vielfach Verwendung. Die Gegenstände können als Filme bereitgestellt werden, die z. B. einen vergrößerten Oberflächenbereich, Strukturen, die zur Bereitstellung eines mechanischen Verbindungselements verwendet werden, optische Eigenschaften usw. aufweisen. Wenn diese Filme zur Verwendung als mechanische Verbindungselemente hergestellt werden, werden die Vorsprünge, die auf der strukturierten Oberfläche zu finden sind, im Allgemeinen als Haken bezeichnet. Die Haken können in gekrümmter Form ausgebildet sein, oder sie können im Wesentlichen aufrecht stehende Füße sein, die verformt werden, um z. B. einen Kopf in Form eines Pilzes aufzuweisen.
Mechanische Verbindungselemente sind manchmal so ausgelegt, dass zwei Hakenstreifen verwendet werden können, um zwei Gegenstände miteinander zu verbinden, indem jeder Streifen an einen der Gegenstände geklebt wird und anschließend die beiden Streifen miteinander in Eingriff gebracht werden. Solch ein mechanisches Verbindungselement ist in US-Pat. Nr. 3,192,589 (Pearson) dargestellt, welches das Verbindungselement „zwitterig" nennt, da ihre Stifte mit Kopf sowohl Steck- als auch Aufnahmecharakteristiken haben, wenn miteinander in Eingriff gebracht. Die Verbindungselemente von Pearson können hergestellt werden, indem eine Basis geformt wird, von der einstückige kopflose Stifte vorstehen, und die Enden der Stifte anschließend durch Wärme erweicht werden.
Das US-Patent Nr. 5,077,870 (Melbye et al.) offenbart ein Verfahren zur Herstellung des Hakenstreifenabschnitts eines mechanischen Verbindungselements, indem Schmelzmaterial in Hohlräume gedrückt wird, die in einer beweglichen Formfläche ausgebildet sind. Die Füße, die durch die bewegliche Formfläche gebildet werden, werden dann mit Kappen versehen, um die gewünschten Verbindungselemente zu bilden. Die Hohlräume werden in der Formfläche durch Bohren gebildet. Als Ergebnis sind die Hohlräume zylinderförmig und, obwohl eine gewisse Präzision in Tiefe, Durchmesser und Abstand zwischen Hohlräumen erhalten werden kann, wird dies mit einer gewissen Schwierigkeit und erhöhten Kosten erreicht. Außerdem erfordert eine Beschädigung der Formfläche normalerweise, dass die gesamte Form zu verwerfen ist.
Das US-Patent Nr. 5,792,411 (Morris et al.) offenbart ein Formungswerkzeug, das durch Laserbearbeitung einer Formfläche hergestellt wird. Schmelzmaterial wird dann in die Hohlräume in der beweglichen Formfläche gedrückt, um Füße zu bilden. Die Füße werden dann mit Kappen versehen, um die gewünschten Verbindungselemente zu bilden. Da die Hohlräume durch Laserabschmelzung gebildet werden, basiert die Hohlraumform auf der Energieverteilung innerhalb des Laserstrahls, der zur Bildung der Hohlräume verwendet wird. Außerdem ist es infolge der Veränderlichkeit des Materials, das zur Ausbildung der Form verwendet wird, der Leistung des Laserstrahls, der Energieverteilung innerhalb des Strahls, des Strahlenfokus usw. schwierig, eine genaue Kontrolle der Tiefe der Hohlräume zu erhalten.
Das US-Patent Nr. 4,775,310 (Fischer et al.) und die PCT-Veröffentlichung WO 97/46129 (Lacey et al.) offenbaren eine Werkzeugbestückung, die zur Herstellung von Hakenstreifen für ein klettverschlussartiges mechanisches Verbindungselement verwendet wird. Die Werkzeuge werden durch eine Hohltrommel mit einem Wasserkühlmantel gebildet. Eine Reihe von Formscheiben oder abwechselnden Formscheiben und Abstandshalterplatten werden entlang der Länge der Trommel aneinander laminiert, um die gewünschten Formhohlräume auf der Oberfläche der Rolle zu bilden. Nachteile dieser Konstruktionen umfassen die Kosten der Herstellung der Formscheiben mit einer angemessenen Präzision, um zu gewährleisten, dass die Formhohlräume dieselben Tiefen, Längen, Abstände usw. aufweisen. Größenbeschränkungen, die den Scheiben durch Fertigungsschwierigkeiten auferlegt werden, können wiederum die Liniengeschwindigkeit in Prozessen begrenzen, welche die Werkzeuge verwenden. Andere Nachteile dieser Konstruktion umfassen eine ungleichmäßige Kühlung der Formhohlräume, Ungleichmäßigkeiten der Produkte, die durch die gestapelten Platten erzeugt werden, usw.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Werkzeugrollen und Verfahren zur Verwendung der Werkzeugrollen zur Herstellung von Gegenständen mit einer oder mehr strukturierten Oberflächen bereit. Die Werkzeugrollen weisen eine Außenfläche auf, die, wenn in Verbindung mit Materialien der geeigneten Viskosität oder Verformbarkeit verwendet, eine strukturierte Oberfläche auf einem Gegenstand bilden kann. Da die Werkzeuge in Rollenform hergestellt sind, können sie vorteilhafterweise in kontinuierlichen Herstellungsprozessen verwendet werden. Alternativ können einzelne Gegenstände unter Verwendung der Werkzeugrollen der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden.
Mit „strukturierter Oberfläche" ist gemeint, dass eine Oberfläche des Gegenstandes von einer ebenen oder anderweitig glatten Oberfläche abweicht. Zum Beispiel kann die strukturierte Oberfläche Vorsprünge aufweisen, die sich davon erstrecken, wie beispielsweise Füße, die in Verbindung mit mechanischen Verbindungselementen verwendet werden. Andere alternative strukturierte Oberflächen weisen Nuten oder Erhöhungen, längliche Strukturen usw. auf, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die Werkzeugrollen der vorliegenden Erfindung sind aus einer zylindrischen Basisrolle ausgebildet und mit einem oder mehr durchgehenden Drähten in einem schraubenförmigen Muster umwickelt. Die Drähte werden im Wesentlichen verwendet, um eine strukturierte Oberfläche auf der Werkzeugrolle zu bilden, die das Negativ der strukturierten Oberfläche ist, die auf den Gegenständen zu bilden ist, die unter Verwendung der Werkzeugrolle verarbeitet werden. In einer Ausführungsform kann mindestens einer der Drähte, die um die Basisrolle gewickelt werden, darin ausgebildete Vertiefungen aufweisen, die, wenn in schraubenförmigen Windungen um die Basisrolle gewickelt, Formhohlräume auf der Außenfläche der Werkzeugrolle bilden.
Vorteile der Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die Fähigkeit, Formhohlräume mit besonders kleinen tangentialen Querschnittsflächen bereitzustellen. Außerdem können Strukturabmessungen der Vertiefungen, die in den Hauptseiten der Drähte ausgebildet sind, so sein, dass sie z. B. nicht durch die Dicke des Drahtes begrenzt sind, wie bei einem Draht mit Lücken, die durch beide Hauptseiten gestanzt sind. Formhohlräume, die durch Vertiefungen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, könnten mit Tiefen ausgebildet sein, die sich über die ganzen Seitenflächen der Drähte erstrecken können. Als Ergebnis können unter Verwendung der Werkzeugrolle Vorsprünge gebildet werden, die ein besonders hohes Aspektverhältnis aufweisen.
Das Füllen von Formhohlräumen mit solch einem hohen Aspektverhältnis können durch Entlüftungsstrukturen auf den Drähten und/oder der Basisrolle verbessert werden. Diese Entlüftungsstrukturen helfen beim Entweichen von Luft aus den Formhohlräumen während des Formens.
Ein anderer Vorteil von Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Dichte, mit welcher die Formhohlräume auf der Außenfläche der Werkzeugrolle bereitgestellt werden können. Durch Ausbilden der Formhohlräume aus Vertiefungen kann die strukturelle Integrität des Drahtes im Vergleich zu Formhohlräumen verbessert werden, die durch Lücken ausgebildet sind, die durch beide Hauptseiten eines Drahtes gestanzt sind. Diese verbesserte strukturelle Integrität kann einen engeren Abstand der Formhohlräume auf der Werkzeugrolle ermöglichen. Der engere Abstand der Formhohlräume überträgt sich auf eine höhere Dichte der Merkmale, die auf Gegenständen ausgebildet sein können, die unter Verwendung der Werkzeugrolle hergestellt sind.
Noch ein anderer Vorteil von Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass eine oder mehr Vertiefungen in einer Hauptseite des Drahtes mit einer Lücke, die durch einen Draht ausgebildet ist, verbunden werden können, um einen zusammengesetzten Formhohlraum mit einer Form zu bilden, die mit einer Lücke oder einer Vertiefung allein nicht allein nicht möglich ist.
Andere Vorteile der Werkzeugrollen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, die Fähigkeit, die Drahtwicklungen auf der Basisrolle zu ersetzen, wenn die Außenfläche der Werkzeugrolle beschädigt oder abgenutzt wird. Die Werkzeugrollen können im Vergleich zu den Kosten der Herstellung von Werkzeugrollen z. B. unter Verwendung von gestapelten Platten oder eines direkten Bohrens der Formfläche außerdem verhältnismäßig günstig sein.
Ein anderer Vorteil ist die Fähigkeit, den Abstand zwischen Formhohlräumen entlang der Breite der Rolle durch Variieren der Dicke des Drahtes oder der Drähte, die um die Basisrolle gewickelt sind, beeinflussen zu können. Der Abstand der Formhohlräume um den Umfang kann durch Beeinflussen des Abstands zwischen Vertiefungen im Draht oder in den Drähten, die um die Basisrolle gewickelt sind, ebenfalls unabhängig beeinflusst werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch Beeinflussen des Profils oder der Querschnittsform des Drahtes oder der Drähte und der Form oder Formen der Vertiefungen, die im Draht ausgebildet sind, auch Änderungen der Form oder Formen der Formhohlräume erreicht werden können.
Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die verhältnismäßig geringe thermisch wirksame Masse des Drahtes oder der Drähte, die um die Basisrolle gewickelt sind, im Vergleich zur thermisch wirksamen Masse der Basisrolle. Als Ergebnis kann die thermische Steuerung über die Formhohlräume verbessert werden, was zu entsprechenden Verbesserungen der Gleichmäßigkeit des Produkts führen kann, das unter Verwendung der Werkzeugrollen erzeugt wird.
Wie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet, kann ein „Formhohlraum" jede beliebige Unterbrechung in einer sonst glatten oder ebenen Oberfläche sein, in welche während eines Formungsprozesses formbares Material fließen kann. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Werkzeugrollen Formhohlräume mit hohen Aspektverhältnissen, wie im Folgenden definiert, aufweisen, obwohl klar sein sollte, dass ein Formhohlraum kein hohes Aspektverhältnis aufzuweisen braucht.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Werkzeugrolle mit einer zylindrischen Basisrolle und einem ersten Draht bereit, der eine Innenkante, eine Außenkante und erste und zweite Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, aufweist. Die erste Hauptseite des ersten Drahtes weist mehrere Vertiefungen auf, die darin ausgebildet sind, und der erste Draht ist in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt, dass die Innenkante benachbart zur Basisrolle ist. Die mehreren Vertiefungen in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes bilden mehrere Formhohlräume, wobei jeder der Formhohlräume eine Formöffnung an einer Außenfläche der Werkzeugrolle benachbart zur Außenkante des ersten Drahtes aufweist.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Werkzeugrolle bereit, die eine zylindrische Basisrolle und einen ersten Draht mit einer Innenkante, einer Außenkante und ersten und zweiten Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, aufweist. Die erste Hauptseite des ersten Drahtes weist mehrere Vertiefungen auf, die darin ausgebildet sind, und der erste Draht ist in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt, dass die Innenkante benachbart zur Basisrolle ist. Die mehreren Vertiefungen in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes bilden mehrere Formhohlräume, wobei jeder der Formhohlräume eine Formöffnung an einer Außenfläche der Werkzeugrolle benachbart zur Außenkante des ersten Drahtes aufweist. Die Werkzeugrolle weist außerdem einen zweiten Draht auf mit einer Innenkante, einer Außenkante und ersten und zweiten Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, auf. Der zweite Draht ist in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt ist, dass die Innenkante des zweiten Drahtes benachbart zur Basisrolle ist, wobei sich der zweite Draht zwischen benachbarten schraubenförmigen Windungen des ersten Drahtes befindet. Die erste Hauptseite des zweiten Drahtes weist eine Entlüftungsstruktur, die darin ausgebildet ist, und eine Kantenzone frei von der Entlüftungsstruktur auf.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Werkzeugrolle bereit, die eine zylindrische Basisrolle und einen ersten Draht mit einer Innenkante, einer Außenkante und ersten und zweiten Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, aufweist. Der erste Draht ist in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt, dass die Innenkante benachbart zur Basisrolle ist. Der erste Draht weist außerdem mehrere Vertiefungen, die in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes ausgebildet sind, und mehrere Lücken auf, die durch die ersten und zweiten Hauptseiten des ersten Drahtes ausgebildet sind, wobei jede der Lücken eine Vertiefung aufweist, die sich davon erstreckt. Die mehreren Lücken mit Vertiefungen, die sich davon erstrecken, bilden mehrere zusammengesetzte Formhohlräume, wobei jeder der zusammengesetzten Formhohlräume eine Formöffnung an einer Außenfläche der Werkzeugrolle benachbart zur Außenkante des ersten Drahtes aufweist.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Werkzeugrolle bereit, die eine zylindrische Basisrolle und einen ersten Draht mit einer Innenkante, einer Außenkante und ersten und zweiten Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, aufweist, wobei der erste Draht in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt ist, dass die Innenkante benachbart zur Basisrolle ist. Der erste Draht weist außerdem mehrere Vertiefungen auf, die in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes ausgebildet sind. Die Werkzeugrolle weist ferner einen zweiten Draht mit einer Innenkante, einer Außenkante und ersten und zweiten Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, auf, wobei der zweite Draht derart um die Basisrolle gewickelt ist, dass sich der zweite Draht zwischen benachbarten schraubenförmigen Windungen des ersten Drahtes befindet. Der zweite Draht weist mehrere Lücken auf, die durch die ersten und zweiten Hauptseiten des zweiten Drahtes ausgebildet sind. Die mehreren Vertiefungen im ersten Draht und die mehreren Lücken im zweiten Draht bilden mehrere zusammengesetzte Formhohlräume, wobei jeder der zusammengesetzten Formhohlräume mindestens eine Lücke der mehreren Lücken, mindestens eine Vertiefung der mehreren Vertiefungen und eine Formöffnung an einer Außenfläche der Werkzeugrolle benachbart zu Außenkanten der ersten und zweiten Drähte aufweist.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand bereit, wobei das Verfahren ein Bereitstellen einer Werkzeugrolle gemäß der vorliegenden Erfindung, ein In-Kontakt-bringen eines formbaren Materials mit der Außenfläche der Werkzeugrolle, um unter Verwendung der Außenfläche der Werkzeugrolle die strukturierte Oberfläche zu bilden, wobei das formbare Material mindestens einige der Formhohlräume oder zusammengesetzten Formhohlräume mindestens teilweise füllt; und ein Entfernen der strukturierten Oberfläche von der Außenfläche der Werkzeugrolle aufweist, wobei die strukturierte Oberfläche mehrere Vorsprünge aufweist, die den mehreren Formhohlräumen oder zusammengesetzten Formhohlräumen entsprechen.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Gegenstand bereit, der eine Basisfläche, mehrere längliche Erhöhungen, die von der Basisfläche vorstehen, und mehrere Ohren, die von jeder länglichen Erhöhung der mehreren länglichen Erhöhungen vorstehen, aufweist.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht einer Werkzeugrolle mit darin ausgebildeten Formhohlräumen gemäß der vorliegenden Erfindung.
1A ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer strukturierten Oberfläche, die unter Verwendung der Werkzeugrolle gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.
1B ist eine Mikrofotografie eines Gegenstands mit Vorsprüngen, die darauf ausgebildet sind, wobei die Vorsprünge nach ihrer Bildung mit Kappen versehen wurden.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht eines Abschnitts der Oberfläche der Werkzeugrolle von 1, welche die Hohlräume veranschaulicht, die darin ausgebildet sind.
3A ist eine vergrößerte Draufsicht der Oberfläche der Werkzeugrolle von 1.
3B ist eine Querschnittansicht von 3A entlang der Linie 3B-3B.
3C ist eine Querschnittansicht von 3A entlang der Linie 3C-3C.
4 ist eine Draufsicht einer anderen Werkzeugrolle mit darin ausgebildeten Formhohlräumen gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht eines Abschnitts der Oberfläche der Werkzeugrolle von 4, welche die Hohlräume veranschaulicht, die darin ausgebildet sind.
5A ist eine Draufsicht einer anderen Werkzeugrollenoberfläche, in welcher Formhohlräume als Zusammensetzungen von zwei Vertiefungen ausgebildet sind, die in einander gegenüberliegenden Drähten ausgebildet sind.
6A bis 6E veranschaulichen eine Vielfalt von Formhohlraumformen.
7A ist eine Draufsicht einer Werkzeugrolle, die Umfangsbereiche mit verschiedenen Formhohlräumen aufweist.
7B ist eine Draufsicht einer Werkzeugrolle, die einen Längsbereich mit verschiedenen Formhohlräumen aufweist.
7C ist eine Draufsicht einer Werkzeugrolle, die einen Logotypen mit verschiedenen Formhohlräumen im Bereich des Logotypen aufweist.
8A bis 8D veranschaulichen verschiedene Drahtprofile zur Verwendung in Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugrolle gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Films mit einer Topologie mit hohem Aspektverhältnis unter Verwendung einer Werkzeugrolle gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Querschnittansicht der Vorrichtung von 10 entlang der Linie 11-11 in 10.
12 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Films mit einer Topologie mit hohem Aspektverhältnis und mit Vorsprüngen auf beiden Seiten unter Verwendung von zwei Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Draufsicht eines anderen drahtumwickelten Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung, das zusammengesetzte Formhohlräume aufweist, die durch Lücken und Vertiefungen im selben Draht ausgebildet sind.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Drahtes 820 von 13, die eine Lücke und Vertiefungen darstellt, die darin ausgebildet sind.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Vorsprungs, der durch den zusammengesetzten Formhohlraum von 13 ausgebildet ist.
16 ist eine Seitenansicht des Vorsprungs von 15 nach der Verarbeitung.
17 ist eine Draufsicht eines anderen drahtumwickelten Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung, das zusammengesetzte Formhohlräume aufweist, die durch Lücken und Vertiefungen in verschiedenen Drähten ausgebildet sind.
18 ist eine Querschnittansicht eines Drahtes 920 in 17 entlang der Linie 18-18, die eine Lücke in Draht 920 und eine Vertiefung im benachbarten Draht 940a darstellt.
19 ist eine Querschnittansicht von 17 entlang der Linie 19-19, die eine Hauptseite von Draht 940a und eine darin ausgebildete Vertiefung darstellt.
20 ist eine perspektivische Ansicht eines Vorsprungs, der durch den zusammengesetzten Formhohlraum von 17 ausgebildet ist.
21 ist eine Seitenansicht des Vorsprungs von 20 nach der Verarbeitung.
22 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Gegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung.
23 ist eine Draufsicht eines Abschnitts einer Werkzeugrolle, die zur Herstellung des Gegenstands von 22 verwendet werden kann.
24 ist eine Querschnittansicht der Werkzeugrolle von 23 entlang der Linie 24-24 in 23.
25 stellt eine Werkzeugrolle mit unterbrochenen schraubenförmigen Nuten dar, die in ihrer Außenfläche ausgebildet sind.
26 ist eine perspektivische Ansicht eines Gegenstands, der unter Verwendung der Werkzeugrolle von 25 hergestellt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Werkzeugrollen und Verfahren zur Verwendung der Werkzeugrollen zur Herstellung von Gegenständen mit einer oder mehr strukturierten Oberflächen bereit. Die Werkzeugrollen weisen eine Außenfläche auf, die, wenn in Verbindung mit Materialien der geeigneten Viskosität oder Verformbarkeit verwendet, eine strukturierte Oberfläche auf einem Gegenstand bilden kann. Da die Werkzeuge in Rollenform hergestellt sind, können sie vorteilhafterweise in kontinuierlichen Herstellungsprozessen verwendet werden, um z. B. Filme, Folien usw. zu bilden. Alternativ können einzelne Gegenstände unter Verwendung der Werkzeugrollen der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden.
Die Werkzeugrollen der vorliegenden Erfindung können Formhohlräume in ihren Außenflächen aufweisen, die, wenn in Verbindung mit Materialien der geeigneten Viskosität oder Verformbarkeit verwendet, Vorsprünge oder Strukturen auf mindestens einer Fläche eines Films bilden können. Alternativ können zwei solcher Werkzeugrollen zusammen verwendet werden, um einen Film zu bilden, in welchem beide Hauptflächen Vorsprünge oder Strukturen aufweisen.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Werkzeugrolle 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, die Formhohlräume 30 aufweist, die in eine Außenfläche der Werkzeugrolle 10 münden. 2 veranschaulicht eine vergrößerte Teilschnittansicht der Oberfläche der Werkzeugrolle 10 von 1. Die Werkzeugrolle 20 weist vorzugsweise eine zylindrische Basisrolle 12 auf, um welche ein oder mehr Drähte in Form einer schraubenförmigen Windung gewickelt sind, um eine Oberfläche mit darin ausgebildeten Formhohlräumen 30 zu erzeugen.
Der Draht oder die Drähte, die um die Basisrolle 12 gewickelt sind, können durch jeden geeigneten Mechanismus in Stellung gehalten werden, der Klammern, Schweißen, Klebstoffe usw. umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein. Solche Techniken sind z. B. in der Erzeugung von Stachelwalzen bekannt. Siehe z. B. US-Patent Nr. 4,272,865 (Schmolke).
Eine bevorzugte Anwendung, in welcher Werkzeugrollen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, wie beispielsweise die Werkzeugrolle 10, verwendet werden können, ist in der Erzeugung von strukturierten Oberflächen mit einer Topologie mit hohem Aspektverhältnis. Unter Bezugnahme auf 1A ist ein beispielhafter Gegenstand 70, der unter Verwendung der Werkzeugrolle 10 ausgebildet ist, mit einer strukturierten Oberfläche mit darauf ausgebildeten Vorsprüngen 72 dargestellt. Die veranschaulichten Vorsprünge haben eine Höhe h' über der Oberfläche 74 des Gegenstands 70 und eine Mindestbreite w', gemessen in einer Ebene I, die im Allgemeinen parallel zur Ebene der Oberfläche 74 ist. Wenn die Oberfläche 74 eine gewisse Krümmung aufweist, ist die Ebene I vorzugsweise tangential zur Oberfläche 74 im Bereich des Vorsprungs 72 ausgerichtet.
Die Vorsprünge 72 können ein hohes Aspektverhältnis haben, und die Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung können in der Herstellung von strukturierten Oberflächen mit einer Topologie mit hohem Aspektverhältnis besonders vorteilhaft sein. Mit „hohem Aspektverhältnis" ist gemeint, dass das Verhältnis der Vorsprungshöhe zur Mindestbreite (h':w') an der Basis des Vorsprungs 72 benachbart zur Oberfläche 74 z. B. mindestens etwa 2:1 oder höher, vorzugsweise mindestens etwa 3:1 oder höher und insbesondere sogar mindestens etwa 5:1 oder höher ist. Zusätzlich zum oder anstelle des hohen Aspektverhältnisses, wie zuvor definiert, wird möglicherweise bevorzugt, dass die Vorsprungs- oder Strukturhöhe h' über der Hauptfläche des Gegenstands z. B. etwa 0,1 Millimeter oder mehr, vorzugsweise etwa 0,2 Millimeter oder mehr und insbesondere sogar etwa 0,4 Millimeter oder mehr beträgt.
1B ist eine vergrößerte perspektivische Mikrofotografie eines Abschnitts eines beispielhaften Gegenstands, der gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Der Gegenstand, der in Folien- oder Filmform vorgesehen sein kann, weist Vorsprünge auf, die nach der Bildung mit einem Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung mit Kappen versehen wurden. Solche Gegenstände können vorteilhafterweise als mechanische Verbindungselemente (z. B. pilz- oder hakenförmige mechanische Verbindungselemente) verwendet werden. Wenn der Gegenstand als ein mechanisches Verbindungselement verwendet wird, können die Vorsprünge im Allgemeinen als Füße bezeichnet werden, obwohl mit der Verwendung dieses Begriffs nicht beabsichtigt ist, den Rahmen der Verwendung für die Gegenstände einzuschränken, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Obwohl die Gegenstände, die durch die Werkzeugrollen und Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt werden können, vorteilhafterweise als mechanische Verbindungselemente verwendet werden, finden die Gegenstände vielfach anderweitig Verwendung, und die Werkzeugrollen und Verfahren zur Verwendung der Werkzeugrollen zur Herstellung von Gegenständen mit strukturierten Oberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung sollten nicht auf das Gebiet von mechanischen Verbindungselementen beschränkt werden. Zum Beispiel können die Vorsprünge, die auf der strukturierten Oberfläche eines Gegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, z. B. durch Vergrößern des Oberflächenbereichs des Films Vorteile beim Halten von Klebstoffen oder anderen Beschichtungen/Materialien bieten. Die strukturierten Oberflächen, die durch die Werkzeugrollen gebildet sind, können auch für Dekorationszwecke, wie beispielsweise Durchflusskanäle, Druckverluststrukturen, Schleifunterlagen usw., dienlich sein.
Die schraubenförmige Beschaffenheit der Wickeldrähte ist in 1 veranschaulicht. Die Windungen sind vorzugsweise in einem Neigungswinkel ✂ (Alpha) in Bezug auf eine Bezugslinie orientiert, die normal auf die Oberfläche der zylindrischen Werkzeugrolle 10 ist. Infolge der schraubenförmigen Beschaffenheit der Wickeldrähte verlaufen sie über die Oberfläche der Rolle 10 von einem Ende zum gegenüberliegenden Ende. Der Neigungswinkel ✂ (Alpha) ist vorzugsweise ziemlich klein, z. B. etwa 5 Grad oder weniger, obwohl größere Neigungswinkel verwendet werden könnten. Kleinere Neigungswinkel führe normalerweise zu kleineren Abständen zwischen den Formhohlräumen entlang der Längsachse 11 der Werkzeugrolle 10. Alternativ können die Drähte in einem wellenförmigen Schraubenmuster um die Rolle gewickelt sein, wie z. B. in der ebenfalls anhängigen US-Anmeldung Nr. 10/024,919 mit dem Titel TOOLING WITH HELICAL COILS FOR STRUCTURED SURFACE ARTICLES beschrieben, die am 18. Dezember 2001 eingereicht wurde.
Die veranschaulichte Werkzeugrolle 10 wird unter Verwendung einer zylindrischen Basisrolle 12 hergestellt, um welche ein durchgehender Draht 20 mit Vertiefungen 26 und ein Abstandshalterdraht 40 gewickelt werden. Das Ergebnis ist, dass abwechselnde schraubenförmige Windungen 20 von Draht 20 mit Vertiefungen 26 und Abstandshalterdraht 40 über die Oberfläche der Werkzeugrolle 10 angeordnet sind. Die Innenkanten 24 des Drahtes 20 und die Innenkante 44 des Abstandshalterdrahtes 40 sind um die Basisrolle 12 gewickelt, während die Außenkanten 22 und 42 der Drähte 20 beziehungsweise 40 so gewickelt sind, dass sie von der Basisrolle 12 nach außen gerichtet sind. Sowohl der Draht 20 als auch der Abstandshalterdraht 40 können vorzugsweise rechteckige Querschnitte aufweise, die mit einem gleichmäßigen Verlauf der schraubenförmigen Windungen über die Rolle 10 kompatibel sind.
Der Draht 20 weist zwei Hauptseiten auf, die sich zwischen der Innenkante 24 und der Außenkante 22 des Drahtes 20 erstrecken. Obwohl der Draht 20 im Allgemeinen flache Hauptseiten aufweist, können die Hauptseiten von Drähten, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, jede geeignete Form annehmen. Einige Beispiele von Drähten, die eine Vielfalt von Oberflächen aufweisen, die zusammen eine Hauptseite bilden, die sich von einer Innenkante zu einer Außenkante eines Drahtes erstreckt, sind in 8A bis 8D zu sehen.
Die beispielhaften Vertiefungen 26, die in einer ersten Hauptseite 21 des Drahtes 20 vorgesehen sind, weisen gegenüberliegende Seitenwände 27a, 27b und 28 und einen Boden 29 auf, wie in 2 zu sehen. Wie hierin verwendet, ist der Begriff „Vertiefung" als eine derartige Änderung in einer Oberfläche definiert, dass, wenn die Oberfläche mit der darin ausgebildeten Vertiefung gegen eine komplementäre Oberfläche ohne eine Vertiefung angeordnet wird, die Vertiefung einen Formhohlraum bilden. Zum Beispiel kann eine Vertiefung eine Lücke oder ein Ausschnitt sein, der in der Oberfläche durch Versetzen und/oder Entfernen von Material derart ausgebildet ist, dass die Dicke der Struktur orthogonal zur Oberfläche über die Oberfläche variiert. Die Vertiefungen der vorliegenden Erfindung erstrecken sch nicht durch die gegenüberliegenden Hauptseiten der Drähte.
Obwohl in 1 mit Vertiefungen dargestellt, die in der ersten Hauptseite 21 des Drahtes 20 ausgebildet sind, kann die vorliegende Erfindung ferner Drähte 20 mit Vertiefungen aufweisen, die sowohl in der ersten Hauptseite 21 als auch in der zweiten, gegenüberliegenden Hauptseite ausgebildet sind.
Es wird möglicherweise bevorzugt, ist aber nicht erforderlich, dass jede der Vertiefungen 26 dieselbe Größe aufweist und entlang der Länge des Drahtes 20 gleichmäßig beabstandet ist, um eine Gleichmäßigkeit des Abstands der resultierenden Formhohlräume 30 bereitzustellen. Es wird möglicherweise ferner bevorzugt, dass die Außenkante 22 der Windungen des Drahtes 20 mit der Außenkante 42 des Abstandshalterdrahtes 40 eben ist, derart dass die Bereiche zwischen den Formhohlräumen 30 in der fertigen Werkzeugrolle 10 im Wesentlichen glatt sind, d. h. ohne nennenswerte Unterbrechungen zwischen den Drähten 20 und 40.
Alternativ können sich die Außenkanten 22 und 42 der Drähte 20 beziehungsweise 40 in verschiedenen Höhen über der Oberfläche der Basisrolle 12 befinden. Die Drähte 20 und 40 mit verschiedenen Höhen können der Oberfläche des Gegenstands, der hergestellt wird, eine Struktur verleihen. Diese Struktur kann die Form von länglichen Erhöhungen aufweisen, die z. B. eine Verstärkung für größere Vorsprünge, die durch die Formhohlräume ausgebildet sind, und/oder den Gegenstand selbst bereitstellen.
Der Draht 20 mit darin ausgebildeten Vertiefungen 26, welche die gewünschten Formhohlräume 30 bereitstellen, wenn um die Basisrolle 12 gewickelt, wie bereits erwähnt, kann vorzugsweise unter Verwendung eines Drahtes oder Streifens mit einem im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt hergestellt werden. Der Draht 20 kann mit den Vertiefungen 26 hergestellt werden, oder es kann zuerst ein Draht mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Profil hergestellt und dann durch eine geeignete Technik oder geeignete Techniken verarbeitet werden, um die Vertiefungen 26 darin zu bilden. Die geeignete Technik oder geeigneten Techniken können Rändeln, Stempeln, Prägen, Gravieren, herkömmliche maschinelle Bearbeitung, Laserbearbeitung, Bearbeitung mit elektronischer Entladung, Wasserstrahlbearbeitung, Ätzen, Fotolithografie usw. umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Der Draht 20 kann aus jedem geeigneten Material oder jeglichen geeigneten Materialien hergestellt werden, obwohl einige bevorzugte Materialien Stahl, und vorzugsweise halbweiche bis weiche Stähle, umfassen.
Die Formhohlräume 30, die in 1 und 2 veranschaulicht sind und jeweils eine Formöffnung 31 aufweisen, weisen im Wesentlichen gleichmäßige Querschnittsflächen entlang ihrer Tiefe von der Öffnung an der Oberfläche der Werkzeugrolle 10 zu den Formhohlraumböden 29 auf. Die Formhohlraumböden 29 sind durch den Formhohlraum 26 und eine Außenfläche der zylindrischen Basisrolle 12 ausgebildet. 3A ist eine vergrößerte Draufsicht einiger Formhohlräume 30, und 33 und 3C sind Querschnittansichten der Formhohlräume 30 entlang der Linien 3B-3B beziehungsweise 3c-3C. Die Formhohlräume 30 können im Allgemeinen geradlinige tangentiale Querschnittsflächen entlang ihrer Tiefen d aufweisen. Mit tangential ist gemeint, dass der Querschnitt entlang einer Tangente zur Rolle 10 genommen ist. Mit geradlinig ist gemeint, dass die Form des Formhohlraums 30 im tangentialen Querschnitt durch im Wesentlichen ebene Seiten gebildet wird. Die veranschaulichten Hohlräume 30 sind außerdem im Wesentlichen entlang des Radius der Rolle 10 orientiert, obwohl verschiedene Orientierungen möglich sind, wie im Folgenden erörtert.
Die Seiten 27a, 27b und 28 der Formhohlräume 30 können parallel sein, oder sie können mit einem Freiwinkel derart ausgebildet sein, dass die Seiten 27a und 27b an den Öffnungen der Formhohlräume 30 weiter auseinander als an den Böden der Formhohlräume 30 sind oder umgekehrt.
Zusätzlich zu einer Beeinflussung der Form der Vertiefungen, die in der Hauptseite eines Drahtes ausgebildet sind, stellt die vorliegende Erfindung auch eine derartige Beeinflussung der Tiefe der Vertiefungen in die Hauptseite des Drahtes bereit, dass die Breite der ausgebildeten Vorsprünge (z. B. die Breite w' von 1A) eingestellt werden kann. Die Tiefe w einer Formhohlraums 30 in die Hauptseite des Drahtes 20 ist in 3A zu sehen.
In jenen Fällen jedoch, in welchen die Formhohlräume ungleichmäßige Formen aufweisen, z. B. wenn die Formhohlräume in Form eines Hakens oder einer anderen Struktur ausgebildet sind, ist der „Boden" des Formhohlraums als der Abschnitt des Formhohlraums definiert, welcher der Außenfläche der zylindrischen Basisrolle am nächsten ist. Ein Beispiel für solch einen Hohlraum ist in 6C veranschaulicht, wobei der Formhohlraum 230c einen Boden 229c aufweist, der einer Außenfläche 230 der zylindrischen Basisrolle 212 am nächsten ist. Außerdem ist auch die Tiefe d_c des Formhohlraums 230c auch durch den Boden 229c des Formhohlraums 230c definiert. Der Formhohlraum 230c weist ein Ende 231c auf, das von seinem Boden 229c unterscheidbar ist, da sich der Formhohlraum 230c von der Innenkante 224c des Drahtes 220c weg dreht.
Obwohl die Böden der zuvor beschriebenen verschiedenen beispielhaften Formhohlräume durch die Basisrollen ausgebildet sind, sollte klar sein, dass die Vertiefungen derart über der Oberfläche der Basisrolle enden können, dass der Boden des Formhohlraums innerhalb der Fläche ausgebildet ist, in welcher die Vertiefung ausgebildet ist.
Ein Vorteil von Werkzeugrollen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, im Vergleich zu Werkzeugrollen, die gemäß den Lehren von US-Patent Nr. 6,190,594 B1 (Gorman) und US 2003/0111767 , veröffentlicht am 19. Juni 2003 (US-Anmeldung Nr. 10/024,919, TOOLING WITH HELICAL COILS FOR STRUCTURED SURFACE ARTICLES, eingereicht am 18. Dezember 2001), ist, dass durch das Verwenden von Vertiefungen, die in einer Oberfläche des Drahtes ausgebildet sind, um die Formhohlräume zu definieren, die Formhohlraumdichte wesentlich erhöht werden kann. Die erhöhte Formhohlraumdichte kann aufgrund der Fähigkeit möglich sein, kleinere Formhohlräume bereitzustellen und die Formhohlräume entlang der Länge des Drahtes enger beieinander zu beabstanden.
Werkzeugrollen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, können eine Dichte von mindestens 50 Hohlräumen je cm² oder mehr aufweisen. Es wird möglicherweise bevorzugt, dass die Werkzeugrolle 10 eine Dichte von mindestens 100 Hohlräumen je cm² oder mehr aufweist. Es wird möglicherweise insbesondere bevorzugt, dass die Werkzeugrolle 10 eine Dichte von mindestens 500 Hohlräumen je cm² oder mehr aufweist.
Die Größe der Formhohlraumöffnungen an der Oberfläche des Werkzeugs kann z. B. in Bezug auf die Dicke des Drahtes verhältnismäßig klein sein. Zum Beispiel kann die tangentiale Querschnittsfläche der Formhohlraumöffnungen 0,1 cm² oder kleiner und in manchen Fällen 0,02 cm² oder kleiner sein.
Die bevorzugten zylindrischen Basisrollen 12 werden präzisionsgeformt, um streng kontrollierte Rundläufe zu haben. Dieser Präzisionsrundlauf kann zusammen mit einer streng kontrollierten Höhenabmessung h in den Drähten 20 kann Formhohlräume 30 mit im Wesentlichen gleichmäßigen Tiefen d, wie von der Außenfläche der Rolle 10 gemessen, bereitstellen. Die Toleranzen, mit welchen die Höhenabmessung h kontrolliert werden kann, sind im Allgemeinen verhältnismäßig klein, und der Rundlauf der Basisrolle 12 kann streng kontrolliert werden, was zu einer Kontrolle für eine enge Gesamttoleranz in der fertigen Rolle 10 führt.
Die Formhohlräume 30 können auch bezüglich des Aspektverhältnisses, wie zuvor in Verbindung mit den Vorsprüngen 72 auf dem Gegenstand 70 in 1A erörtert, charakterisiert werden. Das Aspektverhältnis der Formhohlräume 30 wird auf der Basis der Tiefe d verglichen mit der Mindestbreite w (siehe 3A) der Formhohlräume bestimmt, wobei die Mindestbreite w in einer Ebene tangential zur Oberfläche der Basisrolle 12 an der Öffnung des Formhohlraums gemessen wird. Mit anderen Worten, das Aspektverhältnis der Formhohlräume ist d:w und, wenn die Werkzeugrolle 10 zur Herstellung von Gegenständen mit einer strukturieren Oberfläche mit einer Topologie mit hohem Aspektverhältnis verwendet werden soll, wird möglicherweise bevorzugt, dass das Verhältnis d:w z. B. mindestens etwa 2:1 oder höher, vorzugsweise mindestens etwa 3:1 oder höher und insbesondere mindestens etwa 5:1 oder höher ist. Zusätzlich zum oder anstelle des hohen Aspektverhältnisses, wie zuvor definiert, wird möglicherweise bevorzugt, dass die Formhohlraumtiefe d z. B. etwa 0,1 Millimeter oder mehr, vorzugsweise etwa 0,2 Millimeter oder mehr und insbesondere etwa 0,4 Millimeter oder mehr ist.
3B und 3C veranschaulichen ein anderes optionales Merkmal der Erfindung, nämlich das optionale Aufbringen einer galvanisch hergestellten Schutzschicht oder anderen Beschichtung 50 auf die Rolle 10. Die veranschaulichte Beschichtung 50 befindet sich über der gesamten Außenfläche der Werkzeugrolle 10, d. h. den Bereichen zwischen den Formhohlräumen 30, sowie auf der Innenfläche der Formhohlräume 30. Alternativ könnte sich die Beschichtung nur auf der Außenfläche der Rolle 10 befinden und auf der Innenfläche der Hohlräume 30 fehlen. In einer anderen Alternative könnte sich die Beschichtung nur in den Hohlräumen 30 und nicht auf der Außenfläche der Rolle 10 befinden. In noch einer anderen Alternative könnte sich eine erste Beschichtung in de Formhohlräumen 30 befinden, und eine zweite Beschichtung könnte sich auf der Außenfläche der Werkzeugrolle 10 befinden.
Obwohl die Beschichtung 50 als eine homogene Schicht veranschaulicht ist, sollte klar sein, dass die Beschichtung 50 tatsächlich eine Kombination eines oder mehrerer Materialien sein kann, die miteinander vermischt oder in aufeinander folgenden Schichten aufgebracht sind. Das Material oder die Materialien, die in der Beschichtung 50 verwendet werden, können in Abhängigkeit von den gewünschten physikalischen Eigenschaften variieren. Einige physikalische Eigenschaften, die erwünscht sein können, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, erhöhte Verschleißfestigkeit, kontrollierte Trenncharakteristiken, kontrollierte Oberflächenrauheit, Bindung zwischen benachbarten Drahtwicklungen usw. Einige bevorzugte Materialien können Metallüberzüge, insbesondere eine stromlose Nickelabscheidung, Chrom usw. sein.
4 und 5 zeigen eine andere beispielhafte Ausführungsform einer Werkzeugrolle 110 mit Formhohlräumen 130, die in eine Außenfläche der Werkzeugrolle 110 münden. Die Werkzeugrolle 110 weist vorzugsweise eine zylindrische Basisrolle 112 auf, um welche ein oder mehr Drähte in Form einer schraubenförmigen Windung gewickelt sind, um eine Oberfläche mit mehreren darin ausgebildeten Formhohlräumen 130 zu erzeugen.
Wie in 5 am besten veranschaulicht, kann die Oberfläche der Werkzeugrolle 110 mit zwei Drähten 120 und 120' umwickelt sein, wobei jeder der Drähte darin ausgebildete Vertiefungen aufweist, die, wenn zusammen gewickelt, die Formhohlräume 130 bilden. Ein Unterschied zwischen der Werkzeugrolle 110 und der Rolle 10 ist, dass die Rolle 110 anstelle eines Abstandshalterdrahtes 40 mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt zwei Drähte aufweist, die beide darin ausgebildete Vertiefungen aufweisen. Ein Vorteil der Konstruktion der Werkzeugwalze 110 ist die Fähigkeit, Formhohlräume 130 mit höherer Dichte, d. h. mit einem reduzierten Abstand zwischen den Formhohlräumen 130, bereitzustellen.
Obwohl die veranschaulichte Werkzeugrolle 110 vorzugsweise unter Verwendung von zwei Drähten 120 und 120' vorgesehen ist, versteht es sich, dass die Werkzeugrolle 110 unter Verwendung von drei oder mehr Drähten erzeugt werden könnte. In noch einer anderen Alternative könnte die Werkzeugrolle 110 mit einem einzigen Draht versehen sein, in welchem Fall die Bezugszeichen 120 und 120' abwechselnde Wicklungen oder Windungen bezeichnen würden.
Eine andere Werkzeugrollenvariante ist in 5A, einer Draufsicht einer Werkzeugrollenoberfläche, dargestellt, in welcher Formhohlräume 330 als Zusammensetzungen von Vertiefungen 326 und 346 ausgebildet sind, die in zwei Hauptseiten der Drähte 320 und 340 ausgebildet sind, die einander gegenüberliegen, wenn um die Basisrolle (nicht dargestellt) gewickelt. Obwohl die Vertiefungen 326 und 346, die einander gegenüberliegen, als symmetrisch dargestellt sind, sollte klar sein, dass die Vertiefungen, die verwendet werden, um die zusammengesetzten Formhohlräume 330 zu bilden, symmetrisch oder asymmetrisch sein können. Durch Breistellen von zusammengesetzten Formhohlräumen, die durch zwei oder mehr Vertiefungen gebildet werden, kann es möglich sein, Hohlräume mit Formen und/oder Abmessungen bereitzustellen, die sonst durch Vertiefungen, die in der Seitenfläche nur eines Drahtes ausgebildet sind, schwierig zu erreichen wären.
6A bis 6E veranschaulichen verschiedenen Formen für Vertiefungen in den in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Drähten, die sich von den zuvor erörterten im Wesentlichen gleichmäßigen Vertiefungen unterscheiden. Ein Vorteil der Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass die Vertiefungen mit verschiedenen Formen und/oder Orientierungen gebildet werden können, um Formhohlräume bereitzustellen, die ebenfalls verschiedene Formen und/oder Orientierungen aufweisen. Außerdem können Drähte, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, mehr als eine Form von Vertiefung aufweisen, derart dass fertige Filme mit komplexen Mustern von Vorsprüngen erzeugt werden können. Es versteht sich von selbst, dass die Verwendung von einigen dieser Formhohlräume zur Erzeugung eines fertigen Films mit gewünschten Vorsprüngen von der Harzauswahl und den Prozessbedingungen abhängt.
Der Formhohlraum 230a in 6A weist eine veränderliche Querschnittsfläche auf, die von der Öffnung des Hohlraums 230a zum Boden 229a größer wird. Die Seitenwände 227a und 228a laufen in dieser Richtung auseinander. Folglich weist der Hohlraum 230a eine tangentiale Querschnittsfläche benachbart zum Boden 229a des Hohlraums 230a auf, die größer als die tangentiale Querschnittsfläche an der Öffnung des Hohlraums 230a ist.
6B zeigt einen Formhohlraum 230b, in welchem die Seitenwände 227b und 228b den Hohlraum 230b mit einer veränderlichen Breite versehen, die ein Maximum an irgendeinem Punkt zwischen der Öffnung des Hohlraums 230b und dem Boden 229b des Hohlraums 230b erreicht. Im veranschaulichten Hohlraum 230b ist die Breite w'' in der Nähe des Mittelpunkts der Tiefe des Hohlraums 230b maximal. Wenn die Dicke des Drahtes, in welchem der Hohlraum 230b ausgebildet ist, über die Tiefe des Hohlraums konstant ist, dann kann der Formhohlraum 230b so beschrieben werden, dass er eine tangentiale Querschnittsfläche an seiner Öffnung aufweist, die kleiner als die tangentiale Querschnittsfläche des Hohlraums 230b an irgendeinem Punkt unter seiner Öffnung ist.
6C zeigt noch eine andere Variante der Form der Formhohlräume, die in Werkzeugrollen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden kann. Der veranschaulichte Formhohlraum 230c weist eine gekrümmte Form in Form eines Hakens auf. Formhohlräume mit dieser Form können verwendet werden, um Hakenstreifen ohne erhebliche zusätzliche Verarbeitung direkt zu bilden. 6D veranschaulicht einen Formhohlraum 230d, der eine Hakenform mit zwei Enden aufweist und der ebenfalls durch Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung geformt werden kann.
6E zeigt eine Variante der Orientierung von Formhohlräumen, die in Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. Der Formhohlraum 230e ist mit einer Achse 231e ausgebildet, die in einem Winkel in Bezug auf den Radius r der Werkzeugrolle (nicht dargestellt) orientiert ist.
In einer anderen Ausführungsform ein Formhohlraum, in welchem die Seitenwände einen Hohlraum mit einer veränderlichen Breite bereitstellen, die sich an irgendeinem Punkt zwischen der Öffnung des Hohlraums und dem Boden des Hohlraums verjüngt. Mit anderen Worten, der Hohlraum kann so beschrieben werden, dass er eine tangentiale Querschnittsfläche an seiner Öffnung aufweist, die an der Öffnung größer als die tangentiale Querschnittsfläche des Hohlraums an irgendeinem Punkt unterhalb seiner Öffnung ist; der Hohlraum wird im Verlauf des Hohlraums von der Außenkante des Drahtes zur Innenkante schmaler.
Die vorliegende Erfindung kann auch Entlüftungsstrukturen aufweisen, die in einer Oberfläche des Drahtes oder der Drähte ausgebildet sind und zur Bildung der Hohlräume verwendet werden. Die Entlüftungsstrukturen können es ermöglichen, dass Fluid (z. B. Luft) leichter aus den Hohlräumen entweicht, um dadurch ein Füllen der Hohlräume zu verbessern. Die Entlüftungsstrukturen können besonders hilfreich sein, wenn die Formhohlräume höhere Aspektverhältnisse aufweisen, die sonst schwerlich vollständig gefüllt werden könnten.
Es wird möglicherweise bevorzugt, dass die Entlüftungsstrukturen nur einen Abschnitt der Oberfläche des Drahtes einnehmen, derart dass eine Kantenzone benachbart zur Außenfläche der Werkzeugrolle vorgesehen ist. Die Kantenzone ist vorzugsweise frei von der Entlüftungsstruktur, um ein unerwünschtes Füllen der Entlüftungsstruktur durch das formbare Material während der Verarbeitung zu verhindern.
Obwohl außerdem die Entlüftungsstruktur in derselben Oberfläche wie die Vertiefung, die den Formhohlraum bildet, ausgebildet sein kann, sollte klar sein, dass sich die Entlüftungsstruktur alternativ auf der Oberfläche befinden könnte, die der Vertiefung, die den Formhohlraum bildet, gegenüberliegt. In Bezug auf 2 könnte sich eine Entlüftungsstruktur auf der Oberfläche des Abstandshalterdrahtes 40 befinden, die den Vertiefungen 26 gegenüberliegt. In Bezug auf 5 könnte eine Entlüftungsstruktur in der gegenüberliegenden Seite des Drahtes 120 und 120' von der Seite ausgebildet sein, in der die Vertiefungen, welche die Formhohlräume 130 bilden, ausgebildet sind. In einer anderen Alternative könnte eine Entlüftungsstruktur auf beiden der Oberflächen vorgesehen sein, die verwendet werden, um Formhohlräume gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung zu definieren.
Die dargestellte Entlüftungsstruktur, die in der ersten Hauptseite des Drahtes ausgebildet ist, ist ein Rändelmuster, das im Wesentlichen Kanäle definiert, die Seitenwände des Formhohlraums schneiden. Es wird möglicherweise bevorzugt, dass Kanäle eine derartige Größe aufweisen, dass keine erheblichen Mengen von formbarem Material in die Entlüftungsstruktur eintreten können. Die Entlüftungsstruktur kann sich vorzugsweise zur Innenkante des Drahtes erstrecken, um Durchgänge bereitzustellen, damit Fluid aus dem Formhohlraum austritt.
Außerdem wird möglicher bevorzugt, dass die Entlüftungsstruktur sich nicht in eine Kantenzone benachbart zur Außenkante des Drahtes erstreckt. Durch Bereitstellen einer Kantenzone frei von der Entlüftungsstruktur bilden die Kanäle keine Hohlräume mit Öffnungen auf der Außenfläche der Werkzeugrolle, die mit formbarem Material gefüllt werden können. In einigen Fällen jedoch kann es möglich sein, zu erlauben, dass sich die Entlüftungsstruktur zur Außenkante des Drahtes erstreckt, wenn zum Beispiel jegliche Öffnungen, die auf diese Weise gebildet werden, zu klein sind, um erheblich mit formbaren Material gefüllt zu werden, oder wenn jegliche derartige Füllung annehmbar ist.
Zusätzlich zu den (oder anstelle der) Entlüftungsstrukturen, die auf dem Draht oder den Drähten ausgebildet sind, die um eine Basisrolle gewickelt sind, kann auch die Oberfläche der Werkzeugrolle, um welche der Draht oder die Drähte gewickelt sind, eine Entlüftungsstruktur aufweisen, um die Entfernung von Luft oder anderen Fluida aus den Formhohlräumen während des Verarbeitung zu fördern. Die Entlüftungsstruktur der Basisrolle kann allein (ohne Entlüftungsstrukturen auf den Drähten) verwendet werden, wenn die Formhohlräume Böden aufweisen, die durch die Außenfläche der Basisrolle selbst ausgebildet sind, um dadurch die Formhohlräume in Fluidverbindung mit der Entlüftungsstruktur auf der Basisrolle anzuordnen.
Die Außenfläche der Basisrolle kann eine Entlüftungsstruktur in Form eine willkürlich aufgerauten Oberfläche (z. B. durch Ätzen, Sandstrahlen usw. gebildet) aufweisen. Die Entlüftungsstruktur der Oberfläche kann sich über die gesamte Oberfläche der Basisrolle erstrecken, oder sie kann nur in ausgewählten Bereichen vorgesehen sein.
Ein zusätzlicher Vorteil, der durch eine Basisrolle mit einer Entlüftungsstruktur, die auf ihrer Außenfläche ausgebildet ist, bereitgestellt werden kann, ist, dass ein In-Stellung-halten des Drahtes um die zylindrische Basisrolle durch Verstärken von Reibungskräften, die zwischen dem Draht und die Basisrolle entwickelt werden, gefördert werden kann.
Die Entlüftungsstrukturen, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung (auf den Drähten oder der Basisrolle) verwendet werden, können unter Verwendung jeder geeigneten Technik gebildet werden, die auf dem Fachgebiet bekannt ist, z. B. Rändeln, Stempeln, Prägen, Gravieren, herkömmliche maschinelle Bearbeitung, Laserbearbeitung, Bearbeitung mit elektronischer Entladung, Wasserstrahlbearbeitung, Ätzen, Fotolithografie usw. Obwohl außerdem die dargestellten Entlüftungsstrukturen ein Rändelmuster und eine aufgeraute Oberfläche sind, kann eine Entlüftungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung durch jede geeignete Struktur oder Oberflächenbehandlung gebildet werden, die einen Weg bereitstellen kann, damit Fluid sich zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen bewegen kann, z. B. Kanäle, Abstände, die Lücken bilden, aufgeraute Oberflächen (gebildet durch Ätzen, Sandstrahlen usw.) und Kombinationen davon.
7A veranschaulicht eine Werkzeugrolle 310 in einer Draufsicht, die Bereiche 314 und 316 aufweist, in welchen sich die Formhohlräume unterscheiden. In einem Beispiel können die Bereiche 314 mit Formhohlräumen versehen sein, während die Bereiche 316 im Wesentlichen frei von Formhohlräumen sein können. In einem anderen Beispiel können die Formhohlräume in den verschiedenen Bereichen 314 und 316 verschieden sein. Die Bereiche 314 und 316 auf der Werkzeugrolle 310 sind so dargestellt, dass sie eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite aufweisen und sich vorzugsweise um den Umfang der Rolle 310 erstrecken.
Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung können alternativ Bereiche aufweisen, in welchen sich die Formhohlräume darin unterscheiden, dass sie nicht gleichmäßig geformt sind und/oder dass sie sich nicht um den Umfang der Rolle 310 erstrecken. Eine solche Variante ist in 7B veranschaulicht, in welcher der Bereich 314' entlang der Breite der Werkzeugrolle 310' orientiert und auf jeder Seite von Bereichen 316' umgeben ist. Entsprechend bildet der Bereich 314' einen Längsstreifen entlang der Rolle 310'.
7C veranschaulicht eine andere Werkzeugrolle 310'', die ebenfalls Bereiche 314'' aufweist, die entweder keine Formhohlräume oder Formhohlräume aufweisen, die sich in irgendeiner Hinsicht von den Formhohlräumen in Bereich 316'' unterscheiden. Die Bereiche 314'' können jede Form annehmen, z. B. die eines Logotypen, wie dargestellt. Verfahren zur Herstellung der Werkzeugrolle 310'' können die Herstellung einer Werkzeugrolle umfassen, die gleichmäßig geformte Formhohlräume aufweist, die gleichmäßig über ihre gesamte Oberfläche verteilt sind. Nach der Herstellung der Werkzeugrolle 310'' mit gleichmäßigen Formhohlräumen können ein oder mehr Abschnitte (z. B. die Bereiche 314'') der Oberfläche der Werkzeugrolle 310'' maskiert werden, während der andere Abschnitt oder die anderen Abschnitte (z. B. der Bereich 316'') verarbeitet wird, um die Formhohlräume innerhalb der Bereiche 314'' von den Formhohlräumen innerhalb des Bereichs 316'' zu differenzieren. Ein Verfahren zur Verarbeitung der Werkzeugrolle 310'' könnte z. B. ein teilweises oder vollständiges Füllen der Formhohlräume im unmaskierten Bereich umfassen. Die Materialien, die zur Füllung verwendet werden, könnten Lötmittel, Kunststoffe, Wachs usw. umfassen. Die verwendeten Materialien könnten dauerhaft innerhalb der Formhohlräume angeordnet werden, oder sie können entfernbar sein, um eine Wiederverwendung der Werkzeugrolle z. B. mit einem anderen Logotypen zu ermöglichen.
8A ist 8D veranschaulichen mehrere Varianten der Drähte, die verwendet werden, um die Formhohlräume in den Werkzeugrollen der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die Querschnitte sind quer zu den Längen der Drähte genommen, und in 8A ist der Draht 420a mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten Ls versehen, während der Abstandshalterdraht 440a in den Raum passt, der zwischen angrenzenden Drähten 420a ausgebildet ist.
In 8B weisen die Drähte 420b und 440b zusammenpassende Profile auf. Außerdem weisen die Drähte 440b eine nicht ebene Oberfläche 442b auf, die in der veranschaulichten Ausführungsform eine gekrümmte Oberfläche ist. Wenn die Drähte 420b Vertiefungen aufweisen, welche die gewünschten Hohlräume (nicht dargestellt) bilden, kann die Hinzufügung einer Krümmung zur Außenfläche 442b der Drähte 440b eine entsprechende Abrundung auf zwei Seiten der Basis jedes Vorsprungs erzeugen, der durch die Formhohlräume ausgebildet ist. Diese Abrundung kann die Festigkeit des Vorsprungs verbessern, d. h. seinen Widerstand gegen Durchbiegen verstärken. Außerdem kann die Krümmung auch eine erhöhte Struktur zwischen Vorsprüngen erzeugen, die dem Film oder dem Gegenstand zusätzliche Steifheit verleihen kann.
Die Drähte 420c und 440c in 8C veranschaulichen Drähte mit zusammenpassenden Profilen, die außerdem sich verjüngende Seiten aufweisen. 8D veranschaulicht Drähte 420d und 440d, die ineinander gesteckte Profile aufweisen.
Das Verwenden eines Drahtes oder von Drähten, die zusammenpassende oder ineinander greifende Profile aufweisen, wie in 8A bis 8D veranschaulicht, kann die Integrität der Wicklungen auf der Basisrolle verbessern, da die fertigen Werkzeugrollen während der Herstellung und Verwendung als ein Formungswerkzeug Spannungen ausgesetzt sind. Es können viele andere Varianten der Drahtprofile im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden.
9 veranschaulicht einen Prozess des Umwickelns einer Basisrolle 512 mit einem Draht 520, der Vertiefungen 526 aufweist, und einem Abstandshalterdraht 540, um eine Werkzeugrolle 510 mit Formhohlräumen 530 bereitzustellen. Es versteht sich von selbst, dass mehr als zwei Drähte zusammen gewickelt werden können, falls gewünscht.
In den Verfahren zur Herstellung von Werkzeugrollen gemäß der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, die Außenfläche der Werkzeugrolle 510 nach dem Wickeln der Drähte 520 und 540 maschinell zu bearbeiten, um einen verbesserten Rundlauf in der fertigen Werkzeugrolle 510 bereitzustellen.
Es kann auch wünschenswert sein, jegliche Grate, die z. B. vom Drahtstanzen und/oder maschinellen Bearbeiten der umwickelten Rolle zurückgeblieben sind, durch Abstrahlen der Rolle mit Natriumbicarbonat (Backpulver) oder einem ähnlichen Material zu entfernen. Die fertige Werkzeugrolle 510 kann auch verarbeitet werden, um eine gewünschte Oberflächenbeschaffenheit innerhalb der Formhohlräume 530 und/oder auf der Außenfläche der Werkzeugrolle 510 zwischen den Formhohlräumen 530 bereitzustellen. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, die Oberflächen der Werkzeugrolle 510 chemisch zu ätzen, zu sanden, zu plattieren, zu beschichten oder anderweitig zu modifizieren.
10 veranschaulicht einen Prozess, in welchem eine Werkzeugrolle 610 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um einen Film mit einer Topologie mit hohem Aspektverhältnis zu erzeugen. Ein formbares Material 660 kann auf die Oberfläche der Werkzeugrolle 610 z. B. durch Extrusions- oder Gießformen aufgebracht werden, um einen Film 670 zu bilden, der Vorsprünge 672 aufweist, die Abdrücke der Formhohlräume in der Werkzeugrolle 610 sind. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Haftung des Materials 660 an der Werkzeugrolle 610 geringer als die Kohäsion innerhalb des Materials 660 zum Zeitpunkt der Entfernung von der Werkzeugrolle 610. Es wird möglicherweise ferner bevorzugt, dass die Haftung des Materials 660 an der Werkzeugrolle die Zugfestigkeit des Drahtes oder der Drähte, die zur Bildung der Werkzeugrolle 610 verwendet werden, nicht überschreitet.
Es kann im Wesentlichen jedes formbare Material in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es wird möglicherweise bevorzugt, dass ein orientierbares thermoplastisches Harz ist. Orientierbare thermoplastische Harze, die extrusionsgeformt werden können und verwendbar sein sollten, umfassen Polyester wie beispielsweise Poly(ethylenterephthalat), Polyamide, wie beispielsweise Nylon, Polystyrol-acrylnitril), Poly(acrylnitril-Butadien-Styrol), Polyolefine, wie beispielsweise Polypropylen, und weichgemachtes Polyvinylchlorid. Ein bevorzugtes thermoplastisches Harz ist ein schlagzähes Copolymer von Polypropylen und Polyethylen, das 17,5% Polyethylen enthält, einen Fließindex von 30 aufweist und als SRD7-587 von der Union Carbide, Danbury, Connecticut, erhältlich ist. Das thermoplastische Harz kann außerdem Mischungen, die Polyethylen- und Polypropylenmischungen umfassen, Copolymere, wie beispielsweise Polypropylen-Polyethylen-Copolymere, oder coextrudierte als mehrfache Schichten oder in abwechselnden Zonen aufweisen. Zusatzstoffe, wie beispielsweise Weichmacher, Füllmittel, Pigmente, Farbstoffe, Antioxidationsmittel, Trennmittel und dergleichen können ebenfalls in das formbare Material eingebunden sein.
In einem bevorzugten Prozess wird das Material 660 durch Extrusion in einen Rollenspalt bereitgestellt, der durch die Werkzeugrolle 610 und eine Gegendruckrolle 680 gebildet wird. Die Gegendruckrolle 680 stellt vorzugsweise einen gewissen Druck bereit, um dabei zu helfen, das formbare Material 660 in die Formhohlräume 630 zu drücken (siehe 11), die in der Werkzeugrolle 610 vorgesehen sind. Alternativ kann die Gegendruckrolle 680 durch jede sich kontinuierlich bewegende Fläche ersetzt werden, die beim Drücken des Formmaterials in die Formhohlräume in der Werkzeugrolle 610 helfen kann.
Das Innere der Werkzeugrolle 610 kann mit einem Vakuum versorgt werden, um bei der Entfernung von Luft zu helfen, die sonst das vollständige Füllen der Formhohlräume stören kann. In vielen Fällen jedoch wird möglicherweise kein Vakuum bereitgestellt, da die Luft innerhalb der Formhohlräume zwischen den Drähten entweicht, die zur Herstellung der Werkzeugrolle 610 verwendet werden. Mit anderen Worten, der Prozess kann in der Abwesenheit von Vakuum durchgeführt werden.
Es kann auch wünschenswert sein, eine gewisse thermische Steuerung in einer oder beiden der Werkzeugrolle 610 und der Gegendruckrolle 680 bereitzustellen. In Abhängigkeit von den Prozessbedingungen, den Temperaturen des formbaren Materials 660, den Eigenschaften des formbaren Materials 660 usw. kann es wünschenswert sein, entweder eine oder beide der Rollen 610 und 680 zu erwärmen, eine oder beide der Rollen 610 und 680 zu kühlen, oder eine der Rollen zu erwärmen und die andere Rolle zu kühlen.
Nachdem das Material 660 in die Formhohlräume in der Werkzeugrolle 610 gedrückt und ausreichend abgekühlt ist, um einen Film 670 mit Vorsprüngen 672 zu bilden, der die gewünschte Form oder die gewünschten Formen beibehalten kann, wird er zur weiteren Verarbeitung von der Werkzeugrolle 610 angestreift, oder der Film 670 kann zu Rollen gewickelt werden. wenn zum Beispiel mechanische Verbindungsstreifen erwünscht sind, kann der Film 670 in eine Station oder in Stationen geleitet werden, um die Vorsprünge zu modifizieren, Klebstoffe aufzutragen und andere Verarbeitungsvorgänge durchzuführen, wie z. B. in den US-Patenten Nr. 5,845,375 (Miller et al.), 5,077,870 (Melbye et al.), sowie den PCT-Veröffentlichungen Nr. WO 98/57565 ; WO 98/57564 ; WO 98/30381 und WO 98/14086 erörtert.
Es kann wünschenswert sein, ein oder mehr zusätzliche Materialien in den Rollenspalt zu leiten, der durch die Werkzeugrolle 610 und die Gegendruckrolle 680 gebildet wird, um gewünschte zusätzliche Eigenschaften für den Film 670 bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine gewebte oder ungewebte Bahn in den Rollenspalt geleitet werden. Alternativ kann der Film 670 z. B. durch Wärme, Klebstoffe, Coextrusion usw. auf eine oder mehr zusätzliche Schichten laminiert werden.
11 ist eine Querschnittansicht der Vorrichtung von 10 entlang der Linie 11-11 in 10. Die Werkzeugrolle 610 weist Formhohlräume 630 auf, die durch das formbare Material gefüllt sind, um die Vorsprünge 672 auf dem Film 670 zu bilden. Außerdem sind in 11 zwei erhobene Strukturen 682 veranschaulicht, die auf der Gegendruckrolle 680 ausgebildet sind. Ein Vorteil der erhobenen Strukturen 682 auf der veranschaulichten Gegendruckrolle 680 ist, dass jede der erhobenen Strukturen eine Linie oder Zone von Schwäche bilden kann, entlang welcher der Film 670 getrennt werden kann. Die erhobenen Strukturen 682 sind jedoch optional und brauchen in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung nicht bereitgestellt zu werden.
Ein anderes optionales Merkmal, das in die Gegendruckrolle 680 integriert sein kann, ist die Hinzufügung irgendeiner Struktur zur Oberfläche der Rolle 680, um ihren Oberflächenbereich zu vergrößern. Der vergrößerte Oberflächenbereich auf der Gegendruckrolle 680 kann den Oberflächenbereich auf dem Film 680 vergrößern, um dadurch die Haftung jeglicher Klebstoffe zu verbessern, die auf die Rückseite 674 des Films 670 vorgesehen sind. Ein Beispiel einer verwendbaren Struktur könnte ein Mikrogeprägemuster von linearen Prismen von der Größe von etwa 400 Linien je Inch (160 Linien je Zentimeter) sein.
12 veranschaulicht einen anderen Prozess, der drahtumwickelte Werkzeugrollen mit darin ausgebildeten Formhohlräumen verwendet. Der veranschaulichte Prozess bildet einen Film 770 mit Vorsprüngen 772, de sich von einer Seite davon erstrecken, und Vorsprüngen 772', die sich von der gegenüberliegenden Seite des Films 770 erstrecken. Der zweiseitige Film 770 wird durch gegenüberliegende Werkzeugrollen 710 und 710' gebildet, welche beide darin ausgebildete Formhohlräume aufweisen. Die Vorsprünge 772 und 772' können dieselben Charakteristiken bezüglich Größe, Form, Orientierung usw. aufweisen, oder sie können verschieden sein.
13 und 14 zeigen noch eine andere Ausführungsform einer Werkzeugrolle, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden kann. 13 ist eine Draufsicht eines Abschnitts einer Werkzeugrolle, die durch Wickeln von Drähten 820 und 840 in einem schraubenförmigen Muster um die Oberfläche einer Basisrolle ausgebildet ist. Obwohl die Werkzeugrolle verschiedene Drähte 820 und 840 aufweisen kann, könnte nur ein einziger Draht vorgesehen sein, in welchem Fall die Bezugszeichen 820 und 840 abwechselnde Wicklungen oder Windungen des Drahtes bezeichnen würden. Außerdem könnten mehr als zwei Drähte um eine Werkzeugrolle gemäß der vorliegenden Erfindung gewickelt sein.
In der dargestellten Ausführungsform weist der Draht 820 mehrere Lücken 890 auf, die durch beide seiner Hauptseiten 821 und 825 ausgebildet sind (obwohl in 13 nur eine solche Lücke dargestellt ist), wobei die Lücke 890 auch einen Abschnitt der Außenkante 822 des Drahtes 820 einnimmt. Die Lücke 890 erstreckt sich jedoch nicht zur Innenkante 824 des Drahtes 820. Neben der Lücke 890 sind auch Vertiefungen 830a und 830b in den Hauptseiten 821 und 825 des Drahtes 820 ausgebildet. Die Vertiefungen 830a und 830b münden in die Lücke 890. Die Lücke 890 und die Vertiefungen 830a und 830b können zusammen einen zusammengesetzten Formhohlraum mit einer Form bereitstellen, die mit einer Lücke allein oder nur mit Vertiefungen nicht erreicht werden könnte.
Eine Werkzeugrolle, die unter Verwendung der Drähte 820 und 840 ausgebildet ist, weist mehrere zusammengesetzte Formhohlräume auf, die darin ausgebildet sind. Außerdem versteht es sich von selbst, dass jede Lücke 890 in Verbindung mit nur einer Vertiefung oder mehr als zwei Vertiefungen bereitgestellt werden kann, falls gewünscht, z. B. sind die zusammengesetzten Formhohlräume nicht auf Strukturen beschränkt, die durch eine Lücke zusammen mit zwei Vertiefungen ausgebildet sind.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Vorsprungs 872, der unter Verwendung des zusammengesetzten Formhohlraums ausgebildet sein kann, der in 13 und 14 dargestellt ist. Der Vorsprung 872 weist einen Fuß 871 auf, der von einer Oberfläche 874 eines Gegenstands 870 vorsteht. Der Fuß 871 ist hauptsächlich durch die Lücke 890 ausgebildet, die im Draht 820 ausgebildet ist. Ein Paar von Ohren 873 und 875 erstreckt sich vom Fuß 871. Die Ohren 873 und 875 sind hauptsächlich durch die Vertiefungen 830a und 830b im Draht 820 ausgebildet, wie bereits erwähnt.
In einigen Fällen können die Vorsprünge 872 in ihrer ausgebildeten Form, so wie in 15 dargestellt, verwendbar sein. In anderen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, die Form des Vorsprungs 872 von seiner ursprünglich ausgebildeten Form zu modifizieren. Eine solche Modifikation ist in 16 dargestellt, in welcher der Vorsprung 872 so dargestellt ist, dass er sich von der Oberfläche 874 des Gegenstands 870 erstreckt. Der Fuß 871 bleibt im Wesentlichen unverändert, aber die Ohren 873 und 875 wurden derart modifiziert, dass sie in Bezug auf die örtlich begrenzte Ebene, die durch die Oberfläche 874 definiert ist, nicht mehr vertikal stehen. Vielmehr wurden die Ohren 873 und 875 derart verarbeitet, dass sie sich in Bezug auf die örtlich begrenzte Ebene, die durch die Oberfläche 874 definiert ist, horizontal erstrecken. In dieser Konfiguration kann der Vorsprung 872 z. B. als ein mechanisches Verbindungselement verwendbar sein, wobei die Ohren 873 und 875 als Haken dienen, die in eine komplementäre Struktur (z. B. eine Schlaufenstruktur) eingreifen können. Beispiele für Prozesse, die verwendet werden können, um diese Änderung zu bewerkstelligen, umfassen z. B. die Zufuhr von Wärme oder die Zufuhr von Wärme und mechanischem Druck.
17 bis 19 zeigen eine andere Ausführungsform einer Werkzeugrolle, die zusammengesetzte Formhohlräume aufweist, die durch Lücken und Vertiefungen in Drähten ausgebildet sind. Die Struktur, die in 17 dargestellt ist, weist Drähte 920 und 940 auf, die gleiche oder verschiedene Drähte sein können, wie zuvor in Bezug auf 13 beschrieben. Der Draht 920 weist mehrere Lücken 990 auf, die durch seine zwei Hauptseiten 921 und 925 ausgebildet sind (obwohl in der Ansicht von 17 nur eine solche Lücke dargestellt ist). Eine Ansicht einer Hauptseite eines Drahtes 940a ist in 19 dargestellt, welche veranschaulicht, dass sich die ausgebildete Vertiefung von der Außenkante 942 zur Innenkante 944 (der Kante, die gegen die Oberfläche einer Basisrolle (nicht dargestellt) gewickelt ist) erstreckt. Alternativ ist es möglich, dass sich die Vertiefung 930a nicht von der Außenkante 942 zur Innenkante 944 des Drahtes 940a erstreckt.
Eine Variante der Struktur von 13 ist, dass die Drähte 940 Vertiefungen 930a und 930b aufweisen, die in ihren jeweiligen Hauptseiten derart ausgebildet sind, dass die Vertiefungen 930a und 930b den Hauptseiten des Drahtes 920 gegenüberliegen. Dies unterscheidet sich von den Strukturen, die in 13 und 14 dargestellt sind, in welchen sowohl die Lücke 890 als auch die Vertiefungen 830a und 830b im Draht 820 ausgebildet sind, wobei die Drähte 840 im Allgemeinen flache Seiten aufweisen (obwohl sie Entlüftungsstrukturen aufweisen können, wie hierin erörtert).
Es wird möglicherweise bevorzugt, dass sich die Vertiefungen 930a und 930b mit der Lücke 990 schneiden, wie in 17 dargestellt, derart dass die Vertiefungen 930a und 930b einen zusammengesetzten Formhohlraum bilden, der die Volumina aufweist, die durch die Lücke 990 im Draht 920 und die Vertiefungen 930a und 930b in den Drähten 940 definiert sind. Obwohl außerdem nur ein zusammengesetzter Formhohlraum in 17 dargestellt ist, versteht es sich von selbst, dass Werkzeugrollen, die unter Verwendung von Drähten 920 und 940 hergestellt sind, mehrere zusammengesetzte Formhohlräume aufweisen, die über die Oberfläche der Rolle verteilt sind.
20 ist eine perspektivische Ansicht eines Vorsprungs 972, der unter Verwendung des in 17 und 18 dargestellten, zusammengesetzten Formhohlraums ausgebildet sein kann. Der Vorsprung 972 weist einen Fuß 871 auf, der von einer Oberfläche 974 des Gegenstands 970 vorsteht. Der Fuß 971 ist hauptsächlich durch die Lücke 990 ausgebildet, die in Draht 920 ausgebildet ist. Ein Paar von Rippen 973 und 975 erstreckt sich entlang gegenüberliegender Seiten des Fußes 971, und es erstreckt sich über die Höhe des Fußes 971 hinaus. Die Rippen 973 und 975 sind hauptsächlich durch die Vertiefungen 930a und 930b in den Drähten 940a und (beziehungsweise) 940b ausgebildet, wie bereits erwähnt.
In einigen Fällen können die Vorsprünge 972 in ihrer ausgebildeten Form, so wie in 20 dargestellt, verwendbar sein. Zum Beispiel können die Rippen 973 und 975 die Steifheit oder die strukturelle Integrität des Vorsprungs 972 verbessern. In anderen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, die Form des Vorsprungs 972 von seiner ursprünglich ausgebildeten Form zu modifizieren. Eine solche Modifikation ist in 21 dargestellt, in welcher der Fuß 971 des Vorsprungs 972 im Wesentlichen unverändert bleibt, aber die Abschnitte der Rippen 973 und 975, die sich über den Fuß 971 hinaus erstrecken, derart modifiziert wurden, dass sie in Bezug auf die örtlich festgelegte Ebene, die durch die Oberfläche 974 definiert ist, nicht mehr vertikal stehen. Vielmehr wurden die Rippen 973 und 975 derart verarbeitet, dass sie sich in Bezug auf die örtlich begrenzte Ebene, die durch die Oberfläche 974 definiert ist, horizontal erstrecken. In dieser Konfiguration kann der Vorsprung 972 z. B. als ein mechanisches Verbindungselement verwendbar sein, wobei die Rippen 973 und 975, die sich vom Fuß 971 erstrecken, als Haken dienen, die in eine komplementäre Struktur (z. B. eine Schlaufenstruktur) eingreifen können. Beispiele für Prozesse, die verwendet werden können, um diese Änderung zu bewerkstelligen, umfassen z. B. die Zufuhr von Wärme oder die Zufuhr von Wärme und mechanischem Druck.
22 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Gegenstands 1070 der vorliegenden Erfindung, der Vorsprünge aufweist, die aus der Erhöhung 1071 gebildet sind, die sich von der Oberfläche 1074 des Gegenstands 1070 erstreckt. Jede der Erhöhungen 1071 weist mehrere Ohren 1073 auf, die davon vorstehen. In einigen Fällen können die Ohren 1073 in ihrem ausgebildeten, so wie in 22 dargestellt, verwendbar sein. In anderen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, die Form der Ohren 1073, wie z. B. in Bezug auf 16 und 21 dargestellt und beschrieben, zu modifizieren. Die Erhöhung 1071 jedes Vorsprungs kann vorzugsweise eine Länge (in Richtung 1011) aufweisen, die flächengleich mit der Länge des Gegenstands 1070 in Richtung 1011 ist. Alternativ kann die Erhöhung 1071 jedes Vorsprungs eine Länge aufweisen, die kürzer als die des Gegenstands 1070 ist. Die Länge jeder Erhöhung in Richtung 1011 kann vorzugsweise größer als ihre Breite (gemessen quer zur Richtung 1011) sein, z. B. wird möglicherweise bevorzugt, dass die Länge der Erhöhung 1071 mindestens zwei- oder dreimal die Breite der Basis 1071 ist. Außerdem wird möglicherweise bevorzugt, dass die länglichen Erhöhungen 1071 entlang einer gemeinsamen Richtung, z. B. der Richtung 1011 in 22, miteinander ausgerichtet sind.
23 ist eine Draufsicht einer Werkzeugrolle 1010, und 24 ist eine vergrößerte Querschnittansicht der Werkzeugrolle 1010 entlang der Linie 24-24 in 23.
Die Werkzeugrolle 1010 kann zur Herstellung eines Gegenstands verwendet werden, wie beispielsweise jenem, der in 22 dargestellt ist. Die Werkzeugrolle 1010 ist durch Drähte 1020 und 1040 ausgebildet, die schraubenförmig um eine Basisrolle 1012 gewickelt sind. Der Draht 1020 weist eine Außenkante 1022 mit einer Höhe über der Basisrolle 1012 auf, die niedriger als die Höhe der Außenkante 1042 des Drahtes 1040 ist, was zu einer Werkzeugrolle 1010 führt, auf welcher Nuten zwischen Wicklungen des Drahtes 1040 ausgebildet sind. Die Nuten, die zwischen Wicklungen der Drähte 1040 ausgebildet sind, stellen die Formhohlräume bereit, in welchen Erhebungen 1071 des Gegenstands 1070 gebildet werden können, wenn die Werkzeugrolle 1010 mit formbarem Material in Kontakt gebracht wird. Obwohl die Drähte 1020 und 1040 so offenbart sind, dass sie im Wesentlichen rechteckige Profile aufweisen, könnten sie alternativ mit einer anderen Form bereitgestellt werden, in welchem Fall die Erhöhungen 1071 des Gegenstands 1070 ebenfalls mit einer anderen als der in 22 veranschaulichten Form gebildet werden würden.
Wie in 23 und 24 zu erkennen, sind außerdem Vertiefungen 1030 in den Drähten 1020 ausgebildet. Die Vertiefungen 1030 füllen sich mit formbarem Material, um Ohren 1073 auf den Erhöhungen 1071 zu bilden, wie in 22 dargestellt. Obwohl die Vertiefungen 1030 nur in Draht 1020 dargestellt sind, versteht es sich von selbst, dass Vertiefungen entweder in einem Draht 1020, Draht 1040 oder in beiden Drähten 1020 und 1040 vorgesehen sein können. Obwohl in 23 und 24 nicht dargestellt, können einer oder beide der Drähte 1020 und 1040 vorzugsweise Entlüftungsstrukturen aufweisen, wie bereits erwähnt.
Obwohl die Nuten, die durch die Drähte 1020 und 1040 gebildet werden, die um die Werkzeugrolle 1010 gewickelt sind, durchgehend um den Umfang der Rolle 1010 sein können, können sie auch unterbrochen sein.
25 zeigt eine Werkzeugrolle 1110, die Nuten 1190 aufweist, die sich für eine gewisse Länge um die Werkzeugrolle 1110 erstrecken, aber nicht in einer durchgehenden schraubenförmigen Nut ausgebildet sind.
Die länglichen Nuten 1190 können z. B. durch Drähte ausgebildet sein, die darin ausgebildete Lücken aufweisen, wie zuvor z. B. in Bezug auf 13 und 14 erörtert. Die Lücken in den Drähten, die in der Werkzeugrolle 1110 verwendet werden, erstrecken sich jedoch normalerweise für längere Distanzen über die Länge der Drähte.
Diese länglichen Lücken können gleichmäßig bemessen und beabstandet sein, wie in den zuvor beschriebenen Werkzeugrollen dargestellt, oder sie können ungleichmäßig bemessen und ungleichmäßig beabstandet sein Die Werkzeugrolle 1110 veranschaulicht Drähte mit ungleichmäßig bemessenen und beabstandeten Lücken, die, wenn um eine Basisrolle gewickelt, ungleichmäßig bemessene und beabstandete Nuten 1190 bilden.
Die Gegenstände, die durch eine Werkzeugrolle 1110 erzeugt werden, weisen längliche Erhöhungen 1171 auf, wie in 26 veranschaulicht. Die Erhöhungen 1171 weisen vorzugsweise Vorsprünge (nicht dargestellt) auf, die darauf ausgebildet sind, wie beispielsweise jene, die in Verbindung mit 15, 20 und 22 dargestellt sind. Da die Nuten 1190 in der Werkzeugrolle 1110 ungleichmäßig bemessen und beabstandet sind, sind auch die länglichen Erhöhungen 1171 auf dem Gegenstand 1170 ungleichmäßig bemessen und beabstandet.
Für Fachleute sind verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung zu erkennen, ohne vom Rahmen dieser Erfindung abzuweichen, und es sollte klar sein, dass diese Erfindung nicht unangemessenerweise auf die hierin dargelegten beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken ist.

Claims

Werkzeugrolle (10, 110, 310, 310', 310'', 510, 610, 710, 1010, 1110), aufweisend: eine zylindrische Basisrolle (12, 112, 212a, 212b, 212c, 212d, 212e, 512); und einen ersten Draht (20, 120, 320, 420a, 420b, 420c, 420d, 520, 820, 920, 1020), aufweisend eine Innenkante (24, 224c, 524, 824, 924), eine Außenkante (22, 822, 922, 1022) und erste (21) und zweite Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, wobei die erste Hauptseite mehrere Vertiefungen (26, 326, 526) aufweist, die darin ausgebildet sind, und wobei der erste Draht in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt ist, dass die Innenkante benachbart zur Basisrolle ist, wobei die mehreren Vertiefungen in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes mehrere Formhohlräume (30, 130, 230a, 230b, 230c, 230d, 230e, 330, 630, 1030) bilden, wobei jeder der Formhohlräume eine Formöffnung (31) an einer Außenfläche der Werkzeugrolle benachbart zur Außenkante des ersten Drahtes aufweist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 1, wobei die Werkzeugrolle ferner mehrere Lücken (890) aufweist, die durch die ersten und zweiten Hauptseiten des ersten Drahtes ausgebildet sind, wobei jede der Lücken eine Vertiefung (830a, 830b) aufweist, die sich davon erstreckt, wobei die mehreren Lücken mit Vertiefungen, die sich davon erstrecken, mehrere zusammengesetzte Formhohlräume bilden, wobei jeder der zusammengesetzten Formhohlräume eine Formöffnung an einer Außenfläche der Werkzeugrolle benachbart zu der Außenkante des ersten Drahtes aufweist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ferner aufweisend einen zweiten Draht (40, 340, 440a, 440b, 440c, 440d, 540, 840, 940a, 940b, 1040), der um die Basisrolle gewickelt ist, wobei sich der zweite Draht zwischen benachbarten schraubenförmigen Windungen des ersten Drahtes befindet.
Werkzeugrolle nach Anspruch 3, wobei der zweite Draht eine Außenkante (42, 442b, 942, 1042) aufweist, und wobei ferner die Außenkante des zweiten Drahtes mit der Außenkante des ersten Drahtes eben ist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 3, wobei der zweite Draht eine Außenkante (42, 442b, 942, 1042) aufweist, und wobei ferner die Außenkante des ersten Drahtes eine Höhe über der Basisrolle aufweist, die niedriger als eine Höhe der Außenkante des zweiten Drahtes über der Basisrolle ist, wodurch eine schraubenförmige Nut (1190) auf einer Außenfläche der Werkzeugrolle ausgebildet ist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 5, wobei die schraubenförmige Nut (1190) im Wesentlichen um die Außenfläche der Werkzeugrolle und entlang derselben durchgehend ist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 3, wobei der zweite Draht (40) erste und zweite Hauptseiten aufweist, die sich zwischen einer Innenkante und einer Außenkante des zweiten Drahtes befinden, wobei der zweite Draht in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt ist, dass die Innenkante des zweiten Drahtes benachbart zur Basisrolle ist, und wobei die ersten und zweiten Hauptseiten des zweiten Drahtes im Wesentlichen frei von Vertiefungen sind.
Werkzeugrolle nach Anspruch 3, wobei der zweite Draht eine Innenkante, eine Außenkante und erste und zweite Hauptseiten, die sich dazwischen befinden, aufweist, und wobei der zweite Draht mehrere Lücken aufweist, die durch die ersten und zweiten Hauptseiten des zweiten Drahtes ausgebildet sind; wobei die mehreren Formhohlräume mehrere zusammengesetzte Formhohlräume aufweisen, wobei jeder zusammengesetzte Formhohlraum der mehreren zusammengesetzten Formhohlräume mindestens eine Lücke der mehreren Lücken, mindestens eine Vertiefung der mehreren Vertiefungen aufweist, und wobei sich die Formöffnung an einer Außenfläche der Werkzeugrolle benachbart zu der Außenkanten der ersten und zweiten Drähte befindet.
Werkzeugrolle nach Anspruch 3, wobei der zweite Draht erste und zweite Hauptseiten aufweist, die sich zwischen einer Innenkante und einer Außenkante des zweiten Drahtes befinden, wobei der zweite Draht in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt ist, dass die Innenkante des zweiten Drahtes benachbart zu der Basisrolle ist, und wobei die erste Hauptseite des zweiten Drahtes mehrere Vertiefungen aufweist, die darin ausgebildet sind.
Werkzeugrolle nach Anspruch 3, wobei die erste Hauptseite des zweiten Drahtes der ersten Hauptseite des ersten Drahtes gegenüberliegt.
Werkzeugrolle nach Anspruch 3, wobei der zweite Draht erste und zweite Hauptseiten aufweist, die sich zwischen einer Innenkante und einer Außenkante des zweiten Drahtes befinden, wobei der zweite Draht in schraubenförmigen Windungen derart um die Basisrolle gewickelt ist, dass die Innenkante des zweiten Drahtes benachbart zur Basisrolle ist, und wobei die erste Hauptseite des zweiten Drahtes eine Entlüftungsstruktur aufweist, die darin ausgebildet ist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 11, wobei die erste Hauptseite des zweiten Drahtes eine Kantenzone frei von der Entlüftungsstruktur aufweist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 11, wobei die Entlüftungsstruktur ein Rändelmuster aufweist, das in der ersten Hauptseite des zweiten Drahtes ausgebildet ist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Formhohlräume der mehreren Formhohlräume im Wesentlichen konstante tangentiale Querschnittsflächen aufweisen, wenn man sich von der Formöffnung zur Basisrolle bewegt.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Formhohlräume der mehreren Formhohlräume tangentiale Querschnittsflächen aufweisen, die kleiner werden, wenn man sich von der Formöffnung zur Basisrolle bewegt.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Formhohlräume der mehreren Formhohlräume eine tangentiale Querschnittsfläche benachbart zu einem unteren Ende der Formhohlräume aufweisen, die größer als eine tangentiale Querschnittsfläche an der Formöffnung der Formhohlräume ist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Formhohlräume der mehreren Formhohlräume eine tangentiale Querschnittsfläche an der Formöffnung aufweisen, die kleiner als eine tangenti ale Querschnittsfläche der Formhohlräume an irgendeinem Punkt zwischen der Formöffnung und einem unteren Ende der Formhohlräume ist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei sich die Vertiefungen der mehreren Vertiefungen von der Innenkante des ersten Drahtes über die erste Hauptseite des ersten Drahtes zur Außenkante des ersten Drahtes erstrecken, wobei jeder Formhohlraum der mehreren Formhohlräume, die durch die Vertiefungen ausgebildet sind, eine Hauptbasisöffnung in unmittelbarer Nähe der zylindrischen Basisrolle aufweist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, ferner aufweisend eine Entlüftungsstruktur, die in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes ausgebildet ist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 19, wobei die erste Hauptseite des ersten Drahtes eine Kantenzone frei von der Entlüftungsstruktur aufweist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei die Entlüftungsstruktur ein Rändelmuster aufweist, das in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes ausgebildet ist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 19 bis 21, ferner aufweisend eine Entlüftungsstruktur, die in der zweiten Hauptseite des ersten Drahtes ausgebildet ist.
Werkzeugrolle nach Anspruch 22, wobei die zweite Hauptseite des ersten Drahtes eine Kantenzone frei von der Entlüftungsstruktur aufweist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 22 bis 23, wobei die Entlüftungsstruktur in der zweiten Hauptseite des ersten Drahtes ein Rändelmuster aufweist, das in der zweiten Hauptseite des ersten Drahtes ausgebildet ist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei die Basisrolle eine Entlüftungsstruktur aufweist, die in einer Außenfläche der Basisrolle ausgebildet ist, wobei sich der erste Draht über der Entlüftungsstruktur befindet.
Werkzeugrolle nach Anspruch 25, wobei die Entlüftungsstruktur, die in der Außenfläche der Basisrolle ausgebildet ist, ein Rändelmuster aufweist.
Werkzeugrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei mindestens ein Bereich der Außenfläche der Werkzeugrolle im Wesentlichen frei von Formhohlräumen ist.
Verfahren zur Bildung einer strukturierten Oberfläche eines Gegenstands (670, 770), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Werkzeugrolle (610, 710) nach einem der Ansprüche 1 bis 9; In-Kontakt-bringen eines formbaren Materials (660, 760) mit der Außenfläche der Werkzeugrolle, um unter Verwendung der Außenfläche der Werkzeugrolle die strukturierte Oberfläche zu bilden, wobei das formbare Material mindestens einige der Formhohlräume mindestens teilweise füllt; Entfernen der strukturierten Oberfläche von der Außenfläche der Werkzeugrolle, wobei die strukturierte Oberfläche mehrere Vorsprünge (672, 772) aufweist, die den mehreren Formhohlräumen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 28, ferner aufweisend eine Entlüftungsstruktur, die in der ersten Hauptseite des ersten Drahtes ausgebildet ist, wobei mindestens etwas Luft in mindestens einigen der Formhohlräume durch die Entlüftungsstruktur durchtritt, wenn das formbare Material mindestens einige der Formhohlräume mindestens teilweise füllt.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die erste Hauptseite des ersten Drahtes eine Kantenzone frei von der Entlüftungsstruktur aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Werkzeugrolle einen zweiten Draht aufweist, der um die Basisrolle gewickelt ist, wobei sich der zweite Draht zwischen benachbarten schraubenförmigen Windungen des ersten Drahtes befindet, und wobei die Werkzeugrolle ferner eine Entlüftungsstruktur aufweist, die zwischen dem ersten Draht und dem zweiten Draht ausgebildet ist, wobei mindestens etwas Luft in mindestens einigen der Formhohlräume durch die Entlüftungsstruktur durchtritt, wenn das formbare Material mindestens einige der Formhohlräume mindestens teilweise füllt.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Werkzeugrolle eine Kantenzone benachbart zur Außenkante des ersten Drahtes aufweist, wobei die Kantenzone frei von der Entlüftungsstruktur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, wobei die Basisrolle eine Entlüftungsstruktur aufweist, die in einer Außenfläche der Basisrolle ausgebildet ist, und wobei mindestens etwas Luft in mindestens einigen der Formhohlräume durch die Entlüftungsstruktur durchtritt, wenn das formbare Material mindestens einige der Formhohlräume mindestens teilweise füllt.