JP2014530123A - 継目のない周方向に閉じた可撓性エンボステープを製造する方法及び装置並びにエンボステープ - Google Patents

継目のない周方向に閉じた可撓性エンボステープを製造する方法及び装置並びにエンボステープ Download PDF

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Abstract

実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープ(2)を製造する方法であって、易流動性材料を、テープ(2)の輪郭を定める環状金型空間(14)に供給する方法が開示され、上記金型(1)は、環状空間(14)の径方向外側範囲を画定する外側壁(6)と、環状空間(14)の径方向内側範囲を画定するコア(12)とを備える。かかる方法を実行する装置も開示される。【選択図】図3

Description

本発明は、実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープを製造する方法及び装置並びにエンボステープに関する。
本明細書で言及する用語「印刷又はエンボステープ」は、印刷又はエンボス用に表面に形成した表面構造を有するテープを意味すると理解されたい。かかる表面構造は、例えばマイクロスケール構造又はナノスケール構造であり得る。
エンボス又は印刷のためには、所望の最終パターンのネガインプリントを有するマイクロ表面構造又はナノ表面構造を有する複製/転写ツールが、シリンダ等の剛体面に通常は形成され得る。このパターンを続いて用いて、基板上にインクを転写するか又は構造を複製する。例えば、特許文献1は、耐久性のある複製ツールを作製する方法及び装置を開示している。
特に表面が非平面、不規則、又は可撓性であって剛性シリンダでの印刷又はエンボスが困難であり得る場合、このような表面構造を可撓性テープに設けてから、ローラに取り付けて上記表面に印刷又はエンボスを施すことができることが望ましい。
国際公開第2008/024947号明細書
したがって、本発明の実施形態の目的は、実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープを製造する方法及び装置を開発することである。さらに、本発明の実施形態の目的は、実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープを開発することである。
本明細書で言及する用語「実質的に継目のない」は、別個の接合プロセスの必要なく単一ステップで製造されるテープを意味すると理解されたい。実質的に継目のないテープは、完全に継目のない(すなわち、不連続部が検出可能でも可視でもない)テープ及び(例えば、テープを形成する金型の継目の結果として)限られた不連続部を有するテープの両方を含み得る。当然ながら、本明細書で言及するエンボス又は印刷テープは、当該技術分野ではベルト、フォーム、又はツールと代替的に呼ばれる場合がある。
本発明の第1態様によれば、実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープを製造する方法であって、
テープの輪郭を定め、環状空間の径方向外側範囲を画定する外側壁を備えた金型空間と、環状空間の径方向内側範囲を画定するコアとを設けるステップと、
環状空間に易流動性材料を端面導入するステップと、
易流動性材料を硬化するステップと、
硬化した材料を離型するステップと
を含む方法が提供される。
外側壁は、複数の側部要素を備え得る。離型するステップは、側部要素をコアから径方向外方に変位させて上記環状空間を開くステップと、テープをコアから取り外すステップとを含み得る。
ネガ型を設けるステップは、環状空間を画定する壁の一方に、テープに形成すべき表面レリーフパターンを定めるインサート型を設けるステップをさらに含み得る。インサート型は、コアの周りに周方向スリーブとして設けることができる。いくつかの構成では、インサート型を環状空間の両方の壁に設けることができる(その一方又は両方に表面レリーフパターンを設けることができる)。
易流動性材料は、毛管作用により環状空間に導入、吸引、又は注入することができる。易流動性材料は、例えば、真空下で環状空間に引き込むことができる。
易流動性材料は、UV等の光放射又は熱放射により硬化することができる。代替的に、易流動性材料は、化学反応により硬化することができる。例えば、易流動性材料は、環状空間への流入前又は流入中に硬化剤と混合することができる。易流動性材料はケイ素ポリマーであり得る。
少なくとも1つの本体表面にテクスチャ加工して、易流動性材料が描出すべきテクスチャのインサート型を通して導かれるようにすることができる。
本発明のさらに別の態様によれば、継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープを製造する装置であって、
環状空間の径方向外側範囲を画定する側壁と環状空間の各端面を画定する底壁及び蓋壁とを備えた多部品ハウジングと、
環状空間の径方向内側範囲を画定するコアと、
易流動性材料を導入する入口と、
環状空間に通気するベントと
を備えた装置が提供される。
入口は、底壁側に形成することができ、例えば、組み立て状態で端面において環状空間に通じる複数の入口開口を備えることができる。
ベントは、蓋壁側に設けることができ、例えば、組み立て状態で端面において環状空間から延出する複数の出口開口を備えることができる。
ベントと接続して環状空間を真空排気するために、真空ポンプを設けることができる。
側壁は、複数の側部要素を有する多部品設計であり得る。側部要素は、複数の周方向セグメントを含み得る。側部要素は、環状空間を開くことができるように径方向外方に変位可能であるよう配置され得る。環状空間では、硬化した材料と側部要素との間の圧力、付着、及び/又は摩擦が金型部品間の摺動運動に強く抵抗するよう作用するので、側部要素の径方向移動により環状空間を開くことが可能であることが有利である。さらに、マイクロ構造特徴部又はナノ構造特徴部を有するテープの成形時には、剥離剤が金型の特徴部を埋める可能性があるので剥離剤を利用することは不可能であり得る。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、剥離剤を金型のブランク又は非構造化壁にのみ設けることができる。
例えば、側部要素は外方に回転可能であり得る。側壁は、固定ピボットで接合した2つの半体を(例えば、クラムシェル型構成で)備え得る。半体は同一であってもなくてもよい。半体は複数の側部要素を含み得る。例えば、側壁は、それぞれが2つの側部要素を含む2つの半体を備え得る。単一半体における各隣接側部要素を枢動係合させることができる。有利には、この構成は、セグメントの少なくともいくつかの複合回転(すなわち、半体の固定ピボットを中心としたその回転及び隣接側部要素間のピボットを中心とした隣接セグメントの回転)を可能にして、開位置での側壁とコアとの間の空間を最大化することができる。隣接側部要素は、相互に対して自己調心し得る。周方向に見た隣接側部要素は、相互許容オフセット(mutual tolerance offset)を可能にするよう配置され得る。
隣接側部要素間にシールを設けることができる。シールは、例えば、(膨張性エラストマーシールであり得る)インフレートシールであり得る。
本体表面にテクスチャを導入するインサート型を設けることができる。インサート型は、通常、ツール又はテープ上のネガ(これをさらに用いて最終基板にポジを作成する)を作成するポジ面構造インサート型となる。インサート型は可撓性であり得る。組み立て状態では、インサート型は、側部要素間又はコアの長手方向の隙間を閉じることができる。例えば、インサート型は、例えば外壁セグメント、壁に設けた磁石、又はコアの可動セクションの接合の結果であり得る不連続部を覆うことができる。
インサート型は、側壁又はコアに設けることができる。インサート型は、シートであってもよく、又は円筒形インサートに予め形成してもよい。インサート型が磁性であってもよく、側壁又はコアの一方に複数の磁石を設けてもよい。例えば、インサート型は、金属シート、例えばニッケル合金シートから形成することができる。
コアは多部品を有し得る。代替的に又は付加的に、コアは拡径可能であり得る。例えば、コアは機械式又は空気圧式に拡張可能であり得る。コアは、径方向に変位可能な少なくとも1つの周方向セグメントを備え得る。コアは、複数の変位可能なセグメント、例えば対向セグメントを備え得る。複数のセグメントは、等しく拡張してコア全体の均等な直径変化をもたらすよう配置され得る。コアは、例えばUV放射線に対して放射線透過性であり得る。本装置は、UV放射源又はヒータ等の硬化装置をさらに備え得る。効果装置はコアに位置決めされ得る。
本発明は、本発明の実施形態による方法に従って、又は本発明の実施形態による装置を用いて製造したエンボス又は印刷テープも含む。
本発明を上述したが、本発明は、上記の又は以下の説明及び図面に示す任意の発明の組み合わせに及ぶ。
以下、本発明の好ましい例示的な実施形態を概略図によってより詳細に説明する。
本発明の実施形態による装置の鋳型の斜視図である。 本発明の実施形態によるエンボステープである。 図1の鋳型の水平断面である。 図3からの細部である。 本装置のインサート型の断面である。 鋳型内のインサート型の位置決めである。 鋳型の側面図である。 側壁の側部要素である。 鋳型の底壁である。 鋳型の蓋壁である。 本発明の代替的な実施形態による装置の鋳型の3次元図である。 外壁を開位置にした図11の金型の部分平面図である。 外壁を閉位置にした図11の金型の平面図である。 図11の組み立てた金型の断面図である。 本発明の実施形態で用いる拡張可能なコアである。
図1は、図2に示すエンボステープ2を製造する本発明の実施形態による装置の鋳型1を示す。エンボステープ2は、外部テクスチャを有する継目のない周方向に閉じた可撓体である。使用の際、エンボステープ2が例えばローラの周りを回転し、同時にエンボスを施すべき面上を移動することにより、テクスチャの逆テクスチャがその面に描出される。テクスチャは、例えば、横方向に配置した複数の歯状隆起4を有する。エンボステープ2の全厚は、例えば3mmである。隆起4自体は、例えば高さ45μmであり、90μmの間隔で相互に離間している。
図1、図3、及び図4に示すように、鋳型1は、側壁6、底壁8、蓋壁10、及びコア12を有する。コア12は、ハウジング内に配置され、側壁6と共に環状空間14を画定する。環状空間14は、エンボステープ2を形成するための易流動性生成物を収容する役割を果たす。端面において、環状空間14は床壁8及び蓋壁10により画定される。
外部テクスチャをエンボステープ2に導入するために、鋳型は、図5に断面で示すようなテクスチャ又は部分テクスチャ面を有するインサート型16を有する。インサート型16は、磁性であり、鋳型1の鉛直軸線を中心に丸まることができるよう可撓性に設計される。インサート型16は、シートメタル状であることがより好ましい。インサート型16は、隆起のない外面18と、隆起4がポジ(又はネガ)型として形成されるよう凹部22を形成したテクスチャ内面20とを有する。図6に示すように、外面18を組み立て状態にしたインサート型16は、側壁6と接触することで、環状空間14を半径方向外方で画定する。インサート型16は、例えば0.25mmの肉厚を有する。凹部22は、隆起4に対応する範囲、したがって図示の例示的な実施形態では45μmの深さを有する。その横方向間隔は、隆起4の横方向間隔、したがって90μmに従う。凹部22の向き及びそれらの形状は、描出すべきテクスチャに応じて変わる。環状空間14内の配置に関しては、環状空間14は、インサート型16とエンボステープ2の全厚との和に対応する径方向範囲を有する。したがって、図示の例示的な実施形態では、環状空間14は、インサート型16の挿入前に3.25mmの幅を有する。挿入後、環状空間14は、3mmの幅、したがってエンボステープ2に対応する幅を有する。
すでに図3に示して図7で符号を付けたように、側壁6は、少なくとも2つの側部要素24を有する多部品で設計される。側部要素24は、それらの長手方向側部で、閉鎖要素を介して相互に解除可能に接続され得る。特に、閉鎖要素26は、側部要素24の周方向の相互許容オフセットを可能にする。側部要素24の自己調心のために、それらの長手方向側部にV突起28又は各V突起28を収容するV溝30を設けることができる。図8における図によれば、複数の磁石32が、インサート型16の一時的固定のために側部要素24に配置され、これらは永久磁石及び電磁石の両方として具現することができる。代替的又は付加的に、磁石を壁コア支持シリンダに設けて、インサート型を環状金型空間の径方向面の一方又は両方に設けることができるようにしてもよい。
図9に示すように、底壁8は、側壁6の位置決め用の環状起立面を有する。さらに、底壁8は、易流動性材料を導入する一体型の入口を備える。入口は、中央ボア34、径方向チャネル36、及び入口開口リング38を有する。チャネル36は、ボア34と入口開口リング38との間に延び、入口開口リング38は、組み立て状態で環状空間14の端面に配置されて複数の入口開口を有する。
蓋壁10は、図10に示すように、複数の環状に配置した出口開口40を備えたベントを有し、出口開口40は、組み立て状態で環状空間14の端面に位置付けられて環状空間14に通気できるように配置される。ベントが外部周囲に通じることができることにより、環状空間14は圧力解放されるか、又は環状空間14を真空にするために装置の真空ポンプと例えば接続することができる。
コア12は、隆起のない周面42を有する円筒体である(図4を参照)。コア12は、半透明材料、より好ましくはUV透過性材料からなり得る。特に、コア12は磁性ではない。離型を単純化するために、コア12を多部品で設計することができる。
易流動性材料を硬化するために、UV放射源又はヒータ等の硬化装置を鋳型1に組み込むことができる。UV放射源は、鋳型1のコア12内に位置決めすることがより好ましい。
以下において、図2に示すエンボステープ2を製造する好ましい方法を説明する。鋳型1を組み立て、構造内面20が環状空間14を径方向外側で画定するように、インサート型16を磁石により側部要素24に固定する。側部要素24間の長手方向の隙間をインサート型24により覆うことで、それらを閉じる。径方向内側では、環状空間14はコア12の周面により画定される。ベントを真空ポンプに接続し、環状空間14を真空排気する。真空排気後、流入装置に締結した入口を開き、易流動性材料が底部の入口開口を介して端面において環状空間14に吸い込まれる。易流動性材料は、環状空間14に易流動性材料が完全に充填されるまで蓋側ベントの方向に吸引される。その過程で、易流動性材料は凹部22に入る。充填後、材料は硬化し始める。これは、例えば二成分系に基づく材料を用いることにより、又は硬化装置を用いて自動的に行うことができる。硬化後、鋳型1を分解してエンボステープ2を離型する。外面的には、エンボステープ2にはこのとき複数の隆起4を有するテクスチャが設けられる。
明らかに、本装置は、エンボステープ2の内側にテクスチャを導入するためにも用いることができる。この目的で、インサート型をコア12の周りに固定する。例えば、これを磁気により行うこともできるが、その場合、適切に磁石をコア12に組み込まなければならない。代替的に、離型後のエンボステープ2を裏返すか又は反転させて、テクスチャを内側に配置するようにすることができる。明らかに、エンボステープ2の内側及び外側それぞれにテクスチャを設けることもできる。
同じく注目すべきは、易流動性材料を毛管作用により環状空間14に注入するか又は環状空間14に流入させることもできることである。
代替的な実施形態による鋳型101を図11〜図14に示す。この実施形態では、鋳型101は、支持台103上に設けられる。鋳型は、概して台103上に固定位置で保持されるコア112を備える。コアは金属であり、場合によってはインサート型を保持するための磁石が設けられ得る(この実施形態は、概して内側テクスチャの成形に用いるためのものだが、当業者にはこれを容易に逆転させることができることが理解されるであろう)。
この実施形態では、側壁116は、4つの側部要素124a、124b、124c、124dを備える。各要素は1/4周セグメントから形成される。固定ピボット軸150が台103の後方に設けられ、隣接する後方側部要素124b、124dがそこに取り付けられる。残りの前方側部要素124a、124cは、ヒンジ152a、152bそれぞれにより後方側部要素124b、124dに枢着される。したがって、側部要素対124a、124b及び124c、124dは、開位置(図11及び図13に示す)と閉位置(図12に示す)との間でピボット150を中心に回転可能なクラムシェル構成を形成する。さらに、前方側部要素124a、124cは、ヒンジ152a、152bを中心に各後方側部要素124b、124dに対して回転可能である。したがって、環状空間の開口を最大化するために前部ドアを複合動作で径方向外方に回転させることができることに留意されたい。ボルト127及び閉鎖要素124が、コア112の外面と側部要素124の内面との間の環状空間を画定するように閉鎖状態でこれらの要素を締め付けるために設けられる。
隣接する側部要素124間のヒンジ150、154a、154bは、側壁の径方向外側に設けられ、隣接する側部要素は、面一の合わせ面を提供するよう配置されるシール面を有する。隣接するシール面の一方には、弾性シール154(凹状シール座に保持され得る)を設けることができる。鋳型の外部からの空気の侵入がテープにおける気泡、空隙、又は他の欠陥につながり得るので、可撓性テープの真空成形時にシール面間に強力なシールが形成されることが特に重要である。したがって、エラストマーのインフレートシールを側部要素間に設けることが好ましい。本発明の実施形態での使用に適するような市販のシールの1つは、Garlock Sealing TechnologiesからのCefilair(登録商標)の各種空気圧シールである。図14に示すように、Oリングシールが底壁108と蓋110との間のシールに好ましい。一対のOリング160a、160b及び162a、162bが、環状空間114の両側をシールするために底壁108及び蓋110の両方に設けられる。
上述のようにインサート型をシート16(例えば、ニッケルシム)として設けることができるが、円筒形スリーブとして形成したニッケルシムを用いることが望ましい場合がある。例えば、インサート型16は、端部を丸めて溶接することによりスリーブとして形成することができる。このようなシートの利点は、最終テープに継目効果を形成する不連続部がさらに低減され得ることである。しかしながら、その形状及び寸法を保つために、このような円筒形スリーブインサートは、コアに非常に正確に固定しなければならない。したがって、図15に示すような拡張可能コア112が設けられ得る。拡張可能コアには、後退位置と拡張位置との間で(矢印Aで示す方向に)径方向に可動である少なくとも1つの周方向セクション113aが設けられる。いくつかの実施形態では、複数のセクション、例えば対向セクションが径方向に拡張可能であり得る。例えば、4つの拡張可能セクションを径方向に対向する対で設けることができる。環状金型空間114の形状公差を維持するために、セグメントは均等に拡張するよう配置すべきである。コア112への金型の正確な固定を行うために、コア112の円周のさらに別の部分113bが固定される。コアの拡張可能セクションは、その後退位置で、スリーブをコア上で摺動させることができるのに十分なクリアランスを提供する。所定位置になると、圧力空気がコアに送り込まれて部分113aを径方向に拡張させ、インサート型スリーブを所定位置に保持する。
1つ又は複数の好ましい実施形態を参照して本発明を上述したが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱せずにさまざまな変形又は変更を行うことができることを理解されたい。
当然ながら、本発明の印刷又はエンボスベルトを利用できるのは、例えば、光学面及び機能面のための剛性又は可撓性基板へのナノ構造及びマイクロ構造のUV鋳造/UVエンボス、印刷(印刷及びコーティング)業界でローラ又はプレート関連印刷技術と同様の(特にフレキソ印刷、輪転グラビア印刷、オフセット、及びデジタルオフセットのための)又はインクが最初に(従来のローラの代わりに)可撓性ベルトに転写されてから目的の基板材料に印刷又は転写される、可撓性フォーム/マトリックスから可撓性又は剛性基板へインク又はコーティングを転写する手段として、また印刷と同じ技術を利用するが金属又は導電性インク及びコーティングを用いるプリンテッドエレクトロニクスである。
当業者には、いくつかの実施形態ではインサート型が必要ない場合があり、むしろ環状空間を定めるコア又は外壁の表面に詳細な表面構造が直接形成されることが理解されるであろう。特に、インサートの端が重なるか又は接合される場所でインサートスリーブが通常は継目効果をもたらすので、最終テープを完全に継目なしにする必要がある場合(特に公差がマイクロスケール又はナノスケールである場合)に、このような構成が好ましい場合がある。しかしながら、これは、(金型が損傷した場合又は金型を変更する必要がある場合に)金型の交換費用を大幅に増加させるので、上述の本発明の実施形態ではインサート型が概して好ましい。
本発明の実施形態による可撓性ベルトは、通常はシリコーンポリマー、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)から形成される。当然ながら、シリコーンポリマーは、ケイ素原子及び酸素原子を交互にした骨格を有し、すなわちポリシロキサンである。最も単純なものは、ポリジメチルシロキサン(ケイ素からの側基は2つのメチル基)だが、液体であり、かつ例えば架橋を用いて固体として形成される。シリコーン樹脂は、多くのそのような分岐構造を有する。
こうしたポリマーは、高粘度液体シリコーンエラストマー及び硬化剤の二液型配合物で通常は用いられ得る。しかしながら、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに他のポリマー、例えばPET、PMMA、PVCを用いてもよいことが理解されるであろう。選択される材料は、概して特定の用途(例えば、テープの所要厚さ又は所要耐摩耗性)に応じて変わる。

Claims (23)

  1. 実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープを製造する方法であって、
    前記テープの輪郭を定め、環状空間の径方向外側範囲を画定する外側壁を備えた環状金型空間と、該環状空間の径方向内側範囲を画定するコアとを設けるステップと、
    前記環状空間に易流動性材料を端面導入するステップと、
    前記易流動性材料を硬化するステップと、
    硬化した前記材料を離型するステップと
    を含む方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、前記外側壁は複数の側部要素を備え、前記離型するステップは、
    前記側部要素を前記コアから径方向外方に変位させて前記環状空間を開くステップと、
    前記テープを前記コアから取り外すステップと
    を含む方法。
  3. 請求項1又は2に記載の方法において、前記金型空間を設けるステップは、
    前記環状空間を画定する壁の一方に、前記テープに形成すべき表面レリーフパターンを定めるインサート型を設けるステップ
    をさらに含む方法。
  4. 請求項3に記載の方法において、前記インサート型を設けるステップは、前記コアの周りに周方向スリーブを設けるステップを含む方法。
  5. 実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープを製造する装置であって、
    環状金型空間の径方向外側範囲を画定する側壁と前記環状空間の各端面を画定する底壁及び蓋壁とを備えた多部品ハウジングと、
    前記環状空間の径方向内側範囲を画定するコアと、
    易流動性材料を導入する入口と、
    前記環状空間に通気するベントと
    を備えた装置。
  6. 請求項5〜8のいずれか1項に記載の装置において、前記側壁は、複数の側部要素を有する多部品で設計される装置。
  7. 請求項6に記載の装置において、前記複数の側部要素は複数の周方向セグメントを含む装置。
  8. 請求項6又は7に記載の装置において、前記複数の側部要素は、前記環状空間を開くことができるように径方向外方に変位可能であるよう配置される装置。
  9. 請求項8に記載の装置において、前記複数の側部要素は外方に回転可能である装置。
  10. 請求項9に記載に記載の装置において、前記複数の側壁は、固定ピボットで接合された2つの半体を備える装置。
  11. 請求項10に記載の装置において、半体は複数の側部要素を含む装置。
  12. 請求項11に記載の装置において、前記半体の隣接する側部要素は枢動係合される装置。
  13. 請求項9〜12のいずれか1項に記載の装置において、隣接する側部要素は相互に対して自己調心する装置。
  14. 請求項9又は13に記載の装置において、周方向に見て隣接する側部要素は、相互許容オフセットを可能にする装置。
  15. 請求項9〜14のいずれか1項に記載の装置において、隣接する側部要素間にシールが設けられる装置。
  16. 請求項15に記載の装置において、前記シールはインフレート(エラストマー)シールである装置。
  17. 請求項5〜16のいずれか1項に記載の装置において、本体表面にテクスチャを導入するためにインサート型が設けられる装置。
  18. 請求項17に記載の装置において、前記インサート型は、可撓性であり、組み立て状態で前記側部要素間の長手方向の隙間を閉じる装置。
  19. 請求項17又は18に記載の装置において、前記インサート型は、磁性であり、前記側壁又はコアの少なくとも一方に、前記インサート型を保持するための複数の磁石が設けられる装置。
  20. 請求項5〜19のいずれか1項に記載の装置において、前記コアは多部品からなる装置。
  21. 請求項5〜19のいずれか1項に記載の装置において、前記コアは拡径可能である装置。
  22. 請求項21に記載の装置において、前記コアは、径方向に変位可能な少なくとも1つの周方向セグメントを備える装置。
  23. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法に従い且つ請求項5〜22のいずれか1項による装置を用いて製造した、実質的に継目のない周方向に閉じた可撓性エンボス又は印刷テープ。
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