TW200914250A - Process and apparatus for embossing a film surface - Google Patents

Description

200914250 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種浮雕薄膜表面的方法和設備。 【先前技術】 浮雕製程是將基板（例如連續片體或薄板）的表面圖案 化或特徵化的方法。通常藉由將負圖案壓至基板表面上以 形成浮雕的正圖案而完成浮雕製程。在硬材料（例如浮雕 輥、皮帶、或連續套筒上之金屬層）上形成負圖案。金屬 層通常由例如鎳、銅、鋼、和不鏽鋼的金屬製成。將負圖 案加工進入金屬層內’或者金屬層本身可爲形成在玻璃或 矽基板上之正圖案的電鑄複製品，該圖案本身是經由標準 的微影技術產生。已有熟知的其他關於製作母版（mastering) 和製作副母版（submastering)的程序，用於生產浮雕工具 〇 爲了浮雕熱塑性片體材料，片體材料通常先預熱，然 後以冷浮雕圖案輥壓抵片體材料。預熱熱塑性片體材料使 該片體變軟，以允許圖案被更準確地設置定型（set)進入片 體內，接下來的冷卻步驟幫助保持圖案。在連續的製程中 ’片體材料通常被饋給進入形成在具有浮雕圖案的已雕刻 金屬輥和由支撐輥支撐的橡膠之間的夾縫（n i p)。以冷藏過 的溶液來冷卻金屬輥，以移除片體的熱，且將浮雕的圖案 定型在片體內。必須小心控制用以軟化片體之預熱的溫度 ’以免發生片體融化或變質。爲了使熱移除過程儘可能地 -4- 200914250 有效率，不要施加超過滿足浮雕產品所需的熱。 浮雕製程的另一變化例使用在例如全息圖（hologram) 的應用中，其是使用熱浮雕輥和支撐鼓形成高壓力夾縫， 以浮雕通過該夾縫之薄板的表面。因爲在此製程中，幾乎 沒有塑膠材料流動，所以薄板必須極度地平坦且厚度均勻 ，各輥必須非常硬且精密以承受夾縫力，且浮雕輥不能太 熱，以防止沾黏薄板而將已浮雕的圖案弄模糊。 可使用習知的擠製機來生產薄板，然後將薄板饋給至 分離的浮雕設備。在此等類型的製程中，加熱薄板至其軟 化溫度（亦即變形溫度）是限制生產率的瓶頸步驟。因此， 製程速率常常被加熱薄板至期望軟化溫度所需的時間量所 限制’該速率通常每分鐘約3呎至每分鐘約5呎還小。 已進行很多的嘗試，以改善浮雕圖案之再生產的處理 速率和準確性。在頒給R 〇 wl an d的第3 6 8 9 3 4 6號美國專利 案中’描述用於連續生產立方角隅型全反射（retroreflective) 片體的方法。依據此方法，藉由沉積可硬化模塑材料在立 方角隅模組上’且施加透明可撓薄膜材料在模塑材料，然 後使該模塑材料硬化並黏至薄膜材料，而生產全反射片體 。但是，此專利案中所明確描述用做模塑材料的樹脂，幾 乎限於可交聯（crosslinkable)樹脂，例如含有交聯丙烯酸 酯單體的塑膠漿式的氯乙烯樹脂。 在頒給Rowland的第3 689346號美國專利案中，揭露 了用於半連續浮雕熱塑性合成樹脂片體以在其中一表面上 形成立方角隅稜鏡的設備和方法（亦即所謂先進的壓力成 -5- 200914250 型方法）。在此專利中，描述藉由在合成樹脂片體的其中 一表面上設置一系列扁平浮雕模組，該片體在具有順暢表 面的無端式皮帶上行進，且將該片體在三類型的壓擠站（ 亦即預熱站、熱成型站、和多個冷卻站）連續地壓力成型 ’而形成稜鏡元件。但是藉由此方法生產的稜鏡片體出現 明顯的接縫（seam)，因爲使用了並列的扁平模組，導致產 品的不良外觀。再者，此方法有低生產力的額外缺點。 在頒給Pricone等人的第448636號和第460 1 86 1號美 國專利中，揭露了用於在熱塑性合成樹脂片體其中一表面 上連續浮雕立方角隅稜鏡的設備和方法。依據這些專利案 所描述的浮雕方法，浮雕工具的一部分包含無端式的皮帶 。具有精密浮雕圖案的該皮帶被加熱至熱塑性合成樹脂的 玻璃轉移溫度以上。然後，在多個壓力點連續地浮雕熱塑 性合成樹脂片體，之後，在冷卻站冷卻至熱塑性合成樹脂 的玻璃轉移溫度以下。 在這些專利案所描述的方法中，浮雕溫度被限制在高 於合成樹脂的玻璃轉移溫度、且低於載體（carrier)薄膜的 玻璃轉移溫度。如果薄膜被加熱至剛高於其玻璃轉移溫度 ，則樹脂傾向不具足夠的流動性，因此需要長的壓擠時間 或多個壓力點。所以這些方法不被認爲具有高生產力。再 者’這些方法有其缺點：在此溫度條件下被浮雕的元件， 由於彈性變形，所以形狀準確度降低。如果薄膜被加熱至 遠超過其玻璃轉移溫度之上以確保足夠的流動性，需要長 的加熱時間，所以生產力受影響。此外，如上所述，因爲 -6 - 200914250 浮雕溫度被限制在高於合成樹脂的玻璃轉移溫度、且低於 載體（carrier)薄膜的玻璃轉移溫度，所以當欲浮雕例如由 聚碳酸酯樹脂製成的高熔點合成樹脂片體時’載體薄膜的 選擇受到不利地限制。再者，上述所有方法需要當作原始 材料（raw material)的塑膠薄膜供給至浮雕製程，其需購買 或分離製造高品質的擠製薄膜，所以大幅增加最終產品的 成本。 【發明內容】 此處揭露用於生產具有浮雕表面之薄膜的方法和設備 。在一實施例中，一種用於浮雕薄膜的方法，該方法包含 :加熱樹脂和形成可流動熔融物；引導該可流動溶融物至 第一夾縫；浮雕可流動熔融物的第一側並冷卻可流動熔融 物的第二側，以形成被浮雕薄膜；和冷卻該被浮雕薄膜。 在一實施例中，本發明提供一種用於浮雕薄膜的方法 ，該方法包含：加熱樹脂和形成可流動熔融物；引導該可 流動熔融物至第一夾縫；藉由使該可流動熔融物之第一側 的一部份，接觸溫度比該樹脂之玻璃轉移溫度還高的浮雕 工具，以浮雕該可流動熔融物之該第一側的該部份，而使 該可流動熔融物之第二側的對應部份，接觸溫度比該樹脂 之該玻璃轉移溫度還低的背側輥，以形成被浮雕的薄膜； 和冷卻該被浮雕薄膜。 在另一實施例中’該方法包含：加熱樹脂和形成可流 動熔融物；引導載體薄膜和該可流動熔融物至第一夾縫； -7- 200914250 浮雕可流動熔融物的第一側並冷卻接觸載體薄膜之可流動 熔融物的第二側，以形成被浮雕薄膜，該被浮雕薄膜脆弱 地熔接至載體薄膜；冷卻該被浮雕薄膜。 在另一實施例中，提供一種用於生產被浮雕薄膜的方 法，該方法包含：加熱樹脂和形成可流動熔融物；引導含 有紋理表面的載體薄膜和該可流動熔融物至第一夾縫；藉 由使該可流動熔融物之第一側的一部份，接觸溫度比該樹 脂之玻璃轉移溫度還高的浮雕工具，以浮雕該可流動熔融 物之該第一側的該部份，而使該可流動熔融物之第二側的 對應部份，保持接觸溫度比該樹脂之該玻璃轉移溫度還低 的該載體薄膜之該紋理表面，以形成被浮雕薄膜，該被浮 雕薄膜脆弱地溶接至該載體薄膜，其中該被浮雕薄膜包含 被浮雕的第一側和被該載體薄膜所提供之表面紋理形成紋 理的第二側；冷卻該被浮雕薄膜；和將該載體薄膜從該被 浮雕薄膜分離。 在另一實施例中，本發明提供一種方法，其包含：加 熱樹脂和形成可流動熔融物；引導支撐薄膜和該可流動熔 融物至第一夾縫；浮雕可流動熔融物之第一側比樹脂的玻 璃轉移溫度更高溫的部份，而冷卻接觸支撐薄膜之可流動 熔融物之第二側的對應部份至溫度低於樹脂的玻璃轉移溫 度，以形成被浮雕薄膜，該被浮雕薄膜牢固地附接至支撐 薄膜；冷卻該被浮雕薄膜。 在另一方面’本發明供一種用於生產具有浮雕圖案的 表面之薄膜的設備’該設備包含：用於加熱樹脂以形成可 -8- 200914250 流動熔融物和引導該可流動熔融物進入第一夾縫的裝置， 該第一夾縫形成在浮雕工具和背側輥之間；用於維持該浮 雕工具的溫度高於該樹脂之玻璃轉移溫度的裝置；用於維 持該背側輥的溫度低於該樹脂之玻璃轉移溫度的裝置；和 用於將該浮雕工具和背側輥壓在一起，以將浮雕圖案傳輸 至該熔融物之第一側並生產被浮雕薄膜的裝置。 藉由下列的圖式和詳細說明，來例示上述和其他特徵 【實施方式】 此處揭露的是用於生產薄膜的製程或方法，該薄膜的 其中一表面形成有浮雕圖案。此方法通常包括加熱樹脂以 形成可流動的熔融物，且引導可流動的溶融物進入浮雕工 具和背側輥之間的第一夾縫。該浮雕工具維持在比樹脂的 玻璃轉移溫度還高的溫度，該背側輥維持在比樹脂的玻璃 轉移溫度還低的溫度。可流動熔融物被壓擠抵在浮雕工具 和背側輥，且藉由將接觸背側輥之熔融物的表面冷卻至低 於樹脂的玻璃轉移溫度，而形成自我支撐薄膜，同時將圖 案浮雕至接觸浮雕工具之溶融物的另一表面。接觸浮雕工 具之另一表面的溫度高於樹脂的玻璃轉移溫度，因此樹脂 維持在可流動狀態。當薄膜離開第一夾縫時，薄膜保持嚙 合浮雕工具。薄膜可通過附加的夾縫輥和/或聲波熔接器 而被冷卻’然後從浮雕工具分離。 有多種生產被浮雕薄膜的方法，該等方法可以或不以 200914250 載體薄膜來實施。當使用載體薄膜時’載體薄膜較佳是嚙 合背側輥且被饋給進入第一夾縫內。載體薄膜的優點是能 用於提供被浮雕薄膜產品之背側表面（非浮雕表面）所欲的 最終狀態（finish)，例如如果想要背側表面滑順光澤的最 終狀態，則接觸可流動熔融物之第二表面的載體薄膜表面 最好是具有滑順表面。爲了生產有紋理的最終狀態（例如 用於光擴散應用），接觸可流動熔融物之第二表面的載體 薄膜表面最好是具有足以增進所欲光擴散性質的紋理表面 。此處所用的“紋理（t e X t u r u n g ) ”、“紋理表面（t e X t u r e d surface)”、“紋理最終狀態（textured finish)”等術語，是指 不滑順之可能不完美的複製。例如當具有待複製之表面特 徵（例如隨機的表面粗造度）的工具和可流動熔融物接觸時 ，當工具之90%的表面特徵被複製在薄膜產品的表面時， 可說該工具提供具有“紋理表面”的薄膜。相對地，“浮雕” 一詞是指浮雕工具上的圖案精密地複製在待浮雕的表面內 。浮雕工具的表面特徵通常以大於90%的逼真度（fidelity) 尤其是大於95 %的逼真度被複製在浮雕表面內。待複製在 浮雕表面內之浮雕工具的表面特徵，以例如隨機糙度和特 定的功能性微構造等表面特徵例示。以光擴散微構造、三 稜形微構造、光學透鏡微構造、微流體裝置微構造、和類 似的微構造來例示特定的功能性微構造。 在一實施例中，本發明提供包含有功能性微構造的被 浮雕薄膜。該等功能性微構造選自由半球形功能性微構造 、雙凸形功能性微構造、三稜形功能性微構造、角立方體 -10- 200914250 功能性微構造。含有功能性微構造的薄膜通常包含具有精 密幾何形狀和公差的已浮雕表面。在一實施例中，本發明 提供含有功能性微構造的被浮雕薄膜，該等微構造的尺寸 從約1微米至約1 00微米。在一實施例中，本發明所提供的 被浮雕薄膜具有對應於表面粗糙度小於約50奈米的表面特 徵。在另一實施例中，本發明所提供的被浮雕薄膜具有對 應於表面粗糙度小於約1 0奈米的表面特徵。在又一實施例 中，本發明所提供的被浮雕薄膜具有對應於間銳角隅（例 如稜鏡尖端）小於約1微米半徑的表面特徵。應注意的是習 知浮雕技術，在將浮雕工具的表面特徵傳輸至被浮雕薄膜 時，其逼真度的控制相對地差。浮雕製程中缺乏逼真度會 導致例如：當使用具有銳利邊緣構造的浮雕工具複製時， 會在被浮雕薄膜的表面上產生具有圓弧末端的功能性微構 造。在一實施例中，本發明提供含有三稜形微構造的被浮 雕薄膜。在特定的實施例中，本發明提供含有具有25-50 微米節距和約90度峰値之三稜形微構造的被浮雕薄膜。在 一實施例中，三稜形微構造從約1 2至約2 5微米高，具有小 於約2微米的尖端半徑，且在三稜形微構造的平坦部分具 有小於約1 〇奈米的表面粗糙度。 關於提供背側表面所欲的最終狀態，載體薄膜也當做 保持被浮雕薄膜抵住工具，以保護薄膜使其無製程瑕疵， 例如凸出的波紋、顆粒污物、和類似者。饋給載體薄膜進 入第一夾縫內，可防止在被浮雕薄膜內形成突出的波紋圖 案，因爲以防止熔融物從背側輥突出。載體薄膜稍後可在 -11 - 200914250 滾壓之前從被浮雕薄膜剝離、或可在滾壓期間留 薄膜上。 在另一實施例中，可使用支撐薄膜。支撐薄 在可流動熔融物製成被浮雕薄膜時，會永遠黏至 膜的一種材料。亦即在製程後，若移除支撐薄膜 損害被浮雕薄膜。支撐薄膜可由用於形成被浮雕 同材料或不同材料構成。如果支撐薄膜是用和被 相同的材料’則最好選擇支撐薄膜的厚度大於由 融物形成之被浮雕薄膜的厚度。以此方式，較高 供給至支撐薄膜，且可防止支撐薄膜在製程期間 爲類似的理由’如果選擇玻璃轉移溫度低於用於 雕薄膜之樹脂的溫度的材料做爲支撐薄膜，則需 度和製程速率之間的平衡，以防止製程期間支撐 或軟化。 用於實施本發明之方法的合適樹脂包括各種 熱固性材料。可用於本發明形成可流動熔融物的 包括（但不限於）非晶材料、結晶材料、半結晶材 產物、和包含前述材料其中至少—種的組合。樹 包含下列材料其中的一種或更多種：聚氯乙烯 包括（但不限於）線性和環狀聚烯烴，且包括聚乙 聚乙烧、聚丙稀、和類似者）、聚酯（包括（但不p 苯二甲酸乙酯、聚丁烯對苯二酸酯、聚環己基甲 酸酯、和類似者）、聚醯胺、聚颯（包括（但不限】 碾、和類似者）、聚烯亞胺、聚醚亞胺、聚醚楓 在被浮雕 膜最好是 被浮雕薄 則一定會 薄膜的相 浮雕薄膜 可流動熔 的熱質量 熔融。因 形成被浮 要小心厚 薄膜熔融 熱塑性或 合適樹脂 料、反應 脂可例如 聚烯靜（ 烯、氯化 I於）聚對 烯對苯二 令）氫化聚 、聚苯硫 -12- 200914250 、聚醚酮、聚醚酮醚、ABS樹脂、聚苯乙烯（包括（但不限 於）氫化聚苯乙烯、間同立構和無規立構聚苯乙烯、聚環 己基乙烯、苯乙烯·共-丙烯腈、苯乙烯-共-馬來酐、和類 似者）、聚丁二烯、聚丙烯酸鹽（包括（但不限於）聚甲基丙 烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-聚醯亞胺共聚物、和類似者） 、聚丙烯腈、聚醛、聚碳酸酯、聚苯醚（包括（但不限於） 由2,6-二甲基酚和具有2,3,6-三甲基酚之共聚物所導出者 、和類似者）、乙烯-乙烯基醋酸酯共聚物、聚乙烯醋酸酯 、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳香族聚酯、聚 乙烯氟、聚偏二氟乙烯、和聚偏氯乙烯。合適樹脂的其他 例子包括（但無欲受限於）環氧樹脂、酚醗樹脂、醇酸、聚 酯、聚醯亞胺、聚胺酯、被矽氧樹脂塡充的礦物、雙-馬 來醯亞胺、氰酸酯、乙烯系、和苯環丁烯樹脂。此外，樹 脂可包含調合物（blend)、共聚物、混合物、反應產物、和 包含前述樹脂其中至少一種的複合物。在一實施例中，用 於生產可流動熔融物的樹脂可爲聚碳酸酯。在特別的實施 例中’使用的樹脂是雙酚A型聚碳酸酯。 較佳是在擠製器組合體內執行加熱樹脂，以形成可流 動熔融物。擠製器組合體的一般作業爲熟悉該項技藝者所 已知。亦即在典型的擠製器作業中，樹脂受到足以形成可 流動熔融物的熱、壓力、和剪力。然後可流動熔融物被強 迫通過擠製器模具。在較佳實施例中，熔融物被從擠製器 模具擠出成薄膜狀（亦即成平面形式），且被直接排放進入 第一夾縫。特別佳的是熔融物掉入第一夾縫的方向偏向浮 -13- 200914250 雕工具，所以薄膜狀的熔融物首先接觸浮雕工具。偏壓的 量較佳是約爲所欲薄膜的厚度目標。擠製器模具的開口和 熔融物首先接觸的夾縫表面之間的距離，較佳是有效地維 持熔融物的流動性質，使得當熔融物進入第一夾縫時，熔 融物完全順應浮雕圖案地流入，且熔融物保持此順應形式 直到其足以冷卻到低於其玻璃轉移溫度爲止。太大的距離 會造成可流動熔融物過早冷卻，導致呈現在浮雕工具上的 浮雕圖案不完全複製（再製）進入薄膜表面。此外，必須控 制擠製模具的開口和首先接觸熔融物的夾縫表面之間的距 離，以避免塗層異常。該距離通常少於或等於約4吋。 浮雕工具可爲在其外表面上具有浮雕圖案（表面特徵） 的連續浮雕帶或浮雕輥。在浮雕工具爲浮雕輥的情況，浮 雕輥較佳是鋼轂，其在需要時可於內部加熱或冷卻，使得 浮雕工具和可流動熔融物的第一側之間的介面處溫度，高 於用於形成可流動熔融物之樹脂的玻璃轉移溫度。在一實 施例中，使用例如蒸汽、水、空氣、油或類似的流體媒介 來加熱或冷卻浮雕工具。在一實施例中，浮雕工具包含電 性加熱元件。在另一實施例中’以例如太陽燈的光等外部 施加的輻射能來加熱浮雕工具’建構該太陽燈以照射浮雕 工具的部分表面。在一實施例中’浮雕工具是具有雙殼設 計的浮雕輥，其具有螺旋纏繞，以供流體加熱媒介最有效 率地通過。在另一實施例中’浮雕工具是浮雕輥，其轂可 繞其軸旋轉，在單一迴轉中通過被紅外線燈或其他輻射加 熱裝置加熱的位置’加熱到待處理樹脂的玻璃轉移溫度以 -14- 200914250 上。在一實施例中，以外部的輻射能源結合浮雕輥的內部 加熱或冷卻，來加熱浮雕輥。在一實施例中，浮雕工具使 得待再製在可流動熔融物表面內的浮雕圖案，被包含在金 屬或塑膠套筒的表面上，該套筒裝配在工具組件的外表面 上。例如浮雕工具可爲裝配在浮雕輥外表面上金屬或塑膠 套筒，金屬或塑膠套筒包含接觸可流動熔融物的表面圖案 。在一實施例中，浮雕工具是連續的浮雕帶。在一實施例 中’浮雕帶由具有平行軸的加熱輥和冷卻輥所支撐。加熱 輥的溫度較佳是維持在高於樹脂的玻璃轉移溫度，冷卻輥 的溫度較佳是維持在低於樹脂的玻璃轉移溫度。藉由先前 所述的內部加熱和/或輻射加熱（例如蒸汽、熱油、紅外線 燈、和類似者），可控制加熱輥和冷卻輥的溫度。轉動該 等輥以傳輸運動至浮雕帶，例如該等輥可被鏈條或類似者 驅動’以使浮雕帶在適當的方向前進。浮雕帶的寬度和周 長部分取決於帶浮雕之可流動熔融物的寬度、所欲的浮雕 速率、和浮雕帶的厚度。在薄膜接觸第二轂之前薄膜就從 浮雕帶剝離的情況中，可加熱第二轂以在浮雕待返回到浮 雕夾縫之前幫助提升浮雕帶的溫度。 在一實施例中，背側輥較佳是包含磨得非常光滑之表 面的鋼轂，用於生產具有非常光滑背側表面的薄膜。在另 一實施例中，背側輥包含具有彈性之彈性體材料的外部塗 層’該外部塗層包含表面圖案，以複製在被浮雕薄膜產品 內。在此等環境中，被浮雕薄膜產品包含具有紋理的背側 表面。合適之具有彈性的彈性體材料較佳是抗磨耗，且能 -15- 200914250 構承受處理溫度。在一實施例中，彈性體塗層是具有約 0 · 2 5吋（約6 3 5公分）至約0.5吋（約1 2.7公分）厚度和以蕭氏 A量尺（Shore A scale)爲基礎的約20至約1〇〇之硬度計硬度 的矽樹脂橡膠；在另—實施例中爲約60至約1 00之硬度計 硬度。 藉由氣壓或液壓氣缸和槓桿機構，浮雕工具可被強迫 抵住背側輥、或保持緊密接近背側輥。改變至氣缸的壓力 、和改變浮雕工具和背側輥之間的空間的寬度，可用於控 制施加至接觸浮雕工具之可流動熔融物的力，且可用於控 制複製製程的速率。輥的旋轉速率較好是最佳化成保持薄 膜性質。在某些實施例中’希望最大的速率以確保壓力是 在熔融物冷卻之前被施加。 如前所述，本方法包括將浮雕輥和浮雕帶首先接觸熔 融物的部分之溫度，維持在高於樹脂的玻璃轉移溫度，且 將背側輥的溫度維持在低於玻璃轉移溫度。「玻璃轉移溫 度」一詞是指樹脂首先開始流動的溫度。以此方式，當可 流動熔融物通過第一夾縫時，可流動熔融物的一側（第一 側）的部分接觸比樹脂玻璃轉移溫度更高溫的浮雕工具， 而可流動熔融物的另一側（第二側）的對應部分接觸比可流 動熔融物之玻璃轉移溫度更低溫的背側輥。較佳地，浮雕 輥或首先接觸熔融物之浮雕帶的部分的溫度，比樹脂的玻 璃轉移溫度（Tg)高約l〇°C或更高，更佳是比玻璃轉移溫度 (Tg)高約50 °c或更高，最佳是比玻璃轉移溫度（Tg)高約 loot：或更高。 -16- 200914250 關於浮雕輥或部分浮雕帶的溫度，在某些實施例中， 較佳是背側輥的溫度低於待浮雕樹脂的玻璃轉移溫度。在 某些實施例中’背側輥的溫度比樹脂的玻璃轉移溫度（Tg) 低約5 °C ’有時候更佳是比玻璃轉移溫度（Tg)低約1 〇 °C， 有時候最佳是比玻璃轉移溫度（Tg)低約25 °c。雖然不必然 受此理論所拘束，但是相信藉由將背側輥的溫度維持在樹 脂的玻璃轉移溫度以下，且浮雕工具的溫度高於玻璃轉移 溫度，則可建立熔融物（薄膜）之整個厚度的溫度梯度。因 此，當熔融物接觸背側輥以形成自我支撐薄膜時，熔融物 之一表面的部分被冷卻至低於樹脂的玻璃轉移溫度以下； 而當溶融物通過第一夾縫時，接觸浮雕工具之熔融物之另 一表面的對應部分，其溫度高於樹脂的玻璃轉移溫度，以 維持其流動性質。因此將浮雕圖案再製於薄膜上可獲得非 常高的尺寸準確度。再者，可將扭曲變形和收縮最小化， 藉此改善浮雕圖案複製進入薄膜表面內。 當薄膜離開第一夾縫時，被浮雕薄膜維持嚙合浮雕工 具，且可藉由和浮雕輥接觸的附加夾縫輥將被浮雕薄膜進 一步壓擠進入浮雕圖案內。合適的夾縫輥包括橡膠輥、金 屬輥、合成樹脂輥、和其他類型的輥、及包含上述各輥其 中至少之一的組合。選擇性地，可使用一個或更多的聲波 熔接器，特別是在使用載體薄膜或支撐薄膜的應用中。在 某些實施例中，聲波熔接器可爲由120伏特60赫茲電源供 應器操作的類型，其能以每秒20000循環的方式振動’且 具有運動穿過〇.〇1吋的號角（horn)。在一實施例中’聲波 -17- 200914250 熔接器設置成和離開第一夾縫之後的薄膜接觸。在一實施 例中’聲波熔接器接觸在第一夾縫以後且和浮雕工具保持 嚙合的薄膜。 然後’產生的（resulting)被浮雕薄膜在冷卻站被快速 地冷卻至低於樹脂的玻璃轉移溫度，較佳是低於玻璃轉移 溫度約5 °C或更低，更佳是低於玻璃轉移溫度約2 5 t或更 低。在冷卻站中的冷卻裝置可包含例如吹氣噴嘴（例如用 於吹送冷卻媒介在一表面或兩表面上）、使用一或更多個 冷凍輥、將薄膜浸入水浴、和類似者。 一旦薄膜已冷卻至所欲的溫度，然後將薄膜從浮雕輥 分離’且通過吹氣站或類似者。可藉由普通裝置（例如剝 離輥）將薄膜從浮雕工具分離。 在圖1所示意的實施例中，在擠製器1 2內形成樹脂的 可流動熔融物’且強迫可流動溶融物經過擠製器模具1 4。 擠製器模具1 4較佳是使用槽狀開口 1 6，該槽狀開口 1 6排出 熔融物進入第一夾縫1 8。第一夾縫1 8是指當熔融物通過二 輥20、22之間時，施加壓力在熔融物上之二輥20、22之間 附近的接觸區域。槽狀開口的尺寸（亦即高度和寬度尺寸） 通常和所與薄膜的厚度和寬度尺寸一致。輥20是具有浮雕 圖案在其上的浮雕輥。浮雕輥20維持在比樹脂之玻璃轉移 溫度還高的溫度。浮雕輥22是背側輥，其具有比樹脂之玻 璃轉移溫度還低的溫度。在較佳的實施例中，擠製器模具 14的槽狀開口 1 6設在偏移位置，所以熔融物被排放至浮雕 輥2 0上。距離一輕2 0、2 2之間接觸點的偏移量，較佳是約 -18- 200914250 爲槽狀開口的寬度、或約爲被浮雕薄膜29的目標厚度尺寸 〇 當熔融物通過第一夾縫18時’建立了穿過熔融物之厚 度的溫度梯度。接觸背側輥22之熔融物的部份’凝固以形 成自我支撐的薄膜，亦即接觸背側輥22之樹脂部份的溫度 ，在樹脂的玻璃轉移溫度以下。相反地，接觸浮雕輥20之 熔融物部份的溫度，高於樹脂的玻璃溫度，因此維持其流 動性質，所以浮雕輥20將已浮雕的圖案可再現地壓印進入 與其接觸之溶融物的軟化表面內。 被浮雕的薄膜保持和浮雕輥20嚙合，且可藉由和浮雕 輥20接觸的夾縫輥24以浮雕圖案進一步壓擠薄膜。依據所 欲的浮雕應用，也可增加額外的夾縫輥、聲波熔接器、和 類似者。 然後在冷卻站26以任何數目的方法冷卻已浮雕的薄膜 ，該等方法包括在一個以上冷凍輥上方移動該薄膜、輸送 薄膜至水浴、以空氣或其他氣體冷卻、和類似者。在通過 冷卻站26之後，在剝離輥29處將被浮雕薄膜29從浮雕輥20 分離。 圖2示意地例示使用浮雕帶3 0以圖1所述之方式在薄膜 中形成浮雕圖案的實施例。浮雕帶30圍繞兩個輥32、34而 設置。輥3 2較佳是保持在足以將接觸熔融物之浮雕帶3 0的 部份加熱至比樹脂之玻璃轉移溫度還高的溫度，輥3 4較佳 是在樹脂之玻璃轉移溫度以下。輥32、34可被鏈條或其他 合適的驅動機構（未示）所驅動，以使浮雕帶在適當的方向 -19- 200914250 前進。當可流動的熔融物從擠製器模具14排放進人第-夾 縫1 8時’可流動的溶融物接觸浮雕帶3 0所提供的浮雕圖案 和背側輕22，以生產具有浮雕圖案在一表面上的自我支撐 薄膜29。被浮雕薄膜29保持和帶30嚙合，且可通過附加的 連續夾縫輥24，以將浮雕圖案進一步壓擠進入薄膜表面內 。然後在冷卻站2 6冷卻被浮雕薄膜2 9，然後在剝離輥2 8將 被浮雕薄膜29從浮雕帶30分離。之後，可將被浮雕薄膜29 饋給至捲繞站（未示）或類似者。 圖3、4、5示意地例示在製程中使用載體薄膜36的各 種實施例。載體薄膜36較佳是由具有比用於形成被浮雕薄 膜之樹脂還高的玻璃轉移溫度之材料製成。 在圖3中，載體薄膜36可旋轉地嚙合背側輥22，且在 張力下被拉入第一夾縫1 8。可流動的熔融物從擠製器模具 1 4的槽狀開口 1 6被排放進入第一夾縫1 8內。最好將槽狀開 口 1 6偏壓，使得可流動的熔融物以前述的方式被排放至浮 雕輥20上。當可流動熔融物（未示）和載體薄膜36通過第一 夾縫I8時，浮雕輥20將浮雕圖案壓印至可流動熔融物的表 面上。熔融物的另一表面（亦即非浮雕表面）脆弱地熔接至 載體薄膜36，以形成一薄片。該薄片（亦即被浮雕薄膜29 和載體薄膜36)保持嚙合於浮雕輥20，且可被所示的附加 夾縫輥24進一步壓擠。該薄片可選擇性地通過聲波熔接站 。如果有夾縫輥24，則聲波熔接站可設置在通過複數附加 夾縫輥2 4之前、之間、或之後。 然後在冷卻站26冷卻該薄片，並在剝離輥28處從與浮 -20- 200914250 雕輥2〇的嚙合中移除。當載體薄膜36從浮雕輥20分離後， 藉由將載體薄膜36嚙合所示的剝離輥40，載體薄膜36可從 被浮雕薄膜29分離。或者在另一實施例中，載體薄膜36可 留在被浮雕薄膜上。一旦載體薄膜從被浮雕薄膜2 9移除， 則脆弱地熔接至載體薄膜36之被浮雕薄膜的表面（亦即非 浮雕表面）’具有載體薄膜之表面的鏡像。以此方式，呈 現在非浮雕表面上之紋理的量，可被控制用於所欲的應用 ，例如光擴散應用、高光澤、和類似者。 選擇性地，載體薄膜36可包括離型塗層（release coating) ’用於控制薄膜之非浮雕表面的光澤，或用於促進載體薄 膜3 6容易從被浮雕薄膜29分離。離型塗層較佳是以液體塗 層爲主的矽樹脂，其藉由例如凹版印刷製程、直接或反向 輥塗覆、或類似者的塗覆製程施加至載體薄膜。個別的載 體薄膜36或結合離型塗層的載體薄膜36，也可包括傳輸薄 膜’其在製程期間被傳輸至被浮雕薄膜的背面。可由和用 於形成被浮雕薄膜之樹脂相同或不同的材料製成傳輸薄膜 ’或者傳輸薄膜可依所欲的應用而包含一層以上。 在圖4中’載體薄膜36結合浮雕帶30使用。浮雕帶30 以上述的方式，在可流動溶融物中形成浮雕圖案。 在圖5中’載體薄膜36建構成無端式皮帶。無縫線迴 路的載體薄膜3 6以合適的張力捲繞著一系列的輥5 〇和背側 輥22 »輥32較佳是保持在足以將接觸熔融物之浮雕帶3〇的 部份加熱至比樹脂之玻璃轉移溫度還高的溫度。背側輥22 保持在載體薄膜之玻璃轉移溫度以下，且如果接觸載體薄 -21 - 200914250 膜36之可流動熔融物的表面在其通過第一夾縫18時的溫度 低於含有可流動熔融物之樹脂的玻璃轉移溫度’則背側輥 22可仍然在樹脂之玻璃轉移溫度以上。被浮雕薄膜29和載 體薄膜36在通過第一夾縫18時脆弱地熔接在一起，且藉由 和浮雕帶接觸的附加夾縫輥24，被浮雕薄膜29和載體薄膜 3 6保持嚙合於浮雕帶30。然後被浮雕薄膜29和載體薄膜36 通過冷卻站2 6，且再通過附加的剝離輥2 8 ;被浮雕薄膜2 9 在剝離輥2 8處從載體薄膜3 6分離’並饋給至捲繞站（未示） 或類似者。在另一實施例中’浮雕輥20可取代浮雕帶30。 圖67示意地例示製程中使用支撐薄膜52的各種實施例 。在製程期間，支撐薄膜52固定地附接至被浮雕薄膜。支 撐薄膜52較佳是比被浮雕薄膜的厚度更厚’所以熱質量較 大，以避免支撐薄膜融化。支撐薄膜52的玻璃轉移溫度可 大於、等於、或低於用於形成可流動溶融物和最終產品被 浮雕薄膜之樹脂的玻璃轉移溫度。但是，需要小心選擇支 撐薄膜的厚度和處理速率，以預防熔融和變形瑕疵。在一 個實施例中，支撐薄膜52和可流動熔融物（未示）包含相同 的樹脂組成物。 在圖6中，支撐薄膜52嚙合背側輥22，且在張力作用 下被拉入第一夾縫1 8內。選擇性地，使用熱管理站54以小 心地控制支撐薄膜52的溫度。熱管理站54能夠加熱或冷卻 支撐薄膜52。可流動溶融物被從擠製器模具14的槽狀開口 1 6排放進入第一夾縫1 8內。配置在浮雕輥20上之可流動熔 融物的量，可比塡充浮雕圖案所需的量更多或更少，因爲 -22- 200914250 支撐薄膜會形成被浮雕薄膜的整合部份，如其被生產的樣 子。當支撐薄膜52進入第一夾縫18時，塡充的熔融物或局 部塡充浮雕圖案的熔融物被傳輸至支撐薄膜52，且固定地 附接於支撐薄膜5 2。在塡充可流動熔融物少於浮雕圖案的 情況，支撐薄膜較佳是具有足夠的厚度，以允許完整浮雕 圖案的完美複製。亦即當局部塡充浮雕圖案的溶融物被固 定地附接時，浮雕圖案同時被浮雕在支撐薄膜內，以提供 完美複製的浮雕圖案。浮雕輥20接觸支撐薄膜52之表面， 造成該接觸表面軟化，此有利於熔融物固定附接至支撐薄 膜52，藉此在支撐薄膜表面上再製浮雕圖案。支撐薄膜52 的另一表面接觸背側輥22，該背側輥22的溫度維持在低於 支撐薄膜材料的玻璃轉移溫度。以此方式，支撐薄膜52保 持其構造整合性，且允許熔融物固定地附接至其表面。被 浮雕薄膜60(支撐薄膜、和固定地附接且已圖案化的熔融 物）保持嚙合於浮雕輥，然後能通過附加的夾縫輥24，以 將浮雕圖案進一步壓擠至支撐薄膜52上。然後藉由冷卻站 26冷卻被浮雕薄膜60，之後藉由使用剝離輥28使被浮雕薄 膜60從浮雕輥20分離。 在圖7中，支撐薄膜52結合浮雕帶30使用，以類似於 圖4的方法部使用剝離輥40而形成浮雕圖案。 本發明提供用於浮雕薄膜的一表面且在另一表面選擇 性地形成紋理的方法。這些方法有利地消除分離地形成連 續片體材料和饋給該片體材料進入分離之浮雕設備的步驟 ，此大幅地降低成本。藉由直接將可流動熔融物擠製進入 -23- 200914250 浮雕設備’也可達成大幅減少處理時間。以此方式，可將 浮雕製程的處理速率最佳化至更緊密地配合一般的擠製速 率。再者’藉由將浮雕工具的溫度保持高於樹脂的玻璃轉 移溫度，且將背側輥的溫度保持低於玻璃轉移溫度，浮雕 圖案以最小的收縮和扭曲效應而準確地再製。這些方法可 以載體薄膜或不以載體薄膜來實施。在一實施例中，使用 載體薄膜提供使用者對非浮雕表面之表面紋理的控制。此 外’本發明所提供的方法可有利地用於將支撐薄膜永久地 附接至被浮雕薄膜。在這些方法中，可流動熔融物可被用 於局部塡充或完全塡充浮雕圖案。 例子 藉由下列的例子使用圖1所示的設備，進一步例示本 發明的方法。將具有華氏約305度之玻璃轉移溫度的LEXAN 聚碳酸酯（100等級（grade))顆粒，饋給至105毫米之單螺桿 擠製器1 2的饋給喉部，該擠製器將顆粒轉換成可流動聚碳 酸酯熔融物。擠製器設有擠製器模具I4’該擠製器模具14 設有槽狀開口 1 6，該槽狀開口 1 6將可流動聚碳酸酯熔融物 排放進入由浮雕輥20和背側輥22所形成的夾縫1 8內。表1 例示用於開始將LEXAN顆粒轉換成被浮雕薄膜產品的條 件。當被浮雕薄膜從夾縫1 8出現時’藉由接觸浮雕輕2 〇之 夾縫輥24以浮雕圖案進一步壓擠被浮雕薄膜。然後’被浮 雕薄膜通過冷卻站26 ’該冷卻站26包含設在被浮雕溥膜上 方的的冷凍輥。之後’被浮雕薄膜26產品在剝離輥28處從 -24- 200914250 浮雕輥20剝離。 表1 擠製器溫度定點(setpoint) 500F 模具溫度定點 520F 熔融物溫度 590-600F 擠製器螺桿速率(rpm) 110轉/分（rpm) LEXAN顆粒饋給率 900-1000 lbs/hr 線速率(輥速率） 29 ft/min-45 ft/min 背側輥溫度(冷） 250F 浮雕輥溫度 350-400F或更高 夾縫間隙 0.012-0.013 in 被浮雕薄膜厚度 0.015 in 雖然本發明已參考例示的實施例做說明，但是熟悉該 項技藝人士可瞭解，在不脫離本發明的範圍下，可進行各 種變化，且各元件可進行均等取代。此外，在不脫離本發 明的基本範圍下，可進行許多修飾以使特殊的情況或材料 適應本發明的教示。因此，本發明不欲受限於爲了實施本 發明而以最佳模式揭露的特別實施例，而是希望本發明包 括了落入所附請求項之範圍內的全部實施例。 【圖式簡單說明】 參考圖式，其中類似的元件賦予類似的數字。 圖1是例示連續地將圖案浮雕至薄膜上之設備實施例 的示意視圖； 圖2是例示連續地將圖案浮雕至薄膜上之設備另一實 -25 - 200914250 施例的示意視圖； 圖3是例示連續地將圖案浮雕至薄膜上之設備第三實 施例的示意視圖； 圖4是例示連續地將圖案浮雕至薄膜上之設備第四實 施例的示意視圖； 圖5是例示連續地將圖案浮雕至薄膜上之設備第五實 施例的示意視圖； 圖6是例示連續地將圖案浮雕至薄膜上之設備第六實 施例的示意視圖；和 圖7是例示連續地將圖案浮雕至薄膜上之設備第七實 施例的示意視圖。 【主要元件符號說明】 1 2 ‘·擠製器 1 4 :擠製器模具 1 6 :槽狀開口 1 8 :第一夾縫 20 :浮雕輥 22 __背側輥 2 4 :夾縫車昆 2 6 :冷卻站 2 8 :剝離輥 29 :被浮雕薄膜 3 〇 _·浮雕帶 -26 - 200914250 32 :輥 3 4 :車昆 36 :載體薄膜 40 :剝離輥 52 :支撐薄膜 54 :熱管理站 60 :被浮雕薄膜 -27-

Claims (1)

1. 200914250 十、申請專利範圍 1. 一種用於浮雕薄膜的方法，該方法包含： 加熱樹脂和形成可流動熔融物； 引導該可流動熔融物至第一夾縫； 藉由使該可流動熔融物之第一側的一部份，接觸溫度 比該樹脂之玻璃轉移溫度還高的浮雕工具，以浮雕該可流 動熔融物之該第一側的該部份，而使該可流動熔融物之第 二側的對應部份，接觸溫度比該樹脂之該玻璃轉移溫度還 低的背側輥，以形成被浮雕薄膜；和 冷卻該被浮雕薄膜。 2 . —種用於生產被浮雕薄膜的方法，該方法包含： 加熱樹脂和形成可流動熔融物； 引導含有紋理表面的載體薄膜和該可流動熔融物至第 一夾縫； 藉由使該可流動熔融物之第一側的一部份，接觸溫度 比該樹脂之玻璃轉移溫度還高的浮雕工具，以浮雕該可流 動熔融物之該第一側的該部份，而使該可流動熔融物之第 二側的對應部份，保持接觸溫度比該樹脂之該玻璃轉移溫 度還低的該載體薄膜之該紋理表面，以形成被浮雕薄膜， 該被浮雕薄膜脆弱地熔接至該載體薄膜，其中該被浮雕薄 膜包含被浮雕的第一側和被該載體薄膜所提供之表面紋理 而形成紋理的第二側； 冷卻該被浮雕薄膜；和 將該載體薄膜從該被浮雕薄膜分離。 -28- 200914250 3 ·如申請專利範圍第1或2項所述的方法’其中引導該 可流動熔融物進入該第一夾縫，包含從擠製器設備擠製該 可流動熔融物。 4 .如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中該背側 輥的溫度維持在比該樹脂之該玻璃轉移溫度低至少5 °C。 5 .如申請專利範圍第1或2項所述的方法’更包含使該 可流動熔融物進入該夾縫的方向朝該浮雕工具偏向。 6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該樹脂選 自由熱塑性塑膠、熱固性塑膠、共聚物、反應產物、和包 含前述樹脂其中至少一種之組合的群組。 7. 如申請專利範圍第i或2項所述的方法，其中該樹脂 包含聚碳酸酯。 8 .如申請專利範圍第1或2項所述的方法，更包含將該 被浮雕薄膜暴露至振動聲波熔接頭。 9. 如申請專利範圍第1或2項所述的方法，更包含將載 體薄膜嚙合該背側輥、引導該載體薄膜進入該第一夾縫、 和將該載體薄膜脆弱地熔接至該被浮雕薄膜的該第二側。 10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，更包含在引導 該載體薄膜進入該第一夾縫之前，先施加離型塗層至該載 體薄膜。 1 1 ·如申請專利範圍第9項所述的方法，更包含在引導 該載體薄膜進入該第一夾縫之前，先施加傳輸塗層至該載 體薄膜。 12.如申請專利範圍第9項所述的方法，其中該載體薄 -29- 200914250 膜包含無縫線迴路的薄膜，其捲繞二或更多個輕。 1 3 .如申請專利範圍第9項所述的方法’更包含 體薄膜的紋理表面脆弱地熔接至該可流動熔融物的 側，以提供具有被浮雕之第一側和被紋理之第二側 雕薄膜。 1 4.如申請專利範圍第1或2項所述的方法’更 支撐薄膜嚙合該背側輥、引導該支撐薄膜進入該第 、和將該支撐薄膜牢固地附接至該被浮雕薄膜的該 〇 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述的方法，其中 薄膜包含和用於形成該被浮雕薄膜之樹脂相同的材 1 6. —種用於生產被浮雕薄膜的方法，該方法包 加熱樹脂和形成可流動熔融物； 引導含有紋理表面的載體薄膜和該可流動熔融 一夾縫； 藉由使該可流動熔融物之第一側的一部份，接 比該樹脂之玻璃轉移溫度還高的浮雕工具，以浮雕 動熔融物之該第一側的該部份，而使該可流動熔融 二側的對應部份，保持接觸溫度比該樹脂之該玻璃 度還低的該載體薄膜之該紋理表面，以形成被浮雕 該被浮雕薄膜脆弱地熔接至該載體薄膜，其中該被 膜包含被浮雕的第一側和被該載體薄膜所提供之表 而形成紋理的第二側； 冷卻該被浮雕薄膜·，和 將該載 該第二 的被浮 包含將 一夾縫 第二側 該支撐 料。 含： 物至第 觸溫度 該可流 物之第 轉移溫 薄膜， 浮雕薄 面紋理 -30- 200914250 將該載體薄膜從該被浮雕薄膜分離。 17.—種用於生產具有浮雕圖案的表面之薄膜的設備 ，該設備包含： 用於加熱樹脂以形成可流動熔融物和引導該可流動熔 融物進入第一夾縫的裝置，該第一夾縫形成在浮雕工具和 背側輥之間； 用於維持該浮雕工具的溫度高於該樹脂之玻璃轉移溫 度的裝置； 用於維持該背側輥的溫度低於該樹脂之玻璃轉移溫度 的裝置；和 用於將該浮雕工具和背側輥壓在一起，以將浮雕圖案 傳輸至該熔融物之第一側並生產被浮雕薄膜的裝置。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項所述用於生產具有浮雕圖 案的表面之薄膜的設備，更包含用於引導載體薄膜進入該 第一夾縫且將該載體薄膜脆弱地熔接至該被浮雕薄膜的裝 置。 19.如申請專利範圍第17或18項所述用於生產具有 浮雕圖案的表面之薄膜的設備，更包含用於引導支撐薄膜 進入該第一夾縫且將該支撐薄膜牢固地附接至該被浮雕薄 膜的裝置。 -31 -