TW487631B - Tool roll and method of forming a structured surface on an article - Google Patents

Description

487631 _案號 891Q2827_年月曰__ 五、發明說明（1) ‘ 發明領域 本發明關於具有結構表面物件之製造，特別是關於用以 製造具有一或多個結構表面物件之工具，製造該工具之方 法以及利用該工具製造具有一或多個結構表面物件之方 法。 發明背景 含有一或多個結構表面之物件具有多種用途，該物件可‘ 做為薄膜以增加表面積，其顯示之結構物能提供一機械式： 繫緊件，光學特徵等。當這些薄膜做為機械式繫緊件時， 結構表面上之凸起一般當做鈎子使用，鈎子之輪廓可為曲 線狀或為直立桿狀，該直立桿變形包含一蕈狀頭部。 有時候機械式繫緊件之設計使兩鈎帶分別藉由附著至一 物件而繫緊兩物件，之後交互接合兩鈎帶。此一機械式繫 緊件揭示於皮爾森（Pearson)之U.S.第3，192，589號專利 中，由於該繫緊件在交互接合時前方頭部具有公母特徵， 故該繫緊件為π雌雄同體的π 。皮爾森繫緊件可由模鑄一底 部製成，該底部來自由完整之頭部突起，之後加熱使頭部 之尖端軟化。 梅爾白（Mel bye)等之U. S.第5, 0 7 7, 8 7 0號專利揭示機械 式繫緊件鈎帶部位之製造方法，其將已融化之材料置入一 移動模子表面之凹孔中。由模子表面移動所形成之直桿在 具有頭部後產生所需之繫緊件，且在模子表面中鑽孔以形❶ 成凹孔。雖然凹孔之深度，直徑及之間的間隙可具有某一 程度之精確性，圓柱狀凹孔之製造仍有其一定之困難度及 所增加之成本。此外，模子表面之損傷通常須將整個模子

62755.pt c 第6頁 487631 修正 案號 89102827 五、發明說明（2) 丟棄。 毛理士（Morris)等之U· S.第5, 79 2, 4 1 1號專利揭示一種 模製工具，其藉由雷射加工形成模子表面。融化之材料加 入移動模子表面之凹孔中形成直桿，之後使直桿具有頭部 而形成所需之繫緊件。由於凹孔以雷射切除方法產生，凹 孔之輪廓係取決於用以形成凹孔之雷射光束中能量之分 佈。此外，由於構成模子材料之變異性，雷射光束之能 量，光束中能量之分佈，光束之焦點等因素，凹孔深度之 精確控制不易達成。 費斯德（Fischer )之U. S.第4, 7 7 5, 3 1 0號專利及雷雪 (Lacey)等之PCT第W0 97/46129號專利揭示用以製造鈎帶 之工具，該鈎帶係配合鈎子及扣環型子之機械式繫緊件。 工具之形成藉由一具有水冷却護套之中空鼓狀物，一串列 之模子圓盤或交錯配置之模子圓盤以及間隔平板沿著鼓狀 物之長度薄製在一起以便在滾筒面上形成所需之模子凹 孔。這些設計之缺點包括適當精度模子圓盤之製造成本， 其確保模子凹孔具有相同之深度，長度及間隙等，圓盤上 尺寸限制之製造難題將對製程之生產線速度有所限制。此 項設計之其他缺點包括模子凹孔之不均勻冷却，利用堆疊 平板製造產品中不均勻性等。 發明概要 本發明提供工具滾筒以及利用該工具滾筒製造具有一或 多個結構表面之物件。當配合適當黏性或構造之材料使用 時，工具滾筒之外側表面可在物件上形成一結構表面。由 於工具為滾筒形式，其便於在連續製程中使用，不連續物

62755.ptc 第7頁 487631 _案號 891Q2827_年月日_修正 五、發明說明（3) 件 亦 可 利 用 本 發 明 工 具 滾 筒 加 工 0 ’’結構表面π 之 意 思 係 指 物 件 之 表 面 偏 離 一 平 面 或 其 他 表 面 〇 結 構 表 面 包 含 突 起 例 如 配 合 機 械 式 繫 緊 件 使 用 之 直 桿 〇 其 他 結 構 表 面 包 含 但 不 限 定 為 連 續 凹 槽 或 脊 部 加 長 結 構 等 0 本 發 明 工 具 滾 筒 由 一 圓 柱 狀 基 礎 滾 筒 構 成 1 並 以 一 或 多 條 連 續 之 择 繞 線 螺 旋 方 式 纏 繞 0 捲 繞 線 須 用 以 在 工 具 滾 筒 上 形 成 一 結 構 表 面 該 結 構 表 面 為 利 用 工 具 滾 筒 製 程 在 物 件 上 形 成 之 負 向 結 構 表 面 〇 在 .— 具 體 實 施 例 中 至 少 一 捲 繞 線 纏 繞 著 基 礎 滾 筒 該 滾 筒 中 可 包 含 複 數 個 空 隙 ， 當 以 螺 旋 方 式 纏 繞 著 基 礎 滾 筒 時 其 在 工 具 滾 筒 外 側 表 面 上 形 成| 複 數 個 模 子 凹 孔 0 一 或 多 條 捲 繞 線 之 螺 旋 纏 繞 方 式 可 用 以 形 成 一 連 續 之 螺 旋 結 構 表 面 即 一 或 多 個 螺 旋 凹 槽 0 工 具 滾 筒 之 優 點 包 含 但 不 限 定 為 更 換 基 礎 滾 筒 上 纏 繞 之 捲 繞 線 此 時 工 具 滾 筒 之 外 側 表 面 已 遭 損 壞 或 磨 損 0 與 利 用 堆 疊 平 板 或 模 子 表 面 直 接 鑽 孔 之 工 具 滾 筒 製 造 成 本 相 比 ， 本 發 明 工 具 滾 筒 之 成 本 相 當 低 廉 0 另 一 優 點 為 藉 由 改 變 纏 繞 基 礎 滾 筒 •捲 繞 線 厚 度 而 沿 著 滾 筒 見 度 控 制 著 模 子 凹 孔 之 間 的 間 隙 0 周 邊 處 模 子 凹 孔 之 間 隙 可 獨 立 控 制 其 係 藉 由 纏 繞 基 礎 滾 筒 β 繞 線 之 間 空 隙 之 控 制 〇 另 一 優 點 為 模 子 凹 孔 可 具 有 不 同 之 輪 廓 其 係 藉 由 控 制 捲 繞 線 剖 面 或 輪 廓 以 及 捲 繞 線 中 凹 孔 之 輪 廓 〇 4 本 發 明 另 一 優 點 為 與 基 礎 滾 筒 之 敎 質 量 (the r ma 1 m as S ) 比 較 而 言 纏 繞 基 礎 滾 筒 之 捲 繞 線 敎 質 量 相 田 的 小 〇 因 此 1 模 子 凹 孔 上 具 有 較 佳 之 教 量 控 制 其 對 應 可 使 利 用 工

62755.ptc 第8頁 487631 _案號891Q2827_年月曰 修正_ 五、發明說明（4) · 具滾筒所製造之產品具有較佳之均句性。 本發明所使用之f’模子凹孔π可為平滑表面上任何不連續 點，在模鑄製程中模鑄材料將流入該不連續點中。本發明 某些具體實施例中工具滾筒之模子凹孔具有下列定義之高 縱橫比，惟吾人瞭解模子凹孔不必然具有高縱橫比。 在本發明一概念中工具滾筒包含一圓柱狀基礎滾筒。含 有複數個第一空隙之第一捲繞線以螺旋線圈方式纏繞著基 礎滾筒，該複數個第一空隙形成複數個第一凹孔，各凹孔 皆在工具滾筒外側表面處具有一開口。 本發明另一概念提供一方法，其利用一工具滾筒在物潜、 上形成結構表面，該工具滾筒包含一圓柱狀基礎滾筒以及|| 一第一捲繞線，其中具有複數個第一空隙。第一捧繞線以 螺旋線圈方式纏繞著基礎滾筒，因此第一捲繞線中複數個 第一空隙形成複數個第一凹孔，每個第一凹孔皆在工具滾 筒外側表面上形成一開口 。可模鑄之材料與工具滾筒外側 表面接觸並利用工具滾筒外側表面形成結構表面，該材料 係至少部份填充某些第一凹孔。之後將結構表面自工具滾 筒外側表面處移開，其中結構表面包括複數個突起，其對 應著複數個第一凹孔。 本發明另一概念提供一方法，其利用一工具滾筒在物件 上形成結構表面，該工具滾筒包含一圓柱狀基礎滾筒以及 第一及第二捲繞線，其以螺旋線圈方式纏繞著基礎滾筒。<1 第一及第二捲繞線之螺旋線圈交錯配置在滾筒寬度上，第 一捲繞線在基礎滾筒上方之高度小於第二捲繞線在基礎滾 筒表面上方之高度，因此螺旋狀凹槽位於工具滾筒之外側

62755.ptc 第9頁 487631 _案號89102827_年月日 修正 _ 五、發明說明（5) 表面上。可模鑄之材料與工具滾筒外側表面接觸並利用工 具滾筒外側表面在物件上形成結構表面，該材料係至少部 份填充由第一及第二捲繞線所形成之螺旋狀四槽。之後將 結構表面自工具滾筒處移開，且該結構表面中含有一串列 之脊部。 本發明這些及其他優點將配合所述具體實施例揭示於 後。 圖說概述 圖1為一工具滾筒之平面視圖，其中具有複數個根據本 發明之凹孔。 圖1 A為利用根據本發明工具滾筒所形成結構表面之放大 視圖。 圖2為圖1工具滾筒表面一部份之放大剖視圖，其顯示位 於表面中之凹孔。 圖3A為圖1工具滾筒表面之放大平面視圖。 圖3 B為沿著圖3 A中直線3 B - 3 B之剖視圖。 圖3 C為沿著圖3 A中直線3 C - 3 C之部視圖。 圖4為另一工具滾筒之平面視圖，其中具有複數個根據 本發明之凹孔。 圖5為圖4工具滾筒表面一部份之放大剖視圖，其顯示位 於表面中之凹孔。 圖6A至6E顯示不同之模子凹孔形成。 圖7A為一工具滾筒之平面視圖，其周邊區域具有不同之 模子凹孔。 圖7B為一工具滾筒之平面視圖，其縱向區域具有不同之

62755.ptc 第10頁 487631 _案號891Q2827_年月日 修正 _ 五、發明說明（6) * 模子凹孔。 圖7C為一工具滾筒之平面視圖，其包含一標誌且在該標 誌區域中具有不同之模子凹孔。 圖8 A及8 B顯示不同深度之模子凹孔。 圖9A至9D顯示不同之捲繞線輪廓，其運用於根據本發明 之工具滾筒。 圖1 0顯示一根據本發明工具滾筒之製造方法。 圖1 1為利用根據本發明工具滾筒製造一高縱橫比幾何輪 廓薄膜之方法。 圖1 2為沿著圖1 1中直線1 2 - 1 2之裝置剖視圖1 1 。 圖1 3為利用根據本發明兩工具滾筒製造一高縱橫比幾何 輪廓薄膜之方法，該薄膜在兩側邊處具有突起。 圖1 4為利用根據本發明另一工具滾筒製程之部份放大剖 視圖。 圖15為另一工具滾筒之乎面視圖，其具有加長且不連續 之螺旋狀凹孔。 圖1 6為利用圖1 5工具滾筒製造薄膜之視圖。 圖1 7顯示配合範例1捲繞線中之空隙。 具體實施例詳述 本發明提供工具滾筒以及利用該工具滾筒製造具有一或 多個結構表面之物件。工具滾筒配合具有適當黏性之材料 使用時其外側表面可在物件上形成一結構表面。由於工具# 為滾筒形式，其便於在連續製程中使用以生產薄膜，薄層 等。本發明工具滾筒亦可運用在不連續物件製程中。 本發明工具滾筒可在外側表面上具有複數個凹孔，當配

62755.ptc 第11頁 487631 _案號89102827_年月日_修正 _ 五、發明說明（7) · 合具有適當黏性之材料使用時可在薄膜至少一表面上形成 凸起或結構物。兩此一滾筒亦可組合使用形成一薄膜，其 中兩主要表面具有凸起或結構物。 圖1顯示根據本發明之工具滾筒1 0 —具體實施例，其外 側表面包含複數個模子凹孔3 0。圖2為圖1工具滾筒1 0表面 之部份放大剖視圖。工具滾筒1 0包含一圓柱狀基礎滾筒 1 2，一或多條捲繞線以螺旋線圈形狀纏繞著滾筒1 2，其形 成之表面中具有複數個模子凹孔3 0。 纏繞著基礎滾筒1 2之捲繞線可藉由任何適當之機構加以 固定，其包含但不限定為：夾子，焊接，黏著劑等。此技 術已揭示於梳刷滾筒（c a r d i n g r ο 1 1 s )製造中，參見斯摩 0 凯（Schmolke)之U.S.第4，272， 865 號專利。 根據本發明工具滾筒1 0 —較佳之應用係在高縱橫比輪廓 結構表面之製造中。參見圖1 A，利用工具滾筒1 0形成之物 件7 0包含一結構表面。該結構表面上具有複數個凸起7 2。 凸起在物件70表面74上方之高度為h’ ，在平行於表面74之 平面I中量測之最小寬度為w’ 。若表面74具有一定之曲 率，平面I之方位係外切於凸起72區域中之表面74。 凸起7 2具有一高縱橫比，根據本發明之工具滾筒特別適 用於生產具有高縱橫比輪廓之結構表面。”高縱橫比”係指 凸起高度對最小寬度（h ’ ： w ’）之比率，即至少約0. 5 : 1或更 高，其以約1 : 1或更高較佳，其以至少約2 : 1或更高最佳， 此外，若非引用上述界定之高縱橫比，物件主要表面上凸 起或結構高度h’約為0. 1 mm或更多，其以大於約0 . 2 mm較 佳，其以大於約0 . 4 m m最佳。

62755.ptc 第12頁 487631 _案號 891Q2827_年月日_Iti_ 五、發明說明（8) · 若物件7 0為薄層或薄膜形式，其有利於製造機械式繫緊 件，即蕈狀型式或鈎狀型式機械式繫緊件。雖然術語之使 用並未對本發明物件之用途有所限制，若物件7 0做為機械 式繫緊件，凸起7 2 —般做為直桿。 雖然本發明工具滾筒及方法所製造之物件便於做為機械 式繫緊件，該物件具有多種其他用途，利用根據本發明工 具滾筒及方法製造具有結構表面之物件並未限定為機械式 繫緊件之領域。舉例而言，根據本發明物件結構表面上之 凸起可藉由增加薄膜表面積而保有黏著劑或其他被覆材 料，由工具滾筒所形成之結構表面亦適用於裝飾之目的， 其可做為流動管道，減少拖曳構造，摩損性裏襯等。 j 圖1顯示纏繞捲繞線之螺旋特徵，線圈以螺旋角α之方 位相對於參考線，該參考線與圓柱狀工具滾筒1 0之表面正 交。由於纏繞捲繞線之螺旋特徵，其由一端越過滾筒1 0之 表面到達相對端。雖然可運用較大之螺旋角，惟以小螺旋 角較佳，即約5度或更小。較小之螺旋角將沿著工具滾筒 1 0縱向軸線1 1在模子凹孔之間形成較小之間隙。 工具滾筒1 0利用一圓柱狀基礎滾筒1 2製造，一連續挣繞 12 0纏繞著滾筒1 2且包含複數個凹孔2 6，一間隔捲繞線4 0 亦纏繞著滾筒1 2。交錯之捲繞線2 0螺旋線圈以及間隔弟繞 连40皆配置在工具滾筒1 0之表面上。捲繞線2 0之内側邊緣 2 2與間隔捲繞線4 0之内側邊緣4 4皆纏繞著基礎滾筒1 2，此<1 時捲繞線2 0及4 0之外側邊緣2 2及4 2係分別自基礎滾筒1 2處 面向外纏繞。捲繞線2 0及4 0皆具有長方形剖面，其可配合 螺旋線圈平順的越過滾筒1 ◦。

62755.ptc 第13頁 487631 --^__案號89102827_年月曰 修孟---- 五、發明說明（9) · 如圖2所示捲繞線2 0之凹孔26配置在捲繞線2 0之全部寬 度上且包含相對側邊壁部2 7及2 8與底部2 9，凹孔2 6之尺寸 無須完全相同以及沿著捲繞線2 0長度均勻的間隔開以提供 所形成模子凹孔3 〇之一致間距。捲繞線2 0線圈之外側邊緣 2 2齊一的具有間隔捲繞線4 〇之外側邊緣4 2，因此在最終工 具滾筒1 0中模子凹孔3 0之間的區域相當的平滑，即捲繞線 2 0及40之間無明顯不連續處。 泰繞線2 0及4 0之外側邊緣2 2及4 2可分別以不同高度位於 基礎滾筒12之表面上，不同高度之捲繞線2 0及4 0使所製造 之物件表面具有一結構，該結構可為加長脊部之形式，其 對模子凹孔及/或物件本身較高凸起提供補強效果。 & 當以上述纏繞基礎滾筒1 2方式形成凹孔而提供所需之模 子凹孔3 0時，捲繞線2 0之產生係利用具有長方形剖面之鱼 或帶子。凹孔2 6係貫穿舞繞線2 0之深度配置使其僅含 有兩側邊2 7及2 8與一底部2 9，該側邊2 7及2 8沿著捲繞線2 0 之長度對齊。捲繞線2 0之製造可具有凹孔26，或捲繞線可 先具有一致之輪廓，之後再以任何適當之技術加工以形成 凹孔2 6。適當之技術可包括但不限定為：鑽孔，壓製，傳 統加工，雷射加工，放電加工，水注加工，钱刻等。對捲 殊線鑽孔以提供所需輪廓之技藝已運用在梳理滾筒工業 中，參見何里斯沃爾福（Hollingsworth)之U.S.第 4，5 3 7，0 9 6號專利。捲繞線2 0可由任何適當之材料製成，φ 其部份較佳之材料包含鋼，特別是中至低碳鋼。 圖1及2所示模子凹孔3 0沿著其深度自工具滾筒1 0表面開 口處至模子凹孔底部2 9具有一致的剖面區域。圖3 Α為一部

62755.ptc 第14頁 487631 -< 案號89102827_年月 曰 倏心__ 五、發明說明（1〇) 份模子凹孔3 〇之放大視圖，圖3 B及3 C為沿著直線3 B - 3 B及 3 C _ 3 C之模子凹孔3 〇之剖視圖。模子凹孔3 〇沿著其深度d具 有直線外切之剖面區域，外切之意係指剖面沿著滾筒1 〇切 線’直線係指外切剖面中模子凹孔3 0之形狀由平面側邊所 形成。雖然下列敘述將討論可能不同之方位，所示凹孔3 0 之方位係沿著滾筒1 0之半徑。 模子凹孔3 0之側邊2 7及2 8係平行或具有一拉伸角，使側 邊2 7及2 8在模子凹孔3 0開口處之間距大於底部處之間距， 反之亦然。 本發明工具滾筒一優點在於可精確的控制捲繞線2 0底部 或内側表面24上方模子凹孔30底部29之高度h，模子凹孔 3 0之底部2 9通常係對應至模子凹孔之端部。 然而，在這些例子中模子凹孔具有並非一致之輪廓，即 凹孔為鈎子狀或其他構造，模子凹孔之’f底部π為模子凹孔 最靠近捲繞線内側表面之部位。圖6 C揭示此一模子凹孔之 範例，模子凹孔2 3 0 c之底部2 2 9 c最靠近捲繞線2 2 0 c之内側 邊緣2 2 4£，底部2 2 9 c位於捲繞線2 2 0 c内側邊緣上方，其高 度為he。此外，模子凹孔230c之深度dc亦由底部229c所界 定。由於模子凹孔230c自捲繞線2 2 0 c内側邊緣2 2 4 c處轉 離，模子凹孔230c之端部231c與底部229c區隔開。 圓柱狀基礎滾筒1 2係精確的形成以具有嚴格控制之尾部 (runouts)，其配合捲繞線2 0中緊密控制之南度h使模子凹‘ 孔3 0之深度d為自滾筒1 0外側表面處量測之距離。高度h之 公差可控制到相當的微小，且基礎滾筒1 2之尾部亦可加以 緊密的控制，其使最終之工具滾筒1 〇具有完整嚴密之公差

62755.ptc 第15頁 487631 _案號 89102827_年月日 修正 _ 五、發明說明（11) · 控制。 如前文所述，模子凹孔3 0之縱橫比係配合圖1 A中物件7 0 之凸起7 2。模子凹孔3 0之縱模比取決於模子凹孔深度d與 最小寬度w之比（參見圖3 A )，該最小寬度w之量測係在外切 基礎滾筒1 2表面之平面中。換言之，模子凹孔3 0之縱橫比 為d : w，且工具滾筒1 0用以製造具有高縱橫比輪廓結構表 面之物件，該縱橫比d : w至少約為0 . 5 : 1或更高，其以大於 至少約為1 : 1較佳，其以大於至少約為2 : 1為最佳。此外， 若欲取代上述之高縱橫比，模子凹孔之深度d約為0 . 1 mm 或更大，其以大於約0. 2 mm較佳，其以大於約0 . 4 mm最 佳。 4· 圖3 B及3 C顯示本發明另一特徵，滾筒1 0具有一外加之被” 覆層5 0，其位於工具滾筒1 0之整個外側表面上，即模子凹 孔3 0之間的區域以及模子凹孔3 0之内側表面。被覆層5 0可 僅位於滾筒1 0之外側表面上，但未配置在凹孔3 0之内側表 面上。在一範例中，被覆層5 0僅配置在凹孔3 0中，但未配 置在滾筒1 0之外側表面上。在另一範例中，第一被覆層配 置在模子凹孔3 0中，第二被覆層配置在工具滾筒1 0外側表 面上。 雖然被覆層5 0為一均質層，被覆層5 0可為一或多種材料 之混合或以連續層方式施加。被覆層5 0之材料依所需物性 而不同，某些物性是必要的但不限定為抗磨損性加強，較Φ 佳之黏著性，較佳之表面粗糙度，相鄰捲繞線線圈之接合 等。某些較佳之材料可為電鍍金屬，特別是無電極鎳電 鍍，絡等。

62755.ptc 第16頁 487631 _案號891Q2827_年月曰 修正_ 五、發明說明（12) · 圖4及5顯示工具滾筒1 1 0另一具體實施例，工具滾筒1 1 0 外側表面上具有複數個模子凹孔1 3 0。工具滾筒1 1 0包含一 基礎滾筒112，一或多條捲繞線以螺旋線圈方式纏繞在滾 筒上使表面中具有複數個模子凹孔1 3 0。 如圖5所示，兩條捲繞線1 2 0及1 2 0 ’纏繞著工具滾筒1 1 ◦ 之表面，當捲繞線纏繞在一起時其中之凹陷處形成模子凹 孔1 3 0。工具滾筒1 1 0及1 0之間一不同點係間隔捲繞線4 0之 剖面並非一致，滾筒1 1 0之兩择繞線皆具有凹陷處。工具 滾筒1 1 0 —優點為可提供較高密度之模子凹孔1 3 0，即模子 凹孔1 3 0之間的間隙較小。 雖然所示工具滾筒1 1 0利用兩捲繞線1 2 0及1 2 0 ’，惟工具_ 滾筒1 1 0之製造可利用三或更多條捲繞線。在另一具體實 ” 施例中，工具滾筒1 1 0具有單一捲繞線，其中參數1 2 0及 1 2 0 ’表示捲繞線交錯之線圈。此一具體實施例對捲繞線 1 2 0之尺寸做較緊密之控制，基礎滾筒1 1 2可防止捲繞線 1 2 0相鄰線圈模子凹孔1 3 0之對齊。由於此項控制較不易達 成，其可利用上述兩或多條不同之捲繞線。 圖6 A至6 E顯示配合本發明使用之捲繞線中凹陷之各種形 狀，其與上述單一形式之凹陷不同。根據本發明工具滾筒 一優點為凹陷具有不同之形狀及/或方位，其產生之模子 凹孔亦具有不同之形狀及/或方位。部份此類模子凹孔之 運用以產生具有所需凸起之最終薄膜係取決於樹脂之選取^> 與製程之條件。 圖6 A中模子凹孔2 3 0 a具有變化之剖面區域，其自凹孔 2 3 0 a之開口逐漸變大至底部2 2 9 a，側邊壁部2 2 7 a及2 2 8 a在

62755.ptc 第17頁 487631 _案號891Q2827_年月日 修正 _ 五、發明說明（13) · 該方向中發散。因此凹孔2 3 0 a之外切剖面區域近似底部 2 2 9 a，其大於凹孔2 3 0 a開口處之外切剖面區域。圖6 A中另 一特徵為凹孔2 3 0 a之底部2 2 9 a並非呈平面狀，其形狀為曲 線狀。 6 B顯示模子凹孔2 3 0 b，其中側邊壁部2 2 7 b及2 2 8 b所形成 之凹孔230b具有變化之寬度，其在開口與底部229b之間某 一點位置處為最寬，在所示凹孔2 3 0 b之最大寬度n w ”位置 係靠近其深度之中間點。若形成凹孔2 3 0 b之捲繞線厚度在 凹孔之深度上保持固定，模子凹孔2 3 0 b在其開口處具有外 切剖面區域，其小於開口下方某一位置處凹孔2 3 0 b之外切 剖面區域。 圖6 C顯示模子凹孔另一範例，其位於本發明工具滾筒， 其所示模子凹孔2 3 0 c之曲線形狀為鈎子形式。該形狀之模 子凹孔可在無主要額外製程的情況下直接形成鈎子帶。圖 6 D顯示模子凹孔2 3 0 d為雙端鈎子狀，其亦可根據本發明工 具滾筒加以模製。 圖6 E顯示根據本發明工具滾筒中模子凹孔之另一方位， 模子凹孔2 3 0 e之軸線2 3 1 e方位角係相對於工具滾筒之半徑 r (圖中未顯示）。 圖7A為工具滾筒310之平面視圖，其區域314及316中之 模子凹孔並不相同。一範例中之區域3 1 4具有模子凹孔， 區域3 1 6無模子凹孔。另一範例中不同區域3 1 4及3 1 6具有着ί 不同之模子凹孔。工具滾筒310之區域314及316具有相同 之寬度且都在滾筒310之周邊上伸展。 根據本發明工具滾筒之區域中不同模子凹孔具有不同之

62755.ptc 第18頁 487631 案號 89102827 年 月 曰 修正 五、發明說明（14) 形狀及/或並未環繞滾筒3 1 0之周 同之範例，其中區域3 1 4 ’之方位 度且藉由區域3 1 6 ’環繞在另一側 滾筒3 1 0 ’形成一縱向帶。 圖7 C顯示另一滾筒3 1 0 π ，其區 無模子凹孔，該模子凹孔在某些 凹孔不同。區域3 1 4 〃可為任何形 具滾筒3 1 0 "之製造方法包含所形 面上均勻分佈相同輪廓之模子凹 之工具滾筒3 1 0 ”製造後，工具滾 位（即區域3 1 4 ”）係被遮蔽，其他 使區域3 1 4 π中模子凹孔與區域3 1 滾筒3 1 0 π —力口工方法包含部份或 凹孔，用以填充之材料包括焊接 可永久置於凹孔中或移除以重新 滾筒。 圖8 Α及8 Β顯示不同範例之模子 度並不相同，模子凹孔3 3 0 a之深 深度d b。雖然所示深度不相同， 同，例如前文所述之形狀，剖面 及/或316中模子凹孔可具有相同 度及方位，惟該區域中一或多項 圖9A至9D顯示不同之捲繞線， 筒中模子凹孔。圖9 A為沿著捲繞 圖，捲繞線4 2 0 a具有倒L形剖面 邊伸展，圖7B顯示此一不 係沿著工具滾筒3 1 0 ’之寬 邊上，因此區域3 1 4 ’沿著 域3 1 4 ”可具有模子凹孔或 方面與區域3 1 6 π中之模子 狀，例如圖中之標誌。工 成之工具滾筒在其整個表 孔。在具有相同模子凹孔 筒3 1 0 π表面之一或多個部 部位（即區域3 1 6 ”）係加工 6π中模子凹孔不同。工具 完全填充遮蔽區域中模子 劑，塑膠，蠟等，該材料 使用具有不同標誌之工具 凹孔330a及330b，其中深 度da大於模子凹孔330b之 除此之外其他項目亦可不 尺寸，方位等。區域314 之形狀，間隙，尺寸，深 此類特徵可不相同。 其用以形成本發明工具滾 1長度垂直方法之剖視 間隔捲繞線4 4 0 a密接在

62755.ptc 第19頁 487631 案號 89102827_年月曰_修正 五、發明說明（15) 相鄰捲繞線4 2 0 a之間所形成之空隙中。 圖9 B顯示捲繞線4 2 0 b及4 4 0 b具有配對之輪廓，此外捧卜 毪44〇b具有一曲線狀表面442b。篇繞線4 2 0 b之凹陷處 所需之模子凹孔（圖中未顯示），捲繞線44 0 b外側表面 之曲度可在模子凹孔所形成之各凸起底部兩側邊處產生 對應之邊條（f i 1 1 e t )，該邊條可增加凸起之強度，即不 變形。此外，曲度可在凸起之間形成脊部構造，其可如 薄膜或物件之硬度。 σ % 圖9 C捲繞線4 20c及440c具有 之側邊。圖9 D顯示捲繞線4 2 0d 圖9 A至9 D所示利用具有配對 滾筒承受應力時改善基礎滾筒 模製工具。捲繞線輪靡之許多 中 0 配對之輪廊’其亦包含窄# 及4 4 0 d具有配對之輪廓。' 輪廊之捲繞線可在最終工夏 上線圈完整性，並可做為—4 其他變更皆在本發明範嘴 圖1 0顯示基礎滾筒5 1 2線圈之製程，滾筒5 1 2具有間隔差 1整540與含有凹陷處526之捲繞線42〇，其使工具滾筒 含有複數個模子凹孔5 3 0。必要時可將兩或多條捲繞線纏 繞在一起。

在根據本發明工具滾筒製造方法中，捲繞線5 2 ◦及5 4 0纏 ，後須對工具滾筒5 1 〇外側表面加工，其在完成後工具滾 筒510中提供較佳之尾件。參見圖1至3(：以及上述說明，由 於520之凹陷處526在捲繞線内側邊緣5 2 4上方之高 度固定’纏繞後對工具滾筒5丨〇外側表面之加工使模子凹 孔5 3 0之深度一致性更佳。 吾人可利用酸式碳酸鈉（蘇打粉）或類似材料噴打在滾筒

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第20頁 487631 _案號89102827_年月曰 修正_ 五、發明說明（16) - 上面將任何毛邊移除，該毛邊係捲繞線冲壓及/或纏繞滾 筒加工所產生。完成後工具滾筒5 1 0亦可加工在模子凹孔 5 3 0中形成所需之表面及/或在模子凹孔5 3 0間工具滾筒5 1 0 上形成所需之表面。舉例而言，其可利用化學蝕刻，喷 砂，電鍍，塗裝或其他方法改良工具滾筒5 1 0之表面。 圖1 1顯示一製程，其中根據本發明之工具滾筒6 1 0可用 以形成高縱橫比之薄膜。可模製之材料6 6 0施加至工具滾 筒610表面，其藉由擠壓或模鑄所產生之薄膜670包含凸起 6 7 2，凸起6 7 2為工具滾筒6 1 0中模子凹孔之複製品。在較 佳具體實施例中施加至工具滾筒6 1 0之材料6 6 0黏性小於自 工具滾筒6 1 0處移開之附著力，此外材料6 6 0對工具滾筒之 附著力小於形成工具滾筒6 1 0之捲繞線拉伸強度。 ” 任何可模製之材料皆可配合本發明使用，惟較佳之材料 為可定向之熱塑性樹脂。抽拉模製並能運用之可定向熱塑 性樹脂包含例如聚（乙烯對苯二酸鹽）之多元酯，例如尼龍 之多元醯胺，聚（苯乙烯丙烯腈），聚（丙烯腈-丁二烯-乙 烯），例如聚丙烯之聚烯烴，以及可塑造之聚氯乙烯。一 較佳之熱塑性樹脂為聚丙烯及聚乙烯之衝擊共聚物 (impact copolymer)，其含17.5%之聚乙浠且融流指數為 3 0，其係康乃狄克州Danbury市Union Carbide公司販售之 S R D 7 - 5 8 7產品。熱塑性樹脂亦可包括混合物，其包含聚 乙烯及聚丙烯混合物，共聚物，例如聚丙烯-聚乙烯共聚 φ 物，或多層或交錯區域之共撥壓物。例如可塑劑，填充 劑，顏料，染料，抗氧化劑，蘇鬆劑及類似物等添加物可 運用在可模製材料中。

62755.ptc 第21頁 487631 曰 修正 案號 89102827 五、發明說明（17) '" 在一較佳製程中，材料6 6 0為工具滾筒61〇及支援滾筒 6 8 0擠壓形成一薄層。支援滾筒6 8 0提供部份壓力以迫使可 模製材料6 6 0進入工具滾筒61〇之模子凹孔63〇中（參見圖 1 2 )’此外支援滾筒6 8 0可為任何持續移動之表面所取代， 該表面係迫使可模製材料進入工具滾筒6丨〇之模子凹孔 中 〇 工具滾筒6 1 0之内部可利用一吸塵器將空氣吸走，該空 氣不利於模子凹孔之完全填充。然而，在許多例子中當模 子凹孔中空氣在用以製造工具滾筒61〇之捲繞線之間流動 時無須使用吸塵器，換言之，製程可在無吸塵―器之條件下 完成。 必要時可在工具滾筒6 1 〇及/或支援滾筒6 8 0上提供部份 之熱控制，其取決於製程條件，可模製材料6 6 〇之溫度及 特性專。必要時可對滾筒6 1 〇及/或6 8 0加熱。可對滾筒& 1 〇 及/或680冷却或對一滾筒加熱及一滾筒冷却。 在材料6 6 0擠入工具滾筒6 1 〇之模子凹孔中且利用凸起 6 7 2形成之薄膜6 7 〇冷却後，該凸起可保持所需之形狀，材 料自工具滾筒6 1 〇處取下以便進一步加工或薄膜6 7 0可纏繞 在滾筒上。舉例而言，若利用機械式繫緊帶，薄膜6 7 4可 導入工作站以修飾凸起，被覆黏著劑並進行其他加工製 程’其揭示於米勒（Miller)等之U.S.第5，845，375號專 利，梅爾白（Melbye)等之U.S·第5,077,870號專利，？(：1'第 WO 98/57565，WO 98/57564，WO 98/30381 及WO 98/14086 號專利。 一或多種添加材料須加入工具滾筒6 1 0及支援滾筒6 8 0所

62755.ptc 第22頁 487631 ------案號89102827_+ I 日 修正 五、發明說明（18) 形成之薄層以提供薄膜6 7 0所需之特性，例如織物或非織 物可加入薄層中。薄膜6 7 0可利用加熱，黏著劑，共同擠 壓等方法形成單一層或多層薄膜。 圖1 2為沿著圖1 1中直線1 2 - 1 2之裝置剖視圖，工具滾筒 6 1 0之模子凹孔6 3 0充滿著可模製材料以便在薄膜6 7 〇上形 成凸起672。如圖12所示，支援滾筒68〇上具有兩突起構造 6 8 2 ’该構造一優點係沿著構造本身產生一強度較弱之直 線或區域以利分離。然而，突起構造6 8 2係選擇性的且無 須配合本發明使用。 支援滾筒6 8 0之另一選擇性特徵係在滾筒6 8 〇表面上外加 某些構造以增加其表面區域，其可增加薄膜6 7 〇之表面 積’因此可改良薄膜6 7 0背面6 7 4上任何黏著劑之黏性。此 一有效之範例為微浮凸樣式之線形角柱狀構造，其尺寸約 為每英吋4 0 0條（每公分1 6 0條）。 圖1 3顯示另一製程，其利’用之捲繞線纏繞工具滾筒具有 模子凹孔，該製程所形成之薄膜77 0具有凸起7 7 2及7 7 2 ’ ， 凸起7 7 2自薄膜一側邊處伸展，凸起7 7 2，自薄膜之相對側 邊處伸展。相對工具滾筒7 1 0及7 1 0，形成兩側邊薄膜7 7 0且 包含模子凹孔。凸起772及772，之尺寸，形狀及方位可相 同或不同。 圖1 4為工具滾筒8 1 0與支援滾筒8 8 0界面之放大剖視圖。 薄膜870位於兩滾筒810及880之間，且薄膜870 —表面上具 有一串列之連續脊部，其為工具滾筒8 1 0上結構之反向複 製。 工具滾筒8 1 0由捲繞線8 2 0及8 4 0所形成，其以螺旋方式

62755.ptc 第23頁 487631 案號 89102827 年 月 曰 修正 五、發明說明（19) 纏繞著基礎滾筒8 1 2。捲繞線840之高度大於捲繞線8 2 0， 其使工具滾筒8 1 0上之凹槽位於捲繞線8 4 0線圈之間。雖然 所示捲繞線8 40及820之形狀為長方形，其亦可為不同之形 狀，其中薄膜870之輪廓與圖14之輪廓不同。此外，兩工 具滾筒可運用於類似圖1 3所示之製程中，其所形成之薄膜 兩側邊上具有凸起。 雖然圖1 4中纏繞工具滾筒8 1 0之捲繞線820及840所形成 之凹槽係連續環繞著滾筒8 1 0之周邊，惟其亦可為不連續 配置。圖15為工具滾筒810’之平面視圖，其模子凹孔830’ 環繞著工具滾筒8 1 0 ’伸展一段長度，但其以上述相對於圖 1 4之方式為不連續之螺旋狀凹槽。如前文所述含有凹陷處 之捲繞線可形成加長之模子凹孔8 3 0 ’，然而滾筒8 1 0 ’中| 繞線凹陷處伸展之距離大於之長度。 如上述工具滾筒，這些加長凹陷尺寸相同且等距離間隔 開，惟其尺寸亦可不同且間距不同。工具滾筒8 1 0 ’顯示當 捲繞線纏繞著基礎滾筒時，具有不同尺寸及間距之捲繞線 形成尺寸及間距皆不相同之模子凹孔8 3 0 ’ 。 由工具滾筒810’所形成之薄膜包含加長之凸起872’ ，如 圖1 6所示。由於滾筒8 1 0 ’中模子凹孔8 3 0 ’尺寸及間距並非 一致，加長凸起8 7 2 ’之尺寸及間距亦不相同。 範例 本發明之至少部份優點以下列範例加以揭示，然而這些 範例中所引用之特定材料及數量以及其他條件及細節係廣 泛的運用在技藝中且未對本發明產生限制。 捲繞線纏繞之工具滾筒的形成係利用0 . 0 0 7 X 0 . 0 5 9 i η

62755.ptc 第24頁 487631 __案號 89102827_ 年月曰__ 五、發明說明（20) (0.178 x1.49 mm)連續長方形捲繞線帶，其由南卡羅萊納 州Greenville 市之Hollingsworth on Wheel, Inc.公司戶斤 製造。圖17顯示冲壓成為捲繞線920之凹陷926之形狀，凹 陷9 2 6沿著捲繞線之長度以每英吋4 0個凹陷9 2 6之間距（約 1 6凹陷/公分）冲壓。開口之寬度w約為〇 . 〇 〇 6 8 in(0. 172 mm)。凹陷926之側邊927及928自捲繞線9 2 0頂面 9 2 2處量測之角度0約為9 7度，凹陷9 2 6之全部深度dπ約為 0.0215 in(0· 546mm) 〇 之後捲繞線9 2 0與間隔捲繞線一起纏繞，間隔捲繞線之 長方形輪廓為0·018Χ0·059 in (0.457X1.49 mm)。捲繞 1所纏繞之基礎滾筒直徑為12 in(305 mm)，表面寬度為 14 in(356 mm)。纏繞之作業由Hollingsworth on

Wheels, Inc·公司利用梳理滾筒之技術完成。 之後將纏繞工具滾筒置於圖Π之擠壓遠離位置處，並利 用支援滾筒迫使樹脂進入模子凹孔中。被覆在支援滾筒之 矽量測硬度為5 5。 2 1 η ( 5 0 · 8 m m)單螺旋擠壓件配合1 4 i η ( 3 5 6 m m )寬之 細孔模子使用，所引用之樹脂為SRD 7 - 5 8 7熱塑性聚丙 稀’其可自康乃狄克州Danbury市Union Carbide Company 公司講得。 自模子擠出之樹脂溫度為4 5 0 T ( 2 3 2 °C )，其利用工具滾 筒及石夕支援滾筒擠壓為一薄層，操作速度為3 5 f t / m i η ( 1 0 · 6 m / m i η )，壓力為 6 0 1 b / i η ( 1 0 5 N / c m )。完全 充滿之模子凹孔所需要之剝離作用力約為2 · 5丨b/ i n ( 4 . 4 N/cm) ’其織物之寬度為iq in(254 mm)。

62755.ptc 第25頁 487631 案號89102827 年月日 修正 五、發明說明（21) 用以製造工具滾筒之基礎滾筒為一冷却後滾筒，工具滾 筒之表面溫度維持在1 0 5及1 1 0 °F之間（4 0 . 5及4 3 . 3 °C之 間），支援滾筒之表面溫度維持在約1 5 0 °F ( 6 5 °C )。 利用上述製程條件所形成之高縱橫比薄膜基本重量為 150 g/m2，具有凸起伸展之薄膜厚度約為110/zm。 本文所引述之所有專利，專利申請案及發表論述皆本案 說明書所參考列舉者，本發明之各種改良及變更皆在本發 明技藝範疇中，且本發明未限定於所揭示之具體實施例 中 〇 i

62755.ptc 第26頁 487631 _案號 89102827_年月曰_修正 圖式簡單說明 主要 元件 代 表 符 號 a 螺 旋 角 Φ 側 邊 之 角 度 d 模 子 凹 孔 之 深 度 d" 凹 陷1 9 2 6之全部深度 da 糢 :子 .凹 孔3 3 0 a之 深 度 db 模 :子 •凹 孔3 3 0 b之 深 度 dc f 模 子 凹 孔 2 3 0 c 之 深 度 h 底 部 之 度 h， 凸 起 之 高 度 hc 底 部 2 2 9 c 之 南 度 I 平 面 r 工 具 滾 筒 之 半 徑 w 模 子 凹 孔 之 ΤΞ7 取 小 見 度 w， 凸 起 之 最 小 見 度 w " 模 子 凹 孔 之 見 度 10 工具滾筒 11 縱 向 車由 線 12 基 礎 滾 筒 20 連 續 捲 繞線 22 外 側 邊 緣 26 凹 孔 27 側 邊 28 側 邊

62755.ptc 第27頁 487631 _案號89102827_年月日 修正 圖式簡單說明 29 底 部 30 模 子 凹 孔 40 間 隔 捲 繞 42 外 側 邊 緣 44 内 側 邊 緣 50 被 覆 層 70 物 件 72 凸 起 74 表 面 110 工 具 滾 筒 112 基 礎 滾 筒 120 捲 繞 線 120’ 捲 繞 線 130 模 子 凹 孔 2 2 0 c 捲 繞 線 2 2 4 c 内 側 邊 緣 2 2 7 a 側 邊 壁 部 2 2 7 b 側 邊 壁 部 2 2 8 a 側 邊 壁 部 2 2 8 b 側 邊 壁 部 229a 底部 2 2 9 b 底部 2 2 9 c 底部 2 3 0 a 模子 凹孑L 2 3 0 b 模子 凹孔

62755.ptc 第28頁 487631 案號 89102827 年 月 曰 修正 圖式簡單說明 2 3 0 c 模 子 凹 孔 2 3 0 c 模 子 凹 孔 2 3 0 d 模 子 凹 孔 2 3 0 e 模 子 凹 孔 23 1c 端 部 231e 轴 線 3 10 工 具 滚 筒 3 10， 工 具 滾 筒 3 10" 工 具 滾 筒 3 14 區 域 3 14’ 域 3 14" 區 域 3 16 域 3 1 6’ 區 域 3 16" 區 域 3 3 0 a 模 子 凹 孔 3 3 0 b 模 子 凹 孔 420 捲 繞 線 4 2 0 a 捲 繞 線 4 2 0 b 捲 繞 線 4 2 0 c 捲 繞 線 4 2 0 d 捲 繞 線 4 4 0 a 間 隔 捲 燒 4 4 0 b 捲 繞 線 4 4 0 c 捲 繞 線 Φ Φ

62755.ptc 第29頁 487631 _案號89102827_年月日 修正 圖式簡單說明 4 4 0 d 捲繞線 4 4 2 b 曲線狀表面 5 10 工具滾筒 512 基礎滾筒 5 2 0_捲繞線 5 2 4 捲繞線之内側邊緣 5 2 6 凹陷處 5 3 0 模子凹孔 5 4 0 間隔捲繞線 6 10_工具滾筒 6 3 0 模子凹孔 6 6 0 可模製之材料 6 7 0 薄膜

672 凸 起 674 薄 膜 680 支 援 滾 筒 682 突 起 構 造 710 工 具 滾 筒 7 10’ 工 具 滾 筒 7 70 薄 膜 772 凸 起 7 7 2’ 凸 起 8 10 工 具 滾 筒 810, 工 具 滾 筒 812 基 礎 滾 筒 62755.pt c 第30頁 487631

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Claims (1)

1. 487631 _案號89102827_年月曰_修正 _ 六、申請專利範圍 1 . 一種工具滾筒，其包括： 一圓柱狀基礎滾筒； 一第一捲繞線，其具有複數個第一凹陷且以螺旋線圈 方式纏繞著基礎滾筒，第一捲繞線中複數個第一凹陷形成 複數個第一凹孔，該凹孔皆在工具滾筒外側表面處具有一 開口。 2 .根據申請專利範圍第1項之工具滾筒，其中該第一 i 繞線包括一内側邊緣及外側邊緣，且該内側邊緣與複數個 第一凹孔中各凹孔底部之間的距離保持固定。 3 .根據申請專利範圍第1項之工具滾筒，其中該複數個 第一凹孔中至少部份凹孔具有線形外切剖面輪廓。 4 .根據申請專利範圍第1項之工具滾筒，其中該複數個 第一凹孔皆在凹孔開口處具有一外切剖面區域，其大於凹 孔底部附近之外切剖面區域。 5 .根據申請專利範圍第1項之工具滾筒，其中該複數個 第一凹孔皆在凹孔開口處具有一外切剖面區域，其小於凹 孔開口與基礎滾筒之間某一位置處凹孔之外切剖面區域。 6 .根據申請專利範圍第1項之工具滾筒，其中該複數個 第一凹孔中至少部份凹孔具有一底部，其遠離至少部份凹 孔之端部。 7 .根據申請專利範圍第1項之工具滾筒，其中該工具滾 筒外側表面至少一區域無凹孔。 8 .根據申請專利範圍第1項之工具滾筒，其另包括一第 二捲繞線，其纏繞著基礎滾筒且位於第一捲繞線相鄰螺旋

   62755.ptc 第32頁 487631 案號 89102827 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 線圈之間。 / 9 ·根據申請專利範圍第8項之工具滾筒，其中該第二i 繞線包括一外側邊緣，該外側邊緣與第一捲繞線之外側邊 緣高度相同。 1 0.根據申請專利範圍第8項之工具滾筒，其中該第二捲 繞線具有複數個第二凹陷，其形成複數個第二凹孔，該複 數個第二凹孔皆在工具滾筒外側表面處具有一開口。 1 1. 一種在1物件上形成一結構表面之方法，其步驟包 括： 提供一工具滾筒，該工具滾筒包括一圓柱狀基礎滾k 以及一第一捲繞線，第一捲繞線中具有複數個第一凹陷且 以螺旋線圈方式纏繞著基礎滾筒，其中該第一捲繞線中複 數個第一凹陷形成複數個第一凹孔，該複數個第一凹孔皆 在工具滾筒外側表面處具有一開口； 將可模製材料置於工具滾筒外側表面處，其利用工具 滾筒外側表面形成該結構表面，可模製材料係至少部份充 滿著部份第一凹孔；與 將結構表面自工具滾筒外側表面處移開，其中該結構 表面包括複數個凸起，其對應著複數個第一凹孔。

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