TW561093B - High speed embossing and adhesive printing process, and adhesive coated sheet material - Google Patents

Description

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(發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明關於壓花及施加一膠黏劑至一捲薄片材料的方法 及玫備。 先前技術 包括一預防不慎接觸之薄層壓合膠黏劑的三維薄片材料 ’及製造薄片材料的方法及裝置，已發展及詳細揭諸於下 列共同讓與專利，Hamilton等人之第5,662,758號美國專利 ’標題為"可釋放密封於其所壓著之目標表面的組合材料及 製造方法’’ ；Hamilton等人之第5,871，607號的美國1專利，標 題為”具有一由可變形絕緣支座所保護基材的材料及其製 造方法”；McGuire等人之第5,965,235號美國專利，標題為 ”三維、防集聚薄片材料及其製造方法與裝置，，：HamiitQn 等人之第6,194,062號美國專利，標題為，，改良式儲存包裝材 料’’；及McGuire等人之第6,193,918號美國專利，標題為，，高 速凸印及膠印方法及裝置”，其所有内容係在此納入參考。 雖然製造這些專利中所敘述的壓合膠黏材料的方法及設 備，適合於製造，但這些方法及設備的性質卻會對機器之 裝設敏感。換言之，這些方法及設備能被操作用以生產材 料的最大速度，可能受限於移動組件的尺寸或重量、機器 裝設、熱能施加在可變形基材材料上的速率、力能作用在 基材上來將其改變成所需結構的速率、及/或由膠黏劑能施 加基材或中間裝置元件的速率所限制◎此方法及裝置所能 操作的速度，為生產此材料達到一商業規模的經濟行為中 (2) (2) 561093

Mil 之一主要因素。 因此’其將希望提供一改良方法及裝置，適合藉由高於 =所揭示的速度施加膠黏劑，用於形成谬合的三維薄片 材料。 ::時希望提供分別控制整個製造過程之壓花及印刷二 早的* = ι力°此—壓花及印刷步驟的區分能延長壓花輥 刷二二’ f當壓花輥子僅實行一壓花步驟而非壓花及印 ^ 、’邊產生一較佳品質的壓印圖案。 發明概論 下包含-㈣於高速凸印及料的方法。方法包括 子，服首先供給一具有一第一壓花圖案的第-壓花輥 花輥子ΐ錢子接合—配置有H花圖案的第二磨 將-塍勒f一壓花圏案及第二壓花圖案為互補。接下來’ 加於第-麼花耗子。接著，在施加膠繼 ㈣咖 一捲薄片材料接觸第一壓花親子，使得 =二膝黏圖案於薄片材料上，以定位第-壓花粮 :的c案。最後，薄片材料通過第一麼花輕子及 間，使得第一壓花輥子及第二麼花輥子料 互補壓化圖案於薄片上。 =者纟發明也包含一種高速凸印及膠印方法， 的步驟係首先供給一第一壓花 y f咕 第壓化輥子，其具有稜角及凹槽配 置=的一第一壓花圖案。第一壓花耗子接合一具有一第 =ΤΓ二壓花報子。第一堡花圖案及第二壓花圖 案為互補。接下來一捲薄片材料通過第一壓花輕子及第二 (3) 561093 ^SE3B9B§| 壓花輥子接合之間，使得 互補壓花圖案壓印42: 1第二⑽子以 片材料。 材料。最後’-膠黏劑施加於薄 本發明也關於一膠人巷 -捲薄片材料上，•二1=，其包含一谬黏劑配置於 r鈕不贫Γ藉以供給具有一第一壓花圖案的第一壓 化報子。第花輕子接合 :二…子壓花丄第二 :劑^加於第_壓花輥子。薄片材料接著觸第 子，使得膠黏劑形成-膠黏圖案於薄片材料上以ί 位第-輥子的壓花圖案。薄片材料 及第二壓花輥丨子問，你β^慶化親子 化輥子間，使得第一壓花輥子及第 印薄片具有互補的壓花圖案。 化輥子壓 實施方4 圖1圖不本發明之一高速麼花方法及高速壓花 ^略形式》高速壓花裝置10包含第一及耗的 力輕子剝除耗子18，及_s形包裝…第 = 花輥子15、16具有-互補(換言之，匹配)壓花圖宰2 鎖以廢印圖案至一捲配置其間的薄片材料二= 升甸齒格的壓花輥子大致上稱為陰壓花輕子。且 ” =凹陷齒格的壓花輥子大致上稱為陽堡花輕；有 解第-及第二壓花輕子15、16能為陽或 揸將= 限制性之範例，如第-壓花鶴子15決定成為^據一非 二壓花輥子16必須為陽輥子。其較 二 ’則第 ^ !化輥子15上

561093 配置有一釋放表面，諸如一矽基或一氟碳基材料（換言之， FEP)。釋放表面大致上具有一高釋放特性，有助於由第一 輥子移除壓印的最終產品。 如圖1所示’高速壓花裝置將典型地包含複數膠黏敷用計 量輥子11-14 ,其大致上由一膠黏劑源供給一計量的膠黏劑 40至第一壓花輥子15。膠黏敷用計量輥子n_14的表面較佳 地具有一交替式表面塗層。根據一非限制性之範例，第一 膠黏計量敷用輥子11可為鋼製品，且緊鄰的膠黏應用計量 輥子12能為橡膠塗佈或其它適合表面。雖然許多結構皆可 使用，其較佳是在複數膠黏敷用計量輥子丨丨-丨々中每隔一個 輥子即設有一彈性表面。 壓力輥子17的表面及剝除輥子18較佳以橡膠塗佈。s型包 裝19能包括複數的空心鋼鐵輥子。其較佳為，s型包裝19 的各輥子具有一釋放塗層，然而，習於此技者均瞭解釋放 塗層非為必要。其另外較佳為，s型包裝19能以流過任何§ 型包裝19的個別報子的冷卻劑來冷卻。圖1以箭頭指示一示 範非限定之各輥子的旋轉方向。 更特別地，參考圖1，一膠黏劑40經一槽模22播出至第一 敷用計量報子11的表面。示範的但非限定之膠黏劑包括熱 焊、壓敏、水基、水原生、溶劑基、紫外線、電子光束固 化膠黏劑及其組合。槽模22較佳亦可由一個包含加熱儲存 器及變速齒輪泵（未表示）的熱焊供給系統，透過一加熱管 來加熱及供給。然而，其將由習於此技者所熟知，亦可使 用其它方法將一膠黏劑40供給至第一膠黏敷用計量輥子11 561093

(5) 第一膠黏敷用計量輥子丨丨的表面速度大致上被認為慢於 麈印及塗佈之薄片材料50的標稱正切線速度β計量的壓輥 間隙如圖1之位置1、2及3所示。剩餘的膠黏敷用計量輥子 12-14將逐步旋轉變快，使得位置4的膠黏敷用壓輥間隙匹 配橫越的薄片材料50的表面速度。膠黏劑4〇接著由最後的 膠黏敷用計量輥子14轉印至位於位置4的第一壓花輥子15 。膠黏劑40傳送於第一壓花輕子丨5的表面至位置5 ,其間膠 黏劑40結合薄片材料50以形成膠黏塗佈薄片55。膠黏塗佈 薄片55接著前進至位置6。 在位置6’膠黏塗佈薄片55由具有互補壓花圖案的第一及 第二壓花輥子1 5、1 6壓印，以形成一壓印的膠黏塗佈薄片 60。這造成壓花圖案定位於第一壓花輥子15的膠黏圖案。 壓印的膠黏塗佈薄片60，現在黏著於第一壓花滾子丨5，接 下來將傳送於第一壓花輥子15表面至位置7，其間一壓力報 子17施加壓力至壓印的膠黏塗佈薄片6〇。壓印的膠黏塗佈 薄片60，仍黏著於第一壓花報子15，接著傳送至位置8,其 間其透過剝除輥子18移除第一壓花輥子15。所完工的壓印 膠黏塗佈薄片60接著傳送至s型包裝19於位置9。相信冷卻 的S型包裝19增加所完工壓印膠黏塗佈薄片6〇的強度。如將 習於此技者所瞭解，壓印的膠黏塗佈薄片6〇能進一步由供 給額外冷卻至壓印膠黏塗佈薄片6〇於位置7及8來加強。 膠黏劑40僅供給至第一壓花輥子丨5的齒格區域（iand areas)。這能經由小心控制壓花滾子15及最後膠黏敷用輥子 -10-

561093 14於位置4的相互作用來完成。第一壓花輥子15及最後膠黏 應用親子14間的相互作用必須控制，使得最後膠黏敷用親 子14施加膠黏劑40僅至第一壓花輥子15的齒格，而不會將 膠黏劑40壓入第一壓花鹿子15間的凹槽或凹洞。為此原因 · ,第一壓花報子15及最後膠黏敷用輥子14必須同時具有匹 配的表面速度。特別施配膠黏劑4〇至第一壓花輥子丨5的齒 · 格，以避免膠黏劑40傳輸至所完工壓印膠黏塗佈薄片6〇中 壓花的非凹陷區域上。壓花頂部上的膠黏劑，使得膠黏劑 性質在最終產品致動前，經壓花粉碎而提早顯現。 _ 僅為示範之目的，最後膠黏應用輥子14能為一種橡膠塗 佈鋼輥。橡膠塗層必須具有約0·001英寸（〇 〇25 mm)TIR偏 轉公差（runout tolerance)。最後膠黏應用輥子14及第一壓花 報子1 5間的壓輥間隙能在加工方向，精確的控制楔座。相 信一橡膠塗層能使用來保護金屬第一應用輥子15上的塗層 ,以防金屬對金屬接觸的損壞，且容許最後膠黏敷用輥子 14能非常輕微地壓住第一壓花輥子15，使橡膠的偏移補償 第一壓輥子15及最後膠黏敷用輥子14的實際偏轉。或者， 另一較佳實施例為第一壓花輥子丨5具有彈簧的特性，且最 · 終膠黏敷用輥子14顯示非彈簧特性。這容許膠黏劑4〇平均 地施加於第一壓花輥子15齒格上。然而，其將為習於此技 ·· 者所瞭解，一旦膠黏劑40以概括有效的方式提供，第一壓 花輥子15或最後膠黏敷用輥子14能為彈性或非彈性的任何 、 配置。 膠黏劑40的使用必須較佳具有高度彈性，因為由一固定 -11- 561093

⑺ 槽模22轉變至完全切線速度能造成膠黏劑4〇延伸及破裂， 或無法黏著於第一膠黏敷用計量輥子11。其將為習於此技 者所瞭解，膠黏劑4〇能大致上為苯乙烯嵌段共聚物，諸如 由 Bostik Findlay公司，Wawatoss WI所製造的 X801-334-03 % 。為減少膠黏劑的延伸率，膠黏劑4〇較佳首先施加一具有 一表面速度低於薄片材料50移動速度的輥子，接著通過一 - 系列的計量壓輥間隙（位置1、2及3)，直到膠黏劑4〇加工至 一非常薄的薄膜，並以所須切線速度加速。 其已發現低膠黏劑的厚度為較佳，因為方法較少傾向於 膠黏劑的建立，及製造膠黏劑建立有關的無效率。意外的 是’最後完工產品良好黏著性，在使用上，維持低的黏膠 厚度。所降低的膠黏劑進一步優點在於降低購買材料上的 成本及加上的庫存成本。一附加的產品優點為有較少的雜 散膠黏劑在產品中出現，其易於將敷層同時黏於輥子中， 使得產品為消費者更難以拆解。 較佳地，膠黏劑厚度範圍由約〇〇〇〇3英寸（〇〇〇8 至約 0.00001英寸（0·00025 mm)。更佳地，膠黏劑厚度範圍由約 0.0002 英寸（0·005 mm)至約 〇〇〇〇〇3 英寸（〇〇〇〇7 随）。最佳 _ 地，膠黏劑厚度範圍由約0·00015英寸（0 004 mm)至約 0.00005英寸（0.0013mm”再者，相信膠黏劑4〇必須施加薄 片材料50於一少於3 g/m2的基本重量，最佳地少於2· 膠黏劑40至薄片材料5〇的應用進一步揭示於共同提出及 _· 更同審理的申請案（P&G案⑽62)S/N 一，標題為”健 存包裝材料"，其係在此納入參考。膠黏劑敷用計量輥子 -12- 561093

⑻ 11-14必須基於直徑及偏轉的精確公差，以維持膠黏劑計量 及加速所需的精確輥間空隙尺寸。典型偏轉係0 0005英寸 (0·013 mm)TIRe膠黏劑敷用計量輥子n_14，以及第二及 第二壓花輥子15、16能均勻地在四周加熱且跨越加工方向 ,以避免熱感應凸面，或輥子的偏轉。在電熱輥子的情形 已發現，一單一加熱器故障能產生足夠偏轉，將防止均勻 的膠黏印刷至薄片材料5G上。在此情形，f流表必須用於 指示加熱器故障。此外，通過軸承純子軸心的熱損失能 產生輥子凸面’其同時防止均勻膠黏劑4〇的印刷。為此原 ，，膠黏劑敷用計量報子U.14的轴承座較佳加熱，以防在 交叉加工方向的溫度梯度。 第壓钯輥子1 5在齒格表面上，較佳在凹洞或凹槽間的 表面’較#具有釋放的特性。冑放特性及膠黏劑性質必 頁J ^平冑《提供黏著及釋放的最佳組合。一示範釋放 特f生將為-塗層’其容許非常熱（典型綱(⑽_177。〇)) 的膠黏劑轉印至第-壓純子15，且容許壓印的膠黏塗佈 薄片60釋放於第一壓花輥子15的溫度。如果釋放特性提升 太夕的黏著〖生’膠黏劑將不會由最後膠黏應用輥子"傳輸 至第壓化棍子1 5。然、而’如果釋放特性提升太多黏著性 ’最後膠黏塗佈薄片6G不能由第_壓花輥子15表面移除， 而不撕裂或拉長薄片材料5〇。 在-示^實施例中，第―壓花耗子15㈣冷卻至一溫度 ’使其易於由壓花挺子15釋放膠黏劑塗佈薄片。為改良膠 黏劑由膠黏應用觀子14傳輸至壓花耗子15，位置8及位置4 -13- 561093

間壓花輥子的表面必須由加熱器2丨加熱。習於此技者瞭解 的加熱器包括輻射性、傳導性、對流性及其組合特性。或 者，這些結果能由加熱壓花輥子丨5 ,接著選擇性地冷卻位 置6及位置8間的膠黏塗佈薄片6〇來達成。較佳地，壓印膠 黏塗佈薄片60的溫度在位置8冷卻少於18〇下（82。〇 )，更佳 少於140°F (60°C ),最佳少於1〇〇卞（38«c ) β簡言之，一溫度 差必須存在於膠黏劑40於位置4的選取點及壓印的膠黏塗 佈薄片60由位置8的第一壓花滾子15移除點之間。較佳地， 第一壓花滾子15於位置8的表面溫度低於第一壓花輥子15 於位置4的表面溫度。 剝除輥子18辅助移除來自第一壓花輥子15的壓印膠黏塗 佈薄片，而不損及壓印膠黏塗佈薄片6〇。因為壓印膠黏塗 佈薄片60黏著於第一壓花輥子15的表面，因此非常高的作 用力能在移除點上發展《為不希望被定理所限制，相信剝 除輥子18配置這些高作用力至一非常短長度的壓印膠黏塗 佈薄片60’將導致壓印膠黏塗佈薄片6〇較少扭曲，且對於 剝除角度達到更佳控制。防止壓印膠黏塗佈薄片6〇的扭曲 主要是提供連續性的薄片性質，且防止壓印膠黏塗佈薄片 60具有過早致動以顯示施加膠黏性質的區域。 第一及第二壓花親子15、16間接合的數量或尺度，必須 小心地控制，以防損壞輥子或薄片材料5〇β第一及第二壓 ί匕親子15、16外表面典型基於一 〇 〇〇〇5英寸（〇 〇13 ^π^ΤΠΙ 的偏轉公差。接合能在加工方向精確的控制楔座。第一及 第二壓花報子15、16的接合控制壓印膠黏塗佈薄片6〇(換言 -14- 561093

辣明 1¾明鑛真! 之，壓花最終高度及薄片#度）的最後厚度。言史備必須 設計，以便維持第一及第二壓花輕子15、16 同牛^ ^ ο 1叫步或 互補圖㈣狀的陽及陰n輥子的搭配❹，能在P 及膠黏敷用方法步驟_完全支撑_薄膜的薄片材料二化 以確保作用力正確地分佈於薄片材料5()内。相反於熱 或真空形成-捲薄片材料50具有—未獲支撐的開口 構’諸如-通孔皮帶或滾筒’其中部份的薄片材料5〇二: 進入通孔或凹槽，薄片材料5〇的完全支樓相信能容許分佈 於薄片材料50之變形率的增加，而不會損壞薄片材料二， 因此獲得較高的生產速度。膠黏劑4〇至第一壓花輥子1 $上 的薄片材料50的應用，提供部份薄片材料5〇上膠點劑4〇至 整個第一壓花輥子15齒格區域的精確定位。 膠黏劑40的精確控制，特別是膠黏劑敷層施加第一壓花 輥子15的厚度及均句性，在高速生產高品質產品中係一重 要因素。特別在一膠黏劑40非常低的添加位準情形中，♦ 膠黏劑40施加第-壓花輥子15時，於輥子至輥子轉印期二 膠黏劑4G的厚度中的平均輕微變化能造成塗層空隙。同時 ’此變化能導致卜壓花輥子15某些區域過多的勝黏㈣ ’其將污染第-壓花觀子15中的凹槽或造成不完全轉印至 薄片材料50,以及第一壓花輥子15上膠黏劑仂的建立。 圖3表示一種高速壓花的變換方法。在位置丨，，一捲薄片 材料50’，以一切線速度通過具有互補或搭配壓花圖案的第 -及第二壓花輥子15，、16，間’以形成一壓印圖案於一捲薄

-15, (11) (11)561093 片材料50,上。壓印薄片55，維持於第一壓花輥子15，上。在 位置2’，膠黏劑施加至壓印薄片55，的凹槽。膠黏劑4〇，由具 有一互補圖案的製模黏著敷用輥子17，，施加至壓印薄片”, 的壓印圖案及第一壓花輥子15、製模膠黏敷用輥子17，較佳 在所有膠黏接觸表面上具有一釋放特性。膠黏塗佈及壓印 薄片材料60·接著由第一製模膠黏輥子17，及第一壓花輥子 15;移除。 製模膠黏敷用輥子17’，係較佳塗有來自一多重輥子膠黏 塗料器組22»及槽模2Γ之膠黏劑，其中塗料器裝置係如先 前所揭示，或由任何其它習於此技者所習知裝置。 圖3凸印及膠印的變換方法提供一因製模膠黏敷用輥子 17’不需貫行壓花功能的優點。因此，製模膠黏敷用輥子17, 的特性此最佳化，使得膠黏劑4〇’的敷用及釋放不會受到壓 花上的衝擊。特別地，製模膠黏敷用輥子17，不需一高公差 配合於第一製模壓花輥子15,，或曝露於壓花的高壓下。所 以，釋放表面會有較少的應變，因而延長製模膠黏敷用報 子17’的壽命。 第一及第一壓化親子15、16的壓花圖案，如圖4及5所示 ’詳細說明一圖案20 ’其之產生係利用詳細揭示於第 09/2 8 8，73 6號的申請案，標題為’’縫合及擴展無定形圖案的 方法”’其揭露係在此納為參考。圖4及5表示在緊密接近的 花碑20邊界’沒有接縫產生。相同地，如單一圖案或花碑 對立邊緣同時聚集，諸如藉由沿一皮帶或輥子包裝圖案， 接縫將同樣不輕易由目視所辨識。 -16- 561093

(12) 如内文所使用，名詞，，無定形”指的是一圖案其表示構成 元件不易察覺的組織、規則，或其方位。此名詞"無定形，， 的定義大致上係依據韋氏第九版大學字典中相關定義所明 示名詞的原始意義。其將為習於此技者所瞭解，在一無定 形圖案中，一元件與相鄰元件的方位及配置，對於後續元 件者·，具有不可預測之關係。

在此所使用的名詞"陣列"指的是一構成元件的圖案其潑 不規則、有序編組或配置。此名詞，，陣列，，的定義同樣大矣 依據韋氏第九版大學字典中相關定義所明示名詞的原始清 義。在此一陣列圖案中，一元件與相鄰元件有關的方位万 配置，對於超越後續元件以外者，具有可預測的關係。I 在三維突出部的陣列中出現的有序度，對於薄片所顯开 的可套用度，具有直接的關係。例如，在一封閉包裝六角 陣列中固定尺寸及外型之空心突出部的高度有序列圖二 ，各突出部實際上係一任何其它突出部的重覆。此一薄片 區域的套用，如事實上非整個薄片，能在任何方向，以一 薄片對齊位移於不超過一突出空隙的重疊薄片或薄片邙^ 間來達成。較少的有序度可示範較少的套用趨勢，雖心 何有序度被認為提供-些可套用度。因此，一無定形 有序突出部圖案將因此顯示最大可能的抗套用度。 三維薄片材料具有一實質無定形性質之三維突出部的二 維圖案’而該二維薄片材料亦可被認為呈現出"同形。 如内文所使用，名詞，，同形性，，及其字根，，同形的、^ 於-已界定的區域，無論此一區域描緣圖案内之何二 -17- (13) (13)561093 在幾何及結構性質中具有實質的均句性。此,,同形的”名詞 定義係大致依據韋氏第九版新大學字典中相關定義所明^ 名詞的原始意義。利用此範例，一種包含突出部統計有效 數字，關於整個無定形圖案的指定區域，將產生統計上概 略相等值，用諸於突出部區域、突出部數字密度、總突出 部壁長等的薄片性質。當橫越薄片表面有所需之均^性時 ，對於具體、構造性薄片性質，且特別對於垂直該薄片平 面所量測，諸如突出部抗粉碎等的薄片性質，像這樣的一 種相關性被認為是所需要的。 三維突出部無定形圖案的使用具有相同的優點。例如， 其已觀察到三維薄片材料係由一種在材料平面内最初為同 向的材料所製成，三維薄片材料相對於材料平面内方向的 具體薄片性質維持概略地同向。如内文所使用，名詞"同向 的"用於參考在材料平面内所有方向顯示大致相等度數的 薄片性質。此”同向的，，名詞定義，同樣大致上依據拿氏第 九，大學字典中相關定義所明示名詞的原始意義。不希望 為定理所拘限，&明白地相信其係由於無定形圖案内三 突出部的非有庠、非遵^ A & $ , ^ " θ ^非導向配置β相反地，顯示藉由薄片方 二文質的方向性薄片材料，將典型依據材料無定 果_::有二同方式顯示此類性質，範例，如 ==具有同向的張力性質，此一薄片材料能顯示大 在材料平面内的任何方向顯示概呈均句的張力性質。 此-無定形圖案，在物理觀念中，轉 測之統計上相等數目的突出％ 早位長度量 寸双㈢的犬出部，當一射線來自圖案内的任 -18- (14) 561093 何已知點’該量測係由一以 遇。其它統計相等參數”^向向外所畫的線條所相 面積、突"門月犬出的壁面數、平均突出部 ，相關於薄空間等。就結構性幾何特性而論 該方向性薄片_肖的料相等值被認為其能轉換成 门f生溽片性質的統計相等值。

一『：陣列觀念’強調陣列及無定形圖案間的區別，因為 ::且"“系由”有序的”物理觀念所定義，其將顯示一些突 p尺寸、外型、間隔及/或方位中的規則性。因此，由圖 案中e知點所畫出的線條或射線，依據射線延伸方向達 此類參數’諸如突出壁面數、平均突出部面積、突出部間 平均總空間等，以及-方向丨性薄片性質的相關變化，將產 生統計上的不同值。

在較佳無定形圖案内，突出部將較佳地對於其尺寸、外 型薄片方位，及緊鄰突出部中心的間隔為非固定性的。不 希望為定理所拘限，緊鄰突出部中心至中心的間隔差相信 對於減少面對背套用情節中所發生類似的套用過程中，扮 演一重要的角色。圖案中心至中心的間隔差造成整個薄片 不同空間位置中所定位突出部之間空間的物理觀念。因此 ’就犬出部/空間位置而論，一或多個薄片重疊部份間所產 生m匹配”的可能性相當低。再者，由於突出部圖案的無定 形性質’在重疊薄片或薄片部份上複數個緊鄰突出部/空間 之間匹配”的可能性甚至更低。 在一個完全無定形的圖案中，其將明顯較佳的是，至少 在設計者所指定邊界範圍内，中心至中心間隔係隨意的， -19- (15) 561093

使得最緊 一個給定 性，在諸 寸等的圖 定^然而 部間的間 使得緊鄰 維抗套用 後。 卻有對於薄 突出部有相 如突出部側 案邊界條件 ’雖然其係 隔為不固定 突出部間固 薄片材料的 片平面内任何給定之角位置 等的可能性。其它薄片的物 面數、各突出部内的失角、 内，也較佳為隨意的，或至 可能，且在某些環境中希望 或隨意的，多邊形選擇能相 定的間隔成為可能。這對於 某些應用特別有用，其將詳 所發生的 理幾何特 突出部尺 少為不固 緊鄰突出 互連鎖， 本發明三 細討論於 一

/如内文所使用，名詞，，多邊形”（及形容詞形式”多邊形的，，〕 係用於參考具有二或多邊的二維幾何圖㉟，因為具有一 或二邊的多邊形將定義一直線。因此，三角形、四邊形、 五邊形’、邊形等係包括於名詞’’多邊形，，内，如曲線外型 諸如圓、橢圓等，其將具有一無限的邊數。

當描述不固定、特別是非圓形且不固定間隔的二維結構 時，其通常對於使用，•平均·，量或"相等"量有所用處。例如 ，依據一維圖案中物件間線性距離關係的特性，其中基於 中心至中心的間隔或基於單獨間隔，一，，平均"間隔名詞可 用於特性化合成的構造。其它能依據平均值所說明的量將 包括由物件、物件面積、物件圓周、物件直徑等所佔的表 面積比例。對於其它尺寸，諸如物件圓周及物件直徑，一 概略值能藉由建構一假設性相等的直徑，如通常於水力文 章所行之，而達成於非圓形的物件。 在一薄片中三維中空突出部完全隨意的圖案中，理論上 -20- 561093

’因為各截錐體的形狀及排列將為唯一，因此將決不會顯 不面對背的套用方式。然而，像這樣一個完全隨意的圖案 設計’為成為一個製造適當形成構造的方法，其將會是非 常耗時且複雜之建議。如本發明實施例，非套用的特質可 由設計圖案或構造而得，其中緊鄰組織或構造彼此間的關 · 係疋既定的，如同組織或構造完整的幾何特性，但其中組 “ 織或構造的精確尺寸、外型及方位係不固定且不重複的。 如在此所使用的名詞，，不重複，，係企圖考量圖案或構造，其 中一相同構造或外型不能出現於一重要界定區域内任何二 β 個位置。雖然在圖案或重要區域内可有超過一種給定尺寸 *及外型的突出部，沿其不固定尺寸及外型，其它突出部的 出現實質上消除相同編組的突出部出現於多重位置。換言 之’突出部的圖案在整個重要區域不固定，使得完整圖案 内沒有編組的突出部相同於任何其它相同的突出部編組。 三維薄片材料的橫樑強度將避免圍繞一給定突出部材料任 何區域的有效套用，即使萬一突出部本身重疊於一單一匹 配的凹處’因為圍繞重要單一突出部的突出部將與圍繞其 它突出部/凹處的尺寸、外型及合成中心至中心間隔不同。 · 曼徹斯特大學Davies教授已研究出多孔網狀陶磁薄膜， 更特別地其已產生此薄膜的解析模型，並容許數學模型刺 ' 激真實世界的性能。此工作將詳細揭示於標題為"多孔網狀 陶磁薄膜：一種說明陽極氧化薄膜構造的推測模型”，由j. ·

Broughton及G· A. Davies所著作，其出現於薄膜科学q 士丨 ，106冊（1995)，第89-101頁，同時其揭露係在此納為參考 -21 - 561093

(17) 。其它相關數學模型技術進一步詳細說明於”計算η維 Delaunay鑲嵌裝飾與Voronoi多面體的應用”，作者為D· F, Watson,其出現於電腦月刊，第24冊，2號（1981)，第167-172 頁，及"揭示多孔網狀薄膜構造的統計模型’’，作者J· F. F. Lim、X. Jia、R. Jafferali及 G. A· Davies，其出現於分離科 學與科技，28(1-3)(1993)第821-854頁，其二者揭露係在此 納為參考β 如此工作部份内容，Davies教授基於一強制的2空間 Voronoi鑲嵌裝飾，發展出一二維多邊形圖案。在此一方法 中，再次關於上面所認證的申請案，核心點隨機配置於邊 界平面（預定的）位置，其數目相等於完工圖案中所希望多 邊形的數目。一電腦程式”生長”各點如同一圓同時且徑向 由各核心點以同速率展開。當來自相鄰核心點的成長前緣 相遇時，成長停止且形成一邊界。這些邊界線各形成一多 邊形的邊緣，其並具有由邊界線交又所形成的頂點。 雖然此理論性背景便於瞭解此圖案係如何產生及此圖案 性質，其維持實行上面數字重複的論點，逐步向外傳播核 心點至所須重要範圍直到完成。因此，為迅速完成此程序 ，一電腦程式較佳撰寫對於已知邊界條件及輸入參數，實 行這些計算，並傳送所須輸出。 產生如本發明有用圖案的第一步驟，係建立所須圖案的 尺=例如，如果其希望建構一圖案1〇英寸（25.4 cm)寬及 1〇英寸（25.4 cm)長’用於選擇性地形成一滾筒或皮帶以及 一板，接著一 Χ-Υ座標系統係由1〇英寸（25.4 cm)最大X尺寸 -22-

(义1^)及1〇英寸（25.4(：111)最大丫尺寸（711^)所建立（或反之亦 然）。 561093 在座標系統及最大尺寸指定後’下^一步驟係決定將變為 圖案定義邊界内所須多邊形的"核心點”數。此數目係〇及無 限大間的整數’且必須選擇有關的平均尺寸及完工圖案中 所須多邊形的間隔。較大的數目對應較小的多邊形，反之 亦然。一種決定核心點或多邊形適當數目的有用方法，係 用於計算一將需要充填之所須形成構造的人工、假設、固 疋尺寸及外形的多邊形數目。如圖6所示，如此人工圖案係 一正六邊形30陣列，具有邊緣至邊緣的尺寸d，及六邊形 間的間隔Μ，則六邊形數目密度，ν ,係： 2V3 Ν ---- 3(Ζ)+Λ/)2 其已發現使用此方程式計算内文揭露所產生無定形圖案 的核心Φ度’將給予具有平均尺寸多邊形，十分接近假設 性六邊形（D)的尺寸。一旦核心密度已知，將使用於圖案中 的核心點總數能經乘以圖案面積（就此範例而言，8〇 in2 (516 cm2)來計算。 一隨機數字產生器係需要用於下一步驟。為習於此技者 所習知的任何適合隨機數字產生器可使用，包括那些需要 一”根源數字"或使用一客觀決定的原始值，諸如年代時間 。許多隨機數字產生器的操作係提供零與一（0·1Κβ1的數字 ’且爾後的討論假設使用此一產生器。如果其結果轉換至 •23- 561093

(19) 零與一間的某數字或使用一些適當轉換因數，一種具有不 同輸出的產生器也可使用。 一電腦程式係撰寫用以執行隨機數字產生器重複所須的 數字，用以產生等於上面計算的”核心點”所須數字二倍的 許多隨機數字。當數字產生時，變換數字係乘以最大X尺 寸或最Y尺寸，用以產生X及Y的隨機座標對，其均具有零 與最大X尺寸間的X值及零與最大Y尺寸間的Y值。當（χ，γ) 座標對的數目等於"核心點"的數目時，這些值接著儲存。 現在，本發明在此所揭示不同於先前McGuire等人申請案 中所揭示圖案產生的規則。假設其希望具有”網目”圖案左 及右邊緣，換言之，能”堆砌"在一起，一寬度B的邊界加至 10英寸（25.4 cm)平方（參閱圖7)的右側。所需邊界的尺寸係 依據核心密度；核心密度越高，所需邊界尺寸越小。一種 計算邊界寬度B的便利方法，再次參考上述及圖6所示的假 設性正六邊形陣列。通常，至少三個假設六邊形柱必須結 合於邊界，如此邊界寬度能計算為： B = 3(D + H) 現在，任何具有座標（X，y)的核心點P，其中X < 8將複製於 邊界，作為另一具有新座標（xmax十x，y)的核心點P*。 如果前段所說明的方法用於產生一合成圖案，圖案將完 全隨機而取《此完全隨機圖案將自然具有多邊形尺寸及外 型的大量分佈，這在某些情形是所不想要的。為提供隨機 度與”核心點"位置產生的某些控制度，選取一控制因數或 '約束值”且爾後稱為/3 (貝塔）。約束值透過一禁止距離E的 -24- 561093

(20) 9QBDB 引進，限制相鄰核心點位置的接近，其中E係表示任何緊鄰 核心點間的最小距離。禁止距離E係計算如下：

其中λ (拉姆達）係點的數字密度（每單位面積點數）及/3的 範圍係由0至1。 為施行"隨機度"的控制，第一核心點如上述所配置。冷 接著選取，且Ε係由上面方程式所計算。注意，因此Ε將 於整個核心配置維持為常數。對於每一後續所產生的核心 點（X，y)座標，與此點的距離係用於計算至每一I其它已配置 的核心點。如此距離少於對於任何點的E值，新產生的（x，y) 座標將消除，並產生一新的座標組。此方法重複直到所有 N點已成功配置。注意在如本發明所用的堆砌規則，對於 所有X < ；6的所有點（x，y) ’原始點P及複製點P’二者必須檢 查所有其它點。如果P及F比E接近任何其它點，則p及p•點 消除，且一組新的隨機座標（X，y)產生。 如果沒==0，則禁止距離等於〇，圖案將完全隨機。如果 冷=1，禁止距離等於一六邊形緊密包裝陣列的最近相鄰距 離。選擇0及1間的沒，藉以容許控制這些極點間的”隨機度，，。 為得到一花碑圖案，其中左及右邊緣二者適當地堆砌， 且頂部及底部邊緣適當地堆砌，邊界將必須用於X及γ方向 二者。 一旦元整的核心點組汁算及儲存，一 Delaunay三角測量 -25 561093

(21) 法係實行為先驅步驟，用以產生完工的多邊形圖案。在此 程序中所使用的Delaunay三角形測量法構成一較簡單但數 學運算上相等的變換方式，用以同時如圓般並重複地由核 心點”成長”多邊形，如上面理論模型所說明β在實行三角 形測量法後面的主旨係產生三組形成三角形的三個核心點 ’使得一個構築通過那三點的圓將包括任何其它圓内的核 心點。為實行Delaunay三角形測量法，撰寫一電腦程式， 組合三核心點的各個可能組合，且以各核心點指派一唯一 數目（整數）作為認証目的。半徑及中心點座標接著計算一 個通過各經三個三角配置點的園。不是用於定義特別三角 形的各核心點的座標位置，接著比較圓的座標（半徑及中心 點），用以決定是否任何其它核心點落在重要三點的圓内。 如果對於那三點所建構的圓通過測試（沒有其它核心點落 在圓内），則儲存三點的數目、其X及γ座標、圓半徑，及 圓中心的X和Y座標。如果那三點所建構的圓測試失敗，沒 有結果儲存，且計算前進至下一組的三點。 一旦Delaunay三角測量法已完成，一二空間的v〇r〇n〇i鑲 嵌裝飾法接著完成以產生完工的多邊形。為完成鑲嵌裝飾 ，儲存為一 Delaunay三角形頂點的各核心點形成多邊形的 中〜。夕邊形的輪廓接著藉由連續地以順時針方向連接 Delaunay二角形各外接圓的中心點所建構。以諸如順時針 重複的順序，儲存這些圓中心點，致使各多邊形的頂點座 標連續地儲存遍及整個核心點範圍。在產生多邊形時，做 一比較使得位於圖案邊界的任何三角形頂點由計算中省略 ^26- (22) ’因為其將不會定義一完整的多邊形。 如果希望易於堆砌的多重相同圖案複製在一起，以形成 一較大圖案，由於核心點複製成計算邊界的結果，所產生 的多邊形保持部份的圖案，且重疊緊鄰圖案中的相等多邊 有助於匹配多邊形間隔及記錄。或者，如圖4及$所示 由於核心點複製計算邊界的結果所產生的多邊形可在三 角％測量法及鐵嵌裝飾法完成後刪除，使得緊鄰圖案可鄰 接於適合的多邊形間隔。 一旦一連鎖多邊形二維外型的完工圖案產生時，如本發 明實施例，此一連鎖外型的網路，用於設計具有圖案的薄 片材料的一薄片表面，該圖案界定由原始材料最初平面薄 片所製成之三維、中空突出部的底部形狀。為了由一層原 始材料的最初平面薄片完成突出部的形成，一個包含所需 完工三維構造反面的適合形成構造將產生，其中原始材料 將因此適應於所形成的構造，並運用適合的作用力，使其 充份且永久地改變原始材料的形狀。 由多邊形頂點座標的完全資料檔案，一實體輸出諸如一 線條圖式，能由多邊形完工圖案所達成。此圖案可用於一 般方式，作為一金屬螢幕蝕刻程序的輸入圖案，以形成一 三維形成構造。如果希望多邊形間有較大的間隔，撰寫一 電腦程式，用以加上一或多平行線至各多邊形側邊，增加 其寬度（且賓此減少多邊形尺寸至一對應量）。 範例 一個由Tredegar®公司所製造的5分度清除薄膜，通過一 561093

張力控制器至一形成壓輥間隙，其係由具有0.015至0.020 英寸（0.38至0.51 mm)陽及陰壓印圖案且定位其上的二12英 寸（30.5 cm)直徑輥子所組成。輥子接合於0.008至0.012英寸 (0·20 至 〇·31 mm)，藉此造成一 0.003 至 0.004 英寸（〇·〇76 至 0.102 mm)薄膜的永久變形。

壓印薄膜接著離開形成的壓輥間隙，而當該陽輥子旋轉 朝向膠傳輸壓輥間隙時，維持接觸及定位陽輥子。膠傳輸 壓輥間隙係一第二陰輥子，其具有一 0.0005英寸（0.013 mm)FEP釋放外膜及一定位的壓印圖案，且與陽圖案輥子具 有一 0.005英寸（0.13 mm)的接合。第二陰輥子具有一苯乙稀 嵌段共聚禮的熱焊膠黏劑1·5至2.5 g/m2的平均分佈。所有 三個輥子係加熱至110°F(43°C)。 組合薄膜/膠基材接著由一 4英寸（1〇 cm)直徑，橡膠塗佈 的85A硬度計所施壓，壓力輥子將以氣壓方式負荷至一個 四分之一的壓輥間隙寬度。薄膜繼續至一 2英寸（5cm)直徑 、橡膠塗佈的85A硬度計剝除輥子，該剝除子與陰輕子^ 有一 1/1 6英寸（0.1 6 cm)的間隙，且轉由^0%且快於陰輥子

。移除的最終產品接著行進通過一冷卻S型包裝系統，一張 力控制跳動器，及轉回至一拉緊盤心。 雖然本發明特別實施例已圖 技者，各種變化及修正能達成 範圍，且其將涵蓋於申請專利 正均符合本發明的範圍。 不且說明，其將明白習於此 ，而不偏離本發明的精神與 的附加項中，而«JL- ^ ^而所有此類修 圖式簡翠說.aq -28· 561093

(24) 雖然說明包括特別指出及另外聲明本發明的申請專利範 圍’其相信本發明將由上述的較佳實施例，以及參考下列 相關附圖，而得較佳的瞭解，其中相同參考編號表示相同 的元件，且其中： 圖1係一如本發明凸印及膠印方法及裝置的概圖； 圖2係一圖示壓花輥子間的定位壓花步驟之圖1標記2區 域裝置的放大部份視圖；

圖3係一變換壓印及膠印方法及裝置的概圖； 圖4係一不定型圖案用於發明之代表實施例四個相同，,花 碑"的平面圖； 圖5係圖4四個"花磚"移入緊密接近以圖示圖案邊緣加工 的平面圖； 圖6係一圖案產生方程式中所參考尺寸的概圖；& 圖7係一圖案產生方程式中所參考尺寸的概圖。 圖式代表符號說明 1、1,、2、2,、3、4、 位置 5、6 ' 7、8 ' 9 10 11-14 15、15- 16、16, 17 17 18 高速壓花裝置 膠黏計量敷用輥子 第一壓花輥子 第二麗花輥子 壓力輥子 製模膠黏敷用輕子 剝除輥子

-29- 561093 19 S形包裝 20 傳輸輥子 21 加熱器 22、21， 槽模 2V 多輥膠黏塗佈器組 30 正六邊形 40 ' 4(V 膠黏劑 50、501 薄片材料 55 ' 60 膠黏塗佈薄片 55、60f 壓印薄片 D 邊緣至邊緣尺寸 M 六邊形間的間隔

-30-

Claims (1)

1. 561093

   第091125393號專利申請案 中文申請專利範園替換本(92年9月) 拾、申請專利範圍 -種高速凸印及谬印方法，該方法包含下列步驟： ⑷供給-具有-第—愿花圖案配 子，J:由枯贫 ^ 〜弟一壓花輥 第二屡:：：Γ 子接合一第二屢花輕子，該 β化輥子具有一第二壓花圖案配置其上，談 -壓花圖案及該第二壓花圖案係互補的; Α (b)施加一膠黏劑至該第一壓花輥子，· ⑷在步驟(b)後’將一薄片材料接觸該第一壓花輥子， f中該膠黏劑形成-膠黏圖案於該薄片材料上，以 定位該第-壓庀輥子之該第一壓花圖案；及， ⑷=過，第-壓花輥子及該第二壓花輥子間該 :，其中該第，輥子及該第二壓花輥子㈣該 薄片與該互補壓花圖案。 2. 如申請專利範圍第旧的方法，進一步包含下列步驟： ⑷在步驟⑻前，施加該膠黏劑至一旋轉於初始正切速 度的輕i子； ⑺加速通過複數緊鄰膠黏輥子間的一系列計量間隙； (g)施加該膠黏劑至—以_切線速度旋轉的膠黏敷用粮 子，該切線速度高於該初始切線速度；及 ⑻傳輸來自該膠黏敷用輥子的該膠黏劑至該第一壓花 辕子。 3. 如中請專利範圍第β的方法，進—步包含下列步驟： ⑴移除來自該第-壓花輥子的該薄片材料。 4. 如申請專利範圍第3項的方法，其中該m親子在 O:\81\81523-920917.doc 5.

   步驟（Ο的溫度低於該第一壓花輥子在步驟（b)的溫度。 如申請專利範圍第丨項的方法，進一步包含下列步驟： G)冷卻該薄片材料。 6· 如申請專利範圍第5項的方法，其中該薄片材料係藉由 冷卻至少一部份該第一壓花輥子來冷卻。 如申请專利範圍第6項的方法，其中該第__壓花概子 内部冷卻的。 μ 8. 如申請專利範圍第6項的方法，其中該第一壓花親子進 :步包含—圓周外表面，且其中該外表面在步驟⑻前加 熱。 9· 如申請專利範圍第1 Ji Μ 士、、上 ^ L 、法，其中該膠黏劑係選取自 熱:kf*膠黏劑、壓敏膠黏劑 k其聰^如 w^ f水基膠黏劑、水原生膠黏劑 、浴劑基膠黏劑、紫外線固化膠黏劑、電子光束固化膠 黏劑及其組合的群組。 电于九束固化膠 w如申請專利範圍第β的方法，其中該 該第二壓花輥子被加熱。 化輥子或 11.如申請專利範圍第丨項的方法， —B ^ 、以第壓花輥子係 :壓：輥子且該第二壓花輥子係一陽壓花輥子。 12·如申凊專利範圍第！項的方法，发 -陽壓花輥子且該第二壓花子;°二一壓花輥子係 ϋ化視子係一陰壓龙 13.如申請專利範圍第！項的方法，，^。 括一釋放表面。 、i第壓化輥子包 ^ "專利範圍第#的方法，其 少一部份在步驟（b)前加熱。 塋化輥子至 O:\81\81523-920917.doc -2- 561093

   15·如申請專利範圍第！項的方法，其中施加至該薄片材料 的該膠黏劑具有少於3g/m2的基本重量。 如申明專利犯圍第1項的方法，其中在步驟⑷後，冷卻 該薄片材料。 17. 一種高速凸印及膠印方法，該方法包含下列步驟： ⑷供給一具有一第-壓花圖案的第-壓花輥子，其具 有齒格及凹槽番甘jj., ㈣配置其上’其中該第—職輥子接合 :二二屋花輥子’該第二愿花輥子具有-第二壓花 係互補的，〃屋化圖案及該第二壓花圖案 (b)通過該第一壓花輥 -薄片材料，其輥子該接合間的 开re第一壓化輥子及 子壓印該薄片材料與該互補壓花圖案.及—b ⑷在步驟⑻後’施加一膠黏劑至該薄：材 18.如申請專利範圍第17項的 ’ 壓印薄片材料的該凹槽内。八該膠黏劑施加至該 19·如申請專利範圍第17項 一互補膠印圖案的敷用親/ 、該膠黏劑藉由具有 該第一壓花圖案。輕子，施加至該第-壓花輥子之 20.

   一種塗覆有膠黏劑之薄片材料，包含： 一膠黏劑，藉由供給一具 花輥子，配置於一薄片材粗 一壓花圖案的第一壓 合一第二壓花輥子，該 如甲該第—壓花輥子接 案配置其上，該第-壓花途案及該第：：：第二壓花圖 第一壓化圖案係互禎 O:\81\81523-920917.doc 561093 的，施加該膠黏劑至該第一壓花輥子，接觸該薄片材料 與該第-Μ花輕子，其中該神劑形成—膠黏劑圖案於 該薄片材料上，以定位該第一壓花輥子之該第—壓花圖 案，及通過該第一壓花輥子及該第二壓花輥子 = 片材料，其中該第一壓花輥子及誃 、以溥 薄片與該互補壓花圖案。 Μ 一化子壓印該

   O:\81\81523-920917.doc -4-