专利名称：线绕工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造有结构化表面的物品的领域。更具体地讲，本发明提供了用于制造具有一个或者多个结构化表面的物品的工具、制造该工具的方法以及使用该工具来制造具有一个或者多个结构化表面的物品的方法。
背景技术：
具有一个或者多个结构化表面的物品发现有各种用途。可以提供上述物品作为薄膜，所述薄膜表现出例如增大的表面积的结构，以用于提供机械紧固件、光学属性等。当这些薄膜被制造出来用作机械紧固件时，在其结构化表面上发现的突起通常被称为钩。所述钩可以形成为弯曲形状，或者它们可以是基本竖直的杆，上述杆被变形为包括例如呈蘑菇形状的头部。
有时机械紧固件设计为使得能用两个钩带将两件物品紧固在一起，其采用的方式是将每个钩带粘到一个物品上然后相互配合这两个钩带。这样的机械紧固件显示在美国专利3,192,589(Pearson)中，其将该紧固件称为“阴阳同体的”，这是因为当相互啮合时它的有头部的键同时具有阳性和阴性特征。通过模制从其突出整体的无头部的键的基座，然后用加热方法软化键的尖端，能够制造所述Pearson紧固件。
美国专利5,077,870(Melbye et al.)披露了一种通过将熔融材料压入在移动的模具表面里形成的腔里而制造机械紧固件的钩带部分的方法。然后，由移动的模具表面形成的所述杆被加上盖子，形成需要的紧固件。通过钻孔在所述模具表面里形成所述腔。结果，所述腔在形状上是圆柱形的，虽然在深度、直径和腔之间的间距上能够获得一定精度，但是获得这些是有一定困难的并且增加了成本。此外，对模具表面的损坏典型地要求废弃整个模具。
美国专利5,792,411(Morris et al.)披露了一种通过激光加工模具表面制造的模制工具。然后，将熔融材料压入在移动模制表面里的腔，以形成杆。然后，杆被加上盖子，以形成需要的紧固件。因为通过激光切割形成了所述腔，所以腔的形状是基于用于形成所述腔的激光束内的能量分布。此外，由于用于构建所述模具的材料、激光束的能量、光束内的能量分布、光束聚焦等的变化性，难以精确控制所述腔的深度。
美国专利4,775,310(Fischer)和出版号为WO 97/46129(Lacey etal.)的PCT专利申请披露了用于制造钩环类型机械紧固件的钩带的工具。所述工具通过具有水冷却套管的中空圆鼓形成。一系列模具盘或者交替出现的模具盘和间隔板沿着圆鼓的长度方向叠压在一起，从而在卷筒的表面上形成需要的模具腔。这些设计的缺点包括需要具有足够的精度来制造模具盘的成本，以确保模具腔具有相同的深度、长度、间距等。由于制造困难而对上述盘的尺寸上的限制转而能限制在使用所述工具的工艺中的流水线的速度。这个设计的其他的缺点包括所述模具腔的不均匀冷却、由堆叠的盘生产的产品的不均匀性等。
发明内容
本发明提供了工具辊和使用该工具辊以制造具有一个或者多个结构化表面的物品的方法。上述工具辊包括外表面，所述外表面当用于与具有合适粘性或者可成形性的材料接触时能够在物品上形成结构化表面。因为所述工具被制造成为辊形状，所以它们在连续制造过程中使用能够很有利。可选择的是，使用本发明的工具辊可以加工离散物品。
用“结构化表面”来表示，物品的表面不同于平面或者其他光滑表面。例如，结构化表面可以包括从其伸出的突起，例如与机械紧固件结合使用的杆。其他的可选择的结构化表面包括但不限于连续的槽或者脊、伸长结构等等。
本发明的工具辊由圆柱形基辊构成，并且绕有一根或者多根连续的螺旋型线。上述线在本质上用于在工具辊形成结构化表面，所述工具辊的结构化表面与使用工具辊加工的物品上要形成的结构化表面相反。在一个实施例中，绕在基辊周围的至少一根线可以包括在其中形成的凹陷，当围绕基辊绕成螺旋线圈时，所述凹陷在工具辊的外表面上形成了模具腔。
根据本发明的工具辊的优点包括能够给模具腔提供特别小的切向横截面面积。同时，在所述线的主侧面里形成的凹陷的特征尺寸可不受例如所述线的厚度的限制，所述线包括了冲穿两个主侧面的中空。根据本发明由凹陷形成的模具腔可以形成为具有一定深度，所述深度可以延伸越过所述线的整个侧表面。结果，使用具有特别高的纵横比的工具辊可以形成突起。
通过在所述线和/或基辊上的泄放结构，可以增强对这样高的纵横比的模具腔的填充。这些泄放结构有助于在模制期间空气从模具腔逸出。
根据本发明的工具辊的另一个优点是模具腔可以设置在工具辊的外表面上时的密度。通过由凹陷形成模具腔，相对于通过冲穿线的两个主侧面的中空而形成的模具腔，所述线的结构整体性得到了增强。这种增强的结构整体性可以允许模具腔在工具辊上间隔较小。模具腔的较小的间隔转化为使用工具辊制造的物品上可以形成的特征部分的密度增加。
根据本发明的工具辊的另一个优点是在所述线的主侧面里的一个或多个凹陷可以与通过线形成的中空结合以便形成组合模具腔，所述组合模具腔具有的形状是单独用中空或凹陷所不可能形成的。
工具辊的其他优点包括但不限于如果工具辊的外表面受损坏或者磨损，能够更换在基辊上的绕线。相对于使用例如堆叠的盘或者模具表面的直接钻孔来制造工具辊的成本，所述工具辊也是较为便宜的。
另一个优点是，通过改变绕在基辊周围的一根或者多根线的厚度，能够控制沿着所述辊的宽度方向在模具腔之间的间距。通过控制绕在基辊周围、在一根或者多根线里的凹陷之间的间距，也能够独立地控制在上述圆围附近的模具腔的间距。又一优点是，通过控制所述一根或者多根线的轮廓或者横截面形状和形成在所述线里的凹陷的形状，也能够完成模具腔的一个或多个形状的变化。
本发明的再一个优点是，相对于基辊的热量，绕在基辊的周围的一根或者多根线的热量相当小。结果，能够改善模具腔的热量控制，这会导致使用工具辊生产的产品的均匀性得到相应的改善。
如结合本发明中所使用的那样，“模具腔”可以是否则是光滑或者平面形的表面里的任何间断面，在模制期间可模制材料可以流入其中。在本发明的一些实施例中，虽然应该理解模具腔不需要具有高纵横比，但是工具辊可以包括具有如下面定义的高纵横比的模具腔。
在一个方面，本发明提供了一种工具辊，该工具辊具有圆柱形基辊和第一线，所述第一线具有内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面。第一线的第一主侧面包括形成在其中的多个凹陷，并且第一线在基辊周围绕成螺旋线圈，使得内缘接近基辊。在第一线的第一主侧面里的所述多个凹陷形成了多个模具腔，每个模具腔包括在接近第一线的外缘的工具辊的外表面处的模具开口。
在另一个方面，本发明提供了一种工具辊，该工具辊包括圆柱形的基辊和第一线，所述第一线包括内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面。第一线的第一主侧面包括形成在其中的多个凹陷，并且第一线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得内缘接近基辊。在第一线的第一主侧面里的所述多个凹陷形成了多个模具腔，每个模具腔包括在接近第一线的外缘的工具辊的外表面处的模具开口。所述工具辊也包括第二线，第二线具有内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面。第二线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得第二线的内缘接近基辊，其中，第二线位于第一线的相邻螺旋线圈之间。第二线的第一主侧面包括形成在其中的泄放结构和没有泄放结构的边缘区域。
在另一个方面，本发明提供了一种工具辊，该工具辊包括圆柱形的基辊和第一线，所述第一线包括内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面。第一线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得内缘接近基辊。第一线也包括形成在第一线的第一主侧面里的多个凹陷和通过第一线的第一和第二主侧面形成的多个中空，其中，每个中空都包括从其延伸的凹陷。具有从其延伸的凹陷的所述多个中空形成了多个组合模具腔，每个组合模具腔在接近第一线的外缘的工具辊的外表面处具有模具开口。
在另一个方面，本发明提供了一种工具辊，该工具辊包括圆柱形的基辊和第一线，所述第一线包括内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面，其中，第一线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得内缘接近基辊。第一线也包括形成在第一线的第一主侧面里的多个凹陷。工具辊还包括第二线，所述第二线具有内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面，其中，第二线绕在基辊的周围，使得第二线位于第一线的相邻螺旋线圈之间。第二线包括通过第二线的第一和第二主侧面形成的多个中空。在第一线里的多个凹陷和在第二线里的多个中空形成了组合模具腔，其中，每个组合模具腔包括上述多个中空中的至少一个中空、上述多个凹陷中的至少一个凹陷以及接近第一和第二线的外缘的工具辊的外表面处的模具开口。
在另一个方面，本发明提供了一种在物品上形成结构化表面的方法，所述方法包括提供一种根据本发明的工具辊；使可模制材料接触工具辊的外表面，以使用工具辊的外表面形成结构化表面；其中，可模制材料至少部分地充满了所述模具腔或者组合模具腔中的至少一些腔；以及，从工具辊的外表面去除结构化表面，其中所述结构化表面包括对应于所述多个模具腔或者组合模具腔的多个突起。
在另一个方面，本发明提供了一种物品，该物品包括基座表面、从基座表面突出的多个伸长脊以及从所述多个伸长脊的每个伸长脊突出的多个凸耳。
下面将结合本发明的说明性实施例，来描述本发明的这些和其他特点和优点。
图1是根据本发明包括形成在其中的腔的一个工具辊的平面图；图1A是使用根据本发明的工具辊形成的结构化表面的放大透视图；图1B是一件具有形成其上的突起的物品的显微照片，其中所述突起在经过成形后已经被加上盖子；图2是图1的工具辊的一部分表面的放大的剖开透视图，其描绘了在其中形成的腔；图3A是图1的工具辊的表面的放大平面图；图3B是沿着线3B-3B获得的图3A的剖视图；图3C是沿着线3C-3C获得的图3A的剖视图；图4是根据本发明包括在其中形成的腔的另一个工具辊的平面图；
图5是图4的工具辊的一部分表面的放大的剖开透视图，其描绘了在其中形成的腔；图5A是另一个工具辊表面的平面图，其中模腔由线中形成的、相互面对的两个凹陷组合而成；图6A-图6E描绘了各种模具腔的形状；图7A是包括具有不同模具腔的周向区域的工具辊的平面图；图7B是包括具有不同模具腔的纵向区域的工具辊的平面图；图7C是包括标志的工具辊的平面图，在所述标志的区域里具有不同的模具腔；图8A-图8D描绘了用于根据本发明的辊的不同线的剖面；图9描绘了一种制造根据本发明的工具辊的方法；图10描绘了一种使用本发明的工具辊制造高纵横比的拓扑薄膜的方法；图11是沿着图10中的线11-11获得的图10的设备的剖视图；图12描绘了一种使用根据本发明的两个工具辊制造高纵横比的拓扑薄膜的方法，所述拓扑薄膜包括在其两个侧面上的突起；图13是根据本发明的另一个线绕工具的平面图，其包括由在同一线里的中空和凹陷形成的组合模具腔；图14是图13的线820的透视图，其描绘了在其中形成的中空和凹陷；图15是由图13的组合模具腔形成的一个突起的透视图；图16是图15的突起在加工之后的的侧视图；图17是根据本发明的另一个线绕工具的平面图，其包括由在不同线里的中空和凹陷形成的组合模具腔；图18是在图17里沿着线18-18获得的线920的剖视图，描绘了在线920里的中空和相邻线940a中的凹陷；图19是沿着线19-19获得的图17的剖视图，描绘了线940a的主侧面和形成在其中的凹陷；图20是由图17的组合模具腔形成的一个突起的透视图；图21是图20的突起在加工之后的侧视图；
图22是根据本发明的一个物品的一部分的透视图；图23是能够用于制造图22的物品的一个工具辊的一部分的平面图；图24是沿着图23中的线24-24获得的图23的工具辊的剖视图；图25描绘了在其外表面里形成有不连续的螺旋槽的工具辊；图26是使用图25的工具辊制造的物品的透视图。
具体实施例方式
本发明提供了工具辊和使用该工具辊来制造具有一个或者多个结构化的表面的物品的方法。工具辊包括外表面，当结合合适的粘性或者可成形性的材料使用时，所述外表面能够在物品上形成结构化的表面。因为所述工具是以辊的形状制造的，所以它们在连续制造过程中使用能够很有利，以便形成例如薄膜、片材等。或者，使用本发明的工具辊也可以加工离散物品。
本发明的工具辊可以包括在它们外表面里的模具腔，当结合合适的粘性或者可成形性的材料使用时所述模具腔能够在薄膜的至少一个表面上形成突起或者一定结构。可选择的是，能够组合使用两个这样的辊，以形成两个主侧面都显示出突起或者一定结构的薄膜。
图1描绘了根据本发明的工具辊10的一个说明性实施例，该工具辊包括通向工具辊10的外表面的模具腔30。图2描绘了图1的工具辊10的表面的放大局部剖视图。工具辊10优选地包括圆柱形基辊12，一根或者多根线在所述基辊12的周围绕成螺旋线圈的形状，以产生具有形成在其中的模具腔30的表面。
绕在基辊12的周围的一根或者多根线可以通过任何合适的机构保持在适当的位置上，上述合适的机构包括但不限于夹具、焊接、粘合剂等。这样的技术在例如梳理辊的生产中是公知的，请参阅例如美国专利4,272,865(Schmolke)。
根据本发明制造的工具辊例如工具辊10可以使用的一个优选应用是在生产高纵横比的拓扑结构表面中。参考图1A，描绘了使用工具辊10形成的一个说明性物品70，该物品70包括具有在其上形成的突起72的结构化表面。所描绘的突起具有在物品70的表面74上的高度h’和最小宽度w’，所述宽度w’在通常与表面74的平面平行的平面I里测量。如果表面74具有一定的曲度，平面I优选地的定向为在突起72的区域里与表面74相切。
突起72可以具有高纵横比，根据本发明的工具辊在制造具有高纵横比的拓扑结构的结构化表面中是特别有好处的。“高纵横比”的意思是指，在接近表面74的突起72的基座处，突起的高度对最小宽度的比例(h’∶w’)是例如至少大约2∶1或者更高，更优选地是大约3∶1或者更高，甚至更加优选地是至少5∶1或者更高。除了如上面定义的高纵横比之外或者用来代替上面定义的高纵横比，在物品的主表面上的所述突起或者结构高度h’优选地是例如大约0.1毫米或者更大，更优选地是大约0.2毫米或者更大，甚至更加优选地是大约0.4毫米或者更大。
图1B是根据本发明的原理制造的一个典型物品的一部分的放大透视显微照片。可以提供为片材或者薄膜形状的所述物品包括突起，所述突起已经在用根据本发明的工具成形后加上盖子。这样的物品用作机械紧固件(例如蘑菇形或者钩形机械紧固件)是非常有利的。如果所述物品被用作机械紧固件，所述突起一般被用作主干，但是使用这个术语并不是要意图限制使用本发明制造的物品的使用范围。
虽然通过工具辊和本发明的方法能够制造出的物品在用作机械紧固件时是非常有利的，但是所述物品可以有各种其他用途，并且所述工具辊和根据本发明使用工具辊制造具有结构化表面的物品的方法不应该被限制在机械紧固件的领域内。例如，根据本发明形成在物品的结构化表面上的突起，通过例如增加薄膜的表面积在保持粘合剂或者其他涂层/材料方面提供了有益作用。由工具辊形成的结构化表面对于装饰目的也是有用的，如作为流动通道、减阻结构、研磨敷层等一样是有用的。
绕线的螺旋属性被描绘在图1中。优选地，线圈被定向为相对于参考线成螺旋角α(alpha)，所述参考线垂直于圆柱形工具辊10的表面。因为绕线的螺旋属性，所以它们越过所述辊10的表面从一端行进到相对端。螺旋角α优选地是相当小，例如大约是5度或者更小，但是也能够使用较大的螺旋角。较小的螺旋角典型地会导致沿着工具辊10的纵轴11的模具腔之间的间距较小。可选择地是，所述线可以在所述辊周围绕成波浪形螺旋图案，例如如在正在审查中的名称为“TOOLING WITH HELICAL COILS FOR STRUCTURED SURFACEARTICLES”、在2001年12月18日申请的美国专利申请10/024,919中所描述的那样。
使用圆柱形基辊12制造所描绘的工具辊10，包括凹陷26和隔离线40的连续线20绕在在所述圆柱形基辊12的周围。结果，具有凹陷26和隔离线40的线20的交替螺旋线圈被设置在工具辊10的表面上。线20和40的外缘22和42从基辊12面向外分别绕起来，而线20的内缘24和隔离线40的内缘44被绕在基辊12的周围。线20和隔离线40都可以优选地具有和越过辊10的螺旋线圈的均匀行进相符合的矩形横截面。
线20包括在线20的内缘24和外缘22之间延伸的两个主侧面。虽然线20包括通常为平面的主侧面，但是结合本发明使用的线的主侧面可以采用任何合适的形状。包括各种表面的线的一些例子可以参见图8A一8D，其中所述各种表面一起形成了从线的内缘到外缘延伸的主侧面。
设置在线20的第一主侧面21里的所描绘的凹陷26包括相对的侧壁27a、27b和28以及底部29，如图2所示。如本文中所使用的那样，术语“凹陷”被定义为在表面上的变形，使得当将具有形成在其中的凹陷的表面紧靠没有凹陷的互补表面放置时，所述凹陷形成模具腔。例如，凹陷可以是通过转移和/或移去材料而在所述表面上形成的中空或者表皮层(divot)，使得垂直于所述表面的结构的厚度沿着所述表面发生变化。本发明的凹陷并不延伸通过所述线的相对主侧面。
虽然如图1中所示线20具有在线20的第一主侧面21里形成的凹陷，但是本发明还可以包括在所述第一主侧面21和第二相对主侧面里都具有形成的凹陷的线20。
优选地但并不要求这样，每个凹陷26是具有相同的尺寸并且沿着线20的长度均匀隔开，以提供组合的模具腔30的均匀的间隔。此外优选的是，线20的线圈的外缘22和隔离线40的外缘42等高，使得在完成的工具辊10里的模具腔30之间的区域是基本上平滑的，例如，在线20和40之间没有重大的不连续。
可选择的是，线20和40的外缘22和42可以分别位于在基辊12的表面上的不同高度处。具有不同高度的线20和40能够将结构传给正在制造的物品的表面。所述结构可以是伸长脊的形状，该伸长脊可以给例如由模具腔和/或物品自身形成的较高突起提供加强作用。
线20包括了形成在其中的凹陷26，所述凹陷26当如上所述绕在基辊12的周围时提供了需要的模具腔30，所述线20优选地可以使用具有通常为矩形横截面的线或者带制造。可以制造具有凹陷26的线20，或者可以首先制造具有基本均匀外形的线，然后通过合适的一种技术或者多种技术加工以形成在其中的凹陷26。上述合适的一种技术或者多种技术可以包括但不限于滚花、冲压、压纹、雕刻、传统加工、激光加工、电子放电加工、水喷加工、蚀刻、光刻法等等。线20可以由任何合适的一种材料或者多种材料制造，但是，一些优选的材料包括钢，更优选地是中一低碳钢。
在图1和2中描绘的模具腔30每个都包括了模具开口31，所述模具腔30具有沿着它们的深度从在工具辊10的表面处的开口到模具腔底部29的基本均匀的横截面积。模具腔的底部29由模具腔26和圆柱形基辊12的外表面形成。图3A是一些模具腔30的放大平面图，图3B和3C是分别沿着线3B-3B和3C-3C的模具腔30的剖视图。所述模具腔30可以表现出沿着它们的深度d的通常直线性的切向横截面积。切向的意思是指横截面沿着辊10的切线获得。直线性的意思是指，在切向横截面里的模具腔30的形状由基本为平面的侧面形成。所描绘的腔30也定向为基本沿着辊10的半径的方向，但是如下面所述的各种定向也是可能的。
模具腔30的侧面27a、27b和28可以是平行的，或者它们可以形成为具有烟囱锥度，使得侧面27a和27b在模具腔30的开口处比在模具腔30的底部处分离得更开，或者反之亦然。
除了控制在线的主侧面里形成的凹陷的形状外，本发明也提供了对进入线的主侧面里的凹陷的深度的控制，使得可以调整形成的突起的宽度(例如图1A中的宽度w’)。进入线20的主侧面里的模具腔30的深度w请参看图3A。
但是，在那些例子中，在模具腔具有不均匀的形状的地方，例如所述腔形成的形状为钩形或者其他结构，模具腔的“底部”被定义为模具腔的最接近圆柱形基辊的外表面的那部分。图6C中描绘了这样的模具腔的一个例子，其中模具腔230c具有底部229c，所述底部229c最接近圆柱形基辊212的外表面212c。此外，模具腔230c的深度dc也定义为模具腔230c的底部229c。因为模具腔230c从线220c的内缘224c离开，所以模具腔230c具有区别于其底部229c的端部231c。
虽然以上描述的各种说明性的模具腔的底部由基辊形成，但是应该理解，凹陷可以在基辊的表面上方终止，使得模具腔的底部形成在凹陷形成的表面内。
根据本发明制造的工具辊相对于根据美国专利6,190,594 B1(Gorman)和美国专利申请10/024,919(2001年12月18日申请的、名称为TOOLING WITH HELICAL COILS FOR STRUCTUREDSURFACE ARTICLES)的教导制造的工具辊的一个优点是，通过使用形成在线的表面里的凹陷以限定模具腔，可以大大增加模具腔的密度。因为能够提供较小的模具腔并且能将模具腔共同沿着线的长度方向隔开得更近，所以可以增加模具腔的密度。
根据本发明制造的工具辊可以包括每平方厘米至少50个凹陷或者更大的密度。优选的是，工具辊10包括每平方厘米至少100个凹陷或者更大的密度。更优选的是，工具辊10包括每平方厘米至少500个凹陷或者更大的密度。
在所述工具的表面处的模具腔的开口的尺寸相对于例如线的厚度可以相当小。例如，模具腔开口的切向横截面积可以是0.1平方厘米或者更小，在一些情况下可以是0.02平方厘米或者更小。
优选的圆柱形基辊12精密成形以具有严密控制的偏斜。那个精密偏斜与在线20里严密控制的高度尺寸h的结合能够给模具腔30提供从辊10的外表面测量的基本均匀的深度d。能控制的高度尺寸h的公差将基本是相当小的，基辊12的偏斜能够被严密控制，这引起对完成的工具辊10的总的严密的公差控制。
模具腔30的特征也可以是上面结合图1A中的物品70上的突起72所述的纵横比。模具腔30的纵横比将根据模具腔的深度d相对于模具腔的最小宽度w来确定(见图3A)，在这里最小宽度w在模具腔的开口处的与基辊12的表面相切的平面里测量。换言之，模具腔30的纵横比是d∶w，在工具辊10用于制造具有高纵横比拓扑结构的结构化表面的物品的地方，优选地上述比例d∶w是例如至少大约2∶1或者更高，更优选地是至少大约3∶1或者更高，甚至更优选地是至少大约5∶1或者更高。除了上面定义的纵横比之外，或者用来代替上面定义的纵横比，优选地所述模具腔的深度d是例如大约0.1毫米或者更大，更优选地是大约0.2毫米或者更大，甚至更优选地是大约0.4毫米或者更大。
图3B和3C描绘了本发明的另一个可选特征，即在辊10上的可选择附加上的镀层或者其他涂层50。所描绘的涂层50位于工具辊10的整个外表面上，即，在模具腔30之间的区域和在模具腔30的内表面上。可选择的是，涂层可以仅位于辊10的外表面上，而在腔30的内表面上没有涂层。另一种可选择的是，涂层50可以仅位于腔30里，而不在辊10的外表面上。再一种可选择的是，第一涂层位于模具腔30里，而第二涂层位于工具辊10的外表面上。
虽然涂层50被描绘为同质层，但是应该理解的是，涂层50事实上可以是混合的或者应用在连续的层里面的一种或者多种材料的组合。在涂层50里使用的一种材料或者多种材料可以根据需要的物理属性而变化。一些可能需要的物理属性包括但不限于增强的耐磨性、受控分离的性质、受控表面粗糙度、相邻绕线之间的结合等。一些优选的材料可以是金属镀层，更具体的说是非电解镍镀层、铬等。
图4和5描绘了工具辊110的另一个说明性实施例，其包括通向工具辊110的外表面的模具腔130。工具辊110优选地包括圆柱形基辊112，在所述圆柱形基辊112的周围一根或者多根线绕成螺旋线圈的形状，以产生具有多个形成在其中的模具腔130的表面。
如在图5中最佳示出，工具辊110的表面可以用两根线120和120’绕成，每根线都包括形成在其中的凹陷，当绕在一起后，形成了模具腔130。在工具辊110和辊10之间的一个区别在于，辊110没有具有基本均匀的横截面的隔离线40，而是包括了两根都包括有在其中形成有凹陷的线。工具辊110的设计的一个优点是，能够提供模具腔130的较高密度，即，减小在模具腔130之间的间距。
虽然所描绘的工具辊110优选地设置为使用两根线120和120’，但是应该理解的是，工具辊110可以使用三根或者更多根线来生产。在另一个可选择的方案中，工具辊110可以设置有单独一根线，在这种情况下，附图标记120和120’将指代所述线的交替的绕组或者线圈。
图5A所示是另一种工具辊的变化，该图是一个工具辊表面的平面图，在上述工具辊表面里模具腔330形成为在线320和340的两个主侧面里形成的凹陷326和346的复合结构，所述凹陷326和346当绕在基辊(未显示)的周围时彼此面对。虽然彼此面对的凹陷326和346被描绘为对称的，但是应该理解的是，用于形成组合模具腔330的凹陷可以是对称的或者是不对称的。通过提供由两个或者多个凹陷形成的组合模具腔，可以给腔提供一定形状和/或尺寸，否则通过仅仅一根线的侧面里形成的凹陷是很难获得所述形状和/或尺寸。
图6A-6F描绘了结合本发明使用的线里的凹陷的各种形状，它们不同于上面所述的基本均匀的凹陷。根据本发明的工具辊的一个优点是，凹陷可以形成为具有不同的形状和/或方向，以提供也具有不同形状和/或方向的模具腔。此外，使用本发明的线可包括多于一种凹陷形状，使得可以生产出具有复杂的突起图案的完成的薄膜。应该理解的是，使用这些模具腔中的一些来生产具有需要的突起的完成的薄膜，将依赖于树脂的选择和工艺条件。
在图6A里的模具腔230a具有变化的横截面积，该横截面积从腔230a的开口到底部229a增大。侧壁227a和228a沿着那个方向发散。结果，腔230a具有的接近腔230a的底部229a的切向横截面积大于在腔230a的开口处的切向横截面积。
图6B描绘了模具腔230b，在该模具腔230b中，侧壁227b和228b给腔230b提供了变化的宽度，所述宽度在腔230b的开口和腔230b的底部229b之间在某点处达到最大值。在所描绘的腔230b里，宽度w”在所述腔230b的深度的中点附近达到最大值。如果形成腔230b的线的厚度在越过腔的深度时是恒定的，那么模具腔230b可以描述为在其开口处具有的切向横截面积小于在低于其开口的某点处的腔230b的切向横截面积。
图6C描绘了在能够设置在本发明的工具辊里的模具腔的形状的另一种变化。所描绘的模具腔230c具有钩形的曲线形状。具有那种形状的模具腔可以直接用在形成钩带，而不用再经过其他大的加工。图6D描绘了包括双端部的钩形形状的模具腔230d，其也可以通过本发明的工具辊模制。
图6E描绘了根据本发明的工具辊里供应的模具腔的方向上的一种变化。模具腔230e形成为具有轴231e，所述轴231e相对于工具辊(未显示)的半径r定向为一个角度。
图6F描绘了模具腔230f，在该模具腔230f里侧壁227f和228f给腔230f提供了一个变化的宽度，所述宽度在腔230f的开口和腔230f的底部229f之间的某点减小。换言之，腔230f可以被描述为在其开口具有的切向横截面积大于在其开口下面的某点处的腔230f的切向横截面积；当腔230f从线220f的外缘222f行进到内缘224f时腔230f变窄。
本发明也可以包括形成在用于形成模具腔的一根或者多根线的表面里的泄放结构。所述泄放结构可以允许流体(例如空气)较平稳地从模具腔逸出，因此增强对模具腔的填充。当模具腔具有较高的纵横比而用别的方式很难完全充满时，所述泄放结构是特别有用的。
优选的是，所述泄放结构仅仅占用线的表面的一部分，使得接近工具辊的外表面设有边缘区域。所述边缘区域优选地没有所述泄放结构，以阻止在加工期间由可模制材料对泄放结构的不希望的填充。
此外，虽然所述泄放结构在图6F中被描绘成与形成模具腔230f的凹陷形成在相同的表面上，但是应该理解的是，也可以将所述泄放结构置于面对形成模具腔230f的凹陷的表面上。关于图2，泄放结构可以位于面对凹陷26的隔离线40的表面上。关于图5，泄放结构可以形成在线120和120’的、与形成模具腔130的凹陷所形成的侧面相对的侧面上。在另一个可选方案里，根据本发明的原理的泄放结构可以设置在用于限定模具腔的两个表面上。
所述的形成在线220f的第一主侧面221f里的泄放结构225f是滚花图案，所述滚花图案实质上限定了横切模具腔230f的侧壁227f和228f的通道226f。优选地是，通道226f的尺寸使得大量可模制材料不能进入泄放结构225f。泄放结构225f可以优选地延伸到线220f的内缘224f，从而为流体提供排出模具腔230f的通路。
此外，优选地是，泄放结构225f并不延伸进入接近线220f的外缘222f的边缘区域223f。通过在泄放结构225f的外缘提供边缘区域223f，通道226环形成可以用可模制材料填充的、具有在工具辊的外表面上的开口的腔。但是，在一些情况下，可以允许泄放结构延伸到线220f的外缘222f，例如在任何因此形成的开口都太小以至于不能用可模制材料填充的地方，或者在任何这样的填充都是可接受的地方。
除了(或者为了代替)形成在绕在基辊的周围的一根或者多根线上的泄放结构，在其周围绕了所述一根或者多根线的工具辊的表面也可以包括泄放结构，以在加工期间帮助将空气或者其他流体从模具腔里去除。基辊的表面上的泄放结构可以单独使用(在所述线上没有泄放结构)，在这里所述模具腔包括由基辊本身的外表面形成的底部，从而布置了与在基辊上的泄放结构流体连通的模具腔。
图6F的基辊212f的外表面214f被描绘为包括不规则的粗糙表面(通过蚀刻、喷砂等形成)形式的泄放结构。表面214f的泄放结构可以延伸通过基辊212f的整个表面214f，或者仅仅设置在选定的区域里。
由包括了形成在其外表面214f上的泄放结构的基辊212f提供的另外一个的优点是，这可以通过增加在线220f和基辊212f之间引起的摩擦力，帮助将线220f保持在圆柱形基辊212f的周围的合适位置上。
可以使用本领域中公知的任何合适的技术形成关于本发明使用的泄放结构(在所述线或者基辊上)，例如滚花、冲压、压纹、雕刻、传统加工、激光加工、电子放电加工、水喷加工、蚀刻、光刻法等。此外，虽然所描绘的泄放结构是滚花图案和粗糙表面，但是根据本发明的泄放结构可以由能够为流体在两个面对的表面之间移动提供路径的任何合适结构或者表面处理形成，例如通道、产生中空的支座、粗糙表面(通过蚀刻、喷砂等形成)以及其组合。
图7A以平面图描绘了工具辊310，所述工具辊310包括了其中的模具腔不相同的区域314和316。在一个例子中，区域314可以设置有模具腔，而区域316可以基本不设置模具腔。在另一个例子中，在不同区域314和316里的模具腔可以是不同的。在工具辊310上的区域314和316被描绘为具有基本统一的宽度，并优选地也在辊310的圆周周围延伸。
根据本发明的工具辊可以可选择地包括其中的模具腔不相同的区域，所述不同是在于形状不统一和/或没有在辊310的圆周周围延伸。一个这样的变化描绘在图7B中，在该图中，区域314’定向为沿着工具辊310’的宽度方向，并由区域316’包围在其任一侧面上。照此，区域314’形成了沿着辊310’的纵向带。
图7C描绘了另一个工具辊310’，该辊310’也包括区域314’，区域314’或者没有模具腔，或者具有在一些方面和在区域316’里的模具腔不同的模具腔。区域314’能够采用任何形状，例如如图所示的标志。制造工具辊310’的方法可以包括制造包括均匀分布在其整个表面上的统一形状的模具腔的工具辊。在用统一模具腔制造工具辊310’之后，工具辊310’表面的一个或者多个部分(例如区域314’)可以被蒙上，同时其他一个部分或者多个部分(例如区域316’)被加工，以区分在区域314’内的模具腔和在区域316’内的模具腔。加工工具辊的一种方法可以包括，例如部分地或者全部地将在未蒙住的区域里的模具腔充满。用于充满的材料可包括焊料、塑料、蜡等。所使用的材料能够被永久性地置于模具腔内，或者它们可以被移去，以允许再次使用具有例如不同的标志的工具辊。
图8A-8D描绘了用于形成本发明的工具辊里的模具腔的线中的更多变化。所述横截面是横切于所述线的长度获得的，在图8A中，线420a设置有反L形的横截面，同时隔离线440a安装在邻接的线420a之间形成的空间内。
在图8B里，线420b和440b具有配对轮廓。另外，线440b包括非平面的表面442b，所述表面442b在说明性实施例中是一个曲面。在线420b包括形成了需要的模具腔(未显示)的凹陷的地方，增加线440b的外表面442b的曲度可以在由模具腔形成的每个突起的基座的两个侧面上产生相应的圆角。那个圆角可以提高突起的强度，例如增加其抵抗弯曲的能力。另外，弯曲也可以在突起之间产生有脊结构，这能够给予薄膜或者物品额外的刚度。
在图8C里的线420c和440c描绘了具有配对轮廓的线，其包括锥形的侧面。图8D描绘了具有嵌套轮廓的线420d和440d。
由于完成的工具辊在作为模制工具制造和使用期间承受多种压力，使用如图8A-8D中所示的包括配对或者嵌套轮廓的一根或者多根线，可以提高在基辊上的线圈的整体性。在本发明的范围内，可以预想到线的轮廓的许多其他变化。
图9描绘了一种用线520缠绕基辊的工艺，所述线520包括凹陷526和隔离线540，以提供包括模具腔530的工具辊510。应该理解，如果需要，两根以上的线可以绕在一起。
在制造根据本发明的工具辊的方法中，希望的是，在线520和540缠绕之后再加工工具辊510的外表面，以便在完成的工具辊510里提供改善的偏斜。
同样希望的是，通过用碳酸氢钠(烘焙苏打)或者类似的材料吹喷所述辊，去除任何由例如线冲孔和/或线绕辊的加工所残留的毛刺。也可以处理完成的工具辊510，以便在模具腔530内和/或在模具腔530之间的工具辊510的外表面上提供需要的最终表面。例如，用化学蚀刻、沙喷、电镀、涂层或者其他方式改变工具辊510的表面是合适的。
图10描绘了一种工艺，在该工艺中根据本发明工具辊610能够用于形成高纵横比的薄膜。可模制的材料660能够通过例如挤压成形或者注模法施加到工具辊610的表面，以形成包括突起672的薄膜670，所述突起672是工具辊610里的模具腔的复制品。在优选实施例中，当材料660从工具辊610移去时，材料660对工具辊610的粘附力小于在材料660内的粘附力。进一步优选的是，材料660对工具辊的粘附力不超过用于形成工具辊610的一根或者多根线的抗拉强度。
基本上任何可模制的材料都可以结合本发明使用。优选的是，可模制的材料是可定向的热塑树脂。能够挤压模制并应该是有用的可定向的热塑树脂，包括例如对苯二甲酸亚乙酯这样的聚酯、例如尼龙这样的聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈的聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的聚合物、例如聚丙烯这样的聚烯烃以及塑化聚氯乙烯。一种优选的热塑树脂是一种聚丙烯和聚乙烯的抗冲共聚物，其包括17.5％的聚乙烯并且具有的熔体流动指数是30，即能够从Union Carbide，Danbury，Connecticut获得的SRD7-587。热塑树脂也可以包含例如聚丙烯和聚乙烯的混合物这样的混合物、例如聚丙烯和聚乙烯的共聚物这样的共聚物或者作为多层或在交替区域中挤压的混合挤压物。例如可塑剂、填料、染料、抗氧化剂、脱模剂等这样的添加剂也可以加入到可模制的材料中。
在一个优选的工艺中，材料660通过挤压提供到由工具辊610和支持辊680形成的辊隙中。支持辊680优选地提供一些压力，以便帮助将可模制材料660压入工具辊610提供的模具腔630中(见图11)。可选择的是，支持辊680可以由任何能够帮助模制材料进入工具辊610的模具腔中任何连续移动的表面代替。
工具辊610的内部可以提供为真空状态，以便帮助排去空气，否则上述空气可能阻碍将模具腔完全充满。但是，在许多情况下，由于模具腔内的空气从用于制造工具辊610的线之间逸出，不可以提供真空状态。换言之，该工艺可以在没有真空的情况下执行。
同样希望，工具辊610和支持辊680中任一个或者两个都提供一些热量控制。根据工艺条件、可模制材料660的温度、可模制材料660的性质等，希望的是或者加热辊610和680中的一个或者两个，或者冷却辊610和680中的一个或者两个，或者加热上述辊中的一个而冷却另一个。
在将材料660压入工具辊610里的模具腔内并已经充分冷却，以形成具有能够保持需要的一个形状或者多个形状的突起672的薄膜670之后，为了进一步的加工，薄膜670从工具辊610剥离，或者薄膜670能够绕进辊里。例如，如果需要机械紧固带，薄膜674可以被引导进入一个位置或者多个位置，以便改变突起、涂层粘合剂，并执行例如在美国专利5,845,375(Miller et al.)、5,077,870(Melbye et al.)、公开号为WO 98/57565、WO 98/57564、WO 98/30381和WO 98/14086的PCT专利申请中所述的其他处理。
希望的是，将一种或者多种另外的材料引导进入由工具辊610和支持辊680形成的辊隙中，以便给薄膜670提供需要的另外的属性。例如，可以将编织卷材或者非编织卷材引导进入所述辊隙中。可选地，可以通过例如加热、粘合剂、混合挤压等将薄膜670叠压到一个或者多个其他层上。
图11是沿着图10中线11-11获得的图10的装置的剖视图。工具辊610包括由可模制材料充满的模具腔630，以在薄膜670上形成突起672。在图11中也描绘出，在支持辊680上形成了两个凸起结构682。在所描绘的支持辊680上的凸起结构682的一个优点是，每个凸起结构可以产生一条微小的线或者区域，所述薄膜670能够沿着上述微小的线或者区域分开。但是，凸起结构682是可选的，不需要结合本发明提供。
可以并入到支持辊680中的另一个可选的特点是，给辊680的表面增加一些结构，以便增加其表面积。在支持辊680上增加的表面能够增加在薄膜670上的表面积，因此提高设置在薄膜670的背面674上的粘合剂的粘附力。一个有用结构的例子可以是比例为大约每英寸400条线(每厘米160条线)的直线棱柱的微小压纹图案。
图12描绘了使用具有形成在其中的模具腔的线绕工具辊的另一种工艺。所描绘的工艺形成了具有突起772和突起772’的薄膜770，所述突起772从薄膜770的一个侧面延伸，所述突起772’从薄膜770的相对侧面延伸。两个侧面的薄膜770由相对的工具辊710和710’形成，上述两个工具辊710和710’都包括形成在其中的模具腔。突起772和772’在尺寸、形状、定向等方面可以具有相同的特征，或者也可以不同。
图13和14描绘了结合本发明设置的工具辊的又一个实施例。图13是由缠绕线820和840以螺旋图案围绕基辊表面形成的工具辊的一部分的平面图。虽然工具辊可以包括不同的线820和840，但是可以仅仅提供一根单独的线，在这种情况下，附图标记820和840指代所述线的交替的线圈或者绕组。此外，多于两根的线可以绕在根据本发明的工具辊的周围。
在所描绘的实施例中，线820包括多个中空890(但是在图13里只描绘了一个这样的中空)，所述中空890通过线的两个主侧面821和825而形成，所述中空890也占用了线820的外缘822的一部分。除了中空890，凹陷830a和830b也形成在线820的主侧面821和825里。凹陷830a和830b通向中空890。中空890和凹陷830a和830b可以一起。提供组合模具腔，其具有形状不能用单独中空或者仅仅用凹陷获得。
使用线820和840形成的工具辊将包括形成在其中的多个组合模具腔。此外，应该理解的是，如果希望例如组合模具腔不限于由中空结合两个凹陷所形成的结构，每个中空890可设为结合仅仅一个凹陷或者多于两个凹陷。
图15是可使用图13和14里描绘的组合模具腔形成的突起872的透视图。突起872包括从物品870的表面874突出来的主干871。主干871主要通过形成在线820里的中空890形成。一对凸耳873和875从主干871延伸出来。凸耳873和875主要通过如上所述的线820里的凹陷830a和830b形成。
在一些情况下，突起872呈现如图15中所示的形成的形状可能是有用的。但是，在其他情况下，从其原始形成的形状改变突起872的形状是有利的。图16中描绘了一个这样的修改，其中突起872被描绘为从物品870的表面874延伸。主干871基本保持不变，但是凸耳873和875已经被改变，使得它们不再相对于由表面874确定的局部平面垂直竖立。相反地，凸耳873和875已经被加工，使得它们相对于由表面874确定的局部平面水平延伸。在这种构造中，突起872作为例如机械紧固件是有用的，其中凸耳873和875充当能与互补结构(例如环结构)接合的钩。可以用于实现这种变化的工艺的例子包括例如应用加热或者应用加热和机械压力。
图17-19描绘了包括由线里的中空和凹陷形成的组合模具腔的工具辊的另一实施例。图17所描绘的结构包括线920和940，所述线920和940可以是相同的或者不同的，如关于图13的上面所述。线920包括多个中空990，所述中空990通过线的两个主侧面921和925形成(但是在图17的视图中仅描绘了一个这样的中空)。图19中描绘了线940a的一个主侧面的视图，其描绘出形成的凹陷从外缘942延伸到内缘944(所述边绕在基辊的表面上，图中未显示基辊)。可选地，凹陷930a可以不从线940a的外缘942延伸到线940a的内缘944。
图13的结构的一个变化是，线940包括形成在其各自的主侧面里的凹陷930a和930b，使得凹陷930a和930b面对线920的主侧面。这不同于图13和14中所示的结构，在图13和14中，中空890和凹陷830和830b都形成在线820里，且线840具有通常为平面的侧面(但是它们可以包括如本文中所述的泄放结构)。
优选的是，如图17中所示，凹陷930a和930b横切中空990，使得凹陷930a和930b形成了组合模具腔，所述组合模具腔包括由在线920里的中空990和在线940里的凹陷930a和930b限定的体积。此外，尽管在图17中只描绘了一个组合模具腔，但是应该理解的是，使用线920和940制造的工具辊将包括散布在辊的表面上的多个组合模具腔。
图20是突起972的透视图，所述突起972可以使用在图17和18中描绘的组合模具腔形成。突起972包括从物品970的表面974突出来的主干971。主干971主要通过在线920里形成的中空990形成。一对肋条973和975沿着主干971的相对侧面延伸，并延伸通过主干971的高度。肋条973和975主要通过如上所述的在线940a和940b里的凹陷930a和930b形成。
在一些情况下，突起972呈现出它们在图20中形成的形状是有用的。例如，肋条973和974能增强突起972的刚度或者结构完整性。但是，在其他情况下，从其原始形成的形状改变突起972的形状是有利的。图21中描绘了一种这样的改变，其中突起972的主干971基本保持不变，但是延伸通过主干971的肋条973和975已经被改变，使得它们不再相对于由表面974确定的局部平面垂直竖立。相反地，肋条973和975已经被加工了，使得它们相对于由表面974确定的局部平面水平延伸。在这种构造中，突起972作为例如机械紧固件是有用的，其中肋条973和975的所述部分从主干971延伸，充当能与互补结构(例如环结构)接合的钩。能够用于实现这种变化的工艺的例子包括例如应用加热或者应用加热和机械压力。
图22是本发明的另一个物品1070的透视图，该物品包括从物品1070的表面1074延伸的脊1071形成的突起。每个脊1071都包括从其上突出的多个凸耳1073。在一些情况下，凸耳1073呈现出它们在图22中所示形成的形状是有用的。但是，在其他情况下，对凸耳1073的形状进行如关于例如图16和21所描绘和说明的改变是有利的。每个突起的脊1071可以优选地具有一定长度(沿着1011方向)，该长度与物品1070的长度沿着1011方向共同延伸。可选地，每个突起的脊1071具有的长度比物品1070的长度短。每个脊1071沿着1011方向的长度优选地可以比其宽度(从1011方向的横向测量)大，例如，优选地是脊1071的长度是基座1071的宽度的至少两倍或者更多倍。此外，优选的是，沿着共同的方向例如图22中的1011方向，伸长脊1071可以彼此对齐。
图23是工具辊1010的一部分的平面图，图24是沿着图23里的线24-24获得的工具辊1010的放大的剖视图。工具辊1010可以用于制造例如在图22中描绘的物品。工具辊1010由线1020和1040形成，线1020和1040螺旋地绕在基辊1012的周围。线1020具有外缘1022，外缘1022具有在基辊1012上方的高度，该高度小于线1040的外缘1042的高度，产生了在其上的线1040的线圈之间形成了槽的工具辊1010。在线1040的线圈之间形成的槽提供了模具腔，在该模具腔里当工具辊1010接触到可模制材料时能够形成物品1070的脊1071。虽然已经披露的线1020和1040具有通常矩形的轮廓，但是它们能够交替地设置有不同的形状，在这种情况下物品1070的脊1071也将形成和图22中描绘的不同的形状。
同样如图23和24所示，凹陷1030形成在线1020里。凹陷1030用可模制材料充满以形成在图22中所示的脊1071上的凸耳1073。虽然示出的凹陷1030只在线1020里，但是应该理解，凹陷可以设置在或者线1020里，或者线1040里，或者在线1020和线1040里都有。虽然在图23和24中没有示出，但是线1020和1040中的一个或者两个可以优选地包括如本文中所述的泄放结构。
虽然由绕在工具辊1010的周围的线1020和1040形成的槽在辊1010的圆周周围可以是连续的，但是它们也可以是不连续的。图25描绘了包括槽1190的工具辊1110，所述槽1190在工具辊1110的周围延伸一定长度，但是并不形成一个连续的螺旋形槽。伸长槽1190能够例如由其中形成有中空的线形成，所述线如上述的图13和14所示。但是，在工具辊1110里使用的线里的中空典型地在所述线的上述长度上延伸更长的长度。
这些伸长中空的尺寸可以是统一的，并且在工具辊里被均匀地隔开，或者它们的尺寸可以是不统一的，并且被不均匀地隔开。工具辊1110描绘了具有不统一的尺寸和间隔中空的线，当绕在基辊的周围时，所述线形成了具有不统一的尺寸和间隔的槽1190。
由例如工具辊1110的工具辊生产的物品将包括如图26里所示的伸长脊1171。所述脊1171优选地包括在其上形成的突起(未显示)，例如结合图15、20和22所描绘的那些突起。因为在工具辊1110里的槽1190具有不统一的尺寸和间隔，所以在物品1170上的伸长脊1171也具有不统一的尺寸和间隔。
本说明书中引用的所有专利、专利申请和出版物都被整体参引，如同每份文献被单独参引一样。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明的范围的情况下，本发明的各种改变和变化将是显而易见的，并且应该理解，本发明不应被不适当地限制于本说明书中所阐述的说明性实施例。
权利要求
1.一种工具辊，包括圆柱形基辊；以及第一线，所述第一线包括内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面，其中，第一主侧面包括形成在其中的多个凹陷，其中，第一线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得内缘接近基辊，其中，在第一线的第一主侧面里的多个凹陷形成多个模具腔，每个模具腔包括在接近第一线的外缘的工具辊的外表面处的模具开口。
2.如权利要求1所述的工具辊，其中，工具辊还包括通过第一线的第一和第二主侧面形成的多个中空，其中，每个中空包括从其中延伸的凹陷，其中，具有从其中延伸的凹陷的多个中空形成了多个组合模具腔，每个组合模具腔包括在接近第一线的外缘的工具辊的外表处的模具开口。
3.如权利要求1-2中任一项所述的工具辊，还包括绕在基辊的周围的第二线，其中，第二线位于第一线的相邻螺旋线圈之间。
4.如权利要求3所述的工具辊，其中，第二线包括外缘，并且其中第二线的外缘与第一线的外缘等高。
5.如权利要求3所述的工具辊，其中，第二线包括外缘，并且其中第一线的外缘基辊在基辊上方具有一定高度，该高度小于在基辊上方的第二线的外缘的高度，由此螺旋形槽形成在工具辊的外表面上。
6.如权利要求5所述的工具辊，其中，螺旋形槽在工具辊的外表面周围并沿着工具辊的外表面是基本连续的。
7.如权利要求3所述的工具辊，其中，第二线包括位于第二线的内缘和外缘之间的第一和第二主侧面，其中，第二线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得第二线的内缘接近基辊，其中，第二线的第一和第二主侧面基本没有凹陷。
8.如权利要求3所述的工具辊，其中，第二线包括内缘、外缘和位于其间的第一和第二主侧面，其中，第二线包括通过第二线的第一和第二主侧面形成的多个中空；其中，所述多个模具腔包括多个组合模具腔，其中，所述多个组合模具腔中的每个组合模具腔包括所述多个中空中的至少一个中空、所述多个凹陷中的至少一个凹陷，其中，模具开口位于接近第一和第二线的外缘的工具辊的外表面处。
9.如权利要求3所述的工具辊，其中，第二线包括位于第二线的内缘和外缘之间的第一和第二主侧面，其中，第二线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得第二线的内缘接近基辊，其中，第二线的第一主侧面包括形成在其中的多个凹陷。
10.如权利要求3所述的工具辊，其中，第二线的第一主侧面面对第一线的第一主侧面。
11.如权利要求3所述的工具辊，其中，第二线包括位于第二线的内缘和外缘之间的第一和第二主侧面，其中，第二线在基辊的周围绕成螺旋线圈，使得第二线的内缘接近基辊，其中，第二线的第一主侧面包括形成在其中的泄放结构。
12.如权利要求11所述的工具辊，其中，第二线的第一主侧面包括没有所述泄放结构的边缘区域。
13.如权利要求11所述的工具辊，其中，所述泄放结构包括形成在第二线的第一主侧面里的滚花图案。
14.如权利要求1-13中任一项所述的工具辊，其中，所述多个模具腔中的模具腔包括当从模具开口向基辊移动时基本恒定的切向横截面积。
15.如权利要求1-13中任一项所述的工具辊，其中，所述多个模具腔中的模具腔包括当从模具开口向基辊移动时变小的切向横截面积。
16.如权利要求1-13中任一项所述的工具辊，其中，所述多个模具腔中的模具腔包括接近模具腔的底部的切向横截面积，该横截面积大于在模具腔的模具开口处的切向横截面积。
17.如权利要求1-13中任一项所述的工具辊，其中，所述多个模具腔中的模具腔包括模具腔的开口处的切向横截面积，该横截面积小于在模具腔的模具开口和底部之间的某点处的模具腔的切向横截面积。
18.如权利要求1-17中任一项所述的工具辊，其中，所述多个凹陷中的凹陷从第一线的内缘延伸到第一线的外缘，越过第一线的第一主侧面，其中，由所述凹陷形成的所述多个模具腔中的每个模具腔包括接近圆柱形基辊的主基座开口。
19.如权利要求1-18中任一项所述的工具辊，还包括泄放结构，该结构形成在第一线的第一主侧面里。
20.如权利要求19所述的工具辊，其中，第一线的第一主侧面包括没有泄放结构的边缘区域。
21.如权利要求19-20中任一项所述的工具辊，其中，所述泄放结构包括形成在第一线的第一主侧面里的滚花图案。
22.如权利要求19-21中任一项所述的工具辊，还包括泄放结构，该结构形成在第一线的第二主侧面里。
23.如权利要求22所述的工具辊，其中，第一线的第二主侧面包括没有泄放结构的边缘区域。
24.如权利要求22-23中任一项所述的工具辊，其中，在第一线的第二主侧面里的泄放结构包括形成在第一线的第二主侧面里的滚花图案。
25.如权利要求1-24中任一项所述的工具辊，其中，基辊包括形成在基辊的外表面里的泄放结构，其中第一线位于所述泄放结构的上面。
26.如权利要求25所述的工具辊，其中，在基辊的外表面里形成的泄放结构包括滚花图案。
27.如权利要求1-26中任一项所述的工具辊，其中，工具辊的外表面的至少一个区域里基本没有模具腔。
28.一种在物品上形成结构化表面的方法，所述方法包括提供如权利要求1-9中任一项所述的工具辊；使可模制材料接触到工具辊的外表面，以使用工具辊的外表面形成结构化表面，其中，可模制材料至少部分地充满所述模具腔中的至少一些模具腔；以及将结构化表面从工具辊的外表面上移去，其中，结构化表面包括对应于所述多个模具腔的多个突起。
29.如权利要求28所述的方法，还包括在第一线的第一主侧面里形成泄放结构，其中，当可模制材料至少部分地充满所述模具腔中的至少一些模具腔时，在所述模具腔中的至少一些模具腔里的至少一些空气经过所述泄放结构。
30.如权利要求29所述的方法，其中，第一线的第一主侧面包括没有泄放结构的边缘区域。
31.如权利要求28所述的方法，其中，工具辊包括绕在基辊的周围的第二线，其中，第二线位于第一线的相邻的螺旋线圈之间，并且其中，工具辊还包括形成在第一线和第二线之间的泄放结构，其中，当可模制材料至少部分地充满所述模具腔中的至少一些模具腔时，在所述模具腔中的至少一些模具腔里的至少一些空气经过所述泄放结构。
32.如权利要求31所述的方法，其中，所述工具辊包括接近第一线的外缘的边缘区域，其中，边缘区域里没有泄放结构。
33.如权利要求28-32中任一项所述的方法，其中，基辊包括形成在基辊的外表面里的泄放结构，并且其中当可模制材料至少部分地充满所述模具腔中的至少一些模具腔时，在所述模具腔中的至少一些模具腔里的至少一些空气经过所述泄放结构。
34.一种物品，包括基座表面；多个伸长脊，所述伸长脊从基座表面突出；以及多个凸耳，所述凸耳从所述多个伸长脊的每个伸长脊突出。
35.如权利要求34所述的物品，其中，所述多个伸长脊中的每个伸长脊沿着伸长脊延伸的方向与所述物品共同延伸。
36.如权利要求34-35中任一项所述的物品，其中，所述多个伸长脊沿着共同的方向对齐。
全文摘要
披露了工具辊和使用该工具辊制造具有一个或者多个结构化表面的物品的方法。所述工具辊包括外表面，当结合合适粘度或者可成形性的材料使用时，所述外表面能够在物品上形成结构化表面。因为所述工具制造出来是辊形的，所以它们在连续制造过程中使用将很有利。可选择的是，可以使用工具辊来加工离散物品。工具辊由圆柱形基辊(12)构成，并用一根或者多根连续的线(20、40)以螺旋形缠绕。在本质上，所述线(20、40)用于在工具辊上形成结构化表面，该结构化表面与在使用工具辊加工的物品上形成的结构化表面互补。绕在基辊(12)的周围的线(20、40)中的一根可以包括形成在其中的凹陷(26)，当线在基辊的周围绕成螺旋线圈时，在工具辊的外表面上形成了腔。可选择的是，一根或者多根绕线(20、40)的螺旋形状可以用于形成例如一个或者多个螺旋槽这样的连续的螺旋形结构化表面。
文档编号A44B18/00GK1787908SQ200480013123
公开日2006年6月14日 申请日期2004年4月1日 优先权日2003年5月14日
发明者迈克尔·R·戈尔曼, 罗伯特·D·肯普弗, 托马斯·R·拉利贝尔特 申请人:3M创新有限公司