多重压花片的制作方法

专利名称：多重压花片的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用作压敏型粘合剂的衬垫和其他工业用途的压花片。
发明的背景压敏型粘合剂对连接两种材料很有用。粘合剂与材料之间的界面对于被连接起来的材料性能极其重要。每一界面上粘合作用的下降都可以损害材料的使用。
需要最高负荷性能的一个粘合界面的实例是显示粘合于基材的图象的耐久膜，这里的膜是背衬材料，粘合剂层加在膜上粘合基材。大型图象膜与基材的粘合会遇到空气截留在膜与基材之间的问题。任何一个曾经试图贴壁纸的人都能体会到截留在粘合剂背衬膜下面的空气不容易被赶出时出现的挫败感。此问题最普通的解决方法是揭掉膜重贴，或在膜上打孔释放截留空气。粘合同一张膜到基材上的多次尝试会损害压敏粘合剂的性能，或者增加基材上膜的不平整或不正的几率。在膜上打孔损伤它的外观。赶走气泡，劳动强度也很大。
现有方法专注于压敏型粘合剂的特定外形结构，提出了图象膜与基材之间容易实现的粘合方式。优等的用于图象的压敏型粘合剂商品连带图象膜可从美国明尼苏达州St.Paul的3M公司购到。具有这种功效的压敏型粘合剂在许多专利中均有揭示。描述这样材料的专利的代表性例子包括美国专利No.5,296,277和5,362,516(两篇都是Wilson等的)和5,141,790(Calhoun等的)。这些专利揭示出粘合剂外形怎样从粘合剂和剥离衬垫之间的界面形成。粘合表面上外形的主要特征是与粘合剂表面分离的隆起部分具有相同的接触面积。
发明的概述此技术需要获得片上的复杂压花图案的方法，这里的复杂图案是通过允许在多重压花片上形成各种各样的物质的形成物的多重步骤而获得。
本发明的一个方面是通过形成具有多重压花图案的片，提供解决形成复杂压花图案的问题的方法。
一个多重压花的片可以用作压敏型粘合剂的可剥离的储存衬垫，或用作将压敏型粘合剂从片上移到基材的转移型衬垫。
“压花”意指具有三维有效图案的片上或模具的外形，它与衬垫或模具上的平面二维尺寸不同。
“图案”意指可以应用任何几何学理论形成的任何压花形成物，任何几何学理论包括但不局限于欧几里德几何学和分形几何学。
“多重压花”意指两个或多个压花图案在片上重叠而产生不同压花深度的复杂图案。
本发明的另一个方面是具有至少一个多重的连续压花表面的载片，其中由前面压花图案形成的凹陷在后续的图案压花时基本维持原状，即使后续的压花图案重叠到由前面压花图案形成的凹陷上。
虽然多重压花步骤可以通过设计一个合适的工具或模具合并成单一步骤，但多重步骤的优点是可以在后续的压花步骤进行前向由前面步骤形成的凹陷里填进去物质。相同或不同的物质数目可以与连续的步骤数目一样多，或可以是它们的任何子集。一旦该数目的相同或不同物质留在多重压花片中，它们可以从它们的多个深度的凹陷中取出以供应用或以供进一步加工或组装。
在压花片中加入各种物质可以有一定的好处。该物质的非限制性例子包括粘合剂、树脂、聚合物、粒子、淤浆或悬浮液。
当压花片指最终的产品，而不是指连续的生产方法时，向由前面压花形成的凹陷内填充的物质接着经受后继的压花而形成最终产品。在这个实施方案中，如肥皂、润滑剂、香水、和研磨剂淤浆那样的液体可以填充一个或多个深度的压花凹陷。
本发明的多重压花片可以提供许多系列的组合，给出许多的压花图案，多种压花和填充压花片的种种物质。
然而，载片的最普通的多重压花是用作压敏型粘合剂剥离衬垫的双重压花片，本发明不局限于仅仅双重压花。种种复杂的压花图案可以形成，以有利于许多工业应用，例如，通气的段状粘合剂转移带(Segmented Adhesive Transfer Tapes(SATT))(如美国专利No.5,344,681和5,449,540(两篇都是Calhoun等的)所揭示的，它是a)可定位的，b)可重定位的，或c)由两种不同粘合剂组成；研磨剂是a)双重形状的，和b)由两种不同矿物质粒度组成；打磨垫；柔性印刷电路上的突出垫；药物或化妆品载体；等等。
本发明的另一个方面是压花的方法，它包括用第一种图案对具有至少一个表面的载片进行压花，产生第一种图案的凹陷；用第二种图案对表面进行压花，产生第二种图案的凹陷；其中由第一压花步骤形成的凹陷在第二压花步骤进行时基本维持原状，即使第二压花步骤将第二种图案重叠到由第一压花步骤形成的凹陷上。
本发明的多重压花片的一个特征是一种压花图案可以用于一种用途，而另一种压花图案可以用于不同的用途。
多重压花片的另一个特征是片表面上形成的复杂外形，这可以用作压敏型粘合剂领域的衬垫、后续加工的研磨剂淤浆的载体、柔性印刷电路上的突出垫、或药物或化妆品的载体。
多重压花片的另一个特征是能够控制由多重压花图案形成的片的复杂外形的特性。
多重压花片的另一个特征是能够控制将用于后面应用或进一步加工的相同或不同物质的向不同深度凹陷填充的层状加入。
本发明的另一个优点是创造了使用不同深度的凹陷和相同或不同物质来连续生产产品的方法。
本发明的另一个优点是压敏型粘合剂借助支撑基材而不用压敏型粘合剂专门的组合物或配方就能允许流体(例如增塑剂、废气或截留空气)从粘合界面流出的能力。
本发明的另一个优点是能使用种种类型的压敏型粘合剂的能力，只要也提供片粘合到基材后能使压敏型粘合剂除气的能力。被包括的此类压敏型粘合剂类型由美国专利No.5,296,277和5,362,516(两篇都是Wilson等的)和5,141,790(Calhoun等的)揭示。使用本发明的多重压花片的实施例是用作剥离衬垫，如待审的PCT专利申请No.____________(Sher等)(代理人的备审案52771 PCT 7A)所揭示。
其他的特征和优点可由本发明描述的与下列附图有关的实施方案明显看出。
附图的简述

图1.第一压花步骤之后片的横截面图。
图2.第二步压花步骤之后图1中片的横截面图。
图3.本发明的双重压花片的扫描电子显微照片。
发明的实施方案图1描绘了根据本发明的第一压花步骤制成的具有表面12的片10，表面12具有压花图案14。图2描绘了根据本发明制作的具有表面12(带压花图案14)的片10，它已经经受了第二压花图案16的加工。
片10对本技术领域中的技术人员来讲可以是任何可被压花的片。片的非限制实例包括来自明尼苏达州St.Paul的Minnesota Mining and ManufacturingCompany(3M)、和其他衬垫产品的制造商例如伊利诺斯州Oakbrook的RexamRelease Corporation、或伊利诺斯州Westchester的Daubert Coated Products的种种商品材料，当本发明的片用作剥离衬垫时，这样的衬垫通常是带有商品硅氧烷剥离涂层的涂覆聚乙烯的纸、带有商品硅氧烷剥离涂层的涂覆聚乙烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、或是当制造时可以以图案压花的流延聚丙烯膜，然后用商品硅氧烷剥离涂料涂覆。其他有用的衬垫与Calhoun等的和Wilson等的专利一致。
图2所示的多重压花片10可以具有复杂外形连续成形所需的任何尺寸。例如片10的无压花部分厚度为T，由图案14进行压花的厚度为X，由图案16进行压花的厚度为Y。鉴于物质守恒原理，如果片10的二维尺寸不或不允许扩展，图案14的压花、图案16的压花、或者两者与原来厚度T相比实际上都可以增加片10的厚度，如大块陆地运动形成山脊一样。例如在待审的PCT申请(代理人的备审案52771 PCT 7A)中，隆起部分可以由大区域压花形成，这里隆起部分的高度超过了剥离衬垫的原来厚度。
不考虑物质守恒，厚度X对厚度T的百分比可约在1％-99％范围内，这意味着在表面12上由图案14形成的凹陷深度可以从厚度T的很小分数变化到几乎整个原来厚度T。
厚度Y对厚度T的百分比可以约在1％-99％范围内，这意味着由表面12上图案16形成的凹陷深度可以从厚度T的很小分数变化到几乎整个原来厚度T。
此外，片10具有总区域“A”，第一区域“B”包括由图案14压花形成的凹陷，区域“C”包括由图案16压花形成的凹陷。图2显示以图案14形成的凹陷如何覆盖片10的整个表面12并也位于以图案16形成的更大凹陷里。这样，总区域A＝区域B，整个区域C位于区域B内。然而，本发明的多重压花片可以根据本技术领域的技术人员的需要具有多种复杂外形。
B对A的百分比可以约在1％-100％的范围内，意味着表面12可以以图案14进行压花，该图案范围为从这样以图案14压花的表面12的很小分数到以图案14压花的整个表面12。
C对A的百分比可以约在1％-100％的范围内，意味着表面12可以以图案16进行压花，该图案范围为从这样以图案16压花的表面12的很小分数到以图案16压花的整个表面12。
图案14、16或两者的压花形状可以从弯曲部分的恒定半径变化到在片10的凹陷中形成压花的至少两个表面为多边形形状。
图案14、16或两者的压花宽度可以约在1μm至10,000μm范围内。
图3显示了可以在本发明的片上形成的复杂外形的实施例，它可用作剥离衬垫，如待审的PCT专利申请No.__________(Sher等的)(代理人的备审案52771 PCT7A)所揭示。此扫描电子显微镜照片显示出具有表面22的衬垫20，表面22具有内连的压花图案24和第二压花图案26。可以加入两种以上的图案。
仔细观察图3可看到图案24包括较平的平区27，即已从衬垫20的起始平面22凹下的大方格，和在压花工序中由平区27的材料移动而形成的一系列隆起部分28。图案26形成一系列凹陷29。
片10或衬垫20的连续生产过程决定了压花的次序。双重压花衬垫20的生产实际上首先需要形成较小压花图案26，接着形成较大的压花图案24。在制造两种压花图案的时间间隔内，所需要的物质可以加入第二压花图案26内，例如玻璃珠，加入方式按美国专利No.5,296,277(Wilson等)所述。
形成的多重微压花衬垫20具有总区域“A”、以图案24压花时形成的平区27的第一区域“B”、和以图案24压花时形成的隆起部分28的区域“C”、和位于平区27和隆起部分28中的凹陷29的区域“D”。图2显示了一个凹陷29如何能位于隆起部分28中。这样，A＝B+C，而且所有区域D位于区域B或C或两者之中。
图案24和26可以根据技术的需要而变化，可看出图案相互重叠。例如，图3中平区27是不连续的，因为模具上形成图案24的分开的凸出部分相互间不相交。同样，凹陷29也是不连续的，因为模具上形成图案26的的分开的凸出部分相互间也不相交。
图案24的结果是生成相互间分开的平区27，图案26的结果是生成相互间分开的凹陷29，相连的隆起部分28是分开的平区27压花时的副产物。
也就是说，模具的外形是微复制粘合剂的最终外形的正图象。衬垫20用作将模具图象转移到微复制粘合剂上的逆图象。因此，衬垫20的压花模具的外形基本是微复制粘合剂的外形。
当衬垫20用作接触粘合剂以获得由图案24和26生成的外形时，平区27对表面22(B对A)的面积百分比可以约在35％-99％的范围内。较佳地，百分比可约在50％-98％。优选地，百分比约在60％-97％。更佳地，百分比约在70％-96％。最好B对A的百分比可约在85％-95％，以保证流体充分外流而不对支撑基材的粘合产生不利影响。隆起部分28对表面22(C对A)的面积百分比分别是余数。
凹陷29对表面22(D对A)的面积百分比可以约在1％-70％的范围内。优选地，百分比约在2％-25％。最好D对A的百分比约在3％-15％，因为综合粘合剂的可再定位性和最终粘合剂粘合强度。
这些表示出的有关衬垫20的百分比在与衬垫20接触的粘合剂的相反外形上产生几乎相等的百分比。然而，如美国专利No.5,296,277(Wilson等)所揭示，它们粘合的二维粘合表面很重要。因而，当产生凹陷29的容积或几何形状以形成这些凹陷时，本发明不受这些关于凹陷29面积的百分比的限制。也就是说，凹陷29可以由本技术领域的技术人员，在上述面积百分比内采用任何要求的实体几何形状。
生成平区27的图案24的压花将材料移进隆起部分28。象大块陆地运动形成山脉一样，隆起部分28起因于表面22。当平区压花的深度只有几个微米时，由表面22形成的隆起高度约为3-45μm，优选约为5-30μm，最好约为6-20μm。
图案26的压花深度可以约在4-200μm范围内，优选约为8-100μm，最好约为10-30μm。因为图案26的压花先于图案24的压花，这里标出的深度是两种压花的累加结果，不一定是压花模具的高度。
此外，对本技术领域的技术人员应该是显而易见的是需要的压花模具的尺寸可以超过所要求的压花深度，这是因为被压花的衬垫20的粘弹性。
任何图案24、图案26或它们的组合的压花“侧壁”可以呈现任何所要求的形状，可从弯曲部分的恒定半径变化到位于图案24或26内的至少两个表面为任何多边形形状。压花横截面形状的非限制性实例、包括弧形、长方形、梯形、三角形、双峰等。美国专利No.5,296,277(Wilson等)描述了为了提供用粘合剂粘合在形成凹陷29时需考虑的一些变量。
在任何图案24、26或它们的组合中的压花宽度可以根据需要而变化。例如，在图3中，表面22中形成平区27和凹陷29的压花宽度是较一致的。然而，为了流体外流，图案可以贯穿整个表面22而变化，而不是象流域中的一个支流形状。
例如，为形成流体外流的微槽，可以使用一个衬垫20，它具有在粘弹性达到平衡后形成最终宽度约小于200μm、优选约为50-120μm的隆起部分28的图案24。图3中隆起部分28约为100μm宽。
片10或20形成的外形的精度可以采用种种机械加工技术达到。机械模具工业可以由此技术领域中的技术人员制造所需任何图案的模具。欧几里德几何图案可以以任何尺寸、形状、和深度的压花的凸起图案以任何数目的步骤而形成。
模具可以从平面压机变化到圆柱形鼓到其他曲线形状，依据如何用它按所需要求进行压花步骤。
模具来源的非限制性例子包括商品照相平版印刷板和滚筒、精确刻花的板和滚筒、激光加工板和滚筒等。
发明的实用性本发明的多重压花片可以用于利用片表面的复杂外形进行的物质成形。因为片的多重压花连续产生，物质可以放置在第二图案压花进行前由第一图案引起而形成的凹陷内。
出乎意料的是后续的压花图案不明显地破坏前面的压花图案，目的是使片表面形成可控制的复杂外形。
当压敏型粘合剂是在片10或20上以压花图案而形成的所要求的材料时，这样的压敏型粘合剂可以选自种种常规粘合剂制剂，以获得片10或20上的片格外形。
粘合剂的非限制性例子包括压敏型粘合剂、在使用时对压力敏感的热熔或热活化粘合剂，例如美国专利No.4,994,322(Delgado等)、No.4,968,562(Delgado等)、EPO公布的0570515、EPO公布的0617708所揭示的压敏型粘合剂；美国专利No.5,296,277和5,362,516(两篇都是Wilson等的)、和5,141,790(Calhoun等)、和PCT专利申请No.WO US96/1687(Keller等)所揭示的压敏型粘合剂，和在Handbook of Pressure Sensitive Adhesives，第二版(Von Nostrand Reinhold，N.Y.1989)中Satas等所揭示的任何其他类型压敏型粘合剂。
当其他物质例如肥皂、润滑剂、香水、研磨剂淤浆、或任何其他溶液、乳液、分散液、或其他液体要求与本发明的片一起使用时，此行业的技术人员不用脱离本发明的范围就可以容易地确定可能的一系列组合，以给出大量可能的压花图案，多种可能的压花，加入用作转移型制品或储存其他物质的最终制品的压花载片的种种可能的材料。压花片与一些物质例如肥皂或香水一起，优选地用作最终制品。
市场上可购得的肥皂、香水、淤浆、润滑剂等可以与本发明的片一起使用。
实施例中描述进一步的实施方案。
实施例实施例1一个含空凹陷的压花的ControltacTMPlus衬垫(购自3M，St.Paul，MN)使用一个具有0.25mm直径柱的金属模具进行压花，柱以190个柱/厘米2的正方形点阵图案排列。商用ControltacTMPlus衬垫凹陷直径约50-75μm、深10-15μm，以1120个凹陷/厘米2的正方形点阵图案排列。第二压花的深度从几个μm变化到约15μm。衬垫表面的检查采用扫描电子显微镜检查法，在由第二压花形成的凹陷的底部检查(商用)第一压花形成的凹陷。在第二压花的更深的深度显示出由第一压花形成的凹陷的直径比它们起始直径尺寸略有减小。然而，第二压花步骤不会消除由第一压花步骤形成的凹陷的存在。一个多重压花片就形成了。
实施例2用玻璃珠淤浆填充凹陷的一个第二次压花的ControltacTMPlus衬垫使用一个模具实施第二次压花，模具在一面上具有2.5mm的正方形的多个柱，并被0.38mm宽的相交凹槽隔开。第二压花步骤完成后，将粘合剂带层压至衬垫的表面，然后分层、在光学显微镜下检查。在粘合带的表面上可观察到成群的玻璃珠，同时可看到粘合表面上具有与第二压花中使用的模具图案相一致的相交凹槽。形成的带子是一根在将带子施用到基材后具有空气通道外形的可定位粘合带。
实施例3一个三层组成的剥离衬垫，中心部分是97微米的聚对苯二甲酸乙二酯，21-22微米经消光处理的聚乙烯在基材，21-22微米经上光处理的聚乙烯在上层，上光的一面上带有硅氧烷剥离涂层，此衬垫被实施微压花，在上光的有硅氧烷涂层面上形成小凹坑，而且根据美国专利No.5,362,516描述的步骤凹坑用玻璃微珠填充。凹坑直径约为70微米，深18-19微米，以300微米间距呈正方形点阵排布。通过使剥离衬垫经过肖氏硬度85的硅橡胶辊和刻花的金属辊之间，将第二压花图案施加到剥离衬垫上。刻花的图案是凹线(微凹槽)，大约80微米宽，24微米深。凹槽相距1.3mm并形成方格，其中凹槽与辊圆周成45度。硅橡胶辊的设定点温度是110℃，刻花辊的温度是104℃。辊由气缸一起施加大约22N/mm的挤压力。剥离衬垫以约1.6cm/sec的速度经过此设备。这样就在剥离衬垫的上光的有硅氧烷涂层面上形成了连续的相交的隆起部分图案。隆起部分顶部是弧形，与底面以圆角相连。隆起部分的平均尺寸是约85微米宽、18-19微米高、间距与刻花图案中的一样。隆起部分相交处平均高16-19微米。此图案重叠到第一微压花图案上而基本上并不改变第一图案，除了个别的凹坑被升到隆起部分的顶端，或在隆起处被剪断(见图3)。衬垫采用飞行时间二次离子质谱法(TOF-SIMS)、使用脉冲25KeVGa+一次离子束进行分析，离子束的直径约1微米，光栅覆盖400×400微米的面积。在衬垫上微压花隆起部分上及其旁边可以看到硅氧烷均匀分布。
制备一种丙烯酸类压敏型粘合剂溶液(在美国专利5,296,277中称为粘合剂溶液1，用每100份树脂(phr)中的18.5份来自Arizona Chemical Co.的NirezTM2019型树脂改性)并于66℃干燥10分钟，形成约厚32微米的粘合剂膜。露出的粘合剂面在室温下层压至46微米厚增塑的白色柔性的可仿形的乙烯基膜上，此膜与在3MTMControltacTMPlus图象标识膜系列(Graphic Marking Film Series)180-10中使用的一致。层压工序使用Vanquisher辊层压机(威斯康星州的Stoughton，Stoughton Machine and Manufacturing Co.，Inc.)在200kPa(30磅/吋2)表压和大约2.5厘米/秒的速度下可以得到基本平整的结构。除去剥离衬垫后，露出的压敏型粘合剂表面具有连续的凹进微槽和相交点(与除去的剥离衬垫的微隆起部分相对应)。
该压敏型粘合剂具有测量的平均尺寸约80微米宽、约15-18微米深的槽、对应于衬垫上凹坑的均匀阵列的8-12微米高的凸出玻璃珠堆。
此样品也适用指压或用PA-1手动敷贴器(Hand Applicator)压到平的基材上。具有微槽的压敏型粘合剂层的样品不需要特殊的应用技术，敷贴容易，并可以获得粘合平整的图象膜，而且实质不截留空气气泡。任何故意皱折膜而形成的气袋在敷贴时或敷贴后可以容易地压出。气袋的消除不需要将膜上鼓凸出来的气袋挤压至样品的边缘(即当气袋移动时需要压敏型粘合剂在相邻面上剥离)。结果也显示在横向(X-Y方向)除去空气，不需通过膜的Z轴使空气散逸或从基材上揭起图象膜。所有样品与基材粘合良好，没有显示出不希望有的边缘翘起的迹象。
作为对比，对照样品由只具有压花图案26而无压花图案24的“仅有凹坑的衬垫”制作。对照样品需要十分小心地避免截留许多气泡。由“仅有凹坑的衬垫”制作的对照样品，其截留的气泡和气袋不能被挤压出，除非揭起图象或当揭起时推挤在样品下面的气袋。
本发明不局限于上述实施方案。附权利要求书。
权利要求
1.载片，包括至少一个多重的以图案连续压花的表面，其中由前面压花图案形成的凹陷在后续的图案压花时基本维持原状，即使后续压花图案重叠到由前面压花图案形成的凹陷上。
2.如权利要求1所述的片，其中由一种压花图案形成的凹陷可以用于一种用途，而由另一种压花图案形成的凹陷可以用于不同的用途，由表面上任何压花图案形成的凹陷深度可以由片原来厚度的很小分数变化至几乎整个原来厚度，表面可以以任何图案进行压花，图案范围可以从表面积的很小分数变化至表面的整个面积，和在压花时由凹陷引起的材料移动形成隆起部分。
3.如权利要求1或2所述的片，其中以任何图案进行压花的形状可以从曲弧的恒定半径变化至至少两个表面为多边形形状，和以任何图案压花的压花宽度可以在1微米至10,000微米的范围内。
4.压花的方法，包括如下步骤(a)以第一图案对具有至少一个表面的载片进行压花，形成第一图案的凹陷；(b)以第二图案对表面进行压花，形成第二图案的凹陷；其中由第一压花步骤形成的凹陷在第二压花步骤中基本上维持原状，即使第二压花步骤将第二图案重叠到由第一压花步骤形成的凹陷上。
5.如权利要求4所述的方法，其中由第一压花步骤形成的凹陷可以用于一种用途，而由第二压花步骤形成的凹陷可以用于不同的用途。
6.如权利要求4或5所述的方法，还包括在进行第二压花步骤前用物质填充由第一压花步骤形成的凹陷的步骤。
7.如权利要求4-6中任何一项所述的方法，还包括填充由第二压花步骤形成的凹陷的步骤。
8.将权利要求1-6中任何一项所述的片用作压敏型粘合剂的剥离衬垫的方法。
9.将权利要求1-6中任何一项所述的片用作储存另一种物质的最终制品的方法。
全文摘要
具有至少一个多重的连续压花表面的载片,其中由前面压花图案形成的凹陷在后续的图案压花时维持原状,即使后续的压花图案重叠到由前面压花图案形成的凹陷上。压花的图案可以是采用微复制和其他技术由机械模具制出的欧几里德(Euclidean)或分形几何学的形状。载片可用于压敏型粘合剂的剥离衬垫和许多其他的工业和消费应用。
文档编号B29C59/02GK1241962SQ97181079
公开日2000年1月19日 申请日期1997年6月3日 优先权日1996年12月31日
发明者C·D·卡尔霍恩, D·C·科斯肯梅基 申请人:美国3M公司