專利名稱：用于把物質分配和散布到目標表面上的可選擇激活的片材的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種片狀材料，它包含了涂敷到目標表面上的物質。尤其是，本發(fā)明涉及了這樣的材料，其中可把物質從片材上釋放并分配到目標表面上。
背景技術：
在當前的物質分配技術中，已開發(fā)了涂覆或浸漬了有用物質的制品，在制品與目標表面接觸時可利用該物質。盡管把物質放在或靠近這種制品的表面上有好處，但往往存在這樣的缺點有用物質在打算使用之前未被保護和受到不小心的接觸。不小心的接觸會造成物質的污染。物質損失在不是所需目標表面的其它表面上，以及/或者其它表面對物質的污染。
處理這種問題的一種方法是對制品采用保護包裝，如套筒、封皮或其它包覆物。盡管這種保護包裝在保持物質的完整性和狀態(tài)方面被證明是有效的，但根據物質的性質，經常的情形是在從制品上除去包裝之前，數量不等的物質留在了面對制品的包裝表面上。另外，這種包裝對制品的總成本添加了不增值的附加費用。這種方法還不能提供控制物質厚度均勻性的方法，因為在轉移、貯存或打開套筒、封皮或其它包覆物時，可把產物(物質)不均勻地抹在載體表面上。
在采用壓敏膠把涂膠表面膠到目標表面上的膠帶、標簽和其它制品的技術中，已經認識到對目標表面過早粘結的問題。也就是說，在把涂膠表面適當定位在目標表面上之前，膠粘劑與目標表面的不小心接觸會造成在一個或幾個位置上的過早粘結，由此妨礙了正確的定位。過早粘結還會在對目標表面最后定位之前，造成膠的污染或質量下降。
處理這個問題的一種方法包括了在材料表面上采用隔離物，在它們之間放置膠粘劑或膠粘物質。隔離物包括從膠粘劑表面向外伸出的任何裝置，在膠粘劑表面露出來為其它表面接觸之前它先被接觸。這種隔離物或者是可變形的，或者是可依靠目標表面的變形來提供膠粘劑與目標表面之間的接觸。雖然這類方法已證明對膠粘劑是成功的，但這種材料通常被設計成膠粘劑仍保持附著在材料表面上，而不是至少部分地轉移到目標表面上。另外，膠粘劑通?；旧媳３衷谙鄬τ谀繕吮砻娴某跏嘉恢蒙?，使得不連續(xù)或斷開的膠層不能均勻地接觸或涂覆目標表面。
因此，希望能提供一種片狀材料，在材料與目標表面接觸時它可把物質傳送和分配到目標表面上來處理目標表面，以及/或者即使去除片材后，物質仍留在目標表面上。
還希望提供這樣的材料它在放置到所希望的目標表面上之前，保護物質不受不小心的接觸。
還希望提供這樣的材料它有助于物質在目標表面上散布而超出初始放置區(qū)域之外。
還希望提供這樣的材料它有助于物質在目標表面上散布而使用者不需與物質接觸。
還希望提供這樣的材料它可利用連續(xù)的制造過程來方便和經濟地進行生產。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種可選擇激活的片材，用于把物質分配和散布到目標表面上。片材包括一個具有第一側和第二側的三維材料片。上述第一側具有許多空心突起，它們從第一側向外伸出并被許多凹谷相互隔開，而第二側具有許多與空心突起相應的凹陷。物質附著和部分充填在包括凹谷和/或凹陷的避免外部接觸的部位中。可使空心突起變形來把物質傳送到目標表面上，由此有選擇地激活片材，物質具有與激活有關的有效粘性，它容許把物質從其被保護部位釋放并分配到目標表面上。合適的物質包括凈化劑、藥劑、軟化劑、潤滑劑、染色劑、防腐劑、防護劑、調味品、膠粘劑、香味劑、防蒸發(fā)劑、除臭劑及其組合物質。
本發(fā)明還包括具有兩種或更多種不同成分的材料，并且特別優(yōu)先采用這樣的物質它可依靠激活來降低有效粘性(如剪切變薄物質)。還可在與片材相對的物質另一側上采用多孔材料的附加層，使得可通過多孔材料來分配物質。多孔材料可提供附加的與物質的有利相互作用，包括提高分配和散布的作用。
附圖簡述盡管本技術說明書以權利要求來結束，它們特別指出和明確申請了本發(fā)明的權利，但可以認為，從以下優(yōu)選實施例的描述將更好地了解本發(fā)明，它參照了附圖，其中相同的編號指示著同一部分，其中

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的頂視平面圖，說明了一片材料，它具有為物質互連模式包圍的截錐形突起；圖2是圖1材料的部分放大的頂視平面圖，表示了突起的陣列；圖3是取自剖面線3-3的圖2材料的剖視圖，它表示了作為突起之間物質層的隔離物的突起，使得與突起最外端接觸的目標表面不與物質層接觸；圖4是相似于圖3的剖視圖，表示了把材料壓到目標表面上的效果，使得由于基本上由翻轉和/或擠壓而產生的突起變形，容許突起之間的物質層與目標表面接觸；圖5是制造本發(fā)明材料的適當方法的示意圖，表示了一個成形屏，它作為環(huán)繞真空滾筒和驅動帶輪的傳動帶；圖6是制造本發(fā)明材料的另一個適當方法的示意圖，它相似于圖5所示的方法，但是直接把薄膜擠壓在成形滾筒上，以及一個噴墨設備(許多壓力噴嘴)從滾筒之外把分離的物質部分噴入空心突起的凹陷中；圖7是由圖6方法獲得的本發(fā)明材料的剖視圖，它表示了附著在已成形材料兩側的物質部分，兩側物質均受同一個隔離突起保護；圖8是由圖6方法獲得的本發(fā)明另一種材料的剖視圖；圖9是由圖5方法或圖6方法形成的材料的剖視圖，它表示了突起的優(yōu)選尺寸關系；以及圖10是本發(fā)明材料的另一個實施例，包括了橫跨在被保護物質上的多孔材料。
優(yōu)選實施例詳述作為本文之用，術語“可選擇地激活”是指在使用者采取某種動作“激活”材料來露出和分配物質之前，材料在與目標表面接觸時基本上呈現非活性的性質。因此，可選擇激活的性質與永久活性的材料帶不同，后者或者以永久敞開的位置保持著物質，或者依靠去除襯墊材料(通常為涂硅紙帶)或包覆物來露出物質供使用。
這種材料的有選擇激活容許使用者在完成激活之前可適當定位對著的表面，以及盡量減少了對物質污染的可能性。該特征容許把材料處理成任何希望的模式，不會遇到物質與其本身或者片材或目標表面其它部分過早接觸的麻煩，而不需要隔離用的釋放薄材、襯墊、隔片之類。
雖然如果有特殊使用要求，在本發(fā)明材料上可設置兩個活性側面或表面，但按照本發(fā)明，目前優(yōu)先提供的材料只有一個活性側面和一個不活性或惰性側面。在有些情形下，可以容許或希望把片材設計成使得在其活性表面上形成斷續(xù)或不連續(xù)的物質層，而在另一種情形下，可把片材設計成在其活性側面上具有連續(xù)的物質層。對于有些用途，也可希望在材料的單側，在不連續(xù)的分離格子和區(qū)域中提供多種產物(如共配料的環(huán)氧樹脂、被催化的反應等)。
在本發(fā)明范圍內設想了各種激活方法，例如用壓縮的機械激活，用張力的機械激活，以及熱激活。但是，可以設想到，可能已有或者會開發(fā)出其它激活方法，它們可使材料激活而能夠起到本文所述的作用。在一個優(yōu)選實施例中，可由施加在片材上的外界作用力來激活活性側面。力可以是沿著基本上垂直于片材方向施加的外界作用的壓縮力，沿著基本上平行于片材方向施加的外界作用的張力，或者是其組合。
在本發(fā)明使用中目前感興趣的一種材料包括了一個三維的均勻一致的卷材，它至少在一個表面上具有活性物質，它由底材的三維表面形狀來避免與外部接觸。在激活之后，這種材料形成一個把物質傳送到目標表面上的物質傳送系統(tǒng)。這種材料包括聚合物或其它片材，至少在一個表面上它被壓花成被抬高“凹坑”型式，在隔離物被變形到使結構成為另外的兩維結構之前，可作為防止隔離物之間的物質與外表面接觸的隔離物。有代表性的結構包括了被普通轉讓并同在審理中的如下美國專利申請的結構1996年1月10日提出的Hamilton和McGuire的系列號08/584,638，名稱為“加壓時可釋放地印到目標表面上的復合材料及其制造方法”，1996年11月8日提出的Hamilton和McGuire的系列號08/744,850，名稱為“具有由可變形隔離物保護的物質的材料及其制造方法”，1996年11月8日提出的McGuire，Tweddell和Hamilton的系列號08/745,339，名稱為“三維套裝阻力片材及其制造方法和設備”，1996年11月8日提出的Hamilton和McGuire的系列號08/745,340，名稱為“改進的貯存包裝材料”。這里引入每個申請的說明作為參考。
三維結構包括一片可變形的材料，它使得第一側面成形得具有被凹谷隔開的許多空心突起。許多空心突起具有最外端。這片材料具有第二側面。第二側面具有與第一側面上許多空心突起相應的許多凹陷。物質附著和部分充填在許多空心突起之間的凹谷中。在有限的情形中，物質把凹谷充填到突起的最高點或稍低于最高點，尤其是如果物質形成彎月面形狀，此時物質厚度隨著離突起表面的距離增加而減少。物質具有低于許多空心突起最外端的表面，因而如果把可變形片材第一側面的一部分對著目標表面放置時，許多空心突起防止物質與目標表面接觸，直到該部分在目標表面上被變形時為止。最好是，從包括翻轉、擠壓和伸長的一組模式中選取一種模式來使許多突起變形。
圖1-4說明了本發(fā)明材料的一個優(yōu)選實施例，它包括了一個用10概括表示的三維片狀結構。材料10包括具有空心突起14的已變形材料12，以及位于突起14之間的物質層16。突起14最好為錐形，具有截錐或圓拱的最外端18。在圖1-4的實施例中，突起14以等邊三角形的型式成等間隔，所有突起均從材料的同側伸出。最好是，突起14的高度比它們的直徑小，從而當它們變形時，它們沿著基本上垂直于材料平面的軸線方向，以基本上為翻轉和/或擠壓方式作變形。這種突起形狀和變形模式可阻止突起14沿著平行于材料平面的方向作折疊，從而突起不會阻礙突起之間物質與目標表面的接觸。
圖3表示了一個目標表面20，它是平滑的，但它也可以是任何表面形狀，它被突起14的最外端18與物質層16相隔開。本發(fā)明的目標表面包括了希望把被傳送的物質涂敷在其上面的任何表面。圖4表示了在對材料12的無物質側面施加了由力F表示的壓力，突起14已被部分變形之后而與物質層16接觸的目標表面20。外部的目標表面或接觸表面可以是柔性或剛性，以及可以是平面或非平面。對于剛性目標表面的應用，最好使三維結構產生如本文描述的變形。
單位面積的突起愈多，則為了抵抗給定變形力的材料和突起的壁愈薄?？蛇x擇突起的尺寸和間隔來提供環(huán)繞突起的連續(xù)物質路線(如圖1-4實施例所示)，從而可對目標表面提供連續(xù)的物質型式，同時也為選擇的激活方式提供了最好的隔離物型式。
用作載體材料的片材可由包含均勻樹脂或其混合物的薄膜制成。無論是用共擠壓、擠壓-涂覆、夾層或其它已知方法組合制成，均考慮了在薄膜結構內的單層或多層情形。片材的關鍵屬性是它可成形來產生突起和凹谷。有用的樹脂包括聚乙烯、聚丙烯、季戊四醇、聚氯乙烯、聚二氯乙烯、膠乳結構、尼龍等。一般優(yōu)先采用聚烯烴，因為它成本低和易于成形。其它合適的材料包括鋁箔、涂覆(涂蠟等)和未涂覆的紙、涂覆和未涂覆的非織物、平紋織物、網格織物、織物和穿孔或多孔薄膜，以及它們的組合物。
可選擇激活片材的不同用途將決定了突起的理想尺寸和密度，以及與之一起使用的物質的選擇?？梢哉J為，突起的尺寸、形狀和間隔，諸如彎曲模量、材料剛度、材料厚度、硬度、變形溫度的卷材性質以及成形過程，決定了突起的強度。需要一個突起剛度的“門檻值”，以防止由于片材多層重疊的重量或者其它的力，諸如因運輸振動、誤操作、落地之類引起的力，使封閉裝置過早激活。
突起的翻轉可使突起的反彈減到最小，從而可用很小的或不連續(xù)提供的力來自行保持片材的激活。例如，在想使激活成為永久的情形，在生效的膠粘劑克服了反彈的情形，或者在想使激活為瞬時的情形，可以采用彈性的突起。此外，在想重復使用材料的情形，希望采用彈性的突起。
在本發(fā)明中，術語“物質”可意味著一種可流動的物質，它被傳送到目標表面之前基本上不流動。“物質”也可意味著一種完全不流動的材料，如纖維材料或其它相互咬合材料?！拔镔|”可意味著液體或固體。在本發(fā)明中把“物質”定義為能保持在三維結構的敞開凹谷和/或凹陷中的任何材料。例如，可采用膠粘劑、靜電、機械相互咬合、毛細管吸附、表面吸收、范德華爾斯吸附力、以及摩擦來把物質保持在凹谷和/或凹陷中。當物質被露出來與外表面接觸時，或者當三維結構被變形、加熱或激活時，至少要從凹谷部分地釋放出物質。本發(fā)明中目前感興趣的物質包括如凝膠、膠漿、泡沫、粉末、聚結顆粒、金屬顆粒、成微膠囊的液體、石臘、懸浮液、液體及其組合物。
本發(fā)明三維結構中的空間通常是敞開的；因此希望物質保持定位，并且沒有激活步驟不會從結構中流掉。本發(fā)明的激活步驟最好是由壓縮使三維結構變形。但是，使物質流動的激活步驟可以是加熱材料到室溫以上或冷卻到室溫以下。或者可包括提供超過地球重力的力。還可包括其它的變形力，如張力和這些激活現象的組合。
可設想術語“可變形材料”包括了薄膜、聚合物薄板、布、織物或非織物、紙、纖維板、共擠壓板、疊層板及其組合物。雖然并不受此限制，所選可變形材料的性質可包括以下各性質的組合或一部分有孔性、無孔性、微孔性、氣體或液體的可滲透性、不滲透性、親水性、疏水性、收濕性、親油性、疏油性、高臨界表面張力、低臨界表面張力、表面預制的組織、彈性屈服、塑性屈服、導電性、以及不導電性。
突起愈大和間隔愈密，則在給定材料中產生伸展的可能性愈大。把突起間隔減少到可制造的最密間隔，會增加材料的伸展，但有利于減少突起之間的物質量。本發(fā)明已成形材料的不同用途將規(guī)定出突起的理想尺寸和密度，以及與之一起使用的物質的選擇。
按照本發(fā)明，用于與可變形材料組合的物質要選擇其物理性質，它使得物質能從三維結構內被保護位置中被分配，并被涂敷到目標表面上。這種分配可以是部分完成，或者實際上基本或完全地完成。
為了促進這種分配，被認為重要的物質性質包括了相對于可變形材料親和力的物質對目標表面的相對親和力，以及在三維結構激活之后物質的表觀粘性或流動性。目前可以認為，物質對目標表面的附著程度最好應大于對可變形材料的附著程度，以及/或者大于對物質本身其它部分的附著程度。或者說，物質對目標表面的親和力大于對其本身或對可變形材料的親和力。
物質可具有固有的粘性和流動性，它可使它從片材內的被保護部位中釋放，或者可需要修改粘性來使它釋放和分配。選擇一種可根據所選激活模式而改變粘性的物質，來得到粘性的修改。例如，對于如壓縮力的機械激活，可以希望是，而且最好是采用通常稱為“剪切變薄”(假塑性)物質的物質。這種物質的例子包括聚合物溶液、各種凝膠和膠漿，諸如牙膏和稠化油膏、油漆、凝膠的木染料等。其它材料僅在達到或超過一定的剪切(屈服應力)門檻值之后，才成為剪切變薄材料。這種材料通常稱為Bingham塑性材料，具有這種性質的物質一個普通例子是稱為番茄醬的調味品類型。
認為影響物質對目標表面粘結或親和力的一些因素包括靜電或帶電；通過氫鍵、共價鍵、離子鍵、部分離子鍵(部分偶極吸引)的化學鍵，范德華爾力、滲透力等；毛細壓力(抽吸)；吸收；吸附；真空/抽吸，等等。其它重要的因素包括物質對目標表面的濕潤性，它用物質在目標表面上的接觸角來表示。
為了促進物質在目標表面上的擴散或散布，特別是如果局部位置與可變形物質有關，為了抵銷物質保留在局部分配型式的趨勢，目前最好利用可修改得在目標表面上可濕潤的物質。對物質在目標表面上散布或分配有幫助的其它因素包括采用具有剪切變薄特性的物質，以及由復合片材使用者提供的機械伸展作用，它在激活之后但在從目標表面上去除可變形材料之前給出側向的機械運動。這種側向機械動作也可對如剪切變薄物質的物質提供附加的相互作用，并可提供附加的好處，如發(fā)泡、生成泡沫、摩擦/磨蝕作用等等。
如果被涂覆或被分配物質的一部分涂到物質原先沒有涂覆的目標表面部分上，則造成了成功的物質散布。從目標表面上去除片材，至少有一些物質留在目標表面上，最好是處于基本上均勻的狀態(tài)。
如上所述，按照本發(fā)明的原理可選擇多種多樣的物質來使用。作為舉例目的，有代表性的物質包括如肥皂和洗衣粉的洗滌劑、如藥膏、消炎膏等的藥劑、保健和美容產品，包括防出汗劑、除臭劑、化妝品、香味品之類。這種片材的其它更廣泛的用途包括如潤滑劑、染色劑的汽車和家庭產品、如油和石臘、膠粘劑、防腐劑之類的防護劑、以及如調味品(芥末、番茄醬等)的食品用途。
還可采用多種物質，它們不僅保護了不小心的接觸，而且在開始就相互隔離(在片材的同一表面或對著的表面上)，并在激活過程中或在隨后的分配和/或散布操作中混合。對于相互作用有利的物質(例如共配料的環(huán)氧樹脂、被催化的反應等)，這種布置特別有用，可提供相互之間和/或與目標表面之間的附加作用。
圖5表示了一個合適的方法，用于制造如本發(fā)明使用材料30的材料。它在圖5中用180概括表示。
第一步驟包括用第一物質涂覆成形屏。成形屏具有一個頂面和許多凹口。涂覆步驟把第一物質涂到頂面上而不跨過凹口。第二步驟包括在成形屏上引入一片具有第一側面和第二側面的材料，使得在成形屏的頂面上第一側面與第一物質接觸。第一物質優(yōu)先附著在這片材料的第一側面上。第三步驟包括使這片材料成形，產生從第一側面延伸到成形屏凹口中的許多空心突起。采用公用的轉移和成形表面把許多空心突起精確地對準第一物質。第一物質在突起之間的凹谷中形成相互連接的物質層。
成形屏181穿過惰輪182和被驅動的真空滾筒184。成形屏181最好是不銹鋼帶，在帶中具有蝕刻成凹口的所希望的突起型式。蓋住真空滾筒184外表面的是無縫鎳屏，它作為成形屏181的多孔的支承表面。
為了生產包含著物質的材料，用物質涂敷器188把物質186涂在成形屏181上，同時成形屏181轉動著通過涂敷器。在進料惰性輪192上，使卷材190與涂了物質的成形屏接觸。當材料通過真空滾筒184，以及依靠從真空源(圖中未示)來的固定真空管道196，通過真空滾筒184把真空施加到成形屏181上時，用一個熱空氣源194把熱空氣沿徑向通向材料190。在用熱空氣源194加熱材料時施加真空。聚合物薄膜最容易熱成形，而如箔或紙的其它材料最好是壓花或液壓成形，其中在成形之前對材料加熱可能沒有好處。已成形的涂了物質的材料198在剝離輪200處從成形屏181上剝離。因為同一個公用成形屏在用于成形突起時也用于把物質傳送到材料上，因此可很方便地把物質型式與突起對準。
不銹鋼成形屏181是一個制成的有縫帶。它按幾個步驟來制造。由計算機程序制定出凹口型式并印在透明片上，以便為光刻提供一個遮光模。用遮光模來產生蝕刻和非蝕刻區(qū)。被蝕刻材料通常是不銹鋼，但也可以是黃銅、鋁、銅、鎂、以及包括合金的其它材料。另外，可在光敏聚合物上，而不是在金屬上蝕刻凹口型式。在上面參考和引入的Hamilton等和McGuire等的專利申請中，更詳細地描述了合適的成形結構。
把成形結構的外表面處理成具有低臨界表面張力，使得依靠冷卻或干燥，物質186將不是堅固地附著在它上面。在一個優(yōu)選實施例中，外表面涂以一種21000系列的專用釋放涂層，它由位于Memphis，TN的Plasma Coatings of TN公司制造和實施?？梢哉J為，該涂層主要是有機硅的環(huán)氧樹脂。當把它涂敷到本發(fā)明方法中所用的不銹鋼上時，該涂層提供了18達因/厘米的臨界表面張力。已證明適于提供較小臨界表面張力的其它材料包括石蠟、硅、聚四氟乙烯之類。
最好把卷材190吸引到物質層186上，至少足以使得物質對卷材190的親和力大于對成形屏181的親和力。例如，如果卷材是聚烯烴薄膜，則由于使得薄膜更易濕潤，對薄膜的電暈放電處理將改進其附著力?；蛘撸鐖D6所示，也可在物質層108的頂上，把材料直接擠壓在成形屏的外表面上。
在當前技術中已經熟知了用熱和真空來成形卷材中突起的替代方法。例如，在卷材靠在成形屏時，對可變形薄膜的卷材的無物質一側施加加熱壓縮空氣，可以產生突起。此外，對靠在成形屏上的卷材作機械壓花，還為采用陰模成形結構提供另一種成形方法。
當成形屏181轉動時，完成了真空熱成形、液壓成形、壓花或其組合，此后環(huán)繞卸料惰性輪200卸除已成形的卷材198。自動的制造過程180還可具有一個噴霧器(圖中未示)，它位于物質涂敷系統(tǒng)188的上游?？捎眠@種噴霧器來對成形結構外表面涂敷可更新的釋放劑，使得物質186可優(yōu)先吸附到卷材190上。或者，也可把永久釋放劑涂敷到外表面，以降低對這種噴霧器的需求。
在成形屏中的錐形凹口可具有從0°到60°變化錐角的側壁。也就是說，凹口可以有直側壁或斜側壁。例如，在具有沖孔的成形屏中可看到直側壁。在共同擁有的Radel和Thompson的美國專利號4,342,314，Radel等的美國專利號4,508,256，以及Mullane，Jr的美國專利號4,509,908之中，更詳細地描述了用光刻制造金屬成形屏的方法，這里把它們引入作為參考。
例如，可施加熱空氣或輻射熱來達到干燥。有些物質不需要干燥，例如粉末或微膠囊的液體。物質186最好不跨過凹口，而是僅保留在凹口之間的成形屏頂面上。在把物質噴到頂面時通過凹口施加低量級的真空，有助于避免物質跨過凹口。
由于優(yōu)先的粘結作用，物質附著在已成形的材料198上。由不同形狀的成形屏凹口可生產出非錐形的突起。例如，凹口可以是棱錐形、半球形、柱形、多邊形和細長形；但是，可認為錐形突起提供了基本上一致的翻轉和/或擠壓阻力?？砂寻伎诔尚蔚迷诮o定型式內生產出不同形狀尺寸和高度的突起，但仍然是，一般希望突起是均勻的，使得變形力可以預計和保持一致。
也已經發(fā)現，突起的形狀影響到片材的疊放或卷材的成卷。例如，如果在同一間隔上相同的突起形狀一再重復，則疊放的相鄰片材和成卷的相鄰層將會套在一起，由此取消了隔離物可保護隔離物內物質的好處。對于套裝成為問題的情形，形狀尺寸或間隔不均勻的突起可能比正規(guī)的錐形突起型式有利。在上面提及和引入的McGuire等的專利申請中，說明了形狀尺寸或間隔不均勻的突起。
因為在用于成形突起時，同一個公用的成形屏用于把物質傳送到材料上，所以物質型式可方便地與突起對準。在一個優(yōu)選實施例中，除了凹口以外，成形屏的頂面是連續(xù)的；因此，在該構形中物質型式在整體上相互連接。但是，如果把不連續(xù)的物質型式涂到成形屏上，則將在突起之間產生不連續(xù)物質型式。
可以認為，突起的尺寸、形狀和間隔，諸如彎曲模量、材料剛度、材料厚度、硬度、變形溫度的卷材性質，以及成形過程決定了突起的強度。例如對聚合物薄膜來說，成形過程是很重要的，因為“冷成形”或壓花將造成剩余應力和與高溫熱成形情形的不同的壁厚分配。對于有些用途，希望提供足以承受至少0.1英鎊/平方英寸(0.69千帕)的壓力，而基本上不會使突起變形到物質與外表面接觸的位置。這種要求的一個例子是為了運輸和/或分配，需要把卷材卷成一卷。即使很低的0.1英鎊/平方英寸(0.69千帕)卷內壓力，在卷材內部的剩余卷內壓力可使卷材中的突起變形，足以使得重疊的卷材層與物質相接觸。需要一個突起剛度的“門檻值”來防止這種卷繞故障的發(fā)生。相似地，如果卷材作為單獨的片材貯存或分配，由于片材重疊層的重量或其它力，諸如由運輸振動、誤操作、落地之類引起的力，需要這個“門檻值”來防止產品的過早激活。
圖6描述了材料成形的另一種方法，用80概括地表示。方法80具有放在成形屏84上的可變形材料82。成形屏84具有頂面86和凹口88。頂面86上涂以物質90，使得物質90不跨過凹口88。與圖5說明的實施例一樣，把材料82放在物質90的頂上。但是，圖6表示了從成形屏之上對材料82作用一個正壓的成形力H，來替代從成形屏之下作用的真空力。成形力H可由對材料82施加壓力的液體所產生，如在液壓成形中產生的情形一樣。也可施加壓縮氣體，可能施加加熱的壓縮氣體來產生成形力H。用于正壓成形的優(yōu)選液體是加熱的水，在普通轉讓的Curro等的美國專利號4,695,422、Curro等的美國專利號4,778,644以及Curro等的美國專利號4,839,216中，更詳細地描述了它的應用，這里把它們引入作為參考。
圖6說明了一個供替代的制造過程，用100概括表示。過程100具有成形屏102，它被彎曲形成一個滾筒。物質源和涂敷系統(tǒng)104放在擠壓器106的上游。物質涂敷系統(tǒng)104把物質108的薄涂層涂到成形屏102的外表面110上。把外表面110處理成具有低的臨界表面張力，使得在干燥或冷卻物質108時，物質108優(yōu)先地附著在引入到物質108的材料上，而不是附著在外表面110上。制造過程100與制造過程180的區(qū)別在于依靠在成形屏102上直接擠壓材料112來產生材料112。而不是把預成形的卷材放在其上面。材料112放在物質層108頂上，并且材料112對物質108的親和力大于對外表面110的親和力，使得在物質108與材料112接觸時，物質108被有效地傳送到材料112上。
成形屏102轉動著通過擠壓器106，材料112被成形如圖5所示。與成形屏102一起圖示了一個真空管道116，從而環(huán)繞物質層108拉拔材料112并進入成形屏102的凹口中，以成形出空心的突起。一旦已成形，空心突起最好在一個“噴墨”型的物質噴射傳送系統(tǒng)120(包括許多壓力噴嘴的壓力噴嘴陣列)下通過，它從成形屏102的外面，把物質122的斑點涂覆到每個空心突起的凹陷中，形成已成形的材料121。雖然在物質噴射系統(tǒng)120和空心突起之間需要對準，但可從確定突起位置的成形屏102中的凹口上，直接對準系統(tǒng)120。這比對準不穩(wěn)定的卷材，特別是對準極薄的卷材要容易得多。此后繞著卸料惰輪118卸除已成形的材料121。
圖7表示了在離開制造過程100之后的已成形材料121。已成形材料121具有突起124和環(huán)繞突起124的凹谷126。在凹谷126中最好是放置了相互連接的連續(xù)物質層108。不過，如以上所述，物質對成形屏的不連續(xù)涂敷會在材料121上產生一個不連續(xù)的物質型式。在空心突起124的凹陷內是分離的物質斑點122。物質108和物質122可以是相同的，如壓敏膠。如果是壓敏膠，物質108和122位于已成形材料121的相對兩側，依靠位于兩個不同類型的保護區(qū)域，即凹谷區(qū)域和在空心突起內的區(qū)域來避免與鄰接材料121的外表面接觸。在該情形中，已成形材料與膠108和122一起，可起到雙面膠帶的作用。但是，物質108和122可以相互截然不同并作為不同的用途?；蛘?，也可如圖8所示，可生產出相似的材料155，它具有僅在錐形突起158內放置的物質152。
可以利用其它制造方法，包括用陽模成形結構來替代圖5和6所示陰模成形結構及其相關凹口的制造過程。這種供替代的制造過程包括了這些制造過程它們在上面參考和引入的1996年11月8日歸檔的Hamilton和McGuire的美國專利申請系列號08/744,850，名稱為“具有由可變形隔離物保護的物質的材料及其制造方法”中作了更詳細的描述。
可以采用對給定物質和所用片材提供滿意結果的任何其它適合的制造方法，包括了把物質和片材連結在一起的手動方法，但并不受此限制。一個這種替代方法是相似于圖6的方法，但其中引入的片材是預先已有的卷材，而不是在成形屏102上被擠壓的材料。圖6方法的另一種修改是采用刮片或刮板件來替代壓力噴嘴傳送系統(tǒng)120，把物質送入與空心突起相應的凹陷內，并保證片材成品中的物質處在低于片材最外表面的被保護位置。
圖9表示了本發(fā)明突起和凹谷的優(yōu)選形狀，它可使得基本上可作為變形模式來翻轉和/或擠壓突起。優(yōu)選的形狀盡量減少了突起的折疊和對物質的干擾，物質可放在突起之間凹谷內、或放在空心突起內、或放在兩種位置中。此外，優(yōu)選的形狀有助于保證一個對突起變形可重復和預計的阻力。圖9表示了由高度尺寸A和底部直徑尺寸B定義的每個突起。底部直徑B對高度A的優(yōu)選比值應使得突起基本上被翻轉和/或擠壓而不折疊，它至少為2∶1。
側壁厚度的分布可影響變形的模式和力來提供更希望的結果。突起的側壁把突起的最外面部分連接到與突起底部周邊相鄰的未成形材料上。所定義的側壁還包括了基本上在最外面部分之內的周邊區(qū)域，它比最外面部分的內部區(qū)域薄得多。對于至少側壁的一部分比相鄰于底部周邊的未成形材料薄得多的突起，可認為在使用時先產生變形。對于至少側壁的一部分比突起最外面部分材料薄得多的側壁，也有利于使變形主要產生在側壁結構內。
在具有較小突起的結構中，如在高密度突起型式中看到的那樣，這種較薄側壁厚度可能特別有用。
生產方法可影響到側壁厚度分布，例如采用具有基本上直屏壁的成形屏，該屏壁確定了成形屏的孔。這種生產過程容許比較薄的側壁厚度，因為可把突起從底部周邊自由地拉入成形屏的凹口內，到達內部支承屏的接觸點上。內部支承屏的用途是防止突起進一步拉拔。這種方法在側壁內可得到更加變化的厚度分布。
在成形時作出微組織也是有用的，如在材料的一側和另一側之間產生出明顯差別。例如，把材料拉入成形屏的凹口中并靠在已有微組織的表面上，例如靠在具有微小孔隙的真空滾筒上，則在本發(fā)明中可得到三維結構最外表面上的微組織。
圖10描述了本發(fā)明材料的另一個實施例，在結構上與圖8所述的相似。但是，除了圖8的結構件，圖10的材料包括了一個附加的結構件，其形式為一層或幾層多孔材料165，它從與片材保護側對著的另一側，蓋住被保護物質152。多孔材料165可以是任何材料，它具有足夠的孔隙而不會阻塞或明顯影響物質152從片材分配到目標表面上的能力，多孔材料可以靠在目標表面上。如圖10所示，多孔材料可包括纖維材料，例如織物或非織物材料、平紋或網格形材料、多孔或多孔隙薄膜之類，多孔材料與片材本身相似或有多種不同的成分。引入這種多孔材料，可在片材激活之前對物質提供附加的保護，并且可提供物質附加分布的好處，使得物質更均勻地散布在目標表面上，尤其在還使片材作移動的情形時是如此。多孔材料還提供了對物質，例如對剪切變薄物質的附加的相互作用，并且可提供其它的好處，如發(fā)泡或生成泡沫等。對這種結構設想的一種用途是可自身提供清洗劑源的清洗布。
一般說，本發(fā)明是一個三維結構，用于避免物質與外表面作不小心的接觸。施加一個壓縮力可使結構轉換成基本上為兩維的結構，使結構壓扁而釋放或露出物質來與外表面接觸。但是，本發(fā)明的范圍也適用于這樣的三維結構，它保持物質不受不小心的接觸，采用壓縮以外的方式來使結構轉換成基本上為兩維的結構。例如，發(fā)明者已發(fā)現，在同一個三維結構上作用一個張力，可使它沿縱向產生塑性變形，由此厚度收縮，相似地露出或釋放出物質。可以認為，在足夠的張力下，突起之間的材料可根據材料平面內的力而變形，由此突起在同一方向上伸長。當突起伸長時，突起的高度減小。隨著足夠的伸長，突起的高度減小到這樣的位置，此時在突起之間、在突起之內或同時在突起之間和之內的物質被露出。
可把壓縮力和張力組合作用到本發(fā)明的材料上，以便從三維結構內露出物質。雖然在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，為了對外表面露出物質，達到上述三維結構足夠變形所需的張力大大高于達到同樣結果的壓縮力，但可以設計一個結構，它可以較容易地被沿規(guī)定平面方向作用的張力所變形。例如，結構可用平行的波紋來替代突起，依靠伸展垂直于波紋但在波紋平面內的結構，可容易地把波紋展平。在Chappell等的美國專利號5,518,801中，說明了其它適合的張力響應結構，這里把它引入作為參考。
在另一個例子中，可加熱來使得由可收縮薄膜制成的同樣結構的厚度減小，以便相似地釋放或露出物質。
除了膠帶、標簽和貯存包覆物，采用本發(fā)明三維結構的例子包括浸漬了洗滌劑的面巾紙、含有為膠囊香水的香味帶、浸漬了膠粘劑的擱板紙和壁紙、藥用蓋片、可傳送到表面的成型調味品、雙成分的膠粘劑、洗衣房用的預處理化學劑、研磨劑的傳送系統(tǒng)，以及在某些動作之前希望避免與基片中物質接觸的其它用途。
如在下文所述，可把不同物質涂敷在已成形材料的對著的兩側?？砂讯喾N物質放在材料的同一表面上，或者在幾何上相互隔開，或者相互混合?？刹糠值匕盐镔|分層。一個例子是相鄰于材料表面有一個膠層，在膠層的露出側面上附著了固體顆粒。如在先前討論的那樣，在激活過程中，或在隨后的分配和/或散布操作中，開始被隔開(在片材的同一表面上或對著的表面上)的多種物質可被混合。
可在相似尺寸比例或在不同尺寸比例下把突起的型式相疊加，例如把單個或多個“微突起”放在其它較大突起的頂上。
盡管已經說明和描述了本發(fā)明的特定實施例，對于熟悉本技術的人員來說，顯然可作出各種變化和修改，而不會背離本發(fā)明的精神和范圍。在所附的權利要求中，試圖包括本發(fā)明范圍內所有的這種修改。
權利要求
1.一種物質傳送系統(tǒng)，其特征在于一個三維結構具有最外表面形狀以及在上述最外表面形狀之間包含著物質的空間，上述物質在上述最外表面形狀之內的高度可使得上述物質避免與外表面的不小心接觸，物質在傳送到目標表面上之前具有明顯的流動阻力，它占有了上述三維結構的上述空間，上述物質一直被保護著，直到上述三維結構被變形到足以成為一個基本上為兩維的結構，由此在無需上述外表面一致的情況下把物質露出來與外表面接觸時為止，上述物質具有與激活有關的有效粘性，它容許上述物質從上述位置上釋放并被分配到上述目標表面上。
2.權利要求1的物質傳送系統(tǒng)，其另一個特征在于上述空間是相互連接的。
3.權利要求1的物質傳送系統(tǒng)，其另一個特征在于上述空間是分離的。
4.權利要求1到3任一個的物質傳送系統(tǒng)，其另一個特征在于沿著基本上垂直于由上述三維結構確定的平面的方向作用一個壓縮力，可使上述三維結構變形，其中，上述三維結構的最外表面形狀在基本上垂直于上述平面的方向上變形。
5.一種可選擇激活的片材，用于把物質分配和散布到目標表面上，上述片材的特征在于三維片材具有第一側面和第二側面，上述第一側面具有許多從片材向外伸出的空心突起并被凹谷相互隔開，上述第二側面具有許多與空心突起相應的凹陷；物質附著和部分充填在避免與外部接觸的位置中，該位置至少包括上述凹谷和上述凹陷中的一個，使得由于上述空心突起的變形，可有選擇地激活上述片材，把上述物質傳送到目標表面上，上述物質具有與激活有關的有效粘性，它容許上述物質從上述位置上釋放并分配到上述目標表面上。
6.權利要求5的可選擇激活片材，其另一個特征在于上述物質附著和部分充填在上述凹陷或上述凹谷中。
7.權利要求1到6任一個的物質傳送系統(tǒng)，其另一個特征在于上述物質傳送系統(tǒng)還包括一片多孔的，最好是纖維的材料，使得上述物質位于上述三維結構和上述多孔材料片之間，并且可通過上述多孔材料片被分配。
8.權利要求1到7任一個的物質傳送系統(tǒng)，其另一個特征在于上述物質在上述三維結構被變形之后具有更大的流動性，上述物質最好包括剪切變薄物質。
9.權利要求1到8任一個的物質傳送系統(tǒng)，其另一個特征在于上述物質從以下一組物質中選取包括凈化劑、藥劑、軟化劑、潤滑劑、染色劑、防腐劑、防護劑、調味品、膠粘劑、香味劑、防蒸發(fā)劑、除臭劑及其組合物質。
10.權利要求1到9任一個的物質傳送系統(tǒng)，其另一個特征在于上述物質傳送系統(tǒng)至少包括兩個不同成分的物質。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可選擇激活的片材,用于把物質(16)分配和散布到目標表面(20)上。片材包括一個具有第一側面和第二側面的三維片材。上述第一側面具有許多從片材向外伸出并被凹谷相互隔開的空心突起(14),而第二側面具有許多與空心突起相應的凹陷;物質(16)附著和部分充填在避免與外部接觸的位置中,該位置包括了凹谷和/或凹陷。空心突起(14)的變形可有選擇地激活片材(10),把物質(16)傳送到目標表面(20)上,物質具有與激活有關的有效粘性,它容許物質從其被保護位置上釋放并分配到目標表面上。合適的物質包括凈化劑、藥劑、軟化劑、潤滑劑、染色劑、防腐劑、防護劑、調味品、膠粘劑、香味劑、防蒸發(fā)劑、除臭劑及其組合物質。本發(fā)明還包括具有兩種或更多種的不同成分的物質,并且特別優(yōu)選依靠激活可使有效粘性降低的物質(如剪切變薄物質)。在與片材對著的物質的另一側上還可采用附加的多孔材料層,使得可通過多孔材料來分配物質。多孔材料可提供與物質相互作用的附加好處,包括提高物質的分配和散布作用。
文檔編號A61K9/70GK1259046SQ98805851
公開日2000年7月5日 申請日期1998年6月4日 優(yōu)先權日1997年6月6日
發(fā)明者彼得·沃辛頓·漢密爾頓, 肯尼思·斯提文·麥圭爾, 理查德·特威德爾·三世, 吉內瓦·蓋爾·奧騰 申請人:普羅克特和甘保爾公司