專利名稱：真空助壓層壓裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層壓薄膜的裝置和方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供利用真空來(lái)形成層壓壓力的裝置及其使用方法。
盡管在將一薄膜層壓到一基底上時(shí)要求采用壓力，但往往會(huì)難以提供足以有效地影響到層壓工藝過(guò)程的壓力。例如，當(dāng)將兩薄膜層壓在一起時(shí)，諸如用輥式結(jié)構(gòu)，就必須對(duì)其輥?zhàn)拥钠盍舫鲈Ａ?，這是由于通常層壓力只能施加于輥?zhàn)拥亩瞬俊Ｆ浣Y(jié)果就會(huì)使輥?zhàn)蛹捌渲С薪Y(jié)構(gòu)的尺寸和重量變得龐大和笨重，以補(bǔ)償輥?zhàn)悠钔瑫r(shí)在層壓處形成足夠強(qiáng)的均勻壓力。
在將涂有粘接劑的塑料薄膜、特別是聚乙烯薄膜層壓到用于多種原因的諸如廣告、裝璜、保護(hù)等等各種表面上的應(yīng)用場(chǎng)合中，還能找到另一例子。這些表面可能面積十分大，通常是大到3米×16米。這些薄膜粘接到諸如墻壁、載貨汽車掛車側(cè)面、廣告牌等非常大的水平或垂直表面上。這些薄膜很少大得足以用單張、整張的薄膜來(lái)復(fù)蓋整個(gè)表面，因此，通常就要采用多張薄膜。此外，試圖制出更大薄膜還會(huì)使得這些薄膜更加難以處置和與其它薄膜對(duì)齊。這些表面還具有很大的平整和不平整部分，諸如具有被波紋狀物或鉚釘或其兩者所隔斷的平整表面的載貨汽車掛車側(cè)面。這些帶有平面部分、突起部分和凹陷部分的表面要求熟練技術(shù)人員將薄膜粘貼到所述各表面上，并確保這種薄膜也粘接到突起物或凹槽或者其兩者上。
在敷貼這些薄膜的最普通的方法中，通常是采用一較小的、約長(zhǎng)10厘米的塑料滾子而用手迫使薄膜貼靠于基底上。這是一個(gè)勞動(dòng)強(qiáng)度極大的的工藝過(guò)程。而且，該敷貼裝置要求熟練的技術(shù)和耐心才能敷貼得好，無(wú)皺紋并且使所有薄膜都能對(duì)齊。
對(duì)鉚釘進(jìn)行處理以減小隆起的現(xiàn)行技術(shù)包括(a)在鉚釘周圍對(duì)薄膜進(jìn)行打孔；(b)用一熱源、通常是熱風(fēng)槍或噴燈來(lái)加熱薄膜；以及(c)用一硬刷子將薄膜刷平，該刷子通常是直徑約為2.54厘米并且在一稱為鉚釘刷的短木柄上附連有長(zhǎng)為1.25厘米的硬毛的刷子。在將薄膜粘接到不規(guī)則的基底上之后，通常采用加熱后處理以增加粘接力并進(jìn)一步減小薄膜中的應(yīng)力。在將薄膜搭擠在各種可歸納為突起物或凹槽的不規(guī)則表面區(qū)域時(shí)，通常將薄膜加熱。由于薄膜密度較低并且熱源溫度較高，故加熱速度會(huì)是每秒幾百度。還會(huì)有類似的冷卻速度。如果因加熱而使薄膜變得太軟，那么在它受到鉚釘刷的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，薄膜易被損壞。如果薄膜太冷，則應(yīng)力未能充分消除，結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生隆起。因此，當(dāng)薄膜完全軟化時(shí)，本技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)熟練技術(shù)人員就極難將涂有粘接劑的薄膜可靠地粘接到一不規(guī)則表面上去而不損壞薄膜。如果有損壞，則在該位置處的薄膜其強(qiáng)度就會(huì)變?nèi)鯊亩贡∧さ氖褂脡勖s短。如果在該薄膜上有圖案，則在損壞位置處的圖形就會(huì)受損。即使該圖象如載貨汽車掛車側(cè)面的壁畫那樣大，圖像的崎變色差仍會(huì)十分顯眼，從而不能使掛車車主、拖車側(cè)壁上所示產(chǎn)品的營(yíng)銷人員以及化了相當(dāng)大的勞力以及其它努力將圖象薄膜粘貼到拖車側(cè)面的圖象制造者感到滿意。
所述裝置和方法特別有利于將涂有粘接劑的塑料薄膜、尤其是聚乙烯薄膜敷貼于大面積上，以提供更佳的外觀、更長(zhǎng)的使用壽命等。其中一些最常用的表面包括載貨汽車側(cè)面、壁面、指示牌、建筑物的某些部分、車輛等等。對(duì)于薄膜敷貼來(lái)說(shuō)，這些大表面要求花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間和很多的勞力。這樣就常常會(huì)使做此薄膜的項(xiàng)目本身增加較多成本。而且，許多敷貼作業(yè)是在包含復(fù)雜曲線、諸如溝槽、鉚釘或其它不規(guī)則物的凹凸部分的表面上進(jìn)行的，這就加長(zhǎng)了敷貼時(shí)間，并且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生皺紋。
本技術(shù)領(lǐng)域中的另一問(wèn)題是，薄膜是采用一個(gè)較小的(約10厘米)的刷滾而敷貼在非常大的圖面上的。典型的，例如載貨汽車敷貼中的表面為3米高、16米長(zhǎng)，而對(duì)建筑物的圖面可能還會(huì)大得多，這種薄膜敷貼就會(huì)很費(fèi)時(shí)間。在表面上的小鉚釘或一系列凹口會(huì)使敷貼工作進(jìn)一步復(fù)雜，并成為引起皺紋和其它類似缺陷的根源。
本發(fā)明采用一種完全不同的技術(shù)，即，利用局部真空在敷貼界面處所生成的力將涂有粘接劑的薄膜粘貼到大面積表面上，來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。此技術(shù)對(duì)較小的不規(guī)則表面上的敷貼也特別有效。
一方面，本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置包括一第一端部和一第二端；一具有在第一端部和第二端部之間延伸的縱軸的第一輥?zhàn)?；一具有在第一端部和第二端部之間延伸的縱軸的第二輥?zhàn)樱渲?，第二輥?zhàn)优c第一輥?zhàn)酉嚅g隔分開，并且第一輥?zhàn)雍偷诙佔(zhàn)拥膬煽v軸相互平行；一在第一、第二端部和第一、第二輥?zhàn)又g延伸的密封機(jī)構(gòu)，其中，該密封機(jī)構(gòu)輥?zhàn)优c第一、第二輥?zhàn)又械拿恳粋€(gè)都形成一密封；一形成在密封機(jī)構(gòu)與第一、第二輥?zhàn)又g的真空腔；以及一與真空腔流體連通的真空口。
另一方面，本發(fā)明提供了一種裝置，它包括一第一端部和一第二端部；一對(duì)包括形成第一輥隙的第一上下輥?zhàn)拥牡谝惠佔(zhàn)?，各第一輥?zhàn)佣季哂幸辉诘谝缓偷诙瞬恐g延伸的縱軸；一對(duì)包括形成第二輥隙的第二上下輥?zhàn)拥牡诙佔(zhàn)?，各第二輥?zhàn)佣季哂幸辉诘谝缓偷诙瞬恐g延伸的縱軸，其中第二輥隙和第二輥?zhàn)优c第一輥隙和第一輥?zhàn)酉嚅g隔分開，并且，第一和第二輥?zhàn)拥目v軸通常相互平行；一在第一和第二端部與第一和第二上輥?zhàn)又g延伸的上部密封機(jī)構(gòu)，其中，該上部密封機(jī)構(gòu)與第一和第二上輥?zhàn)又械拿恳粋€(gè)都形成一個(gè)密封；一在第一、第二端部與第一、第二下輥?zhàn)又g延伸的下部密封機(jī)構(gòu)，其中，該下部密封機(jī)構(gòu)與第一、第二下輥?zhàn)又械拿恳粋€(gè)都形成一個(gè)密封；一形成在上下部密封機(jī)構(gòu)、第一和第二輥?zhàn)雍偷谝缓偷诙螺佔(zhàn)又g的真空腔；以及與真空腔連體連通的真空口。
本發(fā)明的另一方面提供了一種層壓薄膜的方法，它包括提供一種按照本發(fā)明的裝置；將該裝置放在一基底附近，其中，該基底也圍成該真空腔；將薄膜放在該基底與至少第一和第二輥?zhàn)又械娜我粋€(gè)之間；經(jīng)由真空口抽真空，其中，在真空腔中產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，并且將第一和第二輥?zhàn)酉蛑淄弦?；以及使此裝置沿著基底層壓方向移動(dòng)。
本發(fā)明的另一方面提供了一種將至少兩個(gè)連續(xù)卷材層壓在一起的方法，它包括提供一種按照本發(fā)明的裝置；將第一卷材和第二卷材穿插經(jīng)過(guò)裝置中的第一輥隙；通過(guò)裝置中的真空口來(lái)抽真空，其中，在真空腔中產(chǎn)生一負(fù)壓，并且將形成第一輥隙的第一上下輥?zhàn)酉嗷?duì)向拉曳，從而在第一輥隙處形成層壓壓力；以及使第一和第二卷材移動(dòng)經(jīng)過(guò)第一輥隙。
本發(fā)明的另一方面是一種可將涂有粘接劑的薄膜粘貼到基底上的、節(jié)省勞力的方法，它包括(a)將一薄膜分布到要采用權(quán)利要求1的裝置和權(quán)利要求25的方法的對(duì)象物上；(b)可隨意供選地給該物象物在其薄膜上印刷一圖象；以及(c)可使該對(duì)象物采用此敷貼裝置和方法，以將一薄膜層敷貼到其基底的一表面上。
本發(fā)明的特點(diǎn)是層壓裝置利用其真空腔內(nèi)的一也稱為負(fù)壓的局部真空以在該層壓裝置和隨后要被層壓的一基底之間的界面處產(chǎn)生一壓力。由于該負(fù)壓在真空腔內(nèi)是大致相等的，因此，所形成的層壓壓力大致均勻。
在用來(lái)將例如兩個(gè)或兩個(gè)以上的薄膜相互層壓在一起時(shí)，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，至少部分地借助于真空來(lái)產(chǎn)生層壓壓力，因此，無(wú)需通常與壓力層壓設(shè)備相關(guān)連的龐大笨重的構(gòu)件，即可獲得相當(dāng)大的層壓壓力。
在用來(lái)將圖案和其它薄膜敷貼到諸如載貨汽車，其它類型車輛、指示牌表面、建筑物等上時(shí)，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可大量節(jié)省勞力，從而可使敷貼到巨大的垂直或水平基面、尤其是具有復(fù)合或不規(guī)表面的基面上的圖象薄膜的總成本大大下降。而且，可以顯著提高敷貼質(zhì)量，并且常常還可使用低粘性的粘接劑，這樣又能減少去除圖象用的時(shí)間。甚至在薄膜的成本保持不變的情況下，勞力節(jié)省會(huì)使薄膜敷貼的總成本下降80％之多，并使得將薄膜敷貼到載貨汽車掛車上的總成本下降40％之多。
結(jié)合采用本文所述的真空來(lái)加熱薄膜可提高在不規(guī)則的復(fù)合曲面上的薄膜的一致性，以致可使用侵蝕性低的粘接劑。這些常被稱為可拆卸或可改變的粘接劑能夠省去通常用于與卸除圖象薄膜相關(guān)的時(shí)間的80％。這就能進(jìn)一步將薄膜的敷貼和卸除的總成本減去60％之多。
采用本發(fā)明的制品和方法可大量節(jié)省勞力，與薄膜物品的生產(chǎn)者和薄膜物品的安裝者為不相關(guān)公司目前所提供的價(jià)格相比，一個(gè)公司可用低得多的價(jià)格來(lái)提供包括薄膜物品和其安裝/卸除服務(wù)在內(nèi)的完整產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是能夠以較高的生產(chǎn)速度來(lái)將大張的薄膜層壓到表面上并可保證層壓牢固。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是該裝置和方法對(duì)側(cè)面為織物的載貨汽車和側(cè)面為金屬材料的載貨汽車都有效，從而能使圖象安裝人員通用一項(xiàng)技術(shù)?？椢锖徒饘俣寄茉诒景l(fā)明層壓裝置所施加的局部真空下彎曲，并可提高層壓壓力的均勻度。
本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是層壓裝置能給基底表面提供接近100％的濕潤(rùn)度的粘接區(qū)，而用普通的刷滾只能達(dá)到大約80％的濕潤(rùn)度。局部真空利用了流體的功能從而可在薄膜與表面相接觸的每個(gè)接觸點(diǎn)處施加相等的壓力，這在用一個(gè)諸如刷滾之類的裝置來(lái)施加壓力時(shí)，即使可能，也是極難實(shí)現(xiàn)的。這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)于布滿不規(guī)則或復(fù)合彎曲部或者二者皆有的表面而言將會(huì)更加明顯。
在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“真空”是用來(lái)表示與周圍壓力相比的負(fù)壓。雖然在.某些情況中可以和/或希望獲得本發(fā)明的較大負(fù)壓，但所述術(shù)語(yǔ)并不要求抽成或保持絕對(duì)的或極端的負(fù)壓力真空。
下面將結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明層壓裝置的前視略圖。
圖2是沿圖1中的線2-2剖取的圖1所示裝置剖視略圖。
圖3是本發(fā)明層壓裝置的一個(gè)應(yīng)用的側(cè)視略略圖。
圖4是本發(fā)明層壓裝置的另一個(gè)應(yīng)用的側(cè)視略圖。
圖5是本發(fā)明另一層壓裝置的側(cè)視略圖。
圖6是本發(fā)明另一層壓裝置的側(cè)視略圖。
具體實(shí)施例圖1和圖2示出了一種具有一框架11的層壓裝置10?？蚣?1的至少一端包括一與形成在輥?zhàn)?2、14和16之間的真空腔A流體連通的真空口13。輥?zhàn)?2、14和16共同圍成了所述真空腔A，以在薄膜上提供一層壓壓力。輥?zhàn)?2、14和16最好呈圓形、并且圍繞延伸通過(guò)其中心的縱軸旋轉(zhuǎn)。輥?zhàn)拥目v軸大體上彼此相互平行。
層壓裝置10還可以包括一在真空腔A內(nèi)產(chǎn)生部分真空(負(fù)壓)的真空或負(fù)壓源20。該真空將外輥?zhàn)?4和16吸抵在薄膜22和基底24上，以提供所需的層壓壓力。
其上安裝有外輥?zhàn)?4和16的基底24可以是平整的，或者可以是彎曲的，諸如一輥?zhàn)印６?，基?4可以是位于一平整的或彎曲的表面上的另一薄膜，且其上將層壓上薄膜22。在其它應(yīng)用場(chǎng)合中，基底可以是柔性的，但處在張緊狀態(tài)下，諸如用于一載貨汽車掛車上的織物表面，盡管本文所述的幾個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例是依賴于密封輥?zhàn)觼?lái)進(jìn)行說(shuō)明的，但在本發(fā)明的層壓裝置中所用的密封機(jī)構(gòu)也可以用多個(gè)輥?zhàn)踊蛘婵彰芊庾⊥廨佔(zhàn)?4和16的硬殼來(lái)替代。
參見圖3，薄膜22可包括例如一由襯墊28加以保護(hù)的壓敏涂層或壓力作用式粘接涂層26。層壓裝置10可大大有助于例如將涂有壓敏粘接劑的薄膜層壓到諸如載貨汽車側(cè)面、指示牌等表面上。如以下所述，本發(fā)明還提供了一種可在連續(xù)卷材加工過(guò)程中用于將兩個(gè)片材或薄膜層壓在一起的真空助壓層壓裝置和方法。
層壓裝置的外輥?zhàn)?4和16是用來(lái)封壓基底表面24，并且可用來(lái)沿這些輥隙點(diǎn)提供所需的層壓壓力。外輥?zhàn)?4和16中的其中之一可以是較硬的或者具有較少的適從性，而另一可改善層壓作業(yè)。形成在外輥?zhàn)?4和16的之間的一個(gè)或兩個(gè)輥隙也可以包括一被層壓到基底24表面上的薄膜22。設(shè)有密封輥?zhàn)?2以圍成并密封外輥?zhàn)?4和16之間的真空腔A。密封輥?zhàn)?2與外輥?zhàn)?4和16中的每一個(gè)都形成一滾動(dòng)密封。密封輥?zhàn)?2還可提供一輥隙點(diǎn)，在將其層壓到基底表面24上之前，一墊襯或其它層可在此輥隙點(diǎn)處從薄膜上剝離下來(lái)。
人們可能希望密封輥12的至少一部分是透明的，以在層壓過(guò)程中能觀察監(jiān)控真空腔A。在某些情況中，透明部分可在輥?zhàn)?2的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，而在其它一些情況中，可以是只有部分長(zhǎng)度透明。
參見圖2，來(lái)自真空源20(參見圖1)的負(fù)壓力在輥?zhàn)?2、14和16與基底24之間的真空腔A中產(chǎn)生部分真空。與真空腔A外部的大氣壓相比，在真空腔A中的次大氣壓力，就將輥?zhàn)?2、14和16與基底24吸緊在一起，這樣就在與基底表面相接觸的接觸界面B和C處的輥?zhàn)?4和16的表面上產(chǎn)生壓力。
分布在輥?zhàn)诱麄€(gè)長(zhǎng)度上的該壓力至少部分地取決于(1)在界面B和C之間的距離乗以層壓裝置18的長(zhǎng)度，(2)在真空腔A中所能得到的負(fù)壓力。例如，在界面B和C處的層壓壓力可以是大約175牛頓/米(1磅/英寸)或以上，更佳的是大約250牛頓/米或以上。在某些情況中，可能希望獲得大約1000牛頓/米或以上，甚至更佳的是大約2000牛頓/米或以上，最佳的是大約3000牛頓/米或以上。
該壓力的上限值取決于各種因素，諸如在層件裝置10中所用的各構(gòu)件的強(qiáng)度，真空源的能力以及待層壓表面24的強(qiáng)度等等。在某些情況中，可能希望提供一壓力釋放裝置，以在層壓壓力變得太大之前將過(guò)大的壓力釋放。30厘米的輥?zhàn)娱g隔和真空腔內(nèi)空氣抽空到僅30％時(shí)壓力就有可能超過(guò)4500牛頓/米。
一組長(zhǎng)為137厘米(約54英寸)并且界面B和C之間的距離為20.3厘米(8英寸)的輥?zhàn)?2、14和16，以及一臺(tái)可產(chǎn)生27.4千帕壓力的標(biāo)準(zhǔn)型市供真空源20可對(duì)每一輥?zhàn)?4和16在每一界面B和C處提供3818牛頓/輥?zhàn)踊?783牛頓/輥?zhàn)拥牧?858磅/輥?zhàn)踊?5.89磅/直線英寸/輥?zhàn)?。采用普通的框架和安裝系統(tǒng)是很難為輥?zhàn)犹峁┠敲创蟮膲毫Χ植皇馆佔(zhàn)踊蚧妆砻孀冃?。這樣一種框架也是非常龐大、沉重并且極難被本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員所處理，尤其是抵靠在一垂直表面上進(jìn)行處理操作。
可供選用的但卻較佳的是，圖1示出了位于框架11上、彼此相一致的密封件30和32，以有助于在真空腔A中沿著兩個(gè)垂直于界面B和C的方向形成負(fù)壓。
由于采用真空來(lái)提供層壓力并且將負(fù)壓大致均等地分布在輥?zhàn)?2、14和16的整個(gè)表面上，因此，輥?zhàn)?2、14和16就可要求相對(duì)較脆弱的結(jié)構(gòu)。在許多情況中，輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)可以包括中空的芯部。這些重量較輕的結(jié)構(gòu)可與龐大笨重的金屬輥?zhàn)有纬甚r明對(duì)比，對(duì)于采用輥?zhàn)舆M(jìn)行正壓層壓作業(yè)而言，將需要龐大笨重的金屬輥?zhàn)右詫?duì)輥?zhàn)又胁扛浇妮佔(zhàn)幼冃渭右韵拗?。在某些情況中，用于本發(fā)明層壓裝置中的輥?zhàn)樱c需要提供3800牛頓以上的力的、具有類似長(zhǎng)度的裝置的傳統(tǒng)金屬輥?zhàn)酉啾龋渲亓勘葌鹘y(tǒng)金屬輥?zhàn)又亓康氖种贿€要輕。
較佳的是，本發(fā)明裝置和方法所用的輥?zhàn)涌梢园ㄗ銐蜍浺赃m從基底表面的外表面。采用有適從性的輥?zhàn)涌梢愿纳圃谳佔(zhàn)又g的輥隙處的密封狀況，它有利于在真空腔中形成和保持所要的負(fù)壓水平。此適從性還有利于在遇上表面上的不規(guī)則物或復(fù)合曲面時(shí)改善輥?zhàn)雍捅粚訅罕∧ぶg的接觸。這樣，如果基底表面含有諸如鉚釘或凹坑之類的突起或凹陷區(qū)域，就要采用較軟的輥?zhàn)觼?lái)確保薄膜與基底表面的完全貼合，具有對(duì)于壓敏薄膜來(lái)說(shuō)高摩擦系數(shù)的軟橡膠輥?zhàn)涌稍阢T接表面上很好地工作。另一種可用的輥?zhàn)硬牧鲜前l(fā)泡橡膠。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在敷貼裝置與基底的界面處，薄膜與輥?zhàn)拥木o密接觸有助于防止敷貼經(jīng)過(guò)鉚釘和在一不規(guī)則表面上進(jìn)行敷貼時(shí)發(fā)生皺紋。高度卷緊也在薄膜支承中起好作用。
目前對(duì)具有不規(guī)則物的表面推薦采用具有肖氏硬度約從00 10至肖氏A硬度約為A60、更佳地是從約00 30至肖氏A硬度約A30的軟橡膠輥?zhàn)?。如果基底不具有不?guī)則物，則可采用較硬的輥?zhàn)颖砻?例如金屬表面)，并且還能進(jìn)一步采用比輥?zhàn)右叩膲毫Α?br> 輥?zhàn)?2、14和16的直徑可根據(jù)各種因素而變化，諸如所需的層壓壓力、輥?zhàn)拥拈L(zhǎng)度等。人們可以希望輥?zhàn)拥南鄬?duì)直徑具有給定的相互關(guān)系。例如，可能希望外輥?zhàn)?4和16具有大致相等的直徑。還可能是較佳的是，位于外輥?zhàn)?4和16之間的密封輥12具有一大于外輥?zhàn)?4和16的直徑，以增大外輥?zhàn)?4和16之間的間距，而不必將所有的輥?zhàn)佣贾圃斓幂^大。在某些情況中，在外輥?zhàn)?4和16的中心之間的距離(D)可由以下公式來(lái)決定D=2AB+A2]]>式中，A是外輥?zhàn)?4和16的直徑(兩者是相等的)，B是密封輥?zhàn)?2的直徑，該密封輥?zhàn)?2用以減小或防止這些輥?zhàn)釉谡婵涨籄里抽真空時(shí)發(fā)生彎曲變形。
在某些情況中，諸如在將帶有圖象的聚合薄膜敷貼到例如載貨汽車掛車上時(shí)，輥?zhàn)?4和16的直徑可在約4厘米至約23厘米的范圍內(nèi)，較佳地是在約5厘米至約13厘米的范圍內(nèi)。
還可能希望將輥?zhàn)?2、14和16的尺寸和結(jié)構(gòu)制造成在層壓過(guò)程中外輥?zhàn)?4和16朝著彼此的方向向內(nèi)偏斜或彎曲?；蛘撸赡芟Ｍ麅H僅是其上卷繞著薄膜的外輥?zhàn)酉騼?nèi)偏斜或彎曲。這種偏斜有助于在層壓過(guò)程中通過(guò)將薄膜從偏斜的輥?zhàn)又行纳煺归_去而起到有效地減少縐紋的作用?？赏ㄟ^(guò)改變卷繞在偏斜輥?zhàn)由系谋∧さ膹埩?lái)控制該偏斜。也可通過(guò)改變真空腔A的負(fù)壓、改變輥?zhàn)映叽缁蚋淖兺廨佔(zhàn)?4和16之間的間隙來(lái)控制該偏斜。在某些情況中，可能希望采用柔性輥?zhàn)右栽谇嫔蠈訅罕∧ぁ?br> 對(duì)于寬卷材(寬度大于約60厘米)，可以將敷貼裝置10安裝在水平或垂直的軌道上或者其它任一種適合結(jié)構(gòu)上，或者對(duì)于窄卷材(寬度小于約30厘米)，可用手保持或安裝在一手握桿上。因此，敷貼裝置10的寬度可根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員的需要而變化，并可用來(lái)敷貼在美國(guó)3M公司經(jīng)銷的、以ControlfacTM和ScotchcalTM為商標(biāo)的墻紙到圖標(biāo)范圍內(nèi)的各種薄膜。
圖3示出了本發(fā)明層壓裝置10的一個(gè)用途。薄膜層22、粘接劑26和襯墊28(保護(hù)粘接層26)插裝在密封輥?zhàn)?2和輥?zhàn)?6之間，并在輥?zhàn)?2和輥?zhàn)?6之間分離開，并使襯墊28緊隨輥?zhàn)?2的周邊直至輥?zhàn)?4，使涂有粘接劑的薄膜緊隨輥?zhàn)?6直至一與基底24相接觸的、如真空腔A內(nèi)部的界面X所示之處。在真空腔A內(nèi)部，當(dāng)輥?zhàn)?4和16逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)并且密封輥?zhàn)?2順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(如相應(yīng)的箭頭所示)以及界面X沿著運(yùn)動(dòng)方向M前進(jìn)時(shí)，外輥?zhàn)?6在界面X處將薄膜22上的粘接劑26用力壓抵在基底24上。
圖4示出了薄膜/襯墊層壓片的另一種插裝情況，其中，薄膜22、粘接劑26和襯墊22自敷貼裝置10移動(dòng)的方向(運(yùn)動(dòng)M)進(jìn)入層壓裝置10的輥?zhàn)?2和輥?zhàn)?6之間。這樣，薄膜層22和襯墊28就與密封輥?zhàn)?2的周邊相接觸，但其分離點(diǎn)處是發(fā)生在輥?zhàn)?2和輥?zhàn)?4之間的Y點(diǎn)處，而襯墊28則朝著與運(yùn)動(dòng)方向M相同的方向返回。在該實(shí)施例中，薄膜22首先接觸到真空腔A外部的基底24，但是一旦運(yùn)動(dòng)M使薄膜22進(jìn)入真空腔A中，薄膜22就在界面Z處被外輥?zhàn)?4壓在基底24上。外輥?zhàn)?6也能提供一將薄膜22和基底24壓緊的層壓力。
為了改進(jìn)層壓作業(yè)，可將一個(gè)或兩個(gè)外輥?zhàn)?4和16加熱。參見圖5，在另一種方案中，可將一加熱裝置定位在層壓裝置10的外部，以在它進(jìn)入真空腔5′之前加熱薄膜，或者，如圖5所示，也可以將一加熱裝置140置于真空腔A′之內(nèi)來(lái)加熱薄膜122。加熱裝置140可包括一可對(duì)熱能源行進(jìn)方向進(jìn)行部分控制的熱罩殼。合適的加熱裝置的例子可包括但并不限于紅外線加熱器、電阻加熱器、碳絲加熱器、晶體熱輻射器等等。如果加熱是在例如進(jìn)入真空腔之前或之后、薄膜在真空腔外部時(shí)進(jìn)行的，則可以采用熱空氣。
本發(fā)明的層壓裝置可以騎跨在一安裝架上或者使其橫向于基底表面運(yùn)送。而且，由于基底表面是朝著輥?zhàn)觼?lái)吸引的，因此，與采用一壓力系統(tǒng)相比，任一種不平或柔性的薄膜可以更方便地使用本發(fā)明的敷貼裝置。本發(fā)明的有用性按照本發(fā)明所制成的層壓裝置可使本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員在低于大氣壓(圖3)或大氣壓力下(圖4)利用真空助壓層壓壓力來(lái)敷貼薄膜22，以快速且可靠地將薄膜22粘接到基底24上，即使該基底24具有表面畸變色差、復(fù)合曲面或不規(guī)則物(相對(duì)于平整的平面而言)也行?？蓪⒃摶状怪被蛩綄?duì)齊。該裝置可沿任一所需方向，例如水平、垂直方向等移動(dòng)。此外，該裝置還可在基底移動(dòng)的同時(shí)保持靜止不動(dòng)。
而且，可以得到的層壓壓力并不依賴于那些用來(lái)使層壓裝置移動(dòng)至壓抵一表面的位置的力。例如，可將層壓裝置保持在一位于例如操作人員的頭頂之上的延伸桿上。在真空腔內(nèi)部抽真空之后，層壓裝置可提供所需的層壓力而與操作人員在裝置外框架上所提供的力無(wú)關(guān)。在另一例子中，層壓裝置可以懸掛在用以使其移動(dòng)至基底之上的位置的繩子、纜索或其它結(jié)構(gòu)件上。然后，可以起動(dòng)真空源使層壓裝置吸壓在基底上以提供所需的層壓壓力。
任何一種涂有粘接劑的薄膜都可從本發(fā)明敷貼裝置中得益，例如，可結(jié)合加熱來(lái)使用熱激活式粘接劑。這種薄膜的非限定性例子包括目前由明尼蘇達(dá)州St.Paul市的美國(guó)3M公司出售、以ScotchcalTM、ControltacTM為商標(biāo)的任何一種薄膜和其它類似物。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的敷貼裝置能夠成功地粘貼一種涂有粘接劑的薄膜，也就是ScotchcalTM180薄膜。還已發(fā)現(xiàn)，可以節(jié)省下粘貼一普通圖標(biāo)薄膜所需時(shí)間的80％之多的時(shí)間，從而可使粘接這種薄膜的總成本下降40％之多。
采用本發(fā)明的敷貼裝置和方法還能創(chuàng)立一種全新的經(jīng)營(yíng)方法。該經(jīng)營(yíng)方法包括與圖象用戶簽訂承包合同以將此圖象制在一圖標(biāo)薄膜上，其中，該圖標(biāo)薄膜制造商可采用本發(fā)明的敷貼裝置和方法來(lái)印刷圖象并將此圖象薄膜裝設(shè)到一基底之上。或者，薄膜制造商可轉(zhuǎn)包使用所述敷貼裝置和方法，以使遠(yuǎn)地的轉(zhuǎn)包商可將圖象薄膜裝設(shè)到進(jìn)一步流通或使用的底基之上。較佳的是，將圖象分布到多個(gè)遠(yuǎn)距位置，并在所有位置都采用同樣的技術(shù)來(lái)裝配，從而可得到由本發(fā)明敷貼裝置和方法所提供的節(jié)省勞力的益處。
本發(fā)明的真空助壓敷貼裝置也可用來(lái)對(duì)一壓敏薄膜進(jìn)行“精加工”，它是將所述壓敏薄膜輕輕地粘附于一表面上，在這種情況中，薄膜不會(huì)從輥?zhàn)又虚g經(jīng)過(guò)，而輥?zhàn)又惶峁└邏毫Α?br> 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種層壓裝置和方法。該裝置210對(duì)于在連續(xù)的卷材加工過(guò)程中將兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)卷材相互層壓在一起是特別有用的。所用術(shù)語(yǔ)“連續(xù)的”指的是被層壓的卷材具有一比用來(lái)提供層壓壓力的最靠外的各輥?zhàn)又g的間距長(zhǎng)得多的長(zhǎng)度。
裝置210將利用僅作為參考之用的術(shù)語(yǔ)“上”和“下”來(lái)描述。應(yīng)該理解的是，裝置210可以任意一種所需取向來(lái)使用，并且用來(lái)描述各構(gòu)件相對(duì)位置的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被視為限定性的。
再請(qǐng)參閱圖6，裝置200包括彼此相對(duì)取向的外部上輥?zhàn)?14和216以及上密封輥?zhàn)?12，這與上述裝置10中的輥?zhàn)?2、14和16相類似。裝置210包括外部下輥?zhàn)?14和316以及下密封輥?zhàn)?12。所有這些輥?zhàn)油ǔＷ詈么篌w上相互平行。外輥?zhàn)?14和314在它們之間形成一第一輥隙，外輥?zhàn)?16和316則形成一第二輥隙。各對(duì)外輥?zhàn)铀纬傻母鬏佅妒情g隔分開的。這些輥?zhàn)咏Y(jié)合在一起就界定圍成了真空腔A”，在真空腔“A”中可保持一負(fù)壓。
在由外輥?zhàn)铀纬傻妮佅短幍膲毫σ部赏ㄟ^(guò)將輥?zhàn)臃庋b在一增壓室260中來(lái)提供，并且每一卷材均通過(guò)密封口而進(jìn)入該增壓室中或者整個(gè)容納在該罩殼中。在此實(shí)施例中，腔室A”可保持在大氣壓下，或者它仍可被抽真空以進(jìn)一步增大輥隙壓力。
外部上輥?zhàn)?14和216最好與外部下輥?zhàn)?14和315分開安裝，這樣，當(dāng)真空腔A”中提供有一負(fù)壓時(shí)，外部上輥?zhàn)?14和216就可被吸壓在相應(yīng)的外部下輥?zhàn)?14和316上，從而在該對(duì)外輥?zhàn)又g的輥隙處提供所需的層壓壓力。然后，裝置210就可根據(jù)真空腔A”中的負(fù)壓水平在上、下輥?zhàn)又g的輥隙處提供各種數(shù)值的層壓壓力。
圖6示出了這樣一種加工過(guò)程，其中，一基連續(xù)卷材250移動(dòng)經(jīng)過(guò)裝置210，同時(shí)將上連續(xù)卷材224和下連續(xù)卷材324層壓在基卷材252的對(duì)置側(cè)面上。圖6還示出了正分別自卷材224和324上除去的襯墊228和328。此三個(gè)卷材僅是用來(lái)說(shuō)明。應(yīng)予理解的是，該裝置還可用來(lái)僅將所述三個(gè)卷材中的兩個(gè)卷材層壓在一起或者可以用來(lái)將三個(gè)以上的卷材層壓在一起。不需要除去襯墊的附加層壓可以在輥?zhàn)?16和316之間的輸入卷材250的上方或下方進(jìn)行。而且，裝置210還可用來(lái)完成僅在一個(gè)卷材上的、基于壓力的加工過(guò)程，例如用其中一個(gè)外輥?zhàn)訉⑺鑸D案壓印在一卷材。也可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)輥?zhàn)觼?lái)引入熱量，或者間接用熱空氣、紅外線輻射等來(lái)加熱。
上述特定實(shí)施例是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施。本發(fā)明也可以在缺少未在本文中具體所述的任一構(gòu)件或組件的情況下恰當(dāng)實(shí)施。
對(duì)于那些本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員而言，顯然還可以對(duì)本發(fā)明作出種種不背離本發(fā)明保護(hù)范圍的改進(jìn)和變化，還應(yīng)理解的是，本發(fā)明不應(yīng)該被不恰當(dāng)?shù)叵拗朴诒疚乃龅母鲗?shí)施例，相反，其范圍應(yīng)由權(quán)利要求書及其等效物來(lái)來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種裝置，它包括一第一端部和一第二端；一具有在所述第一端部和所述第二端部之間延伸的縱軸的第一輥?zhàn)樱灰痪哂性谒龅谝欢瞬亢退龅诙瞬恐g延伸的縱軸的第二輥?zhàn)?，其中，所述第二輥?zhàn)优c所述第一輥?zhàn)酉嚅g隔分開，并且所述第一輥?zhàn)雍退龅诙佔(zhàn)拥目v軸大體上相互平行；一在所述第一、第二端部與所述第一、第二輥?zhàn)又g延伸的密封機(jī)構(gòu)，其中，所述密封機(jī)構(gòu)輥?zhàn)优c所述第一、第二輥?zhàn)又械拿恳粋€(gè)都形成密封；一形成在所述密封機(jī)構(gòu)與所述第一、第二輥?zhàn)又g的真空腔；以及一與所述真空腔流體連通的真空口。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，由所述密封機(jī)構(gòu)形成的密封包括滾動(dòng)密封。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述密封機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)其縱軸大體上與所述第一、第二輥?zhàn)拥目v軸相平行的密封輥?zhàn)?，所述密封輥?zhàn)拥目v軸在所述第一和第二端部之間延伸。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括在所述第一和第二端部上的端部密封件，所述端部密封件在所述第一和第二端部附近圍成所述真空腔。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述真空口位于所述第一和第二端部的其中一個(gè)端部?jī)?nèi)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括一與所述真空口流體連通的真空源。
7.如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二輥?zhàn)泳ㄒ粋€(gè)相一致的外表面。
8.如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述密封輥?zhàn)拥闹辽僖徊糠珠L(zhǎng)度是透明的，并且可透過(guò)所述密封輥?zhàn)觼?lái)觀測(cè)監(jiān)控所述真空腔。
9.如權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括一加熱裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述加熱裝置位于所述真空腔之內(nèi)。
11.如權(quán)利要求3-10中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括裝在所述第一輥?zhàn)雍退雒芊廨佔(zhàn)铀纬傻囊惠佅堕g的一薄膜，所述薄膜卷繞在所述第一輥?zhàn)拥囊徊糠稚稀?br> 12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，它還包括一位于所述薄膜上的粘接層和一復(fù)蓋所述粘接層的襯墊，其中，所述墊襯層在所述薄膜通過(guò)由所述第一輥?zhàn)雍退雒芊廨佔(zhàn)铀纬傻妮佅稌r(shí)從所述薄膜和粘接層上除去。
13.如權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二輥?zhàn)影惭b在一輥?zhàn)踊咨稀?br> 14.如權(quán)利要求1-13中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括一與所述第一輥?zhàn)酉鄬?duì)的第一下輥?zhàn)?，其中，所述第一輥?zhàn)雍退龅谝幌螺佔(zhàn)有纬梢坏谝惠佅?，每一第一輥?zhàn)泳哂幸辉谒龅谝缓偷诙瞬恐g延伸的縱軸；一與所述第二輥?zhàn)酉鄬?duì)向的第二下輥?zhàn)?，其中，所述第二輥?zhàn)雍退龅诙螺佔(zhàn)有纬梢坏诙佅?，所述第一第二輥?zhàn)泳哂幸辉谒龅谝缓偷诙瞬恐g延伸的縱軸，并且，所述第二輥隙和所述第二輥?zhàn)优c第一輥隙和所述第一輥?zhàn)酉嚅g隔分開，諸輥?zhàn)拥目v軸大體上相互平行；一在所述第一、第二端部和第一、第二下輥?zhàn)又g延伸的下部密封機(jī)構(gòu)，其中，所述下部密封輥?zhàn)优c所述第一、第二下輥?zhàn)又械拿恳粋€(gè)都形成一個(gè)密封；其中，所述真空腔形成在所述密封機(jī)構(gòu)、所述第一和第二輥?zhàn)?、下部密封機(jī)構(gòu)以及第一和第二下輥?zhàn)又g；以及一與所述真空腔流體連通的真空口。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，由所述密封機(jī)構(gòu)和它們相應(yīng)的所述第一和第二輥?zhàn)铀纬傻乃雒芊饧L動(dòng)密封。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于，每個(gè)所述密封機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)其縱軸大體上與所述第一和第二輥?zhàn)拥目v軸相平行的密封輥?zhàn)樱雒芊廨佔(zhàn)拥目v軸在所述第一和第二端部之間延伸。
17.如權(quán)利要求14-16所述的裝置，其特征在于，它還包括在所述第一和第二端部上的端部密封件，其中，所述端部密封件在所述第一和第二端部附近圍成所述真空腔。
18.如權(quán)利要求14-17所述的裝置，其特征在于，所述真空口位于所述第一和第二端部的其中一個(gè)端部?jī)?nèi)。
19.如權(quán)利要求14-18所述的裝置，其特征在于，它還包括一與所述真空口流體連通的真空源。
20.如權(quán)利要求14-19中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二輥?zhàn)泳ㄒ粋€(gè)相一致的外表面。
21.如權(quán)利要求14-20中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述密封輥?zhàn)拥闹辽僖徊糠珠L(zhǎng)度是透明的，并且可透過(guò)密封輥?zhàn)觼?lái)觀察監(jiān)控所述真空腔。
22.如權(quán)利要求14-21中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括一加熱裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述加熱裝置位于所述真空腔之內(nèi)。
24.一種層壓薄膜的方法，它包括提供一種按照權(quán)利要求1-23中任一權(quán)利要求所述的裝置；將所述裝置定位在一基底附近，其中，所述基底進(jìn)一步圍成所述真空腔；將一薄膜定位在所述基底與所述至少第一和第二輥?zhàn)又械娜我惠佔(zhàn)又g；經(jīng)由所述真空口抽真空，其中，在所述真空腔中產(chǎn)生一負(fù)壓，并且將所述第一和第二輥?zhàn)映淄弦罚灰约笆顾鲅b置沿著基底層壓方向移動(dòng)。
25.如權(quán)利要求24的方法，其特征在于，改變所述真空腔內(nèi)部的負(fù)壓以改變由所述第一和第二輥隙的至少其中之一所形成的壓力。
26.如權(quán)利要求24或25的方法，其特征在于，所述密封機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)其縱軸大體上與所述第一和第二輥?zhàn)拥目v軸相平行的密封輥?zhàn)?，所述密封輥?zhàn)拥目v軸在所述第一和第二端部之間延伸，并且，所述密封輥?zhàn)优c至少所述第一輥?zhàn)有纬梢粷L動(dòng)密封；其特征還在于，所述薄膜延伸通過(guò)由所述密封輥?zhàn)雍偷谝惠佔(zhàn)铀纬傻臐L動(dòng)密封。
27.如權(quán)利要求26的方法，其特征在于，它還包括在薄膜通過(guò)滾動(dòng)密封后將襯墊從薄膜上除去。
28.一種將至少兩個(gè)連續(xù)的卷材層壓在一起的方法，它包括提供一種按照權(quán)利要求14-23中任一權(quán)利要求所述的裝置；將一第一卷材和第二卷材穿裝經(jīng)過(guò)所述第一輥隙；經(jīng)由所述真空口抽真空，其中，在所述真空腔中產(chǎn)生一負(fù)壓，并且將所述第一上輥?zhàn)雍退龅谝幌螺佔(zhàn)酉嗷ハ鄬?duì)拖曳，從而在所述第一輥隙處形成一層壓壓力；以及使所述第一和第二卷材移動(dòng)經(jīng)過(guò)所述第一輥隙。
29.如權(quán)利要求28的方法，其特征在于，改變真空腔中的負(fù)壓，以改變形成在第一輥隙外的層壓壓力。
30.如權(quán)利要求28或29中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，每個(gè)密封機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)其縱軸大體上與第一和第二輥?zhàn)拥目v軸相平行的密封輥?zhàn)?，所述密封輥?zhàn)拥目v軸在所述第一和第二端部之間延伸，其特征還在于，所述第一連續(xù)卷材延伸經(jīng)過(guò)由所述密封輥?zhàn)雍退龅谝惠佔(zhàn)铀纬傻臐L動(dòng)密封。
31.如權(quán)利要求30的方法，其特征在于，它還包括在所述第一卷材經(jīng)過(guò)所述滾動(dòng)密封件后將襯墊從所述第一連續(xù)卷材上除去。
32.一種將涂有粘接劑的薄膜層壓到一基底上去的、節(jié)省勞力的方法，它包括(a)將一薄膜分布到一采用權(quán)利要求1的裝置和權(quán)利要求25的方法的對(duì)象物上；(b)可隨意供選地給該物象物在其薄膜上印刷一圖象；以及(c)可使該對(duì)象物采用此敷貼裝置和方法，以將一薄膜層敷貼到其基底的一表面上。
33.一種采用權(quán)利要求1所述裝置而層壓到一基底上的薄膜。
34.一種采用權(quán)利要求14所述裝置而層壓到一基底上的薄膜。
全文摘要
揭示了一種真空助壓層壓裝置以及采用該裝置的方法,它可用于將一薄膜層壓到一基底上,或者將兩個(gè)或兩個(gè)以上的連續(xù)卷材層壓在一起。該裝置包括一系列輥?zhàn)右约耙挥糜谠诒∧ど闲纬蓧毫Φ木植空婵赵础?br> 文檔編號(hào)B29L9/00GK1337907SQ00803037
公開日2002年2月27日 申請(qǐng)日期2000年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月25日
發(fā)明者羅納德·S·斯蒂爾曼, 約翰·R·戴維 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司