[发明专利]制造压花设备的方法和系统及相应的压花设备

说明书

一种制造压花设备或注塑模具的方法包括以下步骤：提供具有圆柱形芯和硬涂层的硬涂层压花辊，该硬涂层的厚度等于或小于30μm；以及对硬涂层圆柱体进行激光烧蚀，以从该硬涂层去除材料以形成开口，该开口的表面在该硬涂层内形成结构特征，以形成结构化硬涂层圆柱体。

技术领域

本发明涉及诸如压花辊、辊、滚筒、圆筒、板等压花设备的领域，更具体地，涉及制造外表面具有压花结构的压花设备的方法以及相应的制造系统的领域，例如，用于对包装材料进行压花的压花设备，使用这样的压花设备对包装材料进行压花。

背景技术

在现有技术中，已经针对不同的应用领域提出了不同的方法来制造压花辊。例如，压花的或结构化的包装箔已用于各种工业部门的包装，例如，烟草产品、诸如巧克力、甜食、糖果等的食品，以及诸如电子元件和设备的装置、珠宝、手表或用于任何零售部门礼品包装的包装箔。例如，出于美观和保护目的，已经使用了具有特定图案的所谓内衬，该内衬可以包裹在香烟、雪茄、巧克力周围。压花辊可用于连续的卷对卷(roll-to-roll，R2R)制造工艺，其中薄箔压花有压花图案，压花图案可以包括金属元素、可穿透的导电元素、非金属元素、电介质元素等。另一个应用领域是使用热塑性薄膜，通过热压花工艺，例如通过R2R或卷对板(roll-to-plate，R2P)，例如热塑性聚合物的热压花，来创建压花图案。例如，参见《微型机械与微型工程学报》2013年第24卷第1期第013001页中Peng等人的《热塑性聚合物的微热压花：综述》(Peng et al.,“MicroHot Embossing of Thermoplastic Polymers:aReview,”Journal of Micromechanics and Microengineering,Vol.24,No.1,p.013001,2013)。

关于通过激光工艺制造用于协作辊对的压花辊或滚筒，编号为9,579,924的美国专利(其全部内容通过引用并入本文)描述了制造具有凸辊和凹辊的压花辊组的方法，该压花辊组的结构元件关于线性维度和角度维度的任意偏差具有特定结构特征。该压花辊组的结构由激光设备L12独立制造，该设备L12具有激光12和偏转单元14，偏转单元14可以包括分束器以及声光调制器或电光调制器或多角镜。偏转单元14、聚焦光学器件15和偏转镜16形成雕刻单元17，该雕刻单元在x轴上可以线性移动。工件由驱动器23驱动，其由旋转角表示。通过结合雕刻单元的线性位移和辊的旋转，产生了一条恒定的螺旋线SL，其允许均匀的机加工。

此外，编号为8,435,373的美国专利(其全部内容通过引用并入本文)描述了通过去除和/或添加材料在柔性基底上形成期望图案的不同R2R工艺/设备，其中，在卷对卷压花工艺中执行具有压花表面(具有浮雕)的旋转图案化工具，例如用于原位掩模层，可以用多种材料和适合形成聚合物三维(three-dimensional，3D)浮雕图案的各种技术制成。

此外，编号为9,993,895的美国专利(其全部内容通过引用并入本文)描述了用于雕刻压花辊的激光加工方法，该压花涂覆有非常硬的表面涂层，例如非晶四面体碳(tetrahedral amorphous carbon，Ta-C)，以提供两个叠加的非常小的压花结构，其尺寸可以小于一微米，优选地具有300nm的深度。这允许压花箔具有不同的可见多色光学衍射效应。

此外，编号为10,183,318号的美国专利(其全部内容通过引用并入本文)描述了一种结构化压花钢辊表面的方法，该压花辊由非均匀高合金铁基底料制成，该方法使用具有激光的激光加工系统，该激光加工系统使用针对高激光偏转速度的特定激光加工参数，其中，偏转速度可达100m/s及以上，以形成60μm至200μm之间的结构深度。