接触式紧固件制品具有从一个公共底板伸出的多列微型紧固件元 件(例如，钩形元件或蘑菇形元件)。为了能够使这些紧固件元件与 一个环形纤维或另一种紧固件元件联接，这些紧固件元件通常具有突 出的“钩形物”，诸如一个钩形元件的钩部或一个蘑菇形元件的头部 下侧。例如，这些钩形物可钩住和夹持环形纤维以形成一个搭扣，但 是在非开放式的模腔中以它们实用形态进行模制是具有挑战性的。
在Fischer的美国专利4,794,028中披露了一种用于接触式紧固件以 及其它制品的连续模制这样紧固件元件的一种解决方案。在他的解决 方案的商业实施中，一个圆筒形的、可转动的模制辊包括大量的(例 如，数以千计)薄的、碟状模板和隔板，这些模板和隔板围绕一个中 心筒以同心的方式堆叠在一起。从这些模板的圆周向内延伸的是用于 模制钩形元件的模腔。这些模腔是由模板中的具有一定轮廓的模制表 面与相邻隔板的侧平表面结合而构成的。为了生产适用于目前生产设 备的模板，通常利用放电加工(EDM)方法形成每一个具有一定轮廓 的模制表面。

我们已经认识到，通过以可控制的方式形成具有一定图案的模制 材料层能够以合理的成本精确地形成极小的模腔表面，例如利用镀覆 技术。
本发明涉及一种用于形成由一个公共表面延伸的多个模腔的方 法，该方法用于模制一种塑料制品，所述塑料制品具有多个整体模制 且从一个制品底板延伸的零件。该方法包括：
以一种所选择的预定图案将多个镀覆材料层沉积在一个工件上以 形成一个所需模腔形状；以及利用所述镀覆材料形成模制表面以构成 多个从一个公共表面伸出的零件成形模腔。
在一些情况下，所述每一个模腔都具有一个钩状物形状，以用于 模制一种具有一个可联接钩状部分的紧固件元件，诸如钩状紧固件元 件。
所述模腔用于模制总高小于0.050英寸的零件较好，最好用于模制 总高小于0.025英寸的零件，所述总高是从所述制品底板测得的高度。
所述工件可包括一个用于模制一个塑料紧固件制品的模具中的至 少一部分。
该方法可包括下列步骤：将一种遮掩材料涂敷到所述工件的所选 择部分上以形成遮掩表面；将一个所述镀覆材料层沉积在所述工件上 除了所述遮掩表面以外的表面上；以及从所述遮掩表面去除所述遮掩 材料以露出所述工件的未镀覆表面。
在一些情况下，所述工件包括一个平板，所述镀覆材料沉积在所 述平板的一个宽侧上以在其一个边缘处形成模制表面，用于构成从所 述边缘伸出的模腔。沉积所述镀覆材料以形成一个模腔的一侧，所述 模腔的另一侧由一个相邻板的一个表面构成。可对已沉积的镀覆材料 进行加工以去除其一个外面部分，从而提供一个用于与一个相邻模具 件邻接的平面。
在一些情况下，所述镀覆材料构成完全成形模腔，在所述镀覆层 的外表面，每一个模腔从一个最里面的部分延伸到一个基部，其中所 述沉积的镀覆材料层按照从它们的最里面的部分到它们的基部的沉积 顺序构成所述模腔。所述工件包括一个可变形的带。
所述多个镀覆材料层的总厚度大约在0.001英寸至0.015英寸的范 围之间较好，所述多个镀覆材料层的总厚度大约在0.002英寸至0.007英 寸的范围之间更好，所述多个镀覆材料层的总厚度最好大约为0.004英 寸。
在一些情况下，所述工件包括一个母模，该方法还包括将所述母 模从所述镀覆层去除以形成一个用于模制一种塑料紧固件制品的模具 的步骤。所述母模可具有从所述制品底板的一个表面伸出的紧固件元 件，诸如钩形紧固件元件。有时，该方法还包括在将所述镀覆材料沉 积在所述母模上之前将一个金属层沉积在所述母模上的步骤，诸如铜。
所述模具可包括一个圆筒形模制套，所述模制套具有从其外表面 向内延伸的完全成形模腔。
所述模具的总厚度大约在0.005英寸至0.250英寸的范围之间较好， 所述模具的总厚度最好大约为0.150英寸。
在一些情况下，以一种化学镀方法将所述镀覆材料直接沉积在所 述母模上。在一些情况下，所述镀覆材料为一种适于在模制压力作用 下通过模腔为模腔排气的多孔材料。
在一些情况下，所述多个零件包括多个紧固件元件，每一个紧固 件元件沿着给定的方向从所述制品底板伸出，至少一些紧固件元件沿 着所述模制套的轴向延伸(在一些情况下，所有紧固件元件沿着所述 模制套的轴向延伸)。沿着所述模制套的轴向延伸的紧固件元件排列 成多排，相互交替的所述多排紧固件元件所形成的紧固件元件组中的 紧固件元件沿着相反的方向延伸。
最好，排成一列的多个零件围绕所述模制套的整个圆周延伸。
在一些情况下，排成多排的多个零件围绕所述模制套的整个圆周 螺旋形延伸。
本发明还涉及一种用于形成由一个公共表面延伸的多个模腔的方 法，该方法用于模制一种紧固件制品，所述紧固件制品具有一列整体 模制且从一个制品底板延伸的紧固件元件。该方法包括：以一种所选 择的预定图案将多个镀覆材料层沉积在一个工件上以形成一个所需模 腔形状，包括建立足够厚的镀覆材料层以在所述镀覆层厚度内包围和 形成模制表面。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于模制一个塑料制品的 模具，所述塑料制品具有多个整体模制且从一个制品底板延伸的零件。 所述模具包括：一层模制材料层，所述模制材料层具有一个外表面并 包括多个以一种预定图案沉积的镀覆材料层。所述模具材料层内构成 了多个模制表面，所述模制材料层包括处于已沉积状态下的所述镀覆 材料。布置所述模制表面以形成从所述模制材料层的外表面向内延伸 的模腔，用于模制与由所述模制材料层的外表面所形成的一个底板成 为一体的一列延伸零件。所述模具最好用于模制一种具有一个可联接 的钩形部分的紧固件元件。
所述模制材料层的总厚度最好大约在0.001英寸至0.015英寸的范 围之间。
所述模具可转动以连续地生产一种带状的制品，例如，所述模具 为模制辊或模制带的形式。
在一些情况下，所述模具还包括一个平板，所述镀覆材料沉积在 所述平板的一个宽侧上以在其一个边缘处形成模制表面，用于构成从 所述边缘伸出的模腔。所述模具包括多个沿着一个公共轴堆叠在一起 的所述平板。
在一些情况下，所述模制辊包括一个圆筒形模制套，所述圆筒形 模制套具有从其外表面向内延伸的完全成形模腔。所述模制套的总厚 度大约在0.005英寸至0.250英寸的范围之间。所述模制套包括一个含铜 的最外层。
在一些情况下，所述镀覆材料包括镍，并且所述镀覆材料具有足 够的孔隙以便在模制压力作用下排出模腔中的空气。
对于“镀覆材料”，我们指的是，诸如利用电镀、化学镀、溅射 沉积或蒸汽沉积方法以一种薄的、自由形态层的形式沉积在一个表面 上的含有金属的材料。
对于利用本发明所生产的模具，由于无需对每一个单独的模制表 面进行精密加工即可同时形成多个精度极高且极小的模制表面，因此 具有较好的成本效益。易于以薄的、半沉积套或带的形式生产的由多 个镀覆材料层所包围和构成的具有全部成形模腔的模具可易于被更 换，并且从所述模腔能够提供较高的传热率，因此能够提供较高的生 产速度。
附图说明
从以下的描述结合附图可以理解本发明的这些和其它的优点和特 征。
图1是使用了一个模制辊的模制系统的示意图。
图2是一个模制辊的局部截面图，其中示出了第一种结构。
图3是一个模板的局部放大图，其中，在所述模板的周边处具有模 制表面。
图4是表示在一个模制表面附近的一个模板的一部分的局部放大 透视图。
图5是表示用于在一个模板中形成模制表面的步骤顺序的流程图。
图6是表示一个工件被镀覆以形成模制表面的放大边缘视图。
图7是表示具有第二种结构的模制辊外部径向截面的一个局部放 大图。
图8是具有从一个底板伸出的钩的塑料母模的透视图。
图8A是图8中的其中一个钩的放大图。
图9是表示图8的母模为了准备镀覆而在一个拼合套内滚动的状 态。
图10表示图8A的钩具有一个薄的金属涂敷层的状态。
图11表示图9的组件在其内表面被镀覆之后的状态。
图11A是表示图10的钩具有多个镀覆层的状态。
图11B是表示具有一个单独层的模制套的镀覆结构。
图12示出了拼合套被去掉的已制成的模制套。
图13表示将所述模制套与一个冷却套组装在一起所形成一个套组 件。
图14表示安装在一个模制辊上的套组件，其中所述模制套中的母 模已被去除以露出模腔。
图15示意性地示出了一个使用模制带的模制系统。
图16是图15的模制带的一部分的放大截面图，示出了其结构。
图17A至17C示出了紧固件元件的不同排列。
图18示出了一个固定的母模，所述母模包括多个钩形制品的多个 横穿加工方向的带，准备进行镀覆以形成图17A的紧固件元件排列。
图19表示一个具有多个模制套的模制辊表面的一部分。

图1示出了一种用于生产接触式紧固件制品的紧固件的模制系统， 该系统使用了一个模制辊10。美国专利4,775,310、4,794,028和4,872,243 中所描述的Fischer技术披露了这种模制方法和基本设备，这种已被充 分阐述的模制方法和基本设备在这里用作参考。
模制辊10在其周边附近具有多个微型紧固件成形模腔，所述微型 紧固件成形模腔用于在一个模压带状接触式紧固件制品12上形成多个 紧固件凸起。模制辊10包括多个环状的、薄的模板，所述模板的直径 例如为10至12英寸，这些模板固定在一起形成一个叠块。在压力作用 下，迫使受热软化的合成树脂14在模制辊10和压力辊18之间的辊隙16 处进入所述模腔中。在一个连续过程中，所述紧固件凸起在所述模腔 中至少部分地凝固，在所述制品冷却到一个能够使所述凸起充分凝固 以致于所述凸起能够完整地从模腔拉出的温度之后，所述紧固件凸起 在区域20中从模腔拉出，并使所述紧固件凸起与制品的基板结合在一 起。通过使所述制品围绕一个从动辊22从模制辊10移动到一个卷取组 件24，从而使所述凸起从模制辊10拉出。
参见图2，模制辊10的许多单个模板26围绕一个公共轴28轴向地排 列和堆叠。一系列联结杆30贯穿所述模板叠块中的对准孔，所述联结 杆30与轴28平行，所述联结杆30的每一个端部都被螺母32张紧，从而 使所述模板26在轴向压力的作用下固定在一起。
如图3中所示，所述模板26具有模制表面42，所述模制表面42形成 在每一个模板26的至少一侧的周边处。模制表面42与一个相邻模板的 一个侧平表面相结合在装配好的模制辊的圆周表面处构成了紧固件成 形模腔。冷却剂孔43在模制表面42的附近贯穿模板26，利用所述冷却 剂孔43可使冷却剂循环流动以控制模制表面的温度。该图中还示出了 一个联结杆孔的一部分，所述联结杆孔用于压紧所述模板叠块。
参见图4，模板26中带有模制表面42的侧部包括一个镀覆层44，所 述镀覆层44的厚度t大约为所述模制表面的深度。所述模制表面形成在 所述镀覆层内。通过在一个碟状板块48上以层接的方式形成镀覆层44， 从而形成模制表面42。板块48是一个厚度为tb(例如为0.006英寸)的 金属板，所述板块48具有外径和内径以及与需要形成的模板26相对应 的联结杆孔和冷却剂孔。用于板块48的一种优选材料是17-7不锈钢。
参照图6中所示的局部放大的模板截面，图5的流程图中示出了一 种在一个板块上形成镀覆层44的方法。首先，所述工件(即，板块48) 设有一个用于接收光阻材料和镀覆层的清洁表面。接着，将光阻材料 50涂敷到工件48的表面上并使光阻材料50硬化。制备一个在需要形成 的钩形腔的位置中带有断开部分的母掩膜，并将所述母掩膜置于所述 板块的涂敷光阻材料的表面上，所述模制表面42将形成在所述板块的 涂敷光阻材料的表面上。然后，使光阻材料显影并对其进行漂洗，从 而仅在所述板块上的掩膜未覆盖的区域(例如，在最终的钩形腔的区 域)上留下光阻材料沉积物。接着，利用已知的镀覆方法对所述板块 表面进行镀覆以在工件48的露出表面上形成一个镀覆层52，所述已知 的镀覆方法例如包括化学镀覆(即，自催化)或电镀。如何预备光阻 材料和将光阻材料涂敷到一个工件表面上的细节披露在由ASM International于1993年在Materials Park，Ohio发表的Photochemical Machining上。镀覆技术还披露在由McGraw Hill发表的the Plastics Encyclopedia，1984-85 version中。
在形成镀覆层52之后，通常利用一种适合的溶剂去除光阻材料50。 为了形成足够深的镀覆层52，必要时可对上述的镀覆步骤重复几次。 当形成深度不同的模制表面时，必要时可重复光阻材料50的涂敷和显 影步骤以及镀覆步骤并且在每一个镀覆步骤中留下在工件48的露出表 面上的稍微不同的区域(与在一个地形图中的渐进海拔轮廓线类似) 以形成一个近似一种平滑曲线的最终模制表面。可利用较薄的镀覆层 提高这种近似的精度。例如，可利用八个连续的镀覆步骤形成一个厚 度为0.004英寸的镀覆层52，每一个镀覆步骤增加厚度为0.0005英寸的 镀覆层。化学镀特别适用于多层极薄的镀覆层，这是因为化学镀在角 部或其它不连续表面处不受区域影响能够沉积厚度非常均匀的镀覆 层。当镀覆层52完全形成时，去除在重复的掩蔽步骤中用到的所有光 阻材料50。
如图6中所示，镀覆层能够在镀覆区域的边缘处形成微小的圆角。 在一些应用中，这样的圆角是不希望得到的，例如当模制件用于钩住 环形纤维而要求镀覆层与一个平表面邻接时具有尖角的特征甚至是更 有利的。在需要的情况下，也可形成附加的镀覆深度以使镀覆模板表 面可被蘑削以在镀覆层52的边缘处提供方角。
如图7中所示，在另一个实施例中，利用镀覆层形成全部模腔。在 上述实施例中，模腔是由一个邻接模板的平表面部分地构成，而本实 施例与上述实施例不同的是，利用镀覆层形成用于构成模腔60的所有 表面(甚至所述模制辊的底板形成外表面)。模制辊62不具有多个薄 的、堆叠的板，而是具有一个外模制套64，所述外模制套64构成了紧 固件成形模腔60。通过使一个冷却套66与模制套64紧密接触来固定所 述模制套64，所述冷却套66具有沿其外表面延伸的冷却通道68。冷却 剂沿着通道68循环流动，并与模制套64的内表面直接接触。利用这种 方式，在非常靠近模腔60的位置提供冷却，从而可对模腔温度进行极 好的控制，并且在以较快的线速度运转时具有较高的传热率。
如图7中的虚线所示，模制套64由几个镀覆层构成。所形成的模制 套可以是非常薄，例如其径向厚度为0.020英寸或更小。与模制套和冷 却套不同，模制辊为常规结构，具有一个中心筒和适合的金属构件以 固定模制套和冷却套并使冷却流体循环流动，从而使模制辊62可具有 与图1中所示设备中的模制辊10相同的功能。
图8至图12顺序地示出了一种形成模制套62的方法。首先参见图8 和图8A，提供一个带状的塑料母模70，所述母模70具有一个基部72， 所述基部72具有一个上表面74，钩76或其它需要被模制的凸起从所述 上表面74伸出。为了便于描述，图中所示的是仅在表面74的一些部分 上具有钩的情况。
参见图9，沿长度方向将母模70卷成一个环，以使其两端相接触并 放入一个刚性的拼合套78。套78具有一个深度与母模基部72的厚度相 等的内沟槽，以使母模70的上表面74和套78的内表面80形成一个仅被 钩76中断的连续圆筒形表面。套78的内表面80可被抛光，反之被涂敷 或者被处理，以使其与镀覆层之间的附着力最小化。(或者，形成一 个宽于图中所示的母模70，所述母模70的两侧上都具有无钩的边缘区 域，以使所述母模70覆盖所述拼合套的整个内表面80)。将一个由铜 或其它适用于镀覆在聚合物上的金属所形成的薄层82(图10)涂敷到 所述套的内表面80上，所述薄层82覆盖所述塑料母模的上表面74和钩 76以准备进行电镀。为了使铜层沉积适当，如果需要的话，必须首先 对需要镀覆的母模70的塑料表面进行调整，诸如利用化学腐蚀处理方 法。可利用如在由McGraw Hill发表的the Modem Plastics Encyclopedia， 1984-85 edition中所述及的溅射或蒸汽沉积(即，真空金属化)方法涂 敷铜层，上述溅射或蒸汽沉积(即，真空金属化)方法在此用作参考。 接着，对带有铜层的表面进行电镀以形成在钩76周围具有几个薄镀覆 层的模制套64(图11和图11A)。在镀覆之后，模制套64的内径被蘑削 以形成一个圆筒形平滑表面84，所述圆筒形平滑表面84在图11A中由虚 线表示。接着，去除拼合套78(图12)，并将模制套安装到冷却套66 上(图13)，例如利用一个可控制的焊接安装方式。当模制套稳固地 被安装时，将母模70和钩从模制套上剥离并且将所述套组件安装到模 制辊62上(图14)，留下从模制套的外径中的开口向内延伸的封闭腔 60。
或者，不采用层接的方式，而采用化学镀镍技术在一个延续的镀 覆步骤中形成模制套64，从而形成如图11B中所示的结构。对于电镀套， 最好对内径进行蘑削处理或进行机加工以减小径向偏差并为以后的组 件提供良好的直径公差。在图11B中，所制成的模制套64′的厚度ts大约 为0.150英寸，可花两周至三周的时间进行镀覆。
多孔化学镀镍能够在模制过程中留在所述套的模腔中的空气在模 制压力作用下通过模腔壁逸出，从而有助于树脂材料完全充填模腔。 这样的多孔的镀镍已成功地用于注射模具中以排出留在模腔中的空 气。
在使用时，模制套和其它相关的冷却套易于与其它的套组件互换， 从而有利于一个模制生产线的设备重组。旧的模制套可被废弃或回收， 并用新的套简单的代替，大大地减少与清洁和维修数以千计的模板相 关的停机时间。可通过对所述套加热并利用一种高温树脂进行少量模 制以从模腔中拉出残余的树脂的方法去除模腔中残余的树脂。
尽管所示的母模70具有钩形零件，所述钩通常是沿着母模的长度 方向延伸排列的，但是如果需要的话，上述方法能够生产具有沿着不 同方向排列的紧固件元件的紧固件制品。例如，可容易地形成沿着模 制辊长度方向延伸的钩(即，在横穿加工方向上)，或者使一些钩面 对各种不同的方向的方式排列，从而为所述紧固件制品提供所需的抗 剪切和剥离的特性。可形成具有这样多取向紧固件元件的母模，例如， 通过立体平版(stereolithographic)模制技术或注射模制技术。当母模 制成时，可根据当将母模从制成的套去掉时其紧固件元件的形状保留 程度，对所述母模重复使用以生产几个模制套。
图17A至图17C示出了本发明所允许钩形结构的一些变型。在图 17A中，例如，多排钩76所组成的钩组110沿着交互横穿加工方向排列。 在这种情况下，用于形成所述模制套的具有钩形的母模包括几个长度 较短的并排位于所述镀覆层固定装置的内表面80周围上的带状钩形制 品112(图18)。所述母模钩形带可借助于真空附着于镀覆固定装置的 内径或被定位。在图17B中，以与加工方向形成一个偏角α的方式设置 多排钩76。例如，通过使钩形制品在镀覆层固定装置的内侧周围以一 定连续长度螺旋形分布，从而形成这种排列。在图17C中，通过将钩形 制品带适当地设置在镀覆层固定装置中而使在加工方向的多排钩76a 与沿横穿加工方向的多排钩76b结合在一起。可通过以立体平版 (stereolithographiclly)的方式生产一种塑料母模，从而可更广泛地生 产图案复杂的钩形或其它形状的紧固件元件。
上述套状模制辊结构可减小对准问题，特别是避免环与环之间的 未对准，环与环之间的未对准会使制品底板厚度不均匀，因此可利用 一些环形制品的制造技术来达到将基部厚度限制为最小的目的。在将 镀覆模制套安装到一个冷却套或一个心轴之后，可对所述镀覆模制套 的外径进行抛光，从而提供了一种用于形成所述紧固件底板的高精度 运转表面。
如图19中所示，可将多个模制套62沿着一个单独的冷却套或心轴 以同心的方式安装以形成一个模制辊10′。在这种方式中，拆分通道环 114(这种环具有较大的直径)可设置在所述模制套之间以在制成的制 品中形成拆分通道。在一种结构中，长度大约为1.5至2.0英寸的模制套 被拆分通道环隔开以形成一个单独的紧固件制品。
当确定所述模制套的直径过盈配合时，应该考虑模制套材料与将 模制套安装于其上的冷却套或心轴的材料之间的热膨胀差异。如果需 要的话，可使用焊接装配。
除了圆筒形模制套以外，还可使用上述技术生产可变形的模制带 以模拟一个直径较大的模制辊，这种模制带的冷却能力较强并且生产 率较高。例如，图15示出了一种结构，其中，在图1中的模制辊10的位 置处利用一个围绕一个驱动辊92运行的模制带90模制一种紧固件制 品。与前面所述及的类似，模制带90在其外表面处具有模腔94，并且 所述模制带90还围绕在一个带冷却系统98附近的辅助辊96运行。所述 模制带的总长度大于驱动辊92的圆周。
参见图16，通过以连续步骤将多个镀覆层100涂敷在一个带状工件 102，从而形成在模制带90中的模腔94。所述工件102和镀覆层100的材 料最好选择硬度相同的材料，以便当所述带围绕所述辊转动时经受较 小的弯曲变形。如上所述，将一种光阻材料涂敷到工件表面以遮掩没 有被镀覆的区域。每一个镀覆层的厚度可被控制以使其厚度与相关的 光阻材料遮掩层的厚度基本相同。在后续的阶段，随着最后的镀覆层 形成所制成的模制带的外表面104，交替实施涂敷光阻材料和镀覆工件 的步骤，从而逐渐形成紧固件成形模腔94。
在一个类似的方式中，模制带90可被形成为一个平的带状元件， 接着通过将所述带的两端连接在一起使其形成一个带，例如通过电子 束焊接。
因为无需拆下设备组件中的任何一个主要的辊即可更换所述模制 带，因此模制带可提供快速的设备改装。
除了直接用于紧固件制品的连续成形以外，上述方法还可用于生 产不连续紧固件制品的注射成形的固定模，以及用于具有极小、可伸 出零件的其它制品的连续或不连续模制，例如人工草皮或质地粗糙的 墙面涂层。