含气界的逆反射棱镜阵列制造技术

一种逆反射薄膜，其中包括在基体上形成的逆反射棱镜阵列，并且有气界密闭在棱镜中。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的技术背景本专利技术涉及以紧密排列的小立方体角结构(侧棱尺寸大约为0.025英寸或者更低)形式形成逆反射微棱镜结构。业已发现这种棱镜作为逆反射薄膜有许多应用，它可以用作交通工具或衣物上反光的安全设施以及高速公路的标志。参阅美国专利3,689,356(1972年9月5日授权给W.P.Rowland)，该篇文献通过在此引述全部并入本文。本专利技术概述依据本专利技术形成有气界的逆反射薄膜，在棱镜附着于薄膜基体的过程中，该气界被合并到棱镜结构中。完成这个结构的一个途径是棱镜材料仅仅部分地填充棱镜模具凹槽，留下空隙。当基体叠合到模塑材料上时以及在模塑材料固化时，凹槽中的空气残留在棱镜体内，以气泡或气界形式随机地分布在固体棱镜中。正如将要详细解释的那样，气泡以某种方式散射部分入射光线，即改变部分入射光线的方向，以致从各种不同的角度看材料都有更白的外观(高Cap Y值)。一部分光线将以散射方式改变方向，另一部分光线将以狭窄的射束逆反射。附图的简要说明附图说明图1是局部截面示意图，该局部的位置在模具鼓轴周围，该图说明液体的棱镜模塑材料从安装在上方的涂布头浇铸到模具上。图2是装置的局部截面放大示意图，该装置用辊50将基材薄膜46施加到模具16中的棱镜材料64上，以使气泡残留在棱镜68中。图3是依据本专利技术生产的反射薄膜的后表面的局部视图。图4是放大的局部截面示意图，该截面是沿着图3中4-4线的截面。图5是与图4相似的视图，说明本专利技术的空气背衬实施方案，其中，白色衬层12被加到薄膜上。图6是与图4相似的视图，说明本专利技术的金属反射器实施方案，其中，加上了一层金属反射层14。图7是光路示意图，说明本专利技术的某些原理。本专利技术的详细描述现在参照图1至图7详细介绍本专利技术。由于实现本专利技术实施方案所用的大部分装置和工艺在前面引证的美国专利3,689,356中已经介绍过，所以，除了为正确理解本专利技术需要重复的部分之外，其它内容不再重复。本专利技术的装置包括模塑鼓100，它安装在按箭头指示方向(即逆时针方向)旋转的轴上。鼓100的圆周部分由许多粘接在圆周上的金属板16组成。每块金属板16上有大量的完全一样的邻接排列的立方体角凹槽22，并且围绕着鼓100的圆周布满这样的金属板16，在鼓表面上形成基本连续的立方体角凹槽(22)阵列的模塑表面。涂布头26安装在鼓100附近，在圆周的一个点位上作横向往复运动。在鼓连续旋转时，液态的可硬化的模塑材料64从涂布头26浇铸到鼓面上。连续地从放卷卷筒(未示出)拽出薄膜46，并且用加压辊50将它施加到鼓100上，加压辊50与鼓100合作形成一个间隙，在该间隙处可硬化的材料64均匀地分布在模具板16的表面上，并且与表面46之间形成紧密接触。我们已经发现借助简单的方法——即在工艺中省略常规的预润湿模具表面步骤就能将气界10引入逆反射微棱镜70(图3至图6)。棱镜材料64的粘度使它不使用润湿剂就不能完全填满棱镜凹槽。于是，各种尺寸的气界10在材料64与薄膜46接触时残留在棱镜体70中。刚刚添加的材料64和薄膜46一起行进通过一排辐射单元(未示出)，在那里材料64在固化的同时粘接到薄膜46上。然后，冷却介质使粘接在薄膜46上的材料64凝固定型，以便完成的反射薄膜54能够顺利地在(剥离)辊附近从鼓100上剥离，并且缠绕到收卷卷筒上。形成气界10的数量取决于工艺中鼓的转速、鼓的温度以及棱镜材料的粘度。我们认为叠合辊的直径和材料硬度也将影响形成的气界10的数量。气界10在各个棱镜70中与在薄膜上的位置似乎是随机的。含气界的材料具有高得多的白度(Cap Y值)1，这能够从表I和表II的对比数据看出，该数据表来自图5所示类型的样品，用材料12形成薄膜54的空气背衬。表I没有气界时的Cap Y数值(有丙烯酸化的环氧棱镜(330模具)聚酯薄膜) </tables>表II有气界时的Cap Y数值(带丙烯酸化的环氧棱镜(330模具)聚酯薄膜) </tables>1注Cap Y值是根据Minolta Colorimeter White Proiects标准测量的，将标准的光线以45°角照射到样品上，然后用探测器探测反射光线，探测器取向与光源相反并且与样品表面成45°角。薄膜平卧在固体表面上，样品旋转360°，每隔45°角读一次数。 </tables>注表II中的数据表明Cap Y值增加接近14.0点，即与表I中数值相比增加44％。Cap Y值越高，材料就越白。Cap Y值低，材料外观呈灰色。对于两种金属化的样品也进行了Cap Y实验，该样品在棱镜面15上有铝镀层14，结果如下表III没有气界时的Cap Y数值(带丙烯酸化的氨酯棱镜(330模具)的乙烯树脂薄膜) </tables>表IV有气界时的Cap Y数值(带丙烯酸化的氨酯棱镜(330模具)的乙烯树脂薄膜) 在这个实例中，表IV中的Cap Y值增加了接近17.50点，它表示Cap Y值增益与表III相比接近300％。我们认为Cap Y值增加的原因能够用简化的一维示意图(图7)予以解释，图7表明入射到微棱镜逆反射器70上的光线是怎样依据光线通过棱镜的路径反射和折射的。光线a垂直射入棱镜窗面并沿着虚线表示的路径通过路径70。如果棱镜的反射面F1，F2没有金属化，光线a将作为a’从棱镜中出去，然后以漫反射方式在白色衬层12(如图5所示)反射，通常，该衬层用于空气背衬的逆反射结构。如果棱镜的反射面如图6所示是金属化的金属层，如银或铝，光线将沿着更长的路径(图中用带x的虚线表示)通过棱镜和气泡10，并且作为光线a”离开棱镜的窗面。光线b(用带圆点的实线表示)以某个角度进入棱镜窗面，它将沿着完全不同的路径通过棱镜。当光线b抵达气界10时，在气界表面它的入射角大于41.8°的临界角(假定立方体角棱镜的棱镜材料的折射指数是1.5，并且假定气界内空气的折射指数是1.0)，因此光线全部向内反射。当光线抵达棱镜反射面时，如果反射面是空气背衬，光线将作为b’穿越棱镜。如果反射面是金属化表面，光线b将沿着比较长的路径作为b”离开棱镜。光线c(用实线表示)全被棱镜面向内部反射，并且沿着不偏离的路径穿过气界作为光线c’或c”射出。光线c将有相同的通过棱镜和气界的路径，该路径与棱镜反射面上的涂层无关。从上述的光线行程图能够看出累积效应将是部分光线将被含气界的棱镜逆反射，而另一部分光线将改变方向(A) 加宽逆反射光线图案——在射入的光线平行于光线c或基本平行于光线c的情况下是这样。当这些光线从棱镜射出时，它们将偏离光线c’和c”的方向的一侧；或者(B) 增加材料的Cap Y即白度值——光线a和b以a’和b’的方向离开棱镜时将增加空气背衬棱镜的Cap Y值；以a”和b”的方向离开棱镜时将增加金属化棱镜的Cap Y值。光线a’和b’是从白色背衬材料漫反射的光线，所以增加Cap Y值。光线a”和b”仅仅经过金属化棱镜面一两次反射就从棱镜中反射出来，于是形成更高的CapY值，即材料有更白的外观。根据上述实例，可以看出在棱镜内有无数种光线路径通过含气界的立方体角微棱镜。实际上，我们发现气界的大小和位置都是随机的，并且大多数气界在立方体角的体积中心附近。但是我们还看到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伽斯·伯纳德，
申请(专利权)人：瑞弗莱克塞特公司，
类型：发明
国别省市：