具有波纹状图案的逆反射制品制造技术

本发明专利技术涉及包含一块具有能反射显示波纹状图案的光的微结构表面的片材的制品。本发明专利技术还涉及制造包括能形成具有该图案的片材的模具在内的母板及其复制品的方法。优选的方法包括在一块基材（例如，金属板）上形成一些Ｖ形凹槽，三个凹槽的相交形成一个直角棱单元。所述直角棱单元以这样一种方式形成，使得在整个阵列中的相邻的平行凹槽具有基本上相同的凹槽间距和凹槽深度。较佳地，母板以及相应的模具和片材具有约０．０００５英寸（０．０１２７ｍｍ）至约０．００７英寸（０．１７７８ｍｍ）的在整个阵列中的凹槽间距，更好是小于约０．００４英寸（０．１０１６ｍｍ）的凹槽间距。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含一块具有能反射显示波纹状图案的光的微结构表面的片材的制品。本专利技术还涉及制造包括能形成具有该图案的片材的模具在内的母板及其复制品的方法。优选的方法包括在一块基材(例如，金属板)上形成一些V形凹槽，三个凹槽的相交形成一个直角棱单元。所述直角棱单元以这样一种方式形成，使得在整个阵列中的相邻的平行凹槽具有基本上相同的凹槽间距和凹槽深度。较佳地，母板以及相应的模具和片材具有约0.0005英寸(0.0127mm)至约0.007英寸(0.1778mm)的在整个阵列中的凹槽间距，更好是小于约0.004英寸(0.1016mm)的凹槽间距。
技术介绍
逆反射直角棱片材普遍地应用于各种装饰和安全用途。鉴于它有高的逆反射亮度，直角棱片材经常优选地用作，例如交通标志、路面标线、车辆标志和个人安全制品。由其一开始，也进行了各种改进，如涉及直角棱逆反射片材的专利文献中所描述的那些。最近的例子是美国专利6,206,525所述的逆反射片材，它包含一阵列的有金属背衬的小直角棱柱，这些直角棱柱能形成0.5°观察角度的自由取向的反射光光锥，其中，所述棱柱的尺寸为0.0005-0.003英寸(中心距离)。所述阵列是在一模具中浇注出许多透明的塑料棱柱形成的，模具内表面上有三组凹槽(它们相交成一角度)。各个凹槽之间间隔0.0005-0.003英寸(中心距离)。在阵列成形之前或之后，用反射材料如金属来涂敷这些棱柱。这种非常小的棱柱的主要缺点据称是难以在模具内表面的一个很大的区域上刻划出0.002″(中心距离)的阵列，因为刻划所用的金刚石切削刀具磨损得厉害。但是，这种非常小的棱柱据称也具有优点，包括灵活性的增加。
技术实现思路
本专利技术人发现，当由具有精确定位的相交的V形凹槽的母板形成非常小的直角棱柱时，逆反射母板及其逆反射复制品如逆反射片材能显示波纹状的图案。可以认为，该波纹状图案的产生是由相邻直角棱柱(即直角棱柱组，其中入射光是相干的)之间的光波干涉所导致的。在所述片材中该波纹状图案的存在很容易显现，并且可用于各种交通控制、明显表示用途和文件辨认用途，特别是在该存在的图案以不损害辨认性的方式使用的情况下。本专利技术涉及逆反射片材，它包括具有几何单元(例如，直角棱)的阵列的聚合物片，所述片材显示波纹状的图案。在一个优选的实施方式中，所述许多单元通过一个连续的底层互相连接。还公开了一种制造母板的方法，它是在基材上形成三组V形凹槽，这些凹槽的相交部位形成了直角棱单元的阵列，其中，各组中的凹槽分别具有基本上相同的凹槽间距和凹槽深度，凹槽间距为0.0005英寸(0.0127mm)至0.007英寸(0.1778mm)。较佳地，所述单元由三组相互交叉的V形凹槽形成。所述凹槽的平均凹槽间距较好是0.0005英寸(0.0127mm)至0.007英寸(0.1778mm)，更好是小于约0.004英寸(0.1016mm)。在整个阵列或次阵列中的直角棱单元基本上大小相同。所述凹槽具有基本上相同的间距和深度，对于10个连续的凹槽的距离，凹槽的位置精度至少为+/-800nm，通常是至少+/-500nm，更普遍的是至少+/-200nm，较好是至少+/-100nm，更好是至少+/-50nm，再好是至少+/-25nm，最好是至少+/-10nm。所述直角棱单元可以是倾斜的或不倾斜的。形成的凹槽的凹槽角精度至少为+/-2弧度分，较好是至少+/-1弧度分，更好是至少+/-1/2弧度分。还公开了一种制造模具的方法，它包括提供有所述波纹状图案的母板，在母板上电镀以形成负模具，从母板中取下模具，任选地在负模具上电镀至少一次，形成至少一个正模具，以及任选地在正模具或负模具电镀以形成许多代的模具。还公开了一种制造逆反射片材的方法，它包括提供有所述波纹状图案的模具，在模具的微棱柱表面上浇注液体树脂组合物，使该组合物硬化形成片材，然后取下模具。一种替代的方法包括提供有所述波纹状图案的模具，提供可模制的基材，将模具的表面与基材接触使图案产生在基材上，然后取下模具。这些方法还可以包括将一反射涂层施加在树脂或基材上。较佳地，所述树脂组合物是透明的。优选的树脂是聚碳酸酯。附图说明图1是包含三组V形平行凹槽的母板的一部分的放大的平面图。该母板的实际尺寸是6平方英寸(15.24cm2)，凹槽的间距为0.004英寸(0.1016mm)，其宽度上具有1500个直角棱单元，在整个区域上总共超过二百万个。此图还显示了由模具(它是母板的负复制品)形成的逆反射片材的一部分的分解图。图2是一张本专利技术的具有波纹状图案的模具的照片。所述模具是母板的负复制品，在其凹槽阵列中，凹槽间距恒定，小于0.003500英寸(0.088900mm)，凹槽的加工精度至少为+/-100nm。此照片是采用Olympus C700数码相机，使用约10英尺(3米)距离的闪光的拍摄的。具体实施例方式本专利技术涉及母板、模具、特别是具有波纹状图案的片材。本专利技术还涉及制造具有该图案的母板及其复制品的方法。本文中使用的“波纹状图案”是指类似于图2所示图案的所观察到的外观(观察时用一个普通闪光灯的光照耀，所述闪光灯置于靠近观察者的眼睛，大约是鼻子的位置，与逆反射母板或其复制品的距离达到约20英尺，照亮逆反射母板或其复制品时光线大约垂直于其平面)。较佳地，母板用一台凹槽形成机器来制造，该机器使用直接加工工艺，该工艺形成相互交叉的凹槽图案，获得直角棱单元。形成凹槽的基材称为母板，由它可以形成一系列复制品。直接加工工艺的例子包括快速切削、銑削、研磨和刻划，如美国专利4,588,258(Hoopman)和3,712,706(Stamm)中所述，这两篇专利公开了用具有两个相对切削面的机床切削出凹槽，在基材上形成直角棱光学表面的单道过程或多道过程。任何适于形成直接加工的凹槽组的基材都可以使用在制造本专利技术的母板的方法中。适用的基材应当能清洁地加工而不形成毛刺，延展性低，颗粒小，并且在凹槽形成后能保持尺寸的准确。可以使用多种可加工的塑料或金属。适用的塑料包括热塑性或热固性材料，如丙烯酸类或其它材料。可加工的金属包括铝、黄铜、无电镀镍的合金、以及铜。优选的金属包括有色金属。优选的加工材料的选择要使凹槽形成过程中切削刀具的磨损减至最小。适合用来直接加工所述凹槽组的金刚石刀具应该是高质量的，如可以购自K&Y Diamond公司(Mooers，NY)或Chardon Tool公司(Chardon，OH)的金刚石刀具。具体地说，适用的金刚石刀具应该在距离其尖端10密耳的范围内没有划痕，这一点可以用2000X白光照明显微镜来观察。通常，金刚石的尖端具有尺寸约为0.00003英寸(0.000762mm)至约0.00005英寸(0.001270mm)的平面部分。此外，较佳的是，适用的金刚石刀具的表面光洁度，是具有平均小于约3nm的粗糙度以及小于约10nm的峰-谷粗糙度。所述表面光洁度可以是在可加工的基材中先进行形成试验切削，然后用显微干涉仪对所述试验切削的效果进行测量。虽然本专利技术的制造母板的方法用的是直接加工方法，但是模具和逆反射片材也可以由其它方法制造的母板来形成，只要其几何单元的精确成形能导致所述波纹状图案的形成。平面图上所见的直角棱单元可以具有不是三角形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆反射片材，它包含具有直角棱单元的阵列的聚合物片，其特征在于，由该片材反射的光显示波纹状的图案。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：ND休厄尔，KL史密斯，DW梅茨，MB弗莱明，JC纳尔逊，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]