超柔软的反光立方角复合片及其制造方法技术

一种制造立方角片的方法，所述方法包括以下步骤： （１）提供一种具有模塑表面的模具，该模塑表面具有可形成立方角单元的诸型腔开口； （２）将大量可流动并可固化的、适于形成反光立方角单元的树脂组合物浇注在所述的模塑表面； （３）使所述树脂组合物与具有第一和第二主表面的透明贴面薄膜的第一主表面接触； （４）将在所述型腔和模具上延伸的多余的树脂组合物减少到最低程度；然后 （５）将所述树脂组合物固化以形成一片子，该片子包括粘合在所述贴面薄膜上的立方角单元阵列；然后 （６）将所述片子从所述模具下卸下；以及 （７）对所述子片施加机械应力，以使各立方角单元与周围的立方角单元断裂分离。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及含有棱锥或立方角反光单元的复合片。更具体地，本专利技术涉及具有高度柔性、良好亮度和耐久性的复合反光片。此外，本专利技术还涉及制造这种材料、以及包含这种材料的制品的方法。
技术介绍
反光材料具有改变入射光方向使其返向发光源的性质。这种有益的性质已导致在许多物品上广泛地使用反光片。反光片常常被用于平面的刚性物品上，例如道路标志和路障上；然而，常常出现这样的情况，即需要将这种片子用于不规则的或柔软的表面上。例如，可能要将一张反光片粘在货车挂车的侧面，而这需要反光片能从波纹板和突出的铆钉上经过，或者可能要将一张反光片粘在诸如马路工人穿的安全防护衣和其它人穿的这类安全外衣的柔软底材上。在覆盖表面是不规则或柔性情况下，反光片最好具有良好的适应性和柔性，但不以损失反光性能为代价。基本上有两种类型的反光片微球型片和立方角片。微球型片(有时称作“球状”片)在现有技术中是众所周知的，它具有许多微球，通常至少部分地埋入粘合层并具有辅助的反射或漫射反光材料(例如颜料颗粒，金属薄片或蒸镀镀层等)以回射入射光。微球是互相分离的，因此不会严重影响片子弯曲的性能。这种反光镜的实例公布于美国专利第3,190,178号(麦肯齐)、第4,025,159号(麦克拉斯)和第5,066,098号(科尔特)。另一方面，立方角片一般具有许多刚性的、互连的立方角单元以回射入射光。在弯曲过程中，立方角单元的形状可能改变，从而显著地降低反光性能。结果是，立方角片的结构限制了在仍保持所需的反光性最低标准的同时所能适用或弯曲的程度。立方角反光镜一般包括一张具有平的前表面和从背面突出的立方角单元阵列的片子。立方角反射单元一般包括三面结构，该三面结构具有三个大致互相垂直的、会聚于同一角的侧面。使用时，该反光镜的前表面一般处于朝向观察者的预期位置上。射向该前表面的光线进入片子，通过片子本体在内部被单元的表面反射，从而沿着基本朝向光源的方向离开前表面，此即为反光。由于全内反射(“T.I.R”)，或诸如蒸敷铝膜的反射膜层，光束一般在立方角表面被反射。然而，在棱锥表面上使用金属铝膜层在环境光或日光条件下会对观察者造成灰暗的感觉，因此在某些应用场合被认为有碍美观。立方角类型的反光镜的说明性实例公布在美国专利第3,712,706号(斯塔姆)，第4,025,159号(麦克拉斯)，第4,202,600号(伯克等人)，第4,243,618号(范阿南)，第4,349,598(怀特)，第4,576,850号(马滕斯)，第4,588,258号(豪普曼)，第4,775,219号(阿佩尔多恩等人)和第4,895,428号(尼尔森等人)上。有些具体装置必须在外界环境中使用，这样很可能使合适的立方角反光片暴露于湿气中(例如在户外或在高湿度环境中)，这时可能最好利用合适的密封薄膜将立方角反光单元封装起来。上面提到的美国专利第4,025,159号公布了利用密封薄膜对立方角反光单元进行封装的技术。立方角反光镜通常具有比微球型反光镜高的反光效率，且有时就因为这个原因而被选用。然而，许多需要应用的场合，诸如反光柱、锥体、筒体、安全帽、防护衣、货车挂车的表面上的波纹板和铆钉等，要求片子弯曲以适应弧形基底。立方角反光镜上的立方体最好用具有高的玻璃化温度(Tg)的树脂制造，这样，在长时间暴露于高温高湿的情况下该立方体可保持大小和形状不变，仍能保持提供高亮度反光的能力。这种树脂一般是刚性的(即具有高的弯曲模量)。与微球型片不同(它那里的微球的模量一般比埋有该微球的粘结树脂的模量高)，在立方角反光镜被迫去适应非平面的基底时，它的立方角反光单元能够有效地承受而在光学上减少变形，这是因为高模量的立方体在模量上基本类似于(如果不是相同的话)片子的其余部分。反光立方角单元微立方体阵列的制造一般是利用模具完成的，而该模具是利用不同的技术，包括已知的模块拼装技术和直接加工制成的。利用模块拼装技术制造的模具是通过将各模块组装在一起而形成的，而各模块均具有形状与一个立方角反光单元的特征相同的端部。美国专利第3,632,695号(豪威尔)和第3,926,402号(希南等人)公布了模块拼装的说明性的实例。直接加工技术，通常也叫划线，包括切割基底的某些部分，以产生凹槽形状，该凹槽相交形成包括立方角单元的结构。刻有凹槽的基底被称作靠模，由该靠模可形成一系列压痕，即复制品。在某些实例里，该靠模对反光制品有用。然而，复制品(包括多次加工的复制品)较普遍地用作反光制品。直接加工对于制造母模以制造小的微立方体阵列是一种先进的方法。小的微立方体阵列特别有助于制造具有提高的柔性的薄复制品阵列。微立方体阵列也比较有利于连续生产。利用直接加工方法制造较大阵列的工艺与其它技术相比也相对容易些。美国专利第4,588,258号(霍普曼)公布了一种直接加工的说明性实例。附图说明图1和2是一般复制的立方角反光片10的一部分的示意图。例如，美国专利第3,810,804号(罗兰德)描述了此类制品的几何形状和外形。参看图1和2，标号12通常表示处在反光片10一侧面上的一阵列里的微小立方角单元构造物中的一个单元。各单元12具有三面棱锥的形状，该棱锥有三个暴露的、基本上互相垂直的平面，棱锥的顶点与底部中心垂直对齐。在该阵列中的各立方角单元的平面之间的角是相等的，约为90度。在设计时该角可能与90度略有偏差，即，该角将取决于该反光片的具体用途。在美国，各州政府将其作交通安全信号、标志之类使用时，通常规定最大反光亮度是处于扩张(或观察)角0.2°至2°之间，由此确定作路标用时立方角单元的平面之间的具体的角度。如图1所示，在反光片10中的立方角单元12可以都是相同的大小，并以阵列或行和列的形式排列，而底部在同一平面上，且相邻的单元在它们底部的边缘处互相邻接，这样，在相邻的单元之间没有边界或平面。如果需要，阵列中的不同的单元可以具有不同的大小和取向。立方角单元12在本体部13之上，其下表面或前表面16是光滑的或平坦的。本体部13最好与立方角光学单元12连成一体，从而构成所谓的接合区。反光片的接合区部分相对于各立方角光学单元的大小将完全取决于所选择的制造方法，归根结底，取决于反光片的最终用途。美国专利第3,689,346号(罗兰德)公布了一种连续复制立方角反光制品的工艺，它将一种可交联的、部分聚合的树脂(诸如某些丙烯酸酯树脂)置于一负的模塑表面上而被复制，并将树脂暴露在光化性光之下或加热以固化该树脂。该专利所公布的树脂在凝固或固化时一般呈现出相当高的收缩率，从而产生了立方角微结构的光学方面的缺陷，也即改变了立方角平面之间的角度，使光产生散射，而不是所需要的最大的反光率。这种现象通过对涉及立方角反光片功能的光学基本原理的简要讨论是很容易被理解的。反光的立方角结构的工作原理是众所周知的，并且早已被人认识，例如，可见J.Optical Soc.of America46(7)496(1958)。图3说明了该原理。请参看该图，其中单个立方角光学单元12的剖面图示意地表示两个平面14和15，它们基本上互相垂直，并如图所示具有90°±θ的角度，而本体部13有一个暴露的下表面16。入射光线I以垂直于下表面16的方向照射下表面16并进入单元12，通过本体部13，照射平面14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：小奥立斯塔·本森，谢里尔·M·弗雷，玲妮·M·舒斯特，苏珊·K·内斯特卡，薇拉·L·莱特立，肯尼思·L·史密斯，小切斯特·A·培根，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：