專利名稱：生產(chǎn)無縫的逆反應(yīng)薄膜的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)背景存在對于逆反射材料的需求，該材料能夠?qū)⑷肷涔饩€的主要部分以基本平行的路徑朝光源方向反射。逆反射單元特別有效的類型是使用模塑的立方體角元件形成逆反射結(jié)構(gòu)。
用玻璃模塑的立方體角反射器和最近用丙烯酸樹脂模塑的立方體角反射器都已經(jīng)被廣泛地用作自行車、汽車和其它交通工具上的安全設(shè)備。
Rowland在美國專利第3,689,346號中介紹了一種在連續(xù)基膜上生產(chǎn)逆反射薄膜的工藝，該工藝將透明的薄膜加到事先沉積在運動著的模具表面上的能硬化的模塑物料上，然后，模塑物料固化并粘接到薄膜上，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。在模具表面上有鄰接的微小立方體角槽的陣列，以致薄膜上相應(yīng)地有大量的緊密排列的立方體角形成且從作為逆反射薄膜本體部分的薄膜的光滑表面上凸起。
當(dāng)前，母模是利用機械快速切削成形的，母模的的全部尺寸必須精確到百萬分之一英寸。這種類型的機器能夠用于加工12英寸×12英寸那樣大的母模，但是不能加工再大的母模。機器的尺寸越大，價格就越高。能夠快速切削12英寸×12英寸母模的機器，價格大約是500,000美元，而快速切削18英寸×18英寸的母模的機器，價格大約是1,000,000美元。由于精度要求高，價格隨機器尺寸呈指數(shù)增長。通常，制作母模的電成形復(fù)制品，然后采用兩個步驟將這些復(fù)制品組裝成較大的模具。
第一步是利用非常精密的邊緣精加工工藝(如研磨和拋光或快速切削)完成模片(12英寸×12英寸)的精加工。然后，將三塊12英寸×12英寸的模片拼裝成12英寸×36英寸的模具。制成的模具有12英寸長的縫，其寬度低于0.001英寸，這對于大多數(shù)應(yīng)用而言是能夠接受的，組合件的復(fù)制品也是一個連續(xù)的電成形復(fù)制品。因為各個組合件都是連續(xù)的金屬性電成形復(fù)制品，所以，接縫處的強度不是問題。下一個步驟是將12英寸×36英寸的模具與另一個這樣的模具組裝起來，形成一條模具帶。這個步驟需要邊緣精加工設(shè)備，該設(shè)備必須能夠在模具完整的36英寸的寬度上完成極精密的加工。就這點上看，有可能組裝更大的模具，例如24英寸×36英寸的模具或36英寸×36英寸的模具，但是，邊緣精加工需要的設(shè)備以及電成形更大的零件需要的設(shè)備將變得更復(fù)雜并且要昂貴得多。
所以，通常優(yōu)選將12英寸×36英寸的模具焊接到一起，并且為了達到精加工的模具帶需要的強度，組合件從縫的正面和背面進行兩面焊接。在縫的正面出現(xiàn)的輕焊縫大約是0.015英寸至0.25英寸寬，它不逆反射，并且在日光和逆反射光中比期望的焊縫更容易看見?？p的變形表面引起反射光線的散射，并且使縫非常容易看見，如果用這樣的模具制作(逆反射)材料并進行金屬化處理，那么特別容易看見縫。
本發(fā)明概述依據(jù)本發(fā)明制作了無縫的逆反射薄膜。“無縫”的意思是在基本連續(xù)的長達數(shù)千英尺的薄膜材料上的逆反射薄膜沒有大于0.010英寸寬的縫，所以，如果人的肉眼在大約10英尺的距離上，“縫”基本上是不可見的。
借助提供至少兩個模具表面完成了上述要求。最好讓模具表面安裝在轉(zhuǎn)鼓上。每段模具表面包含交替的棱鏡凹槽區(qū)和空白間隔區(qū)。最好各區(qū)面積彼此相等或者棱鏡凹槽區(qū)略大于間隔區(qū)。將能夠硬化的形成棱鏡的液體物料涂到第一模具表面上，填充棱鏡凹槽區(qū)，然后將基膜加到填充了所述液體物料的凹槽區(qū)上。給該液體物料加熱，或者用其它辦法處理，使該物料固化，借此形成交替排列的棱鏡陣列區(qū)和空白間隔區(qū)，其中棱鏡粘接在膜上。
這樣形成的膜被輸送到第二模具表面，在那里用能夠硬化的形成棱鏡的液體物料填充第二模具表面上的棱鏡凹槽陣列區(qū)，然后再將它加到膜上保留的空白區(qū)上。然后，該物料固化，形成連續(xù)的“無縫”逆反射片和逆反射薄膜。
附圖簡要說明

圖1是實施本發(fā)明的設(shè)備的示意圖。
圖2是在給定的瞬間圖1中A站鼓10的示意平面圖。
圖3是在較后的瞬間圖1中B站鼓10’的示意平面圖。
圖4是圖1中的模板16部分的放大平面圖。
圖5是圖1所示裝置的局部放大示意圖。
圖6是按照本方法的替代實施方案生產(chǎn)的反射薄膜的局部側(cè)視圖。
圖7A-C是依據(jù)本發(fā)明制作逆反射薄膜的方法中各階段一系列的局部側(cè)視圖。
圖8A-C是依據(jù)本發(fā)明制作逆反射薄膜的替代方法中各階段一系列的局部側(cè)視圖。
圖9是控制系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)控制兩組獨立形成的又彼此相關(guān)的棱鏡陣列的對位。
本發(fā)明的詳細敘述現(xiàn)在將輪流參照圖1至圖3詳細介紹一種在連續(xù)基材上生產(chǎn)無縫逆反射薄膜的設(shè)備。
這種設(shè)備包括一對模具鼓10，10’，該鼓的直徑大約是48英寸，它們安裝在軸12，12’上，并且按箭頭的方向(即順時針方向)旋轉(zhuǎn)。指定鼓A為主軸，并且由它產(chǎn)生用于機器同步的基準信號。鼓10，10’的圓周部分通常用數(shù)字14，14’表示，它們由許多塊名義尺寸為10英寸乘30英寸的金屬板16，16’組成，這些金屬板粘接到鼓的圓周部分上。交替的10英寸的板70，70’由大量的連續(xù)排列的相同的立方體角凹槽，即棱鏡凹槽22，22’組成(圖4是其局部放大圖)。
注意，模具上槽的尺寸以及得到的形成陣列的棱鏡尺寸都極小。每個棱鏡的側(cè)棱尺寸的最大值是0.025英寸，最好不超過0.010英寸，最佳尺寸在0.0005英寸至0.008英寸的數(shù)量級中。圍繞著鼓10，10’的圓周，在70，70’的交替區(qū)域上，由板16，16’形成模塑表面區(qū)，該模塑表面區(qū)具有基本連續(xù)的立方體角凹槽陣列22，沒有凹槽的空白區(qū)72，72’彼此交替存在于該模塑表面上。
涂布裝置通常用數(shù)字24，24’表示，它們分別安裝在接近各自的鼓10，10’的弧段上。這兩個裝置都由三個涂布站組成，它們分別是241、242、243和241’、242’、243’，每個涂布站將計量了劑量的形成棱鏡的液體(即樹脂)加進棱鏡凹槽。為了使該液體精確地沉積到凹槽中且不過度填充，每個站控制著適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機構(gòu)和涂布輥。采用三個涂布站來有效地除去棱鏡板底部的空氣。第四個涂布站244，244’與前三個完全相同，在薄膜46與鼓10，10’疊合之前由它完成薄膜46的涂布。
一排紫外燈40，40’安裝(未顯示安置方式)在鼓10，10’附近，用它使沉積在疊合輥50，50’與冷卻空氣送風(fēng)系統(tǒng)38，38’之間鼓面上的物料固化。
薄膜放卷卷筒42和收卷卷筒44分別定位于裝置的兩側(cè)，它們都能夠旋轉(zhuǎn)。薄膜46在進料卷筒42到鼓10之間要經(jīng)過張力調(diào)節(jié)輥隙(未示出)并且隨后繞過比較有彈性的壓力輥50(又被稱為疊合輥)，安裝后，后者的表面緊靠著鼓10的表面并且兩者的旋轉(zhuǎn)軸線平行。剝離輥52類似地安裝在鼓10的另一側(cè)，逆反射薄膜的半成品通常用數(shù)字54表示，在該半成品的行程中，它繞過剝離輥行進到下一個張力調(diào)節(jié)輥隙48’。薄膜54行進到第二鼓10’，在那里經(jīng)過一套類似的設(shè)備(用數(shù)字54表示，在該半成品的行程中，它繞過剝離輥行進到下一個張力調(diào)節(jié)輥隙48’。薄膜54行進到第二鼓10’，在那里經(jīng)過一套類似的設(shè)備，這些設(shè)備與上述的和鼓10有關(guān)的那些設(shè)備一一對應(yīng)。在每站之后，設(shè)置一個邊緣整理站80，80’，用于從薄膜54上除去多余的毛邊。電機56，56’受控制系統(tǒng)100中的計算機控制，并按常規(guī)方式驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓，諸如驅(qū)動圍繞著各自軸12，12’和60，60’的傳動鏈58，58’。
從前面的敘述和下述內(nèi)容可以了解該設(shè)備的運行情況。在A站的鼓10不停地旋轉(zhuǎn)時，能硬化的液體模塑物料64，64’沉積到鼓上的棱鏡凹槽中。這些涂布站24，24’通過尋的傳感器82，82’保持準確到位，該尋的傳感器安裝在靠近鼓10，10’的圓周的固定的位置上。尋的傳感器將電反饋信號提供給控制系統(tǒng)100，由該系統(tǒng)調(diào)整涂布站24，24’的位置。連續(xù)地從進料卷筒42抽出薄膜46，并且用疊合輥50把它壓到第一鼓10表面上，疊合輥與第一鼓之間形成一個輥隙，在該輥隙處可硬化物料64均勻地分布在棱鏡陣列凹槽區(qū)70的表面上(該凹槽區(qū)在鼓10上的多個模具16上)并且在這里物料64和表面46之間發(fā)生緊密的接觸。
剛施加的物料64和薄膜46一起行進通過一排紫外燈40，在那里物料64硬化與對薄膜42的粘接作用同時發(fā)生。然后，冷卻空氣送風(fēng)系統(tǒng)30幫助該物料冷卻，使逆反射薄膜的半成品54能夠在輥52附近從鼓10上剝離。
如局部放大示意圖(圖5)所示，工藝進行到這個階段立方體角棱鏡22已經(jīng)在薄膜46上形成，但是，只有與模具表面16中區(qū)域70毗鄰的薄膜部分上才有棱鏡形成，而與區(qū)域72毗鄰的薄膜其余部分留下空白。在該工藝的下一個步驟中，薄膜上留下的其余空白部分將用棱鏡陣列22’填補，以便在得到的薄膜54’的基礎(chǔ)上形成有立方體角22的基本無縫的連續(xù)長膜73。
為了達到這一點，模板16’在鼓10’上的排列與薄膜54相關(guān)，其排列方式使得棱鏡陣列凹槽區(qū)70’與薄膜54’上留下的空白75吻合，模具表面上的空白區(qū)72’與薄膜54上區(qū)域77吻合，該區(qū)域77事先在鼓10上已經(jīng)形成棱鏡陣列22。
參照圖1，半成品薄膜54的喂料路徑通過張力調(diào)節(jié)輥隙48’并且經(jīng)過定位檢驗光學(xué)傳感器90。這個傳感器將有關(guān)進來的薄膜54的位置電信號傳送給計算機系統(tǒng)100，并且進行位置校準，以保證半成品逆反射薄膜54通過疊合輥50’時以適當(dāng)?shù)奈恢门c鼓10’接觸，在這個位置薄膜54與剛施加的可硬化物料64’相遇，該可硬化物料涂布在棱鏡陣列凹槽區(qū)70’上(該區(qū)位于驅(qū)動軸12’的模具16’上)，而且只在前面作業(yè)中留在薄膜上的間隔區(qū)72上相遇。
這個作業(yè)的時序必須精確，以使兩個驅(qū)動軸同步運行，以消除在第二個作業(yè)步驟完成時形成的縫。最好用Berkeley過程控制系統(tǒng)控制兩個站(A和B)的同步，該系統(tǒng)由Berkeley Process Control公司制造和銷售，系列號64(在圖1中用控制系統(tǒng)100表示)。
第一固化站A被用作主軸，第二站B受主機控制，協(xié)調(diào)第二站定位并纏緊薄膜。為了消除縫，基本要求是所有驅(qū)動機械采用精密的機械控制，并且與利用飛行定位測量的光學(xué)編碼器反饋和專用輸入結(jié)合。
參照圖9，詳細解釋圖1中的控制系統(tǒng)100。光學(xué)編碼器82與鼓A的軸12耦合，提供與鼓A旋轉(zhuǎn)瞬間位置成正比的數(shù)字電信號或模擬電信號。這個信號用作系統(tǒng)的主基準信號，所有的其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備都跟蹤這個信號。
在與在線差動驅(qū)動器(a differential line drive)正交時，編碼器82還以TTL(晶體管-晶體管-邏輯)方波輸出形式將尋的信號提供給Berkeley軸機械控制器(401至406)。這些控制器是64位的RISC系機械控制系統(tǒng)。它們受處理器410加載的編碼(程序)的控制。編碼經(jīng)串行口和電纜加載到每個控制器(401至406)的永久存儲器。一旦加載，Berkeley軸類機械(Berkeley AxisMachines(BAM))控制提供功能的工藝步驟，諸如排程序、電機控制、輸入/輸出、中斷以及誤差處理。指定控制器401為主BAM。來自鼓A(10)的尋的信號被輸入到0軸位置。這個信號也被傳送到控制器402至406作為主基準信號。這向每個單元指出機器正在怎樣快速地運行。直接與每個鼓相關(guān)的功能(如涂布、疊合和剝離)都根據(jù)每個相應(yīng)的鼓(A或B)的基準信號調(diào)整。與機器運行速度有關(guān)的功能(如放卷和收卷)都與來自鼓A(10)的信號協(xié)調(diào)。
尋的信號可以借助各種類型的傳感器產(chǎn)生。通用類型包括邊緣逆反射傳感器，或反差傳感器。這些傳感器感受鼓A或B上的每個模具的定位線或點。這個尋的信號將微調(diào)鼓A或B的位置，以確保薄膜與鼓對準。定位傳感器90直接將信號輸送給鼓B，以保證鼓B與在鼓A上生產(chǎn)的被剝離下來的反射薄膜對準。這個定位傳感器也可以是具有快速上升時間的邊緣傳感器或反射傳感器。這個傳感器必須放在張力恒定的區(qū)間內(nèi)，以便提供精確的讀數(shù)。所有的操作器的界面都經(jīng)觸摸屏(touchscreen)控制，現(xiàn)已表明，利用操作器菜單熒屏控制各種機器的運作，如圖1所示。
另外，可以在工作站A或B的模板的前緣和后緣形成非常小的立方體角棱鏡202。如果允許兩段棱鏡陣列70A和70B略有重疊，由大棱鏡(L)和小棱鏡(S)結(jié)合建立的最終的縫200在幾英尺開外將是不可見的(參照圖6)。如圖6所示，借助形成重疊，可以以較低的精度將模塑物料涂布到模板上，并且仍然形成縫不明顯的材料?！翱p不明顯”的意思是在10英尺開外肉眼觀察時見不到逆反射薄膜上的縫。在重疊區(qū)最好讓大棱鏡疊在小棱鏡上形成。這個設(shè)想不僅降低了精確定位的要求，而且允許伸展頂膜。
在本發(fā)明的另一個替代實施方案中，模板被加工成在允許發(fā)生重疊的外緣有小棱鏡S，而在模板內(nèi)部形成大棱鏡L(圖7A)。
在第一固化站得到的薄膜54的產(chǎn)品網(wǎng)210和棱鏡陣列70示于圖7B，而兩個產(chǎn)品網(wǎng)的重疊部分210’示于圖7C。在工藝中當(dāng)重疊發(fā)生在B臺時，第二臺(B)的小棱鏡S將在第一臺A形成的小棱鏡S頂部形成。
重疊區(qū)C的最終結(jié)果將是在稍厚的一層物料上形成小棱鏡，并且在整個重疊區(qū)都能逆反射。在兩組小棱鏡之間的物料邊界將基本上是肉眼不可見的。
注意，在圖7C中膜加棱鏡陣列的厚度除C區(qū)之外是保持恒定的。還要注意，在交接處C形成的小棱鏡的觀察角性能將比大棱鏡的觀察角性能寬。這種觀察角性能將使縫在接近材料的距離內(nèi)不可見，并且在遠離材料的距離上保持適當(dāng)?shù)木鶆蛄炼?。無論距離遠近，眼睛都察覺不到縫的存在。在遠處，眼睛不能分辨發(fā)生重疊的區(qū)域。在近處，由于大小棱鏡的觀察角性能重疊，眼睛看到的是均勻的光亮。
在本發(fā)明的又一個重疊型實施方案中，提供的模具或模板16在重疊部分有楔形的棱鏡結(jié)構(gòu)(見圖8A)。借助沿著虛線x-x快速切削或研磨尺寸均勻的模板可以實現(xiàn)這個要求。采用圖8A所示的模具形成的最終產(chǎn)品的形狀將如圖8B所示，在外緣部分有高度減小的棱鏡P。在采用兩塊這樣的楔形模具制作有重疊區(qū)C的逆反射薄膜300時，產(chǎn)品將呈現(xiàn)圖8C所示的外觀，肉眼看似乎也是無縫的。
盡管模板16可以用合成樹脂制作，但是優(yōu)選的模板具有金屬表面，以保證立方體角各個面是非常平滑的精密表面，以及保證長期使用時損壞概率最低，模塑物料與模具表面之間可能出現(xiàn)的粘接最少。因此，模具可以直接用金屬制造，借助雕刻、擠壓制?；蚱渌k法形成立方體角。另一種辦法，用雕刻或其它辦法制作適當(dāng)?shù)慕饘倭慵?，用該零件作主模具，在這個主模具上沉積金屬，形成一層厚度適當(dāng)?shù)慕饘賹?，然后再將它們剝離，用這個方法形成符合需要的模具部件。然后，將這些剝離下來的浮雕(它們可以用常規(guī)的電成形方法制作)安裝到適當(dāng)?shù)闹伪砻嫔弦员苊馑鼈兪艿綋p傷，用這些支撐好的浮雕作模具部件，再用它們在適當(dāng)?shù)闹瘟慵蠘?gòu)筑模具表面。為了使模板金屬表面的腐蝕最小，業(yè)已發(fā)現(xiàn)在模具表面形成高惰性的金屬鍍層是符合需要的，例如用沉積黃金或黃金合金辦法獲得的金屬鍍層。
如前所述，最希望用轉(zhuǎn)鼓作為模具表面的支撐，因為轉(zhuǎn)鼓有利于連續(xù)施加物料和剝離復(fù)合產(chǎn)品，并且為附著其上的模具部件提供了牢固的支撐。一些其它類型的支撐也是可行的，例如連續(xù)的韌性皮帶或旋轉(zhuǎn)的盤。但是，某些缺點(如產(chǎn)品的非線性結(jié)構(gòu))可能使后一種替代方案缺乏吸引力。模板緊固到鼓上的設(shè)備可以有相當(dāng)大的變化，這取決于需要的耐久性、剛性以及傳熱特性的程度，例如，它們可以用適當(dāng)?shù)恼辰觿┱辰樱蛘呖梢杂眠m當(dāng)?shù)穆葆?、鉚釘、銷釘?shù)裙潭ā?br> 從已說明的實施方案看，在移動表面上分配物料的裝置設(shè)計以及從該表面上剝離薄膜棱鏡陣列復(fù)合物的裝置設(shè)計也可以有相當(dāng)大的變化，這主要取決于使用的轉(zhuǎn)鼓類型，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，適當(dāng)?shù)奶鎿Q設(shè)備將是明顯的。
在模塑物料中添加溶劑、增塑劑、潤濕劑或其它促進流動的制劑(在文中統(tǒng)稱“潤濕劑”)可以促進模塑物料流入棱鏡凹槽。這樣提高了在凹槽表面周圍模塑物料的流動性，大大地促進了凹槽的最佳填充。
模塑物料固化所用技術(shù)將隨具體選定的模塑物料變化。在用熔融的合成樹脂作流動的模塑物料時，僅僅借助冷卻就能完成固化，這可以通過冷卻模具來完成，可以采用冷卻空氣直接冷卻本體表面的方式，也可以采取讓熱量散發(fā)出去的方式。當(dāng)模塑物料是B級樹脂或部分聚合的樹脂時，可以借助加熱完成固化，加熱時間要充足，以達到需要的聚合程度。當(dāng)模塑物料是可交聯(lián)的配方時，可以通過任何方便的方法促進成分物料的交聯(lián)從而完成固化，該方法將取決于可交聯(lián)物料的性質(zhì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，交聯(lián)會受多種因素的影響，包括受自由基引發(fā)劑、加熱、高能輻射、以及交聯(lián)劑的影響，所以附圖中描繪的輻射單元可以包括任何適當(dāng)?shù)哪茉?。因此，它們可以是簡單的紅外源或其它熱源，α或β粒子源，γ射線或x射線源，光子源等等。此外，人們將意識到模塑物料可以基本上是具有單體特征的物質(zhì)，因此，可以借助在模具表面立方體角凹槽內(nèi)聚合完成它們的固化，熱、自由基引發(fā)劑或高能輻射可以促進這種聚合，并且如果需要，輻射源可以安裝在支撐部件的內(nèi)部。在另一項技術(shù)中，可以使用塑性溶膠配方，在該配方中借助增塑劑使樹脂在加熱時變成流體。顯然這些技術(shù)的組合也可以用于獲得符合需要的固化。
各種合成樹脂可以用作立方體角的配方和薄膜，適用的包括(烷基)丙烯酸酯的聚合物，如聚甲基異丁酸酯和聚丁基丙烯酸酯；纖維素酯，如纖維素醋酸酯的聚合物、纖維素醋酸酯與丁酸的共聚物，以及纖維素丙酸酯的聚合物；乙烯基鹵化物，如聚氟乙烯；亞乙烯基鹵化物，如聚偏二氯乙烯；單乙叉芳烴聚合物，如聚苯乙烯和苯乙烯丙烯腈共聚物；含烯鍵的不飽和腈，如聚丙烯腈；聚碳酸酯；聚酯，如聚對苯二甲酸乙酯；聚苯撐氧化物；聚砜；以及聚烯烴，如聚乙烯和聚丙烯。也可以使用上述的幾種類型單體的共聚物，如氯乙烯與醋酸乙烯酯的共聚物，還可以是聚合物的混合物。選作復(fù)合結(jié)構(gòu)成分的具體樹脂配方將會變化，這取決于應(yīng)用、厚度要求、柔韌性要求以及棱鏡與薄膜界面粘接的要求。對于戶外應(yīng)用，使用耐潮、耐紫外線和耐磨的材料特別有利，至少對于本體部分是如此，因為這個部分通常暴露在大氣環(huán)境中，需要有良好的氣候老化特性。此外，人們將意識到薄膜本身也可以是兩種不同的合成樹脂薄膜或薄膜的疊層材料，并且可以有適當(dāng)?shù)耐繉印?br> 對于本體部分，優(yōu)先使用的樹脂包括聚乙烯的鹵化物、聚對苯二甲酸乙酯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、和纖維素酯聚合物。對于立方體角棱鏡配方，優(yōu)先使用的樹脂包括(烷基)丙烯酸酯樹脂、丙烯酸改性的氯乙烯樹脂、氯乙烯與醋酸乙烯酯的共聚物、含烯鍵的不飽和腈樹脂、單亞乙烯基芳香烴樹脂、聚烯烴樹脂、纖維素酯樹脂、聚砜樹脂、聚苯撐氧化物樹脂、以及聚碳酸酯。本體部分與立方體角棱鏡配方的組合實例包括聚氯乙烯/丙烯酸改性聚氯乙烯、聚氟乙烯/聚氯乙烯、聚碳酸酯/聚碳酸酯、聚氯乙烯/聚甲基異丁酸酯、聚砜/聚甲基異丁酸酯、聚砜/聚氯乙烯、以及聚對苯二甲酸乙酯/聚甲基異丁酸酯。
在選擇本發(fā)明使用的模塑物料時，應(yīng)當(dāng)記住，耐用性能將要求樹脂沒有容易揮發(fā)的增塑劑或其他成分，以及具有可接受的光穩(wěn)定性。因此，在樹脂本身容易光降解或氧老化時，希望使用添加穩(wěn)定劑的配方。通過適當(dāng)?shù)倪x擇樹脂體系，薄膜也可以對形成立方體角的樹脂提供有效的保護，而后者在有選擇地一遍又一遍地用漆和/或粘接劑涂覆立方體角結(jié)構(gòu)時，表現(xiàn)出相對比較差的穩(wěn)定性。這些涂層也可以起保護層的作用，因為在許多應(yīng)用中本體部分將起壁壘層的作用，阻擋紫外線輻射、蒸汽、各種氣體等。此外，由于復(fù)合結(jié)構(gòu)前表面中的象差將大大降低結(jié)構(gòu)的逆反射性，所以希望用耐磨性能好的樹脂制造薄膜。
人們將意識到立方體角結(jié)構(gòu)必須有平滑的面，并且這些面相交應(yīng)當(dāng)形成完美的立方體角。與完美的立方體角不符或表面不規(guī)整將在本質(zhì)上降低結(jié)構(gòu)的逆反射性，并且僅僅在某些受控的環(huán)境下是符合需要的。
一般的說，光線的逆反射性將依賴立方體角的空氣界面。顯然，照射到立方體角表面的光線角度將確定每束光線究竟是逆反射還是通過后表面。如果入射角小于使用的棱鏡物料的臨界角，光線將不逆反射。但是，進入薄膜前表面的光線的主要部分將被立方體角結(jié)構(gòu)逆反射。
借助在立方體角結(jié)構(gòu)上沉積反射涂層能夠提高它的反射率。這種涂層可以借助金屬化技術(shù)提供，例如在非常高的真空度下通過蒸發(fā)將非常薄的鋁膜或其它金屬膜沉積到該表面上，也可以采用化學(xué)沉積技術(shù)。利用涂漆也可以提供反射涂層，這種漆包含高反射率顏料中的金屬顆粒，例如可以使用珠光漆。在又一項技術(shù)中，反射涂層可以借助金屬化的合成塑料膜提供，讓這種膜與立方體角結(jié)構(gòu)表面緊密接觸。
盡管在上述的實施方案中的立方體角結(jié)構(gòu)在陣列內(nèi)有一致的取向，但是使用某種圖案也是可能的，在該圖案中一些立方體角結(jié)構(gòu)的放置方式使得它們的各個面不平行于毗鄰的立方體角結(jié)構(gòu)的各個面。此外，某些立方體角結(jié)構(gòu)可能使它們的頂角對準但不垂直于它們各自底的中心。借這種方式弄翻一些立方體角結(jié)構(gòu)，可以在更寬的角度上提供逆反射性，以適合某些應(yīng)用，而降低了反射率的最大值。對于某些應(yīng)用這樣作是符合需要的，例如高速公路標(biāo)志可能希望在更寬的角度上呈現(xiàn)逆反射性，而標(biāo)志和某些散射光線的表面則不然，盡管光線可能基本垂直地落在其表面上。
通過使用比較柔韌的樹脂薄膜，復(fù)合結(jié)構(gòu)可容易加到各種支撐表面上，例如建筑物的拐角，欄桿的輪廓等。此外，由于復(fù)合結(jié)構(gòu)可以非常薄，有無縫的外觀和高度的柔韌性，所以它容易加到纖維制品上作成服裝，或以這種方式直接使用它，從而提高對穿戴者的夜間能見度。在安全應(yīng)用方面的示范用途包括外套和雨衣上的條紋或飾物，衣服各易磨損部位的補丁，帽子的反光飾物，適合生產(chǎn)各種外套的反光貼邊等等。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠或者利用不多的例行實驗就能夠判定在此詳述的本發(fā)明的具體實施方案有許多等價方案。這些等價方案已被包括在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種形成逆反射薄膜的方法，在該方法中至少提供兩種模具表面，而且每個模具表面都包含棱鏡凹槽陣列區(qū)和空白間隔區(qū)，該方法包括(a)將形成棱鏡的物料涂到第一模具表面上，用所述物料填充凹槽；(b)將基膜加到填充過凹槽的模具表面上；(c)讓該物料附著到膜上，在所述膜上形成棱鏡陣列區(qū)，并且在所述膜上留下空白間隔區(qū)；(d)將所述形成棱鏡的物料涂到第二模具表面上，用所述物料填充第二模具表面上的凹槽；以及(e)將在步驟(c)中形成的膜加到在步驟(d)中填充過凹槽的第二模具表面上，并且使來自第二模具表面的物料轉(zhuǎn)移到膜上，從而在所述膜的空白間隔區(qū)中形成附加的棱鏡陣列區(qū)，借此形成連續(xù)的無縫的逆反射薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，模具表面在轉(zhuǎn)鼓的圓周上，并且膜在轉(zhuǎn)鼓上輸送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一模具表面上的棱鏡凹槽與第二模具表面上的棱鏡凹槽尺寸不同，并且第一模具表面上的棱鏡陣列區(qū)大于第二模具表面上的棱鏡陣列區(qū)，以致在步驟(c)和(e)中形成的棱鏡搭接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，間隔區(qū)與陣列區(qū)面積基本相等，并且在模具表面上交替排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，棱鏡凹槽陣列毗鄰邊緣的部分高度遞減。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該物料是可硬化的液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，該物料在步驟(c)中硬化，使該物料附著到膜上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，該物料被加熱硬化。
9.一種形成逆反射薄膜的方法，在該方法中至少有兩種模具表面被安裝在各自的轉(zhuǎn)鼓上，而且每個模具表面都包含棱鏡凹槽陣列區(qū)和空白間隔區(qū)，該方法包括下述步驟(a)將形成棱鏡的物料涂到正在旋轉(zhuǎn)的第一鼓上的第一模具表面上，用所述物料填充凹槽；(b)將基膜加到填充過凹槽的模具表面上，使該物料附著到膜上，借此在所述膜上形成棱鏡陣列區(qū)，同時在所述膜上留下空白間隔區(qū)；(c)將所述形成棱鏡的物料涂到正在旋轉(zhuǎn)的第二鼓上的第二模具表面上，用所述物料填充第二模具表面上的凹槽；以及(d)將在步驟(b)中形成的膜加到在步驟(c)中填充過凹槽的模具表面上，并且借此將來自第二模具表面的物料轉(zhuǎn)移到膜上，從而在所述膜的空白間隔區(qū)中形成附加的棱鏡陣列區(qū)，借此形成連續(xù)的無縫的逆反射薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，第一模具表面上的棱鏡凹槽與第二模具表面上的棱鏡凹槽尺寸不同，并且第一模具表面上的棱鏡陣列區(qū)大于第二模具表面上的棱鏡陣列區(qū)，以致在步驟(b)和(d)中形成的棱鏡搭接。
11.一種形成逆反射薄膜的設(shè)備，該逆反射薄膜由無縫的棱鏡陣列粘連到薄膜上構(gòu)成；所述設(shè)備至少包括兩個模具表面，每個表面包含棱鏡凹槽陣列區(qū)和空白間隔區(qū)；該設(shè)備包括第一涂布器，該涂布器將形成棱鏡的物料涂到第一模具表面上，用所述物料填充槽；第一裝置，該裝置將該物料轉(zhuǎn)移到膜上，以便在所述膜上形成棱鏡陣列區(qū)，并在所述膜上留下間隔區(qū)；第二涂布器，該涂布器將所述形成棱鏡的物料涂到第二模具表面上，用所述物料填充第二模具表面中的槽；以及第二裝置，該裝置將第二模具表面槽中的物料轉(zhuǎn)移到膜中的間隔區(qū)上，以便形成無縫的連續(xù)的逆反射薄膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，模具表面在轉(zhuǎn)鼓的圓周上，并且膜在轉(zhuǎn)鼓上輸送。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，第一模具表面上的棱鏡凹槽與第二模具表面上的棱鏡凹槽尺寸不同，并且第一模具表面上的棱鏡陣列區(qū)大于第二模具表面上的棱鏡陣列區(qū)，以致在兩者之間形成搭接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，間隔區(qū)與陣列區(qū)面積基本相等，并且在模具表面上交替排列。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，棱鏡凹槽陣列毗鄰邊緣的部分高度遞減。
16.一種逆反射薄膜，該逆反射薄膜沿著基膜長度形成，在基膜長度上至少形成大約10英寸長，大約30英寸寬的無縫棱鏡陣列，其側(cè)邊的最大尺寸大約低于0.025英寸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜，其中所述側(cè)邊尺寸不超過0.010英寸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜，其中所述側(cè)邊尺寸在0.0005英寸至0.008英寸的數(shù)量級中。
全文摘要
本發(fā)明涉及形成“無縫”的逆反射薄膜的設(shè)備和方法。其中至少使用兩個模具表面(10,10’),每個模具表面都有交替的棱鏡凹槽陣列區(qū)和間隔區(qū)。在第一步中,在一個模具表面(10)中形成棱鏡并且將這些棱鏡加到基膜46上。接下來,在另一個模具表面(10’)中形成棱鏡并且將這些棱鏡加到第一步中留下的間隔區(qū)上。
文檔編號B29L11/00GK1184447SQ96194011
公開日1998年6月10日 申請日期1996年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月19日
發(fā)明者伽斯·伯納德, 羅伯特·B·尼爾森, 邁克·J·哈拉漢 申請人:瑞弗萊克塞特公司