CN101533114A

CN101533114A - 一种逆向反光材料的制造方法

Info

Publication number: CN101533114A
Application number: CN200910097572A
Authority: CN
Inventors: 潘茂植; 潘勤敏; 王芸; 凌大新
Original assignee: YESHILI REFLECTIVE MATERIALS CO Ltd
Current assignee: YESHILI REFLECTIVE MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2009-04-11
Filing date: 2009-04-11
Publication date: 2009-09-16

Abstract

本发明提供了一种逆向反光材料的制造方法，属于新型材料制造技术领域。它解决了现有反光材料存在的逆向反光性能差、制造加工不方便等技术问题。本逆向反光材料的制造方法是将卷在放卷辊上的面层输送至一个与动力部分相联的收卷辊上，在放卷辊与收卷辊之间具有若干个能压紧面层的张紧调节辊，该方法还包括以下步骤：a.涂布；b.制作微棱镜、固化。本制造方法可以进行连续生产逆向反光材料，固化速度快，生成成本低，对环境无污染；所制造的逆向反光材料微棱镜变形小、质量高，微棱镜的报型度高，无粘模现象。

Description

一种逆向反光材料的制造方法

技术领域

本发明涉及一种逆向反光材料的制造方法，具体地说涉及一种基于微棱镜技术用于夜间作业指示和服装装饰的逆向反光材料的制造方法。属于新型材料制造技术领域。

背景技术

逆向反光材料因具有逆向反射、自身无需提供能量等特殊性能。在公路、航天、航海、夜间作业领域以及服装装饰等领域获得广泛应用。逆向反光材料的制造涉及多种材料的制造和复合过程。这些材料包括光学反射元件、底层、面层、粘结层以及其他辅助层组成。其中反射元件的制造是其中的关键技术。目前中国国内反光材料工业技术中的反射元件都是玻璃微珠，例如中国专利(公开号：CN1383977A)涉及一种高耐磨耗性反光材料的制法，该方法先于具有凹凸花纹的离型纸上，涂布以掺合有玻璃珠的第一层涂料层一液型聚胺酯(PU)树脂组合物，经烘干后接着涂布第二层二液型含着色剂的聚胺酯接着剂组合物后并予烘干，于该含着色剂的聚胺酯接着剂组合物后再涂上糊剂，然后贴上基(布)材，经予烘干、熟成，剥除离型纸后，对此半成品用溶剂溶蚀一部分的已剥除离型纸的掺合有玻璃珠的第一层涂料层一液型PU树脂组合物，便玻璃珠露出后固化而得。该方法制得的逆向反光材料虽然具有较高的耐磨耗性，但是采用该方法制成的玻璃微珠结构的逆向反光材料的逆向反光性能较差。

而反光材料技术中反光元件有玻璃微珠的，也有微棱镜的。由于微棱镜结构能提供逆向全反射，它比玻璃微珠结构具有更好的逆向反光性能。所以目前大多已转向微棱镜技术。例如美国专利(授权公告号：US7413316B2，申请人：3M公司，申请日：2006年12月5日申请；授权公告日：2008年8月19日)等，探讨的都是如何进一步改进基于微棱镜的反光材料技术的问题。因此基于微棱镜的反光材料技术是当前这一领域发展的趋势。

基于微棱镜技术的反光材料的制造方法与基于玻璃微珠技术的反光材料的生产过程不同。在基于玻璃微珠技术的反光材料的制造过程中，作为核心光学元件的玻璃微珠是离线制造的。但是对于基于微棱镜技术的反光材料，其中的微棱镜需要在线连续制造。连续制造的核心问题是如何精确地使树脂材料形成所要求的形状和排列、如何快速地固化成型。现有技术中已经有一些关于如何连续或半连续地制造基于微棱镜的反光材料的报道。如美国专利(公开号：US3689346A)介绍了一种制作直角形状的逆向反射膜材的方法，该方法是在直角金属模子中填充可固化成型的高分子材料，然后将透明柔软的薄膜材料覆到上述成型材料上，然后成型材料在固化时与所覆材料结合而成。该方法并没有明确指出如何固化，虽然述及可以用电磁等辐射方法固化，但是没有指明合适的操作条件。从其中述及固化时的需要几分钟的加热，然后还需要冷却操作看来其固化方式是传统的加热方式。而美国专利(公开号：US4244683A)描述了一种半连续的方法，在这种方法中，将平板状的棱镜模子放置在合成树脂膜片上，然后在牵引系统的带动下移动。过程牵涉到三种操作台，即预热、加热成型、冷却操作台。顺次作用于树脂形成棱镜。由于这种方法形成的棱镜膜片会有明显的接缝，制品外观难看，而且产率低。美国专利(公开号：US4486363A)描述了一种连续的制作直角棱镜的方法，根据这种方法，可塑性树脂在带有图案的循环带上被加热(红外线加热)到树脂的玻璃化温度以上，再对树脂进行模压加工，然后在冷却台上冷却到玻璃化温度以下成型。加热模压成型过程涉及树脂膨胀收缩的问题，因而会导致光学元件变形，难以制作精确地微棱镜的形状。中国专利(公开号：CN1166152)描述了一种连续形成棱镜的方法。该方法包括：连续输送合成树脂膜片，在加热区使树脂膜片与模具紧压，通过给加热辊内提供热油使树脂加热达到流动温度，从而在树脂膜片一侧容易形成棱镜形状，然后再将膜片连模具送至冷却区，使其冷却到玻璃化温度以下定型。以上无论是采用热压或流动连续或半连续微棱镜成型的方法，由于其成型固化涉及热胀冷缩的操作，棱镜形状难以精确制造，同时由于加热操作时间比较长，温度比较高，树脂也有可能降解，这些降解的树脂容易粘在模子上，影响微棱镜表面的平整度，同时也造成脱模不利落，影响棱镜质量，同时也影响产率的提高；进一步地，降解的树脂还会造成环境污染。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种产品质量较好、效率较高、环保性强的逆向反光材料的制造方法。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：一种逆向反光材料的制造方法，该方法是将卷在放卷辊上的面层输送至一个与动力部分相联的收卷辊上，在放卷辊与收卷辊之间具有若干个能压紧面层的张紧调节辊，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

a、涂布：上述面层的厚度为10～1000微米，面层经过放卷辊放卷至涂布机构上，经过涂布机构在面层上涂布厚度为50～150微米的涂布材料制成膜材，其中涂布温度为10～40℃；

b、制作微棱镜、固化：上述涂布后的膜材在动力部分的作用下传输至微棱镜制作机构中，经过微棱镜制作机构在膜材的涂布层上制作出微棱镜，并经过电子束固化0.1～5秒后，然后在动力部分的作用固化后的膜材卷在收卷辊上即得逆向反光材料成品。

本发明提供生产以微棱镜作为反光元件的反光材料的连续生产方法。该方法包括将用于制作微棱镜的涂布材料直接涂布到用作保护面层上。这样形成的反光材料的两侧分别称为A侧和B侧。A侧为面层，B侧为涂有用于制作微棱镜的涂布层。这样形成的膜材被牵引到微棱镜制作机构中。本发明不是用常规的加热方式固化，热胀冷缩效益并不明显影响在本发明生产的逆向反光材料微棱镜的质量。膜材在形成所需的微棱镜形状后受到高能电子束作用迅速固化成型。微棱镜固化成型的膜材被收卷辊收卷。本发明将涂布材料连续而均匀地在面层上制成形状精确的微棱镜。微棱镜的形状根据需要可以有多种多样。微棱镜的尺寸和排列也可以根据需要有各种尺寸和排列。

在上述的逆向反光材料的制造方法中，步骤b中所述的电子束固化后还包括紫外线固化。本发明膜材在形成所需的微棱镜形状后受到高能电子束作用迅速固化成型。膜材的固化时间或程度可以通过调节电子束窗口的大小或调节电子束功率来实现。通常固化时间以0.1秒至1秒为宜，进一步地，以0.1秒至0.5秒较为合适；更进一步地，0.1秒至0.3秒以下为最佳。根据微棱镜材料的不同，除了前面所述的一级固化技术，本发明还提供二级固化技术。在二级固化技术中，膜材的微棱镜在微棱镜机构中成型后，在第一级固化系统处实现第一次固化，然后在膜片离开微棱镜机构后在第二级固化系统处实现二次固化。在二级固化系统中，可以使电子束固化系统和UV固化系统协配，也可以两级均由电子束系统完成。二级固化系统对于不易脱模的微棱镜材料尤其具有优越性。

在上述的逆向反光材料的制造方法中，所述的放卷辊和收卷辊的收放卷线速度为5～50米/分，步骤a中所述的面层材料为透明耐候的高分子材料。面层材料以透明、耐候高分子材料为宜。适用的高分子材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等，面层材料一般要求对紫外线稳定，或在面层材料中添加紫外光稳定剂(如水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、取代丙烯腈类和草酰胺类化合物、无机填料和颜料等。)面层的厚度为50-150微米，优选为80～120微米。面层的收放卷线速度以5-50米/分为宜，通常以15-30米/分更为合适。

在上述的逆向反光材料的制造方法中，步骤a中所述的涂布机构包括涂布辊和刮刀，所述的涂布材料为耐候低聚高分子材料。本发明采用的涂布辊的直径在220毫米左右，辊面长度在1450毫米左右，有效宽度在1300毫米左右，为了防止涂布材料对涂布辊的沾粘，该涂布机构还包括刮刀。涂布材料为透明、固化后具有一定刚度的耐候低聚高分子材料，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸纤维素、聚氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯和丙烯腈的共聚物、聚酯、聚丙烯腈、氧化聚苯醚、聚砜、聚烯烃，也可以是上述两种或两种以上聚合物的混合物。涂布时，应将涂布材料加热到其流动温度以上。涂布厚度由产品的微棱镜的高度决定，厚度一般为50-150微米、作为优选，厚度为70-100微米。涂布材料因为是低聚高分子材料，不需要溶剂帮助，在温度为10～40℃条件下就能流动，在电子束的固化作用下进一步快速聚合或交联生产高聚高分子材料。也可以在这些涂布材料中加入少量的折射指数调节材料，比如陶瓷，也可以加入一些调节颜色的普通颜料。

在上述的逆向反光材料的制造方法中，步骤b中所述的张紧调节辊由若干个导引辊和张力调节辊组成，所述的张力调节辊控制张力为200N/m～500N/m。本发明采用若干个导引辊和张力调节辊对面层或膜材起到压紧作用，其中导引辊起到引导作用，张力调节辊控制面层或膜材传输时的张力，导引辊的数量可以根据需要增减。

在上述的逆向反光材料的制造方法中，步骤b中所述的微棱镜制作机构包括微棱镜制作腔和微棱镜辊，所述的微棱镜辊设置在微棱镜制作腔内，通过微棱镜辊在膜材的涂布层上制作出微棱镜。具体过程为：膜材通过传输机构传输至微棱镜制作腔中，膜材的涂布层表面朝向微棱镜辊表面，在微棱镜辊表面，微棱镜辊作用在涂布层表面使微棱镜辊上的微棱镜图案复制到涂布层表面。微棱镜辊是表面刻有微棱镜阴模的滚筒。其中微棱镜辊的直径为50毫米到1000毫米之间，但以150到800毫米之间为宜。进一步地，微棱镜辊的直径以200-400毫米为最宜。微棱镜可以是各种形状的。典型的形状是立方角。微棱镜的尺寸以50～100微米为宜。微棱镜之间的沟槽以10～30微米为宜，微棱镜底部厚度以20～50微米为宜。对微棱镜辊的直径没有特殊的要求，但是为了保证便于制作形状精确的微棱镜、便于脱模，辊径以微棱镜高度的500～3000倍为宜，特别是800～2000倍更为适宜。经涂布上制作微棱镜材料的面层由导引辊导引进入微棱镜制作腔。进入棱镜制作腔时，经涂布的面层的涂布层朝向微棱镜辊的表面，在微棱镜辊表面，微棱镜辊作用在涂布面使微棱镜辊上的微棱镜图案复制到膜材的涂布层侧，这些图案然后经电子束高速固化定型。

在上述的逆向反光材料的制造方法中，步骤b中所述的微棱镜制作腔以氮气或惰性气体保护。微棱镜腔内应以氮气或惰性气体保护。如有空气存在，则空气会在电子束高压的作用下离解产生臭氧。

在上述的逆向反光材料的制造方法中，步骤b中所述的电子束固化通过电子束固化装置完成固化程度达到50％～100％，所述的紫外线固化通过紫外线固化装置完成固化程度为0～50％。本发明的固化过程可以包括单步固化和两步固化。对于容易脱模的材料，可以经电子束装置步固化。对于完全固化后不易脱模的材料，可以经过电子束固化和紫外线固化两步固化更合适，可以在电子束固化阶段完成固化程度达到50-100％，剩下0-50％的固化程度由紫外固化装置完成；作为优选，电子束固化阶段以完成70-90％固化程度、紫外固化阶段完成10-30％固化程度为宜；作为进一步的优选，电子束固化阶段完成90％固化程度，紫外固化阶段完成10％固化程度。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明的制造方法可以进行连续生产逆向反光材料，固化速度快，生成成本低，对环境无污染。

2、本发明的制作方法制造的逆向反光材料微棱镜变形小、质量高，微棱镜的报型度高，无粘模现象。

附图说明

图1是本发明连续生产逆向反光材料的工艺流程图。

图2是本发明连续生产逆向反光材料过程中面层的剖视结构示意图。

图3是本发明连续生产逆向反光材料过程中膜材的剖视结构示意图。

图4是本发明生产的逆向反光材料的剖视结构示意图。

图5是对比例1中生产逆向反光材料的工艺流程图。

图6是本发明连续生产逆向反光材料中微棱镜辊表面结构示意图。

图中，1、面层放卷辊；101、面层；201、涂层；202、微棱镜层；3、刮刀；4、计量辊；5、涂布辊；6、膜材；7、10、11、13、14、15导引辊；8、测厚仪；9、张力调节辊；12、微棱镜辊；16、收卷辊；18、电子束加速器；19、紫外灯；20、微棱镜制作腔；21、氮气进入口；1a、面层放卷辊；1b、涂层放卷辊；7a、10a、11a、13a压辊；12a、微棱镜辊；8a、风冷却装置；9a、10a冷却辊；15a导向辊；16a、收卷辊。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；但是本发明并不限于这些实施例。

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示，本方法将卷在面层放卷辊1上的面层101经过涂布后输送至一个与电机相联的收卷辊16上，所述面层101的厚度为75微米，面层101材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，折射指数1.5，面层101经过面层放卷辊1在线速度为20米/分放卷至涂布辊5上，经过计量辊4和涂布辊5在面层101上涂布厚度为90微米的涂布材料制成膜材6，涂布材料为PC共聚特种材料固含量100％，粘度少于1000厘泊，其中涂布温度为10℃；涂布过程中用刮刀3刮除涂布辊上残留的涂布材料

上述涂布后的膜材通过导引辊7在电机的作用下传输至微棱镜制作腔20中，在传输过程中要经过张力调节辊9将张力控制在350N/m和经过测厚仪8进行对膜材测厚，通过微棱镜制作腔20上的氮气进入口21向微棱镜腔中通过氮气使微棱镜腔内以氮气保护。然后通过导引辊10、11传输至微棱镜辊12上，其中膜材的涂布层201表面朝向微棱镜辊表面，其中微棱镜辊表面的表面结构图案如图6所示，微棱镜辊作用下在涂布层表面使微棱镜辊上的微棱镜图案复制到涂布层表面制成微棱镜层202，复制后并经过功率为60千瓦的普通电子束加速器18(改型高压倍加器(cockcmflwdton)型)产生的电子束固化0.15秒后固化程度达到90％。然后在电机的作用下通过导引辊13、14传输过程中通过普通经电能激发的紫外灯19完成剩余10％的固化程度。然后经过导引辊15传输和经过收卷辊16收卷后即得逆向反光材料成品。经过上述方法制成的逆向反光材料微棱镜的保型度大于90％，脱模干净利落。

比较例1

如图5所示，生产微棱镜逆向反光材料的过程。具体的工艺流程数如下：将卷在面层放卷辊1a上的面层和涂层放卷辊1b涂布层采用传统的加热、冷却、固化定型后收卷于一个与电机相联的收卷辊16a上，所采用的面层材料为耐高温保护膜，所采用的涂层材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，折射率是1.5，薄膜厚度165微米；面层和涂层材料通过直径为160毫米的压辊7a、10a、11a和13a压制和传输；微棱镜辊12a既是微棱镜辊又是加热辊，直径为360毫米，通过微棱镜辊12a在涂层上制作出微棱镜并通过其在温度为218℃-246℃的条件下加热固化18秒-30秒。然后通过直径为260毫米～280毫米的冷却辊9a和10a以及风冷却装置8a在温度40℃-45℃的条件下对加热固化后的膜材进行冷却12秒～20秒；然后通过导向辊15a传输收卷于一个与电机相联的收卷辊16a上。收卷辊16a的收卷线速度是0.8-1.1米/分。张力控制：350N/m。最后制得的微棱镜逆向反光材料模板的图案如图6所示。微棱镜高0.15毫米，两微棱镜的间距为0.18毫米；制得的微棱镜逆向反光材料微棱镜的保型度为60-65％。有粘模现象。

实施例2

本方法的面层101厚度100微米，面层101材料为聚氯乙烯，涂层201材料为聚丙烯酸丁酯，该材料固含量100％，粘度少于1000厘泊，涂层201厚度为120微米，收卷辊16的收放卷线速度为30米/分，涂布温度为30℃，张力调节辊9控制张力为450N/m，先经过普通的60千瓦的电子束加速器18(改型高压倍加器(cockcmflwdton)型)产生的电子束固化0.1秒固化程度达到80％，再经过普通的12千瓦的电子束加速器(绝缘铁芯型)产生的电子束固化3秒完成剩余20％的固化程度。其他工艺流程同实施例1，不再赘述。经过上述方法制成的逆向反光材料微棱镜的保型度大于90％，脱模干净利落。

实施例3

本方法的面层101厚度300微米，面层101材料为聚甲基丙烯酸甲酯，涂层201材料为乙酸丁酸纤维素，该材料固含量100％，粘度少于1000厘泊，涂层201厚度为70微米，收卷辊16的收放卷线速度为10米/分，涂布温度为40℃，张力调节辊控制张力为500N/m，先经过普通的60千瓦的电子束加速器18(改型高压倍加器(cockcmflwdton)型)产生的电子束固化0.2秒固化程度达到70％，再通过普通经电能激发的紫外灯19固化完成剩余30％的固化程度。其他工艺流程同实施例1，不再赘述。经过上述方法制成的逆向反光材料微棱镜的保型度大于90％，脱模干净利落。

实施例4

本方法的面层101厚度50微米，面层101材料为聚碳酸酯，涂层201材料为聚甲基丙烯酸甲酯，该材料固含量100％，粘度少于1000厘泊，涂层201厚度为150微米，收卷辊16的收放卷线速度为40米/分，涂布温度为50℃，张力调节辊9控制张力为250N/m，先经过普通的60千瓦的电子束加速器18(改型高压倍加器(cockcmflwdton)型)产生的电子束固化0.3秒固化程度达到60％，再通过普通经电能激发的紫外灯19固化完成剩余40％的固化程度。其他工艺流程同实施例1，不再赘述。经过上述方法制成的逆向反光材料微棱镜的保型度大于90％，脱模干净利落。

本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims

1、一种逆向反光材料的制造方法，该方法是将卷在放卷辊上的面层输送至一个与动力部分相联的收卷辊上，在放卷辊与收卷辊之间具有若干个能压紧面层的张紧调节辊，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

2、根据权利要求1所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：步骤b中所述的电子束固化后还包括紫外线固化。

3、根据权利要求1或2所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：所述的放卷辊和收卷辊的收放卷线速度为5～50米/分，步骤a中所述的面层材料为透明耐候的高分子材料。

4、根据权利要求1或2所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：步骤a中所述的涂布机构包括涂布辊和刮刀，所述的涂布材料为耐候低聚高分子材料。

5、根据权利要求1或2所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：步骤b中所述的张紧调节辊由若干个导引辊和张力调节辊组成，所述的张力调节辊控制张力为200N/m～500N/m。

6、根据权利要求1或2所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：步骤b中所述的微棱镜制作机构包括微棱镜制作腔和微棱镜辊，所述的微棱镜辊设置在微棱镜制作腔内，通过微棱镜辊在膜材的涂布层上制作出微棱镜。

7、根据权利要求6所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：步骤b中所述的微棱镜辊在膜材的涂布层上制作出微棱镜具体过程为：膜材通过传输机构传输至微棱镜制作腔中，膜材的涂布层表面朝向微棱镜辊表面，在微棱镜辊表面，微棱镜辊作用在涂布层表面使微棱镜辊上的微棱镜图案复制到涂布层表面。

8、根据权利要求6所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：步骤b中所述的微棱镜制作腔以氮气或惰性气体保护。

9、根据权利要求2所述的逆向反光材料的制造方法，其特征在于：步骤b中所述的电子束固化通过电子束固化装置完成固化程度达到50％～100％，所述的紫外线固化通过紫外线固化装置完成固化程度为0～50％。