CN101850610B - 压花辊及塑料板透射屏幕 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压花辊及塑料板透射屏幕。压花辊包括辊筒，其中，辊筒的工作面包括沿着辊筒的旋转方向或轴向交替布置的多个弧形图案和V形图案。使用挤出机通过机头将加热熔融的塑料送入包括至少一个本发明的压花辊的挤压辊组的辊缝中，经过压花辊挤压得到形状与压花辊表面图案对应但凹凸相反的塑料板。使用根据本发明的塑料板透射屏幕，屏幕的优良观看区显著扩大，改善了大型塑料板透射屏幕或超大型透射屏幕的视觉效果。

Description

压花辊及塑料板透射屏幕

技术领域

本发明涉及塑料成型的技术领域，特别是塑料板透射屏幕成型技术领域。

背景技术

现有的塑料板透射屏幕主要通过两种工艺来制造，即浇注工艺和挤压工艺。

浇注工艺是将加热熔融的热塑性塑料或液态热固性塑料注入两个模板之间的缝隙中，固化后获得尺寸最大为模板尺寸的塑料板。该工艺的缺点在于受到模板加工技术的限制，无法制造长度或宽度超过4米的大型塑料板透射屏幕。

挤压工艺是使用挤出机通过机头将加热熔融的热塑性塑料送入包括至少一个具有图案的压花辊的挤压辊组的辊缝中，经过挤压得到形状与压花辊表面图案对应但凹凸相反的塑料板。挤压工艺不受到模板尺寸的限制，因此可用于大型塑料板透射屏幕的制造。

用于透射屏幕的塑料板表面是不光滑的，而是根据需要设置各种图案。可以通过在模板或压花辊上制作不同的图案，使浇注或挤压成型的塑料板表面形成形状对应但凹凸相反的图案。

由现有挤压工艺获得的单纯弧形图案的透射屏幕(CN 1496814A)或只有单纯V形图案的透射屏幕(CN 101513772A)均有明显的缺陷。

对单纯的弧形图案透射屏幕来讲，以圆弧柱面为例加以说明。图1是根据现有技术的压花辊制得的单纯圆弧图案透射屏幕的局部光路图。参照图1，若圆弧柱面P的半径为r，根据几何光学的薄透镜原理，当圆弧柱面的高度h远小于半径r时，其焦距f为：

f＝r/(n-1)

其中，n为屏幕材料的折射率。

若圆弧柱面的宽度为s，则最大视角β为：

β＝2arctg(s/2f)

＝2arctg[s(n-1)/2r]    (1)

显然，圆弧柱面的半径r越小，焦距越小，最大视角β越大。若屏幕材料的折射率n＝1.5，在极限情况下圆弧柱面的宽度s与直径2r相等，即：

s＝2r

通过式(1)计算得：β＝53.1°

在此极限条件下，圆弧柱面P已不符合几何光学的薄透镜原理，会出现显著的像差和色差，图像质量显著恶化。因此，单纯的弧形图案透射屏幕的最大视角通常不能超过20°，即优良观看区最大为屏幕正面视角20°，超出此范围即为不良观看区。如图2所示，区域A表示优良观看区，区域B表示不良观看区。

由于椭圆弧、抛物线弧或者双曲线弧只是焦距f的计算方法与圆弧不同，但光路与圆弧相同，对透射屏幕视角的影响也相同，不再重复描述。

图3是根据现有技术的压花辊制得的单纯V形图案透射屏幕的局部光路图。参照图3，若三棱柱面P′的顶角为α，则α必须满足式(2)的条件才能保证在第一迎光面出现全反射：

α＜2[90°-arcsin(1/n)]    (2)

同时，α必须满足式(3)和(4)条件才能保证在第二迎光面不出现全反射：

α＜2/3×[90°+arcsin(1/n)]    (3)

α＞2/3×[90°-arcsin(1/n)]    (4)

三棱柱左右折射光夹角γ为：

γ＝2{90°-arcsin[nsin(90°-3/2×α)]}-α    (5)

若屏幕材料的折射率n＝1.5，则：

根据式(2)计算，α＜93.3°

根据式(3)计算，α＜87.87°

根据式(4)计算，α＞32.13°

设α＝45°，根据式(5)计算，γ＝64.93°。

如图3和图4的光路显示，通过V形图案折射的光只有两个方向，由左迎光面折射的光线为正向偏左γ/2方向，由右迎光面折射的光线为正向偏右γ/2方向，显然，在屏幕正面会出现左、右折射光均无法到达的区域B1，处于该区域的观众无法观看到完整、明亮、清晰的图像，因此B1区域属于不良观看区。对于左、右折射光均能到达的B2区域，由于没有正面的光线，使得在这一区域观看到的图像为左右明亮、中间暗淡的不良图像，因此这一区域也属于不良观看区。

发明内容

为了克服现有技术中的一个或多个技术问题，本发明提供了一种压花辊，该压花辊包括辊筒，其中，辊筒的工作面包括沿着辊筒的旋转方向或轴向交替布置的多个弧形图案和V形图案。

弧形图案的剖面轮廓线可以是圆弧、椭圆弧、抛物线弧或者双曲线弧。

弧形图案的深度h在0.01毫米～5毫米的范围内，优选在0.01毫米～2毫米之间，弧形图案的宽度s在0.05毫米～10毫米的范围内，优选在0.1毫米～2毫米之间，且h和s的比值h/s在0.01～0.5之间。

V形图案的顶角α在30°～85°范围内，优选在32°～60°，其深度d在0.05毫米～5毫米的范围内，优选在0.1毫米～2毫米之间。

压花辊工作面的直径可以在100毫米～1000毫米的范围内，优选在150毫米～500毫米之间，其长度在1米至12米之间。

压花辊由金属材料制成。可采用机械加工或电加工方法获得弧形图案和V形图案，表面通过物理、化学或电化学方法进行强化以提高使用寿命。

将根据本发明的压花辊挤压获得的塑料板用于透射屏幕，显著扩大了优良观看区的范围。

附图说明

通过下面结合附图进行的示例性实施例的描述，本发明的这些或其它方面优点将会变得明显且更易于理解，附图中：

图1是根据现有技术的压花辊制得的单纯弧形图案透射屏幕的局部光路图；

图2是根据现有技术的压花辊制得的单纯弧形图案透射屏幕的优良观看区和不良观看区分布图；

图3是根据现有技术的压花辊制得的单纯V形图案透射屏幕的局部光路图；

图4是根据现有技术的压花辊制得的单纯V形图案透射屏幕的优良观看区和不良观看区分布图；

图5是根据本发明的压花辊制得的弧形图案和V形图案组合的透射屏幕的局部光路图；

图6是根据本发明的压花辊制得的弧形图案和V形图案组合的透射屏幕的优良观看区分布图；

图7是根据本发明一个实施例的压花辊的立体图；

图8A是图7中示出的压花辊的前视图；

图8B是沿图8A的B-B线截取的剖视图；

图8C是图8B中示出的压花辊的局部放大图；

图9是示出根据本发明的压花辊的弧形图案和V形图案各参数的示图；

图10是由根据本发明一个实施例的压花辊制得的塑料板表面图案局部示意图；

图11是根据本发明另一实施例的压花辊的立体图；

图12A是图11中示出的压花辊的前视图；

图12B是沿图12A的A-A线截取的剖视图；

图12C是图12B中示出的压花辊的局部放大图；

图13是图11中示出的压花辊的工作原理示意图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，压花辊1包括转动轴2和设置转动轴2两侧的辊筒3，转动轴2能够驱动辊筒3旋转，辊筒3用于挤压注入的熔融的塑料。

如图8A至8C所示，辊筒3的工作面包括沿辊筒3的轴向交替布置的多个弧形图案40和V形图案50，多个弧形图案40和V形图案50均沿工作面的旋转方向延伸。通过使用根据本发明的压花辊，可以获得具有弧形图案和V形图案组合图案的塑料板。

根据不同使用环境的需要，如图9所示，可以将压花辊工作面的弧形图案40的深度h设置在0.01毫米～5毫米的范围内，优选在0.01毫米～2毫米之间，弧形图案40的宽度s设置在0.05毫米～10毫米的范围内，优选在0.1毫米～2毫米之间，且h和s的比值h/s在0.01～0.5之间。V形图案50的顶角α设置在30°～85°范围内，优选在32°～60°，其深度d设置在0.05毫米～5毫米的范围内，优选在0.1毫米～2毫米之间。

如图10所示，由本发明的压花辊制造的透射屏幕具有弧形图案41和V形图案51的组合图案，并且该组合图案与在图9中示出的压花辊的图案凹凸相反。

设屏幕材料的折射率n为1.5，弧形图案的剖面轮廓线为圆弧，弧形图案的宽度s为0.5mm、高度h为0.04mm，则半径r为：

r＝s²/(8h)+h/2≈0.8mm

根据式(1)计算，视角β为：

β＝2arctg[s(n-1)/2r]＝17.8°

设V形图案的顶角α为45°，根据式(5)计算：

γ＝2{90°-arcsin[nsin(90°-3/2×α)]}-α＝64.93°

如图5和图6所示，根据弧形和V形组合图案的光路，在γ＝64.93°视角范围内，任意方向均有光线到达，既解决了单纯弧形图案透射屏幕视角(现有技术中不超过20°的正面视角)狭小的问题，也克服了单纯V形图案透射屏幕没有正面光线、图像明暗不均的问题，使得在γ＝64.93°视角范围内均为优良观看区。

根据本发明的压花辊的直径可为100毫米～1000毫米，优选在150毫米～500毫米之间，长度可在1米～12米范围内。

根据本发明的压花辊由金属材料制成，可以采用机械加工或电加工方法来获得弧形图案和V形图案。为了提高此压花辊的使用寿命，还可以采用物理、化学或者电化学的方法对整个工作面进行表面强化处理。

如图7和图8c所示，根据本实施例的压花辊1获得的塑料板具有沿塑料板的长度方向延伸并与压花辊弧形图案40和V形图案50形状对应但凹凸相反的图案。在悬挂塑料板透射屏幕时，需要使塑料板上的图案竖直分布，以获得满意的视觉效果。由于根据本实施例获得的塑料板在长度上没有理论限制，所以不需要拼接就可获得在高度上没有理论限制的塑料板透射屏幕。但是，塑料板的宽度最大只能到达辊筒3的工作面的长度(图8A中的L)。在需要将根据本实施例制造的塑料板用于宽度大的透射屏幕时，可以将两个或两个以上的宽度为L的塑料板沿其宽度方向拼接在一起使用，从而获得大型或超大型塑料板透射屏幕。由于接缝的方向与图案的延伸方向一致，可以最大限度的减小接缝对视觉效果的影响。

根据本发明另一实施例的压花辊，除与上述压花辊3的弧形图案40和V形图案50的延伸方向不同以外，其他方面均相同，因此将省略对相同部件的描述。

参照图11，在本发明的另一实施例中，辊筒3′的工作面包括沿辊筒3′的旋转方向交替布置的多个弧形图案42和V形图案52，多个弧形图案42和V形图案52均沿工作面的轴向延伸。根据本实施例的压花辊1′获得的塑料板具有沿塑料板的宽度方向延伸并与压花辊弧形图案42和V形图案52形状对应但凹凸相反的图案。

使用本实施例的塑料板作为透射屏幕时，只需将塑料板的长度布置成透射屏幕的宽度，使塑料板的图案竖直分布，以获得满意的视觉效果。由于塑料板的长度没有理论限制，由此获得的透射屏幕在宽度上没有理论限制，并且其最大高度能达到辊筒的工作面的长度。因此在使用根据本实施例的塑料板透射屏幕时，可以根据需要确定塑料板透射屏幕的宽度，不需要拼接就可获得宽度在理论上没有限制的、高度在1米以上、最大可达12米的大型透射屏幕。

但是本发明并不局限于此，随着工艺水平的进步，今后有可能制造出工作面长度超过12米的压花辊，则可以获得高度超过12米没有接缝的超大型透射屏幕。

如图13所示，在使用根据本发明的压花辊制造塑料板时，由挤出机将加热熔融的热塑性塑料注入机头6中，通过机头6将塑料注入一对或多对压花辊的缝隙中。如果希望塑料板的两个表面都具有相同图案时，则可以选择一对或多对根据本发明的压花辊；如果希望仅在塑料板的一个表面上形成图案，则可以选择一个根据本发明的压花辊，另一个选择光亮辊；如果希望在塑料板的两个表面上形成不同的图案时，则可以选择一个根据本发明的压花辊，另一个选择其他图案的压花辊。在图13中，设置一对根据本发明的压花辊，以获得两个表面都具有本发明的图案的塑料板。

由于根据本发明的压花辊制造塑料板时，长度可以根据需要确定，因此可以在塑料板生产线的末端设置卷取机构，以便制造出所需长度的塑料板。

此外，根据本发明的压花辊在工作时可以围绕外置的转动轴转动，还可以将转动轴设置在压花辊的内部，或者也可以没有转动轴，只要压花辊能够旋转即可。

虽然结合附图示出了本发明的示例性实施例，但应该理解的是本发明并不限于上述实施例，而是在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种结构变形和尺寸的修改。

Claims (2)

1.一种压花辊，所述压花辊包括辊筒并由金属材料制成，其中，辊筒的工作面包括沿着辊筒的轴向交替布置的多个弧形图案和V形图案，

其中，所述弧形图案的剖面轮廓线是圆弧、椭圆弧、抛物线弧或者双曲线弧，

弧形图案的深度h在0.01毫米～5毫米的范围内，弧形图案的宽度s在0.05毫米～10毫米的范围内，并且h和s的比值h/s在0.01～0.5之间，

V形图案的顶角α在30°～85°范围内，深度d在0.05毫米～5毫米的范围内，

辊筒的直径在100毫米～1000毫米之间的范围内，长度在1米至12米之间。

2.一种使用如权利要求1所述的压花辊制造的塑料板透射屏幕。

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