CN102998730B - 一种立体光栅 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立体光栅，所述立体光栅表面微结构为U型槽的方式，U型槽的宽度是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷段的直线间距，所述U型槽的宽度与光栅节距比为0-0.5；U型槽的曲率半径是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷弧形的半径，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比为0-0.40；所述立体光栅为透明材料，所述立体光栅材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯全新料或聚对苯二甲酸乙二醇酯回收料。该立体光栅采用U型槽表面微结构，使光栅材料的结构多样化，不改变其光学性能的基础上，提高产品低温抗冲性；材料的选择也更广泛，原材料成本更低，将此立体光栅应用于立体印刷包装上，成本明显降低、低温破损率显著降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种立体光栅，尤其涉及一种用于包装行业中立体印刷使用的柱镜立体光栅，属于光栅技术领域。
背景技术
随着立体印刷行业的发展，越来越多的印刷行业转入到立体印刷的队伍。目前市场上的立体柱镜光栅产品结构简单，普遍为V型结构，由于结构上存在尖角，易在尖角处产生应力集中，诱发脆裂，尤其是冬天低温时抗冲击性差，易破裂；另外，立体光栅的高质量要求严格控制原材料，从而使得材料的选择范围较窄，仅能选择高韧性纯原料，如纯PET、纯PC等，成本比纸质等包装原材料高出很多，处于不列竞争态势。
为此，一些行业人员对传统光栅进行多种改进，以期改变传统立体柱镜光栅的性能以及制作成本，如中国专利申请号为CN02239027.8，公开号为CN2559989，名称为双凸式多层结构柱镜立体光栅薄材的中国实用新型专利，其特征是将光栅薄材做成两面均为对称凸起的柱镜结构，粘贴时，压力胶辊滚动将光栅与透明板材之间的空气顺着柱镜条纹间的凹陷处形成气道排出，而由胶质填充，解决了将光栅薄材转贴在透明板材上时所产生残留微细气泡现象。但是，该技术方式并未有效的解决立体柱镜光栅低温抗冲性差、易破碎、生产成本高的技术问题。
另外，专利号为CN200620036386.2，公开号为CN200986624，名称为“一种可重用立体成像材料”的中国实用新型专利，其公开了一种可重用立体成像材料，包括光栅片材、粘胶层、图案层，图案层粘贴在粘胶层上，该光栅片材与粘胶层之间还设有隔离层，与普通立体成像材料相比，通过增加隔离层，降低了粘胶层与光栅片材的粘合牢度，使图案层容易从光栅片材剥离，在更换光栅广告、立体装饰画时只更换粘胶层、图案层，从而实现了光栅片材的重复使用，大大降低了产品成本，该技术方式虽然降低了产品的成本，但是仍然没有有效解决立体柱镜光栅低温抗冲性差、易破碎的技术问题。
综上所述，如何在现有光栅材料不改变其光学性能的基础上，提高产品低温抗冲性并降低成本，是当前立体印刷和立体包装行业迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种立体光栅，解决现有立体光栅存在抗冲性差、生产成本高的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：一种立体光栅，所述立体光栅表面微结构为U型槽的方式，U型槽的宽度是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷段的直线间距，所述U型槽的宽度与光栅节距比为0-0.5；U型槽的曲率半径是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷弧形的半径，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比为0-0.40。
作为光栅材料的一种优选，所述立体光栅为透明材料。
更进一步地优选，所述立体光栅材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)全新料或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)回收料。
更进一步地优选方式之一，所述立体光栅为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)全新料，其组成成份按每百克份数包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯99-100phr和聚酯热塑性弹性体0-1.0phr。
更进一步地优选方式之二，所述立体光栅为PET回收料，其组成成份按每百克份数包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯0-70phr、聚对苯二甲酸乙二醇酯一次回收料25-99phr、均苯四甲酸酐0.2-2.0phr和聚酯热塑性弹性体0.2-3.0phr。
作为另外一种优选，所述立体光栅材料为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、透明聚丙烯(PP)或透明聚氯乙烯(PVC)中的一种。
进一步地优选，所述U型槽的宽度与光栅节距比例为0.1456，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比例为0.1761。
进一步地优选，所述U型槽的宽度为0.0496mm，光栅节距为0.3406mm，所述U型槽的曲率半径为0.0428mm，光栅凸起曲率半径为0.2430mm。
进一步地优选，所述U型槽的宽度与光栅节距比例为0.2534，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比例为0.365。
进一步地优选，所述的立体光栅的制作方法如下：
第一步，采用纯原料或者回收料作为基料，按比例混合；
第二步，采用大型集中干燥机或小型除湿干燥机对上述基料进行干燥，采用单螺杆流延机挤出光栅片材；或者不经干燥直接采用双螺杆流延机挤出光栅片材，所得光栅片材厚度为0.18-3.8mm；增韧剂和增粘剂通过侧喂料或色母加料口添加；
第三步，采用辊式收卷，或者直接裁切；
第四步，经整平机整平切张；
第五步，经切片或第三步直接裁切后的光栅，采用直接纸箱密封或经缠绕机绕保护膜后装箱密封，或直接依次进行印刷、裁切、粘结。
与现有技术相比，本发明的有益效果：该立体光栅采用U型槽表面微结构，使光栅材料的结构多样化，不改变其光学性能的基础上，提高产品低温抗冲性；材料的选择也更广泛，原材料成本更低，将此立体光栅应用于立体印刷，在成本、性能上具有明显优势。
附图说明
图1是传统V型槽光栅的局部放大示意图。
图2是本发明U型槽光栅的局部方法示意图。
其中：1-V型槽口、2-U型槽口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。
一种立体光栅，所述立体光栅表面微结构为U型槽的方式，U型槽的宽度是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷段的直线间距，所述U型槽的宽度与光栅节距比为0-0.5；U型槽的曲率半径是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷弧形的半径，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比为0-0.40。所述立体光栅为透明材料；具体来说，所述立体光栅材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯全新料或聚对苯二甲酸乙二醇酯回收料，或者为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、透明聚丙烯或透明聚氯乙烯中的一种。
该立体光栅的制作方法如下：
第一步，采用纯原料或者回收料作为基料，按比例混合；
第二步，采用大型集中干燥机或小型除湿干燥机对上述基料进行干燥，采用单螺杆流延机挤出光栅片材；或者不经干燥直接采用双螺杆流延机挤出光栅片材，所得光栅片材厚度为0.18-3.8mm；增韧剂和增粘剂通过侧喂料或色母加料口添加；
第三步，采用辊式收卷，或者直接裁切；
第四步，经整平机整平切张；
第五步，经切片或第三步直接裁切后的光栅，采用直接纸箱密封或经缠绕机绕保护膜后装箱密封，或直接依次进入下道工序；
上述第五步中，所谓的进入下道工序是指依次进行的：印刷、裁切、粘结。
为提高PET及其它透明材料制备立体光栅的抗低温冲击性，在不影响光栅效果的前提下，添加一定比例的增韧剂，增韧剂为市场上可购买产品。制备PET及其它回收料立体光栅时，因回收料为经过加热等加工后，材料分子链断裂，粘度下降，性能变差，通过添加一定增粘剂，提高材料的粘度，改善其加工性能，有效改善立体光栅的整体性能。
实施例1
一种立体光栅，所述立体光栅表面微结构为U型槽的方式，具有U型槽口2，如图2所示，其具体参数如下：
所述U型槽的宽度为0.0496mm，光栅节距为0.3406mm，所述U型槽的曲率半径为0.0428mm，光栅凸起曲率半径为0.2430mm。即，U型槽的宽度与光栅节距比例为0.1456，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比例为0.1761。
该立体光栅材料为PET回收料，其组成成份按每百克份数包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)一次回收料99phr、均苯四甲酸酐(PMDA)0.6phr和聚酯热塑性弹性体0.4phr。
按照本发明的制备方法制备该立体光栅，采用不干燥双螺杆挤出成型；辊式收卷；光栅厚度为0.60mm。
与之作对比试验的传统V型槽光栅，具有V型槽口1，如图1所示。并且，采用相同的PET全新料作为基料，光栅厚度为0.60mm，光栅节距为0.3406mm；光栅凸起曲率半径为0.2430mm。
将本实施例的光栅成品与传统V型槽光栅成品进行以下对比试验：
1)、测试抗冲击性能：采用落球冲击试验方法。
2)、测试温度：该产品主要用于生产酒包装、饮料包装及其他食品包装，不会长期在0℃以下的环境使用和储存，因此，暂不测试0℃以下的性能。
对比过程如下：
(1)试验步骤
第一步，分别将两种光栅成品在室温下自然冷却90小时，然后用美工刀裁切成150mm×150mm的方块材料，分成四组，每组50张，待用；
第二步，将其中一组光栅片进行25℃常温、20℃低温箱、10℃低温箱、0℃低温箱各一组，放置4小时，待试样充分冷却后进行试验；
第三步，选择落球冲击试验机，试样机上有上下两个夹具，上夹具装有能通断电的电磁铁，用于放置落球，下夹具加橡胶垫圈，用于放置试样，落球与试样之间的距离为1.5m，落球垂直于试样表面，选取落球质量接近于预计的冲击破损质量，选择配重块Δm3～6个，质量和落球冲击破损质量相符；
第四步，将落球放置在上夹具电磁铁上并通电，快速取出第一个试样放置在下夹具上，确保试样均匀平整，没有折痕，完全覆盖在橡胶垫圈上，与环形夹具的上夹具夹紧，使电磁铁断电，落球自由下落，并与试样发生冲撞；
第五步，检验试样是否破损，在试样背面照明的条件下，试样穿透即为破损；将结果记录在表格上，破损记录为“×”，不破算记录为“○”；
第六步，如果第一个试样破损，将落球质量减小△m，如果第一个试样不破损，将落球质量增加△m，依次继续进行试样，总之，利用配重块增加或减小落球质量，取决于前一个试样是否破损；
第七步，20个试样试验后，计算破损的总数N，如果N等于10，试验完成，如过N不等于10，则继续按下面的步骤进行；
第八步，如果N＜10，补充试样后继续试验，直到N等于10，如果N＞10，补充试样后继续试验，直到不破损的数量等于10为止。
(2)计算方法与结果表示
冲击破算质量mi按式(1)计算，单位为克(g)。
mi＝m0+△m(A/N-0.5)………………(1)
式中：
m0——试样破损时的最小落球质量，单位为克(g)；
△m——增减用的相同配重块的质量，单位为克(g)。
A=nizi+ni-1zi-1+……+n1z1+n0z0………………(2)
式中：
ni——落球质量为mi的试样破损数；
zi——落球质量由m0到mi时的配重块数量(m0时，z为0)。
N＝ni+ni-1+……+n1+n0………………(3)
式中：
N——破损试样总数。
(3)实施例1的试验记录、计算过程及结果如下列表格：
表1-1：U型光栅试验结果记录表(常温)
表1-2：V型光栅试验结果记录表(常温)
表1-3：U型光栅试验结果记录表(20℃)
表1-4：V型光栅试验结果记录表(20℃)
表1-5：U型光栅试验结果记录表(10℃)
表1-6：V型光栅试验结果记录表(10℃)
表1-7：U型光栅试验结果记录表(0℃)
表1-8：V型光栅试验结果记录表(0℃)
4)测试结果：U型槽光栅和传统V型槽光栅对比物理性能如下：
表1-9：实施例1抗冲击性能对比测试表
| U型光栅 | V型光栅 | 性能对比提高 | |
| 常温 | 1961g | 1673g | 17.21％ |
| 20℃ | 1893g | 1709g | 10.77％ |
| 10℃ | 1593g | 1489g | 6.98％ |
| 0℃ | 1115g | 1034g | 7.83％ |
性能对比提高比例=(U型光栅-V型光栅)/V型光栅，因此，从测试结果看，实施例1的U型槽光栅比传统V型槽光栅在物理性能抗冲击性有一定幅度的提高。
实施例2：
一种立体光栅，所述立体光栅表面微结构为U型槽的方式，具有U型槽口其具体参数如下：
光栅U型槽宽度为0.0863mm，光栅节距为0.3406mm，所述U型槽的宽度与光栅节距比在0-0.5范围内；U型槽的曲率半径为0.0887mm，光栅凸起曲率半径为0.2430mm，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比在0-0.40范围内。
该立体光栅材料为PET回收料，其组成成份按每百克份数包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)一次回收料97.5phr、均苯四甲酸酐(PMDA)0.5phr和聚酯热塑性弹性体2.0phr。
按照本发明的制备方法制备该立体光栅，采用不干燥双螺杆挤出成型；辊式收卷；光栅厚度为0.60mm。
与之作对比试验的传统V型槽光栅，具有V型槽口，并且，采用相同的PET一次性回收料并未添加其他材料来作为基料，利用传统的制作方式制作而成，生产所得光栅厚度亦为0.60mm，其参数如下：
光栅节距为0.3406，光栅凸起曲率半径为0.2430mm。
将本实施例的光栅成品与传统V型槽光栅成品进行以下对比试验：
1)、测试抗冲击性能：采用落球冲击试验方法。
2)、测试温度：该产品主要用于生产酒包装、饮料包装及其他食品包装，不会长期在0℃以下的环境使用和储存，因此，暂不测试0℃以下的性能。
对比过程如下：
(1)试验步骤
与实施例1相同
(2)计算方法与结果表示
与实施例1相同
(3)实施例2的试验记录、计算过程及结果如下列表格：
表2-1：U型光栅试验结果记录表(常温)
表2-2：V型光栅试验结果记录表(常温)
表2-3：U型光栅试验结果记录表(20℃)
表2-4：V型光栅试验结果记录表(20℃)
表2-5：U型光栅试验结果记录表(10℃)
表2-6：V型光栅试验结果记录表(10℃)
表2-7：U型光栅试验结果记录表(0℃)
表2-8：V型光栅试验结果记录表(0℃)
(4)测试结果：U型槽光栅和传统V型槽光栅对比物理性能如下：
表2-9：抗冲击性能对比测试表
| U型光栅 | V型光栅 | 性能对比提高 | |
| 常温 | 2307g | 1686g | 36.83％ |
| 20℃ | 2249g | 1691g | 33.00％ |
| 10℃ | 1938g | 1494g | 29.72％ |
| 0℃ | 1467g | 1052g | 39.45％ |
性能对比提高比例=(U型光栅-V型光栅)/V型光栅，因此，从测试结果看，实施例2添加增韧剂后，U型槽光栅比传统V型槽光栅在物理性能抗冲击性有一定幅度的提高。
实施例3：
一种立体光栅，所述立体光栅表面微结构为U型槽的方式，具有U型槽口其具体参数如下：
光栅U型槽宽度为0.0863mm，光栅节距为0.3406mm，所述U型槽的宽度在0mm-0.15mm以内；U型槽的曲率半径为0.0887mm，光栅凸起曲率半径为0.2430mm，所述U型槽的曲率半径在0mm-0.15mm以内。
该立体光栅材料为PET全新料，其组成成份按每百克份数包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)全新料99.5phr和聚酯热塑性弹性体0.5phr。
按照本发明的制备方法制备该立体光栅，采用干燥后单螺杆挤出成型；挤出后直接裁切；光栅厚度为0.68mm。
与之作对比试验的传统V型槽光栅，具有V型槽口，并且，采用相同的PET全一次性回收料作为基料，利用传统的制作方式制作而成，生产所得光栅厚度亦为0.68mm，其参数如下：
光栅节距为0.3406，光栅凸起曲率半径为0.2430mm。
将本实施例的光栅成品与传统V型槽光栅成品进行以下对比试验：
1)、测试抗冲击性能：采用落球冲击试验方法。
2)、测试温度：该产品主要用于生产酒包装、饮料包装及其他食品包装，不会长期在0℃以下的环境使用和储存，因此，暂不测试0℃以下的性能。
对比过程如下：
(1)试验步骤
与实施例1相同
(2)计算方法与结果表示
与实施例1相同
(3)实施例3的试验记录、计算过程及结果如下列表格：
表3-1：U型光栅试验结果记录表(常温)
表3-2：V型光栅试验结果记录表(常温)
表3-3：U型光栅试验结果记录表(20℃)
表3-4：V型光栅试验结果记录表(20℃)
表3-5：U型光栅试验结果记录表(10℃)
表3-6：V型光栅试验结果记录表(10℃)
表3-7：U型光栅试验结果记录表(0℃)
表3-8：V型光栅试验结果记录表(0℃)
4)测试结果：U型槽光栅和传统V型槽光栅对比物理性能如下：
表3-9：添加增韧剂后抗冲击性能对比测试表
| U型光栅 | V型光栅 | 性能对比提高 | |
| 常温 | 2487g | 1808g | 37.56％ |
| 20℃ | 2465g | 1844g | 33.68％ |
| 10℃ | 2204g | 1620g | 36.05％ |
| 0℃ | 1713g | 1209g | 41.69％ |
性能对比提高比例=(U型光栅-V型光栅)/V型光栅，因此，从测试结果看，实施例3添加增韧剂和增加材料厚度以后，U型槽光栅比传统V型槽光栅在物理性能抗冲击性有一定幅度的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种立体光栅，其特征在于：所述立体光栅表面微结构为U型槽的方式，U型槽的宽度是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷段的直线间距，所述U型槽的宽度与光栅节距比为0-0.5；U型槽的曲率半径是指两相邻立体光栅表面之间形成波谷弧形的半径，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比为0-0.40。
2.如权利要求1所述的立体光栅，其特征在于：所述立体光栅为透明材料。
3.如权利要求2所述的立体光栅，其特征在于，所述立体光栅材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯全新料或聚对苯二甲酸乙二醇酯回收料。
4.如权利要求3所述的立体光栅，其特征在于，所述立体光栅为聚对苯二甲酸乙二醇酯全新料，其组成成份按每百克份数包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯99-100phr和聚酯热塑性弹性体0-1.0phr。
5.如权利要求3所述的立体光栅，其特征在于，所述立体光栅为聚对苯二甲酸乙二醇酯回收料，其组成成份按每百克份数包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯0-70phr、聚对苯二甲酸乙二醇酯一次回收料25-99phr、均苯四甲酸酐0.2-2.0phr和聚酯热塑性弹性体0.2-3.0phr。
6.如权利要求2所述的立体光栅，其特征在于：所述立体光栅材料为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、透明聚丙烯或透明聚氯乙烯中的一种。
7.如权利要求1-6中任一所述的立体光栅，其特征在于：所述U型槽的宽度与光栅节距比例为 0.1456，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比例为0.1761。
8.如权利要求7所述的立体光栅，其特征在于：所述U型槽的宽度为0.0496mm，光栅节距为0.3406mm，所述U型槽的曲率半径为0.0428mm，光栅凸起曲率半径为0.2430mm。
9.如权利要求1-6中任一所述的立体光栅，其特征在于：所述U型槽的宽度与光栅节距比例为 0.2534，所述U型槽的曲率半径与光栅凸起曲率半径的比例为0.365。
10.如权利要求1所述的立体光栅，其特征在于：其制作方法如下：
第一步，采用纯原料或者回收料作为基料，按比例混合；
第二步，采用大型集中干燥机或小型除湿干燥机对上述基料进行干燥，采用单螺杆流延机挤出光栅片材；或者不经干燥直接采用双螺杆流延机挤出光栅片材，所得光栅片材厚度为0.18-3.8mm；增韧剂和增粘剂通过侧喂料或色母加料口添加；
第三步，采用辊式收卷，或者直接裁切；
第四步，经整平机整平切张；
第五步，经切片或第三步直接裁切后的光栅，采用直接纸箱密封或经缠绕机绕保护膜后装箱密封,或直接依次进行印刷、裁切、粘结。
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