CN85106174A - 在树脂类板片或层板片上压制精确光学花纹的方法及设备 - Google Patents

在树脂类板片或层板片上压制精确光学花纹的方法及设备 Download PDF

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Abstract

这里所提发明属于可连续压出具有精确细部的重复花纹的经过改进的加工方法和设备,特别是可压制出立方体角形的反射器元件。该花纹可位于一单层板片的一侧表面上或透明热塑材料多层板的一侧表面上,这些花纹构成了向后反射板片。一连续压花工具是由一柔性薄金属环带或圆柱体构成的。它将通过一加热站及一冷却站,板片以规定的速度连续地从供料处送入并与工具上的压花花纹相吻合,并在该部位被若干压力件顺序地压紧。板片自工具上脱离后,将通过一再加热站以消除应力。

Description

本发明涉及改进的生产带有精确花纹的板片的方法和设备。对这些花纹来讲,其平整性和角度精确性是重要的,它们可用于光学方面,例如,可用于带有反射折射特点的菲
Figure 85106174_IMG2
耳(Fresnel)透镜,该透镜要求精确的平面、角度和均匀一致的细部。本发明尤其涉及经过改进的在由透明的热塑材料构成的板片的一个表面上或由这类材料构成的多层膜板片的一个表面上连续地压出重复花纹的方法和设备,以便使这种板片按要求的花纹成型,这种花纹是一种具有精细或精确细部的向后反射花纹。更具体地说,此技术可用于加I棱角-立体形的向后反射板片。
棱角-立体形反射器已公知多年了并已销售出好几百万只了。“棱角-立体形”或“三面体形”或“四面体形”是技术上称呼由三个相互垂直平面构成的构形(不管各面的尺寸和形状)或元件的光轴的术语。三个平面的每一个平面相对于另外两个,根据要求的角度反射特性以及采用的成型技术可具有不同的尺寸和形状。可以举一九三三年五月二日公布的史梯姆孙(Stimson)美国专利No.1,906,655作为棱角-立体型反射器的例子。在该专利中公开了一种反射光反射器,它有一正面和一由许多棱角-立体形反射器元件构成的反向光反射面。每一个棱角-立体形反射器元件都由三个相互垂直的表面构成,这些表面可以将由正面射入其上的光线全部进行内反射。由史梯姆孙专利提出的反射器是一个个地压成型的,相当厚而又坚硬。多少年以来,棱角-立体型反射器所采用的材料一直是甲基丙烯酸甲酯。棱角-立体型反射器的另一实例是希斯利(Heasley)在美国专利No.4,073,568中公开的长方体。
长久以来,人们即希望利用棱角-立体形反射器作为路标或用于自动化方面,但该反射器须由柔性板片制成。除了其他方面之外,这还意味着棱角-立体形元件的尺寸需大大地减少。
为使棱角-立体型反射器具有将光线大体上反射回光源的功能,要求三个反射面是平整的,彼此间夹角与90°相比最多只差几分,超过此值或平面不平整,就会使光线发散并使在预定位置上所希望获得的光强减少。
以前曾多次做过试验,以制造出反射元件为棱角-立体形的反射板。许多年来,人们认为,棱角-立体形板是不能用压花技术制造出来的(例如,罗兰(Rowland)的美国专利No.3,684,348,Col.5,ii    30-42)。
在压制棱角-立体形板材方面,较近期所做的尝试是一九八一年一月十三日公布的罗兰(Rowland)的美国专利No.4,244,683。然而,该专利所提出的方法和设备是相当复杂的并且仅是半连续的或是序贯式的。因此,该技术在应用、维修和操作方面的费用是相当高的。操作速度很慢,所以加工出的反射板的价格很高。另外,从经济可行性分析来说,如果采用罗兰No.4,244,683的序贯式压制技术来生产48英寸宽的板材,那将是极其昂贵的而且复杂。
人们也知道其他一些有关在热塑性板材上压制重复花纹的先有技术,这些先有技术是:
斯沃洛(Swallow)的美国专利No.2,442,443,一九四八年六月一日公布:
霍克伯格(Hochberg)的美国专利No.3,157,723,一九六四年十一月十七日公布:
克洛德(Kloender)的美国专利No.3,246,365,一九六六年四月十九日公布:
伯格(Bergh)的美国专利No.4,096,634,一九七八年六月二十七日公布:
尼费勒(Nyfeler)的美国专利No.4,223,050,一九八0年九月十六日公布:
这些先有技术不涉及到用于光学方面的折回反射板或精确花纹的制造技术。如上所述,为了能成功地制出棱角-立体形反射板,压制出的棱角-立体元件必须是极其精确的,其精确度远远大于这些“先有技术”压制出的元件。所以,虽然这些先有技术能满足生产某些产品的要求,但不适于生产棱角-立体形反射板。
专利No.4,486,363中提出了一种在连续的树脂板材上连续地压制精确光学花纹的新颖的方法和设备。本发明公开的并要求保护的是经过改进的方法和设备,利用这种方法和设备能加工出具有相当高的反射效率的棱角-立体型板料。
因此,本发明的一重要目标是提出了可在透明热塑材料板的一面或这类材料制成的多层膜的一面上压制出重复的棱角-立体形反射元件的向后反射花纹的方法和设备。与先有技术比较,这些方法和设备可连续进行操作并大大简化了。
本发明另一重要目标是提出经过改进的方法和设备,从实施和运行来看,它们是相对便宜的,当它们与专利No.4,486,363所公开的和要求保护的发明结合使用时,则可使最终压制产品的反射率得到极大的提高。
本发明再一个重要目标是提出可连续加工出低成本的棱角-立体形反射板的经过改进的方法和设备。
本发明前述的和其他的目标以及其优点可从下述本发明实施例的说明中看出来。
如前述,本发明涉及可在热塑板的一面连续地压制出重复的棱角-立体形反射器元件的向后反射花纹的改进的方法和设备,以便使板片压成型为向后反射板。连续压花工具呈薄金属带形,在其外侧面上有压花花纹,该花纹是向后反射花纹的反向花纹。工具按规定的速度沿一封闭路径连续运转。它运转经过一加热站,在该加热站处的压花工具和花纹的温度将增高并高于板片的玻璃转变温度。它还运转经过一冷却站,在该处的压花工具的温度可降低到低于该材料的玻璃转变温度。板片以规定的速度从一供料处连续地送入并抵在压花工具上,然后以连续方式或以若干压力点(沿所述加热站顺序布置)方式压在压花工具上:板片的一侧表面抵在压花花纹上直至板片软化并使该侧表面与压花花纹吻合。板片与压花工具保持着齿合状态一直到压花工具通过冷却站。在冷却站处,经压花的材料突然并连续地冷却,致使其温度明显地低于板片的玻璃转变温度,在比较平整的条件下,板片进行硬化。此后,板片即从工具上脱离开,在一最佳实施方案中,该板片再被加热到退火温度。通过退火,在压制和冷却过程中产生的内应力即可消除掉,同时还可使按此方法成型的精确光学花纹保持并提高反射效率。
比较理想的板片材料是聚丙烯。比较理想的压花工具是一条连续带,在其一侧表面上有压花花纹。加热站是一辊子,冷却站可由导管制成,导管将冷却流体(液体或气体)对着压过花的板料进行冷却。同时在该处,压花工具带和已成型材料呈一平面状。冷却后的退火工序最好是在压过花的热塑性材料从压花工具上脱离开,但仍然有一定张力起作用的情况下进行。
正如专利No.4,486,363提出的那样,板片在与压花工具接触之前,在其离工具较远的那一侧表面上压上一热塑性材料薄膜,例如聚酯材料(Mylar),这种材料的玻璃转变温度高于板片的玻璃转变温度,并高于加热站处的压花花纹的温度,这样,由压力点产生的压力将通过薄膜作用于板片上。因而使板片的一侧表面与压花花纹相吻合。当板片处于软化、熔融状态时,和在冷却和退火期间以及这之后的过程中,薄膜可起一载体作用,薄膜还可保护板片不被撕裂。薄膜在板片和压力点之间还起一种夹层作用,压力辊常选用肖氏A硬度值为60~90的硅橡胶制作,若不加薄膜作夹层,则压力辊容易粘住板片。
现参照附图对本发明进行说明:
图1所示为一经过大倍数放大的局部的平面图。所示图为根据本发明制造出来的反射板压花面的一种形式。
图2所示为一经过大倍数放大的局部示意侧视图,所示为用于在图1所示的板片上压出向后反射花纹的压花工具的压花花纹的一种形式。视图取自图1的箭头2-2所示方向。只是工具呈凹立方体形,而板片则呈凸立方体形。
图3所示为根据本发明制造出的某种形式反射板的示意透视图。所示板材已进行了进一步的处理并准备装配。
图4所示为一按本发明设计的用于生产图1和图3所示反射板的设备示意图。该设备上有一压花装置,其中包括有一呈连续式柔性滚筒(或带)状的压花工具,冷却设备和退火设备。
图1所示为由透明的热塑材料制成的部分柔性反射板〔12〕的反面表面平面图。在此表面上已压出由重复的棱角-立体型反射元件〔14〕组成的向后反射花纹。如采用聚丙烯作为热塑性材料是有利的。加工前,板材〔12〕的正反表面是平行的,厚度为0.1524mm。再有,板材〔12〕也可以是由具有不同性能的透明热塑材料构成的层压板。后面将对此加以探讨。
元件〔14〕的向后反射花纹是借助于一薄柔性带状或卷筒状的压花工具制成的。该工具是按美国申请序号No.06,430,866(一九八二年九月三十日提交)提出的发明,题目是“压花工具及其制造方法”的方法制造的,现该申请已成为专利No.4,418,769并已转让给受让人。如图2所示,压花工具的一面上有压花花纹〔16〕,其深度以尺寸A表示。在一实例中,A等于0.0859mm。图1中所示尺寸B表示两平行槽之间的距离,对于所给定的尺寸“A”,B尺寸约等于0.183mm。
为使板〔12〕具有良好的光学性质,压花花纹必须制造得非常精确,而由棱角-立体元件〔14〕组成的向后反射花纹必须是压花花纹〔16〕的极其精确的反向的复制品。所以,板〔12〕的压花表面应以极其高度的精确度与压花花纹〔16〕相吻合。
图3所示为根据本发明制造的板〔12〕的一种形式,该板在进行进一步的加工之后可供使用。更具体地说,由棱角-立体元件〔14〕组成的向后反射花纹上可覆盖一喷镀层〔18〕,喷镀层上可再覆盖一层适宜的衬垫材料〔20〕,其上还有一层粘结剂〔22〕(用于固定),再上有一层隔离纸〔24〕。喷镀层〔18〕的厚度是无法测量的。衬垫材料〔20〕的厚度,即尺寸C大约为0.0254mm,粘结剂〔22〕的厚度大约是0.0381mm。完整构件〔25〕的总厚度大约是0.254mm,该构件是足够柔软的,以致于可以卷起来安装在卷轴〔26〕上。板〔12〕可具有各种颜色,以使反向反射光具有该种颜色。在该领域方面,覆盖衬垫层和粘结剂的细节已为人知,它类似于制造“玻璃珠”板的技术。除了喷镀之外,也可用其他材料和(或)衬垫层加于棱角-立体元件上,本发明未采用后述的这种加工步骤。
图4示意地画出了用于制造棱角-立体形板的机器〔28〕。可以看出,主要压花机〔28〕的具体结构细节已在美国专利No.4,486,363中提出,但为了生产上的方便,在这个系统中对主要部件采用了类似计数的系统。
装有未经加工的聚丙烯膜〔13〕的供料筒〔36〕装置于机器的右端,透明塑料膜,如聚酯薄膜〔42〕的供料筒〔40〕也装置于此端。在所述的实施方案中,膜〔13〕的厚度可是0.1524mm,膜〔42〕的厚度可是0.0508mm。膜〔13〕和〔42〕各自由供料筒〔36〕和〔40〕处通过导辊(未示出),按箭头所示方向向压花装置〔34〕供料。
压花装置34包括一压花工具〔46〕,它是一无接口的环形金属带〔48〕,其厚度大约是0.508mm,“圆周”长为54英寸,宽为22英寸。金属带〔48〕的宽度和圆周长部分地决定于加工材料的宽度和设计的金属带〔48〕的压花速度及其厚度。金属带〔48〕装置于由二个其轴是平行的加热辊〔50〕和后一冷却辊〔52〕上并由其带动转动。辊〔50〕和〔52〕可由链条驱动(图中未示出)并按箭头所示方向使金属带〔48〕产生一设定的线性速度。金属带〔48〕的外表面上具有连续状的凹形压花花纹〔16〕(图2)。
顺序地均匀分布压在金属带(在加热辊〔50〕部位,大约82℃包角)上的压辊〔58〕,其数量有多个,至少有3个,图示为5个。压辊由弹性材料,多采用硅橡胶制成,其硬度范围为肖氏A20~90,然而一般多选在肖氏A60~90。
尽管辊〔50〕和〔52〕的尺寸可以是一样的,但在机器〔28〕所示的结构中,加热辊〔50〕的直径大约是26.67Cm,而后冷却辊〔52〕的直径大约是20.32Cm。每个压辊〔58〕的直径大约是15.24Cm。为了进行说明,图中所示的辊〔50〕和〔52〕间的距离对所给出的辊〔50〕,〔52〕以及金属带〔48〕的尺寸来说是夸大的。可以了解到,辊间间隙或空区将根据压花带〔48〕和辊〔50〕及〔52〕所确定的尺寸而有所不同。
很容易理解,不论是加热辊〔50〕或后-冷却辊〔52〕都有轴向进出通道,通道由内装螺旋形管连接,以便在其中流过热油(对于加热辊〔50〕来说),该油由供油管供给,对冷却辊〔52〕来说可通过适当管子供给其他种流体。
如前述,膜片〔13〕和薄膜〔42〕都送向压花装置〔34〕。首先它们叠合成多层膜〔69〕,再送入到金属带〔48〕和导向压辊〔58a〕之间。膜片〔13〕在薄膜〔42〕和金属带〔48〕之间。膜片〔13〕的一面直接与压花花纹〔16〕接触,薄膜〔42〕的一面则直接与压辊〔58〕接触。多层膜〔69〕随同金属带〔48〕通过全部压辊〔58〕及加热辊〔50〕。自此再随金属带〔48〕通过一大致呈平面形的冷却站〔80〕,此站位于加热辊〔50〕和后冷却辊〔52〕之间。
薄膜〔42〕在此操作过程中显示出若干种作用。首先,当通过加热辊和后-冷却辊〔50〕和〔52〕时以及在它们之间运行时,它可对膜片13产生压力并使其压在金属带〔48〕上,这样就可以保证,当膜片(现已成压花板)的温度降至该材料的玻璃转变温度以下时并改变了温度梯度时仍能使膜片〔13〕与精确花纹〔16〕密切吻合。其次,薄膜可使压出的板片外表面是平整的并呈精加工特性以利于光线穿透。最后,当膜片处于轻微“熔化”状态时,薄膜起一种载体的作用,并且当膜片的温度超过玻璃转变温度时,薄膜可防止膜片粘结在压辊〔58〕上。
压花装置〔34〕包括一脱料辊〔70〕,多层膜〔69〕通过它将自金属带〔48〕上脱开。此过程发生在金属带〔48〕返回加热辊〔50〕的路程中将与后-冷却辊〔52〕接触之前的短暂时刻。
然后,多层膜〔69〕经脱料辊〔70〕后再通过导辊〔44〕至一退火装置〔90〕。多层膜〔69〕通过退火装置〔90〕后再经过一些导辊〔44〕(在此期间薄膜〔42〕位于外表面)并通过一监测装置〔74〕以对压花反射板的光学特性进行连续监测。自此处,已有部分加工成压花板〔13〕的多层膜〔69〕即可传送至卷料辊(未示出)处以便运走和进行其它加工。
加热辊〔50〕是内部加热的(如前述)。这样当金属带〔48〕通过此加热站时,压花工具上的压花花纹〔16〕的温度将提高到足使膜片〔13〕的温度超过其玻璃转变温度,但此温度不超过薄膜〔42〕的玻璃转变温度。对聚丙烯膜片(或薄板片)〔13〕和聚酯薄膜〔42〕来说,加热站处的加热辊〔50〕的合宜温度范围在218℃至246℃之间,最好采用218℃左右。
后一冷却辊〔52〕也是内部冷却的(如前述)。这样,当金属带〔48〕通过冷却站时,则工具压花花纹〔16〕部位的温度即可保持金属带〔48〕在冷却站〔80〕冷却后达到的温度。
前已述及,按本发明制造的板片可在反射效率方面得到极大的和意想不到的提高。
得到提高的第一个原因是由于,当工具〔48〕和多层膜〔69〕在大致呈平面状的冷却站处可使压好花的多层膜〔69〕和工具〔48〕突然而明显地降低温度。申请者发现,在呈“平面”状进行快速冷却时,板片所获得的比强度与在辊〔52〕上进行冷却所获得的值进行比较,前者为后者的三倍。
为了能实现快速和充分的冷却,整体以〔80〕为标记的冷却站安装于压花装置〔28〕上。冷却站有一简单的罩板或弯管〔81〕。〔81〕在辊〔50〕和〔52〕之间的部位与载体薄膜〔42〕的外表面靠紧。在此处,金属带〔48〕被拉平,薄膜〔42〕使已成型的板片〔13〕紧贴其上。冷却站还有一装冷却液〔83〕的合宜箱体,进液管和出液管〔84〕和〔85〕以及循环冷却液用的泵〔86〕。冷却液可以是水、空气或其他气体或液体,如液氮。如果冷却液大约为10℃时即可获得令人满意的效果,因为这样即可使多层膜〔69〕和工具〔48〕快速冷却至82℃以下,最好冷却至约38℃至49℃范围。当成型的立方体〔14〕和薄膜载体〔42〕处于平整和非弯曲状态以及当板片〔13〕快速冷至其玻璃转变温度以下时,则可明显而有效地使精确成型的板片〔13〕的棱角-立体形元件〔14〕硬化或“冻结”。因为工具〔48〕特别薄,因此当它通过后-冷却辊52并返回加热辊50时,最好使它的温度保持在约49℃。
如前述,为说明问题,辊〔50〕和〔52〕之间的距离在图示中是被夸大了的。对具有前述直径值的辊〔50〕和〔52〕以及具有前述周长值的金属带来说,辊间的实际距离在其最近点处可小于25.4mm,平面区大约为25.4mm。对较大直径的辊和压花工具来说,辊间距离和“平面”区(用于冷却)也将变化。传入塑料膜片内的热量将极大地影响平面区的冷却效果,因此,为在较大的运转速度下进行有效的冷却,需要具备较大的平面面积。获得这种意想不到效果的重要方面是当工具和薄膜位于平面区并处于不弯曲状态时能进行有效的冷却。这样,为了能获得最大的反射效率,则在金属带速度、距离和冷却温度之间应确定出关系。
第二个可提高反射效率的重要原因是在膜片〔13〕和薄膜〔42〕冷却并脱离开压花工具〔58〕之后,即在82℃至93℃间的高温对成型的膜片再次进行加热。已发现,当在此温度范围再次加热后,则在“平面”区进行冷却的板片的反射效率一般可再增加25%,既便对那些仅通过后-冷却辊〔52〕进行简单冷却的板片而言,其反射效率提高的百分比数也是相当大的。虽然这种特殊现象尚不为人理解,但一般认为这类似于退火过程,即在此过程中可使在冷却阶段“冻结”的薄膜中的应力得到消除,这样,即可将棱角-立体形元件松弛至这样一种状态,即具有极其接近于在压花阶段成型的精确角度。所以,从实际的结果来看,此再加热工序可称为退火。此退火工序可使材料直接通过退火或再加热炉〔90〕来实现,此炉位于压花设备〔20〕附近,这样就可进行连续退火了。例如,材料可以每分钟1.2米的速度运行,而此材料在退火温度下至少应经过10分钟的处理。当进行连续退火时,希望对多层膜〔69〕施加一定的张力,但此张力须很小,大约小于每厘米多层膜宽度0.0893kgm张力。
还发现,最好是使聚酯薄膜〔42〕与成型的板片一起通过退火炉,如果没有薄膜〔42〕的话,则板片的反射效率提高得不多。
换句话说,对已加工好的带有聚酯薄膜片卷筒也可进行静态加热,即使整个卷筒置放于炉中进行长时间的加热直到整个卷筒达到指定的温度范围。无法提供加热时间,因为这取决于卷筒的尺寸。
还发现,如果再加热的温度低于82℃,很明显,棱角-立体形元件得不到充分的松弛,而如果加热温度超过93℃,则棱角-立体形元件的反射能力将很快降低,这大概可能是因为材料失去了其必要的形状。已发现,91℃是使棱角-立体形元件具有高稳定性同时保持最大程度反射能力的最佳温度。退火工序的概念及其效果都是出乎预料的。在此之前人们认为,如果对制造棱角-立体形反射器所用的任一种聚酯材料再加热的话,不论这种反射器是注射成型或压花成型的,当加热温度超过82℃时将会使这些棱角-立体形元件变形,也许使立体面产生凹痕或类似缺陷,也许使四反射面构成的二面角产生变化。所以,这些后果通常都会使反射效率明显地降低。这样,申请者提出的经过改进的加工过程和设备都使反射效率得到了提高,如果这些过程和设备都限定在规定的温度范围内的话。
尽管板片即便不在“平面”区进行过冷却而退火工序本身仍然表明是有利的,然而人们认为,当将膜片在平面状态时进行的冷却与随后对其进行的连续加热退火结合起来,就会使压花板片〔13〕的反射效率获得意想不到的提高。
还应该了解,为某些环境条件所要求,可以将第二层热塑材料(或为含有特殊的紫外线抑制剂或其他与膜片〔13〕不同性能的材料)与膜片〔13〕和薄膜〔42〕一起同时送进压花设备中。在这种情况下需使用另一送料辊,或者还可以将第二层热塑材料在膜片〔13〕绕卷成卷筒〔36〕之前即与膜片〔13〕叠合起来。
当使用这类热塑材料的多层膜时,利用本文中所提改进设备及改进的方法进行加工也可获得良好的效果。今举一可以采用的多层膜作为实例。薄膜或膜片13可采用洛姆和哈斯公司(Rohm    &    Hass)出售的,标号为Plexiglas    DR的以橡胶改性的有机玻璃,其厚度约为0.1525mm。可由一单独的送进辊送入约2密耳(1密耳=0.001英寸=0.0254mm)厚的另一层热塑材料,此料也可事先即叠合于板片〔13〕上,该热塑材料可以是聚丙烯一类材料,如新泽西洲纽瓦克(Newark)的聚合物压制产品公司(Polymer    Extruded    Products,lnc.)售出的KoradD材料。此种材料可用作加工好的板片的外表材料,其中含有紫外线抑制剂,因而这种材料可用于特殊恶劣的环境中。
尽管在成型精确的棱角-立体形元件时,应施加相当大的压力,根据目前的压花工艺和设备,当膜片〔13〕、薄膜〔42〕和压花工具〔48〕通过压花设备时,压辊〔58〕对它们应施加较小的3.49kg/Cm2的表压力,其目的是使薄膜获得最初的最低水平的反射强度。已发现,多层膜〔69〕可以约每分钟0.91至1.2米的速度通过压花装置〔28〕。这样就可使成品反射板具有令人满意的光学效果和其他良好的性能。在出厂之前可将薄膜〔42〕从反射板〔12〕上剥离掉。
应该指出,标号〔13〕可以从始至终地用于标识最初成型的,加工过造中的以及最终具有反射形状的压花板片或膜片。
“玻璃转变温度”一词是在该技术方面为人熟知的术语,它应用于热塑材料以及玻璃。在此文中的含义是指加热时材料呈粘滞状并开始流动的温度。对各种具有延展性的聚丙烯材料来说,玻璃转变温度大约开始于93℃。对聚酯材料来说,此温度开始于249℃至254℃。
本文提出,用于制造压花工具的较优材料是镍。当工具和板片通过温度梯度区时,很薄的工具(从约0.254mm至约0.762mm厚)可以急速地加热和冷却,与此同时,压辊和载体薄膜还对它们施加了压力。其结果是可以连续地生产出精确的花纹(此种花纹的平整性和角度精确性是重要的),这是由于,不但可以成型出尖角而且各光学面的变形极小。这样,成品板片即具有很高的光学效率。
本发明从它叙述的各个方面和提出的方法即可达到提出的目标、优点及其它。除了那些在权利要求中提出的细节之外,由于受本发明的范围之限,并未提出更多的细节。

Claims (22)

1、提出了一种可连续压制出精确光学花纹的改进了的方法,该花纹位于一连续的树脂类板片材料上并要求具有细部清晰的尖角和平整的平面,所提出的加工方法使用的是一具有内表面和外表面的大体呈圆柱状的连续金属压花件,此压花件的外表面上有精确的光学压花花纹,此花纹为在所述的板片的一侧表面上待成型的精确光学花纹的反向花纹,此处所述的加工方法的特征是它包括有以下各步骤:
(a)沿一封闭环路连续运转压花工具,此环路通过一加热站,在此处,所述的压花工具被加热(通过其内侧表面)并达到规定的温度,然后再通过一冷却站,在此处,所述的压花工具可冷却至低于所述的规定的温度;
(b)当压花工具通过所述的加热站部位时,将叠合的树脂类薄膜和板片材料在该处连续地送入到所述的压花工具上,所述薄膜的所述树脂类材料和所述的板片各具有不同的玻璃转变温度,所述的板片与所述的压花工具的具有精确压花花纹的外侧表面直接接触;
(c)在所述的加热站将连续地对通过该处的压花工具加热并达所述的规定温度,所述温度高于所述板片的玻璃转变温度,但低于所述树脂薄膜的玻璃转变温度;
(d)将所述叠合薄膜和板片在许多压力点上压在所述的压花工具上,这些压力点依次地沿所述的加热站分布,这样,所述的板片的一面即与所述的压花工具的所述精确光学花纹相接触,直至所述板片的所述一表面与所述的精确光学压花花纹吻合为止;
(e)所述压花工具和所述叠合薄膜和板片将连续地通过所述的冷却站,在此处,所述压花工具和所述板片的温度将降低并低于所述板片的玻璃转变温度,在通过加热站和所述冷却站的过程中,所述的薄膜基本上是将所述板片连续不断地抵在所述压花工具上;
(f)所述的薄膜和压花后的板片的叠合层将连续地自所述的压花工具上脱开,稍后,所述薄膜将自所述板片上脱开且不会使所述的光学花纹(在所述板片的所述一面成型的)损坏,改进还包括有:
(g)实现冷却的主要步骤是当所述的叠加的薄膜和板片以及压花工具位于一大致说来是平面的部位时进行的,借此可使压花后的板片具有更高的光学效率。
2、根据权利要求1提出的方法,其特征在于所述的运行环路在通过加热站时呈圆柱体状,而在压力点处设有数目至少是三个的、隔开分布的压力辊,而在通过所述的冷却站时,所述的此环路大体呈平面状。
3、根据权利要求1提出的方法,其特征在于所述的冷却是通过将冷却液抵在所述的板片和所述的薄膜上实现的,这样即可使其温度陡然降下来,从而也可使精确光学元件快速地硬化,而同时在压花工具和成型的板片上不会产生什么变形。
4、根据权利要求1提出的方法,其特征在于所述压花工具是一薄的柔性无接口的金属带,加热站是一加热辊,而所述的冷却站与所述薄膜是紧挨的,其部位在所述压花工具离开所述的加热辊并将通过的所述平面区,冷却站还包括一些可将冷却液通至经过该冷却部位的所述薄膜处的装置。
5、根据权利要求1提出的方法,其特征在于所述的板片的温度在所述的冷却站处可降至49℃。
6、根据权利要求1提出的方法,其特征在于所述的板片由聚丙烯制成,所述的薄膜由聚酯制成,在所述的加热站处,所述的压花花纹的温度足够高以至可将所述板片的温度提高至218°~246℃间的范围,而在所述的冷却站处,其温度又足够低以至当所述板片通过所述的冷却站时可将所述板片的温度降至82℃或更低。
7、根据权利要求1提出的方法,其特征在于所述的精确光学花纹呈现为一系列的凹棱角-立体形元件并借这些元件使板片在其一面成型为与所述工具相反的凸棱角-立体形元件,这样就在成品板片上形成一系列反向反射棱角-立体形元件。
8、根据权利要求1提出的方法,其特征在于该方法还包括有对已压出花纹的板片和薄膜在大约82℃~93℃范围进行再加热处理,从而将改善所述已压成花的板片的光学效率。
9、根据权利要求8提出的方法,其特征在于所述板片进行再加热的温度约为91℃。
10、根据权利要求8提出的方法,其特征在于所述的再加热是连续进行的,即在所述薄膜和板片从所述压花工具上脱离开之后,使所述的板片和薄膜叠合层连续地通过再加热站。
11、根据权利要求10提出的方法,其特征在于需对已脱离压花工具的薄膜和板片进行再加热,其时间足够长以使整个薄膜和已压成花纹的板片的温度达到82℃~93℃的范围。
12、一种可连续压制出精确光学花纹的经过改进的方法,该花纹是在一连续的树脂类材料上压出来的并要求具有细部清晰的尖角和平整的平面,所提出的加工方法使用的是一具有内表面和外表面的大体呈环形圆柱体状的金属压花件,此压花件的外表面上有精确的光学压花花纹,此花纹为在所述板片的一侧表面上待成型的精确光学花纹的反向花纹,该方法的特征在于所述的加工方法包括以下各加工步骤:
(a)沿一封闭环路连续运转压花工具,此环路通过一加热站,在此处,所述的压花工具被加热(通过其内侧表面)并达到规定的温度,然后再通过一冷却站,在此处,所述压花工具可冷却至低于所述的规定温度;
(b)当压花工具通过所述的加热站部位时,将叠合的树脂类薄膜和板片材料在该处连续地送入到所述的压花工具上,所述薄膜的所述树脂类材料和所述的板片各具有不同的玻璃转变温度,所述的板片与所述的压花工具的外侧具有精确的压花花纹的表面直接接触;
(c)在所述的加热站将连续地对通过该处的压花工具加热并达到所述的规定温度,所述温度高于所述板片的玻璃转变温度,但低于所述树脂薄膜的玻璃转变温度;
(d)将所述叠合的薄膜和板片在许多压力点上压在所述的压花工具上,这些压力点依次地沿所述的加热站分布,这样,所述板片的一面即与所述压花工具的所述精确光学花纹相接触,直至所述板片的所述一表面与所述的精确光学压花花纹吻合为止;
(e)所述压花工具和所述叠合的薄膜和板片将连续地通过所述的冷却站,在此处,所述压花工具和所述板片的温度将降低并低于所述板片的玻璃转变温度,在通过加热站和所述冷却站的过程中,所述的薄膜基本上是将所述板片始终抵在所述压花工具上;
(f)所述的薄膜和压花后的板片的叠合层将连续地自所述的压花工具上脱开,稍后,所述薄膜将自所述板片上脱开且不会使所述的光学花纹(在所述板片的所述一面成型的)损坏,改进还包括有下述加工步骤:
(g)对所述的压过花的板片和薄膜进行再加热,其温度达约882℃~93℃之间,借此就可将所述材料中由于在冷却站进行冷却引起的应变消除掉。
13、根据权利要求12提出的方法,其特征在于所述再加热的温度约为91℃。
14、根据权利要求12提出的方法,其特征在于所述的再加热是连续进行的,即在所述薄膜和板片从所述压花工具上脱离开之后,使所述的压过花的板片和薄膜的叠合层连续地通过再加热站。
15、根据权利要求13提出的方法,其特征在于需对已脱离压花工具的薄膜和板片进行足够长时间的加热以使整个薄膜和压过花的板片的温度达到82℃至93℃间的范围。
16、一种可在透明的树脂类材料或其他材料的一侧表面上连续地压出精确光学花纹的设备,所述设备包括有:
(a)压花装置中包括有一连续的、无接口的薄金属带压花工具,它有一内侧表面和一外侧表面,所述的外侧表面上有精确的光学压花花纹,此花纹是树脂材料上待成型的精确光学花纹的反向花纹;
(b)用于连续地沿一封闭环路运转所述压花工具的装置;
(c)将树脂材料制成的叠合的薄膜和板片导入所述压花工具的装置,所述板片的一表面与所述压花工具上的所述光学花纹将直接接触;
(d)对所述的压花花纹进行加热的装置,它可使花纹的温度高于所述板片材料的玻璃转变温度,但低于所述薄膜的玻璃转变温度,此时所述的压花工具位于其环路的第一个部位;
(e)当所述工具和所述板片在其运行过程中处于一平面位置时,用于将所述板片的温度降至所述玻璃转变温度以下的冷却装置,由此即可将所述精确花纹固定下来且不会产生变形;
(f)一些施加压力的装置,该装置顺次沿所述运行路线的第一部位分布,它用于将所述的薄膜和板片的叠合层压紧在所述的压花工具上:先使所述板片的所述一侧表面抵在所述的压花花纹上,直至所述的此一侧表面与所述的压花花纹吻合为止,所述薄膜始终用于将所述板片压在所述的压花工具上直至后者通过其运行路线的第二个部位为止;
(g)将所述的薄膜和板片叠合层从所述的压花工具上脱离开的装置。
17、根据权利要求16提出的设备,其特征在于所述的压花工具是一条柔性无接口的金属环带。
18、根据权利要求16提出的设备,其特征在于所述的加热设备是一个内加热的加热辊,所述的冷却装置是一支导管,当所述的工具和所述薄膜通过该处时,则导管中流通的冷却液即对着所述薄膜,所述板片及所述工具上。
19、根据权利要求16提出的设备,其特征在于所述的精确光学花纹是一系列棱角一立体形的反射元件。
20、根据权利要求16提出的设备,其特征在于该设备还包括有一再加热装置,该装置用于将所述的薄膜和板片的叠合层在它们从所述的压花工具上脱离开之后加热到82℃~93℃范围。
21、根据权利要求16提出的设备,其特征在于所述的再加热装置的布置可对所述的薄膜和板片的叠合层进行连续的再加热,与叠合层从所述的压花工具上连续脱离的情况相同。
22、用于对透明的树脂类材料或其他材料的一侧表面连续压出精确光学花纹的设备,该设备包括有:
(a)压花装置中包括有一连续的、无接口的薄金属带压花工具,它有一内侧表面和一外侧表面,所述的外侧表面上有精确的光学压花花纹,此花纹是树脂材料上待成型的精确光学花纹的反向花纹;
(b)用于连续地沿一封闭环路运转所述压花工具的装置;
(c)将树脂材料制成的薄膜和板片的叠合层导入所述压花工具的装置,所述板片的一侧表面与所述压花工具上的所述光学花纹直接接触;
(d)对所述的压花花纹进行加热的装置,它可使花纹的温度高于所述板片材料的玻璃转变温度,但低于所述薄膜的玻璃转变温度,此时所述的压花工具位于其运行环路的第一个部位;
(e)当所述工具和所述板片在其运行过程中处于一平面位置时,用于将所述板片的温度降至所述玻璃转变温度以下的冷却装置,由此即可将所述精确花纹固定下来且不会产生变形;
(f)一些施加压力的装置,该装置顺次沿所述运行路线的第一个部位分布,它用于将所述的薄膜和板片的叠合层压紧在所述的压花工具上:先使所述板片的所述一侧表面抵在所述的压花花纹上,直至所述的此一侧表面与所述的压花花纹吻合为止,所述薄膜始终用于将所述板片压在所述的压花工具上,直至后者通过其运行路线的第二个部位为止;
(g)将所述的薄膜和板片的叠合层从所述的压花工具上脱离开的装置;
(h)用于再加热的装置,该装置用于将所述的薄膜和板片的叠合层在它们从所述的压花工具上脱离开之后再加热到82℃~93℃的范围。
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