DE4236799C2 - Verfahren zur Herstellung eines Abformwerkzeuges mit einer würfelstrukturförmigen Oberfläche zum Herstellen von Hochleistungs-Tripel-Reflektoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abformwerkzeuges mit einer würfelstrukturförmi­ gen Oberfläche zum Herstellen von Hochleistungs- Tripel-Reflektoren, ausgehend von bandförmigem Material mit rechteckigem Querschnitt.

In der GB-PS 269 760 ist ein derartiges Werkzeug be­ schrieben, bei dem die Herstellung der würfelförmigen, reflektierenden Flächen durch Verwendung einzelner Stif­ te erfolgt. Hierzu werden die Stifte für die Werkzeuge für würfelähnliche Tripel-Reflektoren zusammengesetzt. Dazu wird jeder Stift in drei Richtungen angeschliffen, so daß eine vollständige Würfelecke entsteht.

Es hat sich nun gezeigt, daß würfelförmige Mikrostruktu­ ren mit solchen Sechskantstiften nicht hergestellt wer­ den können, da diese Mikrostrukturen etwa eine Zehner­ potenz kleiner als die bisher bekannten Strukturen sind. Hierzu müßten Sechskantstifte verwendet werden, die viel zu dünn sind.

Aus der genannten britischen Patentschrift ergibt sich auch eine weitere Ausbildung des Werkzeuges, das aus zwei aufeinander­ liegenden Platten mit Einkerbungen besteht. Hierbei tritt jedoch im Falle der Mikrostrukturen die Schwierig­ keit auf, die Platten so zueinander festzulegen, daß sich eine gleichmäßig strukturierte Oberfläche ergibt.

So hat die Erfahrung gezeigt, daß bereits bei Schlüssel­ weiten von etwa 2 mm der einzelne Stift oder die Platten beim Schleifen schwer zu handhaben sind und außerdem Winkelfehler auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abformwerkzeug mit einer würfelstrukturförmigen Oberfläche zu schaffen, mit dem Hochleistungs-Tripel- Reflektoren mit Mikrostrukturen in einfacher Weise durch Abformen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patent­ anspruch 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mehrere Vor­ teile erreicht. So ermöglicht das erfindungsgemäße Ver­ fahren, für Mikrostrukturen würfelähnliche Tripel zu verwenden, die sehr winkelgenau gefertigt werden können, so daß durch Gießen oder Prägen mit optisch guten Werk­ stoffen, wie Polymethylmethacrylat, Polycarbonat oder Polyester, reflektierende Formteile gewonnen werden, die alle bisherigen Verfahren mit diesen Werkstoffen und da­ zu möglichen Abformtechniken in der erzielbaren Retro­ reflexionsleistung übertreffen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die wichtigen reflektierenden Flächen nur durch zwei Schleifrichtungen erzeugt. Die reflektierenden Flächen können in Mikro­ struktur ausgeführt werden und für die Abformung reflek­ tierender Bogen, Blattware und elastischer und/oder auf­ wickelbarer Folien verwendet werden.

Bei der Herstellung von Mikrotripeln mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren können Durchmesser der Mikrotripel er­ zeugt werden, die kleiner als 1,5 mm sind oder sogar nur 0,1 mm.

Die Ansprüche 2 und 3 enthalten wertvolle Bereicherungen und spezielle Ausführungsmöglichkeiten des Verfahrens nach der Erfindung.

Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform des Abformwerkzeuges das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein auf seiner Schmalseite liegendes Band, von dem das Verfahren ausgeht.

Fig. 2 zeigt das angeschliffene Band in der ersten Schleifrichtung mit der gebrochenen Kante.

Fig. 3 zeigt die durch das Kerben an den beiden je­ weiligen Seiten der Kerben entstandenen Reflexionsflächen.

Fig. 4 zeigt im Längsschnitt die seitliche Profilie­ rung des Bandes.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf das fertige Band.

Fig. 7 zeigt drei zusammengesetzte Bänder gemäß Fig. 6.

Fig. 8 zeigt Abformungen einzelner Tripel oder Bänder aus der Werkzeugfläche von Fig. 7.

Wie sich aus den Figuren der Zeichnung ergibt, wird von einem Band 3, beispielsweise aus Metall, ausgegangen, auf dem die beiden Schleifrichtungen 1 und 2 angegeben sind. Die Schleifrichtung 2 steht im rechten Winkel zur ersten Schleifrichtung 1. Zugleich folgt die erste Schleifrichtung 1 dem Verlauf des Bandes. An einer Kante 4 dieses Bandes 3 wird nun über die gesamte Bandlänge eine eine Reflexionsfläche 12 bildende Schräge in der Schleifrichtung 1, z. B. in einem Winkel von 60°, ge­ schliffen. Die Schräge beginnt in der Mitte 15 der obe­ ren Breite des Bandes und fällt zur Seite 7 des Bandes ab. Die genannte Winkelangabe und die weiteren Winkel­ angaben werden nur beispielhaft genannt, um das Schleif­ verfahren in seiner Grundstruktur zu erläutern.

Der Winkel und/oder die Winkel, z. B. der Schräge, kön­ nen entsprechend dem später zu wählenden optischen Ab­ formmaterial und unter Berücksichtigung des Brechungs­ indexes des Abformmaterials verändert werden. Außerdem kann der Winkel so gewählt werden, daß die Reflexions­ richtung oder Reflexionsstreuung des angestrebten Tripels verändert wird.

Die zweite Schleifrichtung 2 wird nun angewendet, um die zweite Kante 5 quer zu ihrer Laufrichtung mehrfach zu kerben, so daß diese Kerben 6 wie Treppenstufen erschei­ nen (Fig. 3). Die Kerben 6 haben eine Winkelöffnung von beispielsweise 120° und durchziehen 75% der oberen Schmalseite des Bandes. Für die Anbringung der Kerben wird das Band 3 in Richtung der Schleifrichtung 2 bei­ spielsweise in einem Winkel von 30° geneigt.

Fig. 3 zeigt die durch das Kerben an den beiden jewei­ ligen Seiten der Kerben 6 entstandenen Reflexionsflächen 13, 14 in Draufsicht. Die Reflexionsfläche 12 ist durch die Kerben 6 zackenförmig verkleinert worden. Die höch­ sten Punkte der entstandenen Struktur sind mit 15 ge­ kennzeichnet. Damit sind bereits die notwendigen Reflexionsflächen 12, 13, 14 für die Bildung der Tripel geschliffen.

Um die geschliffenen Reflexionsflächen nun zur Bildung von würfelförmigen Tripelflächen für die Retroreflexion zueinander eng anordnen zu können, wird das Band an den Seiten 7 und 8, wie bei 9 dargestellt, profiliert.

In Fig. 4 ist im Längsschnitt die seitliche Profilierung 9 des Bandes 3 dargestellt. Die Profilierung 9 wird quer zur Laufrichtung des Bandes 3 vorgenommen. Beide Seiten des Bandes werden spiegelbildlich gekerbt mit einem Öff­ nungswinkel von 120°, so daß das Band im Längsschnitt einer Aneinanderreihung von Sechsecken entspricht, wobei jeweils jedes Sechseck 10 eine gemeinsame Seite 11 mit dem benachbarten Sechseck hat. Dies ist in Fig. 5 darge­ stellt.

Fig. 6 zeigt in Draufsicht das fertige Band 3 für das Abformwerkzeug. Durch die Profilierung 9 haben jetzt die Reflexionsflächen 12, 13, 14 ihre endgültige Größe er­ halten.

Fig. 7 zeigt drei Bänder 3, die in gleicher Art herge­ stellt wurden und nun so paßgenau zusammengesetzt sind, daß die Reflexflächen 12, 13, und 14 jeweils zu einem Tripelzentrum 16 hin geneigt sind und würfelförmige Tripelflächen bilden.

Die Bänder 3 können nun so zusammengefaßt zum Prägen oder Gießen von Tripelreflektoren zur Totalreflexion verwendet werden, die eine würfelförmige Struktur zei­ gen.

Die Zusammensetzung des Werkzeuges aus solchen Bändern 3 erlaubt eine besonders hohe Abbildungsgenauigkeit.

Fig. 8 zeigt Abformungen einzelner Tripel oder Bänder aus der Werkzeugfläche in Fig. 7.

Für die Herstellung weiterer Werkzeuge können elektro­ galvanisch Kopien der würfelförmigen Struktur herge­ stellt werden, wie z. B. in Fig. 8. Auf diese Weise kön­ nen einzelne Tripel und Tripelbänder erzeugt werden. Da­ bei trägt jetzt jedes Band spiegelgerecht vollständige Tripel.

Die Tripel und/oder Bänder und/oder Gruppen von Bändern können auch auf Abstand angeordnet sein, wie in Fig. 8, um z. B. lichtdurchlässige Flächen zwischen den retro­ reflektierenden Tripeln zu schaffen.

Auch können sie zueinander jeweils folgend verdreht an­ geordnet werden, z. B. um 30°, um eine Weitwinkligkeit nach vielen Seiten zu erreichen. Auch können Drehwinkel von 5 Grad, 7,5 Grad, 15 Grad, 30 Grad, 45 Grad, 60 Grad oder 180 Grad gewählt werden.

Auch können die Tripel und/oder Bänder und/oder Gruppen in der Höhe zueinander unterschiedlich angeordnet wer­ den, indem z. B. gewölbte und/oder geneigte Oberflächen und/ oder Raumkörper entstehen.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist die Grundlage ge­ schaffen, viele retroreflektierende Produkte zu schaf­ fen, insbesondere mit einer Mikrostruktur von würfel­ ähnlichen Tripeln. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Abformwerkzeuges macht viele Reflex­ stoffe mit würfelähnlichen Tripeln, wie Bogen, Bänder, Etiketten, aufrollbare Folien, überhaupt erst möglich und bietet diese zu höchsten Lichtreflexleistungen durch die besondere Tripelform in Mikrostruktur.

Mit dem erfindungsgemäß hergestellten Abformwerkzeug können Produkte zur retroreflektiven und/oder diffusen Lichtreflexion im Straßen-, Schienen-, Luft- und See­ verkehr, in der Raumfahrt, in der Optoelektronik und Steuerungstechnik gefertigt werden.

Lichtdurchlässige oder teiltransparente Platten, Bogen oder Folien, die mit dem erfindungsgemäß hergestellten Abformwerkzeug hergestellt sind, können auch vor Licht­ quellen, z. B. innenbeleuchteten Schildern oder Arma­ turenbrettern, so angebracht werden, daß nicht die glat­ te Lichteintrittseite des Reflektors, sondern die Tripelrückseite dem Licht zugewandt ist. So wirkt der umgekehrte Tripelreflektor als Lichtstreuscheibe.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Abformwerkzeuges mit einer würfelstrukturförmigen Oberfläche zum Herstellen von Hochleistungs-Tripel-Reflektoren, ausgehend von bandförmigem Material mit rechtecki­ gem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Kante (4) des Bandes (3) über die gesamte Bandlänge eine eine erste Reflexionsfläche (12) bildende Schräge in einer Schleifrichtung (1) ge­ schliffen wird, die in der Mitte (15) der schmalen Seite des Bandes beginnt, worauf die der abgeschliffenen Kante (4) benachbarte Kante (5) an der schmalen Seite des Bandes (3) zur Bildung der weiteren Reflexions­ flächen (13, 14) in einer zur ersten Schleifrich­ tung (1) senkrecht verlaufenden Schleifrichtung (2) durch Schleifen quer zu ihrer Laufrichtung mehrfach mit Kerben (6) versehen wird, worauf die beiden breiten Längsseiten (7, 8) des Bandes derart mit spiegelbildlich zuein­ ander verlaufenden Einkerbungen (9) mit einem Öffnungs­ winkel von 120° versehen werden, daß das Band (3) im Längsschnitt einer Aneinanderreihung von Sechs­ ecken (10) entspricht, wobei jeweils jedes Sechseck (10) eine gemeinsame Seite (11) mit dem benachbar­ ten Sechseck hat und dadurch die Reflexionsflächen (12, 13, 14) ihre endgültige Größe erhalten, und daß schließlich mehrere so geformte Bänder mit ihren profilierten breiten Längsseiten zusammengesetzt wer­ den, derart, daß die Reflexionsflächen (12, 13, 14) jeweils zu einem Tripelzentrum (16) hin geneigt sind und so die würfelstrukturförmige Oberfläche bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (3) oder Gruppen von Bändern (3) im Abstand voneinander angeordnet werden, um licht­ durchlässige Flächen zwischen den Würfelstrukturen zu erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Würfelstrukturen und/oder Bänder (3) und/oder Gruppen von Bändern (3) in der Höhe unterschiedlich angeordnet werden, um z. B. gewölb­ te und/oder geneigte Oberflächen und/oder Raum­ körper zu erzeugen.