[發明專利]反光立體角片材的模具、用于形成該模具的層狀體和用于制造該層狀體的方法

無效

• 申請號: 97182328.6
• 申請日: 1997-11-26
• 公開（公告）號: CN1089059C
• 公開（公告）日: 2002-08-14
• 發明（設計）人: 肯納·L·史密斯;杰拉爾德·M·本森
• 申請（專利權）人: 美國3M公司
• 主分類號: B29D11/00
• 分類號: B29D11/00;B29C33/42
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 顧峻峰

發明領域

本發明總的涉及適用于形成立體角反光片材的模具、用于制造該模具的方法以及用這些模具形成的反光片材。特別是，本發明涉及由多個層狀體材形成的模具以及制造該模具的方法。

發明背景

反光材料的特征是，能將入射到材料上的光線向后朝著原始光源反射。這一特性使反光片材能被廣泛地應用于各種需要引起人們注意的場合。反光片材經常用于平的、剛性的制品，例如道路標記和路障。然而，它們也可以用于不規則的或柔性的表面，例如，可以將反光片材粘附于需要片材從波紋狀和突出的鉚釘上方通過的卡車拖車的側部，或者可以將片材粘附于諸如道路工的安全背心或其它安全衣物之類的柔性體部分。在下層表面為不規則的或柔性的情況下，反光片材最好是能與下層表面相吻合，并且不會犧牲反光性能。此外，反光片材經常需要成卷地包裝和運輸，因而需要片材有足夠的柔性以卷繞到一芯軸上。

兩種已知類型的反光片材是微球型片材和立體角片材。微球型片材有時又稱作“珠形片材”，它采用多個微球體，這些微球體一般至少部分地嵌入一粘結劑層，并具有鏡面或漫反射材料(例如，顏料顆粒、金屬層狀體或蒸鍍層等)以反射入射光線。美國專利3,190,178(McKenzie)、4,025,159(McGrath)和5,066,098(Kult)揭示了這樣的例子。有利的是，通常可以將微球型片材粘附于波紋狀的或柔性的表面。還有，由于珠形反光片具有對稱的幾何結構，當圍繞一垂直于微球型片材表面的軸線旋轉時，該片材可顯示取向相對均勻的總的返回光。因此，這樣的微球型片材對片材置放在一表面上的取向的敏感程度相對較低。然而，總的來說，與立體角片材相比，這種片材的反光效率較低。

立體角反光片材包括一本體部分和一結構化的表面，前者具有一基本上平的底面，后者包括與底面相對的多個立體角單元。每個立體角單元包括三個基本上相互垂直的光學表面，它們相交在一單個的基準點或頂點上。立體角單元的底部可作為讓光線傳入立體角單元的孔徑。使用時，入射到片材底面上的光線在片材的底面上折射，同時透射過設置在片材上的立體角單元，并且在立體角單元的三個垂直的立體角光學面中的每一個面上發生反射，重新射向光源。立體角單元的對稱軸線(又稱作光軸)是穿過立體角頂點延伸的軸線，它與立體角單元的三個光學面形成相等的角度。立體角單元可相應于大致沿光軸入射到單元底部的光線而顯示最高的光學效率。由一立體角反射件向后反射的光線數量會隨著入射角度偏離光軸而變少。

立體角反光片材的最大反光效率是在片材結構化表面的各立體角單元之幾何結構的函數。在立體角技術中，用術語“有效面積”和“有效孔徑”來表征可將入射到立體角單元底部的光線向后反射的單元的那一部分。關于如何確定一立體角單元的有效孔徑的問題不在本發明的范圍之內。1971年7月7日的《Eckhardt，Applied?Optics》v.10，n.7第1559-1566頁上描述了一種可用來確定立體角幾何結構的有效孔徑的方法，授予Straubel的美國專利835,648也揭示了有效孔徑的概念。在某一給定的入射角度，可以這樣來確定有效面積，即用將三個立體角面在一垂直于折射光的平面上的投影與第三反射圖象表面在同一平面上的投影拓撲相交來確定有效面積。術語“有效面積百分比”是有效面積除以立體角表面之投影的總面積。反光片材的反光效率直接與片材上的立體角單元的有效面積百分比相關。

另外，反光片材的反光圖案的光學特性部分地是各立體角單元的幾何結構的函數。因此，立體角單元的扭曲變形會導致片材的光學特性也發生相應的扭曲變形。為了抑制不希望有的物理變形，反光片材的立體角單元通常是用具有相對較高的彈性模量的材料制成，該材料的彈性模量足以抑制各立體角單元在片材撓曲或彈性拉伸的過程中所發生的物理變形。如上所述，人們希望反光片材的柔性足以允許它粘附于一波紋狀的或本身為柔性的基體上，或者允許反光片材卷成一卷以便于保存和運輸。

立體角反光片材傳統上是這樣制造的，即，先制造一個母模，它包括一種由所需的立體角單元的幾何結構所形成的圖案，圖案可以是陰的或陽的。可以采用鎳的電鍍、化學蒸汽沉積或物理蒸汽沉積的方法來復制該母模，以便產生用于形成立體角反光片材的工具，授予Pricone等人的美國專利5,156,863綜述了用于形成立體角反光片材制造工具的方法。已知的用于制造該母模的方法包括諸如模塊拼合(pin-bundling)技術、直接機加工技術和層壓技術。每一種技術都有其優點和缺點。