在樹脂類板片或層板片上壓制精確光學花紋的方法及設備的製作方法

2023-05-29 17:49:51 1

專利名稱:在樹脂類板片或層板片上壓制精確光學花紋的方法及設備的製作方法
本發明涉及改進的生產帶有精確花紋的板片的方法和設備。對這些花紋來講，其平整性和角度精確性是重要的，它們可用於光學方面，例如，可用於帶有反射折射特點的菲
耳(Fresnel)透鏡，該透鏡要求精確的平面、角度和均勻一致的細部。本發明尤其涉及經過改進的在由透明的熱塑材料構成的板片的一個表面上或由這類材料構成的多層膜板片的一個表面上連續地壓出重複花紋的方法和設備，以便使這種板片按要求的花紋成型，這種花紋是一種具有精細或精確細部的向後反射花紋。更具體地說，此技術可用於加I稜角-立體形的向後反射板片。
稜角-立體形反射器已公知多年了並已銷售出好幾百萬隻了。「稜角-立體形」或「三面體形」或「四面體形」是技術上稱呼由三個相互垂直平面構成的構形(不管各面的尺寸和形狀)或元件的光軸的術語。三個平面的每一個平面相對於另外兩個，根據要求的角度反射特性以及採用的成型技術可具有不同的尺寸和形狀。可以舉一九三三年五月二日公布的史梯姆孫(Stimson)美國專利No.1，906，655作為稜角-立體型反射器的例子。在該專利中公開了一種反射光反射器，它有一正面和一由許多稜角-立體形反射器元件構成的反向光反射面。每一個稜角-立體形反射器元件都由三個相互垂直的表面構成，這些表面可以將由正面射入其上的光線全部進行內反射。由史梯姆孫專利提出的反射器是一個個地壓成型的，相當厚而又堅硬。多少年以來，稜角-立體型反射器所採用的材料一直是甲基丙烯酸甲酯。稜角-立體型反射器的另一實例是希斯利(Heasley)在美國專利No.4，073，568中公開的長方體。
長久以來，人們即希望利用稜角-立體形反射器作為路標或用於自動化方面，但該反射器須由柔性板片製成。除了其他方面之外，這還意味著稜角-立體形元件的尺寸需大大地減少。
為使稜角-立體型反射器具有將光線大體上反射回光源的功能，要求三個反射面是平整的，彼此間夾角與90°相比最多只差幾分，超過此值或平面不平整，就會使光線發散並使在預定位置上所希望獲得的光強減少。
以前曾多次做過試驗，以製造出反射元件為稜角-立體形的反射板。許多年來，人們認為，稜角-立體形板是不能用壓花技術製造出來的(例如，羅蘭(Rowland)的美國專利No.3，684，348，Col.5，ii 30-42)。
在壓制稜角-立體形板材方面，較近期所做的嘗試是一九八一年一月十三日公布的羅蘭(Rowland)的美國專利No.4，244，683。然而，該專利所提出的方法和設備是相當複雜的並且僅是半連續的或是序貫式的。因此，該技術在應用、維修和操作方面的費用是相當高的。操作速度很慢，所以加工出的反射板的價格很高。另外，從經濟可行性分析來說，如果採用羅蘭No.4，244，683的序貫式壓制技術來生產48英寸寬的板材，那將是極其昂貴的而且複雜。
人們也知道其他一些有關在熱塑性板材上壓制重複花紋的先有技術，這些先有技術是斯沃洛(Swallow)的美國專利No.2，442，443，一九四八年六月一日公布霍克伯格(Hochberg)的美國專利No.3，157，723，一九六四年十一月十七日公布克洛德(Kloender)的美國專利No.3，246，365，一九六六年四月十九日公布伯格(Bergh)的美國專利No.4，096，634，一九七八年六月二十七日公布尼費勒(Nyfeler)的美國專利No.4，223，050，一九八0年九月十六日公布這些先有技術不涉及到用於光學方面的折回反射板或精確花紋的製造技術。如上所述，為了能成功地制出稜角-立體形反射板，壓製出的稜角-立體元件必須是極其精確的，其精確度遠遠大於這些「先有技術」壓製出的元件。所以，雖然這些先有技術能滿足生產某些產品的要求，但不適於生產稜角-立體形反射板。
專利No.4，486，363中提出了一種在連續的樹脂板材上連續地壓制精確光學花紋的新穎的方法和設備。本發明公開的並要求保護的是經過改進的方法和設備，利用這種方法和設備能加工出具有相當高的反射效率的稜角-立體型板料。
因此，本發明的一重要目標是提出了可在透明熱塑材料板的一面或這類材料製成的多層膜的一面上壓製出重複的稜角-立體形反射元件的向後反射花紋的方法和設備。與先有技術比較，這些方法和設備可連續進行操作並大大簡化了。
本發明另一重要目標是提出經過改進的方法和設備，從實施和運行來看，它們是相對便宜的，當它們與專利No.4，486，363所公開的和要求保護的發明結合使用時，則可使最終壓制產品的反射率得到極大的提高。
本發明再一個重要目標是提出可連續加工出低成本的稜角-立體形反射板的經過改進的方法和設備。
本發明前述的和其他的目標以及其優點可從下述本發明實施例的說明中看出來。
如前述，本發明涉及可在熱塑板的一面連續地壓製出重複的稜角-立體形反射器元件的向後反射花紋的改進的方法和設備，以便使板片壓成型為向後反射板。連續壓花工具呈薄金屬帶形，在其外側面上有壓花花紋，該花紋是向後反射花紋的反向花紋。工具按規定的速度沿一封閉路徑連續運轉。它運轉經過一加熱站，在該加熱站處的壓花工具和花紋的溫度將增高並高於板片的玻璃轉變溫度。它還運轉經過一冷卻站，在該處的壓花工具的溫度可降低到低於該材料的玻璃轉變溫度。板片以規定的速度從一供料處連續地送入並抵在壓花工具上，然後以連續方式或以若干壓力點(沿所述加熱站順序布置)方式壓在壓花工具上板片的一側表面抵在壓花花紋上直至板片軟化並使該側表面與壓花花紋吻合。板片與壓花工具保持著齒合狀態一直到壓花工具通過冷卻站。在冷卻站處，經壓花的材料突然並連續地冷卻，致使其溫度明顯地低於板片的玻璃轉變溫度，在比較平整的條件下，板片進行硬化。此後，板片即從工具上脫離開，在一最佳實施方案中，該板片再被加熱到退火溫度。通過退火，在壓制和冷卻過程中產生的內應力即可消除掉，同時還可使按此方法成型的精確光學花紋保持並提高反射效率。
比較理想的板片材料是聚丙烯。比較理想的壓花工具是一條連續帶，在其一側表面上有壓花花紋。加熱站是一輥子，冷卻站可由導管制成，導管將冷卻流體(液體或氣體)對著壓過花的板料進行冷卻。同時在該處，壓花工具帶和已成型材料呈一平面狀。冷卻後的退火工序最好是在壓過花的熱塑性材料從壓花工具上脫離開，但仍然有一定張力起作用的情況下進行。
正如專利No.4，486，363提出的那樣，板片在與壓花工具接觸之前，在其離工具較遠的那一側表面上壓上一熱塑性材料薄膜，例如聚酯材料(Mylar)，這種材料的玻璃轉變溫度高於板片的玻璃轉變溫度，並高於加熱站處的壓花花紋的溫度，這樣，由壓力點產生的壓力將通過薄膜作用於板片上。因而使板片的一側表面與壓花花紋相吻合。當板片處於軟化、熔融狀態時，和在冷卻和退火期間以及這之後的過程中，薄膜可起一載體作用，薄膜還可保護板片不被撕裂。薄膜在板片和壓力點之間還起一種夾層作用，壓力輥常選用肖氏A硬度值為60～90的矽橡膠製作，若不加薄膜作夾層，則壓力輥容易粘住板片。
現參照附圖對本發明進行說明圖1所示為一經過大倍數放大的局部的平面圖。所示圖為根據本發明製造出來的反射板壓花面的一種形式。
圖2所示為一經過大倍數放大的局部示意側視圖，所示為用於在圖1所示的板片上壓出向後反射花紋的壓花工具的壓花花紋的一種形式。視圖取自圖1的箭頭2-2所示方向。只是工具呈凹立方體形，而板片則呈凸立方體形。
圖3所示為根據本發明製造出的某種形式反射板的示意透視圖。所示板材已進行了進一步的處理並準備裝配。
圖4所示為一按本發明設計的用於生產圖1和圖3所示反射板的設備示意圖。該設備上有一壓花裝置，其中包括有一呈連續式柔性滾筒(或帶)狀的壓花工具，冷卻設備和退火設備。
圖1所示為由透明的熱塑材料製成的部分柔性反射板〔12〕的反面表面平面圖。在此表面上已壓出由重複的稜角-立體型反射元件〔14〕組成的向後反射花紋。如採用聚丙烯作為熱塑性材料是有利的。加工前，板材〔12〕的正反表面是平行的，厚度為0.1524mm。再有，板材〔12〕也可以是由具有不同性能的透明熱塑材料構成的層壓板。後面將對此加以探討。
元件〔14〕的向後反射花紋是藉助於一薄柔性帶狀或捲筒狀的壓花工具製成的。該工具是按美國申請序號No.06，430，866(一九八二年九月三十日提交)提出的發明，題目是「壓花工具及其製造方法」的方法製造的，現該申請已成為專利No.4，418，769並已轉讓給受讓人。如圖2所示，壓花工具的一面上有壓花花紋〔16〕，其深度以尺寸A表示。在一實例中，A等於0.0859mm。圖1中所示尺寸B表示兩平行槽之間的距離，對於所給定的尺寸「A」，B尺寸約等於0.183mm。
為使板〔12〕具有良好的光學性質，壓花花紋必須製造得非常精確，而由稜角-立體元件〔14〕組成的向後反射花紋必須是壓花花紋〔16〕的極其精確的反向的複製品。所以，板〔12〕的壓花表面應以極其高度的精確度與壓花花紋〔16〕相吻合。
圖3所示為根據本發明製造的板〔12〕的一種形式，該板在進行進一步的加工之後可供使用。更具體地說，由稜角-立體元件〔14〕組成的向後反射花紋上可覆蓋一噴鍍層〔18〕，噴鍍層上可再覆蓋一層適宜的襯墊材料〔20〕，其上還有一層粘結劑〔22〕(用於固定)，再上有一層隔離紙〔24〕。噴鍍層〔18〕的厚度是無法測量的。襯墊材料〔20〕的厚度，即尺寸C大約為0.0254mm，粘結劑〔22〕的厚度大約是0.0381mm。完整構件〔25〕的總厚度大約是0.254mm，該構件是足夠柔軟的，以致於可以捲起來安裝在捲軸〔26〕上。板〔12〕可具有各種顏色，以使反向反射光具有該種顏色。在該領域方面，覆蓋襯墊層和粘結劑的細節已為人知，它類似於製造「玻璃珠」板的技術。除了噴鍍之外，也可用其他材料和(或)襯墊層加於稜角-立體元件上，本發明未採用後述的這種加工步驟。
圖4示意地畫出了用於製造稜角-立體形板的機器〔28〕。可以看出，主要壓花機〔28〕的具體結構細節已在美國專利No.4，486，363中提出，但為了生產上的方便，在這個系統中對主要部件採用了類似計數的系統。
裝有未經加工的聚丙烯膜〔13〕的供料筒〔36〕裝置於機器的右端，透明塑料膜，如聚酯薄膜〔42〕的供料筒〔40〕也裝置於此端。在所述的實施方案中，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〕處通過導輥(未示出)，按箭頭所示方向向壓花裝置〔34〕供料。
壓花裝置34包括一壓花工具〔46〕，它是一無接口的環形金屬帶〔48〕，其厚度大約是0.508mm，「圓周」長為54英寸，寬為22英寸。金屬帶〔48〕的寬度和圓周長部分地決定於加工材料的寬度和設計的金屬帶〔48〕的壓花速度及其厚度。金屬帶〔48〕裝置於由二個其軸是平行的加熱輥〔50〕和後一冷卻輥〔52〕上並由其帶動轉動。輥〔50〕和〔52〕可由鏈條驅動(圖中未示出)並按箭頭所示方向使金屬帶〔48〕產生一設定的線性速度。金屬帶〔48〕的外表面上具有連續狀的凹形壓花花紋〔16〕(圖2)。
順序地均勻分布壓在金屬帶(在加熱輥〔50〕部位，大約82℃包角)上的壓輥〔58〕，其數量有多個，至少有3個，圖示為5個。壓輥由彈性材料，多採用矽橡膠製成，其硬度範圍為肖氏A20～90，然而一般多選在肖氏A60～90。
儘管輥〔50〕和〔52〕的尺寸可以是一樣的，但在機器〔28〕所示的結構中，加熱輥〔50〕的直徑大約是26.67Cm，而後冷卻輥〔52〕的直徑大約是20.32Cm。每個壓輥〔58〕的直徑大約是15.24Cm。為了進行說明，圖中所示的輥〔50〕和〔52〕間的距離對所給出的輥〔50〕，〔52〕以及金屬帶〔48〕的尺寸來說是誇大的。可以了解到，輥間間隙或空區將根據壓花帶〔48〕和輥〔50〕及〔52〕所確定的尺寸而有所不同。
很容易理解，不論是加熱輥〔50〕或後-冷卻輥〔52〕都有軸向進出通道，通道由內裝螺旋形管連接，以便在其中流過熱油(對於加熱輥〔50〕來說)，該油由供油管供給，對冷卻輥〔52〕來說可通過適當管子供給其他種流體。
如前述，膜片〔13〕和薄膜〔42〕都送向壓花裝置〔34〕。首先它們疊合成多層膜〔69〕，再送入到金屬帶〔48〕和導向壓輥〔58a〕之間。膜片〔13〕在薄膜〔42〕和金屬帶〔48〕之間。膜片〔13〕的一面直接與壓花花紋〔16〕接觸，薄膜〔42〕的一面則直接與壓輥〔58〕接觸。多層膜〔69〕隨同金屬帶〔48〕通過全部壓輥〔58〕及加熱輥〔50〕。自此再隨金屬帶〔48〕通過一大致呈平面形的冷卻站〔80〕，此站位於加熱輥〔50〕和後冷卻輥〔52〕之間。
薄膜〔42〕在此操作過程中顯示出若干種作用。首先，當通過加熱輥和後-冷卻輥〔50〕和〔52〕時以及在它們之間運行時，它可對膜片13產生壓力並使其壓在金屬帶〔48〕上，這樣就可以保證，當膜片(現已成壓花板)的溫度降至該材料的玻璃轉變溫度以下時並改變了溫度梯度時仍能使膜片〔13〕與精確花紋〔16〕密切吻合。其次，薄膜可使壓出的板片外表面是平整的並呈精加工特性以利於光線穿透。最後，當膜片處於輕微「熔化」狀態時，薄膜起一種載體的作用，並且當膜片的溫度超過玻璃轉變溫度時，薄膜可防止膜片粘結在壓輥〔58〕上。
壓花裝置〔34〕包括一脫料輥〔70〕，多層膜〔69〕通過它將自金屬帶〔48〕上脫開。此過程發生在金屬帶〔48〕返回加熱輥〔50〕的路程中將與後-冷卻輥〔52〕接觸之前的短暫時刻。
然後，多層膜〔69〕經脫料輥〔70〕後再通過導輥〔44〕至一退火裝置〔90〕。多層膜〔69〕通過退火裝置〔90〕後再經過一些導輥〔44〕(在此期間薄膜〔42〕位於外表面)並通過一監測裝置〔74〕以對壓花反射板的光學特性進行連續監測。自此處，已有部分加工成壓花板〔13〕的多層膜〔69〕即可傳送至卷料輥(未示出)處以便運走和進行其它加工。
加熱輥〔50〕是內部加熱的(如前述)。這樣當金屬帶〔48〕通過此加熱站時，壓花工具上的壓花花紋〔16〕的溫度將提高到足使膜片〔13〕的溫度超過其玻璃轉變溫度，但此溫度不超過薄膜〔42〕的玻璃轉變溫度。對聚丙烯膜片(或薄板片)〔13〕和聚酯薄膜〔42〕來說，加熱站處的加熱輥〔50〕的合宜溫度範圍在218℃至246℃之間，最好採用218℃左右。
後一冷卻輥〔52〕也是內部冷卻的(如前述)。這樣，當金屬帶〔48〕通過冷卻站時，則工具壓花花紋〔16〕部位的溫度即可保持金屬帶〔48〕在冷卻站〔80〕冷卻後達到的溫度。
前已述及，按本發明製造的板片可在反射效率方面得到極大的和意想不到的提高。
得到提高的第一個原因是由於，當工具〔48〕和多層膜〔69〕在大致呈平面狀的冷卻站處可使壓好花的多層膜〔69〕和工具〔48〕突然而明顯地降低溫度。申請者發現，在呈「平面」狀進行快速冷卻時，板片所獲得的比強度與在輥〔52〕上進行冷卻所獲得的值進行比較，前者為後者的三倍。
為了能實現快速和充分的冷卻，整體以〔80〕為標記的冷卻站安裝於壓花裝置〔28〕上。冷卻站有一簡單的罩板或彎管〔81〕。〔81〕在輥〔50〕和〔52〕之間的部位與載體薄膜〔42〕的外表面靠緊。在此處，金屬帶〔48〕被拉平，薄膜〔42〕使已成型的板片〔13〕緊貼其上。冷卻站還有一裝冷卻液〔83〕的合宜箱體，進液管和出液管〔84〕和〔85〕以及循環冷卻液用的泵〔86〕。冷卻液可以是水、空氣或其他氣體或液體，如液氮。如果冷卻液大約為10℃時即可獲得令人滿意的效果，因為這樣即可使多層膜〔69〕和工具〔48〕快速冷卻至82℃以下，最好冷卻至約38℃至49℃範圍。當成型的立方體〔14〕和薄膜載體〔42〕處於平整和非彎曲狀態以及當板片〔13〕快速冷至其玻璃轉變溫度以下時，則可明顯而有效地使精確成型的板片〔13〕的稜角-立體形元件〔14〕硬化或「凍結」。因為工具〔48〕特別薄，因此當它通過後-冷卻輥52並返回加熱輥50時，最好使它的溫度保持在約49℃。
如前述，為說明問題，輥〔50〕和〔52〕之間的距離在圖示中是被誇大了的。對具有前述直徑值的輥〔50〕和〔52〕以及具有前述周長值的金屬帶來說，輥間的實際距離在其最近點處可小於25.4mm，平面區大約為25.4mm。對較大直徑的輥和壓花工具來說，輥間距離和「平面」區(用於冷卻)也將變化。傳入塑料膜片內的熱量將極大地影響平面區的冷卻效果，因此，為在較大的運轉速度下進行有效的冷卻，需要具備較大的平面面積。獲得這種意想不到效果的重要方面是當工具和薄膜位於平面區並處於不彎曲狀態時能進行有效的冷卻。這樣，為了能獲得最大的反射效率，則在金屬帶速度、距離和冷卻溫度之間應確定出關係。
第二個可提高反射效率的重要原因是在膜片〔13〕和薄膜〔42〕冷卻並脫離開壓花工具〔58〕之後，即在82℃至93℃間的高溫對成型的膜片再次進行加熱。已發現，當在此溫度範圍再次加熱後，則在「平面」區進行冷卻的板片的反射效率一般可再增加25%，既便對那些僅通過後-冷卻輥〔52〕進行簡單冷卻的板片而言，其反射效率提高的百分比數也是相當大的。雖然這種特殊現象尚不為人理解，但一般認為這類似於退火過程，即在此過程中可使在冷卻階段「凍結」的薄膜中的應力得到消除，這樣，即可將稜角-立體形元件鬆弛至這樣一種狀態，即具有極其接近於在壓花階段成型的精確角度。所以，從實際的結果來看，此再加熱工序可稱為退火。此退火工序可使材料直接通過退火或再加熱爐〔90〕來實現，此爐位於壓花設備〔20〕附近，這樣就可進行連續退火了。例如，材料可以每分鐘1.2米的速度運行，而此材料在退火溫度下至少應經過10分鐘的處理。當進行連續退火時，希望對多層膜〔69〕施加一定的張力，但此張力須很小，大約小於每釐米多層膜寬度0.0893kgm張力。
還發現，最好是使聚酯薄膜〔42〕與成型的板片一起通過退火爐，如果沒有薄膜〔42〕的話，則板片的反射效率提高得不多。
換句話說，對已加工好的帶有聚酯薄膜片捲筒也可進行靜態加熱，即使整個捲筒置放於爐中進行長時間的加熱直到整個捲筒達到指定的溫度範圍。無法提供加熱時間，因為這取決於捲筒的尺寸。
還發現，如果再加熱的溫度低於82℃，很明顯，稜角-立體形元件得不到充分的鬆弛，而如果加熱溫度超過93℃，則稜角-立體形元件的反射能力將很快降低，這大概可能是因為材料失去了其必要的形狀。已發現，91℃是使稜角-立體形元件具有高穩定性同時保持最大程度反射能力的最佳溫度。退火工序的概念及其效果都是出乎預料的。在此之前人們認為，如果對製造稜角-立體形反射器所用的任一種聚酯材料再加熱的話，不論這種反射器是注射成型或壓花成型的，當加熱溫度超過82℃時將會使這些稜角-立體形元件變形，也許使立體面產生凹痕或類似缺陷，也許使四反射面構成的二面角產生變化。所以，這些後果通常都會使反射效率明顯地降低。這樣，申請者提出的經過改進的加工過程和設備都使反射效率得到了提高，如果這些過程和設備都限定在規定的溫度範圍內的話。
儘管板片即便不在「平面」區進行過冷卻而退火工序本身仍然表明是有利的，然而人們認為，當將膜片在平面狀態時進行的冷卻與隨後對其進行的連續加熱退火結合起來，就會使壓花板片〔13〕的反射效率獲得意想不到的提高。
還應該了解，為某些環境條件所要求，可以將第二層熱塑材料(或為含有特殊的紫外線抑制劑或其他與膜片〔13〕不同性能的材料)與膜片〔13〕和薄膜〔42〕一起同時送進壓花設備中。在這種情況下需使用另一送料輥，或者還可以將第二層熱塑材料在膜片〔13〕繞捲成捲筒〔36〕之前即與膜片〔13〕疊合起來。
當使用這類熱塑材料的多層膜時，利用本文中所提改進設備及改進的方法進行加工也可獲得良好的效果。今舉一可以採用的多層膜作為實例。薄膜或膜片13可採用洛姆和哈斯公司(Rohm Hass)出售的，標號為Plexiglas DR的以橡膠改性的有機玻璃，其厚度約為0.1525mm。可由一單獨的送進輥送入約2密耳(1密耳＝0.001英寸＝0.0254mm)厚的另一層熱塑材料，此料也可事先即疊合於板片〔13〕上，該熱塑材料可以是聚丙烯一類材料，如新澤西洲紐瓦克(Newark)的聚合物壓制產品公司(Polymer Extruded Products，lnc.)售出的KoradD材料。此種材料可用作加工好的板片的外表材料，其中含有紫外線抑制劑，因而這種材料可用於特殊惡劣的環境中。
儘管在成型精確的稜角-立體形元件時，應施加相當大的壓力，根據目前的壓花工藝和設備，當膜片〔13〕、薄膜〔42〕和壓花工具〔48〕通過壓花設備時，壓輥〔58〕對它們應施加較小的3.49kg/Cm2的表壓力，其目的是使薄膜獲得最初的最低水平的反射強度。已發現，多層膜〔69〕可以約每分鐘0.91至1.2米的速度通過壓花裝置〔28〕。這樣就可使成品反射板具有令人滿意的光學效果和其他良好的性能。在出廠之前可將薄膜〔42〕從反射板〔12〕上剝離掉。
應該指出，標號〔13〕可以從始至終地用於標識最初成型的，加工過造中的以及最終具有反射形狀的壓花板片或膜片。
「玻璃轉變溫度」一詞是在該技術方面為人熟知的術語，它應用於熱塑材料以及玻璃。在此文中的含義是指加熱時材料呈粘滯狀並開始流動的溫度。對各種具有延展性的聚丙烯材料來說，玻璃轉變溫度大約開始於93℃。對聚酯材料來說，此溫度開始於249℃至254℃。
本文提出，用於製造壓花工具的較優材料是鎳。當工具和板片通過溫度梯度區時，很薄的工具(從約0.254mm至約0.762mm厚)可以急速地加熱和冷卻，與此同時，壓輥和載體薄膜還對它們施加了壓力。其結果是可以連續地生產出精確的花紋(此種花紋的平整性和角度精確性是重要的)，這是由於，不但可以成型出尖角而且各光學面的變形極小。這樣，成品板片即具有很高的光學效率。
本發明從它敘述的各個方面和提出的方法即可達到提出的目標、優點及其它。除了那些在權利要求
中提出的細節之外，由於受本發明的範圍之限，並未提出更多的細節。
權利要求
1.提出了一種可連續壓製出精確光學花紋的改進了的方法，該花紋位於一連續的樹脂類板片材料上並要求具有細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內表面和外表面的大體呈圓柱狀的連續金屬壓花件，此壓花件的外表面上有精確的光學壓花花紋，此花紋為在所述的板片的一側表面上待成型的精確光學花紋的反向花紋，此處所述的加工方法的特徵是它包括有以下各步驟(a)沿一封閉環路連續運轉壓花工具，此環路通過一加熱站，在此處，所述的壓花工具被加熱(通過其內側表面)並達到規定的溫度，然後再通過一冷卻站，在此處，所述的壓花工具可冷卻至低於所述的規定的溫度；(b)當壓花工具通過所述的加熱站部位時，將疊合的樹脂類薄膜和板片材料在該處連續地送入到所述的壓花工具上，所述薄膜的所述樹脂類材料和所述的板片各具有不同的玻璃轉變溫度，所述的板片與所述的壓花工具的具有精確壓花花紋的外側表面直接接觸；(c)在所述的加熱站將連續地對通過該處的壓花工具加熱並達所述的規定溫度，所述溫度高於所述板片的玻璃轉變溫度，但低於所述樹脂薄膜的玻璃轉變溫度；(d)將所述疊合薄膜和板片在許多壓力點上壓在所述的壓花工具上，這些壓力點依次地沿所述的加熱站分布，這樣，所述的板片的一面即與所述的壓花工具的所述精確光學花紋相接觸，直至所述板片的所述一表面與所述的精確光學壓花花紋吻合為止；(e)所述壓花工具和所述疊合薄膜和板片將連續地通過所述的冷卻站，在此處，所述壓花工具和所述板片的溫度將降低並低於所述板片的玻璃轉變溫度，在通過加熱站和所述冷卻站的過程中，所述的薄膜基本上是將所述板片連續不斷地抵在所述壓花工具上；(f)所述的薄膜和壓花後的板片的疊合層將連續地自所述的壓花工具上脫開，稍後，所述薄膜將自所述板片上脫開且不會使所述的光學花紋(在所述板片的所述一面成型的)損壞，改進還包括有(g)實現冷卻的主要步驟是當所述的疊加的薄膜和板片以及壓花工具位於一大致說來是平面的部位時進行的，藉此可使壓花後的板片具有更高的光學效率。
2.根據權利要求
1提出的方法，其特徵在於所述的運行環路在通過加熱站時呈圓柱體狀，而在壓力點處設有數目至少是三個的、隔開分布的壓力輥，而在通過所述的冷卻站時，所述的此環路大體呈平面狀。
3.根據權利要求
1提出的方法，其特徵在於所述的冷卻是通過將冷卻液抵在所述的板片和所述的薄膜上實現的，這樣即可使其溫度陡然降下來，從而也可使精確光學元件快速地硬化，而同時在壓花工具和成型的板片上不會產生什麼變形。
4.根據權利要求
1提出的方法，其特徵在於所述壓花工具是一薄的柔性無接口的金屬帶，加熱站是一加熱輥，而所述的冷卻站與所述薄膜是緊挨的，其部位在所述壓花工具離開所述的加熱輥並將通過的所述平面區，冷卻站還包括一些可將冷卻液通至經過該冷卻部位的所述薄膜處的裝置。
5.根據權利要求
1提出的方法，其特徵在於所述的板片的溫度在所述的冷卻站處可降至49℃。
6.根據權利要求
1提出的方法，其特徵在於所述的板片由聚丙烯製成，所述的薄膜由聚酯製成，在所述的加熱站處，所述的壓花花紋的溫度足夠高以至可將所述板片的溫度提高至218°～246℃間的範圍，而在所述的冷卻站處，其溫度又足夠低以至當所述板片通過所述的冷卻站時可將所述板片的溫度降至82℃或更低。
7.根據權利要求
1提出的方法，其特徵在於所述的精確光學花紋呈現為一系列的凹稜角-立體形元件並借這些元件使板片在其一面成型為與所述工具相反的凸稜角-立體形元件，這樣就在成品板片上形成一系列反向反射稜角-立體形元件。
8.根據權利要求
1提出的方法，其特徵在於該方法還包括有對已壓出花紋的板片和薄膜在大約82℃～93℃範圍進行再加熱處理，從而將改善所述已壓成花的板片的光學效率。
9.根據權利要求
8提出的方法，其特徵在於所述板片進行再加熱的溫度約為91℃。
10.根據權利要求
8提出的方法，其特徵在於所述的再加熱是連續進行的，即在所述薄膜和板片從所述壓花工具上脫離開之後，使所述的板片和薄膜疊合層連續地通過再加熱站。
11.根據權利要求
10提出的方法，其特徵在於需對已脫離壓花工具的薄膜和板片進行再加熱，其時間足夠長以使整個薄膜和已壓成花紋的板片的溫度達到82℃～93℃的範圍。
12.一種可連續壓製出精確光學花紋的經過改進的方法，該花紋是在一連續的樹脂類材料上壓出來的並要求具有細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內表面和外表面的大體呈環形圓柱體狀的金屬壓花件，此壓花件的外表面上有精確的光學壓花花紋，此花紋為在所述板片的一側表面上待成型的精確光學花紋的反向花紋，該方法的特徵在於所述的加工方法包括以下各加工步驟(a)沿一封閉環路連續運轉壓花工具，此環路通過一加熱站，在此處，所述的壓花工具被加熱(通過其內側表面)並達到規定的溫度，然後再通過一冷卻站，在此處，所述壓花工具可冷卻至低於所述的規定溫度;(b)當壓花工具通過所述的加熱站部位時，將疊合的樹脂類薄膜和板片材料在該處連續地送入到所述的壓花工具上，所述薄膜的所述樹脂類材料和所述的板片各具有不同的玻璃轉變溫度，所述的板片與所述的壓花工具的外側具有精確的壓花花紋的表面直接接觸;(c)在所述的加熱站將連續地對通過該處的壓花工具加熱並達到所述的規定溫度，所述溫度高於所述板片的玻璃轉變溫度，但低於所述樹脂薄膜的玻璃轉變溫度;(d)將所述疊合的薄膜和板片在許多壓力點上壓在所述的壓花工具上，這些壓力點依次地沿所述的加熱站分布，這樣，所述板片的一面即與所述壓花工具的所述精確光學花紋相接觸，直至所述板片的所述一表面與所述的精確光學壓花花紋吻合為止;(e)所述壓花工具和所述疊合的薄膜和板片將連續地通過所述的冷卻站，在此處，所述壓花工具和所述板片的溫度將降低並低於所述板片的玻璃轉變溫度，在通過加熱站和所述冷卻站的過程中，所述的薄膜基本上是將所述板片始終抵在所述壓花工具上;(f)所述的薄膜和壓花後的板片的疊合層將連續地自所述的壓花工具上脫開，稍後，所述薄膜將自所述板片上脫開且不會使所述的光學花紋(在所述板片的所述一面成型的)損壞，改進還包括有下述加工步驟(g)對所述的壓過花的板片和薄膜進行再加熱，其溫度達約882℃～93℃之間，藉此就可將所述材料中由於在冷卻站進行冷卻引起的應變消除掉。
13.根據權利要求
12提出的方法，其特徵在於所述再加熱的溫度約為91℃。
14.根據權利要求
12提出的方法，其特徵在於所述的再加熱是連續進行的，即在所述薄膜和板片從所述壓花工具上脫離開之後，使所述的壓過花的板片和薄膜的疊合層連續地通過再加熱站。
15.根據權利要求
13提出的方法，其特徵在於需對已脫離壓花工具的薄膜和板片進行足夠長時間的加熱以使整個薄膜和壓過花的板片的溫度達到82℃至93℃間的範圍。
16.一種可在透明的樹脂類材料或其他材料的一側表面上連續地壓出精確光學花紋的設備，所述設備包括有(a)壓花裝置中包括有一連續的、無接口的薄金屬帶壓花工具，它有一內側表面和一外側表面，所述的外側表面上有精確的光學壓花花紋，此花紋是樹脂材料上待成型的精確光學花紋的反向花紋;(b)用於連續地沿一封閉環路運轉所述壓花工具的裝置;(c)將樹脂材料製成的疊合的薄膜和板片導入所述壓花工具的裝置，所述板片的一表面與所述壓花工具上的所述光學花紋將直接接觸;(d)對所述的壓花花紋進行加熱的裝置，它可使花紋的溫度高於所述板片材料的玻璃轉變溫度，但低於所述薄膜的玻璃轉變溫度，此時所述的壓花工具位於其環路的第一個部位;(e)當所述工具和所述板片在其運行過程中處於一平面位置時，用於將所述板片的溫度降至所述玻璃轉變溫度以下的冷卻裝置，由此即可將所述精確花紋固定下來且不會產生變形;(f)一些施加壓力的裝置，該裝置順次沿所述運行路線的第一部位分布，它用於將所述的薄膜和板片的疊合層壓緊在所述的壓花工具上先使所述板片的所述一側表面抵在所述的壓花花紋上，直至所述的此一側表面與所述的壓花花紋吻合為止，所述薄膜始終用於將所述板片壓在所述的壓花工具上直至後者通過其運行路線的第二個部位為止;(g)將所述的薄膜和板片疊合層從所述的壓花工具上脫離開的裝置。
17.根據權利要求
16提出的設備，其特徵在於所述的壓花工具是一條柔性無接口的金屬環帶。
18.根據權利要求
16提出的設備，其特徵在於所述的加熱設備是一個內加熱的加熱輥，所述的冷卻裝置是一支導管，當所述的工具和所述薄膜通過該處時，則導管中流通的冷卻液即對著所述薄膜，所述板片及所述工具上。
19.根據權利要求
16提出的設備，其特徵在於所述的精確光學花紋是一系列稜角一立體形的反射元件。
20.根據權利要求
16提出的設備，其特徵在於該設備還包括有一再加熱裝置，該裝置用於將所述的薄膜和板片的疊合層在它們從所述的壓花工具上脫離開之後加熱到82℃～93℃範圍。
21.根據權利要求
16提出的設備，其特徵在於所述的再加熱裝置的布置可對所述的薄膜和板片的疊合層進行連續的再加熱，與疊合層從所述的壓花工具上連續脫離的情況相同。
22.用於對透明的樹脂類材料或其他材料的一側表面連續壓出精確光學花紋的設備，該設備包括有(a)壓花裝置中包括有一連續的、無接口的薄金屬帶壓花工具，它有一內側表面和一外側表面，所述的外側表面上有精確的光學壓花花紋，此花紋是樹脂材料上待成型的精確光學花紋的反向花紋;(b)用於連續地沿一封閉環路運轉所述壓花工具的裝置;(c)將樹脂材料製成的薄膜和板片的疊合層導入所述壓花工具的裝置，所述板片的一側表面與所述壓花工具上的所述光學花紋直接接觸;(d)對所述的壓花花紋進行加熱的裝置，它可使花紋的溫度高於所述板片材料的玻璃轉變溫度，但低於所述薄膜的玻璃轉變溫度，此時所述的壓花工具位於其運行環路的第一個部位;(e)當所述工具和所述板片在其運行過程中處於一平面位置時，用於將所述板片的溫度降至所述玻璃轉變溫度以下的冷卻裝置，由此即可將所述精確花紋固定下來且不會產生變形;(f)一些施加壓力的裝置，該裝置順次沿所述運行路線的第一個部位分布，它用於將所述的薄膜和板片的疊合層壓緊在所述的壓花工具上先使所述板片的所述一側表面抵在所述的壓花花紋上，直至所述的此一側表面與所述的壓花花紋吻合為止，所述薄膜始終用於將所述板片壓在所述的壓花工具上，直至後者通過其運行路線的第二個部位為止;(g)將所述的薄膜和板片的疊合層從所述的壓花工具上脫離開的裝置;(h)用於再加熱的裝置，該裝置用於將所述的薄膜和板片的疊合層在它們從所述的壓花工具上脫離開之後再加熱到82℃～93℃的範圍。
專利摘要
這裡所提發明屬於可連續壓出具有精確細部的重複花紋的經過改進的加工方法和設備，特別是可壓製出立方體角形的反射器元件。該花紋可位於一單層板片的一側表面上或透明熱塑材料多層板的一側表面上，這些花紋構成了向後反射板片。一連續壓花工具是由一柔性薄金屬環帶或圓柱體構成的。它將通過一加熱站及一冷卻站，板片以規定的速度連續地從供料處送入並與工具上的壓花花紋相吻合，並在該部位被若干壓力件順序地壓緊。板片自工具上脫離後，將通過一再加熱站以消除應力。
文檔編號B29C59/04GK85106174SQ85106174
公開日1987年3月4日 申請日期1985年8月16日
發明者羅伯特·M·普裡科尼 申請人:阿麥克公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan