[发明专利]改进钻石级反光膜反射光锥的结构及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反光材料技术领域，具体涉及一种改进钻石级反光膜反射光锥的结构及其加工方法。

背景技术

回归反光材料具有使入射光按原路返回的特性，这种特性不同于镜面反射和漫反射。回归反光材料的这种特性使得它广泛运用于各种交通警示和个人安全等方面。例如车辆上的警告标志或道路上的危险警告标志、交通控制标志和导航标志、广告牌等等。

目前的反光材料有两种类型：具有微球阵列结构的反光材料和具有微棱镜阵列结构的反光材料。微球阵列结构的反光材料又被称作“微珠”阵列结构的反光材料，它的反光层是由很多小微珠构成的，这些微珠均匀紧密的排列在粘合层上，微球的一部分嵌入在粘合层内。微珠型反光材料具有宽的入射角和观察角，但是其回光反射率较低，背面镀金属材料膜的过程相对复杂。中国专利CN2383080Y等介绍了微珠型反光材料的结构。微棱镜阵列结构的反光材料一般由一层薄的透明层（主体层）和表面带有立方体微棱镜的反光层构成。这些标准的立方体微棱镜由三个面构成，这三个面两两互相垂直。根据立方体微棱镜的结构不同可分为截角微棱镜和完整微棱镜。标准截角微棱镜的三个面是等腰直角三角形，而完整微棱镜的三个面是正方形。微棱镜反光材料由于其较好的反光性能而被广泛应用于各个领域。在中国专利CN101738661A、CN1208375A描述了微棱镜反光材料的结构和制作方法。

一般评价回归反光材料特性的好坏有四个指标：各向异性(Orientation)、入射光的广角性(Entrance angularity)、反射光锥的均匀性和结构的可加工性。通过旋转反光元素可以改善各向异性，通过偏转反光元素可以改善它的广角性，通过衍射方式或偏转反光元素的侧面可以改善反射光锥的均匀性，通过合理的设计来减少加工难度和时间，从而改善结构的可加工性。

制造微棱镜反光材料的第一道工序是制造表面带有微几何结构的母模（阳模），母模的表面结构就是最终产品反光元素的几何结构。然后利用这个母模通过合适的技术（例如镍电铸技术）来制作用于生产的模压工具（也就是模具的阴膜），再利用阴膜来压制产品。制造母模的方法有三种：针束捆绑技术、基片组合技术和整体加工技术。

针束捆绑技术就是由很多末端带有微棱镜的几何结构捆绑在一起形成母模。美国专利U.S.Pat.NO.1591572(Stimson)和U.S.Pat.NO.3926402（Heenan）介绍了相关结构和制造方式。针束捆绑技术可以在一个母模中制造很多不同的反光元素，因为母模中的每一个反光元素都是单独制造的。然而这样的技术用于制造微小的反光元素是不现实的，因为需要制造的反光元素有很多而且尺寸非常的小。

基片组合技术由很多窄的基片组合在一起构成母模，这些窄的基片上排列着微几何结构。基片组合技术相对于针束捆绑技术节省了很多劳动力，因为基片组合技术中很少一部分是单独制造。例如一条窄的基片上一般有400—1000个独立元素，而一个针束上只有一个单独的元素。与针束捆绑技术相比，基片组合技术有比较差的设计灵活度。U.S.Pat.NO.6015214(Heenan et al.)；U.S.Pat.NO.5981032(Smith)；U.S.Pat.NO.6057860(Luttrell)介绍了基片组合技术的相关实例。

整体加工技术就是通过一系列V形刀在一个平的工作面上切割，形成带有截角微棱镜结构的母模。这一排排反光元素是由三种类型的V形刀切割而成，这三种V形刀互成60度。这些反光元素的底面都是相同的等边三角形(参见U.S.Pat.NO.3712706(Stamm))。但是这三种V形刀之间的角度也可以不是60度，形成的反光元素是倾斜的(参见U.S.Pat.NO.4588258(Hoopman))。在整体加工技术中，同一排元素的侧面是由同一把V形刀切割形成的。由于这个原因，整体加工技术可以精确的制造出尺寸非常小的反光元素，但是减少了元素结构的设计灵活度，影响了反光材料的整体反光特性。

在实际的运用中，标准的角棱锥反光材料是不可行的。例如，光从汽车的车灯射向由反光材料制作的标志牌，然后光被反光材料按原路反射回车灯，由于人的眼睛和车灯不在同一个位置，因此人看不到标志。只有反射回来的光进入人的眼睛，标志才能被看到。因此，反射回来的光需要是一束发散的光，就像此前提到的反射光锥。在传统的反光材料中，形成光锥的方法有：（1）、使反射元素的面不平整(类似于漫反射)；（2）、通过光的衍射效应。参考U.S.Pat.No.3712706（Stamm）；（3）、改变反光元素的几何结构，使得反光元素的三个二面角偏离正交关系。