微棱鏡反光材料制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于反光材料制作技術領域，特別涉及一種微棱鏡反光材料制作方法。
【背景技術】
[0002]微棱鏡反光材料無需內置能源，在外界光線入射時即可實現溯源反射。市場上現有的微棱鏡反光材料的結構主要有V形槽、四棱錐、三棱錐、微晶立方體等結構，主要用于液晶面板背光源增亮膜、交通指示標識器材、廣告、防窺膜、紅外觸摸屏等行業。對于節能環保、交通安全、光電設備等領域起到巨大作用。目前國際上能夠開展微棱鏡反光材料研制生產的單位有美國3M、艾利等少數美國和日本幾家公司，國內道明光學、水晶光電等少數規模較大上市企業正在開展微棱鏡反光材料的研制工作，其余也有部分小企業開展相關領域的技術研發，但由于缺乏核心競爭力，影響力較小。
[0003]市場上現有微棱鏡反光材料膜主要采用金剛石車削原始模具，工作模具電鑄、反光材料膜復制等工藝步驟。由于工作模具采用電鑄制作的方法獲得，則原始模具只能限制為金屬材質模具，目前大多采用不銹鋼基底上鍍無電解鎳作為加工基體。這對基材的要求非常苛刻，只有臺灣、日本等少數企業掌握質量較好的無電解鎳鍍膜工藝，因此該類技術門檻較大、對于新入行的企業需要很長時間的研發過程。此外，利用鎳作為中間工作模具，對脫模工藝也有較多限制，目前主要復制材料為PC、PMMA等，對于能夠提高微棱鏡反光膜廣角性的高折射率材質，則很難脫模，提高了加工和設計難度。再者，電鑄工藝的操作周期較長，通常，每電鑄一次需要一天以上的時間，這樣利用小尺寸原始模具逐個復制，最終拼接成為大面積電鑄模具所需時間十分漫長，而且隨著時間的增加，電鑄液的保養也帶來了一定挑戰。更為不利之處，金屬材質鎳模具不利于保存，在空氣中易氧化，使用壽命有限。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是:針對現有技術微棱鏡反光材料中間工作模具制作難度大、保存效果差、加工工藝容差大等問題，開發一種采用有機高分子聚合物材質中間模具作為工作模具，提出一種采用原始模具制作、中間模具復制、模具改性、反光材料復制、外形修飾等工藝流程的微棱鏡反光材料制作通用加工方法，可實現PMMA、PC、光敏聚合物及其他高折射率、高透光率材質微棱鏡反光材料的批量化精密制作，為V型槽、四棱錐、三棱錐、微晶立方體結構反光材料生產制作提供一種新方案。
[0005]本發明的技術方案是:采用金剛石車床超精密切削工藝在塑料、金屬、膠體及晶體等材料上制作微棱鏡結構反光材料原始圖形模具；然后將帶有微棱鏡圖案的原始模具通過熱固化、紫外固化、復制工藝制作出PDMS、PC、PMMA、光敏膠等材質的模具，從而利于模具的保存；再將復制的中間模具通過蒸發的方式鍍上一層含氟高分子，改善鎳模具表面脫模；接著將改性后的中間模具上涂敷PMMA、PC、光敏膠等材質溶液，通過熱固化或紫外固化進行固化處理，然后進行模具與目標反光膜分離脫模；最后將脫模后的微棱鏡反光材料膜通過激光切割、機械切割等方法，修飾成設計形狀。
[0006]本發明具有如下優點:(1)不局限于金屬無電解鎳材質，可以選用的材質范圍更廣；(2)有機高分子聚合物材質中間工作模具，化學穩定性更好，更利于保存，而且加工難度和成本均較低；(3)切割加工性能較好，更利于特定形狀大面積工作中間模具的拼接制作；(4)可復制的微棱鏡反光膜材質種類更多，不受脫模困難等問題的限制；(5)可以實現高折射率有機材料的反光膜的制作，增大反光膜的逆反射系數和廣角性。
【附圖說明】
[0007]圖1為微棱鏡反光工藝流程示意圖。
[0008]圖2為微棱鏡反光材料原始模具。
[0009]圖3為復制的PMMA中間工作模具。
[0010]圖4為復制的PDMS中間工作模具。
[0011]圖5為紫外固化的光敏膠微棱鏡反光膜。
[0012]圖6為熱固化的折射率1.7的高分子材質微棱鏡反光膜。
[0013]圖7為復制的對稱結構120um邊長、51um深度的對稱式微棱鏡反光材料。
[0014]圖8為復制的非對稱式微棱鏡反光材料。
[0015]圖9為復制的微晶立方體反光材料。
[0016]圖10為復制的V形槽反光材料。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖及【具體實施方式】詳細介紹本發明。但以下的實施例僅限于解釋本發明，本發明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，而且通過以下實施例，本領域的技術人員即可以實現本發明權利要求的全部內容。
[0018]實施例一:微棱鏡反光材料原始模具制作，實施步驟為:
[0019](1)利用金剛石車床Y軸切削功能，或飛刀切削功能加工PMMA、鎳、銅或鋁微棱鏡列陣，微棱鏡列陣深51um,變長120um，Y軸運動速度200mm/min?1000mm/min，Z軸粗車進給量5?40um每次，精車進給量1?10um每次，刀具選用70.2度夾角刀具，通過將工件圍繞旋轉對稱中心旋轉120度兩次，進行車削，使之相交成為三棱錐。
[0020](2)刀具選用90度夾角，其他工藝參數參照(1)，只沿Y方向切削一次，實現V型槽反光材料原始模具制作。
[0021](3)刀具選用90度夾角，其他工藝參數參照(1)，沿Y方向切削一次后，工件沿對稱中心旋轉90度，實現四棱錐反光材料原始模具制作。
[0022](4)選用三種不同參數的刀具，工藝參數參照(1)，工件沿對稱中心旋轉兩次，每次旋轉后均換一把刀具加工，進而實現定向增強非對稱微棱錐結構的加工。
[0023]實施例二:有機高分子聚合物材質中間工作模具制作，實施步驟為:
[0024](1)將原始模具表面蒸發一層脫模劑。
[0025](2)在原始模具表面涂敷一層PDMS或PC或PMMA等材料溶液。
[0026](3)通過60度?150度加熱固化10?lOOmin，實現有機聚合物材料的充分固化。
[0027](4)利用機械剝離方法，將有機高分子聚合物結構圖形與原始模具的脫模分離。
[0028](5)可以利用已分離的有機高分子聚合物中間模具直接進行后續微棱鏡反光膜復制制作，也可將中間模具裁切重新按照一定方式拼接成大面積模具，進行下一步微棱鏡反光膜復制制作。
[0029]實施例三:微棱鏡反光膜復制制作，實施步驟為:
[0030](1)將中間工作模具表面蒸發一層含氟脫模劑。
[0031](2)在中間工作模具表面涂敷一層光敏膠，通過在汞燈或紫外LED燈的照射下進行固化，固化時間根據光敏膠涂敷厚度，照射至足夠感光計量。
[0032](3)在中間工作，模具表面涂敷一層熱固化高分子聚合物，在烘箱或紅外加熱下，60度?120度的溫度范圍鎳加熱10?lOOmin。
[0033](4)采用機械剝離的方式實現微棱鏡反光材料膜與模具的脫模分離。
【主權項】
1.一種微棱鏡反光材料制作方法，其特征是該方法工藝步驟如下: (1)原始模具制作 采用金剛石車床超精密加工方法獲得，模具中微棱鏡變長尺寸從10um到500um米，棱鏡結構包括V形槽、四棱錐、三棱錐、微晶立方體等結構，材質可以是招、銅、無電解鎳、PMMA等； (2)中間模具復制 將上述原始模具精確復制在光敏膠、PDMS、PMMA、PC及其他高分子材料上；中間模具也可以通過拼接形成更大的中間模具，該工藝主要用于將精密的原始模具進行快速復制，成為更多精密模具，從而降低模具制作成本； (3)模具改性工藝 將復制的中間高分子塑料模具鍍上一層脫模層，脫模層主要材質為含氟高分子，目的是在微棱鏡反光材料脫模過程中，減小中間模具與目標產品之間的結合力，降低脫模難度，提尚反光材料復制質量； (4)反光材料復制成形 采用熱固化或紫外固化工藝將改性后的中間模具圖案固化復制成PC、PMMA、光敏聚合物或其他材質高分子結構，其中熱固化復制溫度40°C?200°C，紫外固化采用汞燈或LED紫外光源固化； (5)外形修飾工藝 采用激光裁切、機械裁切等加工方式，將微棱鏡反光材料膜修飾成任意形狀，便于后續包裝及與基體貼合，外形尺寸誤差可達正負0.01mm。
【專利摘要】一種微棱鏡反光材料制作方法，采用金剛石車床超精密切削工藝在塑料、金屬、膠體及晶體等材料上制作微棱鏡結構反光材料原始圖形模具；然后將帶有微棱鏡圖案的原始模具通過熱固化、紫外固化、復制工藝制作出PDMS、PC、PMMA、光敏膠等材質的模具；再將復制的中間模具鍍上一層含氟高分子，改善鎳模具表面脫模；接著將改性后的中間模具上涂敷PMMA、PC、光敏膠等材質溶液進行固化處理，然后進行模具與目標反光膜分離脫模；最后將脫模后的微棱鏡反光材料膜修飾成設計形狀；本發明有效地解決了現有微棱鏡反光材料中間工作模具制作難度大、保存效果差、加工工藝容差大等問題。
【IPC分類】G02B5/126
【公開號】CN105372734
【申請號】CN201510731834
【發明人】張為國, 張東, 夏良平, 朱國棟, 杜春雷
【申請人】中國科學院重慶綠色智能技術研究院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月2日