CN115666961A - 压印漆中的逆反射的凸纹结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造面状的逆反射器的压印模具,所述逆反射器具有形成于能硬化的压印漆、尤其是UV漆中的逆反射的角锥棱镜凸纹结构并且将从入射侧入射的电磁辐射逆反射。在此,压印模具在一侧上具有数量为n的相互邻接的凹处和/或凸起,其中,n个凹处和/或凸起中的每个由三个彼此以特定的角(α')布置的平面形成。此外,本发明涉及一种用于制造这种压印模具的方法。按照本发明,所述特定的角(α')比90°小特定的值X,即α'=90°‑X,因此通过压印模具成型到压印漆中的数量为n的相互邻接的凸起和/或凹处在能硬化的压印漆硬化之后分别由三个彼此以90°的角布置的平面组成。压印模具的凸起在此相应于压印漆中的凹处并且压印模具中的凹处相应于压印漆的凸起。
Description
本发明涉及一种用于制造面状的逆反射器的压印模具,所述逆反射器具有形成于能硬化的压印漆、尤其是UV漆中的逆反射的角锥棱镜凸纹结构并且将从入射侧入射的电磁辐射逆反射。在此,压印模具在一侧上具有数量为n的相互邻接的凹处和/或凸起,其中,n个凹处和/或凸起中的每个由三个彼此以特定的角(α')布置的平面形成。此外,本发明涉及一种用于制造这种压印模具的方法。
逆反射的结构将入射的电磁辐射、例如光线在很大程度上与入射方向以及反射器的定向无关地朝辐射入射的方向反射。这称为逆反射。相反地,在平面镜中,背向辐射取决于镜面定向,所述镜面定向只在例外情况下垂直于观察者定向。面状的逆反射器具有大量并排的单个逆反射器。逆反射膜是面状的逆反射器的通常的实现形式。逆反射膜尤其在交通技术、但也在安全技术中被多种多样地应用,例如按照US 2014/0226212A1用作用于验证有价文件、例如钞票、***或者证件卡的防伪元件。大多数交通标牌和货运汽车标志也配有逆反射结构,以便提高夜间的可见性或者改善防伪安全性(参见US 5656360)。
广为使用的一般是逆反射器的两种变型方案:嵌入式高折射性的微球体,其在底侧上反射,例如在US 4763985和US 2009/0300953 A1中描述的那样。光学原理在此基于所谓的龙勃透镜(Lüneburg-Linsen),其将入射光线朝照射源的方向反射。在本发明涉及的领域中的另一个变型方案基于由平面组成的凸纹结构,所谓的角锥棱镜凸纹结构,其具有立方体角的形状。在此,入射光线依次地在三个彼此以准确的90°角布置的平面(所谓的三棱镜)上转向并且被朝向照射源反射。这种几何形状在光线垂直入射的情况下具有最高的逆反射效率;效率随着不断倾斜的入射光线而减小。这种由现有技术已知的结构的几何形状在图1中示出。在此,图1a示意性地以侧视图示出面状的逆反射器的凸纹结构,其中具有逆反射的光路。逆反射器构造为膜复合物,所述膜复合物包括载体膜1以及由压印漆制成的层2,其中,反射结构3成型在层2中。反射结构3由平面组成,所述平面彼此以90°的角布置,因此入射的辐射被多次转向并且最终被逆反射。图1b以俯视图说明了如在三棱镜的三角面中出现的逆反射的路径,由所述三角面的依次排列能够构造用于面状的逆反射器的逆反射的凸纹结构。图1c和1d以俯视图或者立体地示出用于凸纹结构的适当的立方体角面。
通常在热压方法中制造用于货运汽车标志和道路标牌的逆反射膜。在此,将压印模具的结构几乎保持原样地转换到热塑性塑料中。
例如由WO 2018/151959A1、WO 2018/151960A1或者WO 2018/151964A1已知借助旋转的雕刻刀制造具有角锥棱镜结构的压印模具。
用于逆反射膜的角锥棱镜结构由于其通常15μm至80μm的深度而在压印中要求较高。在压印到能硬化的压印漆、例如在通过紫外(UV)波长范围内的电磁辐射照射之后硬化的UV漆中时,为了避免包含气泡并且为了更容易地将UV漆和压印模具脱模,需要流动性非常好的UV漆。这个UV漆相反地在其硬化期间产生相对较高的体积收缩,所述体积收缩不是各向同性的,而是沿垂直于膜表面的方向比沿水平方向更突出,因为UV漆形状配合和摩擦配合地固定在膜上。这种“各向异性的”收缩导致角锥棱镜结构的缩扁和角锥棱镜角的增大(取决于漆黏度、化学组成、基底、温度…)。
然而,相应的平面之间的角不再是90°而是与90°相差大于+/-0.5°的角锥棱镜结构几乎完全失去其逆反射的特性。
因此本发明所要解决的技术问题在于,这样扩展设计按本发明所述类型的用于角锥棱镜结构的压印模具,从而消除现有技术的缺点。因此,本发明所要解决的技术问题在于,实现具有处于压印漆、尤其是UV漆中的角锥棱镜结构的逆反射膜。
该技术问题通过独立权利要求的特征解决。本发明的扩展设计是从属权利要求的技术方案。
按照本发明,所述特定的角(α')比90°小特定的值X,即α'=90°-X,因此通过压印模具成型(或者说模压)到压印漆中的数量为n的相互邻接的凸起和/或凹处,在能硬化的压印漆硬化之后,分别由三个彼此以90°的角布置的平面组成。压印模具的凸起在此相应于压印漆中的凹处并且压印模具中的凹处相应于压印漆的凸起。
因此,本发明规定一种压印模具,所述压印模具维持或者补偿漆的收缩,方式为尖锐地制造压印结构。因此,压印模具本身不显示逆反射特性。由此产生本发明的另一个特别的优点,即按照本发明的压印模具能够被弯成筒或者筒部段并且通过电磁射束、例如激光束能够将筒的邻接的棱边或者邻接的筒部段的邻接的棱边相互焊接成压印滚筒。因为激光束到达压印模具的不具有逆反射性的结构上,所以激光束原则上不会被反射回激光器。相反地,对于具有逆反射结构的压印模具,激光束原则上被反射回激光器并且在此可能使激光器损坏或者损毁。
按照本发明,能硬化的压印漆是这样的压印漆,其在可塑性变形的状态中施加在作为载体的基底上并且通过压印模具将压印结构成型在所述压印漆中。这种压印模具例如是压印冲头或者压印滚筒。接下来将压印漆硬化,例如借助UV辐射或者热辐射,使得压印漆不再是可塑性变形的并且压印结构不再能改变。
作为辐射硬化的压印漆例如使用自由基或者阳离子硬化的漆,所述漆可以使用在大量的基底、例如PET、PVC、PE、PP、PMMA或者PC上。为了将UV漆稳定地固定在基底上,可以使用增加附着力的中间层。
按照本发明的压印模具具有数量为n的相互邻接的凹处。在能硬化的压印漆中通过这个压印模具成型的数量为n的相互邻接的凸起的几何形状和尺寸在压印漆硬化之前与压印模具的对应的凹处相符。在压印漆硬化之后,压印漆中的凸起的几何形状和尺寸不再与压印模具的对应的凹处相符。由于硬化期间的收缩,所述凸起缩扁,因此三个分别彼此布置的平面之间的角增大。按照本发明,凸起由于硬化期间的收缩这样缩扁了特定的值X,使得三个分别彼此布置的平面之间的角为90°并且凸起显示出逆反射的特性。
所述特定的角(α')比90°小X的值,并且在硬化过程中压印漆缩扁X的值,所述X的值取决于所使用的能硬化的压印漆、施加有压印漆的基底和硬化条件,并且对于不同的能硬化的压印漆,X的值是不同的。如果对于与待使用的基底结合的特定的能硬化的压印漆来说值X不是已知的,则必须通过预试验来确定值X。在此,通过包括具有以第一角α'的凹处的试验压印模具在压印漆中成型出凸起,并且在压印漆硬化之后测量所产生的凸起侧面的角α。测量的角α与90°之间的差产生修正值,在接下来的过程中必须将角α'修正所述修正值。这个过程在必要时重复进行,直到角α等于90°。
对于市售的能硬化的压印漆,所述特定的值X通常具有小于或等于3.5°、优选为0.3°至3.5°的值,因此所述特定的角(α')大于或等于86.5°、优选为86.5°至89.7°。由现有技术已知的压印漆例如是“micro resisttechnology GmbH”公司的型号为Ormocer的用于微光学***的能够通过紫外线硬化的混合聚合物。例如(截至2015年7月),压印漆或者“InkOrmo”的相对体积收缩率(英语volume shrinkage)为5%至7%,为4%至6%,“OrmoCore”和“OrmoClad”为2%至5%,为3%至5%,“10”为<2%并且“30”为<<2%。
因此,X是压印漆在硬化之后收缩的值,通常为0.3°到3.5°。例如,特定的UV漆中的结构在通过具有张角α'为90°的凹处的压印模具进行UV压印之后由于漆的收缩显示出92.5°的张角,即X=2.5°。为了在下一个模具中预留这种收缩或者这种角差X,压印模具中的结构以90°-2.5°=87.5°的角锥棱镜角制造。
压印模具的设计取决于逆反射膜的结构、尤其是取决于观察者是透过UV漆还是透过互补地整平UV漆的层来观察立方体角结构。在第一种情况下,模具将具有立方体角形式的凹处,其张角按照本发明地关于预期的漆收缩而改变。在第二种情况下,压印模具将具有修改过的立方体角造型的凸起,所述凸起在UV漆中留下相应的凹处。
本发明还涉及一种用于制造按照本发明的压印模具的方法。在此,所述压印模具由基底组成,其中,通过雕刻刀将凹处开设到基底的一侧中,其中,所述雕刻刀在其尖部具有70.52°-X的角。例如,这种雕刻刀由金刚石、整体硬质合金、HSS-Co、SiC、TiC、钨或者TiCN制成。
在现有技术中,相应的压印模具通过金刚石切割制造。在此使用在尖部具有70.52°的角的金刚石雕刻刀,其在压印模具的基底中划出平行沟槽的网格。接下来划出其它两组网格,它们相对于第一网格扭转了60°或者120°。因此,在使用70.52°的金刚石雕刻刀时,具有90°的张角α'的角锥棱镜会留在压印模具中。
压印模具的基底优选由黄铜(铜和锌的合金)、铜、镍、镍磷、镍钒、锌白铜(镍、铜和锌的合金)或者钴组成。较软的载体基底也经常被使用,在所述载体基底的表面上沉积硬涂层,例如Cr、CrN、Ti、TiN、碳化物、W、DLC(类金刚石碳)。
为了制造按照本发明的具有90°-X的更尖锐张角的压印模具,使用相应更尖锐的金刚石雕刻刀,所述金刚石雕刻刀在尖部具有70.52°-X的角。例如,对于值为X=2.5°的漆收缩,需要使用张角为70.52°-2.5°=68.02°的金刚石雕刻刀。
不言而喻的是,以上提到的和以下还将阐述的特征不只可以在所示的组合中使用,而且也可以在不离开本发明范围的情况下在其它组合中使用,只要这包括在权利要求的保护范围内。
根据以下实施例和补充的附图阐述本发明的优点。这些实施例代表了优选的实施方式,然而,本发明决不限于这些实施方式。此外,为了更好地理解,附图中的视图是高度示意性的并且不反映真实情况。尤其是附图中显示的比例并不符合现实中存在的关系并且只用于改善直观性。此外,为了更好地理解,在以下实施例中描述的实施方式被简化为基本的核心信息。在实际的实施中可以应用复杂得多的图案或者图像。
在附图中详细地示意性地:
图1示出了由现有技术已知的面状的逆反射器,在此在图1a中以侧视图示出逆反射器,在图1b中以俯视图示出在三棱镜的三角面上出现的逆反射路径,并且在图1c和1d中以俯视图或立体图示出用于凸纹结构的合适的立方体角面,
图2以侧视图示出通过按照本发明的压印模具制造的逆反射器的第一实施例,
图3以侧视图示出按照本发明的压印模具的第一实施例,
图4示出通过图3中的压印模具压印的能硬化的压印漆并且在此在图4a中是压印漆硬化之前,在图4b中是压印漆硬化之后,
图5以侧视图示出通过按照本发明的压印模具制造的逆反射器的第二实施例,
图6以侧视图示出按照本发明的压印模具的第二实施例,
图7示出通过图6中的压印模具压印的能硬化的压印漆并且在此在图7a中是压印漆硬化之前,在图7b中是压印漆硬化之后。
图2示意性地以从上方观察、即与图1a相应地观察压印漆2的上侧的侧视图示出了通过按照本发明的压印模具制造的逆反射器的第一实施例。压印漆2在其硬化之前显示为虚线,并且在其硬化之后显示为实线。在硬化之前,压印结构的侧面3'在压印结构的“谷”中彼此具有角α'。在硬化过程中,压印结构的高度收缩,因此其在硬化之后的侧面3在其“谷”中彼此具有α=90°的角。
图3在侧视图中示意性地显示了压印模具4的第一实施例,在压印模具的一侧中开设有两个凹处5。所述凹处5具有侧面,这些侧面以角α'彼此定向。图4显示了通过这种压印模具4压印的能硬化的压印漆2。在压印漆2硬化之前,根据图4a,凸起3'的几何形状和尺寸与压印模具4的凹处5相符。在压印漆2硬化之后,根据图4b,压印结构的高度收缩,因此其在硬化之后的侧面3在其“谷”中彼此具有α=90°的角。
图5示意性地以从下方观察、即透过压印漆2观察压印漆2的对置侧的侧视图显示了通过按照本发明的压印模具制造的逆反射器的第二实施例。在这种情况下,基底6和压印漆2必须是透明的,因此它们允许入射光线几乎没有衰减并且几乎没有散射地穿过。在这种情况下,入射光线并不是如在图1a或者图2或者图4b中那样直接在压印漆的反射的上侧上被反射,而是在穿过透明的基底6和透明的压印漆2之后才被反射。虽然在这两种情况下反射面是相同的,但这个面的对置侧会反射光线。
根据图2a,压印漆2在其硬化之前通过虚线显示,并且在其硬化之后通过实线显示。在硬化之前,压印结构的侧面3'在其尖部彼此具有角α'。在硬化过程中,压印结构的高度收缩,因此其硬化之后的侧面3在其尖部彼此具有α=90°的角。
图6在侧视图中示意性地显示了压印模具4的第二实施例,在压印模具的一侧上施加有三个凸起8。所述凸起8具有侧面,这些侧面以角α'彼此定向。图7显示了通过这种压印模具压印的能硬化的压印漆2。在压印漆2硬化之前,根据图7a,凹处3'的几何形状和尺寸与压印模具7的凸起8相符。在压印漆2硬化之后,根据图7b,压印结构的高度收缩,因此其在硬化之后的侧面3在其尖部彼此具有α=90°的角。
图2至图7中的视图没有按比例绘制。为了更好的直观性,相应的压印模具4或者7的凹处5的深度或者凸起8的高度以及在压印漆2硬化之前的凸起高度尤其被强烈夸大地显示。因此,角α'当然也被显示得比现实中更尖锐。相反地,角α分别几乎按比例地显示为90°角。
Claims (4)
1.一种用于制造面状的逆反射器的压印模具,所述逆反射器具有形成于能硬化的压印漆、尤其是UV漆中的逆反射的角锥棱镜凸纹结构并且将从入射侧入射的电磁辐射逆反射,其中,压印模具在一侧上具有数量为n的相互邻接的凹处和/或凸起,其中,n个凹处和/或凸起中的每个由三个彼此以特定的角(α')布置的平面形成,其特征在于,所述特定的角(α')比90°小特定的值X,因此通过压印模具成型到所述能硬化的压印漆中的n个凹处和/或凸起在压印漆硬化之后分别由三个彼此以90°的角布置的平面组成。
2.按权利要求1所述的压印模具,其特征在于,X的值取决于所使用的能硬化的压印漆、硬化条件和施加有压印漆的基底,并且对于不同的能硬化的压印漆,X的值是不同的。
3.按权利要求2所述的压印模具,其特征在于,所述特定的值X具有小于或等于3.5°、优选为0.3°至3.5°的值,因此所述特定的角(α')大于或等于86.5°、优选为86.5°至89.7°。
4.一种用于制造按前述权利要求之一所述的压印模具的方法,其特征在于,所述压印模具由基底组成,其中,通过雕刻刀将凹处和/或凸起开设到基底的一侧中,其中,所述雕刻刀在其尖部具有70.52°-X的角。
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