微棱镜反光材料制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于反光材料制作技术领域，特别涉及一种微棱镜反光材料制作方法。
【背景技术】
[0002]微棱镜反光材料无需内置能源，在外界光线入射时即可实现溯源反射。市场上现有的微棱镜反光材料的结构主要有V形槽、四棱锥、三棱锥、微晶立方体等结构，主要用于液晶面板背光源增亮膜、交通指示标识器材、广告、防窥膜、红外触摸屏等行业。对于节能环保、交通安全、光电设备等领域起到巨大作用。目前国际上能够开展微棱镜反光材料研制生产的单位有美国3M、艾利等少数美国和日本几家公司，国内道明光学、水晶光电等少数规模较大上市企业正在开展微棱镜反光材料的研制工作，其余也有部分小企业开展相关领域的技术研发，但由于缺乏核心竞争力，影响力较小。
[0003]市场上现有微棱镜反光材料膜主要采用金刚石车削原始模具，工作模具电铸、反光材料膜复制等工艺步骤。由于工作模具采用电铸制作的方法获得，则原始模具只能限制为金属材质模具，目前大多采用不锈钢基底上镀无电解镍作为加工基体。这对基材的要求非常苛刻，只有台湾、日本等少数企业掌握质量较好的无电解镍镀膜工艺，因此该类技术门槛较大、对于新入行的企业需要很长时间的研发过程。此外，利用镍作为中间工作模具，对脱模工艺也有较多限制，目前主要复制材料为PC、PMMA等，对于能够提高微棱镜反光膜广角性的高折射率材质，则很难脱模，提高了加工和设计难度。再者，电铸工艺的操作周期较长，通常，每电铸一次需要一天以上的时间，这样利用小尺寸原始模具逐个复制，最终拼接成为大面积电铸模具所需时间十分漫长，而且随着时间的增加，电铸液的保养也带来了一定挑战。更为不利之处，金属材质镍模具不利于保存，在空气中易氧化，使用寿命有限。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:针对现有技术微棱镜反光材料中间工作模具制作难度大、保存效果差、加工工艺容差大等问题，开发一种采用有机高分子聚合物材质中间模具作为工作模具，提出一种采用原始模具制作、中间模具复制、模具改性、反光材料复制、外形修饰等工艺流程的微棱镜反光材料制作通用加工方法，可实现PMMA、PC、光敏聚合物及其他高折射率、高透光率材质微棱镜反光材料的批量化精密制作，为V型槽、四棱锥、三棱锥、微晶立方体结构反光材料生产制作提供一种新方案。
[0005]本发明的技术方案是:采用金刚石车床超精密切削工艺在塑料、金属、胶体及晶体等材料上制作微棱镜结构反光材料原始图形模具；然后将带有微棱镜图案的原始模具通过热固化、紫外固化、复制工艺制作出PDMS、PC、PMMA、光敏胶等材质的模具，从而利于模具的保存；再将复制的中间模具通过蒸发的方式镀上一层含氟高分子，改善镍模具表面脱模；接着将改性后的中间模具上涂敷PMMA、PC、光敏胶等材质溶液，通过热固化或紫外固化进行固化处理，然后进行模具与目标反光膜分离脱模；最后将脱模后的微棱镜反光材料膜通过激光切割、机械切割等方法，修饰成设计形状。
[0006]本发明具有如下优点:(1)不局限于金属无电解镍材质，可以选用的材质范围更广；(2)有机高分子聚合物材质中间工作模具，化学稳定性更好，更利于保存，而且加工难度和成本均较低；(3)切割加工性能较好，更利于特定形状大面积工作中间模具的拼接制作；(4)可复制的微棱镜反光膜材质种类更多，不受脱模困难等问题的限制；(5)可以实现高折射率有机材料的反光膜的制作，增大反光膜的逆反射系数和广角性。
【附图说明】
[0007]图1为微棱镜反光工艺流程示意图。
[0008]图2为微棱镜反光材料原始模具。
[0009]图3为复制的PMMA中间工作模具。
[0010]图4为复制的PDMS中间工作模具。
[0011]图5为紫外固化的光敏胶微棱镜反光膜。
[0012]图6为热固化的折射率1.7的高分子材质微棱镜反光膜。
[0013]图7为复制的对称结构120um边长、51um深度的对称式微棱镜反光材料。
[0014]图8为复制的非对称式微棱镜反光材料。
[0015]图9为复制的微晶立方体反光材料。
[0016]图10为复制的V形槽反光材料。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及【具体实施方式】详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例，本领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。
[0018]实施例一:微棱镜反光材料原始模具制作，实施步骤为:
[0019](1)利用金刚石车床Y轴切削功能，或飞刀切削功能加工PMMA、镍、铜或铝微棱镜列阵，微棱镜列阵深51um,变长120um，Y轴运动速度200mm/min?1000mm/min，Z轴粗车进给量5?40um每次，精车进给量1?10um每次，刀具选用70.2度夹角刀具，通过将工件围绕旋转对称中心旋转120度两次，进行车削，使之相交成为三棱锥。
[0020](2)刀具选用90度夹角，其他工艺参数参照(1)，只沿Y方向切削一次，实现V型槽反光材料原始模具制作。
[0021](3)刀具选用90度夹角，其他工艺参数参照(1)，沿Y方向切削一次后，工件沿对称中心旋转90度，实现四棱锥反光材料原始模具制作。
[0022](4)选用三种不同参数的刀具，工艺参数参照(1)，工件沿对称中心旋转两次，每次旋转后均换一把刀具加工，进而实现定向增强非对称微棱锥结构的加工。
[0023]实施例二:有机高分子聚合物材质中间工作模具制作，实施步骤为:
[0024](1)将原始模具表面蒸发一层脱模剂。
[0025](2)在原始模具表面涂敷一层PDMS或PC或PMMA等材料溶液。
[0026](3)通过60度?150度加热固化10?lOOmin，实现有机聚合物材料的充分固化。
[0027](4)利用机械剥离方法，将有机高分子聚合物结构图形与原始模具的脱模分离。
[0028](5)可以利用已分离的有机高分子聚合物中间模具直接进行后续微棱镜反光膜复制制作，也可将中间模具裁切重新按照一定方式拼接成大面积模具，进行下一步微棱镜反光膜复制制作。
[0029]实施例三:微棱镜反光膜复制制作，实施步骤为:
[0030](1)将中间工作模具表面蒸发一层含氟脱模剂。
[0031](2)在中间工作模具表面涂敷一层光敏胶，通过在汞灯或紫外LED灯的照射下进行固化，固化时间根据光敏胶涂敷厚度，照射至足够感光计量。
[0032](3)在中间工作，模具表面涂敷一层热固化高分子聚合物，在烘箱或红外加热下，60度?120度的温度范围镍加热10?lOOmin。
[0033](4)采用机械剥离的方式实现微棱镜反光材料膜与模具的脱模分离。
【主权项】
1.一种微棱镜反光材料制作方法，其特征是该方法工艺步骤如下: (1)原始模具制作 采用金刚石车床超精密加工方法获得，模具中微棱镜变长尺寸从10um到500um米，棱镜结构包括V形槽、四棱锥、三棱锥、微晶立方体等结构，材质可以是招、铜、无电解镍、PMMA等； (2)中间模具复制 将上述原始模具精确复制在光敏胶、PDMS、PMMA、PC及其他高分子材料上；中间模具也可以通过拼接形成更大的中间模具，该工艺主要用于将精密的原始模具进行快速复制，成为更多精密模具，从而降低模具制作成本； (3)模具改性工艺 将复制的中间高分子塑料模具镀上一层脱模层，脱模层主要材质为含氟高分子，目的是在微棱镜反光材料脱模过程中，减小中间模具与目标产品之间的结合力，降低脱模难度，提尚反光材料复制质量； (4)反光材料复制成形 采用热固化或紫外固化工艺将改性后的中间模具图案固化复制成PC、PMMA、光敏聚合物或其他材质高分子结构，其中热固化复制温度40°C?200°C，紫外固化采用汞灯或LED紫外光源固化； (5)外形修饰工艺 采用激光裁切、机械裁切等加工方式，将微棱镜反光材料膜修饰成任意形状，便于后续包装及与基体贴合，外形尺寸误差可达正负0.01mm。
【专利摘要】一种微棱镜反光材料制作方法，采用金刚石车床超精密切削工艺在塑料、金属、胶体及晶体等材料上制作微棱镜结构反光材料原始图形模具；然后将带有微棱镜图案的原始模具通过热固化、紫外固化、复制工艺制作出PDMS、PC、PMMA、光敏胶等材质的模具；再将复制的中间模具镀上一层含氟高分子，改善镍模具表面脱模；接着将改性后的中间模具上涂敷PMMA、PC、光敏胶等材质溶液进行固化处理，然后进行模具与目标反光膜分离脱模；最后将脱模后的微棱镜反光材料膜修饰成设计形状；本发明有效地解决了现有微棱镜反光材料中间工作模具制作难度大、保存效果差、加工工艺容差大等问题。
【IPC分类】G02B5/126
【公开号】CN105372734
【申请号】CN201510731834
【发明人】张为国, 张东, 夏良平, 朱国栋, 杜春雷
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月2日