用于生产塑料模制件的方法、模具插入件和注塑模具的制作方法_4

文档序号:9829141阅读:来源:国知局
K借助于CGH应用于衍射总相位函数的计算,运样,考虑了与模具插入件3 的曲率几何形状相反形成的修正相位函数。
[0084] 如果模具插入件3的曲率对称性匹配于由衍射表面起伏特征2所代表的图案的对 称性,则该修正是特别地简单。例如,旋转对称的图案(主题)和模具插入件3的对应类似的 旋转对称的曲率可W叠加,使得两个对称中屯、叠置于彼此之上。特殊的实例是呈球形扇段 形式的曲率和呈星形形式的图案。球形扇段的中屯、和星形中屯、较佳地叠置于彼此之上。星 形由于附加曲率引起的扭曲由此在很大程度上保持光学上不成问题,而且仅很略微地影响 或削弱光学效应。在其他特殊的情形中,通过分析曲率对称性和图案的对称性便可找到类 似的方案,其中,曲率仅略微地干预理想的光学效应。
[0085] 修正崎变中的关键变量尤其是衍射表面起伏特征2的曲率半径R、衍射表面起伏特 征2的侧向范围LcU在传播中投射的强度型式的侧向范围LiW及光源的发散角。对于实用相 关的情形,可W假定Ld近似地对应于Li。在Ld/R含2的范围之内,修正能够是毫无困难的。
[0086] 通过将修正函数K应用于函数Fl,能够计算另一函数F2,其代表临时表面起伏特征 7。如果由此计算出的临时表面起伏特征7被引入到金属体内,则显示出理想衍射效应的衍 射表面起伏特征2可在完成的模具插入件3中获得,并因此还在塑料模制件1中获得。
[0087] 在衍射表面起伏特征2和7的计算中,还有其他参数对于塑料模制件1的理想使用 是重要的,可W进一步考虑运些参数。例如,如果塑料模制件要附连到照明装置上,其结果, 在传播的光线中产生光学浮动的符号,则在运里也可考虑观察距离、观察角度、离开光源的 距离、光源的发散角度W及任何剩余的聚焦光学特性。自身的聚焦功能也可用计算方式纳 入到表面起伏特征7内。通过将纳入的聚焦功能与外部光学器件的局部聚焦相结合,可获得 特别良好的结果。光源的发散角度(半角)应在从5°至60°的范围之内。
[0088] 在模具插入件3已经W所描述的方式形成并插入到注塑模具内之后,塑料模制件1 可通过注塑模制来形成。如果衍射效应要在传播光线中可见,则必须采用透明塑料,例如, 诸如PMMA(透过率92% )、PET-G(透过率91 % )、ABS(透过率85% )或PC(透过率88% )。然而, 也有可能引入表面结构,运些表面结构可在反射光中观察到,且其可用于不透明或半透明 塑料中,或用于插入-模制方法中。运里还要记住的是,衍射表面起伏特征的表面深度对于 传播中的元件来说必须比在反射中工作的元件大许多倍。例如,传播中元件的衍射表面起 伏特征的结构深度大约是0.5WI1至3WI1,而反射中元件的衍射表面起伏特征的结构深度大约 是0.1 wii至0.5皿。此外,如此不透明塑料可有利地获得反射加强层,W便增大可见性和衍射 表面起伏特征的光学效应的辉度。
[0089] 通常在注塑模制过程中会出现800己至2000己的压力W及220°C和320°C之间的溫 度。所述模具插入件3可毫无困难地抵挡如此的条件。最多在大约10000至50000次模制操作 之后需要作改变,尤其是在注塑模制工具的否则也需要的常规维护的构架之内。
[0090] 模具插入件3的使用不会对模制操作的循环时间有不利的影响。运主要取决于几 何形状和尺寸W及塑料模制件1的壁厚,因为注塑模制材料的冷却时间由运些尺寸确定,尤 其是首先由壁厚确定。模制操作的循环时间通常在5秒和180秒之间,特别是在10秒和180秒 之间。
[0091] 图4示出处于操作位置中的根据本发明的塑料模制件1,即,带有光源7,运里是LED (LED =发光二极管),带有光聚焦元件,运里是双凸汇聚透镜8。衍射表面起伏特征2由此借 助于光线被透照,该光线借助于聚焦元件而具有理想的发散。光源7和衍射表面起伏特征3 布置在距离L处。该距离最好约为0.5cm至10cm。由于光传播通过衍射表面起伏特征2,便产 生光效应73,借助于人的肉眼,即不用其他帮助,可在观察距离A处识别出该光效应73。观察 距离A最好约为20cm至500cm。然而,在该范围之外也可看见该光效应73。
[0092] 为了产生特别显示的效应73,五角星、准连续的衍射相位函数产生具有从约扣m至 IOwii的最小局部光栅周期和从约Iwii至1.5WI1的结构深度的衍射表面起伏结构,将五角星、 准连续的衍射相位功能计算为计算机产生的全息图。如前面已经描述的,衍射表面起伏特 征2包括对光束路径的其余修正,该修正是光的理想发散或理想的光学效应是需要的,其 中,该修正适于微结构(在本实例中,部件曲率是球形变形)的变化曲线。
[0093] 因此生成如图4所示的发光装置7。使用发散角(半角)为45°的红色Lm)作为光源 71,用来照明或逆光照明塑料成形本体1的透明塑料材料。为了产生大致准直的光或减小 L邸灯的发散角,其结果是光适于微结构的变化曲线,将附加的聚焦光学器件72形成为具有 焦距40mm和直径20mm的凸透镜。LED71和聚焦光学器件72之间的距离为10mm,聚焦光学器件 72和衍射表面起伏特征2之间的距离约为40mm。
[0094] 在衍射表面起伏特征2的区域中,塑料模制件1的表面形成曲率半径为120mm的球 壳。衍射表面起伏特征3是直径约为35mm的圆。生成光学效应73,其呈约为30mmX 30mm尺寸 的星的形式,由观察者观看,其显现位于衍射表面起伏特征2后面的约5cm至10cm。理想的观 察者距离是在衍射表面起伏特征2前面的约4m至5m;观察者可相对于光轴略微偏移地定位, 例如,略微提升或也可略微降低。
[0095] 各种塑料模制件1可W所述方式进行生产。由于衍射表面起伏特征2可布置在任何 自由形式表面上,所W在塑料模制件设计过程中设计自由度未受到削弱。尤其是,不需要变 得必要的进一步修改,就可将衍射效应纳入到已经存在的设计中。
[0096] 由于衍射表面起伏特征2仅占据塑料模制件1的表面11的部分区域,所W仍可进一 步将光学的或其它功能纳入到塑料模制件内。
[0097] 可能的应用例如是光学投影浮动图案(主题)的照明装置(出现在部件平面的前面 或后面)、逆光开关或控制元件,它们的功能通过光学浮动的符号等显示出来。
【主权项】
1. 用于生产塑料模制件(1)的方法,其中,在所述方法中,提供具有衍射表面起伏特征 (32)的模具插入件(3),将该模具插入件(3)插入到注塑模具(5)的一个半模内,该半模与至 少另一个半模一起形成用于生产塑料模制件(1)的型腔,其中,将所述模具插入件(3)插入 到注塑模具(5)内,使得衍射表面起伏特征(32)形成由半模(5)构成的型腔表面的部分区 域,然后,借助于注塑模具(5),通过注塑模制来模制塑料模制件(1)。2. 如权利要求1所述的方法,其特征在于,作为模具插入件(3 ),提供设有衍射表面起伏 特征(32)的模具插入件(3),该衍射表面起伏特征通过衍射微结构和尤其是弯曲的宏观结 构的增加或减少的交叠来形成。3. 如权利要求2所述的方法,其特征在于,作为模具插入件(3 ),提供设有宏观结构的模 具插入件(3),该宏观结构描述自由形式的表面,该自由型式的表面至少在某些区域内以一 个或多个曲率弯曲,其中,在各种情形中一个或多个曲率具有这样的曲率半径,该曲率半径 是衍射表面起伏特征的侧向范围的至少100倍和至多0.1倍,和/或在各种情形中一个或多 个曲率具有范围从10000mm至1 〇mm、较佳地从1000mm至25mm的曲率半径。4. 如前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在提供模具插入件(3)的过程 中,首先将临时衍射表面起伏特征形成在基底的表面内,尤其是形成到平的金属部分内,然 后,再成形基底以形成模具插入件(3),其中,在再成形过程中,使临时衍射表面起伏特征变 形成模具插入件(3)的衍射表面起伏特征(32)。5. 如权利要求4所述的方法,其特征在于,通过深拉拔来再成形基底。6. 如权利要求5所述的方法,其特征在于,对于深拉拔来说,使用硬度小于基底材料硬 度的工具(8、9)。7. 如权利要求4至6中任一项所述的方法,其特征在于,对于形成临时表面起伏特征来 说,首先提供主元件,尤其是包括光阻的元件,临时
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