[发明专利]一种改进的微棱镜逆反射材料结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆反射材料，更具体的说，本发明主要涉及一种改进的微棱镜逆反射材料结构。

背景技术

逆反射材料又称为“回归反射材料”或“逆反射材料”。其包括逆反射油材料、逆反射标线、逆反射布、逆反射革、逆反射织带和逆反射安全性丝织物等。逆反射材料具有将入射光反射回光源的特点，并且具有节省能源、绿色环保的优点，同时不受日照、天气等环境的影响，因此被广泛应用于交通指示牌、工程标识、广告展位、装饰、衣服等领域，特别是在交通警示标志和个人安全方面。

而目前根据逆反射材料的结构不同分为两大类：微珠阵列逆反射材料和微棱镜逆反射材料。一是微珠阵列逆反射材料，通常其反光层是由许多微珠均匀的嵌入在粘合层中，然后给微珠镀上相关的镜面反射或漫反射材料，以提高逆反射性能。其中采用玻璃微珠形的逆反射材料根据其物理原理和反光性能又分为柔韧级、工程级和高强级三类。柔韧级逆反射材料的反光性能较差，但具有良好的柔韧性，广泛应用于机动车牌照；工程级逆反射材料的反光性能比柔韧级略高，主要用来制造工程标志，高强级逆反射材料的反光强度高，逆反射性能好，主要用于制作交通标志。该类结构的逆反射光线在绕垂直于材料表面轴上均匀，但对于其他方向的效率不高，因此对入射光线方向敏感。二是微棱镜逆反射材料，其反射层是由类似立方体微棱镜反光单元结构组成的，其微棱镜反光单元是由三个两两互相垂直的反光面组成，根据反光面的不同分为截角微棱镜逆反射材料和完整微棱镜逆反射材料。截角微棱镜逆反射材料的反光面是直角三角形，而完整微棱镜逆反射材料的反光面是正四边形。随着超精密加工技术的发展，该结构的模具制造过程变得易于控制，并且加工单元尺寸从原来的几百微米逐渐缩小，因此这种结构已成为逆反射材料的重要发展方向。与传统微珠阵列相比，微棱镜具有反光面积大、逆反射效率高、安全耐磨等优良特性。微棱镜逆反射材料由于其卓越的逆反射性能，越来越广泛的被应用于各种交通道路安全设施、标志牌和车辆被动安全防护装置等领域。

母模（亦称阳模）的制作是制造逆反射材料的第一步工序也是最重要的一道工序，母模的结构与设计的逆反射材料反光层结构是一模一样的。有了母模以后通过适当的技术（例如镍电铸技术）制造公模（也称作阴模）。然后利用公模来压制逆反射材料。目前母模制造的技术主要有三种：针束捆绑技术、片式组合技术。针束捆绑技术的加工方法是对单个的反光单元加工，即对逆反射材料中的每一个独特的反光单元分别加工，然后把这些单个的反光单元捆绑在一起形成母模。这种技术灵活多变，但是工序多，操作复杂，捆绑成束的时候造成的误差也较大，这样使得逆反射材料的加工过程很复杂，成本很高。而片式组合技术这种加工方法是在片状母模基材上，用金刚石刀具切割出一列或两列反光单元，然后将这些不同的基片通过特定的方式组合在一起形成母模。这种加工方法相对于针束捆绑技术减少了很多的工序，减少了成本。整体加工技术是在一整块母模基材上进行加工，用一定数量的V形金刚石刀具按特定的方式切割形成反光单元。这种加工方法相对于针束捆绑技术和片式组合技术，制造母模所用的时间和工序是最少的。由于整体加工在制造母模时，V形金刚石刀具是沿着直线切割，因此有很高的精度，可以制造出微小的反光单元。

在实际的运用中，标准的微棱镜逆反射材料具有很大的局限性。例如，光从汽车的车灯射向由反光材料制作的标志牌，然后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，因此司机看不到标志。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）利用反射元素工作面的不规则性（类似于漫反射）；（2）减小反射单元的几何尺寸，增强光的衍射效应；（3）改变反光单元的几何结构，使得反光单元的三个二面角偏离正交关系。

逆反射材料主要有四个性能指标，分别是广角性、各向异性、反射光锥均匀性、加工性。入射光的方向用球坐标表示，是入射光与世界坐标系的Z轴的夹角，是入射光在世界坐标系中的方位角。所谓的广角性是指入射光的角不变，从0度变化到90度。每一个角对应一个逆反射率，逆反射率与的关系称作广角性；各向异性是指入射角不变，角由0度变化到360度，同样每一个角对应一个逆反射率，与逆反射率的关系称作各向异性；反射光锥的均匀性是指反射回来的光均匀分布，形成理想的光锥，在规定范围内观测的光亮度是一致的；顾名思义，加工性是指制造逆反射材料的加工难度和加工精度。评判逆反射材料的性能通常以这四个指标作为依据。