Спосіб виготовлення призмоподібних світлоповертальних елементів

Винахід належить до технології створення оптичних захисних та декоративних елементів, які використовуються на транспортних засобах, авто шляха х, різних рухомих об'єктах. Світлоповертальні елементи широко застосовуються для виготовлення дорожніх знаків та покажчиків маркування автомобільних шля хів, за хисних елементів на спецодязі. Світлоповертальні елементи забезпечують відбиття світлового потоку в напрямку джерела випромінювання. Відомий спосіб виготовлення світлоповертальних елементів, який полягає у нанесенні на підкладку послідовності об'ємних призмовидних світлоповертальних елементів пірамідальним твердосплавним або алмазним інструментом та виготовлення копій світлоповертальних структур нм полімери и их матеріалах [1]. На першому етапі виготовляється металевий штамп із пірамідальними заглибленнями. Глибина заглиблень складає 0,06-0,075мм, а довжина ребер пірамід, що створюють об'ємні призмовидні світлоповертальні елементи - 0,09-1,3мм. Виготовлення металевого штампа також може бути багатоступеневим: на першому етапі заглиблення створюються алмазним інструментом па м'якому матеріалі (наприклад - алюміній), а потім методом гальванопластики виготовляють нікелевий штамп, яким здійснюється вже тиражування полімерних копій [1,2]. Недоліком цього способу-аналога є мала продуктивність, оскільки кожний призмовидний світлоповертальний елемент виготовляється незалежно від сусідніх і при нанесенні його на матрицю вона зупиняється. Враховуючи ι є. що на відбиваючій поверхні повинно бути розміщено сотні тисяч призмовидних елементів, такі зупинки призводять до значного збільшення часу (десятки годин) виготовлення навіть невеликих штампів. Відомий також, обраний як прототип, спосіб виготовлення світлоповертальних елементів, який полягає у нанесенні на підкладку послідовності об'ємних призмовидних світлоповертальних елементів шляхом нарізання ліній у трьох напрямках |2, 3]. Недоліками цього способу прототипу є неоднорідність та низький коефіцієнт відбиття світлоповертальних елементів за рахунок того, що частина зрізаного матеріалу залишається на поверхні штампу. Різання на відносно великі глибини 150-200мкм супроводжується коливанням різця тощо. Задачею винаходу є підвищення якості світлоповертальних елементів. Поставлена задача розв'язується таким чином, що у запропонованому способі виготовлення призмовидних світлоповертальних елементів, який включає процес нанесення на поверхню матеріалу рельєфної мікроструктури ν вигляді пірамідальних виступів зі строго визначеними кутами та взаємною орієнтацією, з якої формується рельєфне мікрозображення на полімерному матеріалі, цю послідовність отримують внаслідок нарізання на поверхні матеріалу канавок глибиною 1 00-200мкм з поступовим збільшенням глибини різання. На поверхню матеріалу наносять заглиблення різної глибини, які утворюють напис або графічні елементи. Висока якість кожного із світлоповертальних елементів, яка залежить, від чистоти обробки диска, котрий у подальшому технологічному циклі виконує роль штампа, досягається за рахунок того, що пірамідальні виступи формуються не за один, а за декілька проходів твердосплавного інструмента у кожному напрямку із поступовим збільшенням глибини різання. Кількість таких проходів у одному напрямку може досягати 2-7 разів, залежно від хіміко-фізичних особливостей того чи іншого матеріалу. Збільшення кількості проходів більш ніж 7 не доцільно, тому що не призводить до суттєвого покращення якості, але приводить до значного збільшення часу виготовлення. Мінімальна кількість проходів 2-3, залежно від матеріалу, дозволяє отримати суттєвий ефект. Оптимальне значення кількості проходів для таких металів як алюміній, срібло складає 4-5 разів. Глибина першого проходу складає 2>ЗОмкм, глибина наступних проходів 20-25мкм, глибина останнього проходу не більше 10мкм. Наступні етапи - це виготовлення світлоповертальних елементів па полімерному матеріалі інжекційним литвом або термопресуванням на диску з рельєфною мікроструктурою, металізація і покриття захисним полімерним шаром. Для підвищення технологічності процесу доцільно як матеріал штампа використовувати матеріали, які дозволяють здійснювати процес інжекційного литва після алмазного нарізання пірамідальних виступів: матеріалом диска, на якому створюються виступи, може бути алюміній, олово, срібло або їх сплави Рельєфну мікроструктуру на диску одержують твердосплавним інструментом, виготовленим із високою точністю. Товщина штампа може становити від 0,3мм до 5мм. Нижня межа товщини штампа визначається висотою пірамідальних виступів, яка складає 0,2-0,5мм, а верхня - конструктивними вимогами машин інжекційного литва. Діаметр штампа може мати значення від 80мм до 200мм. Процес металізації світлоповертальних елементів використовується безпосередньо після виготовлення литвом під тиском світлоповертальних елементів в єдиному те хнологічному циклі, що забезпечує високу якість світлоповертальних елементів. При використанні методу магнетронного напилення час металізації може складати 2-3с. Після металізації здійснюють покриття світлоповертальних елементів тонким захисним акриловим шаром, який полімеризується під дією ультрафіолетового випромінювання. Для забезпечення високої якості світлоповертальних елементів, яка визначається точністю дотримання кутови х розмірів пірамідальних виступів (одиниці кутових хвилин) пропонується використовува ти як матеріал світлоповертальних елементів полікарбонат або поліметилметакрилат. Здатність цих полімерних матеріалів зберігати кутові та лінійні розміри рельєфних мікроструктур доведена надійним тривалим використанням компакт-дисків, на яких рельєфні елементи мають лінійні розміри у 100-250 разів менше і складають 0,83,0мкм. На світловідбиваючих структурах лінійні розміри світлоповертальних елементів складають 100200мкм. Висока якість та продуктивність забезпечується також тим, що час інжекційного литва на диску вказаних розмірів (80-200мм) може складати 2,0-5,0с Збільшення діаметра штампів дозволяє виготовляти більші світлоповертальні структури, але ускладнюється процес литва. Загалом процес виготовлення призмовидних світлої світлоповертальних елементів за запропонованим методом близький до процесу виготовлення компакт-дисків з рельєфним представленням інформації (таким як СD-А, CD-ROM тощо), що дозволяє використовувати стандартні машини інжекційного литва, зокрема ті, які використовуються для литва компакт-дисків. Запропонований метод забезпечує високу продуктивність виготовлення світлоповертальних елементів. Час виготовлення металізованих, покритих захисним шаром світлоповертальних елементів загальною площею 100-120см 2 складає 2,5-3,5с При цьому забезпечується висока якість світлоповертальних елементів за рахунок збереження кутови х і лінійних розмірів під час тиражування світлоповертальних елементів. Джерела інформації 1. Патент СІЇ ІА № 5946134. МПК GO2BOO5/122. 1999. 2. Патент США № 3684348. МІ IK G02D005/1 2, 1972. 3. Патент США № 5585164. МПК В32В003/00, 1996.