一種在裝飾面板中產(chǎn)生編碼圖像的光學(xué)立體效果的透鏡片及其實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及由熱或化學(xué)硬化的無機玻璃制成的透鏡片(4)，并且用作裝飾面板，與編碼圖像一起產(chǎn)生三維視覺效果。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于其提出了無機透鏡片4，其外部18經(jīng)歷化學(xué)或機械硬化。這樣增大了機械強度和抗沖擊性。這一方面使其在外部因素影響和與人接觸的條件下使用更加安全。與塑料透鏡屏相比，這允許本發(fā)明應(yīng)用于較大的領(lǐng)域。通過熱或化學(xué)硬化實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力。
【專利說明】一種在裝飾面板中產(chǎn)生編碼圖像的光學(xué)立體效果的透鏡片及其實現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有光學(xué)效果的裝飾面板(decorative panel),并具體涉及一種由無機材料制成的半透明透鏡片，其能夠產(chǎn)生在其中編碼的圖像的光學(xué)立體效果，以及其實現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]具有對物體的編碼的三維圖像進行記錄和回放效果的裝飾面板在現(xiàn)有技術(shù)(US2006/0082880A1, US5, 681，676和US6, 795，241)中是已知的。這種已知裝飾面板的透鏡片由PMMA、塑料、聚乙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯制成。在應(yīng)用于裝飾面板時，在抵御所用材料的外部影響方面起特殊的作用。與使用塑性材料(塑料)相比，對于相似表面形態(tài)的透鏡片(柱面透鏡)而言，本發(fā)明提出使用無機玻璃，因為無機玻璃對于外部沖擊具有很大的彈性，這是因為在無機透鏡片的熱或化學(xué)處理期間，顯著地增大了其對于外部影響的抵抗力。在優(yōu)選實施方案中，可以使用耐熱且經(jīng)過淬火的無機玻璃。與塑料透鏡片相比，由無機玻璃制成的透鏡片能夠增加這種裝飾面板可能的使用領(lǐng)域，并增加在持續(xù)外部因素影響下其操作周期持續(xù)時間。
[0003]因此，機械損傷(劃痕)產(chǎn)生了阻止光穿透和折射的區(qū)域，這會導(dǎo)致透鏡變得不透明且圖像發(fā)生變形。在塑料透鏡片中可以看到這種情況。在無機透鏡片中，在非常長時間周期之后也能看到同樣的現(xiàn)象。
[0004]在發(fā)生缺陷之后，無機透鏡片也比塑料更加安全。具有機械性破損的經(jīng)硬化的無機材料由多個小片構(gòu)成，沒有尖銳的邊緣，對于塑料而言并非如此，特別是在低溫下。因而，透鏡片的無機材料能產(chǎn)生具有長使用壽命的裝飾面板。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)的透鏡片相比，所要求保護的發(fā)明的另一個重要的優(yōu)點在于，其耐溫度變化。用于制造透鏡屏的一種主要材料是塑料，其與任何塑性材料一樣，比無機材料更大程度地?zé)崤蛎?。這一特征要求在設(shè)計時需要特殊的技術(shù)方案，特別是在大平坦表面的情形中。玻璃的線性熱膨脹系數(shù)為0.8 X 10_5，其比塑料的線性熱膨脹系數(shù)-6.5 X 1-5要低超過8倍。這一點對于具有根據(jù)本發(fā)明的透鏡片的裝飾面板的美學(xué)和易于安裝性非常重要。即，玻璃的線性熱膨脹系數(shù)-0.8X10—5，可使板與板之間的接縫保持在1-2_，而使用塑料板時板之間的接縫的尺寸為9-10_。[2]很容易對片長度和寬度方向的熱膨脹的公差進行計算:
[0006]AL = β XLX ΔΤ
[0007]其中，β是線性熱膨脹系數(shù)，L是片的長度；
[0008]AT為應(yīng)用溫度范圍。將塑料也暴露于紫外輻射下。該輻射導(dǎo)致材料隨時間而變黃。這種變化改變了圖像質(zhì)量，降低了對比度。
[0009]與無機材料不同，塑料還具有另一個負(fù)面的特征，即對氣體和蒸汽具有吸濕性和高滲透性。這就對該材料的使用造成了很多技術(shù)上的限制。聚集在塑料下面的濕氣可以從片的背面吸收(通常，外表面被乙烯基膜密封，從而不具有吸濕性)。因而，有時，隨著濕度和/或溫度的改變，所積累的濕氣可能會回到兩個表面，包括外部的表面。
[0010]塑料的另一個缺點是，在暴露于紫外線不久之后它會變黃。就本性而言，塑料并不抗UV線。近年來，不具有特殊保護(在結(jié)構(gòu)中具有UV穩(wěn)定劑或者在表面上具有UV保護層)的塑料變得不適于進一步的應(yīng)用。在透明和奶白色材料中，太陽的破壞作用尤為顯著。變黃和混濁化將導(dǎo)致透光度明顯下降，視覺效果明顯損失。這種不具有任何保護的片只適合在室內(nèi)使用。本發(fā)明中使用的無機材料不暴露于UV輻射下，大大擴展了本發(fā)明的領(lǐng)域。
[0011]本發(fā)明的頂層的另一個優(yōu)點在于其高熔點-1450°c，而塑料的熔點為250°C，并且作為用于制造透鏡的一種主要材料，其軟化溫度為145°C。該優(yōu)點擴展了本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域，使其在暴露于高溫時更具有實用性。
[0012]塑料屏對于大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)都具有抵抗力，但是當(dāng)接觸屏幕的表面時，化學(xué)物質(zhì)依然會導(dǎo)致其損壞。在塑料屏暴露于化學(xué)物質(zhì)的表面區(qū)域，可能會出現(xiàn)導(dǎo)致變色、混濁等的裂紋。當(dāng)固定或者使片彎曲(即，塑料纖維受力的位置)時，所產(chǎn)生的裂紋(僅在顯微鏡下可見)可能會促使更深裂紋的形成。應(yīng)當(dāng)保護塑料屏以避免侵蝕性化學(xué)物質(zhì)，諸如丙酮、酮、各種酯類、調(diào)味(flavored)和氯化烴類、醇和堿基洗滌劑、氨水、各種胺的侵入。
[0013]本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，無機材料的外層關(guān)注到了環(huán)境的所有的影響。該外層保護面板免于受到機械載荷，確保對侵蝕性環(huán)境(大部分酸和堿)、有機溶劑、濕氣、溫度極限(具有比塑料更寬的范圍)和紫外線的抵抗力。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點還包括易于安裝。按照與瓷磚相同的方式將面板貼附到表面上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明意在解決前面提及的技術(shù)問題。本發(fā)明的目的在于改善透鏡片的耐用性，保護其光學(xué)性質(zhì)，增大其機械強度，并降低面板損壞時透鏡片所帶來的危險。本發(fā)明的目的還在于擴展透鏡片的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0016]本發(fā)明涉及一種透鏡片，其與編碼圖像配合能產(chǎn)生一種光學(xué)效果。透明的透鏡片由一個平坦表面和另一個具有多個透鏡的表面組成，其中透鏡片由無機玻璃制成。
[0017]本發(fā)明還涉及一種具有彼此平行排列的多個柱面透鏡的透鏡無機玻璃片的制造方法。該制造方法包括以下步驟:
[0018]a)玻璃熔化；
[0019]b)在輥子之間輥壓玻璃；該步驟的特征在于其中一個輥子具有負(fù)表面柱面透鏡，以形成柱面透鏡。
[0020]所要求保護的方法還包括玻璃的熱或化學(xué)硬化，以及將編碼圖像施加于無機透鏡片上的步驟。
[0021]正如已經(jīng)指出的，此處無機材料對于多種外部因素具有更大的抵抗力。
[0022]無機材料提供了抗化學(xué)和UV輻射性質(zhì)?；瘜W(xué)或者熱硬化改善機械性能。其防止裂紋的發(fā)生和擴散，增大抗撞性能以及對外部因素的抵抗力。這些方面有助于長時間地保持透鏡片的光學(xué)特征。
[0023]化學(xué)硬化可以用于厚度小于或等于3.0Omm的透鏡片。由經(jīng)硬化的無機材料制成的給定厚度的透鏡片的強度遠(yuǎn)高于塑料透鏡片的強度。當(dāng)受到非常強的沖擊時，該沖擊會導(dǎo)致透鏡片破損，無機透鏡片的碎片對人造成的危險更小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)說明，本發(fā)明的實質(zhì)及其優(yōu)點將清晰可見，其中:
[0025]圖1顯示具有本發(fā)明的透鏡片的面板的一部分；
[0026]圖2顯示經(jīng)過硬化的無機透鏡片的內(nèi)應(yīng)力；
[0027]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明制造無機透鏡片的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0028]如圖1中所示，透鏡面板2用于產(chǎn)生感知的光學(xué)立體效果，其吸引人之處在于用做廣告和/或作為裝飾性面料。感知圖像的改變?nèi)Q于觀察者的視角。根據(jù)透鏡面板2的類型，觀察者能夠看到改變位置或具有深度感的多個圖像的交替，其稱作三維圖像。這種光學(xué)效果相應(yīng)于由Gabriel Lippmann所開發(fā)的方法。
[0029]透鏡面板2由透鏡4組成，透鏡4也稱作無機透鏡片4，其與編碼圖像6相連接。透鏡4具有一個涂有編碼圖像6的平坦表面，而第二前表面設(shè)有平行設(shè)置的柱面透鏡8 (線14彼此平行)。柱面透鏡8平行，它們構(gòu)成了圓柱體的一部分。柱面透鏡8可以是從圓柱體的中心切割一定長度的半圓柱形或者更小的管的形式。編碼圖像6可以通過特殊的印刷機被直接施加到透鏡4的下部，或者被印刷到附加的介質(zhì)(紙張、薄膜)上并與透鏡4連接。使用特殊的軟件產(chǎn)生編碼圖像6。由于柱面透鏡8的形成位置，所感知的特殊編碼的圖像隨觀察者相對于透鏡面板的橫向位置而改變。
[0030]圖2示意性示出了透鏡4，其一個表面具有柱面透鏡。
[0031]可使用無機材料，因為其對化學(xué)物質(zhì)、機械強度和UV輻射的抵抗力。玻璃表面的硬度抗劃傷。透鏡片4的幾何形狀取決于圓柱體的形狀、其厚度、其折射率、觀察到所需光學(xué)效果的優(yōu)選距離。透鏡片的幾何形狀在本領(lǐng)域中是公知的。透鏡片4的厚度大于或等于1.0Omm0
[0032]圖2示意性顯示沿Z軸方向通過透鏡片厚度的應(yīng)力偏差。圖2顯示所形成的柱形部分尺寸小于半個圓柱體。本【技術(shù)領(lǐng)域】的專家可以描繪出與具有柱面透鏡的透鏡片等效的預(yù)應(yīng)力。在透鏡片的厚度方向，預(yù)應(yīng)力改變。預(yù)應(yīng)力的值相對于透鏡片的中面(medianplane)對稱。應(yīng)力中心平行于平面，并且處于兩個表面間的中間位置。在存在透鏡之處可以觀察到應(yīng)力分布的不對稱性。
[0033]透鏡片的厚度包括處于第一平坦表面上的第一層18，和處于第二表面上的容納了部分平行圓柱體的第二層18。兩個外層18確定了中央層20。層18和中央層20在透鏡片的厚度方向形成，并且通常是平行的。這些層的預(yù)應(yīng)力改變?？梢钥闯?，在這些層的連接位置，偏差等于零。
[0034]當(dāng)透鏡片4未受到外界機械影響時，層18在兩層中的預(yù)應(yīng)力相同。在層18中施加的預(yù)應(yīng)力為壓縮應(yīng)力σ。。各壓縮應(yīng)力σ。的積累在層的厚度方向改變，朝每個外表面表現(xiàn)出第一最大值Ml。
[0035]中央部分20顯示預(yù)應(yīng)力στ，其為拉伸應(yīng)力στ。拉伸應(yīng)力στ在透鏡片的厚度方向改變。該應(yīng)力為第二最大值M2，其處于其厚度的中間位置。拉伸應(yīng)力的積累使張力增大。我們強調(diào)壓縮應(yīng)力σ。的強度等于拉伸應(yīng)力στ，使透鏡片4達(dá)到機械平衡。
[0036]沿圖2的曲線輪廓圖，壓縮應(yīng)力面積之和等于拉伸應(yīng)力面積。
[0037]在透鏡片4發(fā)生彎曲的情況下，一層發(fā)生壓縮，另一層發(fā)生拉伸。因而，橫跨拉伸邊界的應(yīng)力等于第一最大值Ml。也改善了抗劃傷性。應(yīng)當(dāng)注意，對無機透鏡片的硬化將延長材料4的壽命。透鏡耐外界環(huán)境而不必犧牲強度。這些性質(zhì)有助于長期地保持透鏡片的透鏡4的光學(xué)性質(zhì)。
[0038]透鏡片在本發(fā)明的賦予其形狀和應(yīng)力的制造周期中，獲得其機械和光學(xué)性質(zhì)。還可以通過化學(xué)硬化獲得耐性。對于所形成的透鏡片4，將其浸入溫度介于350°C到450°C之間的浴液中使其膨脹。浴液包括鉀鹽溶液。由于熱量，透鏡片4表面上的鈉離子遷移到浴液中，且被存在于浴液中的鉀離子置換。請注意，鉀離子比鈉離子多?；瘜W(xué)硬化增大了沖擊強度。這對于總厚度小于3mm的透鏡片4的硬化而言尤為重要。
[0039]對于厚度大于3_的透鏡片4，可采用另一種方法即熱硬化。圖3中顯示了這一工藝，還顯示了透鏡片4的形成。
[0040]該方法包括玻璃熔化的步驟100。在熔爐中使材料達(dá)到熔化溫度。該溫度是從1500°C到1600°C可調(diào)的，以去除雜質(zhì)和氣泡，雜質(zhì)和氣泡會影響玻璃的光學(xué)性質(zhì)。然后開始輥壓步驟102，使熔化的無機玻璃通過輥子之間。將輥子設(shè)置成垂直于熔流方向。軸平行；并且它們之間的距離能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡片4的必需的厚度。一個輥子具有負(fù)柱面透鏡表面，形成最終產(chǎn)品中期望得到的柱面透鏡8。輥壓階段賦予了玻璃的形狀。然后，開始退火步驟104，使無機材料緩慢地冷卻到275°C到225°C之間的溫度。此后，在開放空間中使無機材料冷卻到I (TC到30°C的溫度。
[0041]下一階段是進行簡單儲存和處理的初切割步驟106和存儲步驟108。之后，無機材料得到最后成型。由于熱或化學(xué)硬化，第二部分處理能改變其機械性質(zhì)。
[0042]工藝的第二部分開始于步驟110，將透鏡二次切割成其將要使用的尺寸。該尺寸可以大于Im長和Im寬。
[0043]下一步112是形成邊緣輪廓，改變工位對透鏡片進行打孔。然后通過步驟114對玻璃進行清潔。
[0044]下一步116是加熱，使溫度達(dá)到550°C和750°C。在給定溫度范圍下，無機材料是撓性的，并且可以變形。在該步驟之后立即開始片硬化118。將透鏡片暴露于溫度從550°C下降到小于350°C的空氣流10秒鐘。將空氣流從兩側(cè)引向透鏡片。因而透鏡片被硬化。在這一階段完成硬化，并使溫度變?yōu)槭覝亍Ｗ⒁?，在硬化步驟118之前執(zhí)行切割步驟110和成型步驟112，一旦最后一個步驟完成，則不再對無機材料進行處理。
[0045]由于硬沖擊和透鏡面板的破壞，需要在熱處理階段改變透鏡片的狀態(tài)。在透鏡片發(fā)生破壞的情形中會出現(xiàn)小碎片，碎片的尺寸小于透鏡片的厚度。
[0046]根據(jù)一種可選擇的硬化方法，將無機材料在550°C和300°C之間的范圍內(nèi)冷卻超過10秒鐘，即超過600秒。這種選擇能夠進一步增大玻璃的拉伸強度。破裂處的抗撓強度可以大于120N/mm2。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，本發(fā)明的某些階段可以被省略。特別地，該方法可以進行到步驟104和切割步驟110。
【權(quán)利要求】
1.透鏡片(4)，用于在裝飾面板中產(chǎn)生其中編碼的圖像(6)的光學(xué)立體效果，其包括一側(cè)上的透明的平坦表面，以及另一側(cè)上的彼此平行設(shè)置的多個柱面透鏡，其中所述透鏡片(4)由無機玻璃制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡片，其中，通過熱或化學(xué)硬化完成所述無機透鏡片(4)。 4.制造根據(jù)權(quán)利要求1的無機透鏡片(4)的方法，其包括以下步驟: a)玻璃熔化(100)， b)通過在兩個軸之間輥壓(104)熔化的玻璃(104)而形成片(4)，其中，一個軸具有平坦的表面，而另一個軸具有負(fù)透鏡形狀，因此在片(4)的另一側(cè)上形成多個彼此平行排列的柱面透鏡， c)按照此處所使用的裝飾面板的比例進行初切割。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在步驟(b)之后，根據(jù)所需的片(4)的厚度提供進一步的化學(xué)或熱硬化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，對于厚度小于3mm的片進行化學(xué)硬化，優(yōu)選將所述片浸入包括鉀鹽熔液的浴液中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，對于厚度大于3mm的片進行熱硬化，優(yōu)選在約550°C和300°C之間的范圍內(nèi)冷卻約10-600秒之間的時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，在熱硬化的步驟之后(步驟(118)之前，進一步提供由邊緣修飾(110)、清洗(114)、加熱(116)組成的一系列步驟。
【文檔編號】B29D11/00GK104204908SQ201380007637
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31日
【發(fā)明者】D·比特尤斯基, A·卡爾洛夫, I·維安斯科夫斯基, R·庫勒涅夫 申請人:D·比特尤斯基, A·卡爾洛夫, I·維安斯科夫斯基, R·庫勒涅夫