颜色注入的车辆前照灯透镜的制作方法_2

文档序号:9783784阅读:来源:国知局
变硬从而提高外表面14的耐磨性。
[0022] 再次参考图3,透镜20具有总深度或厚度"T"。尺寸"T"可根据用于具体应用的要 求而在2至3英寸或更大的范围内,以提供用在车辆前照灯组件5中的光34的所要求的分 布。因为染料和/或UV稳定剂注入相对较薄的表层38(图4)中,所以相对于其中整个聚 合物主体12被染料染色的透镜,该染料对光34的吸收具有较小的影响。例如,在以下透镜 (未示出)中,即,其中聚合物主体12具有贯穿整个聚合物主体(即,包括中心/中央部) 的均匀混合("复合的")的染料,自LED光源的25%或更多的能量可被聚合物主体吸收。 这种吸收产生热量且降低离开透镜的光束的光强度。
[0023] 通过进一步参考图5,示出了用于四种不同类型的包覆或复合的聚合物样本或样 品的黄度指数(根据ASTME313计算),且图6示出了用于几个样品的总光传输中的%变化 (减少)。该样品包括私ROLON藝聚碳酸酯的几英尺厚的板料。用于图5和图6的样 品的MAKROLON?聚合物可从匹兹堡,宾夕法尼亚州的拜耳材料科技有限公司中购买。 尽管透镜10可具有显著地大于用以产生图5和图6的图表的样品的厚度T(图3),但是在 用于由图5和图6中示出的材料所制成的透镜的黄度指数(图5)和光透射中的变化(图 6)基本上类似。
[0024] 用于包括MAK.ROLON⑧M2808 (未经处理)的样品的黄度指数由线44示出。 如在图5中所示出的,未处理的聚碳酸酯的黄度指数大于25。通常,这种黄度指数水平对应 于具有容易被肉眼看到的非期望的黄色色泽的聚合物。图5的线46示出了用于涂敷(即, 未注入)有UV光稳定剂的MAKROLON? Μ2807聚合物的黄度指数。UV涂敷材料46的 黄度指数(大约13至14)通常对应于肉眼可视的黄色色泽。通过进一步参考图6,M2807UV 涂敷材料具有如由线46A所示出的显著的光传输损失。
[0025] 再次参考图5,M2807UV复合(即,混合)材料具有如由线48所示出的相对较低的 黄度指数。然而,参考图6,如由线48A所示出的,这种材料具有显著的光传输损失。
[0026] 再次参考图5,根据本发明的M2808UV注入材料具有如在图5中的线50所示出的 低黄度指数(仅大约3至4),并且还具有如在图6中的线50A所示出的非常低的光传输损 失(约小于1% )。线50 (图5)和50A (图6)对应于具有在其中被注入蓝色染料和UV光 稳定剂的表层或表面部38(如在图4中所示出的)的材料,其中该材料的中心或中央部40 基本上没有染料和/或UV光稳定剂。因此,根据本发明的透镜10具有非常低的黄度指数 (如由图5中的线50所示出的),并且还具有非常低的光传输损失(如由图6中的线50A 所示出的)。
[0027] 图7为关于人眼对物理纯色或在电磁可视光谱中的波长的响应的CIE1931颜色空 间图谱或图表。如在现有技术中已知的,图7的图谱的Y轴为亮度或光度,且X轴为色度。这 表示在眼中的感受体(receptors)如何响应不同的光的波长之间的无单位关系(unitless relationship)〇
[0028] 在图7中,聚合物主体12的起始颜色由椭圆形面积76示出。用以注入聚合物主 体12的蓝色染料的颜色通常落在椭圆形80中。在注入之后,透镜10的最终颜色可基本上 为白色或微蓝,如由椭圆形78所示出的。通常,将染料注入聚合物主体12中使得聚合物主 体12的颜色沿着黑色主体(普朗克)辐射曲线82从起始颜色76朝向染料颜色80转变。 这种工艺参数(例如,染料浓度、浸泡时间等)可以被改变以在起始颜色76与染料颜色80 之间的预期位置处提供落在曲线82上的最终颜色78。
[0029] 再次参考图2,如以上所讨论的,透镜10的聚合物主体12可包括具有输入(后) 表面部16和出射(前)表面部20的外表面14。该外表面14还可包括在表面部16和表面 部20之间延伸的表面部52和表面部54。外表面14还可包括腔体58的侧/内表面56。聚 合物主体12的整个外表面14可被注入染料和UV光稳定剂从而形成基本上延伸在聚合物 主体12的整个外表面14周围的注入表层或外部38(如由虚线42所示出的)。替代性地, 当透镜10安装在车辆中时,仅表面14的某些部分(例如,前/出射表面部20)为可视的。 因此,仅表面14的可视部分可注入染料和/或UV光稳定剂。例如,除了输入表面部16之 外,整个外表面14可被注入染料和/或UV光稳定剂。这种构造允许光在没有遇到干扰的 情况下(否则所述干扰将由注入输入表面16中的染料引起)从LED光源18进入输入表面 部16中。根据本发明的另一个方面,仅出射(前)表面20可注入染料和UV光稳定剂,使 得表层或外部38仅沿着出射表面20延伸。优选地使用蓝色染料,使得注入染料的表层或 外部38提供清晰的或微蓝的外观。此外,染料和UV稳定剂提供了化学地粘结/注入至聚 合物主体12中的耐磨的表面部38。
[0030] 通过进一步参考图8,透镜10在包括步骤A至E的工艺中制成。首先,在步骤A 中,聚合物主体12使用注塑机60和模具62而模制成。在模制工艺期间,一个或更多个的 聚合物主体12A、12B等可通过聚合物分支结构74而暂时性地互连。在步骤B中,聚合物主 体12然后被浸入设置在加热的容器66内的加热的液体溶液64中,从而使染料和UV稳定 剂注入聚合物主体12中。替代性地,聚合物主体12的至少一部分可使用喷射敷料器(未 示出)、"幕布"应用、流涂工艺、或者旋转应用工艺而与液体溶液64接触。在步骤B中可使 用单个熔池(溶液64/容器66)。溶液64包括染料和水,并且可选择性地包括附加的原料。 染料包括已知类型的水溶性染料,并且染料按照重量计算的染料浓度为从大约0. 001 %至 大约15%,通常地为按照重量计算的0.01 %至0.5%。溶液64通常地为大约99. 99%至大 约85%的水重量比。替代性地,步骤B可包括2个单独的阶段。在第一阶段中,聚合物主体 12被放置在包含染料和/或着色剂的大部分水分散体的加热的溶液中。聚合物主体12被 保持在加热的溶液中直到达到预期的着色/染色水平。通常,较长的浸入时间导致在表层 部38(图4)中的更大的染料浓度和/或更大的渗入深度"D"。因此,如果使用蓝色染料,则 可使用相对短的浸入时间(例如,大约30秒至大约3分钟)从而产生具有基本上清晰的外 观或蓝色外观的透镜主体12。可使用更长的浸入时间来产生具有更加明显的蓝色外观的透 镜主体12。聚合物主体12与液体溶液64的最佳的接触时间可稍微基于用于模制聚合物主 体12的具体材料、液体溶液64的温度、以及待注入的染料的量。在某些情况下,该接触时 间可小于1秒、或要20分钟或更多。
[0031] 在与聚合物主体12接触期间的溶液64的温度通常至少为室温(例如,25°C)且小 于溶液64和/或被注入的聚合物主体12的沸点或分解温度。通常地,溶液64在大约25 °C 至大约99°C之间。通常,溶液64和/或聚合物主体12的温度越高,则注入发生的越快。
[0032] 为了增强聚合物主体12吸收染料的能力,可将表面活性剂(或乳化剂)增加至溶 液64中。合适的表面活性剂包括例如阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、以及非离子表 面活性剂,不饱和脂肪酸、多酸以及聚烷基取代苯酸(polyalkysubstitut
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