CN101103285B - 后向反射膜 - Google Patents

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Abstract

后向反射膜(30)，其包含覆盖层(40)、棱镜层(42)、反射层(44)、粘附层(46)和保护衬层(48)。棱镜层(42)具有形成于其后表面的后向反射棱镜元件(60)，并且反射层(44)覆盖棱镜元件的后表面。膜(30)具有至少20％的伸长率，并且可被构造用于承受冷加工变形方法如压印、雕纹或压制的基材。

Description

后向反射膜
发明领域
本发明一般涉及后向反射膜(retroreflective film)，更具体涉及可用于具有如此基材的制品(例如牌照)的后向反射膜，该基材带有雕纹的、压印的、压制的或其它不规则的表面轮廓。
发明背景
后向反射膜能被用于许多制品，例如牌照、高速公路标志、安全标志和其它的后向反射制品。在许多这些应用中，重要的是膜不但能反射，而且能适应雕纹的、压印的、压制的或其它不规则的基材表面。例如，牌照典型地包括相对平坦的基材(例如铝板)，该基材被压印、雕纹、压制或进行其它冷加工变形，以提供与文字数字式字符和/或其它标记相应的突起区域。当后向反射膜被用于牌照时，在基材还平坦的时候(例如在压印、雕纹或压制之前)它被层压到基材上，因此后向反射膜必须能适应冷加工变形步骤。
发明概述
本发明提供了当粘附于基材时能适应冷加工变形步骤(例如压印、雕纹或压制步骤)的后向反射膜。如此，该膜能被结合到后向反射制品(例如牌照)中，其中基材被冷加工，形成与文字数字式字符和/或其它标记相应的突起区域。后向反射膜结合棱镜层，因此当设计具体的后向反射产品时允许较宽范围的设计灵活性，和/或因此提供高后向反射能力。
本发明也提供了后向反射制品(例如牌照)，其中基材具有30％以下的可见光透射率，和/或其中后向反射膜层具有30％以下的可见光透射率。例如，基材可包括基本不透光的铝板。另外地或可选地，在具有低可见光透射率的棱镜层背面，膜可包含反射层(例如金属化层)。在任一情形，通过制品后部的光损失被阻止，因此有助于最大化后向反射率。
本发明的这些和其它特征在权利要求中被充分描述并且被特别指出。下列的描述和附图详细地阐明本发明的某一说明性的实施方式，其仅仅表示使用本发明原理的多种方式中的一种。
附图
图1是依照本发明的后向反射制品(例如牌照)的正视图。
图1A是沿图1中的线1A-1A的后向反射制品的剖视图，该图显示其平坦的背景形成区域。
图1B是沿图1中的线1B-1B的后向反射制品的剖视图，该图显示其突起的标记形成区域之一。
图2是依照本发明的后向反射膜的特写剖视图。
图3是后向反射膜的棱镜层的后视图。
图4是后向反射膜的覆盖层的后视图和/或棱镜层的正视图。
图5是棱镜层的放大侧视图。
图6是光线进入和离开牌照的示意说明。
发明详述
现在参考附图，开始参考图1，依照本发明的后向反射制品10被显示。图解说明的制品是牌照10，其能被安装到，例如机动车辆如汽车上。牌照10包含形成背景的平坦区域I 12和形成文字数字式字符和/或其它标记的突起区域I 14。
平坦的背景形成区域I 12的前表面(即面对观察者的表面)是后向反射的，以增强牌照10的可见度。油漆16(和/或其它覆盖物)可被应用到突起的标记形成区域I 14，使其为非反射性的。背景和标记(例如油漆16)可以是相同颜色，但是在大多数情形中它们是不同的颜色，以增加标记的明显性(notice-ability)。
通过另外参考图1A和1B，可最清楚地看出，制品10包括基材20和层压于或另外的方式粘附于基材20前表面的后向反射膜30。基材20具有与牌照10的平坦区域I 12相对应的平坦区域II 22，和与牌照10的突起区域I 14相对应的突起区域II 24。后向反射膜30具有与牌照10的平坦区域I 12相对应的平坦区域III32，和与牌照10的突起区域I 14相对应的突起区域III34。相对于平坦区域II/III22/32，突起区域24/34典型地具有在大约0.3mm到大约3mm范围内的高度。
突起区域II 24和III34可同时形成，因此在牌照10上形成标记形成区域I 14。例如，基材20(没有突起区域II24)和后向反射膜30(没有突起区域III34)可以被这样组装，以使基材20的前表面粘附到后向反射膜30的后表面。然后，基材20和后向反射膜30组装件(compilation)可被压印、雕纹、压制或其它冷加工变形，以产生突起区域II/III24/34。
基材20应该由适应所需变形(即形成标记)方法的材料制成，并且应该具有适应所需变形(即形成标记)方法的厚度和/或抗伸强度。例如，基材20可由金属或塑料制成，具有优良的拉伸特性的软金属(例如铝、铜、银、金)通常是优选的。如果基材是金属，基材20可具有在0.05mm到5mm范围内的厚度。基材20可由基本不透光的材料制成，其既不是透明的也不是半透明的，和/或由可见光的透射率在30％以下、在25％以下、在20％以下和/或在10％以下的材料制成。在图解说明的实施方式中，基材20可以是薄铝板(例如2mm或以下)，其是基本完全不透明的。
依照本发明，构建后向反射膜30以适应其突起区域III34(例如标记形成区域)的形成。特别地，膜30应该能承受需要的变形方法(即压印、雕纹、压制)。在这点上，后向反射膜30具有至少20％的伸长率，优选地至少40％，以及更优选地至少50％、至少60％和/或至少70％。实际上，本发明的后向反射膜30可被设计成具有超过100％的伸长率。伸长率指膜在一维或多维上可被拉伸而没有断裂的程度，并且其“伸长率”是该断裂点。
后向反射膜30的构造更详细的显示在图2中。图解说明的膜30包括(在图解方向从顶部到底部)覆盖层40、棱镜层42、反射层44、粘附层46和防粘衬层48。在图解的实施方式中，覆盖层40是最前面的层(即最靠近观察者)，并且无论如何覆盖层40位于棱镜层42的前面。因此，覆盖层40应该是透明的和/或半透明的以允许光线到达棱镜42，并且覆盖层40优选地为高度透明的。
构建覆盖层40以保护其它层(特别是棱镜层42)对抗风蚀、磨损、撕裂、高温和/或酸雨的完整性。在图解的实施方式中，油漆16被应用到覆盖层40，因此在选择覆盖层40和/或油漆16时，它们的相容性应该被考虑。覆盖层40可由热塑性树脂和/或热塑性聚合物制成，例如乙烯基树脂(vinyl)或聚氨酯。如果覆盖层40是，例如压延乙烯基树脂(calender vinyl)，其可以具有：150μm(大约6密耳)以上的厚度、180μm(大约7密耳)以上的厚度、200μm(大约8密耳)以上的厚度、230μm(大约9密耳)以上的厚度、250μm(大约10密耳)以上的厚度或至少300μm(大约12密耳)的厚度。如果覆盖层40是，例如，浇铸乙烯基树脂(cast vinyl)，其可以具有低至30μm(大约1.2密耳)的厚度。覆盖涂层(没有显示)可放置在覆盖层40上面，用于保护或用于其它目的。覆盖层40可结合颜料以形成透明的颜色(例如黄、红、兰、绿、棕、橙等)。
棱镜层42具有许多被压纹、浇铸、铸造或其它方式形成于其上的后向反射元件60。通过简要的参考图3，可最佳地看出，后向反射元件60可包括立体角元件阵列(即棱镜结构)，其每一个具有汇聚于一个角或顶点的三个互相垂直的面。每个后向反射元件60的总立方体面积可以是大约1mm2或以下，如果这样，元件60可被认为是微型光学元件和/或微型立方体。本发明考虑微型立方体和/或较大立方角元件的使用。
棱镜层42可结合形成透明颜色的颜料。这种结合对包括颜料的覆盖层40，是另外的或替代的。如果层40和层42都结合颜料，通常为同种颜色，然而使用两种不同颜料当然是可能的。
典型地，棱镜层42由具有第一和第二平坦表面的片材形成。后向反射元件60通过在片材的第一个表面上雕纹、浇铸或铸造而形成，并且元件60延伸入片材的一定深度。因此，棱镜层42由与形成元件的方法(例如压纹、浇铸、铸造)相容的并且是透明/半透明的(优选高度透明的)材料制成。合适的材料包括，例如丙烯酸树脂或聚碳酸酯。通过简要的参考图4，可以最佳地看出，元件60和层42的上表面62之间的材料部分形成基体或主体亚层64。棱镜层42可被看作具有从它的上表面62延伸到它的后向反射元件60的下峰的厚度t层。后向反射元件60可被看作具有从它们的下峰测量到亚层64底部表面的高度h元件。亚层64可被看作具有从它的底部表面测量到上表面62的厚度t亚层。
棱镜层42的亚层64可以具有厚度t亚层在55μm(大约2.17密耳)以下，50μm(大约1.97密耳)以下，45μm(大约1.77密耳)以下，40μm(大约1.57密耳)以下，35μm(大约1.37密耳)以下，30μm(大约1.18密耳)以下和/或25μm(大约0.97密耳)以下。后向反射元件60可以具有高度h元件在35μm(大约1.4密耳)以上，75μm(大约3密耳)以上，100μm(大约4密耳)以上，150μm(大约6密耳)以上，200μm(大约8密耳)以上和/或250μm(大约10密耳)以上。如果后向反射元件60具有115μm(大约4.5密耳)以下高度h元件，通过在50μm(大约2密耳)和25μm(大约1密耳)之间的厚度t亚层，可获得最佳的伸长特性。如果后向反射元件60具有115μm(大约4.5密耳)以上高度h元件，通过在25μm(大约1密耳)以下的厚度t亚层，可获得最佳的伸长特性。
通过简要的参考图4，可以最佳地看出，覆盖层40的底面和/或棱镜层42的项面，可任选地用非透明(即半透明或不透明的)的图案70预印，例如图解说明的贝壳形图案。在图解说明的图案中，每一壳形直径为大约3mm到4mm(如果近似为圆形)。该图案70的目的是增加白天的亮度而不明显损害可见光的透射。
反射层44可包括汽相沉积于或其它方式应用于立方角元件60的暴露表面上的反射金属层(例如银、铝、金、铜)。可选地，层44可包括反射金属薄片被嵌入其中的粘结层(binder layer)。如果金属具有浅灰色颜料，覆盖层40和棱镜层42是透明的(例如白色)，膜30有时将被视为“灰色”。
反射层44的厚度通常明显小于棱镜层42(尽管在附图中为了图解说明的目的，其被有些夸大)。例如，层44可具有在0.02μm(大约0.0008密耳)到0.125μm(大约0.005密耳)范围内的厚度。反射层44可以是基本不透明的(即既不透明也不半透明)，和/或其可以具有30％以下、25％以下、20％以下和/或10％以下的可见光透射率。
粘附层46可包含丙烯酸基粘合剂或乳胶基粘合剂。粘合剂可以是热活化的、溶剂活化的或者压敏的(其通常被优选)。粘合剂可以是永久的(即附着的介质在没有明显损坏下不能被除去)和/或可除去的(但是在牌照情况通常是永久的)。无论如何，层46的功能在于使膜30粘附到基材20上。然而，对于本发明，其它粘附基材的技术是可能的，并且被本发明所考虑。例如，基材20可在其前表面包括粘附层，用于粘附膜的目的，或者粘合剂可被用于进行基材-膜粘附步骤的地方。而且，非粘合技术，例如热联结或机械连接，可以被用来粘附膜30到基材20。在这些情形中，膜30不必包括粘附层46(尽管其它填充空间的介质有时可能是必需的)。
防粘衬层48可包括涂敷有防粘剂(例如聚乙烯或硅树脂)的承载片(carrier web)(例如纸或聚酯)。防粘衬层48的功能是在制品10组装期间覆盖粘附层46，直到进行基材-膜粘附步骤，和/或在粘附层46形成期间作为承载层。无论哪一种情况，如果膜30不包括粘附层46，其可能不需要包括防粘衬层48。另外，如果粘附层46是预先装配保护介质和/或承载介质不必需的情况，防粘衬层48可以被从膜的构造中省略。无论如何，如果膜30确实包括防粘衬层48，其将通常在膜结合到后向反射制品10之前除去。
当与具有微型透镜(和/或用小珠形成的)层而非棱镜层的膜比较时，依照本发明的后向反射制品10和/或后向反射膜30可以实现高后向反射率(测量用单位，例如坎德拉/勒克司-平方米，cd/lux-m2)。具体而言，例如，在观察角0.1°、入射角-4°时，可获得在250cd/lux-m2范围内的后向反射；在观察角0.1 °、入射角30°时，可获得在180cd/lux-m2范围内的后向反射。在观察角0.2°、入射角-4°和30°时，分别可获得在200cd/lux-m2和150cd/lux-m2范围内的后向反射。在观察角0.5°、入射角-4°和30°时，分别可获得在95cd/lux-m2和65cd/lux-m2范围内的后向反射。如在图6中示意性地显示，入射角θ是在入射线方向和垂直于制品10的反射平面的线(在阐明的实施方式中是水平的)之间的角。观察角α是在入射线方向和出射线方向之间的角(在图6中角度有些夸大，因为那么一个小角很难被画出)。
现在可以理解，本发明提供了后向反射膜30，当粘附于基材20时，其能适应冷加工变形步骤。如此，膜30特别适用于牌照产品。换句话说，本发明的后向反射膜30可以和其它大小/形状的基材一起使用，以制作例如标志(例如交通标志、警示标志、规章标志、地址标志、服务标志和普通标识)、安全设施(例如锥形物(conex)、道路分隔物、路标和隧道通风道(channel funnels))和其它制品。实际上，后向反射膜30也可在基材较少的情况下找到应用，特别是如果相关的表面(例如，道路、墙、铁轨、汽车部件等)具有不规则的轮廓。
尽管对于某一优选的实施方式，本发明已经被展示并且描述，但显然，在阅读和理解了本说明书后，本领域的技术人员可想到其等效物、明显的改变和修饰。本发明包括所有这些改变和修饰，并且本发明仅由所附权利要求的范围限定。

Claims (12)

1.一种后向反射制品(10)，其具有平坦区域I(12)和突起区域I(14)，所述制品(10)包括基材(20)和后向反射膜(30)，所述后向反射膜(30)具有粘附于所述基材(20)前表面的后表面；
其中所述基材(20)具有与所述平坦区域I(12)相对应的平坦区域II(22)和与所述突起区域I(14)相对应的突起区域II(24)；
其中所述后向反射膜(30)具有与所述平坦区域I(12)相对应的平坦区域III(32)和与所述突起区域I(14)相对应的突起区域III(34)；
其特征在于：
所述后向反射膜(30)包含棱镜层(42)和覆盖层(40)，所述棱镜层(42)具有形成在其后表面上的后向反射棱镜元件(60)，所述覆盖层(40)位于所述棱镜层(42)前面；
所述后向反射膜(30)具有至少20％的伸长率；以及
所述基材(20)具有30％以下的可见光透射率，和/或位于所述棱镜层(42)后面的所述膜(30)的层(44)具有30％以下的可见光透射率。
2.如权利要求1所述的后向反射制品(10)，其中所述后向反射膜(30)具有至少50％的伸长率。
3.如权利要求1所述的后向反射制品(10)，其中所述平坦区域I(12)形成背景，并且所述突起区域I(14)形成标记。
4.如权利要求1所述的后向反射制品(10)，其中所述基材(20)由金属制成。
5.如权利要求1所述的后向反射制品(10)，其中所述基材(20)由基本不透明的材料制成。
6.如权利要求5所述的后向反射制品(10)，其中所述基材(20)是基本不透明的铝板。
7.一种制造如权利要求1-6任意一项所述的后向反射制品(10)的方法，包括步骤：
层压基材(20)和后向反射膜(30)，所述基材(20)具有与平坦区域I(12)相对应的平坦区域II(22)；
通过压印、雕纹或压制之一同时在所述基材(20)上形成突起区域II(24)和在所述后向反射膜(30)上形成突起区域III(34)的步骤，由此在所述制品(10)上形成突起区域I(14)。
8.如权利要求7所述的方法，其包括另外的步骤：在所述后向反射膜(30)的覆盖层(40)的底面和/或棱镜层(42)的顶面上预印非透明的图案。
9.一种制造如权利要求1-6任意一项所述的后向反射制品(10)的方法，其包括步骤：
组装在突起区域II(24)形成之前的具有前表面的基材(20)和在突起区域III(34)形成之前的具有后表面的后向反射膜(30)，以使所述基材(20)的所述前表面粘附到所述后向反射膜(30)的所述后表面；以及
冷加工变形所述基材(20)和后向反射膜(30)组装件以形成所述突起区域II/III(24/34)。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述冷加工变形步骤包括压印、雕纹或压制。
11.如权利要求9所述的方法，其包括另外的步骤：在所述后向反射膜(30)的覆盖层(40)的底面和/或棱镜层(42)的顶面上预印非透明的图案。
12.牌照，其包括如权利要求1-6的任意一项所述的后向反射制品(10)。
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