CN1147742C - 具有背衬的立方角逆向反射片及其制造方法 - Google Patents
具有背衬的立方角逆向反射片及其制造方法Info
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- CN1147742C CN1147742C CNB96198063XA CN96198063A CN1147742C CN 1147742 C CN1147742 C CN 1147742C CN B96198063X A CNB96198063X A CN B96198063XA CN 96198063 A CN96198063 A CN 96198063A CN 1147742 C CN1147742 C CN 1147742C
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Abstract
本发明的微结构制品依次包括a)一微结构部件；b)熔融粘合到微结构部件上的密封层；c)背衬部件。背衬部件是一层含有许多复丝股线的纤维材料，将该背衬部件熔融粘合到密封层的第二个表面上。
Description
本发明的领域
本发明涉及含有背衬部件的微结构制品(例如立方角型逆向反射片)。
背景
业已开发了逆向反射的明显标志制品(例如以微球为基的和立方角或棱柱型的逆向反射制品)用于提高安全性和明显性，尤其是在能见度下降情况下的安全性和明显性。业已披露了各种具有不同几何形状的立方角的排列。已知用一种密封层来覆盖这些立方角元件，保持有效的逆向反射性能。
希望逆向反射制品能附着在所需的基材上，保持基材的整个寿命期间，或直到需要有意的去除为止。在不妨碍基材的寿命和功能的情况下，将逆向反射片附着到柔韧的聚合物基材如用高度单体增塑的聚氯乙烯(“PVC”)涂覆的织物上时，碰到了一些困难。使用聚合物涂覆或聚合物密封的织物材料的制品，如拖车防水布和一些卷起标志(roll-up signs)的使用寿命，一般约为三至五年，甚至约达十年。卷起标志通常为筑路人员所使用，用来标明道路操作区，道路危险区等。用聚合物涂覆的织物车辆覆盖物是特别方便的，它使车辆驾驶员能迅速而方便地到达拖车的内部，并保持适当的耐候性。车辆驾驶员每天要打开和关闭织物覆盖物好多次。因此覆盖物应是既柔韧又牢固的。聚合物涂覆和聚合物密封的织物应能经得起恶劣的气候条件以及满足由车辆驾驶员(在为拖车防水布的情况下)和筑路工人(在为卷起标志的情况下)对它们提出的机械要求。拖车覆盖物和卷起标志会遇到极端的温度条件、来自大气污染和道路盐的化学侵蚀问题、和包括来自日光的红外、可见和紫外辐射在内的光反应问题。附着在这种设备上的逆向反射片应能在所期望的制品使用寿命期间一直保持柔韧性和良好的耐候性。
许多用聚合物涂覆和用聚合物密封的材料是一层聚酯、尼龙或棉花的织造织物层，其一个或两个主表面上用适合于所需用途的聚合物涂覆或密封。常用的聚合物是高度单体增塑的PVC。高度单体增塑的PVC耐用并且处理起来方便，原因是它在加热或经射频(RF)熔接时，通常可熔融粘合到其本身或某些其它相容的聚合物上。用PVC涂覆的大片织物材料是将较小的片熔接在一起制得的。撕破或损坏的经PVC涂覆的织物材料，一般仍可在车辆上进行修理。
当试图由与一般用于拖车防水布或卷起标志的材料不相容的(从不能形成牢而耐用的熔融粘合来看)聚合物材料，如单体增塑的PVC和乙烯与共聚单体(如丙烯酸和乙酸乙烯酯)的共聚物，制成的逆向反射片通过熔融粘合来制造经久耐用(按T-剥离试验或其它类似的方法测量)的逆向反射制品时，产生了一些问题。显示熔融粘合相容性的一对材料的例子是高度增塑的PVC和聚氨酯。不具有熔融粘合相容性的一对材料的例子是高度增塑的PVC和聚碳酸酯(一种在逆向反射片中常用的材料)，原因是聚碳酸酯有着高得多的熔融温度。不具有熔融粘合相容性的一对材料的另一个例子是高度增塑的PVC和用作立方角的交联的丙烯酸。存在于防水布中的单体增塑剂一般会使熔融粘合变弱，因此使其粘合强度变差。
由于聚合物中有将射频(“RF”)能置转变成具有加热聚合物作用的动能的极性基团存在，RF熔接可实现聚合物材料的熔融过程。当将射频场施加到带有侧链极性基团的热塑性聚合物上时，该极性基团的取向同位相地随射频改变的能力决定了RF能量被吸收并转变成极性基团动能的程度。这种动能作为热量传导给聚合物分子；若施加足够的RF能量，则聚合物将能充分加热到发生熔化。确定聚合物能够吸收来自交变场能量的程度的一个有用度量是聚合物的介电常数与称为衰减因子的介电损耗因子之间的关系，它可由下述公式确定，
其中N是以瓦/厘米3-秒(“watts/cm3-sec”)表示的电损耗，f是以赫兹/秒表示的频率，
或τ是以伏特/厘米表示的场强，K是介电常数，δ或γ是损耗角，tanδ是损耗因子。
损耗因子是同相位能量与不同相位能量之比。若在热塑性聚合物中的极性基团，在RF场中改变取向的能力较差，则会导致称为损耗因子的相位滞后。损耗因子越高，则RF场所产生的热量就越大。对热塑性聚合物和射频熔接的研究表明，损耗因子约为0.065或更大的热塑性聚合物可形成有用的熔接。例如，PVC在1MHz时的损耗因子约为0.09至0.10，尼龙己内酰胺在同样频率时的损耗因子为0.06至0.09，而聚碳酸酯在同样频率时的损耗因子仅为0.01。这三种化合物在1MHz时的介电常数分别为3.5，6.4和2.96。
聚乙烯，聚苯乙烯和聚碳酸酯的损耗因子非常低，所以在实际应用中它们的射频熔接能力很差。聚氯乙烯，聚氨酯，聚酰胺和聚酯有相当高的损耗因子，所以已发现它们在实际应用中能形成非常功能化的RF熔接。可参考J.Leighton，T.Brantley和E.Szabo等人在ANTEC 1992，pp。724-728中的文章“PVC和其它热塑性化合物的RF熔接”。这些作者并未试图将聚碳酸酯熔接到其它聚合物上，原因是在已有技术中已经知道，使用RF能量对其总是无法形成有用的熔接。
只有在RF场内部的极性基团才能运动，才能发热。另外，与采用加热的方法相比，RF场可在被限定得很好的区域即场中施加。结果，RF熔接方法可在所需的部位使用就能容易地获得熔融粘合，而几乎无需热绝缘。
在1993年6月10日公开的PCT申请WO 93/10985(Oppenheim)特别披露了使用RF熔接将PVC逆向反射制品粘合到经PVC涂覆的防水布上。这个复合制品随后又可被热空气熔合到也经PVC涂覆的防水布车辆覆盖物上。为了将经PVC涂覆的布热熔接到经PVC涂覆的防水布覆盖物上，将这两个表面用约400℃至600℃的热空气进行加热，然后将此两个表面压在一起完成热空气熔合。粘合中间防水布的目的是在热空气和粘合到防水布上的逆向反射制品之间，提供热绝缘以防止热熔融、逆向反射性能损失和逆向反射制品的破坏。
据信牌号为393-2457-372的购自Reflexite Corporation的产品是含PVC立方角的立方角逆向反射片，所述立方角熔融粘合到一层PVC涂覆的织物上。用作透明无色片材的，具有由PVC制成的立方角的立方角逆向反射制品的逆向反射性系数较低，其数量级一般为250堪德拉/勒/平方米或更小。
WO94/19711(Martin等人)披露了一种逆向反射结构，该结构包括一层在基材如防水布上形成的许多透明棱柱体。这些棱柱体是由涂覆以诸如铝、金或银之类的金属涂层而具有逆向反射性的。该申请也披露了制造这种逆向反射结构的方法。
受让人欧洲专利申请EP-A-372727(Bacon)披露了一种由一单层逆向反射元件部分地嵌入一种弹性体支撑层形成的逆向反射片。至少支撑层的背层是一种经硫化的或可固化的弹性体，并且有一个在全方向上弹性的增强织物材料层部分嵌入到支撑层后部。
分别在1994年5月2日和1995年5月2日申请的受让者美国专利申请08/236,339和08/434,347描述了一种包括聚合物立方角型逆向反射层的高亮度、柔韧、耐用的逆向反射制品，所述逆向反射层具有粘合到柔韧的经聚合物涂覆的织物材料上的聚合物相容层。该逆向反射片依次包括：聚合物立方角逆向反射层，聚合物相容层和柔韧的经聚合物涂覆的织物层，其中经涂覆的织物层在其两个主表面上有着不相容的聚合物涂层。在这些结构中，在织物和逆向反射层之间总是存在着至少一层不相容的聚合物层。相容层是一种聚合物材料，它的特性适合于在使用高频熔接和/或形成图案的热熔接的条件下粘合到逆向反射层和聚合物涂覆或聚合物密封的织物材料上。所有制造这些逆向反射制品的方法都要提供一块分开的经聚合物涂覆的织物，该织物在其两个主平面上均有被不相容聚合物完全盖没的织物部分，随后对整个三层进行加热或RF熔接在一起。使用分开的聚合物相容层和不相容的经涂覆的织物层，会提高成本并增加这种制品的厚度，因此会降低其柔韧性，并使弯曲半径较大的制品发生破坏。若能制造具有下述性能的逆向反射制品，则是十分希望的，即它的逆向反射性或逆向反射层对基材的粘合性不会随时间下降，虽然由于减少了厚度而仍能保持柔韧，并且应该是制造简便，成本又较少。
本发明概述
本发明提供具有背衬部件的柔韧的微结构制品。在一个典型的实施方案中，该制品是一种立方角型逆向反射制品。背衬部件为微结构部件提供所需的增强作用和保护作用，在一些实施方案中它为将制品固定到所需的基材上提供一种手段。本发明的制品显示出令人惊奇的兼具所需柔韧性、耐用性和成本低的性能。
简言之，本发明的一种立方角逆向反射片，它包含：
(a)一微结构部件，它包括(1)一层基体层和(2)一层具有一排立方角元件(112)的微结构层(110)，其中所述立方角元件和/或最靠近所述微结构层的基体层部分包含第一种聚合物，所述第一种聚合物是热塑性聚合物；
(b)一层密封层(114)，它具有第一个和第二个表面，包含第二种聚合物，所述密封层的所述第一个表面上的至少一部分熔融粘合到所述微结构部件上，所述第二种聚合物是与第一种聚合物相容的聚合物；其特征在于所述逆向反射片还包含：
(c)一层背衬部件(118)，所述背衬部件包含纤维材料(120)，该纤维材料中有许多含有第三种聚合物的复丝股线，并具有第一个和第二个面，所述纤维材料的所述第一个面熔融粘合到所述密封层的所述第二个表面上，所述第三种聚合物是与第一种聚合物不相容的聚合物。如下所述，背衬部件中可以还有一层包封股线的部件(在本文中有时称为基质层)。“功能粘合聚合物”是指该聚合物的部件除了能粘合到在本文所述的另一个部件上外，还具有某种功能。例如，在一些实施方案中，微结构元件可以包含聚碳酸酯，该聚合物在使用时会提供需要的尺寸稳定性和所需的光折射和光反射性能。聚合物密封层是一块自支承的膜或片，它使制品具有一定的抗张强度和撕裂强度性能，同时保护微结构元件，以免与外部试剂有不适当的接触。在这两类实施方案中，这种聚合物除了起与另一部件粘合的作用外，还具有某种功能。仅用于将两种部件粘合在一起的聚合物粘合剂不能认为是功能粘合聚合物。
背衬部件中的纤维材料是由许多复丝股线制成，如下所述，这些复丝股线并不被包封树脂所饱和。结果，各股线仍保持比较柔韧，所以所得的纤维材料层和制品显示出较高的柔韧性和较大的撕裂强度。
在一些实施方案中，本发明提供能用于许多用途的逆向反射制品，例如(但不局限于)，用于供安全或时髦或附件用途的布料制品如个人包袋或背包，用于宠物和其它动物用的制品，以及诸如道路标志和卷起标志之类的标志，柔韧的车辆覆盖物，防水布，报警带和明显标志。这些材料也可用于为显示图案和标识语用的装饰性和结构性织带，以及为这些制品的附件提供补片。本发明的制品可以提供迄今为止未达到的兼具较高柔韧性、整合性、撕裂强度、抗张强度和粘合耐用性的性能。
简言之，本发明的一种制造包括背衬部件的立方角逆向反射片的方法包括：
(a)提供包括(1)基体层和(2)具有一排立方角元件(112)的微结构层(110)的微结构部件，其中所述立方角元件和/或最靠近所述微结构层的所述基体层部分包含第一种聚合物，所述第一种聚合物是热塑性聚合物；
(b)提供具有第一个和第二个表面，并且含有第二种聚合物的密封层(114)，将所述密封层的所述第一个表面上的至少一部分熔融粘合到所述微结构部件上，所述第二种聚合物是与第一种聚合物相容的聚合物；其特征在于所述方法还包括：
(c)提供背衬部件(118)，所述背衬部件包含纤维材料(120)，该纤维材料中有许多含有第三种聚合物的复丝股线，并具有第一个和第二个面，所述第三种聚合物是与第一种聚合物不相容的聚合物；
(d)将所述纤维材料的所述第一个面熔融粘合到所述密封层的所述第二个表面上。
附图的简要说明
本发明将参考下述附图作进一步说明，其中：
图1a-d是已有技术中已知的可以用作本文微结构部件的逆向反射层的各种例举结构的横截面示意图；
图2是本发明背衬部件中例举的复丝股线的端视图；
图3和4分别是本发明制品的一部分在熔融粘合过程中的横截面示意图；
图5是制造本发明逆向反射制品所用的高频粘合步骤的横截面示意图；
图6是制造本发明逆向反射制品所用的热粘合步骤的横截面示意图；
图7是描绘图6例举的方法中所用的代表性压花筒的一个表面的平面图；
图8a和8b是在本发明两个例举的实施方案的密封层和两个不同微结构部件之间粘合的横截面示意图。
这些理想化的附图并不按比例标绘，它们仅仅是用于举例说明并且不起限制作用。
说明性实施方案的描述
如上所述，本发明的微结构制品依次包括：
(a)一微结构部件，它包括(1)一层基体层和(2)一层具有一排微结构元件的微结构层，其中微结构元件和/或最靠近微结构层的基体层部分包含第一种聚合物；
(b)一层密封层，它具有第一个和第二个表面，并且在其至少第一个表面上含有第二种聚合物，密封层的第一个表面上的至少一部分熔融粘合到微结构部件的第一种聚合物的至少一部分上，所述密封层包含介电损耗因子大于约0.06的聚合物；
(c)一层背衬部件，该背衬部件包含纤维材料，所述纤维材料层中有许多含有第三种聚合物的复丝股线，并具有第一个和第二个面，纤维材料层的第一个面粘合到密封层的第二个表面上。背衬部件中的纤维材料是由许多基本上不被包封树脂饱和的复丝股线制成。
本文所用的术语“微结构部件”是指包括基体层和微结构层的部件。基体层可由一单层或多于一层的复合层组成。基体层一般起保护微结构制品免受环境因素影响和/或为微结构部件提供显著机械完整性的作用。微结构层位于基体层的一面上。微结构层中有一排微结构元件，如提供逆向反射性的立方角元件，并且还可以有一个将许多微结构元件连接在一起的层。在一般的复制制造过程中，此排微结构元件通过有时称为基面层(land layer)的，其材料与上述元件相同的层连接在一起。在本发明的一些实施方案中，基面层和基体层是同一部件，在另一些实施方案中它们是粘合在一起的相同材料的不同层或不同材料的不同层。
微结构部件大多根据所得制品需要的性能进行选择。可作说明的例子，包括在逆向反射制品的情况下具有一排从其上凸起的立方角元件的表面，和在某些光学产品的情况下具有一排从其上凸起的平行棱柱体的表面。正如本领域技术熟练者所知，视情况需要，其它的微结构表面也可在本发明的制品中使用。
图1a-d描绘了已有技术中已知的，若需要的话可以在本发明的某些实施方案中使用的逆向反射层的各种结构。
在图1a中，微结构部件20是一单层逆向反射部件，它包括基面层22和具有许多立方角形凸起物的微结构层24。
在图1b中，微结构部件26是包括基体层28和微结构层30的复合逆向反射制品。在一些实施方案中，基体层28和微结构层30所用的聚合物材料是不相同的。在此较好的实施方案例子中，基体层28是聚氨酯，而微结构表面30是聚碳酸酯立方角形凸起物。
在图1c中，微结构部件32包括(1)具有微结构元件36和基面层34的微结构层33和(2)基体层38。
在图1d中，微结构部件40包括微结构层43和基体层41。基体层41则包括复合层46和48。在一较好的实施方案中，层46是结构性表层，而层48是保护性外层。微结构层43包括基面层42和微结构元件44。
本领域的技术熟练者将能按特定的用途所需选择合适的基体层和微结构层。
在本发明的一些较好的逆向反射实施方案中，微结构部件是高度柔韧的立方角型逆向反射片。适合于在本文中使用的一个例子是在1994年10月20日申请的受让人欧洲专利申请94.931935.4(Bacon等人)经PCT申请号为US94/11945中所披露的片。此申请披露了包含许多整合地粘合在一起的分开的立方角区段的可整合片，每一立方角区段包括具有基本上平面形的前主表面的一个基体部分和从基体部分向后凸起并构成立方角区段的立方角点端的至少一个细小的立方角逆向反射元件。另一个适合于在本文中使用的可作说明的可整合片是在1994年10月20日申请的欧洲专利申请95.900384.9(Benson等人)经PCT申请号为US94/11940中所披露的柔韧性片。该片包括：a)一个两维阵列的基本上独立的交叉联结的立方角元件，该阵列包含第一种聚合物材料，和b)具有两个主表面并包含第二种聚合物材料的表层膜，上述阵列粘合到表层膜的第一个主表面上。在这些实施方案中，所形成的密封层与位于立方角元件之间的表层膜相接触并熔融粘合到该表层膜上。
本领域的技术熟练者将能容易地选择这些和其它适合于本发明使用的微结构部件。
对微结构元件的聚合物的选择取决于所得制品的所需性能、形成微结构特征所用的手段、与密封层的第二种聚合物的粘合性，以及微结构部件中任何其它组分的性质。视情况需要，该聚合物可为热塑性或热固性树脂。
在本发明的逆向反射实施方案中，微结构部件最好要能显示出高的逆向反射亮度，即具有高的逆向反射系数。使用标准化试验ASTM E 810-93b来测定表示为逆向反射系数RA(其单位是堪德拉/勒/平方米)的片的逆向反射性。一般来讲，对于定向角平均为0°和90°的情况，在观察角为0.2°以及入射角为-4°时，本发明逆向反射实施方案的逆向反射系数至少约为250，较好为大于约400，更好为大于约600堪德拉/勒/平方米。由于PVC在任何一段时间都不适合提供高的逆向反射系数，因而上述这种严格的亮度标准排除了不合适的PVC立方角元件。这主要是因为在逆向反射层的PVC中使用了单体增塑剂，而PVC材料在尺寸上不够稳定。
在获得高的逆向反射亮度中有几个因素是重要的。例如，形成微结构表面的聚合物应是基本上光学透明的(视情况需要它可为有色的)，而不管是否将密封层熔融粘合到该表面上。该聚合物还应能形成尺寸稳定的立方角元件，以便保持逆向反射性所需的精确几何形状。
本发明微结构部件适用的聚合物材料对于约400纳米至约700纳米波长范围，应是能透射入射到聚合物上至少70％给定波长的光线。聚合物在这些波长范围内的透光率更好为大于80％，最好为大于90％。
可以用作本发明微结构部件中的第一种功能粘合聚合物的热塑性聚合物的例子，包括丙烯酸聚合物类例如聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚碳酸酯类；纤维素类；聚酯类例如聚(对苯二甲酸丁二醇酯)；聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；含氟聚合物类；聚酰胺类；聚酮醚类；聚(醚酰亚胺)；聚烯烃类；聚(苯乙烯)；聚(苯乙烯)共聚物类；聚砜；聚氨酯类(包括脂族和芳族聚氨酯类)；以及上述聚合物的混合物，例如聚(酯)和聚(碳酸酯)的共混物、含氟聚合物和丙烯酸聚合物的共混物。例如，一些本文中可以使用的耐热的热塑性脂族聚氨酯类披露于美国专利5,117,304(Huang等人)中。
其它具有说明性的聚合物材料包括暴露在光化和/或粒子幅照，诸如电子束、紫外光或可见光下会经自由基聚合机理被交联的反应性树脂体系。另外，这些材料还可以加入如过氧化苯甲酰之类的热引发剂后经热的方式进行聚合。也可以使用辐射引发的可阳离子聚合的树脂。
适用于形成微结构层，用作第一种功能粘合聚合物的反应性树脂可以包括光引发剂和至少一种具有丙烯酸酯基的化合物的共混物。这种树脂共混物最好含有一种单官能，二官能或多官能化合物，以确保辐射时形成交联的聚合物网。
适合于本文使用的能经自由基机理聚合的树脂的例子，包括来自环氧类、聚酯类、聚醚类和聚氨酯类的以丙烯酸为基的树脂，烯属不饱和化合物，含至少一个侧链丙烯酸酯基的氨基塑料衍生物，含至少一个侧链丙烯酸酯基的异氰酸酯衍生物，丙烯酸酯化环氧类以外的环氧树脂，和它们的混合物和组合物。在此所用的术语丙烯酸酯包括丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类。美国专利4,576,850(Martens)披露了用于形成本发明逆向反射层突起端的交联树脂的例子。
本文中适用的烯属不饱和树脂，有包含碳、氢和氧原子并且还可以包含氮、硫和卤原子的单体化合物和聚合物化合物。氧或氮原子或这两种原子通常存在于醚，酯，氨基甲酸乙酯，酰胺和脲基中。烯属不饱和化合物的分子量宜小于约4,000，它们最好是由含脂族一羟基，脂族多羟基的化合物与不饱和羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等反应获得的酯。
可与本文所用的丙烯酸化合物共混的光聚合引发剂的例子包括：苯偶酰、邻苯甲酸甲酯(methyl o-benzote)、苯偶姻、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚等、苄基苯酮(benzylphenone)/叔胺、苯乙酮如2，2-二乙氧基苯乙酮、苄基甲基缩酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropin-1-one)、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、2-苄基-2-N，N-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、2-甲基-1-4(甲硫基)，苯基-2-吗啉代-1-丙炔酮(propinone)等。这些化合物一般可以单独或结合起来使用。
本文适用的可阳离子聚合的材料的例子，包括含环氧和乙烯基醚官能团的材料。这些体系可经鎓盐引发剂如三芳基锍和二芳基碘鎓盐进行光引发。
形成本发明逆向反射实施方案中立方角元件排列的较好的聚合物，包括聚(碳酸酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、脂族聚氨酯类和交联的丙烯酸酯类，如多官能丙烯酸酯类或环氧类以及与一和多官能单体共混的丙烯酸酯化聚氨酯类。这些聚合物是很适用的，原因是它们满足下列中的一个或多个因素：热稳定性、环境稳定性、透明度、优异的从工具或模具上的脱离性、以及接受反射涂层的能力。
形成微结构表面使用的许多上述聚合物无法直接对高度增塑的PVC和乙烯共聚物类如EAA形成充分的粘合。而且在与后类材料粘合时，这些微结构表面会发生降解，究其原因是来自增塑的PVC材料的单体增塑剂通过直接接触或蒸汽状态进行的迁移和沉积。本发明的优点之一是密封层能起阻止单体增塑剂从含增塑PVC涂层的纤维材料迁移到逆向反射元件上的阻挡层的作用。另一个优点是密封层可以允许加入与微结构部件相容或不相容的纤维材料和基质层。
密封层是熔融粘合到微结构部件的基体层和/或微结构表面上的。一般在逆向反射实施方案的情况中，将密封层以相互连接的粘合线网络状形式熔融粘合到微结构部件上，形成一阵列包含许多立方角元件的密封单元。如美国专利4,025,159(McGrath)中所述，这种粘合体和密封层体的网络产生了许多逆向反射元件的密封单元，而在立方角元件的表面上仍保持空气界面。在一些实施方案中，微结构表面上可敷上金属，然后将密封层以基本上连续或不连续的方式熔融粘合到金属表面上。
另外，通过熔融粘合如高频熔接和/或图案式热熔接的方法，密封层可以起到将微结构部件粘合到背衬部件上的作用。
本发明的一个优点，是可以先将密封层以考虑下列因素的所需图案熔融粘合到微结构部件上，所述因素为密封图案对于从前表面观察的部件所需外观以及所得制品的所需逆向反射性等的可能影响，随后再熔融粘合到背衬部件上，基本上不会妨碍对微结构部件的熔融粘合。这样做就能对两个界面和最终产品分别达到最优化。例如，可如美国专利4,025,159(McGrath)中所披露的，将密封层以许多隔开点的形式或以互相连接的网络的形式熔融粘合到微结构表面上，以最大程度地减少对微结构表面的破坏(除非该表面敷上了金属，密封层熔融粘合的区域在光学上被破坏，以致降低了片的逆向反射效果)，同时密封层则基本上完全熔融粘合到背衬部件的基本上整个表面，从而获得较强的界面粘合。若需要的话，可以按与密封层熔融粘合到微结构表面上的图案不同的某种图案(如点状粘合或网络状粘合)将密封层粘合到背衬部件上。
密封层的第二种聚合物与微结构部件的第一种聚合物是相容的，就是说两者可以一起熔融粘合，而不会对微结构部件的微结构特征产生不希望的削弱效果。较好的是，密封层在微结构部件和背衬部件之间提供具有下述特征的粘合，所述特征为其平均T-剥离力(按下述实施例所述的试验方法进行测量)至少约为0.2lbsf(0.9牛顿)，较好至少约为0.8lbsf(3.6牛顿)，更好为大于约2lbsf(9牛顿)。
密封层有时所需的性能是其第二种聚合物能起阻止单体增塑剂迁移的阻挡层作用，这种迁移例如是可能来自PVC涂覆的柔韧织物材料(逆向反射制品附着于该材料)的迁移。此阻挡层能延缓或消除单体增塑剂向微结构表面的迁移，从而保存所得制品的所需性能。
适合在密封层中使用的聚合物的例子，包括聚氨酯类，烯烃/丙烯酸烷基酯共聚物例如乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸正丁酯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，聚合物增塑的PVC和经聚氨酯底涂过的乙烯/丙烯酸共聚物。若需要的话，可以使用这些材料的共混物。本领域的技术熟练者将会明白，术语“聚氨酯”一般包括含氨基甲酸乙酯和/或脲键的聚合物，这是在本文中要说明的含义，它包括聚醚聚氨酯类、聚酯聚氨酯类和聚碳酸酯聚氨酯类。用于本发明的合适EAA材料的一个例子，是商品名为PRIMACOR Brand 3440购自Dow Chemical Company，Midland MI的材料，它是乙烯和丙烯酸的共聚物，丙烯酸在乙烯和丙烯酸单体的总重量百分数中所占的重量百分数约为9％，该共聚物的熔融指数约为10。聚合物增塑的PVC被认为是一种与单体增塑的PVC明显不同的材料，原因是聚合物增塑剂不会从PVC迁移出去。聚合物增塑的PVC将保持柔韧，并且不会使逆向反射层的光学性能遭到破坏。
用作密封层的合适聚氨酯类，包括聚醚聚氨酯类、聚酯聚氨酯类、聚碳酸酯聚氨酯类，所有这些聚氨酯在本性上可为脂族或芳族，也包括这些聚氨酯的共混物。合适的共混物含有约50至约99重量％的脂族聚酯聚氨酯和约1至50重量％有色的芳族聚醚聚氨酯。合适共混物的一个例子是60重量％商品名为MORTHANE Brand PNO3.214购自Morton International，Seabrook，New Hampshire的脂族聚酯聚氨酯和40重量％有色的芳族聚醚聚氨酯。有色的芳族聚醚聚氨酯是由50重量％商品名为ESTANE Brand No.58810购自B.F.Goodrich Co.，Cleveland，Ohio的芳族聚醚聚氨酯和50重量％的二氧化钛组成，这两种组分预先经合适的方法(如在双螺杆挤压机中)进行混合，而后造粒。另一个合适的聚氨酯例子可经下述方法制得，对约1至约50重量％的二氧化钛直接加入到脂族聚氨酯(如MORTHANE Brand PNO3.214)中的混合物进行双螺杆混合。
一种适用的乙烯/乙酸乙烯酯(“EVA”)共聚物是商品名为ULTRATHANE UEBrand 646-04购自Quantum Chemical Company，Cincinnati，Ohio的共聚物。本领域的技术熟练者将能通过T-剥离试验确定单体含量较高且熔融指数较高的乙烯共聚物较易进行熔融粘合。然而可以看出，若熔融指数和/或单体含量非常高，熔融粘合强度反而下降。
在本发明的一些制品实施方案中，可以使用多层密封层。多层形式的一个例子是将乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(“EVA”)层涂覆到乙烯/丙烯酸共聚物(“EAA”)层上，其中EAA层是紧贴在背衬部件上，EVA层含有约15至约50摩尔％的乙酸乙烯酯(“VA”)，更好地含有约30至约50摩尔％的VA。可以根据增塑剂阻挡层性质和/或对增强部件和其它层(供粘合到微结构表面上之用)的粘合性需要来选择一层。
背衬部件是含有许多含第三种聚合物的复丝股线并具有第一个和第二个面的纤维材料层，该层的第一个面熔融粘合到密封层的第二个表面上。背衬部件中的纤维材料是由许多基本上未被包封树脂饱和的复丝股线制成的。每股线是许多视情况所需缠绕或捻合在一起或不经缠绕和捻合的长丝。股线中长丝的横截面直径可以视情况所需基本上相同或不同。给定背衬部件中的各股线的直径、长丝数目、长度、长丝组成等均可视情况所需基本上相同或不同。
每一股线较好含至少7根长丝，含15或更多根长丝则更好，含约30或更多根长丝最好。股线中至少有一些长丝相对于其它长丝来说是可以自由移动的，就是说其中的长丝并不是在一起缠绕得很紧，或不是粘合在一起，或股线中的空隙不是被树脂(如密封层或基质层的树脂)所饱和，以至于妨碍了长丝的独立移动。结果，股线是比较柔韧的，并使所得制品也具有较大的柔韧性。在将密封层熔融粘合到背衬部件上的过程中，股线不被密封层材料饱和，若将密封层直接与纤维材料层相接触，或将基质层完全嵌入其中的话，则按本发明可以保持较大的柔韧性。
图2表示了股线100的横截面，该股线含有背衬部件104中的许多长丝102，密封层106已熔融粘合到背衬部件上。除了股线100外，背衬部件104中还有基质层108。按本发明，有环绕的聚合物材料粘合在股线上，但不渗透到其内部，使得至少有一些单根长丝能保持相互独立地自由移动。
用于或作为本文背衬部件合适的纤维材料的例子包括织造、非织造和针织的织物，以及松散的纤维材料，所有这些织物都可以是一种或多种聚酰胺、聚酯和纤维素纤维。视所得制品的所需柔韧性，合适的背衬部件的基重(未经涂覆)约为0.5至约20盎司/平方码(约17至约680克/平方米(gsm))。
若需要的话，纤维材料层和/或基质层(若存在的话)可以包含与微结构部件的第一种聚合物不相容的聚合物材料，即不能熔融粘合到其上面的聚合物材料。纤维材料层可以熔融粘合到密封层和/或基质层上。然而，一般来讲，纤维材料层至多仅能较弱地熔融粘合或基本上不能熔融粘合到它们上面，使其长丝能较自由地移动。由于如图2-4所示，纤维材料层是包封在密封层和基质层之间，在密封层和基质层之间形成较强的熔融粘合，使复合制品的结构完整性得以保持。按本发明，纤维材料层可以使复合制品具有较大的撕裂强度、抗张强度等，而不需要将纤维材料层很强地粘合到制品中该层周围的部件上。
PVC一般用在卡车防水布，卷起标志等上面，能提供良好的柔韧性，耐磨性、对紫外射线的稳定性以及低温性能。但PVC一般用了通常多达30至40重量％的单体增塑剂进行高度增塑，为的是获得良好的柔韧性。如美国专利5,069,964(Tolliver)中所述，这种增塑剂若通过制品迁移或渗透，则它会使立方角型逆向反射制品的逆向反射性下降。本发明的一个优点是若需要的话可以选择密封层或背衬部件的基质层作为单体增塑剂的阻挡层。
一种用于卡车防水布、卷起标志等的聚合物材料的替换材料是乙烯/丙烯酸共聚物。与PVC聚合物一样，EAA是柔韧、耐用并且是耐磨的。然而，EAA膜不需要增塑剂就可以保持柔韧性。其它柔韧的乙烯共聚物，如EVA或乙烯/丙烯酸正丁酯共聚物都可以用来涂覆织物的一个外表面。
如上简述，本发明的方法包括：
(a)提供包括(1)基体层和(2)具有一排微结构元件的微结构层的微结构部件，其中微结构元件和/或最靠近所述微结构层的基体层部分包含第一种聚合物；
(b)提供具有第一个和第二个表面，并且含有第二种聚合物的密封层，将密封层的第一个表面上的至少一部分熔融粘合到微结构部件的第一种聚合物部分上；
(c)提供背衬部件，该背衬部件包含纤维材料，所述纤维材料层中有许多含有第三种聚合物的复丝股线，有时还有一层包封股线的部件，该纤维材料层具有第一个和第二个面，
(d)将纤维材料层的第一个面粘合到密封层的第二个表面上；获得具有背衬部件的柔韧的微结构制品。
如图8a所示，在一些实施方案中，将密封层204粘合到微结构部件200的微结构表面202上，即微结构表面202的第一种聚合物上粘合有密封层204的第二种聚合物。如图8b所示，在一些实例中，将密封层210粘合到微结构部件207的基体层206上，密封层210在微结构表面的微结构元件208之间被推进到与基体层206相接触。在这种情况下，基体层206最靠近微结构元件的部分包含第一种聚合物，在其上面粘合有密封层210的第二种聚合物。
按本发明，可以先将密封层以所需图案形式熔融粘合到微结构部件上，然后再以另一种图案形式熔融粘合到背衬部件上，而基本上不会妨碍对微结构部件的熔融粘合(如图3所示)。在一些实施方案中，将微结构部件熔融粘合到密封层上，同时将密封层熔融粘合到背衬部件上。在另一些实施方案中，先将密封层熔融粘合到背衬部件上，然后再熔融粘合到微结构部件上(如图4所示)。
参照图3，微结构部件110的微结构表面112(例如聚碳酸酯)上已在许多熔融粘合点116的位置熔融粘合了密封层114(例如聚氨酯)。在此图中，待将包括纤维材料层120和基质层122(例如聚氨酯)熔融粘合上去。
参照图4，正将具有已用反射层133(例如铝蒸汽涂层)敷上金属的微结构表面132(例如聚碳酸酯)的微结构部件130熔融粘合到密封层134(例如EAA)上，该密封层已与包括纤维材料层138和基质层140(例如聚氨酯)的背衬部件136熔融粘合。
在一些典型的实施方案中，微结构的高度或深度约为3.5密耳(85微米)，密封层的厚度约为2.5密耳(62微米)，纤维材料中股线的厚度约为5至7密耳(125至175微米)，而基质层的厚度约为4密耳(100微米)。然而应明白的是，不在这些范围内的其它尺寸的组件也可以于本发明中使用。一般来说，较好的是密封层的厚度至少为微结构表面上微结构深度的2/3。若股线直径太大，则所得制品的柔韧性会不够；若其直径太小，则制品的撕裂强度会较低。若基质层太薄，则纤维材料在所得制品中可能不够牢固。若任何组件太厚，则所得制品可能没有所需的柔韧性。
可以在本文中使用的熔融粘合方法，包括高频熔接(例如射频熔接和超声波熔接)，直接加热，热挤压，热层压等。
例如，选择了具有许多聚合物微结构的合适的逆向反射微结构表面，而所述聚合物微结构对直接加热粘合到诸如单体增塑的PVC或EAA之类的不相容聚合物上通常是不相容的。则要选择这样的密封层/背衬部件组合件，在其一个面上涂覆有完整的密封层，并在某些情况下有一层不相容聚合物层夹入纤维材料中。将至少一部分微结构表面和至少一部分密封层表面接触在一起，暴露在高频能量如射频下，在大部分情况下还施加压力，或通过热的辊隙。高频能量的频率，场强，位置(顶部或底部)，时间和热辊间隙由操作人员改变并视聚合物组件的适用性进行选择。这种选择取决于这些因素，如各聚合物的介电损耗因子、介电常数、熔融温度和层厚。射频能量的传递是通过安装在合适台板上的天线，该台板压在复合制品的适当表面上，施加合适的压力和合适时间的高频能量。射频熔接在
现代 塑料百科全书(Mordern Plastics Encyclopedia)，1992年版p.350-352，(McGraw-Hill)中有大体上的描述。
在热熔接微结构部件和密封层/背衬部件组合件的过程中，是将它们在一压送辊和一压花热辊之间通过，对组件在压花热辊上所刻的向上隆起的压花图案施加压力。反力压送辊较好是充分硬的表面光滑的橡胶辊，例如85肖氏A硬度计的辊子。压花辊上的图案应是只在其向上隆起的部位对材料施加压力进行熔接。视所用聚合物的组成，将压花辊和硬度计的硬辊加热到合适的温度。压花图案可为几种合适的图案，例如下述链状连接的图案。
在另一种可用的方法中，宜用挤压涂覆法将一相容的密封层聚合物涂覆到背衬部件上，使之冷却后，将密封层的一部分与微结构部件的结构表面(敷上金属或未敷金属)相接触，将所得的组合件结构接受足以将密封层/背衬部件组合件熔融粘合到微结构表面许多位置上的条件处理(较好是如上所述的高频熔接或通过热的咬送)。
超声波熔接可以用来实现本发明的熔融粘合。在超声波熔接中，高频机械振动通过机器的一个配偶件传送到接合界面上。在接合界面上所施加的力以及表面摩擦和分子间的摩擦这三者相结合提高了温度，直至达到材料的熔点。力一直保持到振动停止和熔接完成之后。参见现代塑料百科全书(1992)，p.353-356。
本发明也设想可采用这样一种微结构表面，它用金属和其它合适的反射涂层进行镜面涂覆，以便改变微结构部件的光学性能。本发明认为当使用RF熔接时必须敷上金属的涂层形成图案，而将RF熔接限制在其没有金属化的区域。应明白有一部分可能包含所有的凸起表面或小于整个表面。
图5图示了本发明逆向反射制品50的一个实例，该制品包括逆向反射层52和其上覆有密封层54的聚合物涂覆的背衬部件53，并包括PVC层55和纤维材料层57，它们是使用来自台板56的射频熔接能量在逆向反射层52和密封层54之间产生的RF熔接58而熔化的。
图6图示了一种制造本发明逆向反射制品60的加热法，该制品包括逆向反射层62和含有密封层64的聚合物涂覆的织物材料层63，并包括在压花辊66和橡胶辊70之间通过的PVC层65和织物67。压花辊66上具有向上凸起脊68构成的图案，这样在辊66和70之间加热和加压，就可以在逆向反射层62和密封层64之间形成与向上凸起脊68的图案相对应的热熔接72。
图7图示了用于制造本发明具有链状连接图案的制品的压花辊一部分的平面图。压花辊188在其表面上具有向上凸起的压花元件192，以便在本发明制品上形成与向上凸起脊192的压花图案相对应的热熔接图案。图7是压花辊188表面上的向上凸起压花图案192的平面图，图上示有该图案的尺寸A，B和C。尺寸A的范围较好约为4至约50毫米(“mm”)，尺寸B的范围较好约为4至约50mm，尺寸C的范围较好约为0.4至约4mm。
本发明的一个优点是本发明的制品可以制成能保持优异柔韧性的制品，不会有破裂或机械损坏。例如，这种片可以绕着弯曲的或其它非平面的表面缠绕，不会发生损坏。在一个试验中，其柔韧性可以将微结构制品在直径为3.2mm(0.125英寸)的圆柱形心轴上进行缠绕来测量。该试验是在0℃下进行的，获得了良好的结果，没有产生看得见的裂纹。
本发明的制品可以制成柔韧很好的形式，以便用于柔韧性基材如PVC帆布上，这是使用单体增塑剂达到柔韧性的，同时制品又能不致因单体增塑剂的加入而性能(如导致光学性能)的降低。
视情况所需，在微结构部件中可以加入着色剂，紫外吸收剂，光稳定剂，自由基清除剂或抗氧化剂，加工助剂如防粘剂、脱模剂、润滑剂，和其它添加剂。当然，可以视所需的颜色来选择具体的着色剂(例如染料和颜料，有时还带有荧光)。着色剂的加入量一般约为0.01至1重量％。紫外吸收剂的加入量一般约为0.5至2重量％。紫外吸收剂的例子包括苯并三唑衍生物，例如购自Ciba-GeigyCorporation，Ardsley，New York的商品TINUVIN Brand 327，328，900，1130和TINUVIN-P Brand；二苯酮的化学衍生物如购自BASF Corporation，Clifton，NewJerswy的商品UVINUL-M40，408，D-50；还有购自Neville-Synthese Organics，Inc.，Pittsburgh，Pennsylvania的商品SYNTASE Brand 230，800，和1200；或丙烯酸二苯酯的化学衍生物，例如也购自BASF Coporation，Clifton，New Jersey的商品UVINUL-N35和539。可以使用的光稳定剂包括受阻胺，其用量一般约为0.5至2重量％。受阻胺光稳定剂的例子包括购自Ciba-Geigy Corp.Ardsley，New York的商品TINUVIN-144，292，622，770和CHINASSORB-944。可以使用用量一般约为0.01至0.5重量％的自由基清除剂或抗氧化剂。合适的抗氧化剂的例子包括受阻酚树脂，例如购自Ciba-Geigy Corp.，Ardsley，New York的商品IRGANOX-1010，1076，1035和MD-1024和IRGAFOS-168。可以加入少量，一般不大于聚合物树脂重量的1％的其它加工助剂以改进树脂的加工性能。有用的加工助剂包括购自Glyco Inc.，Norwalk，Connecticut的脂肪酸酯类或脂肪酸酰胺类、购自Henkel Corp.，Hoboken，New Jersey的金属硬脂酸酯类或购自HoechestCelanese Corporation，Somerville，New Jersey的WAX E。
实施例
本发明的特征和优点将在下述实施例中作进一步的说明。除非另有说明外，本文中的所有份数和百分数均以重量表示；“gsm”是指克/平方米。
微结构部件
将熔融的聚碳酸酯树脂(商品名MAKOLON Brand 2407，购自MobayCorporation(现是Bayer公司)，Pittsburgh，Pennsylvania)浇铸到具有许多深度约为89微米(3.5密耳)立方角形凹槽的加热的微结构镍模具中。大体上按美国专利4,588,258(Hoopman)中所述的方法，用立方角元件的一对配合件形成凹槽，其光轴则与主槽偏离或倾斜8.15度。镍模具的厚度为508微米(20密耳)。将模具加热到215.6℃(420°F)。将温度为288℃(550°F)的熔融聚碳酸酯以约为1.03×107至1.38×107帕斯卡(1500至2000磅/平方英寸)的压力浇铸进入模具0.7秒钟，复制出微立方凹槽形状的微结构部件。在聚碳酸酯填充立方凹槽时，多余的聚碳酸酯沉积在模具上，沉积厚度约为104微米(4密耳)，形成连续的基面层。
然后将购自Morton International，Seabrook，New Hampshire的预先挤压制成的75微米(3密耳)厚的脂族聚酯聚氨酯基体层，层压到表面温度约为191℃(375°F)的连续的聚碳酸酯基面层的表面上。接着用室温空气吹冷该组合层压的聚碳酸酯和聚氨酯微结构部件18秒钟，至温度约为70℃至85℃(160°F至190°F)使材料固化。随后从模具取出层压件。
层压强度
可以使用T-剥离试验测量微结构部件和密封层之间的熔融粘合强度。除了注明的不同外，本文所用的T-剥离试验是基于美国材料试验学会(ASTM)试验号D1876-93。将样品切成约25mm(1英寸)宽的条，RF或热熔接部位应平行于条的长度方向。夹片的分离速度为305mm/min(12英寸/分钟)。自剥离前沿沿熔接部位移动约20mm起记录下峰值和平均剥离力。
实施例1
将购自Milliken Co.，Spartanburg，South Carolina的包含1000旦尼尔纤维、在各方向上每厘米上有3.5根经纱(每英寸9根经纱)、基重约为95gsm(每平方码2.8盎司)的稀松组织聚酯纤维材料用作背衬部件的纤维材料层。此织造纤维材料含有允许熔融的热塑性树脂从其中流过的许多孔。在纤维材料的一个主要表面上热层压一层预先挤压涂覆过的不相容EAA层(厚153微米(6密耳))，形成基质层。EAA是商品名为PRIMACOR 3440的粒料，购自Dow Chemical Co.。在纤维材料的第二个主要表面上热层压一层预先挤压涂覆过的63.5微米(2.5密耳)厚的聚氨酯层，作为密封层。该聚氨酯以粒料购自Thermedics Co.，Wobum，Massachusetts，它是上过二氧化钛颜料的脂族聚酯聚氨酯，肖氏A硬度为93。
制造五个这样的密封层/背衬部件的组合件，供粘合到上述逆向反射片上，供随后进行T-剥离试验之用，其上过颜料的聚氨酯层熔融粘合到逆向反射片的独立片的微结构表面上。
实施例2
除了聚氨酯层的厚度为127微米(5密耳)外，其余均按实施例1的方法制造两个密封层/背衬部件的组合件。
实施例3
按实施例1的方法制造四个密封层/背衬部件的组合件，粘合到逆向反射片上，随后进行T-剥离试验，所不同的是聚氨酯是60重量％购自MortonInternational，Seabrook，NH商品名为MORTHANE PNO3.214的脂族聚酯聚氨酯粒料与40重量％上过颜料的芳族聚醚聚氨酯(它是商品名为ESTANE 58810购自B.F.Goodrich Co.，Cleveland，OH的含50重量％二氧化钛和50重量％芳族聚醚聚氨酯的上过颜料的芳族聚醚聚氨酯，该聚氨酯预先在双螺杆挤压机上化合并造粒)的共混物。
实施例4
按实施例3的方法制造四个密封层/背衬部件的组合件，供粘合到逆向反射片上，随后进行T-剥离试验之用，不同的是聚氨酯层的厚度为114微米(4.5密耳)。
实施例5A-5D
按实施例1的方法制造四个密封层/背衬部件组合件，所不同的是经挤压的双层膜代替聚氨酯层，在所述的双层膜中一层是EAA，另一层是EVA，其中乙酸乙烯酯在EVA层中所占的百分数列于表1中。将双层膜的EAA面层压到组合件的第二个主要表面上。在各个制品中EAA层的厚度为50微米(2密耳)，实施例5A和5B制品中EVA层的厚度为12微米(0.5密耳)，而实施例5C和5D制品中该层的厚度为25微米(1密耳)。
实施例6
除了组合件的两个主要表面都有聚氨酯涂层外，此实施例的制品按实施例4的相同。制造三个这样的样品，供粘合后进行T-剥离试验之用。
实施例7
在这些结构中，使用商品名为ULTREX由Burlington Industries制造的聚合物涂覆的尼龙织造密织布。此聚合物涂覆的织物，其涂覆后的基重为每平方码约4.5盎司(约150gsm)，每英寸有60×120根经纱(每厘米152×304根经纱)，它是由约200旦尼尔的尼龙纤维组成的。此纤维材料层一个主要表面上的基质层允许水蒸气通过聚合物涂覆的纤维材料，却不让液体水通过。在未涂覆的一面上热层压上厚度达114微米(4.5密耳)的实施例3所述的聚氨酯，形成一层密封层。制造三个这样的结构，供粘合后进行T-剥离试验之用。
实施例8
在这些结构中，使用在两个方向上均为每厘米约152根经纱(每英寸60根经纱)，基重约为107gsm(每平方码约3.2盎司)的织造尼龙纤维材料作为背衬部件。在其一个主要表面上热层压实施例3的聚氨酯，层压上去的厚度为114微米(4.5密耳)，形成一层密封层。制造两个这样的样品。
实施例9
按如下所述的方法制造密封层。在挤压机中加入60％脂族聚酯聚氨酯(MORTHANE Brand PNO3-214)和40％芳族聚酯聚氨酯的共混物，在PET载体膜上进行挤压。该芳族聚氨酯是由50％购自B.F.Goodrich，Clevland，Ohio的ESTANE Brand 58110芳族聚酯聚氨酯和50％二氧化钛的混合物组成的。该混合物预先在双螺杆挤压机进行混合，并造粒。挤压出的密封层的厚度为64微米(0.0025英寸)。PET载体膜的厚度为51微米(0.002英寸)。
将微结构部件和此密封层送入钢质压花辊和肖氏A硬度为75的橡胶辊之间的辊隙中。使微结构部件接触压花辊，其具有立方角的一面朝外。密封层的PET载体膜则接触橡胶辊，密封层本身朝外。将钢质压花辊加热到243℃(470°F)。这两个辊子以1.52米/分钟(5英尺/分钟)的速度转动，在辊隙上的作用力约为86牛/厘米(50磅/英寸)，结果在微结构部件具有立方角的一面和密封部件之间产生粘合。所得的产品作为逆向反射片。
除了不使用不相容的EAA层外，其余均按实施例1的方法制造背衬部件。将聚氨酯膜和聚酯纤维材料层送入辊隙中，此时聚氨酯膜与热筒(hot can)接触，聚酯与橡胶辊接触。在温度为104至116℃(220至240°F)，线速度为6至12米/分钟(20至40英尺/分钟)，辊隙压力为12至26牛/厘米(7至15磅/英寸)条件下，进行这两层膜的层压。所得的背衬部件中稀松织物是部分嵌入在聚氨酯膜中。
将逆向反射片层压到背衬部件上，制得本发明的制品。使背衬部件接触热筒，露出其稀松织物的一面。逆向反射片则接触橡胶辊，露出密封层。在温度为104至116℃(220至240°F)，线速度为3至12米/分钟(10至40英尺/分钟)，辊隙压力为12至24牛/厘米(7至14磅/英寸)条件下，进行逆向反射片和背补部件的层压。
对比例A
使用购自Verseidag-Indutex GmgH，Krefeld，Germany商品名为DURASKIN型号为B156035的聚合物涂覆的织物作为背衬部件。该经涂覆的织物是每平方米610克(18盎司/平方码)的织造聚酯稀松织物，在其两面上涂有高度单体增塑聚氯乙烯作为基质层。四个这样经涂覆的织物，粘合于逆反射片后，进行T-剥离试验。
对比例B
在此实施例中，除了用与涂覆在第一主要表面上相同的挤压的EAA层代替聚氨酯层外，其余均按实施例1的方法制造聚合物涂覆的织物。制造一个这样类型的样品。
对比例C
使用确认商品名为393-2457-372购自Reflexite Corporation的商品逆向反射制品。它是含PVC的具有立方角的层，粘合(熔融粘合)到PVC涂覆的稀松织物上。
组装件
将实施例1-8(如表1所列)的一些密封层/背衬部件组合件与分开的逆向反射片层压在一起，其相容层面对着反射片的那些立方角元件，按约4mm宽×180mm长的线型图案进行热熔接。在热台板压机中对样品进行热熔接，具有向上凸起脊(3mm高×2.8mm宽×180mm长)的铝板连接在压机的上台板上面。各样品中的逆向反射层用贴近密封凸起脊的一层25微米聚酯对苯二甲酸酯薄膜保护起来。背衬部件也用贴近底部台板的一层51微米聚酯对苯二甲酸酯薄膜保护起来。将两个台板预热到160℃(320°F)，样品放在压机中，在35,000(8000 lbf)的力作用下令压机的两个压板闭合，持续3至5秒钟，之后打开取出样品。然后从样品上揭下这两层聚酯对苯二甲酸酯保护薄膜层。表1列出了热粘合的样品。也可以使用钢质压花辊和橡胶辊来实现热粘合。钢质辊一般是加热的，它具有如图8所示的链状连结图案。
实施例1-8和对比例A，B和C的所有样品都如实施例1所述，与分开的层压片层压在一起，此时密封层面对着逆向反射片的那些立方角。使用宽为3.2mm(0.125英寸)，长约为2.54cm(1英寸)的条形模具对样品进行层压熔接。在频率为27.12Mhz条件下使用约1至2kW的射频能量。表1所列的发电机功率实际上表示为4千瓦的百分数。例如，第一格的输入功率为4千瓦的42％，即1.7千瓦。按表1设置熔接设备的条件。在熔接过程中施加的压力约为2000psi(约1.4N/cm3)，熔接设备模具件之间的间隙为0.5mm(2密耳)或约0.25mm(1密耳)(分别表示为“L”大，和“S”小)。所用的(RF)熔接设备来自Thermatron，Electronics，Wilcoxand Gibbs，New York的分公司，New York。
然后对这样组装的逆向反射制品，按先前描述的T-剥离试验进行粘合强度的测试，结果列于表1中。从表1可以看出，本发明制品的峰值和平均T-剥离力普遍都较高。对比制品的T-剥离力高的情况，剥离破坏类型是内聚性的(破坏发生在聚合物涂覆织物的涂层内)，而这都是不合适的。
表1
| RF熔结 | 热熔结 | |||||||||||
| 实施例 | 顶部底部 | 发电机功率 | 时间(秒) | 板的压力(Amp.) | 间隙 | 峰值N | 平均N | 破坏类型 | 峰值N | 平均N | 破坏类型 | |
| 1 | T | 42 | 3 | 0.456 | L | 5.3 | 3.6 | RF | 8.0 | 5.3 | RF | |
| T | 48 | 3 | 0.513 | L | 9.3 | 6.2 | RF | |||||
| T | 45 | 3 | 0.456 | S | 9.8 | 7.1 | RF | |||||
| T | 50 | 3 | 0.532 | S | 10.7 | 8.5 | RF | |||||
| T | 42 | 3 | 0.456 | S | 13.3 | 10.2 | RF | |||||
| 2 | T | 38 | 3 | 0.399 | L | 16.0 | 12.9 | RF/RC | 7.6 | 5.3 | RC | |
| T | 42 | 3 | 0.456 | L | 25.4 | 17.3 | RF | |||||
| 3 | T | 45 | 3 | 0.475 | L | 5.3 | 3.1 | RF | 8.0 | 4.9 | RF | |
| T | 45 | 3 | 0.475 | S | 5.3 | 4.0 | RF | |||||
| T | 50 | 3 | 0.532 | S | 8.9 | 5.3 | RF | |||||
| T | 45 | 3 | 0.475 | L | 10.2 | 6.2 | RF | |||||
| 4 | T | 38 | 5 | 0.399 | L | 8.5 | 5.8 | RF | 12.0 | 7.6 | RF/RC | |
| B | 45 | 3 | 0.475 | L | 10.2 | 7.1 | RF | |||||
| T | 42 | 5 | 0.456 | S | 12.5 | 8.9 | RF | |||||
| T | 42 | 3 | 0.456 | L | 15.1 | 9.8 | RF | |||||
| 5A5B5C5D | T | 55 | 3 | 0.57 | S | 2.2 | 1.3 | CO | 3.6 | 1.8 | RC | |
| T | 50 | 3 | 0.532 | S | 1.8 | 1.3 | CO | 3.1 | 1.8 | RF | ||
| T | 50 | 3 | 0.532 | S | 0.4 | 0.4 | RC | 0.4 | 0.4 | RC | ||
| T | 55 | 3 | 0.57 | S | 0.9 | 0.4 | RC | |||||
破坏类型；RF指从织物上剥离
RC指从立方角元件上剥离
CO指在相容层中发生的内聚性破坏
表1(续)
| RF熔结 | 热熔结 | ||||||||||
| 实施例 | 顶部底部 | 发电机功率 | 时间(秒) | 板的压力(Amp.) | 间隙 | 峰值N | 平均N | 破坏类型 | 峰值N | 亚均N | 破坏类型 |
| 6 | T | 25 | 3 | 0.266 | L | 3.1 | 1.8 | RC | 13.8 | 8.0 | RF |
| T | 28 | 3 | 0.285 | L | 11.6 | 6.7 | RC | ||||
| T | 29 | 3 | 0.304 | L | 21.8 | 15.1 | RF | ||||
| 7 | T | 38 | 3 | 0.418 | L | 9.8 | 7.1 | RF | 10.7 | 8.5 | RF/RC |
| B | 35 | 3 | 0.38 | L | 10.7 | 9.3 | RF | ||||
| T | 35 | 3 | 0.38 | L | 12.9 | 9.8 | RF | ||||
| 8 | T | 35 | 3 | 0.38 | L | 5.3 | 4.0 | RF | 6.2 | 4.4 | RF/RC |
| B | 35 | 3 | 0.38 | L | 16.0 | 13.8 | RF | ||||
| A | T | 26 | 3 | 0.266 | L | 0.4 | 0.4 | RC | |||
| B | 26 | 3 | 0.266 | L | 0.9 | 0.4 | CO | ||||
| B | 30 | 3 | 0.304 | L | 2.2 | 1.8 | CO | ||||
| T | 30 | 3 | 0.304 | L | 4.4 | 2.7 | CO | ||||
| B | T | 55 | 3 | 0.57 | L | 0.0 | 0.0 | RC | |||
| C | 1.3 | 0.9 | CO | ||||||||
破坏类型：RF指从织物上剥离
RC指从立方角上剥离
CO指在相容层中发生的内聚性破坏
在不偏离本发明的范围和精神下，对本发明所作的各种改进和改变对本领域的技术熟练者来说都是显而易见的。
Claims (17)
1.一种立方角逆向反射片，它包含：
(a)一微结构部件，它包括一层基体层和一层具有一排立方角元件(112)的微结构层(110)，其中所述立方角元件和/或最靠近所述微结构层的基体层部分包含第一种聚合物，所述第一种聚合物是热塑性聚合物；
(b)一层密封层(114)，它具有第一个和第二个表面，包含第二种聚合物，所述密封层的所述第一个表面上的至少一部分熔融粘合到所述微结构部件上，所述第二种聚合物是与第一种聚合物相容的聚合物；其特征在于所述逆向反射片还包含：
(c)一层背衬部件(118)，所述背衬部件包含纤维材料(120)，该纤维材料中有许多含有第三种聚合物的复丝股线，并具有第一个和第二个面，所述纤维材料的所述第一个面熔融粘合到所述密封层的所述第二个表面上，所述第三种聚合物是与第一种聚合物不相容的聚合物。
2.如权利要求1所述的逆向反射片，其中将所述密封层的至少一部分熔融粘合到所述基体层上。
3.如权利要求1所述的逆向反射片，其中将所述密封层的至少一部分熔融粘合到所述微结构层上。
4.如权利要求1所述的逆向反射片，其中将所述密封层的至少一部分熔融粘合到所述基体层和所述微结构层上。
5.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述微结构层上具有许多立方角元件，并且所述逆向反射片的逆向反射系数大于250堪德拉/勒/平方米。
6.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述纤维材料选自织造材料，非织造材料，针织材料和松散股线的织物。
7.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中在股线中至少有一些长丝相对于其它长丝是可以自由移动的。
8.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述股线的主要部分未被包封聚合物浸渍。
9.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述纤维材料直接与所述密封层相接触。
10.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述背衬部件还包括基质层。
11.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述第一种聚合物的熔点高于所述第二种聚合物的熔点。
12.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述密封层包含介电损耗因子大于0.06的聚合物。
13.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述密封层包封住密封单元中的所述微结构部件部分。
14.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述第一种聚合物，所述第二种聚合物和所述纤维材料分别包含不同的聚合物。
15.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的逆向反射片，其中所述逆向反射片是充分柔韧的，所以在0℃时能贴合直径为3.2mm的心轴，不出现可见的裂纹。
16.如权利要求1所述的逆向反射片，它可应用于以下用途，道路标志的一部分、卷起标志、衣服制品、附件包袋、背包、保护性覆盖物、片、防水布、报警带、装饰性织带、结构性织带，或连接到这些物件上的补片。
17.一种制造如权利要求1所述的包括背衬部件的立方角逆向反射片的方法，所述方法包括：
(a)提供包括基体层和具有一排立方角元件(112)的微结构层(110)的微结构部件，其中所述立方角元件和/或最靠近所述微结构层的所述基体层部分包含第一种聚合物，所述第一种聚合物是热塑性聚合物；
(b)提供具有第一个和第二个表面，并且含有第二种聚合物的密封层(114)，将所述密封层的所述第一个表面上的至少一部分熔融粘合到所述微结构部件上，所述第二种聚合物是与第一种聚合物相容的聚合物；其特征在于所述方法还包括：
(c)提供背衬部件(118)，所述背衬部件包含纤维材料(120)，该纤维材料中有许多含有第三种聚合物的复丝股线，并具有第一个和第二个面，所述第三种聚合物是与第一种聚合物不相容的聚合物；
(d)将所述纤维材料的所述第一个面熔融粘合到所述密封层的所述第二个表面上。
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