CN1436309A - 具有增强的着色性的立方角逆向反射制品 - Google Patents

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Abstract

一种逆向反射片，它包括透明膜、上面带有着色字符的着色层和逆向反射立方体层。所述立方体层包括许多由至少两组相交的沟槽限定的立方角元件。一层金属膜置于至少部分立方角元件上。着色层置于透明膜和立方体层之间，它带有的着色字符的排列与至少一组相交沟槽的排列相一致。

Description

具有增强的着色性的立方角 逆向反射制品
发明的背景
本发明总体上涉及反射制品。本发明具体涉及具有许多立方角元件的逆向反射片。
逆向反射元件配置成观察表面接受入射的光线，随后如此改变该光线即使之向回朝其光源方向反射。逆向反射材料一般用于提高附着有该逆向反射材料的低光能见度制品的可见性。这种材料用于从交通标记至自行车反射器的各种用途。通过提高低光能见度制品的可见性，逆向反射制品总体上增强安全性、提供装饰性并增加易见性。
两种已知类型的逆向反射材料包括微球基逆向反射片和立方角逆向反射片。微球基逆向反射片(有时称为微球片)使用许多微球，它通常至少部分嵌入粘合剂层并带有相应的镜面反射或漫反射材料(例如颜料颗粒、金属片、蒸气镀层)以逆向反射入射的光线。但是，一般来说，这种逆向反射片的逆向反射效率低于立方角逆向反射片的效率。
立方角逆向反射片包括一个基体部分，它通常具有一个基本平面的观察表面和一个带有许多立方角元件的结构表面。每个立方角元件包括三个相互间基本垂直的并在立方体顶点相交(或者当立方体顶点是截去时，它们会聚于最高部分)的光学面。已知用镜面反射镀层处理结构表面以改进大入射角时的性能。其一个例子是蒸气镀覆的逆向反射片。
立方角逆向反射片的逆向反射性比微球逆向反射片高得多，所述逆向反射性用单位每平方米每勒克斯坎德拉表示。但是，某些图形用途不仅需要高逆向反射性，而且需要高的白天“白度”。物体的白度有时用该物体三色坐标(x，y，z)中的第二个来表示，因此称为“cap-Y”。cap-Y的数值范围为0(全黑物体)至100(全白物体)。物体的白度有时也用其“亮度因子”(为0-1)表示。如果可提高立方角逆向反射片的白天白度而基本不减小逆向反射性，则这种逆向反射片可在图形用途中具有更广泛的用途。在结构表面上带有铝或其它金属蒸气镀层的立方角逆向反射片往往会具有稍微灰色而非白色的外观。
过去，提高立方角逆向反射片白度的一种方法是在片材上印刷白色油墨。这种印刷方法包括在透明覆盖层的外表面上进行印刷或印刷在立方体层的结构表面上。尽管这些方法有助于提高蒸气镀覆的立方角逆向反射片的白度，但是它会降低或牺牲反射片的逆向反射性。因此，本领域需要更耐久的、廉价的、容易制造的逆向反射片，并减少对逆向反射性的影响。
发明的概述
逆向反射片包括透明膜、带有着色字符的着色层和逆向反射立方体层。所述立方体层包括许多由至少两组相交的沟槽限定的立方角元件。至少在部分立方角元件上放置有金属膜。着色层置于透明膜和立方体层之间，并且它带有的着色字符的排列与至少一组相交的沟槽相一致。
附图简述
图1A是逆向反射材料片的顶部透视图；
图1B是另一个实例逆向反射材料片的顶部透视图；
图2是部分图1A逆向反射片的顶视图；
图3是部分图1A逆向反射片的顶视图；
图4是部分图1A逆向反射片的顶视图；
图5是图1A逆向反射片的剖面立面图。
发明的详细描述
图1A是逆向反射材料片1的透视图，它具有许多立方角元件。图1A所示的逆向反射片1适合一系列用途，包括交通标记、衣物、交通工具标记和其它需要高易见度或逆向反射性并具有图案的用途。逆向反射片1包括覆盖层34(见图5)、逆向反射层(例如包括观察表面33的立方体层32)和结构表面35(见图3和图5)。逆向反射片1还包括着色的字符16(在本实例中它是相交的平行组)。图1B是逆向反射材料1a的另一个例子，其中立方体层32a沿多个方向排列，并呈现两组纵向带3a、3b。
图2是由观察表面33观看的逆向反射片放大的平面图，可详细观察到其结构表面35。在结构表面35形成有三组平行的沟槽4、6、8，限定立方角元件10和12，所述立方角元件10和12各自具有三个面，分别在顶点10a和12a会聚。顶点10a、12a从结构表面35突起，是元件10、12背面的顶端，沟槽4、6、8的“底部”或“顶点”(最前面部分，此处对置的沟槽的侧面相交)限定元件10、12的三角形底部。立方角元件10的表面包括相互垂直的沟槽侧面4a、6a、8a，结构12的表面包括相互垂直的沟槽侧面4b、6b、8b。为便于说明，在图2中仅显示沟槽4、6、8的部分侧面。
沟槽组以约60°夹角相交。立方角元件的表面基本光滑，通过金属化，它具有高的镜面反射率和低的即可忽略的漫反射率。如图所示，立方角元件10和12由三组沟槽4、6和8限定。还已知由两组沟槽限定的立方角元件。
图3是部分逆向反射片的顶视图。为简便起见，所示的逆向反射片14由平行的沟槽4、6和8限定。尽管所示的沟槽4、6和8带有约60°的角度，但是可使用其它合适的角度。逆向反射片14包括带颜料的字符16，其图中所示的形状为两条平行的标记18，该标记的排列与沟槽4的排列基本一致。字符16沿逆向反射片14的剩余部分重复以提高白天观察时的着色性。在一个实例中，字符16带有白色以提高逆向反射片14的cap-Y值。字符16可包括点的集合或其它合适的形状。在所示的实例中，这些特征的排列与至少一组沟槽4、6或8的排列基本一致。通过使字符16的排列与至少一组沟槽的排列基本一致，对于一定的着色性增加而言很少有逆向反射性损失。同时，对于给定的单位面积的着色性，使字符16与至少一组沟槽的排列相一致可提高逆向反射性。在图1B的实例中，字符的排列与一组纵向条(例如纵向条3a)的至少一个沟槽的排列相一致。可以预期字符的排列可以与两组纵向条3a、3b的至少一个沟槽的排列相一致。
图4是部分图1A逆向反射片的平面图。图4所示的该部分逆向反射片1与图3所示的相同，但是着色字符16包括两组平行条18、22(如图1A和1B所示的字符条)。在图4所示的实例中，各组字符条的排列仍然与沟槽组4、6、8中一组的排列基本一致。例如字符条18的排列与沟槽4的排列基本一致，字符条22的排列与沟槽8的排列基本一致并沿逆向反射片1的长度延伸。因此，字符条16和1 8以角度θ相交，该角度θ与沟槽4和8相交的角度基本相同。本领域的普通技术人员可以理解着色字符16可包括与沟槽组同样数量的字符条。在一个实例中，字符条16和18具有0.1mm至约2.0mm的均匀的宽度。另外，尽管也可以具有其它覆盖率，但是着色字符较好覆盖10-80％的逆向反射表面。
图5是本发明一个实例的逆向反射片24的剖面立面图。逆向反射片24包括基层26、粘合剂层28、金属层30、立方体层32和覆盖层34。较好的是，基层26是粘附在粘合剂层28上的衬里(例如硅氧烷涂覆的剥离衬里)。在一个实例中，粘合剂层28是压敏粘合剂，但是粘合剂层28可以是任何合适的粘合剂。一个具体的例子是增粘的丙烯酸压敏粘合剂。层28还粘附在金属层30上，金属层30较好为沉积在立方体层32上的蒸发的铝镀层。发现使用合适的底涂材料(例如涂覆在立方体层32上的钛金属阴极溅射涂料)能增强沉积金属的粘合性。如已知的那样，使用金属层(例如层30)可提高立方体层32的入射角。
立方体层32可以是适合将光线朝其光源方向回射的任何合适的立方体层，例如立方体层可以由聚碳酸酯形成。或者，可以由可辐照固化的环氧丙烯酸酯树脂浇注该立方体。在一个实例中，层32包括基本平面的观察表面33和结构表面35，尽管可以是其它观察表面。层32还可包括相互倾斜的立方角元件(例如图2的元件10、12)，从而在较宽的入射角范围内改进逆向反射性。
覆盖层34包括基本透明的覆盖膜36、着色层38和着色字符16。在一个实例中，层34是由聚酯和共聚聚酯层(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和对苯二甲酸乙二醇酯共聚物层(PET/COPET))构成的。术语“对苯二甲酸乙二醇酯共聚物(COPET)”是指聚对苯二甲酸乙二醇酯与另一种单体(例如间苯二甲酸酯)的共聚物。覆盖层34是由两种树脂共挤出而成的。聚酯材料的例子包括常购自EastmanChemical Company of Kinsport，TN的聚酯材料。共聚聚酯材料的例子是购自Eastman Chemieal Company of Kinsport，TN的下列牌号的产品：SpectarCopolyester 14471、Eastar PCTG Copolyester 5445和Eastar CopolyesterGN071。一种合适的共聚聚酯材料是美国3M公司制造的并命名为80/20。在本实例中，层34是PET/COPET，其中层36是PET而层38是COPET。层34可称为“双层”，其中层34包括两层。由图可见，着色的字符16置于保护元件的覆盖层34的表面上。这种着色字符的放置可采用轮转凹版印刷法完成。本领域的普通技术人员可容易地设计、切割凹版印刷筒并使用本方法印刷这种COPET“双层”。或者，着色字符16可置于立方体层32上。
膜36适合户外放置。因此，膜36可具有抗紫外光、防水和抗冲击性。另外，膜36还适合置于约-30℃至60℃的温度下。在一个实例中，PET膜36包括紫外光稳定剂。例如，膜36可包括三嗪紫外光吸收剂，该紫外光吸收剂具有宽波段紫外光(峰值为300-360nm)吸收性和低挥发性，兼有浅色、性能优良、高温稳定性和UV稳定性。一种这种三嗪UV吸收剂是购自Cytec Industries(Batavia，IL)的CYasorb UV-1164。除了紫外光稳定剂以外或者代替紫外光稳定剂，可向层36加入另一种类型的添加剂以保护其免遭光线的影响。这种添加剂的一个例子是位阻胺光稳定剂(HALS)。一组HALS组分是含由取代的羟基哌啶制成的聚合化合物(包括羟基哌啶与琥珀酸或与三嗪的缩聚产物)的组分。具体的HALS化合物是1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶与琥珀酸的缩聚产物。一组合适的HALS组分是例如以Tinuvin(例如Tinuvin 662)的商标购自Ciba of Tarrytown，New York的HALS组分。另外，UV稳定剂和HALS可单独使用或组合使用，并可加至PET层36和COPET层38中的一层或两层中。
着色层38是透明的并包括着色字符16。层38可以是透明的(未着色的)或者可以是着色的以便使逆向反射片24具有视觉效果。例如，如果逆向反射片24用作停车标记，层38可着红色。或者，层36和38可以是着色的。同样，立方体层32可以是着色的。较好的是，覆盖层的内表面印有颜色并覆盖着色的字符16。层38较好由COPET构成，在实例中比PET更容易印刷。除了上述轮转凹版印刷法以外，可采用本领域已知的方法将着色字符16网印在层38上。在一个实例中，用于字符的油墨是带有二氧化钛颜料的乙烯基树脂，它与要印刷的COPET层相容。
尽管将层34描述为PET/COPET双层，但是层34也可由其它材料(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))构成。在本实例中，层34是单层。在另一个实例中，层34是聚氨酯。所述单层可包括添加剂。在带单层的实例中，带颜料的字符放置在单层层34的外表面上或者在层34与立方体层32之间的内表面上。
在将带颜料的字符16印刷在覆盖层34上以后，将层34层压(例如加热层压)或用其它方法附着在立方体层32上，形成逆向反射片24。这种层压可用本领域已知的任何合适的方法完成。加热层压尤其适合带PET/COPET覆盖层的逆向反射片。在将字符印刷在COPET层上以后，油墨的溶剂会导致COPET层产生一定的结晶，从而使该层在某种程度上发雾。再加热结晶的COPET(例如在加热层压过程中)可将其转化成无定形状态，从而提高该层的透明度。另外，通过加热层压可强化PET层和COPET层之间的粘合。
根据上面的描述，一种说明性的逆向反射片是如下制得的：用含二氧化钛颜料的乙烯基树脂油墨印刷PMMA覆盖膜。印刷图案是方格线，其故意设计成与立体层沟槽的排列相一致。随后使用标准的热加工法制得聚碳酸酯立方体层。使用标准的加热层压技术将覆盖层层压在立方体层上，同时确保覆盖层的印刷面朝立方体层，从而将印刷字符埋在覆盖层下。随后用金属底镀层(如钛)通过阴极溅射底镀立方体层的相反一侧。完成底镀后，将一层蒸发铝沉积在底镀表面上。在立方体层的金属表面上施加粘合剂以完成逆向反射片。
在另一个实例中，使用相同的方法，但是用PET/COPET双层取代PMMA覆盖层。PET/COPET双层优于PMMA。例如，PET/COPET通常比PMMA便宜，在将覆盖层34加热层压在立方体层上时无需附加的光滑薄膜。PET/COPET的脆性低，不易碎裂。
尽管参照具体实例对本发明进行了描述，但是本领域的普通技术人员可以理解在不偏离本发明精神和由所附权利要求限定的范围的情况下可对其形式和细节进行变化。

Claims (35)

1.一种立方角逆向反射片，它包括：
具有观察表面和带有许多立方角元件的结构表面的立方体层，所述立方角元件是由至少两组相交的平行沟槽所限定，该立方体层还包括置于至少部分立方角元件上的金属膜；
基本透明的覆盖层，它具有正表面和与立方体层观察表面相连的背面；
置于覆盖层上的着色字符；
所述着色字符的排列与至少一组沟槽的排列相一致。
2.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述着色字符放置在覆盖层背面和立方体层的观察表面之间。
3.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于至少部分覆盖层与立方体层的观察表面接触。
4.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述立方体层包括基本平的膜。
5.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述至少两组相交的平行沟槽主要由三组相交的平行沟槽组成。
6.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述着色的字符是漫反射的。
7.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述字符主要由两组相交的平行带组成。
8.如权利要求7所述的逆向反射片，其特征在于各组相交的平行带基本平行于一组平行的沟槽。
9.如权利要求7所述的逆向反射片，其特征在于所述两组相交的沟槽以e角相交，并且两组平行带也基本以θ角相交。
10.如权利要求9所述的逆向反射片，其特征在于所述着色的字符基本是白色的。
11.如权利要求7所述的逆向反射片，其特征在于所述带具有基本均匀的带宽。
12.如权利要求11所述的逆向反射片，其特征在于所述带宽约为0.1-2.0mm。
13.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述着色字符覆盖立方体层的约10-80％观察表面。
14.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述覆盖层包括透明膜，该透明膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。
15.如权利要求1所述的逆向反射片，其特征在于所述覆盖层包括PET/COPET双层膜，其中COPET层与立方体层的观察表面相接触。
16.如权利要求15所述的逆向反射片，其特征在于所述着色字符置于PET/COPET双层的COPET层上。
17.如权利要求15所述的逆向反射片，其特征在于所述PET/COPET双层中PET层和COPET层的至少一层包括紫外光稳定剂。
18.如权利要求17所述的逆向反射片，其特征在于所述紫外光稳定剂是三嗪。
19.如权利要求15所述的逆向反射片，其特征在于所述所述PET/COPET双层中PET层和COPET层的至少一层包括位阻胺光稳定剂。
20.一种立方角逆向反射片的制备方法，它包括：
以相交的平行带组的方式将着色材料施加在覆盖层上；
将该覆盖层层压在立方体层上，从而使着色材料夹在覆盖层和立方体层之间。
21.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述两组相交的沟槽以θ角相交，并且两组平行带也基本以θ角相交。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述相交的平行带组主要由两组相交的平行带组成。
23.一种逆向反射片，它包括：
逆向反射层；
置于逆向反射层上的覆盖层，该覆盖层包括置于逆向反射材料上的内层和置于该内层上的外层；
所述内层包括共聚聚酯膜，所述外层包括聚酯膜。
24.如权利要求23所述的逆向反射片，其特征在于所述共聚聚酯树脂与聚酯树脂共挤出成覆盖层。
25.如权利要求23所述的逆向反射片，其特征在于所述共聚聚酯膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物，所述聚酯膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。
26.如权利要求23所述的逆向反射片，其特征在于所述共聚聚酯膜和聚酯膜中至少有一种含有三嗪紫外光稳定剂。
27.如权利要求26所述的逆向反射片，其特征在于所述三嗪紫外光稳定剂具有300-360nm的宽带紫外光吸收峰。
28.如权利要求26所述的逆向反射片，其特征在于所述共聚聚酯膜和聚酯膜中至少有一种含有位阻胺光稳定剂。
29.如权利要求28所述的逆向反射片，其特征在于所述位阻胺光稳定剂包括由取代的羟基哌啶制成的聚合化合物。
30.如权利要求29所述的逆向反射片，其特征在于所述由取代的羟基哌啶制成的聚合化合物包括羟基哌啶与琥珀酸和三嗪之一的缩聚产物。
31.如权利要求23所述的逆向反射片，其特征在于所述逆向反射层包括立方角层，其结构表面与观察表面对置，所述共聚聚酯膜置于观察表面上。
32.如权利要求31所述的逆向反射片，其特征在于所述立方角层包括置于结构表面上的钛金属。
33.如权利要求23所述的逆向反射片，其特征在于所述着色字符置于共聚聚酯膜和逆向反射层之间。
34.如权利要求33所述的逆向反射片，其特征在于所述透明着色层置于共聚聚酯膜和逆向反射层之间。
35.如权利要求34所述的逆向反射片，其特征在于所述透明着色层置于共聚聚酯膜上，位于共聚聚酯膜和着色字符之间。
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