DE102017123239A1

DE102017123239A1 - Retroreflektierendes, mikrostrukturiertes Schild, Verfahren zur Herstellung eines retroreflektierenden Schilds und Verwendung eines retroreflektierenden Schilds als Verkehrs- oder Kfz-Kennzeichenschild

Info

Publication number: DE102017123239A1
Application number: DE102017123239.7A
Authority: DE
Inventors: Bernd Pfundstein
Original assignee: Erich Utsch AG
Current assignee: Erich Utsch AG
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2019-04-11
Also published as: WO2019068381A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein retroreflektierendes Schild (10), umfassend eine Schildplatine (14) aus einem transparenten Kunststoff mit einer auf einer Oberfläche (28) einer Innenseite (20) der Schildplatine (14) zumindest abschnittsweise ausgebildeten und/oder angeformten mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur (22), wobei die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) eine Mehrzahl von Tripelspiegeln (24) mit jeweils drei rechtwinklig zueinander angeordneten Spiegelflächen (26) zur Retroreflexion umfasst, und die Tripelspiegel (24) in der Oberfläche (28) der Innenseite (20) ausgebildet sind und jeweils Spiegelflächen (26) aufweisen, die von einer der Innenseite (20) beabstandet ausgebildeten Außenseite (12) der Schildplatine (14) aus spiegelnd ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf retroreflektierende, mikrostrukturierte Schilder, insbesondere auf Verkehrs- und/oder Kfz-Kennzeichenschilder, die vorzugsweise bedruckbar und/oder prägbar sind. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung retroreflektierende Schilder, ein Verfahren zur Herstellung retroreflektierender Schilder und die Verwendung retroreflektierender Schilder als Verkehrs- oder Kfz-Kennzeichenschilder, wobei die Schildplatine eines retroreflektierenden Schilds einen transparenten Kunststoff aufweist, und auf der Oberfläche einer Innenseite der Schildplatine eine mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur ausgebildet ist.
Aus dem Stand der Technik sind Kfz-Kennzeichenschilder mit retroreflektierenden Eigenschaften bekannt. Derartige Kfz-Kennzeichenschilder weisen beispielsweise eine Metallplatine mit einer vorderseitig auflaminierten, retroreflektierenden Folie auf. In die Metallplatine wird eine Legende eingeprägt, so dass auf der Oberseite eine erhabene Struktur ausgebildet ist. Auf die erhabene Struktur wird mittels eines Thermotransferdrucks eine Farbschicht aufgebracht. Derartige Kennzeichenschilder sind somit aus einem Metall hergestellt. Zudem sind sie mehrteilig ausgebildet und umfassen unterschiedliche Materialen, die das Recyceln eines Kennzeichenschilds erschweren können. Zudem ist die Herstellung eines Kfz-Kennzeichenschilds aufgrund der retroreflektierenden Folie teuer.
Bekannt sind weiterhin Kennzeichenplatinen, die aus einem transparenten Kunststoff hergestellt sind, wobei auf einer Rückseite der Kennzeichenplatine eine Retroreflektierende Folie aufgeklebt ist, um die retroreflektierenden Eigenschaften des Kennzeichenschilds bereitzustellen. Bevor die retroreflektierende Folie auf die transparente Schildplatine aufgeklebt wird, wird zuvor eine Legende auf die retroreflektierende Folie aufgedruckt. Im Bereich der Legende weist die retroreflektierende Folie somit keine retroreflektierenden Eigenschaften mehr auf. Ein derartiges bekanntes Kennzeichenschild ist ebenfalls mehrteilig aufgebaut und kann den Rückführprozess eines Kennzeichenschilds erschweren. Aufgrund der Verwendung der retroreflektierenden Folie ist das bekannte Kennzeichenschild in deren Herstellung teuer.
Aus der DE 603 09 702 T2 ist ein hinterbeleuchtbares Kennzeichenschild bekannt. Das Kennzeichenschild weist eine transparente retroreflektierende Folie auf, die mittels einer transparenten Klebstoffschicht an eine transparente polymere Trägerfolie angeklebt ist. Die retroreflektierende Folie ist so angeordnet, dass sie zur Lichtquelle hin gedreht ist, und die transparente polymere Trägerfolie ist zum Betrachter ausgerichtet. Das Kennzeichenschild umfasst eine erhabene Beschriftung, die auf ihrer erhabenen Oberfläche gefärbt ist, um sie undurchsichtig oder weniger transparent im Vergleich zum Hintergrund des Nummernschilds zu machen. Die erhabene Beschriftung ist durch Prägen des Laminats der transparenten polymeren Trägerfolie und der retroreflektierenden Folie geformt. Das Kennzeichenschild sieht somit einen mehrschichtigen Aufbau von wenigstens zwei Folien auf, wobei auf eine Trägerfolie die retroreflektierende Folie aufgeklebt ist. Das Kennzeichenschild ist somit aufwendig in der Herstellung.
Die EP 1 477 368 beschreibt eine leuchtende Kennzeichentafel. Die Kennzeichentafel umfasst einen Lichtleiter, der an einer Seite eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Lichtleiters aufweist. Auf einer Vorderfläche des Lichtleiters ist ein Kennzeichen angeordnet, auf dem eine Legende aufgeklebt ist. Zwischen dem Lichtleiter und dem Kennzeichen ist eine retroreflektierende Folie angeordnet. Nachteilig hierbei ist der mehrschichtige und aufwendige Aufbau der Kennzeichentafel.
Es ist auch bekannt, dass interne Totalreflexion eine weitgehend verlustfreie Reflexion bereitstellt, so dass durch diesen Effekt sehr hohe Reflexionswerte erzielt werden. Durch das Auftreten des Effektes im Inneren eines transparenten Körpers an der Grenzschicht zu einem anderen, optisch dünnerem Medium müssen keine separat verspiegelten Spiegelflächen bereitgestellt oder gefertigt werden. Des Weiteren stellt sich nicht die Problematik, dass der Reflexionsgrad der Spiegelflächen durch äußere Einflüsse beeinträchtigt werden kann, beispielsweise durch Verschmutzung.
Es besteht ein regelmäßiges Bedürfnis, retroreflektierende Schilder weiterzuentwickeln, um deren Herstellungskosten zu reduzieren und die Rückführbarkeit zu vereinfachen, sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit dem retroreflektierende Schilder preiswert herstellbar sind.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gemacht, ein retroreflektierendes Schild bereitzustellen, das preiswert herstellbar und leicht recycelbar ist. Sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen retroreflektierenden Schilds anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit einem retroreflektierenden Schild mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Vorteilhafte und/oder bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei können alle Kombinationen wie auch vereinzelte Kombinationen zwischen den Merkmalen des retroreflektierenden Schilds, dem Verfahren und der Verwendung zusammen genutzt werden. Weiterhin ist es jeweils auch vorgesehen und möglich, einzelne oder mehrere Merkmale des retroreflektierenden Schilds, des Verfahrens sowie der Verwendung beliebig zu kombinieren.
Erfindungsgemäß ist ein retroreflektierendes Schild vorgesehen, umfassend eine Schildplatine aus einem transparenten Kunststoff mit einer auf einer Oberfläche einer Innenseite der Schildplatine zumindest abschnittsweise ausgebildeten und / oder angeformten mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur, wobei die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur eine Mehrzahl von Tripelspiegeln mit jeweils drei rechtwinklig zueinander angeordneten Spiegelflächen zur Retroreflexion umfasst und die Mehrzahl von Tripelspiegeln in der Oberfläche der Innenseite ausgebildet ist, wobei die jeweiligen Spiegelflächen der Tripelspiegel von einer der Innenseite beabstandet ausgebildeten Außenseite der Schildplatine aus spiegelnd ausgebildet sind.
Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle von retroreflektierenden Strukturen, die jeweils auf drei senkrecht zueinander angeordneten Spiegelflächen basieren, auf alternative Spiegelgeometrien auszuweichen, die beispielsweise auf einer größeren Zahl von Spiegelflächen basieren können, die nicht rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Es ist somit vorgesehen, dass das retroreflektierende Schild eine Schildplatine aus einem transparenten Kunststoff aufweist. Auf einer Oberfläche einer Innenseite der Schildplatine ist zumindest abschnittsweise eine mikrostrukturierte Tripelstruktur ausgebildet.
Die Spiegelflächen der einzelnen Tripelspiegel der Tripelspiegelstruktur sind für sichtbares Licht aufgrund interner Totalreflexion an der Grenzfläche Kunststoff-Luft über einen weiten Bereich von Einfallswinkeln spiegelnd.
Die Innenseite ist vorzugsweise die Rückseite des Schilds, die für gewöhnlich, wenn das Schild als Kfz-Kennzeichenschild an einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dem Kraftfahrzeug zugewandt ist. Die mikrostrukturierte Tripelstruktur ist auf der Oberfläche der Innenseite der Schildplatine ausgebildet bzw. angeordnet. Dies bedeutet, dass die mikrostrukturierte Tripelstruktur direkt in der Schildplatine, also der die Steifigkeit des Schilds verleihenden Schicht, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Schildplatine einstückig ausgebildet. Grundsätzlich ist aber auch möglich, dass das Schild mehrschichtig aufgebaut sein kann, wobei die einzelnen Schichten unverlierbar miteinander verbunden sind. Erfindungswesentlich ist jedoch, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur direkt in der Schildplatine, also der dem Schild die mechanische Steifigkeit verleihenden Schicht, ausgebildet ist und nicht z.B. über eine separate Schicht realisiert wist wie z.B. über eine Folie, die auf die Schildplatine aufgeklebt ist.
Die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur weist eine Mehrzahl von Tripelspiegeln mit jeweils drei rechtwinklig zueinander angeordneten Spiegelflächen zur Retroreflexion auf, wobei die Tripelspiegel in der Oberfläche der Innenseite ausgebildet sind und jeweils drei Spiegelflächen aufweisen. Mikrostrukturiert bedeutet, dass die charakteristischen Abmessungen der Tripelspiegel der Tripelspiegelstruktur im Bereich von einigen Mikrometern bis maximal einigen Hundert Mikrometern liegen. Vorzugsweise bedeutet mikrostrukturiert im Kontext der vorliegenden Erfindung, dass eine Tiefe der einzelnen Tripelspiegel der Tripelspiegelstruktur einen Wert zwischen 100 µm bis 400 µm, vorzugsweise zwischen 100 µm und 300 µm und besonders bevorzugt 150 µm aufweist. Die Tiefe der Tripelspiegelstruktur gibt vorzugsweise einen Abstand von der Oberfläche der Innenseite zum tiefsten Punkt der einzelnen Tripelspiegel der Tripelspiegelstruktur an.
Die Spiegelflächen der Tripelspiegel können beispielsweise dreieckig, hier insbesondere gleichseitig, oder viereckig, hier insbesondere quadratisch, sein. Tripelspiegel mit quadratischen Spiegelflächen werden auch als „full cube corner“-Retroreflektoren bezeichnet. Letztere werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt verwendet, da sie über einen großen Bereich von Einfallswinkeln eine besonders hohe Retroreflektivität aufweisen.
Mikrostrukturierte Tripelspiegelstrukturen in einem transparenten Kunststoff lassen sich vorteilhaft durch Abformung von einem Master herstellen, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren oder durch einen Prägevorgang mittels eines mikrostrukturierten Prägestempels, der beispielsweise eben oder zylindrisch sein kann.
Der Master kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff wie Stahl bestehen.
Ein Master für eine Tripelspiegelstruktur mit Tripelspiegeln mit dreieckigen Spiegelflächen kann beispielsweise durch eine spanende mechanische Bearbeitung einer metallischen Oberfläche hergestellt werden, z.B. indem durch Fräsen drei regelmäßige Gitter aneinander angrenzender V-förmiger Nuten in die Oberfläche eingebracht werden, die unter 60° relativ zueinander orientiert sind.
Ein Master für eine Tripelspiegelstruktur mit Tripelspiegeln mit quadratischen Spiegelflächen kann beispielsweise durch eine abtragende mikromechanische Laserbearbeitung einer metallischen Oberfläche hergestellt werden.
Die Verwendung einer mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur zur Verwirklichung retroreflektierender Eigenschaften der Schildplatine bietet den wesentlichen Vorteil, dass solche Mikrostrukturen auf einfachste Weise mittels gängiger Druckverfahren bedruckt werden können, auch wenn die zu bedruckenden Oberflächen gegen den Druckkopf geneigt sind. Mittels solcher Druckverfahren können z.B. Sicherheitsmerkmale wie Wasserzeichen, Bar- oder QR-codes oder Hoheitssymbole oder auch alphanumerische Zeichen z.B. einer Kennzeichenlegende auf die Schildplatine aufgedruckt werden. Hierzu können z.B. gängige industrielle Tintenstrahldrucker verwendet werden. Aber auch Thermotransferdruckverfahren, auf die im Folgenden noch genauer eingegangen wird, können Verwendung finden. Grundsätzlich sind alle aus dem Stand der Technik bekannten Druckverfahren geeignet, die eine Bedruckung von Kunststoffoberflächen erlauben, die geneigt sind gegen den Druckkopf und die einen Arbeitsabstand der zu bedruckenden Oberfläche vom Druckkopf im Bereich einiger zig bis einiger Hundert Mikrometer erlauben.
Die Bedruckung der Spiegelflächen zerstört die interne Totalreflexion an solchen Spiegelflächen und unterdrückt damit lokal die Retroreflektivität der Kennzeichenplatine. Damit sind auf die Spiegelflächen aufgedruckte Symbole o.ä. nicht nur unter diffuser Beleuchtung, sondern auch unter retroflektierenden Bedingungen zu erkennen, was z.B. bei einer derartigen Ausbildung einer Kennzeichenlegende oder auch bei der Aufbringung makroskopischer Sicherheitsmerkmale wie sich über im Wesentlichen die gesamte Platinenhöhe oder -breite erstreckenden Wellenlinien vorteilhaft ist.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die aufgedruckten Zeichen bzw. Symbole in einer Farbe aufgedruckt werden, die im Wesentlichen der Hintergrundfarbe des fertigen Kfz-Kennzeichenschilds entspricht oder auch der Farbe einer rückseitig auf die Schildplatine auflaminierten Schutzfolie, auf die im Folgenden noch genauer eingegangen wird. In diesem Fall ist das aufgedruckte Zeichen bzw. Symbol unter diffuser Beleuchtung praktisch unsichtbar, unter retroreflektierenden Bedingungen hingegen deutlich zu erkennen.
Die Spiegelflächen sind aufgrund von interner Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen dem Material der Schildplatine und dem angrenzenden Halbraum (i.d.R. Luft) von einer der Innenseite beabstandet ausgebildeten Außenseite der Schildplatine aus über einen weiten Bereich von Einfallswinkeln spiegelnd ausgebildet. Die Außenseite ist folglich die nach außen sichtbare Seite, die bei einem auf einem Kraftfahrzeug angeordneten Schild dem Betrachter zugewandt ist. Auf diese Weise kann ein Lichtstrahl, der von außen über die Außenseite der Schildplatine auf die Spiegelflächen eines Tripelspiegels der auf der Innenseite ausgebildeten mikrostrukturierten Tripelstruktur trifft durch eine interne Totalreflexion mehrfach reflektiert werden. Durch die Geometrie der Tripelspiegelstruktur wird auf diese Weise eine Retroreflexion des Schilds bereitgestellt.
Somit wird ein retroreflektierendes Schild bereitgestellt, das retroreflektierende Eigenschaften aufweist und vorzugsweise aus einem Material hergestellt ist, wodurch der Recyclingvorgang des Schilds vereinfacht werden kann. Durch die Ausbildung der mikrostrukturierten Tripelstruktur direkt in der Schildplatine kann ein retroreflektierendes Schild bereitgestellt werden, das keine auflaminierte retroreflektierende Folie aufweist, wodurch die Herstellungskosten des retroreflektierenden Schildes reduziert werden können.
Unter einem transparenten Kunststoff ist vorzugsweise ein Kunststoff zu verstehen, der lichtdurchlässig ist, ohne dass wesentliche Teile davon absorbiert werden. Vorzugsweise ist der Kunststoff optisch klar und/oder weist eine Transmission von 80 % bis nahezu 100 % auf. Nicht durchscheinende Kunststoffe sind für die Schildplatine ausgeschlossen. Als besonders geeignet haben sich die Kunststoffe PMMA (Polymethylmethacrylat), PET, Polyamid, Polystyrol sowie Polycarbonat (insbesondere Macrolon®) erwiesen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der transparente Kunststoff der Schildplatine spritzgießbar und/oder druckgießbar ist. Bei einem Spritzgießverfahren wird der transparente Kunststoff in eine Form eingespritzt und härtet in dieser aus. Bei einem Druckgießverfahren werden vorzugsweise zwei Negativformen unter Druck zusammengeführt, um einen zwischen den Formen eingeführten Kunststoff in Form zu bringen. Auf diese Weise wird ein Kunststoff angegeben, mit dem Schildplatinen preiswert herstellbar sind. Zudem werden Verfahren genannt, mit denen Schildplatinen preiswert und in einer gleichbleibenden Qualität herstellbar sind.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass nach dem Herstellen einer Schildplatine im Nachgang die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur in die Oberfläche der Innenseite ausgebildet wird. Hierzu kann vorgesehen sein, dass auf einer Walze eine Negativform der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur ausgebildet ist, die nach dem Herstellungsvorgang der Schildplatine über die Oberfläche der Innenseite der Schildplatine gerollt bzw. gewalzt wird, um die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur entsprechend auszubilden. Zudem kann ein mit einer als Negativform der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur ausgebildeter Stempel vorgesehen sein, über den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur in die Oberfläche einstempelbar und/oder einprägbar ist. Für den Stempelvorgang und/oder den Walzvorgang kann vorgesehen sein, dass die Walze, der Stempel und/oder die Schildplatine zuvor erwärmt werden. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur in die Oberfläche der Schildplatine einprägbar und/oder einstempelbar und/oder einwalzbar ist.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur während des Spritzgießverfahrens und/oder des Druckgießverfahren in die Oberfläche der Schildplatine eingeprägt und/oder eingestempelt wird. Hierzu weisen die entsprechenden Formen des Spritzgießverfahrens bzw. des Druckgießverfahrens vorzugsweise eine Negativform mit der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur auf, so dass beim Herstellen und Ausbilden der Schildplatine gleichzeitig die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur ausgebildet wird. Auf diese Weise können der Herstellungsvorgang eines retroreflektierenden Schilds beschleunigt und/oder die Herstellungskosten des Schilds reduziert werden.
Denkbar ist, dass ein transparenter Kunststoff verwendet wird, der sich zum Spritzgießen und/oder Druckgießen eignet und zudem durch Prägen zumindest abschnittsweise verformbar ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der transparente Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff ist. Ein thermoplastischer Kunststoff kann vorzugsweise für den Herstellungsvorgang der Schildplatine erwärmt und somit in einfacher Weise in die entsprechende Form des Schildes während des Spritzgießvorgangs und/oder des Druckgießvorgangs gebracht werden. Ein thermoplastischer Kunststoff hat den Vorteil, dass dieser durch Zuführen von Wärme leicht verformbar ist, und die Schildplatine preiswert herstellbar ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der transparente Kunststoff ein polymerer Kunststoff ist. Vorzugsweise weist der Kunststoff ein Polycarbonat wie z.B. Macrolon® auf. Macrolon® hat sich als besonders vorteilhafter thermoplastischer transparenter Kunststoff erwiesen, der in einfacher Weise prägbar ist.
Die Spiegelflächen weisen in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine im Wesentlichen dreieckige oder im Wesentlichen viereckige Ausgestaltung auf. Bei einer viereckigen Ausgestaltung der Spiegelflächen ist bevorzugt vorgesehen, dass die Spiegelflächen quadratisch ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß weist die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur zumindest bereichsweise mehrere Tripelspiegel auf. Die Tripelspiegel sind vorzugsweise beabstandet und ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen aneinander angrenzend ausgebildet. Auf diese Weise weist die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur eine Vielzahl vorzugsweise nebeneinander angeordneter Tripelspiegel auf. Umso größer der Anteil der Oberfläche der Schildplatine ist, der von Tripelspiegeln bedeckt ist umso mehr einfallendes Licht kann durch die jeweiligen Tripelspiegel reflektiert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Tripelspiegelstruktur nicht über die gesamte Oberfläche des Schilds, sondern spart bestimmte Bereiche aus. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bestimmte Bereiche der Oberfläche, in denen bei einem bestimmungsgemäß individualisierten Schild bestimmte Informationen wie z.B. Nationalitätenkennzeichen, Hoheitssymbole oder Versicherungs- bzw. Zulassungsinformationen eines Fahrzeugs angeordnet sind, nicht retroreflektierend ausgebildet sind. Ein solches Schild weist also zumindest mikroskopische, bevorzugt makroskopische zusammenhängende Oberflächenbereiche auf, in denen keine Tripelspiegel angeordnet sind. Entsprechend weist in zur Herstellung eines solchen Schilds vorgesehenes Spritzgusswerkzeug Oberflächenbereiche auf, die mit Negativstrukturen der in das Schild einzubringenden Tripelspiegel bedeckt sind, und angrenzende Oberflächenbereiche, die derselben Oberfläche des herzustellenden Schilds zugeordnet sind, die frei von Negativstrukturen sind.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das Schild eine Legende aufweist. Eine Legende umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Schriftzeichen und/oder Zahlen. Dabei kann vorgesehen sein, dass auf der Außenseite der Schildplatine eine vorzugsweise ein- und/oder mehrfarbig ausgebildete Legende aufgeklebt und/oder auflaminiert und/oder aufgedruckt sein kann. Die Legende ist besonders bevorzugt lichtundurchlässig ausgebildet. Auf diese Weise kann in den Bereichen mit der Legende die Retroreflexion des Schilds gehemmt werden, so dass die Legende sichtbar wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Schildplatine prägbar ist und/oder einen prägbaren Kunststoff aufweist. Prägbar bedeutet, dass die Schildplatine derart ausgebildet ist, dass in die Schildplatine vorzugsweise über ein Prägewerkzeug eine Legende einprägbar ist, wie dies beispielsweise von Schildplatinen aus Metall bekannt ist. Durch das Einprägen der Legende kann auf der Innenseite eine Vertiefung und/oder auf der Außenseite des Schilds eine erhabene Struktur ausgebildet werden. Vorzugsweise werden die Schildplatine und/oder das Prägewerkzeug für den Prägevorgang erwärmt, um Materialspannungen im Schild während des Prägevorgangs zu reduzieren. Die Legende wird besonders bevorzugt in den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur aufweisenden Abschnitt eingeprägt. Die Schildplatine ist somit mittels eines Prägewerkzeugs prägbar und lokal verformbar. Auf diese Weise kann eine Legende mit bekannten Mitteln und kostengünstig in das Schild eingeprägt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Schildplatine heißprägbar ist. Dies bedeutet, dass die Schildplatine und/oder das Prägewerkzeug auf eine entsprechende Temperatur zum Verformen der Schildplatine erwärmt werden, um durch einen Prägevorgang, der vorzugsweise in einer Prägevorrichtung vorgenommen wird, die Legende in die Schildplatine auszubilden. Unter dem Begriff heißprägbar ist zu verstehen, dass die Schildplatine und/oder das Prägewerkzeug auf eine Temperatur zwischen 100°C und 150°C, vorzugsweise zwischen 120°C und 130°C erwärmt werden. Durch den Heißprägevorgang kann eine Prägung der Legende schonend vorgenommen werden, um die Gefahr von Brüchen in der Schildplatine während des Prägevorgangs zu reduzieren. Ebenso kann durch den Heißprägevorgang die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur ausgebildet werden. Hierzu wird der Stempel und/oder die Walze und/oder die Schildplatine entsprechend erwärmt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Legende in den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur aufweisenden Abschnitt der Schildplatine eingeprägt ist. Vorzugsweise wird ein Prägewerkzeug auf die Innenseite der Schildplatine aufgesetzt und in die Schildplatine eingeprägt. Durch den Prägevorgang wird eine Vertiefung auf der Innenseite der Schildplatine ausgebildet. Dabei kann die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur im Bereich der Legende lokal geschädigt werden. Eine Schädigung der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur im Bereich der Legende ist unerheblich, da im Bereich der Legende eine Retroreflexion verringert und/oder sogar unterbunden werden soll, um die Legende sichtbar zu machen.
Grundsätzlich kann es ausreichen, dass durch den Prägevorgang die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur im Bereich der Prägung geschädigt und auf der Innenseite eine Vertiefung ausgebildet wird, um auf diese Weise eine Retroreflexion des Schilds im Bereich der Prägung zu verringern. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Legende derart in die Schildplatine eingeprägt ist, dass durch den Prägevorgang auf der Innenseite eine Vertiefung ausgebildet ist und auf der Außenseite eine Erhebung ausgebildet ist. Auf diese Weise wird durch den Prägevorgang auf der Außenseite eine Erhebung ausgebildet, wobei die Erhebung vorzugsweise eine Höhe von 0,1 mm bis 1,5 mm, vorteilhaft zwischen 0,2 mm bis 1 mm und besonders bevorzugt von 0,5 mm aufweist. Die Höhe beschreibt den Abstand von der ursprünglichen Außenseite zum entferntesten Punkt der durch die Prägung ausgebildeten Erhebung.
In diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass auf die Erhebung der Legende eine Farbschicht, insbesondere eine lichtundurchlässige Farbschicht, vorzugsweise mittels eines Thermotransferverfahrens, aufgebracht ist. Bei einem Thermotransferverfahren wird eine auf eine Trägerfolie aufgebrachte Farbschicht lokal erhitzt und partiell auf ein Substrat übertragen. Hierzu wird die Farbschicht in mechanischen Kontakt mit dem Substrat gebracht. Die Farbschicht weist vorzugsweise eine schwarze Farbe auf. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann eine jede andere lichtundurchlässige Farbe aufweisen. Auf diese Weise kann durch die auf den Erhebungen der Legende aufgebrachte Farbschicht die Retroreflexion reduziert, gehemmt und/oder unterbunden werden, um auf diese Weise die Legende gegenüber dem retroreflektierenden Abschnitt der Schildplatine sichtbar zu machen.
Alternativ und/oder in Ergänzung dazu liegt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die durch das Einprägen der Legende ausgebildete Vertiefung auf der Innenseite eingefärbt ist. Vorzugsweise ist die Vertiefung mit einer wasserfesten Farbe eingefärbt, die besonders bevorzugt mit einem Tintenstrahldruckgerät in die Vertiefung eingebracht wird. Durch die Ausbildung der Vertiefung im Zuge des Prägevorgangs der Legende kann die retroreflektierende Tripelspiegelstruktur geschädigt werden, wodurch eine Retroreflexion in diesen Bereichen reduziert sein kann. Durch die in die Vertiefung eingebrachte Farbe kann insbesondere in den durch den Prägevorgang geschädigten Bereichen eine farbliche Abhebung zu dem retroreflektierenden Bereich erfolgen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur eine hydrophobisierende Beschichtung aufweist und/oder hydrophobisiert ist. Eine hydrophobisierende Beschichtung ist eine wasserabweisende Beschichtung. Die hydrophobisierende Beschichtung kann beispielsweise eine Beschichtung auf Polymerbasis sein. Aber auch eine Beschichtung mit Silanen weist hydrophobe Eigenschaften auf. Die Hydrophobierung der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur kann eine Feuchtigkeitsanhaftung in der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur verhindern und/oder reduzieren, so dass eine Luftgrenzfläche an der Tripelspiegelstruktur für eine interne Totalreflektion sichergestellt werden kann. Auf diese Weise können die retroreflektierenden Eigenschaften des Schilds auch in feuchter Umgebung erhalten bleiben.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur eine Schutzfolie angeordnet ist. Auf diese Weise kann die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur durch die Schutzfolie abgedeckt werden. Zwischen der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur und der Schutzfolie wird zumindest abschnittsweise ein Luftpolster ausgebildet, so dass die retroreflektierenden Eigenschaften des Schilds im Bereich des Luftpolsters nicht beeinträchtigt werden. Die Schutzfolie kann die retroreflektierende Tripelspiegelstruktur vor Feuchtigkeit und/oder äußeren Einflüssen schützen.
Grundsätzlich kann die Schutzfolie beabstandet zur Tripelspiegelstruktur angeordnet sein. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schutzfolie direkt auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur angeordnet ist, so dass sich ein mechanischer Kontakt zwischen den erhabenen Spitzen der Tripelspiegelstruktur und der Schutzfolie ergeben kann. Dennoch kann sich zwischen den einzelnen Tripelspiegeln und der Schutzfolie zumindest teilweise und/oder bereichsweise ein Luftpolster ausbilden kann. Auf diese Weise kann der Aufbaus des Schilds vereinfacht werden. Darüber hinaus kann auf diese Weise die Bauhöhe des Schilds reduziert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schildplatine auf der Innenseite einen umlaufenden, vorzugsweise flachen Rand aufweist, auf den die Schutzfolie angeordnet, vorzugsweise aufgeklebt oder aufgeschweißt ist. Bevorzugt wird eine witterungsbeständige Verbindung zwischen dem Rand und der Schutzfolie hergestellt. Besonders bevorzugt ist entlang des umlaufenden Rands eine abgedichtete Verbindung zwischen Schildplatine und Schutzfolie hergestellt, so dass der von Schildplatine und Schutzfolie umschlossene Innenraum, zu dem auch das vorstehend angesprochene Luftposter gehört, hermetisch abgeschlossen ist. Eine solche angedichtete Verbindung lässt sich besonders einfach herstellen, wenn der umlaufende Rand plan ausgebildet ist, insbesondere wenn er keine Struktur aufweist.
Bevorzugt umfasst die Schutzfolie einen polymeren Werkstoff, insbesondere einen thermoplastischen Werkstoff, bzw. besteht aus einem solchen. Bevorzugt wird ein polymerer Werkstoff mit hoher mechanischen Beständigkeit verwendet, der insbesondere eine hohe Reißfestigkeit bzw. eine hohe Dehnbarkeit aufweist.
Denkbar ist auch die Verwendung einer Mehrlagenfolie mit zumindest einer Lage aus einem thermoplastischen Material für eine thermische Verschweißbarkeit der Folie mit der Schildplatine und einer weiteren Lage aus einem polymeren Werkstoff, der die geforderten mechanischen Eigenschaften der Schutzfolie bereitstellt.
Die Schutzfolie kann grundsätzlich transparent ausgebildet sein. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Schutzfolie ein- oder mehrfarbig ausgebildet ist. Die Schutzfolie bestimmt den Farbeindruck des Schilds von seiner Vorderseite her betrachtet.
Die Dicke der Schutzfolie liegt typisch zwischen 30 und 300 Mikrometern, bevorzugt liegt sie im Bereich zwischen 50 und 150 Mikrometern.
Grundsätzlich kann die Schutzfolie eben und/oder strukturlos ausgebildet sein. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Schutzfolie eine Struktur, vorzugsweise eine mehreckige Struktur, insbesondere eine Wabenstruktur, aufweist. Auf diese Weise kann die Stabilität, insbesondere die Reißfestigkeit, der Schutzfolie erhöht werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf einer der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur zugewandten Seite der Schutzfolie eine Legende und/oder ein Sicherheitsmerkmal aufgebracht, insbesondere aufgedruckt oder auf- bzw. eingelasert ist. Aber auch die Aufbringung von separat ausgebildeten Sicherheitsmerkmalen wir z.B. Hologrammen etc., die von einer separaten Trägerfolie auf die Schutzfolie übertragen und mit dieser z.B. thermisch verschweißt werden, kann vorteilhaft sein. Die Legende und/oder das Sicherheitsmerkmal kann u.U. jedoch nur beschränkt sichtbar sein, da vor der aufgedruckten Legende bzw. dem Sicherheitsmerkmal die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur angeordnet ist und somit einfallendes Licht reflektiert wird. Unter diffusem Licht ist die Legende und/oder das Sicherheitsmerkmal sichtbar, verschwindet jedoch unter retroreflektieren Beobachtungsbedingungen, da sie vom zurückreflektierten Licht überstrahlt wird.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die Legende bzw. das Sicherheitsmerkmal auf diejenige Oberfläche der Schildplatine, die die Tripelspiegelstrukturen trägt, aufgedruckt oder ist in diese hinein gelasert. In dieser Ausgestaltung sind die Legende bzw. das Sicherheitsmerkmal sowohl unter diffusem Lichteinfall als auch unter retroreflektierenden Bedingungen erkennbar.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Schildplatine eine Schilddicke zwischen 0,5 mm und 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2,5 mm, und besonders bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2 mm aufweist. Auf diese Weise wird eine Schildplatine bereitgestellt, die eine Schilddicke aufweist, die in einfacher Weise mittels eines Prägewerkzeugs prägbar ist. Zudem ist die Schilddicke mit der Dicke bekannter Schilddicken vergleichbar, so dass die Schildplatine in einfacher Weise in den gängigen Schildhalterungen angeordnet werden kann. Im Vergleich zum Kennzeichen aus Metall kann das retroreflektierende Schild aus Kunststoff ein geringeres Gewicht aufweisen.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines retroreflektierendes Schilds, umfassend eine Schildplatine aus einem transparenten Kunststoff mit einer auf einer Oberfläche einer Innenseite der Schildplatine zumindest abschnittsweise ausgebildeten und/oder angeformten mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur, wobei die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur eine Mehrzahl von Tripelspiegeln mit jeweils drei rechtwinklig zueinander angeordneten Spiegelflächen zur Retroreflexion umfasst, und die Tripelspiegel in der Oberfläche der Innenseite ausgebildet sind und jeweils Spiegelflächen aufweisen, die aufgrund interner Totalreflexion von einer der Innenseite beabstandet ausgebildeten Außenseite der Schildplatine aus unter einer Vielzahl von Einfallswinkeln spiegelnd ausgebildet sind, aufweisend wenigstens folgende Schritte:

- Herstellen einer Schildplatine aus einem transparenten Kunststoff;
- Einbringen einer mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur auf und/oder in eine Oberfläche einer Innenseite der Schildplatine durch Prägen und/oder Heißprägen und/oder Walzen und/oder Pressen.

Es ist somit vorgesehen, dass die Schildplatine aus einem transparenten Kunststoff hergestellt wird, wobei auf der Oberfläche der Innenseite der Schildplatine zumindest abschnittsweise eine mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur ausgebildet und/oder angeformt wird. Die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur ist somit direkt in der Schildplatine ausgebildet, so dass eine einstückig ausgebildete Schildplatine mit mikrostrukturierter Tripelspiegelstruktur bereitgestellt wird. Einstückig bedeutet, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur in der dem Schild die Festigkeit verleihenden Schildplatine direkt ausgebildet ist und nicht über eine Folie auf die Schildplatine aufgeklebt ist.
Grundsätzlich können auf der Schildplatine weitere Schichten angeordnet sein, die unverlierbar mit der Schildplatine verbunden sind. Vorzugsweise kann eine weitere Schicht eine auf der Außenseite des Schilds aufgedruckte Legende sein.
Die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur wird in und/oder auf die Oberfläche der Innenseite der Schildplatine bei Umgebungstemperatur eingeprägt, mittels Heißprägung eingeprägt, eingewalzt und/oder eingepresst. Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem eine Schildplatine, die retroreflektierende Eigenschaften aufweist, preiswert herstellbar ist.
Grundsätzlich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur im Nachgang nach der Herstellung der Schildplatine durch Prägen bei Umgebungstemperatur und/oder Heißprägen und/oder Walzen und/oder Pressen ausgebildet wird. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist dagegen vorgesehen, dass die Schildplatine im Spritzgießverfahren und/oder im Druckgießverfahren hergestellt wird. Auf diese Weise werden Verfahren bereitgestellt, mit denen in einfacher Weise eine Schildplatine aus Kunststoff hergestellt werden kann.
Eine bevorzugte Weiterbildung liegt darin, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur während des Spritzgießverfahrens und/oder des Druckgießverfahrens ausgebildet wird. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur mittels einer Negativform in die Oberfläche auf der Innenseite der Schildplatine eingebracht wird. Hierzu weisen die Formen des Spritzgießvorgangs und/oder des Druckgießvorgangs entsprechende Negativformen der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur auf. Somit kann der Herstellungsvorgang der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur aufweisenden Schildplatine beschleunigt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass eine Legende in den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur aufweisenden Abschnitt der Schildplatine mit einem Prägewerkzeug eingeprägt wird. Hierzu ist die Schildplatine vorzugsweise aus einem prägbaren Kunststoff, besonders bevorzugst aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildet. Durch den Prägevorgang kann die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur geschädigt und/oder derart verformt werden, dass eine Totalreflektion im Bereich der Prägung reduziert und/oder verhindert wird. Dies ist gewollt und/oder unerheblich, da im Bereich der Prägung eine Retroreflexion reduziert werden soll.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Legende in die Schildplatine mittels Heißprägung eingeprägt wird. Dies bedeutet, dass das Prägewerkzeug zum Prägen der Legende und/oder die Schildplatine, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 100°C und 150°C und ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 120°C bis 130°C, erwärmt werden.
Bei Wahl eines geeigneten Kunststoffs kann auch ein Prägen bei Umgebungstemperatur möglich sein. Beispielhaft für einen solchen Kunststoff ist Makrolon® zu nennen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Legende derart in die Schildplatine eingeprägt wird, dass durch den Prägevorgang auf der Innenseite eine Vertiefung ausgebildet wird und auf der Außenseite eine Erhebung ausgebildet wird.
In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass auf die durch Prägung erzeugte Erhebung eine Farbschicht, aufgebracht wird. Die Farbschicht ist vorzugsweise lichtundurchlässig, so dass in dem Bereich der Erhebung eine Retroreflexion reduziert und/oder unterbunden werden kann. Die Farbschicht wird bevorzugt mittels eines Thermotransferverfahrens auf die Erhebung aufgebracht.
Alternativ und/oder in Ergänzung dazu sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die durch das Einprägen der Legende ausgebildete Vertiefung auf der Innenseite eingefärbt wird. Dies erfolgt vorzugsweise mit einem Tintenstrahldrucker. Auf diese Weise kann eine farbliche Abhebung zu dem nicht geprägten Abschnitt der Schildplatine erfolgen, wodurch die Legende sichtbar gemacht werden kann.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass mittels eines Druckverfahrens ein Sicherheitsmerkmal, ein Nationalitätenkennzeichen, ein QR- oder ein Barcode, eine alphanumerische Kennzeichnung oder auch eine Kennzeichenlegende auf die Oberfläche der Kennzeichenplatine aufgedruckt werden kann, auf der die Tripelspiegelstrukturen angeordnet sind. Dabei ist auch eine Bedruckung der Spiegelflächen möglich. In der bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst dieses also den Verfahrensschritt des Bedruckens der Oberfläche der Kennzeichenplatine, auf bzw. in der die Tripelspiegelstrukturen angeordnet sind, zur Ausbildung einer optisch wahrnehmbaren Kennzeichnung.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass auf die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur eine hydrophobisierende Beschichtung aufgetragen wird. Eine hydrophobisierende Beschichtung ist eine wasserabweisende Beschichtung. Die hydrophobisierende Beschichtung kann vorzugsweise eine Beschichtung auf Polymerbasis sein. Die Hydrophobierung der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur kann eine Feuchtigkeitsanhaftung in der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur verhindern und/oder reduzieren, so dass eine Luftgrenzfläche an der Tripelspiegelstruktur für eine interne Totalreflektion ausgebildet werden kann. Auf diese Weise können die retroreflektierenden Eigenschaften des Schilds auch in feuchter Umgebung erhalten bleiben.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur eine Schutzfolie angeordnet wird. Auf diese Weise kann die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur durch die Schutzfolie abgedeckt werden. Zwischen der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur und der Schutzfolie wird zumindest abschnittsweise ein Luftpolster ausgebildet, so dass die retroreflektierenden Eigenschaften des Schilds nicht beeinträchtigt werden. Die Schutzfolie kann die retroreflektierende Tripelspiegelstruktur vorzugsweise vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit schützen. Die Anordnung der Schutzfolie auf die retroreflektierende Tripelspiegelstruktur erfolgt vorzugsweise durch Aufkleben und/oder Auflaminieren und/oder Aufschweißen.
Umfasst das Verfahren auch die Bedruckung der Oberfläche der Kennzeichenplatine, auf bzw. in der die Tripelspiegelstrukturen angeordnet sind, zur Ausbildung einer optisch wahrnehmbaren Kennzeichnung, so wir dieser Verfahrensschritt vorteilhaft vor dem Abdecken dieser Oberfläche der Kennzeichenplatine mit der Schutzfolie durchgeführt.
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung des erfindungsgemäßen retroreflektierenden Schilds als Kennzeichenplatine zur Anordnung an einem Kraftfahrzeug. Weiterhin betrifft sie die Verwendung als retroreflektierendes Verkehrs- oder Hinweisschild.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen, vielmehr sollen sie den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Der Anmelder behält sich vor, einzelne oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:

1: ein retroreflektierendes Schild in einer Aufsicht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2: eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds gemäß 1 entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie A-A gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3: eine Ansicht eines Tripelspiegels einer mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4: eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds entlang der in 1gezeigten Schnittlinie B-B, gemäß einer ersten Ausführungsform der Prägung einer Legende,
5: eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Prägung einer Legende,
6: eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B, gemäß einer dritten Ausführungsform der Prägung einer Legende,
7: eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B, gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur eine Schutzfolie angeordnet ist, und
8: einen Verfahrensablauf zur Herstellung des retroreflektierenden Schilds gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die 1 zeigt ein retroreflektierendes Schild 10 in einer Aufsicht. Zu sehen ist eine Außenseite 12 des retroreflektierenden Schilds 10, das eine Schildplatine 14 aus einem transparenten Kunststoff aufweist. Eine Legende 16 ist in die Schildplatine 14 erhaben eingeprägt, wobei die erhabenen Flächen der legende mittels Farbübertrags von einer Transferfolie schwarz eingefärbt sind. Die Außenseite 12 des retroreflektierenden Schilds 10 ist einem Betrachter zugewandt, so dass dieser die Legende 16 optisch wahrnehmen kann. In 1 sind die Schnittlinien A:A und B:B gezeigt, auf die im Folgenden Bezug genommen wird.
In 2 ist eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierendes Schilds 10 entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie A-A gezeigt. Der Schnitt A-A ist in einem Bereich des retroreflektierendes Schilds 10 geführt, in dem keine Legende 16 eingeprägt ist. Die Schildplatine 14 ist aus einem transparenten Kunststoff ausgebildet und weist auf einer zur Außenseite 12 beabstandet angeordneten Oberfläche 18 einer Innenseite 20 zumindest abschnittsweise ausgebildete mikrostrukturierte Tripelspiegelstrukturen 22 auf. Die Innenseite 20 ist die Rückseite des retroreflektierenden Schilds 10, die für gewöhnlich, wenn das retroreflektierende Schild 10 als Kfz-Kennzeichenschild an einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dem Kraftfahrzeug zugewandt ist.
Die Schildplatine 14 besteht aus Macrolon® und weist eine Dicke von 1,2 Millimetern auf.
Die mikrostrukturierte Tripelstruktur 22 ist auf der Oberfläche 18 der Innenseite 20 der Schildplatine 14 ausgebildet und bedeckt im Wesentlichen die gesamte Oberfläche. Die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur 22 weist eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Tripelspiegel 24 auf, die unmittelbar aneinander angrenzen, wobei jeweils ein Tripelspiegel 24 drei rechtwinklig zueinander angeordneten Spiegelflächen 26 zur Retroreflexion aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet mikrostrukturiert, dass eine Tiefe der Tripelspiegelstruktur 22, die einen Abstand von der Oberfläche 18 der Innenseite 22 zum tiefsten Punkt des Tripelspiegels 24 angibt, einen Wert zwischen 150 µm und 250 µm aufweist. Die mikrostrukturierte Tripelstruktur 22 ist direkt in der Schildplatine 14 und damit einstückig mit dieser ausgebildet. Die Schildplatine 14 verleiht die Schild 10 die Steifigkeit.
Die Spiegelflächen 26 sind von der Außenseite 12 der Schildplatine 14 aus unter einer Vielzahl von Einfallswinkeln aufgrund interner Totalreflexion im Material der Schildplatine 14 an der Grenzfläche zum angrenzenden Gas-/Luftgefüllten Halbraum spiegelnd ausgebildet. Auf diese Weise kann ein Lichtstrahl 28, der von außen über die Außenseite 12 der Schildplatine 14 auf die Spiegelflächen 26 des Tripelspiegels 24 der auf der Innenseite 20 ausgebildeten mikrostrukturierten Tripelstruktur 22 trifft, durch mehrfache interne Totalreflexion an den mehreren Spiegelflächen 26 einer Tripelspiegelstruktur 22 in seine Einfallsrichtung zurück reflektiert werden, d.h. retroreflektiert werden.
In 3 ist ein Tripelspiegel 24 der in 2 gezeigten mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur 22 im Detail gezeigt. Der Tripelspiegel 24 weist drei im rechten Winkel zueinander angeordnete Spiegelflächen 26 auf. Der von außen auf die Schildplatine 14 treffende Lichtstrahl 28 wird über die Außenseite 12 zu den Spiegelflächen 26 geführt. Der Lichtstrahl 28 trifft auf die erste Spiegelfläche 26a des Tripelspiegels 24. Die erste Spiegelfläche 26a reflektierten den Lichtstrahl 28 an die im rechten Winkel zur ersten Spiegelfläche 26a angeordnete zweite Spiegelfläche 26b. Von der zweiten Spiegelfläche 26b wird der Lichtstrahl 28 auf die dritte Spiegelfläche 26c reflektiert, die im rechten Winkel zur zweiten Spiegelfläche 26b angeordnet ist. Die dritte Spiegelfläche 26c reflektiert den Lichtstrahl 28, so dass dieser über die Außenseite 12 aus der Schildplatine 14 austritt.
4 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds 10 entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B gemäß einer ersten Ausführungsform der Prägung der Legende 16. Die Schildplatine 14 ist aus einem thermoplastischen, prägbaren Kunststoff zum Prägen der wenigstens einen Legende 16 in den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur 22 aufweisenden Abschnitt ausgebildet. Hierzu wird ein Prägewerkzeug auf den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur 22 aufweisenden Abschnitt aufgesetzt und mittels des Prägewerkzeugs ein z.B. alphanumerisches Zeichen eingeprägt. Dies kann vorzugsweise über eine Prägevorrichtung erfolgen, wobei das Prägewerkzeug und oder die Schildplatine 14 vorteilhaft vor dem Prägevorgang erwärmt werden. Durch den Prägevorgang wird die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur 22 im Bereich der Prägung lokal geschädigt, so dass die retroreflektierenden Eigenschaften in diesem Bereich reduziert sind oder vollständig unterdrückt werden.
Vorzugsweise wird durch den Prägevorgang auf der Innenseite 20 im Bereich der Prägung eine Vertiefung 30 ausgebildet. Die durch das Einprägen der Legende 16 ausgebildete Vertiefung 30 ist auf der Innenseite 20 mit einer Farbe 32 eingefärbt ist. Vorzugsweise ist die Farbe 32 als wasserfeste Farbe ausgebildet. Die Farbe 32 kann beispielsweise mit einem Tintenstrahldruckgerät in die Vertiefung 30 eingebracht werden. Auf diese Weise kann die Legende 16 farblich von dem die Legende 16 umgebenden, die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur 22 aufweisenden Abschnitt abgrenzt werden, wodurch die Legende 16 über die Außenseite 12 für einen Betrachter sowohl bei diffuser Beleuchtung als auch unter rückstrahlenden Bedingungen wahrnehmbar ist.
In einer alternativen Ausgestaltung des Schilds gemäß 4, die nicht dargestellt ist, weist die Farbe 32 eine so geringe Schichtdicke auf, dass die ausgebildete Farbschicht im Wesentlichen der Kontur der Oberfläche, auf die sie aufgebracht ist, folgt.
In 5 ist eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds 10 entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B gemäß einer zweiten Ausführungsform der Prägung der Legende 16 gezeigt. Im Unterschied zu dem in 4 gezeigten retroreflektierenden Schild 10 ist die Legende 16 derart geprägt, dass durch den Prägevorgang auf der Innenseite 20 die Vertiefung 30 und zudem auf der Außenseite 12 eine Erhebung 34 ausgebildet ist. Die Erhebung 34 hat eine Höhe von 0,5 mm, wobei die Höhe den Abstand von der ursprünglichen Außenseite 12 zum entferntesten Punkt der durch die Prägung ausgebildeten Erhebung 34 angibt. Auf die Erhebung 34 der Legende 16 ist eine lichtundurchlässige Farbschicht 36, vorzugsweise mittels eines Thermotransferverfahrens, aufgebracht. Die Farbschicht 36 weist vorzugsweise eine schwarze Farbe auf. Auf diese Weise kann durch die auf den Erhebungen 34 der Legende 16 aufgebrachte Farbschicht 36 die Retroreflexion im Bereich der Legende 16 reduziert und/oder unterbunden werden, um auf diese Weise die Legende 16 sowohl bei diffuser Beleuchtung als auch unter rückstrahlenden Bedingungen gegenüber dem retroreflektierenden Abschnitt der Schildplatine 14 sichtbar zu machen.
In 6 ist eine seitliche Schnittdarstellung des retroreflektierenden Schilds 10 entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B gemäß einer dritten Ausführungsform der Prägung der Legende 16 gezeigt. In der dritten Ausführungsform ist die Legende 16 analog zu dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet, so dass durch den Prägevorgang auf der Innenseite 20 eine Vertiefung 30 und auf der Außenseite 12 eine Erhebung 34 ausgebildet ist. Ebenso ist auf der Erhebung 34 eine lichtundurchlässige Farbschicht 36 mittels eines Thermotransferdrucks aufgebracht. In Ergänzung dazu ist die Vertiefung 30 mittels einer Farbe 32 eingefärbt. Auf diese Weise können die retroreflektierende Eigenschaften im Bereich der Legende 16 noch weiter reduziert werden.
7 zeigt eine Weiterentwicklung des aus 5 bekannten retroreflektierenden Schilds 10 im Schnitt entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B. Die Weiterentwicklung besteht darin, dass auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur 22 eine Schutzfolie 38 angeordnet ist. Auf diese Weise kann die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur 22 durch die Schutzfolie 38 abgedeckt werden. Zwischen der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur 22 und der Schutzfolie 38 wird abschnittsweise ein Luftpolster 40 ausgebildet, so dass die retroreflektierenden Eigenschaften des Schilds 10 nicht beeinträchtigt werden. Die Schutzfolie 38 kann die retroreflektierende Tripelspiegelstruktur 22 vor Feuchtigkeit und/oder äußeren Einflüssen schützen. Die Schutzfolie 38 ist dabei direkt auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur 22 angeordnet, so dass sich ein Luftpolster 40 zwischen den einzelnen Tripelspiegeln 24 und der Schutzfolie ausbilden kann. Auf diese Weise kann die Bauhöhe eines Schilds 10 mit einer witterungsbeständigen, mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur 22 reduziert werden.
Die Schildplatine 10 weist auf der Innenseite 20 einen umlaufenden flachen Rand 42 auf, auf den die Schutzfolie 38 angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Schutzfolie 38 umlaufend und unterbrechungsfrei auf den Rand 42 aufgeklebt, auflaminiert und/oder aufgeschweißt. Der umlaufende Rand 42 weist keine Struktur auf, so dass eine witterungsbeständige, hermetisch dichte Verbindung zwischen dem Rand 42 und der Schutzfolie 38 hergestellt werden kann.
Im in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schutzfolie 38 eine koextrudierte Folie und als solche zweilagig ausgebildet. Sie weist eine etwa 75 Mikrometer starke Klebeschicht aus thermoplastischem PET auf und eine etwa 125 Mikrometer starke Schicht aus einem mechanisch hochbelastbaren PET-G (Glycolmodifiziertes PET. Die Schutzfolie 38 ist mit der PET-A-Lage zur Schildplatine 38 hin orientiert und mit dieser entlang des umlaufenden Rands 42 Hochfrequenz- oder Ultraschallverschweißt.
Im in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schutzfolie 38 nicht nur entlang des umlaufenden Rands 42 mit der Schildplatine 14 verbunden, sondern auch im Bereich des geprägten alphanumerischen Zeichens 16 an einer Vielzahl von Positionen punktuell mit der Schildplatine 14 thermisch verschweißt.
Die Schutzfolie 38 kann grundsätzlich transparent ausgebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schutzfolie 38 einfarbig, insbesondere in der Farbe Weiß, ausgebildet. Im Kennzeichenbereich übliche weitere Farben sind beispielsweise gelb mit schwarz eingefärbter Legende und blau mit weiß eingefärbter Legende.
In 8 ist ein Verfahrensablauf zur Herstellung des erfindungsgemäßen retroreflektierenden Schilds 10 gezeigt. In einem ersten Schritt 100 ist wird die Schildplatine 14 aus einem transparenten Kunststoff hergestellt. Der transparente Kunststoff ist ein thermoplastischer Kunststoff. Insbesondere ist der thermoplastische Kunststoff ein polymerer Kunststoff, vorzugsweise Macrolon®. Die Schildplatine 14 wird mit dem Spritzgießverfahren und/oder mit dem Druckgießverfahren hergestellt.
In einem zweiten Schritt 110 ist wird eine mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur 22 auf und/oder in die Oberfläche 18 der Innenseite 20 der Schildplatine 14 durch Prägen und/oder Heißprägen und/oder Walzen und/oder Pressen eingebracht. Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem eine retroreflektierende Eigenschaften aufweisende Schildplatine 14 preiswert herstellbar ist.
In einer alternativen Verfahrensführung weist die Oberfläche des für das Spritzgieß- bzw. Druckgießverfahren verwendete Formwerkzeug in einer seiner Oberflächen Negativformen der in die Schildplatine einzubringenden erfindungsgemäßen retroreflektierenden Mikrostrukturen auf. Diese werden beim Spritz- bzw. Druckgießen unmittelbar in die Schildplatine 14 mit eingeformt.
Bezugszeichenliste

10: Retroreflektierendes Schild
12: Außenseite
14: Schildplatine
16: Legende
18: Oberfläche
20: Innenseite
22: Mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur
24: Tripelspiegel
26: Spiegelfläche
26a: Erste Spiegelfläche
26b: Zweite Spiegelfläche
26c: Dritte Spiegelfläche
28: Lichtstrahl
30: Vertiefung
32: Farbe
34: Erhebung
36: Farbschicht
38: Schutzfolie
40: Luftposter
42: Rand
100: Schritt 1
110: Schritt 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60309702 T2 [0004]
EP 1477368 [0005]

Claims

Retroreflektierendes Schild (10), umfassend eine Schildplatine (14) aus einem transparenten Kunststoff mit einer auf einer Oberfläche (28) einer Innenseite (20) der Schildplatine (14) zumindest abschnittsweise ausgebildeten und/oder angeformten mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur (22), wobei die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) eine Mehrzahl von Tripelspiegeln (24) mit jeweils drei rechtwinklig zueinander angeordneten Spiegelflächen (26) zur Retroreflexion umfasst, und die Tripelspiegel (24) in der Oberfläche (28) der Innenseite (20) ausgebildet sind und jeweils Spiegelflächen (26) aufweisen, die von einer der Innenseite (20) beabstandet ausgebildeten Außenseite (12) der Schildplatine (14) aus gegen ein optisch dünneres Medium wie Luft spiegelnd ausgebildet sind.
Schild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der Tripelspiegel (24) der Tripelspiegelstruktur (22) einen Wert zwischen 100 µm bis 400 µm, vorzugsweise zwischen 100 µm und 300 µm und besonders bevorzugt 150 µm aufweist.
Schild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Kunststoff der Schildplatine (14) spritzgießbar und/oder druckgießbar ist.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) in die Oberfläche (18) einprägbar und/oder einstempelbar und/oder einwalzbar ist.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff ist.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Kunststoff ein polymerer Kunststoff ist.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelflächen (26) im Wesentlichen dreieckig oder im Wesentlichen viereckig ausgebildet sind.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) zumindest bereichsweise mehrere Tripelspiegel (24) aufweist, die vorzugsweise im Wesentlichen aneinander angrenzend ausgebildet sind.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schildplatine (14) prägbar ist und/oder einen prägbaren Kunststoff aufweist.
Schild nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legende (16) in den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) aufweisenden Abschnitt der Schildplatine (14) erhaben oder vertieft eingeprägt ist.
Schild nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schildplatine (14) zur Ausbildung erhabener oder vertiefter Strukturen mechanisch prägbar, insbesondere heißprägbar, ist.
Schild nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Legende (16) derart in die Schildplatine (14) eingeprägt ist, dass durch den Prägevorgang auf der Innenseite (20) eine Vertiefung (30) ausgebildet ist und auf der Außenseite (12) eine Erhebung (34) ausgebildet ist.
Schild nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Erhebung (34) der Legende (16) eine Farbschicht, insbesondere eine lichtundurchlässige Farbschicht, vorzugsweise mittels eines Thermotransferverfahrens, aufgebracht ist.
Schild nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Einprägen der Legende (16) ausgebildete Vertiefung (30) auf der Innenseite (20) eingefärbt ist.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) eine hydrophobisierende Beschichtung aufweist und/oder hydrophobisiert ist.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur (22) eine Schutzfolie (38) angeordnet ist.
Schild nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie (38) direkt auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur (22) angeordnet ist, dergestalt dass a. die höchsten Erhebungen der Tripelspiegelstruktur (22) in mechanischem Kontakt mit der Schutzfolie (38) stehen und b. zwischen den einzelnen Tripelspiegeln (24) und der Schutzfolie (38) zumindest teilweise und/oder bereichsweise ein Luftpolster (40) ausgebildet ist.
Schild nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schildplatine (14) auf der Innenseite (20) einen umlaufenden, vorzugsweise flachen Rand (42) aufweist, auf den die Schutzfolie (38) angeordnet, vorzugsweise aufgeklebt und/oder auflaminiert und/oder aufgeschweißt ist.
Schild nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur (22) zugewandten Seite der Schutzfolie (38) eine Legende und/oder ein Sicherheitsmerkmal aufgedruckt ist.
Schild nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schildplatine (14) eine Schilddicke zwischen 0,5 mm und 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2,5 mm, und besonders bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2 mm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines retroreflektierenden Schilds nach einem der Ansprüche 1 bis 20, aufweisend wenigstens folgende Schritte: - Herstellen einer Schildplatine (14) aus einem transparenten Kunststoff (100); - Einbringen einer mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur (22) auf und/oder in eine Oberfläche (18) einer Innenseite (20) der Schildplatine (14) durch Prägen und/oder Heißprägen und/oder Walzen und/oder Pressen (110).
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schildplatine (14) im Spritzgießverfahren und/oder im Druckgießverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) während des Spritzgießverfahrens und/oder des Druckgießverfahrens ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) mittels einer Negativform in die Oberfläche (18) auf der Innenseite (20) der Schildplatine (14) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legende (16) in den die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) aufweisenden Abschnitt der Schildplatine (14) mit einem Prägewerkzeug eingeprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Legende (16) in die Schildplatine (14) mittels mechanischer Prägung, insbesondere mittels Heißprägung, eingeprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Legende (16) derart in die Schildplatine (14) eingeprägt wird, dass durch den Prägevorgang auf der Innenseite (20) eine Vertiefung (30) ausgebildet wird und auf der Außenseite (12) eine Erhebung (34) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Erhebung (34) eine Farbschicht (36), vorzugsweise mittels eines Thermotransferdrucks, aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Einprägen der Legende (16) ausgebildete Vertiefung (30) auf der Innenseite (20) eingefärbt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass auf die mikrostrukturierte Tripelspiegelstruktur (22) eine hydrophobisierende Beschichtung aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mikrostrukturierten Tripelspiegelstruktur (22) eine Schutzfolie (38) angeordnet wird.
Verwendung eines retroreflektierenden Schilds (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Kennzeichenplatine zur Anordnung an einem Kraftfahrzeug.