DE2234384A1 - Rueckstrahlende materialien, insbesondere fuer waagerechte und senkrechte verkehrszeichen, aushaengeschilder und dergl - Google Patents

Description

"Rueckstrahlende Materialien, insbesondere fuer waagerechte ■ und senkrechte Verkehrszeichen, Aushaengeschilder und dergl.»

Anmelder: EIGEMlAM Ludwig

in Vacallo, Kanton Tessin, Schweiz,

Die Erfindung betrifft generell, ueberwiegend, jedoch nicht zwingend flaechige rueckstrahlende Materialien, die bei waagerechten und senkrechten Verkehrszeichen oder bei aehnlichen Anwendungen, wie zum Beispiel bei Aushaengeschildern, Werbeplakaten u.s.w· zur Verwendung kommen.

Insbesondere betrifft diese Erfindung Verkehrszeichenmaterialien, umfassend als rueckstrahlende Bestandteile kleine Kugeln oder Perlen aus durchsichtigem Stoff, bestehend generell aus Glas mit einem geeigneten Strahlenbrechungsindex, die strahlenbrechenden und reflektierenden, kugelfoermigen Koerpern und/oder Oberflaechen zugeordnet sind, deren Kruemmungsradius kleiner ist als der der anliegenden "Hauptkugel¹¹, wodurch die sogenannten Erscheinungen der "Doppelfokussierung" so hervorgerufen werden, dass eine ueberraschende, intensive Pernsichtbarkeit des Materials, insbesondere bei den Nachtstunden und wenn es durch das von Lichtern oder Lampen der Kraftfahrzeuge oder anderes geworfene Licht betroffen werden, geschaffen wird. Gemaess einigen wichtigen Bedingungen und Merkmalen der vor-

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liegenden Erfindung wird hierbei auf die Bedeutung hingewiesen, nach den Moeglichkeitagrenzen kleine Kugeln oder Perlen zu benutzen, deren Strahlenbrechungsindex etwas niedrig gehalten ist, grundsaetzlich nicht hoeher als 2, und dies sowohl aus Kostengmenden als auch weil diese Glaeser den Wettereinfluessen eine bessere Widerstandsfaehigkeit entgegensetzen und eine erhoehte mechanische Widerstandsfaehigkeit aufweisen.

Es ist ebenfalls festgestellt worden, dass es zweckmaessiger ist, wenn die strahlenbrechenden und reflektierenden, den Hauptperlen zugeordneten Koerper und Oberflaechen in einem gewissen Abstand von der Oberflaeche der genannten Hauptperlen liegen, um das Auftreten der genannten Doppelfokussierungs-Erscheinung zu beguenstigen, insbesondere unter Verwendung von glasigen Zusammensetzungen (zur Bildung der kugelfoermigen Koerper), deren Strahlenbrechungsindex verhaeltnismaessig ist. Erfindungsgemaess hat man die Moeglichkeit ermittelt, ein heterogenes, mit Doppelfokussierung versehenes Verkehrszeichenmaterial zu entwickeln, bei dem die "Hauptperlen" (oder wenigstens ein Teil derselben) mit einem verhaeltnismaessig niedrigen Strahlenbrechungsindex von der ebenfalls durchsichtigen Matrize zum Teil ueberstehen, wodurch soviele Kalotten verwirklicht werden, die dazu bestimmt sind, durch das Licht betroffen zu werden, wobei das strahlenbrechende Material derart ist, dass bei Hueckgabe der leuchtenden, in dieselbe (mindestens mit guter Annaeherung) Sinfallrichtung einfallen-

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den Energie (und sinfaellig in umgekehrten Sinn) eine ueberraschend hoehere Leistung versichert, absehend vom durch die besagte Richtung mit der durch die wesentlich flaechige Oberflaeche des an Ort und Stelle verlegten Materials definierten Mittelebene gebildeten Winkel.

Die Bedeutung der leuchtenden, unter sehr kleine Winkel einfallenden Energie (des sogenannten "Streiflichtes") ist offensichtlich und WQhI bekannt. Ein derartiges Ergebnis gestattet es zum Beispiel, eine einwandfreie Sichtbarkeit bei den Nachtstunden von beleuchteten, von praktisch irgendeiner Richtung her beobachteten Verkehrszeichen zu versichern.

Im v/esetlichen beruht die vorliegende Erfindung darauf, dass die Doppelfokussierung und die Rueckgabe der leuchtenden, von verschiedenen Richtungen her auf die ausgesetzten Kalotten der kleindimensionierten Hauptkugeln oder -perlen einfallenden Strahlen und Strahlenbündel durch eine differenzierte geometrische Verteilung bei ihren einzelnen Abstaenden vom Mittelpunkt dieser kleindimensionierten Kugeln oder Perlen der kleineren foliussier enden und reflektierenden Koerper und Oberflaechen erreicht werden, wobei diese differenzierte Verteilung die Anordnung der genannten Koerper und Oberflaechen an den geeignetsten Stellungen ermoeglicht, um die in verschiedenen Stellungen und Richtungen aus den kleinen Hauptkugeln oder -perlen wegen der verschiedenen 3infallwinkelung.auf die jeweiligen ausgesetzten Kalotten herauskönnenden Strahlen zu fokussieren und reflektieren. Diese differenzierte £.eometri-

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sehe Verteilung zeichnet sich dadurch aus, dass die genannten Koerper und Oberflaechen von den Mittelpunkten der jeweiligen kleinen Hauptkugeln oder -perlen umsomehr entfernt sind als sie' von der Achse der genannten ausgesetzten Kalotten entfernt liegen. Diese und weitere Merkmale der Erfindung lassen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung an Hand eines, nicht auf die Verwirklichungsmoeglichkeiten der Erfindung beschraenkten, in der beigefuegten Zeichnung dargestellten Ausfuehrungsbeispiels deutlich erkennen. Es zeigen:

- Figuren 1A, 1B und 10 schematisch und im Schnitt einen durchsichtigen, kugelfoermigen Koerper, der von verschiedenen Richtungen her durch ein leuchtendes Buendel betroffen ist;

- Pig, 2 zeigt praktisch die Ueberlagerung der Gegenstaende der genannten Figuren 1A - 10 mit verschiedenen Schwenkungen, um die optischen, in den vorstehenden Figuren einzeln erlaeuterten Erscheinungen bei dem in Betrieb stehenden Material zu beweisen;

- Fig. 3 stellt fragmentarisch in stark vergroessertem Masstab und in schematisierter Form ein erfindungsgemaess entwickeltes strahlenbrechendes Material dar; und

- Fig· 4 zeigt die Bestandteile des Materials gemaess Fig. 3', die voneinander getrennt sind, in einem bevorzugten Beispiel zur Bildung des genannten Materials.

Bezugnehmend nun auf die Figuren 1A, 1B und 10 ist der kugelfoermige Koerper, dessen Schnitt mit (C) bezeichnet ist, praktisch eine kugelfoermige Linse, die durch eine rueckstrahlen-

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de, aus durchsichtigem Stoff bestehende Kugel gebildet' ist, dessen Strahlenbrechungsindex vorzugsweise zwischen 1,45 und 1,60 liegt, wobei der optimale Wert 1,50-1,55 ist. In den genannten Figuren 1A, 1B und 10 ist das Verhalten von leuchtenden Strahlen und Strahlenbuendeln (F, F¹ und F") erlaeutert, die voneinander sehr nahe bzw. wenig und viel entfernt (d.h. peripherisch) liegen, auf die Oberflaeche der kugelfoermigen Linse einfallend_sgegenueber der optischen Achse der Kugel, Die beinahe axialen Strahlen (das Buendel (F) in Fig. 1A) werden an einer von der Kugel sehr entfernten Stelle fokussiert, wogegen die von deren optischer Achse (Buendel (F¹) in Fig. 1B) mittelentfernten Strahlen an einer Stelle (P¹) auf der kugelfoermigen Oberflaeche fokussiert und die davon viel entfernten oder peripherischen Strahlen (Buendel (F") in Fig. 10) an einer innerhalb der Kugel befindlichen Stelle fokussiert werden. Des weiteren laesst sich die Konvergenz der linksseitig der Kugel auskommenden Strahlen des Buendels (F), die Divergenz der Strahlen des Brendels (F¹) und die der Entfernung von ihren Ausgangsstellen zugeordnete Divergenz der Strahlen des Buendels (F") beobachten. ■ Um die maximale Richtungsreflektion zu erhalten, braucht man, die bei den verschiedenen Bedingungen aus der kugelfoermigen Linse (0) herauskommenden Strahlen zu fokussieren, um sie darin zurueckzuprallen und rueckzustrahlen, so dass sie in die jeweiligen Einfallrichtungen und in umgekehrten Sinn zurueckwerden.

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Erfindungsgemaess wird die gewu.ensch.te Erscheinung bei den verschiedenen in den Figuren 1A, 1B und 10 wiedergegebenen Beleuchtungsbedingungen durch Verlegung kleinerer, den reflektierenden Oberflaechen (H, H¹ und R") an den in den Figuren 1A, 1JB und 10 angegebenen Stellungen zugeordneter, kugelfoermiger Linsen (L, L¹ und L") erreicht, deren Strahlenbrechungsindex vorzugsweise zwischen 1,7 und 2,05 liegt. Daraus ist ersichtlich, dass diese Stellungen sowohl bei ihrer Entfernung von. der Oberflaeche, d.h. vom Mittelpunkt der groesseren kugelfoermigen Linse (C), als auch bei ihrer Entfernung von der optischen Achse abweichen.

Pig. 2 zeigt die Gegenstaende der Figuren 1A, 1B und 10, die einander ueberlagert sind, jedoch so gedreht, dass die den Einfallzonen der jeweiligen Strahlenbündel (E, F¹ und F") tangential liegenden Ebenen alle zu einer Oberflaeche (S) parallel verlaufen, von der die kugelfoermige Linse (C) zum Teil uebersteht, wodurch eine ausgesetzte, durch die selben Strahlenbündel betroffene Kalotte gebildet wird, die im uebrigen von der Achse (A-A der kugelfoermigen Kalotte (Oa) abweichende Winkel oder von der durch die genannte Oberflaeche (S) definierten Ebene abweichende Winkel (B, B¹ und B") bilden. Diesfalls werden die kleineren kugelfoermigen Linsen (L, L¹ und L") und die jeweiligen reflektierenden überflaechen (R, R¹ und R") in verschiedenen Abstaenden sowohl von der Oberflaeche der ■kugelfoermigen Hauptlinse (0) als auch von der Achse (A-A)

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der ausgesetzten Kalotte (A) an den angegebenen Stellungen zu liegen kommen, wobei diese geometrische Anordnung als wiederholt zu verstehen, ist, indem man das System um die genannte Achse (A-A) herumdrehen laesst. Das Buendel (ϊ¹¹¹) gibt bei dem in Pig, 2 dargestellten System die charakteristische Bedingung der Streiflicht-Beleuchtung einer kugelfoermigen Kalotte (Oa) wieder, die von einer Oberflaeche (S), zum Beispiel von der Überflaeche eines Verkehrsschildes oder -zeichens, eines waagerechten oder senkrechten Verkehrszeichenmittels, u.s.w. uebersteht.

Das ermoeglicht es, eine ueberraschend intensive optische Antwort und die voellige Ausnutzung der Doppelfokussierungs-Erscheinung unter irgendeinen Einfallwinkel des mit grosser Anaeherung in die Einlaufrichtung zurueckgeprallten Lichtes zu erzielen.

Ein bevorzugtes Ausfuehrungsbeispiel des erfindungsgemaessen strahlenbrechenden Materials ist in Pig· 3 fragmentarisch dargestellt.

Solches strahlenbrechende Material umfasst eine heterogene, jedoch kohaesionskraeftige Struktur, die eine Schicht kleiner Hauptkugeln 10 aufweist, die bei den Bedingungen der in Fig. dargestellten Hauptkugel (C) soviel ku^elfoermige Linsen einzeln bilden, wobei diese kleinen Kugeln groesstenteils in einer, aus einem geeigneten durchsichtigen Bindemittel bestehenden Matrize 12 eingetaucht sind, dessen Strahlenbrechungsindex vorzugsweise zwischen 1,34 und 1,50 liegt, von welcher

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Oberflaeche (S) die genannten kleinen Kugeln ueberstehen, wodurch sie soviel der Beleuchtung ausgesetzte Kalotten noch bei den vorstehend beschriebenen Bedingungen verwirklichen. Mit (Ec) ist ein Strahlenbündel von Streiflicht bezeichnet, deren ueberlagerte Fraktionen die ausgesetzten Teile der Kugeln 10 darauffolgend betreffen, welche Fraktionen sich daher einzeln wie das Buendel (F") gemaess den Figuren 10 und 2 verhalten. Diese kleinen Kugeln 10 sind eine Schicht 14 kleinerdimensionierter, anhaftender und aliegender Kugeln 16 ueberlagert, die beispielsweise mittels einer duennen Schicht 18 Klebemittels (Figo 4)-auf einer reflektierenden Oberflaeche, z.B.. auf einem Aluminiumblatt 20 untergebracht sind, alles auf einem geeigneten Lager oder Bett 22, bestehend aus einem harzigen Konglomerat.

Durch geeignete, vorherige Eindruecken oder unmittelbar - durch Anpressen der kleinerdimensionierten Kugel 16 selbst auf das Aluminiumblatt 20 koennen die gewuenschten reflektierenden Oberflaechen gebilden werden.

Die differenzierte geometrische Verteilung der kleinerdimensionierten Kugeln 16 gegenueber den hoeherliegenden Hauptkugeln oder -perlen 10 zur Erzielung der gewuenschten optischen Effekte haengt selbstverstaendlich von verschiedenen Faktoren, , insbesondere von den Ist- und relativen Werten der eigenen Strahlenbrechungsindex der genannten groesseren und kleineren

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Kugeln sowie des durchsiohtigen, die Matrize 12 bildenden Stoffes, ab. Bei einigen Bedingungen kann solche differenzierte geometrische Verteilung das Vorhandensein aller kleiner dimensionierter, wesentlich auf einer einzelnen, zu den Bauchteilen der Hauptperlen 10 tangential verlaufenden Ebene liegender Kugeln definieren. Ueblicherweise wird die gewuenschte optische Wirkung optimiert, indem die kleinerdimensionierten Kugeln einer Verteilung des in Pig· 3 dargestellten Typs unterworfen werden (und mit der aus Pig. 2 ersichtlichen Verteilung zusammenfallend), d.h. durch Verteilung dieser kleinerdimensionierten Kugeln in einer Heihe von Senkungen, worin je die untere Fraktion der hoeherliegenden, groesserdimensionierten Perle 10, wobei der Pfeil (H) (Pig· 3) der gewellten, aus dieser Verteilung resultierenden Schnitte in Abhaengigkeit von den optischen Parametern der Bestandteile zu waehlen ist. Eine derartige Verteilung kann dosierend dadurch erreicht werden, dass die verschiedenen, in der in Fig. 4 dargestellten Reihenfolge ueberlagerte Bestandteile auf das untenliegende Lager oder Bett 22 angepresst werden, wenn die Zusammensetzung des letzteren noch eine genuegende Plastizitaet aufweist, wobei die Bildung der Matrize 12 gleichzeitig mit dem genannten Anpressen oder mit einem' darauffolgenden Arbeitsgang fertiggestellt werden kann. Die Ist- und relativen Abmessungen der groesserdimensionierten Kugeln 10 und der kleinerdimensionierten Kugeln 16 koennen

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verschieden sein. Vorzugsweise werden groessere Kugeln, mit Durchmesser zwischen 200 und 1200 Mikron liegend, und kleinere Kugeln, mit Durchmesser zwischen 5 und 70 Mikron liegend ■benutzt» vorausgesetzt, dass der Durchmesser der kleineren Kugeln 16 kleiner um 1:10 ist als der der groesseren Kugeln Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfuehrungsform weist das verbesserte strahlenbrechende Material eine ausgesetzte, nach oben zugekehrte Oberflaeche (S) auf· Selbstverstaendlich kann das genannte Material an Ort und Stelle irgendeine gewuenschte Schwenkung annehmen, beispielsweise koennte dessen Oberflaeche (S) senkrecht verlaufen.

Darueber hinaus und insbesondere falls das Material benutzt werden sollte, um die Sichtbarkeit bei den Nachtstunden von Verkehrsplakaten, -schildern oder wesentlich senkrechten Verkehrszeichen, u.z. bei denen das Material der Verkehrswirkung nicht unterworfen ist, dann koennen die ausgesetzten Kalotten der groesseren Kugeln 10 und die Oberflaeche (S) des Bindemittels 12 durch einen Klarlack oder durch eine duenne harzige Beschichtung geschuetzt werden.

Diesfalls und unter Beruecksichtigung, dass der Strahlenbrechungsindex einen den des anliegenden Mittels betreffenden Wert darstellt (wobei die Einheit durch den mittleren Strahlenbrechungsindex der Luft dargestellt ist), v/erden die bei den vorstehend angegebenen Strahlenbrechungsindex der kleinen Kugeln und gegebenenfalls des Bindemittels proportionell erhoeht, um

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die gewuenschten primaere Fokussierung (bei.den Kugeln 10) und sekundaere Fokussierung (bei den Kugeln 16) zu erhalten.

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Claims (6)

1. PATEHgANSPRUEOHE

   M.J Strahlenbrechendes Material mit Doppelfokussierung, umfas-. send in einer heterogenen, jedoch kohaesionskraeftigen Struktur kleine Hauptkugeln, eine Kalotte von einem Teil derselben der Oberflaeche des Materials ausgesetzt ist, und kleinere fokussierende, kugelfoermige, an wenigstens Teil der nicht ausgesetzten Portion der genannten kleinen Hauptkugeln oder -perlen anliegende oder naechstgelegene Koerper, gekennze ichnet durch eine differenzierte geometrische Verteilung der genannten kleineren kugelfoermigen Koerper (L oder 16) gegenueber der anliegenden oder naechstgelegenen Hauptkugel (0 oder 10), wodurch die Doppelfokussierung von auf die genannte Kalotte (Oa) in verschiedene Richtungen gegenueber der Achse (A-A) der letzteren einfallenden Strahlenbuendeln entsteht.
2. 2. Strahlenbrechendes Material gemaess Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Teil der genannten von der Achse (A-A) der genannten Kalotte weiter entfernten Koerper (L oder 16) ebenfalls vom Mittelpunkt der Hauptkugel (ö .oder 10) weiter entfernt liegen, die solche Kalotte bildet gegenueber wenigens einem Teil der der genannten Achse naehergelegenen Koerper oder Oberflaechen.
3. 3. Strahlenbrechendes Material gemaess Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Koerper aus kleineren

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   Kugeln "bestehen, insbesondere mit Durchmesser kleiner um 1:1o als der der groesseren Kugeln, wobei die Durchmesser der genannten groesseren Kugeln zwischen 200 und 1200 Mikron und die der kleineren Kugeln zwischen 5 und 70 Mikron liegen,
4. 4. Strahlenbrechendes Material gemaess Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die kleineren Kugeln (16) ihrerseits an einer reflektierenden Oberflaeche (20) an ihren, den naehergelegenen der respektieren Hauptkugel (10) entgegengesetzten Kalotten angelegt sind.
5. 5. Strahlenbrechendes Material gemaess Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte reflektierende Oberflaeche (20) durch ein beispielsweise aus Metall bestehendes, reflektierendes Blatt oder Folie gebildet ist, worin die genannten kleineren Kugeln teilweise eingebettet sind.
6. 6. Strahlenbrechendes Material gemaess irgendeinem oder mehreren der vorstehenden Ansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten kleineren Koerper (16) in der Naehe der jeweiligen groesseren Kugel (10) in einer muldenfoermigen Oberflaeche mit gröesserem Kruemmungsradius verteilt sind als der der Oberflaeche der genannten jeweiligen groesseren Kugel (10).

   7· Strahlenbrechendes Material gemaess irgendeinem oder mehreren der vorstehenden Ansprueche, dadurch gekenn-

   zeichnet, dass die Abstaende zwischen den nicht.ausgesetzten Teilen der genannten groesseren Kugeln (10) und den genannten kleineren fokussierenden Koerpern (16) mit einem durchsichtigen, als Bindemittel wirkenden Stoff (12) ausgefuellt sind, der einen niedrigeren Strahlenbrechungsindex aufweist als der der groesseren Kugeln (10), der vorzugsweise zwischen 1,34 und 1j50 liegt.

   8· Strahlenbreehendes Material gemaess irgendeinem oder mehreren der vorstehenden Ansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass es groessere Kugeln umfasst, deren Strahlenbrechungsindex vorzugsweise zwischen 1,45 und 1,68 liegt, waehrend der der kleineren Kugeln vorzugsweise zwischen 1,70 und 2,05 liegt.

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