DE2600520C3

DE2600520C3 - Überzugsmaterial zum Retrorflektierendmachen einer Unterlage

Info

Publication number: DE2600520C3
Application number: DE2600520A
Authority: DE
Inventors: Terry R. Saint Paul Minn. Bailey
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1975-01-10
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1981-05-27
Also published as: US4103060A; AT381798B; JPS5195794A; IT1052910B; JPS5751641B2; FR2297430A1; SE7513915L; DE2600520A1; GB1532511A; BR7600105A; GB1532512A; FR2297430B1; DE2600520B2; AU1014876A; CA1071032A; JPS57149577A; SU701553A3; DE2660287C2; ATA10176A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Überzugsmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise tus der US-PS 37 00 305 bekanntgeworden ist.

Retroreflektierende Bänder, die typischerweise eine einschichtige Lage aus vielen tausenden von Glasperlen je Quadratzentimeter in einem flexiblen Bindemittel «ufwcisen. haben sich als am besten geeignet gezeigt, um Unterlagen, etwa Bekleidungsstoffe, reflektierend IU machen (US-PS 25 67 233. 35 51025. 37 00 305. 58 192 und 35 35 019). Da Bänder gewöhnlich nur eine geringe Ähnlichkeit mit der Unterlage etwa dem Stoff haben, auf den <iie aufgebracht werden, war der Einsatz der Bänder nur beschränkt möglich.

Die eingangs genannte US-PS 37 00 305 beschreibt retroreflektierende Mikrokügelchen mit einem dielektrischen Spiegel auf einem Teil ihrer Oberfläche, die von einem Bindemittel auf einer Unterlage festgehalten werden. Die MikrokügelehtMi. die als dielektrische Spiegel wirkenden transparenten Schichten auf den Mikrokügelchen, und das Bindemittel oesitzen verschiedene Brechungsindizes, so daß verschiedene optische Effekte auftreten können. Auch kann die Unterlage transparent sein, so daß Licht durch das gesamte Unterlagen Element hindurchtreten kann.

Die US-PS 35 35 019 beschreibt transparente Mikrokügelchen mit einer halbkugelförmigen Schicht aus spiegelnd reflektierendem Material, die mit einem harzartigen Bindemittel auf Unterlagen z. B. Textlien aufgebracht werden können. Die Mikrokügelchen sind in dem Bindemittel enthalten und werden mit diesem wie ein Farbanstrich aufgetragen. Dadurch ergeben sich für verschiedene Mikrokügelchen ganz unterschiedliche Bedeckungsgrade durch das Bindemittel, so daß die Reflexionseigenschaften der Mikrokügelchen teilweise beeinträchtigt sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, ein Überzugsmaterial zu schaffen, das die mit ihm versehenen Gegenstände beim Anstrahlen in der Dunkelheit retroreflektierend macht, wobei die Gegenstände jedoch bei Tageslicht im Aussehen praktisch unverändert gelassen werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen herausgestellt.

Das Überzugsmatenal weist eine dünnt Schicht aus Bindemittel auf. das mit der Unterlage verklebt ist und transparente Mikrokügelchen enthält, die in dem Bindemittel festgehalten werden.

Mindestens ein Drittel der Mikrokügelchen weist reflektierende Mittel zwischen sich und der Unterlage auf, die sie retroreflektierend machen, und ihre von der Unterlage abgewandte Oberfläche liegt optisch frei, um die Lichtstrahlen aufzunehmen und rückzustrahlen. Im Mittel liegen in jedem Quadratzentimeter der Unterlage weniger als etwa 2000 Mikrokügelchen. vorzugsweise weniger als etwa 500 Mikrokügelchen. am besten weniger als 300 Mikrokügelchen vor. Die maximale Ausdehnung der einzelnen Teilchen de* I 'berzugsmaterials ist nicht größer als 5 mm und vorzugsweise kleiner als etwa 1 mm.

Die retroreflektierend machende Behandlung beruht auf der Verwendung eines retroreflektierenden Materials in Form einer freifließenden Masse winziger retroreflektierender [eilchen. Diese Teilchen weisen jeweils zwischen etwa 1 und 10 transparente Mikrokügelchen (vorzugsweise weniger als 5 und am besten weniger als 3 Mikrokügelchen). die in einer dicht gepackten Monoschicht angeordnet sind, eine feste Binderschicht, in der die Mikrokügelchen abgestützt sind und die mindestens teilweise weichgemacht sein kann, um die Teilchen auf einer Unterlage haften zu lassen, und spiegelnd reflektierende Mittel auf. die unter den Mikrokügelchen liegen und vom Binder in optischer Verbindung mit den Mikrokügelchen gehalten werden, um die Mikrokügelchen retroreflektierend zu machen. Die von den reflektierenden Mitteln abgewandte Oberfläche der Mikrokügelchen liegt optisch offen, um Lichtstrahlen aufzunehmen und zurückzuwerfen.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß überraschend wenige Mikrokügelchen je Flächeneinheit zu einer sehr guten Sichtbarkeit der mit dem Überzugsmaterial behandelten Unterlagen bei Nacht führt, während bei Tage eine Behandlung der Unterlagen mit dem Überzugsmaterial kaum bemerkbar ist.

Anhand der Zeichnungen sowie der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 und 2 sind vergrößerte Schnittdarstellungen beispielhafter Blattmaterialien, die im Verlauf der Herstellung der retroreflektierend machenden Teilchen des Überzugsinaterials zubereitet werden;

Fig.3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung beispielhafter retroreflektierend machender Teilchen des Uberzugsmaterials und

F i g. 4 ist eine vergrößerte schematisierte Schnittdarstellung eines mit dem Oberzugsmaterial retroreflektierend gemachten Stoffes. ι ο

Beispie! 1

Die Schritte in diesem Beispiel werden unter Bezug auf die beispielhaften Darstellungen der F i g. 1 bis 4 erläutert

Sichtbar transparente Glas-Mikrokügelchen 10 mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 60 μιτι und einem Brechungsindex von 1,92 wurden in einer einschichtigen Lage auf eine Verbundbahn 11 aus einem Kraftpapier 12 und einer Polyäthylenschicht !3 aufgebracht, die Bahn erwärmt, so daß die Mikrokügelchen zu etwa 30% ihres Durchmessers in die Polyäthylenschicht einsanken, und die offenliegenden Mikrokügelchen dann mit einer Schicht 14 aus Aluminium zu einer Dicke von etwa 25 nm bedampft; im Ergebnis erhielt man die Bahn 15 der Fig. 1.

Ein Kleber in Form eines linearen gesättigten heißschmelzenden Polyesters (ein typischer einsetzba- jo rer Polyester ist das Reaktionsprodukt und Terephthalsäure, Isophthalsäure. Äthylenglycol und Neopentylglycol) wurde in einem Lösungsmittel gelöst, bei dem es sich um eine Mischung au? gleichen Teilchen Toluol und Methyläthylketon zu einer Lösung mit 60% Feststoffen- π teil handelte. Diese Lösung wurde mit dem Messer auf die Aluminiumschicht 14 der Mikrokügelchen 10 der Bahn 15 mit einer Naßdicke von 100 μιη aufgestrichen und dann 10 min bei 60 C und 20 min bei 93"'C getrocknet. Das polyäthylenbeschichtete Papier 11 wurde dann abgezogen und ließ das Blattmaterial 16 der F i g. 2 zurück, das aus einer einschichtigen Lage von Glas-Mikrokügelchen 10 bestand, die etwa halDkugelförmig vom Aluminium 14 reflektierend gemacht und in einer Binderschicht 17 aus dem Polyester teilweise j-, eingebettet waren.

Das Blattmaterial 16 wurde dann mit Hilfe einer kleinen Menge Trockeneis zu kleinen Teilchen zerhackt. Die resultierenden retroreflektierenden Teilchen 18, wie in F i g. 3 gezeigt, blieben auf einem Sieb der >o Maschenweite 74 μπι liegen, fielen aber durch ein Sieb der Maschenweite 180 um hindurch; ihre Größe lag also zwischen 74 und 180 μηι. In solchen Teilchen waren 1 bis etwa 8 Mikrokügelchen enthalten.

Beispiel 2

Ks wurde eine Aufschlämmung aus
Bestandteilen hergestellt:

folgenden

Gew. -Teile

Emulsion aus sclbstvernetzcnden Acryl- 69
mischpolymerisatlatcxteilchcii in Wasser
2%igc wäßrige Lösung von Methylcellulose 15
50%igc wäßrige Dispersion eines I

langkclligen Fetlsiiure-Antischäummittels

üew.-Teile 0,5

2,5
60

Ammoniumi-hlorid (Katalysator A für die
beschriebene Acrylemulsion

y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan

Halbkugelig mit Aluminium beschichtete
transparente Glasmikrokügelchen mit
einem mittleren Durchmesser von 60 um
und einem Brechungsindex von 1,92, zur
Korrosionshemmung mit einer Natriumdichromat-Wasser-Lösung nach dem
Verfahren der US-PS 35 35 019, Sp. 4,
Abs. 2, behandelt

Die ersten fünf Bestandteile wurden mit einem auf einen Luftmixer aufgesetzten Klingenpropeller vermischt und nach dem Erreichen der Homogenität, d. h. etwa 20 min. die halbkugelig beschichteten retroreflektiven Mikrokügelchen zugegeben un^ weitere 5 min gemischt. Die Volumenkonzentration der Mikrokügelchen in der resultierenden flüssigen Beschichtungszusammensetzung war geringer als bei herkömmlichen retroreflektierend machenden Überzugsmaterialien. Um einer, am wenigsten auffallenden Auftrag auf beispielsweise Tuche zu erreichen, sollten die Mikrokügelchen im Mittel einen Durchmesser von etwa 200 μπι und vorzugsweise von weniger als etwa 100 μπι aufweisen.

Die Bindemittelschifht in einem retroreflektierend machenden Teilchen kann aus zwei oder mehr Einzelschich'en zusammengesetzt sein. Beispielsweise sind in einigen Ausführungsformen die Mikrokügelchen in eine Teilschicht des Bindemittels eingebettet, während eine zweite Teilschicht aus Bindemittel die Teilchen mit dem Tuch verklebt.

Das Bindemittel in retroreflektierend machenden Teilchen kann ziemlich steif sein, ohne die Griffigkeit bzw. das Anfaßgefühl des Stoffes zu beeinträchtigen, da diese Teilchen sehr klein sind. Für Behandlungen nach dem Beispiel 2 ist das Bindemittel jedoch vorzugsweise flexibel und kann sogar ein Elastomer sein. Bei dem bevorzugten Bindemittel handelt es sich uin eine Wasseremulsion, da diese sich auf eine Vielfalt von Stoffen aufbringen lassen und bei niedriger Konzentration kaum einen Effekt auf die Griffigkeit oder das Anfaßgefühl desselben haben. Acry'emulsionen werden bevorzugt, da sie sich zu weichen ^fl xiblen Filmen vernetzen lassen, die gegenüber all· .chen Lösungen resistent sind und auf Stoffen und Tuchen ausgezeichnet haften. Andere nützliche Emulsionen sind Polyvinylacetat· und Styrol-Butadien-Emjlsionen.

An häufigsten handelt es sich bei den spiegelnd reflektierenden Mitteln beim Reflektierendmachen nach der vorliegenden Erfindung um eine Schicht aus spiegelnd reflektierendem Material (Metall wie Silber oder Aluminium oder dielektrische reflektierende Überzüge wie beispielsweise die in der US-PS 37 00 305 offenbarten) auf einem angenähert halbkugeligen Teil der Oberfläche der Mikrokügelchen.

Alternativ lassen sich Aluminiumflocken oder F erlmuttpigmente wie die der US-PS 37 58 192 im Bindemittel unter den Mikrokügelchen dispergieren oder man kann einen durchgehenden Metallüberzug verwenden, der von den Mikrokügelchen durch eine transparente Abstandsschicht getrennt ist. Jedenfalls stehen die reflektierenden Mittel in optischer Verbin-

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dung mit den Mikrokügelchen. d. h. die zu reflektierenden Strahlen durchlaufen die Mikrokügelchen und treffen auf die spiegelnd reflektierenden Mittel auf.

In einer retroreflektierend machenden Behandlung weisen die Mikrokügelchen vorzugsweise eine l.uft/wisehcnschicht auf. können aber mich von einer transparenten Schicht bedeckt sein; eine derartige Struktur ist im nassen oder trockenen Zustand brauchbar — vgl. die US-PS 24 07 680.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Oberzugsmaterial zum Retroreflektierendmachen einer Unterlage, das transparente Mikrokügelchen mit einer halbkugelförmigen Schicht aus spiegelnd reflektierendem Material aufweist, die mit einem Bindemittel vermischt an der Unterlage haften, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberzugsmaterial eine frei fließende Masse aus Teilchen (18) einer linearen Ausdehnung von weniger als 1 mm ist, daß die Teilchen (18) jeweils die Mikrokügelchen (10) enthalten, die zu einer dichtgepackten Monoschicht angeordnet sind, die eine feste Bindemittelschicht (17) einschließt, die die Mikrokügelchen (10) abstützt und sich mindestens teilweise erweichen läßt um die Teilchen (18) an die Unterlage zu heften.

2. Überzugsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelschicht (17) durch Wärmeerweichbar ist.

3. Überzugsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einschichtige Lage aus Mikrokügelchen (10) teilweise in die Bindemittelschicht (17) eingebettet ist, und teilweise offenliegt.

4. Überzugsmaterial nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reiroreflektierend machenden Teilchen (18) im Mittel weniger als 5 Mikrokügelchen (10) enthalten. jo

5. Überzugsmaterial nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelschicht (17) mindestens zvei Tei'-~hichten aufweist und die Mikrokügelchen (IO) in einer von diesen Teilschichten teilweise eingebettet ■ -nd. ii

6. Überzugsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü die retroreflektierend machenden Teilchen (18) jeweils durchschnittlich bis zu etwa in Mikrokügelchen enthalten.

7. Überzugsmaterial nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das spiegelnde Material einen dielektrischen Spiegel aufweist.