DE2632107C2

DE2632107C2 - Rückstrahlaggregat für Markierungsmaterial zur horizontalen Straßenmarkierung

Info

Publication number: DE2632107C2
Application number: DE2632107A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr. Vacallo Tessin Eigenmann
Original assignee: Individual
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1975-07-16
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1986-01-09
Also published as: FR2318432A1; US4469645A; DE2632107A1; US4072403A; FR2318432B3

Description

stand der Technik (britische Patentschrift 13 43 196) eine Reihe wesentlicher weiterer Verbesserungen erzielt. Der optische Wirkungsgrad für eine gerichtete Rückstrahlung unter Einhaltung der Bedingungen der (angenäherten) doppelten Fokussierung wird weiter verbessert; nicht nur steht, bezogen auf ein gegebenes Gesamtvolumen des Hauptkörpers, ein wesentlich größerer Anteil in Form des kuppelartigen Oberteils von Haus aus für den Lichteinfall zur Verfügung; vor allem

rungsmaterialschicht eingebetteten Oberflächenbereich
mit einer Schicht von Mikrokügelchen versehen ist, die
ihrerseits an der von dem Hauptkörper abgewandten
Oberfläche mit einem reflektierenden Überzug versehen sind.

Optisch gesehen beruht ein derartiges Rückstrahlaggregat auf Rückstrahlung in Verbindung mit sogenannter doppelter Fokussierung. Das auf den freiliegenden
Oberteil des kugelförmigen Hauptkörpers einfallende

Licht wird durch die an der Grenzfläche zwischen der io kann für einen weiteren Bereich von Auftreffstellen an Luft und dem Hauptkörpermaterial stattfindende Bre- der freiliegenden Oberfläche des Hauptkörpers (verchung einer ersten Fokussierung oder Bündelung in größerter Öffnungsbereich) und für einen vergrößerten dem Hauptkörper unterworfen, erfährt sodann nach Bereich von Einfallswinkeln, d. h. also insbesondere für dem Austritt an der Unterseite des Hauptkörpers und unter großem Einfallswinkel streifend einfallendes Eintritt in die zugeordneten Mikrokügelchen in diesen 15 Licht, die Einhaltung der Bedingungen der doppelten eine zweite Fokussierung, wird an der von dem Haupt- Fokussierung gewährleistet werden; im einzelnen kann körper abgewandten Oberfläche der Mikrokügelchen, durch die erfindungsgemäße asymmetrische, im Unterdic vOrzügSw-cise zur Erhöhung der Reflexion verspie- ieü abgeplaüeie Ausführung bei entsprechender !Congelt ist, reflektiert und sodann längs den Einfallsstrah- turformgebung erreicht werden, daß für die erwähnten lengängen oder eng benachbart parallel zu diesen zu- 20 großen öffnungswinkel (große Bündeldurchmesser) rückgestrahlt Ein derartiges mit doppelter Fokussie- und hohen Einfallswinkel (streifend einfallendes Licht) rung arbeitendes Rückstrahlaggregat erbringt eine we- die Strahlengänge im Inneren des Hauptkörpers nach sentliche Verbesserung des optischen Wirkungsgrades der Brechung an der freiliegenden Oberfläche so verlaugegenüber Rückstrahlaggregaten der etwa in den fen, daß sie (noch) in dem mit Mikrokügelchen besetzten F i g. 1 und 2 der britischen Patentschrift dargestellten 25 Bereich im Unterteil austreten, und zwar im wesentli-Art, bei welchen die Hauptkörper in ihrem Einbettungs- chen unter einem annähernd rechten Winkel zur Tanbereich unmittelbar mit einem reflektierenden Überzug gentiale'„-ine an der jeweiligen Austrittsstelle an der versehen sind, derart daß nur eine einzige Fokussierung Hauptkörperunterseite, was Bedingung für eine optimainnerhalb der Hauptkörper stattfindet Die Verbesse- Ie zweite Fokussierung und damit Bündelung und Rerung besteht darin, daß sowohl der die zulässigen Bün- 30 flektierung längs mit den Einfallsstrahlengängen zusamdeldurchmesser der einfallenden Strahlung bestimmen- menfallenden oder diesen parallel eng benachbarten de zulässige öffnungswinkel, für welchen noch eine an- Austrittsstrahlengängen bedeutet. Durch das relativ genäherte Fokussierung und Rückstrahlung erreicht großvolumige frei überstehende, kuppeiförmige Oberwird, als insbesondere auch der Bereich zulässiger Ein- teil ist des weiteren eine längere wirksame Lebensdauer fallswinkel der einfallenden Lichtbündel erweitert wird, 35 im Verlauf der betriebsmäßigen Abnutzung gewährleifür welche eine Bündelung und P.ückstrahlung im we- stet, da auch mit zunehmender ahnutzungsbedineter sentlichen in der Eingangsrichtung erzielbar ist Für eine Abflachung des Oberteils (Übergang von im wesentlioptimale Wirkungsweise ist bei den bekannten kugel- chen teilkreisförmiger Querschnittskontur zu teilelliptiförmigen Rückstrahlaggregaten vorgesehen, daß diese scher Kontur) die erwähnten günstigen geometrischvorzugsweise über eine Höhe entsprechend etwa dem 40 optischen Strahlengangsverhältnisse für doppelte Fol'/₂fachen Radius der Hauptkörper in die Markiermate- kussierung angenähert erhalten bleiben. Trotz der — rialschicht eingebettet und über diesen eingebetteten bezogen auf das Gesamtvolumen und die Gesamthöhe Bereich ihrer Oberfläche hin mit den Mikrokügelchen des Hauptkörpers — relativ geringen (im wesentlichen versehen sind. dem abgeflachten Unterteil bzw. Unterteil und Über-Der Erfindung liegt als Aufgabe eine weitere Verbes- 45 gangsbereich entsprechenden) Einbettungstiefe wird serung eines Rückstrahlaggregats für horizontale Stra- durch die erfindungsgemäße asymmetrische Ausbildung ßenmarkierungen entsprechend dem Oberbegriff des mit gewissermaßen einer (abgerundeten) »Ecke« in der Hauptanspruchs zugrunde, und zwar hinsichtlich des Umfangskontur an der Übergangsstelle zwischen kupoptischen Wirkungsgrades, d. h. des jeweiligen Anteils pelförmigem Oberteil und abgeflachten Unterteil eine an unter den voriiilhaften Bedingungen doppelter Fo- 50 zuverlässige Verankerung das erfindungsgenidßen kussierung in gebündelter Form im wesentlichen in Rückstrahlaggregats in der Markierungsmateriaiträger-(oder unmittelbar benachbart parallel zu) der Einfalls- schicht erreicht, mit hoher Verankerungsfestigkeit insrichtung zurückgestrahltem Licht insbesondere für gro- besondere gegenüber den horizontal in Scherrichtung ße Einfallswinkel bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung wirkenden Beanspruchungen durch den darübergeheneiner hohen wirksamen Lebensdauer, über welche ein 55 den Verkehr (insbesondere bei Fahrzeugbremsungen derartiges Rückstrahlaggregat in verlegtem Zustand und -beschleunigungen). Das erfindungsgemäße Rückunter Abnutzung durch den darübergehenden Verkehr Strahlaggregat zeichnet sich ferner durch verbesserte in der genannten Weise optisch wirksam bleibt, sowie Wirtschaftlichkeit aus: Der relativ große Anteil des frei guter Wirtschaftlichkeit des Rückstrahlaggregats und überstehenden, kuppeiförmigen Oberteils an dem Gedes dieses eingelagert enthaltenden Markierungsmate- 60 samtvoiumen des Hauptkörpers ergibt eine verbesserte rials. Aasnutzung des (relativ hochwertigen) Hauptkörper-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im materials sowohl hinsichtlich der optischen Wirksam-Kennzeichnungsfall des Hauptanspruchs angegebenen keit wie hinsichtlich der verlängerten Lebensdauer; Merkmale gelöst durch die Abfischung des Unterteils und die dadurch Indem nach dem Grundgedanken der Erfindung der 65 gegebene Verminderung des eingebetteten Oberflä-Hauptkörper in bestimmter Weise asymmetrisch ausge- chenbereichs verringert sich der erforderliche Anteil an bildet wird, werden gegenüber einem, an sich schon vor- (hochwertigen) Mikrokügelchen, bezogen auf eine geteilhaften, Rückstrahlaggregat nach dem Ausgangs- gebene Flächendichte der Rückstrahlaggregate; die

verringerte Einbettungstiefe (bezogen auf ein gegebenes Gesamtvolumen bzw. eine gegebene Gesamthöhe der Rückstrahlaggregate) ermöglicht eine entsprechend geringere Schichtstärke der Markierungsmaterialträgerschicht, was sowohl hinsichtlich der dadurch gegebenen Materialeinsparung und verringerten Gestehungskosten 3.'s auch hinsichtlich der Verringerung der durch das Markierungsmaterial bedingten Fahrbahnunebenheiten erwünscht ist.

Aus der britischen Patentschrift 14 15 79? sind Rückstrahlaggregate bekannt, bei welchen die Hauptkörper u. a. auch eine von der Kugelform abweichende Gestalt haben können. Im einzelnen ist aus Fig. 11 der Entgegenhaltung eine Ausgestaltung bekannt, bei welcher der Hauptkörper bezüglich der dem Einbettungsniveau entsprechenden Horizontalebene maximaler Horizontalquerschnittsfläche symmetrisch als bikonvexer Linsenkörper ausgebildet ist, wobei die untere, eingebettete Konvexfläche mit einer einlagigen Schicht von Mikrokügelchen überzogen ist. Mit dieser Konfiguration, bei welcher im Vertikalschnitt der obere freiliegende Oberflächenbereich und der untere eingebettete Oberflächenbereich in der dem Einbettungsniveau entsprechenden maximalen Horizontalquerschnittsfläche spitzwinklig zusammenlaufen, ist der besonders hohe optische Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Rückstrahlaggregate bezüglich gerichteter Rückstrahlung von streifend einfallendem Licht nicht erzielbar, da die erwähnte optimale Bedingung eines im wesentlichen zur Tangentialebene rechtwinkligen Austritts des im Hauptkörper gebrochenen Lichts in den gerade für die Rückstrahlung von streifend einfallendem Licht wesentlichen Randbereichen weniger gut erfüllbar ist Ähnliches gilt für die Ausführungsformen nach den Fig.l 2 und 13 der britischen Patentschrift 14 15 792, die zwar bezüglich der im wesentlichen dem Einbettungsniveau entsprechenden Horizontaiebene maximaler Horizontalquerschnittsfläche asymmetrisch ausgebildet sind, wobei jedoch bei der ebenfalls bikonvex ausgebildeten bekannten Ausführung nach Fig. 12 an der Unterseite keine Mikrokügelchenbelegung vorgesehen ist, sondern lediglich eine Reflexionsspiegelung, während bei der bekannten Ausführung nach Fig. 13 der Unterteil kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei eine Mikrokügelchenbelegung nur an den seitlichen Mantelflächen des eingebetteten Kegelstumpfteils vorgesehen ist Bei diesen bekannten Ausführungen ist zudem der überstehende freiliegende Teil nicht nennenswert höher und größervolumiger, im Fall der Fig. 13 sogar niedriger und kleinervolumiger als der singebettete Unterteil.

Vorteilhafte, zweckmäßige Ausgestaltungen hinsichtlich der Konturformgebung für den Hauptkörper im einzelnen bzw. der gegenseitigen Zuordnung und Anpassung zwischen Hauptkörper und Mikrokügelchen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 14.

Die erfindungsgemäßen Rückstrahlaggregate eignen sich vorteilhaft zur Herstelung nach rationellen Fertigungsverfahren im fabrikatorischen Maßstab. Die Erfindung betrifft auch ein derartiges Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Rückstrahlaggregaten mit einer bezüglich der Ebene (L'-L') ihrer maximalen horizontalen Querschnittsfläche asymmetrischen Konfiguration der Hauptkörper, wobei dieses Verfahren durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

(a) aus einem platten- bzw. folienförmigen Ausgangsmaterial eines transparenten thermoplastischen Kunststoffmaterials wird im erwärmten Zustand des Materials in an sich bekannter Kalandriertechnik ein Vorprodukt erzeugt, das an seinen beiden gegenüberliegenden Hauptflächen eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen benachbarten, jeweils paarweise miteinander ausgerichteten Erhebungen aufweist, wobei die so durch die jeweils paarweise miteinander ausgerichteten Erhebungen gebildeten Hauptkörper in dem Vorprodukt miteinander durch relativ dünnere Stege des Ausgangsmaterials im Bereich der maximalen horizontalen Querschnittsfläche der Hauptkörper miteinander verbunden bleiben,

(b) auf die relativ abgeplatteten Erhebungen auf der einen Seite des Vorprodukts wird unter Verwendung eines transparenten Bindemittels eine einlagige Schicht aus Mikrokügelchen aufgebracht,

(c) die einlagige Schicht aus Mikrokügelchen wird mit einem reflektierenden Überzug versehen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Formgebung des Vorprodukts in einer an sich bekannten Kalandriervorrichtung mit zwei gegenläufig und synchron angetriebenen Kalandrierwalzen bzw. -zylindern erfolgt, welche an ihren Oberflächen miteinander ausgerichtete, den gewünschten asymmetrischen Profilabschnitten der Hauptkörper entsprechende Formhöhlen aufweisen.
Kalandrierverfahren zur Formprägung von bandförmigem Kunststoffmaterial sind an sich bekannt, vgl. beispielsweise die deutsche Patentschrift 8 22 013, welche ein Verfahren zum Granulieren von Kunststoffmaterial als Vorbereitung für die Verarbeitung derartiger Kunststoffmassen in Schneckenpressen oder Spritzgußautomaten betrifft. Bei diesem Granulierverfahren wird die zu granulierende thermoplastische Masse als Band durch den Walzenspalt eines gekühlten und rnäieriäiäbweisenden Walzenpaares mit gravierten Walzenoberflächen geleitet, wobei die Gravierungen der Walzenoberflächen gerundete Vertiefungen sind, die beim Zusammenlaufen beider Walzen Kugeln oder Rundkörper der gewünschten Granulatgröße geben. Aus der französischen Patentschrift 14 66 613 ist ein Strangpreß verfahren zur Herstellung von bandförmigem Material mit in Längsrichtung verlaufender Profilierung bekannt.

Die erfindungsgemäßen Rückstrahlaggregate werden zur bestimmungsgemäßen Anwendung in eine Markierungsmaterialschicht eingebettet Diese Anwendung kann in der Weise erfolgen, daß bei der Herstellung das aus einer Vielzahl von Rückstrahlaggregaten bestehende Zwischenprodukt in die einzelnen Rückstrahlaggregate aufgetrennt wird und diese einzeln in die Trägerschicht eingebettet werden. Es ist jedoch auch möglich das ohne Auftrennung des Vorprodukts erhaltene Fertigerzeugnis als zusammenhängende Anordnung von Rückstrahlaggregaten für ein horizontales Markierungsmaterial vorzusehen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 mit stark vergrößerten Abmessungen die bevorzugte geometrische Formgebung des Hauptkörpers eines Rückstrahlaggregats,

F i g. 2 in Teilschnittansicht im gleichen Maßstab wie F i g. 1 ein Rückstrahlaggregat mit einem Hauptkorper gemäß Fig.l,

F i g. 3 in noch stärker vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig.2 gemäß der Umrandung III in Fig. 2,

Fig.4 eine Phase des Herstellungsverfahrens unter Erzeugung eines Halbfertigprodukts mit transparenten Hauptkörpern von asymmetrischer Vertikalschnittkonfiguration,

F i g. 5 in vergrößertem Maßstab einen Teil des Halbfertigprodukts aus F i g. 4 und die

F i g. 6, 7, 8 und 9 jeweils schemaxisch einige Phasen der Weiterverarbeitung des Halbfertigprodukts aus den F i g. 4 und 5 zur Gewinnung von Rückstrahlaggregaten für Markierungsmaterial.

Wie erwähnt hat die Erfindung Rückstrahlaggregate zum Gegenstand, deren Hauptkörper C eine spezielle geometrische Formgebung aufweisen, wie nachfolgend anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert wird; ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für derartige Rückstrahlaggregate ist in den F i g. 4 bis 9 veranschaulicht.

Die Hauptkörper C weisen in zu ihrer senkrechten Achse X-X parallelen oder diese enthaltenden Vertikaischnittebenen Schnittflächen mit geschlossenen Umfangskontouren auf, deren geometrische Eigenschaften in den F i g. 1 und 2 mit näheren Einzelheiten dargestellt und erläutert sind. Dieser Vertikalschnitt ist asymmetrisch bezüglich der Horizontalebene (welche den durch das folienförmige Ausgangsmaterial L (F i g. 4) bei der Herstellung bestimmten Flächenteilen 14' (F i g. 5 bis 9) entspricht und gleichzeitig das Einbettungsniveau des Rückstrahlaggregats im Betriebszustand auf der Straßenoberfläche bezeichnet); das Oberteil 52 und Unterteil 50 dieser Vertikalschnittlinie definiert zusammen mit dem das Ober- und Unterteil verbindenden, stetig gekrümmten toroidförmigen Zwischenabschnitt das Profil des Hauptkörpers G', mit einer im wesentlichen Halb-Rund-Fläche im Oberteil 52 und einer abgeplatteten Fläche im Unterteil 50.

In der bevorzugten Ausführungsform gemäß F i g. 1 weist der Oberteil der Vertikalschnitt-Umfangslinie über eir.jn öffnungswinkel A₀ (z. B. von 120°) einen konstanten Radius R₀ mit Mittelpunkt bei O unter dem von der Horizontalebene L'-L·' definierten Niveau auf. Die Grundfläche der fast halbkugelförmigen Kappe des Oberteils 52 geht in einen toroidförmigen Zwischenoder Verbindungsabschnitt mit kleineren Krümmungsradien über, der seinerseits in die abgeplattete Unterseite 50 übergeht, die flach-eben, vorzugsweise jedoch leicht gekonvex ausgebildet sein kann.

Der toridförmige Zwischen- oder Verbindungsabschnitt kann vorzugsweise mehrere Teilabschnitte mit Krümmungsmittelpunkten O_u O₂, O₃, zugehörigen Krümmungsradien A₁, R₂, R₃ und Öffnungswinkeln Au A_A, A₃, wie in Fig. 1 gezeigt, umfassen; bevorzugte Werte für diese Parameter werden weiter unten angegeben. Die Begründung dieser Geometrie erfolgt anhand von Fig.2. Das Rückstrahlaggregat ist bis zum Niveau L'-L' in der Trägerschicht des Markierungsmaterials eingebettet; diese Einbettungstiefe kann, bezogen auf die Gesamthöhe des Rückstrahlaggregats, wie ersichtlich sehr klein sein. Die auf verschiedene Punkte der durch das Oberteil 52 gebildeten Kalotte oder Kappe auffallenden Lichtstrahlen /', /", /'"werden in Richtung nach unten gebrochen I/, I/j und treten aus dem Hauptkörper Can unterhalb dem Niveau L'-L'gelegenen Stellen aus, wo sie auf Mikrokügelchen 18 treffen, die vorzugsweise an ihrer Außenseite mit einem Reflexionsüberzug 54 versehen sind; anschließend verlaufen die Lichtstrahlen längs zu den Einfa!lssir?h!en /', /", /'" im wesentlichen parallelen und benachbarten Strahlengängen; die schmalen Bündel von einfallenden und zurückgeworfenen Strahlen sind in Fig.2 schematisch durch paarweise Doppelpfeile Fangedeutet.

Ein maximaler Rückstrahlwirkungsgrad wird erzielt, wenn die Lichtbündel die Oberfläche des Hauptkörpers C in dem mit den Mikrokügelchen 18 versehenen Bereich des Unterteils 50 und des Zwischenabschnitts zum Übertritt in die Mikrokügelchen 18 bzw. in das diese einbettende Bindemittel 16' im wesentlichen rechtwinklig zur jeweiligen Tangentialebene im Austrittspunkt durchsetzen; hierdurch wird eine maximale Ausnutzung des jeweiligen Strahlbündels F(Fig.3) gewährleistet, das in den eine zweite Fokussierung und eine Reflexion bewirkenden Mikrokügelchen 18 in Punkten P fokussiert wird. Wie aus Fig.2 ersichtlich, ist es nicht möglich, alle auf einen transparenten Hauptkörper G'einfallenden Strahlen /'. /", /'"im gleichen Punkt Pirn eingebetteten Teil des Rückstrahlaggregats zu fokussieren; bei den bekannten Rückstrahlaggregaten kann daher der Großteil der einfallenden Strahlen nicht rationell ausgenutzt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Rückstrahlaggregate wird die Krümmung des toroidförmigen Verbindungsabschnitts des Hauptkörpers G' insbesondere unmittelbar unterhalb dem Niveau der Horizontalebene L'-L' so gewählt, daß einfallende Strahlen, welche den Hauptkörper C in verschiedenen Richtungen durchsetzen und notwendigerweise an verschiedenen Punkten austreten, für die Rückstrahlwirkung erhalten bleiben. Zu diesem Zweck wird durch graphische Ermittlung und experimentelle Bestätigung die Formgebung so bestimmt, daß an den verschiedenen Austrittspunkten der verschiedenen einfallenden Strahlen die jeweilige Tangentialebene, d. h. die zur Körperoberfläche rechtwinklige Fläche, in dem jeweiligen Austrittspunkt im wesentlichen senkrecht zu den Strahlen ist.

Zur Erzielung dieser geometrischen Eigenschaft soll als allgemeine Bedingung das nach oben überstehende Oberteil 52 des Hauptkörpers G' über einen Öffnungswinkel von weniger als 180° im wesentlichen teilkugelförmig sein und in einen toroidförmigen Zwischenabschnitt mit wesentlich kleineren Krümmungsradien übergehen. Die überstehende Kappe bleibt .jabei wirksam, selbst wenn ihr Oberprofil nicht mehr rund, sondern beispielsweise elliptisch abgeplattet ist. Daher bleiben die Rückstrahlaggregate auch nach langer betriebsmäßiger Gebrauchsdauer mit zunehmender Abnutzung ihrer überstehenden Kalottenbereiche wirksam, vorausgesetzt, daß die Hauptkörper G'aus transparentem Material hergestellt sind, das auch mit zunehmendem Verschleiß ausreichende Oberflächenglätte und Durchsichtigkeit behält

Bevorzugte Parameterwerte für die Geometrie der Vertikalschnittkonfiguration der Hauptkörper G' gemäß den Angaben und Bezeichnungen in F i g. 1 sind in den folgenden Tabellen angegeben:

Tabelle 1

Bevorzugte Verhältnisse Zulässige Bereiche

Ri = ²I₃ Ro R\ gleich oder kleiner als ³U Ro

R₂ = ¹I₃ Ro Ri gleich oder kleiner als ²I₃ R₁

R₃ = ²I₃ R₂ = ²I₉ Ro R₃ gleich oder kleiner als ²I₃ R₂

Ra = ca. 3 R₀ Ra gleich oder größer als 2 R₀

in ähnlicher "»'eise können die Öffnungswinkel Ao bis A₃ der verschiedenen Bogenabschnitte der Vertikalschnittkontur variiert werden, beispielsweise innerhalb der folgenden Bereiche:

Tabelle II

/4₀zwischen90°undl50°
Λ ι zwischen 10° und 20°
^₂ zwischen 20° und 40°
A₃ zwischen 40° und 80°

Selbstverständlich können die Krümmungsradien innerhalb den angebenen Öffnungswinkeln statt konstanter Werte auch stufenweise oder kontinuierlich veränderliche Werte besitzen.

Die Hauptkörper G' bzw. die Rückstrahlaggregate können in den für die Anwendungszwecke üblichen verschiedenen Dimensionen hergestellt werden. Vorzugsweise weisen die Mikrokügelchen 18 Durchmesser im Bereich zwischen 10 Mikron und 50 Mikron auf, und der Wert des Verhältnisses zwischen dem Durchmesser der Mikrokügelchen 18 und der horizontalen Abmessung der Hauptkörpc G' (auf dem Niveau L'-L') liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 :30 und 1 :200.

Die Haupt':Srper G' werden vorzugsweise hergestellt aus transparentem Polymermaterial mit Brechungsindex zwischen 1,68 und 1,45 oder auch weniger. Als Polymermaterialien kommen solche aus der Gruppe Polymethylmethacrylat, Methylstyrol-Methylmethacrylat-Kopolymere, Styrol-Acrylnitril-Kopolymere, Polycarbonate sowie epoxydische Kopolymere in Betracht.

Die Mikrokügelchen 18 werden vorzugsweise aus einem Glasmaterial mit Brechungsindex zwischen 1,60 und 2,15 hergestellt. Das transparente Bindemittel 16' in den Zwischenräumen zwischen den Hauptkörpern G' und den einlagigen Schichten von Mikrokügelchen 18 wird aus Polyurethan-Material mit Brechungsindex zwischen 1,13 und 1,39 hergestellt

Im folgenden wird anhand der F i g. 4 bis 9 eine bevorzugte Herstellungsweise der vorstehend in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise erläuterten Rückstrahlaggregate beschrieben.

F i g. 4 veranschaulicht eine charakteristische Verfahrensphase des Verfahrens. Eine als Ausgangsr—*terial dienende Platte bzw. Folie L aus einem the- lastischen transparenten Material wird in Richtung des Pfeils A zwischen zwei gegenläufig rotierende Kalandrierwalzen bzw. -Zylinder 10' und 12' zugeführt; die Kalandrierwalzen 10', 12' werden mittels eines (nicht dargestellten) Mechanismus angetrieben und sind durch (nicht dargestellte) Zahnradgetriebe miteinander gekuppelt, um den Synchronlauf sowie die gegenseitige Ausrichtung der auf das Rohmaterial L formgebend einwirkenden Formhöhlen 106 und 126 bei ihrer gegenseitigen Annäherung (bis zur Fast-Berührung) in dem Walzenspalt zu gewährleisten. Am Ausgang der Kalandriervorrichtung ist aus dem Ausgangsmaterial L ein Voroder Halbfertigprodukt 5'entstanden, das eine Vielzahl von in einer gemeinsamen Ebene nahe aneinander liegenden Hauptkörpern G' aufweist, die durch eine dünne Folie 14' miteinander verbunden sind. Diese verbindenden Folienabschnitte liegen im wesentlichen auf einem Niveau entsprechend der maximalen horizontalen Querschnittsfläche der Hauptkörper G'.

Das Platten- oder Folienmaterial L ist mittels bekannter Vorrichtungen vorgeheizt, z. B. auf eine Temperatur im Bereich zwischen 200° C und 270° C, um die Verformung der Platte L unter Druck zu gewährleisten; die Kalandrierwalzen 10' und 12' werden gleichzeitig durch einen nicht dargestellten Kühlwasserkreislauf stark gekühlt, z. B. auf 30°C-40°C, derart, daß das Vor- oder Halbfertigprodukt 5' am Ausgang schon in fester starrer Form vorliegt.

Die geometrische Form der durch Warmverformung erzeugten Hauptkörper G'wird durch die geometrische Form der in den Kalandrierzylindern 10', 12' vorgesehenen Fonnausnehmungen 106. 126. bestimmt. Zur Herstellung von Hauptkörpern C für Rückstrah.aggrefcate der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Art mit ihren vorteilhaften Betriebseigenschaften werden gegenläufige Kalandrierwalzen bzw. -zylinder 10' und 12' (Fig.4) mit solchen Formausnehmungen 106, 126 verwendet, daß man ein Halbfertigprodukt 5'mit Hauptkörpern G'der gewünschten geometrischen Konfiguration erhält, d. h. mit der Asymmetrie bezüglich der sie verbindenden, durch die ursprüngliche Folie bzw. Platte L definierten Fläche 14'. So kann man durch Verwendung von Zylindern 10' und 12' mit abgeplatteten Formausnehmungen 106 bzw. mit im wesentlichen halbkugelförmigen Formausnehmungen 126 ein Halbfertigprodukt 5' erhalten, das wie näher aus F i g. 5 ersichtlich, Hauptkörper C mit abgeplatteten jeweils das Unterteil 50 bildenden Erhebungen und mit im wesentlichen halbkugelförmigen, jeweils das Oberteil 52 bildenden Erhebungen auf der anderen Seite, aufweist; diese Hauptkörper G'sind durch Abschnitte 14' der Platte 14 miteinander in einer Fläche verbunden.

Aus dem Halbfertigprodukt S' können die einzelnen Hauptkörper G'voneinander abgetrennt und einzeln zu Rückstrahlaggregaten weiterverarbeitet werden. Alternativ kann diese Weiterverarbeitung jedoch wenigstens teilweise noch an dem ungetrennt einstückig erhaltenen Halbfertigprodukt S'vorgenommen werden, und zwar entweder in kontinuierlicher Arbeitsweise im Endlos-Verfahren, oder aber auch an ebenen getrennten Teilstücken des Halbfabrikats S'mit Vorrichtungen mit für diese Weiterverarbeitung angepaßten Abmessungen. Die im Rahmen dieser Weiterverarbeitung vorgenommene Anbringung einer einlagigen Schicht von Mikrokügelchen 18' erfolgt dabei nur auf den von den abgeplatteten Erhebungen gebildeten Unterteilen 50.

Diese Verfahrensschritte sind in den F i g. 6 bis 9 veranschaulicht. Hierzu wird auf die abgeplattete Fläche des noch verbundenen Hauptkörpers G' eine Schicht 16' aus einem halbflüssigen Polymer-Bindemittel aufgebracht. Dies kann beispielshalber mittels einer Cv se 40 (F i g. 6) erfolgen, die einen dosierten Strahl des Bindemittels 42 abgibt, z. B. ein Polyurethanharz. Die Schicht 16' muß so dünn sein, daß sie die Mikrokügelchen 18' einerseits zwar festhalten kann, daß jedoch andererseits die Mikrokügelchen 18' nur mit beispielsweise 20% ihrer Stärke in die Bindemittelschicht 16' einsinken und die überstehenden Teile 18" dieser Mikrokügelchen nicht vollständig von dem Bindemittel 16' bedeckt sind.

Auf diese Bindemittelschicht 16' können die Mikrokügelchen 18' beispielsweise aus einem Trichter 44 aufgegössen werden, um die gewünschte einlagige Schicht zu erzeugen. Um zu gewährleisten, daß diese Schicht die abgeplatteten Flächen vollständig bedeckt, läßt man aus dem Trichter 44 die Mikrokügelchen 18' in einem leichten Überschuß über die zur Bildung einer einlagigen Schicht 18' erforderliche Menge austreten.

Die überschüssigen Mikrokügelchen 18" (Fig.7) können in einfacher Weise eliminiert werden, weil sie mit dem Bindemittel 16' nicht in Berührung kommen. Beispielsweise können die überschüssigen Mikrokügelchen 18" durch Bürsten, mittels Luftstrahlen oder einfach durch Umkehren des Materials, wie in Fi g. 8 und 9 gezeigt, entfernt werden (das Halbfertigprodukt 5' ist im wesentlichen flexibel und kann daher durch einfache

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Führung um einen Zylinder herum umgekehrt werden). Bei der anschließenden erneuten Wiederaufrichtung des Materials mit der fertigen Schicht von Mikrokügelchen 18' kann diese Schicht in einfacher Weise fixiert werden, indem man z. B. gemäß F i g. 9 durch einen zweiten Strahl 42* von Bindemittel aus einer Düse W (oder in einem zweiten Durchgang unter der Düse 40 aus F i g. 6) einen leichten Bindemittelbelag 16" erzeugt, der die Mikrokügelchen 18' der einlagigen Schicht fixiert und stabilisiert

Die Außenseite der jeweils an einen Hauptkörper G' gebundenen eintägigen Schicht kann in bekannter Weise: beispielsweise mittels einer dünnen, aus einer Düse aufgesprühten Metallschicht oder vorzugsweise mittels bekannter Vakuummetallisierungsverfahren reflektierend gemacht werden. Dieser letzte Verfahrensschritt kann nach Aufbrechen der Teile bei 14' an den einzelnen Hauptkörpern G' erfolgen. Alternativ kann diese Verfahrensstufe vorzugsweise in kontinuierlichem Verfahren an dem Halbfertigprodukt S' gemäß F i g. 6 bis 9 erfcngen. Anschließend können zur Auftrennung in einzelne Aggregate die Teile bei 14' aufgebrochen werden, oder aber es können ganze Streifen des fertig behandelten Produkts als betriebsfertig verlegbares Erzeugnis mit einer Vielzahl von Rückstrahlaggregaten verwendet werden. Ein eventuell gebildeter reflektierender Belag auf der Fläche des Oberteils 52 kann einfach durch die natürliche Abnutzung der Markierungsmaterialien im betriebsmäßig verlegten Zustand beseitigt werden oder ggf. durch Abwaschen mit einem alkalischen Agens wie Natronlauge nach dem Einbau der Rückstrahlaggregate mit ihrer abgeplatteten, mit der einlagigen Schicht versehenen Seite, im Markierungsmaterial. Ein nach dem Verfahren gemäß den F i g. 4 bis 9 erhaltenes Material ist sehr vorteilhaft nicht nur wegen seiner guten optisehen Eigenschaften, sondern asjch weil es die Herstellung von Elementen aus in Ausrichtung angeordneten, dicht gepackten Rückstrahlaggregaten ermöglicht, z. B. für Schriftzeichen, die bei Bestrahlung mit auf der überstehenden Kalotte unter einer bestimmten Richtung einfallendem Licht eine starke Rückstrahlwirkung zeigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 45

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Claims

Patentansprüche:

Rückstrahlaggregat für Markierungsmaterial zur horizontalen Straßenmarkierung, bestehend aus einem transparenten runden Hauptkörper (G'X welcher einen im auf der Straßenoberfläche verlegten Betriebszustand zur Aufnahme von einfallendem Licht freiliegenden oberen Oberflächenbereich und einen gegenüberliegenden, im Verlegungs-Betriebszustand in eine Markierungsmaterialschicht eingebetteten unteren Oberflächenbereich aufweist, sowie aus einer dem eingebetteten unteren Oberflächenbereich des Hauptkörpers zugeordneten, diesen außen vollständig umgebenden einlagigen Schicht von vorzugsweise mit einem reflektierenden Außenüberzug versehenen Mikrokügelchen, welche auf den Hauptkörper einfallendes und in diesem in Richtung nach unten gebrochenes Licht nach dem Austritt dusrd» den unteren Oberflächenbereich des Hauptkörpers fokussieren und längs den Einfallsstrahlengängen im wesentlichen parallelen und benachbarten Rückstrahl-Strahlengängen reflektieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper (G') bezüglich der dem Einbettungsniveau entsprechenden Horizontalebsne (U-L') größter Horizontalquerschnittsfläche im Vertikalschnitt asymmetrisch mit einem kuppeiförmigen, den freiliegenden Oberflächenbereich bildenden Oberteil (52), mit einem abgeflachten, den eingebetteten unteren Oberflächenbereich bildenden Unterteil (50) und einem den Ober- und Lfatertei! verbindenden, stetig gekrümmten toroidförnigen Zwischenabschnitt ausgebildet ist, wobei die Höht des Oberteils (52) von dessen Scheitelpunkt zu der Horizontalebene (L'-L') größter Horizontaiquerschnittsfiäche deutlich größer als die Höhe des Unterteils (50) von dessen Scheitelpunkt zu der erwähnten Horizontalebene (L'-L') ist
2. Rückstrahlaggregat nach Anspruch 1, wobei der Hauptkörper eine im wesentlichen durch die Mitten des oberen und unteren Oberflächenbeieichs verlaufende vertikale Symmetrieachse (X-X) aufweist und seine Vertikal-Schnittflächen in die vertikale Symmetrieachse enthaltenden oder zu diesen parallelen Schnittebenen jeweils eine geschlossene Umfangskontur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangskontur einen im wesentlichen kreisförmigen, das kuppeiförmige Oberteil (52) mit dem freiliegenden Oberflächenbereich bildenden oberenBogen-Abschnitt, einen diesem gegenüberliegenden, im wesentlichen abgeplatteten unteren Abschnitt sowie einen den oberen und den unteren Abschnitt miteinander verbindenden Zwischen- oder Verbindungsabschnitt von wesentlich kleinerem Krümmungsradius (Ri, R2, /?,3 Fig. 1) als der Krümmungsradius (Ro) des oberen Bogenabschnitts aufweist
3. Rückstrahlaggregat nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen kuppelför· mige Oberteil (52) bzw. der im wesentlichen kreisförmige obere Bogen-Abschnitt einen auf der vertikalen Symmetrieachse (X-X) unterhalb einem der maximalen Horizontal-Querschnittsfläche und im wesentlichen dem Einbettungsniveau im betriebsmäßig verlegten Zustand entsprechenden Niveau (L'-L') liegenden Krümmungsmittelpunkt (O) aufweist.
4. Rückstrahlaggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischen- oder Verbindungsabschnitt seinerseits mehrere Teilabschnitte mit in Richtung nach unten abnehmenden Krümmungsradien (Ru Ri, R,3 F i g. 1) und in zunehmend größeren Abständen von der Vertikalachse (X-X) liegenden Krümmungsmittslpunkten (O_x, O₂, O₃) umfaßt
5. Rückstrahlaggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischen- oder Verbindungsabschnitt mit in Richtung von oben nach unten kontinuierlich abnehmendem Krümmungsradius ausgebildet ist
6. Rückstrahlaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungs- oder Zwischenabschnitt Krümmungsradien (R2, Ri) mit einem Betrag von weniger als '/3 des Krümmungsradius (R₀) des im wesentlichen kreisförmigen oberen Bogen-Abschnitts aufweist
7. Rückstrahlaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungs- oder Zwischenabschnitt Krümmungsradius (R-z, A3) mit einem Betrag im Bereich zwischen V3 und ²Z₉ des Krümmungsradius (Ro) des im wesentlichen kreisförmigen oberen Bogenabschnitts aufweist
8. Rückstrahlagsregat nach einem Jer Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen kreisförmige obere Bogenabschnitt der Umfangskontur des Hauptkörpers (G') sich über einen öffnungswinkel (Ao) von weniger als 180°, vorzugsweise über einen öffnungswinkel im Bereich von 90° bis 150°, erstreckt
9. Rückstrahlaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der untere, im wesentlichen abgeplattete Abschnitt der Umfangskontur schwach konvex gekrümmt mit einem ein mehrfaches des Krümmungsradius (Ro) des oberen im wesentlichen kreisförmigen Bogen-Abschnitts entsprechenden Krümmungsradius (Ra) ausgebildet ist
10. Rückstrahlaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeflachte Unterteil im wesentlichen flacheben ausgebildet ist
11. Rückstrahlaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper (G') als bezüglich der Vertikalachse (X-X) symmetrischer Rotationskörper ausgebildet ist.
12. Rückstrahlaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchmesser der Mikrokügelchen (18, 18') zu der maximalen horizontalen Querschnittsmessung (bei L'-L') der Hauptkörper (G') einen Wert im Bereich zwischen etwa 1 :30 und etwa 1 :200 hat.
13. Rückstrahlaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokügelchen (18, 18') einen Durchmesser im Bereich zwischen etwa 10 und etwa 50 Mikron aufweisen.
14. Rückstrahlaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkörper (G)aus einem transparenten Polymermaterial mit Brechungsindex im Bereich zwischen 1,45 bis 1,68 oder darunter, die Mikrokügelchen (18,18') aus einem Glas mit Brechungsindex im Bereich zwischen 1,60 und 2,15 und die den Hauptkörper (G') mit den Mikrokügelchen (18,18') verbindenden Bindemittel-

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schicht (16') aus einem Material mit Brechungsindex dadurch gekennzeichnet daß das plattenförmige

zwischen 1,13 und 139 hergestellt sind. Ausgangsmaterial (L) der Kalandrierformgebung
15. Verfahren zur Herstellung von Rückstrahlag- zur Erzeugung des Vorprodukts (S') in einem auf gregaten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 mit eine Temperatur im Bereich von 200⁰C bis 270⁰C einer bezüglich der Ebene (L'-U) ihrer maximalen 5 erwärmten Zustand unterworfen wird und daß die horizontalen Querschnittsfläche asymmetrischen Kalandrierwalzen (10', 12') auf eine vorzugsweise im Konfiguration der Hauptkörper (G'), gekennzeich- Bereich von 30⁰C bis 40⁰C liegende Temperatur genet durch die folgenden V erfahrensschritte kühlt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19,

(a) aus einem platten- bzw. folienförmigen Aus- io dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Formgegangsmaterial (L, Fig.4) eines transparenten bung des Vorprodukts (S', Fig.4) folgenden Arthermoplastischen Kunststoffmaterials wird im beitsgänge (F i g. 5 bis 9) ganz oder teilweise an dem erwärmten Zustand des Materials in an sich be- ungetrennt erhaltenen Vorprodukt (S') vorgenomkannter Kalandriertechnik ein Vorprodukt (S') men werden.

erzeugt, das an seinen beiden gegenüberliegen- 15 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20,

den Hauptflächen eine Vielzahl von in regelmä- dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahrens-

ßigen Abständen benachbarten, jeweils paar- Stadium nach der Formgebung des Vorprodukts (S')

weise miteinander ausgerichteten Erhebungen dieses durch Aufbrechen der Verbindungsstege (14')

aufweist, wobei die so durch die jeweils paar- in einzelne Rückstrahlaggregate aufgetrennt wird,

weise miteinander ausgerichteten Erhebungen 20

gebildeten Hauptkörper (C) in dem Vorpro-

dukt (S') miteinander durch relativ dünnere
Stege (14') des Ausgangsmaterials (L) im Bereich der maximalen horizontalen Querschnitts- Die Erfindung betrifft ein Rückstrahlaggregat für fläche der Hauptkörper (C) miteinander ver- 25 Markierungsmaterial zur horizontalen Straßenmarkiebunden bleiben, rung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

(b) auf die relativ abgeplatteten Erhebungen auf Unter horizontaler Straßenmarkierung werden Marder einen Seite des Vorprodukts (S') wird unter kierungen zur Anbringung auf Straßen- oder allgemei-Verwendung eines transparenten Bindemittels ner Verkehrsflächen verstanden, etwa als Fahrspur-(16') eine einlagige Schicht aus Mikrokügelchen 30 trennlinien, Fahrbahnbegrenzungslinien usw. Diese (18,18', F i g. 8,9) aufgebracht, Markierungen bestehen aus einem schichtförmigen Maie) die einlagige Schicht aus Mikrokügelchen (18, terial, das entweder in situ auf der Straßenoberfläche

18') wird mit einem reflektierenden Oberzug aufgebracht oder aber als auf die Straßenoberfläche

versehen. verlegbares Bandmaterial vorgefertigt sein kann. In die-

35 sem schichtförmigen Straßenmarkierungsmaterial kön-
16. Verfahren nach Anspruch 15. dadurch gekenn- nen zur Erhöhung der Sichtbarkeit Rückstrahlaggregazeichnet, daß die Formgebung des Vorprodukts in te eingelagert sein, welche auffallendes Licht rückstraheiner an sich bekannten Kalandriervorrichtung mit len; bei Tag fällt diffuses Umgebungsiicht aus allen zwei gegenläufig und synchron angetriebenen Ka- Richtungen auf das Rückstrahlaggregat ein, bei Nacht landrierwuizen bzw. -zylindern (10', 12) erfolgt, wel- 40 hingegen steht im wesentlichen nur das Scheinwerferche an ihren Oberflächen miteinander ausgerichtete, licht von die Straße befahrenden Kraftfahrzeugen zur den gewünschten asymmetrischen Profilabschnitten Verfügung, wobei an das Rückstrahlaggregat die Fordeder Hauptkörper (C) entsprechende Formhöhlen rung besteht, daß das von den Scheinwerfern eines sich (106,12ö) aufweisen. nähernden Fahrzeugs kommende Licht im wesentlichen
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch 45 in Richtung auf das Fahrzeug zur Wahrnehmung durch gekennzeichnet, daß man zur Erzeugung der einlagi- den Fahrer rückgestrahlt wird. Um eine möglichst hohe gen Schicht aus Mikrokügelchen (18, 18') im unge- Sichtbarkeit, insbesondere unter den erwähnten Nachttrennt erhaltenen Zustand des Vorprodukts (S') auf Sichtbedingungen, bei welchen als einfallendes Licht im dessen die relativ abgeplatteten Erhebungen aufwei- wesentlichen nur das Licht der eigenen Fahrzeugscheinsende Oberfläche eine dünne, transparente Binde- 50 werfer zur Verfügung steht, zu erreichen, sollen derartimittelschicht (16', Fig.6) aufträgt, daß man diese ge Rückstrahlaggregate eine gewisse Sammlung und Bindemivielschicht (16') Mikrokügelchen (18, 18' Bündelung des einfallenden Lichtes und die Rückstrah-F i g. 7) im Überschuß über die zur Bildung einer lung in gerichteter Form im wesentlichen in Richtung einlagigen Schicht erforderliche Menge aufbringt, der Einfa'ilsrichtung gewährleisten. Da für die Wahrnehdaß man die überschüssigen, nicht in der Bindemit- 55 mung über eine größere Entfernung, wie sie aus Sichirtelschicht (16') gebundenen Mikrokügelchen (18") heitsgründen erwünscht ist, das von den Scheinwerfern entfernt, und daß man auf die Außenseite der so kommende Licht nahezu parallel zur Straßenoberfläche erhaltenen einlagigen Schicht von Mikrokügelchen auf das Rückstrahlaggregat einfällt, besteht ein besonne, 18') eine zweite dünne Bindemittelschicht (16", deres Bedürfnis räch guter optischer Wirksamkeit F i g. 9) zur Fixierung aufbringt. 60 (Sammlung, Bündelung und gerichtete Rückstrahlung
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, im wesentlichen in Einfallsrichtung) besonders für derdadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzeugung artiges unter großem, fast 90° betragendem Winkel des äußeren reflektierenden Überzugs auf der Au- »streifend« einfallendes Licht.

ßenseite der einlagigen Schicht von Mikrokügelchen Rückstrahlaggregate gemäß dem Oberbegriff des

(18, 18') eine Metallisierung in an sich bekannter 65 Hauptanspruchs sino aus der britischen Patentschrift

Weise, z. B. durch Aufsprühen oder im Vakuumme- 13 43 196 bekannt Diese Rückstrahlaggregate weisen

tallisierungsverfahrefi, aufbringt. jeweils einen kugelförmigen Hauptkörper auf, der in
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, seinem unteren, im verlegten Zustand in die Markie-