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Halbzeug als Träger optisch vermittelter Information
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Die Erfindung be:;ieht sich auf Halbzeug in Form eines durchscheinend
beleuchtbaren und im Auflicht selbst reflektierenden Systems als Träger auf der
Oberfläche fixierter, optisch vermittelter Information, bestehend aus einer thermoplastischen,
diffusierend-lichtdurchlässigen Grundschicnt, einer thermoplastischen, transparenten
Deckschicht zur AuSnahme der Information und einer unter Einhaltung eines Zwischenraums
zur Deckschicht zwischen beiden aneordneten, räumlich alternierend lichtdurchlässigenund
lichtreflektierenden Zwischenschicht.
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Halbzeug der genannten Art kann weiterverarbeitet werden zu Systemen,
die optische Information plakativen Charakters vermitteln. Dabei wird die Information
auf der Oberfläche der Deckschicht aufgebracht, beispielsweise aufOedruckt, aufgespritzt,
auf;reklebt usw. Naturgemäß muß sich die aufgetragene Information optisch unterscheidbar
von der transparenten Deckschicht abheben, beispielsweise infolge unterschiedlicher
Lichtabsorption.
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Die Information ist in der Regel strukturiert in Form von Symbolen,
Buchstaben, Zahlen u.ä. an der Oberfläche der Deckschicht.
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Die unterschiedliche Lichtabsorption kann z.B. durch Auftragen, insbesondere
-Aufdrucken von für gerichtetes Licht durchlässiger Farbe mit gegebenenfalls unterschiedlicher
Absorptivität erzeugt werden.
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Die aus dem Halbzeug der vorliegenden Erfindung gefertigten Informationsträger,
wie Verkehrszeichen, Wegweiser, Schilder, Tafeln, Signale, Kennzeichen u.ä. eignen
sich sowohl zur Anwendung bei Tageslicht als auch zum Betrieb mit einer rückseitig
angebrachten Lichtquelle. Sie erfüllen aber wegen ihres Reflexionsvermögens auch
dann noch ihre Aufgabe, wenn die rückseitige Lichtquelle ausfällt, sofern eine genügende
Lichtquantität von vorne, gegebenenfalls auch unter einem gewissen Winkel, auf den
Informationsträger auftrifft.
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Mit diesem Fall ist beispielsweise im Straßenverkehr relativ häufig
zu rechnen, wenn nämlich die Lichtquelle ausgefallen ist und zur Erkennun-b der
Verkehrszeichen, WeSweiser, Kennzeichen und dergl. nur der auf den Informationsträger
auftreffende Lichtanteil der Beleuchtung des jeweiligen Verkehrsteilnehmers in Frage
kommt.
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In allen Fällen soll die an der Deckschicht anrebrachte Information
hinsichtlich Struktur und möglichst auch Farbe deutlich ablesbar sein.
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Es ist bereits bekannt, Verkehrszeichen, Schilder u.ä. herzustellen,
die mittels einer rückseitig angebrachten Lichtquelle durchscheinend beleuchtbar
und bei Ausfall dieser Lichtquelle selbstreflektierend sind, neben solchen die von
vorne angestrahlt werden.
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Träger optischer Information sollten, um als Verkehrszeichen, Schilder,
Tafeln usw. den Anforderungen der Praxis zu genüOren, witterungsbeständig und farbecht,
unempfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen, und im Sinne der vorliegenden
Erfindung hochgradig transparent und gleichzeitig reflektierend sein. Dabei dürfen
Material- und Herstellungskosten eine gewisse Kostengrenze nicht überschreiten.
Die Anforderungen hinsichtlich der Witterungsbeständigkeit und Farbechtheit lassen
sich durch Verwendung geeigneter thermoplastischer Materialien erfüllen.
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Die Anforderungen an die reflektierende Zwischenschicht lassen sich
so umschreiben, daß einerseits (wie im Normalbetrieb vorgesehen) ein zur I2amination
ausreichender Lichtanteil - gleichmäßig über die Fläche verteilt - durch die Schicht
hindurchtreten kann, andererseits genügend Licht reflektiert wird, wenn der Lichteinfall
ausschließlich von vorne, bzw. unter gewissen Einfallswinkeln auch von der Seite
her erfolgt. Dabei muß, um Reflexionswirkung zu erhalten, zwischen der reflektierenden
Zwischen- und der Deckschicht ein - normalerweise mit Luft gefüllter - Zwischenraum
bestehen. Diesen Anforderungen wird beispielsweise ein auf einem netzartigen Träger
angeordnetes, lichtreflektierendes Medium, wie z.B. Glasperlen, gerecht.
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So werden vorteilhaft mit Glaskugeln ( etwa 0,05 mm) beschichtete
Karonetze auf Kunststoff- oder Glasfaserbasis, in jedem Falle nach Möglichkeit Materialien
mit hohem Eigenreflexionsgrad, die weiß oder farblos sind, verwendet, die eine Fadendicke
von ca. 0,2 - 0,8 mm, in der praktischen Ausführung oft 0,5 mm, und einen Fadenabstand
von ca; 1 - 9 mm, in der praktischen Ausführung oft 2 mm besitzen.
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Es wurde gefunden, daß man ein Halbzeug in Form eines aus den drei
eingangs genannten Schichten bestehenden durchscheinend beleuchtbaren, sowie im
Auflicht selbst reflektierenden Systems unter Einhaltung eines Zwischenraumes zwischen
der lichtreflektierenden Zwischenschicht und der Deckschicht herstellen kann, wenn
man in vorzugsweise kontinuierlichem Verfahren Grund- und Deckschicht synchron und
in übereinstimmenden Flächenabmessungen extrudiert, während zwischen Grund- und
Deckschicht und synchron mit diesen eine flächengleiche, vorgefertigte, teils lichtdurchlässige,
teils lichtreflektierende Zwischenschicht eingebracht wird, wobei zur Herstellung
einer unlösbaren Verbindung zwischen den drei Schichten Rippen bzw.
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Inseln aus im thermoplastischen Zustand klebefähigem Material in zweckmäßigen
Abständen auf der zu verbindenden Seite wenigstens einer der drei Schichten aufgebracht
oder als aus der Ebene der jeweiligen Innenflächen herausragender Teil der Deck-
bzw.
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Grundschicht im ExtrudiervorganO erzeugt werden und die schließliche
Verbindung der Schichten über die Rippen bzw.
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Inseln mittels eines werkstoffgerechten Fügeverfahrens geschieht.
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Als thermoplastische Werkstoffe für die Deckschich: kommen beispielsweise
Polymethylacrylat, Polycarbonat, Acetobutyrat infrage. Die Deckschicht kann vorteilhafterweise
W-absorbierend eingestellt werden.
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Die Grundschicht kann aus,tenselben oder gleichwertigen Materialien
wie die Deckschicht hergestellt werden bzw.
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vorteilhafterweise aus einem qualitativ weniger anspruchsvollen Material,
sofern die grundsätzlichen technischen Forderungen, wie Thermoplastizität, diffusierende
Transparenz und hinreichende Stabilität, erfüllt sind. Materialien dieser Art sind
z.B. Polystyrol und PVC.
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Die Di-cke der Deckschicht richtet sich innerhalb bestimmter Grenzen
nach der zu erwartenden Beanspruchung, insbesondere der statischen Belastung (Winddruck).
Im allgemeinen liegt die Schichtdicke bei der Deck- ebenso wie bei der Grundschicht
bei mindestens 1,5 mm, in der Regel zwischen 2 und 5 mm in gewisser Abhängigkeit
vom Material. Ein typischer Wert für die Dicke der Deckschicht ist beispielsweise
3 mm, während bei der Bemessung der Dicke der Grundschicht man der Möglichkeit Rechnung
tragen wird, die statische Festigkeit des Systems durch entsprechende Dimensionierung
der - gegebenenfalls billigeren- Grundschicht zu optimieren.
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Die Grundschicht kann zur Herstellung besonders großflächiger Informationsträger
auch als Hohlkammerprofil (Steg-Doppelplatte) ausgebildet sein.
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Als räumlich alternierend lichtdurchlässige und lichtreflektierende
Zwischenschicht können die vorstehend beschriebenen Materialien, insbesondere im
Handel befindliche, mit Glasperlen beschichtete Karonetze auf Kunststoffbasis Verwendung
finden. Das Reflexionsvermögen der Glasperlen wird dann vollständi r ausgenutzt,
wenn der nicht eingebettete Teil der Oberfläche völlig von Luft umgeben ist.
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Eine genügende Reflexionswirkung wird im allgemeinen bereits erreicht,
wenn der Abstand zwischen Deck- und Zwischenschicht mit der Hälfte des maximalen
querschnitts (Querschnitt bezogen auf die maximale Dicke der Schicht) der lichtdurchlässigen
und lichtraflektierenden Zwischenschicht annähernd identisch geworden ist, d.h.
wenn bereits Kontakt zwischen der inneren Oberflache der Deckschicht und der Zwischenschicht
an ihren jeweils höchsten Erhebungen vorhanden ist. Sowohl die beim Extrudierprozeß
erzeugten Profilrippen als auch die in einem gesonderten Arbeitsschritt aufgebrachten,
schnurförmigen Polymerisate dienen primär der festen Verbindung der drei Schichten
miteinander, wobei es genügt, das Material, das die Verbindung bewirkt, auf nur
einer Seite der Zwischenschicht anzubringen, da das unter dem Anpressdruck verformte
Material in der Lage ist, durch die Zwischenräume der Zwischenschicht hindurch eine
feste Verbindung mit der jeweils dritten Schicht einzugehen.
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Aus der Zweckbestimmung ergibt sich die Forderung, daß nur die quantität
des zur haftenden Verbindung eingesetzten, im thermoplastischen Zustand klebfähigen
Materials aufgetragen bzw. geformt werden soll, die notwendig ist.
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Der zweckmäßige Abstand der zur Herstellung der festen Verbindung
zwischen den drei Schichten benötigten Rippen bzw.
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Inseln relativ zueinander ergibt sich als Kompromiß zwischen der angestrebten
Festigkeit einerseits und den Anforderungen an das Reflexionsvermögen des Halbzeugs
andererseits (weil die Rippen bzw. Inseln die reflektierende Wirkung am Ort aufheben).
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Im allgemeinen sind sie in einem Abstand zwischen 20 und 50 mm, vorzugsweise
in 30 mm Abstand voneinander angeordnet.
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Das für die Ausführung des erfindungsgemßen Verfahrens geeignete
Extrusionswerkzeu';,sowie das nachgeschaltete Fü=ewerkzeu= sind im Prinzip bekannt.
Es können die materialgerechten Fügeverfahren, wie Fügen durch thermische Behandlung
einschließlich Infrarot, im Hochfrequenzfeld und durch Ultraschallbehandlunjo, angewendet
werden.
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Bejeiner Ausführungsart des Verfahrens wird die Schlitzdüse am Extrusionswerkzeug
so ausgebildet, daß an der Deck- (bzw. der Grund-)Schicht in zweckmäßigen Abständen
Rippen mit vorteilhafterweise annähernd dreieckigem querschnitt geformt werden.
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Die haftende Verbindung mit der Zwischenschicht und - gegebenenfalls
diese penetrierend - mit der jeweils dritten Schicht erfolgt über die Spitze des
in der Idealform spitzwinkligen, gleichschenkligen Dreiecks (dessen eine Seite als
zusammenfallend mit der durchgezogenen Oberflächenebene gedacht werden kann).
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Dabei genügt es im allgemeinen, wenn die Höhe des Dreiecks (Mittelsenkrechte)
etwa um 30 - 100 ß größer ist als der Durchmesser der Zwischenschicht.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung
werden auf der Zwischenschicht - gegebenenfalls in einem gesonderten, vorgeschalteten
Arbeitsgang oder synchron mit der Extrusion ein bei Energiezufuhr durch Wärme, im
Hochfrequenzfeld oder bei Ultraschallbehandlung oberflächlich aufschmelzendes, vorzugsweise
schnurförmiges Polymerisat (z.B. vom Typ eines Schmelzklebers), etwa ein Poly(meth)acrylatmischpolymerisat,
gewonnen aus Polymerisation von Acryl- und Methacrylatestern, ggf. unter Mitverwendung
weiterer, mit den genannten Estern copolymerisierender Monomeren, wie Styrol, a.-Methylstyrol,
Vinylacetat, Acryl- oder Methacrylsäure, sowie den Nitrilen, Amiden und/oder Hydroxyestern
dieser Säuren, ferner Polyamidharze, Polyolefine u.ä. aufgetragen. Der Durchmesser
der "Schnur" kann dabei im allgemeinen in der Größenordnung 1 - 2 mm liegen.
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Der eigentliche Fügevorgang verläuft dann vorzugsweise so, daß die
extrudierte Grund- und die Deckschicht (ohne Profilrippen) zu einem Zeitpunkt mit
der Zwischenschicht unter entsprechendem Anpressdruck in Kontakt gebracht werden,
wenn Grund- und Deckschicht den entsprechenden Wärmeinhalt haben, zweckmäßigerweise
unmittelbar nach dem Extrudieren.
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Limitierend für die Flächenabmessungen des erfindungsgemäßen Halbzeugs
ist naturgemäß die Maschinenausrüstung, d.h. die Abmessungen der Schlitzdüsen des
Extruders. Weiter ist die Einhaltung gewisser Maximalabmessungen aus Stabilitätsgründen
und wegen der Handhabung zweckmäßig.
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Die Mindestaomessungen des Halbzeugs gemäß der Erfindung ereben sich
aus seiner Bestimmung als Träger optischer Information mit plakativem (d.n. aus
der Distanz der Bedeutung nach noch erkennbarem) Charakter.
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Die Aufteilung des Halbzeugs in Zuschnittgrößen richtet sich nach
seiner weiteren Bestimmung als spezifischer Träger optischer Information. Die FüDung
der Randzonen der drei Schichten des Systems zur Herstellung des Fertigteils kann
mit den bekannten Fügeverfahren beispielsweise durch Kleben, Schweißen, weniger
häufig Nieten, vorzugsweise durch Schweißen, nach einem der bekannten Kunststoff-Schweißverfahren
unter Druck, durch thermisches Hochfrequenz- oder Infrarotschweißen vorgenommen
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Halbzeugs bietet
u.a. den Vorteil, daß es kontinuierlich durchgeführt werden kann. Damit wird ein
breiteres Anwendungsgebiet erschlossen. Ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen
Halbzeugs gegenüber existierenden Lösungen besteht darin,
daß die
Herstellunr von Fertigzeug nanezu beliebiger messungen nach Maßgabe der technischen
Bestimmung möglich wird, durch einfaches Aufteilen des Halbzeugs in Teilstücke mit
den &gewünschten AomessunDen, wobei der Verbund des optischen Systems intakt
bleibt.
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Die erhaltenen Teilstücke können in an sich oekannter Weise bei der
materialbedingten Umformtemperatur zu räumlichen Formteilen umgeformt werden. Weiter
bringt das Halbzeug gemäß der Erfindung - bedingt durch das Trägermaterial und die
eingeführten Verbindungen der Schichten - erhöhte Bruchfestigkeit, verminderte Tendenz
zum Splittern und somit erhöhte Sicherheit mit sich.
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Legende zu den Zeichnungen L, 2 und~Z 1 = Querschnitt durch Grund-,
Zwischen- und Deckschicht nach Extrusion unter Bildung von Profilrippen d = im ExtrusionsvorganÓ
erzeugte Rippen mit dreieckigem Querschnitt 2 = Querschnitt durch Grund-, Zwischen-
und Deckschicht nach Extrusion mit auf der Zwischenschicht aufgebrachtem Polymerisat
d = schnurförmiges Polymerisat, das bei Energiezufuhr aufschmilzt 3 = Querschnitt
durch das Halbzeug nach dem Fügevorgang a = Grundschicht b = Zwischenschicht c =
Deckschicht d = Verbindende Rippen bzw. Inseln
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