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Die Erfindung bezieht sich auf eine Retroreflektor-
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platte und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Es sind Retroreflektorplatten bekannt, bei denen eine Vielzahl von
Kugelrückstrahlelementen aus Glas in eine Kunststoffplatte eingesetzt und zusammengefaßt
sind. Nachteilig bei diesen bekannten Retroreflektroplatten ist zum einen, daß deren
Herstellung aus vielen einzelnen Kugelrückstrahlelementen und deren Einsetzen in
eine Kunststoffplatte aufwendig ist.
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Bedeutend schwerwiegender ist jedoch der geringe Lichtwert der bekannten
Retroreflektorplatten.
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Retroreflektoren, die im Straßenverkehr eingesetzt werden, müssen
auch schräg einfallende Lichtstrahlen, insbesondere innerhalb den von den Behörden
vorgeschriebenen Winkelbereichen, retroreflektieren können. Dies ist bei den bekannten
Reflektoren nur dadurch zu erreichen, daß der Durchmesser der Reflexionsfläche des
einzelnen Kugelrückstrahlelementes größer gewählt wird als jener der Lichteintrittsfläche.
Dies führt dazu, daß die einzelnen Elemente bezüglich der Lichteintrittsseite nicht
lückenlos aneinandergesetzt werden können. Zum anderen kommt dazu, daß zwischen
den einzenen Reflektoren auch auf der Reflektorseite Kunststoffstege vorgesehen
sein müssen, damit die erforderliche Einbettung der Elemente in der Kunststoffplatte
gewährleistet ist. Dadurch tritt eine weitere erhebliche Verringerung der
optisch
wirksamen Fläche auf. Bei den in der Praxis bekannten Retroreflektorplatten wird
aus den vorgenannten Gründen nur lediglich etwa ein Drittel der Gesamtfläche optisch
genutzt bzw. ist optisch wirksam. Ein lückenloses Aneinanderfügen der einzelnen
Kugelrückstrahlelemente würde andererseits dazu führen, daß die Konfiguration der
einzelnen Reflexionsflächen jener der Lichteintrittsflächen entsprechen müßte, so
daß die geforderten Winkelwerte nicht erreicht werden könnten.
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Aus der DE-OS 16 22 012 ist ein Reflektor bekannt geworden, der weder
auf der Vorderseite noch auf der Rückseite eine volle Auslegung mit Lichteintritts-
bzw. Refelxionsflächen aufweist, vielmehr liegen zwischen den Flächen optisch inaktive
Bereiche. Dadurch ergibt sich zwangläufig ein verringerter Lichtwert. Hinzu kommt,
daß die Lichteintrittsflächen gleiche Ausgestaltung wie die Reflexionsflächen aufweisen.
Schräg einfallende Lichtstrahlen, die nicht mehr auf die Reflexionsfläche treffen,
können nicht mehr reflektiert werden.
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Mit einer solchen Ausgestatlung kann somit keine Reflexion in einem
Weitwinkelbereich erzielt werden.
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Der in der OE-PS 332 763 beschriebene Reflektor zeigt zwar eine volle
Flächenauslegung, ist jedoch bezüglich der Winkelwerte gleichermaßen nicht zufriedenstellend,
da bei diesem Reflektor genauso wenig schräg einfallende Lichtstrahlen retro-
reflektiert
werden.
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Der in der DE-OS 19 32 259 beschriebene Reflektor ist bezüglich des
Winkelbereichs besser, da die Reflexionsfläche größer ausgestaltet ist. Mit solchen
Reflektorelementen ist jedoch eine volle Auslegung der Lichteintrittsseite nicht
möglich, wenn die Reflexionsflächen voll ausgebildet sein sollen, so daß dann optisch
nicht wirksame Bereiche auf der Lichteintrittsseite vorliegen.
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In der US-PS 22 43 434 sind verschiedene Ausgestaltungen von Lichteintrittsflächen
und Reflexionsflächen beschrieben. Auch bei diesen Reflektoren ist weder eine volle
Flächenauslegung gegeben noch kann Reflexion in weiten Winkelbereichen erzielt werden.
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Bei den bekannten Reflektoren gelang es bisher nicht, das Erfordernis
weiter Winkelbereiche mit dem Erfordernis eines hohen Lichtwertes zu vereinen. Entweder
erfolgt bei den bekannten Reflektoren keine Retroreflexion schräg einfallender Lichtstrahlen,
was jedoch für viele Anwendungszwecke erforderlich ist, oder es sind keine hohen
Lichtwerte gewährleistet weil keine volle optisch wirksame Belegung der Lichteintrittsfläche
vorliegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Retroreflektorplatte
zu schaffen, die höchst Lichtwerte aufweist und bei der Retroreflexion auch bei
extremen Winkelwerten erreicht wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch
eine Retroreflektorplatte gelöst werden kann, wenn diese untorschiedlich ausgestaltete
Reflexionsflächen aufweist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Retroreflektorplatte bestehend aus
einer durchsichtigen Platte mit einer reflektierenden Rückseite, deren Vorderseite
nebeneinander angeordnete, gekrumirite LichteintrittsflAchen-und deren Rückseite
nebeneinander angeordnete, gekrümmte Reflexionsflächen aufweist, und wobei die optische
Achse jeder einzelnen Lichteintrittsfläche.mit der optischen Achse einer jeweils
zugehörigen Reflexionsfläche zusammenfällt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
sie unterschiedlich ausgestaltete Reflexionsflächen aufweist, die untereinander
und im Vergleich zu den Lichteintrittsflächen verschiedenen Flächeninhalt aufweisen.
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Vorzugsweise weist die Reflektorplatte zwei unterschiedlich ausgestaltete
Reflexionsflächen auf.
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Um höchst Lichtwerte zu erreichen, so-ll die Vorderseite von den Lichteintrittsflächen
und die Rückseite von den Reflexionsflächen im wesentlichen voll ausgelegt sein.
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Die Lichteintrittsflächen weisen vorzugsweise eine sechseckige Flächengeometrie
auf.-
Der Flächeninhalt ist hier bezogen auf die Fläche, die sich
durch die Projektion der Schnittlinien der Lichteintrittsflächen bzw. Reflexionsflächen
ergibt, definiert. Gleiches gilt für die Flächengeometrie. Ilierunter wird die Projektion
der Sclinittform der Einzeiflachen verstanden, die sich durch die Nebeneinanderanordnung
der Flächen ergibt.
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Bei den bekannten Reflektorplatten entspricht die Lichteintrittsfläche
entweder der Reflexionsfläche oder die Lichteintrittsfläche ist kleiner als die
zugehörige Reflexionsfläche, d.h. ist dieser eingeschrieben. Die erfindungsgemäßen
Retroreflektorplatten zeichnen sich hingegen dadurch aus, daß die Lichteintrittsflächen
zum Teil größer sind als die Reflexionsflächen, d.h. diesen nicht eingeschrieben
sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, das auf der
Reflexionsseite eine bestimmte Reflexionsfläche sich nicht nur über jenen Bereich
erstreckt, der durch die zugehörige Lichteintrittsfläche einschließlich ggf. vorliegender
inaktiver Bereiche vorgegeben ist, sondern darüber hinausgeht, und zwar auf Kosten
der benachbarten Reflexionsflächen. Dies führt dazu, daß beispielsweise jeweils
kleinere und größere Reflexionsflächen alternieren.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß auch Retroreflexion bei sehr schräg
einfallenden Lichtstrahlen, d.h.
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großen Winkelbereichen, gegeben ist, da die großen
Reflexionsflächen,
deren Abmessungen im Vergleich zur zugehörigen Lichteintrittsfläche zumindest in
einer Richtung erheblich größer sind, auch bei extremen Winkeln das Licht reflektieren.
Die kleinen Reflexionsflä-hen reflektieren demgegenüber in einem engeren Winkelbereich,
jedoch in jenem Bereich, in dem der Hauptteil des Lichtes einfällt.
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Bei den erfindupgsgemäßen Retrorefiektorplatten ist eine volle Auslegung
sowohl der Lichteintrittseite als auch der Reflexionsseite gewährleistet, so daß
höchst Lichtwerte erzielt werden können.
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Die Lichteintrittsseite ist vorzugsweise mit einzelnen, nebeneinander
angeordneten, gekrümmten Lichteintrittsflächen voll ausgelegt. Dadurch ist sichergestellt,
daß das gesamte, auf den Reflektor fallende Licht retroreflektiert werden kann,
was nicht der Fall wäre, wenn zwischen den einzelnen Lichteintrittsflächen tote,
d.h. optisch inaktive Bereiche vorliegen würden. Eine volle Flächenauslegung ist
insbesondere mit Quadraten, Rechtecken, Parallelogrammen und Sechsecken möglich.
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Jeder tichteintrittsfläche ist eine Reflexionsfläche zugeordnet, wobei
die optischen Achsen korrespondierender Flächen zusammenfallen.
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Im Normalfall liegen die optischen Achsen senkrecht zur Reflektorplatte.
Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise Bodenmarkierungen, kann es vorteilhaft
sein, die optischen Achsen in einem Winkel
zur Senkrechten auf
der Reflektorplatte anzuordnen, um dadurch eine andersartige Reflexionscharakteristik
zu erreichen.
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Auch die Reflexionsseite der Platte weist vorzugsweise eine volle
Flächenauslegung mit einzelnen, nebeneinanderliegenden Reflexionsflächen auf.
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Vorzugsweise liegen zwei unterschiedlich ausgestaltete Reflexionsflächen
vor. Bei voller Flächenauslegung ergibt sich dann im Normalfall, daß die beiden
unterschiedlich ausgestalteten Reflexionsflächen zusammen im wesentlichen gleichen
Inhalt wie die zwei zugehörigen Lichteintrittsflächen haben.
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Die Lichteintrittsflächen und die Reflexionsflächen können gleiche
Flächengeometrie, beispielsweise die Form von Sechsecken aufweisen. Es kommt jedoch
auch eine unterschiedliche Flächengeometrie in Betracht. Beispielsweise können die
Lichteintrittsflächen Quadrate und die Reflexionsflächen Achtecke und Quadrate sein.
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In vielen Fällen, beispielsweise bei Retroreflektoren, die im Straßenverkehr
eingesetzt werden, wird eine optische Wirksamkeit in vorgegebenen Winkelbereichen
verlangt. Beispielsweise muß der Winkelbereich bezüglich der Horizontalebene sehr
groß, kann jedoch in der Vertikalebene verhältnismäßig klein sein. Mit den erfindungsgemäßen
Retroreflektorplatten können solche Forderungen auf beste und
einfachste
Weise erfüllt werden. Die Winkelbereiche, innerhalb derer der Reflektor optisch
wirksam ist, sind in etwa proportional den Abmessungen der Reflexionsflächen. Durch
die Änderung der Flächengeometrie, in dem beispielsweise die Reflexionsflächen in
Form langgezogener Sechsecke vorgesehen werden, ist es daher möglich, Vorzugsbereiche
zu schaffen und beispielsweise eine optische Wirksamkeit in Horizontalebene in bedeutend
vergrößerten Winkelbereichen zu gewährleisten. Diese Anpassung an geforderte oder
gewünschte Winkelbereiche ist erfindungsgemäß möglich, wobei gleichzeitig eine volle
Flächenauslegung sowohl der Eintrittsseite als auch der Reflexionsseite erhalten
bleiben.
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Um bestimmte Vorzugsbereiche für die Retroreflexion zu schaffen kommt
es ferner in Betracht, auch die Flächengeometrie der Lichteintrittsflächen besonders
zu gestalten, beispielsweise in Form langgezogener Sechsecke,oder auch den Raster
in dem die Elemente angeordnet sind, zu ändern. Bei solchen Ausgestaltungsformen
können ci beidseitig voller Flächenauslegung extxemste Winkelereiche genutzt werden.
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Die erfindungsgemäßen Retroreflektorplatten zeichnen sich durch eine
optimale Reflexionscharakteristik aus, weil durch Änderung der Flächengeometrie
sowohl der Lichteintrittsflächen als auch der Reflexionsflächen relativ zueinander
sowie der Rasteranordnung die Reflexionsbereiche in einfacher Weise variiert werden
können und der Reflektor somit den geforderten
oder gewünschten
Bedingungen optimal angepaßt werden kann. Dieses optische System erlaubt eine weitestgehende
Variation der Reflexionsbereiche bei Bei behaltung höchster Lichtwerte.
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Die Herstellung der Retroreflektorplatten ist äußerst einfach und
wirtschaftlich.
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Die Retroreflektorplatten können in verschedensten Bereichen Verwendung
finden und eignen sich aufgrund ihrer Optik sowie Ihrer Unempfindlichkeit im Hinblick
auf Witterungseinflüsse insbesondere für den Strassenverkehr.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die beispielshafte
Ausführungsformen zeigt, näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Retroreflektorplatte von
der Lichteintrittsseite, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Retroreflektorplatte von
Fig. 1 von der Reflexionsseite, Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie A-A in
Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Reflektorplatte von der Lichteintrittsseite,
Fig.
5 eine Draufsicht auS die Refle>:ionsplatte von Fig. 4 von der Reflexionsseite,
Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 4 und Fig. 7 einen Querschnitt
durch eine Reflektorplatte.
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Die in Fig. 1 gezeigte Retroreflektorplatte 1 trägt auf ihrer Vorderseite
3 Lichteintrittsflächen 4a,4b in Form von Sechsecken.
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Die Lichteintrittsflächen 4a,4b können untereinander gleich sein oder
aus Gründen, auf die nachstehend noch eingegangen wird, etwas unterschiedlich ausgestaltet
sein.
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Jeder Lichteintrittsfläche 4a,4b ist eine Reflexionsfläche 5a,5b zugeordnet,
wobei die jeweiligen optischen Achsen 6,7 zusammenfallen. (Die nicht sichtbaren
Reflexionsflächen sind in Fig. 1 strichliert eingezeichnet).
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In Fig. 2 ist die Rückseite 2 der Retroreflektorplatte 1 mit den Reflexionsflächen
5a,5b gezeigt, wobei der Flächeninhalt der Reflexionsflächen 5a erheblich größer
ist als jener der Reflexionsflächen 5b.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1. Auf
der Vorderseite 3 der Retroreflektorplatte 1 sind die Lichteintrittsflächen 4a,4b
und auf der Rückseite 2 die Reflexionsflächen 5a,5b gezeigt. Die optische Achse
6 der I,ichteintrit.trfl;icllcn kori-cspondicrt mit der optischen Achse 7 der Reflexionsflächen.
Der einfallende Lichtstrahl 10 wird von der reflektierenden Schicht 9 parallel reflektiert.
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Die Eiy. 4, 5 und 6 zeic,>n eine .eitc-e Ausführungsform, wobei
die Lichteintrittsflächen 4a,4b die Form von Quadraten haben, während die Reflexionsflächen
5a,5b die Flächengeometrie von Achtecken und Quadraten aufweisen.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich, können aufgrund der unterschiedlichen
Krümmung der Lichteintrittsflächen die Ecken der Quadrate abgeschnitten sein.
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Die Optik von Rückstrahlelementen, au der die Optik der erfindungsgemäßen
Retroreflektorplatte basiert, ist bekannt, so daß darauf nicht näher eingegangen
werden muß. Beispielsweise ist diese Optik in den vorgenannten Patentschriften beschrieben.
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Die Lichteintrittsflächen können sphärisch oder asphärisch gekrümmt
sein. Die Reflexionsflächen weisen üblicherweise ebenfalls sphärische Krümmung auf.
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Die Krümmung der Lichteintrittsflächen ist abhängig vom Brechungsindex
des verwendeten Materials und von der gewünschten Streuung des reflektierten Lichtes.
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Für große Einfallswinkel, beispielsweise größer als 25Q, kann die
Ausbildung der Reflexionsflächen als rotationssymmetrischer Stufen spiegel vorteilhaft
sein. Dies ist in Fig. 7 gezeigt, wo eine Reflexionsfläche Saals Stufenspiegel 12
ausgebildet ist.
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Bei den in Fig. 2 gezeigten Reflexionsflächen sind die Reflexionsflächen
5a größer als die Reflexionsflächen Sb. Bei optisch gleichen Lichteintrittsflächen
ergibt sich wegen der zugrundeliegenden
Optik zwangsläufig zwischen
den Reflektorflächen eine Stufe. Diese Stufe 11 ist in Fig. 7gezeigt.
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Diese Stufe läßt sich jedoch gewünschtenfalls vermeiden, indem die
zugehörigen Lichteintrittsflächen mit kleinerem Krümmungsradius ausgebildet werden.
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Dies ist in Fig. 7 strichliert angedeutet.
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Es ist auch möglich, den Krümmungsradius der Lichteintrittsflächen
unverändert zu lassen aber die zugehörigen LicDteintrittsfl2chen vorstehen zu lassen.
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Die Scheitel der Lichteintrittsflächen sind dann nicht mehr in der
gleichen Ebene.
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Durch-die erwähnte Änderung der Xrümmungsradien jeder zweiten Lichteintrittsfläche
ist das Schnittbild der Lichteintrittsflächen nicht mehr gleich, es liegen vielmehr
unterschiedlich ausgestaltete Lichteintrittsflächen 4a und 4b vor.
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Aus fertigungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, die Ecken
der gekrümmten Reflexionsflächen abzuflachen, wodurch das Einfallsverhalten lediglich
in Extrembereichen beeinflußt wird.
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Die Vorteile hinsichtlich der Fertigung können je-
doch
diese unerhebliche Beeinträchtigung der Optik rechtfertigen.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen Reflexionsplatten, bei
denen zwei unterschiedliche Reflexionsflächen Sa,5b vorliegen. Es ist jedoch auch
möglich, den Reflektor so auszugestalten, daß mehr als zwei, beispielsweise 4, unterschiedliche
Reflexionsflächen gegeben sind.
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Als durchsichtiges Material für die Retroreflektorplatte eignen sich
insbesondere Kunststoffe wie Polymethylmethacrylat, Acrylgläser, Celluloseester,
wie Celluloseacetat und Celluloseacetobutyrat,und Polystyrol. Es kommt ferner in
Betracht, die Retroreflektorplatte aus einer Kunststoffolie aus zubilden. Der Ausdruck
"Platte" soll demgemäß hier auch Folien umfassen.
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Die Dicke der Platte hängt im wesentlichen von der gewählten Teilung
und der Krümmung der optischen Flächen ab. Vorzugsweise liegt die Plattendicke im
Bereich von 2 bis 10 mm. Aus Kostengründen wird man die Platten möglichst dünn ausführen.
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Die Unterteilung der Lichteintrittsseite des Reflektors in einzelne
Lichteintrittsflächen kann in weiten Grenzen und in Abhängigkeit vom Brechungsindex
des verwendeten Materials, der Plattendicke und der gewünschten Optik variiert werden.
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Die gewählte Teilung bestimmt weitgehend die Höhe der gekrümmten Lichteintrittsflächen.
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Letztere liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 2 mm.
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Die reflektierende Schicht 9 kann aus jedem geeigneten reflektierenden
Material, insbesondere aufgebrachtem Silber oder Aluminium, bestehen.
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Es wird jedoch bevorzugt, die Reflexionsschicht in Form einer Aluminiumfolie
vorzusehen.
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Retroreflektorplatten
besteht darin, daß in ein Formwerkzeug, beispielsweise ein Spritzgußwerkzeug, eine
Metallfolie, beispielsweise eine Aluminiumfolie.die ggf. mit transparentem kunststoff
beschichtet sein kann, eingelegt wird.
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Anschließend wird der Kunststoff zur Herstellung der Platte in das
Formwerkzeug eingebracht.
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Bei erhöhter Temperatur erfolgt nun gleichzeitig die Ausformung der
Kunststoffplatte einschließlich der Metallfolie und die Verbindung des eingebrachten
Kunststoffes mit der Metallfolie.
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Gemäß einem alternativen bevorzugten Verfahren können die Retroreflektorplatten,
ausgehend von einem Kunststoffband mit eingelegter oder damit verbundener Metallfolie
hergestellt werden. Dieses Band wird durch Wärmezufuhr verformbar gemacht und in
einem geeigneten Formwerkzeug durch Prägen ausgeformt.
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Ein weiteres Verfahren besteht darin, aus transparentein Kunststoff
mittels Spritzguß die Platten auszuformen und anschließend mit einer reflektierenden
Schicht, beispielsweise durch Aufbringen von Alumini.-n im Hochvakuum, zu versehen.
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