DE3486411T2

DE3486411T2 - Weitwinklig retroreflektierende Folie und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE3486411T2
Application number: DE3486411T
Authority: DE
Inventors: Terry R C O Minnesota M Bailey
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1984-04-10
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2004-04-11
Also published as: JPH0827402B2; AU2669184A; EP0125038B1; AU568353B2; JPS59198402A; JPH08211213A; ATE129578T1; BR8401644A; DE3481378D1; AU593713B2; ZA842657B; US4505967A; CA1236720A; AU1137488A; DE3486411D1; ES289448Y; EP0125038A1; ES289448U

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung gewährt ein neuartiges retroreflektierendes Flächengebilde mit eingebetteten Linsen, das überlegene Eigenschaften zeigt, einschließlich überlegene Winkelabhängigkeit ((nachfolgend bezeichnet als "Winkeligkeit")), und das nach einem neuartigen Herstellungsverfahren unter Einbeziehung von Laminierungstechniken erzeugt wird.

Ausgangssituation

Die am häufigsten verwendete Form des retroreflektierenden Flächengebildes ((nachfolgend bezeichnet als "Folienmaterial")) ist die ursprünglich in der US-P-2 407 680 offenbarte Form mit "eingeschlossenen Linsen" oder "eingebetteten Linsen". Ein derartiges Folienmaterial umfaßt eine transparente polymere Folie, eine Monoschicht von Mikrokugeln, die in der Folie eingebettet sind, und eine unterhalb der Rückseite der polymeren Folie liegende, gerichtet reflektierende Schicht. Zur Erzielung einer maximalen Reflexion muß der Abstand zwischen den Mikrokugeln in der gerichtet reflektierenden Schicht genau kontrolliert sein, um letztere in der Nähe der Stelle anzuordnen, wo die Lichtstrahlen durch die Mikrokugeln fokussiert werden. Das konventionelle vorgehen zur Gewährung einer derartigen kontrollierten Beabstandung besteht darin, daß die Mikrokugeln mit einer polymeren Schicht, bekannt als die Beabstandungsschicht, vor der Aufbringung der gerichtet reflektierenden Schicht beschichtet werden.
Ein Problem bei diesem Vorgehen des konventionellen Beschichtens besteht darin, daß die aufgetragene Schicht normalerweise eine optimale Dicke lediglich in einem kleinen Bereich unmittelbar hinter den einzelnen Mikrokugeln hat. Das aufgetragene Material hat die Neigung, in die Bereiche zwischen den Mikrokugeln zu fließen, solchen Bereichen eine erhöhte Dicke zu verleihen und die Beabstandung der gerichtet reflektierenden Schicht von dem Brennpunkt der Mikrokugeln wegzubringen. Einfallendes Licht, das zu dem Folienmaterial senkrecht ist oder nur geringfügig von der Senkrechten abweicht, wird hell reflektiert, da es auf die kleinen Bereiche mit optimaler Beabstandung hinter den einzelnen Mikrokugeln fokussiert wird. Licht, das jedoch auf das Folienmaterial in einem zur Senkrechten wesentlich versetzten Winkel auftrifft, wird auf eine Stelle vor der gerichtet reflektierenden Schicht fokussiert und die Retroreflexion bei solchen Winkeln herabgesetzt.
Trotz des erkannten Nachteils dieser beschränkten "Winkeligkeit" von konventionellem retroreflektierendem Folienmaterial mit eingebetteten Linsen, wurde seit vielen Jahren keine wesentliche Verbesserung der Winkeligkeit von kommerziellem Folienmaterial mit eingebetteten Linsen erzielt. Das Folienmaterial geht bis zu Helligkeit- Halb(werts)winkeln (derjenige Winkel, bei dem das auf das Material auftreffende Licht mit der halben Helligkeit des Lichtes reflektiert wird, das senkrecht zum Folienmaterial reflektiert werden würde) von etwa 30º bis 45º. Eine derartige "Winkeligkeit" ist für viele Aufgaben ausreichend, nicht jedoch bei anderen potentiell wichtigen Anwendungen, wie beispielsweise bei der Beschilderung an den Seiten von Lastwagen oder anderen Fahrzeugen. Autofahrer sehen ein Zeichen an der Seite eines Lastwagens oftmals von einer anderen Position als senkrecht zum Lastwagen in großen Einfallswinkeln weit über die Winkel hinaus, bei denen die bestehenden reflektierenden Folienmaterialien mit eingebetteten Linsen reflexionsfähig sind.
Die US-A-4 367 920 offenbart retroreflektierendes Folienmaterial mit ersten und zweiten transparenten polymeren Schichten, einer Monoschicht von transparenten Mikrokugeln, die in der ersten Schicht im Mittel bis zu weniger als der Hälfte ihres Durchmessers eingebettet sind, welche Mikrokugeln unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und die bis zu mehr als einem Zehntel ihres Durchmessers eingebettet sind, wobei die zweite transparente Polymerschicht im wesentlichen im vollständigen Kontakt mit der mit Mikrokugeln bedeckten Oberfläche der ersten Schicht auflaminiert ist, wodurch sie in Kontakt mit den gekrümmten Oberflächen der aus der ersten Schicht zwischen den Mikrokugeln herausragenden Mikrokugeln ist und sich diesen anpaßt; sowie mit einer gerichtet reflektierenden Schicht, die auf der exponierten konfigurierten Oberfläche der zweiten Schicht aufgetragen ist.
Die US-A-4 367 920 offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von retroreflektierendem Folienmaterial, umfassend die Erzeugung von ersten und zweiten transparenten polymeren Schichten, indem eine Monoschicht von Mikrokugeln in der ersten Schicht unter Wärme und Druck bis zu einer Tiefe im Mittel weniger als die Hälfte ihres Durchmessers eingebettet wird, die Mikrokugeln unterschiedliche Durchmesser aufweisen und bis zu mehr als einem Zehntel ihres Durchmessers eingebettet sind, und die zweite Schicht im wesentlichen im vollständigen Kontakt mit der mit Mikrokugeln bedeckten Oberfläche der ersten Schicht auflaminiert ist, so daß die erste Schicht im direkten Kontakt mit den gekrümmten Oberflächen der Abschnitte der Mikrokugeln ist und sich diesen anpaßt, die aus der ersten Schicht herausragen, und die auch im direkten Kontakt ist mit den Abschnitten der ersten Schicht zwischen den Mikrokugeln; sowie Beschichten der exponierten konfigurierten Oberfläche der zweiten Schicht mit einer gerichtet reflektierenden Schicht.

Offenbarung der Erfindung

Die EP-A-125 038 (entsprechend der EP 84302442, von der die vorliegende Anmeldung abgeteilt ist) offenbart und beansprucht derartiges retroreflektierendes Folienmaterial, bei welchem die Abschnitte der Oberflächen der Mikrokugeln, die aus der ersten Schicht nach außen ragen, weitgehend in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die EP-A-125 038 offenbart und beansprucht außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen retroreflektierenden Folienmaterials.
Die vorliegende Erfindung gewährt ein elastomeres, retroreflektierendes Folienmaterial mit eingebetteten Linsen, das unter gleichzeitiger Bewahrung nützlicher retroreflektierender Eigenschaften wiederholt gestreckt und entspannt werden kann, umfassend:
(a) eine Monoschicht von transparenten Glasmikrokugeln;
(b) ein Folienmaterial, worin die Mikrokugeln eingebettet sind, umfassend:
(i) eine transparente polymere Beabstandungsschicht, die unter der Rückseite der Mikrokugeln liegt und eine Oberfläche aufweist, die von der Rückseite der Mikrokugeln beabstandet ist und sich den gekrümmten Oberflächen der Mikrokugeln anpaßt; sowie
(ii) transparente polymere Deckschicht, welche die vordere Oberfläche der Mikrokugeln bedeckt; sowie
(c) eine gerichtet reflektierende Schicht, die auf der angepaßten Rückseite der Beabstandungsschicht aufgetragen ist; wobei diese polymeren Schichten elastomere Materialien umfassen, die es dem Folienmaterial ermöglichen, wiederholt auf mindestens 125 Prozent ihrer ursprünglichen Abmessungen gestreckt zu werden und bei Rücknahme der Streckspannung rasch im wesentlichen ihre ursprünglichen Abmessungen wieder anzunehmen, so daß sie einfallendes Licht reflektieren.
Vorzugsweise sind die Mikrokugeln gemäß der vorliegenden Erfindung in der ersten Schicht bis zu Tiefen eingebettet, bei denen die äußeren Ränder der nichteingebetteten Abschnitte der Mikrokugeln weitgehend ausgerichtet bleiben, wobei die Mikrokugeln in geringeren Zahlen pro Flächeneinheit aufgebracht werden, als sie ansonsten erhalten werden, und die Mikrokugeln in einem breiteren Bereich von Durchmessern verwendet werden, als es allgemein als optimal angesehen wird, - insgesamt um weitere Verbesserungen in der Winkeligkeit zu erhalten. Ferner wird das Auflaminieren vorzugsweise durch Verwendung eines Polsterbands erzielt, welches ein polymeres Material aufweist, das in die zweite Polymerschicht eingreift und während der Laminierungsstufe zu einer Beschaffenheit erweicht, die weicher ist oder eine geringere Viskosität hat als die zweite Polymerschicht
Es wurde festgestellt, daß in der beschriebenen Weise hergestelltes Folienmaterial eine Winkeligkeit aufweist, die nie zuvor in einem retroreflektierenden Folienmaterial mit eingebetteten Linsen erzielt worden war. Beispielsweise beträgt im Gegensatz zu dem konventionellen Helligkeits- Halbwinkel von etwa 30º bis 45º wie vorstehend ausgeführt der Helligkeits-Halbwinkel für erfindungsgemäßes Folienmaterial in der Regel 50º oder darüber und vorzugsweise 60º oder mehr über mindestens einer Achse des Folienmaterials. Darüber hinaus ist das neuartige Folienmaterial bei sehr hohen Einfallswinkeln bis zu 90º reflexionsfähig, während konventionelle Folienmaterialien mit eingebetteten Linsen bei Einfallswinkeln oberhalb von etwa 65º wenn überhaupt, dann nur eine geringe Reflexion aufweisen.
Ohne an einen speziellen Mechanismus oder eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die überlegene Winkeligkeit des neuartigen Folienmaterials mindestens teilweise auf die Tatsache zurückgeführt werden kann, daß in einem derartigen Folienmaterial die Beabstandungsschicht in einer weitgehend konstanten Dicke um einen großen Teil der Hinterseite der Mikrokugeln angepaßt ist. Aufgrund der flachen Einbettung der Mikrokugeln in der ersten Schicht gibt es einen großen, nichtausgefüllten Zwischenraum zwischen den Mikrokugeln, der überschüssige Teile der Beabstandungsschicht während des Auflaminierens der Beabstandungsschicht auf die Mikrokugeln aufnehmen kann und dadurch eine Ansammlung des Materials der Beabstandungsschicht vermeidet, das anderenfalls die Beabstandungsschicht über den Abschnitten der Hinterseite der Mikrokugeln dicker machen würde. Darüber hinaus ermöglicht die Ausrichtung der Hinterseiten der Mikrokugeln, daß die Beabstandungsschicht gleichförmiger auf die einzelnen Mikrokugeln unabhängig von ihrer Größe aufgebracht werden kann. Die Kontrolle über die Dichte der Mikrokugeln pro Flächeneinheit verbessert darüber hinaus die Anpassung der Beabstandungsschicht, was auch für die Verwendung eines plastifizierbaren Polsterbandes beim Auflaminieren gilt.

Hinzukommender Stand der Technik

Von früheren Autoren wurde, abgesehen von denen der US-P-4 367 920, in retroreflektierendem Folienmaterial mit eingebetteten Linsen eine vorgeformte Beabstandungsfolie verwendet. In einer der in der US-P-3 795 435 offenbarten Vorgehensweisen trug die vorgeformte Beabstandungsfolie eine Klebstoffschicht, in die zunächst Glaskugeln oder Mikrokugeln eingebettet und von ihr getragen wurden, wobei der Klebstoff während der Anpassung der Folie um die Mikrokugeln herum zwischen die Mikrokugeln gedrückt wurde. Der Klebstoff nahm den Zwischenraum zwischen den Mikrokugeln ein, so daß entsprechend den Darstellungen der Patentschrift die Mikrokugeln bis zu mehr als 60 % ihres Durchmessers in der Klebstoffschicht und den hinzugefügten Deckschichten eingebettet zu sein schienen (die Schichten 12, 14 und 15 in Fig. 6 der US-P-3 795 435). Es verblieben weniger als etwa 40 % des Durchmessers der Mikrokugeln, um die sich die Beabstandungsfolie anpassen mußt. Das Ergebnis ist, daß es zwischen den Mikrokugeln zur Aufnahme der Beabstandungsfolie zu wenig Raum gab und das Folienmaterial nicht die hohe Winkeligkeit wie das der vorliegenden Erfindung zeigte.
Darüber hinaus wäre es schwierig, obgleich aus den Zeichnungen der Patentschrift dieses Tatsache nicht hervorgeht, den Klebstoff auf der Beabstandungsfolie, in die die Glaskugeln oder Mikrokugeln zunächst eingebettet sind, vollständig von der Hinterseite der Mikrokugeln während der Verformung der Beabstandungsfolie um die Mikrokugeln herum herauszudrücken. Soweit der Klebstoff nicht herausgedrückt ist, werden der Zwischenraum zwischen den Mikrokugeln und einer gerichtet reflektierenden Schicht, die auf der Beabstandungsfolie aufgetragen ist, übermäßig groß sein, so daß die gerichtet reflektierenden Schicht nicht vollständig mit den Brennpunkten der Mikrokugeln für das auf das Folienmaterial in höheren Einfallswinkeln auftreffende Licht ausgerichtet sein wird.
Die Patentschrift befaßt sich außerdem in Spalte 8, Zeilen 8 bis 24, mit der Verwendung einer vorgeformten Deckfolie. Danach werden die Glaskugeln auf der Deckfolie angeordnet, wonach die vorgeformte Beabstandungsfolie mit einem "Klebstoff in geeigneter Dicke" beschichtet wird und um die Glaskugeln herum geformt wird. Nach den Angaben der Patentschrift ist das Maß der Verformung der Beabstandungsfolie "überwiegend abhängig von der Dicke der Klebstoffschicht und dem Andruck der Walzen o.dgl.", wobei jedoch kein Hinweis erfolgt, daß eine Konstruktion erhalten werden würde, die von der in den Zeichnungen dargestellten verschieden ist.
Weitere Vorschläge zum Laminieren einer vorgeformten Beabstandungsfolie in ein retroreflektierendes Folienmaterial werden in den US-P-4 023 889, 4 104 102 und 4 226 658 beschrieben. Bei all diesen Vorschlägen werden Glasmikrokugeln zunächst teilweise in eine zweischichtige Deckfolie (entsprechend der Beschreibung in der US-P-4 023 889) eingebettet, wonach die Beabstandungsfolie über den hervorragenden Mikrokugeln auflaminiert wird. Wie in Fig. 9 der US-P-4 023 889 dargestellt, sind die Mikrokugeln bis zu einer Tiefe von mehr als 50 % ihres mittleren Durchmessers tief in die Deckfolie eingebettet worden, mit dem Ergebnis, daß die Beabstandungsfolie entsprechend Fig. 9 der US-P-4 023 889 wenig Eindringung zwischen den Mikrokugeln aufweist. Die Eindringung ist außerdem durch die Tatsache begrenzt, daß die Beabstandungsfolie vor dem Laminieren metallisiert ist, wodurch sie steifer wird; während in der US-P-4 226 658 die Beabstandungsfolie aus einem Papierträger ausgeführt worden ist, durch das Maß begrenzt ist, bis zu dem die Beabstandungsfolie verformt werden kann. Außerdem werden die Mikrokugeln durch die Unterseite der zwei Schichten der Deckfolie in Kontakt mit der Deckschicht gepreßt, was eher zur Ausrichtung der Vorderseiten der Mikrokugeln führt als zur Ausrichtung der Rückseiten wie in dem bevorzugten Folienmaterial der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1, 2 und 5 schematische Darstellungen der Apparatur zur Herstellung des erfindungsgemaßen Folienmaterials (Fig. 1A, 2A und 2B sind vergrößerte Querschnittansichten des Folienmaterials, das auf der in Fig. 1 bzw. 2 gezeigten Apparatur verarbeitet wird);
Fig. 3 eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen repräsentativen Folienmaterials;
Fig. 4 eine Querschnittansicht durch ein repräsentatives retroreflektierendes Folienmaterial bekannter Ausführung;
Fig. 6 zeigt eine Reihe von Kurven des Verlustmoduls in Pascal (dyn/cm²) in Abhängigkeit von der Temperatur in ºC für eine Reihe von polymeren Materialien, die eine Eigenschaft aufweisen, welche zur Erzielung von erfindungsgemäßem retroreflektierendem Material geeignet ist; und
Fig. 7 zeigt eine Reihe von Kurven der retroreflektiven Helligkeit in Candela pro Lumen einfallendes Licht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichts für beispielhaftes erfindungsgemäßes Folienmaterial sowie ein repräsentatives Folienmaterial bekannter Ausführung.

Detaillierte Beschreibung

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehender beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde ein ionisch vernetztes Copolymer aus Ethylen und Methacrylsäure mit einem Schmelzindex von 0,6 und auf ultraviolettes Licht stabilisiert (Surlyn 1706 UV03, erhalten bei DuPont) durch einen dünnen Schlitz auf eine 50 Mikrometer (2 mil) ((1 mil = 25,4 Mikrometer)) dicke Polyethylenterephthalat (PET)-Trägerfolie unter Anwendung von Standardbedingungen der Folienextrusion extrudiert. Der Extruder, die Schlitzdicke und Geschwindigkeit der PET-Trägerfolie wurden so eingestellt, daß für die extrudierte Schicht eine Dicke von 50 Mikrometer (2 mil) erhalten wird.
Unter Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Apparatur wurden Mikrokugeln in die extrudierte Schicht der beschriebenen Verbundfolie eingebettet. In Fig. 1 ist die Verbundfolie mit 10 gekennzeichnet, die extrudierte Schicht der Verbundfolie mit 10a und die PET-Trägerfolie mit 10b. Die Verbundfolie 10 wurde um eine Walze 11 gezogen, die auf 115,5 ºC (240 ºF) erhitzt war, und zwar mit der PET-Schicht 10b an der beheizten Walze und der extrudierten Schicht loa von der Walze abgewandt. Eine Wanne 12 war so angeordnet, daß die Mikrokugeln um die beheizte Walze 11 ein dichtgepacktes Bett bildeten, wobei die Schale 12 Glasmikrokugeln mit einem mittleren Durchmesser von 56 Mikrometer, einer Bereichsbreite von etwa 20 Mikrometer und einem Brechungsindex von 2,26 enthielt. Die Verbundfolie wurde um eine Walze geführt, die extrudierte Schicht 10a wurde geringfügig klebrig, und es wurde eine Monoschicht der Mikrokugeln an dieser Schicht adhäriert. Nach dem Verlassen der Walze wurde die Verbundfolie mit Hilfe Vibrators 13 leicht vibriert, um alle überschüssigen Mikrokugeln zu entfernen, und wurde sodann zu einer zweiten Walze 14 weitergeführt, die auf 160,0 ºC (320 ºF) erhitzt war.
Die mit Mikrokugeln beschichtete Seite der Folie lief zur Walze 14 und nach einem Umlauf von etwa 18 inch ((1 inch = 2,54 cm)) um die Walze kam die Folie in einen Eingriff mit einer Einzugswalze 15, die am Austritt aus der Walze 14 und der Einzugswalze 15 auf 104,4 ºC (220 ºF) erhitzt war, wobei festgestellt wurde, daß die Mikrokugeln in die extrudierte Schicht loa zu etwa 20...40 Prozent ihres Durchmessers gedrückt waren und die nichteingebetteten Oberflächen der Mikrokugeln weitgehend in einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet waren. Die jetzt mit Mikrokugeln bedeckte Folie 10 wurde um eine Kühlwalze 17 geführt und danach zu einer Rolle 18 zur Lagerung für die Weiterverarbeitung aufgewickelt (wahlweise kann die Weiterverarbeitung in-line mit der in Fig. 1 dargestellten Apparatur erfolgen).
Ein Polsterband wurde aus einem Polyesterharz hergestellt (Vitel PE307-Harz, verfügbar bei Goodyear Chemical Company, das wohl ein Reationsprodukt von Ethylenglykol, Neopentylglykol, Sebacinsäure, Isophathalsäure und Terephthalsäure ist). Dieses Harz wurde in einer 50:50-Mischung von Methylethylketon und Toluol aufgelöst, um eine Lösung mit 40 Gewichtsprozent Feststoffen zu erzeugen, die Lösung wurde auf eine 50 Mikrometer (2 mil) dicke PET-Fohe aufgetragen und die aufgetragene Lösung vollständig getrocknet. Der getrocknete Auftrag hatte eine Dicke von 25 Mikrometer (1 mil). Anstelle der Lösemittelbeschichtung könnte der Polyester auch extrudiert werden, um die Verwendung von Lösemittel zu vermeiden.
Dieses Polsterband wurde sodann mit einer Schicht extrusionsbeschichtet, die als die Beabstandungsschicht oder -folie in dem eigentlichen retroreflektierenden Folienmaterial dienen sollte. Die Schicht wurde aus einem anderen ionisch vernetzten copolymer aus Ethylen und Methacrylsäure mit einem Schmelzindex von 14 (Surlyn 1702) erzeugt und durch einen Schlitz auf die trockene Oberfläche des beschichteten Polyesterharzes auf dem Polsterband extrudiert. Die Extrusionsbedingungen wurden so eingestellt, daß eine extrudierte Schicht einer Dicke von etwa 20 Mikrometer (0,75 mil) erhalten wurde.
Das Polsterband wurde mit der extrudierten Beabstandungsschicht sodann auf die zuvor hergestellte, mit Mikrokugeln bedeckte Folie 10 unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Apparatur auflaminiert ((kaschiert)). Die mit Mikrokugeln bedeckte Folie 10 und das mit der Beabstandungsschicht bedeckte Polsterband 19 (bestehend aus der PET- Folie 19a, dem aufgetragenen Polyesterharz 19b und der Beabstandungsschicht 19c aus ionischem Copolymer) wurden miteinander zwischen einer Einzugswalze 20 und einer beheizten Walze 21 gepreßt. Die Walze 21 war auf 137,8 ºC (280 ºF) erhitzt. Bei dieser Temperatur hat das ionisch vernetzte Copolymer in der Schicht 10a eine höhere Viskosität der Schmelze als das ionisch vernetzte Copolymer in der Schicht 19c, und letztere hatte eine höhere Viskosität der Schmelze als das Polyesterharz in der Schicht 19b. Diese Viskositätsunterschiede der Schmelzen führten zu den folgenden Änderungen in der Zusammenfügung während der Aufbringung des Druckes zwischen der beheizten Walze und der Einzugswalze: Die Mikrokugeln blieben in ihrer ursprünglichen Höhe in der Schicht 10a des Copolymers mit der höheren Viskosität der Schmelze; die Beabstandungsschicht 19c des copolymers mit der niedrigeren Viskosität der Schmelze wurde erweicht und um die Abschnitte der Mikrokugeln herumgedrückt, die aus der Schicht 10a herausragten und entsprechend den gekrümmten Oberflächen der Mikrokugeln angepaßt und die Schicht 19b aus Polyesterharz verformte sich und wurde fließend, um die beschriebene Anpassung der Schicht 19c zu ermöglichen.
Nach ihrer Passage der beheizten Walze 20 und der Einzugswalze 21 wurden die mit Mikrokugeln bedeckte Folie 10 und das mit der Beabstandungsschicht bedeckte Polsterband 19 zu einer Anordnung 22 zusammengefügt, die sodann durch Umlauf um eine Kühlwalze 23 gekühlt wurde. Danach wurde das Polsterband (Schichten 19a und 19b) abgezogen und zu einer Rolle 24 aufgewickelt. Das verbleibende Produkt 25, umfassend die Polyester-Trägerfolie 10b und die auflaminierten Schichten 10a und 19c mit den zwischen den Schichten eingebetteten Mikrokugeln, wurde sodann entsprechend der Darstellung zu einer Vorratsrolle 26 aufgewickelt, wobei die Folie alternativ direkt zu Stationen hätte geführt werden können, die das retroreflektierende Folienmaterial fertigstellen.
Das Produkt 25 wurde danach von der Vorratsrolle abgewickelt und auf die angepaßte Oberfläche der Schicht 19c zur Erzeugung einer gerichtet reflektierenden Schicht mit Aluminium bedampft. Die Polyester-Trägerfolie 10b wurde sodann entfernt und auf die bedampfte Oberfläche ein Silicon-beschichteter Release-Liner laminiert, der mit einem Haftklebstoff auf Acrylatbasis beschichtet war, um ein fertiges retroreflektierendes Folienmaterial zu erzeugen, wie es in Fig. 3 mit den durchgezogenen Linien dargestellt wird. Dieses fertige Produkt umfaßt die Schicht 10a des copolymers mit der höheren Viskosität der Schmelze, das als eine Deckschicht dient; die Glasmikrokugeln 27; die angepaßte Schicht 19c des Copolymers mit der niedrigeren Viskosität der Schmelze, die als eine Beabstandungsfolie oder -schicht dient; die Schicht 28 des aufgedampften Aluminiums; die Schicht 29 des Haftklebstoffes und den Release-Liner 30.
Das Retroreflexionsvermögen des fertiggestellten Folienmaterials wurde sodann mit einem Retroluminometer gemessen, wie es in der United States Defensive Publication T987.003 beschrieben wurde. Dieses Gerät projektiert einen Lichtkreis mit einem Durchmesser von einem Inch auf eine Probe des Folienmaterials und mißt das in einem ausgewählten Streuwinkel zurückkehrende Licht. Bei einem kleinen Einfallswinkel von 4º (anstelle von 0º zum Eliminieren der gerichteten Reflexion von der Oberseite des Folienmaterials) und 0,2º Streuwinkel wurde ein Retroreflexionsvermögen des fertiggestellten Folienmaterials von 100 Candela pro Lumen ermittelt. Das Retroluminometer wurde sodann aus der Senkrechten ausgelenkt, wobei der gleiche Lichtstrahl weiter auf die Probe projektiert wurde. Der Winkel, bei dem das Folienmaterial die Hälfte der Helligkeit (50 Candela pro Lumen) hat, wurde mit 52º ermittelt, und zwar bei Messung bandabwärts und 65º bei Messung quer zum Band. Einige Proben des Folienmaterials des Beispiels blieben auch wahrnehmbar reflexionsfähig bei 85º in der Richtung quer zum Band.
Die hervorragende Winkeligkeit, die durch die Messungen des Retroreflexionsvermögens entsprechend den Angaben in dem vorangegangenen Abschnitt repräsentiert wird, steht in scharfem Gegensatz zu der Winkeligkeit von konventionellen, kommerziellen retroreflektierenden Folienmaterialien, die Helligkeits-Halbwinkel von etwa 30º bis 45º aufweisen und bei Einfallswinkeln von etwa 65º im wesentlichen nicht reflexionsfähig sind. Fig. 3 und Fig. 4 veranschaulichen eine Grundlage für eine zumindestens teilweise Erklärung der gemessenen Überlegenheit der Winkeligkeit. Wie Fig. 3 zeigt, wird ein auf das Folienmaterial in einem hohen Einfallswinkel, alpha (α), auftreffender Lichtstrahl 31 durch eine Mikrokugel 27 und Beabstandungsschicht 19c in Verbindung mit der gerichtet reflektierenden Schicht 28 durchgelassen, die tief zwischen die Mikrokugeln eindringt und sich gut der Form der Mikrokugeln, hinter denen sie angeordnet ist, anpaßt. Der Lichtstrahl 31 wird reflektierend durch die gerichtet reflektierende Schicht 28 zur Lichtquelle hin zurückgeworfen. Im Gegensatz dazu ist beim konventionellen retroreflektierenden Folienmaterial, wie es in Fig. 4 gezeigt wird, die Beabstandungsschicht 32 nicht in dem Maße vollständig um die Mikrokugeln angepaßt und die gerichtet reflektierende Schicht nicht in dem Maße konzentrisch um die Mikrokugeln angepaßt wie in dem erfindungsgemäßen Folienmaterial. Die Folge ist, daß ein Lichtstrahl 33, der auf das Folienmaterial bekannter Ausführung in dem Einfallswinkel alpha (α) auftrifft, nicht reflektierend durch die gerichtet reflektierende Schicht zur Lichtquelle hin zurückgeworfen wird, sondern anstelle dessen innerhalb des Folienmaterials oder zu irgendeiner Stelle außerhalb des Folienmaterials gestreut wird.
Es kann noch erwähnt werden, daß Messungen der Winkeligkeit auf dem Folienmaterial oder an einer Stelle auf dem Folienmaterial ausgeführt werden sollten, wo das reflektierte Licht weiß ist und nicht eine signifikante blaue oder gelbe Schattierung zu diesem hat. Die Reflexion von einem retroreflektierenden Folienmaterial kann vorteilhaft oder nachteilig beeinflußt werden, wenn die Beabstandungsschicht dicker oder dünner ist als das Optimum, was sich durch eine blaue oder gelbe Schattierung des reflektierten Lichts manifestiert. Wenn das reflektierte Licht weiß ist, werden genauere Ergebnisse erhalten.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß
(a) das ionische Copolymer mit hoher Viskosität der Schmelze der Schicht 10a, in der die Mikrokugeln teilweise eingebettet sind, ersetzt wurde durch ein thermoplastisches, aliphatisches Polyurethanharz mit einem Schmelzindex von 17,2 ("Q-thane" PNO3-93E von der K. J. Quinn);
(b) die Walze 14 in Fig. 1 auf 121,1 ºC (250 ºF) erhitzt wurde;
(c) das Polsterband ein kommerziell verfügbares Band war, umfassend ein mit Polyethylen kaschiertes Papier, bei dem das Polyethylen einen Schmelzindex von etwa 10 hatte und die Polyethylenbeschichtung eine Dicke von etwa 1 mil aufwies;
(d) das ionische Copolymer mit niedriger Viskosität der Schmelze in der Beabstandungsschicht 19c ersetzt wurde durch ein thermoplastisches, aliphatisches Polyurethanharz mit einem Schmelzindex von 2,6 ("Q-thane" P342-9L von der K. J. Quinn) sowie
(e) die beheizte Walze 21 in Fig. 2 zum Laminieren des mit Mikrokugeln bedeckten Bandes 10 verwendet wurde und das mit der Beabstandungsschicht bedeckte Polsterband 19 auf 160,0 ºC (320 ºF) erhitzt wurde (der Schmelzindex wurde nach der Methode der ASTM D1238 unter Anwendung der Bedingung (e) für Polyethylen und Verwendung einer Temperatur von 175 ºC und einer Belastung von 5.000 g für die Polyurethanharze gemessen).
Das Retroreflexionsvermögen des fertigen reflektierenden Folienmaterials betrug etwa 110 Candela pro Lumen für in einem Einfallswinkel von 5º einfallendes Licht, wobei das Folienmaterial Hellingkeits-Halbwinkel von 47º bandabwärts und 55º quer zum Band zeigte.
Das Folienmaterial dieses Beispiels zeigte ein neuartiges Streckvermögen ((Dehnbarkeit)) für das retroreflektierende Folienmaterial. Beispielsweise bewahrte das Folienmaterial 91 % seiner ursprünglichen reflektierenden Helligkeit, wenn es zehnmal auf 125 % seiner ursprünglichen Abmessungen mit einer Relaxation von 10 Sekunden zwischen den Dehnungen gestreckt wurde und sodann die reflektierende Helligkeit 5 Minuten nach Beendigung des Dehnens gemessen wurde.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Verbundfolie 10 durch eine Verbundfolie ersetzt wurde, die aus einer UV-stabilisierten, 1 mil dicken PET-Fohe (Verwendung eines Stabilisiermittels entsprechend der Beschreibung der US-P-3 580 927 mit einer Grundierung entsprechend der Beschreibung der US-P-3 188 266) und einer 1 mil dicken Schicht aus ionisch vernetztem Copolymer aus Ethylen und Methacrylsäure mit einem Schmelzindex von 5 (Surlyn 1652 SR) bestand. Die Mikrokugeln waren teilweise in der copolymerfolie eingebettet, und die gesamte Zweischicht-Verbundfolie wurde in das fertige vollständige reflektierende Folienmaterial einbezogen anstelle von der PET-Fohe abgezogen zu werden. Die Walze 14 in Fig. 1 wurde auf 137,8 ºC (280 ºF) erhitzt. Das fertige reflektierende Folienmaterial hatte ein Reflexionsvermogen von etwa 90 Candela pro Lumen bei einem Einfallswinkel von -4º bei einer Messung entsprechend der vorstehenden Beschreibung und Helligkeits-Halbwinkeln von 55º bandabwärts und 65º quer zum Band.

Beispiel 4

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß kein Polsterband verwendet wurde und die Laminierung der Beabstandungsschicht auf die mit Mikrokugeln bedeckte Schicht durch Methoden der Vakuumformung ausgeführt wurde. Es wurde ionisches Copolymer (Surlyn 1702) mit niedrigerer Viskosität der Schmelze für die Beabstandungsschicht verwendet, jedoch wurde das Copolymer auf eine 50 Mikrometer (2 mil) dicke PET-Fohe anstelle auf das Polsterband aufgetragen. Die in Beispiel 1 beschriebene, mit Mikrokugeln bedeckte Folie 10 wurde auf eine Vakuum-Grundplatte aufgelegt, wobei sich die Mikrokugeln auf der der Vakuum-Grundplatte der gegenüberliegenden Seite befanden. Die PET-Trägerfolie wurde von dem ionischen Copolymer mit niedrigerer Viskosität der Schmelze abgezogen, indem letztere als eine freie Folie zurückblieb und sodann auf die mit Mikrokugeln bedeckte Folie aufgetragen. Die freie Copolymerfolie war länger und breiter als die mit Mikrokugeln bedeckte Folie 10 und die Vakuum- Grundplatte und wurde so angeordnet, daß sie die gesamte Vakuum-Grundplatte und die mit Mikrokugeln bedeckte Folie bedeckte. Es wurde ein Vakuum gezogen, das die freie Copolymerfolie auf die Vakuum-Grundplatte und an die Mikrokugeln herabzog. Die Zusammenfügung wurde mit einer Heißluftpistole erhitzt, die die freie Copolymerfolie plastifizierte und dem Vakuum ermöglichte, das Anformen der Folie um die hervortretenden Abschnitte der Mikrokugeln herum zu vervollständigen und eine Verklebung der Folie mit den Mikrokugeln und den Abschnitten der Folie 10 zwischen den Mikrokugeln zu erzielen.
Wie die vorangegangenen Beispiele veranschaulichen, können die Deckfolie und die Beabstandungsfolie des erfindungsgemäßen retroreflektierenden Folienmaterials aus einer Vielzahl von polymeren Materialien gebildet werden. Normalerweise verfügen diese polymeren Materialien über ein thermoplastisches Stadium, das durch das thermoplastische Erweichen von teilweise amorphen oder halbkristallinen thermoplastischen Polymeren gekennzeichnet ist, währenddessen Mikrokugeln in die Folien und die miteinander laminierten Folien eingebettet werden können. Der amorphe Charakter der Polymere ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie über einen sehr breiten Temperaturbereich schmelzen oder weich werden und nur mäßige oder allmähliche Änderungen der Viskosität der Schmelze zeigen, wenn der Temperaturanstieg durch den Schmelzbereich hindurchläuft, anstatt einen scharf ausgeprägten Schmelzpunkt und starke Änderungen der Viskosität der Schmelze aufzuweisen, wenn der Temperaturanstieg durch den Schmelzpunkt geht.
Diese Charakteristik ist in Fig. 6 veranschaulicht, wo der Verlustmodul von repräsentativen polymeren Materialien in Abhängigkeit von der Temperatur aufgetragen ist. Der Verlustmodul wurde auf einem "Rheometrics Mechanical Spectrometer" gemessen, bei dem eine plättchenförmige Probe des Materials mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Dicke von etwa 2 mm zwischen einem Drehmomentenwandler auf der einen Seite und einem Torsionsantrieb oder Schwingmechanismus auf der anderer Seite eingespannt wurde. Die Proben wurden sodann einer Anfangsdehnung von 1...2 % bei einer Frequenz von 10 Hz mit zunehmender Temperatur ausgesetzt. Der Rotationsbetrag, gemessen vom Drehmomentenwandler, der in bezug auf den Antriebsmechanismus außer Phase ist, ist ein Maß für die Viskosität des zu prüfenden Materials und wird in Pascal (dyn/cm²) auf der Ordinate der graphischen Darstellung aufgetragen. Die Kurven A und B in Fig. 5 zeigen den für das Material von 10a in Beispiel 1 (d.h. Surlyn 1706) bzw. Beispiel 2 (d.h. Q-thane PN03-93E) gemessenen Verlustmodul. Die Kurven C, D und E zeigen den für Ethylen/Vinylacetat, Celluloseacetat und Polyethylenterephthalat gemessenen Verlustmodul.
Die besten Ergebnisse werden bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Materialien erhalten, die Eigenschaften aufweisen, wie sie in den Kurven A und B dargestellt sind, bei denen es ein Plateau oder eine allmähliche Viskositätsänderung über einen größeren Temperaturbereich von beispielsweise 50 ºC oder 75 ºC oder mehr im Erweichungsbereich des Materials gibt. Wenn der Verlustmodul beispielsweise einen Wert von etwa 10 Pascal (10&sup6; dyn/cm ) erreicht, bewirkt ein nachfolgendes Erhitzen des Materials der Kurven A und B über einen solchen Temperaturbereich die Änderung des Verlustmoduls um weniger als eine Zehnerpotenz. Ein derartiger breiter Erweichungsbereich und mäßige oder allmähliche Änderung der Viskosität der Schmelze erleichtern die Verarbeitung und ermöglichen eine kontrollierte Einführung von Mikrokugeln mit den angestrebten Tiefen in die Deckfolie. Aufgrund des breiten Erweichungsbereichs ist ein gewisser Druck erforderlich, um die Mikrokugeln in die Folie zu drücken, wodurch die nichteingebetteten Ränder der Mikrokugeln zu einer Ausrichtung in einer gemeinsamen Ebene neigen, d.h. an der Oberfläche eines Werkzeugs, wie beispielsweise einer Andruckwalze, mit der die Mikrokugeln eingedrückt und Druck aufgebracht wird. Ein breiter Erweichungsbereich ermöglicht ebenfalls die Ausformung der Beabstandungsfolie zu einer weitgehend konstanten Dicke über den hervorragenden oder nichteingebetteten Rändern der Mikrokugeln.
Das polymere Material des Polsterbandes sollte zu einer geringeren Viskosität erweichen, d.h. es sollte einen geringeren Verlustmodul aufweisen als die zweite Polymerschicht während des Laminierungsprozesses. Beispielsweise zeigt das in dem Polsterband von Beispiel 1 verwendete Polyesterharz einen Verlustmodul bei Laminierungstemperatur von etwa 140 ºC (280 ºF) von etwa 6 x 10&sup4; Pa (6 x 10&sup5; dyn/cm²), während das in dem Polsterband von Beispiel 2 verwendete Polyethylen einen Verlustmodul bei Laminierungstemperatur von etwa 160 ºC (320 ºF) von 2,6 x 10&sup4; Pa (2,6 x 10&sup5; dyn/cm²) aufweist.
In dem fertigen Folienmaterial der vorliegenden Erfindung sollten die Polymerfolien nicht nennenswert bei Temperaturen unterhalb von etwa 100 ºC (200 ºF) erweichen, um die für das Produkt während der zu erwartenden Einsatzbedingungen benötigte Formstabilität zu bewahren. Wenn bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Folienmaterials Trägerbänder aus Polyester verwendet werden, sollten die polymeren Materialien bei Temperaturen unterhalb von etwa 200 ºC (400 ºF) erweichen, wenn Polyester seine Formstabilität verliert.
Die Materialien der Deck- und Beabstandungsfolien oder -schichten sollten untereinander kompatibel sein und miteinander und/oder mit den Mikrokugeln eine gute Verklebung erzeugen. Die erforderliche Klebhaftung kann getestet werden, indem Folien aus den Materialien untereinander oder mit einer Platte des Materials laminiert werden, aus dem die Mikrokugeln gefertigt sind. Vorzugsweise ist die Haftung zwischen den Komponenten größer als die Zugfestigkeit der Materialien.
Außerdem kann das Material der Beabstandungsfolie vorzugsweise mit Metall in einem Vakuumbedampfungsprozeß beschichtet werden. Beispielsweise sollte das Polymer keine Moleküle in einem Vakuum mit einer Menge abgeben, die die Metallabscheidung beeinträchtigt, so daß eine gleichmäßig haftende Metallfolie gebildet wird.
Acrylharze, aliphatische Urethane und Polyester sind wegen ihrer Außenbeständigkeit besonders verwendbare polymere Materialien. Darüber hinaus werden in die polymeren Folien in der Regel Wetterstabilisatoren einbezogen, wie beispielsweise UV-Absorber, Antioxidantien und Materialien, die innerhalb der Folien chemische Radikale abfangen oder ihre Wirkung verzögern. Ionomere (d.h. ionisch vernetzte Polymere, wie beispielsweise die in den Beispielen verwendeten Copolymere, insbesondere Copolymere von Ethylen und einer Acryl- oder Methacrylsäure), Vinyle, Fluorpolymere, Polyethylene, Celluloseacetat-butyrat, Polycarbonate sowie Polyacrylate, sind weitere Beispiele für Polymere, die in den erfindungsgemäßen Folienmaterialien verwendet werden können. Bei einigen Anwendungen werden Schwierigkeiten in einem speziellen Polymer durch Verwendung einer mehrschichtigen Folie überwunden, wodurch beispielsweise ein Polymer, das über einen kurzen Temperaturbereich erweicht, als eine Schicht mit einzudrückenden Mikrokugeln noch verwendbar ist, da die Mikrokugeln lediglich bis zu der Höhe einer Trägerfolie absinken, in der die plastifizierbare Schicht gehalten wird.
Vorzugsweise wird eine gerichtet reflektierende Schicht auf die Beabstandungsfolie oder -schicht aufgebracht, nachdem die Folie in das Produkt des Folienmaterials ((Flächengebildes)) laminiert wurde und sich den Mikrokugeln angepaßt hat. Die gerichtet reflektierende Schicht kann auch auf die Beabstandungsfolie vor dem Laminierungsschritt aufgebracht werden, neigt in diesem Fall jedoch zum Reißen während des Schrittes der Laminierung und der Anpassung, wodurch die Reflexionshelligkeit vermindert wird. Außerdem ist die gerichtet reflektierende Schicht etwa steif und kann die Anpassung der Beabstandungsfolie an die Mikrokugeln herabsetzen und bewirken, daß sie sich eher kräuselt als glatt anpaßt.
Zusätzlich zu dem Vorgenannnten können zahlreiche andere Schichten in das erfindungsgemäße Folienmaterial einbezogen werden. Beispielsweise lassen sich eine oder mehrere Schichten zu der Deckfolie hinzufügen, um die Wetterfestigkeit zu verbessern (z.B. durch Verwendung einer Acrylharzschicht), oder um zusätzliche Härte zu schaffen (z.B. durch Verwendung einer Epoxy-terminierten Silanschicht), oder um die Reinigungsfähigkeit zu verbessern (z.B. durch Verwendung einer Polytetrafluorethylenschicht).
In der Regel werden Klebstoffe oder andere Schichten über der gerichtet reflektierenden Schicht aufgebracht, um das Folienmaterial zu vervollständigen. Derartige Schichten schützen die gerichtet reflektierende Schicht und haben außerdem in der Regel eine funktionelle Aufgabe, wie beispielsweise das Aufkleben des Folienmaterials auf ein Substrat. Normalerweise werden konventionelle Haftklebstoffe verwendet, wie beispielsweise Klebstoffe auf Acrylatbasis, oder durch Wärme oder Lösemittel aktivierte Klebstoffe, die mit Hilfe konventioneller Verfahren aufgebracht werden können, z.B. indem eine vorgeformte Klebstoffschicht auf ein Trägerband oder Release-Liner auf die gerichtet reflektierende Schicht laminiert wird.
Die Dicke der Beabstandungsfolie wird durch den Brechungsindex und den mittleren Durchmesser der Mikrokugeln sowie durch den Brechungsindex des Materials der Deckschicht und der Beabstandungsschicht bestimmt. Der Brechungsindex liegt normalerweise im Bereich von 2,0...2,5 und typischer etwa 2,2...2,3, in welchem Fall die Dicke der Beabstandungsfolie hinter den Mikrokugeln etwa ein Viertel des mittleren Durchmessers der Mikrokugel betragen sollte. Der mittlere Durchmesser der Mikrokugeln kann im Bereich von mindestens 40 bis 120 Mikrometer liegen, vorzugsweise jedoch zwischen etwa 50 und 90 Mikrometer. Die Mikrokugeln können behandelt werden, z.B. mit einem Haftvermittler, wie beispielsweise einem Aminosilan, um die Bindung der Mikrokugeln mit den polymeren Folien zu verbessern.
Die Größe der Mikrokugeln unterliegt statistischen Schwankungen, was insofern von Bedeutung ist, daß sie einen größeren Spielraum der Dicke zulassen, die die Beabstandungsfolie oder -schicht in dem fertigen Folienmaterial zeigen muß. Einige Mikrokugeln werden innerhalb eines breiten Durchmesserbereichs der Mikrokugeln, d.h. eines Bereichs von Durchmessern gleich etwa 50 % des mittleren Durchmessers der Mikrokugeln oder darüber, in einer geeigneten Größenrelation zur Beabstandungsfolie vorliegen, selbst wenn die Beabstandungsfolie von ihrer vorgesehenen Dicke aufgrund von Ungenauigkeit während der Extrusion oder Laminierung abweicht. Bei einer breiten Schwankung der Durchmesser der Mikrokugeln ist es für die äußeren Ränder der aus der Deckfolie herausragenden Mikrokugeln besonders hilfreich, wenn sie ausgerichtet sind, da die Folie dann leichter sämtliche Kugelgrößen, kleine oder große, kontaktieren kann und um alle diese Größen leichter angepreßt werden kann.
Fig. 7 veranschaulicht einige der erhaltenen Ergebnisse. In Kurve A ist die retroreflektive Helligkeit in Candela pro Lumen des einfallenden Lichtes in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichts aufgetragen, gemessen in der dem Band abgewandten Richtung des erfindungsgemäßen Folienmaterials, hergestellt nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren und den dort angegebenen Materialien; Kurve B zeigt die Ergebnisse, gemessen quer zum Band an ähnlichem Folienmaterial, hergestellt unter Verwendung von Mikrokugeln einer breiteren Klassierung, nämlich Mikrokugeln mit einem mittleren Durchmesser von 73 Mikrometern und einer Durchmesserschwankung über einen Bereich von etwa 40 Mikrometern (d.h. mit einem Durchmesser von 53 bis 93 Mikrometern); Kurve C zeigt die Ergebnisse für das in Kurve B angegebene Folienmaterial bandabwärts und Kurve D zeigt die Ergebnisse, die entweder bandabwärts oder quer zum Band für ein repräsentatives, kommerzielles retroreflektierendes Folienmaterial mit eingebetteten Linsen erhalten wurden.
Die beste Winkeligkeit in erfindungsgemäßen Produkten wurde bisher erreicht, wenn die Mikrokugeln bei einer geringeren Dichte als der maximalen Dichte vorlagen, z.B. mit einer Bedeckung von weniger als etwa 75 % der Fläche der polymeren Schicht, in die die Mikrokugeln eingebettet werden, und vorzugsweise etwa 65 % oder weniger der Fläche. Eine solche Dichte unterhalb der maximalen Dichte und die demzufolge größere Beabstandung zwischen den Mikrokugeln ermöglicht der Beabstandungsfolie oder -schicht, daß sie tiefer zwischen die Mikrokugeln gedrückt wird und sich in einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke einem größeren Abschnitt der Oberfläche der Mikrokugeln anpassen kann. Eine größere retroreflektierende Helligkeit wird jedoch durch Verwendung von Mikrokugeln bei größerer Dichte erzielt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Laminierung der mit Mikrokugeln bedeckten Folie und der Beabstandungsfolie "in-line" ausgeführt, d.h. als Bestandteil eines kontinuierlichen Prozesses. Das Extrudieren der die Mikrokugeln tragenden Folie und Beabstandungsfolien und der Prozeß des Einbettens der Mikrokugeln in die Folie kann ebenfalls Bestandteil dieses Prozesses sein. Die Apparatur für die Ausführung eines solchen kontinuierlichen Prozesses ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. In dieser Apparatur wird eine Folie 34a durch einen Extruder 35 auf eine Trägerfolie 34b extrudiert. Die Mikrokugeln 36 werden in die resultierende Verbundfolie 34 eingebettet, und zwar unter Verwendung einer beheizten Walze 37, der Mikrokugeln aufnehmenden Schale 38, Vibrator 39, beheizten und Einzugswalzen 40 und 41 und kalten Walze 42, wie im vorstehenden Beispiel 1 beschrieben wurde. Eine Beabstandungsschicht oder -folie 43 wurde auf ein Polsterband 44 in der in Beispiel 1 beschriebenen allgemeinen Weise extrudiert, und zwar unter Verwendung von Einzugswalzen 46 und 47; und die Beabstandungsfolie auf die die Mikrokugeln tragende Folie 34 laminiert, und zwar unter Verwendung einer beheizten Walze 48, Einzugswalze 47 und Kühlwalze 49. Das Polsterband wird abgezogen und zur Rolle 50 aufgewickelt.
Die Anwendung eines kontinuierlichen Prozesses zum Extrudieren und Laminieren ermöglicht eine einzigartige Gelegenheit, um den Prozeß zu verbessern und Kosten zu sparen. Diese Verbesserung wird erzielt, indem das Retroreflexionsvermögen des Bandprodukts nach dem Laminieren der mit Mikrokugeln bedeckten Folie und Beabstandungsfolie gemessen oder beobachtet wird, z.B. durch Aufbringen eines Lichtstrahls auf das laminierte Produkt und Messen des Retroreflexionsvermögens, normalerweise mit einem Einfallswinkel von etwa 5º. Soweit wie das Reflexionsvermögen unterhalb des Standards ist, können die Operationen in dem Prozeß direkt verändert werden, z.B. durch Änderung der Dicke der extrudierten Beabstandungsfolie, um das Reflexionsvermögen auf Standardniveau zu erhöhen. Das Ergebnis besteht darin, daß die Menge des reflektierenden Folienmaterials, das mit einem geringeren als dem Standardreflexionsvermögen hergestellt wird, auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Die in das Folienmaterial der vorliegenden Erfindung eingearbeiteten Folien können gefärbt sein, z.B. durch Einbeziehung eines transparenten Pigments oder Farbstoffes, wodurch das Folienmaterial eine gewünschte Farbe erhält. Außerdem lassen sich auf eine oder mehrere der Folien Bilder aufdrucken. Wenn die Bilder auf Oberflächen aufgedruckt werden, die in das Folienmaterial eingebettet sind, werden ((auch)) die Bilder in das Folienmaterial eingebettet und hinsichtlich ihrer Haltbarkeit dadurch verbessert. Je nachdem, wo die Bilder eingebettet sind und in Abhängigkeit von der Größe der Linien in dem Bild, lassen sich spezielle Reflexionseffekte erhalten, z.B. können auf die Beabstandungsfolie aufgedruckte Bilder nur während der retrorefektiven Betrachtung sichtbar werden, insbesondere wenn sie mit schmalen Linien erzeugt werden (entsprechend der Lehre beispielsweise der US-P-3 154 872).

Claims

1. Retroreflektierendes Folienmaterial mit eingebetteten Linsen, das unter gleichzeitiger Bewahrung nützlicher retroreflektierender Eigenschaften wiederholt gestreckt und entspannt werden kann, umfassend:

(a) eine Monoschicht von transparenten Glasmikrokugeln (27);

(b) ein Folienmaterial, worin die Mikrokugeln eingebettet sind, umfassend:

(i) eine transparente polymere Beabstandungsschicht (19c), die unter der Rückseite der Mikrokugeln liegt und eine Oberfläche aufweist, die von der Rückseite der Mikrokugeln beabstandet ist und sich den gekrümmten Oberflächen der Mikrokugeln anpaßt; sowie

(ii) transparente polymere Deckschicht (10a), welche die vordere Oberfläche der Mikrokugeln bedeckt; sowie

(c) eine gerichtet reflektierende Schicht (28), die auf der angepaßten Rückseite der Beabstandungsschicht aufgetragen ist;

wobei diese polymeren Schichten elastomere Materialien umfassen, die es dem Folienmaterial ermöglichen, wiederholt auf mindestens 125 Prozent ihrer ursprünglichen Abmessungen gestreckt zu werden und bei Rücknahme der Streckspannung rasch im wesentlichen ihre ursprünglichen Abmessungen wieder anzunehmen, so daß sie einfallendes Licht reflektieren.

2. Retroreflektierendes Folienmaterial nach Anspruch 1, bei welchem die Beabstandungsschicht (19c) ein durchsichtiges thermoplastisches, elastomeres, aliphatisches Polyurethan umfaßt

3. Retroreflektierendes Folienmaterial nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Deckschicht (10a) ein durchsichtiges thermoplastisches, elastomeres, aliphatisches Polyurethan umfaßt.

4. Retroreflektierendes Folienmaterial nach Anspruch 1 bis 3, bei welchem die Monoschicht von transparenten Glasmikrokugeln (27) eingebettet ist in die Deckschicht (10a) und die transparente polymere Beabstandungsschicht (19c) eine vorgeformte Schicht ist, die weitgehend mit vollständigem Kontakt auf der mit Mikrokugeln bedeckten Oberfläche der Deckschicht auflaminiert ist, wodurch sie im Kontakt mit den gekrümmten Oberflächen der Mikrokugeln ist und sich diesen anpaßt, die aus der ersten Schicht herausragen, und die auch im direkten Kontakt ist mit den Abschnitten der Deckschicht zwischen den Mikrokugeln.

5. Retroreflektierendes Folienmaterial nach Anspruch 4, bei welchem die Mikrokugeln (27) in der Deckschicht (10a) im Mittel zu weniger als der Hälfte ihres Durchmesser, jedoch mehr als ein Drittel ihres Durchmessers, eingebettet sind.

6. Retroreflektierendes Folienmaterial nach Anspruch 1 bis 5, bei welchem die Mikrokugeln (27) weniger als 75 Prozent der Fläche der Deckschicht (10a) bedecken.

7. Retroreflektierendes Folienmaterial nach Anspruch 1 bis 6, bei welchem die Mikrokugeln (27) im Durchmesser über einen Bereich von gleich bis mindestens etwa 50 Prozent des mittleren Durchmessers der Mikrokugeln variieren.

8. Retroreflektierendes Folienmaterial nach Anspruch 1 bis 7, bei welchem mindestens eine der Deck- (10a) und Beabstandungsschichten (19c) ein thermoplastisches Polymer aufweist, das innerhalb des Erweichungsbereich des Polymers über einen Temperaturbereich von 50 ºC eine Herabsetzung des Verlustmoduls um weniger als um eine Größenordnung zeigt.

9. Produkt, bei welchem das retroreflektierende Folienmaterial nach Anspruch 1 bis 8 auf ein Substrat aufgeklebt ist.

10. Elastomeres, retroreflektierendes Folienmaterial mit eingebetteten Linsen nach Anspruch 1, umfassend;

erste und zweite transparente, elastomere Schichten, von denen mindestens eine Schicht eine extrudierte Schicht ist, die mindestens in einer Stufe während der Herstellung des Folienmaterials mindestens teilweise amorph ist und zum thermoplastischen Erweichen in der Lage ist;

eine Monoschicht von transparenten Glasmikrokugeln (27), die in der ersten Schicht (10a) im Mittel zwischen etwa einem Drittel und der Hälfte ihres Durchmessers eingebettet sind, wobei die äußeren Ränder der Abschnitte der Mikrokugeln, die aus der ersten Schicht herausragen, im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind;

und mit der zweiten polymeren Schicht (19c) auflaminiert im wesentlichen im vollständigen Kontakt mit der mit Mikrokugeln bedeckten Oberfläche der ersten Schicht, wodurch sie in direktem Kontakt mit den gekrümmten Oberflächen der Abschnitte Mikrokugeln ist und sich diesen anpaßt, die aus der ersten Schicht herausragen, und die auch im direkten Kontakt ist mit den Abschnitten der ersten Schicht zwischen den Mikrokugeln;

eine gerichtet reflektierende Schicht (28), die auf der exponierten konfigurierten Oberfläche der zweiten Schicht aufgedampft ist; und

eine polymere Schicht (29), welche die aufgedampfte Schicht bedeckt;

wobei das retroreflektierende Folienmaterial einen Helligkeits-Halbwinkel von mindestens 50 º auf mindestens einer Achse des Folienmaterials hat; wobei die transparenten polymeren Schichten elastomere Materialien umfassen, die wiederholt auf mindestens 125 Prozent ihrer ursprünglichen Abmessungen gestreckt werden können und bei Rücknahme der Streckspannung rasch im wesentlichen ihre ursprünglichen Abmessungen wieder annehmen, wonach das Folienmaterial Retroreflexionsvermögen und Winkeligkeit des Retroreflexionsvermögen nahezu dem vor dem Strecken zeigt.

11. Retroreflektierendes Folienmaterial nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die äußeren Ränder der Abschnitte der Mikrokugeln (27), die aus der Deckschicht (10a) herausragen, im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet sind.