DE4117911A1

DE4117911A1 - Mikroprismatisches, rueckstrahlendes material und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE4117911A1
Application number: DE4117911A
Authority: DE
Inventors: Helmut Walter
Original assignee: Reflexite Corp
Current assignee: Reflexite Corp
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1991-12-05
Anticipated expiration: 2011-06-01
Also published as: GB2245985A; DE4117911C2; US5171624A; FR2662819A1; GB2245985B; JP3001287B2; JPH04232903A; GB9109945D0; CA2040909C; FR2662819B1; CA2040909A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein rückstrahlendes Flachmaterial, das Mikroprismenformationen enthält, um ein fallende Lichtstrahlen rückzustrahlen, insbesondere auf solch ein Flachmaterial, das bewirkt, eine Lichtrückstrahlung in leicht divergenter Art zu erzeugen, um eine Lichtkonzentration in einem relativ schmalen Sichtwinkel zu erzielen.

Rückstrahlendes Flachmaterial wird in breitem Umfang für ver schiedene Sicherheits- und Dekorationszwecke verwendet und ist insbesondere nützlich, wenn zur Nachtzeit die Erkennbarkeit bei geringem Umgebungslicht verbessert werden soll. Bei rückstrah lenden Materialien werden Lichtstrahlen, die auf die Vorderflä che einfallen, gegen die Lichtquelle zurückgeworfen. In Situa tionen, wo die Frontscheinwerfer oder Suchscheinwerfer an Booten oder Flugzeugen die einzige Lichtquelle sind, ist die Fähigkeit, das einfallende Lichtbündel in einem kontrollierten Kegel zurückzustrahlen, besonders wichtig bei Warnzeichen, Schildern und dgl.

In der US-PS 46 37 950 ist ein rückstrahlendes Flachmaterial beschrieben, das kleine Glasperlen verwendet, die in einer Matrix aus Kunstharz eingebettet sind.

In der US-PS 36 89 346 ist ein reflektierendes Flachmaterial beschrieben, das Mikroprismenformationen verwendet, die Rück strahleigenschaften hervorrufen.

Ausführungsformen solcher rückstrahlender Materialien sind Bänder und Flecken für Bekleidungsstücke von Feuerwehrleuten, rückstrahlende Westen und Gürtel, Bänder für Pfosten und Tonnen, Verkehrskegel, Fernstraßenschilder, Warnreflektoren und dgl.

Man weiß von gut ausgebildeten Würfeleckenformationen, daß sie hochwirksame Reflektoren sind, doch sie neigen dazu, das reflektierte Licht in einem sehr engen Bereich in Richtung auf die ursprüngliche Lichtquelle zu konzentrieren. Für Fernstraßen und andere Verwendungen hält man eine kontrollierte Abweichung der Lichtstrahlen innerhalb eines schmalen Kegels von 0,2-2,0° für wünschenswert, um den Winkel zu vergrößern, in dem die beleuchtete reflektierende Oberfläche von Autofahrern, Fußgän gern usw., die sich entfernt von der Lichtquelle befinden, gesehen werden kann.

Bemühungen, den Sichtwinkel zu vergrößern, sind im Stand der Technik beschrieben, und ein Überblick über einen Teil des Standes der Technik ist in dem einleitenden Teil der US-PS 45 88 258 dargelegt, in der der Vorteil des Neigens der optischen Achsen benachbarter Prismen zueinander beschrieben wird. Solch ein Neigen und dessen Vorteile sind auch in US-PS 35 41 606, US-PS 39 23 378, US-PS 40 66 331 und US-PS 43 49 598 beschrieben.

In der US-PS 47 75 219 werden verbesserte Divergenzprofile, die man durch das Wiederholen von Unterreihen von Prismen verschie dener Formen erhält, beschrieben.

In US-PS 16 71 086, US-PS 17 43 834 und US-PS 17 43 835 werden Makroprismenrückstrahler mit Vorderseiten, die gebogen sind, um eine kontrollierte Ausbreitung der reflektierenden Lichtstrah len zu bewirken, beschrieben.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues rück strahlendes Flachmaterial, das Mikroprismen enthält, anzugeben, das eine erstrebenswerte gesteuerte Ausbreitung des reflektier ten Lichts für gute Sicht in einem Winkel von 0,5° vorsieht.

Ein weiteteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, solch ein rückstrahlendes Flachmaterial anzugeben, das leicht hergestellt werden kann und das einen hohen Grad an Brillanz hat.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe von Verfahren zur Herstellung von einem derartigen rück strahlenden Flachmaterial, das relativ einfach und relativ wirtschaftlich ist, und das langlebige Materialien ergibt.

Diese Ziele werden mit einem rückstrahlenden Flachmaterial, das Mikroprismen enthält, erreicht, das ein Körperteil mit einer planaren Vorderseite und eng beabstandeten Mikroprismen hat, die sich quer darüber in einer Fläche beabstandet von und parallel zur Vorderseite erstrecken. Zwischen ihren Spitzen haben die Mikroprismen einen Abstand von 0,1524-0,635 mm, und jedes weist drei Seitenoberflächen auf, die längs dreier sich schneidender Flächen angeordnet sind.

Wenigstens einige der Mikroprismen haben mindestens eine Seitenoberfläche, die entlang einer der sich schneidenden Flächen und über mindestens den Hauptteil ihrer Höhe gebogen ist, wobei das Verhältnis der Länge des Radius, der den Bogen bestimmt, zur Länge der Basis der Seitenoberfläche 40-90 : 1 beträgt und eine Divergenz des reflektierten Lichts von 17-25 Millirads bewirkt. Bei wenigstens einigen der benachbarten Mikroprismenpaare sind die Prismenachsen um 3-10° relativ zur Schnittfläche, die sich dazwischen erstreckt, geneigt, und die Schnittflächen der drei Oberflächen bestimmen eingeschlossene Winkel von 89,8-90,2°. Die Mikroprismen strahlen Licht in sechs kreisförmig beabstandeten, sich radial erstreckenden Ausgangs energiemustern zurück, und mindestens 70% des rückgestrahlten Lichts befindet sich innerhalb einer Streuung von nicht mehr als 0,6° der Lichtstrahlen, die darauf auftreffen.

Vorzugsweise sind alle Seitenflächen der Mikroprismen entlang ihrer jeweiligen Flächen gebogen, und die gebogenen Flächen sind konkav.

Besonders vorzugsweise erstreckt sich der gebogene Teil über hauptsächlich die gesamte Höhe der Mikroprismen, wobei die Mikroprismen voneinander weg geneigt sind. Die Mikroprismen haben einen Mittenabstand von etwa 0,18-3,8 mm und bestimmen eingeschlossene Winkel von 89,9-90,1°, mit einem Neigungswinkel von 6-8°.

In dem Verfahren zur Herstellung von rückstrahlendem Flachmate rial, das Mikroprismen enthält, wird eine Form mit eng beab standeten Mikroprismen-Hohlräumen gebildet, jeder davon hat drei Seitenflächen die in Richtung von drei Schnittebenen gerichtet sind, wobei der Abstand zwischen den Fußpunkten der Hohlräume etwa 0,15-0,64 mm beträgt. Mindestens eine Seitenflä che jedes Hohlraums ist entlang einer der Flächen, die ihn bestimmen, und über mindestens dem Hauptteil seiner Tiefe, gebogen. Bei mindestens einer Seitenfläche jedes Hohlraums ist deren vertikale Achse um 3-10° relativ zur Schnittebene, die sich dazwischen erstreckt, geneigt, wobei die Schnittflächen der drei Oberflächen einen eingeschlossene Winkel von 89,8-90,2° bestimmen.

Kunstharz wird in die Form gefüllt, um die Hohlräume zum Bilden der Mikroprismen darin zu füllen, und um ein durchgehendes Kör perteil entlang der Oberfläche der Form zu erzeugen. Das Kör perteil besitzt eine Oberfläche, über die die Mikroprismen hin ausragen, und seine gegenüberliegenden Seiten sind hauptsäch lich planar, um ein rückstrahlendes Flachmaterial, das Mikro prismen enthält, zu ergeben. Die Kunstharzmikroprismenstruktur, die sich auf der Form bildet, wird dann von der Form entfernt.

In einem bevorzugten Verfahren beinhaltet der Bildungsschritt die Ablagerung einer flüssigen Harzmischung in den Hohlräumen, das Aufbringen einer Kunstharzschicht darüber und das Aushärten der Harzmischung und Verbinden mit der Kunstharzschicht.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeich nungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine fragmentarische Draufsicht der Prismenformatio nen eines herkömmlichen rückstrahlenden Materials, das orthogo nale Prismen verwendet, die durch das Einteilen einer Form ent lang dreier Achsen gebildet werden, die unter 60°-Winkeln ange ordnet sind und die schräggestellten Flächen der Prismen definieren.

Fig. 2 ist eine fragmentarische Draufsicht, die ein typisches Gittermuster eines Klebstoffs zeigt, der verwendet wird, um das rückstrahlende Material an einem Substrat festzukleben.

Fig. 3 ist eine fragmentarische Ausschnittansicht, die ein teils metallisiertes, teils mit Luft an der Rückseite versehenes Material zeigt und schematisch den Weg eines typi schen Lichtstrahls zeigt, der darauf einfällt.

Fig. 4 zeigt ein typisches rückgestrahltes Energiemuster, das durch das Mikroprismenmaterial aus Fig. 1-3 erzeugt wird, wenn die Prismen einen Mittenabstand von ungefähr 0,15 mm haben.

Fig. 5 ist ein typisches rückgestrahltes Energiemuster, das durch solch ein Mikroprismenmaterial erzeugt wird, wenn die Prismen einen Mittenabstand von ungefähr 0,36 mm haben.

Fig. 6 ist ein typisches rückgestrahltes Energiemuster, daß durch ein 0,36 mm Prismenmaterial hergestellt wird, wenn Pris menpaare zueinander geneigt sind.

Fig. 7a und 7b sind teilschematische Ansichten einer Mikropris menformation mit konkaven Flächen und zeigen die vergrößerte Krümmung in Phantomlinien.

Fig. 8 zeigt die einzige Keule des rückgestrahlten Energiemusters einer gebogenen Prismenfläche, die man in Fig. 7 sieht, wobei die Prismen nicht geneigt sind.

Fig. 9 zeigt die einzige Keule des rückgestrahlten Energiemu sters der gebogenen Prismenfläche, wenn das gebogene Prisma ebenfalls um die Prismenachse geneigt ist.

Fig. 10a und 10b zeigen Computer-erzeugte graphische Darstel lungen der "klassischen" sechs-keuligen Energieverteilungsab gaben eines rückstrahlenden Prismenhohlraums, Fig. 8 und 9 zei gen lediglich je einen dieser sechs Keulen.

Fig. 11 zeigt schematisch das Neigen und die Krümmung der Pris men des Flachmaterials aus Fig. 13.

Fig. 12 zeigt schematisch die Wege der Lichtstrahlen, die in die Prismen des Flachmaterials aus Fig. 13 eintreten.

Fig. 13 ist eine Draufsicht auf das Mikroprismen-Flachmaterial, nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Prismenflächen kon kav sind, was in Fig. 7 zu sehen ist, und wobei benachbarte Paare zueinander geneigt sind.

Fig. 14 zeigt das rückgestrahlte Energiemuster des Flachmaterials aus Fig. 13.

Wie bereits angedeutet, beinhaltet das Flachmaterial der vor liegenden Erfindung eng beabstandete Mikroprismen, bei denen eine oder mehrere ihrer Flächen mit einer relativ flachen Krüm mung gebildet sind, und bei denen bei benachbarten Paaren die optische Achsen relativ zueinander geneigt sind. Weiterhin überschneiden sich die Ebenen der Flächen unter Winkeln, die nur leicht von einem 90°-Winkel abweichen. Folglich verbinden die Prismen des Flachmaterials die Auswirkungen von drei separaten Prinzipien von Lichtenergie-Umrichtungen, um eine Rückstrahlung des meisten Lichts, das die Prismen innerhalb eines schmalen Kegels von ungefähr 0,5° Abweichung erreicht, zu erzeugen, derart, daß die schwachen Bereiche innerhalb dieses Kegels auf ein Minimum zurückgeführt werden.

Der Begriff "Flachmaterial", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf relativ dünne flächenartige Strukturen, sowie auch dickere Elemente, Laminate u. ä., die eine hauptsächlich planare Vorderfläche besitzen, auf die Lichtstrahlen auftreffen und die ein Körperteil besitzen, der für die Lichtstrahlen hauptsächlich transparent ist.

Um die verschiedenen Wirkungen und deren Beitrag zu dem ange strebten Ergebnis zu verstehen, ist es vorteilhaft, zuerst die Arbeitsweise eines Flachmaterials, das Mikroprismen enthält, in Betracht zu ziehen, deren Würfeleckenprismen perfekt geformt sind, z. B. vertikal zur Frontfläche des Flachmaterials.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist solch ein Flachmaterial, das Mikroprismen enthält, mit dem Bezugszeichen 10 benannt und besitzt eng aneinander geformte Mikroprismen 12, die planare Oberflächen haben, die durch Linien gebildet sind, die sich in drei sich überschneidenden Ebenen 14, 16 und 18 erstrecken, die um 60° auseinanderliegen. Am einfachsten können solche Wür feleckenreihen mit einem Diamantwerkzeug mit linearen Schneid kanten bei einem Winkel von 70,529° zueinander geritzt werden, wobei ein Satz von drei Rillen sich bei einem Winkel von 60° zueinander überschneidet.

In Fig. 2 ist ein Klebstoff 20 gezeigt, der einfach in einem Gittermuster aufgetragen wird und verwendet wird, um das Mikro prismenflachmaterial 10 an einer Schutzschicht 22, dargestellt in Fig. 3, zu befestigen.

Wie bereits bekannt ist, drehen die drei reflektierenden benachbarten Oberflächen einer Würfelecke die Richtung des ein fallenden Lichts um 180°, wobei das Licht parallel zur Einfall richtung wieder austritt. Rückstrahlung von Lichtstrahlen, die in das Prisma eindringen, ist in Fig. 3 dargestellt, worin ein reflektierender Metallniederschlag 24 auf einigen der Prismen 12 gezeigt ist, während bei anderen Prismen eine Luftgrenz schicht 12 gezeigt ist. Ein Lichtstrahl, der auf die Vorderfläche des Flachmaterials 10 auftrifft und auf das Prisma 12 auftrifft, wird von der Grenz schicht des Prismenmaterials mit der metallischen Beschichtung 24 auf eine andere Fläche des Prismas reflektiert (und wiederum auf die dritte Fläche des Prismas, obwohl dies nicht so darge stellt ist, reflektiert), und letztlich wieder aus dem Prisma 12 in Richtung der Vorderfläche des Flachmaterials 10, aus dem es auf einem Weg austritt, der hauptsächlich parallel zu dem der eintretenden Strahlen ist, und in Richtung der ursprüngli chen Quelle zurückgeleitet. In einer ähnlichen Art und Weise wird der Lichtstrahl 28 durch die Luftgrenzschicht des Prismas, in das er hineintrifft, zurückgeleitet. Ein Lichtstrahl 30, der auf das Flachmaterial 10 unter einem spitzen Winkel auftrifft, wird von der Luftgrenzschicht nicht reflektiert. Ein Licht strahl 32, der auf das Prisma, neben seiner Basis, auftrifft, wird auf seinem reflektierenden Weg nur zwei der Prismenflächen treffen, jedoch die dritte Fläche nicht treffen. Folglich wird er nicht zurückgestrahlt.

Wenn der wirksame Bereich jeder einzelnen Würfelecke, darge stellt durch eine hexagonale Form, groß genug ist, wird es nicht wesentliche Energie brechen. Das gesamte Licht wird zur Quelle zurückgeleitet, wobei der Rückstrahler nicht sehr nütz lich wäre, um Auffälligkeit im Straßenverkehr zu erzeugen, wobei der Grund dafür der Winkelversatz zwischen Lichzquelle und Fahrer im Auto ist.

Für diese Anwendungen ist es erstrebenswert, den gebündelten Lichtstrahl in einen Ausgangskegel von ungefähr 0,5° zu streuen. Man kann die Größe der Würfelecke wählen, und die Energie der ersten Brechungs-Ordnung, die in den Ausgangskegel von 0,5° fällt, verwenden. Die Divergenz der Energie erster Ordnung von einer runden Öffnung ist gleich

Divergenz = 1,2 (rad),
= Wellenlänge des Lichts,
= Durchmesser der Öffnung.

Die hexagonale Öffnung der Würfelecke in einer Gruppe hat unge fähr die gleiche Divergenz, doch die Energie der ersten Brechungsordnung ist auf sechs Stellen konzentriert, die 60° auseinanderliegen. Während die Energiekegel der ersten Brechungsordnung so gewählt werden können, daß sie durch Aus wahl des Linierungsabstands und der resultierenden Öffnungs größe in den erwünschten Ausgangskegel von 0,5° fallen, gibt es Bereiche innerhalb des 0,5°-Kegels mit rückgeführter Energie mit einem wesentlich reduzierten Energiegrad.

In Fig. 4 ist der Beugungseffekt auf das Ausgangsenergiemuster in einem Flachmaterial, das Mikroprismen enthält, gezeigt, in dem die Prismen einen 0,15 mm Mittenabstand besitzen. Die Mitte des Energiemusters ist durch das Bezugszeichen 32 angegeben, und der Umfang des 0,5°-Ausgangskegels ist durch das Bezugszei chen 34 angegeben. Die Ausgangsenergie konzentriert sich im Mittenabschnitt 36 0-ter Ordnung und in den sechs radial und kreisförmig beabstandeten Bereichen 38 mit einem dazwischenlie genden Bereich von niedriger Energie. Wegen des hohen Grads an Unterschieden im Energiebereich innerhalb des 0,5°-Kegels ist diese Energieverteilung nicht erstrebenswert.

In Fig. 5 wird die Art des rückgestrahlten Energiemusters durch solch ein Mikroprismen enthaltendes Flachmaterial erzeugt, in dem die Mikroprismen einen Mittenabstand von 0,36 mm besitzen, um den Brechungseffekt auf ein Minimum zu reduzieren. Hierbei ist die Engergie im Mittenpunkt 40 0-ter Ordung konzentriert, und jeweils von Beugungsmustern 42, 44 und 46 erster, zweiter und höherer Ordnung umgeben. Der Haupteil der rückgestrahlten Energie ist in einem schmalen Kegel konzentriert. Dies ist offensichtlich kein wünschenswertes Muster der Energievertei lung.

Wenn die Mikroporismen dieses Flachmaterials in Gruppen geneigt sind, wird ein eher nicht einheitlich reflektiertes Energiemu ster erzeugt, wie schematisch in Fig. 6 zu sehen ist.

Wie aus den bereits genannten US-PS 16 71 086, US-PS 17 43 834 und US-PS 17 43 835 bekannt ist, erfordert das Vorsehen von gebogenen Oberflächen auf den Seitenflächen der Prismen die Möglichkeit, das rückgestrahlte Licht gesteuert auszubreiten. Jedoch muß der Radius R, um dies zu erfüllen, sehr groß relativ zur Basislänge L der Prismenfläche sein.

Wie in Fig. 7 zu sehen ist, sind die Flächen der Prismen 12 entlang der Ebene, die die Fläche bestimmt, konkav, das heißt, die Oberfläche zylindrich, wobei die Zylinderachse sich in der Ebene der Linierung erstreckt.

Eine Keule der rückgestrahlen Energie, die durch solch ein gebogenflächiges Prisma erzeugt wird, ist in Fig. 8 zu sehen. Die gebogene Oberfläche wird durch die Verwendung eines Radius (R), der ein Verhältnis von 87,5 : 1 relativ zur Länge der Pris menseite (L) hat, erzeugt. Er kann kann so errechnet werden, als hätte er eine radiale Länge von 17,44 Millirad.

Fig. 8 zeigt eine Keule der errechneten rückgestrahlen Energie, wenn absolute Orthogonalität an der Spitze des Prismas einge halten wird. Eine definierte minimale Abweichung von der Ortho gonalität (bis 0,2°) wird eine errechnete Keule erzeugen, wie sie in Fig. 9 zu sehen ist, wobei das Muster auf einen ungefähr gleichen Abstand auf gegenüberliegenden Seiten der optischen Achse gestreut wird.

In Fig. 10a und 10b sind die Auswirkungen auf das rückge strahlte Energiemuster durch die Abweichung von der Orthogona lität, das heißt durch Vergrößern oder Verkleinern des einge schlossenen Winkels zwischen der benachbarten Flächen des Prismas, gezeigt.

Durch das Vorsehen von Flachmaterial, bei dem die Mikroprismen flächen beide gebogen sind und in geneigten Paaren vorliegen, wie in Fig. 13 zu sehen ist, besteht der Effekt einer wechseln den Neigung darin, eine Öffnung zu erzeugen, die keine symme trische Mitte besitzt (zwei symmetrische Achsen, vertikal zueinander), und deshalb die Energie reduziert, die in die Bre chung erster Ordung gestreut wird. Ein zweiter Effekt ist die Erzielung einer breiteren Abdeckung möglicher Eintrittswinkel.

Ein Paar benachbarter Würfelecken, eine nach rechts geneigt, die andere nach links geneigt, besitzen einen kleineren kombi nierten effektiven Bereich, als ungeneigte Würfelecken mit einem 0°-Eintrittswinkel. Mit größer werdendem Eintrittswinkel wird eine Würfelecke an effektivem Bereich für einen vorgegebe nen Neigungswinkel dazugewinnen und deshalb die Energievertei lung reduzieren. Die Auswirkungen dieses Neigens sind in Fig. 11 und 12 zu sehen, wobei das resultierende errechnete rückge strahlte Energiemuster in Fig. 14 zu sehen ist.

Die Kombination sorgfälltig gewählter Würfeleckengröße und Geometrie (auf Nicht-Orthogonalität beschränkt), gebogenen Flächen und geneigten optischen Achsen für Paare von benachbar ten Würfelecken ergibt die folgenden Vorteile:

1. Radiale Kontrolle über sechs Ausgangsenergiemuster.
2. Relative Unempfindlichkeit in der Arbeitsweise, aufgrund von Abweichungen im Winkelverhältnis der drei benachbarten Wur feloberflächen.
3. Ein verringertes Energieverhältnis, daß dem Beugungsgesetz folgt, das verantwortlich dafür ist, daß Licht in unerwünschte Richtungen geht.
4. Verbreiterung des Eintrittswinkelverhaltens in einer Aus richtung.

Das reflektierte Energiemuster des Flachmaterials der vorlie genden Erfindung ist schematisch in Fig. 14 gezeigt.

Die vorliegende Erfindung ist auf Flachmaterial, das Mikropris men enthält, bei dem der Mittenabstand der Prismen etwa 0,15-0,64 mm und vorzugsweise 0,18-3,8 mm beträgt anwendbar. Vor zugsweise wird die Höhe der Prismen durch den Mittenabstand bestimmt, da die Prismen effektiv orthogonal sind.

Die Prismenflächen sind vorzugsweise alle mit gebogenen Konfi gurationen versehen, obwohl das Vorsehen einer derartigen Kon figuration auf nur einer der beiden Flächen ein weniger günsti ges Ergebnis, wenngleich auch mit weniger Einheitlichkeit, er zeugen wird.

Um erstrebenswerte Ergebnisse zu erhalten, wurde ermittelt, daß das Verhältnis des Radius der gebogenen Oberfläche zur Länge der Basis der Fläche 40-90 : 1, vorzugsweise 80-90 : 1, sein sollte. Die gebogene Oberfläche ist vorzugsweise konkav, kann jedoch auch konvex sein.

Der Neigungswinkel (der Winkel zwischen der Prismenachse und der optischen Achse) sollte innerhalb eines Bereiches von 3-10° liegen und beträgt vorzugsweise 6,8°.

Letztlich wird eine Art von Nicht-Orthogonalität in den Über schneidungen der Prismenflächen bewirkt, doch muß sie auf eine Abweichung von 0,2°, vorzugsweise 0,1° beschränkt bleiben.

Das Körperteil des Flachmaterials wird meist eine Dicke haben, die ausreichend ist für die strukturelle Integrität für das Flachmaterial, das heißt von mindestens 0,1 mm. Meist wird es in den Bereich innerhalb von 0,2-2,5 mm fallen. Wenn dies er wünscht wird, wird es ein Laminat von von zwei oder mehr Schichten umfassen, abhängig vom Herstellungsverfahren, vom ge wählen Kunstharz und anderer Faktoren, die für ein rückstrahlendes Flachmaterial von Wichtigkeit sind.

Das Flachmaterial, das Mikroprismen enthält, wird einfach durch das Gießen von Prismen auf eine Filmoberfläche gebildet, die als Körper dient, oder durch das Prägen eines vorgeformten Flachmaterials, oder durch das gleichzeitige Gießen von Körper und Prisma. Meistens sind die Harze, die für ein derartiges Gießen von Flachmaterial, das Mikroprismen enthält, verwendet werden, vernetzbare thermoplastische Mischungen, und vorzugs weise verleihen diese Harze Flexibilität, leichte Stabilität und gute Wetterbeständigkeit. In manchen Fällen kann die Vor derfläche des rückstrahlenden Flachmaterials mit einer schüt zenden Beschichtung versehen sein, zum Beispiel durch das Auf tragen eines Lacks oder eines anderen Beschichtungmaterials. Andere geeignete Harze für rückstrahlendes Flachmaterial sind Vinylchloridpolymere, Polyester, Polycarbonat, Methylmethacrylat, Polyurethane und acrylierte Urethane.

Um ein relativ dünnes Körperteil während der Herstellung zu schützen, kann ein relativ dicker Träger vorübergehend darauf festgeklebt werden, der meist eine Dicke von etwa 0,12-0,2 mm hat. Der Klebstoff, der verwendet wird, um das kurzzeitige Festkleben zu bewirken, und der vorzugsweise auf einem Träger klebt, ist ein Silikonklebstoff, der mit einer Dicke von etwa 0,006-0,013 mm aufgetragen wird. Wenn eine ultraviolette Nach behandlung des Harzes in den Prismen angewendet wird, muß der Klebstoff für die Lichtstrahlen durchlässig sein. Obwohl ver schiedene Harze für einen derartigen Träger verwendet werden können, werden Polyester und vor allem Polyethylenterephtalate wegen ihrer Zähigkeit und relativen Widerstandsfähigkeit gegen über den Herstellungsbedingungen vorzugsweise angewendet. So wie der Klebstoff, sollte auch der Träger für die ultraviolette Strahlung transparent sein, um eine Nachbehandlung zu bewirken. Weiterhin kann die Oberfläche des Trägers behandelt werden, um die erwünschte Klebkraft des Klebemittels auf der Oberfläche des Trägers zu begünstigen.

Eine besonders vorteilhafte Methode zur Herstellung eines der artig gegossenen rückstrahlenden Flachmaterials wird in der US- PS 36 89 346 beschrieben, wobei die Würfeleckenformationen in eine gemeinsam konfigurierte Form, die Vertiefungen für Mikro prismen vorsieht, gegossen werden und mit dem Flachmaterial verbunden werden, das darüber aufgebracht wird, um eine zusam mengesetzte Struktur zu erzeugen, in der die Würfeleckenforma tionen über die eine Oberfläche des Flachmaterials hervorstehen.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines derartigen Flach materials, das Mikroprismen enthält, wird in US-PS 42 44 683 beschrieben, wobei die Würfeleckenformationen durch Prägen einer Länge des Flachmaterials in einer geeigneten Prägevor richtung mit Formen, die genau geformte Mikroprismenhohlräume haben und in einer Art und Weise, die wirksam Lufteinschlüsse verhindert, hergestellt werden.

Letzteres Verfahren wurde für das Formen von Flachmaterial aus acrylischen- und Polykarbonat-Harzen verwendet, während die vorherige Methode sich als äußerst vorteilhaft für das Formen von rückstrahlendem Flachmaterial aus Polyvinylchloridharzen und seit neuestem Polyesterkörperteilen, die Prismen mit ver schiedenen Harzformulationen einschließlich acrylische Epoxyoligomere haben, herausstellte.

Es ist gebräuchlich, ein Rückenelement hinter den Mikroprismen anzubringen, um sie zu schützen und um eine glatte Oberfläche zum Aufbringen der Struktur auf Trägerflächen zu erhalten. Um eine Lamination eines derartigen Rückenelements auf dem rück strahlenden Flachmaterial zu bewirken, wurden gewöhnlich Kleb stoffe und Ultraschallschweißen angewendet.

Wie bereits beschrieben, kann die reflektierende Grenzschicht für die Prismen mit einer reflektierenden Beschichtung oder durch eine Luftgrenzschicht versehen werden. In der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wird eine reflektierende Beschichtung, die wenigstens einige der Mikroprismen enthält, auf die Oberfläache aufgebracht, und derartige reflektierende Beschichtungen waren meist vakuum-metallisiertes Aluminium oder andere spiegelnde Metallniederschläge, obwohl metallische Lacke und andere spiegelnde Beschichtungsmaterialien auch verwendet wurden.

Ein farbiges Beschichtungsmaterial kann auf einigen der Prismen aufgebracht werden, um eine Tagesfarbgebung zu erzeugen. Ein derartiges Material kann farbiger Lack sein, der auf die Ober fläche des Flachmaterials aufgetragen wird, ein farbiger Kleb stoff, oder irgend ein anderer farbiger Niederschlag, der die Prismenoberflächen beschichtet. Einfacherweise wird ein farbi ger Klebstoff aufgetragen, da dies ein Verbinden mit der Schutzschicht ermöglicht.

Ein rückstrahlendes Flachmaterial, das einige Prismen verwen det, die reflektierende Luftgrenzschichten aufweisen, und andere, die reflektierende Beschichtungen verwenden, bieten einige Vorteile, was detailliert in US-PS 48 01 193 beschrieben ist. Wenn dies erwünscht ist, kann rückstrahlendes Flachmate rial durch das Aufbringen einer Schutzschicht auf ein teilweise metallisiertes Material hergestellt werden, um die Luftgrenz schichten in den unbeschichteten Bereichen zu erhalten.

Zur Herstellung eines Flachmaterials, das eine Tagesfarbgebung aufweist, kann eine farbige Schicht auf den gesamten Bereich der teilweise metallisierten Oberfläche aufgebracht werden, so daß sie die unmetallisierten Prismen direkt beschichtet. Danach wird die Schutzschicht aufgebracht. In einer weiteren farbigen Ausführung, die zur Rückstrahlung eine Luftgrenzschicht verwen det, wird ein farbiger Klebstoff in einem Muster auf die Pris menoberfläche aufgetragen, tiefer als die Prismenhöhe. Wenn die Schutzschicht darauf laminiert wird, wird es von den Prismen durch den Klebstoff beabstandet, und dies erzeugt eine Luft schicht zwischen den unbeschichteten Prismen.

Die Schutzschicht kann aus irgend einem geeigneten Material bestehen. Damit es flexibel ist, ist es ein gewebter oder gerippter Stoff, oder ein flexibles, dauerhaftes polymerisches Material. Geeignete Harze sind Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, acrylierte Polyurethane und Ethylenvinylacetat Copolymere. Polyester- und Urethanstoffe können genauso verwen det werden wie natürliche Stoffe, so wie zum Beispiel Baum wolle. Flammhemmende Materialien können dem Klebstoff beige mischt werden, als auch in dem Stoff oder dem Harzträger beige geben werden, um dem rückstrahlenden Material Flammwidrigkeit zu verleihen.

Obwohl andere Materialien als Metallniederschlag, wie zum Beispiel Silber, Rhodium, Kupfer, Zinn, Zink und Palladium, verwendet werden können, verwenden die bevorzugten und wirt schaftlichsten Verfahren Aluminiumvakuumniederschläge. Andere Niederschlagstechniken sind elektroloses Plattieren, Galvani sieren, Ionenniederschlag und Vakuum-Bedampfung.

Der Schritt des Anklebens des Trägers an das rückstrahlende Flachmaterial kann einfach nur das Führen des klebend beschich teten rückstrahlenden Flachmaterials gemeinsam mit dem Rücken element durch den Spalt eines Walzenpaares beinhalten, um den nötigen Druck zum Kleben zu bewirken. Wenn ein hitze aktivierbarer Klebstoff verwendet wird, kann das rückstrahlende Flachmaterial vor dem Führen durch die Walzen erhitzt werden, desgleichen können auch die Walzen erhitzt werden, um die nötige Aktivierung zu erreichen. Es ist jedoch auch praktika bel, Ultraschallschweißen oder andere Techniken anzuwenden, um die Schutzschicht mit dem rückstrahlenden Flachmaterial zu ver binden, nämlich durch die Schutzschicht selbst, wenn das Material der Schutzschicht thermoplastisch ist.

Um dem rückstrahlenden Licht nachts eine Färbung zu verleihen, kann ein Farbstoff dem Harz, das zur Bildung des Körperteils verwendet wird, und sogar den Prismen beigemengt werden. Als Alternative zum Farbstoff und als effektive Notwendigkeit bei einigen Harzsystemen, kann die Farbgebung durch ein fein ge teiltes Pigment, das gut verteilt wird, vorgesehen werden, jedoch werden Beeinträchtigungen der Rückstrahleigenschaften aufgrund der Brechung der Pigmentpartikeln, die sich direkt im Weg der Lichtstrahlen befinden, auftreten.

Claims

1. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material, das ein Kör perteil mit einer planaren Vorderfläche und eng beabstandete Mikroprismen enthält, die sich quer dazu in einer Ebene beab standet von und parallel zu der Vorderfläche erstrecken, wobei die Mikroprismen zwischen ihren Spitzen einen Abstand von etwa 0,15-0,64 mm aufweisen und wobei jedes der Mikroprismen aus drei Seitenoberflächen gebildet ist, die entlang dreier Schnit tebenen angeordnet sind; wobei

a) wenigstens einige der Mikroprismen mindestens eine Seiten oberfläche haben, die über eine der Schnittebenen und über min destens dem Hauptteil ihrer Höhe gebogen ist, wobei das Ver hältnis der Länge des Radius, der den Bogen bestimmt zur Länge der Basis der einen Seitenoberfläche, 40-90 : 1 ist und eine Divergenz des reflektierten Lichts von 17-25 Millirad bewirkt;
b) bei wenigstens einigen der benachbarten Paare der Mikro prismen die Prismenachsen 3-10° relativ zur Schnittebene, die sich dazwischen erstreckt, geneigt sind; und
c) die Überscheidungen der drei Oberflächen eingeschlossene Winkel von 89,8-90,2° bestimmen,

wobei die Mikroprismen Licht in sechs kreisförmig beabstande ten, sich radial erstreckenden Ausgangsenergiemustern, die um einen Mittenbereich 0-ter Ordnung verteilt sind, rückstrahlen und mindestens 70% des rückgestrahlen Lichts innerhalb eines Streuungsbereichs liegt, der nicht mehr als 0,6° von den ein fallenden Lichtstrahlen abweicht.

2. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 1, bei dem alle Seitenflächen der Mikroprismen entlang ihrer jeweiligen Ebenen gebogen sind.

3. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 1, bei dem die gebogenen Flächen konkav sind.

4. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 1, bei dem der gebogene Teil sich hauptsächlich über die gesamte Höhe der Mikroprismen erstreckt.

5. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 1, bei dem die Mikroprismen voneinander weg geneigt sind.

6. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 1, bei dem die Mikroprismen einen Mittenabstand von ungefähr 0,18-3,8 mm aufweisen.

7. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 1, bei dem die eingeschlossenen Winkel 89,9-90,1° betragen.

8. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 1, bei dem der Neigungswinkel 6-8° beträgt.

9. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material, das ein Kör perteil mit einer planaren Vorderfläche und eng beabstandeten Mikroprismen enthält, die sich quer dazu in einer Ebene beab standet von und parallel zu der Vorderfläche erstrecken, wobei die Mikroprismen zwischen ihren Spitzen einen Abstand von etwa 0,15-0,64 mm aufweisen und wobei jedes der Mikroprismen aus drei Seitenoberflächen gebildet ist, die entlang dreier Schnit tebenen angeordnet sind, wobei:

a) die Mikroprismen Seitenoberflächen besitzen, die entlang ihrer jeweiligen Schnittflächen und über hauptsächlich die gesamte Höhe gebogen sind, das Verhältnis der Länge des Radius, der den Bogen bestimmt zur Länge der Basis der Oberfläche bestimmt, 40-90 : 1 beträgt und eine Divergenz des reflektierten Lichts von 17.25 Millirad bewirkt;
b) bei wenigstens einigen der benachbarten Paaren der Mikro prismen die Achsen 3-10° relativ zur Schnittebene, die sich dazwischen ersteckt, geneigt sind; und
c) die Überschneidungen der drei Oberflächen eingeschlossene Winkel von 89,9-90,1° bestimmen,

wobei die Mikropirsmen Licht in sechs kreisförmig beabstande ten, sich radial erstreckenden Ausgangsenergiemustern, die um einen Mittenbereich 0-ter Ordnung verteilt sind, rückstrahlen und mindestens 70% des rückgestrahlten Lichts innerhalb eines Streuungsbereichs liegt, der nicht mehr als 0,6° von den ein fallenden Lichtstrahlen abweicht.

10. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 9, bei dem die gebogenen Flächen konkav sind.

11. Mikroprismatisches, rückstrahlendes Material nach Anspruch 9, bei dem die Mikroprismen voneinander weg geneigt sind.

12. Mikroprismatisches, rücktrahlendes Material nach Anspruch 9, in dem die Mikroprismen einen Mittenabstand von ungefähr 0,18-3,8 mm und einen Neigungswinkel von 6-8° aufweisen.

13. Verfahren zur Herstellung eines mikroprismatischen, ruck strahlenden Materials umfassend die folgenden Schritte:

a) Herstellung einer Form mit eng beabstandeten Mikroprismen- Hohlräumen, von denen jeder drei Seitenoberflächen hat, die in Richtung von drei sich schneidenden Ebenen gerichtet sind, wobei der Abstand zwischen den Fußpunkten der Hohlräume 0,15-0,64 mm beträgt, wobei mindestens eine Seitenoberfläche jedes Hohlraums entlang einer der Ebenen, die sie bestimmt und über mindestens den Hauptteil seiner Tiefe gebogen ist und wobei das Verhältnis der Länge des Radius, der den Bogen bestimmt zur Länge der obersten Kante der Seitenoberfläche 40-90 : 1 ist und wobei bei mindestens einigen der benachbarten Hohlraumpaare die vertikale Achse 3-10° relativ zur Schnittebene, die sich dazwi schen erstreckt, geneigt ist, und die Überschneidungen der drei Oberflächen dabei eingeschlossene Winkel von 89,8-90,2° bestim men;
b) Füllen von Kunstharz in die Form, um die Hohlräume zum Bilden der Mikroprismen darin zu füllen und um ein durchgehen des Körperteil entlang der Oberfläche der Form zu erzeugen, wobei der Körperteil eine Oberfläche besitzt, über die die Mikroprismen hinausragen und wobei seine gegenüberliegenden Seiten hauptsächlich planar sind, um ein mikroprismatisches rückstrahlendes Material zu ergeben; und
c) Entfernen des Kunstharz-Mikroprismenrückstrahlmaterials, das sich auf der Form gebildet hat von der Form, wobei die Mikroprismen des Materials Licht in sechs kreisförmig beabstan deten, sich radial erstreckenden Ausgangsenergiemustern, die um einen Mittenbereich 0-ter Ordnung verteilt sind, rückstrahlen, und mindestens 70% des rückgestrahlten Lichts innerhalb eines Streuungsbereichs liegt, der nicht mehr als 0,6° von der einfallenden Lichtstrahlen abweicht.

14. Verfahren zur Herstellung von mikroprismatischem, rück strahlenden Material nach Anspruch 13, wobei alle Seitenflächen der Hohlräume entlang ihrer jeweiligen Ebenen gebogen sind.

15. Verfahren zur Herstellung von mikroprismatischem, rück strahlenden Material nach Anspruch 13, wobei die gebogenen Flächen der Hohlräume konvex gebogen sind.

16. Verfahren zur Herstellung von mikroprismatischem, rück strahlenden Material nach Anspruch 13, wobei sich der gebogene Teil über hauptsächlich der gesamten Höhe der Mikroprismen erstreckt.

17. Verfahren zur Herstellung von mikroprismatischem, rück strahlenden Material nach Anspruch 13, wobei die vertikalen Achsen der Hohlräume voneinander weg geneigt sind.

18. Verfahren zur Herstellung von mikroprismatischem, rück strahlenden Material nach Anspruch 13, wobei die Hohlräume einen Mittenabstand von 0,18-3,8 mm aufweisen.

19. Verfahren zur Herstellung von mikroprismatischem, rück strahlenden Material nach Anspruch 13, wobei die eingeschlosse nen Winkel 89,9-90,1° betragen.

20. Verfahren zur Herstellung von mikroprismatischem, rück strahlenden Material nach Anspruch 13, wobei der Bildungs schritt die Ablagerung einer flüssigen Harzmischung in die Hohlräume, das Aufbringen einer Kunstharzschicht darüber und das Aushärten der Harzmischung und Verbinden mit der Kunstharz schicht umfaßt.