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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herkömmliche
retroreflektierende Folienmaterialien, wie zum Beispiel die in den
U.S. Patenten 3,869,346 ,
3,712,706 und
3,810,804 offenbarten, werden als
Würfeleckenstrukturen
beschrieben, die von einem Werkzeug geformt werden, das eine Mehrzahl
von elementerzeugenden Hohlräumen
aufweist ("odd generation
tooling"), welche
Würfeleckensegmente
mit im Wesentlichen ebenen Vorderseitenhauptflächen erzeugen.
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Herkömmliche
Würfeleckenprismen
haben eine Basis mit drei sich an einem Scheitelpunkt schneidenden
Oberflächen.
Gemäß Darstellung
in 1 sind die Prismen so orientiert, dass der Lichtstrahl
R durch die Basis 10 eintritt und durch die drei Oberflächen 12 retroreflektiert
wird. Dieses erfordert, dass die Prismen aus einem Material geformt
sind, welches es erlaubt, dass ein signifikanter Anteil der Lichtstrahlen
dieses passiert. Somit ist das Prismenmaterial auf Materialien,
welche diese Eigenschaft haben, beschränkt. Leider hat es sich herausgestellt, dass
diese Materialien oft gegenüber
ultraviolettem (UV) Licht, sichtbarem Licht und/oder thermischer Degradation
empfindlich sind, was zu verminderten Betriebsverhaltenseigenschaften
führt.
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US-A-5,182,663 offenbart
eine reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
die einen Retroreflektor enthält,
der aus einer Anordnung von Vollwürfeleckenelementen hergestellt
ist, bei denen ihre optischen Achsen aus der Senkrechten zu der
Ebene der Anzeigevorrichtung in einem Winkel zwischen etwa 10° und etwa
45° gekippt
sind.
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WO89/06811 offenbart ein
Licht reflektierendes Material mit einer Anordnung von Würfeleckenreflektoren
das durch Gießen
oder Pressen einer Kunststofffolie unter Verwendung einer Form oder
eines Presswerkzeugs, die dafür
konfiguriert sind, in der Oberfläche
der Kunststofffolie eine Anordnung von Würfeleckenvertiefungen zu erzeugen,
hergestellt wird. Die Oberfläche
der Folie wird dann metallisiert, um die Vertiefungen zu Würfeleckenreflektoren
zu machen, und eine transparente Schicht, welche die Vertiefungen
ausfüllt,
wird auf die metallisierte Oberfläche der Kunststofffolie aufgebracht.
Das Gieß-
oder Presswerkzeug wird mittels einer Galvanisierungsprozedur von
einem Master erzielt, der durch Rasterung einer verformbaren Kunststofffolie in
einem Abtastmodus mittels eines Einpressstempels erzeugt wird, welcher
eine in eine Würfeleckenform
geschnittene Diamantspitze enthält.
Die Einpressung wird durch ein piezoelektrisches Element ausgeführt, welches
bei jedem Rasterschritt einen elektrischen Impuls unterworfen wird,
um die Würfelecken-Diamantspitze
bei jedem Raster schritt in den verformbaren Kunststoff zu treiben,
um einen entsprechende Würfeleckenvertiefung
zu erzeugen.
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US-A-4,127,693 offenbart
eine retroreflektierende Folie mit den Merkmalen des Oberbegriffes des
Anspruches 1. Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale der
kennzeichnenden Abschnitte des Anspruches 1 gekennzeichnet. Die
Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erzeugen einer retroreflektierenden
Folie gemäß Anspruch
3. Optionale Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
retroreflektierende Folie und ein Verfahren für deren Herstellung beinhaltet
eine Mehrzahl offenflächiger
Würfeleckenoberflächen, die
aus einem im Wesentlichen starren Material ausgebildet sind, um
ein Verbiegen der Würfeleckenoberflächen auszuschließen. Eine
optische Beschichtung ist auf den Oberflächen ausgebildet, und eine
Füllschicht
ist wenigstens an einem Teil der optischen Beschichtung ausgebildet.
Bevorzugt bilden eine Mehrzahl von Leerräumen die offenflächigen Würfeleckenoberflächen, wobei
jeder Leerraum drei Oberflächen
enthält, sie
sich bei einem Fußpunkt
treffen.
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In
einer Ausführungsform
weist wenigstens ein Teil der Oberfläche eine Farbbeschichtung darauf auf.
Bevorzugt ist die Füllschicht
im Wesentlichen transparent, wie zum Beispiel ein Material mit einem Brechungsindex
in dem Bereich zwischen etwa 1,5 und 1,65. Eine Deckschicht kann über der
Füllschicht ausgebildet
sein, um dieselbe zu schützen.
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In
einer Ausführungsform
wird das im Wesentlichen starre Material aus einer Gruppe aus thermoplastischen
und wärmehärtenden
Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt. Das starre Material kann
ferner Füllmaterialien,
wie zum Beispiel Glas, Graphit, Hochtemperaturfasern und glasfasergefüllte Verbundstoffe
enthalten. In einer Ausführungsform beinhaltet
die optische Beschichtung eine spiegelnde Beschichtung. In einer
weiteren Ausführungsform
beinhaltet die optische Beschichtung ein dielektrisches Material
mit niedrigem Brechungsindex, bevorzugt mit einem Brechungsindex
in dem Bereich zwischen etwa 1,1 und 1,3.
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Die
offenflächigen
Würfeleckenoberflächen sind
auf einem Trägersubstrat
ausgebildet. Eine zweite Schicht offenflächiger Würfeleckenoberflächen ist
auf einer Rückseite
des Trägersubstrates
so ausgebildet, dass eine erste Schicht retroreflektierender offenflächiger Würfeleckenoberflächen und die
zweite Schicht von Würfeleckenoberflächen Rücken an
Rücken
mit entsprechenden offenflächigen Oberflächen voneinander
weg zeigend liegen.
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Die
offenflächige
retroreflektierende Folie kann in kleine Stücke oder Blättchen geschnitten oder geformt
werden, welche mit verschiedenen Beschichtungen oder Harzen gemischt
werden können. Die
Folie kann auch Muster oder Zwischenräume ohne offenflächige Würfeleckenoberflächen enthalten.
In dieser Ausführungsform
können
Wände in
der retroreflektierenden Folie ausgebildet werden, die sich von
dem Trägersubstrat
bis zu einem Prismenkamm erstrecken. In einer Ausführungsform
ist die Dicke der Wände
in dem Bereich zwischen etwa 25,4 und 1270 μm (0,001 und 0,005 inches).
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Es
wird auch eine retroreflektierende Folie bereitgestellt, welche
eine Mehrzahl von dreiseitigen Vertiefungen enthält, welche offenflächige Würfelecken
ausbilden. Eine reflektierende Beschichtung wird auf den dreiseitigen
Vertiefungen ausgebildet und eine Füllschicht an der reflektierenden
Beschichtung angebracht.
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Es
wird ferner ein Verfahren zum Erzeugen einer offenflächigen retroreflektierenden
Folie bereitgestellt, welches den Schritt der Erzeugung einer Form,
durch Erzeugen von drei Nutensätzen
enthalten kann. Bevorzugt schneiden sich die Nuten in einem Winkel,
um eine Mehrzahl von Prismen auszubilden und jedes Prisma besitzt
eine Basis und drei sich schneidende Seitenflächen, welche sich an einem
Scheitel treffen. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt der
Erzeugung einer retroreflektierenden Folie auf der Form, um ein
Spiegelbild der Form zu erzeugen, wobei die sich ergebende Folie
eine Mehrzahl dreiseitiger Vertiefungen enthält, welche Würfeleckenoberflächen bilden.
Die Würfeleckenoberflächen werden
bevorzugt mit einer spiegelnden Beschichtung mit einer darauf aufgebrachten
Füllschicht
beschichtet.
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Die
Erfindung stellt ein luftgefülltes
prismatisches Produkt bereit, welches auf der Vorderseite durch
einen langlebigen durchsichtigen Film geschützt werden kann. Die Mikrostruktur
kann aus polymerischen Epoxiden, Acrylen oder dergleichen abhängig von
den Produktverhaltensanforderungen hergestellt werden. Bevorzugt
wird das Material aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt, welche
gegen UV-Licht, sichtbares Licht und/oder Wärmeverschlechterung beständig ist.
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Viele
Varianten dieser Typen von offenflächigen Strukturen und Rücken an
Rücken
liegenden offenflächigen
Strukturen umfassen:
- 1. Die offenen Strukturen
können
mit klaren oder gefärbten
Harzen gefüllt
sein, um den Eintrittswinkel zu verbessern, die Farbe zu ändern, Kräuseln zu
reduzieren, die Haftung an einem Deckfilm zu verbessern, und so
weiter.
- 2. "Plättchen" oder kleine Segmente
der offenen Strukturen und der Rücken
an Rücken
liegenden offenflächigen
Strukturen können
zwischen zwei äußeren Filmen
wie zum Beispiel Acrylfilmen eingeschlossen werden, oder zu transparenten
Beschichtungen, transparenten Druckzusammensetzungen, transparenten
thermoplastischen und transparenten wärmehärtenden Harzen, transparenten
Klebern, transparenten Bindern, und so weiter zugesetzt werden.
- 3. Die metallisierte Fläche
kann für
Anwendungen, welche eine Kurzzeitlebensdauer haben, oder die Reflexion
von kurzwelligem UV-Licht erfordern, unbedeckt bleiben.
- 4. Ein gießbarer
Rückseitenfilm
(z.B. Urethan oder Acryl) kann in einen beständigen Flächenfilm (zum Beispiel Mylar
oder Acryl) gegossen werden, wie es bei retroreflektierenden Produkten
mit eingegossenen Perlen geschieht.
- 5. Ein Füllen
der offenen Prismen kann durch Sprühbeschichtung (elektrostatisch
oder anderweitig), Gravurlackierung, einen Heißspaltprozess bei normalem
Raumdruck oder in einer Vakuumkammer, wenn Lufteinschluß ein Problem ist,
Walzenbeschichtung oder ähnliche
dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Verfahren ausgeführt werden.
- 6. Kombinationen von offenflächigen
Prismengrößen (Teilungen)
und geschlossenflächige
Prismenstrukturen oder ein Mikrolinsenflächenfilm können zum Ändern von Eintritts/Betrachtungs-Winkeleigenschaften
und Farbeigenschaften verwendet werden.
- 7. Werkzeuge für
offenflächige
Prismenstrukturen können
mit Zwischenräumen
oder Abständen
erzeugt werden, um offenflächige
Prismeninseln auf Trägerfilmen
zu erzeugen. Der Trägerfilm
und das offenflächige
Prismenfilmmaterial können
flexibel oder starr oder elastisch sein, um der Anwendung zu entsprechen.
- 8. Beschichtungen mit geringem Brechungsindex können anstelle
der Metallisierungsbeschichtung verwendet werden, um offenflächige Strukturen oder
Plättchen
mit starkem Weiß zu
erzeugen, die in Binder mit hohem Brechungsindex gemischt werden
können.
- 9. Weitere Technologien, die zum Steuern des Verhaltens herkömmlicher
Würfeleckenstrukturen verwendet
werden, können
vorteilhafte mit dem offenflächigen
Produkt eingesetzt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die 1 bis 13 und 17 bis 23 entsprechen
nicht der Erfindung, sind aber für
das Verständnis
von Ausführungsformen
der Erfindung nützlich.
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1 ist
eine Seitenansicht von Würfeleckenprismen
gemäß dem Stand
der Technik.
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2 ist
eine Seitenansicht einer offenflächigen
retroreflektierenden Folie.
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3 ist
eine Seitenansicht einer offenflächigen
retroreflektierenden Folie.
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4 ist
eine Seitenansicht einer weiteren Anordnung einer offenflächigen retroreflektierenden Folie.
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5 stellt
einen Schritt einer Erzeugung einer offenflächigen retroreflektierenden
Folie dar, welcher das Erzeugen von offenflächigen Würfeleckenoberflächen auf
einer Trägerschicht
umfasst.
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6 ist ähnlich 5 und
stellt den Schritt der Metallisierung der Würfeleckenoberflächen dar.
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7 ist ähnlich 6 und
stellt den Schritt der Erzeugung einer Füllschicht über der metallisierten Schicht
dar.
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8 ist ähnlich 7 und
stellt den Schritt der Anbringung von Kleber- und Abziehschichten
an den Prismen dar
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9 ist
eine Seitenansicht einer offenflächigen
retroreflektierenden Folie, die eine unerwünschte Lufttasche darstellt.
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10 ist
eine Seitenansicht einer offenflächigen
retroreflektierenden Folie, die gefärbte Prismenkämme darstellt,
welche unterschiedlich große offenflächige Prismen
erzeugen.
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11 ist
eine Seitenansicht einer offenflächigen
retroreflektierenden Folie, welche gefärbte Flachstellen zwischen
den einzelnen offenflächigen Prismen
darstellt.
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12 ist ähnlich 11 und
stellt eine an den Würfeleckenoberflächen angebrachte
Füllschicht
und eine auf der Füllschicht
ausgebildete Deckschicht dar.
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13 ist
eine Seitenansicht einer offenflächigen
retroreflektierenden Folie mit einer darauf ausgebildeten strukturierten
Füllschicht.
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14 ist
eine Seitenansicht einer doppelseitigen offenflächigen retroreflektierenden
Folie gemäß der vorliegenden
Erfindung mit auf beiden Seiten der Trägerschicht ausgebildeten offenflächigen Prismen.
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15 ist
eine Seitenansicht von doppelseitigen offenflächigen retroreflektierenden
Blättchen gemischt
mit einer Beschichtung und unterstützt durch die Trägerfolie.
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16 ist ähnlich 15 und
stellt gefärbte Substrate
dar, die in der Beschichtung verteilt sind.
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17 ist
eine Draufsicht auf eine offenflächige
retroreflektierende Folie mit mehreren darin ausgebildeten Zwischenräumen.
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18 ist
eine vergrößerte Ansicht
der offenflächigen
retroreflektierenden Folie von 17.
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19 ist
eine Seitenansicht von offenflächigen
retroreflektierenden Plättchen,
verteilt in einem Film.
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20 ist
eine Seitenansicht von offenflächigen
retroreflektierenden Plättchen,
verteilt in einem PVC-Film.
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21 ist
eine Draufsicht auf eine exemplarische retroreflektierende Plättchenkonstruktion,
die dafür
ausgelegt ist, sich mit Kleidungs- oder Gewebefasern zu verhaken
oder zu verbinden.
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23 ist
eine Seitenansicht eines Projektionsschirms, welcher retroreflektierende
Plättchen verwendet.
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24 ist
eine Querschnittsansicht eines exemplarischen Objektes, welches
retroreflektierende Plättchen
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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25 ist
eine Querschnittsansicht eines konturierten Objektes mit darauf
befindlichen retroreflektierenden Plättchen gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorstehenden und weitere Objekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der nachstehenden detaillierteren Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindungen gemäß Darstellung
in den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in welchen sich gleiche Bezugszeichen auf
dieselben Teile durchgängig
durch die verschiedenen Ansichten beziehen. Die Zeichnungen sind
nicht notwendigerweise maßstäblich, da
stattdessen der Schwerpunkt auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung
gelegt wird. Alle Anteil- und Prozentangaben beziehen sich, sofern
nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
folgt eine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. 2 bis 4 stellen
eine retroreflektierende Folie dar. Insbesondere unterstützt eine
untere Trägerschicht
oder ein Substrat 16, wie zum Beispiel eine Folie oder
ein Film offenflächige
Oberflächen 18.
Das untere Trägersubstrat 16 kann
als eine Vielzahl von Materialien geformt sein, die transparent
oder nicht transparent sind. Bevorzugt wird eine spiegelnde, optische,
oder reflektierende Beschichtung 20 wie zum Beispiel Alu minium
auf den Oberflächen 18 ausgebildet.
Bevorzugt ist die optische Beschichtung 20 permanent, das heißt nicht
leicht entfernbar an den Oberflächen 18 angebracht.
Die Oberflächen 18 sind
in Bezug aufeinander so ausgerichtet, dass sie einen ankommenden
Lichtstrahl R im Wesentlichen parallel zu seinem ankommenden Eintrittswinkel
reflektieren. In einer Anordnung sind die Oberflächen gerade wobei eine Oberfläche im Wesentlichen
in 90° zu
der nächsten Oberfläche angeordnet
ist. Bevorzugt weisen die Oberflächen 18 offenflächige "Würfelecken"-Oberflächen auf, welche drei im Wesentlichen
in 90° zueinander
angeordnete Oberflächen ähnlich den
herkömmlichen
Würfeloberflächenprismen
sind. Der Fußpunkt
der Oberflächen 18 ist
bevorzugt mit einem Raster in dem Bereich zwischen etwa 25,4 und
508 μm (0,001
und 0,020 inches) in Abstand angeordnet. Bevorzugt wird der ankommende
Lichtstrahl R intern von den drei Oberflächen so reflektiert, dass das
abgehende Licht R im Wesentlichen parallel zu dem Lichtstrahl R
unabhängig
von dem Eintrittswinkel ist.
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In
den Anordnungen der 3 und 4 stellen
Prismeninseln 22 die Würfeleckenoberflächen 18 bereit.
In einigen Ausführungsformen
kann ein Teil 23 der Prismen eine Nicht-Würfelecke
sein, um eine bestimmte Streuung des Lichtes für ästhetisches Aussehen zu erzeugen.
Mehrere Zwischenräume oder
Leerstellen 24 ohne Prismen können für Zwecke wie zum Beispiel Bereitstellung
einer Flexibilität
der Folie 14, Modifizieren des Verhaltens oder zum Verbessern
des Aussehens der Folie 14 oder zur Erzeugung einer Markierung
darin, wie zum Beispiel eines Firmenlogos versehen sein. In einer
Ausführungsform
liegt die Breite von Leerstellen 24 in dem Bereich zwischen
etwa 50,8 und 1270 μm
(0,002 und 0,050 inches). Eine Klebeschicht kann auf der Unterseite
der Trägerschicht 16 vorgesehen
sein. In einer Anordnung besitzt die retroreflektierende Folie 14 eine
Dicke 28 von weniger als 0,1016 mm (0,004 inches).
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Bei
der typischen Herstellung von retroreflektierendem Material wird
ein "odd generation"-Werkzeug verwendet,
um starre Würfeleckenprismen
auf ein Substrat zu gießen,
das dann die Oberseite des Films wird. Diese Erfindung beinhaltet eine
retroreflektierende Folie und ein Verfahren zur Herstellung des
Materials, welches aus einer geritzten Struktur geformt wird, welche
geschnitten oder repliziert wurde, um die Rückseite einer herkömmlichen
Würfeleckenanordnung
("even generation"-Werkzeug) zu beschreiben,
und das Produkt besitzt im Wesentlichen eine ebene Rückseite.
Wenn die Folie aus einem Material wie zum Beispiel Metal geformt
ist, reflektiert das Produkt von seiner Vorderseite. Wenn es jedoch
aus den allgemein erhältlichen Polymeren
geformt ist, sorgt eine hochreflektierende Beschichtung, wie zum
Beispiel im Vakuum abgeschiedenes Aluminium für eine retroreflektierende Grenzschicht.
Ein derartiges re flektierendes metallisches Material hat optische
Konstanten, welche zu einer hohen Reflektivität in dem sichtbaren Wellenlängenbereich
führen.
Beispiele von Materialien mit einer geeigneten optischen Konstante
sind Aluminium, Chrom, Kupfer, Zink, Gold, Silber, Platin, Nickel oder
dergleichen.
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5, 6, 7 und 8 sind
Seitenansichten eines Verfahrens zum Herstellen der retroreflektierenden
Struktur 14 zu verschiedenen Zeitpunkten seiner Herstellung.
In dem vorliegenden Prozess wird ein "even generation"-Werkzeug verwendet, um die offenflächigen Prismeninseln 22 auf einem
Trägerfilm 16 gemäß Darstellung
in 5 zu gießen.
Bevorzugt werden die Prismeninseln 22 zusammenhängend auf
der unteren Trägerfolie 16 ausgebildet.
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Nach
der Entfernung aus der Form wird die untere Trägerfolie 16 zu einem
unteren Film. In einer Ausführungsform
werden die Zwischenräume 24 zwischen
den Prismeninseln 22 ausgebildet. In einer alternativen
Ausführungsform
werden die Zwischenräume 24 mit
Prismenmaterial gemäß Darstellung durch
eine gestrichelte Linie 30 gefüllt.
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In
einer alternativen Anordnung können
die offenflächigen
Prismenflächen 18 mit
einem Material mit niedrigem Brechungsindex beschichtet und mit einem
Material mit hohem Brechungsindex gefüllt werden, um ein retroreflektierendes
Produkt mit starkem Weiß zu
erzeugen. Alternativ können
die offenflächigen
Prismen mit einem Harz mit niedrigem Brechungsindex erzeugt und
dann ohne Metallisierung mit einem Harz mit hohem Brechungsindex
gefüllt werden,
um ein retroreflektierendes Produkt mit starker Weiß zu erzeugen.
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Die
Würfeleckenoberflächen 18 sind
mit einer optischen Beschichtung 20 wie zum Beispiel einer
Metallschicht, die Aluminium, Silber oder ein anderes geeignetes
spiegelndes Metall umfasst gemäß Darstellung
in 6 bedeckt. In einer Ausführungsform kann ein transparentes
perfluoriertes Polymer mit niedrigem Brechungsgrad, welches einen
Brechungsgrad von etwa 1,1 aufweist, als eine optische Beschichtung
zum Beschichten der Oberflächen 18 verwendet
werden. Die offenflächigen
Prismen können
mit einer Füllbeschichtung 32 wie
zum Beispiel einem gefärbten
oder im Wesentlichen tarn-transparenten lange wetterbeständigem Polymer
gemäß Darstellung
in 7 gefüllt
sein. Die Füllbeschichtung 32 kann
permanent an dem spiegelnden Metall angebracht sein. Das Polymer
kann flexibel und/oder elastomerisch sein. Es ist nicht erforderlich,
dass die Füllbeschichtung 32 der
Folie 14 irgendeine Stärke verleiht,
wie sie beispielsweise durch das die Prismeninseln 22 ausbildende
starre Material verliehen wird, um einen Flächenwinkel von 90° der offenflächigen Prismen
aufrecht zu erhalten. Dieses ermöglicht die
Verwendung von Materialien, die für herkömmliche Würfeleckenprismen strukturell
nicht fest genug sind, jedoch andere physikalische Eigenschaften
besitzen, die für
eine retroreflektierende Folie vorteilhaft sind, wie zum Beispiel
eine erhöhte
Ultraviolettlichtstabilität
und so weiter. Beispiele von Füllmaterialien umfassen
einfache Acryl- oder Acryl-Fluorkohlenstoff-Polymere. Bevorzugt
ist die Füllbeschichtung 32 im
Wesentlichen gegenüber
UV-Verschlechterung beständig.
In einer Ausführungsform
besteht die Füllbeschichtung 32 aus
einem Material mit einer Aufbringungsviskosität von weniger als oder gleich
etwa 1000 Zentipoise. Derartige Materialien können auch eine niedrige Glasübergangstemperatur
wie etwa Fluorkohlenstoff, fluoriertes Acryl, oder fluoriertes Urethan
aufweisen. Ein Beispiel eines geeigneten niedrigen Glasübergangstemperaturbereich
liegt zwischen etwa –20
und 18 °C
(–4 und
176 °F).
Bevorzugt ist die Glasübergangstemperatur
niedriger als etwa 15 °C
(59 °F).
Es ist anzumerken, dass die Füllbeschichtung 32 den
Eintrittswinkel erhöht,
bei welchem Lichtstrahlen R eintreten, und daher durch die Würfeleckenoberflächen 18 retroreflektiert
werden können.
Die Füllbeschichtung 32 kann
so ausgelegt sein, dass sie wellig (nicht eben) ist, um das Winkelretroreflexionsverhalten
zu verbessern.
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Gemäß Darstellung
in 9 ist es wichtig, dass Lufttaschen 40 minimiert
oder bevorzugt vermieden werden, da diese Lufttaschen den Pfad des Lichtstrahls
R so verändern,
dass er nicht parallel zu dem ankommenden Lichtstrahl ist. Alternativ
kann es einige Fälle
geben, in welchen Lufttaschen 40 eine nützliche Streuung des retroreflektierten
Lichtes bereitstellen. Ferner ist es für einige Anwendungen nützlich,
dass die Oberfläche
der Füllbeschichtung 32 wellig
ist, um die Streuung von Licht zu unterstützen.
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Der
Trägerfilm 16 kann
entfernt und stattdessen ein undurchsichtiger weißer oder
gefärbter
Kleber 34 mit einer Abziehfolie 27 anstelle des
Trägerfilms
gemäß Darstellung
in 8 aufgebracht werden. Die weiße Farbe des Klebers ist durch
die transparente Füllschicht 32 hindurch
sichtbar.
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Ein
primärer
Vorteil dieser neuen Art von Folie besteht darin, dass sie aus Materialien
hergestellt werden kann, welche bessere Eigenschaften in Bereichen
wie zum Beispiel Wärmebeständigkeit,
Nichtentflammbarkeit, Dimensionsstabilität, Umweltbeständigkeit,
chemische Beständigkeit
und so weiter ohne die Notwendigkeit aufweisen, dass das Material wie
bei dem herkömmlichen
Aufbau durchsichtig ist. Zusätzlich kann,
wenn die offenflächige
Struktur aus umweltempfindlichen Polymeren hergestellt wird, die Metallfläche zum
Schutz dieser vor Zerstörung
durch ultraviolettes Licht, Feuchtigkeit, Sauerstoff und so weiter
dienen. Beispiele derartiger Materialien umfassen Acrylpolymere,
Polycarbonat, Silikon, Metallacrylat und Diacrylat.
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Das
Material kann auf Formen geformt werden, welche zusätzliche
darin eingebaute Vorsprünge
haben, welche als Linien oder Gebilde strukturiert sind, welche
die Leerstellenbereiche 24 in der Folie 14 bereitstellen.
Die Leerstellenbereiche 24 können dazu dienen, die Produktflexibilität zu verbessern,
die Ästhetik
zu steigern, oder ein Mittel zur Identifikation bereit zu stellen.
Die Vorsprünge
können
auch so ausgelegt sein, dass sie bei der Steuerung der Dicke der
Folie bei deren Herstellung in der Produktion unterstützen, indem
Wände bereitgestellt
werden, welche verhindern, dass Vorpolymere mit geringerer Viskosität aus der
Form während
des Herstellungsprozesses fließen.
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Zusätzlich können transparente
oder teilweise transparente Beschichtungen auf die Vorderseite 36 der
Folie 14, um die Produktfarbe zu ändern, die Glätte, Abriebsbeständigkeit
zu verbessern, oder andere Gründe,
aufgrund derer Leute in der Industrie üblicherweise ihre Produkte
beschichten, aufgebracht werden. Diese Beschichtungen können auch dazu
dienen, die Eintritts/Betrachtungs-Winkelreaktionen des Materials
zu steuern, da deren Brechungsindizes normalerweise höher als
die von Luft sind. Die Dicke der Folie 14 bei ihrer Herstellung
in der Produktion kann gesteuert werden, indem Wände vorgesehen werden, welche
verhindern, dass Vorpolymere mit niedrigerer Viskosität während des
Produktionsprozesses aus der Form fließen. In den Ausführungsformen,
in welchen die untere Trägerfolie 16 eine
Matte oder unregelmäßige Oberfläche besitzt können die
Leerstellenbereiche 24 dazu dienen, den visuellen Weißgrad (cap
Y) der Struktur zu verbessern, nachdem eine Metallbeschichtung darauf
aufgebracht ist. Es ist oft erwünscht,
das Weiß eines
metallischen Produktes für
die Tagessichtbarkeit oder aus ästhetischen
Gründen
zu erhöhen.
Diese Erfindung kann auch mit einer weiß oder einer anders gefärbten Polymerstruktur
ausgeführt
werden, und die Metallisierungsbedingungen können so gesteuert werden, dass
Flächen
unmetallisiert bleiben, wie zum Beispiel die Wände der Leerstellenbereiche, welche
dazu tendieren den Wert cap Y zu erhöhen oder ein gleichmäßiges Farbaussehen
der Folie zu erzeugen. Die Farbe der Wände wird von dem reflektierenden
Leerstellenbereich 24 reflektiert.
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Die
Würfeleckenoberfläche 18 kann
Fenster oder Stufen enthalten, um den Tageszeitwert cap Y und die
Farbe zu steigern, wie es in der internationalen Veröffentlichung
Nr. 98/59266, veröffentlicht
am 30. Dezember 1998 gelehrt wird.
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Zusätzliche
Beschichtungen können
auf die Vorderseite der Folie, um die Produktfarbe zu ändern, die
Glätte,
die Abriebbeständigkeit,
Produktfarblichtbeständigkeit
zu verbessern, oder andere Gründe,
aufgrund derer Leute in der Industrie üblicherweise ihre Produkte
beschichten, aufgebracht werden. Diese Beschichtungen können auch
dazu dienen, die Eintritts/Betrachtungs-Winkelreaktionen des Materials
zu steuern, da deren Brechungsindizes normalerweise höher als
die von Luft sind. Um Bereiche mit unterschiedlichen Reflexionswinkelverhalten zu
erzeugen, kann beispielsweise ein durchsichtiges Druckmuster verwendet
werden, um Bereiche der offenflächigen
Struktur aufzufüllen,
und dann ein durchsichtiger Abdeckfilm auf die Vorderseite der Schicht
aufgebracht werden. Die durchsichtig bedruckten Bereiche retroreflektieren
bei Winkeln, die deutlich größer sind
als der Bereich, der eine Luftschicht an seiner Oberfläche hat,
und können
dazu genutzt werden, um den Betrachter bei kleineren Betrachtungswinkeln
eine andere Nachricht als ein Betrachter bei einem größeren Betrachtungswinkel
zu reflektieren. Es gibt hier nützliche
Anwendungen für ein
Sicherheitsfilmprodukt.
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Eine
obere Trägerschicht 38 kann
ebenfalls an der Vorderseite der Struktur für Zwecke der Vereinfachung,
der Farbe oder des Schutzes gemäß Darstellung
in 3 aufgebracht werden. Sie kann auch als ein Träger für die Elemente
dienen, wenn der Rückseitenträger 16 entfernt
wird, um die Leerstellenbereiche mit dekorativen oder funktionalen Materialien
aufzufüllen,
wie zum Beispiel einem gefärbten
Kleber. Wenn die obere Trägerschicht 38 eine leitende
Oberflächeneigenschaft
hat, und die Lufthohlräume
mit einer elektrooptisch aktiven Stoffverbindung wie zum Beispiel
einem Flüssigkristall
gefüllt sind,
kann man diesen Aufbau verwenden, um eine Anzeigevorrichtung oder
einen abstimmbaren Reflektor zu erzeugen. In einer Ausführungsform
ist die obere Trägerschicht 38 leitend,
um zu ermöglichen, dass
eine elektrische Ladung die obere Trägerschicht und die optische
Beschichtung 20 passiert. Bevorzugt enthält die obere
Trägerschicht 38 ein Transistormuster.
In einer weiteren Ausführungsform ist
die obere Trägerschicht 38 leitend,
und die untere Trägerschicht 14 ist
ebenfalls leitend, um das Passieren einer elektrischen Ladung zwischen
der oberen Trägerschicht
und der unteren Trägerschicht
zu ermöglichen.
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In
der Anordnung von 10 haben die Kämme 43 bestimmter
offenflächiger
Prismen eine Farbbeschichtung 42 darauf, um Prismen unterschiedlicher
Größe zu er zeugen,
um das retroreflektierende Verhalten zu verbessern, und aus ästhetischen
Zwecken. Gefärbte
beschichtete Kämme
können
erzeugt werden, indem Farben, gefärbter Kleber aufgedruckt werden
und diese auch in Mustern vorliegen können. In den Ausführungsformen
der 11 und 12, sind
flache Stellen 44 auf jedem Prisma mit einer Farbbeschichtung 46 auf
jeder Flachstelle versehen. Eine Füllbeschichtung 32 kann auf
der Struktur ausgebildet werden, wobei eine optionale Deckbeschichtung 48 die
retroreflektierende Struktur 14 abschließt. In den 10, 11 und 12 kann
die Farbe als ein Druckmuster aufgebracht werden.
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13 stellt
eine retroreflektierende Folie 10 mit Prismenoberflächen 18 dar,
die mit einer optischen Beschichtung 20 beschichtet sind.
In dieser Ausführungsform
deckt die Füllschicht 32 bestimmte Teile
der Oberflächen 18 ab,
während
sie gleichzeitig Flächen 25 von
Prismen ohne Füllschicht
hinterlässt. Ein
Deckfilm 38 schützt
die offenflächigen
Prismen vor schädlichen
Umwelteinflüssen
wie zum Beispiel Schmutz.
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Der
nachstehende Prozess kann dazu genutzt werden, um reflektierende
und retroreflektierende Produkte mit einzigartigem Umgebungslichtaussehen
wie zum Beispiel Projektionslicht-Aufprojektionsschirme zur Verwendung
mit LCD, digitale Mikrospiegelvorrichtungen (DMD), Aufprojektionssysteme und
so weiter herzustellen.
- 1) Bereitstellen einer
Form für
Retroreflexionswürfelecken.
- 2) Gießen
offenflächiger
Würfelecken
auf beide Seiten eines dünnen
Polyesterfilms. Die Würfelecken
können
in Größe und Textur
für jeden
Gießdurchlauf
variieren, um die für
das Endprodukt gewünschte
Variation in der Lichtverteilung zu erzielen.
- 3) Metallisieren der reflektierenden texturierten Facetten der
Würfelecken
mit einer spiegelnden Beschichtung wie zum Beispiel Aluminium oder Silber.
Facetten erfordern keine Textur für retroreflektierende Aufprojektions-
und Abbildungsschirme.
- 4) Aufdrucken einer gefärbten
Beschichtung auf die metallisierte Oberfläche. Ein einfarbiges oder mehrfarbiges
Muster kann abhängig
von dem gewünschten
Umgebungsfarbeffekt des Endproduktes verwendet werden.
- 5) Füllen
der offenflächigen
Würfelecken
auf einer oder beiden Seiten des Films mit einem Material, das Luftspalte
in den offenflächigen
Prismen erzeugt.
- 6) Schneiden der retroreflektierenden Folie in quadratische
Stücke
von etwa 0,508 mm (0,020 inches).
- 7) Einmischen der geschnittenen Stücke in klares Plastisol.
- 8) Verteilen des Plastisols auf einen Trägerfilm wie zum Beispiel einem
weißen
Polyvinylchlorid. Die Verteilung kann mit einem einfarbig geschnittenen
Los, einem mehrfarbig gemischt geschnittenen Los oder mit individuell
farbig geschnittenen Losen, die in spezifischen Mustern verteilt
werden, erfolgen, um ein Kunstobjekt zu erzeugen, welches auch als
ein Aufprojektionsschirm dient. Die geschnittenen Stücke orientieren
sich angenähert
zu 50% nach oben und 50% nach unten mit einer bestimmten Überlappung
und gekippten Stücken.
Die nach oben orientierten Stücke
können
eine ausgezeichnete Projektionslichtreflexion ergeben, und die nach
unten gerichteten Stücke können eine
ausgezeichnete Umgebungslichtfarbe ergeben.
- 9) Aushärten
des Plastisol, um eine einteilige Vinylfolie zu erzeugen.
- 10) Montieren der fertig gestellten Folie, um einen Aufprojektionsschirm
zu erzeugen.
-
Der
fertiggestellte Projektionsschirm besitzt ein ausgezeichnetes Umgebungslichtaussehen
und hervorragende Lichtreflexionseigenschaften. Das reflektierte
und retroreflektierte Licht ist besser als das derzeitiger Aufprojektionsschirme
auf dem Markt und das reflektierte Bild besitzt einen verbesserten
Kontrast ohne Flimmereffekte. Diese Verbesserung macht es wesentlich
einfacher ein erschwingliches LCD oder DME-Lichtprojektionssystem
für Verbraucheranwendungen
zu produzieren. Der Aufprojektionsschirm kann bis zu jeder gewünschten
Größe ohne
Erzeugung erkennbarer Nähte
hergestellt werden. Eine Form von Projektions- oder Abbildungsschirmen
wird mit texturierten Facetten oder anderen Lichtstreuungsmitteln
insbesondere für
retroreflektierende Schirme, wie zum Beispiel solche, die in dreidimensionalen
Bildgebungssystemen verwendet werden, hergestellt.
-
Die
offenflächigen
Prismen können
zu Beginn auf einer Seite des dünnen
Films oder der unteren Trägerschicht 16 ausgebildet
werden. In einem optional zweiten Schritt gemäß Darstellung in 14 werden
offenflächige
Prismen auf der gegenüberliegenden
Seite oder Rückseite
der Trägerfolie 16 ausgebildet.
Beide offenflächigen
Prismenseiten des Films werden mit Aluminium, Silber oder einer
anderen Art reflek tierender Beschichtung metallisiert, 20. Die offenflächigen Prismen
arbeiten gut in der geschnittenen Anwendung, wenn sie aus kleinen
retroreflektierenden Würfeleckenstrukturen
hergestellt werden. Die sehr kleinen Strukturen oder Prismen können in
kleine Plättchen
ohne Beschädigung
eines hohen Prozentsatzes der retroreflektierenden Fläche der
Prismen geschnitten werden.
-
In
einer Anordnung wird die retroreflektierende offenflächige Würfeleckenfolie
auf der Rückseite einer
herkömmlichen
retroreflektierenden Würfeleckenfolie
erzeugt. Die herkömmlichen
Würfeleckenprismen
können
wie die Füllschicht 32 mit
der gleichen oder unterschiedlichen Farbe gefärbt sein, um optische Effekte
zu erzeugen, die zur Detektion mit einem Hyperspektralmessinstrument
nützlich
sind. Die sich ergebende Struktur hat ein Aussehen wie mit dem bloßen Auge
zu sehen, und eine unterschiedliche Signatur, wenn sie mit einem
Hyperspektralscanner gemessen wird. Der hyperspektrale Scanner erzeugt
eine Abtastung der Intensität
der retroreflektierten Wellenlängen
(von Ultraviolett bis Infrarot) im Vergleich zu dem, was mit dem
bloßen
Auge zu sehen ist.
-
Transparente
Farben können
digital in die offenflächigen
Prismen gedruckt werden, um ein visuelles Bild auszubilden, das
eine Meldung aufweist, wenn es mit dem bloßen Auge betrachtet wird, und eine
andere Meldung, wenn es mit einem Hyperspektralscanner abgetastet
wird. Diese Konzepte sind für viele
Sicherheitsanwendungen (Autorisierungsanwendungen und Identifizierungsanwendungen)
wie zum Beispiel Freund/Feind- Erkennung und Such- und Rettungsanwendungen
nützlich.
Ein Beispiel in der Dokumentensicherheit ist die mögliche Identifikation
nicht nur der Fälschung,
sondern auch des Kopierers, auf dem die Fälschung ausgeführt wurde, aufgrund
der Wellenlängen,
die von den verschiedenen Plättchen
retroreflektiert werden oder nicht retroreflektiert werden.
-
In
einer weiteren Anordnung besteht das Trägermaterial aus einem relativ
dünnen
(25,4 μm (0,001
inches) Kunststoff, wie zum Beispiel gegossenem Acryl, welches leicht
an Punkten zwischen den offenflächigen
Prismeninseln brechen kann, selbst wenn es ein doppelseitiges Material
ist. Die Prismeninseln müssen
nicht notwendigerweise zu jeder Seite ausgerichtet sein. Ein dünner perforierter
oder geritzter Träger
wie zum Beispiel 25,4 μm
(0,02 inches) dickes perforiertes PET kann zum Erzielen dieses Ergebnisses
verwendet werden.
-
Der
offenflächige
Aufbau ist ein signifikanter Vorteil wenn er gemäß der vorliegenden Erfindung auf
beiden Seiten des Films, gefolgt von einer reflektierenden Beschichtung
der Prismen angewendet wird. Wenn dieser Aufbau in Plättchen zerschnitten wird,
retroreflektieren beide Seiten der Plättchen ankommende Lichtstrahlen.
In der Ausführungsform von 14 kann
die Länge 52 des
Plättchens 50 zwischen
etwa 25,4 und 457,2 μm
(0,001 und 0,018 inches) liegen. Die Breite 54 kann zwischen
etwa 25,4 und 457,2 μm
(0,001 und 0,018 inches) liegen. Für die kleinen retroreflektierenden
Würfeleckenstrukturen
kann der Abstand 56 zwischen Scheitelpunkten zwischen etwa
25,4 und 152,4 μm
(0,001 und 0,006 inches) liegen. Die Höhe 58 der Prismen
kann zwischen etwa 7,62 und 71,12 μm (0,003 und 0,0028 inches)
liegen. Die Dicke 60 der Trägerfolie 16 kann zwischen
25,4 und 50,8 μm
(0,001 und 0,002 inches) liegen. Die Plättchen 50 können jede
Form einschließlich
sechseckig, quadratisch, rund, rechteckig und so weiter haben. In
bevorzugten Ausführungsformen
sind die Plättchen
bevorzugt weniger als etwa 6,45 Quadratzentimeter (1 square inch)
und bevorzugt kleiner als etwa 1,61 Quadratzentimeter (0,5 square
inch) und am meisten bevorzugt kleiner als etwa 0,4 Quadratzentimeter
(0,25 square inch).
-
In
einer Ausführungsform
erzeugten Plättchen 50,
die wahllos auf einen Kleber verteilt wurden, eine gleichmäßige Helligkeit
und Winkelhelligkeit bei etwa 0,33° Betrachtungswinkel und 30° Eintrittswinkel,
welche im Wesentlichen von etwa 0,2° Betrachtungswinkel und 5° Eintrittswinkel
aus unverändert blieb.
-
Gemäß Darstellung
in 15 hat, wenn diese Plättchen 50 in Beschichtungen 62,
Farben oder Polymere gemischt werden, das fertig gestellte Produktplättchen,
die zu der Oberfläche
hin orientiert sind, und alle von den Plättchen retroreflektieren Licht
in einer Richtung, welche von der Orientierung abhängt, mit
welcher das Plättchen
während
des Herstellungsprozesses ankommt. Die meisten Plättchen 50 orientieren
sich in dem Falle von Beschichtungen 62 und Lacken selbst
eben in einem Substrat 16. Einige von den Plättchen 50 überlappen
einander und sind gekippt, was zu einem verbesserten Eintrittswinkel-
und Betrachtungswinkelverhalten führt. Ferner sind einige Plättchen in
der Ebene des Plättchens
gedreht, was ein verbessertes Orientierungswinkelverhalten erzeugt.
Die Plättchen 50 können aus
einem starren Polymer hergestellt werden, das seine Gestalt nicht
verändert,
wenn es in die Beschichtung 62 gemischt wird. Die Beschichtungen, Lacke
oder Polymere können
nach der Verarbeitung starr, flexibel oder elastisch sein.
-
Wenn
die Plättchen
mit Aluminium metallisiert sind, erscheinen sie in der Farbe Grau
wenn sie durch ein transparentes Material betrachtet werden. Um
die Farbe des sich ergebenden Materials zu verbessern, können einige
von den Plättchen
mit einer Farbe auf einer Seite bedruckt werden oder zusätzliche
Plättchen
mit gefärbtem
Material können
mit den retroreflektierenden Plättchen
in einem vorbestimmten Prozentsatz gemischt werden um das gewünschte Aussehen
zu erzeugen. Ferner kann ein Material aus einem gefärbten Substrat
oder Substraten 64 gemäß Darstellung
in 16 verwendet werden. Dieses Substrat 64 kann
gefärbt
(zum Beispiel fluoreszierend, normal, undurchsichtig, transparent,
und so weiter), beugend, holographisch, schillernd, oder reflektierend
sein.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
werden die Plättchen 50 in
eine transparente Beschichtungsformulierung gemischt, welche auf
ein gefärbtes
Substrat aufgebracht wird. Beispiele von transparenten Beschichtungsformulierungen
umfassen transparente Tinten und Polymere, welche für retroreflektierende
Schilder oder von hinten beleuchtete Schilder verwendet werden.
Die Beschichtung wird in einer Dicke und mit einer Dispersion aufgebracht,
welche die gewünschte
Verteilung von Plättchen 50 quer
zu der Oberfläche
des Substrates erzeugt. Die Dicke der Beschichtung erzeugt auch
die gewünschte
Oberflächengüte, welche
von der Beschichtungsdicke und der Größe und der Dicke der Plättchen 50 abhängt. Sehr
breites nahtloses Bahnenmaterial kann hergestellt werden, das auf
Größe zugeschnitten
werden kann, um viele unterschiedliche Arten von Produkten zu erzeugen.
Die Produkte können
von einem Bekleidungsband bis zu Schildrohlingen, Bildschirmen und Aufprojektionsschirmen
reichen. In einer weiteren Variante werden die Plättchen 50 in
ein transparentes Polymergemisch, welches in einen Film extrudiert oder
gegossen wird, der retroreflektiert, und eine Farbe besitzt, welcher
von beiden Seiten des Films aus betrachtet wird.
-
Viele
Anwendungen für
die Plättchen
umfassen ein Straßenmarkierungsstreifen,
Einspritzformteile, Helme, Stoßfänger, Radblenden,
Karosseriezierleisten, Türhandgriffe,
Fahrradgriffe, Rucksackbänder,
Schirmhandgriffe, Straßennägel, einteilige Pylonen,
Absperrungen, Führungselemente,
Messmarkierungen, Laserausrichtsysteme, dekoratives Stoff und Mattenmaterial,
geformte Nummernschilder, geformte Verkehrszeichen, Hausnummern, Briefkästen, Zeichenfolien,
Flugplatzzeichen, LKW-Karosserien, Glasfaserformteile, Schiffsleisten, Schiffsrümpfe, Bojen,
Strömungsforschung,
Kosmetik, Fingernagellack, Umzäunungen,
Turnschuhe, Uhrenbänder,
Hundehalsbänder,
Notausgänge,
Türmarkierungen,
Wegemarkierungen, Parkgaragen, Bahnsteige, Rettungswesten, Spurmarkierung
und so weiter.
-
In
einer typischen Anwendung wird der retroreflektierende Film wie
vorstehend beschrieben hergestellt. Der Film kann in Plättchen geschnitten
oder unterteilt werden und mit einer Beschichtungsformulierung oder
einer Harzformulierung vermischt und dann auf ein Substrat aufgebracht
oder mittels eines Formungsprozesses hergestellt werden. Im Falle
einer Beschichtung kann die Formulierung auf ein Substrat gegossen
und UV- oder wärmegehärtet werden, worauf
eine Lamination eines Films auf der Oberseite der Beschichtung folgt.
Der oberste Film bildet eine schützende
Abdeckung für
die Produkte und kann gefärbt
werden und auch mit geeigneten UV-blockierenden Chemikalien ausgestattet
werden, um die Produkte vor Alterung zu schützen. Der oberste Film kann
auch mit einer Oberfläche
ausgelegt sein, welche so behandelt ist, dass eine Beschädigung der Produkte
während
Waschen oder Nähen
verhindert wird.
-
Die
Partikel- oder Plättchengröße ist von
der Anwendung abhängig.
Sehr kleine und dünne
Partikel können
für dünne Beschichtungen
erwünscht sein.
Partikel mit größerer Oberfläche oder
Plättchen können für Anwendungen
erwünscht
sein, in welcher die Plättchenausrichtung
wichtiger ist.
-
Die
Beschichtungen und der Harz- und/oder Deckfilm können mit Beschichtungen oder
Farbstoffen oder Pigmenten ausgelegt sein, welche selektiv unterschiedliche
Wellenlängen
des Lichtes durchlassen. Dieser Produktaufbau ist insbesondere für Anwendungen
wichtig, in welchen spezielle Lichtquellen verwendet werden. Einige
Anwendungsbeispiele sind Luft/See-Rettung, Objekterkennung und Fahrzeugführung.
-
Die
Plättchen
können
in viele unterschiedliche Arten von Beschichtungen oder Harze gemischt werden.
Bevorzugt sollte die Temperatur unter der Wärmeverformungstemperatur der
Prismen gehalten werden. Einige Prismenharze können jedoch sehr hohen Temperaturen
widerstehen, und verformen sich nicht bei Temperaturen bis zu 205 °C (400 °F). Die Gestalt
des Anfangswerkzeuges wird dazu genutzt um die offenflächigen Prismen
bevorzugt so vorgespannt zu erzeugen, dass, wenn das Prisma seine
Gestalt ändert,
diese sich in einer Richtung ändert,
welche nützlich
ist. Beispielsweise erfährt
in Anwendungen, in welchen die Plättchen verwendet werden um
die Außenoberfläche von
Glasfaserboten zu erzeugen, ein Prisma mit Standardgeometrie eine Verflachung
um 12 Minuten. Wenn das Werkzeug etwa 12 Minuten steiler gemacht
wird, erhalten die Prismen Flächenwinkel,
welche sich nahe an Null befinden, was ein optimales Verhalten bereitstellt.
-
Geschnittene
Plättchen,
welche aus unterschiedlichen Arten von Folien hergestellt sind,
welche jeweils Würfeleckenprismen
unterschiedlicher Größe aufweisen,
können
miteinander gemischt werden, um ein Endprodukt zu erzeugen, welches
eine optimale Lichtverteilung besitzt.
-
Die
Plättchen
werden auf einem Substrat so platziert, dass ein vergrößerter Lichtanteil
retroreflektiert werden kann. Die Notwendigkeit, dass alle Plättchen orientiert
und eng gepackt sein müssen,
wird dadurch überwunden,
dass die Plättchen
sich selbst in der Beschichtung oder dem Harz orientieren. Viele Plättchen bilden
geschichtete Lagen aus, und kippen in einer Weise, welche eine dichte
Packung ermöglichen.
-
In
einer Ausführungsform
sind die offenflächigen
Würfeleckenoberflächen 18 mit
unterschiedlichen Größen auf
den Plättchen 50 ausgebildet.
Die Plättchen 50 können in
Harze oder Beschichtungen in unterschiedlichen Kombinationen für unterschiedliche
optische Effekte gemischt werden.
-
In
einer weiteren Anordnung gemäß Darstellung
in den 17 und 18 sind
die Leerstellenbereiche oder Zwischenräume 24 etwa 0,2286
mm (0,09 inches) von Mittellinie zu Mittellinie gemessen voneinander
entfernt. Die Zwischenraumbreite 66 in dieser Ausführungsform
ist bevorzugt kleiner gleich etwa 508 μm (0,020 inches). Die Prismenhöhe 68 ist etwa
22,94 μm
(0,000903 inches). Die Schleiftiefe 70 liegt unmittelbar
unter der Basis der Prismen bevorzugt innerhalb 12,7 μm (0,0005
inches). Die Folie 14 wird dann in Plättchen 50 zerschnitten.
Der Hauptvorteil eines derartigen Aufbaus besteht darin, dass der Schwerpunkt
unter der Achse A-A liegt. Diese ermöglicht die korrekte Ausrichtung
des Plättchens 50 (offenflächige Würfeleckenoberflächen 18 nach
oben weisend), wenn sie in eine Beschichtung oder Harz gemischt
werden.
-
Die
Menge verwendeter Plättchen
ist größer als
die Menge des verwendeten Materials, wenn eine dicht gepackte Anordnung
von Würfelecken
erzeugt wird, aber die Kosten für
die Herstellung der Plättchen
und die Verarbeitung der Plättchen
in Substrate sind niedriger als die meisten von den derzeit verwendeten
Verfahren zum Herstellen retroreflektierender Materialien. Ein großer Kostenvorteil
ist die Fähigkeit
retroreflektierende Würfeleckenmaterialien
in sehr breiten Bahnkonfigurationen herzustellen. Ein weiterer Kostenvorteil
ist die Fähigkeit
Würfeleckenplättchen mit
verschiedenen Konfigurationen herzustellen, die auf Lager gehalten
und geeignet miteinander vermischt werden können, um Produkte nach Bedarf
zu erzeugen.
-
In
einem Beispiel wurde eine retroreflektierende Folie metallisierter
Hochtemperaturharzprismen im Raster von 152,4 μm (0,006 inch) auf 50,8 μm (0,002
inch) PET hergestellt. Diese Folie wurde in sechseckige Formen von
304,8 μm
(0,012 inch) geschnitten, und dann in die durchsichtige Außenharzbeschichtung
für einen
Glasfaserbootsrumpf gemischt. Die sich ergebende Oberfläche hat
ein funkelndes Aussehen und eine leicht graue Farbe bei Tageslichtbetrachtung
als Folge dass etwa 50% der Plättchen
mit dem Prismenscheitelpunkt nach außen orientiert sind. Bei Betrachtung
in der Nachtzeit erzielen die restlichen Plättchen, welche so orientiert
sind, dass sie eine Retroreflexion erzeugen (Würfeleckenprismen weisen nach
außen)
einen hohen Grad an Retroreflexion gleichmäßig über die gesamte Oberfläche. Es
hat sich herausgestellt, dass die Temperatur, welche durch die exotherme
Reaktion bewirkt wird, die stattfindet, wenn die durchsichtige Außenschicht
des Glasfaserrumpfes aushärtet,
eine Abflachung der Prismen bewirkt, was zu einer ringförmig rückreflektierten
Lichtverteilung mit einem divergenten Strahl von angenähert 0,762
m (2,5 ft) Durchmesser bei einem Abstand von 15,24 m (50 ft) führt. Diese
Verschiebung zu einem flachen Prismenwinkel wird korrigiert, indem
steilere Werkzeug/Formen zum Erzeugen der Prismen verwendet werden,
so dass die Verschiebung zu einer optimierten Prismenform für die Anwendung
führt.
-
In
einer in 19 dargestellten alternativen Anordnung
kann ein aus einem Material wie zum Beispiel Polyester hergestellter
retroreflektierender Film in sehr kleine Teile oder Plättchen 50 zerschnitten werden,
welche jeweils 6 bis 10 Prismen im Raster von 152,4 μm (0,006
inches) auf jedem Teil enthalten. Die Rückseite der Plättchen 50 kann
eine Farbbeschichtung darauf enthalten. Diese Teile 50 werden gesammelt,
und dann auf einen weißen
Polyvinylchlorid oder ähnlichen
Film unter Verwendung einer Verteilungseinrichtung wie zum Beispiel
einen Sichter verteilt, welcher die Teilchen auf dem Film gleichmäßig verteilt.
Sobald die Teilchen 50 auf dem weißen PVC-Film verteilt sind,
können
sie unter Wärme und
Druck mit einem Laminationssystem in den PVC-Film eingeschmolzen
werden, was bewirkt, dass der Film um die retroreflektierenden Teilchen unter
Erzeugung einer flachen Folie fließt. Diese Folie wird dann mit
einer bedruckbaren Abdeckung 72, wie zum Beispiel einer
bedruckbaren Abdeckung DB40 abgedeckt, welche ebenfalls mit Titandioxid durchsichtig
gemacht werden kann. Titandioxid stellt einen Ultraviolettschutz
bereit, um den Film für
Außenanwendungen
beständiger
zu machen. Ein druckempfindlicher Kleber (PSA) oder wärmeaktivierter
Kleber (HAA) 74 kann auf die Rückseite zum Verbinden mit einem
Substrat wie zum Beispiel einer Plane oder einer starren Oberfläche verwendet
werden. Beispiele geeigneter PSAs umfassen Acryl-PSAs, und geeignete
HAAS sind Urethan-HAAs.
-
Eine
weitere in 20 dargestellte Anordnung besteht
darin, Polyesterteilchen 50 in einem PVC-Film 76 unter
Verwendung einer PVC-Filmbeschichtungsmaschine abzulegen. Die Teile
können auf
einer PVC-Filmlage 78 verteilt werden, welche weiß sein kann,
und dann kann man klares PVC-Plastisol 76 auf die Teile
und den Film 78 fließen lassen,
worauf ein Härten
oder Plastifizieren des Plastisols bei hoher Temperatur folgt. Eine
bedruckbare Beschichtung 72 kann, falls gewünscht, auf
den klaren Vinyldeckfilm, nach der Härtung des klaren Vinylplastisols
aufgebracht werden. Die bedruckbare Beschichtung 72 kann
lichtdurchlässig
sein, um das Weiß und
die Beständigkeit
zu verbessern.
-
Der
retroreflektierende Würfeleckenfilm
kann in Partikel verschiedener Größe von 25,4 μm (0,001 inches)
auf einer Seite oder einem Durchmesser bis etwa 0,635 cm (0,25 inches)
oder größer geschnitten werden.
Partikel 80 von etwa 25,4 μm (0,001 inches) bis 508 μm (0,02 inches)
durchschnittlicher Größe sind
für eine
Verteilung in Bindern geeignet sind, die auf Stoffe aufgebracht
werden können
und sind oft wichtige Teilchen, die in Binder verteilt und auf Stoffe beschichtet
werden, und können
davon profitieren, das sie Ränder 52 haben,
die in eine Konfiguration modifiziert sind, welche die Stofffasern
erfassen oder einfangen kann. Bevorzugt beinhalten Ränder 82 die Würfeleckenoberflächen. Beispiele
von einigen randmodifizierten Formen sind in den 21 und 22 dargestellt.
Bevorzugt werden die Formen aus Plättchen mit komplexen Konstruktionen
geschnitten, so dass im Wesentlichen kein Material in dem Prozess verschwendet
wird.
-
Ein
effizienter Projektionsschirm kann unter Verwendung von Würfeleckenprismenanordnungen hergestellt
werden, wenn die reflektierenden Oberflächen der Würfelecken texturiert sind,
und die Vorderseite des Deckfilms als eine Linse ausgebildet wird, um
die Richtung der reflektierten Lichtverteilung zu optimieren. Freie
Prismenansammlungen, die in einem Film, wie zum Beispiel Polyvinylchlorid
verteilt sind, funktionieren gut. Ein breitbahniger thermoplastischer
Film 64 kann leicht verbunden werden, um sehr große Schirme
zusammenzusetzen. Die Prismenansammlungen können in einem Film oder in
einem Lack verteilt sein. Der Lack kann dazu verwendet werden, eine
Wand in einem Designmuster abzudecken. Gemäß Darstellung in 23 erzeugen
in einem Winkel gekippte Prismen 86 kleinere Aperturen
und mehr Beugungsstreuung. Eine Reflexion kann auch von der Rückseite 88 der
Prismengruppe er folgen. Die Rückseite 88 der
Prismen kann auch mit einer Farbe bedruckt sein, um dem Projektionsschirm
ein farbiges Aussehen zu geben. Die Rückseite 88 kann auch
ein optisches Mikrostrukturdesign aufweisen, und Licht in geeigneten
Winkeln verteilen. Auch doppelseitige offenflächige Plättchen können für nahtlose retroreflektierende
Projektions- oder Abbildungsschirme verwendet werden. Die Prismen können mit
einer vollständigen
Reflexionsschicht mit Aluminium metallisiert werden oder in verschiedenen Graden
sprühbeschichtet
werden, um eine verbesserte Streuung zu erzeugen. Ein Film 90,
wie zum Beispiel ein klarer transparenter thermoplastischer Film
kann auf der Vorderseite des Films positioniert werden. Ein Verstärkungsfilm 92,
wie zum Beispiel eine gefärbte
Schicht kann auf die Rückseite
des Films aufgebracht werden.
-
Verschiedene
Texturen, verschiedene Prismengrößen, verschiedene
Prismenträgerfilme
wie zum Beispiel mit unterschiedlichen Brechungsindizes, verschiedene
Oligomere, verschiedene Farben auf Prismenoberflächen können verwendet werden, die
Licht in vorgegebenen Winkeln reflektieren und verschiedenes Aussehen
bei Umgebungslicht haben. Dasselbe Herstellungskonzept kann zur
Herstellung von vielen Arten von retroreflektierenden Bändern, Filmen
oder Geweben verwendet werden.
-
Geschnittene
Plättchen 50,
die in einem klaren thermoplastischen oder wärmehärtendem Polymer extrudiert
werden, können
verwendet werden, um viele Arten von Objekten zu erzeugen, welche aus
allen Richtungen retroreflektieren, da das Licht durch das transparente
Polymer hindurchtritt. Eine Querschnittsansicht eines exemplarischen
Objektes ist in 24 dargestellt, welches als
eine Straßenseitenreflektorleitlinie
verwendet werden kann. 25 stellt die Plättchen 50 dar,
welche mit der Form eines konturierten Objektes 94 übereinstimmen.
Bevorzugt ermöglicht
es die Viskosität
des im Wesentlichen transparenten Polymers oder Harzes 92 den
Plättchen 50 sich
an der Oberfläche
des konturierten Objektes 94 abzusetzen und mit dieser überein zu
stimmen. In einer Ausführungsform
werden die Plättchen 50 in
das Harz 92 gemischt und dann auf das Objekt 94 aufgespritzt.
-
Der
(das) transparente Kunststoff/Polymer kann eine transparente Farbe
sein. Extrudierte und Einspritzformteile können für retroreflektierende Objekte,
wie zum Beispiel Reflektorleitpfosten, Poller (auch intern beleuchtete
Poller), Absperrungen, Pylonen, Führungselemente, Fahrzeugteile-Stoßfänger, Kotflügel, Karosserieaußenteile,
Radfelgen, Motorradhelme, Pilotenhelme aller Arten, Bootsteile, In-line-Skating-Räder, photoelektrische Vorrichtungen,
Leitplanken, Bojen, Bootaußenhautteile,
Bootsmasten und Schneestangen verwendet werden. Die Plättchen 50 können in
trans parente UV-gehärtete Harze
gemischt und auf ein Kunststoffsubstrat beschichtet werden, um eine
nahtlose gleichmäßige Folie
zu erzeugen, die für
viele Anwendungen geeignet ist.
-
Beispiel 1
-
Eine
Struktur mit offenflächigen
Prismen in einem Raster von 50,8 μm
(2 mil) wurde auf einen Polyesterfilm von 50,8 μm (2 mil) mit einem UV-härtbaren
Epoxidacrylatharz gegossen. Die Struktur wurde mit einem dünnen Film
aus im Vakuum abgeschiedenem Aluminium beschichtet, um retroreflektierende
Oberflächen
zu erzeugen. Proben wurden mit einem Satz von Beleuchtungswinkeln
(SIA), auch als Eintrittswinkelwerte bekannt, von über 300
candela/lux/m2 bei 0,2° Beobachtungs- und –4° Eintrittswinkeln
gemessen. Eine Schutzdeckbeschichtung aus Urethanacrylatharz wurde
auf die Fläche
des Materials aufgebracht und in einem "Atlas Xenon Weatherometer" mit den ASTM G26
Zyklus gealtert. Der anfängliche
Messwert von 309 SIA fiel nach 4000 Stunden in dem Bewitterungsmessgerät auf 131
SIA. Die Aufrechterhaltung von über
40% der anfänglichen Reflexionshelligkeit
wird als ungewöhnlich
gut für diese
Art von Prismenharz betrachtet.
-
Beispiel 2
-
Eine
Struktur mit offenflächigen
Prismen in einem Raster von 50,8 μm
(2 mil) wurde auf einen Polyesterfilm mit einem UV-härtbaren
Epoxidacrylatharz gegossen. Die strukturierte Oberfläche wurde mit
Aluminium vakuumbeschichtet, um ein retroreflektierendes Material
zu erzeugen. Ein Schutzschicht aus einem Acrylfilm, VFC a-223, die mit einer dünnen Kleberschicht
Paraloid FD-10 von Rohm and Haas beschichtet worden war, wurde thermisch
auf die retroreflektierende Seite bei 121 °C (250 °F) und 27,8 kPa (4 psi) laminiert.
Die Probe zeigte einen Retroreflexionswert von über 300 SIA Einheiten bei 0,2° Betrachtungs-
und –4° Eintrittswinkel.
-
Beispiel 3
-
Eine
Struktur mit offenflächigen
Prismen in einem Raster von 50,8 μm
(2 mil) wurde auf einen Polyesterfilm von mit einem UV-härtbaren
Epoxidacrylatharz gegos sen. Die strukturierte Oberfläche wurde
mit Aluminium dampfbeschichtet, um ein retroreflektierendes Material
zu erzeugen. Die retroreflektierende Fläche wurde dann mit einer weißen Acrylversiegelungsverbindung,
DAP, siebbedruckt und eine dünne
Lage eines Acrylfilms auf das gedruckte Muster laminiert, während es
noch klebrig war. Die Probe zeigte einen Retroreflexionswert von über 300 SIA
Einheiten. Ein Polyesterfilm von 25,4 μm (1 mil), der mit 25,4 μm (1 mil)
acryldruckempfindlichem Kleber (PSA) auf jeder Seite beschichtet
und mit zwei Lagen Silikon beschichtetem Polyesterfilm abgedeckt
worden war, wurde als Träger
verwendet. Offenflächige
Prismenstrukturen wurden nacheinander auf die zwei PSA Oberflächen gegossen
und die Probe wurde mit Aluminium metallisiert, um ein dünnes Material
zu erzeugen, das 139,7 μm
(5,5 mil) dick war und retroreflektierende Elemente auf beiden Seiten hatte.
-
Beispiel 4
-
Eine
offenflächige
Prismenstruktur wurde auf einen Polyesterfilm gegossen und dann
mit Aluminium beschichtet, um ein retroreflektierendes Material zu
erzeugen. Das Material wurde in "Plättchen" zerschnitten, die
etwa 3mm × 3mm
(0,118 inches × 0,118
inches) groß waren.
Die Plättchen
wurden mit kommerziell erhältlichem
Peroxidhärtungspolyesterharz
vermischt und dann auf eine Glasfasermatte beschichtet. Nach der
Härtung
zeigte der Glasfaserverbundstoff eine Retroreflexion aus den Plattchen,
welche mit ihren Flächen
auf die Vorderseite ausgerichtet waren. Das Beispiel stellt eine
einfache Einrichtung bereit, um dauerhaft retroreflektierende Verbundstoffprodukte
wie zum Beispiel Boote, Freizeitfahrzeuge, und so weiter herzustellen.
-
Beispiel 5
-
Aus
95% Zinn und 5% Antimon bestehender Draht, welcher üblicherweise
als bleifreies Lötzinn verkauft
wird, wurde mit etwa 55000 kPa (8000 psi) in die Oberfläche einer "even generation"-Nickel-Elektroform
gepresst, welche aus einem Eckenwürfel-Master hergestellt wurde.
Sobald der Draht komprimiert wurde, nahm er die Struktur der offenflächigen Prismen
aus der Elektroform an und wurde retroreflektierend. Der Vorgang
wurde sechs Mal an der Elektroform ohne wesentliche Beschädigung des
Nickelwerkzeugs oder Verlust an retroreflektierendem Verhalten des
Produktes wiederholt. Laserbeugungsmuster aus den sieben Teilen
waren sehr ähnlich, was
anzeigt, dass das Werkzeug durch die mehreren Pressvorgänge nicht
beschädigt
wurde. Einige von den Proben wurden mit Aluminium beschichtet, um deren
Reflexion weiter zu steigern, und dann wurde ein klare Epoxid- oder
UV-gehärtete
Urethanacrylatschicht aufgebracht, um die Oberfläche zu schützen.
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Beispiel 6
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Eine
ungehärtete
Aluminiumfolie und Draht wurden in offenflächige Prismenstrukturen in
derselben Weise wie im Beispiel 5 kompressionsgeformt. Die Metallteile
waren mit über
300 SIA ohne weitere Verarbeitung stark retroreflektierend. Die
Metallteile behielten ihre retroreflektierende Eigenschaft bei, selbst
wenn sie in einem Ofen bei 93 °C
(200 °F)
für eine
Woche erhitzt wurden. Das Material ergibt einen ausgezeichneten
Vollspektrum-(kurzwelliges UV bis langwelliges IR)-Retroreflektor.
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Beispiel 7
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Eine
Struktur mit offenflächigen
Prismen von 91,44 μm
(3,6 mil) wurde auf einen Polyesterfilm von 50,8 μm (2 mil)
mit einem UV-härtbaren
Acrylatharz gegossen. Die Struktur wurde mit Aluminium metallisiert
und dann mit einer Fluorkarbonurethanbeschichtung bestehend aus
30 Gramm GK510, Daikin Chemical Corp., 6 Gramm Toluol, 6 Gramm Takenate D
140N, Takeda Chemical Industries, Ltd. und zwei Tropfen von 0,1%
Dibutylzinndilaureat in Toluol beschichtet. Die sich ergebende Probe
zeigte einen retroreflektierenden SIA Wert von über 900 bei 0,2° Betrachtungs-
und –4° Eintrittswinkel.
Beschichtungen wie dieses Fluorkarbonurethan weisen, wie allgemein
bekannt, eine lange Außenbereichsbeständigkeit
(zum Beispiel über
10 Jahre) auf.
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Obwohl
diese Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten
Ausführungsformen
dargestellt und beschrieben wurde, dürfte es sich für den Fachmann
auf diesem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail darin
ausgeführt
werden können,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, welcher in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen.