DE69521562T2

DE69521562T2 - Oberflächengemusterte Strassendeckenmarkierung mit aufrechten Retroreflektoren

Info

Publication number: DE69521562T2
Application number: DE69521562T
Authority: DE
Inventors: Thomas I. Bradshaw; Thomas P. Hedblom
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2015-05-20
Also published as: DE69521562D1; CA2147821A1; JP3677075B2; EP0683270B1; EP0683270A2; EP0683270A3; US5683746A; JPH0853819A; US5670227A; CA2147821C

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Straßen(decken)markierungsmaterial und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Straßendeckenmarkierungsmaterials. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Straßendeckenmarkierungsmaterial mit einer gewählten Konfiguration von aufrechten Retroreflektoren, wobei eine solche Konfiguration zur Erzielung einer maximalen Retroreflektivität gewählt wird, wenn mit Geometrien gemessen wird, die tatsächlichen Beobachtungsbedingungen entsprechen, z. B. von einem typischen Kraftfahrzeug aus. Die Erfindung betrifft auch oberflächengemusterte Straßendeckenmarkierungen mit spiegelreflektierenden Pigmenten, z. B. Perlglanzpigmente und Aluminiumflocken. Die Erfindung betrifft auch oberflächengemusterte Straßendeckenmarkierungen mit ultraviolett fluoreszierenden Pigmenten.
Straßendeckenmarkierungen, z. B. solche, die eine Mittellinie oder eine Randlinie einer Fahrbahn darstellen, sind wichtig, um eine optische Führung für Kraftfahrzeugführer bereitzustellen. Eine ständige Herausforderung für die Industrie ist es, Straßendeckenmarkierungen mit zunehmender Helligkeit bereitzustellen, insbesondere nachts, wenn die Sicht begrenzt ist.
Gegenwärtig beruhen Straßendeckenmarkierungen normalerweise auf einem optischen System mit transparenten Mikrokugeln, die teilweise in eine Binderschicht eingebettet sind, die diffus reflektierende Pigmentpartikel, z. B. solche aus Titandioxid (TiO&sub2;) oder Bleichromat (PbCrO&sub4;), als Reflektoren enthält. Bei Verwendung tritt Licht aus dem Scheinwerfer eines Fahrzeugs in die Mikrokugeln ein und wird gebrochen, um auf ein diffus reflektierendes Pigment zu fallen. Ein bestimmter Teil des Lichts wird im allgemeinen entlang dem ursprünglichen Eintrittsweg in der Richtung des Fahrzeugs zurückgeworfen, um für den Kraftfahrzeugführer sichtbar zu sein.
Straßendeckenmarkierungsbänder bzw. -streifen mit reflektierenden Vorsprüngen oder vorstehenden Stellen auf ihren oberen Flächen, die mitunter als oberflächengemusterte oder profilierte Straßendeckerunarkierungen bezeichnet werden, sind mehr erwünscht als flache Straßendeckenmarkierungen, um die Sichtbarkeit zu verbessern, insbesondere nachts und wenn die Fahrbahn naß ist. Das erhabene Muster erleichtert das Ablaufen von Regenwasser. Außerdem stellt das erhabene Muster nichthorizontale Flächen bereit, um retroreflektierende Mikrokugeln zu tragen. Die nichthorizontale Fläche trennt die optischen Flächen der Mikrokugeln von dem durch den Verkehr bedingten Abrieb und stellt eine effektivere Ausrichtung der Mikrokugeln und Pigmente bereit. Ein erhabenes Muster erlaubt also die Verwendung einer hocheffizienten Kombination aus Mikrokugeln und spiegelreflektierenden Pigmenten.
Das US-Patent 4 388 359 (Ethen et al.) offenbart eine Straßendeckenmarkierungsfolie mit vorstehenden Stellen auf ihrer oberen Fläche, die teilweise freiliegende Mikrokugeln tragen, durch die die vorstehenden Stellen retroreflektierend werden, und die durch vertiefte Flächen getrennt sind, in denen Mikrokugeln vollständig eingebettet sind und nicht freiliegen, um die Sichtbarkeit des Folienmaterials bei Tageslicht zu verbessern.
Das US-Patent 4 988 555 (Hedblom) und 4 988 541 (Hedblom) offenbaren eine Straßendeckehmarkierung mit einer Basisfolie und einstückigen vorstehenden Stellen mit einer oberen und Seitenflächen. Gewählte Seitenflächen sind mit einer Kugelhaftschicht überzogen, in die retroreflektierende Mikrokugeln anschließend teilweise eingebettet werden. Das US-Patent 5 227 221 (Hedblom) offenbart eine Straßendeckenmarkierung mit einer Basisfolie und integrierten Vorsprüngen mit einer oberen und Seitenflächen, wobei alle Seitenflächen und die obere Fläche jedes Vorsprungs mit einer Kugelhaftschicht überzogen sind.
Alle oben erwähnten Patente offenbaren Straßendeckenmarkierungen, die ein gleichmäßiges Muster von Vorsprüngen darstellen; d. h. die Größe, die Form und der Abstand der Vorsprünge sind im wesentlichen auf der gesamten Fläche der Markierung gleich.
Das US-Patent 3 758 192 (Bingham) offenbart die Verwendung von Spiegelpigmenten, z. B. Perlmuttpigmente oder Aluminiumflocken, die in einem Binder dispergiert sind. Diese Beschichtung wird auf Gewebe und transparente retroreflektierende Mikrokugeln auf die Beschichtung aufgebracht, um retroreflektierende Kleidung herzustellen.
EP-A-0 373 826 offenbart eine Markierungsbandfläche für Fahrbahnen und beschreibt ein Markierungsband, bei dem Linien von Blöcken mit ziemlich kritischen rechteckigen Proportionen und Abständen die schädlichen Auswirkungen von schweren Schneepflugabschürfungen und dgl. begrenzen und es außerdem ermöglichen, daß durch Beibehaltung eines ausreichenden Längsabstands die Verdunklung des Streifens durch im Sonnenlicht geworfene Schatten der Blöcke verhindert wird. Die Blöcke können in gestaffelten Reihen angeordnet sein, können eine Höhe von 1,27 mm (0,050 Zoll) haben und können durch einen Längstrennungsabstand von etwa 17,8 mm (0,700 Zoll) getrennt sein.
Der Retroreflexionsgrad wird gegenwärtig normalerweise mit einem Instrument im Labor gemessen, bei festen Eintritts- und Beobachtungswinkeln, nach ASTM 01.26.23. Eine jüngste Arbeit (Transportation Research Record 1405, veröffentlicht 1994 von Transportation Research Board) hat gezeigt, daß der Eintrittswinkel, mit dem das Licht einfällt, und die Beobachtungswinkel, aus denen ein Fahrer tatsächlich eine Straßendekkenmarkierung betrachtet und die nachstehend als "angenäherte Fahrergeometrien" bezeichnet werden, sich stark von denjenigen Geometrien unterscheiden, bei denen Reflektionswerte gegenwärtig im Labor gemessen werden und die hier als "Laborgeometrien" bezeichnet werden. Konstruktionen, die eine niedrigere Helligkeit im Vergleich zu einem Normal bei Messung mit Laborgeometrien ergeben, können zu viel höheren Helligkeitswerten im Vergleich zu dem Normal bei Messung mit angenäherten Fahrergeometrien führen.
Die Erfindung stellt ein Straßendeckerunarkierungsfolienmaterial gemäß Anspruch 1 bereit. Das erfindungsgemäße Straßendeckenmarkierungsfolienmaterial stellt aufgrund einer gewählten Konfiguration aufrechter Retroreflektoren eine erhöhte Retroreflexionsleistung bereit, wie nachstehend beschrieben. Die gewählte Konfiguration führt zu minimierter Schattenbildung, so daß die optisch effizientesten retroreflektierenden Elemente, die an den vertikalen Seiten der aufrechten Retroreflektoren, dem einfallenden Licht ausgesetzt sind. Schattenbildung bedeutet, daß die vertikale Seite eines aufrechten Retroreflektors nahe gelegene aufrechte Retroreflektoren so blockiert oder beschattet, daß die retroreflektierenden Mikrokugeln an den vertikalen Seiten der beschatteten aufrechten Retroreflektoren nicht sichtbar sind und somit nicht genutzt werden.
Bei der Bewertung von retroreflektierender Helligkeit oder von Retroreflexionsgraden verschiedener Konstruktionen mit den angenäherten Fahrergeometrien ist festgestellt worden, daß sich relative Gesamtreflexionsgradrangeinteilungen dramatisch gegenüber denen geändert haben, die mit Laborgeometrien bestimmt worden sind. Um Retroreflexionsgrade und daher praktische Nutzen der Straßendeckenmarkierungen genau zu vergleichen, ist es notwendig, nicht nur alle zu bewertenden Konstruktionen mit einem gewählten Bereich von Geometrien zu messen, sondern auch sicherzustellen, daß die gewählten Geometrien angenäherte Fahrergeometrien sind.
Kurz zusammengefaßt stellt die Erfindung ein Straßendeckenmarkierungsmaterial mit einer durchgehenden Polymerbasisfolie mit mehreren aufrechten Retroreflektoren auf ihrer oberen Fläche bereit. Die obere Fläche besteht aus mehreren Segmenten, die in einer gewählten Weise angeordnet sind, wobei jedes Segment eine vordere Kante, eine hintere Kante und zwei Seitenkanten hat. Jedes Segment hat auch einen aufrechten Retroreflektor oder eine Anordnung mehrerer aufrechter Retroreflektoren, die entlang ihrer vorderen Kante positioniert sind, und eine Abstandszone, die entlang ihrer hinteren Kante frei von aufrechten Retroreflektoren ist, so daß die aufrechten Retroreflektoren näher an der vorderen Kante als an der hinteren Kante positioniert sind. Die in Längsrichtung verlaufende Länge der Abstandszone (nämlich in der Richtung der Achse Vorderkante/Hinterkante) ist größer als der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten aufrechten Retroreflektoren. Das Straßendeckenmarkierungsmaterial weist mehrere Segmente auf, die angeordnet sind, daß die vordere Kante eines Segments an die hintere Kante eines benachbarten Segments anstößt. Der Begriff Segment bedeutet lediglich die räumliche Anordnung festgelegter Abschnitte der oberen Fläche. Die obere Fläche kann eine einstückige Folie mit darin ausgebildeten Retroreflektoren sein oder kann tatsächlich aus getrennten Stücken bestehen, die fliesenartig aneinandergefügt und miteinander angeordnet sind. Mehrere Beispiele möglicher Segmente sind in Fig. 2 gezeigt. Nach Aufbringung auf eine Fahrbahn ist das Markierungsmaterial so ausgerichtet, daß die Achse von der vorderen Kante zur hinteren Kante jedes Segments parallel zur Hauptfahrrichtung liegt.
In bestimmten Ausführungsformen weist die Anordnung des Segments mehrere Reihen auf. In bestimmten Fällen sind sie vorzugsweise gegeneinander versetzt, so daß die vorderen Flächen und die aufrechten reflektierenden Elemente in jeder Reihe dem einfallenden Licht ausgesetzt sind. Gewählte Seitenflächen sind mit einer Kugelhaftschicht überzogen, in die anschließend mehrere Partikel teilweise eingebettet werden. Die Partikel sind u. a. retroreflektierende Mikrokugeln und rutschfeste Partikel. Die Kugelhaftschicht oder Binderschicht kann reflektierende Pigmente enthalten. Die reflektierenden Pigmente können diffus reflektierende Pigmente sein, z. B. Titandioxid oder Bleichromat. Als Alternative können die reflektierenden Pigmente spiegelreflektierende Pigmente sein, z. B. Perlglanz-(Perlmutt-)Pigmente oder Aluminiumflocken. Zusätzlich zu den reflektierenden Pigmenten kann die Binderschicht auch ultraviolett fluoreszierende (UV-fluoreszierende) Pigmente aufweisen.
Eine primäre Anwendung der Erfindung ist die Verwendung als oberflächengemusterte oder profilierte Straßendeckenmarkierung. Die Erfindung hat einen größere Retroreflexionsgrad bei Eintrittswinkeln, die für Fahrbahnmarkierungen normal sind, als vergleichbare Konstruktionen, die keine optimierte Konfiguration von aufrechten Retroreflektoren verwenden. Die optimierte Konfiguration führt zur Lichteinwirkung und Benutzung der optisch effektivsten retroreflektierenden Elemente, derjenigen auf den vertikalen Seiten der aufrechten retroreflektierenden Elemente. Oberflächengemusterte oder profilierte Straßendeckenmarkierungen, bei denen die aufrechten Retroreflektoren näher aneinander angeordnet sind, haben vertikale Seiten von aufeinanderfolgenden aufrechten Retroreflektoren, die von dem aufrechten Retroreflektor vor ihm blockiert oder beschattet werden. Deshalb geht der größte Teil der retroreflektierenden Wirkung, die von einer Straßendeckenmarkierung ausgeht, von den retroreflektierenden Elementen an oder nahe den oberen Flächen der aufrechten Reflektoren aus, die optisch weniger effizient sind als die an den vertikalen Seiten der aufrechten Retroreflektoren. Kurz gesagt geht der Hauptvorteil eines aufrechten Reflektors, die Fähigkeit, die hocheffizienten spiegelreflektierenden Pigmente und Reflektoren mit den Mikrokugeln zu nutzen, verloren oder wird stark vermindert.
Es wird außerdem erwartet, daß erfindungsgemäße Straßendeckenmarkierungen mit ihrer optimalen Konfiguration von aufrechten Retroreflektoren eine bessere Anpassung an die Straße haben als eine vergleichbar aufgebaute Straßendeckenmarkierung, bei der mehrerer dieser aufrechten Retroreflektoren näher aneinander angeordnet sind. Der Grund dafür, daß die Straßendeckenmarkierungen sich besser anpaßt, ist, daß sie einen größeren prozentualen Anteil von vertieften Flächen hat, die frei von aufrechten Retroreflektoren sind. Diese vertieften Flächen sind dünner, was zu einer besseren Gesamtanpassungsfähigkeit führt.
Erfindungsgemäße Straßendeckenmarkierungen können auch eine verbesserte Rutschfestigkeit haben, da größere Flächen von flacher Basisfolie zwischen den Anordnungen von aufrechten Retroreflektoren vorhanden sind.
Außerdem sind erfindungsgemäße Straßendeckenmarkierungen billiger herzustellen. Da die teuren Mikrokugeln nur auf aufrechte Retroreflektoren aufgebracht werden, führt die reduzierte Anzahl von aufrechten Retroreflektoren dazu, daß weniger Mikrokugeln benötigt werden. Außerdem werden die Materialien, die die Basisfolie bilden, auch minimiert.
Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Straßendeckenfolienmaterials gemäß Anspruch 11 bereit.
Die Erfindung wird nachstehend weiter mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Straßendekkenmarkierungsmaterials mit aufrechten Retroreflektoren;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Straßendeckenmarkierungsmaterials wie in Fig. 1 mit einer gewählten Konfiguration von aufrechten Retroreflektoren, um den Reflexionsgrad durch Minimierung von Schattenbildung zu maximieren;
Fig. 3 eine schematische Darstellung, die die Berechnung der optimalen Höhe und des optimalen Abstands der aufrechten Retroreflektoren bei einem gegebenen Eintrittswinkel darstellt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Vorsprungs, die die Optik des einfallenden Lichts darstellt, das auf die Mikrokugeln auf den Seiten der aufrechten retroreflektierenden Elemente fällt, die den kritischen Charakter der vertikalen Oberflächen darstellt, die dem einfallenden Licht ausgesetzt sind;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Vorsprungs mit einer Binderschicht und Partikeln auf der gesamten dem Licht ausgesetzten Fläche.
Diese Figuren, die idealisiert und nicht maßstabsgerecht sind, haben lediglich darstellenden und keinen einschränkenden Charakter.
Wie oben erwähnt, stellt die Erfindung eine Straßendeckenmarkierung mit einer gewählten Konfiguration von aufrechten Retroreflektoren bereit, um den Reflexionsgrad durch Minimierung von Schattenbildung zu maximieren. Eine derartige Beabstandung der aufrechten Retroreflektoren, daß die vertikalen Seiten der aufrechten Retroreflektoren dem Licht ausgesetzt sind, stellt sicher, daß die optisch effizientesten retroreflektierenden Elemente, diejenigen an den vertikalen Seiten der aufrechten Retroreflektoren, genutzt werden.
Ein aufrechter Retroreflektor kann entweder aus einem Vorsprung, der ein einstückiges Teil der Basisfolie ist, oder aus einem getrennt ausgebildeten Vorsprung bestehen sein, der auf eine flache Basisfolie aufgebracht ist. Bei Vorsprüngen, die ein integrierter Teil der Basisfolie sind, können alle (siehe Fig. 5) oder gewählte Flächen (siehe Fig. 4) der Vorsprünge mit einer Binderschicht überzogen sein, in die anschließend mehrere Partikel eingebettet werden. Die Partikel sind u. a. retroreflektierende Mikrokugeln oder rutschfeste Partikel oder eine Kombination aus diesen. Die Binderschicht kann reflektierende Pigmente oder W-fluoreszierende Pigmente enthalten. Bei Vorsprüngen, die auf eine flache Basisfolie aufgebracht sind, können die Vorsprünge beispielsweise ausgebildet werden, indem ein Stab aus Material, z. B. ein thermoplastischer Kunststoff, der ein reflektierendes Pigment enthält, in einer gewünschten Form ausgebildet wird und retroreflektierende Mikrokugeln am Stab angeklebt werden, der dann in Scheiben geschnitten wird. Eine Alternative wäre es, keramische Mikrokugeln in ein thermoplastisches Granulat einzubetten, das ein spiegelreflektierendes Pigment enthält. Die Basisform dieser Vorsprünge, d. h. die Form der Basis des Vorsprungs in der Ebene parallel zur Fläche der Basisfolie kann irgendeine geeignete Form sein, z. B. ein Vieleck oder ein Kreis oder ein Oval. Als Alternative können Folien aus retroreflektierendem Material auf den Stab aufgebracht werden, bevor sie in Scheiben geschnitten werden. Zur Darstellung dienende Beispiele von retroreflektierenden Materialien, die auf diese Weise verwendet werden können, sind u. a. retroreflektierende Mikrokugelfolie, z. B. retroreflektierende Folie mit gekapselten Linsen, freiliegenden Linsen oder eingebetteten Linsen, und retroreflektierende Würfeleckenfolie. Angesichts der relativ kleinen Größe der aufrechten Retroreflektoren gemäß der Erfindung im Vergleich zu der typischen Größe der Zellen in herkömmlichen Zellenstrukturerzeugnissen wird normalerweise bevorzugt, Mikrokugelerzeugnisse mit eingebetteten oder freiliegenden Linsen und aluminisierte Würfeleckenerzeugnisse anstelle von Zellenstrukturerzeugnissen mit Mikrokugeln oder Würfelecken zu verwenden. Partikel können bei Bedarf als Wahlmöglichkeit auf die obere Fläche der Scheiben aufgebracht werden. In beiden Ausführungsformen der Vorsprünge, ganz gleich, ob der Vorsprung ein einstückiger Teil der Basisfolie ist oder ein getrennt ausgebildeter Vorsprung, der dann auf die Basisfolie aufgebracht wird, können die Vorsprünge mit einer Binderschicht und mit Mikrokugeln oder Folien aus retroreflektierendem Material derartig beschichtet werden, daß sie eine Farbe haben, wenn sie aus einer Richtung betrachtet werden, und eine andere Farbe haben, wenn sie aus der anderen Richtung betrachtet werden. Beispielsweise kann eine Art von retroreflektierendem Material auf einer Seite des aufrechten Retroreflektors und ein zweites Material auf der anderen Seite des aufrechten Retroreflektors aufgebracht werden, so daß die Farbe und/oder die retroreflektierende Wirkung von der Richtung der Annäherung abhängt.
Man geht im allgemeinen davon aus, daß der Fahrer bei Nachtfahrten die meiste Zeit in einer Größenordnung von 50 m vor dem Fahrzeug Ausschau hält, d. h. gerade über die Reichweite der abgeblendeten Scheinwerfer auf der Fahrbahn hinaus. Bei dieser Entfernung und darüber hinaus sind lediglich die erhabenen Flächen einer typischen profilierten Straßendeckenmarkierung für den Fahrer sichtbar, da die flache Basis der Markierung durch die erhabenen Elemente verdunkelt wird. Bei kürzeren Entfernungen, z. B. 5 bis 15 m, beobachtet der Fahrer normalerweise die Fahrbahnrandmarkierungen als Randbilder und nutzt diese zur seitlichen Positionierung innerhalb der Fahrbahn. Bei diesen näheren Entfernungen besteht die Tendenz, daß der Abschnitt der flachen Basis zwischen den Vorsprüngen der dominierende optische Aspekt der Markierung ist.
Das Nachtsichtbarkeitsverhalten von Fahrbahnmarkierungen wird anhand eines Ersatzverfahrens aus photometrischer Labor- oder Feldmessung vorausgesagt. Es gibt gegenwärtig mehrere photometrische Systeme, die verwendet werden und die sich in ihren geometrischen und Genauigkeitsmöglichkeiten sehr unterscheiden.
Mit dem Aufkommen der Straßendeckenmarkierungen mit sehr vielen verschiedenen retroreflektierenden optischen Systemen und Fahrbahncharakteristiken hat man festgestellt, daß Messungen im Labor und vor Ort keine Korrelation mit dem tatsächlichen Sichtbarkeitsverhalten haben, wie es von Kraftfahrzeugführern wahrgenommen wird (Transportation Research Record 1409, veröffentlicht 1994 von Transportation Research Board> . Wenn beispielsweise mit herkömmlich verwendeten photometrischen Systemen gemessen wird, weist eine herkömmliche Straßendeckenmarkierung mit einer großen Anzahl von gleichmäßig angeordneten aufrechten Retroreflektoren einen höheren Retroreflexionsgrad auf als eine ähnliche Straßendeckenmarkierung, bei der jede zweite oder dritte Reihe aufrechter Retroreflektoren entfernt ist. Wenn jedoch mit angenäherten Fahrergeometrien gemessen wird, kann die Straßendeckenmarkierung, bei der jede zweite und dritte Reihe aufrechter Retroreflektoren entfernt ist, d. h. wenn 2/3 ihrer aufrechten Retroreflektoren entfernt sind, einen höheren Reflexionsgrad haben. Der Grund dafür ist folgender: Wenn die aufrechten Retroreflektoren näher aneinander sind, werden die Seiten der nachfolgenden aufrechten Retroreflektoren von dem vorausgehenden aufrechten Reflektor verdeckt oder beschattet, so daß nur die retroreflektierenden Elemente an oder nahe den oberen Enden der aufrechten Reflektoren vom einfallenden Licht getroffen werden. Die optisch effizientesten Mikrokugeln, diejenigen an den vertikalen Seiten der aufrechten Reflektoren, werden nicht in dem Maße genutzt, in dem die vertikalen Flächen verdeckt sind. Der Grund dafür, daß die retroreflektierenden Flächen an den vertikalen Seiten der aufrechten Retroreflektoren effizienter sind, liegt darin, daß das einfallende Licht von den Scheinwerfern eines Kraftfahrzeugs steiler bzw. eher senkrecht auf diese vertikalen retroreflektierenden Flächen fällt als auf die retroreflektierenden Flächen auf dem flachen Abschnitt der Straßendeckenmarkierung. Je eher senkrecht das Licht auf die retroreflektierende Fläche fällt, um so effizienter wird die retroreflektierende Fläche wegen ihrer zunehmenden Eigenschaft, mehr Licht in das retroreflektierende Element eindringen zu lassen.
Der Eintrittswinkel kann als der Winkel zwischen der Beleuchtungsachse und der Retroreflektorachse definiert werden; nämlich der Winkel zwischen der Lichtquelle und einem Winkel senkrecht zu der zu betrachtenden Fläche, in diesem Fall die Fläche einer Straßendeckenmarkierung, z. B. der Abschnitt, aus dem eine Anzahl von Mikrokugeln teilweise vorstehen. Der Beobachtungswinkel kann definiert werden als Winkel zwischen der Beleuchtungsachse und der Beobachtungsachse. Die Instrumente, die verfügbar sind, um den Reflexionsgrad im Labor oder vor Ort zu messen, sind im allgemeinen in der Lage, Eintrittswinkel von etwa 86,0º bis 86,5º und Beobachtungswinkel von etwa 1,0º bis 1,5º zu messen. Der Standard ASTM 01.26.23 fordert eine Geometrie von 86,0º/0,2º, d. h. 86,0º Eintrittswinkel und 0,2º Beobachtungswinkel. Dies sind unrealistische Geometrien für Straßendeckenmarkierungen, da diese Geometrien den Betrachter tatsächlich eine gewisse Strecke hinter dem Fahrzeug anordnen würden, von dem aus er das Objekt betrachtet. Es folgen einige berechnete Geometrien für ein amerikanisches Mittelklassekraftfahrzeug mit gewählten Abständen zwischen einer Lichtquelle und einer Straßendeckenmarkierung; 30 Meter sind annähernd 88,5º/1,0º, 50 Meter sind annähernd 89,3º/0,6º, und 80 Meter sind annähernd 89,6º/0,4º. Wie man aus den gewählten Abstandsbeispielen sehen kann, sind die Eintrittswinkel, die bei Kraftfahrzeugführern auftreten, viel höher als 86,0º, wie es im ASTM-Standard festgelegt ist. Die allgemeine Formel, die verwendet wird, um einen gewünschten Abstand zwischen Vorsprüngen gleicher Höhe zu berechnen, um die vertikalen Flächen nachfolgender Vorsprünge vollständig dem Licht auszusetzen (d. h. frei von Einschlüssen in tatsächlichen Darstellungsausrichtungen) und dadurch den Retroreflexionsgrad zu maximieren, wie er mit angenäherten Fahrergeometrien gemessen wird, ist gegeben durch
Abstand = Höhe des Vorsprungs/tan (90º Eintrittswinkel)
Der Abstand, der aus dieser Formel berechnet wird, ist derjenige Abstand, der zu keiner Schattenbildung führt; d. h. die gesamte vertikale Fläche jedes Vorsprungs ist bei diesem Eintrittswinkel vollständig dem einfallenden Licht ausgesetzt.
Dies ist in Fig. 3 dargestellt, wobei Y der Abstand vom Kraftfahrzeugscheinwerfer bis zum ersten aufrechten Vorsprung oder Retroreflektor ist, H die Höhe der Vorsprünge, X der Abstand zwischen den Vorsprüngen und β gleich 90º minus dem Eintrittswinkel des einfallenden Lichts.
Man beachte, daß sich der optimale Abstand der Vorsprünge unter anderen Aspekten, z. B. Abfließen des Wassers, Verschleißfestigkeit oder Rutschfestigkeit, vom Abstand der Vorsprünge unterscheiden kann, der für die optimale retroreflektierende Leistung berechnet wird. Wenn der Abstand zwischen den Vorsprüngen ausreichend groß ist relativ zur Breite der Basis der Vorsprünge, hat die Breite der Vorsprünge eine minimale Auswirkung auf die Schattenbildung. Wenn die Vorsprünge jedoch näher aneinander angeordnet sind, nimmt die Auswirkung auf die Breite der Vorsprünge zu.
Das Material der Straßendeckenmarkierung sollte eine ausreichende Festigkeit haben, um der dauerhaften Deformation oder dem übermäßigen Verschleiß unter der Last des Verkehrs standzuhalten. Die Basisfolie ist normalerweise eine elastische Polymerbasisfolie. Wenn die Basisfolie einstückige Vorsprünge aufweist, haben die Vorsprünge eine obere Fläche und mindestens eine Seitenfläche. Die oberen Enden der Vorsprünge bilden im wesentlichen eine Eben, die im wesentlichen parallel zur Fläche der Folie ist. Vorzugsweise sind weniger als 45% der Fläche der Basisfolie mit Vorsprüngen bedeckt. Besonders bevorzugt sind weniger als 15% der Fläche der Basisfolie mit Vorsprüngen bedeckt.
Eine geeignete Basisfolie kann vorzugsweise ausgebildet sein unter Verwendung bekannter Verfahren und Materialien, wie z. B. im US-Patent 4 490 432 (Jordan) beschrieben: Die in dem Patent beschriebene Basisfolie weist Elastomervorläufer auf, die noch nicht vulkanisiert oder gehärtet sind, und die deshalb viskoelastische Deformation zulassen. Beispielmaterialien sind Acrylnitrilbutadienpolymer, walkbare Urethanpolymere und Neoprene. Verschnittharze können hinzugesetzt werden. Granulatfüllstoffe mit feinem Durchmesser, z. B. Siliciumoxid, können hinzugesetzt werden. Pigmente, z. B.. Titandioxid, werden in der Basisfolie bevorzugt, um für die unbeschichteten Abschnitte der Basis und der Vorsprünge eine weiße diffuse Fläche bereitzustellen. Ein weiteres geeignetes Pigment ist Bleichromat, das eine gelbe Farbe verleiht.
Die Binderschicht kann reflektierende Pigmente enthalten. Das Pigment kann ein diffus reflektierendes Pigment sein, z. B. Titandioxid oder Bleichromat, oder kann ein spiegelreflektierendes Pigment sein, z. B. Perlglanzpigment oder Aluminiumflocken. Als Alternative können die Mikrokugeln statt dessen auf ihren eingebetteten Abschnitten mit einem gerichteten Reflektor beschichtet sein, z. B. mit einem Dielektrikum, Aluminium oder Silber, was nachstehend als beschichtete Mikrokugeln bezeichnet wird. Die Binderschicht kann auch UVfluoreszierende Pigmente enthalten. Die Binderschicht wird ausgebildet, indem die Pigmente in ein lichtdurchlässiges Medium gemischt werden und dieses Medium dann auf die einstückigen Vorsprünge der Basisfolie aufgebracht oder aufgelegt wird. Die wichtigen Eigenschaften für diesen Binder sind Lichtdurchlässigkeit, Haltbarkeit für den beabsichtigten Zweck, die Fähigkeit, die Pigmentpartikel in Suspension zu halten, und eine angemessene Befeuchtung und eine Kugelhaftung. Es ist wichtig, daß das Beschichtungsmedium lichtdurchlässig ist, so daß das Licht, das in den retroreflektierenden Artikel eintritt, nicht vom Medium absorbiert wird, sondern statt dessen reflektiert wird. Zwecks Vereinfachung der Beschichtung ist das Medium vorzugsweise eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von weniger als 10 000 Zentipoise bei Raumtemperatur. Vinyle, Acryle, Epoxidharze und Urethane sind Beispiele für geeignete Medien. Urethane, z. B. solche, die im US-Patent Nr. 4 988 555 (Hedblom) offenbart sind, sind ein bevorzugtes Medium. Jede geeignete Mischungstechnik, die hohe Scherwirkung vermeidet, die die Partikelform nachteilig verändern würde, kann verwendet werden, um das Pigment im Medium zu dispergieren. Die Dispersion wird dann auf die einstückigen Vorsprünge der Basisfolie aufgebracht. Nach dem Aufbringen besteht die Tendenz, daß sich Spiegelpigmentflocken in dem festgelegten Größenbereich und in der festgelegten Konzentration selbst mit ihren flachen Flächen in einer annähernd tangential mit den Mikrokugeln ausrichten. Vorzugsweise biegen sich diese Pigmente durch ihre breiteste Abmessung, um sich becherartig an die Kontur der Mikrokugeln anzupassen, wodurch eine gute retroreflektierende Effizienz ermöglicht wird.
Die Spiegelpigmentflocken, die erfindungsgemäß verwendet werden, sind im allgemeinen dünne, plättchenähnliche Partikel, die groß sind im Vergleich zu den diffus reflektierenden Pigmenten, die normalerweise bei Straßendeckenmarkierungen verwendet werden. Die Haupteigenschaft dieser Pigmente besteht darin, daß ihre Länge und Breite viel größer ist als ihre Dicke. Andere Spiegelflocken, die diese Eigenschaft aufweisen, können auch verwendet werden. Aufgrund dieser Eigenschaft, nämlich daß ihre Länge viel größer ist als ihre Dicke, besteht die Tendenz, daß diese Flocken sich selbst parallel zur Bahn bzw. zum Gewebe oder zur Oberfläche, auf die sie aufgebracht worden sind, ausrichten. Wenn die Mikrokugel auf die Beschichtung fällt oder diese eindrückt, besteht die Tendenz, daß sich die Flocken um den eingedrückten Abschnitt der Mikrokugel ausrichten wie eine Beschichtung. Die Eigenschaft ist als "Beblätterung" bekannt. Diese Tendenz der Flocken, die Mikrokugeln effektiv einzuhüllen, führt zu höheren Reflexionsgraden, da das Reflexionsvermögen eine größere gerichtete Komponente hat, als wenn keine Umhüllung stattfände. Besonders bevorzugte Spiegelpigmente sind aufgrund ihrer sehr großen Zunahme des Reflexionsgrades Perlglanzpigmente und Aluminiumflocken.
Spiegelpigmente haben eine große gerichtete Reflexionskomponente, so daß Licht, das auf die Pigmentpartikel eintrifft, die Tendenz hat, in einem Spiegelbild von der Senkrechten des Winkels, in dem es eintrat, reflektiert zu werden. Diese spiegelreflektierenden Flocken haben eine durchschnittliche maximale Abmessung, die im Bereich von etwa 4 bis etwa 36 um liegt, und eine durchschnittliche Dicke im Bereich von etwa 2 bis etwa 5 um, wobei der Binder vorzugsweise mindestens etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Pigments, im Vergleich zum Gesamtgewicht des Mediums und des Pigments enthält. Besonders bevorzugt ist der Gewichtsprozentsatz des Pigments höher, im Bereich von 35 bis 40%. Wenn die Konzentration des Pigments zu hoch oder zu niedrig ist, kann die Beblätterungsfähigkeit des Pigments behindert und die Helligkeit vermindert werden. Ein Beispiel für ein geeignetes Perlglanzpigment ist ein typisches Perlglanzpigment auf Glimmergrundlage, das auch Titandioxid enthält, vertrieben von Mearl Corporation in New York, New York. Ein Beispiel für geeignete Aluminiumflocken ist ATA 2100 mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 32 um, vertrieben von Alcan-Toyo America, Naperville, Illinois.
Ultraviolett (W-)fluoreszierende Pigmente können der Binderschicht auch zugesetzt werden. W-fluoreszierende Pigmente sind Pigmente, die Licht im sichtbaren Spektrum fluoreszieren lassen, wenn sie durch das ultraviolette Licht von einem speziellen W-Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs erregt werden. Das UV-Licht von Kraftfahrzeugscheinwerfern fällt auf eine Mikrokugel und wird nach unten abgelenkt, um auf das Pigment in der Binderschicht zu fallen. Das Pigment wird von dem einfallenden W-Licht erregt und gibt Energie als Licht im sichtbaren Spektrum ab, von dem ein Teil für den Fahrer des Kraftfahrzeugs sichtbar ist. Die wichtige Eigenschaft dieser Pigmente ist es, daß sie durch UV-Licht erregbar sind und anschließend Licht im sichtbaren Bereich emittieren. Diese Wfluoreszierenden Pigmente haben häufig eine spezifische Tageslichtfarbe. Ein Beispiel für ein geeignetes W-fluoreszierende Pigment ist Blaze Orange GT-15-N, vertrieben von Dayglo Corporation (Nalco Chemical Company) in Cleveland, Ohio. Die fluoreszierenden Pigmente sind auf der gesamten Binderschicht angeordnet.
Die transparenten Mikrokugeln bestimmter Ausführungsformen der Erfindung haben einen Durchmesser von etwa 25 bis etwa 600 Mikrometer (um), obwohl größere Mikrokugeln auch funktionieren. Vorzugsweise haben die Mikrokugeln einen Durchmesser von 200 bis 250 um. Die erfindungsgemäßen Mikrokugeln können aus irgendeinem Material sein, das geeignet ist, Licht angemessen zu brechen, z. B. Keramik oder Glas. Vorzugsweise sind Mikrokugeln wegen der Haltbarkeit aus Keramik. Das US- Patent 4 564 556 (Lange) offenbart die Herstellung von keramischen Mikrokugeln. Die Mikrokugeln haben vorzugsweise einen Brechungsindex, der größer ist als 1,5. Besonders bevorzugt ist der Brechungsindex, der größer als 1,7 ist. Für diejenigen Ausführungsformen, die ein diffus reflektierendes Pigment aufweisen, z. B. Titandioxid, ist der Brechungsindex vorzugsweise etwa 1,85 bis etwa 1,90. Für diese Ausführungsformen mit spiegelreflektierenden Pigmenten ist der Brechungsindex vorzugsweise 1,93.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aufrechten Retroreflektors 40. Das Licht 42 tritt in die Mikrokugeln 44 ein, die teilweise in eine Binderschicht 43 mit spiegelreflektierenden Pigmenten eingebettet sind. Das einfallende Licht 42 wird nach unten gebrochen, um sich an der spiegelreflektierenden Beschichtung auf der Mikrokugel zu fokussieren. Das Licht 46 wird in einem Spiegelbild von der Senkrechten des Winkels, mit dem es eintrat, reflektiert. Bei einem spiegelreflektierenden Element auf einer horizontalen Fläche, z. B. eine flachen Straßendeckenmarkierung, wirft die spiegelreflektierende Fläche das Licht in solchen Winkeln zurück, daß wenig oder kein einfallendes Licht zum Kraftfahrzeugführer zurückgeworfen wird. Aus diesem Grund ist ein aufrechtes Element kritisch, um Spiegeloptik effizient zu nutzen. Es folgt dann, daß dieser Vorteil der vertikalen Komponente durch Abdeckung oder Beschattung der vertikalen Seiten verlorengeht.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren zur Darstellung dienenden Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aufrechten Retroreflektors. Einfallendes Licht 52 wird von Mikrokugeln 54 retroreflektiert 56, die teilweise in eine Binderschicht 53 eingebettet sind, die reflektierende Pigmente enthält. Die Binderschicht 53 des aufrechten Retroreflektors 50 enthält auch rutschfeste Partikel 58, die teilweise darin eingebettet sind.
Erfindungsgemäße retroreflektierende Artikel können folgendermaßen hergestellt werden. Die Binderdispersion wird hergestellt, indem reflektierende Pigmentflocken und wahlfreie UV-fluoreszierende Pigmente in ein lichtdurchlässiges Medium gemischt werden, beispielsweise mit einem Drucklüftmischer, wobei beachtet werden muß, daß die Flocken keiner hohen Scherwirkung unterliegen, um ihre Integrität zu erhalten. Diese Dispersion wird dann auf die einstückigen Vorsprünge einer vorgeprägten Basisfolie aufgebracht. Der Abstand der Vorsprünge ist festgelegt, wie bereits angegeben. Die Beschichtung erfolgt durch irgendein geeignetes Mittel; Quetschwalzenbeschichtung, wie im US-Patent 4 988 541 (Hedblom) und im US- Patent 5 227 221 (Hedblom) offenbart, ist ein bevorzugtes Verfahren. Als Alternative kann ein Film aus flüssigem Kugelbinder, der sich auf einer Abzieh- bzw. Trennfolie befindet, auf die gewählten Flächen der Vorsprünge auflaminiert werden.
Die Mikrokugeln werden an die Binderschicht abgegeben, während sie noch im Fluidzustand ist, so daß die Mikrokugeln in die Beschichtung sinken und teilweise bis zu einer Tiefe von annähernd 50 bis 60% ihres durchschnittlichen Durchmessers eingebettet werden. Diese Tiefe der Einbettung ist sowohl für eine angemessene Verankerung als auch für eine effiziente Optik wichtig. Die Mikrokugeln werden aus einem Beschickungstrichter abgegeben, der normalerweise mit einem Dosierblatt ausgerüstet ist, um die Anzahl der abgegebenen Mikrokugeln zu steuern. Wenn der Binder aus einem Lösungsmittel aufgebracht wird, können einige der Lösungsmittel vor der Plazierung der Mikrokugeln verdampfen, um die Steuerung der Einbettungstiefe zu verbessern. Als Alternative kann überschüssiges Lösungsmittel nach der Mikrokugelablagerung verdampfen. Die Einbettungstiefe oder das Einsinken der Mikrokugel wird durch eine Kombination aus der Beziehung zwischen der Oberflächenenergie der Mikrokugeln und der Oberflächenspannung der Beschichtung und der Viskosität der fließfähigen Beschichtung gesteuert. Wenn die Oberflächenenergie der Mikrokugel nahe der Oberflächenspannung der fließfähigen Beschichtung ist, besteht die Tendenz, daß die Mikrokugel schwimmt und nicht ganz in die Beschichtung einsinkt. Die Oberflächenenergie der Mikrokugel kann geändert werden durch verschiedene Oberflächenbehandlungen, z. B. durch die Verwendung von oberflächenaktiven Stoffen. Die Viskosität der Beschichtung kann gesteuert werden, beispielsweise durch Erwärmung, Lösungsmittelgehalt, Zusatz von Verdickungsmitteln, die Wahl der Zusammensetzung oder den Zusatz von Füllstoffen. Thixotropiermittel oder andere Verdickungsmittel können dem Binder in Mengen hinzugesetzt werden, die die Leuchtkraft nicht wesentlich vermindern.
Durch Steuerung der Oberflächenenergie der Mikrokugeln und der Rheologie der Beschichtung wird gesteuert, wie sich das Bindermaterial um die Mikrokugeln legt. Als Kapillarwirkung bezeichnet man die Saugwirkung des Bindermaterials um die Mikrokugel herum. Diese Kapillarwirkung ist wichtig, da das Bindermaterial eine sockelähnliche Struktur um die Mikrokugel bildet und sie an Ort und Stelle hält. Wenn man die Kapillarwirkung berücksichtigt, werden die Mikrokugeln im Durchschnitt bis zu einer Tiefe von annähernd 50 bis 60% ihres durchschnittlichen Durchmessers eingebettet. Während das Bindermaterial durch Abkühlung, durch Verflüchtigung von Lösungsmitteln oder anderen flüchtigen Stoffen oder durch chemische Reaktion, z. B. Vernetzung oder Polymerisation härtet, werden die Mikrokugeln an ihrem Ort festgehalten.
Als Alternative können erfindungsgemäße retroreflektierende Artikel durch Aufbringen von retroreflektierenden Vorsprüngen auf eine flache Basisfolie hergestellt werden. Ein Stab aus geeignetem Material, z. B. ein Thermoplast, das ein reflektierendes Pigment enthält, wird in einer gewünschten Form extrudiert. Retroreflektierende Mikrokugeln können auf dem Stab aufgebracht werden, der dann in Scheiben geschnitten wird. Als Alternative können Folien aus retroreflektierenden Material auf den Stab aufgebracht werden, bevor er in Scheiben geschnitten wird. Partikel, z. B. rutschfeste Partikel oder retroreflektierende Mikrokugeln können bei Bedarf vor oder nach Aufbringen auf die obere Fläche der Scheiben auf die Basisfolie aufgebracht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat die Basisfolie einstückige Vorsprünge, die denen gleichen, die im US-Patent 4 988 555 (Hedblom) beschrieben sind. In handelsüblichen Ausführungen des hier offenbarten Erzeugnisses sind die beschriebenen Vorsprünge Quadrate von etwa 1 Millimeter (mm) Höhe und etwa 0,63 Zentimeter (cm) auf jeder Seite, wobei transparente Mikrokugeln teilweise in eine Binderschicht, die reflektierende Pigmente enthält, eingebettet sind und aus dieser vorstehen. In diesem bestimmten Patent haben die Quadrate ein regelmäßig sich wiederholendes Muster, und der Abstand zwischen den Seiten der Quadrate beträgt etwa 0,32 cm. Die Quadrate sind 45º von der Senkrechten in der Beobachtungsachse. Abwechselnde Reihen sind verschoben oder gestaffelt. (Siehe Fig. 1, wo eine Straßendeckenmarkierung 10 mit Vorsprüngen 12 auf einer Basisfolie 14 dargestellt ist, wie hier beschrieben.)
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in jenem Patent offenbarten Ausführungsform dadurch, daß jede zweite und dritte Reihe von Vorsprüngen durch eine flache Basisfolie ersetzt ist und daß die Vorsprünge etwa 2 bis etwa 3 Millimeter (mm) hoch sind. (Siehe Fig. 2, wo eine gezeigte Straßendeckenmarkierung 20 mit Vorsprüngen 22 auf einer Basisfolie 24 dargestellt ist, wie hier beschrieben.)
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in jenem Patent offenbarten Ausführungsform dadurch, daß jede dritte bis sechste Reihe von Vorsprüngen entfernt ist.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform haben die Vorsprünge die gleichen Abmessungen mit dem gleichen Abstand wie in Fig. 2, nur um 45º gedreht, so daß die Seiten der Quadrate senkrecht zur Beobachtungsachse sind.

Beispiele

Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden zur Darstellung dienenden Beispiele weiter beschrieben, die keinen einschränkenden Charakter haben. Wenn nichts anderes angegeben ist, sind alle Angaben Gewichtsteile.
Der Koeffizient der retroreflektierten Leuchtdichte (RL in mcd/m²/lx) wurde mit typischen Industriestandardgeometrien und mit Geometrien gemessen, die genauer den Geometrien entsprachen, die tatsächlich bei einem Kraftfahrzeugführer auftraten. Die Messungen erfolgten nach ASTM D 4061-89. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Es wurde eine spezifische Geometrie, wie in ASTM E 808-91 beschrieben, verwendet. Eintritts/Beobachtungswinkel sind angegeben. Darstellungswinkel wurden bei 0º konstant gehalten, Ausrichtungswinkel wurden bei -180º gehalten. Die gegebenen Eintritts/Beobachtungswinkel sind für den linken Scheinwerfer gegeben, bis zur Mittellinienmarkierung, bis zum Beobachter bei jedem der festgelegten Abstände.

Beispiel 1:

Ist eine Probe eines Straßendeckenmarkierungsbandes Serie 380 der Marke STAMARKTM, erworben von der Traffic Control Materials Division von 3M. Das Material enthält 225 um große Keramikmikrokugeln mit dem Index von 1,75.

Beispiel 2:

Ein Stück von Beispiel 1 wurde modifiziert, indem zwei Querreihen erhabener Vorsprünge belassen wurden, wie sie sind, und dann zwei Reihen mit einer Rasierklinge entfernt wurden. Die Abfolge wurde wiederholt, bis eine Probe, die groß genug war für photometrische Arbeiten, entstanden war.

Beispiel 3:

Ein Beispiel wie Nr. 2, außer daß alle zwei Reihen, die unberührt blieben, vier Reihen physisch entfernt wurden.

Beispiel 4:

Ein Beispiel wie Nr. 2, außer daß alle zwei Reihen, die unberührt blieben, sechs Reihen physisch entfernt wurden.

Beispiel 5:

Eine zweite Probe eines Straßendeckenmarkierungsbandes Serie 380 der Marke STAMARKTM wurde von der Traffic Control Materials Division von 3M erworben.

Beispiel 6:

Ein Stück von Beispiel 5 wurde modifiziert, indem eine Querreihe erhabener Vorsprünge belassen worden sind, wie sie sind, und dann zwei Querreihen mit einem Rasiermesser entfernt worden sind. Die Abfolge wurde wiederholt, bis eine Probe, die groß genug für photometrische Arbeiten war, entstanden war.

Beispiel 7:

Eine Probe aus einem oberflächengemusterten Gummi, die in dem Erzeugnis verwendet worden ist, das in Beispiel 1 offenbart worden ist, wurde mittels einer Quetschwalze mit einer Polyurethanharzformulierung beschichtet, die 40 Gew.-% Feinperlpigment (Code-Nr. 139 V, Partikelgrößenbereich 4 bis 32 um, spezifische Dichte 3,2) enthielt, hergestellt von Mearl Corporation in 41 East 42 Street, New York, NY 10017. Unmittelbar nach Beschichtung wurden die Keramikkugeln mit einem Brechungsindex von 1,94 auf den Seiten der erhabenen Vorsprünge in das Urethan eingebettet. Das Urethan wurde gehärtet und alle überschüssigen Kugeln entfernt. Es wurde festgelegt, daß die Kugeleinbettung bei 50% lag.

Beispiel 8:

Ein Stück von Beispiel 7 wurde so wie das in Beispiel 2 modifiziert.

Beispiel 9:,

Eine oberflächengemusterte Prototyp-Straßendeckenmarkierung wurde hergestellt, indem ein Urethanharzfilm mit 33 Gew.-% Titandioxid beschichtet wurde. Keramikmikrokugeln, die im Beispiel 5 verwendet wurden, wurden in das Harz in einer geschlossenen gedrängten Anordnung eingebettet, und das Urethan wurde dann gehärtet. Der Film wurde dann in Streifen geschnitten, die 0,32 cm hoch und 10 cm lang waren. Die Streifen wurden auf Holzstöcke mit den gleichen Abmessungen geklebt und 5 Zoll voneinander beabstandet, was genau dem geometrischen Abstand der Anordnung des Beispiels 3 und des Beispiels 6 entspricht.

Beispiel 10:

Ein Prototyp wie in Beispiel 9 wurde unter Verwendung des pigmentierten Urethans und der Keramikmikrokugeln hergestellt, wie in Beispiel 7 beschrieben.

Beispiel 11:

Ein Prototyp wie in Beispiel 10 wurde hergestellt, außer daß das Perlglanzpigment durch Aluminiumpigmentflocken ATA 2100 (durchschnittliche Partikelgröße 32 um, spezifisches Gewicht 2,5) im gleichem Gewichtsprozentanteil ersetzt wurde, hergestellt von Alcan-Toyo America, 1717 North Boulevard, Suite 201, Naperville, 11 60540.

Beispiel 12:

Ein Prototyp wie in Beispiel 10 wurde hergestellt, außer daß vor dem Anordnen der Keramikkugeln in der Beschichtung diese mit einem reflektierenden Silberspiegel um deren gesamte Fläche herum beschichtet wurden. Nach Erstarrung der Beschichtung wurden die freiliegenden Flächen der Keramikperlen mit Säure geätzt, wodurch die Silberbeschichtung von den freiliegenden Flächen der Mikrokugeln entfernt wurde. Das Ergebnis waren 100%ig ausgerichtete halbkugelförmige silberbeschichtete Mikrokugeln.

Beispiel 13

Eine Probe eines Straßendeckenmarkierungsbandes Serie 380 der Marke STAMARICM wurde diagonal geschnitten, was eine Reihe von quadratisch erhöhten reflektierenden Elementen ergab. Die Quadrate waren parallel zur Länge des Streifens. Die Streifen wurden dann haftend in parallelen Querreihen bis zu einem 4 Zoll breiten Streifen aus Aluminiumfolie befestigt. Der Abstand zwischen den Reihen wurde so gewählt, daß er der gleiche war, wie der in Beispiel 6. Es ergab sich ein sehr hoher Reflexionsgrad, da die vertikalen reflektierenden Fläche senkrecht zu der Betrachtungsrichtung lagen.
* Diese Proben wurden nicht mit diesem Satz photometrischer Winkel gemessen.
Verschiedene Modifikationen und Veränderungen der Erfindung sind für den Fachmann ersichtlich, ohne den Schutzbereich dieser Erfindung, wie er in den Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.

Claims

1. Straßenmarkierungsbahnmaterial (20) mit einer kontinuierlichen Polymerbasisbahn (24) mit mehreren Vorsprüngen (22, 40) auf ihrer oberen Fläche, wobei festgelegte Abschnitte der oberen Fläche räumlich angeordnet sind, um mehrere Segmente zu definieren, wobei jedes der Segmente eine vordere Kante, eine hintere Kante und zwei Seitenkanten hat und mindestens einen aufrechten Retroreflektor (50) hat, der entlang ihrer vorderen Kante positioniert ist, wobei jeder Vorsprung mindestens eine Seitenfläche hat, die retroreflektierende Elemente trägt, um den aufrechten Retroreflektor (50) zu bilden, wobei die retroreflektierenden Elemente transparente Mikrokugeln (44, 54) aufweisen, die teilweise in eine Binderschicht (43, 53) eingebettet sind und aus dieser vorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß:

jedes der Segmente eine Abstandszone hat, die frei von aufrechten Retroreflektoren (50) ist, wobei die Abstandszone eine sich in Längsrichtung erstreckende Länge X hat, die durch X = H/tan(90º-θ) gegeben ist, wobei H eine Höhe des mindestens einen aufrechten Retroreflektors und θ ein Winkel ist, dessen Wert zwischen etwa 88, 5º und etwa 89,6º liegt; und

die vordere Kante jedes solchen Segments an die hintere Kante eines angrenzenden Segments anstößt.

2. Bahnmaterial nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch mindestens eines von folgendem:

a) die Segmente weisen Anordnungen auf, die mehrere Reihen von aufrechten Retroreflektoren (50) aufweisen, wobei die Reihen parallel zu der vorderen Kante der Segmente sind; oder

b) die aufrechten Retroreflektoren (50) sind versetzt; oder

c) das Bahnmaterial weist mehrere Segmente auf, die mit einer Seitenkante eines ersten Segments anstoßend an eine Seitenkante eines zweiten Segments angeordnet sind.

3. Bahnmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens einige der aufrechten Retroreflektoren (50) Vorsprünge (22, 40) sind, die in der oberen Fläche der Basisbahn ausgebildet sind, wobei die Vorsprünge retroreflektierende Elemente aufweisen.

4. Bahnmaterial nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch mindestens eines von folgendem:

a) die Seitenfläche der Vorsprünge (22, 40) bildet einen Winkel von mindestens 60º zur Ebene der Basisbahn; oder

b) die Vorsprünge (22, 40) haben jeweils mindestens eine Abmessung in der Ebene der Basisbahn, die kleiner ist als etwa 15 mm, haben eine Höhe von mindestens etwa 1 mm und haben eine Seitenfläche, die geeignet ist, dem ankommenden Verkehr entgegenzustehen, wenn das Bahnmaterial auf eine Fahrbahn aufgebracht ist, und die einen Winkel zur Ebene der Basisbahn von mindestens etwa 30º bildet, wobei die Seitenfläche retroreflektierende Elemente trägt, die aus der Fläche vorstehen; oder

c) die Vorsprünge (22, 40) nehmen nicht mehr als etwa 15% der Fläche der Basisbahn ein; oder

d) die Flächen zwischen den Vorsprüngen (22, 40) bilden ein verbundenes Gitter von Vertiefungen; oder

e) die Flächen zwischen Vorsprüngen (22, 40) bilden ein verbundenes Gitter von Vertiefungen, die in bezug auf die Richtung der erwarteten Fahrstrecke diagonal verlaufen; oder

f) alle Abmessungen der Vorsprünge (22, 40) in der Ebene der Basisbahn sind kleiner als etwa 15 mm; oder

g) die Vorsprünge (22, 40) haben mindestens eine Abmessung in der Ebene der Basisbahn, die kleiner ist als etwa 10 mm; oder

h) alle Abmessungen der Vorsprünge (22, 40) in der Ebene der Basisbahn sind kleiner als etwa 10 mm.

5. Bahnmaterial nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch mindestens eines von folgendem:

a) die Mikrokugeln (44, 54) haben einen Brechungsindex zwischen etwa 1, 75 und etwa 2,0; oder

b) die Mikrokugeln (44, 54) haben einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 50 um bis etwa 600 um; oder

c) die Mikrokugeln (44, 54) sind bis zu einer Tiefe von annähernd 40 bis 65% ihres durchschnittlichen Durchmessers eingebettet; oder

d) die Binderschicht weist ultraviolett fluoreszierendes Pigment auf; oder

e) die Binderschicht weist Flocken aus reflektierendem Pigment auf; oder

f) die Binderschicht weist Flocken auf, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus Aluminiumpartikeln und Perlmuttpigmenten besteht; oder

g) die Binderschicht weist ein diffus reflektierendes Pigment auf; oder

h) die Binderschicht weist Flocken aus reflektierendem Pigment auf, wobei die Flocken 10 bis 50 Gew.-% des kombinierten Gesamtgewichts der Pigmentflocken und des Bindermediums aufweisen; oder

i) die Binderschicht weist Flocken aus reflektierendem Pigment auf, wobei die Flocken 30 bis 45 Gew.-% des kombinierten Gesamtgewichts der Pigmentflocken und des Bindergewichts aufweisen; oder

j) die Binderschicht weist Flocken aus reflektierendem Pigment auf, wobei die Flocken eine durchschnittliche Länge von etwa 4 um bis etwa 36 um haben; oder

k) die Binderschicht weist Flocken aus reflektierendem Pigment auf, wobei die Flocken die Tendenz haben, sich mit ihren flachen Flächen annähernd tangential mit der Mikrokugel nahe dem unteren Ende der Mikrokugel selbst auszurichten, wobei sie sich über ihre breiteste Abmessung biegen, um sich an die Kontur der Mikrokugeln anzupassen; oder

l) die Binderschicht weist Flocken aus retroreflektierendem Pigment auf, wobei die Flocken, während sie sich über ihre breiteste Abmessung biegen, um sich an die Kontur der Mikrokugel anzupassen, einen größeren Abstand von der Mikrokugel nahe dem Mittelpunkt der Mikrokugel haben, wo der Kontakt mit dem Binder endet, als am unteren Ende der Mikrokugel.

6. Bahnmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch mindestens eines von folgendem:

a) die Straßenmarkierungsbahn hat einen größeren Reflexionsgrad als eine vergleichbar aufgebaute Straßenmarkierungsbahn mit einer größeren Anzahl von aufrechten Retroreflektoren; oder

b) die Straßenmarkierungsbahn hat eine größere Rutschfestigkeit als eine vergleichbar aufgebaute Straßenmarkierungsbahn mit einer größeren Anzahl von aufrechten Retroreflektoren; oder

c) die Straßenmarkierungsbahn hat eine erhöhte Anpaßbarkeit an eine Unterlage als eine vergleichbar aufgebaute Straßenmarkierungsbahn mit einer größeren Anzahl von aufrechten Retroreflektoren.

7. Bahnmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Retroreflektoren (50) Würfeleckenretroreflektoren sind.

8. Bahnmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das in einer Rollenform auf sich selbst aufgewickelt ist.

9. Bahnmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die aufrechten Retroreflektoren (50) eine Basisform haben, die aus folgendem gewählt ist: Vieleck, Kreis oder Oval.

10. Bahnmaterial nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch mindestens eines von folgendem:

a) die aufrechten Retroreflektoren (50) haben eine Basisform, die rechteckig ist, wobei die aufrechten Retroreflektoren auf der Basisbahn so ausgerichtet sind, daß eine der Diagonalen durch gegenüberliegende Ecken jedes Elements im wesentlichen parallel mit der Längsachse des Bahnmaterials ist; oder

b) die aufrechten Retroreflektoren (50) haben eine Basisform, die rechteckig ist, wobei die aufrechten Retroreflektoren auf der Basisbahn so ausgerichtet sind, daß eine der Seiten jedes Elements im wesentlichen parallel mit der Längsachse des Bahnmaterials ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Straßenmarkierungsbahnmaterials (20), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

1) Bereitstellen einer kontinuierlichen Polymerbasisbahn (24) mit mehreren Vorsprüngen (22, 40) auf ihrer oberen Fläche, wobei jeder Vorsprung (22, 40) mindestens eine Seitenfläche hat, wobei festgelegte Abschnitte der oberen Fläche räumlich angeordnet sind, um mehrere Segmente zu bilden, wobei jedes solches Segment eine vordere Kante, eine hintere Kante und zwei Seitenkanten und auch mindestens einen Vorsprung hat, der entlang ihrer vorderen Kante positioniert ist;

2) Aufbringen einer fließfähigen Beschichtung (43, 53) auf jeden Vorsprung;

3) Ablagern von beschichteten Mikrokugeln (44, 54) auf die fließfähige Beschichtung und Zulassen, daß die Mikrokugeln (44, 54) teilweise in die Beschichtung eingebettet werden; und

4) Erstarrenlassen der fließfähigen Beschichtung;

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes solches Segment eine Abstandszone hat, die frei von Vorsprüngen ist und eine sich in Längsrichtung erstreckende Länge X aufweist, die durch X = H/tan(90º-θ) gegeben ist, wobei H die Höhe des mindestens einen Vorsprungs und θ ein Winkel ist, dessen Wert zwischen etwa 88,5º und etwa 89,6º liegt, wobei die vordere Kante jedes der Segmente an die hintere Kante eines angrenzenden Segments anstößt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die fließfähige Beschichtung ein reflektierendes Pigment und/oder ein UV-fluoreszierendes Pigment aufweist.