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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine richtungsweisende retroreflektierende Fahrbahnmarkierung, welche
hervortretende Erhebungen verwendet und, teilweise in die Erhebungen
eingebettet, mehrere optische Elemente mit unterschiedlichen Eigenschaften,
wie z. B. Farbe oder Brechungsindex, um der Markierung zu ermöglichen,
ein unterschiedliches Bild aus einer unterschiedlichen Richtung
darzustellen.
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Hintergrund
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Fahrbahnmarkierungen, wie z. B. Anstriche, Bänder und
individuell befestigte Gegenstände
werden üblicherweise
verwendet, um eine Straße
entlang fahrende Autofahrer zu führen
und zu leiten. Tagsüber
sind die Markierungen üblicherweise
ausreichend zum Führen
der Autofahrer sichtbar. Nachts jedoch, wenn die Hauptbeleuchtungsquelle
die Scheinwerfer des Fahrzeugs sind, kann die Markierung nicht ausreichend
hell zum Führen
der Autofahrer sein, so fern sie nicht Licht retroreflektiert. Retroreflektierende
Fahrbahnmarkierungen haben die Fähigkeit
erhebliche Mengen von einfallendem Licht in die Richtung, aus welcher
das Licht stammt, zurückzuleiten.
Aus diesem Grunde sind retroreflektierende Fahrbahnmarkierungen
auf Straßen
allgemein üblich.
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Viele retroreflektierende Fahrbahnmarkierungen,
wie z. B. die Linien auf Autobahnen werden hergestellt, indem optische
Elemente, wie z. B. Glaskügelchen
auf die Linie aufgerieselt werden, während diese noch klebrig ist.
Andere werden durch Befestigen optischer Elemente auf einer Basisbahn
hergestellt, welche Pigmente und Füller enthält. Die Befestigung wird typischerweise
durch Einbettung der Element in die Basisbahn oder durch Befestigen
der Elemente an der Basisbahn mit einem Binder erzielt. Die Pigmente
und Füller
werden typischerweise aus mehreren Gründen, wie z. B. Reduzieren
der Kosten, Verbesserung der Beständigkeit und Bereitstellung eines
Formanpassungsvermögens, über die
gesamte Basisbahn verteilt. Pigmente verbessern ebenfalls die Sichtbarkeit
der Fahrbahnmarkierung und können
eine Rolle in dem Retroreflexionsmechanismus spielen.
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Einfallendes Licht wird von den Fahrbahnmarkierungen
in der folgenden Weise retroreflektiert. Zuerst passiert das einfallende
Licht die optischen Elemente (z. B. Mikrokügelchen), um auf die Pigmente
in der Basisbahn oder in dem Bindematerial der Markierung aufzutreffen.
Die Pigmente streuen dann das einfallende Licht in die Mikrokügelchen
zurück, und
die Mikrokügelchen
leiten einen Teil des gestreuten Lichtes zu der Lichtquelle zurück. Für eine wirksame
Retroreflexion, insbesondere unter Naßbedingungen werden die Mikrokügelchen
bevorzugt über die
Oberfläche
der Fahrbahn angehoben, so daß sie während einer
Regenperiode nicht in Wasser untergetaucht sind.
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Ein Beispiel einer Fahrbahnmarkierung,
bei der die Mikrokügelchen
hervorgehoben sind, ist in dem US Patent Nr. 4,988,555 für Hedblom
(bezeichnet als Hedblom '555)
offenbart. Diese Fahrbahnmarkierung enthält ein Muster von Vorsprüngen, die
vertikale Oberflächen
besitzen, in welche Mik rokügelchen
eingebettet sind, so daß sie über die
Fahrbahnoberfläche
angehoben sind. Die Mikrokügelchen
sind angehoben und vertikal zu dem einfallenden Licht orientiert,
um eine effizientere Retroreflexion bereitzustellen. Aufgrund ihrer
angehobenen Position werden die Mikrokügelchen oft nicht vollständig in
Wasser eingetaucht. Die Vorsprünge
erlauben auch einen effizienteren Ablauf des Wassers von der Markierung,
so daß sich
das Retroreflexionsverhalten schneller nach dem Aufhören eines
Regens erholen kann.
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Obwohl strukturierte Fahrbahnmarkierungen zu
sehr nützlichen
Gegenständen
geworden sind, ist deren Herstellungsprozess etwas kompliziert.
Beispielsweise werden, wie in dem US Patent Nr. 4,988,541 (bezeichnet
als Hedblom '541)
die integrierten Vorsprünge
erzeugt, indem eine Bahn aus Polymermaterial unter Verwendung einer
Prägewalze,
die ein vorbestimmtes Muster von Vertiefungen besitzt, geprägt wird.
Da das Polymermaterial die Vertiefungen in der Prägewalze
füllt,
werden Vorsprünge
mit dem eingestellten Muster, Abmessungen und Abstand ausgebildet.
Nach dem Prägeprozess werden
Bindermaterialien sorgfältig
auf den Vorsprüngen
in einer Weise plaziert, welche den Binder davon abhält, in die
Täler zwischen
den Vorsprüngen zu
fließen.
Mikrokügelchen
und/oder Griffigkeitspartikel werden dann in dem Bindermaterial
befestigt. Nicht nur dieser Prozess ist etwas kompliziert, sondern
auch die Veränderung
des Vorsprungsmusters oder der Form, der Größe oder des Abstandes erfordert
die Veränderung
der Prägewalze
was typischerweise Arbeit und längere
Zeit erfordert. Für
jedes unterschiedliche Vorsprungsmuster muß eine entsprechende Prägewalze
vorliegen.
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Hedblom '555 offenbarte auch eine Fahrbahnmarkierung,
die Licht in zwei unterschiedlichen Farben retroreflektieren kann,
indem Kügelchenbinderschichten
mit unterschiedlicher Farbe verwendet werden. Die Kügelchenbinderschichten
beschichtende vertikalen Seiten der Vorsprünge und lagern die Mikrokügelchen.
Die Pigmente in der Kügelchenbindung
tragen zu der Farbe des retroreflektierten Lichtes bei. Beispielsweise
kann eine in eine erste Richtung weisende Kügelchenbinderschicht weißes Licht reflektieren,
indem TiO2-Pigment verwendet wird, während eine
zweite Kügelchenbinderschicht,
die in eine zweite Richtung weist, gelbes Licht durch die Verwendung
eines Bleichromatpigmentes retroreflektieren kann. Die Druckschrift
offenbart auch, daß weitere
Farb/Pigment-Kombinationen
verwendet werden können,
um alternative Signalinformationen für Fahrer zu erzeugen.
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Das US Patent Nr. 4,040,760 (Wyckoff)
offenbart ein weiteres Beispiel einer richtungsweisenden Fahrbahnmarkierung
mit eingeschlossenen Linsen. Die Fahrbahnmarkierung besitzt optische
Elemente, die in eine Polymerbinderschicht eingebettet sind. Diese
Fahrbahnmarkierung weist einen Sägezahnförmigen Querschnitt
auf, wobei jeder Keil eine relativ lange, nach oben in einem kleinen
spitzen Winkel schräg
verlaufende Oberfläche
besitzt und eine relativ kurze Oberfläche, die schräg nach unten im
wesentlichen senkrecht zu der nach oben schräg verlaufenden Oberfläche verläuft. Die
schräg
nach unten verlaufende Oberfläche
ist als reflektierend offenbart, vollständig abgedeckt, und besitzt
eine vorbestimmte Farbe. Die reflektierende Oberfläche wird durch
Einbetten der optischen Elemente mit einer zugeordneten reflektierenden
Oberfläche
in eine transparente Binderschicht erzeugt. Sowohl die optischen Elemente
als auch der Binder können
gefärbt
sein. Die nach oben schräg
verlaufende Oberfläche
besitzt eine andere Farbe als die nach unten schräg verlaufende
Oberfläche
und besitzt optisch diffuse Reflektionseigenschaft, wie z. B. weißes Papier
oder eine blasse Farbe. Die Druckschrift offenbart auch, daß die sich
nach oben neigende Oberfläche
retro reflektierend sein kann. Beispielsweise retroreflektiert die schräg nach unten
verlaufende Oberfläche
rotes Licht, während
die schräg
nach oben verlaufende Oberfläche
weißes
Licht in alle Richtungen streut. Obwohl diese Fahrbahnmarkierung
nützlich
zur Weitergabe von Information an einen Fahrer sein kann, kann ihre
Konfiguration mit eingeschlossenen, schräg nach unten verlaufenden Oberflächen relativ schwierig
herzustellen sein.
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Das Japanische Patent Kokoku (B2)
Nr. HEI5[1993]-33661 (Shinmi et al.) offenbart eine Bahn für Verkehrszeichen
mit optisch konvex geformten Formen auf der Bahnoberfläche. Auf
den konvex geformten Oberflächen
sind reflektierende Materialien verankert. Die Bahn weist thermoplastische
Polymere und Zusätze,
wie z. B. Füller,
Pigmente, Weichmacher und reflektierende Materialien auf. Die konvex ausgebildeten
Formen werden durch Eindrücken
von geschmolzenem Bahnenmaterial in eine Formungswalze erzeugt.
Die konvexen Formen sind ein integrierter Teil der Folie. Die Formungswalze
bestimmt Merkmale, wie z. B. Größe, Form
und Abstand der konvexen Formen so, daß Veränderungen an diesen Merkmalen
nicht ohne weiteres ohne Veränderung der
Konfiguration der Formungswalze, ähnlich der Situation zu Hedblom '541, durchgeführt werden
können.
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Die internationale Patentanmeldung
Nr. WO 97/18947 offenbart eine Fahrbahnmarkierung, welche eine Basisbahn,
eine nicht zusammenhängende Polymerschicht
anhaftend an der Basisbahn und mehrere Partikel, wie z. B. Mikrokügelchen
und Griffigkeitspartikel, teilweise eingebettet in der Polymerschicht,
aufweist. Die Polymerschicht ist eine wärmegehärtete Polymerschicht, welche
einen blockierten Isocyanatvernetzer aufweist, und ist auf die Basisbahn
als ein Muster, wie z. B. als ein sich wiederholendes Muster von
Sechsecken durch einen kontinuierlichen Prozess, wie z. B. Siebbedruckung
aufge bracht. Obwohl die Fahrbahnmarkierung sehr nützlich ist
und der Herstellungsprozess im allgemeinen rationell ist, wird das
Muster der polymerischen Schicht durch das Siebbedruckungsverfahren
vorbestimmt und kann nicht ohne weiteres ohne Geräteveränderungen
geändert
werden.
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Ein alternatives Verfahren, die optischen
Elemente über
die Fahrbahnoberfläche
anzuheben, besteht in der Verwendung von retroreflektierenden Elementen
oder Gruppierungen mit einem Kernmaterial, das mit einer Vielzahl
von Mikrokügelchen
beschichtet ist. Beispiele derartiger Elemente sind in dem EP-A-565,765;
in den US Patenten Nr. 3,043,196; 3,171,827; 3,175,935; 3,274,888; 3,418,896;
3,556,637; 4,983,485 und in der Internationalen Patentanmeldung
Nr. WO 95/32237 offenbart. Obwohl diese retroreflektierenden Elemente
extrem nützlich
sind, sind einige davon nicht leicht herzustellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In Anbetracht des Vorstehenden besteht
immer noch ein Bedarf nach einem retroreflektierenden Gegenstand,
der eine gute Retroreflektivität
unter Naßbedingungen
bereitstellen kann, und der richtungsweisend sein kann, während er
gleichzeitig durch einen rationellen Prozess für die Herstellung derartiger
Gegenstände
gefertigt werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt einen derartigen
retroreflektierenden Gegenstand bereit.
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Der erfindungsgemäße Gegenstand besitzt ein Profil
mit hervortretenden Erhebungen. Optische Elemente mit unterschiedlichen
Eigenschaften (beispielsweise Farbe, Durchmesser, Brechungsindex und
Zusammensetzung) sind in unterschiedlichen Abschnitten der Erhebungen
eingebettet oder in einer optischen Binderschicht, die auf den Erhebungen verteilt
ist. Wenn eine Binderschicht verwendet wird, kann sie eine unterschiedliche
Farbe in unterschiedlichen Abschnitten der Erhe bung besitzen. Da
die Erhebungen die optischen Elemente von der Fahrbahnoberfläche abheben,
läuft Wasser
von den retroreflektierenden Abschnitten des erfindungsgemäßen Gegenstandes
effizienter ab, um eine schnelle Erholung der Retroreflektivität nach dem
Nachlassen eines Regens zu ermöglichen.
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Kurz zusammengefasst kann der erfindungsgemäße retroreflektierende
Gegenstand aufweisen oder im wesentlichen bestehen aus: (a) einer
Basisbahn mit ersten und zweiten Hauptoberflächen bzw. Hauptflächen; (b)
mehreren Erhebungen, welche auf der ersten Hauptoberfläche der
Basisbahn verteilt sind; (c) wenigstens zwei Sätze optischer Elemente, wobei
der erste Satz teilweise in einem ersten Abschnitt der Erhebungen
eingebettet ist, und der zweite Satz teilweise in einem zweiten
Abschnitt der Erhebungen eingebettet ist, wobei der zweite Satz
andere Eigenschaften als der erste Satz aufweist; und (d) wenigstens
ein Licht streuendes Mittel, das in optischer Zuordnung zu den optischen
Elementen so steht, daß durch
die optischen Elemente hindurch tretendes Einfallslicht auf das
Licht streuende Mittel trifft und zu seiner Quelle zurückgeleitet
wird.
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Das Verfahren der Erfindung kann
im wesentlichen die Schritte aufweisen oder daraus bestehen: (a)
Bereitstellen einer Basisbahn mit Erhebungen und einem Licht streuenden
Mittel; (b) teilweises Einbetten eines ersten Satzes optischer Elemente
in einen ersten Abschnitt der Erhebungen so, daß die optischen Elemente in
einer optischen Zuordnung zu dem Licht streuenden Mittel stehen;
und (c) teilweises Einbetten eines zweiten Satzes optischer Elemente
in einen zweiten Abschnitt der Erhebungen so, daß die optischen Elemente in
einer optischen Zuordnung zu dem Licht streuenden Mittel stehen,
und wobei der zweite Satz unterschiedliche Eigenschaften gegenüber dem
ersten Satz aufweist.
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Fahrbahnmarkierungen der Erfindung
unterscheiden sich von bekannten Markierungen dahingehend, daß sie leicht
hergestellt werden können
und einen Gegenstand mit Erhebungen mit unterschiedlichen Sätzen darin
eingebetteter optischer Elemente bereitstellen. Optische Elemente
mit unterschiedlichen Eigenschaften (beispielsweise Farbe, Durchmesser,
Brechungsindex und Zusammensetzung) können leicht auf unterschiedlichen
Abschnitten der Erhebungen beispielsweise durch Verwendung eines im
wesentlichen runden oder gekrümmten
Weges für die
Basisbahn und durch die Nutzung der Erhebungskonfiguration abgeschieden
werden. Anders als nach dem Stand der Technik beinhalten die richtungsweisenden
Fahrbahnmarkierungen der Erfindung ein optisches System, das durch
Verwendung unterschiedlich gefärbter
optischer Elemente anstelle unterschiedlich gefärbter Binderschichten erzeugt werden
kann. Da optische Elemente leichter selektiv an den Erhebungen befestigt
werden, stellt die Erfindung Vorteile gegenüber bekannten Richtungserhebungen
tragenden Markierungen dar.
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Gemäß der Erfindung sind Gegenstände der vorliegenden
Erfindung nützlich
als richtungsweisende Fahrbahnmarkierungen, um Signalinformation
an Autofahrer weiterzugeben, wie z. B. eine Warnung an den Autofahrer,
daß er
oder sie in der falschen Richtung fährt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert.
In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Querschnittsansicht, welche unterschiedliche Abschnitte einer Erhebung 16 gemäß der Erfindung
darstellt;
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2 eine
Querschnittsansicht eines retroreflektierenden Gegenstandes 10 gemäß der Erfindung;
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3 eine
Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines retroreflektierenden
Gegenstandes 20 gemäß der Erfindung;
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4 eine
Draufsicht auf die in 3 dargestellte
Ausführungsform;
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5 eine
Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines retroreflektierenden
Gegenstandes 80 gemäß der Erfindung;
und
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6 eine
schematische Ansicht eines Verfahrens zur Herstellung eines retroreflektierenden Gegenstandes 60 gemäß der Erfindung.
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Diese Figuren sind idealisiert, nicht
maßstäblich und
lediglich als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung gedacht.
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Detaillierte
Beschreibung von Beispielausführungsformen
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Gegenstände der vorliegenden Erfindung beruhen
auf einem optischen System, das Sätze optischer Elemente aufweist,
welche in der Form von Mikrokügelchen
vorliegen können,
die in unterschiedliche Abschnitte der Erhebungen eingebettet sind.
Die Erhebungen sind auf der ersten Hauptoberfläche der Basisbahn ausgebildet.
Auf der zweiten Hauptoberfläche
der Basisbahn befinden sich optionale Verstärkungsschichten und Klebeschichten,
um das Anbringen des erfindungsgemäßen Gegenstandes auf einer
Oberfläche,
wie z. B. einer Straße,
zu erleichtern.
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1 stellt
eine Beispielerhebung 16 der Erfindung mit wenigstens zwei
Abschnitten, einem ersten Abschnitt 16a und einem zweiten
Abschnitt 16b dar. Jeder Abschnitt der Erhebung trägt unterschiedliche
Sätze optischer
Elemente und kann optional Binderschichten mit unterschiedlicher
Farbe tragen. Die Erhebung kann eine Vielfalt unterschiedlicher Sätze optischer
Elemente oder Binderschichten unterschiedlicher Farbe nach Wunsch
tragen.
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2 stellt
eine veranschaulichende Ausführungsform
der Erfindung dar, wobei der retroreflektierende Gegenstand 10 eine
Basisbahn 12 aufweist, die optische Elementsätze 14a und 14b aufweist,
die teilweise in unterschiedliche Abschnitte der Erhebungen 16 eingebettet
sind, die ein (nicht dargestelltes) Streumittel haben.
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3 stellt
eine weitere veranschaulichende Ausführungsform der Erfindung dar,
wobei ein retroreflektierender Gegenstand 20 eine mehrschichtige Basisbahn 22 mit
einer thermoplastischen Schicht 24, die ein (nicht dargestelltes)
Lichtstreumittel aufweist, abgeschieden auf einer Formanpassungsschicht 26 aufweist.
Sätze optischer
Elemente 14a und 14b sind teilweise in unterschiedliche
Abschnitte der Erhebung 16 eingebettet. In die thermoplastische Schicht 24 eingebettete
optische Elemente können entweder
Teile der Sätze 14a oder 14b oder
von beiden sein.
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4 stellt
eine Draufsicht auf die Ausführungsform
von 3 dar, wobei Erhebungen 16 mit unterschiedlichen
Größen zufällig auf
der thermoplastischen Schicht 24 der (nicht dargestellten)
Basisbahn 22 verstreut sind. Optische Elemente, allgemein
mit 14 bezeichnet, sind in den Vorsprüngen 16 und der thermoplastischen
Schicht 24 der (nicht dargestellten) Basisbahn 22 eingebettet.
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5 stellt
eine weitere veranschaulichende Ausführungsform der Erfindung dar,
wobei der retroreflektierende Gegenstand 80 eine mehrschichtige Basisbahn 22 mit
einer auf einer Formanpassungsschicht 26 abgeschiedenen
thermoplasti schen Schicht 24 aufweist. Erhebungen 16 sind
mit einer Binderschicht 27 beschichtet, welche ein (nicht
dargestelltes) Licht streuendes Mittel hat. Sätze optischer Elemente 14a und 14b sind
teilweise in die Binderschicht 27 und auf der thermoplastischen
Schicht 24 eingebettet.
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Die Erhebungen heben die optischen
Elemente über
die Substratoberfläche
so an, daß die
optischen Elemente nicht vollständig
in Wasser untergetaucht sind und daß nach einem Regen das Wasser
leichter von den Erhebungen abfließen kann, so daß sie die
Retroreflexionseigenschaft rasch zurückgewinnen können. Typischerweise
ist die Erhebung ein hervorstehender polymerischer Kern oder Körper. In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden thermoplastische Erhebungen verwendet. So wie er in diesem
Dokument verwendet wird, bedeutet der Begriff "thermoplastische Erhebung" einen hervorstehenden
Körper
oder Kern der thermoplastisch ist – d. h., schmelzen und fließen kann,
wenn er einer ausreichenden Menge von Wärme ausgesetzt wird. Die Erhebungen
können
optional eine auf einem derartigen Kern angeordnete Binderschicht
aufweisen. Die Binderschicht kann ein thermoplastisches oder wärmegehärtetes Polymer
sein. Die Erhebungen besitzen unterschiedliche Abschnitte, die unterschiedliche Sätze optischer
Elemente tragen und optional unterschiedlich gefärbte Binderschichten tragen.
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Anders als die in dem US Patent Nr. 4,988,555
(Hedblom) und dem Japanischen Patent Kokoku (B2) Nr. HEI5[1993]-33661
(Shinmi et al.) offenbarten Erhebungen, können die Erhebungen der Erfindung
nicht integriert sein, was bedeutet, daß sie nicht als ein monolithisches
Element mit der Basisbahn ausgebildet sein müssen – d. h., die Erhebung und die
Basisbahn müssen
nicht als eine einzige Komponente geformt werden, welcher eine Grenzfläche dazwischen
fehlt.
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Die Erhebungen stellen eine profilierte
Struktur mit einer im wesentlichen vertikalen Oberfläche bereit,
welche zu einer effizienteren Retroreflexion führt. Was den Unterschied zwischen
einem Gegenstand mit einem vertikalen Profil, d. h. einen Gegenstand
mit Erhebungen und einem ohne vertikales Profil, d. h. einen im
wesentlichen ebenen Gegenstand betrifft, erzeugt ein vertikales
Profil im allgemeinen eine effizientere Retroreflexion, da die optischen Elemente
auf den vertikalen Oberflächen
mehr einfallendes Licht auffangen und zu seiner Quelle zurück reflektieren
können.
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Die Erhebungen stellen auch ein verbessertes
Maß an
Verschleißfestigkeit
gegenüber ähnlich aufgebauten
ebenen Gegenständen
ohne derartige Erhebungen dar. So wie sie in diesem Dokument verwendet
wird, bedeutet "Verschleißfestigkeit" die Fähigkeit
eines Gegenstandes, einen wiederholten Aufprall und Abrieb von Fahrzeugreifen
zu widerstehen und damit die Nutzungslebensdauer des erfindungsgemäßen Gegenstandes
zu verlängern.
Die verbesserte Verschleißfestigkeit
des erfindungsgemäßen Gegenstandes
wird erreicht, da die Fahrzeugreifen zuerst mit den Erhebungen in
Kontakt kommen und dadurch diese nach unten hin verschleißen, bevor
sie den Rest des erfindungsgemäßen Gegenstandes verschleißen.
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Veranschaulichende Beispiele geeigneter Polymere
zur Verwendung als Erhebungen umfassen Fluorpolymere, Polycarbonate,
Acrylharz, Polyester, Polyurethane, Polyvinylchloride, Polyolefincopolymere
und Gemische davon. Das für
die Erhebung verwendete Polymer kann sich von dem der thermoplastischen
Schicht einer mehrschichtigen Basisbahn unterscheiden. Es sollte
darauf geachtet werden, ein Material für die Erhebung auszuwählen, das
gute Haftung an der Basisbahn, gute Haftung an den optischen Elementen
besitzt, und ausreichend beständig
ist, um einem wiederholten Verkehrsaufprall zu widerstehen.
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Mit "guter Haftung" ist gemeint, daß die Erhebungen ihre Haftung
an der Basisbahn und an den optischen Elementen nach einem wiederholten
Aufprall von Fahrzeugreifen beibehalten.
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Die Erhebungen können im wesentlichen jede gewünschte Form
im horizontalen Querschnitt aufweisen, d. h. in einer Ebene parallel
zu der Markierungsbasisbahn wenn diese flach auf einem Substrat
aufliegt. Der horizontale Querschnitt der Erhebung kann beispielsweise
ellipsenförmig,
rund, länglich,
rechteckig, unregelmäßig oder
regelmäßig sein. In
einigen Ausführungsformen,
in welchen eine optimale retroreflektierende Helligkeit aus allen
Orientierungen gewünscht
ist, z. B. Fahrbahnmarkierungen für Kreuzungen, ist der horizontale
Querschnitt der Erhebung bevorzugt im wesentlichen rund, da eine Helligkeit
aus allen Orientierungen erzielt werden kann. Im allgemeinen erzeugt
eine Erhebung mit einem runden Querschnitt eine im wesentlichen
halbkugelförmige
Erhebung oder einen bestimmten Anteil davon.
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Typischerweise sind die Erhebungen
etwa 0,2 bis 6,0 mm hoch und etwa 1 bis 20 mm im Durchmesser, um
eine ausreichende Größe aufzuweisen, um
nicht vollständig
in Wasser in einem typischen Regenschauer untergetaucht zu werden.
Bevorzugter sind die Erhebungen etwa 1 bis etwa 4 mm in der Höhe und etwa
2 bis etwa 8 mm im Durchmesser an der Basis. Die letzteren Größen werden
mehr bevorzugt, da sie die Tendenz haben, ein gutes Gleichgewicht
zwischen der Retroreflektivität
und der Verschleißfestigkeit
bereitzustellen, dazu beitragen, Wasser von den retroreflektierenden
Abschnitten abzuleiten und eine Verschleißoberfläche bereitstellen, um die Lebensdauer
der Straßenbahnmarkierung
zu verlängern.
Erhebungen welche zu groß sind,
können
die Formanpassungsfähigkeit
des retroreflektierenden Gegenstands an ein Substrat beeinträchtigen,
was zu einer verschlechterten Klebeverbindung führt. Fahr bahnmarkierungen welche
Erhebungen verwenden, welche in dieser Erfindung verwendet werden
können,
sind in der gleichzeitig anhängigen US
Anmeldung Serial No. 08/895,132 des Zessionars offenbart.
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Gemäß Darstellung in 4 können die Erhebungen 16 in
einer im allgemeinen zufälligen
Weise beabstandet sein. Der zufällige
Abstand kann erzielt werden, indem großzügig Harzpartikel auf der Basisbahn 12, 22 (2, 3 und 5)
abgeschieden werden. Die Basisbahn 12, 22 kann
erwärmt
werden, so daß,
sobald die Polymerpartikel die Basisbahn berühren sie erweichen, so daß sich Erhebungen
mit der allgemeinen halbkugelförmigen
Form ergeben. Ein nicht ganz optimaler Erhebungsabstand kann in Anwendungen
verwendet werden, in welchen eine optimale Helligkeit nicht erforderlich
ist. Dieses Merkmal einer zufälligen,
und trotzdem steuerbaren Erhebungsplazierung erlaubt einen vereinfachten,
weniger teuren Herstellungsprozess bei der Herstellung der Fahrbahnmarkierung
zu verwenden, welche angehobene optische Elemente besitzt. Falls
gewünscht
können
die Erhebungen mit mehr oder weniger als 50 des Oberflächenbereichs
der Basisbahn, z. B. etwa 10% bis etwa 40% eines derartigen Oberflächenbereichs
in Kontakt kommen.
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Falls gewünscht, kann zur Verbesserung
der Haftung der optischen Elemente eine Binderlösung auf die Erhebungen aufgebracht
und gehärtet
werden, um eine Binderschicht zu erzeugen. Die Binderschicht kann
ein thermoplastisches oder wärmehärtendes
Polymer sein. Bevorzugte Binderlösungen, die
für die
Erfindung geeignet sind, sind in Hedblom '541 offenbart, welches derartige Lösungen als "Kügelchenbindematerial" bezeichnet. Wenn
eine Binderschicht verwendet wird, werden die optischen Elemente
in ihr eingebettet und nicht direkt in die Erhebungen. In einem
derartigen Falle weist die Binderschicht etwa 5 bis etwa 20 Volumenprozent
eines Licht streuenden Mittels auf und die Erhebung muß nicht
notwendigerweise Licht streuende Mittel aufweisen. Die Binderschicht
kann optional unterschiedliche Färbungen
an unterschiedlichen Abschnitten der Erhebungen aufweisen. Beispielsweise
könnte
in 1 ein weißes Pigment
der Binderlösung
zugesetzt und auf einem ersten Abschnitt 16a aufgebracht werden.
In ähnlicher
Weise könnte
ein gelbes Pigment der Binderlösung
zugesetzt und auf einem zweiten Abschnitt 16b aufgebracht
werden. Hedblom '541
offenbart bevorzugte Beschichtungsverfahren zum Aufbringen von zwei
unterschiedlichen Binderschichten auf eine Erhebung.
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Die Erhebungen können erste und zweite Schichten
aufweisen, wobei die zweite Schicht unter der ersten Schicht liegt,
die erste Schicht ein Polymer und ein diffuses Reflektorpigment
aufweist, und die zweite Schicht ein Polymer und ein spiegelndes
Pigment (siehe US Patent Nr. 5,417,515 (Hachey et al.)) aufweist.
Eine Erhebung mit doppelt reflektierender Schicht könnte beispielsweise
unter Verwendung von Polymerpartikeln mit einem inneren Körper, welcher ein
spiegelndes Pigment aufweist und einer äußeren Umhüllung, welche ein diffuses
Pigment aufweist, hergestellt werden. Wenn ein Polymerpartikel mit
einer derartigen Zusammensetzung Wärme ausgesetzt wird, um eine
Erhebung auszubilden, sollte die erste äußere Schicht eine ausreichende
Dicke aufweisen, so daß der
Abschnitt der in der Erhebung eingebetteten optischen Element sowohl
die äußere diffuse
Pigmentschicht als auch die innere spiegelnde Pigmentschicht berührt. Alternativ
kann eine Binderschicht mit einem diffusen Reflektorpigment auf einer
Erhebung abgeschieden werden, welche ein Polymer und ein spiegelndes
Reflektorpigment aufweist.
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Eine reflektierende Erhebung mit
Doppelschicht kann hohe Retroreflektivitätspegel über einem breiten Bereich von
Ab ständen
und Eintrittswinkeln unabhängig
von der Orientierung des retroreflektierenden Gegenstandes bereitstellen.
Die spiegelnde Schicht ist am besten für die Rückführung von Licht geeignet, das
nahezu senkrecht eintritt, während
die diffuse Schicht am besten für
die Rückführung von
Licht bei größeren Eintrittswinkeln
zwischen 65° und
90° zur
Senkrechten in Bezug auf die Ebene die von der Erhebung in Kontakt
mit den Mikrokügelchen
gebildet wird, geeignet ist. Da die Erhebung eine vertikale Komponente
bereitstellt, kann ein höherer
Retroreflektivitätswirkungsgrad
bei der geometrischen Anordnung des Fahrers erzielt werden.
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Licht streuende Mittel stehen in
einer optischen Zuordnung zu den optischen Elementen. Der Begriff "optische Zuordnung" bedeutet, daß, wenn ein
Lichtstrahl auf das optische Element auftrifft und gebrochen wird,
der Lichtstrahl auf das Licht streuende Mittel so auftreffen kann,
daß er
in die optischen Elemente zurückreflektiert
wird. Typischerweise befindet sich das Licht streuende Mittel in
einer Schicht, die die optischen Elemente trägt – d. h., in der Erhebung oder
in der auf der Erhebung abgeschiedenen Binderschicht. Wenn die optischen
Elemente teilweise in der auf der Erhebung abgeschiedenen Binderschicht
eingebettet sind, weist die Binderschicht bevorzugt ein Licht streuendes
Mittel auf und es ist nicht erforderlich, daß ein Licht streuendes Mittel
in der Erhebung vorhanden ist.
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Licht streuende Mittel, welche zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen
spiegelnde Pigmente und diffuse Pigmente. Spiegelnde Pigmentpartikel
sind im allgemeinen dünn
und plattenartig. Auf die Pigmentartikel auftreffendes Licht wird
in einem Winkel gleich jedoch entgegengesetzt zu dem Winkel, bei
welchem es eingetreten ist, reflektiert. Geeignete Beispiele spiegelnder Pigmente
zur Ver wendung in der Erfindung umfassen perlierende Pigmente, Glimmer,
und perlmuttartige Pigmente. Diffuse Pigmente sind im allgemeinen feine
Partikel, die relativ gleichmäßig in der
Größe sind.
Die Pigmentpartikel tendieren zu einer Orientierung in vielen unterschiedlichen
Richtungen, so daß auf
die Partikel auftreffendes Licht in einer Anzahl von Winkeln, einschließlich Rückwinkeln
entlang dem Weg des einfallenden Lichtes zurückreflektiert werden. Ein Beispiel
eines bevorzugten diffusen Pigmentes ist Titandioxid.
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Veranschaulichende Beispiele geeigneter Licht
streuender Mittel zur Verwendung in Erhebungen umfassen Pigmentpartikel,
welche aus der aus Zinkoxid, Zinksulfid, Griffithweiß, Zirkon,
Zirkonoxid, Bariumsulfat, Titandioxid und Kombinationen davon, wie
in dem US Patent Nr. 5,286,682 (Jacobs et al.) offenbart, ausgewählt werden.
Diese Pigmente reflektieren weißes
Licht. Retroreflektierende Gegenstände, welche diese Pigmente
verwenden, haben den Vorteil, daß sie in der Lage sind, Nachtfarben
zu reflektieren ohne potentiell toxische Metalle, wie z. B. Cadmium,
Chrom und Blei-basierende Pigmente zu verwenden, wenn sie in Kombination
mit gefärbten optischen
Elementen eingesetzt werden.
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Weitere Licht streuende Elemente
können verwendet
werden um andere Farben zu reflektieren. Ein veranschaulichendes
Beispiel ist Wismutvanadat, welches gelbes Licht reflektiert und
mit farblosen optischen Elementen verwendet werden kann, um eine
gelbe Fahrbahnmarkierung zu ergeben. Einige organische Beizfarbstoffe
und organische Pigmente mit kontrollierter Partikelgröße können ebenfalls
verwendet werden.
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Typischerweise sind die Licht streuenden Mittel
mit etwa 5 bis etwa 20 Volumenprozenten in der die optischen Elemente
tragenden Schicht vorhanden, d. h., in der Erhebung oder der Binderschicht,
falls diese verwendet wird. Bevorzugt sind die Licht streuenden
Mittel mit etwa 5 bis 15 Volumenprozenten und bevorzugter mit etwa
7 bis etwa 13 Volumenprozenten vorhanden. Dieser letztere Bereich
wird bevorzugt, da er ein gutes Gleichgewicht zwischen der Menge
von streuenden Mitteln, die für Reflektivität und Flußverhalten
des Polymermaterials während
der Transformation in Erhebungen benötigt werden, bereitstellt.
Wie vorstehend beschrieben, können
die Licht streuenden Mittel in der Binderschicht, wenn diese verwendet
wird, und in der Erhebung vorhanden sein. Ferner können unterschiedliche
Abschnitte der Erhebungen oder der Binderschicht unterschiedliche
Arten von Licht streuenden Mitteln aufweisen. Beispielsweise kann
der erste Abschnitt der Erhebung ein diffuses Pigment aufweisen, während der
zweite Abschnitt ein spiegelndes Pigment aufweisen kann. Somit befindet
sich wenigstens ein Licht streuendes Mittel in einer optischen Zuordnung
zu den optischen Elementen. Ein Licht streuendes Mittel kann auch
eine Schicht eines spiegelnd reflektierenden Materials, wie z. B.
Aluminium oder Silbermetall oder eine dielektrische Schicht umfassen,
die in einer optischen Zuordnung zu den optischen Elementen angeordnet
ist.
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Die in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Basisbahnen können
einen einschichtigen oder mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Unabhängig vom
einschichtigen oder mehrschichtigen Aufbau sollte die Basisbahn
erwünschtermaßen formanpassungsfähig sein,
um so leicht auf ein nicht ebenes Substrat aufgebracht werden zu
können.
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In einem mehrschichtigen Basisbahnaufbau ist
typischerweise eine thermoplastische Schicht auf einer Formanpassungsschicht
angeordnet. Die Formanpassungsschicht kann polymerisch sein. Das
US Patent Nr. 4,490,432 (Jordan) offenbart eine veranschaulichende
Formanpassungsschicht, welche zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung geeignet ist. Dieser Typ einer Formanpassungsschicht weist ein
nicht vernetztes Elastomer (z. B. Acrylnitril-Butadien, Neopren,
Nitrilkautschuke und Polyacrylharze), ein thermoplastisches Verstärkungspolymer
(z. B. Polyolefine, Vinylcopolymere, Polyetter, Polyacrylate, Styrol-Acrylnitril-Copolymere,
Polyester, Polyurethane und Zellulosederivate), und einen partikelförmigen anorganischen
Füller
(z. B. Magnesiumsilikat, Kalk und Glimmer) auf.
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Eine weitere polymerische Formanpassungsschicht,
welche zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist,
ist in dem US Patent Nr. 5,194,113 (Lasch et al.) offenbart, welches
ein dehnbares thermoplastisches Polymer und ein nicht verstärkendes
mineralisches Partikelmaterial aufweist. Dieser Typ einer Formanpassungsschicht weist
von etwa 50 bis etwa 85 Volumenprozente thermoplastisches Polymer
und etwa 15 bis etwa 50 Volumenprozente des mineralischen Partikelmaterials auf,
wobei das Partikelmaterial eine mittlere Partikelgröße von wenigstens
1 μm besitzt.
Offenbarte veranschaulichende Beispiele geeigneter thermoplastischer
Polymere umfassen Polyolefin, welches aus der aus Polyethylen, Ethylencopolymeren,
Polypropylen, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymeren, Polybutylen und
Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt werden kann. Ausgewählte veranschaulichende
Beispiele geeigneter Mineralpartikelmaterialien umfassen z. B. Calciumcarbonat,
Aluminiumsilikat, Talk, Aluminiumdioxidtrihydrat, Siliziumdioxid, Wollastonit,
Glimmer, Felsspat, Baryte, Calciumsilikat, Attapulgite, und verschiedene
Hohlkügelchen aus
synthetischen und natürlichen
Mineralien.
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Noch eine weitere polymerische Formanpassungsschicht,
welche zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist,
ist in dem US Patent Nr. 5,643,655 (Passarino) offenbart, welche
eine im wesentlichen chlorfreie Formanpassungs schicht ist, welche
einen kalandrierten, nicht vulkanisierten Verbundstoff aufweist,
welcher auf Acrylnitrilbutadienkautschuk (NRB) und modifizierenden
Mitteln zur Erzeugung eines Elastomervorläufers beruht. Die modifizierenden
Mittel verbessern die mechanischen und physikalischen Eigenschaften
des natürlichen oder
synthetischen Elastomers.
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Die Formanpassungsschicht kann metallisch sein.
Metallische Formanpassungsschichten sollten eine ausreichende Dicke
aufweisen, so daß sie
dehnbar und formanpassungsfähig
sind und trotzdem eine ausreichende Festigkeit besitzen, so daß sie verarbeitbar
sind. Veranschaulichende Beispiele geeigneter Materialien zur Verwendung
als metallische Formanpassungsschichten umfassen Aluminiumfolie und
Kupferfolie. Aluminiumfolie wird bevorzugt, da sie gute Formanpassungseigenschaften
besitzt und im Handel zu relativ geringen Kosten verfügbar ist.
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Zur Erleichterung der Herstellung
kann die thermoplastische Schicht auf die Formanpassungsschicht
laminiert oder direkt extrudiert werden, um eine mehrschichtige
Basisbahn zu erzeugen. In einer mehrschichtigen Konstruktion ist
eine gute Haftung zwischen der thermoplastischen Schicht und der
Formanpassungsschicht erwünscht.
Veranschaulichende Beispiele geeigneter Materialien zur Verwendung als
thermoplastische Schicht umfassen Polyolefincopolymere, Polyurethane,
Polyvinylchloride und Gemische davon. Bevorzugte Polyolefincopolymere
sind Ethylenmethacrylsäure
(EMAA) und Ethylenacrylsäure
(EAA), da sie eine sehr gute Haftung an einer Vielzahl von Materialien
besitzen und im Handel erhältlich
sind.
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Die thermoplastische Schicht kann
Licht streuende Materialien ähnlich
denen, die in den Vorsprüngen
und der Binderschicht verwendet werden, aufweisen. Typischerweise
machen die Licht streuenden Mittel etwa 5 bis etwa 20% der thermo plastischen
Schicht aus. Bevorzugt sind Licht streuende Mittel mit etwa 5 bis
etwa 15 Volumenprozenten und bevorzugter etwa 7 bis etwa 13 Volumenprozenten der
thermoplastischen Schicht vorhanden, um ein gutes Gleichgewicht
zwischen dem Anteil des für
die Reflektivität
benötigten
Streumittel und dem Fließverhalten
der thermoplastischen Schicht während
der Verarbeitung bereitzustellen. Der Vorteil des Vorhandenseins
von Licht streuenden Mitteln in der thermoplastischen Schicht besteht
darin, daß alle
darin eingebetteten optischen Elemente ebenfalls einfallendes Licht
retroreflektieren. In 3 sind
Sätze optischer
Elemente 14a und 14b in Erhebungen 16 sowie
in der thermoplastischen Schicht 24 eingebettet, welche
beide einfallendes Licht retroreflektieren. Typischerweise ist die
thermoplastische Schicht weniger als 0,25 mm dick, um ein Gleichgewicht
von Eigenschaften mit den Formanpassungsschichten bereitzustellen,
um so nicht erheblich die Formanpassungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Gegenstandes
an dem Substrat zu behindern. Bevorzugt ist die thermoplastische
Schicht etwa 0,05 bis 0,2 mm dick, um ein gutes Gleichgewicht zwischen
der Formanpassungsfähigkeit
und der Basisbahnintegrität
bereitzustellen.
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Die in der vorliegenden Erfindung
verwendeten optischen Elemente können
Licht durchlässige Mikrokügelchen
sein. Sie wirken als sphärische
Linsen, welche einfallendes Licht in die Erhebungen oder in die
Binderschicht brechen, welche das Licht streuende Mittel aufweisen.
Die Licht streuenden Mittel reflektieren einen Anteil des einfallenden
Lichtes, um es in das Mikrokügelchen
zurückzuleiten,
wo das Licht wiederum gebrochen wird, aber dieses Mal rückwärts zu der
Lichtquelle.
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Unterschiedliche Abschnitte der Erhebungen oder
der Binderschicht, falls verwendet, tragen unterschiedliche Sätze von
optischen Elementen. Die optischen Elemente können sich in den Eigenschaften, wie
z. B. Farbe, Durchmesser, Brechungsindex und Zusammensetzung, unterscheiden.
Beispielsweise könnte
in 1 der Erhebungsabschnitt 16a farblose optische
Elemente Magen, während
im Abschnitt 16b optische Elemente eine gelb transparente
Färbung
besitzen könnten.
Wenn die Erhebung ein weißes
Pigment aufweist, wie z. B. Titandioxid, sollte dann der Abschnitt 16a weißes Licht
retroreflektieren, während
der Abschnitt 16b gelbes Licht retroreflektieren sollte.
Auf diese Weise kann eine richtungsweisende Fahrbahnmarkierung hergestellt
werden.
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Die Mikrokügelchen können aus Glas oder nicht-glasartiger
Keramik bestehen. Nicht-glasartige keramische Mikrokügelchen
werden typischerweise aufgrund ihrer größeren Haltbarkeit und Abriebsbeständigkeit
bevorzugt: Bevorzugte nicht-glasartige keramische Mikrokügelchen
sind in den US Patenten Nr. 4,564,556 (Lange); 4,758,469 (Lange);
4,772,511 (Wood et al.); und 4,931,414 (Wood) offenbart. Glasmikrokügelchen
können
ein erwünschtes
Gleichgewicht von geringerer Haltbarkeit zu niedrigeren Kosten bereitstellen.
Typischerweise weisen die Mikrokügelchen 100 bis
600 um Durchmesser auf und besitzen einen Brechungsindex von etwa
1,5 bis etwa 2,2.
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Gemäß Darstellung in 2 können die Mikrokügelchen
falls gewünscht
nur auf den Erhebungen plaziert werden. Eine derartige selektive
Plazierung wird unter Verwendung einer Basisbahn erzielt, welche
für die
Mikrokügelchen
nicht aufnahmefähig ist.
Eine metallische Formanpassungsschicht, wie z. B. Aluminiumfolie,
ist ein veranschaulichendes Beispiel einer derartigen Basisbahn.
Weitere Beispiele von Formanpassungsfolien umfassen quervernetzte Polymere
oder thermoplastische Polymere, welche eine höhere Schmelztemperatur besitzen
als der Erweichungspunkt der Erhebungen.
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Die Mikrokügelchen können auch auf der Basisbahn
und den Erhebungen gemäß Darstellung
in 3 abgeschieden werden,
wobei die thermoplastische Schicht 24 der Basisbahn 22 für die Mikrokügelchen
aufnahmefähig
ist. Die Mikrokügelchen
können
auf einer Binderschicht gemäß Darstellung
in 5 abgeschieden werden.
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In Fahrbahnmarkierungsanwendungen
ist es wichtig, daß Autofahrer
zwischen unterschiedlich gefärbten
Markierungen unterscheiden, wie z. B. zwischen weißen und
gelben Markierungen. Falls gewünscht,
können
lichtdurchlässige
Färbungsmittel den
Mikrokügelchen
zugesetzt werden, um sowohl die Tages- als auch Nachtfarbe zu verbessern.
Beispielsweise könnte
den Mikrokügelchen
ein gelbes Färbungsmittel
zugesetzt werden, um eine Fahrbahnmarkierung herzustellen, welche
gelbes Licht retroreflektiert. Siehe beispielsweise US Patent Nr. 5,286,682
(Jacobs et al.).
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6 stellt
ein Verfahren zur Herstellung eines retroreflektierenden Gegenstandes 60 der
Erfindung dar. Ein Vorratsbehälter 70 gibt
Polymerpartikel 43, welche ein (nicht dargestelltes) Licht
streuendes Mittel enthalten, auf eine Basisbahn 42 ab.
Eine Wärmequelle 72 beginnt
mit der Erweichung der Polymerpartikel 43. Sobald die Basisbahn 42 die
heiße Trommel 48 berührt und
einen im wesentlichen Rundweg annimmt, erweichen die Polymerpartikel 43 weiter,
schmelzen und verformen sich, um Erhebungen 16 zu ergeben.
Auf den Aufwärtsabschnitt des
Rundwegs gibt eine erste Aufbringungseinrichtung 46 einen
ersten Satz optischer Elemente 14a ab und mit der Hilfe
der Schwerkraft werden die optischen Elemente 14a teilweise
in einen ersten Abschnitt der Erhebungen eingebettet. Einige von
den optischen Elementen 14a können teilweise in die Basisbahn
eingebettet werden, wenn diese für
die optischen Elemente aufnahmefähig
ist. Die Basisbahn wandert weiter um die heiße Trommel 48, bis
sie auf eine zweite Aufbringungseinrichtung 54 auf den
abwärts
gerichteten Abschnitt des Rundwegs trifft. Die Aufbringungseinrichtung 54 gibt
einen zweiten Satz optischer Elemente 14b ab und mit Hilfe
der Schwerkraft werden die optischen Elemente teilweise in einen
zweiten Abschnitt der Erhebungen eingebettet. Ein Teil der optischen
Elemente 14b kann teilweise in die Basisbahn eingebettet
werden, wenn diese für
die Aufnahme der optischen Elemente geeignet ist. Weitere Verfahren
zum teilweisen Einbetten optischer Elemente in die Erhebungen umfassen
mechanische oder pneumatische Einrichtungen. Ein veranschaulichendes
Beispiel einer pneumatischen Einrichtung ist die Verwendung eines
Strahls eines im wesentlichen inerten Gases, um die optischen Elemente
teilweise in die Erhebungen einzubetten. Ein veranschaulichendes
Beispiel einer mechanischen Einrichtung ist die Verwendung eines
Flügelrades,
um optische Elemente auf die Erhebungen aufzuschleudern. Der Fachmann
auf dem Gebiet der Retroreflexionstechnik wird darauf achten, die
Aufbringevorrichtungen 46 und 54 so zu positionieren,
sowie weitere Prozessvariable (wie z. B. Durchlaufgeschwindigkeit,
Wärmemengenaussetzung,
usw.) so zu steuern, daß man
die gewünschte
Beschichtung optischer Elemente auf den Erhebungen und auf der Basisbahn
erhält.
Falls gewünscht,
könnte
eine dritte Aufbringungseinrichtung einen dritten Satz von optischen
Elementen zur teilweisen Einbettung in einem dritten Abschnitt der
Erhebungen abgeben.
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Bevorzugt weisen unterschiedliche
Sätze optischer
Elemente, wie z. B. der erste Satz, der zweite Satz, und wenn er
eingesetzt wird, der dritte Satz unterschiedliche Farben auf und
können
auch unterschiedliche Durchmesser, Brechungsindizes und Zusammensetzungen
aufweisen. Beispielsweise kann der Satz optischer Elemente 14a aus
farblosen Glasmikrokügelchen
mit einem Brechungsindex von etwa 1,9 bestehen, während der Satz
optischer Elemente 14b aus transparenten roten keramischen
Mikrokügelchen
mit einem Brechungsindex von etwa 2,2 bestehen kann, wobei beide
Sätze optischer
Elemente teilweise in eine Erhebung eingebettet sind, welche ein
weißes
Pigment, wie z. B. Titandioxid aufweist. Auf diese Weise kann eine
richtungsweisende Fahrbahnmarkierung hergestellt werden, um weißes Licht
in einer ersten Richtung zu retroreflektieren und rotes Licht in
einer zweiten entgegengesetzten Richtung. Eine derartige Fahrbahnmarkierung
dürfte
Autofahrer effektiv davor warnen, in der zweiten Richtung zu fahren.
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Eine Vielzahl von Wärmequellen
kann verwendet werden, um die Polymerpartikel zu Erhebungen zu erweichen.
Gemäß Darstellung
in 6 liefert die Wärmetrommel 48 die
Wärme,
um die Polymerpartikel 43 zu erweichen. Ein beheizter Ofen
kann ebenfalls zum Erweichen der Partikel verwendet werden. Wenn
sich beispielsweise die Basisbahn durch einen Ofen bewegt, erweichen,
schmelzen und verformen sich die zuvor darauf aufgebrachten Polymerpartikel
zu Erhebungen. Auch eine Polymerpartikel tragende Basisbahn kann
dazu gebracht werden, unter Banken von Strahlungsheizvorrichtungen,
wie z. B. CalrodTM-Heizvorrichtungen oder Infrarotlampen durchzulaufen,
um die Partikel zu Erhebungen zu verformen.
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Die endgültige Form der Erhebung kann
abhängig
beispielsweise von (1) den Verarbeitungsbedingungen, wie z. B. der
Temperatur und dem Verfahren der Erwärmung, (2) den Ausgangsformen
der Polymerpartikel, (3) den Schmelzeigenschaften der Polymerpartikel,
und (4) der Oberfläche
der Basisbahn, die mit den Polymerpartikeln in Kontakt kommt, variieren.
Wenn eine ausreichende Wärmemenge
vorliegt, welche eine erhebliche Erweichung der Polymerpartikel
bewirkt, kann die endgültige
Form der Erhebung ziemlich flach sein. Wenn nicht so viel Wärme vorhanden
ist, kann die endgültige
Form der Erhebung mehr halbkugelförmig sein. Wenn die Polymerpartikel
zufällig
aufgebracht werden und dann anschließend erwärmt werden, können einige
Partikel bei der Erwärmung
zusammenfließen.
Obwohl die sich ergebende Erhebung keine im wesentlichen halbkugelförmige Form
haben kann, ist im allgemeinen immer noch eine signifikante Reflektivität aus dieser
nun ellipsenförmigen
Erhebung vorhanden.
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Die Dichte und der Abstand der Erhebungen können leicht
durch Veränderung
der Bahngeschwindigkeit der Basisbahn, Veränderung der Größe der Polymerpartikel
oder Veränderung
der Partikelabscheidungsrate verändert
werden.
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In dem Herstellungsprozess ist es üblich, Griffigkeitspartikel,
falls gewünscht,
zur selben Zeit oder unmittelbar nach der Abscheidung der optischen
Elemente auf die Basisbahn hinzuzufügen. Die optischen Elemente
und die Griffigkeitspartikel werden auf die erste Hauptoberfläche, d.
h., die Oberseite der Basisbahn, beispielsweise durch Berieseln,
Bestreuen usw. aufgebracht. Beispiele herkömmlicher Griffigkeitspartikel
umfassen Korund (Aluminiumoxid) und Quarz (Sand, Siliziumdioxid oder
zerkleinerter Quarz). Bevorzugte Griffigkeitspartikel sind in den
US Patenten Nr. 4,937,127 (Haenggi et al.); 5,053,253 (Haenggi et
al.); 5,094,902 (Haenggi et al.); und 5,124,187 (Haenggi et al.)
offenbart.
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Komponenten des erfindungsgemäßen Gegenstandes,
welche unterhalb der retroreflektierenden Basisbahn liegen, werden
bevorzugt passend zur gewünschten
Anwendung ausgewählt.
Beispielsweise verleiht dem retroreflektierenden Gegenstand ein
Gitterkleber (d. h. ein polymerisches Gitter, das mit einem Kleber
gesättigt
ist) zusätzliche
Festigkeit, beispielsweise für
Festigkeit gegen Entfernbarkeit oder für andere gewünschte Verschleißeigenschaften,
sowie ausgewählte
Klebeeigenschaften.
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Beispiel
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Das nachstehende Beispiel wird zur
Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen und Details der
Erfindung gegeben. Obwohl das Beispiel diesem Zweck dient, sind
die speziellen Zutaten und verwendeten Mengen sowie weitere Bedingungen
und Details nicht in einer Weise zu betrachten, welche den Schutzumfang
dieser Erfindung unzulässig
einschränkt.
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Eine weiße Fahrbahnmarkierung der Erfindung
könnte
wie folgt hergestellt werden. Extrudieren eines weißen Films
von etwa 0,11 mm Dicke auf einen 0,076 mm dicken totweichen Aluminumfolienträger, um
eine mehrschichtige Basisbahn unter Verwendung weißer Harzpellets
aus NucrelTM 699, einem Ethylenmethacrylsäurecopolymer
(EMAA), erhältlich
von Dupont Company, Wilmington Delaware, welches 20 Gewichtsprozent
Titanoxid enthält,
zu erzeigen.
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In Kontakt bringen der mehrschichtigen
Basisbahn mit einer Geschwindigkeit von 1,16m/min mit einer heißen Trommel
mit einem Durchmesser von etwa 0,6 m, wobei die Folienseite mit
der heißen Trommel
bei einer Temperatur von etwa 204°C
in Kontakt steht, was ausreichend warm ist, um den weißen Film
nahe an den Schmelzzustand zu bringen. Auf rieseln pigmentierter
zylindrischer Partikel aus EMAA mit einem Durchmesser von 1 mm und
2 mm Höhe
und mit 50 Gewichtsprozenten Titandioxid auf die EMAA-Seite der
Basisbahn. Aufbringen der pigmentierten Partikel auf die Basisbahn
nach etwa 5 bis 8 cm Umschlingung der heißen Trommel. Während die
mit Partikeln beschichtete Basisbahn den Weg über die Oberfläche der
heißen
Trommel fortsetzt, erweicht sich die anfängliche zylindrische Form der
Partikel und nimmt im allgemeinen eine halbkugelförmige Form
an, um die Erhebungen zu erzeugen. Diese Basisbahn wandert dann
unter der ersten Partikelbeschichtungseinrichtung durch, von welcher ein
erster Satz farbloser Glasmikrokügelchen
mit einem Brechungsindex von etwa 1,9 auf den ersten Abschnitt des
Vorsprungs gerieselt werden kann. Während die Basisbahn ihren Weg über die
heiße Trommel
fortsetzt, Aufrieseln eines zweiten Satzes gelber transparenter
Mikrokügelchen
auf einen zweiten Abschnitt der Erhebung. Kühlen der Basisbahn unter Umgebungsbedingung,
nachdem sie die Oberfläche
der heißen
Trommel verlassen hat und bevor sie aufgewickelt wird.
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