DE69906955T2

DE69906955T2 - Refektierendes material

Info

Publication number: DE69906955T2
Application number: DE1999606955
Authority: DE
Inventors: Stig Andersson
Original assignee: Headlight Helmets AB
Current assignee: Headlight Helmets AB
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: US7887745B2; US20070269669A1; SE509864C2; EP1060415A1; US20110088146A1; DE69906955D1; SE9800689D0; EP1060415B1; SE9800689L; ATE237816T1; US20030001296A1; ES2197623T3; WO1999045413A1; AU2753699A; AU754192B2

Description

Decoresponz I Helsingborg AB, P. O. Bos 132, S-263 22 Höagnäs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Formgebung eines reflektierenden Materials zur Herstellung eines reflektierenden Produktes.
Während der Verrichtung verschiedener Aktivitäten bei mehr oder weniger schlechter Beleuchtung, ist es wichtig für eine verrichtende Person, komplett sichtbar zu sein. Zum jetzigen Zeitpunkt kann eine Person einen geringeren Grad des Schutzes durch verschiedene Typen von Reflexionsbändern erreichen, um auch während schlechter Lichtbedingung sichtbar zu sein. Dies tritt nicht nur bei verschiedenen Freizeitaktivitäten, wie beispielsweise Radfahren oder Reiten auf, sondern auch bei Aktivitäten, die die Arbeit betreffen, wie beispielsweise bei Feuerwehrmännern und Polizisten, welche sich mit adäquaten Reflektormitteln schützen müssen, während sie unter schlechten Lichtbedingungen professionell arbeiten. In diesem Zusammenhang verrichtet ein „Reflektormittel" eine Reflexion, bei welcher das Licht in Richtung nahe der Richtung, von der es kommt, reflektiert wird.
In der heutigen Verkehrssituation ist es besonders wichtig, den Kopf zu schützen, und dies betrifft Kinder genauso wie Erwachsene. Wie auch immer, konventio nelle Helme, wie beispielsweise Motorradhelme, sind nachts nicht einfach wahrzunehmen, und der Benutzer kann bei solchen Gelegenheiten Verletzungen durch einen Verkehrsunfall riskieren, auch wenn ein Helm getragen wurde. Um unter diesen Bedingungen auf Motorradfahrer aufmerksam zu machen, sind nun verschiedene reflektierende Warnzeichen, welche nachts sichtbar sind, kommerziell erhältlich.
Wie auch immer haben gewöhnliche, ebene Reflektormittel einen eingeschränkten Schutzeffekt, da sie nur aus einer Richtung Licht emittieren, wenn sie durch Licht angestrahlt werden. Es ist wahr, daß verschiedene Arten adhäsiver Reflexionsbänder existieren, welche beispielsweise an Kleidung oder Helmen befestigt werden können. Wie auch immer kann ein selbstklebendes Material, wie beispielsweise Aufkleber, nicht auf eine gebogene Oberfläche wegen der Bildung von Falten aufgebracht werden. Wegen der selben Gründe kann es weder auf ein bogenförmiges Material, welches nachfolgend auf einer gebogenen Oberfläche mittels thermischer Umformung fixiert wird, aufgebracht werden, weil das Material dann bricht oder knackt. Wegen der oben erwähnten Probleme verlieren die im Stand der Technik bekannten reflektierenden Materialien schnell ihre reflektierenden Eigenschaften, wenn sie auf unregelmäßige oder gebogene Oberflächen aufgebracht werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren entsprechend der Patentansprüche bereitzustellen.
Die Anmeldung offenbart auch ein reflektierendes Material, welches sowohl als reflektierende, ebene Schicht an sich als auch als Material für die thermische Formgebung, vorzugsweise durch Vakuumformgebung, auf einer gebogenen oder ungleichmäßigen Oberfläche genutzt werden kann, wobei das Material ohne Rißbildung oder Brüche die Reflexionseigenschaften erhält.
Um die Erfindung genauer zu beschreiben, wird sie mittels der begleitenden Zeichnung näher erläutert, wobei
1 einen schematischen Querschnitt durch ein reflektierendes Material in Form eines Bogens zeigt,
2 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Entwicklung der Ausführungsform des reflektierenden Materials gemäß 1 zeigt,
3 einen schematischen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform des reflektierenden Materials zeigt, und
4 einen schematischen Querschnitt durch ein reflektierendes Material zeigt.
In 1 ist das Material in seiner einfachsten Form gezeigt und besteht aus einem ebenen Bogen 1, welcher mit einer reflektierenden Schicht 2 beschichtet ist. Der Bogen 1 kann aus jedem beliebigen Kunststoffmaterial bestehen. Wie auch immer ist es bevorzugt, daß der Bogen aus einem transparenten, thermoplastischen Polymermaterial besteht, vorzugsweise aus glasklarem Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyester, wobei Polyester aufgrund seiner besseren Umweltverträglichkeit bevorzugt wird.
Die reflektierende Schicht umfaßt eine Suspension von Perlen, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, in einer haftenden Substanz, vorzugsweise einen Lack. In dieser Verbindung bedeutet ein Lack eine nicht pigmentierte Flüssigkeit mit einer einen organischen Film bildenden Substanz, welches ein natürliches Harz, ein Kunstharz oder ein Öl sein kann. Vorzugsweise wird ein sogenannter Siebdrucklack genutzt.
Es ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung, daß Perlen mit einer bestimmten Größe mit der adhäsiven Substanz gemischt werden. Vorzugsweise haben die Perlen einen Durchmesser zwischen 0,01 und 0,05 mm. Die adhäsive Substanz muß in der Lage sein, sich zur gleichen Zeit sowohl an den Kunststoff anzufügen als auch die Perlen zu binden. Daher umfaßt die haftende Substanz eine ätzende, transparente Klebschicht. In diesem Zusammenhang bezieht sich ätzen auf eine Steigerung der Oberflächenrauheit des Kunststoffes während ihrer Auflösung. Nach der Aufbringung der reflektierenden Schicht 2 wird die haftende Substanz in Form eines Lacks gehärtet, vorzugsweise ther misch, aber es kann auch auf andere Weise wie beispielsweise mittels Strahlung gehärtet werden.
Um ein reflektierendes laminiertes Material zu erhalten, werden die haftende Substanz und die Perlen, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, in eine Suspension, welche eine geeignete Konsistenz haben muß, so daß die eine mikroskopische Größe aufweisenden Perlen durch eine bekannte Technik in Form des Siebdruckes (Serigraphie) auf den ebenen Bogen 1 transferiert werden, gemischt. Dies ist ein Verfahren, welches normalerweise zur Aufbringung eines Musters auf einen Plastikbogen, welcher der thermischen Formgebung ausgesetzt werden soll, genutzt wird. Die Größe der Perlen ist daher auch derart angepaßt, daß sie in der Lage sind, durch die Öffnung der Seidenschablone, welche normalerweise dazu genutzt wird, das Mustermedium gegen den Bogen zu drücken, hindurch zu treten. Vorzugsweise liegt die Größe der Glasperlen im Bereich von 0,01 bis 0,05 mm.
Bei dieser Vorgehensweise ist die Suspension auf dem ebenen Material verankert, so daß eine reflektierende Oberfläche erzielt wird. Je mehr Perlen in die Suspension gemischt werden, desto besser ist das erreichbare Reflexionsvermögen. In diese Verbindung kann die Menge der in der haftenden Substanz in Form eines Lacks befindlichen Perlen überraschenderweise 85% umfassen. Dies ergibt einen Bedarf von 1 kg Glasperlen zur Abdeckung von 4 bis 5 m² des Bogens, welcher nach thermischer Formgebung beispielsweise zur Ummantelung von ungefähr 50 Helmen normaler Größe genutzt werden kann.
Das Material kann in dieser Ausführungsform auch zur Erreichung einer Reflexion in zwei Richtungen genutzt werden, indem die reflektierende Schicht auf beide Seiten einer geeigneten Oberfläche aufgetragen wird. Es ist vorteilhaft, wenn diese Oberfläche ein Bogen aus Kunststoff ist, welcher thermisch verformt werden kann. Vorzugsweise werden alle Arten existierenden Materials aus Polyvinylchlorid (PVC) genutzt, d. h. alle thermoplastischen Materialien, welche Polymere aus Vinylchlorid umfassen. Das ebene reflektierende Material kann auch ohne thermische Verformung in Form eines Verkehrsschildes oder eines anderen Warnsignals, welches Gefahr oder andere Umstände anzeigt und von der Öffentlichkeit beobachtet werden soll, eingesetzt werden.
wenn die reflektierende Schicht 2 auf den Bogen 1 aufgebracht worden ist, können andere Muster auf das erfindungsgemäße Material gedruckt werden. Dieses wird dann beispielsweise durch Vakuumformgebung thermisch in eine Form gebracht, die der gekrümmten Oberfläche entspricht, auf welche die so geformten Ummantelungen passen sollen. Das erfindungsgemäße thermoplastische Material in Form eines ebenen oder flexiblen Bogens oder einer Folie mit einer Dicke, die ausreichend zur Vakuumformgebung ist, wird dann auf ihre Vakuumformgebungstemperatur aufgeheizt und durch Druckdifferenzmittel zu einer allgemeinen Matrixkontur geformt. So wird das Material mittels bekannter Vakuumformung bei 130° zu einem Mantel gezogen und gedehnt, welcher beispielsweise die Form eines Helms hat.
Nach erfolgter Kühlung werden die so umgeformten Mäntel in separate Einheiten geteilt, und Löcher werden optional in sie gestanzt. Wenn die Mäntel zum Einsatz in einem Endprodukt in Form eines Helmes vorgesehen sind, wird der Mantel schließlich auf einen Innenhelm aufgeklebt, welcher einen schützenden Effekt auf den Kopf hat.
Wenn es gewünscht ist, kann der Helm mit einer weiteren Kunststoffschicht versehen werden. Dies kann notwendig sein, wenn die virtuelle Reflexion reduziert werden kann, d. h. bei feuchtem Wetter. Dafür wird eine weitere Schicht auf das Fertigprodukt aufgebracht, genauer eine Schicht, welche die reflektierende Schicht schützt und sie sogar noch verstärkt. Wie in 2 gezeigt, kann dies durch eine weitere Schicht 3 erreicht werden, die vorzugsweise aus PVC besteht, und beispielsweise mittels Hochfrequenzschweißens auf die reflekt erende Schicht 2 aufgebracht wird, welche wiederum auf der ebenen Schicht 1 aufgebracht ist.
Eine hinsichtlich der 1 kosteneffizientere Ausführungsform ist in 3 gezeigt, wobei ein ebener Bogen 1, vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, wie oben beschrieben, benutzt wird, wobei dieses Material mittels Vakuumformgebung bearbeitbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Schicht 4a aus einer haftenden Substanz auf den Bogen 1 aufgebracht, und eine dünne Schicht 5 aus Perlen wird auf die Schicht 4a aufgetragen. Eine weitere Schicht 4a einer haftenden Substanz wird wiederum über diese Schicht 5 aus Perlen geschichtet.
Die Schichten 4a, 4b bestehen vorzugsweise aus der gleichen transparenten, glasklaren, haftenden Substanz in Form eines Lacks, wobei der Lack in der Schicht 4a wie in der vorhergehenden Ausführungsform ätzend ist.
Im Hinblick auf die 3 ist das reflektierende, laminierte Material durch die ätzende, aus einer haftenden Substanz bestehende, auf den Bogen 1 aufgebrachte Schicht 4a gebildet. Die Perlen werden solange nicht auf dieser Schicht verteilt, bis sie getrocknet ist. Dies kann beispielsweise mechanisch mit einer Ausstattung erreicht werden, welche normalerweise zur Beschichtung mit verschiedenen Arten von Pulvern eingesetzt wird. Die Glasperlen werden beispielsweise bei dieser Vorgehensweise so verstreut, daß sie auf die immer noch klebrige Schicht 4a herunterfallen, so daß die die Schicht berührenden Glasperlen eine Monolage mit der Schicht bilden, mit nicht klebenden Perlen auf ihnen. Der Bogen mit entsprechenden Schichten 4a und 5 kann dann zum Aushärten der haftenden Substanz in der Schicht 4a einen Ofen passieren. Wenn diese Schicht ausgehärtet ist, können die nicht haftenden Glasperlen abgesammelt und wieder verwendet werden. Eine andere aus haftender Substanz bestehenden Schicht 4b wird dann auf die Schicht 5 aus Glasperlen aufgebracht, wonach dann der Bogen mit den entsprechenden Schichten zur Aushärtung der Schicht 4b den Ofen wieder passieren kann.
Das diese Ausführungsform betreffende Material kann auch in reflektierende Mäntel vakuumverformt werden, um auf eine gekrümmte Oberfläche aufgebracht zu werden, ohne daß Rißbildungen während des Formprozesses stattfinden. Die reflektierende Oberfläche ist für viele Anwendungen ausreichend gut angepaßt, um einen effizienten Reflexionseffekt zu erhalten.
In 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, welche besonders bevorzugt wird, wenn das erfindungsgemäße Material für reflektierenden Helme eingesetzt werden soll. Durch Anordnung des mantelförmigen Produkts aus dem erfindungsgemäßen Material auf der Innenseite eines Fahrradhelmes, in welchen Löcher für das reflektierende Material hereingeschnitten worden sind, kann das reflektierende Produkt an einer Stelle eingesetzt werden, an der es besser von der Umgebung geschützt ist. In diese Ausführungsform kann dies durch eine Schicht des erfindungsgemäßen Materials erreicht werden, indem sie auf die Seite des Bogens 1 aufgebracht wird, welche in dem fertigen Helm nicht durch die Lichtquelle gelenkt wird, d. h. der Bogen 1 dient als Schutzschicht für die anderen Schichten.
Gemäß 4 ist eine Farbschicht 6 zwischen dem Bogen 1 und der aus einer haftenden Substanz bestehenden Schicht 4a aufgebracht. Die Farbschicht 6 umfaßt einen bekannten transparenten Farbstoff, welcher auch in Abhängigkeit des Designs und des Auftritts des Endproduktes weggelassen werden kann. Die reflektierende Schicht ist wie in den vorherigen Ausführungsformen in Form einer Einzelschicht aus Perlen, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, zwischen zwei aus einer haftenden Substanz bestehenden Schichten 4a und 4b aufgebracht. In diesem Verbindung sollte die genutzte, haftende Substanz in der Lage sein, sowohl Farbstoffe als auch Kunststoffe zu ätzen.
Eine Schicht 7 aus einem Hochglanzmaterial, beispielsweise Silber oder Aluminium, ist auf der aus einer haftenden Substanz bestehenden Schicht 4b aufgetragen, um die Reflexion zu verstärken. Vorzugsweise werden Aluminiumpartikel eingesetzt. Wenn die reflektierende Schicht 5 angestrahlt wird, wird so das Licht, welches nicht direkt durch diese Schicht reflektiert wird, mit Teilreflexion durch die Schicht 7 reflektiert und durch den Beobachter nach Reflexion durch die Perlen in der Schicht 5 retransmittiert.
Die Schicht 7 ist vorzugsweise als eine Paste aus technischen Aluminiumpartikeln mittels der oben beschriebenen Technik in Form des Siebdrucks auf das Laminat aufgebracht.
Das reflektierende, laminierte Material kann dann auf eine Temperatur, die zur Vakuumformgebung geeignet ist, beispielsweise 130°C, aufgeheizt werden, woran sich dann der Vakuumformgebungsprozeß wie oben beschrieben anschließt. Das erfindungsgemäße reflektierende Material in Form eines Bogens muß in dieser Verbindung eine Dicke haben, welche im Hinblick auf das nach dem Vakuumformungsprozeß betrachtete Produkt ausreichend sein muß. Das Material kann beispielsweise durch Vakuumformgebung zu einem Mantel in Form eines Helmes geformt werden, welcher mit der reflektierenden Schicht auf der Innenseite des Helms auf der Außenseite des Helms hochreflektierend wird, wobei die reflektierende Schicht gegen alle Arten der Schädigung geschützt ist. So kann ein stoßfester Helm aus Kunststoff mit reflektierenden Mustern genauso wie mit gewöhnlichen Mustern ausgestattet sein, wodurch eine verbesserte Verkehrssicherheit besonders für Kinder erreicht werden kann.
Es sollte beachtet werden, daß eine Farbschicht, wenn gewünscht, auf entsprechende Weise in anderen Ausführungsformen angeordnet werden kann. In diese Verbindung ist die Anordnung der Farbschicht in dem Laminat nicht kritisch. Ein Farbstoff kann auch in die Suspension der Perlen und der haftenden Substanz gemischt werden, wodurch eine Reflexion in der entsprechenden Farbe erreicht wird. In diesem Zusammenhang sollten die Farbstoffe auch transparent sein. Weiterhin ist es wichtig, daß alle transparenten Komponenten in dem erfindungsgemäßen Material diese Reinheit nach der thermischen Formgebung, wie beispielsweise Vakuumformgebung, behalten.
Mittels dieses oben genannten reflexiven Materials hergestellte Warnartikel stellen eine reflektive Konstruktion dar, welche dauerhaft ist, eher preiswert und gut sichtbar unter schlechten Lichtbedingungen, besonders nachts, wenn die reflektierenden Artikel durch eine externe aktive Lichtquelle angestrahlt werden, wie beispielsweise Licht von dem Scheinwerfer eines Autos. Durch die Vakuumformgebungseigenschaften des erfindungsgemäßen Materials kann die Erfindung zur Erhöhung der Sicherheit besonders im Bezug auf Straßen benutzt werden. Produkte mit einer unregelmäßigen oder gekrümmten Oberfläche können mit einem funktionellen Reflexionsvermögen hergestellt werden, wenn die vorliegende Erfindung benutzt wird. Dadurch können alle Formen lichtreflektierender Produkte wie beispielsweise Fahrradhelme, Schutzhelme für Bauarbeiter und für spielende Kinder usw. hergestellt werden. Das reflektierende Material kann entsprechend als eine reflektierende Vorrichtung mit der Möglichkeit , Licht zu reflektieren und dabei aus allen Winkeln sichtbar zu sein, benutzt werden, d. h. eine retroreflektierende Vorrichtung, die eine Reflexion in alle Richtungen erzeugt und als solche an einer Person verwendbar ist. Andere Produkte zur Erhöhung der Verkehrssicherheit können auch durch Gebrauch der Erfindung erzielt werden, wenn eine mehr oder weniger komplett reflektierende Oberfläche gewünscht ist, wie beispielsweise Radkappen mit Verzierung und reflektierenden Mustern.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung einer reflektierenden Hülle, die eine gekrümmte oder ungleichmäßige Oberfläche mit der Fähigkeit, Licht in alle Richtungen zu reflektieren, aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, daß transparente Glas- der Kunststoffperlen mit einem Durchmesser zwischen 0,01 und 0,05 mm in eine klebende, transparente Substanz gemischt wird; das Gemisch auf einen ebenen Bogen (1) aus transparentem Kunststoff übertragen wird, um darauf eine reflektierende Schicht (2, 5) aus Perlen zu bilden, die wenigstens teilweise in die klebende transparente Substanz eingebettet sind, welche an den Perlen sowie an dem Kunststoffbogen haftet; und daß die reflektierende Schicht (2, 5) aus Perlen sowie der auf einer Seite davon benachbarte ebene Bogen (1) aus transparentem Kunststoff in einem Vakuumformgebungsprozeß in eine Form gebracht werden, die einer gekrümmten oder unregelmäßigen Fläche entspricht.
Ein Verfahren wie in Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gemisch aus Perlen auf den ebenen Bogen (2) aus transparentem Kunststoff durch Siebdruck übertragen wird.
Ein Verfahren wie in Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die klebende, transparente Substanz vor der Vakuumformgebung gehärtet wird.
Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vakuumformgebung eine Schicht (3) aus transparentem Kunststoff auf die andere Seite der reflektierenden Schicht (2) aus Perlen dem ebenen Bogen (1) aus transparentem Kunststoff gegenüberliegend angebracht wird.
Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vakuumformgebung die klebende Substanz als eine erste und eine zweite umgebende Schicht (4a, 4b), welche die Schicht (5) aus Perlen umgeben, aufgebracht wird, wobei die erste umgebende Schicht (4a) neben dem ebenen Bogen (1) aus transparentem Kunststoff aufgebracht wird.
Ein Verfahren wie in Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen in der Schicht (5) eine Monolage bilden.
Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Kunststoff Polyvinylchlorid oder Polyester umfaßt.
Ein Verfahren wie in Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die Schicht (3) aus transparentem Kunststoff Polyvinylchlorid aufweist, sie an der reflektierenden Schicht (2) im Hochfrequenzschweißverfahren angebracht wird.
Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die klebende, transparente Substanz ein Lack ist.
Ein Verfahren wie in Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack ein Siebdrucklack ist.
Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vakuumformgebung eine Hochglanzmaterialschicht (7) benachbart der zweiten umgebenden Schicht (4b) der klebenden Substanz und der reflektierenden Schicht (5) aus Perlen gegenüberliegend aufgebracht wird.
Ein Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vakuumformgebung eine Schicht (6) einer transparenten Farbe neben dem ebenen Bogen (1) aus transparentem Kunststoff aufgebracht wird.
Ein Verfahren wie in Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochglanzmaterialschicht (7) Aluminiumpartikel umfaßt.