JPH08510415A - 銀／銅被覆を有する微小プリズム後方反射シート材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 接近配置された後方反射形成体（１２）を一方の面上に有するシート材料を形成し、金属Ａｇの下地層と金属Ｃｕの上層とを含む反射性金属付着物（１４）を備えるべく高い運動エネルギを有するＡｇおよびＣｕ原子をこの面上に付着させることにより、後方反射シート材料が生成される。その後、有機保護被覆（２０）が反射性金属付着物（１４）上に塗布される。本体の前面を通過する光線は後方反射形成体（１２）に入って、Ａｇ下地層により得られる界面上に突き当たり、そこから後方反射される。その結果、シート材料は、日光の下で明るい白色の外観を、また白熱灯のビームがそこに突き当たる夜間に明るい白色の呈色を明示する。

Description

【発明の詳細な説明】 銀／銅被覆を有する微小プリズム後方反射シート材料 本発明は、後方反射（retro-reflection：逆反射）シート材料に係り、特に反 射面に突き当たる光線を反射する金属付着物を有するシート材料に関するもので ある。 現在、後方反射シート材料は、数多くの安全およびその他の用途に幅広く使用 されている。この最も普通に用いられるシート材料には、球状ガラス、光線を再 方向づけするためのモールド成形または型押しされた球状またはプリズム状の形 成物が使用されている。これらの形成物の周囲の空気界面には、形成物に入る光 線の反射面が設けられるが、通常、反射形成物には金属付着物などの反射被覆が 付与される。反射体として、モールド成形されたガラスおよびプラスチックの微 小プリズム面が長く使用されてきたが、複数のマイクロプリズムを備えた比較的 可撓性のプラスチックシート材料が、数多くの用途に幅広く採用されている。 この複数の微小プリズムは、互いに接近配置された立方体角隅形成体である。 この種の微小プリズムの構造および働きのそれ以上の細部は、１９７２年８月１ ５日に付与された米国特許第３６８４３４８号に見いだすことができる。これら の微小プリズムまたは立方体角隅形成体は、最大０．６３５mm（０．０２５イン チ）までの側縁寸法を有することもできるが、望ましい構造体には０．２５４mm （０．０１０インチ）以下、最も望ましくは約０．１０１６〜０．２０３２mm（ ０．００４〜０．００８インチ）、の側縁寸法が用いられる。シート材料の基体 フィルムは、製作方法、樹脂、および後方反射シート材料に必要とされる諸特性 に応じ、概ね約０．０２５４〜７．６２mm（０．００１〜０．３０インチ）、望 ましくは約０．０５０８〜０．２５４mm（０．００２〜０．０１０インチ）の厚 さを有する。 吹き付け法によるＡｌは、微小プリズムや微小球に反射界面を設けるために広 く利用されているが、これらのＡｌを被覆された材料は、日光の下で灰色に見え る傾向を有する。 Ａｇ付着物が周囲の光の下で白色の外観をもたらすことが見いだされたが、こ の種の付着物は特に含塩大気中で腐食する可能性が高いことが判り、シート材料 は暴露期間にわたり外観を灰色ないし黒色に変換し、光を後方反射し損じた。様 様な形式の保護有機被膜がこの腐食問題を克服し損じ、Ａｇ被覆材料を、一般的 な用途に対して不適当なものにした。 首尾よく利用されている、外観の灰色度を除去する別の方法は、微小プリズム が部分的に金属被覆され、かつ部分的に空気を以て裏打ちされている、米国特許 第４８０１１９３号に記載されたそれである。しかし、これは比較的に複雑な被 覆手順を含む。 １９７２年９月５日に付与された米国特許第３６８９３４６号に微小プリズム ・シート材料を作る効果的なプロセスが記載されており、この場合には、シート 材料の一方の面から立方体角隅形成体が突出する複合構造体を提供すべく、協働 的に形成された型内で立方体角隅形成体が付形され、その上に付加された基体フ ィルムへ接合される。 １９８１年１月１３日に付与された米国特許第４２４４６８３号にはこの種の 微小プリズム・シート材料を製作する別の方法が示されており、この場合には、 空気の捕捉を回避する手法で精密に形成されたモールドを以て、適宜の型押し設 備で特定長さのシート材料を型押しすることにより、立方体角隅形成体が生成さ れる。 本発明の目的は、日光の下で明るい白色の外観をもたらす反射性金属付着物を 備え、かつ下層をなす微小プリズムへ十分に接合された後方反射シート材料を作 る新規な方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、材料が良好な後方反射特性を示し、かつ含塩大気中で腐 食に対して耐性を有するようにされた後方反射シート材料を作る方法を提供する ことにある。 別の目的は、迅速かつ比較的簡単に実施され得る、シート材料を作る方法を提 供することにある。 発明の要約 平坦な前面と、その他方の面上の接近配置された多数の後方反射形成体とを有 する透明体でシート材料が形成されるようにする方法により、前述および関連の 諸目的を容易に達成できることが判った。後方反射形成体を有するシート材料の 面に、金属Ａｇの下地層と金属Ｃｕの上層とを含む反射性金属付着物が先ず形成 される。Ａｇ層およびＣｕ層は、高い運動エネルギを有する金属原子として真空 中で付着（デポジット）される。その後、反射性金属付着物上に有機保護被覆が 施される。 その結果、本体の前面を通過する光線は後方反射形成体に入って形成体上のＡ ｇ下地層に突き当たり、そこから後方反射される。日光の下では明るい白色の外 観が示され、白熱灯のビームがシート材料の前面に突き当たる夜間にも明るい白 色の呈色が得られる。 後方反射形成体は、望ましくは、０．３８１mm（０．０１５インチ）以下の側 縁寸法を有する接近配置された微小プリズムであり、それらはなるべく、立方体 角隅形状であることが望ましい。本体部分や液状合成樹脂が、望ましく重合性ま たは架橋性のウレタン、エポキシ、シリコーンまたはポリエステル樹脂配合物で あれば、微小プリズムは、合成樹脂支持体に接して液状合成樹脂を成形すること により形成される。 金属付着物を形成する段階には、高エネルギの金属ＡｇおよびＣｕ原子を生成 する高エネルギ・スパッタ被覆技法が利用される。これにより、合成樹脂の表面 に対するＡｇ層の良好な接着が生成される。また、金属付着物を形成する寸法に より、双方の金属から成る金属間界面も生成されることも考えられる。 有機保護被覆を施す段階には、望ましくは、金属付着物への合成樹脂接着剤の 塗布が包含され、合成樹脂フィルムがそこへ結合される。 一般にＡｇ下地層は３００〜５０００Å、望ましくは６００〜２０００Åの厚 さとなる。Ｃｕ層は通常、少なく共２００Å、望ましくは約４００〜２５００Å の厚さを有する。 図面の簡単な説明 第１図は、微小プリズム上にＡｇ／Ｃｕ金属付着物を生成する真空スパッタ装 置の図解線図、 第２図は、金属付着物の付着前のシート材料の、大きく拡大された尺度に対す る部分断面図、 第３図は、厚さが誇張された、金属付着物の付着後のシート材料の類似した図 、 第４図は、付着物のＡｇおよびＣｕ層を示すべく付着物の厚さが誇張された、 微小プリズムの拡大断面、 第５図は、微小プリズム面上に形成された金属付着物上に保護用有機接着性被 覆を施したシート材料の部分断面図である。 好適な実施例の詳細な説明 先ず第２図に戻ると、本発明において使用されかつ、全体として数字８で表示 された形式の微小プリズム・シート材料が部分的にそこに示されている。シート 材料８は、前述の米国特許第３６８４３４８号、第３６８９３４６号および同第 ４２４４６８３号に記載の如く、樹脂配合物に付形し、基体フィルム１０上に接 近配置された微小プリズム１２を形成することにより、首尾よく形成される。 第３図に例示の如く、第２図のシート材料８が、反射性金属付着物を全体とし て１４で表示して示されている。これは、第４図に見られるように、Ａｇの下地 層１６およびＣｕの重複層１８から成っている。その後、第５図に見られるよう に、接着剤またはその他の被覆材料２０をその上に付着させることができる。 ここで第１図に戻ると、金属付着物１４を生成する装置が、導管２６で真空ポ ンプ２４に接続された真空室２２を包含するように略図で示されている。第２図 に見られる微小プリズム・シート材料８のロール２８はそこでロール軸２９上に 支えられ、シート材料８は張力付与ロール３０，３２の回りを、そしてそこから 冷却ドラム３４の回りを通過する。それはドラム３４から張力付与ロール３６， ３８の回りを通過し、駆動されているロール軸４０上に巻き付けられる。両軸２ ９，４０が駆動され得るため、シート材料の移動方向を逆転させることができる 。 シート材料８が冷却ドラム３４の回りを通過すると、Ａｇ陰極４２に次いでＣ ｕ陰極４４からのスパッタリングされた金属にさらされ、それらにより第３図〜 第５図に見られる複合金属付着物１４が形成される。１回以上の通過でシート 部材８が金属付与された後に室２２内の真空を破ることができ、ここで金属付与 されたシート材料８のロール２８を取り去ることができる。 次いで、接着剤またはその他の被覆でシート材料８を被覆し、通常の如く、そ の上に保護用シート材料の裏打ちを施すことができる。 Ａｇ層およびＣｕ層の厚さは変動させることができる。しかし一般的に、Ａｇ 層は３００Åであるべきであり、望むならば５０００Åもの厚さに、またはそれ 以上の厚さにすることもできるが、費用は更に高額となる。しかし、約６００〜 ２０００Åの厚さは高度の反射性を示し、多数回の通過中にではあるが、容易に 達成される。更にまた、この範囲の厚さは、恐らく拡散または同時付着の結果と して、金属間層を、その上にＣｕ層を付着させて形成するものと思われる。 ２００Åの薄さのＣｕ層により所要の複合被覆が得られるが、約４００〜２５ ００Åの厚さが望ましく、それにより金属間層、ならびに下層をなすＡｇ層に対 する良好な保護層を形成する機会が得られる。 複合金属付着物の付着に使用されるプロセスは、金属ターゲットに突き当たる 高エネルギの不活性ガス・イオンにより真空内で金属がスパッタリングされるよ うにするものである。このガス・イオンが１００〜１０００ｅＶの範囲のエネル ギを以てターゲットに突き当たると、ターゲットの表面の金属が蒸発して１０〜 ５０ｅＶの範囲のエネルギを有する原子の蒸気を形成し、シート材料がターゲッ トのそばを通過する際、その表面に金属が付着する。この種の高エネルギ・スパ ッタリング・プロセスが、１９８２年、ニュー・ジャージー（New Jersey）州、 ノイズ・パブリケーションズ・オブ・パーク・リッジ（Noyes Publications of Park Ridge）で刊行されたデポジション・テクノロジーズ・フォア・フィルムズ ・アンド・コーティングズ（Deposition Technologies For Films And Coatings ）の「コーティング・デポジション・バイ・スパッタリング（Coating Depositi on By Sputtering）」の中で、ジョン・Ａ・ソーントン（John A．Thornton）に より説述されている。 この参考資料に記載された種類のＤＣスパッタリング技法に用いれば、真空室 内にもたらされる真空は一般に５×１０^-4〜５×１０^-7トール、Ａｒまたはその 他の不活性ガスの圧力は１〜１００ｍトールである。ターゲット電圧は１０００ 〜５０００Ｖの範囲内、ターゲット電圧は５〜２５Ａの範囲内、そしてターゲッ ト電力は５〜１５kwの範囲内であろう。 プリズムの傾斜面上の金属付着物の厚さを測定することが困難なので、Ａｇ付 着物に対する適切な諸条件を定めるために、２つの技法を使用することができる 。１つの技法にあっては、金属被覆されない、また金属被覆されたシート材料の 光学的密度が測定される。Ａｇ付着物は２．０〜２．５の密度の増大をもたらす はずである。別の技法は、ターゲットからシート材料に向かって移動する金属原 子の経路内で、ロールに隣接してシート材料の片側に平坦なガラスのスライドを 置くことである。平坦なスライドの表面上に付着した金属の厚さは容易に測定で きる。 一般にシート材料の線速度は、付着物の厚さを制御すべく変動されるが、それ は、軟化や、更には溶融を生起すると思われる樹脂シート材料の過熱を回避する に十分でなければならない。付着物に対する所望の厚さを得るためには、多分２ 回以上の通過が必要であり、一般的には、毎分６．０９６〜１２．１９２ｍ（２ ０〜４０フィート）の周または線速度が望ましい。 金属ターゲットからシート材料の表面までの距離は一般に、２５．４〜７６． ２mm（１〜３インチ）の範囲内である。 Ａｇ付着物の個所にＣｕを密接に追従させることにより、Ａｇの表面部分との 金属間層を高エネルギＣｕ原子が最初に形成すること、およびこの金属間層によ り高度の耐食性が得られることが考えられる。Ａｇ付着物およびその上の保護被 覆しか備えていない後方反射シート材料の試料は、シート材料の縁から内方へ腐 食する。 シート材料は、望ましくは、気化した金属の高温の原子の付着から生ずる熱を シート材料から抽出するため、水冷ドラムの回りを通過する。周知の如く、ター ゲットのサイズや、そこに突き当たる電子のエネルギもまた、付着物の厚さに影 響を及ぼす。縁に隣接する均等な付着物を確保するため、ターゲットは、シート 材料よりも広い幅であるべきである。 金属付着物上に置かれた保護合成樹脂の特性は変動し得るが、それは、極性物 質の通過に対しては耐性を有すべきである。その上に裏打ち部材が置かれる場合 には、合成樹脂シート材料をそこに結合して積層物を作る接着剤が便利である。 それはまた、それを粘着性にして表面に接着性を付与すべく加熱され得る熱可塑 性材料であってもよい。被覆それ自体は最終的裏打ちとして役立つことができ、 あるいはそれを、常に粘着性の感圧接着剤を用いて反射シート材料を支持体に接 着し、またその上にはく離紙またはフィルムを置くための手段として役立てるこ ともできる。 しかし、大部分の用途に対しては、合成プラスチック・シート材料から成る保 護シート材料が合成樹脂被覆に結合される。次いでこれに、感圧接着被覆および その上のはく離フィルムまたは紙を備えることもできる。 本発明の典型が次の諸例である。 例１ 第２図に見られる形式の微小プリズム・シート材料は、紫外線硬化アクリル変 性ポリエステル樹脂配合物をモールド表面の微小プリズム・キャビティ内に入れ 、それに向かって０．０５０８mm（０．００２インチ）の厚さのポリエステル・ フィルムを押圧し、紫外線によりポリエステル樹脂を硬化させることにより生成 される。結果として得られる微小プリズムは、約０．０７１１２mm（０．００２ ８インチ）の高さと、０．１５２４mm（０．００６インチ）の中心間隔とを有す る。 結果として得られた幅４５７．２mm（１８インチ）のシート材料のロールが第 １図に示された形式の真空装置内に置かれ、微小プリズム表面には、毎分９．１ ４４ｍ（３０フィート）の線速度でのＡｇターゲットによる３回の通過により、 Ａｇのスパッタ被覆が施される。このＡｇターゲットは、長さが６０９．６mm（ ２４インチ）で、シート材料から５３．９７５mm（２−１／８インチ）隔置され ている。Ａｒ圧力は１０〜１２ｍトールであり、流量は毎分６５〜７０cm³であ り、真空度は６×１０⁶トールである。 Ａｇターゲットによる最後の通過の際は、シート材料から４２．８６２５mm（ １ １１／１６インチ）隔置されたＣｕターゲットにも電力が付加される。双方 のターゲットに付加される電力は１０ｋｗであり、アンペア数は１５〜１８であ る。 金属被覆されたシート材料はここで真空室から取り去られ、ある部分が検討さ れる。平坦面を通して視たシート材料は明るい白色であり、微小プリズム面は金 色を呈する。金属付着物へ当てられた接着性のストリップにより付着物は持ち上 げられない。 次に、ダウ・ケミカル社により市販されるシリコーン感圧接着剤の被覆が、プ リズムの頂点の約０．０５０８mm（０．００２インチ）を超える厚さまで、表面 に施される。 ４％のＮａＣｌ溶液中に浸漬された試料は、２週間後にも変色の微候を全く示 さない。 炭素アーク・ウェザロメータ内での加速耐候試験を受けた試料は、１０００時 間の暴露後も腐食の徴候を全く示さない。 このシート材料が、Ａｌで金属被覆された同等製品に比し増大する入射角で、 更に大きい後方反射をもたらすことも観察されている。三刺激値座標（tri-stim ulus coordinate）ＣＡＰＹにより表示される昼間輝度は、０．２°の観測角度 での１１光度測定値のＣＡＰＹ値を有するＡｌ金属被覆シート材料に比し、２７ の値にまで増大し、−４°の入射角により１３００ｃｄ／ｌｘ／ｍ²を超える値 が得られる。屋外の大気へ１２週間暴露されたシート材料の試料は、金属付着物 の腐食の徴候を全く示さない。 例２ シート材料は、金属付着物の暴露された部分をシート材料の両側に沿って残す べく、シリコーン樹脂の被覆が縁の手前で停止されることを除き、ほぼ例１に記 述された態様で用意される。塩溶液中に置かれたこの材料の試料は２４時間以内 に被覆されていない領域で黒色に変化し始めるが、シート材料の被覆された部分 では腐食が進行しない。 従って、前述の詳細な明細事項から、本発明の方法により、明るい白色の昼間 外観を呈示しかつ、含塩大気中での腐食に対し極めて耐性を有する後方反射シー ト材料が得られることを知ることができる。金属付着物は微小プリズム面へ十分 に結合され、それにより、夜間に白熱灯のビームへ暴露された場合に高い後方反 射性が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 5/124 9219−2Ｈ Ｇ０２Ｂ 5/124

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 後方反射シート材料を生成する方法にして、 （a） 透明な本体を備えかつ、平坦な前面と、その他方の面上のプリズムお よび球面から成る群から選定された、接近配置された多数の後方反射形成体を有 するシート材料を形成する段階、および （b） 金属Ａｇの下地層と金属Ｃｕの上層とを含む反射性金属付着物を前記 他方の面上に形成する段階を含み、高い運動エネルギを有する金属原子として前 記Ａｇ層およびＣｕ層が真空中で付着されて前記の他方の面との確実な結合をも たらし、 （c） 前記反射性金属付着物上に有機保護被覆を施し、それにより、前記本 体の前記前面を通過する光線が前記後方反射形成体に入って前記Ａｇ下地層に突 き当たり、そこから後方反射される段階を含み、前記シート材料が、日光の下で は明るい白色の外観を、また白熱灯のビームが突き当たる夜間には明るい白色の 呈色を明示するようにする、後方反射シート材料を生成する方法。 ２． 請求の範囲第１項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記Ａｇ下地層が３００〜５０００Åの厚さを有し、前記Ｃｕ層が少なく共２ ００Åの厚さを有するようにする方法。 ３． 請求の範囲第１項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記後方反射形成体が、０．３８１０mm（０．０１５インチ）以下の側縁寸法 を有する微小プリズムであるようにする方法。 ４． 請求の範囲第１項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記微小プリズムが立方体角隅形状であるようにする方法。 ５． 請求の範囲第４項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記微小プリズムが、前記本体を備える合成樹脂支持体フィルムに接して液状 合成樹脂を成形することにより形成されるようにする方法。 ６． 請求の範囲第５項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記液状合成樹脂が、ウレタン、エポキシ、シリコーンまたはポリエステル樹 脂 配合物から成る群から選定されるようにする方法。 ７． 請求の範囲第１項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記金属原子が、高エネルギ・スパッタ被覆技法により生成されるようにする 方法。 ８． 請求の範囲第７項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記金属付着物を形成する前記段階により、前記シート材料の前記の他方の面 への、前記Ａｇ層の確実な接着が生起するようにされる方法。 ９． 請求の範囲第１項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、前記金属付着物を形成する前記段階に、ＡｇとＣｕから成る金属間界面の形成 が包含されるようにする方法。 10． 請求の範囲第１項に記載された後方反射シート材料を作る方法において 、有機保護被覆を施す前記段階に、前記金属付着物上への合成樹脂接着剤の塗布 と、そこへ合成樹脂フィルムを結合することとが包含されるようにする方法。 11． 後方反射シート材料にして、 （a） 平坦な前面と、プリズムおよび球面から成る群からそこに選定された 、接近配置された後方反射形成体を備える後面とを有する後方反射シート材料、 および （b） Ａｇ金属の下地層とＣｕの上層とを包含する前記後面上の反射性金属 付着物を含み、前記付着物が前記シート材料へ確実に結合され、 （c） 前記金属付着物上の有機保護被覆を含み、それにより、前記前面に入 って前記後方反射形成体内へ通る光線が前記後方反射形成体上の前記Ａｇ下地層 に突き当たり、そのために後方反射され、前記シート材料が、日光の下では明る い白色の外観を、また白熱灯のビームが突き当たる夜間には明るい白色の呈色を 明示するようにした後方反射シート材料。 12． 請求の範囲第１１項に記載された後方反射シート材料において、前記Ａ ｇ下地層が３００〜５０００Åの厚さを有し、前記Ｃｕ層が少なく共２００Åの 厚さを有するようにしたシート材料。 13． 請求の範囲第１１項に記載された後方反射シート材料において、前記後 方反射形成体が、０．３８１０mm（０．０１５インチ）以下の側縁寸法を有する 微小プリズムであるようにしたシート材料。 14． 請求の範囲第１０項に記載された後方反射シート材料において、前記微 小プリズムが立方体角隅形状であるようにしたシート材料。 15． 請求の範囲第１３項に記載された後方反射シート材料において、前記微 小プリズムが第一合成樹脂で形成され、前記本体が第二合成樹脂で形成されるよ うにしたシート材料。 16． 請求の範囲第１１項に記載された後方反射シート材料において、前記付 着物が、ＡｇとＣｕの金属間界面を包含するようにしたシート材料。 17． 請求の範囲第１１項に記載された後方反射シート材料において、前記保 護被覆が、前記の他方の面上の接着剤の層と、そこに結合された合成樹脂フィル ムとを包含するようにしたシート材料。