JPH0860627A

JPH0860627A - 再帰反射性製品およびその製造法

Info

Publication number: JPH0860627A
Application number: JP7115572A
Authority: JP
Inventors: Kathleen A Hachey; アンハッチェイキャスリーン; Thomas P Hedblom; ピーターヘドブロムトーマス
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1996-03-05
Also published as: EP0683403A3; CA2147791A1; EP0683403A2

Abstract

(57)【要約】【目的】低い含分の反射性顔料を含む再帰反射性製品
またはコーティングを提供する。【構成】本発明の再帰反射性製品は、バインダー層の
外側表面に部分的に埋め込まれ、且つ、そこから突起し
ている複数の微小球を含み、ここで、前記バインダー層
は光透過性媒質中に反射性顔料フレークを含み、前記顔
料フレークはバインダー層中の総固形分基準で15重量%
未満の量で含まれることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は再帰反射性製品または低い含分の
反射性顔料を含むコーティング並びにこのような再帰反
射性製品およびコーティングを製造する方法に関する。
着色された再帰反射性製品はバインダー層に着色剤を必
要に応じて添加することにより製造されうる。

【０００２】道路のセンターラインおよびエッジライン
を描くような道路標識は自動車の運転手に視覚的な案内
を提供するために重要である。特定の状況で、特に黄色
であるが、他の色でもよい色付き標識は非常に助けにな
ることができる。産業界に継続的に要求されていること
は、特に視覚能力が制限される夜間に、明度を増加する
標識を提供することである。このことは色付き標識が考
慮されるときに特に重要である。

【０００３】現在、道路標識は、通常には反射体として
拡散反射性顔料粒子を含むバインダー層中に部分的に埋
め込まれた透明な微小球を含む光学系によるものであ
る。従来、使用される拡散顔料は、二酸化チタン(TiO₂)
およびクロム酸鉛(PbCrO₄) のような顔料である。TiO₂
顔料は道路標識に白色を付与するために使用され、一
方、PbCrO₄顔料は道路標識に黄色を付与するために使用
されている。時折、色付き道路標識は、二酸化チタンの
ような光散乱性顔料を含む樹脂ビヒクルと色付きの微小
球との組み合わせを使用し、または、ラインを塗装する
通常の色付きコーティングを使用し、そして塗装された
ライン上に透明なガラスビーズを落とすことによって製
造される。また、色付き道路標識はTiO₂との組み合わせ
で多量の色付き顔料を含む樹脂またはコーティングを使
用して製造されることもできる。

【０００４】従来の拡散反射性の再帰反射性構造体11の
模式図を描いた図1 に例示されるように、使用時に、乗
物のヘッドランプからの光12は微小球15に入り、そして
光透過性媒質16中に分散した拡散反射性光散乱性顔料17
に当たるように屈折される。光のある部分14は運転手に
見えるように乗物の方向における初期入射路に沿って戻
る( 図1 参照) 。しかし、拡散型反射表面は入射方向に
選択的に戻ることなく入射光を多くの方向18に散乱する
傾向があるので、この種の光学系の効率は比較的に低
く、そして有用なレベルの系の反射率を付与するために
は高装填率の拡散反射性顔料が必要である。

【０００５】半球の鏡面反射性コーティングとともにガ
ラス微小球を取り込んだ再帰反射性シートは拡散性顔料
を使用した同様のシートよりもかなり高い明度を提供し
うることが知られている。米国特許第3,005,385 号(Web
er) および米国特許第3,190,178 号(McKenzie)を参照さ
れたい。しかし、この方法は、金属層とともに微小球を
塗布し、この微小球をバインダー層中に部分的に埋め込
み、そしてその後、金属を除去するように微小球の露出
表面をエッチングすることを含むので、かなり高価であ
る。また、この方法により製造された再帰反射性シート
は金属の存在のために、鈍いまたはグレーの昼間色にな
りがちである。

【０００６】鏡面反射性のアルミニウムフレークを含む
ことができるバインダー中にガラス微小球を利用する再
帰反射性布帛は知られている。例えば、米国特許第4,10
3,060 号(Bingham) 、米国特許第2,567,233 号(Palmqui
st) および米国特許第3,758,192 号(Bingham) を参照さ
れたい。米国特許第3,758,192 号にも開示されているよ
うに、再帰反射性構造体はバインダー層上に提供された
有色層を有するか、またはバインダー層の一部分として
有色層を有する。上記に記載の系の全ては約1.9 の屈折
率の微小球を優先的に指定し、それは、その焦点が微小
球表面にあるので、鏡面反射性顔料との再帰反射におい
て特に明るい。図5 の光59および510 を参照されたい。

【０００７】適切な明度を達成することは道路標識、特
に色付き道路標識では継続的に存在している問題であ
る。色を選択すると、戻ってくる光として供給されるス
ペクトルの一部分を制限するので、再帰反射に有用な光
の量が制限される。昼間に適切でありうる色は、夜間の
再帰反射した光で見たときには鈍くまたはぼんやりして
見えうるので、良好な昼間色と夜間色の両方を達成する
ことは困難である。対象物が直接的な昼間光で見られる
ときには対象物全体の色が見られるが、夜間には再帰反
射した色のみが見られる。同様に、適切な夜間の明度を
達成するために、昼間色および夜間色の両方がくすんで
またはぼんやりしてみえるほど、拡散反射性顔料、例え
ば、二酸化チタンを非常に多量に加える必要があるであ
ろう。

【０００８】必要なのは、昼間および夜間の視覚条件の
両方で、明度および「真実」の色を向上させる再帰反射
性製品またはコーティングである。

【０００９】驚くべきことに、このような製品は真珠様
光沢顔料またはアルミニウム顔料フレーク( 他の反射性
製品で理想的と考えられた顔料装填率よりかなり低い量
で)および半透明有機顔料を約1.75の屈折率の微小球と
ともに使用して、このような製品が達成される。ここに
記載の真珠様光沢顔料のような顔料が再帰反射において
鏡面または鏡面に近い性質を有するために、以前には、
1.75の屈折率の微小球はこれらの顔料と適合しないと考
えられてきた。驚くほど充分なレベルの再帰反射性がこ
れらの構造体で達成されることに加えて、別の利点は、
再帰反射の明度および色強度の最も理想的な組み合わせ
を提供するような極めて低い顔料装填率はコスト的にも
非常に有効である。従来の理論では、最大の明度は、1.
9 の屈折率の微小球との組み合わせで用いた高い顔料装
填率により達成されると考えられている。

【００１０】本発明は、従来の道路標識に通常に使用さ
れている顔料装填率よりも非常に低い顔料装填率で、充
分に明るく、認識されうる色を提供しながら、殆どの道
路のストライプよりも高い再帰反射明度を達成する実用
的な方法を示す。

【００１１】本発明は、従来の顔料系を使用した道路標
識と比較して向上した再帰反射性を有し、且つ、昼間お
よび夜間の両方の視覚条件で、向上した色、例えば、赤
または黄色を呈する道路標識を提供する。

【００１２】端的には、本発明は、バインダー層の外側
表面に部分的に埋め込まれ、そしてそこから突起してい
る複数の微小球を含む再帰反射性製品を提供する。バイ
ンダー層は光透過性媒質中に反射性顔料フレークの粒子
を含む。これらの反射性顔料フレークはアルミニウム顔
料フレークおよび真珠様光沢顔料からなる群より選ばれ
る。本明細書中を通して反射性顔料という用語の使用
は、アルミニウム顔料または真珠様光沢顔料のいずれか
を指すものとする。更に、バインダー層は所望により着
色剤をも含んでよい。着色剤は、例えば、有色顔料およ
び染料のような物質を含む。

【００１３】1.75 の屈折率の微小球を使用した反射性
製品技術的にうまくいくことは特に驚くべきことであ
る。というのは、鏡面性を有する顔料は、通常、1.9 以
上の屈折率の微小球との組み合わせで最も有効であると
考えられているからである。更に、有用な範囲の明度に
おける反射率は、以前に特許明細書および文献中に記載
された他の製品と比較して極めて低い反射性顔料の装填
率で達成されうることは非常に驚くべきことである。

【００１４】バインダー層の反射性顔料は向上した光効
率を通して有用なレベルの再帰反射を提供する。反射性
顔料は、コートされたウェブに平行に並ぶ傾向がある。
そのため、微小球がウェブ上に落とされたときに、微小
球は鏡面顔料をへこませ、それにより、反射性顔料フレ
ークが効率的に「コーティング」を形成する。並んだ反
射板を有するこの反射性顔料の「コーティング」は光学
的に非常に効率的であり、高いレベルの明度を提供す
る。

【００１５】1.9 以上の屈折率の微小球を使用する他の
ものと比較して、本発明では、反射性フレークは非常に
低い濃度で使用されるので、1.75の屈折率の微小球は、
再帰反射した光に色を付与するために、より効率的に使
用されることができる理想的な反射性要素を提供する。

【００１６】本発明の着色剤をバインダー層中により効
率的に取り込むことにより、塗装されたラインおよび微
小球を含む道路標識よりも「真実の」の色を有する道路
標識となる。本発明は、1.9 の屈折率の微小球を使用す
る系とは異なり、色を付けるために、反射性顔料ではな
く着色剤を用いる。更に、このやり方では、同様の材料
であるが、布帛転写での使用のためにBingham が教示し
たような多層を有する、より複雑な構造体を使用する従
来技術とは対照的に、パターン付けされた表面を容易に
適用することができる。例えば、このような反射系を使
用する液体は壁、ポスター、へり石または道路に直接的
にうまく適用されることができるであろう。

【００１７】本発明の第一の用途は道路標識テープ、よ
り詳細にはパターン付き道路標識テープである。本発明
は、道路上の描写物に対して一般的な入射角において、
反射性顔料フレークを使用しない対等の構造体よりも向
上した反射率を有する。

【００１８】図2 は本発明の例示の態様を示し、ここ
で、バインダー層23はフィルム24上をコートしている。
微小球22はバインダー層中に埋め込まれている。接着剤
層25はフィルムの反対面に必要に応じて適用されてよ
く、これにより、構造のはっきりした表面26( 以下、構
造表面と呼ぶ) にフィルムが付着することができる。あ
らゆる適切なフィルムまたは順応層およびあらゆる接着
剤層は使用されてよい。本発明のこの平坦なシートの態
様は垂直方向の成分を提供するために輪郭を持った表面
または構造表面に適用されることができる。別には、バ
インダー層は構造表面上に直接的にコートされることが
でき、そして微小球はその使用場所で反射用としてこの
コーティングに適用されることができる。

【００１９】微小球が部分的に埋め込まれたバインダー
層は光透過性媒質中に反射性顔料フレークを含む。バイ
ンダー層は、反射性顔料フレークを光透過性媒質中で混
合し、そしてその後、この混合物をフィルム、キャリア
ーまたはある種の表面上に塗布することにより形成され
る。もし、白色以外の有色の道路標識を望むならば、着
色剤も媒質中に加えられてよい。バインダー層はあらゆ
る適切な様式で、即ち、溶剤から、または100%固形分混
合物から塗布されてよい。乾燥時のバインダー層の厚さ
は約35マイクロメートル( μm)以上であるべきである。
最小の厚さは使用される微小球の平均直径による。微小
球は最適にはその平均直径の約50〜60%の深さに埋め込
まれるからである。しかし、微小球の平均直径の約45〜
65% の深さは、通常、有効である。バインダー層はあら
ゆる適切なフィルム、キャリアーまたは表面上にコート
されうる。望むならば、フィルムは製品の恒久的な部分
となるように付けたままでよく、またはコーティングは
剥がされて、そして別の構造体に付けられてもよい。バ
インダーをコートする好ましい表面はパターンの付いた
道路標識の突起物である。

【００２０】本発明の反射性顔料フレークは、一般に、
薄いプレート状の粒子であり、それは道路標識に一般に
使用される拡散反射性顔料よりも比較的に大きい。これ
らの顔料の重要な性質は、その長さおよび幅が厚さより
も非常に大きいことである。この性質を有する他の鏡面
フレークも有用である。厚さよりも長さが非常に大きい
というこの性質のために、これらのフレークは、塗布工
程の剪断力により、コートされるウェブまたは表面に平
行に並ぶ傾向がある。この性質は「リーフィング」とし
て知られている。顔料を分散させる媒質用に選ばれる材
料の粘度は、顔料フレークの整列および混合を阻害しな
いように媒質が流動性であるような粘度である。微小球
がコーティング媒質上に落とされ、そしてそれを窪ます
ときに、微小球の底部の材料は最も大きな圧縮を受け、
そして、最も近くに顔料フレークを引き寄せる傾向があ
る。結果的に、フレークがコーティングのように微小球
の埋め込まれた部分の周囲に整列する。反射体はこのコ
ーティングが起こらなかった場合よりも大きな鏡面成分
を有するであろうから、微小球を効果的にコートするフ
レークのこの傾向は高い反射率をもたらす。

【００２１】本発明の反射性顔料フレークは大きな鏡面
反射成分を有する。このため、顔料粒子に衝突する光
は、それが当たる鏡面表面に対して法線角度から鏡画像
で鏡面表面を反射する傾向がある。これらの反射性顔料
フレークは約4 〜36マイクロメートルの範囲の平均最大
寸法を有し、そして総バインダー固形分の重量基準で15
% 未満でバインダー中に含まれる。より好ましくは、反
射性顔料の重量百分率は5 〜10% であろう。もし反射性
顔料の含分が低すぎると、顔料のリーフィング能は阻害
され、そして明度は低下するであろう。有色製品の態様
において、反射性顔料の増加は系から反射する光の白色
度を増加するので、反射される色の強度は、反射性顔料
の含分の増加とともに低下する。反射性顔料の両方のタ
イプ、アルミニウムフレークおよび真珠様光沢フレーク
は種々の色で各々供給されうる。

【００２２】真珠様光沢顔料フレークは反射性顔料とし
て特に好ましい。好ましい理由の中で特に、向上した圧
伸作用により微小球を効果的にコートする傾向、およ
び、金属顔料に在りがちなグレー色がないことが挙げら
れる。好ましい真珠様光沢顔料の例は、二酸化チタンお
よび顔料着色剤をも含む典型的なマイカベースの真珠様
光沢顔料であり、Mearl Corporation, New York, New Y
ork から供給されうる。

【００２３】反射性顔料は適切なバインダー中に分散さ
れる。このバインダーに重要な性質は、光透過性、使用
用途での耐久性、容易に塗布されうること、顔料粒子を
懸濁させ続けることができること、並びに充分な湿潤化
およびビーズ付着性を含む。再帰反射性製品中に入って
きた光が媒質中に吸収されず、再帰反射されるように、
コーティング媒質は光透過性であることが重要である。
塗布の容易性のために、媒質は好ましくは室温で10,000
センチポアズ未満の粘度を有する液体である。ビニル、
アクリル、エポキシおよびウレタンは適切な媒質の例で
ある。ウレタンは好ましい媒質である。粒子の形状を有
害に変化させるような高剪断を避けるようなあらゆる適
切な混合技術は、媒質中に顔料を分散させるために使用
されてよい。この分散体はフィルム、キャリアーまたは
表面上に塗布される。塗布後、規定のサイズ範囲および
規定の含分の真珠様光沢顔料およびアルミニウム顔料は
その平坦な表面がほぼ正接の関係になるように配列する
傾向がある。好ましくは、これらの反射性顔料はその最
も広い寸法に沿って曲がり、カップ状に微小球の輪郭に
順応し、それにより、良好な再帰反射効率を提供するで
あろう。

【００２４】もし有色の道路標識が望まれるならば、種
々の着色剤は必要に応じて加えられてよい。好ましい着
色剤は有機の半透明の顔料である。他の適切な材料も使
用されてよい。光が反射性顔料フレークにより再帰反射
される前および／または後に着色剤を通過し、それによ
り、着色剤の色を再帰反射された光に付与するために、
着色剤の半透明の性質は重要である。

【００２５】好ましい有色の有機顔料は通常、0.03〜0.
11マイクロメートル長さのサイズであり、そして幾分棒
状の形状である。本発明に使用される顔料はその有機の
性質により、元来、幾分透明であるが、その比較的に小
さなサイズは半透明性に寄与する。反射性顔料フレーク
に比較して微細なサイズにより、着色剤片は微小球と反
射性顔料の間に存在することができる。光が真珠様光沢
顔料により反射される前および／または後に着色剤粒子
を通過し、それによりその色の一部を反射された光に付
与するためにはこのことは重要である。夜間反射性を有
するように、アルミニウム顔料フレークまたは真珠様顔
料フレークのような特定のタイプの反射性顔料を有する
ことは必要である。良好な夜間明度のために充分な量で
従来の二酸化チタンが使用されるならば、得られる中間
色は淡すぎ、またはくすみすぎて見える傾向があるであ
ろう。適切な量での本発明の反射性顔料との組み合わせ
での着色剤は、真実の中間色および明るい夜間色を提供
するであろう。着色剤はバインダーの総固形分の重量基
準で約1 〜7%の装填率で存在する。

【００２６】本発明の透明な微小球は直径で70〜400 μ
m の範囲であることができるが、より大きな微小球も機
能しうる。好ましくは、微小球は200 〜250 μm の直径
の範囲である。本発明の微小球は光を充分に屈折させる
のに適切なあらゆる材料であることができる。好ましく
は、微小球は耐久性の観点からセラミックである。好ま
しくは、微小球は1.7 より大きく、1.9 より小さな屈折
率を有する。より好ましくは、微小球の屈折率は1.75〜
1.81である。系の色および再帰反射性を最大とするよう
に、入射光を屈折させるような適切な屈折率であること
が重要である。米国特許第4,564,556 号(Lange) はセラ
ミック微小球の製造を教示している。

【００２７】図5 は本発明の再帰反射性要素51の模式図
であり、ここで、水平形状で示してある。バインダーの
レオロジーのために、そして整列した反射性顔料フレー
クとともに微小球がバインダーに沈むという様式から考
えて、バインダー57中の真珠様光沢顔料58は微小球の底
部においては、微小球に対してより近くにあると信じら
れる。顔料板状物は塗布工程の剪断応力により整列する
傾向がある。その後、微小球が適用されるときに、微小
球の底部の材料は最も大きな圧縮力を受け、微小球とと
もに顔料フレークを引きずり下ろし、そのため、微小球
に対してフレークはこの場所で最も近くになる。本発明
の反射性顔料の含分は比較的に低いので、顔料フレーク
のこの圧伸作用では、含分が高い場合ほどには微小球と
近くならないであろう。別の可能性は、これもまた比較
的に低い含分によるものだが、圧伸作用は完全でないか
もしれない。即ち、圧伸物は微小球に近くになるが、顔
料フレークの含分が低いことおよび衝撃のために、フレ
ークがこのカップ状形状に圧縮される途中で、フレーク
が正確に配向しない。ほぼ垂直に微小球に入射する光59
は微小球の底部付近の点で屈折し、光線510 が示すよう
に鏡面反射して戻っていくであろう。しかし、この種の
反射は、微小球および光源が垂直の標識か、または、パ
ターン付けされた道路標識のような向きの場合にのみ起
こる。道路標識での通常の入射角は光線52に示すように
非常に大きい。入射角が大きいほど、微小球とバインダ
ー接触が終点となっている点により近い、微小球の中間
点付近に光は当たるであろう。また、バインダーのレオ
ロジーのために、そして、整列した反射性顔料フレーク
とともにバインダー中に微小球が沈む様式のために、微
小球とバインダー接触が終点となっている点により近
い、微小球の中間点により近いほど、真珠様光沢顔料フ
レークは微小球から更に遠くなっていることも信じられ
る。より高い入射角での入射光の殆どが当たるであろう
この臨界領域511 では、鏡面真珠様顔料フレークは、む
しろ拡散反射体のように作用し、光が入射した経路に沿
って多量の光55が不均衡に戻ることが信じられる。も
し、真珠様光沢顔料フレークがこの領域511 において、
コーティングのように微小球に非常に近くにあって、そ
してそれ故、本当の鏡面反射体にように作用していたな
らば、高い角度の入射光52は鏡面反射54していただろ
う。この光は運転手に無用な方向に反射されていただろ
う( 鏡面反射機構の詳細は図4 を参照) 。

【００２８】図5 は、また、バインダー57中に着色剤粒
子512 を含む本発明の再帰反射性要素に関する提案され
た光反射機構を示す。本発明の1.75の屈折率の微小球で
は、微小球の屈折率のために、微小球56の後ろの少し離
れたところに入射光52は当たり、それにより、光は、再
帰反射55される前に、鏡面反射する反射顔料フレーク58
および53に接触する前および／または後に、有色顔料粒
子を通過する。着色剤粒子512 は、微小球と反射性顔料
フレークの間を含めたバインダー層全体にランダムに散
りばめられている。反射性顔料粒子により再帰反射され
る前および／または後に着色剤粒子を光が通過するの
で、着色剤粒子の色の一部分は再帰反射される光に付与
される。基本的に、低い含分の再帰反射性顔料の効果は
粗い空間コートのものと同様である。例えば、米国特許
第2,407,680 号(Palmquistら) は微小球と反射層との間
に分離空間層を有する高屈折率微小球の使用を教示して
いる。本発明の製品中には低含分の反射性顔料を使用す
るため、分離空間コートを適用する追加の工程を経る必
要なく、空間コートの効果を有する。

【００２９】本発明の光学機構のために示した理論は正
しいと信じられるが、この理論に固執するものではな
い。

【００３０】本発明の再帰反射性製品は次のように製造
される。バインダー分散体は、光透過性媒質中に反射性
顔料フレークを、例えば、エアミキサーで混合すること
により調製される。ここで、その一体性を維持するため
に、フレークを高剪断に晒さないように注意する。その
後、この分散体をフィルム、キャリアーまたはある種の
表面に塗布する。塗布または適用はあらゆる適切な手
段、例えば、ノッチ付きバーコーティング、ワイヤーコ
ーティング、スクイーズロールコーティング、スプレー
イング、同時押出または他の手段により行われる。スク
イーズロールコーティングは米国特許第4,988,541 号(H
edblom) に記載されているように好ましい方法である。
この方法は、また、パターン付き表面の垂直表面上にバ
インダー材料を選択的に配置させることができる。フィ
ルムは、望むならば、再帰反射性製品の永久的な部品と
なるようにバインダーおよび微小球に究極的に付けられ
たままであることができる。

【００３１】微小球がコーティング中に沈み、そしてそ
の平均直径の約50〜60% の好ましい深さにまで部分的に
埋め込まれるように、バインダー層が依然として液体の
ときに、微小球をバインダー層上に載せられる。この好
ましい埋め込みの深さは効率的な光学的性質( 特に高い
入射角時の平坦な道路標識構造体) および適切な固定の
両方に関して重要である。もし、微小球が充分に深く埋
め込まれていないならば、屈折した光はバインダーと接
触していない微小球の部分に当たるであろう。微小球は
あらゆる適切な方法により、例えば、ホッパーまたは流
動床から載せられてもよい。デリバリー系は、通常、適
用される微小球の数を制御するための計量用の羽を具備
している。もしバインダーが溶剤からコートされるなら
ば、埋め込み深さの制御性を向上させるために、微小球
を載せる前に特定量の溶剤を蒸発させてもよい。別に
は、過剰量の溶剤は微小球の付着後に蒸発されてもよ
い。微小球の埋め込みまたは沈降深さは、微小球の表面
自由エネルギーおよびコーティング表面張力の間の関係
並びに流体コーティングの粘度の組み合わせにより制御
される。もし微小球の表面エネルギーが流体コーティン
グの表面張力に適切に適合しているならば、微小球は浮
く傾向があり、そしてコーティング中に沈まないであろ
う。微小球の表面エネルギーは様々な表面処理、例え
ば、界面活性剤の使用により変えられる。コーティング
の粘度は、例えば、加熱、溶剤含有量、増粘剤の添加、
組成の選択または充填剤の添加により制御されうる。チ
キソトロープ剤または他の増粘剤は、実質的に明度を低
下させない量でバインダー中に加えられてよい。

【００３２】微小球の表面エネルギーおよびコーティン
グのレオロジーを制御することにより、バインダー材料
が微小球周囲に整列する様式は制御される。毛細管作用
という用語は微小球周囲のバインダー材料の若干の吸上
作用を説明するために使用される。バインダー材料がソ
ケット状構造を微小球周囲に形成し、そしてそれをその
位置に保持するから、この毛細管作用は重要である。吸
上作用を考慮して、微小球はその平均直径の約50〜60%
の平均深さに埋め込まれる。埋め込み深さは重要なパラ
メーターであり、その深さが微小球の沈降により得られ
るか、または毛細管作用により得られるかはあまり重要
でない。バインダー材料が、冷却により、溶剤または他
の揮発分の損失により、或いは架橋または重合のような
化学反応により硬化すると、微小球はその位置に保持さ
れる。

【００３３】毛細管作用は光効率に関しても重要であ
る。毛細管作用は微小球の埋め込みを達成するのに有効
な手段であり、より多く微小球をコーティングと接触す
るようになることにより、反射光学の有効利用が可能と
なる。同一の効果は、微小球の間を横切ってバインダー
層を直列させることにより毛細管作用なしに得られるこ
とができるが、これにはより多くのバインダー層が必要
とされる。重要な点は、バインダー層と微小球との接触
角が90°以下であることであり、より少ない部分の微小
球がバインダー層と接触しているようになると、光効率
は低下するであろう。微小球は浮いてしまい、バインダ
ー材料から開放される傾向があるので、過剰量の吸い上
げがないように注意しなければならない。毛細管作用の
量はバインダー層のために選択される媒質による。

【００３４】鏡面反射表面を有する微小球44は図4 に示
すように挙動する。41は鏡面反射する再帰反射性要素を
描いている。光42は微小球44に入る。光は下方に屈折し
て微小球の鏡面反射コーティング45に当たる。光は入射
した角度の法線から鏡面像で反射される。平坦な道路標
識に一般的な高い入射角では、全鏡面反射表面は、入射
光の極少量部分が運転手に戻るであろうような角度で反
射するであろう。光が垂直に入射するときには、本発明
の再帰反射性要素は微小球の底部付近で鏡面反射体とし
て挙動するが、微小球とのバインダーの接触が終わって
いる微小球の中間点付近では、再帰反射性要素は、より
拡散反射体に近い挙動を示し、入射してきた光の経路に
沿って不均衡な量の光を戻すであろう。このため、微小
球は約50〜60% の深さに埋め込まれることが重要であ
る。

【００３５】図3 は本発明31の態様の断面図であり、こ
こで、バインダー層33は接着剤層35でフィルム34上をコ
ートされており、この接着剤層はパターンの付いた道路
標識の盛り上がった部分36に適用される。

【００３６】本発明の特に好ましい態様において、微小
球は屈折率1.75のセラミックであり、そしてバインダー
は真珠様光沢顔料フレークおよび半透明の有機着色顔料
粒子の両方を含むウレタンである。バインダーは突起を
有する構造表面上に直接的にコートされ、そしてその
後、微小球はバインダーに適用される。このような構造
表面の例は突起物を有する道路標識のゴムマトリックス
である( 図6)。図6 は、パターンの付いた道路標識の型
押し突起64上のバインダー層63に部分的に埋め込まれた
微小球を有する再帰反射性製品61の断面図である。この
ような構造表面の別の例は、へり石である。バインダー
はへり石に直接的にコートされ、そして微小球はバイン
ダーコーティングに適用される。

【００３７】別の好ましい態様において、バインダー層
は平坦なテープに適用され、それが、その後、二次元ま
たは三次元対象物、例えば、バレルまたは支柱に適用さ
れる。

【００３８】本発明の再帰反射性要素から製造された再
帰反射性製品に対して少なくとも若干の垂直成分を持た
せることは好ましい。これにより、鏡面反射顔料が利用
されるようになるからである。

【００３９】本発明は次の例示の実施例により更に説明
されるであろう。実施例は制限することが意図されな
い。特に指示がないかぎり、全ての量は重量基準で表さ
れる。

【００４０】例1 Harwick Chemical Co.のEpoxy Base中に分散した2.3gの
Mearlin Bright Orange 真珠様光沢顔料フレークおよび
1.4gの半透明の有機有色顔料を、70g の約52%固形分の
ウレタン中に空気混合した。この分散体を約300 マイク
ロメートルの未乾燥厚さで、型押しされた柔軟なポリマ
ー上にノッチバーコートした。バインダー層がまだ液体
の状態のうちにバインダー層上に、215 マイクロメート
ルの平均直径の1.75の屈折率のセラミック微小球を落と
した。微小球は0.0125g/cm²の密度で適用された。バイ
ンダー層の粘度は熱の適用により制御され、それによ
り、バインダー層の完全な乾燥時に、平均直径の約50〜
60% の深さに微小球は埋め込まれた。

【００４１】例2 分散体を剥離ライナー上にコートしたことを除いて例1
と同様の構造体。剥離ライナーは使い捨て支持体として
機能した。微小球をバインダー層上に落とし、そしてバ
インダーを完全に乾燥させてシートを形成させた後、支
持体を廃棄した。

【００４２】例3 型押しした柔軟なポリマーの反対面に感圧接着剤層を付
けた例1 の構造体。

【００４３】例4 接着剤を有する、型押しした柔軟なポリマーを有する例
3 の構造体。道路に付着させて道路標識を形成させた。

【００４４】例5 使い捨て支持体の代わりに下塗りされたアルミニウムホ
イルの柔軟な層を有し、そしてホイル裏面に接着剤が付
いた例2 の構造体。

【００４５】例6 例1 のバインダー層を直接的にへり石に適用し、そして
微小球をコーティング上に落とした。

【００４６】本発明の様々な変更および改良は本発明の
範囲および実効部分を逸脱することなく当業者に明らか
になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の拡散反射型の再帰反射性要素の模式図で
ある。

【図２】水平形状の本発明の再帰反射性製品の断面図で
ある。

【図３】パターンの付いた道路標識の型押突起物のよう
な構造を有した表面上に置いたために垂直成分を示す、
本発明の再帰反射性製品の詳細な断面図である。

【図４】水平形状の従来の鏡面反射再帰反射性要素の模
式図である。

【図５】本発明の再帰反射性要素の模式図である。

【図６】本発明の道路標識の態様の断面図であって、パ
ターン付き道路標識の突起物による垂直成分を示す。

【符号の説明】

２１…本発明の態様２２…微小球２３…バインダー層２４…フィルム２５…接着剤層２６…構造表面（特定の構造を有する表面）５１…本発明の再帰反射性要素の態様５３…反射性顔料フレーク５８…反射性顔料フレーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者トーマスピーターヘドブロムアメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セントポール，スリーエムセンター（番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バインダー層の外側表面に部分的に埋め
込まれ、且つ、そこから突起している複数の微小球を含
む再帰反射性料であって、ここで、前記バインダー層は
光透過性媒質中の反射性顔料フレーク粒子を含み、前記
顔料フレークはバインダー層中の総固形分基準で15重量
% 未満の量で含まれることを特徴とする再帰反射性製
品。
【請求項２】少なくとも a)前記反射性顔料フレークが真珠様光沢顔料フレークお
よびアルミニウム顔料フレークからなる群より選ばれる
か、または、 b)前記反射性顔料フレークがバインダー層中の総固形分
基準で1 〜10重量% の量で含まれるか、または、 c)前記反射性顔料フレークがバインダー層中の総固形分
基準で3 〜7 重量% の量で含まれるか、または、 d)前記反射性顔料フレークが4 〜36マイクロメートルの
長さであるか、または、 e)前記反射性顔料フレークが微小球の輪郭に順応するよ
うにその最も広い寸法に沿って曲がって、顔料フレーク
平面が微小球の底部近傍で微小球とほぼ正接の関係に配
向する傾向があるか、または、 f)前記反射性顔料フレークは、微小球の輪郭に順応する
ようにその最も広い寸法に沿って曲がっており、バイン
ダーとの接触が終点となっている微小球の中間点近傍で
の微小球からの距離が微小球の底部におけるその距離よ
りも大きいか、のいずれかを更に特徴とする請求項１記
載の製品。
【請求項３】前記製品が道路標識であることを更に特
徴とする請求項１記載の製品。
【請求項４】少なくとも a)前記微小球がセラミックまたはガラスであるか、また
は、 b)前記微小球が約1.5 〜約1.8 の屈折率を有するか、ま
たは、 c)前記微小球が約1.7 〜約1.8 の屈折率を有するか、ま
たは、 d)前記微小球が約1.75の屈折率を有するか、または、 e)前記微小球がその平均直径の約45〜65% の深さで前記
バインダー層中に埋め込まれているか、または、 f)前記微小球がその平均直径の約50〜60% の深さで前記
バインダー層中に埋め込まれているか、のいずれかを更
に特徴とする請求項１記載の製品。
【請求項５】前記媒質がウレタンであることを更に特
徴とする請求項１記載の製品。
【請求項６】前記バインダー層が更に着色剤を含むこ
とを更に特徴とする請求項１記載の製品。
【請求項７】少なくとも a)前記着色剤がオレンジであるか、または、 b)前記着色剤が半透明であるか、または、 c)前記着色剤が前記バインダー層全体にわたって分布し
ており、そのため、前記着色剤の一部分が反射性顔料フ
レークと微小球の間にあるか、または、 d)前記着色剤粒子が平均で0.03〜0.11マイクロメートル
またはそれ以下の長さであるか、のいずれかを更に特徴
とする請求項６記載の製品。
【請求項８】前記製品が使用されようとする位置にお
いて、道路標識として機能するように道路に貼り付けら
れている請求項１記載の製品。
【請求項９】前記製品が使用されようとする位置にお
いて、前記製品が垂直に向けられている請求項１記載の
製品。
【請求項１０】再帰反射性製品を製造する方法であっ
て、前記方法が、 1)バインダー中に反射性顔料フレークを含む流体コーテ
ィングを用意すること、ここで、前記顔料フレークはバ
インダー層中、総固形分基準で15重量% 未満で含まれ
る、 2)微小球を流体コーティング上に付着させ、そして微小
球を流体コーティング中に部分的に埋め込ませること、
および、 3)前記流体コーティングを凝固させること、の工程を含
むことを特徴とする方法。
【請求項１１】前記バインダーが半透明の有機顔料の
粒子を更に含むことを更に特徴とする請求項１０記載の
方法。
【請求項１２】前記コーティングをフィルムの片面に
適用する追加の工程を含むことを更に特徴とする請求項
１０記載の方法。
【請求項１３】フィルムの第二面に接着剤を適用する
追加の工程を含むことを更に特徴とする請求項１２記載
の方法。
【請求項１４】道路標識を形成させるために、フィル
ムの接着剤の面を構造のはっきりした表面を有する基材
に適用する追加の工程を更に含むことを更に特徴とする
請求項１３記載の方法。
【請求項１５】再帰反射性製品を製造する方法であっ
て、前記方法が、 1)反射性顔料およびバインダー中の半透明な有機顔料フ
レークの粒子を含む流体コーティングを用意すること、
ここで、前記顔料フレークはバインダー層の総重量基準
で15重量% 未満の量で含まれる、 2)前記流体コーティングを構造支持材料の選択された部
分に付着させること、 3)微小球を流体コーティング上に付着させ、そして微小
球を流体コーティング中に部分的に埋め込ませること、
および、 4)前記流体コーティングを凝固させること、の工程を含
むことを特徴とする方法。