JPH11510268A - 多数の位置に多数サイズのプリズムを有する再帰反射性物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 再帰反射性と非再帰反射性の表面の大きさがマイクロプリズムのアレー上で変化する再帰反射性のシートと物品を形成する。これは、あるプリズムの側部ファセットは反射性材料で完全に被覆するが、他のプリズムの側部ファセットは頂部区域のみを被覆し、さらに他のプリズムの側部ファセットは着色接着剤のような非反射性被膜で被覆するように、マイクロプリズムの側部ファセットに被覆する反射性被膜の位置を変えることによって行う。

Description

【発明の詳細な説明】 多数の位置に多数サイズのプリズムを有する再帰反射性物品 発明の背景 再帰反射性シート材は、種々の安全と装飾の目的に広く用いられており、周囲 の光の少ない状態で夜間に見えることが有意に必要である時に、ことに役に立つ 。再帰反射性材料では、その前面に当たる光線がほぼ平行の光路で照明源に反射 して戻る。ボートや航空機のヘッドライトやサーチライトが唯一の照明源である 状況では、警告標識に当たる光線の大部分を再帰反射するこの能力がことに有意 である。 このような再帰反射性材料の用途には消防士の衣類用の反射性テープや当て布 、反射チョッキやベルト、ポストやたる（barrels）のバンド、交通円錐カラー （traffic cone collars）、高速道路の標識、警告反射器、などがある。 １９８９年１月３１日に発行された米国特許第4,801,193号（その全文が本願 明細書の一部をなすものとしてここに引用する。）には金属化、または金属化さ れていないプリズムの格子パターンが形成された一部再帰反射性シートの製造方 法と接着剤間隙を用いて金属化されていないプリズムに空気層の裏当てを提供す ることが詳述されている。 １９９３年７月２０日に発行された米国特許第5,229,862号（その全文が本願 明細書の一部をなすものとしてここに引用する。）は、実際の着色ではなく視感 上の配色を提供する再帰反射性マイクロプリズム材の製造方法について詳述する ものであり、いくつかのマイクロプリズムは再帰反射性界面を有し、残りのマイ クロプリズムは着色非反射性被膜を有する。 これにより、再帰反射性界面を有するプリズムの側部ファセットに当たるシー トの前面または底面に入る光線は、平行な光路でその物体から出る、すなわち再 帰反射するように向きが変えられる。着色被覆されたプリズムのファセットへ向 かう光線はこれらのプリズムで屈折されて昼 光や周辺光中でその物体に視感配色を添える。 発明の概要 本発明によれば、再帰反射性シートと物品は、多数の位置の多数の大きさのプ リズム反射体から形成される。多数の大きさの反射体は、マイクロプリズムアレ ーの選択した部分の側部ファセットに反射被膜を選択的に付着させ、次いでその アレーの被覆していないファセットに着色接着剤被膜を塗布する。 アレーのプリズムファセットのいくつかは、側部ファセットが頂点で合致する プリズムファセットの先端部区域にのみ反射性の被膜が施される。そのようなプ リズムは、プリズム側部ファセットの全面に被膜が施された区域に対比して小さ いプリズムのように再帰反射する。着色接着剤で裏当てされ、被膜が施されてい ない区域は、光を拡散反射する。 付着された反射性の被膜のパターンは、いかなる形状または様式であってもよ く、形状様式においてランダムであってもよく、あるいはプリズムファセットが 精密なパターンで被覆されるように位置合わせをしてもよい。この被膜はアルミ ニウム、銀、銅などのような材料の金属の反射性の被膜であることが好ましい。 その結果、出来るものは、光パターンが均等になる（再帰反射プリズムファセ ットの大きさが異なるため）再帰反射性物質、および高度に色のある物質（着色 接着剤がプリズムの透明で被覆されていないファセット表面を濡らすため）であ る。 別の方法として、接着剤の裏当てがパターン化された金属化プリズムファセッ トから間隔をおいて空間をつくり、プリズム材料から空気への屈折率を変えてプ リズムファセットの被覆されていない部分が光を正反射するようにしてもよい。 図面の簡単な説明 図１は再帰反射性材料形成方法の従来例の初期工程を示す部分概略図である。 図２は図１で形成したマイクロプリズム構造物群の特定部分に反射性金属付着 物を形成する次工程を示す部分概略図である。 図３は図２のシート材の全背面に着色接着剤被覆材料を付着させ、布層を接着 した工程を示す部分概略図である。 図４は図３のものから担体シートを除去した工程を示す部分概略図である。 図５は本発明の他の多層実施形態の部分拡大断面図である。 発明の詳細な説明 図１に示すとおり、本発明の初期工程は前記米国特許第5,229,882号に記載の 先行技術のものと同様である。薄い柔軟なシート材料からなる本体１０を相対的 に厚い担体シート１２に、この担体シート１２に優先的に付着する接着剤層１４ によって一時的に積層する。この工程で、厚い担体シート１２は接着剤１４で予 め塗布され、本体１０とともに一対の積層ローラ（図示せず）のニップに通す。 次の工程（図示せず）では、本体１０の下側すなわち反対側面に合成樹脂の薄 いタイコート２０を設ける。次いでこの被覆積層体を、互いに間隔を詰めて形成 されたマイクロプリズム凹所２４を有し、その凹所２４内に透明流体合成樹脂組 成物が充填された成形型２２の表面に押し当てる。このアセンブリにランプ２８ の熱あるいは紫外線を当てて、流体樹脂組成物を硬化させて、本体１０の表面に 無空のマイクロプリズム形成物２６を形成する。 このプロセスの図示した実施形態においては、成形型２２の表面からシート材 を剥離して裏返しにしてから、真空金属化またはその他の処理をして図２に示す ようにマイクロプリズム形成物２６の表面の適宜箇所に透明反射金属付着物３０ Ａ，３０Ｂを形成する。 図３では、マイクロプリズム側部ファセットの全面に着色接着剤の被膜３８に よってオプションの柔軟な布３６を図２の構造物に接着し、積層体を形成する。 したがって、この被膜３８は、付着物３０Ａ，３０Ｂを有しないマイクロプリズ ム２６に直接接触する。 図４では、担体１２とそれの接着剤層１４が透明フィルム部材１０とマイクロ プリズム本体２６を支持するシート２０から剥離されている。 マイクロプリズム２６は互いに間隔が詰まっており、立方体の角形（cube cor ner：立方体の角部を切り取った形）構成物群ということができる。そのような マイクロプリズムの構造と動作についての詳細は、１９７２年８月１５日にロー ランドに対して発行された米国特許第3,684,345号に記載されている。これらの マイクロプリズムまたは立方体の角形構成物群の側端辺寸法は.025インチ以下で あるが、好ましい構成では端辺寸法を.007インチ以下、さらに好ましくは.005イ ンチ程度としている。 シートの本体の厚みは一般に極めて柔軟な積層体をつくる場合、.010インチ、 好ましくは約.006ないし.002インチの程度であり、製造方法、樹脂、および再帰 反射性シートに望ましい他の特性に依存する。 マイクロプリズムシートは、上述のように、本体として機能するフィルム表面 にプリズムを型成形すること、予め形成されたシートをエンボス加工すること、 あるいは本体とプリズムとを同時に型成形することによって形成することができ る。一般に、マイクロプリズムシートに用いられる樹脂は架橋熱硬化および熱可 塑性の形態で、望ましくはこれらの樹脂が柔軟性、光安定性および良好な耐候性 の特性を与えるものであるとよい。例えば、再帰反射性シートの前面にラッカー または他の被覆材を塗布するなどして保護被膜を設けることができる。再帰反射 性シートに適当な樹脂には塩化ビニルポリマ、ポリエステル、ポリカーボネート 、メタクリル酸メチルポリマ、ポリウレタン、アクリル化ウレタンおよびアクリ ル化エポキシがある。 加工中に相対的に薄い本体を保護するために、一時的に本体に接着する相対的 に厚い担体の厚みは一般に0.005〜0.008インチとする。これらの間の接着をなす ために用いる接着剤は担体に優先的に付着するもので、シリコン接着剤を約0.00 025〜0.0005インチの厚みで塗布すると便利である。プリズムの樹脂を紫外線で 硬化する時には、この接着剤は光線に対して透過的でなければならない。担体に は種々の樹脂を用いることができるが、ポリエステルおよび特にポリエチレンテ レフタレートは靭性が高く加工条件に比較的よく耐えるので、用いると望ましい 。接着剤のように、担体も硬化用紫外線放射に対して透過的でなけばならない。 さらに、担体の表面を処理してその担体表面の接着剤の優先的な付着性を高める ことができる。 既知のように、プリズムの反射界面は金属の反射性の被膜または空気界面によ って設けることができる。本発明の好適な実施形態においては、少なくともいく つかのマイクロプリズムの表面の選んだ部分にのみ反射界面を設け、金属ラッカ ーや他の鏡面被覆材も用いることができるが、そのような反射性の被膜は最も一 般的には真空蒸着アルミニウム付着物である。 本発明の実施形態においては、真空蒸着プリズム表面は格子様パターンの被覆 装置でプリントする。 プリズムのまさに先端部を種々の方法で真空被覆するために、パターン金属被 覆を用いることができる。一つの方法は.004インチの点状あるいは三角形の程度 の非常に小さい金属化区域をつくり、それがプリズムの先端部に位置するように に金属被覆の位置合わせをするのである。また、パターンがプリズムアレー上に どのように位置付けされていてもいくつかの点がプリズムの先端部に位置するよ うに、不均一な間隔で配置されたランダムパターンにしてもよい。他の方法は、 幅が例えば.004インチから.050インチと変わる一連の線であるパターンをつくり 、あるプリズムは幅の狭い区域、他のプリズムは幅の広い区域で金属化す る。このパターンの線は多方向に向いており、例えば６０度の角度をなす三つの 方向に向いており、プリズムアレーにパターンをどのようにつくっても、あるプ リズムは小さくでき、あるプリズムは大きくでき、また大きいプリズムのグルー プができるように、間隔を変化させる。 図２の付着物３０Ａ，３０Ｂの好適なパターン金属被覆方法は、露出されたプ リズム構成物群２６が形成されたシートを所望のパターンの油のネガ像を生じさ せるローラに通すものである。次いでこのシートを金属化蒸着装置に通す。油パ ターンによって局部の金属蒸着が妨げられるが、油で覆われていない領域に金属 が蒸着される。（１９９５年５月２日に発行された米国特許第5,412,187号、ウ ォルターズ他を参照。） これらの技術のいずれでも、結果はマイクロプリズムファセット４０のあるも のは一部に、他は完全にそれぞれ反射付着物３０Ａ，３０Ｂで被覆され、残りの プリズム表面５０には反射性の被膜はない。 次いで、全プリズム表面上に着色非反射光分散接着剤被膜３８を塗布して非金 属化プリズムあるいは一部金属化されたプリズムの側部ファセットを直接被覆す る。その後、裏当て布材３６を施す。 別の実施形態（図示せず）では、着色接着剤を一つのパターンでプリズム表面 にプリズムの高さよりも深く塗布する。裏当て布３６を接着剤に積層する時、裏 当て布３６が接着剤によってプリズムから離され、したがって被覆されていない プリズムに空気界面が設けられるため、光がそこから再帰反射されるようになる 。 裏当て３６は織られた、またはよった布、あるいは柔軟で耐久性の高い高分子 材料とすることができる。適当な樹脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ リウレタン、アクリル化ポリウレタンおよびエチレン／ビニルアセテートコポリ マがある。ポリエステルやウレタンの布は、綿のような天然繊維と同様に用いる ことができる。裏当て布３６と同様に、接着剤においても難燃材を組み入れて再 帰反射性材料を難燃性としてもよい。 銀、ロジウム、銅、スズ、亜鉛、およびパラジュウムなどの他の金属を用いて 鏡面金属蒸着を提供できるが、好適で最も経済的な方法はアルミニウム真空蒸着 である。他の付着方法には無電解メッキ、電着、イオン蒸着およびスパッター被 覆がある。 裏当てを再帰反射性シートに付着させる工程は、接着剤が被覆された再帰反射 性シートを裏当て材とともに一対のロールのニップに通して接着に必要な圧力を 単にかけるだけである。熱活性化接着剤を用いる場合は、再帰反射性シートをロ ールに通す前に予め加熱するか、ロールを加熱して必要な活性化を達成するが、 裏当て材が熱可塑性であれば、超音波溶接や他の技術によって裏当て材を再帰反 射性シートに、裏当て材自体で接着させることができる。 夜間に再帰反射光に着色させるために、本体１０、タイコート２０、またはプ リズム２６を形成する樹脂に染料を組み入れる。染料の代替えとして、また樹脂 系の効果を出すために必要なものとして、均一に分散した細かく砕いた顔料で着 色させることができるが、光線の光路に直接入る顔料の粒子による屈折のために 再帰反射性が若干失われる。 プリズム２６Ａの先端部の金属裏当て３０Ａをプリズム２６Ｂの完全な金属被 覆部３０Ｂと対比すると、大きさの異なる再帰反射性プリズム表面が図４に見ら れる。着色接着剤３８で裏当てした金属化されたプリズムファセット区域３０Ａ または３０Ｂの間の金属化されていない区域５０には、プリズムファセットを空 気裏当てするか反射性金属被膜を真空塗布した時出来る通常の鏡面反射表面でな く、拡散反射表面が形成される。 パターン金属被覆が形成され、かつ、透明フィルムあるいは接着剤とともに積 層された一層または多層の再帰反射性フィルムから成る再帰反射性フィルムをつ くることができる。積層フィルムには各々の再帰反射層に大きさの異なるプリズ ムを含ませて、優れた長・短距離の再帰反射性能を作り出すことができる。積層 プロセス中に用いる透明なフィルム あるいは接着剤の屈折率は、プリズムを形成するに用いた物質の屈折率に近くな ければならない。 他の実施形態の一例を図５に示すが、この例においては符号１２０は厚み.000 1インチないし.020インチの透明な上層、または外層のフィルムを示す。符号１ ４０は大きさが第二プリズム層１８０のプリズム１８２よりも小さい再帰反射性 プリズム１４２の第一プリズム層を示す。符号１５０は屈折率が層１４０のプリ ズム１４２の屈折率にほぼ等しい透明な接着剤の層を示す。符号１６０は、厚み .0001インチないし.020インチの透明フィルムの層を示す。この層は厚いフィル ムが好ましい。第二プリズム層１８０は層１４０のプリズム１４２よりも大きい 再帰反射性プリズム１８２の層である。前述のパターン金属被覆方法によって層 １４０，１８０のそれぞれの再帰反射性プリズム１４２，１８２のいくつかにア ルミニウムその他の反射性の被膜１９０を被覆する。 層１４０の小さい反射材被覆プリズム１４２は、ピッチが約.001インチないし .005インチで、観測角性能を広くするよう設計されている。層１８０の大きい反 射材被覆プリズム１８２は、ピッチが.004インチないし.008インチで、観測角性 能を狭くされている。 層２００はプリズム層１８０を基板２１０に接着する不透明白色接着剤で形成 されるのが好ましい。 ゾーンＺ１では、入射光線Ｒが層１４０の大きく金属化されたプリズム反射体 ２１２から再帰反射される。ゾーンＺ２では、光線Ｒは小さく金属化されたプリ ズム反射体１９０から反射される。 ゾーンＺ３では接着剤１５０と透明フィルム層１６０の屈折率が合致している ので、光は層１４０を通り、層１８０のさらに大きく金属化されたプリズムファ セット２１４から再帰反射する。 ゾーンＺ４では、光はプリズムの両層１４０，１８０の両方を通り、白色接着 剤層２００から拡散反射して、再帰反射性構造体の白色性(Cap Y)に寄与する。 上述の構造体は、一部金属化された再帰反射性プリズムの層をさらに増やすよ うに拡張してもよい。プリズムは各層で大きさが異なり、金属被膜も各層で異な るものを用い、また各層のパターンメッキの区域を変化させて再帰反射性構造体 全体の再帰反射または白色性(Cap Y)の特性を変えても良い。 上述のシートは交通整理物体、車両標識、光電センサ、内部照明物品、一部光 透過表示、方向反射器、衣服およびマーキングのような構造物を形成するのに用 いることができる。 均等な技術 本発明のいくつかの特定の実施形態について説明したが、当業者は種々の変更 、修正および改良を容易に想到できるであろう。この開示によって自明とみなさ れる変更、修正および改良は、ここで明確に述べてはいない場合にも、開示の一 部をなすものと考えられており、本発明の範囲内のものとする。従って、以上の 開示は単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、 下記の請求の範囲に記載されたものとその均等物でのみ限定されるものとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．再帰反射性シートの製造方法であって、 ａ）各マイクロプリズムが底部ファセットを有し、そこから側部ファセットが 延びて頂点で合致する前記マイクロプリズムのアレーをシート材に形成する工程 と、 ｂ）（ｉ）いくつかの前記マイクロプリズムの側部ファセットの全表面区域、 および（ｉｉ）いくつかの前記マイクロプリズムの側部ファセットの一部に、反 射性の被膜を形成し、残りのマイクロプリズムのファセットを反射性の被膜を施 さないままにしておく工程とを備えた再帰反射性シートの製造方法。 ２．請求項１において、反射性の被膜が施されていない前記ファセットのいくつ かに着色非反射性の被膜を形成する工程を有する再帰反射性シートの製造方法。 ３．請求項１において、反射性の被膜が施されていない前記ファセットに隣接し て空間を形成する工程を有する再帰反射性シートの製造方法。 ４．請求項１において、前記工程ｂ）（ｉｉ）で前記側部ファセットが頂点で交 わる近傍の部分のみに反射性の被膜を施して、側部ファセットの全表面を反射性 の被膜が施されたマイクロプリズムと比較して相対的に小さい再帰反射性マイク ロプリズム表面区域を形成する再帰反射性シートの製造方法。 ５．再帰反射性シートの製造方法であって、 ａ）各マイクロプリズムが底部ファセットを有し、そこから側部ファセットが 延びて頂点で合致する前記マイクロプリズムのアレーをシート材に形成する工程 と、 ｂ）（ｉ）第一アレーのいくつかの前記マイクロプリズムの側部ファセットの 全表面区域、および（ｉｉ）第一アレーのいくつかのマイクロプリズムの側部フ ァセットの表面の一部に、反射性の被膜を形成し、第一アレーのマイクロプリズ ムファセットの残りの表面区域を反射性の被 膜を施さないままにしておく工程と、 ｃ）前記第一アレーに第一透明被膜を形成する工程と、 ｄ）各マイクロプリズムが底部ファセットを有し、そこから側部ファセットが 延びて頂点で合致する前記マイクロプリズムの第二アレーをシート材に形成する 工程と、 ｅ）（ｉ）第二アレーのいくつかの前記マイクロプリズムの側部ファセットの 全表面区域、および（ｉｉ）第二アレーのいくつかの前記マイクロプリズムの側 部ファセットの表面区域の一部に反射性の被膜を形成し、第二アレーの前記マイ クロプリズムファセットの残りの表面区域を反射性の被膜を施さないままにして おく工程と、 ｆ）前記第一アレーと前記第二アレーとを接着して一体化する工程とを備えた 再帰反射性シートの製造方法。 ６．シート上に形成されたプリズムのアレーを備えた再帰反射性シートであって 、各プリズムは底面と頂部へ延びるファセット側面とを有する中実体を備え、前 記プリズムのいくつかは光反射性材料で覆われた側部ファセットの全表面区域を 有し、他のプリズムは一部のみが反射性材料で覆われた側部ファセットを有する 再帰反射性シート。 ７．請求項６において、前記一部のみが覆われたプリズムは、頂点の周りの区域 が光反射性材料で覆われ、前記ファセット側部の全表面区域が覆われたプリズム によって形成されている表面よりも小さい再帰反射面を形成している再帰反射性 シート。 ８．請求項６において、プリズムファセットのいくつかは完全に被覆されないま まにした再帰反射性シート。 ９．請求項８において、前記覆われていないファセットに着色裏当てが接着され ている再帰反射性シート。 １０． ａ）平面と間隔の詰まったマイクロプリズムとを有し、各マイクロプリズムは 前記平面に近接する底面を有し、この底面から側部ファセット が延びて先端で交わっている本体と、 ｂ）特定のマイクロプリズムの側部ファセットは非反射性界面を有し、一方、 いくつかのマイクロプリズムは側部ファセットの全表面区域に反射性界面を有し ていくつかのマイクロプリズムは側部ファセット表面の一部のみにしか反射性界 面がないようなパターンとするように、マイクロプリズムの側部ファセットの選 択部分に形成した、前記マイクロプリズムの反射界面と、 ｃ）前記平面に当たり、その後反射界面を有するマイクロプリズムの底面に当 たる光線が来た方向に再帰反射され、非反射性被覆を有するマイクロプリズムの 底面に当たる光線はそこから屈折されるようになる反射界面を有しない前記マイ クロプリズムファセットのいくつかの側部ファセット面を覆う非反射性被覆とを 備えた再帰反射性シート。 １１．請求項１０において、前記反射性界面が金属層からなり、前記非反射性被 覆が着色接着剤被膜である再帰反射性シート。 １２．請求項１１において、側部ファセットの一部分にのみ反射界面を有する前 記マイクロプリズムは、マイクロプリズムの頂部のみに反射界面を有するマイク ロプリズムを含む再帰反射性シート。 １３．請求項１０において、前記被膜に布が接着された再帰反射性シート。 １４．請求項１０において、反射界面を有しない前記マイクロプリズムは、ほと んど全ての側部ファセット表面の周りに形成された空気界面を有する再帰反射性 シート。 １５．請求項６において、交通整理物体、車両の標識、光電センサ、内部照明物 品、一部光透過表示、方向反射器、衣服およびマーキングを含む構造体の一群か ら選ばれた構造体を備えたシート。 １６．請求項１０において、交通整理物体、車両の標識、光電センサ、内部照明 物品、一部光透過表示、方向反射器、衣服およびマーキングを含む構造体の一群 から選ばれた構造体を含むシート。 １７．請求項１に記載の方法によって製造されたシート。 １８．請求項５に記載のの方法によって製造されたシート。