JPS6238681B2 - - Google Patents

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JPS6238681B2
JPS6238681B2 JP52143818A JP14381877A JPS6238681B2 JP S6238681 B2 JPS6238681 B2 JP S6238681B2 JP 52143818 A JP52143818 A JP 52143818A JP 14381877 A JP14381877 A JP 14381877A JP S6238681 B2 JPS6238681 B2 JP S6238681B2
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angle
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Rii Howaito Maikuru
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Publication of JPS6238681B2 publication Critical patent/JPS6238681B2/ja
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    • G02B5/122Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type
    • G02B5/124Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type plural reflecting elements forming part of a unitary plate or sheet
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01FADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F9/00Arrangement of road signs or traffic signals; Arrangements for enforcing caution
    • E01F9/50Road surface markings; Kerbs or road edgings, specially adapted for alerting road users
    • E01F9/506Road surface markings; Kerbs or road edgings, specially adapted for alerting road users characterised by the road surface marking material, e.g. comprising additives for improving friction or reflectivity; Methods of forming, installing or applying markings in, on or to road surfaces
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • Y10T428/266Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension of base or substrate

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大きな入射角(入射角は反射構造体の
前面に対し垂直な線から測定する)で有効な逆行
反射シートに関する。本発明のシートは表面に向
けられた光線に対し平行に近い面に表示を示させ
るのに特に有用である。
主要高速道路の標示描写器のごとき道路標識は
通常道路往来の方向と平行に位置している。この
ような状況では、入射光と視線とが反射物の表面
に対し垂直またはほぼ垂直である場合に、反射が
最大になる。ビーズ式(bead―type)逆行反射
性材料は、或る程度の多一方向逆行反射性を備え
ているけれども、反射の輝度は立方体の角の形を
した(cube―corner)反射器の場合とは適切な
比較をすることはできない。(立方体の角の形を
した反射性素子は、立方体の1つの角の所のよう
に、互に結合している3つの互に垂直な反射面を
有する)。立方体の角の形をした反射性素子は方
向性の逆行反射性を有する、すなわち特定の立方
体の角の形により定められた領域内で大きな輝き
を示す能力を有する。逆行反射性が立方体の角の
形をしたものであろうと、またはビーズ式による
ものであろうと、日中に利用される逆行反射性材
料は、見る方向からの光の入射角が増加するほ
ど、反射率が次第に小さくなる。一般に、そのよ
うな材料は入射角が約60゜より大きくなると、そ
の反射性はほとんど全部なくなる。さらにまた、
これらの材料はしばしば寸法的に不安定であり、
湿気または変化する気象条件下に薄層に裂ける。
代表的な当業界の現状は、ヤンゲルセン
(Jungersen)に対する米国特許第2310790号およ
びハガーテイ(Haggerty)に対する米国特許第
3450459号に記載されている。ヤンゲルセンは入
射角が大きい時の貧弱な逆行反射能力の問題を解
消するために、混合逆行反射性素子または中心の
はずれた立方体の角の形をした素子(第10図〜
第12図、第15図〜第16図)を使用すること
を記載している。ハガーテイは入射角が大きい時
の反射を達成するために、多面逆行反射性素子を
使用することを教示している。しかしながら、こ
れらの提案は異なる逆行反射性素子の組み合せを
必要とし、従つて複雑で、また実施が困難で費用
がかかる傾向がある。
本発明は単純で且つ単一のデザインの逆行反射
性素子に基づく新しく且つ改善された、寸法的に
安定な逆行反射シートを提供する。本発明による
新しい素子は入射光に対しほぼ平行に近い面から
の反射を得ることが望まれるいずれの状況にも有
効である。通常の立方体の角の形をした材料の
「対面」(facing)逆行反射率(すなわち、光に対
しほぼ垂直である反射体による光の逆行反射率)
に対して、本発明の逆行反射材料は極めて有効な
「傾斜角」(grazing angle)逆行反射率を備え、
約45〜80゜の入射角で最大逆行反射率に達する。
要約すると、本発明の逆行反射性シートは透明
な基層、およびこの基層の上に均一に配置されて
いる反射性素子の配列を有する。この反射性素子
は反射性直角三角形プリズムである。すなわち長
方形の底、45゜の角度で底と接合している2つの
互に垂直な長方形面、およびそれらの長方形面に
対し垂直な2つの平行な三角形面を有する透明物
体である。この三角形面と長方形面とが一緒にな
つて1対の立方体の角の形をした逆行反射性物体
を定めている。この反射性素子を、基層に対し平
行に、または基層と一致させて、それらの底を配
列する。隣接する反射性素子の相対する三角形面
の間を離して、三角形面と、隣接する長方形面と
からの内部反射を可能にする。
本発明を添付図面を引用してさらに具体的に記
載する。これにより本発明がさらに具体的に理解
されるだろう。
第1図では、反射性素子21が裏打ち層を伴な
わずに示されている。反射性素子21(これはま
た反射性の直角三角形プリズムとして知られてい
る)は、長方形の基底、45゜の角度で基底と接合
している2つの相互に垂直な長方形面22および
23、およびそれら長方形面22および23に対
して垂直な2つの平行な三角形面24を有する。
このように、長方形面と三角形面とにより形成さ
れている頂点25および26は立方体の角の形を
した反射性素子の一対の頂点になつている。立方
体の角の形をした反射性素子は逆行反射性、すな
わち光をその光源の方へ本質的に逆行するように
反射する能力を有する。
素子21の底は透明基層即ち表面層27と隣接
している。第1図に示されているように、入射角
αで基層27に当つた入射光線は、基層27へ入
る際に屈折し、次に反射性素子21の表面で先ず
反射される。素子21の反射性表面は1対の立方
体の角の形をした反射性素子を定めているので、
光線が基層27から出て屈折し、次に逆行するよ
うに反射される結果になる。
図示されている単位反射性素子21の具体例で
は、基層27が反射性素子21と同じ屈折率を有
し且つ反射性素子と一体化している。このような
逆行反射様式は比較的単純である。単位反射性素
子および基層材料は、異なる屈折率を有するもの
から選択でき、その組み立ては一体化されている
必要はないけれども、異なる屈折率は設計を複雑
にする。同じ屈折率を有する単位反射性素子と基
層材料とを用いることが好ましい。さらにまた後
述するやり方のように、反射性素子21の列と基
層とを一体構造物として作るのが実用的であり、
また望ましい。
第2図〜第4図は本発明の逆行反射性シートの
1具体例を示すものである。この具体例では、構
造物は実質的に平らである。しかし、基層および
反射性素子の各々について選択した材料によつて
は、その構造物は十分な可撓性をもち、ロールの
形にしたり、曲つた、或は不規則な支持表面に順
応させることができる。この具体例では、複数個
の反射性素子21は、それらの長方形の底が基層
27と隣接し、且つ頂点25のごとき立方体の角
の形をした素子の頂点が裏打ち層29と隣接即ち
対面するようにして、密に詰めた列の形に配列し
てある。適当な裏打ち層材料としては、透明また
は不透明のいずれかであり、反射性素子21の端
を封じるようにそれとかみ合うことができる着色
したまたは無色の材料が包まれる。これらの層お
よび反射性素子のいずれにも有用な材料には、ガ
ラスおよびプラスチツクのごとき無機物質および
有機物質の両方が含まれる。好ましくは、この材
料は熱可塑性であり、良好な耐候性を有する。
逆行反射性複合材料を支持表面に接着すること
が望ましい場合には、アクリル系等のごとき接触
接着剤32の上に剥離シート31をさらに裏打ち
することができる。
本発明による全ての逆行反射材料において、反
射性素子21は、反射性素子の相対する三角形面
に対して溝または凹所34により間隔をあけて配
置されている。溝34は空気ポケツトを与え、端
面24からの内部反射を促進するので、反射性素
子の外面を金属メツキすることにより反射性表面
を作る必要はない。
入射光35と逆行反射された光36の行路は、
基層27への出入りに際する屈折および内部反射
の行路とともに第4図に示されている。
第5図は本発明の逆行反射材料の実際の適用例
を示すものである。道路際に沿つてまたは橋の上
に設置された反射性標識描写器は、通常交通の流
れに面している。すなわち道路に対し直角であ
る。もし通常の反射体を交通の流れに対し平行
に、すなわちガードレールの表面に対し平行に設
置した場合には、それらが示す逆行反射率は悪い
であろう。第5図は本発明による逆行反射シート
の、従来慣用の反射性材料に優る利点を例示して
いる。本発明の逆行反射性シートは、このシート
の表面が見る方向の光に対しほぼ平行である場合
に最も有効であるから、ガードレール37のごと
き道路際の永続性構造体上に直接即ちそれと同じ
面に固定できる。主要道路の通行車からの照明
は、その場合入射角が約45゜〜85゜、好ましくは
約60゜〜80゜である場合に最高輝度で逆行反射性
シート28から反射され、この反射は光線39か
らのごとき照明の周縁領域における光線からの逆
行反射も含んでいる。従つて、本発明の逆行反射
性材料は、このような角度或は他のどんな希望の
大きな入射角でも逆行反射を最大にするように設
計できる。しかし、第5図に例示されているよう
に、見る方向の光と視線とが、視線41のごとく
入射角0゜に近づくにつれて、逆行反射率は減少
し、見えなくなる。
本発明の反射性シートは、表面に対し平行に即
ち同じ面に設置できる故に、通常の反射性材料を
支持体するのに普通用いられている直角の腕木の
のごとき補助据え付け装置を省略できる。本発明
のシートは接触接着剤等により表面に直接はり付
けることができる。
第6図は従来の立方体の角の形をした素子のシ
ートと本発明のシートとを、入射角の函数として
逆行反射率に関して比較したものである。逆行反
射率の代表的単位はカンデラ/ルツクス/平方メ
ートル(〓光/フイート〓/平方フイート)であ
る。通常の立方体の角の形をした素子のフイルム
は米国特許第2310790号(第1図〜第9図)およ
び同第3712706号に記載のごとき三角形または四
角形面の反射表面を有する。逆行反射率の絶対値
は、このような値は特定の立方体の角の形状によ
り異なる尺度で示されるので、このグラフでは示
されていない。しかし、この曲線の形は行われた
比較を全体的に表わしている。
このグラフに示されているように、同じ屈折率
(約1.5)の反射性素子に関して、従来の立方体の
角の形をした逆行反射性物体の場合の最高逆行反
射率は約0〜30゜の程度の低い入射角で得られ
る。この逆行反射されたエネルギーは約45゜の入
射角で0になる。本発明のシートの場合には、逆
行反射率は最初入射角と共に増加し、約60〜80゜
で最高に達し、次に入射角が90゜に近づくにつれ
て減少する。勿論、逆行反射率が減少するにつれ
て、入射面での正反射が増大する。さらにまた、
入射角が0゜に近づくにつれて、反射性素子に入
つてくる光はこの素子の三角形の反射面から実質
的な程度の反射はされなくなる。すなわち、この
素子の立方体の角の形をした反射部からの反射は
減少するか、またはなくなる。
実際に、前記の分析から、従来の立方体の角の
形をした素子のシートは見る方向の光の行路に対
し実質的に平行に位置している場合には逆行反射
性を備えていないのに対し、本発明の逆行反射性
シートは実質的な逆行反射性をもち、この逆行反
射性は入射角が0゜または90゜に近くなつたとき
にだけ低下することを示している。
本発明の逆行反射シートは、透明なプラスチツ
ク材料に、或はその材料と共に、凹凸付け、注
型、押印を包含する種々の方法で、或はその他の
模様付け方法により製造してもよい。このような
技術の代表例には米国特許第2310790号、同第
3957616号および同第3689346号に記載のものがあ
る。
このような製造技術の1つでは、金属ブロツク
のなめらかな水平面中に平行なV―形溝を機械加
工することにより親型を形成する。このV形溝の
各側面を垂直から45゜の角度で切る。典型的に
は、それらの溝を深さd、巾(W)約2d、中心
間距離も約2d[ここでdは約50〜5000ミクロメ
ーター(2〜200ミル)、好ましくは約100〜500ミ
クロメーター(4〜20ミル)である]であるよう
に切る。深さd、巾(S)約1/10d〜約3dで、
中心間距離(L)が約1d〜約3dである平行の長
方形溝を次にV―形の溝に対し直角に切る。この
やり方で切つたそれらの溝の壁は、第1図、第3
図および第4図の面24のごとき反射性素子の相
対する三角形面を形成する。これらの溝はまた第
1図〜第4図の素子21のごとき個々の反射性素
子の長さlを定める。
得られた型はネガ型の製造用の親型として役立
つ。この親型の複製は型複製のための電鋳または
その他のよく知られている技術によりこのネガ型
から作ることができる。透明なプラスチツクフイ
ルムまたはシートを複製型即ちダイに押しつけ、
フイルムまたはシートに親型の模様を形成即ち凹
凸付けを行う。プラスチツクフイルムまたはシー
トへの凹凸付けの深さを調節することにより、型
の凹凸を受けていないフイルムまたはシートの底
部分が、第1図〜第4図の層27のごとく、得ら
れる逆行反射性材料の透明な表面層になる。
製造の次の工程では、得られた素子と透明な表
面層との複合体を、この複合体を補強し、反射性
素子を汚れおよび湿気から保護するための材料の
層で裏打ちする。代表的には、この裏打ち層は不
透明な熱可塑性フイルムまたはシートであり、良
好な耐候性を有するものが好ましい。適当な材料
は反射性素子とほぼ等しい厚さのアクリル系重合
体フイルムである。望まれる可撓性の程度によ
り、その他の厚さもまた適当になる。裏打ちフイ
ルムまたはシートは、反射性素子の列上のばらば
らな位置に接着剤を使用したり或は熱封着するな
どして、反射性素子に格子模様またはその他の適
当なやり方で封着してもよい。このような封着は
泥および湿気の侵入を防ぎ、立方体の角の形をし
た反射性表面の周囲の空気空間を保持する。この
複合体に追加の強度および剛度が必要とされる場
合には、ポリカーボネート、ポリブチレートまた
は繊維補強プラスチツクの裏打ちシートを使用し
てもよい。得られた逆行反射性材料の可撓性の程
度により、この材料は巻いたり、或は帯またはそ
の他適当な形に切ることができる。逆行反射性材
料は、接着剤を適用したり、或はその他の固定手
段を用いる追加の工程を用いることなく、その材
料をいずれかの基体に適用するのに用いることが
できるようにするために、接着剤および剥離シー
トで裏打ちしてもよい。
前記如くして製造された典型的な逆行反射性材
料は、約100ミクロメーター(4ミル)の深さ
(d)、約200ミクロメーター(8ミル)の巾
(W)および約180ミクロメーター(7.2ミル)の
長さ(l)を有する反射性素子を有する。長方形
の溝34の典型的な巾(S)は約40ミクロメータ
ー(1.6ミル)であり、この溝の典型的な中心間
距離(L)は220ミクロメーター(8.8ミル)であ
る。表面層および裏打ち層の厚さはほぼ同一、た
とえば100ミクロメーター(4ミル)でありう
る。しかし、これらの寸法および前記構造に用い
られる材料の選択は、その材料の屈折率、可撓性
および材料の耐候性およびこの逆行反射材料が予
定される最終用途のごとき多くの要因に依存する
であろう。
第7図〜第9図は本発明の逆行反射性シートの
別の具体例を例示するものである。第7図および
第8図については、第1図〜第4図に関連して記
述した種類の一例の反射性素子44が透明な甚層
42と裏打ち層43との間にはさまれている。場
合により、この構造体は適当な接触接着剤46に
より裏打ち層43に接着している剥離シート45
をもつていてもよい。基層42、裏打ち層43お
よび反射性素子44の列よりなる複合体をばらば
らな位置47の所で熱封着により積層するような
適当なやり方で固化する。第1図〜第4図の複合
体の場合のように、第7図の逆行反射シートは、
裏打ち層43が反射性素子44の列に封着されて
ない場所および横切つている溝49中に空気ポケ
ツト48を有する。
第1図〜第4図の逆行反射性シートは実質的に
平らであるが、第7図の複合体は、裏打ち層43
が波状で、配列されたプリズム44の列の部分が
傾斜していることから生じる波状の表面形状を有
する。この波形設計は、逆行反射が第2図〜第4
図に示されているような平らな形状の場合よりも
大きな視距離から一層顕著になる利点を有する。
これは離れた視点からの光線51の入射角が第1
図〜第4図の形状の場合に比べて第7図の形状の
場合の方がより小さいという事実の結果である。
この減少した入射角の故に、第6図のグラフに示
されているように、最高逆行反射率(光線52)
が得られる機会が一層大きくなる。さらにまた、
入射角が減少するほど、入射面での正反射が減少
して、より輝度の高い逆行反射が得られる。たと
えば、入射光の約95%が89゜の入射角で表面から
(反射性素子44中へ屈折して入るよりはむし
ろ)正反射されるのに対し、80゜の入射角では透
明な表面層から入射光の約40%だけが反射される
にすぎないことが算出される。勿論、入射角度は
約30〜45゜より大きくは減少すべきではない。何
故なら第6図のグラフに示されているように、逆
行反射もまた減少するからである。
波形体の寸法および形は臨界的ではない。これ
らは横断面が屈曲していても、または三角形であ
つてもよく、それらの周期および振幅は規則的で
あつても、または不規則であつてもよい。典型的
には、この波形体は約2.5〜5ミリメーター(100
〜300ミル)の周期、約75〜375ミクロメーター
(5〜15ミル)の振幅および約2〜20度の高度を
有し、かくして入射角を約2〜20度減じることを
可能にする。
波形体は第9図に例示されているように、別の
方法で得ることもできる。第9図を参照して、こ
こでは反射性素子44が第1図〜第4図に関して
記載したものと基本的に同様の透明な基層53と
裏打ち層54との間に密封されている。裏打ち層
54の接着は反射性素子44の下側頂点全体に沿
つていてもよく、或は図示されているように位置
55の所で局部的に密封されていてもよい。空気
ポケツト56はいずれの場合にも生じるが、空気
ポケツト57は局部的に密封した場合にだけ生じ
る。第2図〜第8図の具体例におけるように、接
触セメント58および剥離シート59を利用して
もよい。この複合体の波形の特徴はベース層53
上に、波形模様を特徴とする第2の層60を積層
することにより得られる。この波形の第2表面層
60の寸法は第7図の構造物中の裏打ち層43と
同様でありうる。追加の層を必要とするけれど
も、第9図の具体例はいくつかの点で第7図のも
のに比べてより容易に組み立てられる。何故なら
ば第2図〜第4図の基本的に平坦な配置に波形の
第2表面層を適用しさえすればよいからである。
それにもかかわらず、得られる利点は第8図の複
合体の利点と基本的に同じである。すなわち、比
較的離れた光源から衝突し、光線62として層6
0を通つて屈折した光線61の表面53上での入
射角は減少する。それに対応して、逆行反射率
(光線63)は、入射角が約30〜45゜より大きく
減少しないかぎり、増加する。
第1図〜第4図の溝34の空気間隙および第7
図および第9図の空気間隙49および56のごと
き反射性素子間の空気ポケツトの存在は、反射性
素子の立方体の角の形をした反射性部分上に反射
性被膜を必要とせずに、内部反射を可能にする。
本発明の逆行反射性複合体の材料は気密な密封の
喪失を最少にするために注意して選択しなければ
ならず、この喪失は水分および泥が空気間隙に侵
入させる結果になるであろう。反射性表面上の金
属被膜は、追加の費用を要し、また金属それ自体
が風化し易く、反射度を低下する結果になるので
あまり望ましくない。さらにまた、金属化された
表面は望ましくない灰色を示す傾向があり、複合
体の層の全部またはいくつかに区別のつく色が用
いられる可能性を制約する。従つて、複合体は十
分に透明であつてもよく、またはそのいずれかの
部分がたとえば赤、緑、琥珀、またはそれらの組
合せの色で適当に着色されていてもよい。
屈折率の観点から、本発明の逆行反射性シート
の種々の成分として、アクリル系、ポリカーボネ
ート、ポリブチレート等のごとき光学品質のプラ
ステイツクを使用できる。約1.4〜1.6の屈折率が
普通である。所望により、耐摩耗性被膜および透
明インキ被膜を逆行反射シートの表面層に適用し
てもよい。
本発明の逆行反射性シートは帯、またはどんな
模様の不連続なしるしの形でも使用でき、主要道
路構造体、オートバイのヘルメツト、自転車、お
よび円錐状道路標識、学校および鉄道の踏切等を
含めた種々の危険警告用具のごとき種々のものの
表面に種々の手段で固定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の反射性素子の断片の部分的概
略的斜視図である。第2図は本発明の反射性素子
の1具体例の断片的平面図である。第3図は第2
図の材料の側面図である。第4図は第2図の線4
―4に沿つた垂直断面図である。第5図は本発明
の逆行反射性材料の使用状態を例示する道路現場
の斜視図である。第6図は本発明の材料と従来の
逆行反射性材料との逆行反射効率を比較するグラ
フである。第7図は本発明の逆行反射性材料のも
う1つの具体例を示す垂直断面図である。第8図
は第7図に示された逆行反射材料の詳細な図であ
る。第9図は本発明のさらにもう1つの逆行反射
性材料の垂直断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基層27および該基層27上に均一に分布さ
    れた逆行反射性素子の列とを有する逆行反射性シ
    ートにおいて、前記逆行反射性素子21が長方形
    の底、その底と45゜の角度で接している2枚の相
    互に垂直な長方形面22,23および該長方形面
    22,23に対し垂直の2枚の平行な三角形面2
    4により輪郭が定められており、前記三角形面2
    4と長方形面22,23は一対の立方体の角の形
    を定めており、然も前記逆行反射性素子21は、
    それらの底が基層27に隣接し、前記列中の隣接
    する逆行反射性素子21の相対する三角形面24
    が、そこからの内部反射を与えるように離れて配
    置されていることを特徴とする逆行反射性シー
    ト。 2 逆行反射性素子の屈折率が約1.4〜1.6であ
    り、逆行反射性素子の深さが約0.05〜5ミリメー
    ターであり、逆行反射性素子の長さおよび巾が上
    記深さの約2倍であり、そして逆行反射性素子の
    相対する三角形面間の空間の巾が上記深さの約
    1/10〜約3倍である特許請求の範囲第1項に記
    載の逆行反射性シート。 3 逆行反射性素子の列に対しばらばらな場所で
    密封した裏打ち層を含む特許請求の範囲第1項に
    記載の逆行反射性シート。 4 逆行反射性素子がフイルム中への凹凸付けで
    形成されている特許請求の範囲第1項に記載の逆
    行反射性シート。 5 基層を波状模様に形成し、そして裏打ち層の
    厚さをそれに対応して変化させる特許請求の範囲
    第3項に記載の逆行反射性シート。 6 基層が波状模様を有する特許請求の範囲第1
    項に記載の逆行反射性シート。 7 波状模様の波形が約2〜20度の傾斜を有する
    特許請求の範囲第5項に記載の逆行反射性シー
    ト。
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