KR0152071B1 - 고효율 역반사 재료 - Google Patents

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KR0152071B1
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칼 넬슨 존
콥 쥬니어 샌포드
Original Assignee
도날드 밀러 셀
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴퍼니
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Abstract

투명한 표면층과 반사 소자열(素子列)을 포함하는 역반사 재료에 있어서, 상기 각 반사 소자는, a) 길이가 L인 장방형 기저부, b) 상기 길이 L보다 짧은 길이 Y의 교차선이 있는 상호 대략 수직인 2개의 사각형면, c) 상기 사각형면에 대략 수직인 삼각형면, d) 상기 장방형 기저부에 수직인 평면에 의하여 약 sin-1(0.25/n) 내지 약 sin-1(1/n)(여기서, n은 반사 소자의 굴절률) 범위의 각 α를 형성하는 비수직 삼각형면을 구비하며, 상기 사각형면, 상기 삼각형면 및 상기 비수직 삼각형면은 상기 장방형 기저부와 교차하고, 상기 삼각형면과 사각형면은 그 사이에서 큐브 코너를 형성하고, 상기 비수직 삼각형면과 상기 사각형면은 그 사이에서 비직교 코너를 형성하며, 상기 반사 소자는 상기 표면층과 인접한 이들의 기저부와 함께 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.

Description

고효율 역반사 재료
제1도는 본 발명의 반사 재료의 부분 개략 투시도.
제2도는 본 발명의 반사 재료의 한가지 실시예에 대한 부분 평면도.
제3도는 제2도의 재료에 대한 측면도.
제4도는 제2도의 4-4선을 따라 절취한 수직 단면도.
제5도는 본 발명의 역반사 재료의 다른 실시예에 대한 개략 부분 수직 단면도.
제6도는 역반사 소자의 개략 수직 단면도.
제7도는 통상의 반사 재료 및 화이트(White)의 반사 재료와 본 발명의 반사 재료의 반사율의 비교 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 역반사 재료 20 : 반사 소자
22 : 장방형 기저부 24,25 : 사각형면
28 : 수직 사각형면 29 : 공통 기저부
30 : 비수직 삼각형면 32 : 비직교 코너
34 : 큐브 코너 40 : 커버 시트
42 : 입사 광선 50 : 홈
60 : 배킹 재료
본 발명은 역반사체에 관한 것으로, 구체적으로 말하자면 큰 입사각으로 한 방향으로 지향되는 성질을 갖는 역반사체에 관한 것이다.
고속 도로의 표시, 가로 표시, 포장 도로의 마커(markers) 등을 만드는 데는 주로 역반사 재료가 사용된다. 역반사 재료는 비수직인 입사 광원을 향해 빛을 반사시키는 특성이 있다. 이러한 종래의 반사는 거울 반사를 일으키는 반사경이나, 모든 방향으로 입사광을 산란시키는 확산 반사면과는 구별되어야 한다.
큐브 코너형(cube-corner type) 반사 소자를 채용하는 역반사 재료는 이 기술 분야에 잘 알려져 있다. 큐브 코너 반사 소자는 방(房)이나 입방체의 모서리에 의해 형성되는 구조와 같이, 하나의 모서리에서 3개의 상호 수직인 측면이 만나는 3면체 구조이다. 큐브 코너형의 소자로써 통상 달성되는 역반사는 총내부 반사원리에 의한다. 투명한 큐브 코너 소자는 일정각의 입사 광선을 받아 동일 방향으로 다시 되돌린다(예컨대, 미국 특허 제3,924,929호와 제4,672,089호 참조).
통상, 큐브 코너형의 역반사 재료는 가시광의 입사각이 커질수록 반사율은 점차 작아진다. 일반적으로, 그러한 재료는 약 20°이상의 입사각에서 반사율이 크게 소실되는데, 그 입사각이 약 40°이상으로 되면, 그 반사율의 거의 전부가 소실된다. 입사각은 역반사성의 판상 재료의 표면에 수직인 선으로부터 측정된다.
큐브 코너의 역반사 특성을 이용하기는 하지만, 큰 입사각에서도 그 효율이 유지되는 역반사 재료는 화이트(White)의 미국 특허 제5,349,598호에 개시되어 있다. 상기 화이트의 특허에 기재된 역반사 재료는 입사광에 거의 평행한 표면으로부터 역반사를 일으킬 수 있다. 화이트의 특허에 기재된 역반사 소자는 장방형 기저부와, 이 기저부와 45°각도로 만나는 2개의 상호 수직인 장방형면 및 이 장방형면에 수직인 2개의 평행한 삼각형면을 구비하고 있는 반사성이 있고 투명한 정삼각형 프리즘이다.
상기 화이트의 특허는 큰 입사각의 역반사 재료의 사용에 관한 문제점의 해결에 있어서는 성공적이지만, 상기 역반사 소자에는 결점들이 있다. 화이트의 역반사 소자들간에 요구되는 수직 절삭(vertical cut)은 빛을 역반사시키는 재료의 유효 면적(유효 부위)을 25내지 50% 상실시키는 원인으로 되고 있다. 각개 반사소자의 각 단부에 있는 2개의 평행한 수직면의 존재로 인하여 성형(molding) 작업이 어렵게 된다. 상기 수직면은 몰드(mold)로부터 반사판을 꺼내는 데 도움을 주기 위한 보조각을 제공하지 않는다. 그 결과, 몰드로부터 반사 재료를 탈형시킬 때, 각 연반사 소자에 큰 응력이 발생된다. 그러한 응력은 각 역반사 소자로 하여금 변형을 일으키게 하여, 목적하는 역반사 재료의 역반사 양식에 변화가 일어나는 원인이 된다.
상기 화이트의 설계를 비롯한 다수의 큐브 코너 설계는 각 역반사 소자에 대하여 유효 구경(口徑)을 얻기 위한 설계가 되어 있지 않다. 예를 들자면, 경사진 3면 큐브 코너 재료의 각개 소자의 유효 구경은 대략 40%일 수 있고, 화이트 설계의 소자의 유효 구경은 대략 70%이다.
그러므로, 큰 입사각에서 효과적인 개선된 역반사 재료에 대한 요구가 상존하고 있다. 나아가, 반사 소자의 유효 개공률과 반사판 유효 면적이 크고, 공업적인 성형 기술로 용이하게 성형되는 설계의 역반사 재료가 요구되고 있다.
본 발명은 큰 입사각에서 역반사율이 개선된 역반사 재료를 제공한다. 본 발명의 역반사 재료로 된 반사 소자에는 각각 수직으로부터 경사진 삼각형면이 있다. 이 경사진 삼각형면은 그의 광학적 장점 이외에, 그 역반사 재료를 성형할 때에도 도움을 준다.
본 발명의 역반사 재료는 투명한 표면층과 여러 줄의 반사 소자로 구성되고, 상기 각 반사 소자는 길이가 L인 장방형 기저부, 길이가 Y(상기 L 미만임)인 교차선을 갖는 서로 대략 수직인 2개의 사각형면, 이 사각형면에 대략 수직인 삼각형면 및 상기 기저부에 수직인 평면과 α각을 이루는 비수직의 삼각형면을 포함하며, 상기 α각은 sin-1(.25/n) 내지 sin-1(.9/n)이 좋고, 약 sin-1(.35/n) 내지 sin-1(.9/내지)인 것이 더 좋다[각 식에서, n은 반사 소자의 굴절률]. 상기 비수직 삼각형면과 사각형면은 이들 사이에 비직교 코너를 형성하는데, 상기 반사 소자는 표면층과 인접한 기저부와 함께 정렬되어 있다.
또한, 본 발명의 역반사 재료들은 각각 상기 반사체에 의해 소정의 양식 또는 발산(發散) 방식으로 역반사된 빛을 분산시키도록 주문 생산될 수도 있다. 본 발명의 반사 소자는 2개조의 수직 교차하는 평행한 홈으로 형성된다. 제1조인 V자형 홈에는 제1 및 제2면이 있고, 제2조의 홈에는 상기 표면층에 대략 수직인 제3면 및 상기 표면층에 비수직인 제4면이 있다. 상기 제1, 제2 또는 제3조의 면 중 적어도 하나에는 반복 양식으로 동일조의 홈 측면각과 상이한 최소한 하나의 홈 측면각을 반복하여 포함하고 있다. 역반사 소자열(素子列)은 소군(小群)과 부열(副列)로 이루어져 있고, 이들은 각각 특수한 양식으로 입사광을 역반사시키는 복수 개의 특수한 형상으로 된 복수 개의 큐브 코너 소자로 구성되어 있다. 이들 형상 중 최소한 1개는 비직교형 큐브 코너인데, 이는 그 소자의 적어도 1개의 면이, 소자 내에서 모든 이면각(二面角)이 직교하는데 요구되는 각도와 상이한 각도로 경사된다는 것을 의미한다. 상기 이면각이 모두 직교하는 것은 아니지만, 그러한 구성도 본 명세서에서는 여전히 큐브 코너로서 취급한다. 그 이유는 그 구성이 형상 및 기능에 있어서 직교형 큐브 코너와 매우 흡사하기 때문이다.
홈의 측면각은 홈의 측면과, 상기 홈의 길이에 대하여 평행하고 2개조의 교차 홈의 바닥 연부에 대하여 수직 연장되는 평면 사이의 각이라고 정의된다. 홈 바닥이 동일 평면상에 있지 않을 경우, 기준면은 투명한 표면층의 정면(즉, 통상 관찰자에 면하는 반사 재료의 측면)이다. 따라서, 그 기준면은 홈의 길이에 대하여 평행하며, 투명한 표면층의 정면에 대하여 수직이다. 예를 들면, 사각형면을 형성하는 V자형 홈의 제1면 및 제2면의 경우에, 홈의 측면각은 수직 이등분선 소자에 대하여 대략 45°의 각으로 된다. 제3의 대략 수직인 삼각형면과 제4의 비수직면을 이루는 홈들의 경우에, 홈의 측면각은 각각 약 0° 및 α각으로 되게 된다.
본 명세서에서는 대략 수직이거나 대략 수직이라는 용어를 사용하고 있지만, 이면각이 정확히 90°인 본 발명의 역반사 재료(시트)의 실시예도 본 발명의 범위내에 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.
제1도를 참조하면, 역반사 재료(10)에는 커버 시트(cover sheet: 40)에 인접한 반사 소자(20)가 있는 것으로 도시되어 있다. 이 반사 소자(20)에는 길이가 L인 장방형 기저부(22)와 한 쌍의 사각형면(24,25)이 있다. 이 사각형면(24,25)은 길이가 Y인 선(26)을 따라 교차한다. 또한, 반사 소자(20)에는 기저부(22)에 대략 수직으로 놓인 수직 삼각형면(28)과 상기 기저부(22)에 수직인 평면으로서 각 α를 이루는 비수직 삼각형면(30)이 더 포함된다. 상기 각 α는 제4도와 제6도에서 가장 잘 나타나 있다.
사각형면(24,25)과 삼각형면(30)은 비직교형 코너(32)를 형성한다. 사각형면(24,25)과 수직면(28)은 큐브 코너(34)를 형성한다.
상기 역반사 재료(10)의 전체 내부 반사 특성의 일례가 제1도에 도시되어 있는데, 입사광의 광선(42)이 커버 시트(40)에 입사되어 반사 소자(20)에 부딪치는 것으로 나타나 있다. 광선(42)은 삼각형면(28)으로부터 사각형면(25) 내지 사각형면(24)까지의 내부 반사에 의하여 반사되어, 커버 시트(40)를 통하여 역반사 광선(44)으로 되어 광원쪽으로 되돌려진다.
제2도 내지 제4도를 참조하면, 반사 소자(20)는 제2도에 도시한 바와 같이 비수직 삼각형면(30)이 이웃하는 반사 소자(20)의 수직 삼각형면(28)에 인접하는 모양으로 여러 줄로 균일하게 배열된다. 이러한 배열은 유효 면적이 큰, 즉 역반사가 일어나는 커버 시트(40)의 면적비가 비교적 큰 역반사기를 생성한다. 제2도 내지 제4도의 실시예에 있어서, 이웃하는 삼각형면(30,28)은 공통의 기저부(29)를 공유한다. 제4도에 있어서, 삼각형면(28,30)은 홈(50)을 형성한다. 채널(도시되어 있지 않음)이 여러 줄의 반사 소자(20) 사이의 좌측에 있을 경우, 상기 역반사 재료(10)는 여전히 작용 가능하지만, 그 유효 면적이 감소되므로 그 효율은 떨어진다.
제4도에 도시한 본 발명의 실시예에 있어서, 반사 소자(20)는 신호 발생 재료(64)에 역반사 재료(10)를 부착시키는 데 사용되는 접착층(62)이 있는 배킹 재료(backing material: 60)에 부착된다. 또한, 제4도에는 각 α, 길이 L과 Y, 그리고 깊이 D가 되시되어 있다. 제2도에는 반사 소자(20)의 폭 W가 도시되어 있다.
제5도를 참조하면, 본 발명의 별도의 실시예를 나타내는 개략 단면도가 도시되어 있다. 즉, 수평 방향으로의 개선된 각정도(角精度)를 가능하게 하는 역반사 재료(70)의 부분도가 도시되어 있다. 그러한 개선된 각정도는 예컨대, 포장 도로 마커 또는 수직 장벽 표시기에 있어서 중요하다. 각정도가 낮은 역반사 재료는 대략 그 광학 축선상에 집중되는 좁은 각도 범위 내에서 상기 재료에 부딪치는 빛만을 밝게 역반사시키게 된다. 각정도는 입사각의 평면에 대하여 수직인 평면 내에서 측정된다. 예를 들면, 고속 도로에 있는 포장 도로 마커에 있어서, 입사각은 자동차 헤드라이트로부터 그 도로 마커까지의 광선과, 그 도로 마커 내의 반사 확산면에 대하여 수직인 선 사이에 이루는 각이다. 각정도는 그 도로 마커가 역반사기로서의 효늘을 갖고 있는 한도 내에서, 반사면에 대하여 수직인 선으로부터 먼 방향을 비롯하여 어떠한 방향에서라도 가장 큰 각도라고 정의되는 확산각이다.
제5도에 있어서, 기저부(71)가 있는 반사 소자(72,74)가 도시되어 있다. 반사 소자(72)에는 대략 °90를 이루도록 교차하는 한 쌍의 삼각형면(76)이 있다. 이등분선(78)은 삼각형면(76) 사이의 각을 이등분하며, 대략 90°로 기저부(71)와 교차한다. 이러한 구성은 제1도 내지 제4도의 구성과 유사하며, 본 명세서에서는 때에 따라 수직 이등분 소자라 부르기도 한다.
상기 반사 소자(74)에는, 이등분선(82)을 가진 대략 직각을 이루도록 교차하는 한 쌍의 사각형면(80)이 있다. 이등분선(82)은 대략 90°가 아닌 각으로 기저부(71)와 교차한다. 각 β는 기저부(71)에 대한 수직선과 이등분선(82) 사이의 각이다. 이와 같은 소자들은 때에 따라 경사진 이등분선 소자라 부르기도 한다.
개선된 각정도를 갖도록 설계된 역반사 재료는 몇 가지 소자를 포함하는데, 그러한 소자의 일부 또는 전부는 반사 소자(74)와 같이 경사진 이등분선 소자들이다. 예를 들자면, 각 β는 모든 소자에 대해 동일한 각이 될 수 있고, 불규칙적으로 변화될 수 있거나, 균일하게 변화될 수도 있으며, 특정의 최종 용도를 위하여 다수의 반복적 또는 불규칙적 양식으로 설계될 수 있다.
제6도를 참조하면, 반사 소자(120)의 개략도가 도시되어 있다. 반사 소자(120)는 길이가 Y인 교차선(126)보다 긴 길이 L의 장방형 기저부(122)를 구비한다. 이 장방형 기저부(122)와 교차선(126) 사이에는 그 기저부(122)로부터 수직면(123)을 향해 반사 소자(120)로 기울어진 비수직 삼각형면(130)이 있다.
각 α는 역반사 재료의 임계각보다 크지 않은 것이 좋다. 그 범위는 일반적으로 약 6°내지 약 65°의 범위 내에 있다. 제6도에 나타낸 바와 같이, 입사광이 입사각 Ⅰ로 반사 소자(120)의 표면에 부딪치는 경우, 스넬의 법칙(Shell's law)에 따라 입사광은 상기 반사 소자(120)의 굴절률 n에 의해 결정되는 각 R로 굴절된다. 여기서, R=sin-1(sin I/n)이다. 실제 사용할시에, 각 α와 R는 반사 재료에 대하여 목적하는 각 I와 동일한 것이 좋다. 표1은 n=1.492인 아크릴 수지 및 n=1.586인 폴리카르보네이트 수지에 대하여 산출한 여러 가지 입사각 I에 대한 각 R을 나타내고 있다.
Figure kpo00002
길이 Y가 (0.5)(D)tan(α)이고, 길이 L이 (D)tan(α)인 경우, 100% 유효한 역반사 개공이 거의 달성되게 된다. 상기 유효 개공은 광선을 역반사시키는데 이용되는 반사 소자의 부분을 각각 지칭한다. 몇가지 종래 기술의 구성에 있어서, 반사 소자에는 광선을 역반사시키는데 사용되지 않는 크기가 큰 다크 또는 데드 스포트(large dark or dead spots)가 있다.
반사 소자와 표면층 재료는 굴절률 n이 상이하도록 선택될 수 있지만, 이 상이한 굴절률은 일반적으로 설계를 복잡하게 만든다. 따라서, 반사 소자와 커버 시트 재료는 굴절률이 동일한 것이 좋다.
상기 커버 시트와 반사 소자를 만드는데 유용한 재료는 칫수 안정성과 내구성 및 내후성이 있으며, 목적하는 형상으로 용이하게 변형 가능한 재료인 것이 좋다. 그러한 적당한 재료의 예로서는 롬 앤드 하스(Rohm and Hass)의 플렉시글레스(Plexiglas) 수지와 같이 굴절률이 약 1.5인 아크릴류, 굴절률이 약 1.6인 폴리카보네이트류, 영국 특허 제2,027,441호에 개시되어 있는 반응성 물질, 폴리에틸렌계 이오노머류(ionomers: SURLYL이란 상품명으로 시판 중임), 폴리에스테류 및 셀룰로오즈 아세테이트 부티레이트류 등이 있다. 커버 시트로서는 UV 흡수제 또는 필요한 기타 첨가제가 포함될 수 있다.
적합한 배킹층(backing layer)은 착색 재료 또는 비착색 재료를 비롯한 투명하거나 또는 불투명한 재료로부터 만들 수 있는데, 이 재료는 역반사 소자(20)와 함께 밀봉 결합될 수 있다. 적합한 배킹층 재료로는 알루미늄 판재, 아연도장(亞鉛塗鋼), 그리고 폴리메틸 메타크릴레이트류, 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리비닐 플루오라이드류, 폴리카르보네이트류, 폴리비닐 클로라이드류 등의 중합체 재료 및 이들과 기타 재료로 구성된 각종 적층물을 들 수 있다.
본 발명의 역반사 재료는 투명한 플라스틱 재료로 또는 이들 재료를 이용한 엠보싱 성형(embossing), 캐스팅 성형(casting), 타발 성형(stamping) 또는 기타 성형법을 비롯한 여러 가지 방식으로 마련될 수 있다. 이들 각 방법에 있어서, 각 소자의 비수직 삼각형면은 상기 재료로부터 성형 수단의 제거를 용이하게 하기 위한 탈형면(脫型面: relief surface)을 제공함으로써 역반사 재료를 제조하는데 도움을 준다.
한 가지 특히 유용한 제조 기법으로서는, 서로 수직인 2개의 방향에서 홈을 깎아내어 모형(母型: master mold)을 형성하는 방법이 있다. 하나의 홈 형상은 선단각(先端角)이 약 90°인 대칭 공구로 깎아 만든다. 다른 방향에서의 홈은 수직 측벽(면 30)과 탈형면(면 28)을 형성하는 외날 바이트[offset tool]에 의해 절삭된다. 일반적으로, 사각형면(24,25)을 형성하기 위해 절삭되는 약 90°홈은 깊이가 D이고 폭 W은 약 2D에 상당한다. 따라서, 반사 소자(20)의 피크 사이의 간격은 약 2D가 된다. D는 통상 약 0.02 내지 약 10mm이다. 소망에 따라, 길이 L은 길이 Y의 2배가 될 수 있다.
이등분선 소자를 포함하는 본 발명의 역반사 재료를 만들려면, 선단각이 약 90°인 대칭 공구에 의해 제1 홈을 절삭해내어 모형을 얻는다. 선단각이 약 90°인 대칭 공구는 어떤 절삭물(수직 이등분선 소자)에 대해서는 대칭각(수직으로부터 45°인 각 측면상의)이고, 다른 절삭물(경사진 이등분선 소자)에 대해서는 다양한 비대칭 각도로 배치된다. 제2 방향에 있어서의 절삭은 전술한 바와 같이 외날 바이트를 사용하여 각 α로 수직 측벽과 탈형면을 형성한다.
각 β 또는 이등분선이 수직으로부터 경사되는 각은 약 5°내지 약 45°인 것이 좋으며, 약 5°내지 약15°인 것이 더 좋다. 이등분선의 경사 정도는 경사방향으로의 각정도의 증대에 상응한다.
주형(鑄型)이 절삭되고 나면, 이것은 음형(陰刑) 제작용의 모형(母型)으로서의 역할을 한다. 이 모형의 복제는 전자 성형 또는 모형 복제용으로 잘 알려져 있는 기타의 기법에 의해 음형으로부터 제작될 수 있다. 이 경우, 투명한 플라스틱 필름 또는 시트를 복제 모형 또는 다이에 압착하여 그 필름 또는 시트 내에 상기 모형의 형상을 본떠내거나 엠보스시킨다. 상기 플라스틱 필름 또는 시트에 생긴 형판(型板)의 깊이를 조정함으로써, 그 모형 형판을 수용하지 않는 필름 또는 시트의 기저부는 제1도의 커버 시트(40)와 같이 최종 역반사 재료용의 투명한 커버 시트로 된다.
반사 소자와 투명 커버 시트의 복합체는 이 복합체를 강화시키고, 먼지 또는 습기로부터 반사 소자를 보호하기 위한 배킹층에 의해 지지될 수 있다. 일반적으로, 배킹층은 불투명성 열가소성 필름 또는 시트로서, 내후성이 양호한 것이 좋다.
이러한 배킹층 필름 또는 시트는 격자식(格子式) 또는 임의의 기타 적합한 구성으로 반사 소자에 밀봉될 수 있다. 상기 밀봉은 자외선 접합, 접학제 등을 비롯한 여러 가지 방법, 또는 반사 소자의 배열상의 불연속 위치에서 가열 밀봉시키는 방법(참조 미국특허 제3,924,929호)에 의해 효과적으로 행할 수 있다. 이러한 밀봉은 흙과 습기의 혼입을 방지하고, 큐브 코너 반사면 주위에 공기 공간의 발생을 방지하는데 중요하다.
필요한 경우, 역반사 소자는 금속화시킬 수 있다. 반사 소자를 금속화시키는 경우, 금속이 상기 반사 소자로부터 빠져나가는 광선을 반사시키기 때문에, 그 반사 소자 주변의 공기 공간은 중요하지 않다.
상기 복합체에 있어서 강도 또는 강성의 추가가 요구되는 경우에는, 폴리카르보네이트, 폴리부티레이트 또는 섬유 보강 플라스틱(FRP)으로 된 배킹층을 사용할 수 있다. 최종 역반사 재료의 가요성의 정도에 따라, 그 재료는 말아서 롤형으로 하거나 절단하여 띠(strips) 모양 또는 다른 적절한 모양으로 만든다. 또한, 상기 역반사 재료는 접착제와 박리판으로 배킹층을 만듦으로써 접착제를 도포하거나 기타 접합 수단을 사용하는 공정을 추가하는 일이 없이 임의의 기체(基體)에 적용시키는데 유용하다.
본 발명의 역반사 재료는 작은 입사각 범위로 최적화시킨 포장 도로용 마커에 사용하는데 특히 유용하다. 예를 들면, 만약 판재가 60°의 입사각에서 최적상태라고 한다면, 그 판재는 도로와 30°각을 형성하는 포장 도로용 마커면에 부착시킬 수 있게 된다. 따라서, 자동차 운전자는 약 60°의 입사각에서 그 재료를 볼 수 있게 된다. 본 발명의 역반사 재료는 약 15°내지 약 90°, 바람직하게는 약 20°내지 약 60°의 계획된 입사각에서 특히 유용하다.
제7도에 도시된 바와 같이, 공지의 큐브 코너 필름과 전술한 화이트의 미국특허에 기재된 필름 및 본 발명의 역반사 재료가 포함된 필름에 대하여 입사각의 함수로서의 역반사율을 측정하였다. 이들 3종의 재료는 굴절률(약 1.5)이 동일한 반사 소자를 사용하여 비교하였다. 공지의 큐브 코너 필름은 스탬(Stamm)의 특허(미국 특허 제3,712,706호)에 기재된 바와 같은 홈 간격이 300㎛인 3면 코너 큐브를 포함하였다. 화이트 명의의 특허 필름은 장방형 기저부를 지나는 홈 간격이 350㎛이고, 평행한 단부면 사이의 홈 간격이 325㎛이며, 인접하는 프리즘 단부면 사이의 공극이 175㎛인 프리즈형 역반사체를 포함하였다. 본 발명의 필름은 장방형 기저부의 한 쪽 방향을 지나는 홈 간격이 350㎛(제2도의 W에 해당)이고, 다른 쪽 방향을 지나는 홈 간격을 228㎛(제4도의 L에 해당)이며, 각 α는 30°(제4도 참조)이었다. 모든 재료의 시료에는 명목상 직교 반사면이 구비되어 있다.
도시된 바와 같이, 공지의 큐브 코너 반사체(곡선 140)에 대한 최대 역반사율은 약 0°내지 약 20°가량의 낮은 입사각에서 얻어지며, 역반사 에너지는 약 40°의 입사각에서 매우 작은 수준으로 강하한다. 60°에서 측정되는 작은 정점은 거울 반사에 기인하는 것으로 보인다. 화이트의 역반사 재료를 사용하는 필름(곡선 142)의 경우, 역반사율은 처음에는 증가하여 약 20°내지 약 80°의 입사각에서는 양호한 결과를 유지한 다음, 입사각이 90°에 접근하면 소멸한다. 본 발명의 역반사 재료(곡선 144)는 20°내지 60°에서 우수한 수준에 달하는 화이트의 구성과 거의 흡사한 모습의 경로를 따르고 있다. 도시된 본 발명의 역반사 재료는 화이트의 특허보다 상당히 높은 절대 값을 나타내며, 또한 약 15°이상의 입사각에서 공지의 큐브 코너 보다 크게 증가된 수준을 나타내었다. 제7도를 구성하는데 사용된 실제의 결과는 표2에 기재되어 있다.
Figure kpo00003
본 발명의 역반사 소자는 1996년 11월 21일자 미국 특허원 제933,470호가 교시하고 있는 바와 같이, 상기 역반사 소자에 의해 역반사된 빛을 소정의 양식 또는 발산 형상으로 분산시키도록 별도로 주문 생산할 수 있다. 사각형면 또는 수직 삼각형면중 적어도 하나는 직교면들 사이에 형성된 큐브 코너내의 모든 이면각이 직교되는데 요구되는 각과는 상이한 각으로 경사시킬 수 있다. 이것은 직교면들을 90°에서 수 분, 수 초만 변경시켜도 충분하며, 이러한 변경은 공구의 각을 약간 변화시킴으로써 달성될 수 있다.
비직교 코너를 형성하기 위한 직교면들의 경사작은 여러 개조에 포함되거나, 반복 부열(副列)로 분할되어 있는 반복 형식 내에 포함된다. 반사체에 의해 역반사되는 빛의 전체 양상, 즉 그 반사체에 대한 발산 윤곽은 상기 부열이 입사광을 역반사시키는 상이한 광 형식의 종합으로 이루어진다. 전체 광 형식에 소정의 형상 또는 윤곽을 제공하도록 각개의 현저한 모양으로 된 광 형식이 선택될 수 있다.
각 α는 전술한 사항을 고려하여 설정하는 것이 바람직하며, 제1, 제2, 제3 홈면은 각각 2개의 사각면과 대략 수직인 면이다. 각각의 반사 소자에 대해 이들 3개의 면은 이들 사이에 큐브 코너를 형성한다. 제1, 제2 및 제3 반복 형식면에 대해 홈 측면각을 반복 부열로 분할시킨 비직교형 큐브 코너를 형성하여 변화시키면 현저한 양상으로 입사광이 역반사된다.

Claims (9)

  1. 투명한 표면층과 반사 소자열(素子列)을 포함하는 역반사 재료에 있어서, 상기 각 반사 소자는, (a) 길이가 L인 장방형 기저부, (b) 상기 길이 L보다 짧은 길이 Y의 교차선이 있는 상호 대략 수직인 2개의 사각형면, (c) 상기 사각형면에 대략 수직인 삼각형면, (d) 상기 장방형 기저부에 수직인 평면에 의하여 약 sin-1(0.25/n)내지 약 sin-1(1/n)(여기서, n은 반사 소자의 굴절률) 범위의 각 α를 형성하는 비수직 삼각형면을 구비하며, 상기 사각형면, 상기 삼각형면 및 상기 비수직 삼각형면은 상기 장방형 기저부와 교차하고, 상기 삼각형면과 사각형면은 그 사이에서 큐브 코너를 형성하고, 상기 비수직 삼각형면과 상기 사각형면은 그 사이에서 비직교 코너를 형성하며, 상기 반사 소자는 상기 표면층과 인접한 이들의 기저부와 함께 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사각형면은 상기 장방형 기저부와 약 45°의 각도로 만나는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 장방형 기저부와 교차하는 서로 수직인 사각형면의 교차각의 이등분선을 각각 갖는 경사진 이등분선 반사 소자를 구비하고, 상기 이등분선은 상기 장방형 기저부에 수직인 선에 의하여 약 5°내지 약 45°의 각 β를 형성하는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반사 소자는 2개조의 수직 교차하는 평행한 홈으로 형성되는데, 제1조인 V-형 홈에는 각각 제1면과 제2면이 있고, 제2조의 홈에는 각각 상기 표면층에 대략 수직인 제3면과 상기 표면층과 상기 표면층에 비수직인 제4면이 있는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
  5. 투명한 표면층과 반사 소자열을 포함하는 역반사 재료에 있어서, 상기 반사 소자의 각각은, (a) 길이 L인 장방형 기저부, (b) 상기 길이 L보다 짧은 길이 Y의 교차선이 있는 상호 대략 수직인 2개의 사각형면, (c) 상기 사각형면에 대략 수직인 삼각형면, (d) 상기 장방형 기저부에 수직인 평면에 의하여 약 6°내지 약 65°범위의 각 α를 형성하는 비수직 삼각형면을 구비하며, 상기 삼각형면과 사각형면은 그 사이에서 큐브 코너를 형성하고, 상기 비수직 삼각형면과 상기 사각형면은 그 사이에서 비직교 코너를 형성하며, 상기 반사 소자는 상기 표면층과 인접한 이들의 기저부와 함께 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사 소자는 약 0.02 내지 약 10mm 사이의 깊이 D를 가지며, 상기 L은 Y의 약 두배인 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
  7. 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 반사 소자는 금속화된 것임을 특징으로 하는 역반사 재료.
  8. 제1항 또는 제8항에 있어서, 배킹층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
  9. 제12항에 있어서, 배킹층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 역반사 재료.
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