KR100787410B1 - 재귀 반사 큐브 코너 시트 - Google Patents

Abstract

재귀 반사 시트는 투명한 필름과, 착색 표시가 있는 착색 층과, 재귀 반사 큐브 층을 포함한다. 큐브 층은 적어도 두 세트의 교차 홈에 의해 경계가 정해지는 복수의 큐브 코너 요소를 구비한다. 큐브 코너 요소의 적어도 일부에는 금속 필름이 배치되어 있다. 착색 층은 투명한 필름과 큐브 층 사이에 개재되어 있으며, 적어도 한 세트의 교차 홈과 정렬되는 착색 표시를 구비한다.

Description

재귀 반사 큐브 코너 시트{RETROREFLECTIVE CUBE CORNER SHEETING}

본 발명은 재귀 반사 물품에 관한 것이다. 본 발명은 다수의 큐브 코너 요소를 갖는 재귀 반사 시트에 대한 특정 용례를 포함한다.

재귀 반사 재료는, 시야 표면상에 입사하는 광선을 수용하여, 광선이 광원을 향해 역으로 반사되게 광선 방향을 변경시키도록 구성되어 있다. 재귀 반사 재료는 일반적으로 재귀 반사 재료가 부착되는 물품의 저조도 가시성(low light visibility)을 개선하도록 사용된다. 이러한 재료는 교통 표지로부터 자전거 반사경에 이르기까지 다양한 용례에 사용되고 있다. 저조도 가시성을 개선함으로써, 재귀 반사 재료는 안전성을 향상시키고, 장식으로서의 기능을 하며, 일반적으로 선명도를 증가시킨다.

알려진 두 타입의 재귀 반사 재료로는 미소구체계 시트와 큐브 코너 시트가 포함된다. "비드부착(beaded)" 시트로 종종 지칭되는 미소구체계 시트는 통상적으로 적어도 부분적으로 결합재 층에 매립된 복수의 미소구체를 채용하며, 이 미소구체는 관련된 경면 반사 또는 확산 반사 재료(예컨대, 염료 입자, 금속 박편, 증기 코트)를 포함하여 입사광을 재귀 반사시킨다. 그러나, 일반적으로 이러한 시트는 큐브 코너 시트보다 낮은 재귀 반사 효율을 갖는다.

일반적으로, 재귀 반사 큐브 코너 시트는, 실질적으로 평평한 시야 표면과, 복수의 큐브 코너 요소를 갖는 구조 표면을 구비하는 몸체 부분을 포함한다. 각각의 큐브 코너 요소는, 큐브의 정점에서 교차하거나, 큐브 정점이 절두 원추형인 경우에는 최상측 부분으로 수렴하는 3개의 대략 상호 수직한 광학면을 구비한다. 큰 입사각에서의 성능을 개선하도록 경면 반사 코팅으로 구조 표면을 처리하는 것이 알려져 있다. 이것의 예는 증착 코팅된 재귀 반사 시트이다.

큐브 코너 시트는 일반적으로 비드부착 시트보다 훨씬 높은 재귀 반사율을 갖는데, 여기서 재귀 반사율의 단위는 cd/lux/㎡로 표시된다. 그러나, 특정 그래픽 용례에는 높은 재귀 반사율 뿐 아니라 높은 주간 "백색도(whiteness)"가 요구된다. 물체의 백색도는 물체에 대한 3 자극 좌표(X, Y, Z)의 두 번째 값과 관련하여 종종 설명되며, 따라서 캡-Y(cap-Y)로서 지칭된다. 캡-Y 스케일은 완전한 흑색 대상물에 대한 값인 0 내지 완전한 백색 대상물에 대한 값인 100의 범위를 갖는다. 물체의 백색도는 0 내지 1에 이르는 범위의 "휘도율"과 관련하여 종종 설명된다. 실질적으로 재귀 반사율을 저하시키지 않으면서 큐브 코너 시트의 주간 백색도가 증가될 수 있다면, 이러한 시트는 그래픽 용례에서 보다 널리 사용될 수 있다. 알루미늄 또는 기타 금속의 증착 코팅이 구조 표면에 도포되어 있는 큐브 코너 시트는 백색보다는 어느 정도 회색의 외관을 갖는 경향이 있다.

과거에 큐브 코너 시트의 백색도를 증가시켰던 한가지 방법은 시트 상에 백색 잉크를 인쇄하는 것이다. 이러한 인쇄 방법은 투명한 오버레이 층의 외측에 또는 큐브 층의 구조 표면 상에 인쇄하는 것을 포함한다. 이들 방법은 증착 코팅된 큐브 코너 시트의 백색도를 증가시키는 것을 도왔지만, 이들 방법은 시트의 재귀 반사성을 감소시키거나 희생시키는 경향이 있다. 따라서, 해당 기술 분야에서는 재귀 반사율의 저하를 줄이면서 보다 내구성이 좋고, 저렴하며, 제조에 용이한 방법을 필요로 하고 있다.

재귀 반사 시트는 투명 필름과, 착색 표시가 있는 착색 층과, 재귀 반사 큐브 층을 포함한다. 큐브 층은 적어도 두 세트의 교차 홈에 의해 경계가 정해지는 복수의 큐브 코너 요소를 구비한다. 큐브 코너 요소의 적어도 일부에는 금속 필름이 배치되어 있다. 착색 층은 투명 필름과 큐브 층 사이에 개재되어 있으며, 적어도 한 세트의 교차 홈과 정렬된 착색 표시를 구비한다.

도 1a는 재귀 반사 재료의 시트의 상부 사시도이고,

도 1b는 재귀 반사 재료의 시트의 다른 예의 상부 사시도이고,

도 2는 도 1a의 재귀 반사 시트의 일부의 평면도이고,

도 3은 도 1a의 재귀 반사 시트의 일부의 평면도이고,

도 4는 도 1a의 재귀 반사 시트의 일부의 평면도이고,

도 5는 도 1a의 재귀 반사 시트의 정면 단면도이다.

도 1a는 복수의 큐브 코너 요소를 갖는 재귀 반사 재료의 시트(1)의 사시도이다. 도 1a에 도시된 시트(1)는 교통 표지, 의복, 차량 표시, 그리고 그래픽으로 선명도 또는 재귀 반사가 증가되는 것이 유리한 기타 다른 용례를 비롯한 많은 용례에 적합하다. 시트(1)는 오버레이 층(34; 도 5 참조), 재귀 반사 층, 예컨대 시야 평면(33)이 있는 큐브 층(32), 구조 표면(35; 도 3 및 도 5 참조)을 구비한다. 또한, 시트(1)는 이 예에서 평행선의 교차 세트로서 보이는 착색 표시(16)를 포함한다. 도 1b는 큐브 층(32a)이 복수의 방위로 배치되어 있으며, 두 세트의 종방향 띠(3a, 3b)로서 보이는 재귀 반사 재료(1a)의 다른 예이다.

도 2는 시야 표면(33)으로부터 본 재귀 반사 시트의 확대 평면도이며, 여기서는 구조 표면(35)이 상세하게 보인다. 3세트의 평행한 홈(4, 6, 8)이 구조 표면(35)에 형성되어, 각각 정점(10a, 12a)으로 수렴하는 3개의 면을 갖는 큐브 코너 요소(10, 12)를 형성한다. 정점(10a, 12a)은 구조 표면(35)으로부터 돌출하고, 큐브 코너 요소(10, 12)의 최후방 끝이며, (대향하는 홈의 측면이 교차하는 최전방 부분인) 홈(4, 6, 8)의 "바닥" 또는 "교점"은 큐브 코너 요소(10, 12)의 삼각형 베이스를 이룬다. 큐브 코너 요소(10)의 면은 상호 수직한 홈의 측면(4a, 6a, 8a)을 구비하고, 큐브 코너 요소(12)의 면은 상호 수직한 홈의 측면(4b, 6b, 8b)을 구비한다. 용이한 도시를 위하여, 홈(4, 6, 8)의 측면의 일부만이 도 2에 도시되어 있다.

홈의 세트는 약 60°의 사잇각으로 서로 교차한다. 큐브 코너 요소의 면은 실질적으로 평탄하고, 금속화될 경우에 높은 경면 반사율과 작거나 무시할 수 있는 확산 반사율을 특징으로 한다. 예시한 바와 같이, 큐브 코너 요소(10, 12)는 3세 트의 홈(4, 6, 8)에 의해 경계가 정해진다. 2세트의 홈에 의해 경계가 정해진 큐브 코너 요소도 알려져 있다.

도 3은 재귀 반사 시트의 일부의 평면도이다. 단순화를 위하여, 재귀 반사 시트(14)의 일부는 평행한 홈(4, 6, 8)에 의해 형성되는 것으로 도시되어 있다. 홈(4, 6, 8)이 약 60°의 각도로 도시되어 있지만, 기타 적합한 각도가 사용될 수 있다. 재귀 반사 시트(14)는, 홈(4)과 실질적으로 정렬되는 2개의 평행한 마킹(18)의 형태로 도시되어 있는 착색 표시(16)를 갖는다. 착색 표시(16)는 시트(14)의 나머지 부분에 대해서도 반복되어, 주간 시야를 위한 착색성이 개선된다. 일례에서, 착색 표시(16)는 시트(14)의 캡 Y 값을 증가시키도록 백색으로 채색된다. 착색 표시(16)는 점의 세트, 또는 기타 적합한 형상을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 이러한 특징부는 한 세트 이상의 홈(4, 6, 8)과 실질적으로 정렬된다. 착색 표시(16)를 한 세트 이상의 홈과 정렬시킴으로써, 소정의 착색 증가에 대해 재귀 반사성은 그다지 희생되지 않는다. 또한, 착색 표시(16)를 한 세트 이상의 홈과 정렬시키면, 단위 표면적에 걸친 주어진 양의 착색에 대한 재귀 반사율이 증가된다. 도 1b의 예에서, 표시는 한 세트의 종방향 띠, 예컨대 띠(3a)의 하나 이상의 홈과 정렬된다. 표시가 양 세트의 종방향 띠(3a, 3b)의 하나 이상의 홈과 정렬되는 것이 고려된다.

도 4는 도 1a의 재귀 반사 시트의 일부의 평면도이다. 도 4에 도시된 시트(1)의 부분은, 착색 표시(16)가 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이 두 세트의 평행한 띠(18, 22)를 구비하는 것을 제외하고는 도 3과 유사하다. 도 4의 실시예에서, 각 세트의 띠는 여전히 홈 세트(4, 6, 8) 중 하나와 실질적으로 정렬되어 있다. 예컨대, 띠(18)는 홈(4)과 정렬되어 있고, 띠(22)는 홈(8)과 정렬되어 있으며 시트(1)의 길이에 걸쳐 연장된다. 따라서, 띠(18, 22)는 소정의 각도(θ)로 교차하며, 이것은 홈(4, 8) 사이의 교차 각도와 실질적으로 동일하다. 당업자는 착색 표시(16)가 홈 세트와 동수의 띠 세트를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일례에서, 띠(18, 22)는 약 0.1㎜ 내지 약 2.0㎜에 이르는 균일한 폭을 갖는다. 추가로, 착색 표시는 다른 범위도 가능하지만 10% 내지 80 %에 이르는 범위의 재귀 반사 표면의 부분을 덮는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 재귀 반사 시트(24)의 정면 단면도이다. 시트(24)는 베이스 층(26), 접착제 층(28), 금속 층(30), 큐브 층(32) 및 오버레이 층(34)을 구비한다. 바람직하게는, 베이스 층(26)은 접착제 층(28)에 부착되는 실리콘 코팅된 박리 라이너와 같은 라이너이다. 일례에서, 접착제 층(28)은 감압성 접착제이지만, 접착제 층(28)은 임의의 적합한 접착제일 수도 있다. 한가지 구체적인 예는 점성이 있는 아크릴 감압성 접착제이다. 또한, 접착제 층(28)은 금속 층(30)에 부착되고, 이 금속 층은 바람직하게는 큐브 층(32) 상에 적층되는 증착 알루미늄 코팅일 수 있다. 큐브 층(32) 상에 스퍼터 코팅된 티타늄 금속과 같은 적합한 프라이머 재료의 사용은 증착의 접착성을 향상시키는 것으로 확인되었다. 알려진 바와 같이, 층(30)과 같은 금속 층의 사용은 큐브 층(32)의 입구 경사를 증가시킨다.

큐브 층(32)은 광을 그것의 광원을 향해 역으로 반사시키도록 되어 있는 임의의 적합한 큐브 층일 수 있는데, 예컨대 큐브 층은 폴리카보네이트로 형성될 수 있다. 선택적으로, 큐브는 에폭시 아크릴레이트 복사 경화성 수지로 주조될 수 있다. 일례에서, 큐브 층(32)은 실질적으로 평평한 시야 표면(33)과 구조 표면(35)을 구비하지만, 기타 시야 표면이 고려될 수도 있다. 또한, 큐브 층(32)은 도 2의 큐브 코너 요소(10, 12)와 같은 큐브 코너 요소를 포함할 수 있으며, 이들 요소는 재귀 반사율이 보다 넓은 범위의 입사각에 걸쳐 향상되도록 서로에 대해 경사져 있다.

오버레이 층(34)은 실질적으로 투명한 커버 필름(36), 착색 층(38), 착색 표시(16)를 구비한다. 일례에서, 오버레이 층(34)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 코폴리에틸렌 테레프탈레이트의 층(PET/COPET)과 같은 폴리에스테르 및 코폴리에스테르의 층으로 구성된다. "코폴리에틸렌 테레프탈레이트"("COPET")라는 용어는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와, 이소프탈레이트와 같은 다른 모노머의 코폴리머를 지칭한다. 오버레이 층(34)은 두 수지를 동시 압출시킴으로써 형성된다. 예시적인 폴리에스테르 재료는 미국 테네시주 킨스포츠에 소재하는 Eastman Chemical Company로부터 상업적으로 시판되는 것을 포함한다. 예시적인 코폴리에스테르 재료는 미국 테네시주 킨스포츠에 소재하는 Eastman Chemical Company로부터 Spectar Copolyester 14471, Eastar PCTG Copolyester 5445, Eastar Copolyester GN071이라는 제품명으로 시판되는 것이 있다. 적합한 코폴리에스테르 재료는 미국 미네소타주 세인트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니(3M)로부터 "80/20"라는 제품명으로 제조되는 것이 있다. 이 예에서, 오버레이 층(34)은 PET/COPET이며, 여기서 층(36)은 PET이고, 층(38)은 COPET이다. 오버레이 층(34)은 2개의 층으로 구성되는 "겹층(bilayer)"으로 지칭될 수 있다. 알 수 있듯이, 착색 표시(16)는 요소로부터 보호되는 오버레이 층(34)의 표면에 배치되어 있다. 이러한 착색 표시의 부착은 로토그라비어(rotogravure) 인쇄 작업의 사용에 의해 달성될 수 있다. 당업자는 이 방법을 이용하여 그라비어 실린더를 용이하게 설계 및 절삭하고, 이 COPET "겹층"을 인쇄할 수 있다. 선택적으로, 착색 표시(16)는 큐브 층(32) 상에 배치될 수 있다.

필름(36)은 외부 노출에 적합하게 되어 있다. 따라서, 필름(36)은 자외선, 물 및 충격에 대한 저항성을 가질 수 있다. 또한, 필름(36)은 약 -30℃ 내지 약 60℃ 이상에 이르는 범위의 온도에 노출되기에 적합하다. 일례에서, PET 필름(36)은 자외선(UV) 안정제를 포함한다. 예컨대, 층(36)은 트리아진 UV 흡수제를 포함할 수 있는데, 이 흡수제는 300 내지 360㎚ 사이에서 피크인 광역의 UV 흡수와 낮은 휘발성을 특징으로 하여, 낮은 색상, 우수한 영속성, 고온 안정성 및 UV 안정성의 조합을 제공한다. 이러한 트리아진 UV 흡수제의 하나는 미국 일리노이주 바타비아에 소재하는 Cytec Industries로부터 제품명 Cyasorb UV-1164로 시판되는 것이 있다. 추가로, 또는 UV 안정제 대신에, 다른 형태의 첨가제가 층(36)에 첨가되어 층을 광으로부터 보호할 수 있다. 이러한 첨가제의 한 가지 예로는 힌더드 아민 광 안정제(HALS)가 있다. 한 세트의 HALS 조성물은, 히드록시피페리딘과 트리아진 또는 숙신산의 중축합 생성물을 비롯한 치환된 히드록시피페리딘으로 제조되는 중합체 화합물을 함유하는 것들이 있다. 특정 HALS 화합물은 숙신산과 1-(2-히드록시메틸)-2,2,6,6-테트라메틸-4-히드록시피페리딘의 중축합 생성물이다. 적합한 HALS 조성물의 한 군은, 예컨대 미국 뉴욕주 태리타운에 소재하는 Ciba 사로부터 제품명 ("Tinuvin 622"와 같은) "Tinuvin"으로 상업적으로 시판되는 것이 있다. 추가로, UV 안정제와 HALS는 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있으며, PET 층(36)과 COPET 층(38) 중 어느 하나 또는 모두에 첨가될 수 있다.

착색 층(38)은 투명하며, 착색 표시(16)를 포함한다. 착색 층(38)은 무색(채색되지 않음)일 수도 있고, 시트(24)에 시각 효과를 더하도록 채색될 수도 있다. 예컨대, 시트(24)가 정지 표시로서 사용될 경우, 착색 층(38)은 적색으로 채색될 수 있다. 선택적으로, 층(36, 38)은 채색될 수 있다. 또한, 큐브 층(32)도 채색될 수 있다. 바람직하게는, 오버레이의 내면은 색상이 인쇄되고, 착색 표시(16)로 덮여 있다. 층(38)은 바람직하게는 COPET로 구성되며, 예에서 PET보다 인쇄하기에 용이하다. 전술한 로토그라비어 방법에 추가하여, 착색 표시(16)는 해당 기술에 알려진 방식으로 층(38) 상에 스크린 인쇄될 수 있다. 한 예에서, 표시용으로 사용된 잉크는 그것이 인쇄되는 COPET 층과 적합한 이산화티탄 염료를 기초로 한 비닐이다.

층(34)이 PET/COPET 겹층으로서 설명되어 있지만, 층(34)은 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)와 같은 다른 재료로 구성될 수도 있다. 이 예에서, 층(34)은 단층이다. 추가의 예에서, 층(34)은 폴리우레탄이다. 단층은 첨가제를 포함할 수 있다. 단층을 갖는 예에서, 착색 표시는 단층 상에서 층(34)의 외면 또는 층(34)과 큐브 층(32) 사이의 내면에 배치되어 있다.

일단 착색 표시(16)가 오버레이 층(34) 상에 인쇄되면, 오버레이 층(34)은 큐브 층(32)에 적층, 예컨대 가열 적층되거나, 기타의 방식으로 부착되어 재귀 반사 시트(24)를 형성한다. 이러한 적층(lamination)은 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있으며, 이는 해당 분야에 알려져 있다. 가열 적층은 PET/COPET를 구비한 재귀 반사 시트에 특히 유리하다. 표시가 COPET 층 상에 인쇄되는 경우, 잉크 내의 용매는 COPET 층의 약간의 결정화를 야기할 수 있으며, 그에 따라 층을 어느 정도 흐르게 한다. (예컨대 가열 적층 중에) 결정질 COPET를 재가열하면, COPET가 비정질 상태로 변환될 수 있으며, 그에 따라 층의 투명도가 증가된다. 추가로, PET 층과 COPET 층 사이의 접합은 가열 적층을 겪을 때 개선될 수 있다.

전술한 교시에 따른 예시적인 재귀 반사 시트는 다음과 같이 준비된다. 이산화티탄 염료를 함유한 비닐계 잉크로 PMMA 오버레이 필름을 인쇄하였다. 인쇄 패턴은 큐브 층의 홈과 정렬되게 의도적으로 설계한 크로스해치를 갖게 하였다. 다음에, 표준 열처리 방법을 이용하여 폴리카보네이트 큐브 층을 준비하였다. 표준 가열 적층 기법을 이용하여 큐브 층에 오버레이 층을 적층하였고, 오버레이 층의 인쇄면이 큐브 층과 마주하는 것을 보장하면서, 인쇄 표시를 오버레이 아래에 매립하였다. 다음에, 큐브 층의 대향면을 티탄과 같은 금속 프라이머로 스퍼터 코팅함으로써 초벌칠하였다. 일단 초벌칠을 완료한 후에, 초벌칠된 표면 상에 알루미늄의 층을 증착시켰다. 재귀 반사 시트를 완성하도록 큐브 층의 금속면에 접착제를 도포하였다.

다른 예에서, 동일 공정을 사용하였지만, PET/COPET 겹층을 PMMA 오버레이 층으로 대체하였다. PET/COPET 겹층은 PMMA에 비해 장점을 갖는다. 예컨대, PET/COPET는 PMMA보다 통상적으로 저렴하며, 큐브 층에 오버레이 층(34)을 가열 적층할 때 추가의 평평한 필름을 필요로 하지 않는다. 또한, PET/COPET는 취성이 없어서, 균열되는 경향이 적다.

본 발명을 특정 실시예를 참고로 설명하였지만, 당업자는 첨부된 청구범위에 의해 정해질 수 있는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 개략적인 부분과 상세한 부분에 있어서 변경이 있을 수 있다는 것을 인지할 것이다.

Claims (35)

1. 시야 표면과, 복수의 큐브 코너 요소가 있는 구조 표면을 구비하며, 상기 큐브 코너 요소는 평행한 홈의 2 이상의 교차하는 세트에 의해 경계가 정해지며, 큐브 코너 요소의 일부 또는 전체에 배치되는 금속 필름을 더 구비하는 큐브 층과,

   큐브 층의 시야 표면에 결합된 후면과 전면을 갖는 실질적으로 투명한 오버레이 층과,

   상기 오버레이 층 상에 배치되는 1 세트 이상의 평행한 띠 형태의 착색 표시

   를 포함하는 재귀 반사 큐브 코너 시트로서,

   상기 착색 표시는 오버레이 층의 후면과 큐브 층의 시야 표면 사이에 배치되고, 한 세트 이상의 홈과 정렬되는 것인 재귀 반사 큐브 코너 시트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 착색 표시는 확산 반사성을 갖는 것인 재귀 반사 큐브 코너 시트.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서, 상기 착색 표시는 큐브 층의 시야 표면의 10% 내지 80%를 덮는 것인 재귀 반사 큐브 코너 시트.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제

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