KR930003787B1 - 방향성 상(directional image)을 가진 역반사(retroreflective) 시이트 - Google Patents

방향성 상(directional image)을 가진 역반사(retroreflective) 시이트 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

방향성 상(directional image)을 가진 역반사(retroreflective) 시이트
제 1 도는 본 발명에 따른 방향성 상을 가진 역반사 사이트의 일부분의 개략적인 확대 단면도.
제 2 도는 본 발명에 따른 시이트의 투명 유리 미세구체 단일층의 일부분의 약 100배 확대 현미경 사진.
제 3 도는 제 2 도 시이트의 유리 미세구체의 상을 가진 지역의 약 10000배 확대 현미경 사진.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 역반사 시이트 11 : 유리 미세구체
12 : 결합체층 14 : 반사층
18 : 투명 보호필름 20 : 지지 웨브
22 : 공동부(cavity) 24 : 개구부
본 발명은 방향성 상(像)을 가진 시이트, 즉 제한된 관찰 각도 내에서만 볼수 있는 상을 가진 역반사 시이트의 신규한 형태에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 어떤 형태의 역반사 시이트, 또는 역반사 시이트 뒤에 무늬를 가진 다른 형태의 시이트에 레이저를 조절적으로 조사(照射)하는 것을 포함하는 신규한 역반사 시이트 제조방법에 관한 것이다.("역반사(retroreflective)"시이트는, 시이트에 광이 입사되는 각도에 관계없이 넓은 입사 각도 범위에서 광을 광원쪽으로 반사한다).
그래프상(graphic image) 또는 다른 표식이 형성된 형성된 역반사 시이트는, 특히 물품 또는 문서를 확인하는데 유용한 독특한 라벨과 같은 여러가지 중요한 용도에 사용된다. 예를들어, 미국 특허 제 3,154,872호 ; 제 3,801,183호 ; 제 4,082,426호 ; 제 4,099,838호에 기술된 바와같은, 설명(legend)이 인쇄된 역반사 시이트는 자동차판용 확인 스틱커, 및 운전면허증, 정부문서, 사진, 테이프 카세트, 등을 위한 보안 필름으로 사용되었다.
미국특허 제 4,200,875호(발명자 : 갈라노스)는, 마스크 또는 무늬를 통하여 시이트를 레이저 조사함에 의해 "노출 렌즈 타입의 고 이득(gain) 역반사 시이트"(상기 특허의 2컬럼, 3-4행 참조)에 방향성 상을 형성한다. 상기의 "고이득 역반사 시이트"는 결합제층에 부분적으로 매립되고 결합체층 위로 부분적으로 노출된 다수의 유리 미세구체들과 상기 다수의 투명한 유리미세구체들 각각의 매립된 표면에 인접한 그리고 그 표면뒤에 배치된 반사층"을 구비하고 있다.(상기 특허의 1컬럼, 25-32행 참조).
제 1 도의 (12)와 같은 "결합체층"은 "카본 블랙"으로 착색되어 있다(1컬럼, 55행 참조). 그러한 고이득 역반사 시이트"가 레이저 광비임에 대하여 특정각도로 배치된 채로 조사될때, "표적(시이트)가 동일한 각도로 다시 배치된 때만 육안으로 볼 수 있는 "상이 형성된다.(2컬럼, 9-11행 참조). "다수의 미리 선택된 다른 무늬들이 개별적으로 각기 다른 각도로 기록된때, 그 기록된 무늬들 각각이 레이저 광 비임 조사에 의해 표적에 기록된 각도와 같은 각도에서 볼때만 보여질 수 있다"(2컬럼, 12-18행 참조).
상기 미국특허 제 4,200,875호에서 제 1 도에서 도시된 시이트가 사용되었으나, 착색된 하부층(12)는 시이트의 표면에 대하여 대략 90°각도를 제외하고는 어떤 상도 볼수 없게 되어있다. 그러나, 사용된 "스콧치라이트"(Scotchlite)표 반사시이트 "고이득" 7610호 및 7611호는 상당히 다른 구조를 가졌다. 즉, 각 유리 미세 구체중 뒤의 반구체는 반사층을 가졌고, 전방 반구체는 개방되어 있어 방향성 상들이 넓은 각도 범위에 걸쳐 형성될 수 있게 한다.
상기 미국특허 제 4,200,875호는, 레이저가 " 1주울의 출력(에너지)를 가지는 Q-스위치 타입의 고 에너지인 것이 바람직하다"는 것과, 그의 비임이 "90 나노세컨드의 펄스폭과 5/8인치의 직경을 가진다"는 것(3컬럼, 34-38행)의 설명외에는 방향성 상이 역반사 시이트에 어떻게 형성되는가를 설명하고 있지 않다. 이 특허는, 상의 무늬가 표적보다 작아야 하지만 "비임(22)의 직경이 무늬의 크기와 비교하여 대수롭지 않은것인데, 이는 레이저 광 비임(방사)(22)가 무늬 보다 작을때라도 레이저(21)이 주사(scanning)작용에서 이동될 수 있다"(컬럼 3과 4사이의 문장참조)는 것을 지적하고 있다. 또한 이 특허는 방향성 상이 "표적 물질의 구조적 변경, 즉 개조에 의해 표적이 기록된다"(4컬럼, 32행 및 51행 참조)는 것을 기재하고 있다. 상기 특허로 부터는 당업자가 역반사 시이트 물질의 어떤 성분이 구조적으로 변경되었는가를 알 수 없다. 상기 특허에서 관찰된 상 형성을 위한 유사한 설명으로는, 예를들어 레이저 비임이 집중되는 미세구체의 후연부에서의 유리의 국부적인 불투명화, 용융 또는 부식에 의해 유리 미세구체를 개조하는 것을 들수 있다.
상기 특허에 기재된 시이트의 몇몇 이점은, 상들이 매우 한정된 각도 범위내에서만 보여질수 있어 진짜 확인 특성으로 사용될 수있다는 것과, 상이 이미 제조된 역반사 시이트에 형성될 수 있다는 것이다.
앞에서 언급된 4개의 미국특허 제 3,154,872호, 제 3,801,183호, 제 4,082,426호의 과정과 비교하여, 상기 미국특허 제 4,200,875호의 방향성 상은 이미 제조된 역반사 시이트에 형성될 수 있어, 특별히 인쇄된 역반사 시이트들을 만들어둘 필요가 없게 되고 또한 인쇄 비용을 높이는 긴 처리 작업이 필요없게 된다.
그러나, 상기 "갈라노스"의 미국특허 제 4,200,875호(이하"갈라노스의 특허"라 약칭함)의 방향성 상을 가진 시이트는 용도를 제한하는 중요한 단점을 가진다. 예를들어 강우를 받을수 있는 외부 환경에서 역반사상을 제공하는 것이 유용하지 않은데, 이는 그러한 강우가 시이트내 광학적 성질을 변경시키고 역반사 상을 말살 또는 크게 감소시킬 수 있기 때문이다.
본 발명은 상기 "갈라노스"의 특허에서 사용된 "스콧치라이트"표반사 시이트와 유사하게, 결합제 층내에 부분적으로 매립된 투명한 미세구체의 단일층과, 미세구체들의 뒤표면들을 덮는 반사층을 포함하며, 시이트의 전방으로부터 바람직하게는 90°보다 작은 각도의 원추부내에서만 볼수 있는 방향성의 적어도 하나의 상을 가지고 있는 역반사 시이트를 제공한다. 또한 상기 특허에서와 같이, 이 역반사 시이트는 각기 다른 각도에서 볼수 있는 하나 이상의 부가적인 방향성 상을 가질수 있다. 상을 볼 수 있는 원추부는 다른 원추부와 중첩하지 않는 것이 바람직하고, 따라서 각 원추부의 각도는 60°보다 작아야 한다. "갈라노스"의 특허에서 사용된 역반사 시이트에서와 같이, 결합제층은, 반사 시이트위에 중첩될 수 있는 메시지 또는 사진을 위한 높은 콘트라스트(대조)의 배경을 제공하도록, 상기 "갈로노스"의 특허의 카본 블랙과 대비되는 TiO2와 같은 옅은 색깔의 안료로 불투명하게 만들어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 역반사 시이트는, 그의 방향성 상들 각각이 작은 공동부(cavity)들에 의해 제공되고 각 공동부가 미세구체의 뒤표면에 개구하여 있으며 그 개구부는 공동부의 길이보다 작게된 점에서, 상기 "갈라노스"의 특허에 의해 제조된 것과 다르다.
본 발명의 대표적인 방향성 상을 가진 시이트의 현미경 시험 결과, 각 공동부의 벽이 미세구체의 표면에 직각으로 연장하는 장축을 가지는 사실상 타원형임이 나타났다. 대개 공동부 개구부는 타원형의 단축보다 작다.
이 공동부들을 형성하는데 여기서 사용된 레이저 비임은 1마이크로미터 정도의 파장을 가지는 적외선에 가까운 것이다. 역반사 시이트가 가시광을 반사하기 위해 설게되어 있게 때문에, 그의 투명한 미세구체들은 반사층에 가시광의 비임을 집중시키도록 선택되고, 그 경우 적외선 비임이 반사층의 약간뒤에, 즉 반사된후 집중된다. 그리하여, 적외선 레이저 비임의 에너지는 반사층에 밀접한 지점에서 각 미세구체 내측에 집중될 수 있고, 그렇게 하여 흡수된 열이 레이저 비임의 축에서 미세구체의 뒤표면을 관통하여 개방하여 있는 공동부를 형성한다. 본 발명의 역반사 시이트의 현미경 사진은, 공동부들이 타원형이고 개구부가 공동부의 최대폭보다 작아서 가열이 표면에서 보다 비이드(bead) 내측에서 더 강하게 됨을 나타낸다.
"갈라노스" 특허에 의해 사용된 역반사 시이트의 투명한 미세구체들이 덮혀있지 않고 따라서 강우를 받을 수 있는 외부 환경에서 적당하지 않으나, 본 발명에서의 역반사 시이트는 미국특허 제 3,190,178호에서와 같은 투명한 보호필름을 가지고 있다. 그 보호필름은 격자 무늬로 역반사 시이트에 부착될 수 있다. 좁은 밀폐된 지역들 사이에 비교적 넓은 밀폐되지 않은 지역들이 위치하고, 그곳에서 미세구체의 전방 표면의 대기에 광학적으로 노출되어 있다. 그 밀폐된 지역들은 육각형과 같은 기하학적 무늬를 형성할 수 있고, 본 발명의 실시에 있어서, 밀폐되지 않은 지역내에서 하나 이상의 제한된 상들이 형성될 수 있다. 메시지 또는 시잔들이 고속도로의 방향 표시판 또는 광고판과 같은 목적을 위해 보호필름에 인쇄될 수 있다. 본 발명의 방향성 상을 가진 역반사 시이트가 "갈라노스" 특허에 기술된 타입의 덮히지 않은 시이트와 함게 만들어질 수 있으나, 거의 모든 역반사 시이트가 옥외에서 사용되는 사실 때문에 그렇게할 이유가 없다.
신규한 역반사 시이트의 방향성 상들은 확인 표시 특징으로 사용될 수 있다. 확인용 방향성 상은 시이트의 정규 사용을 방해하지 않도록 평상시 시이트를 관찰하는 각도외의 특정 각도에서만 보여질 수 있도록 형성될 수 있다. 시이트가 더이상 역반사하지 않도록 사용성능을 크게 상실한 후라도, 공동부들은 상 형성각도의 동일한 각도에서 보일 수 있는 확인 상을 제공한다.
본 발명의 바람직한 역반사 시이트에서, 투명한 미세구체는 유리이고 대략 50마이크로미터의 평균직경을 가진다. 그러한 시이트에서, 레이저 노출이 타원형 벽과, 약 7.5마이크로미터의 장축(깊이)와, 약 2.5마이크로미터의 단축(폭)을 가지는 공동부를 형성하도록 조정하되는 것이 바람직하다. 그러한 크기의 공동부에 의해 제공된 방향성 상은 약 15°의 원추부에서만 보여질 수 있다. 큰 공동부는 관찰 원추부를 크게하지만, 방향성 상이 30°를 초과하는 원추부에서 보여질 수 있게하는 일이 거의 없다. 다른 한편, 10°보다 작은 원추부에서만 볼수 있는 방향성 상은 배치하는데 어려울 수 있다.
본 발명의 바람직한 예를 첨부 도면을 참조하여 이하 상세히 설명한다.
제 1 도의 역반사 시이트(10)은 결합제층(12)내에 부분적으로 매립된 유리 미세구체(microsphere)들(11)의 단일층을 포함한다. 거울같은 반사층(14)가 각 미세구체의 후면을 덮고있다. 지역(16)에서, 결합제층(12)는 전술한 미국특허 제 3,190,178호에 기술된 바와같이 투명한 보호필름(18)로 밀폐 접촉되어 있다. 저접착성 캐리어 웨브(20)이 수지 매트릭스(결합제층)(12) 아래에 배치되어 있다.
역반사 시이트(10)은, 반사층(14)가 미세구체들(11) 각각과 반구형 부분에서만 접촉하고 인접 미세구체들 사이에서는 연장하지 않은 것을 제외하고는 미국특허 제 3,190,178호의 제1 및 제 2도에 도시된 시이트와 동이하다. 밀페지역들(16)은 미국특허 제 3,190,178호에 도시된 바와같이 6각형 4각형과 같은 기하학적 격자 무늬를 형성한다.
제 1 도의 개략적인 구조에서, 유리 미세구체들은 균일한 크기들을 가지며, 역반사 시이트의 층들의 두께는 부위에 따라 변할 수 있다. 보호 필름(18)은 아래 배치된 미세구체들중 몇몇과 접선적으로 접촉할 수 있고, 또는 부수적인 인자들에 따라 그렇지 않을 수도 있다. 각 밀폐지역(16)(폭이 1mm 보다 작을지라도)은 다수의 미세구체(11)을 가로질러 연장한다.
시이트(10)은 보호필름(18)의 노출된 표면에 대하여 약 45°각도로 레이저 비임으로 조사(照射)되어, 그 레이저 비임에 의해 침투된 각 미세구체에 작은 공동부가 형성되게 한다. 각 공동부의 벽은 사실상 타원형이다. 공동부(22)의 개구부(24)는 공동부의 반경방향 폭보다 작다.
제2 및 3도의 현미경 사진을 만들기 위해, 제 1 도에 도시한 바와같은 역반사 시이트에, 보호필름의 노출된 표면에 대하여 약 90°의 각도로 방향성 상을 형성하였다. 면도날을 사용하여 상부 보호필름을 제거한후, 실온에서 경화되는 에폭시 수지 조성물이 노출된 미세구체들과 접촉하여 경화되었다. 다음, 결합제층이 메틸 에틸 케톤내에 담금에 의해 연화 제거되었고, 그리하여 미세구체의 반사층이 노출되게 하였다. 제 2 도에 도시된 바와같은 상기 지역의 1000배 확대 현미경 사진은 각 미세구체의 반사지역의 대략 중앙에 있는 공동부를 나타낸다. 제 3 도에서와 같은 1000배 확대 사진에서는, 용융된 유리가 공동부 밖으로 흘러나와 있고 공동부의 개구부 주위에 퇴적되어 있는 것을 볼 수 있다.
[실시예 1]
제 1 도에 도시된 바와 같은 역반사 시이트(10)(3엠 고강도급 반사 시이트3870호로 본 출원인에 의해 시판됨)은 다음의 구조, 즉, 1) 66마이크로터의 평균 직경과 약 1.9의 굴절율을 가지며, 티타늄 디옥사이드 안료를 함유하는 불투명한 백색의 중합체 결합제층(12) 내에 부분적으로 매립된 투명한 미세구체들(11)의 단일층과 2) 각 미세구체의 매몰된 반구형 부분을 덮는 대략 100나노미터 두께의 반사성 증기 용착 알루미늄 층(14)와, 3) 6각형 무늬로 결합제층에 부착된 누명한 폴리메틸메타크릴레이트 보호필름(18)과 4) 결합제층의 후면을 덮는 감압성(感壓性) 접착제층, 및 5) 상기 감압성 접착제층의 후면을 덮는 제거가능한 보호 라이너(liner)를 가지고 있다.
역반사 시이트(10)은, 평균 출력 : 100왓트, 펄스폭 : 약 200나노세컨드, 펄스 반복 주파수 : 10킬로헬쯔로 작동된 Q-스위치 타입 네오다이뮴-이트륨-알루미늄-가아넷트 레이저를 사용하여 전방으로부터 조사(照射)되었다. 그의 파장은 1.064마이크로미터이었고 그의 스폿트(spot) 직경은 3mm이었다. 장방형(3.8×5.1cm)의 무늬로 시이트를 선택적으로 조사하도록 마스크가 배치되었다. 레이저 비임은 100cm/초의 속도로 전체 장방형을 가로질러 수직입사(90°)로 주사(scan)되었다. 각 주사의 말단에서, 시이트는 주사에 수직인 방향으로 1.3mm 이동되었다. 그렇게 함에 의해 조사각도에 집중된 약 22°의 원추부내에서 똑똑히 보일수 있는 점은 장방형의 방향성 상이 형성되었다.
[실시예 2]
면도날을 사용하여 보호필름을 제거한후, 실온 경화 에폭시 수지 조성물을 노출된 미세구체들과 접촉하여 경화시켰다. 그 경화된 제품을 절단하고 연마한 다음, 현미경으로 시험하였다. 그결과 제 1 도에 도시된 바와 같은 공동부(22)들이 나타났다. 그 공동부들은 타원형 벽들을 가지는 것으로 나타났고 일반적으로 8마이크로미터의 길이, 타원형의 단축에서 3마이크로미터의 폭과 개구부(24)에서 1-2마이크로미터의 폭을 가졌다.

Claims (10)

  1. 결합제 층내에 부분적으로 매몰된 투명한 미세구체들의 단일층과, 그 미세구체들의 후면을 덮는 반사층을 포함하고, 또한 시이트의 전방으로 부터 볼때 원추형 관찰범위에서만 보여질 수있는 적어도 하나의 상을 가진 역반사 시이트에 있어서, 상기 결합제층은 연한색이며, 상기 상이 미세구체의 후면을 관통하여 개구하여 있는 작은 공동부들에 의해 제공되고, 그 개구부가 공동부의 깊이보다 작게된 것을 특징으로 하는 방향성 상을 가진 역반사 시이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 각 공동부의 벽이 미세구체의 벽에 직각으로 연장하는 장축을 가진 사실상 타원형으로 되어있고, 각 개구부가 타원형의 단축보다 작은 것을 특징으로 하는 역반사 시이트.
  3. 제 1 항 도는 제 2 항에 있어서, 상기 결합제층이 옅은 색으로 착색된 안료에 의해 불투명하게 된 것을 특징으로 하는 역반사 시이트.
  4. 제 3 항에 있어서, 안료가 TiO2인 것을 특징으로 하는 역반사 시이트.
  5. 제 1 항에 있어서, 좁은 밀폐 지역들과 비교적 넓은 밀폐되지 않은 지역들로 된 격자 무늬로 투명한 보호필름이 부착되고, 상기 밀폐되지 않은 지역내에서 미세구체의 전방표면이 대기에 광학적으로 노출되는 것을 특징으로 하는 역반사 시이트.
  6. 제 5 항에 있어서, 보호필름이 투명한 염료를 함유하는 것을 특징으로 하는 역반사 시이트.
  7. 제 1 항에 있어서, 미세구체가 유리인 것을 특징으로 하는 역반사 시이트.
  8. 전방표면의 덮혀있지 않은 미세구체의 후면을 덮는 반사층에 가시광의 비임을 집중시키도록 선택되어 있고 연한색의 결합제층에 부분적으로 매립되어 있는 투명한 미세구체들로 이루어진 단일층을 가진 역반사 시이트에 방향성 상을 형성하는 방법에 있어서, 레이저 비임의 축을 따라 미세구체의 후면을 관통하여 개구하고 그 개구부가 공동부의 깊이보다 작게된 작은 공동부들을 형성하도록 시이트의 전방쪽으로 특정각으로 적외선 레이저비임을 주사하는 것을 포함함을 특징으로 하는 역반사 시이트에의 방향성 상 형성방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 레이저 비임의 파장이 대략 1마이크로미터인 것을 특징으로 하는 역반사 시이트에의 방향성 상 형성방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 레이저 비임을 상기 시이트로 지향시키기 전에 투명한 보호필름이 좁은 밀폐 지역들과 비교적 넓은 밀폐되지 않은 지역들로된 격자 무늬로 역반사 시이트에 부착되고 상기 밀폐되지 않은 지역내에서 미세구체의 전방표면이 대기에 광학적으로 노출되는 것을 특징으로 하는 역반사 시이트에의 방향성 상 형성방법.
KR1019850005477A 1984-08-03 1985-07-30 방향성 상(directional image)을 가진 역반사(retroreflective) 시이트 KR930003787B1 (ko)

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US637,474 1984-08-03

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KR860002003A KR860002003A (ko) 1986-03-24
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