RU2660048C1 - Flexible multilayer thin-film retroreflective material, method of obtaining retroreflective material and device for its obtaining - Google Patents
Flexible multilayer thin-film retroreflective material, method of obtaining retroreflective material and device for its obtaining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660048C1 RU2660048C1 RU2017106688A RU2017106688A RU2660048C1 RU 2660048 C1 RU2660048 C1 RU 2660048C1 RU 2017106688 A RU2017106688 A RU 2017106688A RU 2017106688 A RU2017106688 A RU 2017106688A RU 2660048 C1 RU2660048 C1 RU 2660048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- balls
- microspherical
- film
- retroreflective
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 222
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 55
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 49
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 38
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 19
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 17
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 8
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 claims description 4
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 21
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 18
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 9
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 8
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 8
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical class [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 description 5
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004924 electrostatic deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007590 electrostatic spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
- G02B5/126—Reflex reflectors including curved refracting surface
- G02B5/128—Reflex reflectors including curved refracting surface transparent spheres being embedded in matrix
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
- G09F13/16—Signs formed of or incorporating reflecting elements or surfaces, e.g. warning signs having triangular or other geometrical shape
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
- G09F19/22—Advertising or display means on roads, walls or similar surfaces, e.g. illuminated
- G09F19/228—Ground signs, i.e. display signs fixed on the ground
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Accounting & Taxation (AREA)
- Marketing (AREA)
- Geometry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области изготовления световозвращающих тонколистовых материалов, например информационных знаков, дорожных и номерных знаков, а также к военной и космической технике к элементам измерительных систем, обладающим высокой яркостью при использовании микросферических отражателей.The invention relates to the manufacture of retroreflective sheet materials, for example information signs, road and license plates, and also to military and space technology to elements of measuring systems with high brightness when using microspherical reflectors.
В настоящее время несмотря на обилие патентной информации по способам получения световозвращающих материалов, обладающих высокими оптическими показателями световозвращения, изготовленных по экономически выгодным технологиям и функционирующих в широком диапазоне углов отражения в сложных климатических условиях, например в условиях космоса, когда температурные воздействия находятся в пределах +160°С и - 170°С и при этом изделие подвергается воздействию электромагнитных излучений УФ и ИК диапазонов, проблема изготовления подобных изделий в промышленных условиях представляет особый интерес.Currently, despite the abundance of patent information on methods for producing retroreflective materials with high optical retroreflectivity, manufactured using cost-effective technologies and operating in a wide range of reflection angles in difficult climatic conditions, for example, in space, when temperature effects are within +160 ° С and - 170 ° С and at the same time the product is exposed to electromagnetic radiation of UV and IR ranges, the problem of manufacturing such products Industrial conditions are of particular interest.
Известен способ (патент РФ №2036111, МПК В41Н, 1/30, B60R 13/10, опубликовано 27.05.1995 г.) получения отражательного элемента для дорожных или номерных знаков с использованием стеклянных микросфер определенного размера в качестве световозвращающих элементов в многослойной структуре покрытия. В описании патента указываются составные элементы данной многослойной конструкции. Отражательный элемент для дорожных или номерных знаков по данному патенту содержит основу в виде алюминиевого листа с лицевым обратноотражающим покрытием. Обратноотражающее покрытие с вделанными стеклянными микросферами включает в себя в порядке следования адгезивных слой для нанесения на алюминиевую подложку (опору), зеркальный отражающий слой, светопропускающий слой с монослоем стеклянных микросфер в светопропускающем смоляном слое и защитный прозрачный светопринимающий слой. Здесь обратноотражающее покрытие функционирует следующим образом. Свет от внешнего источника передается на стеклянные микросферы, которые служат в качестве линз, и направляет свет к зеркальной отражающей поверхности через светопропускающий смоляной слой. Отражающая чашеобразная поверхность вокруг каждой микросферы возвращает свет на стеклянные микросферы, которые, в свою очередь, возвращают свет к источнику. В данном изобретении изображения или номера знаков наносятся в виде сухого порошка при продольном перемещении опоры с обратноотражающим покрытием электростатически и оплавлением нанесенного слоя сухого порошка, поверх которого затем наносится защитная прозрачная пленка для герметизации изображения и остальных слоев.A known method (RF patent No. 2036111, IPC B41H, 1/30, B60R 13/10, published May 27, 1995) for producing a reflective element for road or license plates using glass microspheres of a certain size as retroreflective elements in a multilayer coating structure. In the description of the patent, the constituent elements of this multilayer structure are indicated. The reflective element for traffic or license plates of this patent contains a base in the form of an aluminum sheet with a face reflective coating. A retroreflective coating with embedded glass microspheres includes, in the order of succession, an adhesive layer for applying onto an aluminum substrate (support), a mirror reflective layer, a light transmission layer with a monolayer of glass microspheres in a light transmitting resin layer, and a protective transparent light receiving layer. Here, the retroreflective coating operates as follows. The light from an external source is transmitted to the glass microspheres, which serve as lenses, and directs the light to the reflective surface through the light-transmitting resin layer. The reflecting bowl-shaped surface around each microsphere returns light to the glass microspheres, which in turn return light to the source. In this invention, images or character numbers are applied in the form of a dry powder during the longitudinal movement of the support with a retroreflective coating electrostatically and the melting of the applied layer of dry powder, on top of which then a protective transparent film is applied to seal the image and other layers.
Изготовление отражательного элемента по данному изобретению предусматривает нанесение изображения из сухого порошка электростатически на внутреннюю поверхность защитной пленки с закреплением порошка путем оплавления инфракрасным излучателем при направленном перемещении защитной пленки, разматываемой из рулона. Затем заранее изготовленное обратноотражательное покрытие, также в виде непрерывной пленки, разматывающейся из другого рулона, контактирует с защитной пленкой и эти два слоя подаются в зону прижимных роликов, куда также подается алюминиевая полоса, которая образует в итоге опору обратноотражающего покрытия. Таким образом, формируется многослойная структура отражательного элемента. Однако известный способ является сложным в процессе технологического изготовления, т.к. стеклянные микросферы находятся в связующем (прозрачном прокладочном) слое, располагаясь хаотически, причем не соприкасаясь с зеркальноотражающим слоем. Если рассматривать движение света с учетом законов геометрической оптики, очевидно, что возможны значительные потери излучения в связующем слое, что ведет к снижению светоотражения от зеркальной отражающей поверхности.The manufacture of the reflective element according to this invention provides for applying an image of a dry powder electrostatically to the inner surface of the protective film with the powder fixed by fusing with an infrared emitter while moving the protective film unwound from the roll in a directional manner. Then the prefabricated retroreflective coating, also in the form of a continuous film unwinding from another roll, is in contact with the protective film and these two layers are fed into the pinch roller zone, where an aluminum strip is also fed, which ultimately forms the support of the retroreflective coating. Thus, a multilayer structure of the reflective element is formed. However, the known method is difficult in the process of manufacturing, because glass microspheres are in a bonding (transparent cushioning) layer, located randomly, and not in contact with the mirror-reflecting layer. If we consider the movement of light taking into account the laws of geometric optics, it is obvious that significant radiation losses in the bonding layer are possible, which leads to a decrease in light reflection from the mirror reflecting surface.
Известны также световозвращающий лист и изделие, обладающее световозвращающей способностью (патент США №2160913, МПК G02B 5/124, опубл. 20.12.2000 г.), которое содержит световозвращающий слой, имеющий первую и вторую основные поверхности, и покровный (защитный) слой, наложенный на первую поверхность световозвращающего слоя, при этом покровный слой имеет как минимум 90%-ное пропускание света для увеличения яркости отражения и ее стабильности с течением времени. Световозвращающий слой с линзовой структурой выполнен из множества прозрачных микросфер, состоит из подложки, в которую частично вделана линзовая структура, и связующего слоя, имеющего многочисленные соединяющие части, которые соединены с покровным слоем так, что образуются промежутки для капсулирования прозрачных микросфер между покровным слоем и связующим слоем, при этом отражательная часть находится в контакте с микросферами. Также соединение обеспечивает устойчивость к краевому отслаиванию слоев. В качестве световозвращающего слоя применен также призматический элемент, имеющий плоскую поверхность и множество трехгранных выступов для отражения света в противоположном направлении на поверхности, состоящей также из покровного слоя, окрашивающего слоя, грунтовочного слоя и клеевого слоя, защищенного легкоудаляемым материалом. Для связующего слоя применен полиакрилатный полимер, обладающий хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям и имеющий высокую прочность скрепления с прозрачными микросферами. Однако одним из недостатков данного изобретения является, как известно из химии акрилатных полимеров, слабая устойчивость и хрупкость при низких температурах, например ниже - 120°С, если использовать подобные изделия в условиях открытого космоса. Изготовление световозвращающего изделия согласно патенту производится следующим образом. На несущей ткани, имеющей полиэтиленовый слой, в качестве линзовых средств в полиэтиленовый слой толщиной 25 мкм вводят с возможностью последующего частичного удаления множество прозрачных микросфер для получения прозрачного слоя микросфер. Затем на открытой части микросфер формируют отражатель, состоящий из алюминиевой пленки, нанесенной напылением, толщиной приблизительно 0,1 мкм; в этом случае положение фокуса микросферы находится по существу на границе между микросферой и алюминиевой пленкой. На отражатели в указанном порядке наслаивают связующий слой толщиной приблизительно 60 мкм и удаляемую пленку. Затем несущую ткань удаляют с получением слоя микросфер на одной из основных поверхностей связующего слоя, где часть каждой микросферы внедрена в связующий слой, а другая часть, где нет отражающего слоя, остается открытой. На поверхности микросфер, которые не покрыты отражателями, накладывают в качестве покровного (защитного) слоя пленку, оставляя определенный зазор между слоем микросфер и покровной пленкой. Затем удаляемую пленку прижимают с нагреванием профилирующим элементом, имеющим узор тиснения сетчатой формы из тонких линий, для профилирования (тиснения) связующего слоя через удаляемую пленку, в результате чего образуется сеть узких соединяющих частей, которые частично прикрепляют покровный слой к связующему слою. На этой стадии сочетание соединяющих частей и покровного слоя образует множество промежутков, в которых закапсулированы прозрачные микросферы. После отверждения связующего слоя удаляемую пленку снимают, открывая другую основную поверхность, на которую наносят клеевой слой с укладкой защитной легкоудаляемой пленки. Однако изготовление световозвращающего листа известным способом является сложным, т.к. заключается в разделении технологической операции: после получения монослоя микросфер, внедренных в слой связующего, необходимо его отверждение, и только после этого в вакуумной установке можно наносить отражающий слой напылением из алюминия. Кроме того, только напылением отражающего слоя толщиной 0,1 мкм для используемых микросфер размерами 10-80 мкм, как предлагается, по законам геометрической оптики не удается сформировать положение фокуса микросферы на границе между микросферой и отражательным слоем.Also known retroreflective sheet and product having retroreflective ability (US patent No. 2160913, IPC G02B 5/124, publ. 12/20/2000), which contains a retroreflective layer having a first and second main surface, and a cover (protective) layer, superimposed on the first surface of the retroreflective layer, while the coating layer has at least 90% light transmission to increase the brightness of reflection and its stability over time. A retroreflective layer with a lens structure is made of many transparent microspheres, consists of a substrate in which the lens structure is partially embedded, and a bonding layer having numerous connecting parts that are connected to the coating layer so that gaps are formed for encapsulation of transparent microspheres between the coating layer and the binder layer, while the reflective part is in contact with the microspheres. The connection also provides resistance to edge delamination of the layers. Also used as a retroreflective layer is a prismatic element having a flat surface and a plurality of trihedral protrusions for reflecting light in the opposite direction on a surface also consisting of a coating layer, a coating layer, a primer layer and an adhesive layer protected by an easily removable material. A polyacrylate polymer is used for the bonding layer, which has good weather resistance and high bond strength with transparent microspheres. However, one of the disadvantages of this invention is, as is known from the chemistry of acrylate polymers, weak stability and fragility at low temperatures, for example below 120 ° C, if you use such products in open space. The manufacture of a retroreflective product according to the patent is as follows. On a carrier fabric having a polyethylene layer, a plurality of transparent microspheres is subsequently partially removed to introduce a transparent layer of microspheres into the polyethylene layer with a thickness of 25 μm as lenses. Then, on the open part of the microspheres, a reflector is formed, consisting of an aluminum film deposited by spraying, with a thickness of approximately 0.1 μm; in this case, the focus position of the microsphere is substantially at the boundary between the microsphere and the aluminum film. A binder layer with a thickness of approximately 60 μm and a removable film are layered on the reflectors in this order. Then, the carrier tissue is removed to obtain a layer of microspheres on one of the main surfaces of the bonding layer, where part of each microsphere is embedded in the bonding layer, and the other part, where there is no reflective layer, remains open. On the surface of the microspheres, which are not covered with reflectors, a film is applied as a coating (protective) layer, leaving a certain gap between the layer of microspheres and the coating film. Then, the removed film is pressed with heating by a profiling element having a mesh embossing pattern of thin lines to profile (emboss) the bonding layer through the removable film, as a result of which a network of narrow connecting parts is formed, which partially attach the coating layer to the bonding layer. At this stage, the combination of the connecting parts and the coating layer forms many gaps in which the transparent microspheres are encapsulated. After the bonding layer has cured, the film to be removed is peeled off, revealing another main surface, onto which the adhesive layer is applied with the laying of a protective easily removable film. However, the manufacture of a retroreflective sheet in a known manner is difficult, because consists in the separation of the technological operation: after receiving a monolayer of microspheres embedded in a binder layer, it is necessary to cure it, and only then in a vacuum installation can a reflective layer be deposited by sputtering from aluminum. In addition, only by sputtering a reflecting layer with a thickness of 0.1 μm for used microspheres with sizes of 10-80 μm, as proposed, according to the laws of geometric optics, it is not possible to form the focus position of the microsphere at the boundary between the microsphere and the reflective layer.
Известны световозвращающий материал и способ его изготовления (патент США 3176584, МПК G02B 28, опубл. 06.04.1965 г.). Изобретение относится к получению световозвращающих покрытий с использованием стеклянных микросферических отражателей и представляет собой многослойную тонкопленочную конструкцию, состоящую из прозрачного светопропускающего связующего слоя, в который внедрены стеклянные микросферы, вокруг которых сформированы углубления в виде сфер. Поверх поверхности этих углублений нанесен отражающий слой, копирующий контуры данных углублений. На отражающем слое сформирован армирующий (усиливающий) слой, на который нанесен адгезионный слой с легкоудаляемым защитным покрытием. Изготовление световозвращающей пленки согласно изобретению производится следующим образом. На непрерывно движущуюся стальную ленту напыляется антиадгезионная силиконовая смесь. На поверхность силиконовой смеси наносится заранее приготовленный экструдированием связующий материал, светопропускающий с внедренными в связующее стеклянными микросферами, при этом связующий состав имеет определенную вязкость, позволяющую за счет ее усадки по мере перемещения этого слоя на стальной ленте сформировать изогнутый профиль микросфер вокруг них. Поверх сформированной в форме микросфер поверхности распылением наносится отражательный слой, поверх него накладываются армирующий слой, чтобы получить плоскую поверхность на нем, затем наносится адгезионный клеевой слой с защитной быстроудаляемой пленкой.Known retroreflective material and method of its manufacture (US patent 3176584,
Однако в известном способе невозможно регулярно расположить микросферы в связующем слое в единице его площади, тем самым ухудшаются световозвращающие показатели покрытия, в том числе и неравномерность яркости, а также наличие открытой части микросфер в точке контакта их с плоской поверхностью стальной ленты с силиконовым слоем ухудшает эксплуатационные характеристики. При этом проявляются дифракционные явления из-за неоднородности светопринимающей поверхности.However, in the known method it is impossible to regularly arrange the microspheres in the bonding layer in a unit of its area, thereby deteriorating retroreflective indicators of the coating, including uneven brightness, as well as the presence of the open part of the microspheres at the point of contact with the flat surface of the steel strip with a silicone layer worsens operational characteristics. In this case, diffraction phenomena are manifested due to the heterogeneity of the light-receiving surface.
Известны световозвращающий материал и способ его получения (патент РФ №2065190, МПК G02B 5/128, опубл. 10.08.1996 г.), предназначенный для использования в технических средствах регулирования дорожного движения с использованием стеклянных микросферических отражательных элементов. Световозвращающее покрытие представляет собой подложку с нанесением отражающего слоя, на котором упакован слой прозрачных микрошариков, удерживаемых на определенном расстоянии друг относительно друга в слое ячеистой структуры и закрытых защитной пленкой, при этом ячеистая структура выполнена из сетчатого полотна, укрепленного на отражающем слое, выполненного в виде диэлектрического зеркала, он может быть выполнен также в виде частиц с отражающей поверхностью, размещенных в связующем, и нанесен на подложку, а микрошарики частично погружены в отражающий слой и расположены в ячейках сетчатого полотна. Согласно патенту способ получения световозвращающего материала как при использовании в качестве отражающего слоя диэлектрического зеркала, так и связующего с отражающими частицами реализуется следующим образом. На подложку наносят светоотражающий слой вакуумным нанесением прозрачного зеркального слоя оптической толщины или заранее подготовленный отражающий состав, состоящий из мелких частиц с отражающими поверхностями размерами ориентировочно порядка 2 мкм в связующем, и высушивают. Затем на отражающий слой производится нанесение стеклянных микрошариков электростатическим способом, переведя микрошарики в псевдоожиженное состояние для обеспечения высокоточного нанесения их строго заданных размеров. После этого производится наложение и укрепление сетчатого полотна, на обе его внешние стороны, на которые предварительно наносится клеевой слой. В случае расположения микрошариков в виде сплошного монослоя или их при близком расположении друг относительно друга во избежание попадания микрошариков под нити сетчатое полотно закрепляют на отражающем слое до нанесения микрошариков. Потом производится поверх микрошариков наложение защитной пленки с частичным их погружением в отражающий слой путем продавливания и последующей осушкой клеевого слоя сетчатого полотна. Недостатком указанного изобретения является невозможность обеспечения эффективных условий световозвращения в сторону источника света из-за отсутствия фокальной поверхности около единичных микрошариков, что обусловлено только их точечным контактом с отражающим диэлектрическим зеркальным слоем, а также большим рассеивающим характером мелких частиц с отражающей поверхностью в случае использования их в качестве дополнительных отражателей.Known retroreflective material and method for its production (RF patent No. 2065190,
Известны обратноотражающий листовой материал и способ его получения (патент США 1768031, МПК C08G 18/08, В32В 17/10, опубликованный в 1946 году). Данное изобретение относится к многослойным световозвращающим материалам и технологии их изготовления и предусматривает улучшение отражающей способности покрытия. Обратноотражающий листовой материал согласно изобретению состоит из несущей части с нанесенным на нее зеркальным слоем, поверх которого нанесен полимерный слой, в который частично заделаны нагретые до 100°С стеклянные микрошарики размером 75 мкм с подпрессовкой. Причем предварительно стеклянные микрошарики обработаны органохромовым составом для обеспечения их адгезии в связующем слое. Недостатком указанного изобретения является сложность технологии получения компонентов для связующего слоя. Причем в них содержатся изоцианатные группы, относящиеся к группе вредных веществ, что в итоге приводит к осложнению технологии получения обратноотражающей поверхности. Обычно частичное внедрение стеклянных микрошариков в слой полимерного связующего, даже при наличии зеркального слоя, не повышает световозвращательные показатели получаемого покрытия.Known retroreflective sheet material and method for its preparation (US patent 1768031,
Известны патенты США 2074095, 2182944, 2173471, 5315491, 5243457, 2422862, в которых для получения световозвращающих поверхностей помимо стеклянных микросферических элементов использованы так называемые «уголковые световозвращатели», образующие микрорельеф световозвращающего слоя. Технология формирования многослойного световозвращающего материала при этом варианте аналогична вышеописанным способам.Known US patents 2074095, 2182944, 2173471, 5315491, 5243457, 2422862, in which to obtain retroreflective surfaces in addition to glass microspherical elements used the so-called "corner retroreflectors" forming a microrelief of the retroreflective layer. The technology for forming a multilayer retroreflective material in this embodiment is similar to the above methods.
Известен способ изготовления световозвращающего материала (патент РФ 1002173, МПК В32В 17/10, С02В 1/04, опубл. 07.03.1983 г.). Указанное изобретение также относится к области получения световозвращающих материалов, обладающих высокой яркостью и полученных с использованием стеклянных микросферических шариков. Световозвращающее покрытие представляет полиэтилентерефталатную пленку с нанесенным антиадгезионным слоем, на который нанесен защитный слой из смеси полиметилметакрилата марки Л-1 (ТУ 6-01-1074-76) и марки ЛСОМ-45 (ТУ 6-01-836-78) с высушиванием при 60-69°С в течение 2 мин, а на защитный сформированный слой нанесен монтирующий слой-раствор изопренстирольного каучука ИСТ-30 (ТУ-38103392-77) в бензине с вязкостью раствора 20-25 с по ВЗ-1, с сушкой этого слоя при комнатной температуре в течение 5-10 сек, толщиной 20-100 мкм и показателем преломления 2,05-2,20, на поверхность которых нанесен фокусирующий слой лака АК-545, который высушивается при температуре 60-80°С в течение 1-2 мин на 1 этапе и при температуре 80-120°С в течение 1-2 мин на 2 этапе. После осушки фокусирующего слоя полуфабрикат подается на проведение вакуумной металлизации для формирования рефлектирующего слоя и дублирование с антиадгезионной бумагой, на которую нанесен клей ГНПК-22-14 (ТУ 6-05-251-49-78).A known method of manufacturing a retroreflective material (RF patent 1002173,
Однако указанный способ обладает повышенной сложностью изготовления и дороговизной стеклянных микрошариков с таким высоким показателем преломления, а может быть и невозможность их серийного производства, несмотря на то что теоретически световозвращающие показатели будут выше, чем при использовании стеклянных микросферических шариков с более низким показателем преломления, серийно изготавливаемых отечественной промышленностью. В указанном способе фокусирующий слой наносится без контроля его толщины, а стеклянные микросферические шарики нанесены на монтирующий слой с высокой вязкостью, при которой сложно обеспечить равномерность их монослоя.However, this method has increased manufacturing complexity and high cost of glass beads with such a high refractive index, and it may be impossible to mass produce them, despite the fact that theoretically retroreflective indicators will be higher than when using glass microspherical balls with a lower refractive index, commercially manufactured domestic industry. In this method, the focusing layer is applied without controlling its thickness, and glass microspherical balls are applied to the mounting layer with a high viscosity, in which it is difficult to ensure uniformity of their monolayer.
Наиболее близким по технической и технологической сущности является световозвращающий материал с изображением знака (патент РФ 2101779, МПК G09F 13/16, опубл. 10.01.1998 г.), принятый за прототип. Материал содержит последовательно расположенные друг над другом опорный слой с внутренней зеркальной поверхностью, рефлектирующий слой с оптическими микролинзами, слой, несущий изображение, защитный слой из прозрачного светопропускающего полимера. Слой рефлектирующий содержит монослой микрошариков, частично углубленных в прозрачном полимерном материале, под которым особый оптический слой и слой адгезива, с помощью которого рефлектирующий слой прикрепляется к опорному слою. Между рефлектирующим слоем и защитной светопринимающей пленкой поверх оптических линз расположена сетка из прозрачной клеевой композиции, а слой, несущий изображение, нанесен на внутреннюю поверхность защитной пленки в его зеркальном отражении. В итоге, в качестве опорного слоя использована металлизированная лавсановая пленка, рефлектирующий слой содержит монослой, углубленных на часть их высоты прозрачной полимерной композиции оптических микролинз, поверх которого расположена сетка из прозрачной клеевой композиции, в качестве защитного слоя использована лавсановая пленка, на внутреннюю поверхность которой нанесено изображение знака в его зеркальном отражении. Световозвращающий материал изготавливают следующим образом. На алюминированную лавсановую пленку кюветным способом наливают слой прозрачной полимерной композиции, на которую наносят стеклянные микрошарики и методом каландрирования обеспечивают их углубление до соприкосновения с зеркальной алюминированной поверхностью, а поверх монослоя из микрошариков наносят липкую сетку из клеевой композиции в виде ромбических перегородок. Затем на лавсановую пленку, служащую защитным светопринимающим слоем, методом трафаретной печати наносят несущий изображение слой и закрепляют его поверх липкой сетки. Недостатки этого способа в том, что микросферические шарики в процессе каландрирования соприкасаются с зеркальной поверхностью опорной лавсановой пленки, что приводит к нарушению положения фокальной поверхности рефлектирующих стеклянных микрошариков, тем самым ухудшая световозвращательные характеристики материала. Технологическая сложность формирования регулярного расположения микросферических шариков в виде монослоя при нанесении их на «мокрый» слой прозрачной полимерной композиции также является недостатком. Даже четким подбором вязкости полимерной композиции, которая используется как связующий слой, метод каландрирования не устранит наложение микросферических шариков друг на друга.The closest in technical and technological essence is a retroreflective material with the image of the mark (RF patent 2101779,
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение световозвращающего изделия, используя микросферические световозвращатели и материалы отечественного производства, имеющие высокую интенсивность ретроотражения при больших углах расходимости.The technical problem to which the invention is directed is to obtain a retroreflective product using microspherical retroreflectors and materials of domestic production having high retroreflection intensity at large divergence angles.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение ,заключается в повышении световозвращающих показателей световозвращающего покрытия, стойкости эксплуатации в сложных атмосферных условиях и обеспечения его функционирования при температурах от +160°С до - 170°С, а также упрощение технологического процесса.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the retroreflective indicators of the retroreflective coating, the durability of operation in difficult atmospheric conditions and ensure its functioning at temperatures from + 160 ° C to - 170 ° C, as well as the simplification of the process.
Технический результат достигается тем, что гибкий многослойный тонкопленочный световозвращающий материал содержит верхний светопропускающий защитный слой с плоской лицевой поверхностью и тыльной стороной с нанесенным на ней информационным изображением, под которым размещен герметизирующий слой, представляющий собой сетку с множеством ячеек ортогональной или ромбической формы, в которых расположено множество светоотражающих микросферических шариков, частично углубленных в полимерный связующий слой, соединенный герметизирующим и верхним защитным светопропускающими слоями так, что между незакрытой полимерным связующим поверхностью микросферических шариков и тыльной стороной светопропускающего защитного слоя в зоне ячеек герметизирующего слоя образуется воздушная прослойка, при этом на задней от микросферических шариков поверхности связующего слоя нанесен повторяющий кривизну микросферических шариков фокусирующий слой с металлизированной поверхностью, представляющей собой отражающую поверхность относительно падения луча света на нее через верхний защитный светопропускающий слой, при этом вышеупомянутые фокусирующий слой с металлизированной поверхностью закреплены на монтирующем слое, на который нанесен клеевой слой, дублированный легкоудаляемой защитной пленкой, новым является то, что фокусирующий слой выполнен в виде двухслойной диэлектрической полиимидной полимерной пленки, при этом толщина полиимидной пленки на задней полусфере микросферических шариков соответствует расчетному фокусному расстоянию микросферических шариков на границе раздела полиимидной пленки и металлизированной отражающей поверхности.The technical result is achieved by the fact that the flexible multilayer thin-film retroreflective material contains an upper light transmitting protective layer with a flat front surface and a back side with an information image applied on it, under which a sealing layer is placed, which is a grid with many cells of orthogonal or rhombic shape, in which many reflective microspherical balls partially recessed into a polymer bonding layer connected by a sealing and an upper protective light-transmitting layer so that between the uncoated polymer bonding surface of the microspherical balls and the back side of the light-transmitting protective layer in the area of the cells of the sealing layer an air layer is formed, while on the back surface of the microspherical balls of the bonding layer, a focusing layer repeating the curvature of the microspherical balls with a metallized surface is applied representing a reflecting surface relative to the incidence of a ray of light on it through the upper shield a light transmitting layer, while the aforementioned focusing layer with a metallized surface is fixed on a mounting layer on which an adhesive layer is applied, duplicated by an easily removable protective film, the new one is that the focusing layer is made in the form of a two-layer dielectric polyimide polymer film, while the thickness of the polyimide film on the back hemisphere of the microspherical balls corresponds to the estimated focal length of the microspherical balls at the interface of the polyimide film and metallization ovannoy reflecting surface.
Материалы фокусирующего слоя из двухслойной диэлектрической полимерной полиимидной пленки и связующего слоя имеют показатели преломления, не превышающие значения показателя преломления микросферических шариков не более чем на 0,5-0,8%.The materials of the focusing layer of a two-layer dielectric polymer polyimide film and a binder layer have refractive indices not exceeding the refractive index of microspherical balls by no more than 0.5-0.8%.
Верхний защитный светопропускающий слой, герметизирующий и связующие слои выполнены из идентичных полиимидных композиций с возможностью термического или ультразвукового склеивания. Верхний защитный светопропускающий слой может быть выполнен в виде пленки из полимидных связующих, содержащих гидрофобизирующие наночастицы, способствующие формированию его гидрофобности.The upper protective light-transmitting layer, the sealing and the bonding layers are made of identical polyimide compositions with the possibility of thermal or ultrasonic bonding. The upper protective light transmitting layer can be made in the form of a film of polymide binders containing hydrophobic nanoparticles, contributing to the formation of its hydrophobicity.
Технический результат достигается тем, что в способе получения световозвращающего материала, включающем нанесение связующего слоя на несущую ленту, нанесение слоя микросферических стеклянных шариков с удалением их избытка с поверхности и частичным отверждением связующего слоя после наложения микросферических шариков в него, нанесение полимерного слоя на открытые поверхности микросферических шариков с противоположной стороны падения луча света на них для формирования фокусирующего слоя, затем формирование металлизированного отражающего слоя, на который наносят монтирующий или армирующий слой, накладывание на него защитной легкоудаляемой пленки с нанесенным адгезионным слоем, новым является то, что после частичного отверждения связующего, формирование фокусирующего слоя на задней полусфере микросферических шариков осуществляют выкладкой двухслойной диэлектрической полиимидной пленки расчетной толщины, по мере выкладки вышеуказанную пленку подвергают нагреву с воздействием инфракрасного излучения и ультразвуковых колебаний для ее размягчения и уплотнения поверх микросфер, а в виде несущей ленты использована ткань с антиадгезионным слоем, обладающим токопроводящими свойствами.The technical result is achieved in that in a method for producing a retroreflective material, including applying a bonding layer to a carrier tape, applying a layer of microspherical glass balls to remove excess from the surface and partially curing the bonding layer after applying microspherical balls to it, applying a polymer layer to open surfaces of microspherical balls on the opposite side of the incident light beam on them to form a focusing layer, then the formation of a metallized reflection The coating layer on which the mounting or reinforcing layer is applied, the application of a protective easily removable film with an adhesive layer applied to it, is new in that, after the binder is partially cured, the formation of the focusing layer on the back hemisphere of the microspherical balls is carried out by laying out a two-layer dielectric polyimide film of the estimated thickness, according to as far as calculations, the above film is heated with the influence of infrared radiation and ultrasonic vibrations to soften and seal it on top of the microspheres, and in the form of a carrier tape, a fabric with a release layer having conductive properties was used.
При нанесении микросферических шариков выполняют механическое их углубление в слой связующего с частичным проникновением в антиадгезионный слой на несущей ткани не менее чем на одну треть диаметра микросферических шариков.When applying microspherical balls, they are mechanically recessed into the binder layer with partial penetration into the release layer on the supporting fabric by at least one third of the diameter of the microspherical balls.
Технический результат достигается тем, что в установке, содержащей станину с непрерывно движущейся замкнутой несущей тканью или лентой, имеющей на рабочей поверхности антиадгезионный слой, емкость со связующим материалом для его нанесения на поверхность антиадгезионного слоя, устройство для нанесения микросферических шариков на поверхность связующего слоя, устройство нанесения фокусирующего слоя с отражающей поверхностью, новым является то, что она дополнительно оснащена устройством для удаления избытков микросферических шариков, образовавшихся после их нанесения, с верхних слоев, не контактирующих со связующим слоем, выполненным в виде щелевой эжекторной насадки с возможностью регулирования ее положения относительно поверхности удаляемых микросферических шариков и соединенной с циклонным уловителем.The technical result is achieved in that in an installation containing a bed with a continuously moving closed carrier fabric or tape having a release layer on the working surface, a container with a binder material for applying it to the surface of the release layer, a device for applying microspherical balls to the surface of the binder layer, device applying a focusing layer with a reflective surface, new is that it is additionally equipped with a device for removing excess microspherical balls, formed after their application, from the upper layers that are not in contact with the binder layer, made in the form of a slotted ejector nozzle with the ability to adjust its position relative to the surface of the removed microspherical balls and connected to a cyclone trap.
Установка снабжена в зоне выкладки фокусирующего слоя инфракрасным излучателем и устройством ультразвуковых колебаний, создающими размягчение и механическое уплотнение вышеуказанной пленки.The installation is equipped with an infrared emitter and a device of ultrasonic vibrations in the area where the focusing layer is laid out, creating softening and mechanical sealing of the above film.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими материалами.The essence of the invention is illustrated by graphic materials.
На фиг. 1 представлена схема установки для получения световозвращающего материала.In FIG. 1 is a diagram of an apparatus for producing retroreflective material.
На фиг. 2 представлена структура многослойного тонкопленочного световозвращающего покрытия.In FIG. 2 shows the structure of a multilayer thin film retroreflective coating.
На фиг. 3 показаны параксиальные параметры микросферы, необходимые для учета их при оптических расчетах.In FIG. Figure 3 shows the paraxial parameters of the microsphere, which are necessary for taking them into account in optical calculations.
На фиг. 4 представлена катадиоптрическая структура микросферического отражателя.In FIG. 4 shows the catadioptric structure of a microspherical reflector.
На фиг. 5 приведены графики измеренной интенсивности отражения образцов, принятых для сравнения, фирмы «3 М», изготовленных с применением микросферических шариков.In FIG. Figure 5 shows graphs of the measured reflection intensities of samples taken for comparison by 3 M made using microspherical balls.
На фиг. 6 приведены графики измеренной интенсивности отражения образцов изготовленных в лабораторных условиях по предлагаемой технологии для сравнительной оценки.In FIG. Figure 6 shows graphs of the measured reflection intensities of samples made in laboratory conditions using the proposed technology for a comparative evaluation.
Здесь: 1 - станина, 2 - непрерывно движущаяся замкнутая несущая ткань или лента, 3 - связующий состав, 4 - емкость для связующего состава, 5 - устройство электростатического напыления стеклянных микросферических шариков, 6 - эжекторное устройство со щелевой насадкой, 7 - циклонный уловитель излишков микросфер, 8 - каландровое устройство, 9 - ИК излучатель, 10 - барабан рулонный с металлизированной полимерной пленкой для фокусирующего слоя, 11 - прижимные валки, 12 - направляющие валки, 13 - ИК излучатель для размягчения металлизированной полимерной пленки, 14 - устройство ультразвуковых колебаний, 15 - распылитель щелевой, 16 - дополнительный ИК излучатель, 17 - устройство съема пленки с несущей ткани, 18 - поворотный узел с захватом пленки, 19 - барабан рулонный со светопропуекающей защитной пленкой, 21 - прижимные и направляющие валки, 22 - поворотное устройство, 23 - барабан рулонный с легкоудаляемой защитной бумагой, 25 - валки направляющие, 26 - барабан наматывающий, 27 - генератор акустических колебаний, 40 - устройство для соединения сформированных слоев, 28 - верхний светопропускающий защитный слой, 29 - информационное изображение на тыльной стороне верхнего светопропускающего слоя, 30 - герметизирующий слой с ячейками, 31 - стеклянные микросферические шарики, 33 - воздушная прослойка, 34 - фокусирующий слой, 35 - металлизированная отражающая поверхность, 36 - армирующий слой, 37 - адгезионный слой, 38 - легкоудаляемая защитная бумага.Here: 1 - bed, 2 - continuously moving closed carrier fabric or tape, 3 - binder composition, 4 - capacity for the binder composition, 5 - electrostatic spraying device for glass microspherical balls, 6 - ejector device with slotted nozzle, 7 - cyclone surplus collector microspheres, 8 - calendaring device, 9 - IR emitter, 10 - roll drum with a metallized polymer film for the focusing layer, 11 - pressure rolls, 12 - guide rolls, 13 - IR emitter to soften the metallized polymer film 14 - device of ultrasonic vibrations, 15 - slotted atomizer, 16 - additional IR emitter, 17 - device for removing film from the carrier fabric, 18 - rotary unit with film capture, 19 - roll drum with light-transmitting protective film, 21 - pressure and guide rolls , 22 - rotary device, 23 - roll drum with easily removable protective paper, 25 - guiding rolls, 26 - winding drum, 27 - acoustic vibration generator, 40 - device for connecting formed layers, 28 - upper light transmitting protective layer, 29 - inf an irrigation image on the back side of the upper light transmission layer, 30 - a sealing layer with cells, 31 - glass microspherical balls, 33 - an air layer, 34 - a focusing layer, 35 - a metallized reflective surface, 36 - a reinforcing layer, 37 - an adhesive layer, 38 - easily removable protective paper.
Установка (фиг. 1) состоит из станины 1 с непрерывно движущейся замкнутой несущей тканью или лентой 2, на поверхность которой нанесен антиадгезионный слой с токопроводящими свойствами. По мере перемещения несущей ткани 2 на антиадгезионную поверхность из емкости 4 наносится известными способами связующий слой 3 с определенной вязкостью и регулируемой толщиной. Затем на слой связующего производится напыление микросферических шариков устройством 5 электростатического нанесения (по патенту 24816447), а их верхние слои, не контактирующие со связующим слоем, удаляются устройством в виде эжекторной щелевой насадки 6, соединенной с циклонным уловителем 7 для сбора излишков микросферических шариков.The installation (Fig. 1) consists of a
Формирование монослоя микросферических шариков осуществляется каландровым устройством 8 с возможностью регулирования усилия прижима совместным нагревом инфракрасного излучателя (ИК) 9 средневолнового диапазона излучения.The formation of a monolayer of microspherical balls is carried out by a
После частичного отверждения монослоя микросфер в связующем слое на его поверхность из рулонного барабана 10 подается заранее изготовленная как полуфабрикат двухслойная металлизированная полимерная пленка для формирования фокусирующего слоя 34 (фиг. 2) с помощью прижимных 11 и направляющих валков 12.After partial curing of the monolayer of microspheres in the bonding layer, a two-layer metallized polymer film prefabricated as a semi-finished product is fed from the
Размягчение пленки для облегчения образования фокусирующей поверхности над микросферическими шариками 31 осуществляется ИК излучателем 13 с воздействием ультразвуковых колебаний генератора 14 с частотой приблизительно 18-22 кГц. Затем с помощью щелевого распылителя 15 или другими известными способами, например экструдированием полимера в виде пленки, так же, как полуфабриката, осуществляется нанесение монтирующего полимерного слоя 36.The softening of the film to facilitate the formation of a focusing surface above the
По мере отверждения дополнительным ИК излучателем 16 трехслойная пленка специальным устройством 17 снимается с поверхности несущей ткани 2 с антиадгезионным покрытием, проходит на поворотный узел с захватом пленки 18, разворачивая открытые светопринимающие поверхности микросферических шариков для последующей операции.As cured by an
С рулонного барабана 19 на открытой поверхности микросферических шариков в структуре трехслойной конструкции укладывается верхний светопропускающий защитный слой 28 в виде пленки, соединенной с герметизирующей сеткой 30 с ячейками. Пленка может быть изготовлена заранее как полуфабрикат, а также может быть выполнена горячим тиснением с образованием на ее тыльной стороне герметизирующих ячеек. Наложение пленки осуществляется с помощью прижимных и направляющих роликов 21 по верху микросферических шариков 31. Соединение между собой образованных слоев производится устройством 40 методом термической или ультразвуковой сварки. После поворотного устройства 22, на монтажную поверхность готового многослойного тонкопленочного световозвращающего материала из дополнительного рулонного барабана 23 накладывается легкоудаляемая защитная пленка 38 (фиг. 2) или бумага с антиадгезионным клеевым слоем 37 с помощью направляющих валков 25 для подачи на наматывающий барабан 26.From the
Для обеспечения эффективности удаления избытков микросферических шариков 31 с верхних слоев, после их нанесения в электростатическом поле на «мокрый» слой связующего в зоне щелевого эжектора 6 установлен акустический генератор 27 с нижней стороны несущей ленты, создающий низкочастотные колебания, возмущающие микросферические шарики, расположенные поверх их монослоя, имеющего адгезионные связи с связующим слоем.To ensure the efficiency of removing excess
Гибкий многослойный тонкопленочный световозвращающий материал (фиг. 2) содержит верхний светопропускающий защитный слой 28 с плоской лицевой поверхностью и тыльной стороной с нанесенным на ней информационным изображением 29. Под верхним светопропускающим защитным слоем 28 размещается герметизирующий слой 30, представляющий собой сетку с множеством ячеек ортогональной или ромбической формы, в которых расположено множество светоотражающих микросферических шариков 31, частично углубленных в полимерный связующий слой 3 (фиг. 2). Верхний светопропускающий защитный 28 и связующий слои 3 между собой соединены через герметизирующую сетку 30 таким образом, что между тыльной стороной защитного слоя и над открытыми поверхностями микросферических шариков в ячейках образуется воздушная прослойка 33. С противоположной стороны микросферических шариков на их задней полусфере располагается фокусирующий слой 34, имеющий металлизированную отражающую поверхность 35. Причем фокусирующий слой с металлизированной отражающей поверхностью в виде двухслойной диэлектрической полимерной пленки располагается эквидистантно задней полусфере микросферических шариков, повторяя их кривизну по мерее ее выкладки, под воздействием ИК нагрева и ультразвуковых колебаний. Под отражающим слоем в направлении от задней полусферы микросферических шариков располагается монтирующий или армирующий слой 36 с дублированным адгезионным слоем 37 на защитной легкоудаляемой пленке или бумаге 38. Клеевой адгезионный слой 38 служит как скрепляющее средство при монтаже световозвращающего материала после его раскроя для скрепления на основу, например на дорожные знаки, указатели и т.д.A flexible multilayer thin-film retroreflective material (Fig. 2) contains an upper light transmitting
Для формирования гибкого многослойного тонкопленочного световозвращающего материала используются стеклянные микросферические шарики, размерами 56-75 мкм, с показателем преломления n=1,37÷1,51 и выпускаемые отечественными предприятиями. Основным требованием является выбор материала фокусирующего слоя с показателем преломления, равным показателю преломления стеклянной микросферы или с их разницей не более чем на 0,5÷0,8% между ними.For the formation of a flexible multilayer thin-film retroreflective material, glass microspherical balls, sizes 56-75 microns, with a refractive index of n = 1.37 ÷ 1.51 and manufactured by domestic enterprises are used. The main requirement is the choice of the material of the focusing layer with a refractive index equal to the refractive index of the glass microsphere or with a difference of no more than 0.5 ÷ 0.8% between them.
Для обеспечения функционирования гибких многослойных тонкопленочных световозвращающих материалов при циклических воздействиях температуры от -160°С до +170°С во время эксплуатации в условиях открытого космоса основным материалом защитного слоя, связующего и монтирующего слоев используется полиимидная композиция, производимая отечественными предприятиями. При этом в целях упрощения конструкции оборудования по изготовлению многослойного световозвращающего материала, для фокусирующего слоя с расчетной его толщиной и показателем преломления и верхнего светопропускающего защитного слоя используются изготовленные на существующем оборудовании готовые пленки в виде полуфабрикатов для формирования многослойной структуры световозвращающего материала.To ensure the functioning of flexible multilayer thin-film retroreflective materials under cyclic effects of temperature from -160 ° С to + 170 ° С during operation in open space, the main material of the protective layer, binder and mounting layers is a polyimide composition produced by domestic enterprises. At the same time, in order to simplify the design of equipment for manufacturing a multilayer retroreflective material, for the focusing layer with its calculated thickness and refractive index and the upper light transmitting protective layer, prefabricated films made on existing equipment are used in the form of semi-finished products to form a multilayer structure of the retroreflective material.
При использовании тонкопленочных световозвращающих материалов для изготовления дорожных знаков, указателей и информационных табличек возможно по указанному способу применить более дешевые материалы для защитного, связующего и фокусирующего слоев, например пленки полиэтилентерефталатные, полиметилметакрилатные и акриловые композиции.When using thin-film retroreflective materials for the manufacture of road signs, pointers and information plates, it is possible to use cheaper materials for the protective, adhesive and focusing layers, for example polyethylene terephthalate films, polymethylmethacrylate and acrylic compositions, according to the indicated method.
Сущность предлагаемого изобретения заключаются в следующем.The essence of the invention are as follows.
Для представления сути изобретения рассмотрим единичный микросферический шарик как оптическую линзовую систему (фиг. 3) для расчета продольной составляющей сферической аберрации. Микросферический шарик задается радиусом поверхности r, задаются его показатели преломления и его окружающей среды n1, n2, n3 какTo represent the essence of the invention, we consider a single microspherical ball as an optical lens system (Fig. 3) for calculating the longitudinal component of spherical aberration. The microspherical ball is defined by the radius of the surface r, its refractive indices and its environment n 1 , n 2 , n 3 are set as
n1 - для воздуха,n 1 - for air,
n2 - для материала шара,n 2 - for the material of the ball,
n3 - для материала, окружающего шар с задней его полусферы, противоположной поверхности падения луча света.n 3 - for the material surrounding the ball from its rear hemisphere, the opposite surface of the incidence of the light beam.
Микросферический шарик также характеризуется параксиальными параметрами - задним фокусным расстоянием ƒ' и задним фокальным отрезком SF' (фиг. 3):The microspherical ball is also characterized by paraxial parameters - the rear focal length ƒ 'and the rear focal segment S F' (Fig. 3):
Заднее фокальное расстояние микросферического шарика:Microspherical back focal length:
Задний фокальный отрезок:Back focal segment:
S'F'=ƒ(1-(n2-n1)d/n2n1,S ' F ' = ƒ (1- (n 2 -n 1 ) d / n 2 n 1 ,
где: n1 и n2 - показатели преломления окружающей среды и шарика;where: n 1 and n 2 are the refractive indices of the environment and the ball;
n3 - показатель преломления промежуточного, т.е. фокусирующего слоя;n 3 is the refractive index of the intermediate, i.e. focus layer;
r1, r2 - радиусы передней и задней поверхности, для шара r1=r2;r 1 , r 2 are the radii of the front and rear surfaces, for a ball r 1 = r 2 ;
r3 - радиус фокусирующей поверхности;r 3 is the radius of the focusing surface;
F' - задняя фокальная точка шарика;F 'is the back focal point of the ball;
S' - продольная сферическая аберрация;S '- longitudinal spherical aberration;
2ρ - апертура падающего пучка.2ρ is the aperture of the incident beam.
При совпадении задней фокальной точки шара F' с отражающей зеркальной поверхностью фокусирующего слоя оптическая система предложенного изобретения приобретает катадиоптрические свойства (фиг. 4), т.е. параллельный пучок света, подающий на поверхность тонкопленочного световозвращающего материала, превращается в параллельный пучок отраженных лучей. Толщина полимерного слоя, окружающего заднюю полусферу микросферического шарика h=r2-r1, должна быть равна величине заднего фокального отрезка SF', при этом для увеличения яркости отраженного пучка и его расходимости толщина должна быть равнаWhen the back focal point of the ball F 'coincides with the reflecting mirror surface of the focusing layer, the optical system of the invention acquires catadioptric properties (Fig. 4), i.e. a parallel beam of light that feeds onto the surface of a thin-film retroreflective material turns into a parallel beam of reflected rays. The thickness of the polymer layer surrounding the rear hemisphere of the microspherical ball h = r 2 -r 1 should be equal to the size of the rear focal segment S F ', while to increase the brightness of the reflected beam and its divergence, the thickness should be equal
где S' - рассчитанная величина продольной сферической аберрации.where S 'is the calculated value of the longitudinal spherical aberration.
Материал изготавливается следующим образом.The material is made as follows.
На непрерывно движущуюся замкнутую несущую ленту 2, которая может быть изготовлена из ткани, металлической полосы или лавсановой пленки, непрерывно наносится известными способами с контролируемой и регулируемой толщиной антиадгезионная смесь с токопроводящими свойствами с расчетной вязкостью.On a continuously moving
Поверх антиадгезионной смеси по мере продольного перемещения с несущей ленты 2 также известными способами наносят связующий состав с толщиной, равной менее 1/2 диаметра микросферических шариков, который впоследствии формирует после отверждения связующий слой 3 структуры световозвращающего материала.A bonding composition with a thickness equal to less than 1/2 of the diameter of the microspherical balls, which subsequently forms a
До отверждения связующего слоя на него наносят микросферические шарики в электростатическом поле при напряжении коронирующего электрода напыляющего устройства 5, не превышающего 45-50 кВ, и токе короткого замыкания в пределах 30-40 мкА. Излишки микросферических шариков удаляют с их верхних слоев, не контактирующих с поверхностью неотвержденного связующего слоя, посредством щелевой эжекторной насадки 6. Затем производится каландрирование монослоя микросферических шариков для их частичного углубления в связующий слой 3, при этом величина усилия каландрирования задается таким образом, чтобы микросферические шарики углубились, проходя через слой связующего, на 1/3 диаметра в антиадгезионную смесь на поверхности несущей ленты. На этой стадии формируется монослой микросферических шариков, расположенных в объеме связующего слоя 3, после последующего отверждения, с открытой поверхностью на 1/3 диаметра с обеих сторон относительно толщины связующего слоя 3. Отверждение связующего слоя 3 с расположенными в нем микросферическими шариками 31 производится ИК излучателем 9 среднего диапазона излучения. При последующем перемещении сформированного монослоя микросферических шариков в связующем слое 3 на несущей ткани 2 на этот слой укладывается из барабана 10 двухслойная диэлектрическая полимерная пленка с расчетной толщиной для формирования фокусирующего слоя 34 на открытых поверхностях микросферических шариков. Монослой микросферических шариков в связующем слое и двухслойная полимерная пленка поверх него подвергаются дополнительному каландрированию с помощью направляющих 11 и прижимных валиков 12, причем валки каландра нагреваются до размягчения укладываемой пленки. После охлаждения образованной таким образом трехслойной оптической системы, осуществляется нанесение щелевым распылительным устройством 15 и отверждение дополнительным ИК излучателем 16 монтирующего или армирующего слоя, затем нанесение верхнего светопропускающего защитного слоя в виде полимерной пленки, соединенной заранее с герметизирующей полимерной сеткой с ячейками, замкнутыми по их периметрам и соединение этих слоев совместно термическим способом или ультразвуковой сваркой. Завершающим этапом образования многослойного тонкопленочного световозвращающего материала является нанесение защитной легкоудаляемой пленки или бумаги с клеевым слоем на поверхность отвержденного монтирующего или армирующего слоя.Prior to the curing of the bonding layer, microspherical balls are applied to it in an electrostatic field at a voltage of the corona electrode of the
На фиг. 5 и фиг. 6 приведены результаты измерений интенсивности отражения от поверхности луча лазера с длиной волны 630 нм в видимой области излучения в зависимости от углов освещения для сравнения характеристик лабораторно изготовленного образца (фиг. 6) с пленкой «3М» на микросферических стеклянных шариках (фиг. 5).In FIG. 5 and FIG. Figure 6 shows the results of measurements of the reflection intensity from the surface of a laser beam with a wavelength of 630 nm in the visible region of radiation depending on the illumination angles for comparing the characteristics of a laboratory-made sample (Fig. 6) with a 3M film on microspherical glass balls (Fig. 5).
Сравнение интенсивности отражения предлагаемой технологии произведено с пленкой «3М» с использованием стеклянных микросферических световозвращателей, которая в настоящее время является образцовым световозвращающим материалом.A comparison of the reflection intensity of the proposed technology was made with a 3M film using glass microspherical retroreflectors, which is currently an exemplary retroreflective material.
Таким образом, создание оптической системы многослойного тонкопленочного световозвращающего материала с использованием микросферических стеклянных шариков и соответствующих материалов отечественного производства, функционирующего в сложных атмосферных условиях, в том числе и условиях открытого космоса на низких орбитах земли при воздействии УФ и ионизирующих излучений при циклических изменениях температуры от - 160°С до +170°С, обеспечивает высокую яркость покрытия при больших углах расходимости.Thus, the creation of an optical system for a multilayer thin-film retroreflective material using microspherical glass balls and the corresponding materials of domestic production, operating in difficult atmospheric conditions, including open space conditions in low Earth orbits under the influence of UV and ionizing radiation under cyclic temperature changes from - 160 ° С to + 170 ° С, provides high brightness of the coating at large divergence angles.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106688A RU2660048C1 (en) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | Flexible multilayer thin-film retroreflective material, method of obtaining retroreflective material and device for its obtaining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106688A RU2660048C1 (en) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | Flexible multilayer thin-film retroreflective material, method of obtaining retroreflective material and device for its obtaining |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660048C1 true RU2660048C1 (en) | 2018-07-04 |
Family
ID=62815813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017106688A RU2660048C1 (en) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | Flexible multilayer thin-film retroreflective material, method of obtaining retroreflective material and device for its obtaining |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660048C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710481C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-12-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Transparent electrode with asymmetric light transmission and method of its manufacturing |
| CN111912065A (en) * | 2020-08-25 | 2020-11-10 | 无锡菲兰爱尔空气质量技术有限公司 | Adaptive thermal damping radiant air conditioner terminal |
| RU2742924C1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр технических разработок" | Led road sign |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065190C1 (en) * | 1993-07-08 | 1996-08-10 | Обособленное научно-исследовательское подразделение по солнечной и точной оптике при Научно-производственном объединении "Астрофизика" | Light-returning material (versions) and process of its manufacture |
| WO1996035969A1 (en) * | 1995-05-12 | 1996-11-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Retroreflective sheet and article having retroreflectiveness |
| RU2101779C1 (en) * | 1996-04-26 | 1998-01-10 | Константин Борисович Демидов | Light-reflecting material with sign pictures |
| RU2443983C1 (en) * | 2010-09-21 | 2012-02-27 | Закрытое акционерное общество "МИТРЕЛЬ-Ф-ФЛУОРО" | Method for remote object identification, fluorescent-retroreflective device and optical reader for realising said method |
| EA023114B1 (en) * | 2009-07-17 | 2016-04-29 | Ниппон Карбайд Индастриз Ко., Инк. | Retroreflective coating of micro glass spheres provided with image having visual direction |
-
2017
- 2017-02-28 RU RU2017106688A patent/RU2660048C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065190C1 (en) * | 1993-07-08 | 1996-08-10 | Обособленное научно-исследовательское подразделение по солнечной и точной оптике при Научно-производственном объединении "Астрофизика" | Light-returning material (versions) and process of its manufacture |
| WO1996035969A1 (en) * | 1995-05-12 | 1996-11-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Retroreflective sheet and article having retroreflectiveness |
| RU2101779C1 (en) * | 1996-04-26 | 1998-01-10 | Константин Борисович Демидов | Light-reflecting material with sign pictures |
| EA023114B1 (en) * | 2009-07-17 | 2016-04-29 | Ниппон Карбайд Индастриз Ко., Инк. | Retroreflective coating of micro glass spheres provided with image having visual direction |
| RU2443983C1 (en) * | 2010-09-21 | 2012-02-27 | Закрытое акционерное общество "МИТРЕЛЬ-Ф-ФЛУОРО" | Method for remote object identification, fluorescent-retroreflective device and optical reader for realising said method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710481C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-12-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Transparent electrode with asymmetric light transmission and method of its manufacturing |
| RU2742924C1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр технических разработок" | Led road sign |
| CN111912065A (en) * | 2020-08-25 | 2020-11-10 | 无锡菲兰爱尔空气质量技术有限公司 | Adaptive thermal damping radiant air conditioner terminal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2660048C1 (en) | Flexible multilayer thin-film retroreflective material, method of obtaining retroreflective material and device for its obtaining | |
| US4569857A (en) | Retroreflective sheeting | |
| US4367920A (en) | Retroflective sheeting | |
| JP2020175664A (en) | Improved polymer sheet material for use in making polymer security documents such as banknotes, method of forming the improved polymer material, and polymer security document produced by using the improved polymer sheet material | |
| US6350034B1 (en) | Retroreflective articles having polymer multilayer reflective coatings | |
| JP3652699B2 (en) | Retroreflective article having two types of reflectors | |
| KR100614059B1 (en) | Article exhibiting dry and wet retroreflectivity | |
| US2407680A (en) | Reflex light reflector | |
| US20150153483A1 (en) | Optical element and manufacturing method thereof, display element, and projection image display device | |
| EP0009253B1 (en) | Retro-reflecting sheet material and method of manufacture | |
| KR101741288B1 (en) | Retroreflective sheeting and license plate with reduced retroreflectivity at high entrance angles | |
| US20210333448A1 (en) | Solar light management | |
| US4123140A (en) | Reflecting sheeting having wide angle response | |
| WO2002033477A2 (en) | Directed reflectors and systems utilizing same | |
| WO2006052383A2 (en) | Optically retro-reflecting sphere with a concentric outer shell | |
| KR20160105427A (en) | High reflectivity open bead method and material | |
| Galimov et al. | Method for synthesis of retro-reflective coatings with specified optical properties | |
| US4682852A (en) | Reflective sheeting technology | |
| JPH0823739B2 (en) | High brightness all weather type road marking sheet material | |
| KR20070102770A (en) | Retroflective glass bead and method for manufacturing the same | |
| JP3718707B2 (en) | Wrapped lens type retroreflective sheet and manufacturing method thereof | |
| US11768320B2 (en) | Reflective glitter heat transfer sheet combined with a retroreflective structure and method of manufacturing same | |
| WO1997023788A1 (en) | Retro-reflecting sheet material and method of preparing such material | |
| KR20220157497A (en) | Retroreflective Pigments and Paints | |
| RU2101779C1 (en) | Light-reflecting material with sign pictures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200229 |