專利名稱：潮濕的逆反射標(biāo)志材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及潮濕時具有良好的逆反射亮度并且在高入射角具有良好逆反射亮度的逆反射材料。
背景路面標(biāo)志，如那些在道路中心線和邊線上的標(biāo)志為汽車駕駛員提供可見的引導(dǎo)是很重要的。路面標(biāo)志材料可用于各種用途的交通控制標(biāo)志，例如短程車道標(biāo)線，停車桿和在交叉口的行人路面標(biāo)志以及道路上的長程車道標(biāo)志等。一種常用的路面標(biāo)志材料的形式是以粘合劑為背襯的膠帶，將它施用到所需位置和長度的道路表面上；膠帶的路面表面上具有經(jīng)選擇的顏色并一般具有逆反射特性。
目前，許多平面的路面標(biāo)志，其逆反射機理一般是基于外露式透鏡光學(xué)體系，該體系是許多部分地嵌在含諸如二氧化鈦(TiO2)或鉻酸鉛(PbCrO4)反射性顏料顆粒的粘合劑層中的透明微球。在使用中，光線從車輛前燈進(jìn)入這些微球，折射到反射性顏料上。一部分光線大致沿初始的入射路線朝著車輛方向返回，使駕駛員能看見。這些微球的折射光量和聚集光量部分地取決于在微球的外露部分上保持著低折射率的空氣界面。在下雨的時候，微球被雨水淋濕，水會使其光折射能力下降，從而很大地降低逆反射性能。
同樣已知在路面標(biāo)志上采用封閉式透鏡逆反射結(jié)構(gòu)。例如可參見美國專利5,277,513(Flanagan等人)和5,340,231(Steere等人)。將帶有平覆蓋膜(有時也稱為頂膜，頂片，覆蓋片等)的封閉式透鏡逆反射片作為在濕潤條件下提供有效逆反射的手段。例如可參見披露了包封式透鏡逆反射制品的美國專利4,025,159(McGrath)和披露了嵌入式透鏡逆反射制品的美國專利4,505,967(Bailey)和4,664,966(Bailey等人)。
目前既有的薄斷面路面標(biāo)志能提供有效的逆反射響應(yīng)的入射角范圍比有時所需要的窄。例如，基于如上所述部分地嵌在含漫反射顏料層中的微球的平路面標(biāo)志，在大約80米和更小的距離內(nèi)很容易看見。在大于這個數(shù)值的距離時，逆反射亮度會下降，部分地是由于入射光的入射角較大，部分地是由于逆反射亮度本身有限。除了通常在高入射角情況下逆反射性低外，在下雨的條件下，平的路面標(biāo)志特別難以看見，其原因已如上所述。隆起的路面標(biāo)志一般具有較好的濕反射性，原因是雨會從隆起部分流下去，并且它們往往使用潤濕時具有固有逆反射的反射體系。然而，在具有隆起路面標(biāo)志的道路上，除雪通常是一個問題，這是由于掃雪機會絆住隆起的凸出部位并將標(biāo)志從道路表面上除去。同樣地，作為點狀照明燈(spot delineators)安裝的隆起的路面標(biāo)志，其提供的白天道路輪廓較差，這樣就通常需要添加涂刷上去的或膠帶式的連續(xù)標(biāo)志。
為了擴大路面標(biāo)志材料的有效入射角范圍，已經(jīng)提出了采用具有封閉式透鏡逆反射器的導(dǎo)光裝置。例如，美國專利4,145,112(Crone)披露了一種包括逆反射底層和導(dǎo)光層的制品，所述導(dǎo)光層由縱向延伸的一系列短而透明的凸起物組成。美國專利4,236,788(Wyckoff)披露了一種在類型上與上述制品相關(guān)的路面標(biāo)志條，它是調(diào)節(jié)橫向棱鏡的兩個側(cè)面，以獲得從一個側(cè)面進(jìn)入基片的朝下內(nèi)反射和從另一個側(cè)面進(jìn)入基片的連續(xù)棱鏡之間空間的折射。美國專利3,920,346(Wyckoff)披露了一種具有曲邊突出物和嵌于其中向上排列的逆反射元件的鋸齒狀標(biāo)志條。
美國專利4,072,403(Eigenmann)披露了一種特別在降雨條件下需要逆反射時所用的逆反射組合件。其中所披露的組合件包括一個透明的球體，在球體某些部位上一單層透明的微球、以及位于微球后面的反射層。將這種逆反射組合件(有時稱為“球體/微球逆反射組合件”)放在路面標(biāo)志的頂部表面上，它們在高入射角能提供有效的對光逆反射。美國專利5,268,789(Bradshaw)披露了一種這種類型的改進(jìn)的逆反射組合件和制造這種組合件的改進(jìn)方法。
歐洲專利385746 B1(Kobayashi等人)披露了一種有一層較大玻璃微球嵌在嵌入式透鏡逆反射基片頂部的路面標(biāo)志。據(jù)稱該逆反射路面標(biāo)志特別適用于降雨條件，原因是有較大的玻璃微球部分地暴露在空氣中。
現(xiàn)在急需甚至在高入射角也具有高逆反射亮度、縱令在潤濕時且高入射角情況下還能保持有效的逆反射亮度、并且耐用的薄斷面逆反射制品。另外，對于垂直表面，如防護(hù)欄桿，牛欄(Jersey barriers)的用途等，也需要在寬范圍的入射角仍具有有效逆反射響應(yīng)的逆反射制品。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供具有令人驚奇的有效逆反射性能的新穎的材料。本發(fā)明的材料在濕和干的條件下，在非常高入射角(例如88°或更高)和低入射角都具有令人驚奇很好的逆反射性能，并能很好地適用于垂直和水平表面。本發(fā)明也提供制造這種材料的方法。本申請所用的一些術(shù)語匯列于本說明書的最后。下面的許多描述是具體參考本發(fā)明用作路面標(biāo)志材料的實施方案作出的。應(yīng)明白的是，這些實施方案的許多方面也與用作垂直表面的標(biāo)志的實施方案有關(guān)。
簡言之，在一些實施方案中，本發(fā)明的路面標(biāo)志材料，在其頂部表面上有一個封閉式透鏡逆反射片，它包括一層覆蓋層和一層逆反射元件的單層，這個單層的第一部分排列成外形伸出(即與片的整體或表面垂直)的斷面，而單層的第二部分排列在較低有時基本上為平面的位置上。本發(fā)明的典型材料在一整個連續(xù)片上包括許多這種第一部分和第二部分。封閉式透鏡逆反射片的一個優(yōu)點是所得的材料具有固有的潮濕逆反射性能。這就是說，當(dāng)雨停后但制品尚未干燥時，在清晨的幾小時內(nèi)露水聚集在材料上時，或在類似的條件下，本發(fā)明的材料仍有逆反射性能。
本發(fā)明的路面標(biāo)志材料能在干和濕的條件下提供很好的逆反射亮度。它們是柔韌的，并可以制成所需的顏色。另外，本發(fā)明在此所提供的材料是薄斷面的，與道路表面能很好地貼合。它們能抵抗交通的損害作用，并經(jīng)得起與水、鹽、油的接觸，經(jīng)得起紫外線輻射，砂粒磨蝕，高溫的作用，等等，這種優(yōu)點使它們非常適合于在道路上使用。它們可以用連續(xù)方法制造。當(dāng)將本發(fā)明的標(biāo)志材料施用在道路上作為交通控制標(biāo)志時，其所反射的光易于為汽車駕駛員所看見，這樣就提高了安全性。
本發(fā)明的逆反射制品特別適用于光線以大于約85°(例如在路面標(biāo)志幾何圖形上)的高入射角入射時的使用場合。這些用途包括路面標(biāo)志和入射光可能從任何方向上入射時的用途，(例如水平標(biāo)志)。這種水平標(biāo)志的例子包括通常在停車場路面上的圖例和符號以指示有障礙的停車處，以及在交叉路口路面上的箭頭和車道標(biāo)志。
另外，本發(fā)明的逆反射制品也能很好地適用在垂直表面上，尤其是那些在觀察時有高入射角的垂直表面，例如防護(hù)欄桿，沿小巷的建筑物墻壁，牛欄，橋墩，柱子，圓筒形交通標(biāo)等。本發(fā)明的逆反射制品的一個優(yōu)點，除了在高入射角具有改進(jìn)的逆反射亮度外，它們在較低的入射角，例如通常能看見標(biāo)志的30°-40°范圍內(nèi)，也具有高的逆反射亮度。這使本發(fā)明的制品特別能適用于沿公路的墻壁和柵欄，以及當(dāng)車輛在寬的角度范圍內(nèi)按近建筑物時需要有效逆反射亮度時的其它應(yīng)用。例如，第一條道路上設(shè)有一個基本上與其一部分平行放置的垂直柵欄，另有第二條道路與第一條道路相交。若柵欄在其表面上裝有本發(fā)明的制品，則它將為在任何一條道路上接近柵欄的車輛提供有效的逆反射，從而提高了安全性。本發(fā)明的逆反射制品可以以彎曲的形式使用，例如纏繞在錐形和圓筒形交通標(biāo)上，在彎曲的防護(hù)欄桿上等，能沿大體上完全可見的部分提供優(yōu)異的逆反射亮度，其原因是制品具有異常好的入射角度性。
附圖的簡要說明本發(fā)明將參考附圖作進(jìn)一步的說明，其中

圖1是本發(fā)明所例舉的路面標(biāo)志材料一部分的平面圖；圖2是圖1所示材料的剖面圖；圖3和圖4是本發(fā)明所例舉的其它路面標(biāo)志材料的剖面圖。
這些理想化的圖并不是按比例的，它們僅僅是用于舉例，并無限制性作用。
例舉實施方案的詳細(xì)描述本發(fā)明的一種例舉的標(biāo)志材料圖示于圖1和2中。材料10在其頂部表面12上有一個封閉式透鏡逆反射片14，該片中有一單層逆反射元件16，其中單層的第一部分18排列成外形伸出的斷面，而單層的第二部分20排列在較低有時基本上為平面的位置上。標(biāo)志材料10或可還有一個保形層22和粘合劑層24。在所示的實施方案中，這些第一部分18受構(gòu)形件19的作用，抬高伸出在第二部分20之上。
另一個例舉的標(biāo)志材料圖示于圖3中。例如通過按所需的圖案進(jìn)行壓花，在背襯32的上部主表面上形成合適的突出部分，然后將逆反射片30與其相貼合。若需要的話，可將逆反射片30壓成所需的形狀，然后背面填充上去，獲得所需的外形伸出的斷面。背襯32中有構(gòu)形件34和一般可用的保形層36和粘合劑層38。如圖3所示，構(gòu)形件34直接連接到逆反射片23上。在一些情況下，在片30和背襯32之間再有一連接層(未圖示)是有用的。連接層應(yīng)很好地將片30的背面和背襯32的表面粘著起來。例如，乙烯甲基丙烯酸能粘合到鋁層和腈橡膠層上。在另一個實施方案中，保形層直接連接到逆反射片的底面上，再加上構(gòu)形件和粘合劑層。逆反射片和構(gòu)形層可基本上是共同延伸的，若需要也可不是共同延伸的。
I.本發(fā)明制品的一般結(jié)構(gòu)本發(fā)明的制品一般包括逆反射片、構(gòu)形件、或可采用的背襯材料和粘合劑層。使用構(gòu)形件是為了制品中形成所需的外形伸出的部分。
一般在路面標(biāo)志用途的情況中，制品的背襯材料中還有保形層和/或粗布層。例如，在圖2中，背襯中有保形層22。在圖3中，背襯32中有保形層36、構(gòu)形件34和粘合劑層38。若需要的話，背襯材料中也可有一層粗布材料使之具有高的耐撕裂性，使臨時的路面標(biāo)志可被除去。保形層(例如鋁)和粗布層在已有技術(shù)中是眾所周知的。合適的實施方案可由本領(lǐng)域的技術(shù)熟練者容易地選擇。
本發(fā)明的制品還可有一層粘合到背襯材料底面上的粘合劑層，例如圖2中的粘合劑層24。粘合劑的作用是將逆反射制品粘結(jié)到某個表面(例如路面)上。若需要的話，還可將粘合劑或底漆施涂到該表面上，然后將逆反射制品層壓上去。選用粘合劑材料和底漆的標(biāo)準(zhǔn)部分地取決于逆反射片的要本性和所需的用途；合適的材料可由本領(lǐng)域技術(shù)熟練者容易地選擇之。
在有些情況下，需要在逆反射片的上部表面上部分地嵌入一些防止打滑的顆粒(有時稱為防滑顆粒)以增加來往車輛在其上通過時的附著摩擦力。防滑顆粒在已有技術(shù)中是眾所周知的。合適的實施方案可由本領(lǐng)域技術(shù)熟練者容易地選擇之。
同樣地，可將薄的耐磨和/或耐臟性很好的涂層施加到逆反射制品的頂部表面上，以保護(hù)它免受交通磨損和臟物累積的影響。這種涂層宜透光，而且不應(yīng)降低制品的抵抗打滑性能。
一般將本發(fā)明的路面標(biāo)志材料纏繞成卷。在這種情況下，需要標(biāo)記的頂部表面上施加一層可剝離襯里或?qū)ζ溥M(jìn)行可剝離處理(例如用硅氧烷)。
II.逆反射片本發(fā)明所用的逆反射片具有良好的角度性；這就是說，對于約80°或更大的入射角，該片的逆反射性仍是相當(dāng)大的。在所有類型的氣候條件下，甚至在路面標(biāo)志用途中由于道路上來往車輛在片上通過而引起的反復(fù)沖擊和剪切應(yīng)力作用下，這種逆反射片的所有組件層都能較好地粘合在一起。
不同類型的封閉式透鏡逆反射片都可用于本發(fā)明。適用于本發(fā)明的封閉式透鏡片的例子包括包封式透鏡片和嵌入式透鏡片。
所例舉的包封式透鏡片，包括以微球為基的逆反射片，該片中有一單層部分地嵌入在粘合劑層中的透明微球，其反射層則在粘合劑層的后面(即嵌入的部分上)?？諝饨缑嬗晌挥谖⑶蚯胺降母采w層所提供。或者，也可使用這樣一種立方角型的逆反射片，該片包含一單層立方角形的逆反射元件，這些元件的空氣界面都被一個密封層保護(hù)起來。也可使用其逆反射元件具有金屬涂層的立方角型逆反射片。在立方角型的片中，覆蓋層可以與立方角形元件構(gòu)成一個整體，也可以是單獨的膜。美國專利4,025,159(McGrath)披露了一些可在此使用的微球型和立方角型的包封透鏡式逆反射片。
所例舉的嵌入式透鏡片包括以微球為基的逆反射片，其中含有(1)一單層透明微球，它的前表面和后表面都嵌在透明基質(zhì)中，(2)一反射層，它距微球的后表面有一段經(jīng)選擇的距離。在此所用的術(shù)語覆蓋層是指位于微球前方的任何層。美國專利4,505,967(Bailey)披露了一種在此特別適用的嵌入式透鏡逆反射片。立方角型嵌入式透鏡片的一個例子中包括一單層立方角形狀的逆反射元件，它們的前后表面都嵌在聚合物基質(zhì)中，而在立方角形的逆反射元件表面上用鏡面涂覆法或金屬化法涂以一層反射層。立方角型逆反射片的金屬化能提高片的入射角度性，這在已有技術(shù)中是已知的。
當(dāng)用作路面標(biāo)志時，嵌入式透鏡逆反射片一般比包封式透鏡逆反射片更好。人們認(rèn)為，在交通條件下，嵌入式透鏡片的密實結(jié)構(gòu)更耐用，原因是它沒有象包封式透鏡片那樣含有內(nèi)部空隙。嵌入式透鏡逆反射片可以商品的形式購得，它是相當(dāng)耐用和柔韌的。它們在比許多包封式透鏡體系所能達(dá)到的更高的入射角下提供有效逆反射性能的實施方案中可以加以利用。而且，在許多嵌入式透鏡片中的反射層是鋁，而鋁保形層往往在路面標(biāo)志材料中使用。由于使用了相同材料，可以最大程度地降低若使用不同金屬時會引起的腐蝕問題。
以微球為基的封閉式透鏡光學(xué)體系利用微球?qū)獾膹澢途劢剐?yīng)，將光折射到一反射件上，被反射過來然后朝光源方向折射回去。光折射的程度以及由此確定的鏡面反射件最佳放置位置取決于微球上面的覆蓋層、微球以及微球與反射件之間的間隔層(若有的話)的相對折射率。例如，當(dāng)使用折射率約1.5的覆蓋層和間隔層材料時，折射率為2.25的微球會將光線聚焦到其后面距其約為半徑0.44倍的地方。間隔層的厚度宜大致如此，使得光線能聚焦到鏡面反射件上。對于這些精確光學(xué)關(guān)系的任何偏差都將導(dǎo)致基片逆反射性的損失。這樣，覆蓋層要較好地保持牢固粘結(jié)在微球?qū)由?，微球則要較好地穩(wěn)定置于聚合物基質(zhì)中，而光線必須逆反射通過的所有的層都應(yīng)該是透明和并不變形的。另外，一般為氣相淀積鋁的鏡面反射件則應(yīng)保持基本上是連續(xù)不變形的沒有破裂或腐蝕的層。間隔層和此鏡面層的界面應(yīng)光滑沒有褶皺。這些光學(xué)關(guān)系中非常小的差錯都會導(dǎo)致基片和使用這種基片制成的任何制品逆反射性能的下降。盡管極其小的不符合可能不會引起多大亮度損失，但略微的變化會嚴(yán)重影響這些精確的關(guān)系。令人驚奇的是，任何使用這些精確光學(xué)關(guān)系制成的逆反射片都能經(jīng)得起車輛反復(fù)沖擊和剪切應(yīng)力的作用，并也能經(jīng)得起如陽光、降雨、鋪路用油、鋪路砂石，道路防冰凍用鹽和車輛排放物的聯(lián)合作用。
當(dāng)光以高入射角進(jìn)入嵌入式透鏡逆反射片并通過微球時，它會聚焦在微球的一側(cè)，而不是當(dāng)光以較垂直的方式以低入射角射入時聚焦在微球的后部。因此，在微球和反射層之間保持正確的間隔是很重要的。正如本領(lǐng)域技術(shù)熟練者所知，間隔涂層的厚度可用制造方法來部分地控制。當(dāng)間隔層呈半球形時，這就是說，間隔層與微球的背面是同心時，這樣對于各種入射角就可獲得最佳的間隔距離。美國專利4,505,967(Bailey)披露了在此適用的嵌入式透鏡逆反射片，并詳細(xì)討論了間隔層的形狀和逆反射片的逆反射性能之間的關(guān)系。3M SCOTCHLITE BrandReflective License Plate Sheeting No.3750是可在本發(fā)明使用的商品逆反射片的一個例子。
覆蓋層一般為聚合物，最好應(yīng)透光。它可為單層或多層，例如還可包括一層疊在底層上的頂層薄膜。脂族聚氨酯是較好的頂層薄膜材料，原因是它們透明、耐臟、柔韌性好能與道路表面貼合，能與無機防滑顆粒粘合，并且當(dāng)受到紫外線照射時一般不會褪色。
在有些情況下，本發(fā)明的部分標(biāo)志材料，一部分選用外露式透鏡體系，而其它部分則是在此所述的具有形狀伸出部分的封閉式透鏡片。例如，這類路面標(biāo)志膠帶可能包括三塊縱向片，基中心片為封閉式透鏡體系，而兩塊外側(cè)片為外露式片。若需要的話，外露式透鏡部分可以按照或不按照形狀伸出的第一部分和較低的第二部分來構(gòu)造。在潮濕的條件下，外露式透鏡逆反射體系不能提供有效的逆反射性能。然而，外露式透鏡體系的一個優(yōu)點是它們可被制成各種所需的，一般更為較明亮的即真實白天所顯示的顏色。當(dāng)需要較明亮的著色標(biāo)志以便達(dá)到白天所顯示的較好對比度和能見度時，上述這種情況在用于施加到混凝土或其它輕質(zhì)道路表面上的實施方案中是特別有用的。盡管本發(fā)明所用的封閉式透鏡片可被制成許多顏色，但它們在日光條件下一般會顯示出有點灰色的色調(diào)。而封閉式透鏡和外露式透鏡體系結(jié)合起來使用，就能達(dá)到所需各個性能的最佳化，從而獲得所需的整體上良好的性能。
若需要的話，逆反射片的反射層可由銀，珠母般的顏料材料等制成，這樣就可以改善片在日光條件下的整體顏色。例如，以銀為基的材料一般能很好地適用于瀝青道路表面的能見度。
III.外形伸出的部分如上所述，逆反射片中具有一些相對于其余部分是外形伸出的截面。這些外形伸出部分因為有外形比較垂直的表面，所以能提供高的逆反射性。首先，當(dāng)將制品排列成路面標(biāo)志或防護(hù)欄桿標(biāo)志時，進(jìn)入外形伸出的第一部分的光的入射角一般小于進(jìn)入較低的第二部分的入射角。結(jié)果，獲得了有效的逆反射。其次，外形伸出部分的較高位置便于讓會使逆反射性能降低的雨水流掉。再次，在路面標(biāo)志的情況下，觀察到外形伸出部分的存在會改善逆反射片與道路表面的粘合性。
外形伸出部分可用任何能將逆反射片的一部分抬高起來的手段來獲得。這種手段的一個例子是使用構(gòu)形件。如圖2所示，外形伸出部分可通過使用能抬高逆反射片14一些部分的構(gòu)形件19來獲得。
構(gòu)形件可為任何形狀，只要它們能抬高逆反射片的一些部分。構(gòu)形件以及所得制品的保形性一般要好，便于施加到所需的基材如道路表面、防護(hù)欄桿表面等的上面。許各種構(gòu)形件都是本發(fā)明合適的構(gòu)形件。
例如，在其一面上具有一排合適形狀的(例如，立方形，半球形，平行脊形，相交脊形等)突出部分的通常為平的片是適合作構(gòu)形件的。在一些實施方案中，構(gòu)形件為線編成的網(wǎng)或甚至簡單地就是一排排不相連的線。當(dāng)制品的各組件裝配時，這些線就對外形伸出的部分起了成形作用，而在線之間的開孔則限定著較低的第二部分。相互連接的線構(gòu)成的網(wǎng)一般較好，原因是比較容易處理。
選擇構(gòu)形件使外形伸出的第一部分和較低的第二部分具有所需的形狀。例如，外形伸出部分可為矩形，菱形，六方形，曲線形，圓形，正弦波峰形(例如相互平行或相互交叉)等形狀。根據(jù)外形伸出的第一部分的形狀，各較低的第二部分之間可大體上互相隔開或相交。
構(gòu)形件一般為聚合物。聚合物材料的例子包括聚氨酯和聚烯烴的共聚物，例如聚乙烯和酸的共聚物，有乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、離子交聯(lián)的EMAA或EAA。
可以通過將構(gòu)形件疊壓到逆反射片下面的任何部位來獲得外形伸出部分。較好的是，將構(gòu)形件置于逆反射片和將本發(fā)明材料粘合到所需基材(例如公路)上的粘合劑層之間的任何地方。粘合劑層應(yīng)基本上是平的，因為平的粘合劑層能為標(biāo)志和基材之間的接觸提供更多的表面積，因而在標(biāo)志和基材之間的粘合更耐久。
制品的其它部件均應(yīng)具有足夠的保形性，以便獲得封閉式逆反射片所需的外形伸出的截面。較好地，所用的構(gòu)形件應(yīng)能本身粘合到保形層(若存在的話)上，認(rèn)為這樣就可得到較耐用的最終產(chǎn)品。除了能起在此所述的作用外，構(gòu)形層還可以象美國專利4,146,635(Eigenmann)和4,299,874(Jones等人)中披露的粗布一樣使路面標(biāo)志材料的機械性能獲得改善。若需要的話，一個單層合適的材料就可既起構(gòu)形件又起保形層的作用。
在一個例舉的實施方案中，外形伸出的各個部分的連接可使得較低的第二部分為矩形形狀，例如當(dāng)構(gòu)形件為矩形網(wǎng)的形式時。在這個實施方案中，若將標(biāo)志材料排成這些矩形的一對相對邊幾乎盡可能垂直于汽車駛向的方向時，則一般可獲得較好的逆反射亮度。而若將材料排成汽車駛向的方向平行于通過矩形相對角的對角線時，則將獲得較差的逆反射亮度。若需要的話，外形伸出部分可為曲線形狀，例如疊加的正弦波峰形，這樣就可在一廣泛的行進(jìn)方向范圍內(nèi)提供較均勻的逆反射效果。
在有些實施方案中，外形伸出區(qū)域的某些部分高于其余部分。例如，在上述矩形實施方案中，垂直于主要行駛方向的外形伸出部分可以隆起高出平行于行駛方向的外形伸出部分。這樣，較高的外形伸出部分就可為駛向的車輛提供較有效的逆反射性能，而較低的外形伸出部分則可讓雨水(若有的話)流掉。
不管所選擇的外形伸出部分的形狀怎樣，選擇外形伸出部分的高度時要考慮到這些部分之間的距離。例如，沿駛向車輛視線方向上的外形伸出各部分應(yīng)該相距得足夠遠(yuǎn)，以最大程度地減少陰影。外形伸出部分之間的距離(即第二部分的寬度)較好地至少為3毫米寬。封閉式透鏡逆反射片的第一部分的頂部一般抬高至高出封閉式透鏡逆反射片的第二較低部分至少0.1毫米，較好地約1-4毫米。外形伸出各部分之間的距離可以較近，對逆反射亮度并無顯著影響，但這會使所需的構(gòu)形件數(shù)量多于其最佳用量。同樣，也可以使用較遠(yuǎn)的外形伸出各部分之間的間隔，但這會導(dǎo)致較近視野中亮度的降低。然而，在較遠(yuǎn)視野中的亮度是不受影響的。在此所用的“較近視野”是指車輛和本發(fā)明材料之間的距離較短，例如約30米的距離?！拜^遠(yuǎn)視野”是指車輛和本發(fā)明材料之間的距離較長，例如約120米的距離。本領(lǐng)域技術(shù)熟練者將能夠按本發(fā)明選擇并設(shè)計合適的伸出外形。
在一些情況下，所需的外形伸出的斷面可通過將基本上平的但保形性高的逆反射標(biāo)志材料施加到具有充分輪廓外形的道路表面上獲得。完整的逆反射材料宜為封閉式透鏡逆反射體系。就所知的而論，封閉式透鏡逆反射片先前沒有以這種方式使用過。這種標(biāo)志宜具有上述尺寸，并在逆反射材料的第一和第二部分之間較好地具有至少0.1毫米的垂直高度差異。若垂直高度差異太小，則本發(fā)明有利的逆反射結(jié)果無法達(dá)到令人滿意的程度。
在一個典型的對車道作標(biāo)志的路面標(biāo)志的實施方案中，本發(fā)明的材料寬約7.5-30厘米(3-12英寸)，長至少30厘米(12英寸)。通常，路面標(biāo)志是長得多的。本發(fā)明的標(biāo)志材料一般制成以符合標(biāo)準(zhǔn)材料的尺寸。在美國，路面標(biāo)志膠帶一般約為4、6或8英寸寬。在歐洲，路面標(biāo)志膠帶一般約為15或30厘米寬。
IV.制造方法本發(fā)明的一種方法包括(1)提供含覆蓋層和單層逆反射元件的封閉式透鏡逆反射片；(2)將保形層施加到所述逆反射片的底面上；(3)將構(gòu)形層疊壓到所述保形層上，其中所述單層的第一部分以排列成外形伸出的斷面，而所述單層的第二部分排列在較低的基本上為平面的位置。
在一個典型的制造方法中，可將保形層，也可將構(gòu)形件首先施加到逆反射片上。例如，在一個實施方案中，將逆反射片(例如3M SCOTCHLITE BrandRetroreflective License Plate Sheeting No.3750)施加到鋁保形層上，隨后將構(gòu)形件(例如網(wǎng))層壓上去，獲得本發(fā)明的材料?；蛘?，先將構(gòu)形件施加到逆反射片上，隨后疊壓上保形層。如圖4所示，是將構(gòu)形件19施加到逆反射片14上，隨后再施加保形層22和或可采用的粘合劑層24。
一般來講，是將或可采用任選的粘合劑層施加到本發(fā)明的制品上，而后再施加到所需的基材(例如道路)上。這樣，構(gòu)形件可位于逆反射片下面的任何層中，只要它能產(chǎn)生所需的形狀。由于構(gòu)形件的目的是使逆反射片的某些部分具有向外伸出的形狀，因而其放置的位置可隨制造過程方便而變。
在另一種制造方法中，該方法包括(1)提供含覆蓋層和單層逆反射元件的封閉式透鏡逆反射片，其中所述單層的第一部分排列成外形伸出的截面，而所述單層的第二部分排列在較低的基本上為平面的位置，(2)用一種填充材料對外形伸出的部分進(jìn)行背面填充。外形伸出的的截面可以許多種方法來形成。在一個實施方案中，逆反射片是由幾部分聚集在一起的。在另一個實施方案中，將逆反射片送入壓花輥，形成外形伸出的截面。與若將封閉式透鏡片層壓到預(yù)成形的構(gòu)形層上相比，當(dāng)以這種方式形成外形伸出部分時，逆反射組合件中的毛病一般較少。這種毛病將導(dǎo)致片的逆反射亮度或整體性降低。
當(dāng)形成這些形狀的斷面時，會在逆反射片的背面(即不反射的那個表面)上形成孔隙或凹陷。這些孔隙宜用某種能包住所述形狀的材料來填充以保持尺寸上的穩(wěn)定性。這種背面填充材料應(yīng)是保形性好的，使所得的本發(fā)明材料在保持所述的形狀截面的同時是柔韌，而且保形性好。例如，可以使用聚合物膜；它可被加熱流動到這些結(jié)構(gòu)區(qū)域中。
本發(fā)明的制品可使用一層保護(hù)涂層來保護(hù)。這種涂層具有能提供耐磨和/或耐臟性能的優(yōu)點。保護(hù)涂層的例子包括(但不局限于)陶瓷涂層(ceramer coatings)或交聯(lián)的水基聚氨酯涂層。
在此所用的“陶瓷涂層”是指表面經(jīng)改性的膠體二氧化硅顆粒分散在可自由基聚合的有機液體形成的分散液。這種涂層的優(yōu)點包括能經(jīng)得起戶外環(huán)境的作用，具有優(yōu)異的耐水，耐光和耐熱的性能；耐磨性；能耐由于汽車發(fā)動機油和炭黑(例如輪胎的炭黑)而引起的化學(xué)腐蝕和著色作用；所需的光學(xué)性能，如透明性；與折射元件具有良好的粘合性；以及良好的柔韌性。在第一步中，將陶瓷前體涂層組合物施加到逆反射制品的表面上，較好地包括折射元件的頂部表面和未被折射元件覆蓋的基片部分。涂層組合物包含約20重量％-約80重量％的烯屬不飽和單體；約10重量％-約50％的丙烯酸酯官能化的膠體二氧化硅；約5重量％-約40重量％的N，N-二取代丙烯酰胺單體或N-取代-N-乙烯基-酰胺單體；其中所述的百分?jǐn)?shù)均為以所述涂層總重量為基準(zhǔn)計的重量百分?jǐn)?shù)。然后將該組合物固化制成具有耐磨性、透光性陶瓷涂層的逆反射制品。陶瓷組合物可以用已有技術(shù)中已知的包括噴涂、輥涂、浸涂或刮涂在內(nèi)的任何方法來施加。受讓人未審定美國專利申請08/444076(于1995年5月19日申請，其全部內(nèi)容在此作參考引用)披露了在路面標(biāo)志和逆反射片上使用陶瓷。
適用于本發(fā)明的交聯(lián)水基聚氨酯保護(hù)涂層的一個例子，是用商標(biāo)為CX100的交聯(lián)劑交聯(lián)的商標(biāo)為NEOREZ R-960的聚氨酯樹脂(兩者都購自ICI Resins，Wilmington，Massachusetts)。正如本領(lǐng)域技術(shù)熟練者所知，其它水基體系和交聯(lián)劑也可用于制造保護(hù)涂層。
V.著色劑許多方法都可用于將著色劑加入逆反射制品的某些部分中。在路面標(biāo)志的應(yīng)用中，所需要的著色劑的例子包括白色，黃色，紅色和藍(lán)色的著色劑。按需要，著色劑可為透光或不透光的。
一般來講，若著色劑位于光學(xué)路徑內(nèi)，則它以透光為佳，使逆反射性能不致有不希望的下降。然而，應(yīng)明白的是，在某些情況下，當(dāng)需要提供一些其它效果(例如更明亮的顏色或外觀)時，可以在某個部位使用不透光的著色劑，而這會要降低逆反射亮度的。
透光著色劑能提高本發(fā)明制品白天和夜晚的顏色。在路面標(biāo)志應(yīng)用以及其它應(yīng)用中，汽車駕駛員能識別著色標(biāo)志之間(例如黃色和白色標(biāo)志之間)的差別是很重要的。一種獲得夜晚顏色的方法是將透光著色材料放在光學(xué)路徑中。
在一種方法中，使用著色逆反射片來獲得顏色。在圖2中，逆反射片14可制成具有所需的顏色(例如黃色)。在包封式透鏡的立方角型片中，立方角本身是著色的。另一種方法是使用透光的著色頂膜。例如，本發(fā)明的制品可制成具有透光的黃色、紅色或藍(lán)色的著色頂膜。或者，可使用常規(guī)方法將透光的著色層施加到逆反射片上，然后再將無色頂膜施加到此著色的逆反射片上。這種方法因為是掩蓋著色層，所以有耐用性好的優(yōu)點。也可使用構(gòu)成一定圖案的許多層顏色層，用來形成所需的符號或圖例。
不透明著色劑主要用于提高本發(fā)明制品的白天顏色，它較好地是放在光學(xué)路徑之外，或至多用于光的路徑中選擇的有限部位，以免逆反射性能降低太多。這樣，通過加入不透明著色劑，可以使由于鋁反射層而導(dǎo)致起初為灰色的封閉式透鏡逆反射片變成所需的顏色。例如，一種制造較白制品的方法，就需要在逆反射片中加入白色不透明的顆粒。盡管這些顆粒不會對入射光進(jìn)行逆向反射，但只要少量使用，就會提高片的白度。例如，可將上述加有白色顏料的樹脂顆粒施加到封閉式透鏡片的上部，最好基本上只施加在外形伸出各部分之間的較低部分上，就能保護(hù)較明亮的逆反射部分。
若需要的話，可將不透明著色層轉(zhuǎn)移到本發(fā)明制品的經(jīng)選擇的一些部分上。例如，制造有色逆反射制品的方法包括以下步驟(1)提供包括覆蓋層和單層逆反射元件的封閉式透鏡逆反射片；(2)將保形層施加到逆反射片的底部位表面上；(3)將構(gòu)形件疊壓到保形層上，獲得外形伸出斷面的部分；(4)對這些外形伸出部分進(jìn)行去壓花操作，獲得較平的上表面；(5)將著色層施加到上表面上；(6)對逆反射片再進(jìn)行壓花，使得外形伸出部分再次從逆反射片上出現(xiàn)。
在此所用的“去壓花”是指與壓花相反的操作，即使一個有構(gòu)形的表面變得比較平坦。將起初從逆反射片的上部表面是伸出的外形伸出部分向下壓，使它們與逆反射片的表面在一定程度上齊平。一種去壓花的方法是帶有外形伸出部分的逆向反射片通過一套輥子。例如，會有外形伸出部分的表面與一個鋼輥接觸，而將底表面與在壓力下會變形的橡膠輥接觸。施加壓力，以將外形伸出的部分向下壓。這樣進(jìn)行去壓花后，不一定需要片的上部表面完全光滑。表面上有一些構(gòu)形是允許的。去壓花后，用任何方便的方法將著色層施加到逆反射片的上部部分，包括防滑顆粒部分(若有的話)的上面。
著色層的組合物應(yīng)能耐溶劑、交通車輛磨損和紫外線的作用。著色劑溶液的一個例子包含78重量％的商標(biāo)為NEOREZ R960的水基聚氨酯樹脂(來自ZenecaResins，Wilmington，Massachusetts)，19重量％的商標(biāo)為WW3000的二氧化鈦分散液(來自Heucotech Ltd.，F(xiàn)airless Hills，Pennsylvania)和3重量％的CX100交聯(lián)劑(來自Zeneca Resins，Wilmington，Massachusetts)。正如本領(lǐng)域技術(shù)熟練者所知，也可以使用其它著色層組合物。
若需要的話，可以將不透光和透光的著色劑結(jié)合起來使用。這樣，制品就具有有效的白天和夜晚顏色。這樣，任何上述不透光和透光的著色體系的結(jié)合都可以使用?？梢灾圃爝@樣一種標(biāo)志，它包括具有在此所述的封閉式透鏡片的外形伸出第一部分和較低第二部分的一些第一片段，又包括是常規(guī)外露式透鏡材料的一些第二片段。按本發(fā)明，第一片段在干和濕的條件下提供明亮的逆反射性能。第二片段材料的配方則不難提供明亮的白天顏色。例如，含有三塊縱向片段(兩塊常規(guī)外露式透鏡材料的第二片段在外面，一塊封閉式透鏡材料的第一片段在內(nèi)部)的膠帶標(biāo)志材料能在白天提供與路面呈有效對比的顏色，在夜晚提供明亮的逆反射性能，因而在一天所有的時間內(nèi)都提高了安全性和引導(dǎo)交通的作用。
VII.防滑顆粒防滑顆粒是許多路面標(biāo)志制品的常用組分，用于提高路面標(biāo)志的抗滑性能，它在本領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛使用。防滑顆?？煞旁谂c車輛輪胎相接觸的制品表面的任何地方。
一般來講，防滑顆粒可在趁覆蓋層是軟化狀態(tài)時無規(guī)地撒放在逆反射片的覆蓋層上。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，防滑顆粒最好沉積在接近于外形伸出部分的頂部。例如，含有外形伸出部分的逆反射片可用一種粘合劑組合物進(jìn)行吻合涂覆。吻合涂覆是指一種將組合物按要求只涂覆在外形伸出部分的頂部的涂覆方法；它是讓溶液“吻合”外形伸出部分的頂部。這個過程是這樣進(jìn)行的，控制兩個涂覆輥之間的間隙并保持住被“吻合”的逆反射片，使得只有其外形伸出部分的頂部與涂層組合物相接觸。當(dāng)該組合物仍是潮濕時，將大量的防滑顆粒撒放在片上。由于片上的其余部分是干的，顆粒只粘合在片的潮濕區(qū)域上。多余的防滑顆粒則從片上振落下去。隨后令片通過一系列的烘箱，使粘合劑組合物干燥固化。結(jié)果，防滑顆粒就固定在片上的外形伸出部分的頂部區(qū)域，從而提供了防滑性能。
VIII.使用本發(fā)明的逆反射制品可以在許多不同的用途上獲得有利的應(yīng)用，尤其是以潮濕的狀態(tài)，并且當(dāng)光是以高入射角入射時。該制品能很好地適用作路面標(biāo)志或水平標(biāo)志。由于在高和低入射角時都有很高的逆反射性，該制品也可很好地適用于垂直用途，例如在牛欄或防護(hù)欄桿上使用；適用于彎曲表面如筒形，管形和錐形的交通標(biāo)志；適用于車輛表面；并適用于其它當(dāng)制品的異常有效的入射角度性是有利的用途中。例如，本發(fā)明片的許多實施方案可在從0°至接近90°的所有入射角范圍內(nèi)提供有效的逆反射性。結(jié)果，當(dāng)逆反射片纏繞在某個物體(例如電話桿或筒)上時，在視線范圍內(nèi)，片的整個表面包括對于觀察者是彎曲取向的制品表面部分都可提供有效的逆反射性能。這就增加了有效的逆反射區(qū)域，提供可見性更佳的標(biāo)志，因而提高了安全性。另外，將一個單一標(biāo)志例如標(biāo)志帶裝在防護(hù)欄桿，牛欄或墻上，而它們是平行于第一條道路而垂直于第二條道路(所述第二條道路在與第二條道路相對的第一條道路的一邊上與第一條道路相交)時，這種標(biāo)志就可為在第一條和第二條道路上的車輛駕駛員提供看得見的非常明亮和有效的逆反射響應(yīng)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是這種逆反射制品在任何方向上都是可見的，原因是不管觀察者接近制品的方向如何，其反射性都是很高的。這個全方位特征使本發(fā)明特別好地適用于車輛可能從許多角度接近的水平標(biāo)志用途，交叉標(biāo)志等。
這種片的著色非常容易也使它特別適用于水平標(biāo)志?？蓪⑼该黝伾珜右砸环N圖案的方式施加到片上，使得逆反射光的顏色和圖案與白天所看到的幾乎相同。若將油墨施加在頂膜的下面，使其受到保護(hù)免受路面上的磨損，這就特別好。這個特征是特別重要的，原因是常用的油墨很薄，若任其暴露在路面上，會被道路交通迅速地磨損掉。
本發(fā)明的材料可經(jīng)纏繞成卷。其外形伸出的部分并不會對纏繞有影響。
IX.實施例以下說明性實施例將進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但它們對本發(fā)明并無限定作用。濕態(tài)逆反射性利用LTL 2000(購自Delta Light&Optics，Lyngly，Dnmark)，以88.76°的入射角和1.05°的觀測角測定逆反射亮度，由此測定反射片的濕態(tài)逆反射性。這樣的角度設(shè)定與普通型汽車的駕駛員距反射性路面標(biāo)志30米時經(jīng)歷的情況類似。先將反射片水平放置在測試區(qū)中，然后以0.1wt％AJAX牌洗滌皂的自來水溶液沖洗。任溶液流盡后在10秒內(nèi)測定亮度。在水中加入肥皂是為了提高片表面的可潤濕性。肥皂還可以較好地模擬反射性路面標(biāo)志在道路上淋雨一段時間后所受的影響，此時路面標(biāo)志已經(jīng)因日曬、砂石的摩擦和塵垢的積累提高了可潤濕性。
逆反射亮度的測定根據(jù)ASTM D 4061-94測定了一些樣品的逆反射亮度。使用ASTM E 808-94原來所規(guī)定的幾何布置。顯示角(presentation angle)保持恒定在0度；取向角保持為-180度。
根據(jù)一部1989型Pontiac Bonneville汽車的駕駛員在對應(yīng)于4種不同觀測距離的入射角和觀測角，測定了一些樣品以毫堪/米2/勒克斯為單位的逆反射亮度，即逆反射亮度的系數(shù)RL距離入射角觀測角30m 88.5° 1.0°50m 89.3° 0.6°80m 89.6° 0.4°120m89.7° 0.25°顏色測定CAPY是逆反射片白度的一種比色測量。根據(jù)ASTM E 97-77使用Hunter分光光度計(購自Hunter MiniScan XE)測定CAP Y值。
防滑性測定防滑性是輪胎在逆反射片上打滑傾向性的量度。根據(jù)ASTM E 303來測定這種防滑性。
實施例1如下制備嵌入式透鏡逆反射制品。使用單螺桿擠塑機和一個薄膜模頭，在通常的擠塑工藝條件下將熱塑性脂族聚酯聚氨酯樹脂(MORTHANE牌PN 3429-215，購自Morton International Inc.)擠塑在60微米(2.4密爾)厚的雙軸取向聚對苯二甲酸乙二酯(PET)載片上，獲得50微米(2密爾)厚的聚氨酯薄膜。然后將該薄膜與涂有底涂料的高角度性逆反射片3M SCOTCHLITE牌Reflective License PlateSheeting No.3750(3750逆反射片)的正面熱疊壓，此時用19公斤力/厘米寬的壓力和6.1米/分鐘(20英尺/分鐘)的速度令其在一橡膠壓輥和150℃(300°F)的熱金屬輥之間通過，其背面具有覆蓋了可剝除襯里的壓敏膠粘劑。將K.J.Quinn &Company，Inc.的Q-THANE牌QI4820聚氨酯溶液稀釋至凹版印刷粘度，利用凹版印刷法底涂在3750片上，然后以9.1m/min(30英尺/分鐘)的速度通過一系列加熱至66℃至121℃(150°F至250°F)的烘箱中進(jìn)行干燥。
將PET載片和可剝除襯里去除。在室溫下用壓力輥將3750片上裸露的膠粘劑層與75微米(3密爾)鋁箔(No.1145-0單卷鋁箔，購自A.J.Oster Foils Inc.)疊壓成疊壓件。
以3米/分鐘(10英尺/分鐘)的速度，在肖氏A硬度為70、壓力為2050公斤的橡膠壓力輥和直徑24英寸、加熱至140℃(280°F)的金屬熱輥之間通過，由此將一塑料網(wǎng)(產(chǎn)品E1564，據(jù)信是乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA)，購自DuPontCanada)與上述復(fù)合片的鋁箔面疊壓起來。疊壓件的聚氨酯表面與橡膠輥接觸，PET襯里則與金屬輥接觸，而網(wǎng)位于中間。該網(wǎng)是熱軟化材料制成的，與金屬具有良好的粘合性，而且具有菱形格子，即10毫米的正方形開孔、網(wǎng)上線的直徑約0.7-0.8毫米、線連接處的尺寸約為1.05-1.1毫米。在此加工條件下，復(fù)合片被壓花成與網(wǎng)相同的花紋，這時網(wǎng)與鋁箔的背面緊密粘合。從復(fù)合片上去除PET襯后，可以觀察到網(wǎng)與鋁箔具有光滑的表面，這表明網(wǎng)已經(jīng)有效地回填了壓花花紋。
最后，在復(fù)合片的背面(鋁箔/網(wǎng)表面上)涂一層橡膠基的壓敏膠粘劑，然后將形成的制品粘附到鋁板上。
實施例2利用以下條件制作逆反射制品。
A.擠塑頂層薄膜聚氨酯樹脂(MORTHANE牌L425.91顆粒樹脂，購自Morton InternationalInc.)在除濕干燥機中于54℃干燥18小時。將樹脂以80RPM的速度從31.75毫米的24∶1單螺桿擠塑機中擠出。具體為利用一般擠涂工藝，將該熔體通過一活模唇薄膜模頭擠涂在0.06毫米聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上。調(diào)節(jié)鑄塑輪的引出速度，得到一層薄膜，此薄膜再經(jīng)修邊至寬0.317米、其上有約0.1毫米厚的涂層。將該薄膜卷起待用。
B.逆反射片和保形層的制備用脂族聚氨酯溶液(QC4820，購自K.J.Quinn & Co.)底涂3M SCOTCHLITE牌Reflective License Plate Sheeting No.3750。先用異丙醇和甲苯的50/50混合液將該QC4820溶液稀釋至200厘泊(cps)粘度。然后用一般凹版印刷術(shù)，用150線四角形凹版印刷柱將該稀溶液涂在3750片的頂部表面上，并以30.5米/分鐘的速度通過各長7.6米、溫度分別設(shè)定在65℃/79℃/93℃/107℃/121℃的5個烘箱進(jìn)行干燥，然后卷起待用。
通過熱疊壓操作將底涂過的3750片與B部分制備的頂層薄膜疊壓起來。具體操作是將PET襯的聚氨酯頂層薄膜卷展開，將其在表面溫度為149℃、直徑0.61米的熱套筒上通過(PCT襯里與熱套筒接觸)。具有PET襯里的聚氨酯頂層薄膜以直徑為0.2m的橡膠壓力輥的周界面的四分之一的長度在熱套筒上接觸著，然后利用該橡膠壓力輥、以1300公斤的壓力將聚氨酯薄膜及其襯與底涂過的3750薄膜表面疊壓起來。橡膠輥的肖氏A硬度為55。熱套筒和壓力輥的寬度均為0.46米。底涂過的3750片寬0.311米，而頂層薄膜寬0.317米。輥以9.1米/分鐘的表面速度轉(zhuǎn)動。疊壓后，令相當(dāng)于壓力輥周長一半的疊壓件在熱套筒上停留，然后轉(zhuǎn)移至水冷輥上。在疊壓過程中在線地剝除PET襯。將形成的復(fù)合片卷起待用。
此后，展開此疊壓件并如下所述與0.076毫米的鋁箔(A.J.Oster Fiols Inc.的No1145-0單卷鋁箔)疊壓起來。在此使用相同的熱套筒和壓力輥，不同的是操作在室溫下進(jìn)行。令疊壓件與熱套筒接觸。具體地說，聚氨酯頂層薄膜與熱套筒接觸，而3750片外露。剝除3750片上的襯里暴露出膠粘劑層。將鋁箔與膠粘劑疊壓。該操作得到由頂層薄膜、逆反射片和鋁箔構(gòu)成的復(fù)合片。
C.防滑顆粒的加入展開復(fù)合片，通過上述5個烘箱。烘箱溫度為232/232/232/232/232(均為℃)。片材速度設(shè)定為12.2米/分鐘。通過第一烘箱后，片材進(jìn)入第一和第二烘箱之間的區(qū)域，在此，防滑陶瓷顆粒以16.7g/m2的速度撒在熱的片材上。由于片材是熱的，頂層薄膜又是軟的，防滑顆粒因此與表面輕微粘著。然后片材馬上進(jìn)入此后的烘箱，繼續(xù)被加熱，此時防滑顆粒因重力和毛細(xì)管力與軟化的頂層薄膜更牢固地結(jié)合。關(guān)閉第五烘箱，令片材冷卻，然后卷起保藏。形成的產(chǎn)品是經(jīng)防滑涂敷的片。
D.構(gòu)型件的疊壓展開節(jié)C制備的經(jīng)防滑涂敷的片，與EAA(乙烯丙烯酸共聚物)網(wǎng)疊壓，由此就對此片進(jìn)行了壓花和背填，成為具有外形伸出截面的三維片。用被認(rèn)為是6.5％酸度的共聚物的Primacor EAA樹脂(Dow Chemical，F(xiàn)reeport，Texas)將EAA網(wǎng)(Tensar Polytechnologies Inc.，Atlanta，Georgia)制成EAA網(wǎng)。將網(wǎng)制成矩形孔的，橫線粗約1.25毫米，豎線粗約0.35毫米，橫豎線交接處厚約2毫米。橫線的間距約為6.5毫米。豎線間距約20毫米。
使用與B節(jié)相同的熱套筒疊壓設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)的疊壓。將三層網(wǎng)材料展開，如下在熱套筒和壓力輥之間的間隙中疊壓在一起(1)展開0.025毫米厚的PET保護(hù)薄膜，與熱套筒接觸；(2)展開經(jīng)防滑顆粒涂敷的片與壓力輥接觸而其鋁箔面外露；和(3)展開EAA網(wǎng)置于上述兩層材料之間。小心操作以確保經(jīng)防滑顆粒涂敷的片和EAA網(wǎng)在進(jìn)入間隙區(qū)之前不可被加熱。如果EAA網(wǎng)不小心在壓力輥上被加熱，它會在進(jìn)入間隙時熔化而變平；結(jié)果將無法在經(jīng)防滑顆粒涂敷的片上形成外形伸出的部分。
在熱疊壓過程中，只有EAA網(wǎng)與經(jīng)防滑顆粒涂敷的片的鋁箔面疊壓，由此在片上面壓花出外形伸出的截面。PET膜起著保護(hù)膜的作用，即防止EAA網(wǎng)與熱套筒粘合。一旦在間隙中被疊壓后，相當(dāng)于熱套筒直徑二分之一的三層材料保持在較高的溫度。熱套筒以約3.7m/min的表面速度轉(zhuǎn)動。其表面溫度為152℃。橡膠輥上的壓力為2050公斤。
離開熱套筒后，三層疊壓在一起的片材與水冷輥接觸，以PET片材的一面與輥接觸。冷卻后，先去除PET，然后將制成的逆反射制品卷起保藏。
此后，將逆反射制品與常用于與瀝青和水泥路面粘合的橡膠基膠粘劑疊壓。將這種以橡膠基膠粘劑為背面的制品粘合在路面上，發(fā)現(xiàn)它們在干燥和濕潤條件下都能良好地進(jìn)行逆反射。
實施例3按照實施例2結(jié)合以下修改，制備有色逆反射制品。在頂層薄膜中添加黃色透明染料。制備有色小球，然后在擠塑頂層薄膜時用于制造有色的頂層薄膜。
使用以450RPM共旋轉(zhuǎn)方式運作的雙螺桿擠塑機，混合制成有色小球。具體是通過絲形模頭先擠塑出絲，在水中冷卻。將絲從水浴中取出后吹干多余的水。將絲在Conair 304型制球機中制成小球。小球的配方為99.135重量份數(shù)的L425.91樹脂，0.85重量份數(shù)Amaplast GHS(購自Colorchem International，AtalantaGeorgia)和0.015重量份數(shù)Amaplast LB紅(同樣購自Colorchem International，Atalanta Georgia)。有色頂層薄膜的擠塑與實施例2的A節(jié)相同。但是由于使用的是有色小球，形成的頂層薄膜具有紅黃色，同時具有良好的透明性。其余步驟均與實施例2相同，形成的黃色逆反射制品在白天顯示出很深的黃色，而在夜間的干燥和濕潤條件下均具有優(yōu)良的逆反射顏色。
實施例4
按照實施例2制備有色逆反射制品，不同的是沒有在鋁箔保形層上疊壓橡膠基的膠粘劑層。然后按照以下步驟對該中間逆反射制品加入著色劑。
在按D節(jié)將網(wǎng)疊壓上去后，在室溫下用熱套簡去除制品的第一部分的壓花，成為平整表面。將具有外形伸出部分的片放置在熱套筒上，但以其外形伸出部分的經(jīng)防滑顆粒涂敷的表面與套筒接觸，通過壓力輥，由此去除壓花。在此作用過程中，外形伸出部分的防滑顆粒都被壓入鋁箔，鋁箔因為靠著柔軟的橡膠輥可以形變。運行速度為6.1m/分鐘。壓力輥的壓力為2310公斤。去除壓花后，將片材卷起保存。
再將卷展開，以100線的凹版印刷輥用白色不透明凹版印刷油墨印花。片材的速度為12.2m/min。濕印后的片材在溫度為65/79/93/107/121(均為℃)的5個烘箱中干燥。為了對片材進(jìn)一步進(jìn)行去壓花，并將油墨涂在表面第一部分(原來的立體片的下凹部分和平整部分)和防滑顆粒之間的區(qū)域，使用高于常用凹版印刷所用的間隙輥壓。此處的壓力輥具有約70的肖氏A硬度，壓力約為740公斤(使用0.317米寬的壓力輥)。
油墨組合物包含78wt％NEOREZ牌R960(購自Zeneca Resins，Wilmington，Mass.)、19wt％WW3000白色濃縮顏料(購自Heucotech Ltd.，F(xiàn)airless Hills，Pennsylvania)和3wt％CX1000交聯(lián)劑(同樣購自Zeneca)。涂敷并干燥后，再將片材卷起保存。
再將卷展開，用與去除壓花相同的技術(shù)對片材重新壓花，不同的是這次將片材的鋁表面貼在熱套筒上，而經(jīng)壓花/防滑涂敷的表面不與熱套筒接觸。當(dāng)卷材通過壓力輥時，鋁表面被重新壓平，而外形伸出部分又重新壓花而呈現(xiàn)出來。據(jù)觀測，油墨涂敷了所有外形伸出部分的最上面部分、所有防滑元件的頂部以及防滑元件和外形伸出部分之間基片上的大部分平整區(qū)域。但是，外形伸出部分的側(cè)面，油墨并沒有涂上(因為它們被壓入鋁箔內(nèi))，由此在提高薄膜日間白度的同時保留了大部分的逆反射作用。
比較實施例A用市售3M SCOTCHLANE牌No.620路面標(biāo)志(購自3M Company，St.Paul，Minnesota)作為比較。它是平整的、外露式透鏡的、可除去的標(biāo)記膠帶，它包含(1)加有TiO2顏料的粘合劑層，微球和防滑顆粒嵌于其中，(2)鋁箔保形層和(3)為了易于從路面清除而帶粗布的壓敏膠粘劑層。
比較實施例B用市售3M STAMARK牌No.380路面標(biāo)志(購自3M Company，St.Paul，Minnesota)作為比較。它是表面異型的耐用標(biāo)記膠帶，它包含(1)丙烯腈基的橡膠保形層，其表面已壓花成具有許多錐臺體的形狀，(2)在錐臺體的垂直部分嵌入了折射系數(shù)為1.75的微球和(3)與路面粘合的壓敏膠粘劑層。
表1
術(shù)語表本文使用了以下定義“參考軸”為通過光線入射到逆反射制品的點的法向線。
“入射軸”為從光源(如汽車的前燈)射向制品上入射點的入射光的光路所決定的軸。
“入射角”(有時也記作β)是參考軸和入射軸之間的夾角。
“觀察軸”為從制品上入射點向觀察點(如汽車駕駛員的眼睛)反射的反射光的光路所決定的軸。
“觀測角”(有時記作α)是入射軸和觀察軸之間的夾角。
“入射平面”是由參考軸和入射軸確定的平面。
“觀察平面”是由觀察軸和入射軸確定的平面。
“包圍透鏡逆反射片”包括一單層逆反射元件，其上具有保護(hù)其正面的頂層薄膜，例如一單層與其背面光學(xué)相關(guān)的具有反射層的微球，有時間隔以一間隔層，還包括一層保護(hù)逆反射元件正面的覆蓋層(元件嵌入或不嵌入其中)。
“嵌入式透鏡逆反射片”包括一單層與其背面光學(xué)相關(guān)的具有間隔層和反射層的微球和一層覆蓋層，微球的正面嵌入在該覆蓋層中。一立方型嵌入式透鏡逆反射片的實例包括一單層許多呈立方角形的部分，這些部分的和反面嵌入在聚合物基質(zhì)中，還包括一層逆反射層，它用鏡面涂敷法或金屬化法涂敷在這些立方角形部分的表面上。
“包封式透鏡逆反射片”包括一單層與其背面光學(xué)相關(guān)的逆反射元件，例如一單層帶反射裝置的微球，和在其正面的一層覆蓋層，或者包括一層立方角形的元件，有一覆蓋層封合在其后表面上，提供了一個空氣界面，而立方角形的元件表面上具有一層鏡面反射金屬層。
“高入射角光線”指該光線與垂直線之間成80度以上的角，通常在86至90度之間，例如汽車前燈照亮路面或與路面平行的豎立障礙物例如Jersey障礙物時形成的光線。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明范圍和精神的前提下，許多修改和變動是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種逆反射材料，在其頂部表面有一個封閉式透鏡逆反射片，該反射片含有一覆蓋層和一單層的逆反射元件，所述單層的一些第一部分排列成外形伸出的斷面，而所述單層的一些第二部分排列在較低的基本上為平面的位置上，所述材料包含許多所述第一部分和所述第二部分。
2.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述逆反射片是選自嵌入式透鏡逆反射片和包封式透鏡逆反射片中的至少一種片。
3.如權(quán)利要求1所述的材料，在高于85°的入射角時，所述材料的逆反射亮度高于不含所述第一部分的所述材料的逆反射亮度。
4.如權(quán)利要求1所述的材料，它在其前表面上還有防滑顆粒。
5.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述逆反射片是一個嵌入式透鏡逆反射片，該片包含一單層透明微球、一層覆蓋層和位于所述微球后面的相關(guān)連的反射裝置，所述微球的前表面嵌入在所述覆蓋層中。
6.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述逆反射片包含一單層立方角形元件。
7.如權(quán)利要求1所述的材料，它還包含一外露式透鏡逆反射片。
8.如權(quán)利要求1所述的材料，它在所述覆蓋層和所述覆蓋層上面的一個層的至少一層中還包含著色劑。
9.如權(quán)利要求1所述的材料，它還包括一層含著色劑的不連續(xù)層，該層覆蓋著至少一些所述第一部分和一些所述第二部分的頂部。
10.如權(quán)利要求1所述的材料，它還包含構(gòu)形層。
11.如權(quán)利要求10所述的材料，其中所述封閉式透鏡逆反射片和所述構(gòu)形層基本上是共同延伸的。
12.如權(quán)利要求10所述的材料，其中所述封閉式透鏡逆反射片和所述構(gòu)形層不是共同延伸的。
13.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述第一部分的頂部高出所述第二部分至少0.1毫米。
14.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述第一部分的頂部高出所述第二部分約1-4毫米。
15.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述第二部分的寬度至少為3毫米。
16.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述第一部分是突出物的形式。
17.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述第一部分是條狀的形式。
18.如權(quán)利要求17所述的材料，其中所述的條基本上是直的。
19.如權(quán)利要求17所述的材料，其中所述條以正弦波疊加的形式來排列。
20.如權(quán)利要求17所述的材料，其中所述條以互連網(wǎng)絡(luò)狀的形式來排列。
21.如權(quán)利要求1所述的材料，在其底表面上還有一層粘合劑層。
22.如權(quán)利要求1所述的材料，所述材料在其所述頂部主表面的下面具有保形層和粗布層中的至少一層。
23.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述封閉式透鏡逆反射片基本上覆蓋了全部的所述頂部表面。
24.如權(quán)利要求1所述的材料，其中所述標(biāo)志的寬度為約7.5-15厘米，并且長度大于30厘米。
25.一種道路表面，它用權(quán)利要求1所述的材料進(jìn)行標(biāo)志。
26.如權(quán)利要求25所述的道路，其中外形伸出部分被所述道路的表面所限定。
27.如權(quán)利要求1所述的材料，對于恒定的入射角，所述材料在任何取向角的最小逆反射亮度至少為這種材料在任何其它定向角的最大逆反射亮度的50％。
28.如權(quán)利要求1所述的材料，它可施加到選自防護(hù)欄桿，牛欄，建筑物墻壁，籬笆，多種用途的桿，錐形交通標(biāo)志和車輛側(cè)面的垂直表面上。
29.一種制造逆反射材料的方法，它包括(a)提供含覆蓋層和單層逆反射元件的封閉式透鏡逆反射片；(b)將保形層施加到所述逆反射片的底表面上；(c)將構(gòu)形層疊壓到所述保形層上，其中所述單層的第一部分排列成外形伸出的斷面，而所述單層的第二部分排列在較低的基本上為平面的位置上。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，它還包括將防滑顆粒施加到所述頂部表面的某些部分上。
31.一種制造逆反射材料的方法，它包括(a)提供含覆蓋層和單層逆反射元件的封閉式透鏡逆反射片，其中所述單層的第一部分排列成外形伸出的斷面，而所述單層的第二部分排列在較低的基本上為平面的位置上；(b)用一種填充材料背面填充在所述外形伸出的部分上。
32.一種制造著色逆反射材料的方法，它包括(a)提供含覆蓋層和單層逆反射元件的封閉式透鏡逆反射片；(b)將保形層施加到所述逆反射片的底表面上；(c)將構(gòu)形層疊壓到所述保形層上，所述單層的第一部分排列成外形伸出的斷面，而所述單層的第二部分排列在較低的基本上為平面的位置上；(d)對所述外形伸出的部分進(jìn)行去壓花，獲得較平的頂部表面；(e)將著色層施加到所述頂部表面上；(f)對所述逆反射片進(jìn)行壓花，使得所述外形伸出的部分重新出現(xiàn)。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，它還包括選自將至少一種著色劑加入所述覆蓋層和將至少一種著色劑加入所述覆蓋層上面一個層中的至少一個步驟。
全文摘要
逆反射路面標(biāo)志材料(10),在其頂部表面有一封閉式透鏡逆反射片(14),該反射片包含一單層逆反射元件,單層的第一部分排列成外形伸出的斷面(18),而單層的第二部分排列在較低的基本上為平面的位置(20)上。
文檔編號E01F9/08GK1189200SQ96195110
公開日1998年7月29日 申請日期1996年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月27日
發(fā)明者C·A·培根, T·I·布拉德肖, L·C·貝利斯勒, D·H·豪恩斯恰德, L·K·斯頓普, G·F·雅各布斯, T·R·貝利 申請人:美國3M公司