DE69622754T3

DE69622754T3 - Retroreflektierende Folie mit zweifacher Orientierung

Info

Publication number: DE69622754T3
Application number: DE69622754T
Authority: DE
Inventors: K. Susan Saint Paul NESTEGARD; M. Gerald Saint Paul BENSON; M. Cheryl Saint Paul FREY; C. John Saint Paul KELLIHER; E. James Saint Paul LASCH; L. Kenneth Saint Paul SMITH; J. Theodore Saint Paul SZCZECH
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: DE875008T1; KR100414266B1; ES2144981T1; ATE221670T1; CN1284981C; US5936770A; CA2242771C; AU712593B2; AU1146397A; EP0875008A1; WO1997026567A1; DE69622754D1; US5706132A; CN1214120A; CA2242771A1; KR19990077381A; BR9612442A; DE69622754T2; EP0875008B2; EP0875008B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft retroreflektierende bzw. rückstrahlende Artikel. Insbesondere betrifft die Erfindung eine retroreflektierende Folie bzw. Bahn, die alternierende Zonen von Würfelecken- bzw. Tripelspiegelanordnungen aufweist, die so ausgerichtet sind, daß ihre Haupteintrittswinkelebenen annähernd senkrecht zueinander sind.
Hintergrund der Erfindung
Retroreflektierende Folien haben die Fähigkeit, Licht, das auf eine Hauptfläche der Folie fällt, zu ihrer Ausgangsquelle zurückzulenken. Diese einmalige Fähigkeit hat zu der breiten Verwendung von retroreflektierenden Folien in vielen verschiedenen Anwendungen zur Verbesserung der Erkennbarkeit von Verkehrs- und persönliche Sicherheitsmarkierungen geführt. Typische Beispiele der Anwendung einer retroreflektierenden Folie sind das Anbringen solcher Folien auf Verkehrszeichen, Verkehrskegeln und Hindernissen, um die Auffälligkeit zu verbessern, insbesondere bei schlechten Beleuchtungsbedingungen, z. B. unter Nachtfahrbedingungen oder unter unfreundlichen Witterungsbedingungen. Bei diesen Anwendungen kann die Folie normalerweise auf relativ flachen, starren Flächen befestigt werden, so daß die Folie relativ unflexibel ist. Zusätzlich sind Hinweiszeichenanwendungen durch relativ vorhersehbare, standardisierte Betrachtungsgeometrien gekennzeichnet.
Es gibt im wesentlichen zwei Typen von retroreflektierenden Folien: Perlfolien und Würfeleckenfolien. Perlfolien verwenden eine Vielzahl von unabhängigen Glas- oder Keramikmikrokugeln, um einfallendes Licht zurückzustrahlen. Unter optischem Gesichtspunkt weisen die Perlfolien aufgrund der sym metrischen Beschaffenheit der Kugeln normalerweise eine starke Rotationssymmetrie- und Eintrittswinkelleistung auf. Perlfolien haben jedoch im Vergleich zu Würfeleckenfolien die Tendenz, eine relativ geringe Helligkeit aufzuweisen. Außerdem weisen Perlfolien normalerweise eine relativ gute Flexibilität auf, da die Perlen voneinander unabhängig sind.
Eine retroreflektierende Würfeleckenfolie verwendet normalerweise eine Anordnung von starren, miteinander verbundenen Würfeleckenelementen, um Licht, das auf eine Hauptfläche der Folie fällt, zurückzustrahlen. Das Hauptwürfeleckenelement, nunmehr dem Reflexoptikfachmann bekannt, ist eine im allgemeinen vierflächige Struktur mit drei im wesentlichen zueinander senkrechten Seitenflächen, die sich an einem einzigen Referenzpunkt oder einer einzigen Spitze schneiden, und einem Basisdreieck gegenüber der Spitze. Die Symmetrieachse oder optische Achse des Würfeleckenelements ist die Achse, die sich durch die Würfelspitze erstreckt und den Innenraum des Würfeleckenelements dreiteilt. Bei herkömmlichen Würfeleckenelementen, die ein gleichseitiges Basisdreieck haben, ist die optische Achse des Würfeleckenelements senkrecht zur Ebene, die das Basisdreieck enthält. Im Betrieb wird Licht, das auf die Basis des Würfeleckenelements fällt, von jeder der drei Seitenflächen des Elements reflektiert und zur Lichtquelle zurückgeleitet. Eine retroreflektierende Folie weist im allgemeinen eine strukturierte Fläche mit mindestens einer Anordnung von reflektierenden Würfeleckenelementen auf, um die Erkennbarkeit eines Objekts zu verbessern. Im Vergleich zu einer Perlfolie weist die retroreflektierende Würfeleckenfolie als Reaktion auf Licht, das mit relativ niedrigen Eintrittswinkeln einfällt (die z. B. dem normalen Licht nahekommen), eine relativ große Helligkeit auf. Eine retroreflektierende Würfeleckenfolie weist auch eine relativ schlechte Eintrittswinkel- und Rotationssymmetrieleistung auf. Außerdem ist eine retroreflektierende Würfeleckenfolie normalerweise steifer als eine Perlfolie, da die Würfeleckenelemente alle miteinander verbunden sind.
Die Optik von retroreflektierenden Würfeleckenfolien kann so ausgeführt sein, daß sie bei einer spezifischen Aus richtung eine optimale Leistung entfaltet. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Würfeleckenelemente der retroreflektierenden Folie so ausgebildet werden, daß ihre optischen Achsen relativ zu einer Achse, die senkrecht zur Basisebene der Folie ist, geneigt sind. Beispielsweise offenbart das US-Patent 4 588 258 von Hoopman ( Patent 4 588 258 ) eine retroreflektierende Folie, die eine Optik mit geneigten Würfeleckenelementen verwendet, die gegenüberliegende zusammengehörige Paare bilden. Die Folie, die in dem Patent 4 588 258 offenbart ist, weist eine Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln, die in dem Patent 4 588 258 als x-Ebene bezeichnet sind, und eine Nebenebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln auf, die in dem Patent 4 588 258 als y-Ebene bezeichnet sind. Bei Verwendung wird empfohlen, daß eine nach dem Patent 4 588 258 hergestellte Folie so ausgerichtet wird, daß ihre Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung (z. B. die x-Ebene) mit einer erwarteten Eintrittsebene übereinstimmt. Somit hat eine Folie nach dem Patent 4 588 258 eine einzige bevorzugte Ausrichtung.
Viele Anwendungen zur besseren Erkennbarkeit könnten von einer retroreflektierenden Folie profitieren, die zwei Hauptebenen mit verbesserter Rückstrahlleistung bei relativ hohen Eintrittswinkeln aufweist. Beispielsweise können bestimmte Hinweiszeichenanwendungen profitieren, da eine zweite Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln eine zweite bevorzugte Ausrichtung zur Anordnung einer Folie auf Verkehrszeichen ermöglichen würde. Eine zweite bevorzugte Ausrichtung sollte zu einer verbesserten Effizienz und zu einem verringerten Verlust beim Verkehrszeichenbauablauf führen.
Eine zweite Anwendung, die von einer retroreflektierenden Folie mit zwei Hauptebenen mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln profitieren könnte, ist das Gebiet der Markierung von Fahrzeugen zur besseren Erkennbarkeit und insbesondere das Gebiet der Markierung von Lastwagen zur besseren Erkennbarkeit. Viele Unfälle, in die Lastwagen verwickelt sind, sind seitliche Zusammenstöße, die unter schlechten Beleuchtungsbedingungen auftreten, da ein ankommendes Fahrzeug einen Lastwagen, der dessen Weg kreuzt, nicht rechtzeitig sehen kann, um den Unfall zu vermeiden. Untersuchungen haben gezeigt, daß entsprechende Lastwagenerkennbarkeitsmarkierungsprogramme die Häufigkeit solcher seitlicher Zusammenstöße deutlich reduzieren können. Siehe z. B. Finster, Schmidt-Clausen, Optimum Identification of Trucks for Real Traffic Situations, Report an Research Project 1.9103 of the Federal Highway Agency, April 1992. Die Vereinigten Staaten haben eine Regelung eingeführt, die auf retroreflektierende Sichtverbesserungssysteme für gewerbliche Fahrzeuge betrifft. Es ist bekannt, daß andere Länder Beziehungen verfolgen, die eine Vollkonturmarkierung an langen und schweren Fahrzeugen durch die UN/ECE regeln.
Eine Vollkonturmarkierung von gewerblichen Fahrzeugen (z. B. Markierung der gesamten äußeren Begrenzung einer Seite und/oder der Rückwände des Fahrzeugs) ermöglicht es, daß die Betrachter die vollen Abmaße des Fahrzeugs bestimmen können. Eine Vollkonturmarkierung erfordert jedoch, daß eine retroreflektierende Folie sowohl in einer horizontalen Ausrichtung (z. B. entlang dem Boden und/oder dem Oberteil eines Fahrzeugs) als auch in einer vertikalen Ausrichtung (z. B. entlang der Seite eines Fahrzeugs) angeordnet ist. Es wäre erwünscht, ein einzelnes retroreflektierendes Bahn- bzw. Folienerzeugnis bereitzustellen, das in beiden Ausrichtungen gleich gut wirksam ist, so daß es an einem Fahrzeug entweder in einer vertikalen oder in einer horizontalen Ausrichtung angeordnet werden könnte. Die Optik der Folie sollte eine starke Rückstrahlleistung in zwei senkrechten Ebenen bereitstellen. Vom physikalischen Standpunkt erfordern Lastwagenerkennbarkeitsanwendungen, daß die Folie an der Seite des Fahrzeugs haftet, die Riefen und/oder vorspringende Nieten aufweist oder die aus einem flexiblen Material hergestellt sein kann. Demzufolge sollte sich die Folie an die darunterliegenden Flächen, die unregelmäßig oder flexibel sind, anpassen.
Zusammenfassung der Erfindung
Kurz gesagt, stellt die Erfindung eine retroreflektierende Folie bereit, die so ausgeführt ist, daß sie eine optimale Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln in zwei senkrechten Ausrichtungen entfaltet. Eine erfindungsgemäße retroreflektierende Folie weist ein Substrat mit einer Basisfläche und einer strukturierten Fläche gegenüber der Basisfläche auf. Die strukturierte Fläche bildet mehrere Zonen von retroreflektierenden Würfeleckenelementen, einschließlich mindestens einer ersten Zone mit einer Anordnung von optisch gegenüberliegenden Würfeleckenelementen und mindestens einer zweiten Zone mit einer Anordnung von optisch gegenüberliegenden Würfeleckenelementen. Die optischen Achsen der gegenüberliegenden Würfeleckenelemente in der ersten Zone sind geneigt, um eine erste Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei erhöhten Eintrittswinkeln zu bilden, und die optischen Achsen der gegenüberliegenden Würfeleckenelemente in der zweiten Zone sind geneigt, um eine senkrecht zu der ersten Hauptebene stehende, zweite Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei erhöhten Eintrittswinkeln zu bilden. Eine erfindungsgemäß hergestellte retroreflektierende Folie weist im wesentlichen die gleiche Rückstrahlleistung als Reaktion auf Licht auf, das bei sich ändernden Eintrittswinkeln entweder in einer ersten oder in einer zweiten Ebene auf die Folie fällt.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Folie ist die Anordnung von Würfeleckenelementen in der ersten Zone so ausgerichtet, daß die erste Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung im wesentlichen senkrecht zu einem Rand der Folie liegt und die Anordnung von Würfeleckenelementen in der zweiten Zone so ausgerichtet, daß die zweite Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung im wesentlichen parallel mit dem gleichen Rand der Folie liegt. Noch mehr bevorzugt weist die erfindungsgemäße retroreflektierende Folie mehrere alternierende Zonen von Würfeleckenelementanordnungen auf, von denen etwa eine Hälfte so ausgerichtet ist, daß ihre Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung senkrecht zu einem Längsrand der Folie ist, und die verbleibenden Zonen sind so ausgerichtet, daß ihre Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung parallel zum Längsrand der Folie ist. Eine erfindungsgemäße retroreflektierende Folie ist insbesondere zur Verwendung in beiden senkrechten Ausrichtungen gut geeignet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht, die eine strukturierte Fläche einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer retroreflektierenden Folie darstellt;
2 ist ein Helligkeitsdiagramm, das die Rückstrahlleistung eines erfindungsgemäß hergestellten Musters einer retroreflektierenden Folie darstellt;
3 ist ein Helligkeitsdiagramm, das die Rückstrahlleistung eines erfindungsgemäß hergestellten Musters einer retroreflektierenden Folie darstellt;
4 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer retroreflektierenden Folie;
5 ist eine Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer retroreflektierenden Folie.
Diese Figuren, außer 2 und 3, sind idealisiert und nicht maßstabsgetreu und haben lediglich darstellenden und keinen einschränkenden Charakter.
Ausführliche Beschreibung der zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsformen
Bei der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird der Klarheit wegen eine spezifische Terminologie verwendet. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die derartig gewählten spezifischen Begriffe beschränkt sein, und es versteht sich, daß jeder derartig gewählt Begriff alle fachlichen Äquivalente, die die gleiche Funktion haben, einschließt.
Erfindungsgemäß wird eine retroreflektierende Würfeleckenfolie 10 bereitgestellt, die eine verbesserte Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln in genau zwei Hauptebenen aufweist. Ferner weist die Folie eine im wesentlichen gleiche Rückstrahlleistung bei sich ändernden Eintrittswinkeln in jeder der beiden Hauptebenen auf. Deshalb kann die Folie bei Verwendung in beiden bevorzugten Ausrichtungen ausgerichtet sein, und nicht in einer einzelnen bevorzugten Ausrichtung, wie es bei vielen retroreflektierenden Folien üblich ist. Um diese optischen Eigenschaften zu erreichen, weist die strukturierte Fläche der Folie zumindest zwei Zonen von Würfeleckenelementanordnungen auf. Jede Zone weist eine Anordnung von optisch gegenüberliegenden retroreflektierenden Würfeleckenelementen auf, in denen die optischen Achsen geneigt sind, um eine Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln zu bilden. Die optischen Achsen der retroreflektierenden Würfeleckenelemente in der ersten Zone sind in einer ersten Ebene geneigt, und die optischen Achsen der Würfeleckenelemente in der zweiten Zone sind in einer zweiten Ebene geneigt. Wenn man die Anordnungen auf der Folie so anordnet, daß die erste Ebene senkrecht zu der zweiten Ebene ist, können zwei Hauptebenen mit verbesserter Rückstrahlleistung bereitgestellt werden.
1 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der strukturierten Fläche einer erfindungsgemäßen retroreflektierenden Folie. Gemäß 1 weist die strukturierte Fläche mehrere alternierende Zonen auf, die eine Anordnung von Würfeleckenelementen 12 aufweisen. Wie dargestellt, sind die Würfeleckenelemente 12 als optisch gegenüberliegende zusammengehörige Paare in einer Anordnung auf einer Seite der Folie angeordnet. Jedes Würfeleckenelement 12 hat die Form eines dreiflächigen Prismas mit drei freiliegenden ebenen Flächen 22. Der Zweiflächenwinkel zwischen den Würfeleckenelementflächen 22 ist normalerweise für jedes Würfeleckenelement in der Anordnung der gleiche und beträgt etwa 90°. Der Winkel kann jedoch geringfügig von 90° abweichen, wie bekannt; siehe beispielsweise US-Patent 4 775 219 von Appledorn et al. Außerdem werden, obwohl eine bevorzugte Würfelgeometrie im US-Patent 4 588 258 offenbart ist, unwesentliche Änderungen der Würfelgeometrie, die so berechnet sind, daß im wesentlichen das gleiche Rückstrahlungsprofil entsteht, als im Schutzumfang der Erfindung liegend angesehen. Geneigte, sich gegenüberliegende Würfeleckenelemente in einem Winkel in bezug auf die Achse, die senkrecht zur Basisfläche der Folie ist, bilden eine einzelne Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln und eine einzelne zweite Nebenebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln. Die Strukturfläche der Folie 10 weist mehrere alternierende Zonen von Würfeleckenanordnungen auf, die mit Ausrichtungen von annähernd 90° angeordnet sind. Demzufolge kann die Folie 10 dadurch gekennzeichnet sein, daß sie eine erste Zone 6 mit einer Anordnung von Würfeleckenelementen, die in einer ersten Ausrichtung auf der Folie angeordnet sind, und eine zweite Zone 8 von Würfeleckenelementen aufweist, die in einer zweiten Ausrichtung auf der Folie angeordnet sind, um eine erste Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln und eine zweite Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln, die senkrecht zu der ersten Ebene ist, bereitzustellen.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die erste Zone 6 im wesentlichen parallel mit einem Längsrand der Folie 10. Die erste Zone 6 weist eine Anordnung von Würfeleckenelementen 12 auf, die durch drei einander schneidende Sätze von Rillen gebildet werden, einschließlich zweier Nebenrillensätze 26, 28 und eines Hauptrillensatzes 30. Die einzelnen Würfeleckenelemente 12 in der Anordnung sind so gebildet, daß ihre optischen Achsen in einer Ebene senkrecht zur Hauptrille 30 geneigt sind. Demzufolge weist die Würfelanordnung in der ersten Zone 6 eine Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung auf, die sich senkrecht zur Hauptrille 30 und senkrecht zum Längsrand der Folie 10 erstreckt. In der offenbarten Ausführungsform sind die einzelnen Würfeleckenelemente um einen Winkel von annähernd 8,15° in bezug auf eine Achse geneigt, die senkrecht zur Basisfläche des Würfeleckenelements ist, um Grundflächenwinkel von 55,5°, 55,5° und 69° zu bilden. Ferner sind die Würfeleckenelemente etwa 88,9 μm hoch. Eine zweite Zone 8 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur ersten Zone 6 entlang der Länge der Folie und weist eine Anordnung von Würfeleckenelementen 12 auf, die im wesentlichen identisch mit der Anordnung sind, die in der ersten Zone 6 angeordnet ist, jedoch ist die Anordnung in der zweiten Zone in einer Ausrichtung von 90° relativ zur Anordnung in der ersten Zone 6 angeordnet. Im allgemeinen können die Vorteile der Erfindung erreicht werden, wenn ein gegenüberliegendes Würfeleckenelement um einen Winkel zwischen etwa 7° und etwa 15° geneigt ist. Siehe beispielsweise US-Patent 4 588 288 . Es versteht sich, daß sich die bestimmten Geometrien, die in diesem Abschnitt erörtert werden, auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beziehen. Ein Fachmann wird verstehen, daß sich ändernde Neigungsgrade und sich ändernde Würfelgrößen erfindungsgemäß verwendet werden können. Unwesentliche Änderungen der Würfelgeometrien, die so berechnet sind, daß im wesentlichen die gleichen optischen Ergebnisse erreicht werden, sind als im Schutzumfang der Erfindung liegend anzusehen.
2 stellt die Rückstrahlcharakteristik der retroreflektierenden Folie dar, die eine Optik gemäß der Erfindung verwendet, die im US-Patent 4 588 258 ( Patent 4 588 258 ) offenbart ist. Die im Patent 4 588 258 offenbarte Optik weist auf: eine einzelne Hauptebene, die eine verbesserte Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln aufweist, dargestellt durch die Ebene, die sich durch die beiden breitesten Keulen der Helligkeitskonturen (Linien gleicher Helligkeit) erstreckt, und eine Nebenebene, die eine verbesserte Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln aufweist, dargestellt durch die Ebene, die sich durch die beiden kürzeren Keulen der Helligkeitskonturen erstreckt. Demzufolge hat die Folie, die nach der optischen Parametern des Patents 4 588 258 hergestellt ist, bei Verwendung eine einzige bevorzugte Ausrichtung. Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Beschränkung, indem sie zwei Ebenen bereitstellt, die eine verbesserte Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln aufweisen.
3 ist ein Helligkeitskonturdiagramm, das die Rückstrahlcharakteristik einer Folie mit doppelter Ausrichtung gemäß der Ausführungsform in 1 offenbart. Die Rückstrahlhelligkeitsangaben wurden einem Folienmuster gemäß 1 entnommen. Eine ausführliche Beschreibung der Rückstrahlprüfungsgeometrien und -meßwinkel ist in ASTM E-808-93b, Standard Practice for Describing Retroreflection gegeben. Die Messungen erfolgten bei einem festen Beobachtungswinkel von 0,33° und einem festen Darstellungswinkel von 90°. Der Eintrittswinkel wurde zwischen 0 und 80° geändert, und die Folie wurde über einen Ausrichtungswinkelbereich von 360° gedreht. In dem Diagramm in 3 sind Eintrittswinkel durch konzentrische Kreise dargestellt, während Ausrichtungswinkel durch Ziffern dargestellt sind, die sich radial um das Diagramm erstrecken. Die konzentrischen Helligkeitskonturen stellen den relativen Rückstrahlungsgrad des rückgestrahlten Lichts dar; der maximale Rückstrahlungsgrad wird durch den Mittelpunkt des Diagramms und konzentrische Helligkeitskonturen dargestellt, die fünfprozentige Reduktionen des Rückstrahlungsgrads relativ zum Maximum, gemessen in Candela/Lux/m², darstellen.
Gemäß 3 weist die erfindungsgemäße retroreflektierende Folie genau vier breite Keulen mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln auf. Diese vier Keulen treten in 90°-Intervallen auf, beginnend bei einem 0°-Ausrichtungswinkel (z. B. bei 0, 90, 180 und 270° Ausrichtungswinkel). Diese vier Keulen bilden zwei Hauptebenen mit verbesserter Rückstrahlleistung bei hohen Eintrittswinkeln: Die erste Ebene erstreckt sich durch die Ebene der Folie bei einer Ausrichtung von 0 bis 180°, und die zweite Ebene erstreckt sich durch die Folie bei einer Ausrichtung von 90 bis 270°. Außerdem weist die Folie eine im wesentlichen gleiche Rückstrahlleistung über sich ändernde Eintrittswinkel innerhalb dieser beiden Ebenen auf. Beispielsweise ist der Rückstrahlungsgrad des rückgestrahlten Lichts annähernd 5 des maximalen Rückstrahlungsgrads bei einem Eintrittswinkel von 60° und einem Ausrichtungswinkel von entweder 0, 90, 180 oder 270°. Ebenso ist der Rückstrahlungsgrad des rückgestrahlten Lichts annähernd 30% des maximalen Rückstrahlungsgrads bei einem Eintrittswinkel von 40° und einem Ausrichtungswinkel von entweder 0, 90, 180 oder 270°. Der maximale Rückstrahlungsgrad des geprüften Musters betrug 891,47 Candela/Lux/m². Demzufolge betrug der Rückstrahlungsgrad des rückgestrahlten Lichts annähernd 267 Candela/Lux/m² bei einem Eintrittswinkel von 40° in jeder dieser vier Ebenen und annähernd 45 Candela/Lux/m² bei einem Eintrittswinkel von 60° in jeder dieser vier Ebenen. Man geht davon aus, daß die Rückstrahlleistung der erfindungsgemäßen Folie bei hohen Eintrittswinkeln in diesen vier Ausrichtungswinkeln im wesentlichen besser ist als die bestehender retroreflektierender Folien. Demzufolge kann die Folie bei Verwendung in beiden verschiedenen Ausrichtungen ausgerichtet sein, um zu ermöglichen, daß die Folie eine optimale Rückstrahlleistung aufweist.
Wiederum mit Bezug auf 1 weist eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform der Folie mehrere alternierende Zonen von Würfeleckenelementen auf. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß ein Betrachter in einer Entfernung von mehr als etwa 100 m von der Folie eine im wesentlichen gleichmäßige Helligkeit wahrnimmt, die von der Folie als Antwort auf Licht zurückgestrahlt wird, das bei relativ hohen Eintrittswinkeln auf die Folie fällt. Versuche haben gezeigt, daß Zonen, die zwischen etwa 3 mm und 25 mm breit sind, diese Anforderung er füllen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zonen etwa 8 mm breit und erstrecken sich in Längsrichtung entlang der Länge der Folie.
Eine erfindungsgemäße Folie kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Kurz gesagt, wird nach einem Verfahren ein Formwerkzeug mit einer strukturierten Fläche unter Verwendung einer Präzisionswerkzeugmaschine, z. B. einem Diamantschleifwerkzeug, hergestellt. Ein Bezugsformwerkzeug, das ein positives Bild der strukturierten Fläche aufweist, wird ausgebildet, indem ein erster Rillensatz unter Verwendung eines Werkzeugs mit einem Öffnungswinkel von annähernd 86,8° in ein bearbeitbares Substrat, normalerweise Aluminium oder Kupfer, geschliffen wird. Das Substrat wird dann um einen Winkel von annähernd 55,5° gedreht, und eine zweiter Rillensatz wird unter Verwendung eines Werkzeugs mit einem Öffnungswinkel von annähernd 61,8° eingeschliffen. Schließlich wird das Substrat um einen Winkel von annähernd 124,5° gedreht, und ein dritter Rillensatz wird unter Verwendung eines Werkzeugs mit einem Öffnungswinkel von annähernd 61,8° eingeschliffen. In diesem Verfahren entsteht ein Bezugsformwerkzeug mit einem positiven Bild der Würfeleckenfläche, in der die Würfeleckenelementbasisdreiecke etwa 55,5, 55,5 und 69° betragen.
Das Formwerkzeug kann dann unter Verwendung eines herkömmlichen Kopierverfahrens, z. B. Galvanoplastikverfahren, kopiert werden. Die Kopien des Formwerkzeugs werden dann unter Verwendung eines Präzisionstrennwerkzeugs in dünne Streifengeschnitten. Die Streifen werden dann umgeordnet, um ein Formwerkzeug auszubilden, das ein negatives Bild hat, das der strukturierten Fläche in 1 entspricht. Dieses Formwerkzeug kann dann verwendet werden, um eine retroreflektierende Folie herzustellen, oder kann zusätzliche Kopierschritte durchlaufen, um zusätzliche Formwerkzeuge zu erzeugen.
4 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer retroreflektierenden Folie. Die in 4 dargestellte Ausführungsform ist spezifisch so ausgeführt, daß sie eine flexible retroreflektierende Folie ist, wie im US-Patent 5 450 235 offenbart. Erfindungsgemäß wird eine retroreflektierende Würfeleckenfolie bereitgestellt, die unter stark gebogenen Bedingungen gute Maßstabilität und hohe Rückstrahlungsgrade beibehält. In 4 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen retroreflektierenden Würfeleckenfolie dargestellt, die viele Würfeleckenelemente 12 und ein Substrat oder Körperabschnitt 14 aufweist. Der Körperabschnitt 14 kann eine Ansatzschicht 16 und eine Körperschicht 18 aufweisen. Die Körperschicht hat normalerweise die Funktion, die Folie vor Umgebungselementen zu schützen und/oder der Folie eine beachtliche mechanische Integrität zu verleihen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Körperschicht 18 die äußerste Schicht auf der Vorderseite der Folie 10. Die Ansatzschicht 16 unterscheidet sich von der Körperschicht 18 dadurch, daß sie eine Schicht ist, die unmittelbar an die Basis der Würfeleckenelemente angrenzt, und der Begriff ”Ansatzschicht” wird hier verwendet, um eine solche Schicht zu bezeichnen.
Die Würfeleckenelemente 12 stehen von einer ersten oder Rückseite 20 des Körperabschnitts 14 vor. Die Würfeleckenelemente 12 weisen ein lichtdurchlässiges Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul größer als 16 × 10⁸ Pa auf, und die Körperschicht 18 weist ein lichtdurchlässiges Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul kleiner als 7 × 10⁸ Pa auf. Licht tritt in die Würfeleckenfolie 10 durch die Basisfläche 21 ein. Das Licht läuft dann durch den Körperabschnitt 14 und fällt auf die ebenen Flächen 22 der Würfeleckenelemente 12 und kehrt in der Richtung zurück, aus der es kam, wie durch Pfeil 23 gezeigt.
In einem bevorzugten Aufbau sind die Würfeleckenelemente 12 und die Ansatzschicht 16 aus einer ähnlichen oder der gleichen Art von Polymeren hergestellt, und die Ansatzschicht 16 wird auf einer minimalen Dicke gehalten. Die Ansatzschicht 16 hat normalerweise eine Dicke im Bereich von etwa 0 bis 150 μm und vorzugsweise im Bereich von annähernd etwa 1 bis 100 μm. Die Körperschicht 18 hat normalerweise eine Dicke von annähernd 20 bis 1000 μm und vorzugsweise im Bereich von etwa 50 bis 250 μm. Obwohl die Ansatzschicht vorzugsweise auf einer minimalen Dicke gehalten wird, ist es erwünscht, daß die Folie 10 eine bestimmte Ansatzschicht 16 aufweist, so daß eine flache Grenzfläche zwischen der Ansatzschicht 16 und der Körperschicht 18 bereitgestellt werden kann. Die Würfeleckenelemente 12 haben typischerweise eine Höhe im Bereich von etwa 20 bis 500 μm und typischer im Bereich von etwa 60 bis 180 μm. Obwohl die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsform eine einzige Körperschicht 18 hat, liegt es auch im Schutzumfang der Erfindung, wenn mehr als eine Körperschicht 18 im Körperabschnitt 14 bereitgestellt wird.
Ein spiegelnder reflektierender Belag, z. B. ein metallischer Belag (nicht dargestellt) kann auf der Rückseite der Würfeleckenelemente 12 aufgebracht werden, um den Rückstrahlungsgrad durch Spiegelreflexion zu fördern. Der metallische Belag kann durch bekannte Techniken aufgebracht werden, z. B. durch Aufdampfung oder chemische Abscheidung eines Metalls, z. B. Aluminium, Silber oder Nickel. Eine Grundierungsschicht kann auf der Rückseite der Würfeleckenelemente aufgebracht werden, um das Haften des metallischen Belags zu fördern. Zusätzlich oder anstelle des metallischen Belags kann ein Versiegelungsfilm auf die Rückseite der Würfeleckenelemente aufgebracht werden; siehe beispielsweise US-Patent 4 025 159 und 5 117 304 . Der Versiegelungsfilm sorgt für den Erhalt einer Luftgrenzfläche auf der Rückseite der Würfel, um ein Rückstrahlvermögen nach den Prinzipien der totalen Innenreflexion bereitzustellen. Eine Träger- und/oder Klebstoffschicht kann auch hinter den Würfeleckenelementen aufgebracht werden, damit die retroreflektierende Würfeleckenfolie 10 am Substrat fest angeordnet werden kann.
Die Polymermaterialien, die die Würfeleckenelemente und den Körperabschnitt der erfindungsgemäßen retroreflektierenden Folie bilden, sind lichtdurchlässig. Dies bedeutet, daß das Polymer mindestens 70% der Intensität des Lichts durchlassen kann, das mit einer gegebenen Wellenlänge darauf fällt. Besonders bevorzugt haben die Polymere, die in erfindungsgemäßen retroreflektierenden FOLIEN verwendet werden, eine Lichtdurchlässigkeit von mehr als 80% und ganz besonders bevorzugt mehr als 90%.
Die Polymermaterialien, die in den Würfeleckenelementen verwendet werden, sind vorzugsweise hart und starr. Die Polymermaterialien können thermoplastische oder vernetzbare Harze sein. Der Elastizitätsmodul dieser Polymere ist vorzugsweise größer als 18 × 10⁸ Pa und besonders bevorzugt größer als 20 × 10⁸ Pa.
Wenn thermoplastische Polymere in den Würfeln verwendet werden, ist die Glasübergangstemperatur im allgemeinen größer als 80°C, und die Erweichungstemperatur ist normalerweise größer als 150°C. Im allgemeinen sind thermoplastische Polymere, die in der Würfeleckenschicht verwendet werden, amorph oder halbkristallin, und die lineare Formwerkzeugschrumpfung des Polymers ist vorzugsweise kleiner als 1%.
Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für thermoplastische Polymere, die in Würfeleckenelementen verwendet werden, sind Acrylpolymere, z. B. Poly(methylmethacrylat); Polycarbonate; Cellulosederivate, z. B. Celluloseacetat, Cellulose(acetat-co-butyrat), Cellulosenitrat; Epoxidharze; Polyester, z. B. Poly(butylenterephthalat), Poly(ethylenterephthalat); Fluorpolymere, z. B. Poly(fluorchlorethylen), Poly(vinylidenfluorid); Polyamide, z. B. Poly(caprolactam), Poly(aminohexylsäure), Poly(hexamethylendiamin-co-adipinsäure), Poly(amid-co-imid) und Poly(ester-co-imid); Polyetherketone; Poly(etherimid); Polyolefine, z. B. Poly(methylpenten); Poly(phenylenether); Poly(phenylensulfid); Poly(styren) und Poly(styren)copolymere, z. B. Poly(styen-co-acrylonitril), Poly(styren-co-acrylonitril-co-butadien); Polysulfon; siliconmodifizierte Polymere (d. h. Polymere, die wenige Gewichtsprozente (weniger als 10 Gew.-% Silicon) enthalten), z. B. Siliconpolyamid und Siliconpolycarbonat, fluormodifizierte Polymere, z. B. Perfluorpoly(ethylenterephthalat); and Gemische aus den oben genannten Polymeren, z. B. ein Poly(ester)-Poly(carbonat)-Gemisch und ein Fluorpolymer-Acrylpolymer-Gemisch.
Zusätzliche Materialien, die zur Ausbildung der Würfeleckenelemente geeignet sind, sind reaktionsfreudige Harzsysteme, die durch einen Freie-Radikale-Polymerisationsmechanismus unter Einwirkung aktinischer Strahlung, z. B. Elektronenstrahl, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht, vernetzt werden können. Zusätzlich können diese Materialien durch thermische Mittel unter Zugabe eines thermischen Initiators, z. B. Benzoylperoxid, polymerisiert werden. Strahlungsinitiierte, kationisch polymerisierbare Harze können auch verwendet werden.
Reaktionsfreudige Harze, die zur Ausbildung von Würfeleckenelementen geeignet sind, können Mischungen aus Photoinitiator und mindestens einer Verbindung sein, die eine Acrylgruppe trägt. Vorzugsweise enthält die Harzmischung eine difunktionelle oder polyfunktionelle Verbindung, um die Ausbildung eines vernetzten Polymernetzwerkes bei Bestrahlung sicherzustellen.
Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Harze, die durch einen Freie-Radikale-Mechanismus polymerisiert werden können, sind Harze auf Acrylgrundlage, die abgeleitet sind von Epoxidharzen, Polyestern, Polyestern und Urethanen, ethylenisch ungesättigten Verbindungen, Aminoplastderivate mit mindestens einer angehängten Acrylgruppe, Isocyanatderivate mit mindestens einer angehängten Acrylgruppe, andere Epoxidharze als Acrylepoxidharze und Mischungen und Kombinationen daraus. Der Begriff Acrylat bzw. Acryl wird hier verwendet, um sowohl Acrylate als auch Methacrylate zu bezeichnen. Das US-Patent 4 576 850 von Martens offenbart Beispiele für vernetzte Harze, die in erfindungsgemäßen Würfeleckenelementen verwendet werden können.
Ethylenisch ungesättigte Harze sind sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoff- und optional Stickstoff- und Schwefelatome und Atome der Halogene enthalten. Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder beide sind im allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vorhanden. Ethylenisch ungesättigte Verbindungen haben vorzugsweise ein Molukulargewicht von weniger als etwa 4000, und vorzugsweise entstehen Ester aus der Reaktion von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen und ungesättigte Carbonsäuren enthalten, z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crontonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dgl.
Einige Beispiele für Verbindungen mit einer Acryl- oder Methacrylgruppe sind unten aufgeführt. Die aufgeführten Verbindungen haben darstellenden, aber keinen einschränkenden Charakter.
(1) Monofunktionelle Verbindungen:
Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Octylacrylat, Isobornylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, N,N-Dimethylacrylamid,
(2) difunktionelle Verbindungen:
1,4-Butandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Ethylenglycoldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat und Tetraethylenglycoldiacrylat;
(3) Polyfunktionelle Verbindungen:
Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und Tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurat.
Einige repräsentative Beispiele für andere ethylenisch ungesättigte Verbindungen und Harze sind Styren, Divinylbenzen, Vinyltoluen, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolacam, Monoallyl, Polyallyl und Polymethallylesters, z. B. Diallylphthalat und Diallyladipat, und Amide der Carbonsäuren, z. B. N,N-Diallyladipamid.
Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Photopolymerisationsinitiatoren, die mit den Acrylverbindungen gemischt werden können, sind die folgenden: Benzil, Methyl-o-benzoat, Benzoin, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether, Benzoinisobutylether usw., Benzophenon/tertiäres Amin, Acetophenone, z. B. 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzilmethylketal, 1-Hydroxycyclohexylphenylketone, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-eins, 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-eins, 2-benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, 2-Methyl-1-(4-(methylthio)phenyl-2-morpholino-1-propanon usw. Diese Verbindungen können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Kationische polymerisierbare Materialien sind unter anderem Materialien, die funktionelle Epoxy- und Vinylestergruppen enthalten. Diese Systeme sind photoinitiiert durch Oniumsalzinitiatoren, z. B. Triarylsulfonium- und Diaryliodoniumsalze.
Bevorzugte Polymere für die Würfeleckenelemente sind Poly(carbonat), Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylenterephthalat) und vernetzte Acrylate, z. B. multifunktionelle Acrylate oder Epoxidharze und Acrylurethane, gemischt mit mono- oder multifunktionellen Monomeren. Diese Polymere werden aus einem oder mehreren der folgenden Gründe bevorzugt: thermische Stabilität, Stabilität gegen Umwelteinflüsse, Durchsichtigkeit, ausgezeichnetes Ablösen vom Werkzeug oder Formwerkzeug und Aufnahmefähigkeit für einen reflektierenden Belag.
Die Polymermaterialien, die in der Ansatzschicht verwendet werden, wie oben ausgeführt, können die gleichen sein, wie die Polymere, die in den Würfeleckenelementen verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Ansatzschicht auf einer minimalen Dicke gehalten wird. Die Ansatzschicht ist im wesentlichen flach, so daß zwischen den Würfeln und der Körperschicht eine bessere Grenzfläche erreicht wird. Hohlräume und/oder Grenzflächenrauhigkeit werden zwischen den Würfeln und der Ansatzschicht vorzugsweise vermieden, so daß von der retroreflektierenden Folie eine optimale Helligkeit abgegeben werden kann, wenn von dieser Licht zurückgestrahlt wird. Eine gute Grenzfläche verhindert das Ausbreiten des retroreflektierenden Lichts durch Brechung. In den meisten Fällen ist die Ansatzschicht mit den Würfeleckenelementen einstückig. Mit ”einstückig” ist gemeint, daß der Ansatz und die Würfel aus einem einzigen Polymermaterial ausgebildet sind, nicht aus zwei verschiedenen Polymerschichten, die danach miteinander vereinigt werden. Die Polymere, die in den Würfeleckenelementen und in der Ansatzschicht verwendet werden, können Brechungsindizes haben, die sich von der Körperschicht unterscheiden. Obwohl die Ansatzschicht erwünschterweise aus einem Polymer besteht, das dem der Würfel gleicht, kann der Ansatz auch aus einem weicheren Polymer hergestellt sein, z. B. aus solchen Polymeren, die in der Körperschicht verwendet werden.
Die Körperschicht weist vorzugsweise ein Polymer mit einem niedrigen Elastizitätsmodul für leichtes Biegen, Rollen, Knicken oder Anpassen auf. Der Elastizitätsmodul ist vorzugsweise kleiner als 5 × 10⁸ Pa und besonders bevorzugt kleiner als 3 × 10⁸ Pa. Im allgemeinen haben die Polymere der Körperschicht eine Glasübergangstemperatur, die kleiner ist, als 50°C. Das Polymer ist vorzugsweise so beschaffen, daß das Polymermaterial bei den Temperaturen, die auf die Würfel einwirken, seine physische Integrität behält. Das Polymer hat erwünschterweise eine Vicat-Erweichungstemperatur, die größer ist als 50°C. Die lineare Formwerkzeugschrumpfung des Polymers ist erwünschterweise kleiner als 1 Bevorzugte Polymermaterialien, die in der Körperschicht verwendet werden, sind gegen Zersetzung durch UV-Lichtstrahlung beständig, so daß die retroreflektierende Folie für Langzeitanwendungen im Freien verwendet werden kann. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Polymere, die in der Körperschicht verwendet werden können, sind:
Fluorierte Polymere, z. B. Poly(chlortrifluorethylen), z. B. Kel-F800^TM, vertrieben von 3M, St. Paul, Minnesota; Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen), z. B. Exac FEP^TM, vertrieben von Norton Performance, Brampton, Massachusetts;
Poly(tetrafluorethylen-co-perfluor(alkyl)vinylether), z. B. Exac PEA^TM, ebenfalls vertrieben von Norton Performance; und Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen), z. B. Kynar Flex- 2800^TM, vertrieben von Pennwalt Corporation, Philadelphia, Pennsylvania;
ionomere Ethylencopolymere, z. B. Poly(ethylen-co-methacrylsäure) mit Natrium- oder Zinkionen, z. B. Surlyn-8920^TM und Surlyn-9910^TM, vertrieben von E. I. duPont Nemours, Wilmington, Delaware;
Hochdruck-Polyethylene, z. B.: Hochdruck-Polyethylen, lineares Hochdruck-Polyethylen und Hochdruck-Polyethylen mit sehr niedriger Dichte;
weichgemachte Vinylhalidpolymere, z. B. weichgemachtes Poly(vinylchlorid);
Polyethylencopolymere, einschließlich: säurefunktionellen Polymeren, z. B. Poly(ethylen-co-acrylsäure) und Poly(ethylen-co-methacrylsäure), Poly(ethylen-co-maleinsäure) und Poly(ethylen-co-fumarsäure); acrylfunktionelle Polymere, z. B. Poly(ethylen-co-alkylacrylate), wobei die Alkylgruppe Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl usw. oder CH₃(CH₂)n- ist, wobei n 0 bis 12 ist, und Poly(ethylen-co-vinylacetat); und
aliphatische und aromatische Polyurethane, die von den folgenden Monomeren (1) bis (3) abgeleitet sind: (1) Diisocyanate, z. B. Dicyclohexylmethan-4,4'-Diisocyanat, Isophorondiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Cyclohexyldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat und Kombinationen aus diesen Diisocyanaten, (2) Polydiole, z. B. Polypentylenadipatglycol, Polytetramethylenetherglycol, Polyethylenglycol, Polycaprolactondiol, Poly-1,2-Butylenoxidglycol und Kombinationen aus diesen Polydiolen und (3) Kettenverlängerer, z. B. Butandiol oder Hexandiol. Handelsüblich vertriebene Urethanpolymere sind: PN-03 oder 3429 von Morton International Inc. Seabrook, New Hampshire.
Kombinationen aus den oben genannten Polymeren werden auch in der Körperschicht des Körperabschnitts verwendet. Bevorzugte Polymere für die Körperschicht sind: Die Ethylencopolymere, die Einheiten enthalten, die Carboxylgruppen oder Ester aus Carbonsäuren enthalten, z. B. Poly(ethylen-co-acrylsäure), Poly(ethylen-co-methacrylsäure), Poly(ethylen-co-vinylacetat); die ionomeren Ethylencopolymere, weichgemachtes Poly(vinylchlorid); und die aliphatischen Urethane. Diese Po lymere werden aus einem oder mehreren der folgenden Gründe bevorzugt: geeignete mechanische Eigenschaften, gute Haftung auf der Ansatzschicht, Durchsichtigkeit und Stabilität gegen Umwelteinflüsse.
In einer Ausführungsform, die Polycarbonat-Würfeleckenelemente und/oder eine Polycarbonat-Ansatzschicht und eine Körperschicht enthält, die ein Polyethylencopolymer enthält, z. B. Poly(ethylen-co-(meth)acrylsäure), Poly(ethylen-co-vinylacetat) oder Poly(ethylen-co-acrylat), kann die Grenzflächenadhäsion zwischen der Körperschicht und der Ansatzschicht oder den Würfeleckenelementen verbessert werden, indem eine dünne Bindungsschicht (nicht dargestellt) zwischen ihnen angeordnet wird. Die Bindungsschicht kann vor der Laminierung der Körperschicht auf die Ansatzschicht oder auf die Würfeleckenelemente auf die Körperschicht aufgebracht werden. Die Bindungsschicht kann als dünner Belag aufgebracht werden, unter Verwendung beispielsweise von: einem aliphatischen Polyurethan in organischer Lösung, z. B. Permuthan^TM-U26-248-Lösung, vertrieben von Permuthane Company, Peabody, Massachusetts; Qthane^TM QC-4820, vertrieben von K. J. Quinn und Co., Inc., Seabrook, New Hampshire; eine wassergetragene aliphatische Polyurethandispersion, z. B. NeoRez^TM R-940, R-9409, R-960, R-962, R-967 und R-972, vertrieben von ICI Resins US, Wilmington, Massachusetts; eine wassergetragene Acrylpolymerdispersion, z. B. NeoCryl^TM A-601, A-612, A-614, A-621 und A-6092, vertrieben von ICI Resins US, Wilmington, Massachusetts; oder eine wassergetragene Alkylacrylat- und aliphatische Urethancopolymerdispersion, z. B. NeoPac^TM R-9000, vertrieben von ICI Resins, US, Wilmington, Massachusetts. Zusätzlich kann ein elektrisches Entladungsverfahren, z. B. eine Korona- oder Plasmabehandlung, verwendet werden, um die Haftung der Bindungsschicht auf der Körperschicht weiter zu verbessern.
Farbstoffe, UV-Absorber, Lichtstabilisatoren, freie Radikalfänger und Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfsmittel, z. B. Antiblockiermittel, Trennmittel, Schmiermittel und andere Zusätze, können dem Körperabschnitt oder den Würfeleckenelementen hinzugesetzt werden. Der bestimmte gewählte Farbstoff hängt natürlich von der gewünschten Farbe der Folie ab. Farbstoffe werden normalerweise mit etwa 0,01 bis 0,5 Gew.-% hinzugesetzt. UV-Absorber werden normalerweise mit etwa 0,5 bis 2,0 Gew.-% hinzugesetzt. Beispiele für UV-Absorber sind Derivate von Benzotriazol, z. B. Tinuvin^TM 327, 328, 900, 1130, Tinuvin-P^TM, vertrieben von Ciba-Geigy Corporation, Ardsley, New York, chemische Derivate von Benzophenon, z. B. Uvinul^TM-M40, 408, D-50, vertrieben von BASF Corporation, Clifton, New Jersey; Syntase^TM 230, 800, 1200, vertrieben von Neville-Synthese Organics, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania; oder chemische Derivate von Diphenylacrylat, z. B. Uvinul^TM-N35, 539, ebenfalls vertrieben von BASF Corporation in Clifton, New Jersey. Lichtstabilisatoren, die verwendet werden können, sind verhinderte Amine, die normalerweise mit etwa 0,5 bis 2,0 Gew.-% verwendet werden. Beispiele für verhinderte Amin-Lichtstabilisatoren sind Tinuvin^TM-144, 292, 622, 770 und Chimassorb^TM-944, alle vertrieben von Ciba-Geigy Corp., Ardsley, New York. Freie Radikalfänger und Antioxidationsmittel können normalerweise mit etwa 0,01 bis 0,5 Gew.-% verwendet werden. Geeignete Antioxidationsmittel sind verhinderte Phenolharze, z. B. Irganox^TM-1010, 1076, 1035 oder MD-1024 oder Irgafos^TM-168, vertrieben von Ciba-Geigy Corp., Ardsley, New York. Kleine Mengen anderer Verarbeitungshilfsmittel, normalerweise nicht mehr als 1 Gew.-% der Polymerharze, können hinzugesetzt werden, um die Verarbeitbarkeit des Harzes zu verbessern. Geeignete Verarbeitungshilfsmittel sind Fettsäureester oder Fettsäureamide, vertrieben von Glyco Inc., Norwalk, Connecticut, metallische Stearate, vertrieben von Henkel Corp., Hoboken, New Jersey, oder Wax E^TM, vertrieben von Hoechst Celanese Corporation, Somerville, New Jersey.
Retroreflektierende Würfeleckenfolien gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform können hergestellt werden durch: (a) Ausbildung einer strukturierten Fläche mit mehreren Zonen von Würfeleckenelementanordnungen gemäß 1 aus einem lichtdurchlässigen Material mit einem Elastizitätsmodul größer als 16 × 10⁸ Pa; und (b) festes Anordnen einer Körperschicht auf mehreren Würfeleckenelementanordnungen, wobei die Körperschicht ein lichtdurchlässiges Material mit einem Elastizitätsmodul kleiner als 7 × 10⁸ Pa aufweist. Die Schritte (a) und (b) können nach vielen verschiedenen bekannten (oder später entdeckten) Verfahren zur Herstellung einer Würfeleckenfolie verwendet werden, siehe z. B. US-Patent 3 689 346, 3 811 983 , 4 332 847 und 4 601 861 , mit der Ausnahme, daß ein Polymer mit hohem Elastizitätsmodul zur Ausbildung von Würfeleckenelementen verwendet wird und ein Polymer mit niedrigem Elastizitätsmodul zur Ausbildung der Körperschicht verwendet wird. Die Körperschicht kann direkt auf der Basis der Würfeleckenelemente fest angeordnet werden, oder sie kann durch eine Ansatzschicht auf den Würfeleckenelementen fest angeordnet werden. Wie oben ausgeführt, wird die Ansatzschicht vorzugsweise auf einer minimalen Dicke gehalten und wird vorzugsweise aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul hergestellt.
5 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die nach den Prinzipien der Erfindung hergestellt ist, die in [ US Nr. 08/472 444 ] offenbart ist, die nunmehr als US 5 691 846 veröffentlicht ist. Die in 5 gezeigte Ausführungsform ist außerdem als hochflexible retroreflektierende Folie ausgeführt, die zur Anpassung an gewellte und/oder flexible Flächen geeignet ist.
Kurz zusammengefaßt, weisen die mikrostrukturierten Verbundfolien (z. B. retroreflektierende Verbundwürfeleckenfolien) nach der in 5 offenbarten Ausführungsform auf: (a) mehrere von zwei Dimensionsanordnungen von im wesentlichen unabhängigen Mikrostrukturelementen 98 (z. B. Würfeleckenelementanordnungen) und (b) ein Deckfilm 99 mit zwei Hauptflächen, wobei die Anordnung mit der Hauptfläche des Deckfilms verbunden ist und null bis minimalen Ansatz hat, wie unten beschrieben. Die in 5 dargestellte Ausführungsform zeigt auch einen Versiegelungsfilm 97, der mit Abschnitten der Basisschicht 99 verschmolzen ist. Die Würfeleckenelementanordnungen weisen ein erstes, relativ starres Polymermaterial auf, und der Deckfilm weist ein zweites, relativ flexibleres Polymermaterial auf, wie unten beschrieben. Die Mikrostrukturelemente werden bevorzugt in situ auf dem Deckfilm gehärtet, und das Material der Würfeleckenelemente und das Material des Deckfilms bilden vorzugsweise ein sich gegenseitig durchdringendes Netzwerk.
Kurz zusammengefaßt, wird die retroreflektierende Folie gemäß der 5 gezeigten Ausführungsform mit einem Verfahren hergestellt, das die Schritte aufweist:

a) Bereitstellen eines Werkzeugs mit einer Formwerkzeugfläche mit mehreren, sich daran öffnenden Hohlräumen, die zur Ausbildung von gewünschten Mikrostrukturelementen (z. B. Würfeleckenelemente eines retroreflektierenden Artikels) geeignet sind;
b) Aufbringen, auf die Formwerkzeugfläche eines Werkzeugs, eines Volumens einer fließfähigen, härtbaren Harzverbindung, die zur Ausbildung von Mikrostrukturelementen (z. B. retroreflektierende Würfeleckenelemente) geeignet ist, wobei das Harz vorzugsweise so beschaffen ist, daß es beim Härten schrumpft;
c) Inkontaktbringen der Harzverbindung mit einer ersten Hauptfläche eines Deckfilms mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche; und
d) Minimieren, vorzugsweise gleichmäßig, von überschüssiger Harzverbindung, die sich über die Hohlräume und das Werkzeug erstreckt, anschließendes
e) Härten der Harzverbindung, um eine Verbundfolie mit einer Anordnung von Mikrostrukturelementen (z. B. Würfeleckenelemente) auszubilden, die mit dem Deckfilm verbunden ist; nachfolgendes
f) Entfernen der Folie vom Werkzeug; und
g) Aufbringen von mechanischer Spannung auf die Folie, um eine Bruchtrennung im wesentlichen jedes einzelnen Mikrostrukturelements von umgebenden Mikrostrukturelementen zu bewirken, wenn diese durch einen Ansatz verbunden wären. Die Harzverbindung und der Deckfilm sind vorzugsweise so beschaffen, daß, wenn die Harzverbindung den Deckfilm berührt, sie den Deckfilm durchdringt, so daß nach der primären Härtebehandlung ein gegenseitig durchdringendes Netzwerk zwischen dem Material der Mikrostrukturelemente und dem Material des Deckfilms entsteht.

Die Harzverbindung und der Deckfilm sind vorzugsweise so beschaffen, daß, wenn die Harzverbindung den Deckfilm berührt, sie den Deckfilm durchdringt, so daß nach der primären Härtebehandlung ein gegenseitig durchdringendes Netzwerk zwischen dem Material der Würfeleckenelemente und dem Material des Deckfilms entsteht.
Viele verschiedene Techniken und Verfahren sind bisher zur Herstellung von retroreflektierenden Würfeleckenartikeln entwickelt worden. Jede geeignete Technik zur Ausbildung einer gewünschten Anordnung von Würfeleckenelementen, z. B. Nadelbündeltechniken und Direktbearbeitungstechniken, Kopieren usw., können verwendet werden, um das Werkzeug mit geeigneter Formoberfläche auszubilden, d. h. mit mehreren Hohlräumen zur erfindungsgemäßen Verwendung.
Das Werkzeug sollte so beschaffen sein, daß sich die Hohlräume nicht unerwünschterweise während der Herstellung des Verbundartikels deformieren, und so beschaffen sein, daß die Anordnung der Würfeleckenelemente nach dem Härten von diesem getrennt werden kann. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Substrate, die als geeignet zur Ausbildung von Werkzeugen zum Kopieren von Würfeleckenelementen bekannt sind, sind Materialien, die direkt bearbeitet werden können. Solche Materialien lassen sich vorzugsweise ohne Gratbildung sauber bearbeiten, weisen ein geringe Verformbankeit und schwache Körnigkeit auf und behalten ihre Maßgenauigkeit nach der Rillenausbildung bei. Eine Vielzahl von bearbeitbaren Kunststoffen (einschließlich duroplastische und thermoplastische Materialien), z. B. Acryle, bearbeitbare Metalle, vorzugsweise Nichteisenmetalle, z. B. Aluminium, Messing, Kupfer und Nickel, sind bekannt. In vielen Fällen kann es erwünscht sein, die Kopie einer ersten oder späteren Generation einer bearbeiteten oder geformten Fläche als das Werkzeug (d. h. das Teil, auf dem die erfindungsgemäße Würfeleckenfolie ausgebildet wird) zu verwenden. Je nach dem verwendeten Werkzeug und der Art der Harzverbindung kann die gehärtete Anordnung ohne weiteres von dem Werkzeug getrennt werden oder eine Werkzeugtrennschicht kann notwendig sein, um die gewünschte Trenncharakteristik zu erreichen. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Trennschichtmaterialien sind eine induzierte Oberflächenoxidationsschicht, eine dünne metallische Zwischenschicht, chemische Versilberung, Kombinationen aus verschiedenen Materialien oder Belägen. Bei Bedarf können geeignete Mittel in die Harzverbindung einbezogen werden, um die gewünschte Trenncharakteristik zu erreichen.
Wie oben beschrieben, kann das Werkzeug aus polymeren, metallischen, zusammengesetzten oder keramischen Materialien bestehen. In einigen Ausführungsformen erfolgt das Härten des Harzes, indem die Strahlung durch das Werkzeug zugeführt wird. In solchen Fällen sollte das Werkzeug ausreichend durchlässig sein, um die Strahlung für das Harz hindurchzulassen. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele von Materialien, aus denen Werkzeuge für solche Ausführungsformen hergestellt werden können, sind Polyolefine und Polycarbonate. Metallische Werkzeuge werden jedoch normalerweise bevorzugt, da sie können in gewünschten Formen ausgebildet werden und ausgezeichnete optische Flächen bereitstellen, um die Rückstrahlleistung einer gegebenen Würfeleckenelementkonfiguration zu maximieren.
Ein fließfähiges Harz wird auf die Formfläche des Werkzeugs aufgebracht. Das Harz sollte so beschaffen sein, daß es, wahlweise mit angelegtem Vakuum, Druck oder mechanischen Mitteln, in die Hohlräume der Formfläche fließt. Es wird vorzugsweise in einer solchen Menge eingebracht, daß es die Hohlräume zumindest weitgehend füllt.
Kritisch für die erfindungsgemäße Praxis ist die Auswahl geeigneter Polymermaterialien für die Würfeleckenelementanordnung und den Deckfilm. Normalerweise weist die Anordnung der Würfeleckenelemente vorzugsweise ein Material auf, das wärmehärtbar oder stark vernetzt ist, und der Deckfilm weist vorzugsweise ein thermoplastisches Material auf. Die sehr guten chemischen und mechanischen Eigenschaften von wärmehärtbaren Materialien führen zu Würfeleckenelementen, die ein gewünschtes Rückstrahlvermögen optimal beibehalten.
Bei der Wahl der Polymerkomponenten von erfindungsgemäßen retroreflektierenden Verbundmaterialien ist es wichtig, kompatible Polymermaterialien für die Würfeleckenelemente und den Deckfilm zu wählen. Ein bevorzugter Aspekt der Kompatibilität besteht darin, daß das Material der Harzverbindung den Deckfilm durchdringen und dann in situ so aushärten kann, daß nach dem Härten ein sich gegenseitig durchdringendes Netzwerk zwischen dem Material der Würfeleckenelemente und dem Material des Deckfilms entsteht. Ein überraschender Effekt der Erfindung besteht darin, daß mit einem solchen sich gegenseitig durchdringenden Bindungsnetzwerk zwischen den Würfeleckenelementen und dem Deckfilm eine effiziente optische Leistung erreicht werden kann. Bestimmte Harzverbindungen und Deckfilme können ohne weiteres auf eine Durchdringung durch das Aufbringen einer Menge der Harzverbindung auf die Oberfläche des Deckfilms untersucht werden. Priola, A., Gozzelino, E. und Ferrero, F., Proceedings of the XIII International Conference in Organic Coatings Science and Technology, Athen, Griechenland, 7. bis 11. Juli 1987, Seite 308 bis 118 offenbart einen Uhrglasschalenversuch, der für diesen Zweck geeignet ist.
Ein kritisches Kriterium bei der Wahl dieser Komponenten ist der relative Elastizitätsmodul für jede Komponente. Der Begriff ”Elastizitätsmodul”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet den Elastizitätsmodul, der nach ASTM D882-75b bestimmt wird, und zwar unter Verwendung der statischen Wagemethode A mit einer anfänglichen Einspannklammertrennung von 12,5 cm (5 Zoll), einer Musterbreite von 2,5 cm (1 Zoll) und einer Einspannklammertrenngeschwindigkeit von 2,5 cm/min (1 Zoll/min). Wie oben in bezug auf die Grundprinzipien hinter den optischen Eigenschaften der Würfeleckenelemente beschrieben, kann sogar eine geringe Verzerrung der Geometrie der Würfeleckenelemente zu einer wesentlichen Verschlechterung der optischen Eigenschaften der Würfeleckenelemente führen. Somit werden Materialien mit einem höheren Elastizitätsmodul aufgrund ihres erhöhten Widerstands gegen Verzerrung als Würfeleckenelemente bevorzugt. Der Deckfilm der erfindungsgemäßen retroreflektierenden Verbundmaterialien ist vorzugsweise ein Polymermaterial mit einem etwa niedrigeren Elastizitätsmodul. Im Verlaufe der Herstellung der Deckfilm/Würfelanordnung verbinden sich einzelne Würfeleckenelemente mit dem Deckfilm. Während des Härtens der Würfelkomponente können einzelne Würfeleckenelemente je nach Zusammensetzung des Würfelmaterials einem bestimmten Schrumpfungsgrad ausgesetzt sein. Wenn der Elastizitätsmodul des Deckfilms zu hoch ist, können Torsionsspannungen auf die Würfeleckenelemente wirken, wenn sie wäh rend des Härtens schrumpfen. Wenn die Spannungen hinreichend hoch sind, können die Würfeleckenelemente verzerrt werden, wobei sich die optische Leistung verschlechtert. Wenn der Elastizitätsmodul des Deckfilms hinreichend niedriger ist als der Modul des Würfeleckenelementmaterials, kann sich der Deckfilm im Zusammenhang mit dem Schrumpfen der Würfeleckenelemente deformieren, ohne solche Deformationsspannungen auf die Würfeleckenelemente auszuüben, die zu unerwünschter Verschlechterung der optischen Charakteristik führen würde.
Als Alternative muß die Differenz zwischen dem Elastizitätsmodul des Würfeleckenelements und dem Deckmaterial je nach den Abmessungen der Würfeleckenelemente nicht so groß sein. Wenn die Würfeleckenelemente eine geringere Höhe haben, muß die Differenz zwischen dem Elastizitätsmodul der Würfeleckenelemente und dem Deckfilm nicht so groß sein, wahrscheinlich weil die kleineren Würfeleckenelemente nicht eine so große Schrumpfung während des Härtens erfahren, gemessen in absoluten Maßeinheiten, und der Deckfilm nicht in einem so großen Ausmaß wie bei großen Würfeleckenelementen zur Erzeugung von Torsions- oder Dimensionsbelastungen mit den Würfeleckenelementen zusammenwirkt. Im allgemeinen kann festgestellt werden, daß die Moduldifferenz zwischen dem Deckfilm und den Würfeleckenelementen in der Größenordnung von 1,0 bis 1,5 × 10⁷ Pa oder mehr liegen sollte. Wenn sich die Höhe der Würfeleckenelemente vermindert, ist es möglich, daß diese Moduldifferenz das untere Ende des unmittelbar oben angegeben Bereichs erreicht. Man beachte jedoch, daß es eine praktische untere Grenze für den Modul des Würfeleckenelementmaterials gibt. Unter einer bestimmten Stufe, im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 2,0 bis 2,5 × 10⁸ Pa bei Würfeleckenelementen mit einer Höhe von etwa 175 μm (7 mil), bei kleineren Würfeleckenelementen weniger, werden die Würfeleckenelemente zu flexible und weisen nicht genügend mechanische Festigkeit auf, um bei Aufbringen einer Belastung richtig zu brechen. Die Würfeleckenelemente haben vorzugsweise einen Elastizitätsmodul von mehr als etwa 25 × 10⁸ Pa. Ohne ein solches Brechen kann eine Entkopplung der einzelnen Würfeleckenelemente, die für die Flexibilität und die sehr guten optischen Eigenschaften der Folie unter Belastung wesentlich ist, nicht zuverlässig erreicht werden.
Abgesehen von den Überlegungen, die den relativen Elastizitätsmodul zwischen den Würfeleckenelementen und dem Deckfilm betreffen, besteht eine Forderung nach einem relativ niedrigen Elastizitätsmodul für den Deckfilm, der wichtig ist, um einen gewünschten Grad an Ultraflexibilität bei der resultierenden retroreflektierenden Verbundfolie zu erreichen. Wie oben im einzelnen ausgeführt, wird die Anordnung der Würfeleckenelemente mit einer minimalen Größe des Ansatzes ausgebildet. Vorausgesetzt, daß der Ansatz hinreichend minimiert werden kann, führt das Dehnen oder eine andere geeignete elastische Verzerrung des Deckfilms zu einem Bruch des Ansatzes. Dies kann durch Aufbringen einer elastischen Belastung auf die Deckfilm/Würfelanordnung nach der Herstellung erfolgen oder kann aus dem Verfahren des einfachen Entfernens der Verbundfolie aus der Herstellungsvorrichtung resultieren. Dies stellt insofern eine beträchtliche Effizienz bei der Herstellung dar, als wichtige nach dem Gießen ablaufende Vorgänge zum Brechen wichtiger Ansätze, um den gleichen Effekt zu erreichen, nicht nötig sind, was zu Einsparungen bei den Herstellungskosten führt.
Nach dem Härten beträgt die Dicke des Ansatzes, d. h. die Dicke des Würfelanordnungsmaterials gegenüber der Ebene, die durch die Basen der Würfeleckenelemente bestimmt wird, vorzugsweise weniger als 10% der Höhe der Würfeleckenelemente und besonders bevorzugt weniger als 1%. Bei Folien mit dickeren Ansatzabschnitten ist es normalerweise schwieriger, eine Entkopplung der einzelnen Würfeleckenelemente zu erreichen, wodurch das resultierende Erzeugnis weniger flexible wird, oder eine Entkopplung zu erreichen, ohne das Material in wesentlichen Abschnitten der Basen der Würfel zu zerstören, wodurch die Rückstrahlleistung der resultierenden Folie reduziert wird. Wenn der Ansatz zu dick ist, kann außerdem die Tendenz auftreten, daß sich Risse über die Basis der Würfeleckenelemente ausbreiten, wodurch die optische Leistung der Folie reduziert wird, anstatt sich zwischen einzelnen Würfeleckenelementen auszubreiten, wie es zum Entkoppeln der Elemen te erwünscht ist. Die Dicke des Ansatzes kann gesteuert werden, indem die Menge der fließfähigen Harzverbindung, die in das Werkzeug eingebracht wird, gesteuert wird, die überschüssige Harzverbindung, z. B. durch eine Abstreifmesser, entfernt wird und Druck auf den Deckfilm aufgebracht wird, um die überschüssige Harzverbindung herauszuquetschen usw.
Die Harzverbindung ist vorzugsweise eine solche, die beim Härten schrumpft. Vorzugsweise schrumpft das Harz mindestens 5 Vol.-% wenn es gehärtet wird, besonders bevorzugt zwischen 5 und 20 Vol.-% wenn es gehärtet wird. Es ist festgestellt worden, daß unter Verwendung von erfindungsgemäßen Harzverbindungen dieses Typs Würfelanordnungen mit minimaler oder ohne Ansatzdicke auf einfachere Weise ausgebildet werden können, wodurch eine hohe Flexibilität erreicht wird, was erwünscht ist. Beispielsweise besteht die Tendenz, daß sich Harzverbindungen, die beim Härten schrumpfen, in den würfeleckenförmigen Hohlraum zurückziehen, wobei die Tendenz besteht, daß sie einen Ansatz zurücklassen, der nur angrenzende Hohlräume verbindet und daher angrenzende Würfelecken mit einem schmalen Abschnitt zurückläßt, wenn sie in entsprechenden Mengen in das Werkzeug eingebracht wird. Der schmale Abschnitt bricht ohne weiteres, was zu einer Entkopplung der einzelnen Würfeleckenelemente führt, wie unten beschrieben. Die erfindungsgemäßen Folien können theoretisch im wesentlichen ohne den Ansatz ausgebildet werden, der benachbarte Würfeleckenelemente verbindet, aber in typischen Herstellungsanordnungen mit hohem Volumen wird ein minimaler Ansatz mit einer Dicke von bis zu 10 der Höhe der Würfel, vorzugsweise in der Größenordnung von 1 bis 5 ausgebildet.
Harze, die zur Verwendung in einer Anordnung von Würfeleckenelementen ausgewählt sind, führen zu resultierenden Erzeugnissen, die eine hocheffiziente Rückstrahlung sowie eine ausreichende Lebensdauer und Witterungsbeständigkeit aufweisen. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für geeignete Polymere sind Acryl-, Polycarbonat-, Polyester-, Polyethylen-, Polyurethan- und Celluloseacetatbutyratpolymere. Polymere, z. B. Poly(carbonat), Poly(methylmethacrylat), Polyethylenterephthalat, aliphatisches Polyurethan und vernetztes Acrylat, z. B. mono- oder multifunktionelle Acrylate oder Acrylepoxidharze, Acrylpolyester und Acrylurethane, gemischt mit mono- oder multifunktionellen Monomeren, werden normalerweise bevorzugt. Diese Polymere werden normalerweise aus einem oder mehreren der folgenden Gründe bevorzugt: hohe thermische Stabilität, Stabilität gegen Umwelteinflüsse, Durchsichtigkeit, exzellentes Lösen vom Werkzeug oder Formwerkzeug und hohe Fassungsvermögen zum Aufnehmen eines retroreflektierenden Belags.
Weitere zur Veranschaulichung dienende Beispiele von Materialien, die zur Ausbildung der Anordnung von Würfeleckenelementen geeignet sind, sind reaktionsfreudige Harzsysteme, die durch einen Freie-Radikale-Polymerisationsmechanismus durch Einwirken von aktinischer Strahlung, z. B. Elektronenstrahl, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht, vernetzt werden können. Zusätzlich können diese Materialien durch thermische Mittel unter Zusatz eines thermischen Initiators, z. B. Benzoylperoxid, polymerisiert werden. Strahlungsinitiierte, kationisch polymerisierbare Harze können auch verwendet werden. Reaktionsfreudige Harze, die zur Ausbildung der Anordnung von Würfeleckenelementen geeignet sind, können Mischungen aus Photoinitiator und mindestens einer Verbindung sein, die eine Acrylgruppe trägt. Vorzugsweise enthält die Harzmischung eine monofunktionelle, eine difunktionelle oder eine polyfunktionelle Verbindung, um die Ausbildung eines vernetzten Polymernetzwerkes bei Bestrahlung sicherzustellen.
Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Harze, die durch einen Freie-Radikale-Mechanismus polymerisiert werden können, der hier verwendet werden kann, sind Harze auf Acrylgrundlage, die von Epoxidharzen, Polyestern, Polyethern und Urethanen abgeleitet sind, ethylenisch ungesättigten Verbindungen, Aminoplastderivate mit mindestens einer angehängten Acrylgruppe, Isozyanatderivate mit mindestens einer angehängten Acrylgruppe, andere Epoxidharze als Acrylepoxidharze und Gemische und Kombinationen daraus. Der Begriff Acrylat bzw. Acryl wird hier verwendet, um sowohl Acrylate als auch Methacrylate zu bezeichnen. Das US-Patent 4 576 850 (Martens) offenbart Beispiele für vernetzte Harze, die in erfindungsgemäßen Würfeleckenelementanordnungen verwendet werden können.
Ethylenisch ungesättigte Harze weisen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen auf, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome enthalten, und wahlweise können Stickstoff, Schwefel und die Halogene hier verwendet werden. Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder beide sind im allgemeinen in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vorhanden. Ethylenisch ungesättigte Verbindungen haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 4000, und vorzugsweise entstehen Ester aus der Reaktion von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen, aliphatische Polyhydroxygruppen und ungesättigte Carbonsäuren, z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crontonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dgl. enthalten. Solche Materialien werden normalerweise handelsüblich vertrieben und können ohne weiteres vernetzt werden.
Einige zur Veranschaulichung dienende Beispiele von Verbindungen mit einer Acryl- oder Methacrylgruppe, die zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet sind, sind nachstehend aufgeführt:
(1) monofunktionelle Verbindungen:
Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Octylacrylat, Isooktylacrylat, Bornylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat und N,N-Dimethylacrylamid;
(2) difunktionelle Verbindungen:
1,4-Butanedioldiaorylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Ethylenglycoldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat und Diethylenglycoldiacrylat; und
(3) polyfunktionelle Verbindungen:
Trimethylolpropantriacrylat, Glyceroltriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und Tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurat.
Monofunktionelle Verbindungen haben normalerweise die Tendenz, eine schnellere Durchdringung des Materials des Deckfilms zu ermöglichen, und difunktionelle und polyfunktionelle Verbindungen haben normalerweise die Tendenz, stärker vernetzte, festere Bindungen an der Grenzfläche zwischen den Würfel eckenelementen und dem Deckfilm bereitzustellen. Einige repräsentative Beispiele anderer ethylenisch ungesättigter Verbindungen und Harze sind Styren, Divinylbenzen, Vinyltoluen, N-Vinylformamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam, Monoallyl, Polyallyl und Polymethallylester, z. B. Diallylphthalat und Dialyladipat, und Amide der Carbonsäure, z. B. N,N-Diallyladipamid.
Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Photopolimerisationsinitiatoren, die mit Acrylverbindungen in erfindungsgemäßen Würfelanordnungen gemischt werden können, sind folgende: Benzil, Methyl-o-benzoat, Benzoin, Benzoinethylether, Bezoinisopropylether, Benzoinisobutylether usw., Benzophenon/tertiäres Amin, Acetophenone, z. B. 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzylmethylketal, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-eins, 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-eins, 2-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon, 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenylphosphinoxid, 2-Methyl-1-4(methylthio), Phenyl-2-2-Morpholino-1-Propanon, Bis(2,6-Dimethoxybenzoyl)(2,4,4-trimethylpenthyl)phosphinoxid usw. Die Verbindungen können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Kationisch polymerisierbare Materialien, die Materialien aufweisen, jedoch nicht auf solche beschränkt sind, die epoxy- und vinyletherfunktionelle Gruppen aufweisen, können hier verwendet werden. Diese Systeme werden durch Oniumsalzinitiatoren, z. B. Triarylsulfonium- und Diaryliodoniumsalze, photoinitiiert.
Vorzugsweise ist der Deckfilm 99, der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, ein Polymermaterial, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus ionomeren Ethylencopolymeren, weichgemachten Vinylhalidpolymeren, säurefunktionellen Polyethylencopolymeren, aliphatischen Polyurethanen, aromatischen Polyurethanen und anderen lichtdurchlässigen Elastormeren und Kombinationen daraus bestehen. Solche Materialien weisen normalerweise Deckfilme auf, die der resultierenden retroreflektierenden Folie die gewünschte Haltbarkeit und Flexibilität verleihen, wobei die gewünschte bevorzugte Durch dringung mit der Harzverbindung der Würfeleckenelemente ermöglicht wird.
Der Deckfilm 99 weist vorzugsweise ein Polymer mit niedrigem Elastizitätsmodul auf, z. B. kleiner als etwa 13 × 10⁸ Pa, um ein einfaches Biegen, Rollen, Knicken und Anpassen und/oder Dehnen des resultierenden retroreflektierenden Gemisches zu ermöglichen. Im allgemeinen weist der Deckfilm ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als etwa 50°C auf. Das Polymer ist vorzugsweise so beschaffen, daß der Deckfilm seine physische Integrität unter den Bedingungen beibehält, denen es ausgesetzt ist, wenn die resultierende retroreflektierende Verbundfolie ausgebildet wird. Das Polymer hat erwünschterweise eine Vicat-Erweichungstemperatur, die größer als 50°C ist. Die lineare Formwerkzeugschrumpfung des Polymers ist erwünschterweise kleiner als 1%, obwohl bestimmte Kombinationen aus Polymermaterialien für die Würfeleckenelemente und die Deckschicht ein größeres Ausmaß an Schrumpfung des Deckmaterials tolerieren. Bevorzugte Polymermaterialien, die in der Deckschicht verwendet werden, sind gegen Zersetzung durch UV-Lichtstrahlung beständig, so daß die retroreflektierende Folie für Langzeitanwendungen im Freien verwendet werden kann. Der Deckfilm sollte lichtdurchlässig und vorzugsweise weitgehend transparent sein. Beispielsweise sind hier Filme mit einem stumpfen Oberflächenzustand geeignet, der transparent wird, wenn die Harzverbindung aufgebracht wird, oder der nur während des Herstellungsprozesses transparent wird, z. B. als Reaktion auf die Härtebedingungen, die verwendet werden, um eine Anordnung von Würfeleckenelementen auszubilden.
Der Deckfilm 99 kann nach Bedarf entweder eine einzelne Schicht oder eine mehrschichtige Komponente sein. Bei mehreren Schichten sollte die Schicht, mit der die Anordnung von Würfeleckenelementen verbunden wird, die hier als in der Hinsicht geeignet beschrieben Eigenschaften haben, wobei andere Schichten, die nicht in Kontakt mit der Anordnung der Würfeleckenelemente sind, solche gewählte Charakteristika haben, wie es nötig ist, um der resultierenden retroreflektierenden Verbundfolie gewünschte Charakteristika zu verleihen.
Der Deckfilm 99 sollte ausreichend dehnbar sein, um eine Entkopplung der Würfeleckenelemente zu erreichen, wie hier beschrieben. Er kann elastomer sein, d. h. die Tendenz haben, sich zumindest in einem bestimmten Grad zu erholen, nach dem er gedehnt worden ist, oder er kann im wesentlichen nicht die Tendenz haben, sich zu erholen, nachdem er gedehnt worden ist, und zwar je nach Bedarf. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für Polymere, die hier in Deckfilmen verwendet werden können, sind:

(1) fluorierte Polymere, z. B.: Poly(chlortrifluorethylen), z. B. KEL-F800 Brand, vertrieben von Minnesota Mining and Manufacturing, St. Paul, Minnesota; Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen), z. B. Markenartikel EXAC FEP, vertrieben von Norton Performance Brampton, Massachusetts; Poly(tetrafluorethylen-co-perfluor(alkyl)vinylether), z. B. Markenartikel EXAC PEA, ebenfalls vertrieben von Norton Performance; und Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen), z. B. Markenartikel KYNAR FLEX-2800, vertrieben von Pennwalt Corporation, Philadelphia Pennsylvania;
(2) ionomere Ethylencopolymere, z. B.: Poly(ethylen-co-methacrylsäure) mit Natrium- und Zinkionen, z. B. Markenartikel SURLYN-8920 und Markenartikel SURLYN-9910, vertrieben von E. I. duPont, Nemours, Wilmington, Delaware;
(3) Hochdruck-Polyethylene, z. B. Hochdruck-Polyethylen; lineares Hochdruck-Polyethylen; und Hochdruck-Polyethylen mit sehr niedriger Dichte;
(4) weichgemachte Vinylhalidpolymere, z. B. weichgemachtes Poly(vinylchlorid);
(5) Polyethylencopolymer, einschließlich: säurefunktionelle Polymere, z. B. Poly(ethylen-co-acrylsäure) und Poly(ethylen-co-methacrylsäure), Poly(ethylen-co-maleinsäure) und Poly(ethylen-co-furmarsäure); acrylfunktionelle Polymere, z. B. Poly(ethylen-co-alkylacrylate), wobei die Alkylgruppe Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl usw. oder CH₃(CH₂)n- ist, wobei n 0 bis 12 ist, und Polyethylen-co-vinylacetat); und
(6) aliphatische und aromatische Polyurethane, die von den folgenden Monomeren (1) bis (3) abgeleitet sind: (1) Diisocyanate, z. B. Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, Isopho rondiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Cyclohexyldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat und Kombinationen aus diesen Diisocyanaten, (2) Polydiole, z. B. Polypenthylenadipatglycol, Polytetramethylenetherglycol, Polycaprolactondiol, Poly-1,2-butylenoxidglycol und Kombinationen aus diesen Polydiolen und (3) Kettenverlängerer, z. B. Butandiol und Hexandiol. Handelsüblich vertriebene Urethanpolymere sind: PN-03 oder 3429 von Morton International Inc., Seabrook, New Hampshire.

Kombinationen aus den oben beschriebenen Polymeren können auch im Deckfilm verwendet werden. Bevorzugte Polymere für den Deckfilm sind: die Ethylencopolymere, die Einheiten enthalten, die Carboxylgruppen oder Ester der Carbonsäuren enthalten, z. B. Poly(ethylen-co-acrylsäure), Poly(ethylen-co-methacrylsäure), Poly(ethylen-co-vinylacethat); die ionomeren Ethylencopolymere, weichgemachtes Poly(vinylchlorid); und die aliphatischen Urethane. Diese Polymere werden aus einem oder mehreren der folgenden Gründe bevorzugt: geeignete mechanische Eigenschaften, gute Haftung auf der Würfeleckenschicht, Durchsichtigkeit und Stabilität gegen Umwelteinflüsse.
Farbstoffe, Ultraviolett-(”UV”-)Absorber, Lichtstabilisatoren, freie Radikalfänger und Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfen, z. B. Antiblockiermittel, Trennmittel, Schmiermittel und andere Zusätze können einer oder beiden, nämlich der retroreflektierenden Schicht und/oder dem Deckfilm bei Bedarf hinzugesetzt werden.
Die Harzverbindung und der Deckfilm 99 sind vorzugsweise so beschaffen, daß, wenn die Harzverbindung den Deckfilm berührt, sie den Deckfilm 99 durchdringt, so daß nach der primären Härtebehandlung ein sich gegenseitig durchdringendes Netzwerk zwischen dem Material der Würfeleckenelemente und dem Material des Deckfilms 99 entsteht.
Bei Bedarf können die Polymermaterialien der retroreflektierenden Folie auch solche Substanzen wie Flammschutzmittel, die die Gesamteigenschaften der resultierenden Folie optimieren sowie Artikel enthalten, an denen sie befestigt werden.
Bei Bedarf können Würfeleckenelemente auf der Fläche gegenüber dem Deckfilm 99 mit einem reflektierenden Material überzogen werden, beispielsweise sind dem Fachmann für retroreflektierende Würfeleckenartikel Aluminium, Silber oder dielektrische Materialien bekannt. Die Schicht aus reflektierendem Material sollte nicht das Entkoppeln der Würfeleckenelemente behindern, d. h. sie läßt sich vorzugsweise ohne weiteres an den Rändern der angrenzenden Würfel trennen. Infolge der dünnen Ausführung solcher Beschichtungen weisen sie normalerweise keine wesentliche Zugfestigkeit auf. Das reflektierende Material kann je nach Bedarf alle Würfeleckenelemente in der Anordnung oder bestimmte überziehen. Kombinationen aus verschiedenen reflektierenden Materialien oder kein reflektierendes Material in verschiedenen Abschnitten der Anordnung kann bei Bedarf verwendet werden.
Normalerweise ist erwünscht, daß die retroreflektierende Verbundfolie ferner eine Versiegelungsschicht 97 aufweist, die auf der retroreflektierenden Schicht auf einer Fläche gegenüber dem Deckfilm befestigt ist, wie im US-Patent 4 025 159 offenbart. Vorzugsweise weist die Versiegelungsschicht 97 ein thermoplastisches Material auf. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele sind ionomere Ethylencopolymere, weichgemachte Vinylhalidpolymere, säurefunktionelle Polyethylencopolymere, aliphatische Polyurethane, aromatische Polyurethane und Kombinationen daraus. In bestimmten Anwendungen kann diese wahlfreie Versiegelungsschicht einen erheblichen Schutz der Würfeleckenelemente des Verbundmaterials gegen Umwelteinflüsse bieten, wobei gleichzeitig eine versiegelte Luftschicht um die Würfeleckenelemente erhalten bleibt, die zur Erzeugung der Brechungsindexdifferenz wichtig ist, die für die totale Innenreflexion nötig ist.
Infolge der Entkopplung der erfindungsgemäßen Würfeleckenelemente kann die Versiegelungsschicht 97, zumindest teilweise, direkt auf dem Deckfilm zwischen unabhängigen Würfeleckenelementen befestigt werden, normalerweise in einem Muster von Versiegelungsbereichen oder -schenkeln, wodurch Zellen mit mehreren retroreflektierenden Würfeleckenelementen entstehen. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele für die Versiegelungstechnik sind Hochfrequenzschweißen, ein Heißsiegelverfahren, Ultraschallschweißen und reaktionsfreudige Kom ponenten, z. B. ein Siegelmaterial, das eine Verbindung mit dem Deckfilm entstehen läßt. Die Wahl einer Versiegelungsmethode hängt zum großen Teil von der Art der Versiegelungsschicht und des Deckfilms ab.
Wenn eine Versiegelungsschicht 97 auf retroreflektierende Verbundmaterialien aufgebracht wird, ganz gleich, ob eine Farbe, verbesserte optische Eigenschaften oder Schutz gegen Umwelteinflüsse bezweckt werden soll, muß man genau die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften der einzelnen beteiligten Schichten beachten. Die Zusammensetzung der einzelnen beteiligten Schichten muß mit den Verfahren kompatibel sein, das zum Verschmelzen der Versiegelungsschicht mit der Verbindung verwendet wird. Vorzugsweise weist die Versiegelungsschicht 97 ein thermoplastisches Material auf. Solche Materialien eignen sich gut zum Verschmelzen mittels relativ einfacher und allgemein verfügbarer thermischer Techniken.
Die dem Fachmann bekannte allgemeine Praxis des Aufbringens einer thermoplastischen Schicht auf ein retroreflektierendes Würfeleckenmaterial zwecks Versiegelung besteht in der Verwendung von Thermoprägetechniken, die zu einer Form von ”Kettenglied”-Muster versiegelter Zonen führen, die versiegelte Hohlräume aus mehrerer einzelnen Würfeleckenelementen bilden. Eine genauere Untersuchung eines Abschnitts eines Schenkels oder ”Glieds” eines thermisch versiegelten Bereichs läßt erkennen, daß bei thermoplastischen Würfeleckenelementen das Thermoschmelzverfahren in Schmelzzonen zu einer deutlichen Verzerrung der Würfeleckenelemente führt. Diese Art der thermischen Verzerrung der Versiegelungsschenkel erstreckt sich normalerweise aufgrund der Wärmeleiteffekte weit über die Zone der eigentlichen Versiegelung hinaus. Wenn eine erhebliche Anzahl einzelne Würfeleckenelemente im Material so verteilt ist, können sich die gesamten optischen Eigenschaften der Folie deutlich verschlechtern, z. B. 30 bis 40 im Vergleich zu einer unversiegelten Folie.
Hochfrequenz-(”HF”-)Schweißen ist eine Alternative zum Thermoschmelzen. Beim HF-Schweißen erfolgt das Verschmelzen durch das Vorhandensein von polaren Polymergruppen, die die Hochfrequenzenergie in kinetische Bewegung umwandeln, die das Polymer erwärmt.
Erfindungsgemäße retroreflektierende Verbundfolien können auf viele verschiedene Weisen, einschließlich mechanischer und Klebstoffmittel, auf gewünschten Substraten fest angeordnet werden. Wenn ein Kleber verwendet wird, wird der Kleber vorzugsweise nur auf einen Abschnitt der Rückseite der Folie aufgebracht, um die Verschlechterung der retroreflektierenden Helligkeit zu minimieren, oder eine Versiegelungsschicht wird vorzugsweise verwendet, um die Flächen der Würfeleckenelemente für eine effektive Rückstrahlung durchsichtig zu halten.
Die obige Beschreibung hat eine retroreflektierende Folie mit einer strukturierten Fläche offenbart, wobei Zonen von Würfeleckenelementanordnungen in alternierenden Ausrichtungen angeordnet sind, so daß die Folie genau zwei Ebenen verbesserter Rückstrahlleistung bei erhöhten Eintrittswinkeln aufweist. Obwohl mehrere Ausführungen der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, wird ein Fachmann auf dem Gebiet der Rückstrahlungsoptik anerkennen, daß die oben offenbarten spezifischen Ausführungsformen und Schritte durch unwesentliche Änderungen, die so berechnet sind, daß das gleiche Ergebnis erreicht wird, ersetzt werden können. Diese Anmeldung schließt alle derartigen Änderungen und Variationen der Erfindung ein. Somit wird die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) mit einem Substrat (14) mit einer Basisfläche (21) und einer strukturierten Fläche (20) gegenüber der Basisfläche (21), wobei die strukturierte Fläche (20) mehrere Zonen (6, 8) von Würfeleckenelementen (12) aufweist, mit: einer ersten Zone (6) mit einer Anordnung von Würfeleckenelementen (12), wobei die optischen Achsen der Würfeleckenelemente (12) in der ersten Zone (6) geneigt sind, um eine erste Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei erhöhten Eintrittswinkeln zu definieren; wobei die erste Zone (6) eine Länge, die sich longitudinal entlang der Länge des Bahnenmaterials erstreckt, und eine Breite aufweist, wobei die Länge der ersten Zone größer ist als die Breite; und einer zweiten Zone (8) mit einer Anordnung von Würfeleckenelementen (12), wobei die optischen Achsen der Würfeleckenelemente (12) in der zweiten Zone (8) geneigt sind, um eine zweite Hauptebene mit verbesserter Rückstrahlleistung bei erhöhten Eintrittswinkeln zu definieren, wobei die zweite Ebene senkrecht zur der ersten Ebene ist, wobei das retroreflektierende Bahnenmaterial (10) im wesentlichen gleiche Rückstrahlleistung als Reaktion auf Licht aufweist, das über einen Bereich von Einfallswinkeln in der ersten und in der zweiten Ebene auf das Bahnenmaterial fällt.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial nach Anspruch 1, wobei: die Anordnung von Würfeleckenelementen (12) in der ersten Zone (6) so ausgerichtet ist, daß die erste Ebene im we sentlichen senkrecht zum ersten Rand des Bahnenmaterials (10) liegt.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial nach Anspruch 1, wobei: die erste Zone (6) sich im wesentlichen parallel mit dem Längsrand des Bahnenmaterials (10) erstreckt.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial nach Anspruch 1, wobei die Anordnung von Würfeleckenelementen (12) in der zweiten Zone (8) so ausgerichtet ist, daß die zweite Ebene im wesentlichen parallel zum ersten Rand des Bahnenmaterials (10) liegt.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial nach Anspruch 4, wobei: die zweite Zone (8) sich im wesentlichen parallel mit der ersten Zone (6) erstreckt.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: die erste Zone (6) zwischen etwa 3 mm und 25 mm Breite mißt.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: die zweite Zone (8) zwischen etwa 3 mm und 25 mm Breite mißt.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: die Würfeleckenelemente (12) ein Material mit einem Brechungsindex zwischen 1,46 und 1,60, vorzugsweise etwa 1,5, aufweisen und die optischen Achsen gegenüberliegender Würfeleckenelemente zwischen 7 und 15°, vorzugsweise zwischen 8 und 9,736°, von einer Position senkrecht zu der Basisfläche (20) geneigt sind.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: das Bahnenmaterial (10) einen Rückstrahlungskoeffizienten von mindestens 16 Candela/Lux/m² als Reaktion auf Licht aufweist, das auf die Fläche des Bahnenmaterials in der ersten Ebene in einem Eintrittswinkel von etwa 60° fällt, gemessen bei einem Beobachtungswinkel von 0,33° und einem Darstellungswinkel von 90°.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: das Bahnenmaterial (10) einen Rückstrahlungskoeffizienten von mindestens etwa 30 Candela/Lux/m² als Reaktion auf Licht aufweist, das auf die Fläche des Bahnenmaterials (10) in der ersten Ebene bei einem Eintrittswinkel von etwa 60° fällt, gemessen bei einem Beobachtungswinkel von 0,33° und einem Darstellungswinkel von 90°.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: das Bahnenmaterial (10) einen Rückstrahlungskoeffizienten von mindestens 90 Candela/Lux/m² als Reaktion auf Licht aufweist, das auf die Fläche des Bahnenmaterials in der ersten Ebene bei einem Eintrittswinkel von etwa 40° fällt, gemessen bei einem Beobachtungswinkel von 0,33° und einem Darstellungswinkel von 90°.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: das Bahnenmaterial (10) einen Rückstrahlungskoeffizienten von mindestens etwa 150 Candela/Lux/m² als Reaktion auf Licht aufweist, das auf die Fläche des Bahnenmaterials in der ersten Ebene bei einem Eintrittswinkel von etwa 40° fällt, gemessen bei einem Beobachtungswinkel von 0,33° und einem Darstellungswinkel von 90°.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: Abschnitte der strukturierten Fläche (20) mit einer spiegelnd reflektierenden Substanz überzogen sind.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, ferner mit: einem Versiegelungsmedium (97), das angrenzend an die strukturierte Fläche (20) angeordnet ist.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 14, wobei: das Versiegelungsmedium (97) mit dem Substrat (14) durch ein Netzwerk von sich schneidenden Bindungen verbunden ist, um mehrere Zellen zu definieren, in denen retroreflektierende Elemente (12) hermetisch versiegelt sind.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 14, wobei: das Versiegelungsmedium (97) eine Luftgrenzfläche mit der strukturierten Fläche (20) beibehält, so daß die Würfeleckenelemente (12) nach den Prinzipien der totalen inneren Reflexion retroreflektieren.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: das Substrat (14) einen Körperabschnitt (14) aufweist, der eine Körperschicht (18) aufweist, die ein lichtdurchlässiges Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul kleiner als 7 × 10⁸ Pa enthält; und die Würfeleckenelemente (12) ein lichtdurchlässiges Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul größer als 16 × 10⁸ Pa aufweisen.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei der Körperabschnitt (14) eine Ansatzschicht (16) aufweist, die eine Dicke im Bereich von 0 bis 150 μm, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 100 μm, hat und aus einem lichtdurchlässigen Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul größer als 16 × 10 Pa besteht.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Würfeleckenelemente und die Ansatzschicht (16) ein Polymer(e) aufweist, das einen Elastizitätsmodul größer als 18 × 10⁸ Pa hat.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Körperschicht (18) eine Dicke von annähernd 20 bis 1000 μm, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 250 μm, hat.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Würfeleckenelemente (12) eine Höhe im Bereich von etwa 60 bis 180 μm haben.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Würfeleckenelemente (12) ein Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul größer als 18 × 10⁸ Pa aufweisen.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Würfeleckenelemente (12) ein lichtdurchlässiges Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul größer als 20 × 10⁸ Pa aufweisen.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Würfeleckenelemente (12) Poly(carbonat), Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylenterephthalat) oder ein vernetztes Acrylat enthalten.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei der Körperabschnitt (14) eine Ansatzschicht, (16) aufweist, die das gleiche Polymermaterial wie die Würfeleckenelemente (12) aufweist.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Körperschicht (18) ein lichtdurchlässiges Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul kleiner als 5 × 10⁸ Pa enthält.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei: das Substrat (14) einen Deckfilm (99) mit einem ersten Polymermaterial und mit zwei Hauptflächen aufweist; und die Würfeleckenelemente (12, 98) ein zweites Polymermaterial aufweisen und mit der ersten Hauptfläche des Deckfilms (99) mit einem gebrochenen Ansatz verbunden sind, wobei die Würfeleckenelemente (12) im wesentlichen unabhängig sind.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 27, wobei: das Material der Würfeleckenelemente (12, 98) und das Material des Deckfilms (99) ein interpenetrierendes Netzwerk bilden.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 27, wobei: der Ansatz eine Dicke von weniger als etwa 10%, vorzugsweise weniger als etwa 1% der durchschnittlichen Höhe der Würfeleckenelemente (12, 98) der Anordnung hat.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 27, ferner mit: einer Versiegelungsschicht (97), die auf den Deckfilm (99) durch Öffnungen zwischen einzelnen mikrostrukturierten Elementen (12, 98) befestigt ist.
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 27, ferner mit: einer reflektierenden Schicht auf den Würfeleckenelementen (12, 98).
Retroreflektierendes Bahnenmaterial (10) nach Anspruch 27, ferner mit: einem Versiegelungsfilm (97), der auf der Würfeleckenseite des Bahnenmaterials (10) in einem interpenetrierenden Netzwerk befestigt ist, um Zellen zu bilden, in denen Würfeleckenelemente eingekapselt sind.