Формованный сверхгибкий композитный световозвращающий листовой материал с кубическими уголковыми элементами, имеющий заданные оптические характеристики, и способ его изготовления

 

Изобретение относится к гибкому световозвращающему листовому материалу и способу деформирования световозвращающего листового материала для создания трехмерного изделия с заданными оптическими характеристиками. Материал содержит множество кубических уголковых элементов, отвержденных на прозрачной полимерной верхней пленке на месте, и деформирован для получения трехмерной структуры, в которой стороны оснований кубических уголковых элементов не находятся в одной плоскости. Световозвращающее изделие имеет по меньшей мере одну заданную оптическую характеристику. Технический результат - изготовление световозвращающих изделий без применения дорогостоящей инструментальной оснастки, использование изделий в качестве матриц для создания инструментов для формирования дополнительных световозвращающих изделий. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к гибкому световозвращающему листовому материалу, деформированному для получения заданных оптических характеристик, и способу деформирования световозвращающего листового материала для создания трехмерного изделия с такими оптическими характеристиками.

Световозвращатели с кубическими уголками обычно содержат листовой материал, который имеет практически плоскую переднюю поверхность и матрицу кубических уголковых элементов, выступающих от задней поверхности. Кубические уголковые отражательные элементы обычно представляют собой трехгранные структуры, которые имеют три приблизительно взаимно перпендикулярныe боковыe грани, сходящиeся в одном угле, т.е. в угле куба. Свет, падающий на переднюю поверхность, входит в лист и проходит через основную часть листа, где он внутренне отражается гранями элементов таким образом, что выходит через переднюю поверхность практически в направлении к источнику света. Лучи света обычно отражаются гранями куба за счет либо полного внутреннего отражения (ПВО), либо с помощью отражающих покрытий, например, алюминиевой пленки, полученной методом осаждения из паровой фазы. Используемое металлизированное алюминиевое покрытие на кубических уголковых элементах дает серый цвет для наблюдения в условиях окружающего или дневного света, в связи с чем в некоторых случаях применения оно считается нежелательным по соображениям эстетики.

В обычном световозвращающем листовом материале используется матрица кубических уголковых элементов для возвратного отражения света. На фиг. 1 и 2 показан пример такого световозвращающего листового материала, обозначенного в целом позицией 10. Матрица кубических уголковых элементов 12 выступает от первой или задней стороны основной части 14, которая содержит основной слой 18 (называемый также в данной области техники верхним слоем) и может также содержать краевой слой 16. Свет, указанный стрелками 23, входит в листовой материал 10 с кубическими уголковыми элементами через переднюю поверхность 21. Затем он проходит через основную часть 14 и попадает на плоские грани 22 кубических уголковых элементов 12, чтобы возвратиться в том же направлении, откуда он поступил.

На фиг. 2 показана задняя сторона кубических уголковых элементов 12, где каждый кубический уголковый элемент 12 имеет форму трехгранной призмы с тремя открытыми плоскими гранями 22. Кубические уголковые элементы 12 известных матриц обычно задаются тремя группами параллельных V-образных канавок 25, 26 и 27. Соседние плоские грани 22 соседних кубических уголковых элементов 12 в каждой канавке образуют наружный двугранный угол (двугранным углом называется угол, образованный двумя пересекающимися плоскостями). Наружный двугранный угол остается постоянным вдоль каждой канавки матрицы. Такая структура применялась в различных ранее созданных матрицах кубических уголковых элементов.

Плоские грани 22, определяющие каждый отдельный кубический уголковый элемент 12, обычно практически взаимно перпендикулярны, как в угле куба. Внутренним двугранным углом называют угол между гранями 22 каждого отдельного кубического уголкового элемента. Обычно он равен 90^o. Однако этот угол может слегка отклоняться от 90^o, как это хорошо известно в данной области техники: см. , например, патент США N 4775219 (Appeldorn и др.). Вершина 24 каждого кубического уголкового элемента 12 может находиться на одной вертикали с центром его основания (см., например, патент США N 3684348), но она также может быть смещена или располагаться под некоторым углом относительно центра основания, как это описано в патенте США N 4588258 (Hoopman). Другие конфигурации кубических уголковых элементов описаны в патентах США N 5138488, 4066331, 3923378, 3541606 и Re 29, 396, 3712706 (Stamm), 4025159 (McGrath), 4202600 (Burke и др. ), 4243618 (Van Arnam), 4349598 (White), 4576850 (Martens), 4588258 (Hoopman), 4775219 (Appeldorn и др.) и 4895428 (Nelson и др.).

В тех случаях применения, когда предполагается использование световозвращающего листового материала в условиях возможного воздействия влаги или других вредных веществ, например, в случае применения на открытом воздухе или в условиях высокой влажности, предпочтительно, чтобы кубические уголковые элементы были герметизированы соответствующей уплотнительной пленкой. В упомянутом выше патенте США N 4025159 описана герметизация кубических уголковых элементов с помощью уплотнительной пленки.

Базовые кубические уголковые элементы имеют низкую угловатость, так что элемент может ярко отражать с возвращением только тот свет, который падает на него в узком диапазоне углов, центр которых находится приблизительно на оптической оси. Оптической осью является трисектриса внутреннего пространства, ограниченного гранями элемента. Падающий свет, который значительно отклонен от оптической оси элемента, встречается с гранью под углом, меньшим ее критического угла, и проходит сквозь грань, а не отражается от нее.

На фиг. 3 показан построенный в полярных координатах график оптического профиля базового световозвращающего листового материала с кубическими уголковыми элементами, имеющий шесть минимумов и шесть максимумов, расположенных с азимутальными интервалами 30^o. Яркость возвращаемого световозвращающим листовым материалом с кубическими уголковыми элементами пучка света максимальна, когда падающий пучок имеет угол падения 0^o (т.е. перпендикулярен плоскости листового материала). При больших углах падения (приблизительно свыше 30^o) яркость возвращенного пучка света зависит от угла относительно оси, перпендикулярной листу, называемого азимутальным углом. Когда угол падения пучка света поддерживается постоянным, например, при значении 60^o от нормали, или азимутальный угол падающего пучка изменяется в пределах от 0^o до 360^o, яркость возвращенного пучка света изменяется, как показано на фиг. 3.

Имеется ряд применений световозвращающего листового материала с кубическими уголковыми элементами с нестандартными или заказными оптическими профилями. Например, часто требуется более равномерная световозвращающая способность или более широкая угловатость световозвращения по сравнению с показанным на фиг. 3. В некоторых случаях применения может потребоваться ограничение световозращающей способности до узкого диапазона угловатости и/или вдоль конкретного сегмента азимутального угла.

Одним из способов изменения оптического профиля кубических уголковых элементов является разрезание матрицы или формы на отдельные части и повторная сборка этих частей по схеме, которая создает разные зоны ориентации световозвращающего листового материала. Например, оптический профиль с широким диапазоном угловатости световозвращения в нескольких плоскостях наблюдения можно получить поворотом соседних частей формы или матрицы на 30^o или 90^o относительно оси, перпендикулярной плоскости элементов (поворот частей на 60^o или на любое кратное 60 число градусов не дает конечного изменения ориентации кубических уголковых элементов). Однако повторная сборка формы или матрицы с необходимой точностью является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Способ повторной сборки формы описан в заявке на патент США сер. N 08/587719, зарегистрированной 19 января 1996 г.

Другим способом изменения оптического профиля кубических уголковых элементов является наклон оптических осей этих элементов относительно друг друга. На фиг. 4 показан кубический уголковый элемент 30 с тремя взаимно перпендикулярными гранями 31a, 31b и 31c, которые сходятся в вершине куба 34. Ребра 35 основания элемента обычно прямолинейны и лежат в одной плоскости, которая определяет плоскость 36 основания элемента 30. Кубический уголковый элемент 30 имеет также центральную, или оптическую ось 37, которая является трисектрисой внутренних углов, определяемых боковыми гранями 31a, 31b и 31c. Эта оптическая ось может быть расположена перпендикулярно плоскости 36 основания, либо может быть наклонена, как описано в патентах США N 4588258 (Hoopman) и N 5138488 (Szczech). Стоимость изготовления инструментальной оснастки, необходимой для практической реализации изобретения автора Hoopman, относительно высока. Более того, этот способ не обеспечивает быстрое макетирование заказных оптических профилей или угловатости.

Поэтому требуется способ изготовления световозвращающих изделий с оптическими характеристиками прототипа или с заданными оптическими характеристиками без применения дорогостоящей инструментальной оснастки.

Краткое изложение сущности изобретения Настоящее изобретение относится к гибким световозвращающим листовым материалам, деформированным для получения заданных оптических характеристик, а также к способу деформирования световозвращающего листового материала для создания трехмерного изделия с такими оптическими характеристиками.

Световозвращающий листовой материал содержит множество отдельных кубических уголковых элементов, которые отверждены на прозрачной полимерной верхней пленке. Световозвращающий листовой материал деформируют для создания трехмерной структуры, в которой стороны оснований множества кубических уголковых элементов не находятся в одной плоскости, для получения по меньшей мере одной заданной оптической характеристики. Этими заданными оптическими характеристиками могут быть требуемый оптический профиль, угловатость, трехмерный внешний вид, степень белизны, эффект мерцания либо их комбинации. Световозвращающий листовой материал предпочтительно выполняют в виде одного-единого листа.

Стороны оснований множества соседних кубических уголковых элементов могут не находиться в одной плоскости или могут быть наклонены относительно друг друга. Стороны оснований одного или более кубических уголковых элементов предпочтительно не параллельны передней поверхности верхней пленки. Кубические уголковые элементы могут иметь различную плотность расположения на одном из участков световозвращающего изделия. Соседние кубические уголковые элементы одного из участков световозвращающего изделия могут иметь разное расстояние друг от друга. Верхняя пленка может иметь толщину, которая изменяется на одном из участков световозвращающего изделия.

Предлагаемое световозвращающее изделие может быть использовано в качестве матрицы для создания инструмента для формования дополнительных световозвращающих изделий.

Трехмерная структура может иметь один или более тисненных символов. Световозвращающий листовой материал может дополнительно содержать зеркальный отражатель, нанесенный на кубические уголковые элементы. Световозвращающий листовой материал может дополнительно содержать уплотнительную пленку, простирающуюся практически по всем кубическим уголковым элементам противоположно верхней пленке. Металлизированные кубические уголковые элементы могут дополнительно иметь заднее покрытие, например, из полимерного материала, смолы или адгезива. В одном из примеров осуществления изобретения это покрытие может быть нанесено равномерно или в виде рисунка, например печатных символов одного или нескольких цветов.

Полимерная верхняя пленка предпочтительно имеет первый модуль упругости, а кубические уголковые элементы предпочтительно имеют второй модуль упругости, превышающий первый модуль упругости. Кубические уголковые элементы предпочтительно изготавливают из термореактивного полимера. Полимерная верхняя пленка предпочтительно выполнена из формуемого листового термопласта. Полимерная верхняя пленка может быть выбрана из группы, состоящей из иономерных сополимеров этилена, пластифицированных поливинилгалогенидов, кислотно-функциональных сополимеров этилена, алифатических полиуретанов, ароматических полиуретанов, других светопропускающих эластомеров и их сочетаний. Кубические уголковые элементы могут быть выбраны из группы, состоящей из однофункциональных, двухфункциональных или многофункциональных акрилатов или их сочетания.

Настоящее изобретение относится также к способу формования световозвращающего изделия, имеющего по меньшей мере одну заданную оптическую характеристику. Листовой материал с кубическими уголковыми элементами изготавливают с множеством отдельных кубических уголковых элементов, отверждаемых на месте, на прозрачной полимерной верхней пленке. Гибкий световозвращающий листовой материал деформируют для создания трехмерной конфигурации таким образом, что стороны оснований множества кубических уголковых элементов не находятся в одной плоскости относительно друг друга.

Деформирование может предусматривать наклон сторон оснований множества соседних кубических уголковых элементов относительно друг друга. Операция деформирования предпочтительно выбирается из группы, состоящей из формования листовых термопластов, вакуумного формования, тиснения и их комбинаций. Операция деформирования может включать формование трехмерного символа в световозвращающем листовом материале, изменение плотности и/или взаимного размещения по меньшей мере части кубических уголковых элементов, либо растяжение световозвращающего листового материала по меньшей мере в одном направлении. Операция растяжения может включать равномерное (или неравномерное) растяжение, либо двухосное растяжение. Операция деформирования может включать изменение сторон оснований одного или нескольких кубических уголковых элементов, так чтобы они не были параллельны передней поверхности верхней пленки.

Кубические уголковые элементы могут быть дополнительно покрыты спектральным отражателем. Уплотнительная пленка может быть дополнительно прикреплена к открытой поверхности кубических уголковых элементов либо до, либо после операции деформирования световозвращающего листового материала.

В альтернативном примере осуществления изобретения форму выполняют из кубических уголковых элементов деформированного световозвращающего изделия. На литьевую форму наносят полимерный материал, и этот полимерный материал по меньшей мере частично отверждают. Затем полимерный материал удаляют из формы, вследствие чего получается второе световозвращающее изделие.

Использованная здесь терминология.

Деформирование означает формование листового термопласта, вакуумное формование, тиснение, прессование, штамповку, упругое или неупругое растяжение, равномерное или неравномерное растяжение либо их комбинации.

Символ означает любой буквенно-цифровой знак, логотип, печать, геометрический рисунок или их комбинации.

Заданные оптические характеристики означают требуемый оптический профиль, угловатость, трехмерный внешний вид, степень белизны, эффект мерцания или их комбинации.

Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет разрез известного световозвращающего листового материала с кубическими уголковыми элементами.

Фиг. 2 представляет вид снизу световозвращающего листового материала, показанного на фиг. 1.

Фиг. 3 представляет построенный в полярных координатах график оптического профиля кубического уголкового элемента, имеющий шесть максимумов и шесть минимумов с азимутальными интервалами 30.

Фиг. 4 представляет изометрическую проекцию световозвращающего кубического уголкового элемента, который может быть использован в световозвращающем листовом материале по настоящему изобретению.

Фиг. 5 представляет вид снизу световозвращающего изделия в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6 представляет разрез по плоскости 6-6 световозвращающего изделия, показанного на фиг. 5.

Фиг. 7 представляет разрез по плоскости 7-7 световозвращающего изделия, показанного на фиг. 6.

Фиг. 8 представляет разрез световозвращающего изделия, имеющего уплотнительную пленку, прикрепленную к задней стороне световозвращающего листового материала.

Фиг. 9 представляет схематичную иллюстрацию способа изготовления световозвращающего листового материала.

Фиг. 10 представляет схематичную иллюстрацию альтернативного способа изготовления световозвращающего листового материала.

Фиг. 11 представляет схематичную иллюстрацию способа изготовления световозвращающего изделия.

Фиг. 12 представляет схематичную иллюстрацию альтернативного способа изготовления световозвращающего изделия.

Фиг. 13 представляет фотографию примерного световозвращающего изделия.

Фиг. 14 представляет микрофотографию углубления на световозвращающем изделии, показанном на фиг. 13.

Фиг. 15 представляет микрофотографию углубления на световозвращающем изделии, показанном на фиг. 13.

Фиг. 16 представляет фотографию примерного световозвращающего изделия.

Фиг. 17 представляет микрофотографию выступа на световозвращающем изделии, показанном на фиг. 16.

Фиг. 18 представляет микрофотографию выступа на световозвращающем изделии, показанном на фиг. 16.

Фиг. 19 представляет фотографию примерного световозвращающего изделия, содержащего символ.

Фиг. 20 представляет фотографию нескольких примерных световозвращающих изделий.

Фиг. 21 представляет микрофотографию световозвращающего изделия, содержащего символ .

Фиг. 22A представляет график зависимости яркости от угла входа света для различных образцов.

Фиг. 22B представляет график зависимости яркости от угла наблюдения для образцов фиг. 22A.

Фиг. 23A представляет график зависимости яркости от угла входа света для различных образцов.

Фиг. 23B представляет график зависимости яркости от угла наблюдения для образцов фиг. 23A.

Фиг. 23C представляет столбцовую диаграмму изменения степени белизны различных образцов после деформации.

Фиг. 24A представляет график зависимости яркости от угла входа света для различных образцов.

Фиг. 24B представляет график зависимости яркости от угла наблюдения для образцов фиг. 24A.

Фиг. 25A представляет график зависимости яркости от угла входа света для различных образцов.

Фиг. 25B представляет график зависимости яркости от угла наблюдения для образцов фиг. 25A.

Фиг. 26A представляет график зависимости яркости от угла входа света для различных образцов.

Фиг. 26B представляет график зависимости яркости от угла наблюдения для образцов фиг. 26A.

Фиг. 27A представляет график зависимости яркости от угла входа света для различных образцов.

Фиг. 27B представляет график зависимости яркости от угла наблюдения для образцов фиг. 27A.

Фиг. 27C представляет график зависимости яркости от угла входа света для различных имеющихся в продаже отражателей.

Фиг. 27D представляет график зависимости яркости от угла наблюдения для имеющихся в продаже отражателей фиг. 27C.

Подробное описание предпочтительных примеров осуществления изобретения Настоящее изобретение относится к световозвращающим изделиям, выполненным из гибкого световозвращающего листового материала для получения заданных оптических характеристик, и к способу деформирования световозвращающего листового материала для превращения его в трехмерное изделие. Световозвращающий листовой материал содержит множество отдельных кубических уголковых элементов, которые отверждены на месте изготовления, на прозрачной полимерной верхней пленке. Световозвращающий листовой материал деформирован для получения трехмерной структуры, в которой стороны оснований множества кубических уголковых элементов не находятся в одной плоскости относительно друг друга.

Световозвращающее изделие в соответствии с настоящим изобретением обладает способностью отражать значительное количество падающего света назад, в направлении к источнику света, а также имеет заданные оптические характеристики. Настоящее световозвращающее изделие пригодно для встраивания в различные изделия, например, в одежду, обувь, номерные знаки, информационные знаки, маркировку транспортных средств, ветряные конуса и обертки тумб, используемых в качестве дорожных средств.

Способы изготовления мерцающих световозвращающих изделий описаны в следующих соответствующих заявках, зарегистрированных в один день с настоящей заявкой: Method of Making Glittering Retroreflective Sheeting, досье патентного поверенного N 52374USAIA, сер. N 08/641129; Mold for Producing Glittering Cube-Corner Retroreflective Sheeting, досье патентного поверенного N 52471USA5A, сер. N 08/640383; и Glittering Cube-Corner Retroreflective Sheeting, досье патентного поверенного N 52373USA3A, сер. N 08/640326.

На фиг. 5 показана задняя сторона единого листового материала 60 с кубическими уголковыми элементами, который был деформирован для получения по меньшей мере одной заданной оптической характеристики. Кубические уголковые элементы 30 подобны элементам, изображенным на фиг. 4. Ребра 35 основания каждого кубического уголкового элемента 30 соприкасаются, но необязательно соединяются с основанием соседнего кубического уголкового элемента. Матрица содержит три группы параллельных канавок 45, 46 и 47. Наружные двугранные углы (обозначенные буквой "" на фиг. 6) между гранями 31 соседних кубических уголковых элементов 30 изменяются на протяжении канавок 45-47 матрицы. Ребра 35 оснований кубических уголковых элементов не находятся в одной плоскости. Следовательно, вершина 34 одного кубического элемента, например, элемента 30a, может располагаться ближе к другой вершине, например, кубического элемента 30b, а вершина кубического элемента 30b в этом случае может быть расположена дальше от другой соседней вершины, например, вершины кубического элемента 30с.

Фиг. 6 является примерной иллюстрацией расстояний, на которые смещены или наклонены ребра 35 оснований относительно друг друга либо относительно передней поверхности 51. Для кубических уголковых элементов, имеющих высоту примерно от 50 до 200 мкм, отклонения расположения соседних сторон оснований по высоте могут обычно варьировать в диапазоне 0-50 мкм. Следует понимать, что настоящее световозвращающее изделие может быть деформировано как на микроуровне, так и на макроуровне. Как будет рассмотрено в примерах, световозвращающий листовой материал может быть деформирован на наждачной бумаге, имеющей зерна абразива диаметром примерно от 100 до 550 мкм. Зерна абразива с такими размерами имеют радиусы кривизны от 50 до 225 мкм. Световозвращающий листовой материал может быть деформирован на меньших структурах с размерами в диапазоне примерно 10-50 мкм, хотя при этом изменение оптических характеристик может быть минимальным. Предполагается, что изменение оптических характеристик световозвращающего листового материала при его деформировании на микроструктурах с размерами в диапазоне примерно 250-10 мкм зависит от размеров кубических уголковых элементов и толщины верхней пленки. Например, кубические уголковые элементы меньших размеров и/или более тонкая верхняя пленка могут быть больше подвержены деформации на структурах с таким диапазоном размеров.

На фиг. 6 представлен разрез листового материала 60 с кубическими уголковыми элементами, изображенного на фиг. 5, показывающий расположение вершины одного кубического элемента относительно вершины другого кубического элемента. Дополнительно на фиг. 6 показан наклон ребер 35 оснований относительно друг друга и относительно передней поверхности 51. Ребра 35 основания одного кубического элемента могут быть расположены ближе или дальше относительно передней поверхности 51 верхней пленки 58 по сравнению с ребрами оснований других соседних кубических уголковых элементов вследствие деформации верхней пленки 58. Если единый листовой материал 60 имеет грунтовой слой 56, то этот слой также неравномерно располагается относительно передней поверхности 51. Листовой материал 60 с кубическими уголковыми элементами предпочтительно не имеет грунтового слоя 56, так что каждый кубический уголковый элемент 30 представляет собой отдельный объект. В случае наклона кубических уголковых элементов ребра 35 оснований многих кубических уголковых элементов 30 не находятся в одной плоскости относительно передней поверхности 51. Кроме того, ребра 35 оснований одного или нескольких кубических уголковых элементов 30 не параллельны передней поверхности 51. Каждая поверхность верхней пленки 58 может дополнительно содержать символы, отпечатанные или сформированные в ней.

На фиг. 6 также показан наружный двугранный угол , который является углом между гранями 31 соседних кубических уголковых элементов 30. Угол может варьировать на протяжении всех канавок в одной параллельной группе канавок, он может также варьировать на протяжении всех канавок в двух параллельных группах канавок либо может варьировать во всех трех группах канавок матрицы. В матрице с кубическими уголковыми элементами, имеющими произвольный наклон, угол варьирует произвольно между соседними гранями соседних кубических уголковых элементов практически по всей матрице.

Верхняя пленка 58 основной части 54 материала обычно имеет среднюю толщину в диапазоне примерно 20-1200 мкм, а предпочтительно в диапазоне примерно 50-400 мкм. Кубические уголковые элементы обычно имеют среднюю высоту в диапазоне примерно 20-500 мкм, а более типично в диапазоне 25-200 мкм. Дополнительный грунтовой слой 56 поля предпочтительно имеет минимальную толщину от 0 до 150 мкм, а предпочтительно по возможности близок к нулю, так чтобы напряжения, создающиеся во время деформирования, не распространялись в поперечном направлении через краевой слой. На открытые металлизированные кубические уголковые элементы 30 может быть дополнительно нанесено покрытие, чтобы создать дополнительную конструктивную опору для деформаций световозвращающего изделия 60. В некоторых вариантах применения может потребоваться, чтобы световозвращающее изделие представляло собой не требующую опоры несущую конструкцию. В одном из примеров осуществления изобретения указанным покрытием является полимерный материал, смола или адгезив. Покрытие может дополнительно содержать пигмент или краситель одного или нескольких цветов. Кроме того, покрытие может быть нанесено равномерно либо в виде рисунка, содержащего символы, с использованием различных способов печати. Металлизированные возвратно-отражающие листовые материалы сохраняют более высокую яркость после деформации, так как полное внутреннее отражение имеет тенденцию к нарушению в негерметизированном листовом материале.

На фиг. 7 показаны кубические уголковые элементы, разрезанные по плоскости, параллельной передней поверхности 51. Как показано здесь, эта плоскость не пересекает каждый куб так, чтобы образовать треугольники 62 с одинаковой площадью поперечного сечения. Один из кубов может быть наклонен или смещен относительно передней поверхности 51 до такой степени, что секущая плоскость проходит только через вершину куба, образуя малое поперечное сечение, тогда как куб, стоящий вертикально, может быть разрезан таким образом, что поперечное сечение образовавшегося в результате разреза треугольника будет относительно большим. Следовательно, даже если кубические уголковые элементы матрицы могут иметь одинаковые размеры, они в разрезе могут представлять собой треугольники с произвольными размерами благодаря степени наклона или смещения кубов относительно секущей плоскости. Следует понимать, что расстояния между кубическими уголковыми элементами 30 могут варьировать, как будет рассмотрено ниже, хотя при увеличении этих расстояний световозвращающая способность имеет тенденцию к снижению.

На фиг. 8 показано световозвращающее изделие 61, которое имеет уплотнительную пленку 63, расположенную поверх задней стороны кубических уголковых элементов 30, как это описано в патенте США N 4025159. Эта уплотнительная пленка 63 прикреплена к основной части листового материала посредством множества уплотнительных линий 64, проходящих между кубическими уголковыми элементами 30. Схема крепления образует множество герметично уплотненных камер 65, которые исключают контакт влаги и пыли с задней стороной кубических уголковых элементов. Камеры 65 помогают сохранять границу раздела между кубом и воздухом, что предотвращает снижение световозвращения отражения. Кубические уголковые элементы 30 могут быть дополнительно покрыты отражающим материалом на поверхности 67, например, посредством осаждения из паровой фазы или химического осаждения металла, такого, как алюминий, серебро, никель, олово, медь, либо диэлектрическими материалами, известными в области производства световозвращающих изделий с кубическими уголковыми элементами. Следует понимать, что световозвращающий листовой материал 61 обычно имеет металлический слой на поверхности 67 или на поверхности уплотнительной пленки 63, но не на обеих этих поверхностях.

Предпочтительно, чтобы уплотнительный слой содержал термопластичный материал с низким модулем упругости, равным модулю упругости верхней пленки 68. К иллюстративным примерам таких материалов относятся иономерные сополимеры этилена, пластифицированные поливинилгалогениды, кислотно-функциональные сополимеры полиэтилена, алифатические полиуретаны, ароматические полиуретаны и их сочетания. В некоторых случаях применения дополнительный уплотнительный слой 63 может обеспечить значительную защиту кубических уголковых элементов композитного материала от воздействия окружающей среды, а также сохранить герметизированный слой воздуха вокруг кубических уголковых элементов, что имеет важное значение для получения разности показателей преломления, необходимой для полного внутреннего отражения. В результате разъединения кубических уголковых элементов 30 уплотнительный слой 63 может быть дополнительно сцеплен, по меньшей мере частично, непосредственно с верхней пленкой 68 в промежутках между независимыми кубическими уголковыми элементами.

Уплотнительная пленка может быть прикреплена к кубическим уголковым элементам в основной части листового материала с помощью известных способов; см. , например, патент США N 4025159. К примерам способов крепления уплотнительной пленки относится применение высокочастотной сварки, термического сплавления, ультразвуковой сварки и реакционной сварки. При нанесении уплотнительной пленки на заднюю сторону световозвращающего листового материала необходимо обратить особое внимание на состав и физические характеристики уплотнительной пленки. Уплотнительная пленка должна обладать способностью прочно соединяться с задней стороной листового материала с кубическими уголковыми элементами и не должна содержать компонентов, которые могут отрицательно повлиять на световозвращающую способность или внешний вид световозвращающего изделия. Например, уплотнительная пленка не должна содержать компонентов, которые могут выделяться (как, например, красители) и контактировать с задней стороной кубических уголковых элементов. Уплотнительная пленка обычно содержит термопластичный материал, так как эти материалы пригодны для сплавления с применением относительно простых и обычно доступных способов термического соединения.

На фиг. 9 приведена схема устройства 120 для отливки и отверждения световозвращающего листового материала, которое пригодно для применения в настоящем изобретении. Верхняя пленка 121 вытягивается направляющим валиком 122 или сматывается с рулона материала и подается к прижимному валику 123, например, к валику с резиновым покрытием, где верхняя пленка 121 приводится в контакт с соответствующей композицией 124 смол, предварительно нанесенной на рельефный инструментальный валик 125 с помощью покрывающей головки 126. Избытки композиции смол, находящиеся над углублениями 127 инструмента 125, формирующими кубические уголковые элементы, сводятся к минимуму посредством регулировки прижимного валика 123 до зазора, который достаточно меньше глубины углублений инструмента 125, формирующих кубические уголковые элементы. Должно быть понятно, что регулировка зазора может быть осуществлена воздействием давления на прижимной валик 123. Таким образом, механические усилия в месте сопряжения прижимного валика 123 и инструмента 125 обеспечивают наличие минимального количества композиции 124 смол над углублениями 127 инструмента 125. В зависимости от гибкости верхняя пленка 121 может быть дополнительно поддерживаться подходящей несущей пленкой 128, которая обеспечивает структурную и механическую прочность верхней пленки 121 во время отливки и отверждения. Несущая пленка 128 может быть удалена с верхней пленки 121 после снятия листового материала с инструмента 125 или оставлена на месте для дальнейшей обработки световозвращающего листового материала. Применение такой несущей пленки особенно предпочтительно для верхних пленок с низким модулем упругости.

Композиция смол, которая образует световозвращающую матрицу кубических уголковых элементов, может быть отверждена за один или несколько этапов. Источники 129 излучения подвергают смолы воздействию актиничного излучения, например, ультрафиолетового или видимого излучения и т.д., в зависимости от природы смол, на первичном этапе отверждения через верхнюю пленку. Специалист в данной области техники может понять, что выбранная верхняя пленка не должна обязательно быть полностью или на 100% прозрачной для всех возможных длин волн актиничного излучения, которые могут использоваться при отверждении смол. В альтернативном варианте отверждение может быть осуществлено посредством облучения через прозрачный инструмент 125, как это описано в патенте США N 5435816.

Инструмент 125 имеет формующую поверхность с множеством открытых полостей, которые имеют форму и размеры, подходящие для формования требуемых кубических уголковых элементов. Эти полости и соответственно получаемые кубические уголковые элементы могут представлять собой трехгранные пирамиды, каждая из которых содержит один угол куба, как это описано, например, в патенте США N 4588258, могут иметь прямоугольное основание с двумя прямоугольными гранями и двумя треугольными гранями, так что каждый элемент содержит по два угла куба, как это описано, например, в патенте США N 4938563 (Nelson и др. ), либо могут иметь любую требуемую форму, каждая из которых содержит по меньшей мере один угол куба, как это описано, например, в патенте США N 4895428 (Nelson и др.). Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в соответствии с настоящим изобретением может быть использован любой кубический уголковый элемент.

Инструмент 125 должен быть таким, чтобы его полости желательно не деформировались во время изготовления композитного изделия, а также таким, чтобы матрицу кубических уголковых элементов можно было отделить от инструмента после отверждения. Материалы, используемые в формующем инструменте 125, предпочтительно подвергаются чистовой механической обработке без образования заусенцев. Они имеют низкую пластичность и зернистость, и сохраняют точность размеров после формования канавок. Этот инструмент может быть изготовлен из полимерных, металлических, композитных или керамических материалов. В некоторых примерах осуществления изобретения отверждение смол должно осуществляться воздействием излучения через инструмент. В этих случаях инструмент должен быть достаточно прозрачным, чтобы обеспечить облучение смол через его поверхность. Пояснительными примерами материалов, из которых могут быть изготовлены инструменты для таких вариантов осуществления изобретения, являются полиолефины и поликарбонаты. Но обычно предпочтительными являются металлические инструменты, потому что им может быть придана требуемая форма, а также потому, что они обеспечивают получение превосходных оптических поверхностей для максимизации световозвращающих характеристик данной конфигурации кубических уголковых элементов.

Первичное отверждение может отвердить кубические уголковые элементы полностью или частично. Может быть предусмотрен второй источник 130 излучения для отверждения смол после снятия листового материала 131 с инструмента 125. Продолжительность второго этапа отверждения зависит от ряда факторов, в том числе от скорости протяжки материалов, композиции смол, природы инициаторов сшивания, используемых в композиции смол, и геометрии инструмента. Типовыми примерами являются облучение электронным пучком и актиничным излучением, например, ультрафиолетовым, видимым и инфракрасным излучениями.

Снятие световозвращающего листового материала 131 с инструмента 125 обычно создает значительные механические напряжения, которые могут разрушить минимальные грунтовые участки (при их наличии), которые находятся между отдельными кубическими уголковыми элементами листового материала. Разъединенное независимое расположение отдельных кубических уголковых элементов и прочная связь каждого независимого элемента с верхней пленкой придают световозвращающему листовому материалу значительную гибкость, одновременно сохраняя высокие уровни характеристик световозвращения после воздействия механических деформирующих напряжений.

После снятия с инструмента листовой материал 131 может быть дополнительно подвергнут термообработке. Нагревание необходимо для релаксации напряжений, которые могут создаться в верхней пленке или в кубических уголковых элементах, а также для удаления непрореагировавших частей материала и побочных продуктов реакции. Обычно эта термообработка заключается в нагревании материала до повышенной температуры, например, выше температуры стеклования обрабатываемых смол. Как правило, после такой термообработки листовой материал увеличивает яркость возвратного отражения света.

На фиг. 10 показано альтернативное устройство для отливки и отверждения световозвращающего листового материала, подходящего для изготовления световозвращающего изделия в соответствии с изобретением. Композиция 124 смол отливается непосредственно на верхнюю пленку 121. Затем комбинация смол и пленки приводится в контакт с рельефным инструментальным валиком 125 под воздействием давления, создаваемого соответствующей регулировкой прижимного валика 123. Как и в конфигурации, показанной на фиг. 9, прижимной валик 123 служит для минимизации количества смол, находящихся над полостями 127 инструмента 125, формующими кубические уголковые элементы. Смолы могут быть отверждены воздействием актиничного излучения первого источника 129 излучения и дополнительного второго источника 130 излучения. Актиничное излучение первого источника 129 излучения должно сначала пройти через верхнюю пленку листового материала перед воздействием на смолы.

Индивидуальные, или отдельные кубические уголковые элементы по существу совершенно отделены друг от друга, что придает сверхгибкость композитному световозвращающему материалу. Разъединенные кубические уголковые элементы больше механически не ограничиваются влиянием грунтовых участков, что сводит к минимуму напряжения, которые могли бы деформировать эти элементы и ухудшить характеристики возвратного отражения. Отдельные кубические уголковые элементы световозвращающего листового материала сохраняют высокую яркость возвращаемого света после деформирования материала.

Световозвращающий листовой материал, изготовленный в соответствии с описанным выше способом, имеет яркость световозвращения, т.е. коэффициент возвратного отражения, более примерно 50, предпочтительно более примерно 250, а еще более предпочтительно более примерно 500 кд/лк/м², измеренный при угле входа света -4^o и угле наблюдения -0,2^o, когда листовой материал имеет плоскую, недеформированную конфигурацию. Определение "плоская" означает, что листовой материал находится в плоском состоянии, а определение "недеформированная" означает, что листовой материал не был подвергнут воздействию механических напряжений после разъединения кубических уголковых элементов.

Композиция смол и верхняя пленка являются предпочтительно такими, что когда композицию приводят в контакт с верхней пленкой, она проникает в верхнюю пленку, так что после первичного отверждения образуется взаимно проникающая сетка между материалом кубических уголковых элементов и материалом верхней пленки. Матрица кубических уголковых элементов предпочтительно содержит материал, который является термореактивным или экстенсивно сшивающимся, а верхняя пленка предпочтительно содержит термопластичный материал. Превосходные химические и механические характеристики термореактивных материалов придают кубическим уголковым элементам оптимальную способность сохранения требуемого световозвращения.

Основным критерием выбора этих компонентов является отношение модулей упругости каждого компонента. Термин "модуль упругости" в данном тексте означает модуль упругости, определенный в соответствии со стандартом ASTM D 882-75b по методу Static Weighing Method A при первоначальном разведении захватов на 12,5 см, ширине образца 2,5 см и скорости разведения захватов 2,5 см/мин.

В альтернативном варианте модуль упругости может быть определен проведением стандартизованных испытаний согласно стандарту ASTM D 882-75b по методу Static Weighing Method A при первоначальном разведении захватов на 12,5 мм, ширине образца 2,5 см и скорости разведения захватов 2,5 см/мин. При некоторых обстоятельствах полимер может быть настолько твердым и хрупким, что использование этих испытаний для точного определения значения модуля упругости становится затруднительным (хотя можно быстро узнать, что оно больше некоторого определенного значения). Если метод испытаний по стандарту ASTM не вполне подходит, то можно использовать другой метод испытаний, известный как "Метод нанометрического вдавливания" (Nanoindentation Technique). Эти испытания можно провести с помощью устройства для микрометрического вдавливания, например устройства UMIS 2000, которое можно приобрести в отделении CSIRO Института прикладной физики для промышленных технологий (CSIRO Division of Applied Physics Institute of Industrial Technologies, Lindfield, New South Wales, Австралия). При использовании устройства такого типа глубина внедрения пирамидального алмазного индентора Берковича (Berkovich) с входным углом вписанного конуса 65^o измеряется как функция приложенного усилия, вплоть до максимальной нагрузки. После приложения максимальной нагрузки материалу дают возможность релаксироваться упругим образом при контакте с индентором. Обычно считается, что градиент верхнего участка данных разгрузки линейно пропорционален усилию. Теория Снеддона (Sneddon) определяет соотношение между усилием вдавливания и пластическими и упругими компонентами глубины внедрения (Sheddon I.N., Int. J. Eng. Sci. 3, p. 47-57 (1965)). Из уравнения Снеддона модуль упругости можно получить в виде E/(1-v²). При расчете используется уравнение E/(1-v²(dF/dh_e)F_max1/3,3h_pmaxtan(), где v - коэффициент Пуассона испытываемого образца; (dF/dh_e) - градиент верхнего участка кривой разгрузки; F_max - максимальное приложенное усилие; h_pmax - максимальная глубина пластического внедрения; - половина входного угла вписанного конуса пирамидального индентора Берковича;
E - модуль упругости.

Значения, полученные методом нанометрического вдавливания, возможно, придется скоррелировать со значениями по методу ASTM D 882-75b.

Как рассматривалось выше в части базовых принципов, являющихся основой оптических характеристик кубических уголковых элементов, даже небольшое искажение геометрии кубических уголковых элементов может привести к значительному ухудшению оптических характеристик этих элементов. Поэтому для кубических уголковых элементов предпочтительными являются материалы с повышенными модулями упругости вследствие их повышенного сопротивления искажению формы. Верхняя пленка композитного световозвращающего листового материала предпочтительно является полимерным материалом с несколько пониженным модулем упругости.

Во время отверждения кубического уголкового компонента в зависимости от состава материала этого компонента отдельные кубические уголковые элементы могут до некоторой степени давать усадку. Если модуль упругости верхней пленки достаточно высок, то на кубические уголковые элементы в случае их усадки во время отверждения могут воздействовать напряжения кручения. Если эти напряжения достаточно велики, то кубические уголковые элементы могут деформироваться, в результате чего ухудшатся их оптические характеристики. Когда модуль упругости верхней пленки значительно ниже модуля упругости материала кубических уголковых элементов, верхняя пленка может деформироваться одновременно с усадкой кубических уголковых элементов без создания деформирующих напряжений, которые могут привести к нежелательному ухудшению оптических характеристик. Разность модулей упругости верхней пленки и кубических уголковых элементов должна быть 1,0 10⁷ - 1,510⁷ Па или более.

По мере уменьшения высоты кубических уголковых элементов возможно, что разность модулей достигнет меньшего значения указанного выше диапазона. Однако следует помнить, что существует практический нижний предел модуля упругости материала кубического уголкового элемента. Ниже определенного уровня, обычно порядка 2,0 10⁸ - 2,5 10⁸ Па для кубических уголковых элементов высотой примерно 175 мкм (меньшие значения относятся к меньшим элементам), кубические уголковые элементы становятся слишком гибкими и не обладают достаточной механической жесткостью для нормального разъединения после воздействия напряжений. Предпочтительно кубические уголковые элементы имеют модуль упругости примерно более 25 10⁸ Па.

После отверждения толщина края, т.е. толщина материала матрицы кубических уголковых элементов, примыкающего к плоскости, определяемой основаниями кубических уголковых элементов, составляет предпочтительно менее 10% высоты кубических уголковых элементов, а более предпочтительно менее 1% указанной высоты.

Предпочтительно, чтобы композиция смол давала после отверждения усадку по меньшей мере 5 об.%, а более предпочтительно от 5 до 20 об.%. Было установлено, что при использовании композиций смол такого типа матрицы кубических уголковых элементов с минимальной или нулевой толщиной поля могут быть более легко сформированы, благодаря чему достигается высокая гибкость. Например, композиции смол, которые дают усадку при отверждении, имеют тенденцию снова проникать в полости для кубических уголковых элементов и удаляться из поля, которое лишь соединяет соседние полости и соответственно соседние кубические уголковые элементы узкими участками, если композиция нанесена на инструмент в соответствующих количествах. Эти узкие участки легко разрушаются, что приводит к разъединению кубических уголковых элементов, как будет рассмотрено ниже. Теоретически листовой материал может быть сформирован практически без края, соединяющего соседние кубические уголковые элементы, но в типовом массовом производстве должны быть сформированы минимальные краевые участки толщиной до 10% высоты кубических элементов, предпочтительно порядка 1-5% этой высоты.

К смолам для использования в матрицах кубических уголковых элементов относятся сшитые акрилаты, например, однофункциональные или многофункциональные акрилаты, или акрилатные эпоксиды, акрилатные сложные полиэфиры, но обычно предпочитают акрилатные уретаны, смешанные с однофункциональными и многофункциональными мономерами. Эти полимеры являются обычно предпочтительными по одной или нескольким причинам: высокая термостойкость, стойкость к воздействиям окружающей среды, прозрачность, легкость снятия с инструмента или извлечения из литьевой формы, и высокая восприимчивость к нанесению отражающего покрытия.

Примерами материалов, пригодных для формования матрицы кубических уголковых элементов, являются реакционные системы смол, пригодные для сшивания с использованием механизма радикальной полимеризации посредством воздействия актиничного излучения, например, излучения электронного пучка, и ультрафиолетового или видимого излучения. Кроме того, эти материалы могут быть полимеризованы термическими способами с добавлением термоинициатора, например, пероксида бензоила. Также могут быть использованы инициируемые излучением катионно-полимеризуемые смолы. Реакционные смолы, пригодные для формования матрицы кубических уголковых элементов, могут представлять собой смеси фотоинициатора и по меньшей мере одного соединения с акрилатной группой. Предпочтительно смесь смол содержит однофункциональное, двухфункциональное или многофункциональное соединение для обеспечения образования сшитой полимерной структуры после облучения.

К пояснительным примерам смол, которые могут быть полимеризованы с использованием механизма свободно-радикальной полимеризации и которые могут применяться в настоящем изобретении, относятся смолы на акриловой основе, являющиеся производными эпоксидов, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, а также уретаны этиленовоненасыщенные соединения, производные аминопластов, имеющие по меньшей мере одну боковую акрилатную группу, производные изоцианата, имеющие по меньшей мере одну боковую акрилатную группу, эпоксидные смолы, отличные от акрилатных эпоксидов, и их смеси и комбинации. Термин "акрилат" в данном тексте относится как к акрилатам, так и метакрилатам. Примеры сшитых смол, которые можно использовать в матрицах кубических уголковых элементов, описаны в патенте США N 4576850 (Martens).

Этиленовоненасыщенные смолы включают как мономерные, так и полимерные соединения, которые содержат атомы углерода, водорода и кислорода, а также дополнительно могут быть использованы атомы азота, серы и галогенов. Атомы кислорода и азота, или те и другие, обычно содержатся в
простых и сложных эфирных, уретановых, амидных и карбамидных группах. Этиленовоненасыщенные соединения обычно имеют молекулярную массу примерно менее 4000 и предпочтительно представляют собой сложные эфиры, полученные в результате реакции соединений, содержащих алифатические моногидроксильные группы, алифатические полигидроксильные группы, и ненасыщенные карбоновые кислоты, например, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, кротоновую кислоту, изокротоновую кислоту, малеиновую кислоту и т.п. Такие материалы обычно широко продаются и могут быть просто подвергнуты сшиванию.

Некоторые типовые примеры соединений, имеющих акриловую или метакриловую группу и пригодных для использования в настоящем изобретении перечислены ниже.

(1) Однофункциональные соединения:
этилакрилат, н-бутилакрилат, изобутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, н-гексилакрилат, н-октилакрилат, изооктилакрилат, изоборнилакрилат, тетрагидрофурфурилакрилат, 2-феноксиэтилакрилат, и N,N-диетилакриламид.

(2) Двухфункциональные соединения:
1,4-бутандиолдиакрилат, 1,6-гександиолдиакрилат, неопентилгликольдиакрилат, этиленгликольдиакрилат, триэтиленгликольдиакрилат, тетраэтиленгликольдиакрилат и диэтиленгликольдиакрилат.

(3) Многофункциональные соединения:
триметилпропантриакрилат, глицеролтриакрилат, пентаэритритолтриакрилат, пентаэритритолтетраакрилат и трис(2-акрилоилоксиэтил)изоцианурат.

Однофункциональные соединения обычно имеют тенденцию к более быстрому проникновению материала верхней пленки, а двухфункциональные и многофункциональные соединения обычно имеют тенденцию к образованию более сшитых и более прочных соединений как внутри верхней пленки, так и между верхней пленкой и кубическими уголковыми элементами. К некоторым типичным примерам других этиленовоненасыщенных соединений и смол относятся стирол, дивинилбензол, винилтолуол, N-винилформамид, N-винилпирролидин, N-винилкапролактам, моноаллил, полиаллил, и сложные полиметаллилэфиры, например диаллилфталат и диаллиладипат, а также амиды карбоновых кислот, например, N,N-диаллиладипамид.

Пояснительными примерами инициаторов фотополимеризации, которые могут быть смешаны с акриловыми соединениями в матрицах кубических уголковых элементов, являются следующие вещества: бензил, метил-о-бензоат, бензоин, простой бензоинэтилэфир, простой бензоинизопропилэфир, простой бензоинизобутилэфир и т.д.; бензофенон/третичный амин, ацетофеноны, например, 2,2-диэтоксиацетофенон, бензилметилкеталь, 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он, 1-(4-изопропилфенил)-2-гидрокси-2- метилпропан-1-он, 2-бензил-2-N,N-диметиламин-1-(4-морфолинофенил)-1-бутанон, оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина, 2-метил-1-4(метилтио), фенил-2-морфолин-1-пропанон, оксид бис(2,6-диметоксибензоил) (2,4,4-триметилпентил)фосфина и т.д. Эти соединения можно использовать как по отдельности, так и в виде комбинаций.

В настоящем изобретении могут быть использованы катионополимеризуемые материалы, к которым относятся (но не ограничиваются приведенным ниже перечнем) материалы, содержащие функциональные группы эпоксидных и виниловых простых эфиров. Такие системы фотоинициируются инициаторами из ониевых солей, например солей триарилсульфона и диарилиодина.

Предпочтительно в верхней пленке используется полимерный материал, выбранный из группы материалов, содержащих иономерные сополимеры этилена, пластифицированные поливинилгалогениды, кислотно-функциональные сополимеры полиэтилена, алифатические полиуретаны, ароматические полиуретаны, другие светопропускающие эластомеры и сочетания этих материалов. Из этих материалов образуется пленка, которая придает требуемую прочность и гибкость получаемому световозвращающему листовому материалу, и одновременно обеспечивает желательное предпочтительное проникновение композиций смол кубических уголковых элементов.

Верхняя пленка предпочтительно содержит полимер с низким модулем упругости, например, примерно менее 13 10⁸ Па, чтобы обеспечивать легкий изгиб, скручивание, упругость, приспособляемость по форме или растяжение полученного световозвращающего композита. Обычно верхняя пленка содержит полимер, температура стеклования которого менее 50^oC. Этот полимер предпочтительно обладает такими свойствами, что верхняя пленка сохраняет свою физическую целостность при воздействии условий, которым она подвергается по мере формования композитного световозвращающего листового материала. Желательно, чтобы этот полимер имел температуру пластификации по Вика выше 50^oC. Линейная усадка при формовании полимера желательно должна быть менее 1%, хотя некоторые комбинации полимерных материалов для кубических уголковых элементов и верхней пленки допускают несколько большую степень усадки материала верхней пленки. Предпочтительные полимерные материалы, используемые для верхней пленки, не должны ухудшать свои характеристики под воздействием ультрафиолетового излучения, для того чтобы световозвращающий листовой материал можно было использовать в вариантах продолжительного применения вне помещений. Верхняя пленка должна быть светопропускающей и предпочтительно практически прозрачной.

Если требуется, верхняя пленка может представлять собой либо однослойный, либо многослойный компонент. Каждая поверхность верхней пленки может содержать печатные или формованные (например, штампованные или тисненые) символы. В многослойном варианте слой, к которому крепится матрица кубических уголковых элементов, должен иметь характеристики, описанные в данном тексте как полезные, по сравнению с другими слоями, не находящимися в контакте с матрицей кубических уголковых элементов, которые имеют выборочные свойства, необходимые для придания требуемых характеристик полученному композитному световозвращающему листовому материалу. Альтернативный вариант верхней пленки описан в заявке на патент США сер. N 08/516165, зарегистрированной 17 августа 1995 г.

Верхняя пленка должна быть достаточно растяжимой, чтобы обеспечивать разъединение кубических уголковых элементов, как это было рассмотрено в данном тексте. Она может быть эластомерной, т.е. в зависимости от требований иметь тенденцию к восстановлению длины по меньшей мере до некоторой степени после растяжения, либо может практически не иметь такой тенденции к восстановлению длины после растяжения. К типовым примерам полимеров, которые могут быть использованы для верхних пленок относятся:
(1) Фторированные полимеры: например, полихлортрифторэтилен, такой, как выпускаемый в продажу под товарным знаком KEL-F800 Brand компанией Minnesota Mining and Manufacturing Co. (St. Paul, Minnesota); сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, например, который выпускается в продажу под товарным знаком EXAC FEP Brand компанией Norton Performance (Brampton, Massachusetts); сополимер тетрафторэтилена с перфторалкилвинилэфиром, например, выпускаемый в продажу под товарным знаком EXAC PEA Brand компанией Norton Performance; и сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом, например, выпускаемый в продажу под товарным знаком KYNAR FLEX-2800 Brand компанией Pennwalt Corporation (Philadelphia, Pennsylvania).

(2) Иономерные сополимеры этилена, например, сополимер этилена и метакриловой кислоты с ионами натрия или цинка, которые выпускаются в продажу под товарными знаками SURLYN-8920 Brand и SURLYN-9910 Brand компанией E.I. duPont de Nemours (Wilmington, Delaware).

(3) Полиэтилены пониженной плотности, например полиэтилен пониженной плотности, линейный полиэтилен пониженной плотности и полиэтилен весьма низкой плотности.

(4) Пластифицированные поливинилгалогениды, например, пластифицированный поливинилхлорид.

(5) Сополимеры полиэтилена, в том числе кислотно- функциональные полимеры, например, сополимер этилена и акриловой кислоты и сополимер этилена и метакриловой кислоты, сополимер этилена и малеиновой кислоты и сополимер этилена и фумаровой кислоты; акриловые функциональные полимеры, например, сополимер этилена и алкилакрилатов, где алкильной группой является метил, этил, пропил, бутил и т.д., или CH₃(CH₂)_n, где n = 0-12, и сополимер этилена и винилацетата и
(6) Алифатические и ароматические полиуретаны, производные следующих мономеров (1)-(3): (1) диизоцианатов, например, дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат, изофорондиизоцианат, 1,6- гексаметилендиизоцианат, циклогексилдиизоцианат, дифенилметандиизоцианат и комбинации этих диизоцианатов; (2) полидиолов, например полипентиленадипатгликоль, политетраметиленэфиргликоль, полиэтиленгликоль, поликапролактондиол, поли-1,2-бутиленоксидгликоль и комбинации этих полидиолов; и (3) удлинителей цепей, например, бутандиола или гександиола. К выпускаемым в продажу уретановым полимерам относятся: PN-04 или 3429 компании Morton International Inc. (Seabrook, New Hampshire), или X-4107 компании B.F. Goodrich Company (Cleveland, Ohio).

В верхних пленках могут быть также использованы комбинации перечисленных выше полимеров. К предпочтительным полимерам для верхних пленок относятся сополимеры этилена, которые имеют звенья, содержащие карбоксильные группы или сложные эфиры карбоновых кислот, например, сополимер этилена и акриловой кислоты, сополимер этилена и метакриловой кислоты, сополимер этилена и винилацетата; иономерные сополимеры этилена; пластифицированный поливинилхлорид; и алифатические уретаны. Эти полимеры являются предпочтительными по одной или более из следующих причин: подходящие механические свойства, хорошая адгезия к кубическим уголковым элементам, прозрачность и стойкость к влиянию окружающих условий.

Если требуется, то в световозвращающий слой и/или верхнюю пленку могут быть введены добавки, например, красящие вещества, поглотители ультрафиолетовых лучей, светостабилизаторы, радикальные поглотители или антиоксиданты, вещества, улучшающие технологические свойства, например антиадгезивы, смазки для форм, смазочные материалы и другие добавки, которые вводятся либо равномерно, либо в виде символа. Выбор конкретного красящего вещества зависит от требуемого цвета. Красящие вещества обычно добавляют в количестве примерно 0,01-1,5% массы данного слоя. Поглотители ультрафиолетовых лучей обычно добавляют в количестве примерно 0,5-2,0 мас.%. Пояснительными примерами поглотителей ультрафиолетовых лучей являются производные бензотриазола, например, выпускаемые в продажу под товарными знаками TINUVIN Brand 327, 328, 900, 1130 и TINUVIN-P Brand компании Ciba-Geigy Corporation (Ardsley, New York); химические производные бензофенона, например, выпускаемые в продажу под товарными знаками UVINUL Brand М40, 408 и D-50 компании BASF Corporation (Clifton, New Jersey), и SYNTASE Brand 230, 800, 1200 компании Neville-Synthese Organics, Inc. (Pittsburg, Pennsylvania); или химические производные дифенилакрилата, например, выпускаемые под товарными знаками UVINUL Brand N35 и 539 компании BASF Corporation (Clifton, New Jersey). К светостабилизаторам, которые можно использовать, относятся несвязанные амины, которые обычно добавляются в количестве примерно 0,5-2,0 мас.%. Примерами светостабилизаторов из несвязанных аминов являются светостабилизаторы, выпускаемые в продажу под товарными знаками TINUVIN Brand 144, 292, 622, 770 и CHIMASSORB Brand 944 компанией Ciba-Geigy Corp. (Ardsley, New York). Альтернативные несвязанные амины описаны в патенте США N 5387458. Могут быть использованы свободно-радикальные поглотители, или антиоксиданты, обычно в количестве 0,01-0,5 мас.%. Пригодными антиоксидантами являются несвязанные фенольные смолы, например, выпускаемые в продажу под товарными знаками IRGANOX Brand 1010, 1076 и 1035, а также MD-1024 или IRGAFOS Brand 168 компанией Ciba-Geigy Corp. (Ardsley, New York). Для улучшения обработки смол могут быть добавлены небольшие количества других веществ, улучшающих технологические свойства, обычно в количестве не более 1% массы полимерной смолы. К примерам используемых веществ, улучшающих технологические свойства, относятся сложные эфиры жирных кислот или амиды жирных кислот, выпускаемые в продажу компанией Glyco Inc. (Norwalk, Connecticut), а также стеараты металлов, выпускаемые в продажу компанией Henkel Corp. (Hoboken, NJ), или вещество, выпускаемое под товарным знаком WAX E Brand компанией Hoechst Celanese Corporation (Somerville, New Jersey).

Настоящее световозвращающее изделие может быть изготовлено двумя различными способами. Согласно первому способу световозвращающее изделие изготавливают посредством создания первого листового материала с кубическими уголковыми элементами, в котором эти элементы расположены по обычной схеме, т. е. имеют упорядоченную ориентацию, и деформирования этого листового материала воздействием тепла и/или давления. Согласно второму способу деформированное световозвращающее изделие может быть использовано для создания инструмента. Этот инструмент можно использовать как форму для отливки или формования дополнительных световозвращающих изделий.

В одном из примеров осуществления изобретения световозвращающее изделие согласно настоящему изобретению изготавливается термоформованием световозвращающего листового материала с кубическими уголковыми элементами на структурированной трехмерной поверхности литьевой формы, как показано на фиг. 11 и 12. На фиг. 11 кубические уголковые элементы 150 расположены на структурированной поверхности литьевой формы 152. Верхняя пленка 154 примыкает к прокладочному листу 156 для исключения плавления или приклеивания верхней пленки 154 к диафрагме 158. В другом варианте диафрагма 158 может обладать смазывающими свойствами, которые выполняют функцию разделительного листа 156. Тепло и/или давление прикладываются к световозвращающему листовому материалу 160 через термоформующую диафрагму 158. Трехмерная конфигурация литьевой формы 152 может также содержать различные тисненные символы.

В альтернативном примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 12, верхняя пленка 170 расположена на структурированной поверхности литьевой формы 172. Кубические уголковые элементы 174 противоположны прокладочному листу 176. Тепло и/или давление прикладываются к световозвращающему листовому материалу 180 через диафрагму 178. Устройство, подходящее для термоформования световозвращающего листового материала с целью получения световозвращающего изделия, выпускается под товарным знаком Scotchlite^TM Heat Lamp Vacuum Applicator компаниями Dayco Industries, Inc. (Niles, MI) или P.M. Black Co. (Stillwater, MN).

Важными переменными параметрами процесса термоформования, которые могут определить характеристики изготавливаемого световозвращающего изделия, являются температура и давление, продолжительность их воздействия, толщина и тепловые характеристики термоформующей диафрагмы и характер структурированной поверхности литьевой формы. Размеры, однородность и жесткость литьевой формы могут также повлиять на условия процесса термоформования, как и то, имеет ли литьевая форма оптический или неоптический рельеф. Конструктивные параметры световозвращающего листового материала, например, толщина, температура размягчения и растяжимость верхней пленки, размеры кубических уголковых элементов, наличие или отсутствие осажденного из паровой фазы покрытия, наличие уплотнительной пленки и оптическая конструкция световозвращающего листового материала, также могут определять переменные параметры процесса термоформования.

При вакуумном формовании создается световозвращающее изделие, в котором верхняя пленка становится тоньше пропорционально расстоянию, которое проходит лист до контакта с поверхностью литьевой формы. Следовательно, градиент расстояний между соседними кубическими уголковыми элементами возрастает от верха выступа на литьевой форме до нижней части полости. Увеличенные расстояния обычно приводят к снижению световозвращательной способности. Кроме того, если световозвращающий листовой материал содержит уплотнительную пленку, то эта пленка становится видимой через зазоры между кубическими уголковыми элементами. Уплотнительная пленка может быть нанесена как до, так и после деформирования листового материала с кубическими уголковыми элементами. Эта уплотнительная пленка может иметь один цвет или несколько цветов, которые видимы во время наблюдения при дневном освещении.

В одном из примеров осуществления изобретения, в котором кубические уголковые элементы световозвращающего листового материала покрыты зеркальным отражателем, через зазоры между кубическими уголковыми элементами может быть видно цветное заднее покрытие. Цветное заднее покрытие или адгезив служат для смягчения или изменения цвета, и снижают "серый тон" зеркального отражающего слоя. В другом варианте зеркальный отражатель может иметь "несеребристый" цвет, например цвет меди.

В одном из альтернативных примеров осуществления изобретения световозвращающий листовой материал может быть деформирован вытяжкой на пуансоне. Распределение толщины верхней пленки при вытяжке на пуансоне противоположно распределению при вакуумном формовании, так что градиент расстояний между кубическими уголковыми элементами возрастает вдоль верха выступов во время формования, тогда как расстояния между кубическими уголковыми элементами вдоль нижней части углубления остаются практически неизменными. Световозвращающий листовой материал может также быть растянут в одном или более направлениях до или во время деформирования. Растяжение увеличивает зазоры между соседними кубическими уголковыми элементами и поэтому снижает световозвращающую способность. Пониженная световозвращающая способность может быть желательной в некоторых случаях применения.

В одном из альтернативных примеров осуществления настоящего изобретения световозвращающее изделие согласно данному изобретению может быть использовано для изготовления основной инструментальной оснастки, которая в свою очередь может быть использована для изготовления дополнительных световозвращающих изделий. Световозвращающий листовой материал может быть изготовлен непосредственно с помощью этого инструмента. Применение таких основных инструментов позволяет получить листовые материалы, которые могут возвращать свет и обладают заданными оптическими характеристиками исходного световозвращающего изделия, по которому был изготовлен этот инструмент. С помощью различных способов можно также реплицировать изображения, отпечатанные, осажденные или сформированные непосредственно на открытой задней стороне в процессе изготовления инструмента.

Угловатость
Угловатость относится к понятию изменения световозвращающей способности при изменении угла входа света. Световозвращающая способность изменяется в зависимости от угла входа и угла наблюдения. Углом входа является угол между осью освещения, поступающего от источника света, и осью световозвращателя, перпендикулярной к поверхности световозвращающего изделия. Угол входа обычно не превышает 90^o. Угловатость обычно изображается в виде графика, где световозвращающая способность откладывается по вертикальной оси, а угол входа света - по горизонтальной оси. Когда ось освещения, ось наблюдения и ось световозвращателя находятся в одной плоскости, угол входа может считаться отрицательным, если ось световозвращателя и ось наблюдения находятся на противоположных сторонах от оси освещения.

Углом наблюдения является угол между осью освещения, поступающего от источника света, и осью наблюдения. Угол наблюдения всегда положителен и обычно представляет собой небольшой острый угол.

Оптический профиль
Оптический профиль относится к понятию поворотной и ориентационной симметрии световозвращающего изделия. Поворотная и ориентационная симметрия определяют, как возвращенный свет изменяется, если световозвращающее изделие будет повернуто относительно оси, перпендикулярной световозвращающей поверхности. Графики симметрии поворота показывают, как будут изменяться характеристика световозвращающей способности изделия при ориентации в различных направлениях относительно указанной оси. Пример графика оптического профиля показан на фиг. 3.

ПРИМЕРЫ
Отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения далее поясняются в следующих пояснительных примерах. В этих примерах световозвращающий листовой материал содержал кубические уголковые элементы с оптическими осями, наклоненными относительно друг друга, как это в общем виде показано в патенте США N 4588258 (Hoopman).

Испытание на яркость возвратного отражения
Коэффициент возвратного отражения R_A был измерен в соответствии со стандартизованными испытаниями ASTM E 810-93b. Значения R_A были выражены в единицах кандела/люкс/квадратный метр (кд/лк^-1/м^-2).

При анализе углов наблюдения постоянными были следующие параметры:
Угол входа = -4,0^o
Угол ориентации = 0,0^o
Угол представления = 0,0^o.

При анализе углов входа постоянными были следующие параметры:
Угол ориентации = 0,0^o
Угол наблюдения = 0,2^o.

Угол представления = 0,0^o.

Пример 1. Изготовление гибкого световозвращающего листового материала
1 мас.% материала Darocur Brand 4265 (смеси 50:50 2- гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-она и оксида 2,4,6- триметилбензоилдифенилфосфина, выпускаемой компанией Ciba-Geigy Corp., Hawthorne, NY) был добавлен к смеси смол, состоящей из 40 мас.% материала Photomer Brand 4035 (фенооксиэтилакрилата, выпускаемого компанией Henkel Corp., Ambler, PA), 60 мас.% материала Photomer Brand 3016 (дифенилолпропанэпоксидиакрилата, выпускаемого компанией Henkel Corp. , Ambler, PA) и 1 мас.% материала Darocur 1173 (2-гидрокси-2-метил-1- фенилпропан-1-она, выпускаемого компанией Ciba-Geigy Corp., Hawthorne, NY). Полученный раствор был использован как композиция смол для формования кубических уголковых элементов.

Эта композиция смол была нанесена на верхнюю пленку из алифатического уретана толщиной 0,152 мм (уретана MORTHANE Brand 3429, выпускаемого компанией Morton International, Inc., Seabrook, NH), расположенную на несущей пленке из полиэтилентерефталата (PET). Покрытая пленка была пропущена при температуре 57^oC между полиуретановым прижимным валиком и электролитически сформированным никелевым инструментом для создания кубических уголковых элементов высотой 62,5 мкм. Зазор между полиуретановым прижимным валиком с твердостью по твердомеру 90 и никелевым инструментом был отрегулирован на минимизацию количества композиции смол в углублениях. Композиция смол была отверждена через верхнюю пленку и несущую пленку излучением одной ртутной лампы среднего давления AETEK (выпускаемой компанией AETEK International, Plainfield, IL), отрегулированной на мощность 160 Вт/см. Скорость подачи материала через позицию отверждения составляла 1,524 м/мин. После завершения процесса микрореплицирования и снятия материала с инструмента сторона композита с кубическими уголковыми элементами была дополнительно отверждена излучением ртутной лампы среднего давления (AETEK International), отрегулированной на мощность 80 Вт/см.

Пример 2. Световозвращающие изделия, полученные вакуумным формованием
Световозвращающий листовой материал примера 1 был помещен в зажимную раму так, что плоская сторона (сторона верхней пленки) была обращена кверху на вакуумном формующем устройстве типа Comet, Jr., Model 10Х10 компании Comet Industries, Inc. , Sanford, FL. После нагревания пленки примерно до 150^oC (примерно в течение 20 с) с помощью резистивного нагревателя на вакуумном формующем устройстве эта пленка начала провисать. Размягченная пленка была быстро опущена на пористую форму с прямоугольной матрицей, имеющей 90 (9 10) полусферических полостей диаметром порядка 1,59 см, с одновременным созданием в форме вакуума. Эта размягченная пленка образовала отражательный лист с световозвращающими полусферическими полостями или углублениями, которые показаны в плане и в перспективе на фиг. 13. На фиг. 16 показано альтернативное световозвращающее изделие с полусферическими выступами, сформированными в соответствии со способом данного примера.

На фиг. 14 показана микрофотография (с 50-кратным увеличением) стороны кубических уголковых элементов деформированного световозвращающего листового материала в нижней части полученных вакуумным формованием углублений, представленных на фиг. 13. На фиг. 15 показана микрофотография (с 50-кратным увеличением) полученных вакуумным формованием углублений со стороны верхней пленки. Кубические уголковые элементы имеют темный цвет, а интервалы между ними - белый. Эта микрофотография показывает, что отношение длины сторон кубических уголковых элементов к интервалам между ними находится в диапазоне порядка 0,5: 1 - 2:1. До деформирования кубические уголковые элементы номинально располагаются рядом друг с другом. Однако, как видно на фиг. 14 и 15, процесс вакуумного формования позволяет растянуть и утончить верхнюю пленку, а также увеличить интервалы между кубическими уголковыми элементами в нижней части углублений. Практически равномерному разъединению кубических уголковых элементов способствует нагревание световозвращающего листового материала для размягчения верхней пленки перед вакуумным формованием.

Пример 3
Световозвращающий листовой материал примера 1 был помещен в зажимную раму так, что плоская сторона пленки была обращена книзу. Пленка была нагрета по способу примера 2 (примерно в течение 10-15 с), до тех пор пока она не начала провисать. Размягченная пленка была быстро опущена на пористую форму с прямоугольной матрицей, имеющей 90 (9 10) полусферических углублений диаметром порядка 1,90 см, как это показано на фиг. 13, с одновременным созданием в форме вакуума. Размягченная пленка образовала отражательный лист со световозвращающими полусферическими выступами.

На фиг. 17 показана микрофотография (с 50-кратным увеличением) стороны кубических уголковых элементов деформированного световозвращающего листового материала в верхней части выступов, полученных вакуумным формованием. На фиг. 18 показана микрофотография (с 50-кратным увеличением) полученного вакуумным формованием выступа со стороны верхней пленки. Кубические уголковые элементы имеют темный цвет, а интервалы между ними - белый. Кубические уголковые элементы номинально расположены рядом друг с другом. Однако, как это видно на фиг. 17 и 18, процесс вакуумного формования растягивает и утончает верхнюю пленку, и увеличивает интервалы между кубическими уголковыми элементами в верхней части выступов. Интервалы между кубическими уголковыми элементами имеют произвольную величину из-за неравномерного нагревания и вытяжки, главным образом из-за укороченного цикла нагревания. Некоторые кубические уголковые элементы сгруппированы, тогда как другие разъединены. Произвольное разъединение кубических уголковых элементов создает визуальный внешний эффект мерцания. Должно быть понятно, что интервалы между кубическими уголковыми элементами могут быть дополнительно изменены регулированием степени вытяжки верхней пленки на форме.

Представленные микрофотографии световозвращающего листового материала с повышенным мерцанием показывают значительно большую степень переориентации и разъединения кубических уголковых элементов по сравнению с недеформированным световозвращающим листовым материалом. Предполагается, что повышенный эффект мерцания обусловлен дополнительными путями отражения, доступными для света, падающего на соседние кубические уголковые элементы. Соответственно существует общий диапазон возможностей получения мерцающего изображения на световозвращающем изделии согласно изобретению, который может быть обеспечен посредством изменения переменных параметров процесса.

Пример 4. Формованное световозвращающее изделие с наполнителем, расположенным на задней стороне
Световозвращающий листовой материал примера 1 был металлизирован методом осаждения алюминия из паровой фазы на кубические уголковые элементы. Этот металлизированный световозвращающий листовой материал был подвергнут вакуумному формованию, при котором плоская сторона пленки находилась в контакте с формой для образования ряда букв, составляющих слово VIPER, как показано на фиг. 19. Пока формованная пленка еще находилась в форме, в углубления был залит двухкомпонентный полиуретан для заполнения задней стороны кубических уголковых элементов. Затем этот полиуретан был термически отвержден. Отдельные буквы были вырезаны и наклеены на стальную пластину с глянцевым черным покрытием. Световозвращающий листовой материал остался практически плоским, кроме краев перехода к буквам. Световозвращающее изделие обеспечивало стандартную световозвращающую способность вдоль плоской поверхности. Были отмечены некоторые локализованные эффекты мерцания вдоль краев перехода к буквам.

Пример 5. Изготовление гибкого световозвращающего листового материала
1 мас.% материала Darocur Brand 4265 (смеси 50:50 2- гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-она и оксида 2,4,6- триметилбензоилдифенилфосфина, выпускаемой компанией Ciba-Geigy Corp., Hawthorne, NY) был добавлен к смеси смол, состоящей из 19 мас.% материала PHOTOMER Brand 3016 (дифенилолпропанэпоксидиакрилата, выпускаемого компанией Henkel Corp., Ambler, PA), 49,5 мас.% TMPTA (триметилолпропантриакрилата) и 30,5 мас.% материала Sartomer 285 (THFA - тетрагидрофурфурилакрилата, выпускаемого компанией Sartomer Corp.). Эта композиция смол была нанесена при температуре 57^oC между инструментом с кубическими уголковыми элементами высотой 85 мкм и верхней пленкой из алифатического уретана толщиной 0,114 мм (уретана MORTHANE Brand 3429, выпускаемого компанией Morton International, Inc., Seabrook, NH), расположенной на несущей пленке из полиэтилентерефталата (PET) толщиной 0,51 мм. Зазор резинового прижимного валика был отрегулирован на минимизацию количества композиции смол над полостями инструмента. Композиция смол была отверждена через верхнюю пленку и несущую пленку излучением одной ртутной лампы среднего давления AETEK (выпускаемой компанией AETEK International, Plainfield, IL), отрегулированной на мощность 160 Вт/см. Скорость подачи материала через позицию отверждения регулировалась для получения требуемой степени отверждения (при экспонировании с энергией от 100 до 1000 мДж/см²). После завершения процесса микрореплицирования сторона композита с кубическими уголковыми элементами была дополнительно отверждена излучением ртутной лампы среднего давления (AETEK International), отрегулированной на мощность 80 Вт/см.

Пример 6. Герметизированный световозвращающий листовой материал
Световозвращающий листовой материал примера 5 был термически соединен с белой полиуретановой уплотнительной пленкой, как описано ниже. Слоистый образец, состоящий из световозвращающего листового материала и уплотнительной пленки, был сначала приготовлен с защитой его полиэфиртерефталатной пленкой толщиной 0,025 мм. Эта конструкция затем была введена в зазор между нагретым стальным валиком для тиснения и резиновым валиком с твердостью по твердомеру 85. Уплотнительная пленка представляла собой белый (TiO₂) пигментированный алифатический полиэфируретан толщиной 0,05 мм (материал MORTHANE Brand PNО3, выпускаемый компанией Morton International, Seabrook, New Hampshire). Рисунок тиснения имел форму звеньев цепи, а поверхность валика для тиснения была нагрета до температуры 220^oC. Температура поверхности резинового валика была равна 63^oC. Валики вращались с окружной скоростью 6,09 м/мин, а усилие в зазоре поддерживалось на уровне 114 Н/см. Полиэфиртерефталатные защитные слои были удалены с образцов перед их дальнейшим использованием.

Пример 7. Изготовление номерного знака
Кусок световозвращающего листового материала с уплотнительной пленкой, имеющий размеры 152,4 х 304,8 мм, был приготовлен, как описано в примере 6. На герметизированный световозвращающий листовой материал с кубическими уголковыми элементами был нанесен клей, склеивающий при надавливании с помощью прокладки (изделия N 467 МР, выпускаемого компанией Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN). Затем прокладка была удалена, и световозвращающий листовой материал был наклеен на плоскую белую заготовку автомобильного номерного знака. Полученное изделие было подвергнуто штамповке с использованием обычных способов штамповки номерных знаков. Образец штамповался очень хорошо и не перекрывал буквы. В просмотровой камере образец был заметно ярче и белее по сравнению с обычными листовыми материалами для номерных знаков с шариковыми отражательными элементами. Яркость составляла 200 кд/лк/м² в горизонтальном направлении и 300 кд/лк/м² в вертикальном направлении.

Пример 8. Гибкий световозвращающий листовой материал, тисненный на сетке
Световозвращающий листовой материал примера 6 с помощью клея, склеивающего при надавливании, был подвергнут тиснению на пяти образцах мелкоячеистых промышленных сеток, как показано на фиг. 20. Предпочтительным является тепловое наслоение световозвращающего листового материала, поскольку оно способствует приспособляемости световозвращающего листового материала к форме подложенной сетки. Промышленные сетки, показанные на фиг. 20 (слева направо) имеются в продаже под товарными знаками NO 888 Regent - найлон с квадратными ячейками со стороной 6,35 мм; NO 916 - найлон дельта с шестигранными ячейками со стороной 1,3 см; 504 - найлон с квадратными ячейками со стороной 1,3 см; PE-101 - сложный полиэфир с шестигранными ячейками со стороной 1,59 см; и горизонтально ориентированный образец NO 61339 - сложный полиэфир с шестигранными ячейками со стороной 3,175 мм. Все эти сетки выпускаются компанией Sterling Net Co., Montclair, NJ.

Сетки изменяли угловатость кубических уголковых элементов и служили наполнителем или амортизатором тисненного световозвращающего листового материала. Часть световозвращающего листового материала, деформированного сеткой, показана в белом цвете, а ячейки сеток - в черном. В световозвращающем листовом материале, деформированном на сетке, наблюдались локализованные эффекты мерцания вдоль зон резкого перехода. Должно быть понятно, что на сетке может быть подвергнут тиснению и металлизированный световозвращающий листовой материал с применением подходящего адгезива. Одним из возможных вариантов применения может быть временная разметка дорожного покрытия, где требуется угловатость, отличные от характеристик стандартного световозвращающего листового материала, а также амортизация при переезде разметки автомобилем.

Пример 9
Световозвращающий листовой материал примера 1 был подвергнут вакуумному формованию на форме с символом диаметром примерно 6,35 мм. На фиг. 21 показана микрофотография (с 50-кратным увеличением) со стороны верхней пленки световозвращающего листового материала. Кубические уголковые элементы показаны в черном цвете, а интервалы - в белом. Асимметрия символа не допускает равномерную вытяжку, что приводит к значительному увеличению произвольности расположения кубических уголковых элементов.

Пример 10
Негерметизированный световозвращающий листовой материал примера 5 с кубическими уголковыми элементами высотой 0,086 был подвергнут термоформованию на наждачной бумаге зернистостью 60, 100, 150 и 220, выпускаемой компанией Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN, с помощью устройства Scotchlite^TM Heat Lamp Vacuum Applicator, рассмотренного выше. Кубические уголковые элементы были расположены противоположно наждачной бумаге. Цикл отверждения содержал прогрев аппликатора примерно до 118^oC и отверждение в течение примерно 1,5-2,5 мин. Батарея ламп в конце цикла отверждения была поднята для охлаждения световозвращающих изделий.

На фиг. 22A приведен график зависимости относительной яркости от угла входа света для полученных световозвращающих изделий. На фиг. 22B приведен график зависимости относительной яркости от угла наблюдения. Контрольный график относится к недеформированному световозвращающему листовому материалу. Световозвращающее изделие имело мерцающий внешний вид, преимущественно из-за высокой степени произвольности расположения сторон оснований кубических уголковых элементов.

Пример 11
Негерметизированный световозвращающий листовой материал примера 5 с кубическими уголковыми элементами высотой 0,086 мм был металлизирован методом осаждения алюминия из паровой фазы на кубические уголковые элементы. Металлизированный световозвращающий листовой материал был подвергнут термоформованию на наждачной бумаге зернистостью 60, 100, 150 и 220 по способу примера 10. Значения зернистости относятся соответственно к абразивным частицам с диаметрами не более 551, 336, 169 и 100 мкм. Кубические уголковые элементы располагались противоположно наждачной бумаге. На фиг. 23A представлен график зависимости относительной яркости от угла входа света для полученных световозвращающих изделий. На фиг. 23B представлен график зависимости относительной яркости от угла наблюдения. Контрольный график относится к недеформированному металлизированному световозвращающему листовому материалу.

Световозвращающее изделие имело мерцающий внешний вид, преимущественно из-за высокой степени произвольности расположения сторон оснований кубических уголковых элементов. Световозвращающий листовой материал был также подвергнут термоформованию по способу примера 10 на ленте для дорожной разметки с шариковыми отражательными элементами, выпускаемой под товарным знаком 5160 Scotchlane^TM foil backed tape компанией Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN. На фиг. 23C представлена столбцовая диаграмма, показывающая увеличение степени белизны световозвращающего листового материала после процесса термоформования на четырех образцах наждачной бумаги и на ленте для дорожной разметки с шариковыми отражательными элементами. Степень белизны измеряли с помощью спектрофотометра с двунаправленной оптической системой измерения в соответствии со стандартом ASTM E 1349-90. Считается, что степень белизны является приблизительной мерой мерцающего внешнего вида световозвращающего листового материала. Степень белизны световозвращающего изделия, подвергнутого термоформованию на наждачной бумаге зернистостью 100, считается основным примером зависимости размеров кубических уголковых элементов от зернистости наждачной бумаги. Это означает, что наждачная бумага с зернистостью 100 создает наивысшую степень произвольности расположения сторон оснований кубических уголковых элементов высотой 0,086 мм.

Пример 12
Негерметизированный световозвращающий листовой материал примера 5 с кубическими уголковыми элементами высотой 0,086 мм был подвергнут термоформованию на ряде образцов по способу примера 10. В состав образцов входили лента для дорожной разметки с шариковыми отражательными элементами с товарным знаком 5160 Scotchlane^TM foil backed tape и выступающая лента для дорожной разметки с товарным знаком A381 Stamark^TM high performance tape, выпускаемые компанией Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN; инструмент для изготовления световозвращающего листового материала с кубическими уголковыми элементами высотой 0,178 мм и рассеиватель света с товарным знаком Clear Prismatic, выпускаемый компанией Plaskolite, Inc., Columbus, ОН. Кубические уголковые элементы были расположены противоположно образцам.

На фиг. 24A представлен график зависимости относительной яркости от угла входа света для полученных световозвращающих изделий. На фиг. 24B представлен график зависимости относительной яркости от угла наблюдения. Контрольный график относится к недеформированному световозвращающему листовому материалу. Изменения мерцающего внешнего вида световозвращающих изделий было преимущественно обусловлено различными степенями произвольности расположения сторон оснований кубических уголковых элементов.

Пример 13
Негерметизированный световозвращающий листовой материал примера 5 с кубическими уголковыми элементами высотой 0,086 мм был металлизирован методом осаждения алюминия из паровой фазы на кубические уголковые элементы. Металлизированный световозвращающий листовой материал был подвергнут термоформованию по способу примера 10 на ленте для дорожной разметки с шариковыми отражательными элементами, на выступающей ленте для дорожной разметки и на рассеивателе света, указанных в примере 12. Кубические уголковые элементы были расположены противоположно образцам.

На фиг. 25A представлен график зависимости относительной яркости от угла входа света для полученных световозвращающих изделий. На фиг. 25B представлен график зависимости относительной яркости от угла наблюдения. Контрольный график относится к недеформированному световозвращающему листовому материалу.

Пример 14
Световозвращающий листовой материал примера 5 с кубическими уголковыми элементами высотой 0,086 мм был металлизирован методом осаждения алюминия из паровой фазы на кубические уголковые элементы. Металлизированный световозвращающий листовой материал был подвергнут термоформованию по способу примера 10 на полипропиленовой промышленной сетке с шестигранными ячейками со сторонами 1,27 см, выпускаемой под товарным знаком NO916 компанией Sterling Net Company, Montclair, NJ. Сетка размягчилась во время процесса термоформования и осталась соединенной со световозвращающим листовым материалом. Кубические уголковые элементы были расположены противоположно образцам.

На фиг. 26A представлен график зависимости относительной яркости от угла входа света для полученных световозвращающих изделий. На фиг. 26B представлен график зависимости относительной яркости от угла наблюдения. Контрольный график относится к недеформированному световозвращающему листовому материалу.

Пример 15
Три образца негерметизированного световозвращающего листового материала примера 5 с кубическими уголковыми элементами разных размеров были подвергнуты термоформованию на ленте для дорожной разметки с шариковыми отражательными элементами, выпускаемой под товарным знаком 5160 Scotchlane^TM foil backed tape компанией Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN. Кубические уголковые элементы имели соответственно высоту 0,0625, 0,086 и 0,178 мм. Наибольший эффект мерцания наблюдался на подвергнутом термоформованию световозвращающем листовом материале с высотой кубических уголковых элементов 0,178 мм. Наименьший эффект мерцания наблюдался на подвергнутом термоформованию световозвращающем листовом материале с высотой кубических уголковых элементов 0,0625 мм.

Пример 16
Негерметизированный световозвращающий листовой материал примера 5 с кубическими уголковыми элементами высотой 0,086 мм был металлизирован методом осаждения алюминия из паровой фазы на кубические уголковые элементы. Металлизированный световозвращающий листовой материал был подвергнут термоформованию на стороне кубических уголковых элементов трех имеющихся в продаже отражателей. Отражатель A представлял собой круглый отражатель диметром 7,62 мм, разделенный на 6 клинообразных секторов кубических уголковых элементов, выпускаемый под товарным знаком Model V472R компанией Peterson Manufacturing, Grandview, MO. Отражатель B представлял собой круглый отражатель диаметром 7,62 см, имеющий примерно 20 ромбовидных матриц с размерами 1,27 х 2,54 см, содержащих кубические уголковые элементы. Он выпускается под товарным знаком Model Sate-lite-30 компанией KyKu Products, Bedford Heights, OH. Прямоугольный отражатель с размерами 6,35 х 7,62 см имел вертикальные ряды кубических уголковых элементов, смещенных относительно друг друга. Он выпускается под маркой Model PEC 4200C компанией The Refractory, Newburgh, NY.

На фиг. 27A представлен график зависимости относительной яркости от угла входа света для полученных световозвращающих изделий. На фиг. 27B представлен график зависимости относительной яркости от угла наблюдения. Контрольный график относится к недеформированному световозвращающему листовому материалу. На фиг. 27C представлен график зависимости относительной яркости от угла входа света для имеющихся в продаже отражателей, показанных на фиг. 27A и 27B. На фиг. 27D представлен график зависимости относительной яркости от угла наблюдения для имеющихся в продаже отражателей.

Все патенты и заявки на патенты, упомянутые в данном тексте, включены в данный документ для справки во всей их полноте.

Настоящее изобретение было описано выше со ссылками на различные примеры его осуществления. Специалистам в данной области техники очевидно, что возможны различные изменения и варианты настоящего изобретения, не выходящие за пределы его объема. Следовательно, объем настоящего изобретения не должен ограничиваться структурами, описанными в данном документе, а предпочтительнее ограничиваться структурами, описанными в пунктах формулы изобретения, и эквивалентами этих структур.

Формула изобретения

1. Световозвращающее изделие, содержащее световозвращающий листовой материал с матрицей кубических уголковых элементов, имеющих стороны оснований, причем матрица кубических уголковых элементов отверждена на прозрачной полимерной верхней пленке на месте с целью формирования взаимопроникающей сетки между термореактивным материалом кубических уголковых элементов и полимерной верхней пленкой и деформирована с образованием трехмерной структуры, так что стороны оснований множества кубических уголковых элементов не находятся в одной плоскости, когда листовой материал находится в плоском положении.

2. Изделие по п.1, отличающееся тем, что стороны оснований множества кубических уголковых элементов наклонены относительно друг друга, причем стороны оснований одного или более кубических уголковых элементов не параллельны передней поверхности верхней пленки.

3. Изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что кубические уголковые элементы имеют переменную плотность на протяжении части световозвращающего изделия, при этом соседние кубические уголковые элементы на протяжении части световозвращающего изделия расположены с переменными интервалами, а верхняя пленка имеет толщину, изменяющуюся на протяжении части световозвращающего изделия.

4. Изделие по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что матрица кубических уголковых элементов световозвращающего изделия расположена на задней стороне листового материала и заполнена покрытием.

5. Изделие по п. 4, отличающееся тем, что указанное покрытие содержит один или более цветов.

6. Изделие по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что световозвращающий листовой материал имеет кубические уголковые элементы, расположенные таким образом, что угол между гранями соседних кубических уголковых элементов изменяется по всему листовому материалу.

7. Способ формирования световозвращающего изделия, имеющего по меньшей мере одну заданную оптическую характеристику, содержащий операции: приготовления световозвращающего листового материала с матрицей отдельных кубических уголковых элементов, имеющих стороны оснований, причем матрица кубических уголковых элементов отверждена на прозрачной верхней пленке на месте с целью формирования взаимопроникающей сетки между термореактивным материалом кубических уголковых элементов и полимерной верхней пленкой, и деформирования матрицы, так что стороны оснований множества кубических уголковых элементов не находятся в одной плоскости, когда листовой материал находится в плоском положении.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что операция деформирования обеспечивает наклон сторон оснований множества соседних кубических уголковых элементов относительно друг друга.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что операция деформирования выбрана из группы, состоящей из термоформования, вакуумного формования, тиснения и их комбинаций.

10. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что операция деформирования обеспечивает трехмерный символ в световозвращающем листовом материале.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33