回射片材制造技術

本發明專利技術申請總體涉及回射片材。回射片材包括：立體角元件陣列，其平均表面粗糙度介于約0.0005微米和約0.0060微米之間。

【技術實現步驟摘要】

本專利申請涉及回射片材。
技術介紹
回射材料的特征在于能夠將入射到材料上的光重新導向使其反射回初始光源。該性能已使回射片材廣泛用于多種交通和個人安全應用。回射片材常用于多種制品，例如交通標志、路障、車牌、路面標記和標志帶，以及車輛和衣物的反光帯。兩種已知類型的回射片材為微球基片材和立體角片材。微球基片材有時也稱為“珠狀”片材，采用大量微球體，這些微球體通常至少部分地嵌入粘合劑層中，并具有相關的鏡面反射或漫反射材料(例如顏料顆粒、金屬薄片或蒸鍍層等。)以回射入射光。由于含珠回射器具有対稱的幾何形狀，因此不管其取向如何，即當圍繞垂直于片材表面的軸旋轉時，基于微球的片材均會顯不出對光的完全反射。因此，這種基于微球的片材對片材在表面上的布置取向較不敏感。然而，一般來講，這種片材的回射效率低于立體角片材的回射效率。立體角回射片材(有時稱為“棱柱”片材)通常包括薄的透明層，該透明層具有基本上平的第一表面和結構化第二表面，該結構化第二表面包括多個幾何結構，這些幾何結構的ー些或全部包括構成立體角元件的三個反射表面。立體角回射片材一般通過首先制造具有結構化表面的母模來制備，該結構化表面要么對應成品片材中期望的立體角元件的幾何形狀，要么對應期望的幾何形狀的負(反向)拷貝，這取決于成品片材是否要具有立體角棱錐或立體角空腔(或兩者都要具有)。然后，采用任何合適的技術(例如傳統的鎳電鑄)復制模具，以便通過諸如壓花、擠出或澆鑄并固化等エ藝生產用來形成立體角回射片材的模具。美國專利No. 5，156，863 (Pricone等人)提供了形成用于制造立體角回射片材的模具的エ藝的示例性概述。用于制造母模的已知方法包括銷集束技術、直接加工技術以及采用薄層的技木。制備微復制型棱柱片材的市售方法包括(例如)美國專利 No. 7，410，604 (Erickson)、PCT 專利公布 No. 2007124217 (Thakkar)、美國專利No. 6，200，399 (Thielman)，以及美國專利No. 5，691，846 (Benson)。這些微復制エ藝可制備具有棱柱結構的回射片材，其中棱柱結構已通過具有所需棱柱結構的負像的微結構化工具精確可靠地復制。已知棱柱回射片材用于將入射光的大部分反射回光源(Smith, K. Driver-FocusedDesign of Retroreflective Sheeting For Traffic Signs (用于交通標志的回射片材的以駕駛員為中心的設計)，選自美國運輸研究學會第87屆年會論文集DVD提綱,WashingtonDC，2008年)。很多市售產品依靠棱柱立體角微結構提供的相對高的回射率(光反射回光源)來達到高回射規格(如對于0. 2度的觀測角和_4度的入射角，回射率(Ra)或亮度在300至1000坎德拉/勒克斯/平方米(cpl)范圍內)，例如ASTM D4956-04中所述的ASTM II1、VII, VIII, IX、X 型和 XI 型。然而，棱柱立體角微結構尚未用于為滿足較低回射規格而設計的產品(如對于0. 2度的觀測角和_4度的入射角，白色片材的Ra在70至250cpl范圍內)，例如ASTM D4956-04中所述的ASTM I型和II型。相反，市售的ASTM I型和II型產品使用嵌入聚合物材料多層的玻璃微珠作為光學元件。鏡面反射涂層(通常為真空沉積鋁)位于靠近光焦點的玻璃微珠后面，以進行回射。
技術實現思路
制備滿足較低回射規格(例如ASTM I型和II型)的珠狀片材所涉及的制造エ藝通常涉及溶劑澆鑄，并且整個エ藝涉及耗時的溶劑和真空復合鍍膜操作。這些復合操作可導致滾動良品率損失增大和固體廢料增多。另外，從聚合物型涂層移除的溶劑有時會釋放到大氣環境中。更經常地，這些溶劑的環境不容性要求制造商先通過加熱將其轉化為ニ氧化 碳和水蒸汽，然后再釋放到大氣中，此過程既耗時又昂貴。雖然這樣做相比直接排放初始溶劑而言更加環保，但ニ氧化碳是ー種越來越不受歡迎的溫室氣體。總的來說，制備使用玻璃微珠的回射片材的常規エ藝耗時、耗能，并且會生成大量對環境有害的固體和氣體廢料。相比之下，常用于商業生產微復制型棱柱片材的エ藝概念上更簡單，并且對環境危害更小。特別地，這些エ藝具有縮短的エ藝周期和増大的滾動良品率。微復制エ藝通常還不含溶劑，基本上不用擔心大氣排放以及制造過程中能耗過度。不管從環境角度還是生產效率角度，這些優點使微復制成為了優選エ藝。因此，本專利申請專利技術人試圖使用更高效的微復制エ藝來形成滿足較低回射規格(例如ASTM I型和II型)或同等全球性規格的片材。本專利申請專利技術人還試圖通過引入表面結構或使用于微復制エ藝的模具具有紋理,來控制棱柱片材的回射率(Rt和Ra)的降低。該表面結構微復制到棱柱片材中，并且尤其適用于降低大范圍觀測角內的回射率。該受控的回射率降低可實現符合例如ASTM I型和II型規格的棱柱片材，同時保持微復制エ藝的相關優點。在一些實施例中，表面結構還被引入到片材的頂部表面，以進一歩修改觀測角度和回射率。使用(例如)兩種不同方法將受控制的表面結構或霧度引入微復制模具。第一種方法是將工具表面化學蝕刻，第二種方法是短時電鍛。本專利申請的ー些實施例涉及包括立體角元件陣列的回射片材，其中在入射角為_4度和觀測角為約0. 5度吋，該片材具有介于約3%和約15%之間的分數回射率斜率。本專利申請的ー些實施例涉及包括立體角元件陣列的回射片材，該立體角元件陣列在入射角為-4°和觀測角為0.2°下根據ASTM D4596-09在0°和90°取向顯示出介于約70坎德拉/勒克斯/m2和約250坎德拉/勒克斯/m2之間的平均亮度，其中該片材的顏色為白色或銀色中的ー種。本專利申請的ー些實施例描述了回射片材，其包括立體角元件陣列，該立體角元件陣列的平均表面粗糙度介于約0. 0005微米和約0. 0060微米之間。本專利申請的ー些實施例涉及包括至少ー種截短的立體角元件的制品，該立體角元件經紋理化以包括表面紋理。在一些實施例中，該制品包括工具。在一些實施例中，該制品是工具的復制陽模或復制陰模。在一些實施例中，復制品為包括立體角元件陣列的回射片材。在一些實施例中，復制品為包括立體角空腔陣列的回射片材。本專利申請的ー些實施例涉及制備在入射角為-4°和觀測角為0.2°下根據ASTM D4596-09在0°和90°取向的平均亮度介于約70坎德拉/勒克斯/m2和250坎德拉/勒克斯/m2之間的回射片材的方法，所述方法包括使用于復制形成該回射片材的工具表面具有紋理。在一些實施例中，該紋理化步驟通過蝕刻實現。在一些實施例中，蝕刻通過化學蝕刻實現。在一些實施例中，該紋理化步驟通過鍍覆實現。在一些實施例中，鍍覆涉及電鍍。在一些實施例中，片材為白色或銀色。本專利申請的一些實施例涉及制備降低了光在整個觀測角范圍內的反射的回射片材的方法。本文所述的新型方法和工具可形成具有新型光學和物理特性的片材。附圖說明圖la、lb、Ic和Id為示出根據比較例A、G、H和I制備的模具的一部分的掃描電子顯微照片(SEM)，分別放大3，000倍。圖2a、2b、2c和2d為示出根據比較例A、G、H和I制備的模具的一部分的SEM，分別放大10，000本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種回射片材，包括：立體角元件陣列，其平均表面粗糙度介于約0.0005微米和約0.0060微米之間。

【技術特征摘要】
2008.10.22 US 61/107,5861.一種回射片材，包括立體角元件陣列，其平均表面粗糙度介于約O. 0005微米和約O. 0060微米之間。2.根據權利要求1所述的回射片材，其中所述平均表面粗糙度介于約O.0010微米...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肯尼思·L·史密斯，詹姆斯·R·英伯特森，約翰·C·凱利赫，約翰·A·沃雷爾，悉尼·A·埃林斯塔德，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：發明
國別省市：