[發明專利]回射片材

無效

• 申請號: 200980142279.4
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN102203642A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 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: 3M創新有限公司
• 主分類號: G02B5/122
• 分類號: G02B5/122
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;何勝勇

技術領域

本專利申請涉及回射片材以及用于制備回射片材的工具和方法。

背景技術

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帶。

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對稱的幾何形狀，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示出對光的完全反射。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，這些幾何結構的一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工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工藝的示例性概述。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術。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)。這些微復制工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-Focused?Design?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，Washington?DC，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(R_A)或亮度在300至1000坎德拉/勒克斯/平方米(cpl)范圍內)，例如ASTM?D?4956-04中所述的ASTM?III、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R_A在70至250cpl范圍內)，例如ASTM?D?4956-04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。

發明內容

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工藝通常涉及溶劑澆鑄，并且整個工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二氧化碳和水蒸汽，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，但二氧化碳是一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工藝耗時、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工藝概念上更簡單，并且對環境危害更小。特別地，這些工藝具有縮短的工藝周期和增大的滾動良品率。微復制工藝通常還不含溶劑，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工藝。