專利名稱：回射細長金屬絲產(chǎn)品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包覆具有回射性能涂層的細長金屬絲產(chǎn)品。這種金屬 絲產(chǎn)品可用于通過入射到該產(chǎn)品上的光線回射增強結(jié)構可見性的情 形。因此這種金屬絲產(chǎn)品可用于標出高速公路的邊線和作為自行車輪 的輻條或作為以形狀特征形成的廣告裝置或用于任何類型的類似應用中。
背景技術：
日頻A6^韭if P'《晚照明條件下使他們自己更易被看到。為此，他們攜帶有以臂帶或腿 帶形式的回射條帶或?qū)⑵渑c他們的外衣成為一體或設置在他們的自行 車上。這種救生的小配件通常制成條帶形式。這種回射條帶的特征是 當光束照射時，它們以圓錐體形式反射光，所述圓錐體具有入射光束 方向的軸。在此使用術語回射以區(qū)別于擴散反射的反射機制，在擴散線相同但相對的角度進行反射時，進行鏡面反射。
具有許多方式以在制品上獲得這種回射性能。通常在硬反射體中 使用隅角反射體(cube corner reflector)，例如在汽車的固定反射 鏡中。然而，它們不能用于柔軟的基體上例如條帶或繩類材料中。為 了克服后者的困難，已經(jīng)使用非常小(小于lmm)的玻璃角錐。當這種 玻璃角錐包埋在基體上的涂層中時，一些角錐將與入射光束成一直線， 有效的對光進行反射。在黑暗中可考慮這種結(jié)構，因為當人從其旁邊 移過時，它會閃光，不同微角錐適當?shù)嘏c入射光束成一直線從而進行 閃爍。對于具有有限的可供回射的面積的產(chǎn)品(例如自行車輪的輻條)， 微角錐不是優(yōu)選的。迄今，最為優(yōu)選的回射方式是非常小的由高折射透明材料制得的"玻璃珠，，。的確，幾何光學容易顯示透明球體的 焦散面焦點區(qū)域(caustic focal region)在光軸上位于與入射光相 對的表面附近。當在背面提供反射層時，多數(shù)的會聚光將在繞入射光 束方向的圓錐體中反射。容易顯示材料的折射率越高，聚焦區(qū)域越 小，并且接近球面并最終進入球面(當折射率大于2時)。同樣，可顯 示對于折射率約1. 547的材料而言，反射光束的圓錐角最小，而較 小和較大的折射率均顯示較大的出口錐(exit cones)。目前，容易 獲得尺寸10 - 500孩i米的微珠。
這種玻璃珠用于主要是平面的結(jié)構例如條帶或交通標志等的涂層 中。對于給定面積的平面結(jié)構，大量的光容易被捕獲和反射，而具有 相同回射面積的細長圓柱形結(jié)構并不具有大的正面反射，因為已經(jīng)有 一半的面積被載體(carrier)隱蔽。然而，細長的圓柱形結(jié)構具有優(yōu) 點，它們可對光線的每一徑向入射光束進行反射，而對于平面結(jié)構， 當光束偏離法線入射到表面上時，反射容易減少。
目前已知的制備細長回射產(chǎn)品的多數(shù)方法依賴于使用本身具有回 射性能的條帶。在細長產(chǎn)品上應用這些條帶的已知技術是用膠帶粘貼 和纏繞。美國6355349中給出基于此技術的一個實例，其中鋼絲繩被 纏繞成反射條，隨后涂覆透明的涂層。制備具有回射性能的細長產(chǎn)品 的另一方法是由具有回射性能的箔片切割成窄條。將這些"線"捻成 紗線或繩，如在美國4697407所描述的。美國2004/0180199是描述在 聚合物中包埋具有回射性能的微珠或錐體、隨后熔紡形成紗線的方法 的專利公開。因此，這種微珠在線內(nèi)部，不僅僅位于表面上。
使用這種對細長產(chǎn)品進行纏繞或用膠帶粘貼的條帶具有一些缺 點。由于這些產(chǎn)品通常用于室外，盡管已經(jīng)使用粘結(jié)劑由于天氣條件 這些條帶也具有從產(chǎn)品上脫落的危險。此外也具有成本的缺點，首先 要制得回射帶，然后對產(chǎn)品進行纏繞。當細長產(chǎn)品進行彎曲時，纏繞 的條帶也易于破裂。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的缺點。此外，本發(fā)明的目 的是提供當使用時比已有產(chǎn)品更為耐用的細長金屬絲產(chǎn)品。此外，能 以更為經(jīng)濟的方式生產(chǎn)本發(fā)明的產(chǎn)品。這種細長金屬絲產(chǎn)品可用于自
的方式。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供細長金屬絲產(chǎn)品。其中，這種細長 的絲產(chǎn)品由一根或多根金屬絲制得。當然，含有單根金屬絲的細長絲
產(chǎn)品是本發(fā)明最為基本的出發(fā)點。這種絲無需是圓的絲可以是扁平 的或可具有矩形或方形橫截面，或為任何其它形狀。然而，可也根據(jù) 現(xiàn)有技術對一些金屬絲進行組合。 一種已知的這種技術是將絲進行絞 合，以形成絞線。這種絞線也能進行組合以形成金屬絲繩。另一已知 技術是將細絲進行捆扎成絲束?？赏ㄟ^將細絲粘附在一起或通過用纏 繞絲對束進行纏繞將這種束固定在一起。金屬絲產(chǎn)品還包括包覆所述 金屬絲的聚合物涂層。這種第一涂層至少環(huán)繞包覆金屬絲組件。對于 可見光，這種涂層可以是透明的，也可不是透明的。然而，如果這種 第一涂層不是透明的即不透明是更為優(yōu)選的。第一聚合物層可通過在 聚合物中添加填料進行著色。也可添加擴散散射填料顆粒例如鋁或鎳 薄片以增強總的反射率。但是迄今，白色聚合物是最好的，因為已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)這能進一步提高能見度。在這種第一涂層的頂部，施用第二、清 澈透明涂層。
這種金屬絲產(chǎn)品的特征是在第一和第二涂層間引入回射微珠。微 珠實際上是固定在這種第一和笫二涂層之間。每一微珠部分包埋在第 一涂層中。優(yōu)選至少1/4微珠表面包埋在第一聚合物層中。如果約一 半微珠表面包埋在第一涂層中是最為優(yōu)選的。當多于一半的微珠表面 由第一涂層包覆，將負面影響微珠的回射性能，因此應避免這種情況。 因此，對于本領域技術人員清楚的是第一涂層必須具有至少1/4微珠 直徑的最小厚度，而第一涂層具有至少一半微珠直徑的最小厚度是更 為優(yōu)選的。最小厚度指的是在金屬絲產(chǎn)品橫截面上徑向測量的所有涂 層寬度的最小值。微珠的剩余部分由第二涂層包覆，從而保護微珠不受外界影響。 這種涂層無需具有均勻厚度，但必須至少部分包覆由第一涂層伸出的 微珠。如果對伸出部分完全進行包覆是更好的。能夠推測，當?shù)诙?br> 層共形(conformally)包覆微珠時，獲得最為均勻的回射作用。第二 涂層的厚度應足夠固定微珠，即使第二層僅部分包覆微珠。當用第二 涂層將微珠完全包覆時，微珠將更好地不受天氣影響或處理損傷。另 一方面，第二涂層不應過厚，因為這能導致額外的光線衰減。已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)適合的厚度范圍是3 - 300微米，優(yōu)選10- IOO孩史米。優(yōu)選地，第一 和第二涂層在一定程度上相互粘附。這能通過使用適合的聚合物或更 好地在第 一和第二涂層中使用相同類型的聚合物獲得。
形成細長金屬絲產(chǎn)品的金屬絲可由任何商業(yè)上感興趣的金屬或金 屬合金制得，例如不銹鋼或普通碳素鋼，盡管同樣可以使用銅或銅合 金絲或鋁或鋁合金絲或任何類似金屬。應根據(jù)金屬絲產(chǎn)品的使用功能 選擇金屬。如果例如對于金屬絲產(chǎn)品導電率是希望的，那么選擇銅合 金顯然是適合的。
在金屬絲產(chǎn)品用于腐蝕環(huán)境同時也要求強度的情況下，特別優(yōu)選 的金屬絲是不銹鋼絲。在這種情況下，不銹鋼絲特別用于車輪輻條。 不銹鋼含有最少12重量Q/。Cr和大量鎳。更優(yōu)選的是奧氏體不銹鋼， 使得它們更易進行冷成形。在現(xiàn)有技術中已知的最為優(yōu)選的組成是 AISI(美國鋼鐵協(xié)會)302、 AISI301、 AISI304和AISI316。
最為優(yōu)選的金屬絲是普通碳素鋼絲。通常低碳鋼和高碳鋼間具有 區(qū)別。低碳鋼通常含有低于0. 4重量％碳、余量是大量鐵和不可避免 的雜質(zhì)。這種鋼絲容易彎曲和成形，因此能夠用于由其形成特殊形狀， 例如衣架、字母數(shù)字標記或象形圖。高碳鋼通常包括0. 40重量。/。C的 最低碳含量或至少0. 70重量％"但更優(yōu)選至少0. 80重量。/。C，最大 1.1重量。/。C,錳含量為0. 10-0. 90重量y。Mn，；琉和磷含量每種優(yōu)選低 于0.03重量％;也可添加另外微量合金元素例如鉻(至多0.2-0.4 重量％)、硼、鈷、鎳、釩-并非窮舉。高碳鋼特別適于強度是關鍵的 情形，例如具有回射功能的高速公路安全護攔。為了提高普通碳素鋼絲的抗腐蝕性，可在其上施用金屬或金屬合 金涂層。金屬或金屬合金涂層包括例如鋅涂層或鋅合金涂層，例如優(yōu) 選通過熱浸涂方法施用的鋅-鋁或鋅_鎳涂層。優(yōu)選的鋅-鋁涂層包
括2-15。/。Al。可能地，可添加0. 1 - 0. 4%稀土元素例如Ce和/或La 以提高熔體的如流動性和潤濕性的性能。
用于第一涂層的適合聚合物選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙 烯、聚丙烯、聚丁烯、聚對苯二曱酸丁二醇酯、熱塑性聚氨酯、聚酰 胺6、聚酰胺6. 6。
也可使用包括一種或多種上述聚合物的聚合物混合物。這些聚合 物能以各種形式存在，例如均聚物、共聚物和嵌段共聚物。此外能在 化合物混合物中添加色料以賦予涂層所需的顏色。
適合的用于第二涂層的聚合物是選自聚丙烯酸酯(polyacryl )、 聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚氯乙烯、含氟聚 合物例如聚偏氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物、茂金屬塑性體和透明形 式的熱塑聚氨酯。并不排除上述聚合物的混合物及適合聚合物的嵌段
或共聚物。為了阻止涂層的uv降解，適當引入uv屏蔽劑。如果第二
層輕微著色使其在環(huán)境光中呈著色的外觀，這并不會顯著降低反射率。
回射微珠具有20 - 150微米的直徑，但最優(yōu)選的尺寸是75 - 105 微米和20 - 40微米，其中前者尺寸由于便宜是更為優(yōu)選的。這要求第 一涂層的最小涂層厚度約IO微米，但更優(yōu)選具有30 - 50微米的最小 厚度?；厣湮⒅榈恼凵渎蕿?.5-2.2，數(shù)值越高，越是優(yōu)選的。用于 回射微珠的說明性的但不進行限制的材料組成包括10-15重量％ Ti02 (二氧化鈦)和僅次于Si02 (二氧化硅)的BaO(氧化鋇)。優(yōu)選微珠涂 覆反射性涂層。僅與第一涂層接觸的微珠部分表面必須涂覆反射性涂 層。優(yōu)選該接觸面積至少為微珠總面積的1/4。同時，優(yōu)選該接觸面 積少于微珠總面積的一半。
迄今，通常理解的是，金屬絲組件完全涂覆具體涂層。即，出發(fā) 點在于金屬絲或絞線或纜。根據(jù)本發(fā)明同樣也提供一些分開的金屬絲， 其中至少一根涂覆有回射涂層，隨后將這些絲組配為細長的金屬絲產(chǎn)品如絞線或繩索。盡管這種方法由于更為昂貴并不是優(yōu)選的，但至少 一根具有回射性能的金屬絲的波紋形狀在黑暗中保持清晰可見，提供 附加的視覺上的注意。
附圖簡要描述
現(xiàn)在參考附圖更為詳細地描述本發(fā)明，其中

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明包括1 + 6絞線的細長金屬絲產(chǎn)品的示意性截 面圖。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的單根絲的截面圖片。
圖3顯示這種回射細長絲產(chǎn)品的一些可能的用途。
本發(fā)明優(yōu)選實施方案的描述
在圖1中顯示第一優(yōu)選的實施方案。顯示了鋼絞線102包括六根 圍繞芯絲112纏繞的鋼絲110，在"S"層方向間距22mm。芯絲直徑 0. 45mm和外層絲直徑0. 40mm。聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的第一層 120繞鋼絞線擠壓成形。PET涂層厚度在110 - 20jLira間變化。微珠130
部分包埋在該笫一涂層中(值得注意的是，實施方案中的物品在圖中并 未按比例繪圖)。微珠直徑為75 - 105 jam，平均直徑90)im。微珠部分 包埋在涂層中的深度為它們直徑的25 - 50 %，盡管部分微珠可在涂層 中埋的更深，微珠的背部MO涂覆銀。在微珠的頂部，通過噴涂聚丙 烯氣溶膠在細長絲產(chǎn)品上施用透明聚丙烯涂層"0。涂層基本上與微 珠的形狀共形。
在圖2中顯示第二優(yōu)選實施方案。直徑2mm的單根低碳鋼絲200 首先擠壓涂覆裝載有黑色色料210的聚酯涂層。銀涂覆的微珠220直 徑為75 - 105jum,折射率2.2，可施用到仍然軟的聚酯涂層上。隨后 對絲進行冷卻。在硝酸溶液中腐蝕掉微珠暴露表面上的銀涂層。之后， 涂覆聚丙烯230涂層。
在第三優(yōu)選實施方案中，2mm鋅包覆的低碳絲擠壓涂覆作為第一 涂層的透明PET。銀涂覆的75 - 105|am，粘附到流化床中仍然熱的涂層中。在過氧化氫乙酸溶液混合物中溶解未涂覆的銀。隨后，在絲
(SurTec⑧2502)上浸涂聚乙烯鈍化層。將小片絲相互間平行放置，并 與可從3M獲得的包覆有Scotchlite⑧回射帶的扁平結(jié)構進行比較。通 過改變參數(shù)例如速度和第二涂層厚度，與扁平參考例相比獲得的最好 結(jié)果是15%。樣品也在標準鹽水噴霧和濕度箱中進行腐蝕測試。在測 試1000小時后，并未看到明顯的腐蝕。
在圖3中，顯示細長金屬絲產(chǎn)品的不同用途。并非窮舉，細長金 屬絲產(chǎn)品能用于
-由具有回射性能的不銹鋼絲制得的用于車輪300的輻條302
-由具有回射性能的低碳鋼絲312制得的衣架310
-裝訂線材
-用于珠寶的絲和絞線 -用于柵欄的絲和絞線 -香檳軟木塞絲
-由容易彎曲的具有回射性能的低碳鋼322、 332制得的廣告裝置 320、 330
-交通信號c
權利要求
1. 細長金屬絲產(chǎn)品，包括單根和多根金屬絲以及包覆所述金屬絲的第一聚合物涂層，所述金屬絲產(chǎn)品還包括沉積在所述第一涂層頂部的第二透明聚合物涂層，特征在于，所述金屬絲產(chǎn)品還包括具有回射性能的微珠，所述的每一微珠部分包埋在所述第一涂層中，所述微珠的剩余部分至少部分被所述第二涂層包覆。
2. 權利要求1的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述微珠完全由所述第二 涂層包覆。
3. 權利要求1或2的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述金屬是鋼。
4. 根據(jù)權利要求1-3中任一項的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述第一 涂層是不透明的。
5. 根據(jù)權利要求1-3中任一項的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述第一 涂層是透明的。
6. 根據(jù)權利要求1-5中任一項的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述第一 聚合物涂層包括一種選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚對苯 二曱酸丁二醇酯、聚丙烯、聚丁烯、熱塑性聚氨酯、聚酰胺6、聚酰 胺6. 6和其混合物中的聚合物。
7. 根據(jù)權利要求1-6中任一項的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述第二 透明聚合物涂層包括一種選自聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚對苯二甲酸乙 二醇酯、聚氯乙烯、含氟聚合物、聚對苯二甲酸丁二醇酯、茂金屬塑 性體和熱塑聚氨酯和其混合物中的聚合物。
8. 根據(jù)權利要求1-7中任一項的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述具有 回射性能的微珠在與所述第一涂層接觸的微珠表面上具有反射涂層。
9. 根據(jù)權利要求8的細長金屬絲產(chǎn)品，其中與所述第一涂層接觸 的所述反射涂層的表面積多于所述微珠表面積的1/4。
10. 根據(jù)權利要求9的細長金屬絲產(chǎn)品，其中與所述第一涂層接觸 的所述反射涂層的表面積少于所述微珠表面積的 一 半。
11. 根據(jù)權利要求1-10中任一項的細長金屬絲產(chǎn)品，其中所述金屬絲產(chǎn)品僅包括一根金屬絲。
12.包括至少兩根金屬絲的細長金屬絲產(chǎn)品，其中至少一根是根 據(jù)權利要求11的金屬絲。
全文摘要
本發(fā)明描述了回射金屬絲產(chǎn)品(100)，其具有包覆金屬絲(110)的第一涂層(120)，其中具有回射性能的微珠(130)部分包埋，保護性涂層(150)包覆所述微珠(130)和第一涂層(120)。可由金屬絞線(102)或絲制得金屬絲產(chǎn)品(100)，金屬是不銹鋼或低碳鋼或高碳鋼。具有回射性能的金屬絲產(chǎn)品能用于例如輻條絲、信號裝置、裝訂線材等不同應用。
文檔編號D07B1/00GK101305126SQ200680041708
公開日2008年11月12日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權日2005年11月9日
發(fā)明者A·勒普拉, F·阿克西, J·嘉倫斯 申請人:貝卡爾特股份有限公司