專利名稱：立方隅角返回反射物品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及(ⅰ)一種提供優(yōu)良的日光亮度的立方隅角返回反射物品和(ⅱ)制造該物品的方法。
返回反射物品具有使入射光沿該光發(fā)源的方向返回的能力。這種獨(dú)特的能力導(dǎo)致返回反射物品在交通標(biāo)志上的廣泛使用。在夜間，來自機(jī)動車車前燈的光被該物品返回反射以便向機(jī)動車駕駛員顯示出標(biāo)志上的信息。在有日光的時(shí)間里，如果返回反射物品具有足夠的日光亮度使標(biāo)志很容易被過往的汽車司機(jī)們注意到，則白天的機(jī)動車駕駛員可以了解到同樣的信息。因而，返回反射技術(shù)中的一個(gè)不斷追求的目標(biāo)是提供表現(xiàn)出良好的夜間返回反射率和足夠的日光亮度的返回反射物品，以便使該物品在一天的任何時(shí)間很容易被過往的汽車司機(jī)們注意到。
常用的而且性能良好的返回反射物品的一個(gè)例子是立方隅角返回反射薄板。立方隅角返回反射薄板利用大量的立方隅角或棱鏡部件來返回反射入射光。每個(gè)立方隅角部件有三個(gè)匯合于頂點(diǎn)的平面。在每個(gè)部件的底部是個(gè)薄片形的體部(亦稱作“陸地”)，該體部把立方隅角部件連成薄板形狀。被返回反射的光一般穿過覆蓋層進(jìn)入薄板，穿過體部打射到立方表面，并被沿著光射入薄板的方向反射回去。往往賦予立方隅角薄板一種顏色，辦法是把染料或透明的顏料攙入體部或立方隅角部件。
一種頗為常見的立方隅角返回反射薄板帶有涂布于立方隅角部件底側(cè)的金屬覆層以促進(jìn)返回反射;例子見美國專利第3，684，348號。雖然已經(jīng)公知金屬覆層可以改善薄板的返回反射性能，但是也已公知金屬覆層能對日光亮度有不利影響。往往為鋁質(zhì)的金屬覆蓋層給薄板帶上一種不希望有的淺灰的日光色，使標(biāo)志上的信息比較難以看清。這個(gè)缺點(diǎn)使金屬覆蓋的立方隅角薄板用在要求良好的日光亮度的標(biāo)志上的可能性大大減小。
為了改善金屬覆蓋的立方隅角薄板的日光亮度，美國專利第4，801，193號的發(fā)明人開發(fā)了一種從立方隅角部件的背側(cè)去除金屬覆層的主要部分的方法。實(shí)現(xiàn)該去除的方法是在金屬覆層的較小部分上以呈網(wǎng)格狀圖形地疊加第二層涂覆材料，然后把被涂覆的立方隅角部件暴露于溶劑以便從未疊加區(qū)域去除金屬覆層。得到網(wǎng)格形的金屬覆層。然后把一個(gè)背襯件沿網(wǎng)格線粘合于立方隅角薄板的背側(cè)但在金屬覆蓋層已被去除的區(qū)域與立方隅角鏡片離開。該專利公開了，當(dāng)在環(huán)境光中觀察薄板時(shí)，可以看到一個(gè)代表立方隅角部件背側(cè)上的殘留金屬的淺灰色網(wǎng)格圖形，顯示出網(wǎng)格線之間的較明亮區(qū)，它是金屬覆層已被去除的區(qū)域的特征。
提高立方隅角薄板中的日光亮度的另一種公知的方法牽涉到在立方隅角薄板的基層中分布散射白光的不透明顏料顆粒。這種方法不依靠金屬覆層來促進(jìn)返回反射，而是利用多個(gè)密封的空氣腔，這些腔使空氣與立方隅角部件的背側(cè)鄰接而不受來自潮氣、灰塵等的干擾。一種有此結(jié)構(gòu)的返回反射物品示于

圖1，圖中數(shù)字10表示返回反射物品。
返回反射物品10包括一個(gè)帶有立方隅角部件14和體部16的立方隅角薄板12。體部16有個(gè)光滑表面18，光線(如來自汽車車頭燈者)沿箭頭20和21的方向穿過該表面。入射光20投射于立方隅角部件14的表面并沿光所發(fā)源的方向21被反射回去。密封空氣腔22中的空氣與立方隅角部件14的背側(cè)27鄰接以改善入射光的返回反射。密封腔22由在粘接區(qū)24處固定于薄板12的基層26所封閉。
返回反射物品10因?yàn)閹в蟹稚⒃诨鶎?6中的不透明白色顏料顆粒28而呈現(xiàn)出良好的日光亮度。在基層的粘接區(qū)24處，顏料顆粒28散射入射光以便向觀察者顯示比較亮的日光色。立方隅角部件與空氣的鄰接還有助于改善物品10的光亮度。具有此類結(jié)構(gòu)的一種物品已由3M公司作為ScotchliteTM金剛石級反射薄板銷售多年。
按照本發(fā)明，提供一種新型的呈現(xiàn)出非常好的日光亮度的立方隅角返回反射物品。本發(fā)明的返回反射物品包括一個(gè)帶有前部的薄板，該前部包括一個(gè)返回反射區(qū)域，該區(qū)域帶有一個(gè)體部和許多從體部突出的立方隅角部件;以及具有改善光亮度性能的不透明顏料顆粒，這些不透明顏料顆粒被分散在薄板前部的返回反射區(qū)域中。
另一方面，本發(fā)明提供一種制造返回反射物品的方法，該方法包括使不透明顏料顆粒分散在薄板前部的至少一個(gè)返回反射區(qū)內(nèi)，該薄板包括多個(gè)立方隅角部件，其中分散的不透明顏料顆粒具有光亮度改善性能。
當(dāng)在本文中使用術(shù)語時(shí)，“前部”是指返回反射物品中入射光所穿過的部分，而“返回反射區(qū)域”是指立方隅角薄板的前部中入射光能在那里返回反射的那個(gè)(那些)部分。在返回反射物品前部的返回反射區(qū)域中，不透明顏料顆?？梢苑植荚诶珞w部或立方隅角部件中，或分布在位于立方隅角薄板上部的覆膜中，或者分布在前部的這些部分的組合中。術(shù)語“光亮度改善性能”是指具有改善其中分散了不透明顏料顆粒的薄板的光亮度的能力。
在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)，通過使具有光亮度改善性能的不透明顏料顆粒分散在返回反射物品前部的返回反射區(qū)域中，日光亮度可以顯著提高而不破壞夜間返回反射率。已知具有光亮度改善性能的不透明顏料顆粒以漫射方式散射入射光，因而預(yù)計(jì)這些顆粒會通過引起入射光的無規(guī)則散射而嚴(yán)重?fù)p害返回反射率。然而，實(shí)際上意外地發(fā)現(xiàn)，雖然有不透明顏料顆粒存在，但用本發(fā)明的立方隅角返回反射物品卻得到良好的返回反射率。
除了在保持返回反射率的同時(shí)改善光亮度之外，還意外地發(fā)現(xiàn)，通過使不透明顏料顆粒分散在熒光著色的立方隅角薄板的前部中可以實(shí)現(xiàn)熒光度的顯著提高。熒光度的改善使熒光型返回反射物品在白天對觀察者更為醒目。于是，本發(fā)明的熒光型物品能通過使光亮度和熒光度二者同時(shí)改善而具有非凡的醒目性。
在本發(fā)明和附圖的詳細(xì)描述中更充分地說明發(fā)明的以上及其他優(yōu)點(diǎn)和方面，附圖中相似的參考數(shù)字用來代表類似的部分。然而應(yīng)該指出，描述和附圖僅用于說明的目的，不應(yīng)以將不適當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明范圍的方式來解釋。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的返回反射薄板10的剖視圖;
圖2是按照本發(fā)明的返回反射物品30的剖視圖;
圖3是按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的返回反射物品50的剖視圖;
圖4是返回反射薄板中的立方隅角部件66背側(cè)的仰視圖。
在描述發(fā)明的最佳實(shí)施例時(shí)，為了清晰起見使用專用術(shù)語。然而本發(fā)明無意限制于這樣選擇的專用術(shù)語，而且應(yīng)該指出，這樣選擇的每個(gè)術(shù)語包括類似地工作的所有技術(shù)等效物。
參見圖2，畫出一個(gè)返向反射物品30的例子，它包括一個(gè)立方隅角薄板32，該薄板帶有在物品30的前部35中的返回反射區(qū)域33。前部35包括一個(gè)體部34和多個(gè)從體部34突出的立方隅角部件36。在立方隅角薄板32的前部35中到處分散著具有光亮度改善性能的不透明顏料顆粒38。如圖所示，不透明顏料顆粒38可以分布在薄板32的體部34中和立方隅角部件36中?？梢栽O(shè)置一個(gè)表膜40以保護(hù)立方隅角薄板32免遭紫外線和磨損之害。具有光亮度改善性能的不透明顏料顆粒38也可以包含在表膜40中。不過，不透明顏料顆粒最好分布在立方隅角薄板32中，因?yàn)橥ㄟ^薄板32的光程一般顯著長于通過表膜40的光程。較長的光程使得可以在返回反射薄板中使用較低的顏料顆粒38的濃度并提供較好的色彩均勻性。應(yīng)該懂得，不透明顏料顆粒可以分布在體部34、立方隅角部件36和表膜40的組合中，或者分布在返回反射薄板前部的其他層中。
為了促進(jìn)返回反射性，立方隅角部件36的背側(cè)可以與一種反射材料(例如金屬)或者一種具有與立方隅角部件的聚合物材料明顯不同的折射率的材料(例如空氣)相鄰接。金屬覆層42可以通過對鋁、銀、鎳之類金屬的氣相淀積或化學(xué)淀積而置于聚合物立方隅角部件的背側(cè)上。可在立方隅角部件36上涂布一個(gè)底層(末畫出)以便促進(jìn)金屬覆層42的粘合。如圖所示，背襯材料44可設(shè)成與金屬覆層42接觸，而粘膠層46可涂布于背襯44，或者換一種方法，粘膠層46可直接涂布于金屬覆層42?？稍O(shè)一層脫膜紙48以便蓋住粘膠46，直到返回反射物品30粘合于標(biāo)志面板(未畫出)之類的基板上為止。
圖3畫出本發(fā)明的返回反射物品50的一個(gè)實(shí)施例，其中立方隅角部件鄰接空氣。類似于圖2中所示的返回反射物品30，物品50帶有不透明的顏料顆粒58，這些顆粒具有光亮度改善性能并分散在返回反射薄板52的前部55中。薄板52包括體部54和從體部54突出的立方隅角部件56。物品50與圖2中的實(shí)施例不同之處在于立方隅角部件56的背側(cè)與空氣而不是與金屬覆層鄰接。通過設(shè)置密封空氣腔57來保護(hù)立方隅角與空氣的鄰接免遭潮氣、灰塵等之害。腔57由在粘接區(qū)域60處固定于返回反射薄板52的基層59限定。粘接區(qū)域60在物品50的前部55中限定多個(gè)返回反射區(qū)域53?；鶎?9可以用例如在通過引用而包括在本文中的美國專利第4，025，159號中公開的公知方法固定于薄板52。
圖4畫出可用于本發(fā)明的返回反射薄板的立方隅角部件66的一個(gè)例子。每個(gè)立方隅角部件66有三個(gè)匯合于頂點(diǎn)68的平面67。每個(gè)立方隅角部件66的頂點(diǎn)68可與立方隅角部件的底面中心垂直對正，例子見美國專利第3，684，348號，或者頂點(diǎn)可以像美國專利第4，588，258中所公開的那樣相對底面中心傾斜。在眾多的立方隅角形狀中，例子還可見美國專利第4，775，219號、第4，243，618號、第4，202，600號及第3，712，706號，在美國專利第4，588，258中所描述的立方隅角部件特別好，因?yàn)樗鼈冊诙鄠€(gè)視平面中提供廣角度返回反射。這些專利中的每一個(gè)在本文中作為對比文件。
本發(fā)明的返回反射薄板一般約厚75微米(3密耳)至600微米(24密耳)。每個(gè)立方隅角部件一般約厚60微米(2.4密耳)至200微米(80密耳)，而體部一般約厚25微米(1密耳)至250微米(10密耳)。體部與表膜最好在大體光滑的表面處鄰接以防止光的彌散。表膜一般約厚25微米(1密耳)至125微米(5密耳)。
可用于本發(fā)明中的不透明顏料一般具有大于1.8的折射率并包括由全國印刷油墨制造商協(xié)會在《NPIRI(全國印刷研究所)原料數(shù)據(jù)手冊》第4卷(1983)中命名為不透明或半透明的那些顏料。優(yōu)選的不透明顏料具有大于2.2的折射率，大于2.6更好。具有光亮度改善性能的不透明顏料的例子是漫反射白光的不透明顏料。本文中所用的術(shù)語“光”是指可見光譜段內(nèi)的電磁輻射，大約4×10-7米至7.7×10-7米。反射白光的顏料在染色技師與配色技師學(xué)會出版的《顏料索引》(C.I)中被命名為顏料白?？赡苓m用于本發(fā)明的白色不透明顏料的例子包括下列無機(jī)顏料像氧化鋅、硫化鋅和鋅鋇白之類的鋅基顏料，氧化鋯，氧化銻及二氧化鈦。處于其金紅石態(tài)的二氧化鈦是最佳的不透明顏料?？梢杂脕硖岣弑“骞饬炼鹊陌咨煌该黝伭习ㄓ伞额伭纤饕窐?biāo)識的下列顏料顏料白 1 C.I. 77597 堿式碳酸鉛白顏料白 4 C.I. 77947 氧化鋅顏料白 5 C.I. 77115 鋅鋇白顏料白 6 C.I. 77891 二氧化鈦顏料白 7 C.I. 77975 硫化鋅顏料白 11 C.I. 77052 氧化銻顏料白 12 C.I. 77990 氧化鋯具有光亮改善性能并可適用于本發(fā)明的其他不透明顏料包括下列顏料
顏料棕 24 C.I. 77310 氧化鈦、氧化鉻和氧化銻顏料黃 34 C.I. 77603 硫代鉻酸鉛(Lead Sulfochro-mate)顏料黃 35 C.I. 77205 硫化鋅顏料黃 37 C.I. 77199 硫化鎘顏料黃 53 C.I. 77788 氧化鈦、氧化鎳和氧化銻顏料黃 161 C.I. 77895 氧化鈦、氧化鎳和氧化鈮顏料黃 184 釩酸鉍和鉬酸鉍也可以使用以上顏料的組合。
用于本發(fā)明的顏料顆粒宜有從大約0.1至5微米范圍的平均尺寸，處于從大約0.5至2微米的范圍更好。當(dāng)把二氧化鈦用作不透明顏料時(shí)，其平均尺寸范圍一般從大約0.2至0.3微米。顏料顆粒的數(shù)量可以根據(jù)例如顏料顆粒的成分、顏料顆粒的尺寸、立方隅角部件的尺寸和幾何形狀、前部的厚度、薄板的顏色、以及返回反射物品的最終用途的不同而變化。然而一般說來，顏料顆粒以大約0.0001至0.75體積百分?jǐn)?shù)的范圍，并且典型地以大約0.0002至0.075體積百分?jǐn)?shù)的范圍而更典型地以0.005至0.05體積百分?jǐn)?shù)的范圍分散在反回反射薄板的前部中。顏料顆粒最好在整個(gè)返回反射薄板的前部均勻分布，以便返回反射物品顯示出均勻的顏色、光亮度和返回反射率。
可以通過在薄板前部中摻入染料或透明顏料使返回反射物品著色。染料或透明顏料可以分布在例如體部、立方隅角部件、表膜、或它們的組合中。也可以通過把含有染料或透明顏料的油墨涂布在表膜的任何一側(cè)而使返回反射物品著色。所選擇的具體染料或透明顏料當(dāng)然取決于返回反射物品想要的顏色和立方隅角薄板的聚合物成分。所選擇的染料或透明顏料不得對物品的返回反射率有破壞性影，而且不得明顯地?fù)p害物品的日光亮度。
可能適用于本發(fā)明的染料的例子包括紫色C.I.溶劑紫13、31、32、33和36;
蘭色C.I.溶劑蘭94、97、101和121及C.I.分散蘭60和198;
綠色C.I.溶劑綠3、26和28;
黃色C.I.溶劑黃93、112、113、128、129、130和163及C.I.分散黃54、64和160;
橙色C.I.溶劑橙60、68、72和86及C.I.分散橙47;以及紅色C.I.溶劑紅52、111、117、135、138、139、169、195和207及C.I.分散紅5。
這些染料可從以下公司中的一家或多家獲得PASF公司，Bayer公司，Color Chem國際，及三菱化學(xué)工業(yè)。來自Color Chem國際公司的Amaplast Violet PK也可能有用，還有像噻噸染料、硫靛(thioindigoid)染料、苯并惡唑香豆素染料或苝酰亞胺染料之類的熒光染料也可用。含有這些熒光染料的返回反射物品在1992年6月10日公開的歐洲專利申請第0，489，561 A1號中已被披露，它的公開通過引作為參考文件而包括在本文中。也可以用以上染料的組合，和/或可以用透明顏料來著色。
可以適用于著色本發(fā)明的返回反射物品的透明顏料的例子包括紫色C.I.紫，19、23、27蘭色C.I.蘭，15綠色C.I.綠，7、10、36黃色C.I.黃，93、109、128橙色C.I.橙，43、46紅色C.I.紅，177、179、206這些透明顏料可以從以下公司中的一家或多家獲得Ciba-Giegy公司，BASF公司，Sandoz化學(xué)，Sun化學(xué)，Hoechst Celanese及Miles公司。
當(dāng)返回反射物品被著色時(shí)，不透明顏料顆粒最好不包含在著色層前面的物品中。不透明顏料顆粒宜包含在與染料或透明顏料同一層的返回反射物品的前部中，在著色層后面(即靠近立方隅角部件背側(cè))更好。顏料顆粒在著色層前面的布置是不可取的，因?yàn)樗赡芤痤伾柡投兊?br> 用于本發(fā)明的返回反射物品的立方隅角部件板可以具有聚合物成分?？捎脕硇纬闪⒎接缃潜“宓木酆衔锇芡高^可見光的并與顏料顆粒相容的聚合物。如果使用染料，聚合物還應(yīng)與所選擇的染料相容。為了相容，聚合物最好不使顏料(和染料)遷移或離開返回反射物品內(nèi)部而表面起霜?？捎糜诒景l(fā)明的返回反射物品的聚合物的例子包括聚碳酸酯、聚烷基丙烯酸酯、像聚甲基丙烯酸甲酯之類的聚烷基異丁烯酸酯、聚酯、乙烯基聚合物、聚氨酯、纖維素酯、含氟聚合物、聚烯烴、離子交聯(lián)(ionomeric)共聚物以及乙烯或丙烯與丙烯酸、甲基丙烯酸或乙烯基乙酸酯的共聚物。也可以用這些聚合物的組合。例如，立方隅角薄板可以由聚合物的攙和物制成，或者立方隅角部件與體部由不同的聚合物制成。此外，體部可以包含多層相同的或不同的聚合物。聚碳酸酯是用于本發(fā)明的立方隅角薄板的最佳聚合物，因?yàn)樗鼈兙哂欣喂獭⒛陀玫奶卣鳌?br> 用于返回反射薄板的表膜可用與立方隅角薄板類似的聚合物制成;一般用對紫外光穩(wěn)定的和具有良好的耐磨性的類型，如丙烯聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯)和共聚物。還可以向表膜添加紫外穩(wěn)定劑。
立方隅角薄板可按照公知的技術(shù)，如美國專利第5，122，902、4，938，563、4，895，428、4，703，999、4，601，861、4，576、850、4，588，258、4，025，159、3，935，359、3，811，983及3，810，804號中所公開的技術(shù)來制造。顏料顆粒可以用把顏料顆粒引入聚合物中的公知的方法分散在返回反射物品前部。例如，可以用雙螺桿擠出機(jī)將顏料顆粒與聚合物進(jìn)行攙和。
本發(fā)明的返回反射物品特別適用于布置在沿車行道的標(biāo)志上，或者機(jī)動車或掛車、尤其是大型載貨汽車和載貨汽車掛車上。改善了的白日醒目性使該物品很好地適應(yīng)這種用途。
在下面的示例中進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。然而應(yīng)該明確指出，雖然示例用于說明的目的，但是所用的具體成分和數(shù)量以及其他條件和細(xì)節(jié)不能以將不適當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明范圍的方式來解釋。
示例C-1～C-2和1～14制備有色平片材用來制造立方隅角返回反射薄板。制備有色平片材的方法是首先把R-960型二氧化鈦顏料(特拉華州，威爾明頓市，E.I.Dupont De Nemours公司)與Makrolon2407聚碳酸酯粒料(賓夕法尼亞州，匹茲堡市，Miles公司)在油漆攪拌器中混合。與聚碳酸酯樹脂混合的二氧化鈦顏料的數(shù)量從零體積百分?jǐn)?shù)到0.048體積百分?jǐn)?shù)(0.16重量百分?jǐn)?shù))不等。然后把混合物在烘箱中在125°℃(257°F)下隔夜干燥一夜并擠壓成有兩個(gè)光滑側(cè)面的片材，接著把它切成尺寸約30厘米×30厘米的段。擠壓期間的熔融溫度約為250℃(483°F)，而模壓溫度約為285℃(545°F)。下面把擠制片材開列于表Ⅰ。所生產(chǎn)片材的厚度從大約51微米(2.0密耳)至大約122微米(4.8密耳)。用3.18厘米(1 1/4英寸)的KillionTM單螺桿擠出機(jī)(新澤西州，雪松林市，Killion擠出機(jī)公司)配備30.5厘米(12英寸)的平片模來生產(chǎn)片材。
表Ⅰ 把表Ⅰ中顯示的切割片材疊起來并壓花以制造立方隅角返回反射薄板。每個(gè)組合用兩個(gè)片材，該組合將稱為“坯片疊層”。用印壓機(jī)對每個(gè)坯片疊層壓花以便在一側(cè)形成立方隅角返回反射部件而在另一側(cè)形成平坦表面。壓花工序牽涉到預(yù)熱到約188℃(370°F)溫度大約用5分鐘，接著壓花大約用20秒，然后冷卻大約8分鐘。印壓機(jī)帶有按照美國專利第4，588，258號的說法產(chǎn)生稍微傾斜的三側(cè)面立方隅角部件的花紋。立方隅角陣列有三組互相交叉的V形槽，在那里立方隅角部件側(cè)面的底邊處于共同的底面內(nèi)。立方隅角部件作為匹配對偶布置在該陣列中，成對的部件互相相對轉(zhuǎn)過180度。每個(gè)對偶中的立方隅角部件的光軸互相轉(zhuǎn)過8.15度。從立方隅角部件頂點(diǎn)到底面的距離約為0.0889毫米。
在示例1-6中，坯片疊層配置成使含有二氧化鈦的片材(片材B-H)形成立方隅角部件和一小部分體部，而純凈的聚碳酸酯片材(片材A)形成立方隅角薄板體部的主要部分。在示例7中，坯片疊層有相反的配置，使含有二氧化鈦的片材形成體部的主要部分而純凈的聚碳酸酯片材形成立方隅角部件和一小部分體部。在立方隅角返回反射薄板制成之后，每個(gè)薄板帶有90毫微米(nm)厚的氣相鍍膜于所覆蓋立方隅角部件背側(cè)的鋁層。鋁覆層是用帶電阻型熱源的鐘罩氣相鍍膜機(jī)鍍膜的。
通過已壓花立方隅角薄板的顏料部分的光程通過取光入射和出射含顏料立方隅角部件行程的總距離(立方部件高度的2倍)加上穿過薄板體部的含顏料部分的光程長度來計(jì)算。例如，一個(gè)薄板中有一個(gè)帶有101.6微米(4密耳)厚的含顏料部分的高88.9微米的立方隅角部件，光程長度為383微米。光程長度乘以顏料的體積百分?jǐn)?shù)給出一個(gè)以微(μm)為單位的參數(shù)(光程×體積%TiO2)。發(fā)現(xiàn)此參數(shù)與光亮度的提高有關(guān)。
立方隅角薄板的光亮度用光譜色度計(jì)按照標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)ASTM E1349-90來測量。光亮度用稱為亮度因數(shù)Y(LFY)的參數(shù)來表示，該參數(shù)定義為試樣相對于完全漫射反射鏡的光亮度。測定LFY時(shí)采用零度照射和45度周邊觀測。LFY值從0到100不等，其中0 LEY值代表全黑色而100 LFY值代表全白色。本發(fā)明的立方隅角返回反射物品表現(xiàn)出大于50(甚至大于70)的LFY值。用對照示例(C-1和C-2)的純凈的無顏料薄板的LFY值和本發(fā)明的薄板的LFY值計(jì)算LFY百分?jǐn)?shù)增益。每個(gè)示例的LFY百分?jǐn)?shù)增益在下面顯示的表中給出。由返回反射系數(shù)RA表示的薄板的返回反射率用標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)ASTM E810-91來測定。RA值是平面返向反射表面的發(fā)光強(qiáng)度系數(shù)對其面積之比，并以堪德拉每勒克司每平方米(cd.1x-1m-2)為單位來表示。同時(shí)還顯示出30或更好的LFY值的本發(fā)明的返回反射物品很容易得到大于600的RA值。RA的測定在-4°入射角和0.2度觀測角下進(jìn)行。下表中給出的RA值是在零旋轉(zhuǎn)角下所取的一個(gè)測量值和在90度旋轉(zhuǎn)角下所取的一個(gè)測量值的平均值。
表Ⅱ
表Ⅱ中所示的數(shù)據(jù)表明，白色顏料填充量的增加戲劇性地提高鋁覆蓋立方隅角薄板的LFY光亮度值，同時(shí)仍使得薄板的返回反射率很大，如RA值所示。
示例C-2和8～14如上所述進(jìn)行制備和試驗(yàn)，只是立方隅角薄板的背側(cè)汽相鍍膜120毫微米厚的銀層而不是90毫微米厚的鋁層。這些示例的數(shù)據(jù)在下面示于表Ⅲ中。
表Ⅲ
表Ⅲ中顯示的數(shù)據(jù)表明，白色顏料填充量的增加戲劇性地提高銀覆蓋立方隅角薄板的LFY光量度值，同時(shí)仍使得薄板的返回反射率很大。
示例C-3和15～17這些示例如上所述進(jìn)行制備，只是用透明熒光聚碳酸酯坯片代替純凈無顏料坯片。通過把0.45重量百分?jǐn)?shù)的Hostasol紅GG染料(得自新澤西州，薩默維爾市，Hoechst Celanese公司)放在聚碳酸酯樹脂(Makrolon型2407)中來制造透明熒光薄片。擠出含染料樹脂以制成127微米厚的平片材。把此片材切成30厘米×30厘米的塊，然后疊合在純凈聚碳酸酯片材(示例C-3)或含白顏料的聚碳酸酯片材(示例15～17)上。在示例15～17中使用三種不同級的R-960二氧化鈦顏料填充量，以制成三種不同的含白顏料的聚碳酸酯片材(見表Ⅳ)。每種含二氧化鈦顏料的片材與熒光有色片材組合，并如以上示例中所述進(jìn)行壓花。在形成立方隅角薄板時(shí)，純凈片材(示例C-3)和含顏料片材(示例15-17)朝向花紋壓板，而熒光有色片材朝向光滑壓板。測定了通過每種薄板的含顏料部分的光程為347微米。壓花步驟之后，如示例C-1和1～7中所述給立方隅角薄板汽相鍍膜90毫微米厚的鋁層。除了測量RA和LFY之外，用Hunter Labscan6000零度/45度光譜色度計(jì)按照標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)ASTM E991-90測量在600～620毫微米光段內(nèi)的最大光譜反射因子(MSRF)。MSRF是從熒光試件反射和發(fā)射的光譜輻射率對從相同光照的理想反射漫射鏡反射的光譜輻射率之比。有關(guān)RA、LFY和MSRF的數(shù)據(jù)在下面示于表Ⅳ中。
表Ⅳ 表Ⅳ中顯示的數(shù)據(jù)表明，帶有包含在薄板前部中的白色顏料顆粒并帶有鋁汽相鍍膜的背側(cè)的熒光有色立方隅角薄板表現(xiàn)出大為改善的光亮度、良好的返回反射率和MSRF的顯著改善。MSRF中的部分百分?jǐn)?shù)增長可歸因于增加顏色的光亮度的二氧化鈦顏料。然而，MSRF中的部分增長可以歸因于熒光度的增加。為了說明這一點(diǎn)，按照ASTM E1247-88，在Lab Scan Ⅱ光源與試樣之間插入一個(gè)紅色PMMA膜片。此試驗(yàn)被用于通過帶和不帶紅色PM-MA濾光片時(shí)在特定光波長下的MSRF的對比來探測熒光。在此試驗(yàn)中紅色濾光片的使用消除了激發(fā)光波長，從而使熒光薄板成為非熒光的。有關(guān)帶和不帶紅色濾光片時(shí)的LFY和MSRF的數(shù)據(jù)見表V。MSRF差別是通過從不帶濾光片時(shí)得到的值中減去帶紅色濾光片時(shí)得到的值而求出的。
表Ⅴ 表Ⅴ中顯示的數(shù)據(jù)表明，雖然LFY差別保持恒定(光亮度未增加)，但是對這種鋁汽相鍍膜的熒光薄板來說，MSRF差別卻隨著不透明顏料數(shù)量的增加而顯著增加。MSRF差別的增加說明熒光度顯著增加。ASTM E1247-88認(rèn)為如果MSRF差別大于百分之一則熒光度的增加就是顯著的。
示例C-14和18～20
這些示例如示例C-3和15～17中所述進(jìn)行制備和試驗(yàn)，只是背側(cè)覆蓋120毫微米的銀層。
表Ⅵ 表Ⅵ中顯示的數(shù)據(jù)表明，帶有包含在薄板前部中的白色顏料顆粒并帶有銀汽相鍍膜的背側(cè)的熒光有色立方隅角薄板表現(xiàn)出超過同類無顏料物品的大為改善的光亮度、良好的返回反射率和良好的熒光度。這種薄板也按照ASTM E1247-88進(jìn)行試驗(yàn)，以確定熒光是否得以改善。在此后一項(xiàng)試驗(yàn)中，LFY差別從17.39到18.95不等，而MSRF差別在示例C-4與示例20之間大約增加百分之八，因而表現(xiàn)出熒光度的顯著增加。
示例C-5和21～23
這些示例分別如示例C-4和18～20中所述進(jìn)行制備和試驗(yàn)，只是立方隅角部件背側(cè)不用鋁來汽相鍍膜。而是將其中分散有二氧化鈦顏料顆粒的聚酯基層(40.6微米厚)熱粘合于立方隅角薄板以形成許多尺寸約4毫米的六邊形密封空氣腔。這樣得到的立方隅角薄板在前部有許多由粘合區(qū)域所包圍的返回反射區(qū)域(例子見圖3)。該薄板如以上所述進(jìn)行試驗(yàn)，而RA、LFY%增益及MSRF的數(shù)據(jù)在下面示于表Ⅶ。
表Ⅶ 表Ⅶ中顯示的數(shù)據(jù)表明，(帶有包含在薄板前部中的白色顏料顆粒并在背側(cè)帶有密封基層的)熒光有色立方隅角薄板表現(xiàn)出超過同類無顏料物品的改善的光亮度、良好的返回反射率和良好的熒光度。這種薄板也按照ASTM E1247-88進(jìn)行試驗(yàn)，以確定熒光是否改善。LFY差別從15.10到15.87不等，而MSRF差別在示例C-5與示例23之間大約增加百分之四，因而表現(xiàn)出熒光度的明顯增加。
本發(fā)明可以進(jìn)行各種修改和變動而不脫離它的精神和范圍。因此，應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于以上描述，而是由在下面的權(quán)利要求書及其任何等效物中給出的限制來控制。還應(yīng)該指出，本發(fā)明可在缺乏本文中未特別公開的任何要素時(shí)適當(dāng)?shù)貙?shí)施。
權(quán)利要求
1.一種返回反射物品，它包括一個(gè)帶有前部的薄板，該前部包括一個(gè)返回反射區(qū)域，該區(qū)帶有一個(gè)體部和多個(gè)從體部突出的立方隅角部件；以及具有光亮度改善性能的不透明顏料顆粒，這些不透明顏料顆粒分散在薄板前部的返回反射區(qū)域中。
2.如權(quán)利要求1所述的返回反射物品，其中不透明顏料顆粒在薄板前部的體部或立方隅角部件中到處分散。
3.如權(quán)利要求1-2所述的返回反射物品，其中立方隅角部件的背側(cè)有涂敷于其上的鋁或銀金屬覆蓋層。
4.如權(quán)利要求1-3所述的返回反射物品，其中不透明顏料顆粒有大于2.6的折射率。
5.如權(quán)利要求1-4所述的返回反射物品，其中不透明顏料顆粒有從0.5到2微米不等的平均尺寸。
6.如權(quán)利要求1-5所述的返回反射物品，其中不透明顏料顆粒從《顏料索引》顏料白1、4、5、6、7、11、12，顏料棕24，顏料黃34、35、37、53、161、184及其組合組成的組群中選取。
7.如權(quán)利要求1-6所述的返回反射物品，其中不透明顏料顆粒包括金紅石二氧化鈦顏料顆粒。
8.如權(quán)利要求1-7所述的返回反射物品，其中不透明顏料顆粒以從0.0002到0.075不等的體積百分?jǐn)?shù)分散在薄板的前部中。
9.如權(quán)利要求1-8所述的返回反射物品，其中反回反射物品顯示出熒光日光色。
10.一種制造返回反射物品的方法，該方法包括使不透明顏料顆粒分散在薄板前部的至少一個(gè)返回反射區(qū)域內(nèi)，該薄板包括多個(gè)立方隅角部件，其中分散的不透明顏料顆粒具有光亮度改善性能。
全文摘要
一種返回反射物品(30、50)帶有分散在薄板(32、52)前部(35、55)的返回反射區(qū)域(33、53)中的不透明顏料顆粒(38、58)，該薄板包括體部(34)和多個(gè)立方隅角部件(36、56)。不透明顏料顆粒(38、58)散射白光、黃光和淺棕光，使得返回反射物品可以顯示出改善的光亮度和(如果是有色熒光的)改善的熒光度。光亮度和熒光度的改善使返回反射物品在白天對人更醒目。
文檔編號G02B5/124GK1099872SQ9410119
公開日1995年3月8日 申請日期1994年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月5日
發(fā)明者詹姆森·C·科德爾 申請人:明尼蘇達(dá)州采礦制造公司