[发明专利]回射片材

说明书

本申请是2009年10月22日提交、发明名称为“回射片材”、申请号为200980142279.4（国际申请号为PCT/US2009/061699）的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本专利申请涉及回射片材。

背景技术

回射材料的特征在于能够将入射到材料上的光重新导向使其反射回初始光源。该性能已使回射片材广泛用于多种交通和个人安全应用。回射片材常用于多种制品，例如交通标志、路障、车牌、路面标记和标志带，以及车辆和衣物的反光带。

两种已知类型的回射片材为微球基片材和立体角片材。微球基片材有时也称为“珠状”片材，采用大量微球体，这些微球体通常至少部分地嵌入粘合剂层中，并具有相关的镜面反射或漫反射材料（例如颜料颗粒、金属薄片或蒸镀层等。）以回射入射光。由于含珠回射器具有对称的几何形状，因此不管其取向如何，即当围绕垂直于片材表面的轴旋转时，基于微球的片材均会显示出对光的完全反射。因此，这种基于微球的片材对片材在表面上的布置取向较不敏感。然而，一般来讲，这种片材的回射效率低于立体角片材的回射效率。

立体角回射片材（有时称为“棱柱”片材）通常包括薄的透明层，该透明层具有基本上平的第一表面和结构化第二表面，该结构化第二表面包括多个几何结构，这些几何结构的一些或全部包括构成立体角元件的三个反射表面。

立体角回射片材一般通过首先制造具有结构化表面的母模来制备，该结构化表面要么对应成品片材中期望的立体角元件的几何形状，要么对应期望的几何形状的负（反向）拷贝，这取决于成品片材是否要具有立体角棱锥或立体角空腔（或两者都要具有）。然后，采用任何合适的技术（例如传统的镍电铸）复制模具，以便通过诸如压花、挤出或浇铸并固化等工艺生产用来形成立体角回射片材的模具。美国专利No.5,156,863（Pricone等人）提供了形成用于制造立体角回射片材的模具的工艺的示例性概述。用于制造母模的已知方法包括销集束技术、直接加工技术以及采用薄层的技术。制备微复制型棱柱片材的市售方法包括（例如）美国专利No.7,410,604(Erickson)、PCT专利公布No.2007124217(Thakkar)、美国专利No.6,200,399(Thielman)，以及美国专利No.5,691,846(Benson)。这些微复制工艺可制备具有棱柱结构的回射片材，其中棱柱结构已通过具有所需棱柱结构的负像的微结构化工具精确可靠地复制。

已知棱柱回射片材用于将入射光的大部分反射回光源（Smith,K.Driver-Focused Design of Retroreflective Sheeting For Traffic Signs（用于交通标志的回射片材的以驾驶员为中心的设计），选自美国运输研究学会第87届年会论文集DVD提纲，Washington DC，2008年）。很多市售产品依靠棱柱立体角微结构提供的相对高的回射率（光反射回光源）来达到高回射规格（如对于0.2度的观测角和-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)范围内），例如ASTM D4956-04中所述的ASTM III、VII、VIII、IX、X型和XI型。

然而，棱柱立体角微结构尚未用于为满足较低回射规格而设计的产品（如对于0.2度的观测角和-4度的入射角，白色片材的R_A在70至250cpl范围内），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型产品使用嵌入聚合物材料多层的玻璃微珠作为光学元件。镜面反射涂层（通常为真空沉积铝）位于靠近光焦点的玻璃微珠后面，以进行回射。

发明内容

制备满足较低回射规格（例如ASTM I型和II型）的珠状片材所涉及的制造工艺通常涉及溶剂浇铸，并且整个工艺涉及耗时的溶剂和真空复合镀膜操作。这些复合操作可导致滚动良品率损失增大和固体废料增多。另外，从聚合物型涂层移除的溶剂有时会释放到大气环境中。更经常地，这些溶剂的环境不容性要求制造商先通过加热将其转化为二氧化碳和水蒸汽，然后再释放到大气中，此过程既耗时又昂贵。虽然这样做相比直接排放初始溶剂而言更加环保，但二氧化碳是一种越来越不受欢迎的温室气体。总的来说，制备使用玻璃微珠的回射片材的常规工艺耗时、耗能，并且会生成大量对环境有害的固体和气体废料。