專利名稱：封閉式后向反光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種后向反光元件和一種制造所述后向反光元件的方法，特別涉及一種用于路面標記的具有濕后向反光能力的后向反光系統(tǒng)。
本發(fā)明的背景諸如反光漆和反光條之類的、具有透明微球的路面標記目前被廣泛地使用著，以導(dǎo)引那些沿著道路駕駛的機動車駕駛員。通常，路面標記都是后向反光的，從而可以使機動車駕駛員在夜間清楚地看到這些標記。后向反光的路面標記都具有能使大部分的入射光朝著發(fā)出光線的光源方向返回的能力。來自機動車前燈的光線朝著機動車的方向返回，從而為機動車駕駛員照亮了道路的諸特征，例如，通車車道的邊界。但是，當這些路面標記的表面變濕時，諸裸露微球的后向反光能力就明顯下降。通常，裸露透鏡式后向反光器要有一個與玻璃透鏡和漫反光器相鄰的空氣界面。水破壞了這種相互關(guān)系，因此，當后向反光器變濕時，就降低了后向反光的亮度。
人們已作了各種嘗試，以便能在濕的狀態(tài)下獲得良好的后向反光性能，這些嘗試包括突起式剛性路面標記、具有凸起輪廓的路面標記，以及直徑較大的玻璃珠。一基片上表面上的諸突起的圖案可以被用來抬高諸光學(xué)元件，以使它們超過道路上的水或其它液體，并使后向反光結(jié)構(gòu)的定向更為理想，由此增強在濕的狀態(tài)下的路面標記的后向反光性能，就像在美國專利No.5,227,221、5,087,148、4,969,713和4,388,359中所揭示的那樣。
但是，這些解決措施通常都受到成本的限制，并且所具有的性能可能要低于所需的性能。雖然直徑較大的玻璃珠或突起式路面標記有助于排除透鏡上的水，但是，即使是一層較薄的水也會大大降低反射能力。此外，一旦陽光照射及路面摩擦，使路面標記質(zhì)量下降時，這些類型的路面標記就更容易變濕，從而使該不良現(xiàn)象變得更為顯著。用來起臨時性標記作用的突起式標記在被拆除下來時，容易使道路表面造成裂痕或者損傷道路表面。在一些場所，突起式標記受到掃雪機的損傷。最后，突起式標記不能在日光下起到充分的車道分辨作用，并且通常都是與其它形式的路面標記一起使用的。
因此，需要一種用于路面標記和其它一些應(yīng)用場合中的、在濕的狀態(tài)下具有良好的后向反光能力的低成本后向反光元件。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供了一種具有良好的濕后向反光能力的后向反光元件，以及制造所述后向反光元件的方法。所述后向反光元件包括一由一多側(cè)面后向反光器和一透明熱塑性樹脂組成的組件。在一實施例中，所述熱塑性塑料被熱變形，以形成一能基本封裝住所述多側(cè)面后向反光器的凸形反光圓頂。這種圓頂結(jié)構(gòu)提高了大入射角的光線的后向反光能力。所述多側(cè)面后向反光器可以相對于諸后向反光元件的凸形圓頂隨機或統(tǒng)一地取向。
在一實施例中，將一多側(cè)面后向反光器層壓在至少兩片透明塑料之間。將所述疊層后的后向反光器制成諸個例如立方形、圓柱形等之類的后向反光元件，當將它們設(shè)置在一基片或其它表面上時，可以隨機地定向所述多側(cè)面后向反光器?？梢杂靡恢T如熱塑性塑料之類的外覆層來覆蓋住諸后向反光元件。所述外覆層可以形成一有助于使大入射角的光線被后向反光的表面。
所述多側(cè)面后向反光器可以包括第一和第二層透明微球，它們位于與一在其相對側(cè)面上的反射層具有光學(xué)聯(lián)系的位置上，所述反射層諸如是一鏡面、漫射或有色反射器。在另一實施例中，所述多側(cè)面后向反光器可以具有三個或更多個具有后向反光性能的表面?？梢詫⒎忾]式透鏡后向反光器，諸如埋置式透鏡或封閉式透鏡微球后向反光器或棱鏡式后向反光器可用來構(gòu)造本發(fā)明的諸后向反光元件。此外，所述反射層也可以是一鏡面反射器或一種反射顏料。
本發(fā)明還提供了一種濕后向反光路面標記系統(tǒng)，其中多個本發(fā)明的后向反光元件藉助多種技術(shù)而粘結(jié)于路面表面上。例如，可以將一路面標記漆用作粘結(jié)材料，以將本發(fā)明的諸后向反光元件附著于路面表面上。還可以將諸玻璃珠加入所述路面標記漆中，以增加干態(tài)后向反光能力?；蛘?，可以將諸后向反光元件粘結(jié)于一路面標記條上。在又一實施例中，可以將本發(fā)明的諸后向反光元件熱層壓在兩片熱塑性塑料片之間。然后，在粘結(jié)于路面之前，將由諸熱塑性塑料片和諸后向反光元件組成的組件與一適當?shù)幕嗾辰Y(jié)。
本發(fā)明還提供了一種制備后向反光元件的方法，它包括形成一由多側(cè)面后向反光器和一透明熱塑性樹脂組成的組件。形成所述組件的方法可以包括將所述后向反光器層壓在第一和第二片透明熱塑性樹脂之間。然后將所得的組件分成多個可以是圓形、方形、六角形或其它種種形狀的小塊。多個所得的后向反光元件可以熱粘接或用粘結(jié)劑粘結(jié)于路面表面上或路面標記條上?；蛘撸龊笙蚍垂庠梢詿嵴辰Y(jié)在上、下熱塑性塑料片之間。在一實施例中，熱塑性樹脂的一部分被熱變形，以形成一可以基本封裝住多側(cè)面后向反光器的凸形圓頂。
在另一實施例中，將所述多側(cè)面后向反光器分成多個后向反光器小塊，然后將它們與諸透明熱塑性樹脂相混合，并擠壓成一經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件。所得的經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件可以分成多個擠壓的構(gòu)件小塊，然后，使它們熱變形以形成所述凸形圓頂。如果需要，可以將諸經(jīng)擠壓的構(gòu)件小塊設(shè)置在一基片上。經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件的橫截面可以是圓形，或者是適于形成本發(fā)明后向反光元件的種種其它形狀。可以利用擠壓工藝來形成一適于編織成織物或其它編織材料的后向反光纖維。
本發(fā)明還包括將所述多側(cè)面后向反光器擠壓在所述透明熱塑性樹脂內(nèi)部，以形成一經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件。在擠壓過程中，可扭絞所述多側(cè)面后向反光器，從而使經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件內(nèi)的所述多側(cè)面后向反光器可以進一步隨機取向。然后將經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件分成多個經(jīng)擠壓的構(gòu)件小塊，隨后將諸小塊熱變形以形成諸凸形的圓頂。
在本申請中，使用了以下定義“多側(cè)面后向反光器”是指一種在兩個或兩個以上的側(cè)面上具有后向反光性能的后向反光器。
“透明熱塑性樹脂”是指例如丙烯酸、聚碳酸酯、聚氨酯、聚烯烴、聚酯、含氟的聚合物、聚氯乙烯，或其它透明熱塑性塑料材料，這些材料耐磨、耐鹽、防水、防油和紫外線，具有淺的顏色和低成本，并且其熱撓曲或軟化溫度高于通常在道路表面上所遇到的溫度。
“凸形圓頂”是指一規(guī)則或不規(guī)則形狀的表面，它的至少一部分是凸形的。
本文所使用的“封閉透鏡式后向反光器”包括一層具有一反射層的微球，所述反射層與諸微球的后表面光學(xué)相關(guān)并且有時候由一空間層而隔開，以及一覆蓋層，諸微球的前表面可以埋置在該覆蓋層內(nèi)。
“埋置式透鏡后向反光器”包括一層具有一反射層的微球，所述反射層與諸微球的后表面光學(xué)相關(guān)并且由一空間層而隔開，以及一覆蓋層，諸微球的前表面埋置在該覆蓋層內(nèi)。
本文所使用的“封裝式透鏡后向反光器”包括一層具有與所述后表面相關(guān)的反射裝置的微球，以及一設(shè)置于其前表面上的覆蓋薄膜，或者是一層立體角元件，它有一密封于其后表面上的覆蓋薄膜。
“大入射角光線”是指由諸如機動車前燈所產(chǎn)生的、與垂直方向之間的夾角近似大于80度并且通常在86和90度之間的光線，它照亮一道路表面或與道路表面相平行的垂直路障或柵欄，例如一Jersey路障或柵欄。
“棱鏡式后向反光器”是指具有立體角元件陣列的諸后向反光器，它是以一密封氣穴(sealed air pocket)或一鏡面反射器作為所述反射裝置。
“濕后向反光能力”是指一處于濕狀態(tài)時能保持住其大部分的干后向反光能力的系統(tǒng)。
附圖簡要說明下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行具體描述。在各附圖中

圖1是多側(cè)面后向反光器的第一實施例的局部的橫截面圖；圖1A是一在三個側(cè)面上都具有后向反光特性的后向反光器的橫截面圖；圖2是多側(cè)面后向反光器的第二實施例的局部的橫截面圖；圖1是多側(cè)面后向反光器的第一實施例的局部的橫截面圖；圖1A是一在三個側(cè)面上都具有后向反光特性的后向反光器的橫截面圖；圖2是多側(cè)面后向反光器的第二實施例的局部的橫截面圖；圖3示出了一個圓柱形后向反光組件的例子，其中后向反光片是縱向取向的；圖4示出了一方形后向反光組件的例子；圖5示出了一圓柱形后向反光組件的例子；圖6示出了一用來形成多個如圖3所示的圓柱形后向反光組件的模子；圖7示出了一種用來形成一擠壓的后向反光構(gòu)件的傳統(tǒng)涂覆金屬絲的擠壓工藝(wire coating extrusion process)。
圖8A是一經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件的立體圖。
圖8B示出了另一種圓柱形、經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件，它具有隨機設(shè)置的多側(cè)面后向反光器塊；圖9是圖8所示擠壓的后向反光構(gòu)件的另一實施例，其中，所述的多側(cè)面后向反光器在擠壓過程中被扭轉(zhuǎn)。
圖10是一后向反光路面標記系統(tǒng)的橫截面視圖，其中諸后向反光元件是封閉在塑性塑料片中的。
圖11是一后向反光路面標記系統(tǒng)的橫截面視圖，其中諸后向反光元件是設(shè)置在路面標記漆內(nèi)的。
圖12是一后向反光路面標記系統(tǒng)的橫截面視圖，其中，所述的諸后向反光元件附著在一基片之上。
圖13是一后向反光路面標記系統(tǒng)的橫截面視圖，其中諸后向反光元件附著在一基片之上。
這些都予以理想化的附圖是不是按比例示出的，它們僅僅是舉例說明本發(fā)明之用，本發(fā)明不限于所示的這些附圖。
說明性實施例的具體描述圖1示出了本發(fā)明的多側(cè)面后向反光器20的一例子。第一層諸透明微球22的藉助一透明粘結(jié)劑層30相對于反光層26被保持固定，從而形成一上后向反光器25。第二層諸透明微球24藉助透明粘結(jié)劑層30相對于反光層28被保持固定，從而形成一下后向反光器27。諸透明空間層32分別夾設(shè)在微球?qū)?2、24和反光層26、28之間。
一膠粘劑33將上、下后向反光器25和27粘結(jié)起來而形成所述多側(cè)面后向反光器20。應(yīng)予理解的是，也可以將上、下后向反光器25、27制成一整體結(jié)構(gòu)。在一實施例中，將一透明薄膜34覆蓋住諸微球22、24，以形成一埋置式透鏡后向反光器36。在另一實施例中，所述多側(cè)面后向反光器20也可以在沒有透明薄膜34的情況下進行工作。
圖2是另一種多側(cè)面后向反光器20’的橫截面視圖，它具有一上層微球22和一下層微球24，每一層都固定在一粘結(jié)劑層30內(nèi)。粘結(jié)劑層30由一粘結(jié)劑33背對背地粘結(jié)在一起。一反光層40設(shè)置在諸微球22、24的后表面上。將一透明表面42施加在多側(cè)面后向反光器20′上，從而可以形成一氣隙41，并密封住諸微球22、24。應(yīng)予理解的是，可以將多側(cè)面后向反光器20和20′形成一單個的后向反光元件。透明薄膜34、42的厚度通常是在0.025至0.13mm之間，但是，厚度可以根據(jù)具體的應(yīng)用場合而改變。例如，如果欲將后向反光器20、20′制成立方結(jié)構(gòu)(參見圖4)，或者欲使透明薄膜34、42熱變形以形成如圖10-12所示的后向反光元件，透明薄膜34、42的厚度可以是1.0至2.0毫米(mm)。
圖1A是一具有三層由粘結(jié)劑34而粘結(jié)起來的微球?qū)?2的多側(cè)面后向反光器20″的剖視圖。諸微球22藉助一透明粘結(jié)劑30而相對于反射層26被保持固定。透明薄膜34可以任選地與諸微球22的外表面相連。三側(cè)面的后向反光器20″可以構(gòu)造成一整體結(jié)構(gòu)，或者把諸微球?qū)痈街谝蝗切位?substrate)上。應(yīng)予理解的是，本發(fā)明并不限制于兩個或三個側(cè)面的后向反光器，并且在本發(fā)明中可以使用更為復(fù)雜的、多側(cè)面的后向反光器結(jié)構(gòu)。
在授予McGrath的、援引在此作為參考的美國專利No.4,025,159中揭示了可以用在本發(fā)明中的一微球型及一立方角型封裝式透鏡后向反光器的說明性例子。在授予Palmquist的、也援引在此作為參考的美國專利No.2,407,680中揭示了可以用在本發(fā)明中的埋置式透鏡后向反光器的舉例說明性的例子。可以使用多種可以從市場上買到的后向反光器產(chǎn)品來構(gòu)造本發(fā)明的多側(cè)面后向反光器20、20′和20″。具有或沒有透明薄膜覆蓋物的、可以從市場上買到的封閉式透明后向反光器的例子包括可以從明尼蘇達州的St.Paul市的明尼蘇達礦業(yè)制造公司(3M公司)買到的、產(chǎn)品系列分別為3750和4750的SCOTHLITE牌反光片。一種柔性的、封裝式后向反光器的例子包括可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司買到的、產(chǎn)品系列為3810-I的SCOTCHLITE牌后向反光片。可以從市場上買到的棱鏡后向反光器的例子包括可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司買到的、產(chǎn)品系列為3990個3970G的SCOTHLITE牌反光片。
諸微球22和24的直徑通常都小于200微米并大于25微米。諸微球的直徑最好都在近似60和90微米之間。諸玻璃微球(也稱為珠子)22、24都是由折射率在約1.8至約2.9并且對于封裝式后向反光器來說最好約為1.9，對于封閉式透鏡后向反光器來說最好約為2.3的玻璃材料制成的。用于反射層26、28和40的、適當?shù)溺R面反射器的說明性例子包括鋁和銀。應(yīng)予理解的是，如果需要，可以使用具有在此范圍以外的平均直徑和平均折射率的微球。
聚乙烯醇縮丁醛、聚酯和增充聚氨酯的聚酯(polyurethane extended polyester)是適用于粘結(jié)劑層30的說明性例子。透明薄膜34、42和熱塑性塑料52(將在下文中討論)可以由例如脂族尿烷、乙烯共聚物諸如乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸或其離子交聯(lián)型產(chǎn)物制成。應(yīng)予理解的是，熱塑性塑料52可以包括少量的熱固性或低交聯(lián)的材料。熱塑性塑料52的折射率最好是在1.33至1.6之間，并且用ASTMD1003測量時至少具有70％的透明度。一般在選擇熱塑性塑料52和透明薄膜34、42時，主要視其相互之間是否有良好的粘合性。
圖3示出了一圓柱形后向反光組件50，其中，多側(cè)面后向反光器20、20′和20″被制成薄片狀夾在一直徑例如約為1至5毫米的圓柱形透明熱塑性塑料52中。然后，將圓柱形的后向反光組件50切割或分成具有所需尺寸的多段。所述組件的圓柱形形狀當將圓柱形的組件50設(shè)置在一基片(參見圖13)上時為多側(cè)面后向反光器20、20′和20″的隨機取向創(chuàng)造了條件。在一實施例中，將組件50設(shè)置在一基片上并使之熱變形，以形成本發(fā)明中的后向反光元件的凸形后向反光圓頂(參見圖10-12)。
圖4和圖5分別示出了立方形和圓柱形的后向反光組件60和62，其中多側(cè)面后向反光器20、20′和20″被制成薄片狀夾在透明熱塑性塑料52之間。熱塑性塑料層樹脂52的厚度最好約為0.25至2毫米，并且通常更好的是0.6至1.5毫米。立方或圓柱形后向反光組件60、62可以通過將一后向反光組件片材沖壓或切割至所需形狀和尺寸大小而形成。在一實施例中，將后向反光組件60、62設(shè)置在一基片上并使之熱變形，以形成諸圓頂形的后向反光元件80(參見圖10-圖12)。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在熱變形加工中，方形的后向反光組件60可能不能始終一致地密封住多側(cè)面后向反光器20、20′和20″。更為具體地說，諸后向反光器20、20′和20″的諸角隅可能會凸伸出熱塑性塑料52，從而形成諸個可能會損害所述后向反光元件的性能的弱點或脫落點。圓柱形后向反光組件62在熱變形過程中能使熱塑性塑料52的分布較為均勻。但是，將后向反光組件材料片切割成圓柱形后向反光組件62時會產(chǎn)生較多數(shù)量的廢料。一種六角形的后向反光組件可以折衷多側(cè)面后向反光器20、20′、20″的一致性密封和最小廢料量之間的要求。
圖6示出了熱成形滾筒51的一個例子，它具有一上滾筒53和一下滾筒55，用來同時形成多個具有后向反光器20、20′、20″的圓柱形后向反光組件50(參見圖3)。利用滾筒53、55將熱塑性塑料52進行熱變形，以形成多個后向反光組件50。在下文中將具體描述，將所述多個圓柱形后向反光組件50加以分開，隨后被分成或切割成多個小塊。這些小塊可以被設(shè)置在一基片(參見圖13)上，或者受到熱變形，以形成本發(fā)明的后向反光元件(參見圖10-12)。
圖7是一示例性金屬絲擠壓系統(tǒng)70的剖視圖，其中，將金屬絲72埋置在所述熱塑性塑料52內(nèi)，從而有助于擠壓的后向反光構(gòu)件74的形成。在一些應(yīng)用場合中，多側(cè)面后向反光器20、20′、20″具有足夠的抗拉強度，從而有助于形成沒有金屬絲74的所述擠壓的后向反光構(gòu)件74。圖8A示出了利用圖7所示的金屬絲擠壓系統(tǒng)70進行制造的所述圓柱形封閉的、經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74。應(yīng)予理解的是，給金屬絲72包覆上熱塑性塑料52的作業(yè)可以藉助高固體顆粒的液體涂覆(solids liquid coating)或傳統(tǒng)的金屬絲涂覆熱塑性塑料擠壓來完成。此外，經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74的橫截面可以呈種種形狀，諸如方形、三角形、六角形等。
圖8B是另一實施例，其中，在對經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74′進行擠壓之前，先將多側(cè)面后向反光器20、20′、20″斷成多個小塊并隨機散布在熱塑性塑料52中。圖9是一圓柱形封閉式后向反光器元件74″的另一實施例，其中，多側(cè)面后向反光器20、20′、20″在擠壓過程中被扭絞。和圖3、圖4和圖5中所示的后向反光組件50、60、62一樣，最好在熱變形加工之前，先將經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74、74′、74″切割或分成多個所需的小塊。
在一說明性實施例中，將所述經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74、74′、74″制成直徑約為1至5毫米的絞合細股。一柔性或半-剛性的熱塑性塑料52，諸如聚酯、尼龍或乙烯樹脂，為所述諸構(gòu)件74、74′、74″提供了足夠的柔性，從而可以被編織成織物，給予所述織物以后向反光的性能。
圖10是一具有多個后向反光元件80的路面標記系統(tǒng)78的剖視圖。熱塑性塑料層84被擠壓涂覆于一基片86上，并可以根據(jù)需要含有諸顏料和其它添加劑。適當?shù)幕ń饘俨?、或塑料或具有低彈性和高永久變形性能的橡膠。然后，將諸后向反光組件50、60、62和/或經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74、74′、74″設(shè)置在熱塑性塑料層84上，并進行熱變形以形成諸后向反光元件80?？梢赃x擇地將諸玻璃珠94設(shè)置在所述熱塑性塑料層84上。還可以將一透明的熱塑性塑料82的外覆層施加于所述系統(tǒng)78上，此時，諸玻璃珠94的折射率應(yīng)該約為2.1或2.1以上。藉助一種適當?shù)恼辰Y(jié)劑87將基片86粘結(jié)于道路路面88。已有技術(shù)中眾所周知的多種基片86的實施例以及粘結(jié)劑87可以用在本發(fā)明中。熱塑片82、84最好由能與各后向反光元件80的熱塑性塑料52具有良好粘結(jié)性的熱塑性樹脂制成。后向反光元件80大體上是延伸在在路面88積水之上，因此藉助那些圍繞著所述多側(cè)面后向反光器20、20′、20″的凸形后向反光圓頂90可以俘獲到入射角較大的入射光線。覆在后向反光元件80上的水不會妨礙后向反光性能。
圖11示出了另一種路面標記系統(tǒng)95，其中，經(jīng)熱變形的諸后向反光元件80、80′被設(shè)置入路面標志92內(nèi)。后向反光元件80的凸形后向反光圓頂90因其形狀通常都是向上取向的。但是，應(yīng)予理解的是，元件80的隨機散布可能會使得一些后向反光元件80上下顛倒，但球形的后向反光元件80′的取向與此無關(guān)。也可以將諸玻璃珠94設(shè)置在路面標志漆92內(nèi)，就象已有技術(shù)中通常采用的那樣。
圖12是另一種路面標記系統(tǒng)100的剖視圖，其中諸后向反光元件80與一諸如上述的熱塑片的基片102相粘結(jié)。諸后向反光元件可以直接熱粘結(jié)于所述基片102，或者藉助一種適當?shù)恼辰Y(jié)劑來粘結(jié)。然后，將基片102附著于一諸如金屬箔的第二基片86上，所述第二基片藉助粘結(jié)劑87與路面88相粘結(jié)。
圖12還示出了在入射角較大的光線A-C的照射下本發(fā)明的后向反光元件80的工作情況。光線B基本上法向于或垂直于其表面地照射后向反光元件80。因此，隨著多側(cè)面后向反光器的取向和位置的不同，光線可以穿過元件80而不會被折射或者照射到多側(cè)面后向反光器20、20′和20″上。光線A以一較小的角度照射在元件80的表面上，并以極小的折射率進行折射。光線C進入元件80，并朝著多側(cè)面后向反光器20、20′和20″的方向進行折射，然后被反射回到其入射源。在光線A和B之間的區(qū)域是元件80的有效孔徑。所述有效孔徑將取決于圓頂90的形狀，和多側(cè)面后向反光器20、20′和20″的取向。
圖13是另一實施例，其中圖4所示的立方形后向反光組件60和圖3所示的圓柱形后向反光組件50藉助一粘結(jié)劑87而粘結(jié)在一基片102上。后向反光組件50和60的立方形和圓柱形形狀使得多側(cè)面后向反光器20、20′和20″可以隨機地取向?？梢允┘右恢T如熱塑性塑料的透明覆層104以保護組件50、60并增強后向反光性能。但是，應(yīng)予理解的是，對于該目的來說，圓柱形以及其它形狀的后向反光組件62也都是合適的。
本發(fā)明的方法通常包括利用種種技術(shù)(參見圖3-圖9)將多側(cè)面后向反光器20、20′和20″封閉在透明熱塑性塑料52內(nèi)。在一實施例中，多側(cè)面后向反光器20、20′和20″被制成薄片狀，并夾于透明幾片透明熱塑性塑料片52之間(參見圖3-圖6)。然后，將所得組件50、60和62切割或分成多個諸如圓柱形、圓形、方形、六角形或其它形狀的小塊。
或者，可以在一透明熱塑性塑料52內(nèi)擠壓多側(cè)面后向反光器20、20′和20″，以形成一經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74、74′和74″(參見圖7-圖9)。將所得的經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74、74′和74″分成多個經(jīng)擠壓構(gòu)件小塊。在另一實施例中，經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件74、74′和74″形成一可以編織成織物或其它編織材料的纖維或細絲。
可以將組件50、60、62和經(jīng)擠壓的構(gòu)件74、74′和74″設(shè)置在基片(諸如一路面標記帶)上，或者直接設(shè)置在路面上，并可有選擇地用一適當?shù)母采w層進行覆蓋?；蛘?，可以將組件50、60、62和經(jīng)擠壓的構(gòu)件74、74′和74″設(shè)置在一基片上并進行熱變形，以形成圖10-圖12所示的凸形圓頂90。
下面，藉助諸說明性例子，對本發(fā)明進行進一步描述。
例子1利用常用的熱塑性塑料擠壓涂覆技術(shù)，將一張以PRIMACORTM5980為商品名稱進行出售的、厚度為0.38毫米(0.015英寸)的聚乙烯丙烯酸樹脂(可以從特拉華州Wilmington市的E.I.DuPont de Nemours and Company公司買到)擠壓到一厚度為0.061毫米(0.024英寸)的聚對苯二甲酸乙二醇酯載體織物(在本文中稱為PET)上。為了制得一張厚度較厚的片材，利用一溫度約為121℃的加熱的輥將三層PRIMACORTM層壓起來(如果需要，一開始就可以擠壓得較厚些)。利用常用的照相凹版涂覆(gravure coating)和干燥技術(shù)，在一產(chǎn)品系列為3750的SCOTCHLITE牌反光片(可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司買到)上涂以MORTON ADCOTE 50T4983(可以從Morton Chemical Co.公司買到)打底，ADCOTE溶液用10％的異丙醇稀釋以促進3750反光片的濕潤。然后，再次利用常用的、利用一加熱的輥和一橡膠壓輥進行的熱層壓技術(shù)，將經(jīng)層壓的PRIMACORTM5980片熱壓到3750系列的反光片上。所述層壓作業(yè)是在138℃(280°F)的溫度下以6.1米/分鐘(20FPM)的速率進行的。在將所述組件片從所述熱輥上取下之后，通過讓所述熱的組件片在卷成卷材之前經(jīng)過一系列冷輥，使所述組件片迅速冷卻下來。在室溫下，通過將所述釋放襯層(release liner)從系列3750后向反光片上取下來以露出壓敏式膠粘劑，并使諸后向反光片經(jīng)過一橡膠壓輥，將兩張所述的組件片(PRIMACORTM5980層壓到3750系列反光片上的組件片)壓起來以形成圖1所示的多側(cè)面后向反光器。
將所得的多側(cè)面后向反光器切割成約2.54毫米(1/10″)的正方形體，以形成圖4所示的近似為立方形的元件。將諸正方形體放置在白色聚乙烯異丁烯酸薄膜上(也可以從duPont公司買到，它是以NUCRELTM699為商品名稱進行銷售的、重量百分比為20的T102)。該薄膜在0.076毫米(3mil)厚的鋁箔上擠壓至約0.11毫米(4.5mil)。在散布諸封閉式片元件之前，先將所述薄膜/箔薄片預(yù)加熱至149℃(300°F)。將所述組件放置在一204℃(400°F)的爐內(nèi)停留約一分鐘，熱量使PRIMACOR樹脂部分熔融，由此使所述PRIMACORTM樹脂具有大體如圖10-圖12所示的圓形的圓頂結(jié)構(gòu)。在這些條件下，多側(cè)面后向反光器基本上被封裝在所述透明PRIMACORTM5980樹脂內(nèi)，其中，多側(cè)面后向反光器中的少數(shù)彎角會從所述樹脂中凸伸出來。在此例中，將近似1.14毫米(0.045英寸)的透明樹脂用在本發(fā)明的后向反光器的每一側(cè)面上。
例子2先形成如例子1所示的諸后向反光元件，所不同的是將所得的諸封閉片元件切割成如圖5所示的諸圓形小塊，圓柱形結(jié)構(gòu)將多側(cè)面后向反光器20、20′、20″在熱變形之后凸伸穿過透明熱塑性樹脂的機率也就是將出現(xiàn)脫落點的機率減至最小。
例子3將例子1的多側(cè)面后向反光器的諸小塊加入熔融透明熱塑性塑料混合物中，并將混合物擠壓成如圖8A、圖8B和圖9所示的絞合股。然后，將諸絞合股切割成圓柱形的諸小塊，并進行加熱，以形成圖10-圖12所示的凸形后向反光圓頂。
應(yīng)予理解的是，本發(fā)明的范圍并不限于所述的各示例性實施例。顯然，對于本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練技術(shù)人員來說，根據(jù)以上的描述，還可以對本發(fā)明作出其它的改變。提供這些實施例是為了能清楚地揭示本發(fā)明的內(nèi)容。因此，本發(fā)明并不受到所述的諸實施例的限制，也不受這里所使用的具體元件、尺寸、材料或結(jié)構(gòu)的限制。落在所附權(quán)利要求書的精神實質(zhì)和范圍之內(nèi)的、對本發(fā)明的所有其它改變和變化都將被本發(fā)明的保護范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種后向反光元件，它包括一由一多側(cè)面后向反光器和一透明熱塑性樹脂組成的組件，所述透明熱塑性樹脂至少被部分地熱變形，以形成一能基本封閉所述多側(cè)面后向反光器的凸形圓頂。
2.如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述多側(cè)面后向反光器包括背靠背層壓起來的第一和第二后向反光器。
3.如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述多側(cè)面后向反光器包括一三側(cè)面的后向反光器。
4.如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述多側(cè)面后向反光器包括第一和第二層透明微球，它們位于與一在其相對側(cè)面上的反射層具有光學(xué)聯(lián)系的位置上。
5.如權(quán)利要求4所述的元件，它還包括一設(shè)置在表面反射透明微球的至少第一層和所述反射層之間的透明空間層。
6.如權(quán)利要求4所述的元件，其特征在于，所述多側(cè)面后向反光器包括一與所述第一微球?qū)庸鈱W(xué)相聯(lián)系的第一反射層和一與所述第二微球?qū)庸鈱W(xué)相聯(lián)系的第二反射層。
7.如權(quán)利要求4所述的元件，其特征在于，所述反射層是一鏡面反射器。
8.如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述透明熱塑性樹脂是從一由丙烯酸、聚碳酸酯、聚氨酯、聚烯烴、聚酯、含氟的聚合物和聚氯乙烯組成的一組中選擇出來的。
9.一種由多個如權(quán)利要求1所述的后向反光元件構(gòu)造成的濕后向反光路面標記系統(tǒng)，其特征在于，所述多側(cè)面后向反光器相對于所述凸形后向反光圓頂是隨機取向的。
10.一種濕后向反光路面標記系統(tǒng)，其特征在于，多個如權(quán)利要求1所述的后向反光元件藉助路面路標漆附著在路面上。
11.一種濕后向反光路面標記系統(tǒng)，其特征在于，多個如權(quán)利要求1所述的后向反光元件被熱粘結(jié)于一路面標記條上。
12.一種濕后向反光路面標記系統(tǒng)，其特征在于，多個如權(quán)利要求1所述的后向反光元件被熱層壓在兩片熱塑性塑料片之間。
13.一種濕后向反光路面標記系統(tǒng)，它包括多個隨機地設(shè)置在一基片上的后向反光元件，每一后向反光元件包括至少一個至少部分封閉在透明熱塑性塑料內(nèi)的多側(cè)面后向反光器，諸后向反光元件構(gòu)造得能使諸多側(cè)面后向反光器相對于所述基片可隨機取向。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，它還包括一基本上能將諸后向反光元件密封于所述基片上的外覆層。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述諸后向反光元件基本上呈立方形。
16.一種后向反光纖維，它包括至少一個大體上被擠壓在所述透明柔性熱塑性樹脂內(nèi)的多側(cè)面后向反光器，所述纖維的直徑約為0.25至2.5毫米。
17.一種制備后向反光元件的方法，它包括以下步驟制備一由多側(cè)面后向反光器和一透明熱塑性樹脂組成的組件；以及使所述透明熱塑性樹脂的至少一部分熱變形，以形成一能基本封閉住所述多側(cè)面后向反光器的凸形圓頂。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，它還包括這樣的步驟將所述后向反光元件熱粘結(jié)于一路面標記帶上。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，它還包括這樣的步驟將所述后向反光元件熱粘結(jié)在上、下熱塑性塑料片之間。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，它還包括這樣的步驟將所述后向反光元件用粘結(jié)劑粘結(jié)于路面表面上。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括一路面路標漆。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述制備一由一多側(cè)面后向反光器和一透明熱塑性樹脂組成的組件的步驟包括以下步驟將所述多側(cè)面后向反光器層壓在多個透明熱塑性樹脂片之間，以形成一后向反光組件；以及將所述后向反光組件分成多個小塊。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述多個小塊都是方形的。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述多個小塊都是圓形的。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述制備一由一多側(cè)面后向反光器和一透明熱塑性樹脂組成的組件的步驟包括以下步驟將所述多側(cè)面后向反光器分成多個后向反光器小塊；將一由后向反光器的諸小塊和透明熱塑性樹脂形成的混合物擠壓成一經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件；以及將經(jīng)擠壓的后向反光構(gòu)件分成多個擠壓的后向反光小塊。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述擠壓的后向反光構(gòu)件的橫截面大體呈圓形。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述制備一由一多側(cè)面后向反光器和一透明熱塑性樹脂組成的組件的步驟包括以下步驟將所述多側(cè)面后向反光器大體上擠壓在所述透明熱塑性樹脂內(nèi)部，以形成一擠壓的后向反光構(gòu)件；以及將所述擠壓的后向反光構(gòu)件分成多個擠壓的后向反光小塊。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述將所述多側(cè)面后向反光器大體上擠壓在所述透明熱塑性樹脂內(nèi)部的步驟還包括這樣的步驟在擠壓過程中，扭絞所述多側(cè)面后向反光器。
29.一種制備一后向反光纖維的方法，它包括以下步驟將至少一個多側(cè)面后向反光器大體上擠壓在所述透明熱塑性樹脂內(nèi)部，以形成一后向反光纖維。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述后向反光纖維的直徑約為0.5至2.5毫米。
全文摘要
一種具有優(yōu)良的濕后向反光性能的后向反光元件(50)及其制造方法。所述后向反光元件包括一由一多側(cè)面后向反光器(20)和一透明熱塑性塑料(52)組成的組件。在一實施例中,所述透明熱塑性塑料的至少一部分被熱變形而形成一用來俘獲大入射角光線的凸形后向反光圓頂。諸后向反光元件可以用在路面標記系統(tǒng)中,諸如附著于路面標記條上或設(shè)置在路面路標漆中。
文檔編號E01F9/08GK1189866SQ96195158
公開日1998年8月5日 申請日期1996年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月29日
發(fā)明者拉里·K·斯頓普, 托馬斯·V·庫西萊克斯, 戴維·C·梅, 特里·R·貝利, 路易斯·C·貝利思勒 申請人:美國3M公司