專(zhuān)利名稱(chēng)：柔性立方角反光薄片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柔性立方角反光薄片，更具體地涉及立方角單元采用高彈性模量聚合物以及主體部分采用低彈性模量聚合物的柔性立方角反光薄片。
反光薄片具有使入射光按原方向返回的能力。這種獨(dú)特能力使反光薄片廣泛地用于各種物體。反光薄片常常用于扁平而不可彎曲的物體，例如路牌和路障；然而，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)需要將薄片用于不規(guī)則或者彎曲表面的情況。例如，將反光薄片粘附于卡車(chē)尾部的旁邊，這要求薄片越過(guò)溝槽和聳出鉚釘，或者將薄片粘附到諸如道路工安全防護(hù)衣等的彎曲基材上。在基材表面是不規(guī)則的或彎曲情況下，就要求反光薄片具有優(yōu)良整合性(conformability)和彎曲性，但是不能損害反光性能。
主要有兩類(lèi)反光薄片球狀薄片和立方角薄片。球狀薄片利用許多玻璃或陶瓷微球來(lái)反射入射光。微球相互之間被分隔開(kāi)，因此不會(huì)明顯地賦于薄片被彎曲的性能。另一方面，典型立方角薄片利用許多剛性并交聯(lián)的立方角元件反射入射光。在彎曲過(guò)程中，立方角元件形狀可能會(huì)變形，導(dǎo)致反光性下降。因此，立方角薄片的結(jié)構(gòu)在使薄片被整合或彎曲并且仍保持令人滿意的反光性程度方面存在限度。許多研究者為了試圖擴(kuò)大或消除這些限度，已經(jīng)采用許多不同途徑制造在被彎曲或整合后有良好反光性的立方角薄片。下述專(zhuān)利披露了這些不同方法的例子，美國(guó)專(zhuān)利3,684,348，3,924,929，3,992,080，4,555,161，4,576,850，4,668,558，4,582,885，5,177,304，5,189,553和英國(guó)專(zhuān)利GB2,245,219A。
美國(guó)專(zhuān)利3,684,348披露了一種反光薄片，這種薄片具有突出于主體部分的多重立方角結(jié)構(gòu)。立方角結(jié)構(gòu)和主體部分分別由基本透明的合成塑性樹(shù)脂所形成，相互粘合形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。據(jù)披露，為了便于安裝并且能適應(yīng)各種構(gòu)型的表面，該主體部分可彎曲。
美國(guó)專(zhuān)利3,924,929披露了一種立方角反光薄片，它包括多重三棱形反光單元，這些單元被交聯(lián)隔膜分隔成小單元?？梢詫⒍嘀胤垂獗∑瑔卧澈系娇蓮澢谋骋r，如聚酯或聚氯乙烯網(wǎng)。反光薄片單元固定在背襯上的方式使得這種可彎曲物體能沿兩條相鄰邊緣的任一方向卷起來(lái)或者折疊起來(lái)。
美國(guó)專(zhuān)利3,992,080披露的反光薄片在伸展開(kāi)時(shí)具有良好反光性。這種薄片包括第一條透明彎曲合成樹(shù)脂帶，它具有位于薄片一個(gè)表面上的多重立方角結(jié)構(gòu)。在松馳狀態(tài)下，立方角結(jié)構(gòu)被粘合于長(zhǎng)度略短于第一條帶的第二柔性背襯材料上。第一條帶與帶有立方角結(jié)構(gòu)的第二條帶相粘合，立方角結(jié)構(gòu)靠近第二條帶。這種復(fù)合反光薄片材料有褶裥，因此能夠在支撐物表面上伸展開(kāi)，這時(shí)消除了褶裥情況。據(jù)披露，這種結(jié)構(gòu)可使薄片伸展開(kāi)，同時(shí)避免了立方角結(jié)構(gòu)的變形。
美國(guó)專(zhuān)利4,555,161披露了一種反光薄片，這種薄片的柔性高因此可適應(yīng)多種用途。這種反光薄片包括由柔性合成可塑性片材構(gòu)成的基片，擴(kuò)張長(zhǎng)度相同的柔性透明合成塑料的覆蓋片，在基片和覆蓋片之間的多重反光薄膜片。這種薄膜片按照預(yù)先確定方式排列，在薄膜片之間及四周區(qū)域，基片和覆蓋片彼此粘合在一起，提供了一種多重不連續(xù)的單元，薄膜片就位于這種單元中。各薄膜片的一部分限定出將反光性賦予薄片的多重微型立方角結(jié)構(gòu)。
美國(guó)專(zhuān)利4,576,850，4,582,855和4,668,558披露的反光立方角薄膜具有良好柔性和尺寸穩(wěn)定性。這種反光薄膜由(1)和(2)構(gòu)成的交聯(lián)聚合物組成，(1)是許多含有一個(gè)或多個(gè)碳環(huán)和/或雜環(huán)基團(tuán)的一價(jià)或多價(jià)部分的硬鏈段，(2)是許多一價(jià)或多價(jià)部分的軟鏈段。硬鏈段部分的主轉(zhuǎn)化溫度超過(guò)250°K，軟鏈段部分的玻璃化溫度低于250°K，并且平均分子量為約500—5,000。
美國(guó)專(zhuān)利5,117,304披露了一種基于光學(xué)透明的脂肪族聚氨酯聚合物的柔性反光薄片。這種反光薄片包括在界接區(qū)(land)和位于該區(qū)上的單元列。反光單元中使用一種脂肪聚氨酯聚合物，該聚合物具有許多結(jié)構(gòu)式為 的硬鏈段，由此使薄片具備柔性。
美國(guó)專(zhuān)利5,189,553披露了適應(yīng)彎曲應(yīng)用的反光立方角薄片。該薄片具有為在薄片彎曲時(shí)的伸展所設(shè)計(jì)的外表面，以及為在薄片彎曲時(shí)的壓縮所設(shè)計(jì)的內(nèi)表面。相對(duì)于外表面和內(nèi)表面之間為薄片中性彎曲區(qū)域(neutral bending access region)，使薄片彎曲時(shí)存在一種基本上不存在應(yīng)力和形變的中性彎曲區(qū)。該薄片也具有許多反射立方角單元，有意使其表面靠近中性彎曲區(qū)。據(jù)披露，對(duì)于特定曲率半徑而言，這種薄片提高了反光特性。
英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)GB2,245,219A披露了一種柔性反光薄片材料，它具有由透明合成樹(shù)脂構(gòu)成的相對(duì)柔性的主體組件。這種柔性主體組件具有第一個(gè)面和第二個(gè)面，其中第一個(gè)面是平面，第二個(gè)面具有位于其上的緊密間隔的反光微棱鏡。主體組件從第一個(gè)面到微球底部的厚度是5.08到25.4微米。微棱鏡高度25.4到254微米。粘合涂料位于第二個(gè)面上的某些微棱鏡上，而柔性背襯組件延伸于第二個(gè)面上，用粘合涂料將背襯粘合到微棱鏡。
盡管上述專(zhuān)利披露了柔性反光立方角薄片的許多不同結(jié)構(gòu)，某些披露的結(jié)構(gòu)在構(gòu)造時(shí)較為復(fù)雜。另外的結(jié)構(gòu)，盡管與典型的反光薄片相比不太復(fù)雜，但要采用較昂貴聚合物材料，或者在高度彎曲或變形時(shí)只能提供有限的反光性，或者根本沒(méi)有告訴人們?cè)诒∑粡澢蜃冃魏笫侨魏螌?shí)現(xiàn)良好反光性。
本發(fā)明提供了制備一種柔性立方角反光薄片的新型途徑。與某些已有技術(shù)中的柔性立方角反光薄片相比，本發(fā)明薄片結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，而且這種薄片能異乎尋常地進(jìn)行彎曲和整合同時(shí)保留高度反光性。而且，這種薄片是由相對(duì)價(jià)廉聚合物制成。扼要地講，本發(fā)明立方角反光薄片含有主體部分，它包括由彈性模量低于7×108帕斯卡(pascals)的透光聚合材料構(gòu)成的主體層；以及，從主體部分的第一側(cè)面突出的許多立方角單元，這種立方角單元含有彈性模量超過(guò)16×108帕斯卡的透光聚合材料。
本發(fā)明與已知的立方角反光薄片的不同之處在于，立方角單元由高彈性模量聚合材料制成，主體部分由低彈性模量聚合材料制成。術(shù)語(yǔ)“彈性模量”指用靜態(tài)標(biāo)量法A按ASTM D882-756測(cè)定的彈性模量，條件為5吋初始夾具間隔，1吋樣品寬度，夾具間隔速率按每分鐘1吋。
如上所述，薄片立方體部分和主體部分采用不同聚合物的反光薄片是人們已知的，舉例來(lái)講可參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利5,117,304和英國(guó)專(zhuān)利3,684,384；然而，據(jù)認(rèn)為，并無(wú)專(zhuān)利披露過(guò)將高彈性模量立方體和低彈性模量主體層結(jié)合在一起。這種結(jié)合具有明顯優(yōu)越性，因?yàn)檫@種薄片可以被充分彎曲而基本上不會(huì)造成反光性的損失。由本發(fā)明薄片的柔性足夠強(qiáng)，使得可用常規(guī)的壓敏粘合劑將薄片粘合劑到高整合性的表面(如突出鉚釘上)。在彎曲時(shí)，立方角單元具有出色的尺寸穩(wěn)定性，因此整合時(shí)具有良好反光性能?？稍诟邷叵卤３诌@種尺寸穩(wěn)定性和良好反光性能。
在本發(fā)明的附圖以及詳盡敘述中，更全面地闡述本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)及其它優(yōu)點(diǎn)，其中相同編號(hào)表示類(lèi)似部件。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這些描述和附圖僅用于闡述目的，并不用于限定本發(fā)明范圍。


圖1是本發(fā)明立方角反光薄片10的剖面圖。
圖2是圖1的立方角反光薄片10的背視圖。
在敘述本發(fā)明的較佳實(shí)施例時(shí)，采用專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)以便表達(dá)清晰。然而，本發(fā)明并不限定于所選擇的專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)，應(yīng)理解，所選用的每個(gè)術(shù)語(yǔ)代表相類(lèi)似的所有技術(shù)對(duì)應(yīng)詞。
實(shí)施本發(fā)明時(shí)，提供了在高度彎曲條件下保持良好尺寸穩(wěn)定性和高度反光性的立方角反光薄片。圖1是本發(fā)明立方角反光薄片10的一個(gè)實(shí)例。立方角反光薄片10包括許多立方角單元12和主體部分14。主體部分14包括界接層(land layer)16和主體層18。主體層典型功能是保護(hù)薄片免受環(huán)境因素影響和/或?qū)Ρ∑峁┲匾臋C(jī)械完整性。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，主體層18是薄片10的前側(cè)上的最外層。界接層16是與立方角單元底部最鄰近相連的一層，這與主體層18不同，因此此處術(shù)語(yǔ)“接界層"指這樣的一層。
立方角單元12從主體部分14的第一面即從后側(cè)面突出。立方角單元12含有彈性模量超過(guò)16×108帕斯卡的透光聚合材料，主體層18含有彈性模量低于7×108帕斯卡的透光聚合材料。光從前表面21進(jìn)入立方角薄片10。接著，光線穿過(guò)主體部分14，入射到立方角元件12的平面22，并按箭頭23所示方向返回。
在較佳結(jié)構(gòu)中，立方角單元12和界接層16由類(lèi)似或相同種類(lèi)的聚合物制成，而且界接層16的厚度被降至最小。典型地，界接層厚度為約0到150微米，更佳地約為1到100微米。典型地，主體層的厚度為約20-1000微米，更佳地為約50到250微米。盡管最好將界接層保持最低厚度，仍希望薄片10有某一界接層16，從而在界接層16和主體層18之間提供平界面。立方角元件12典型高度范圍約20到500微米，更典型范圍為約60到180微米。盡管圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例僅有一個(gè)主體層18，主體部分14中有一個(gè)以上主體層18同樣在本發(fā)明范圍內(nèi)。
圖2是立方角單元12的背側(cè)面。如圖所示，立方角單元12按配對(duì)方式，在薄片的一個(gè)側(cè)面排成一列。每個(gè)立方角單元12是帶有三個(gè)露出平面22的三棱鏡形。平面22基本上彼此相垂直(與房間的角落類(lèi)似)，棱鏡頂點(diǎn)與底部中心準(zhǔn)垂直。典型地，在面22之間的角度對(duì)于一列中每個(gè)立方角單元都相同，該角約為90°。然而，眾所周知該角度可偏離90°；參見(jiàn)，例如，Appledorn等的美國(guó)專(zhuān)利4,775,219。盡管每個(gè)立方角單元12的頂點(diǎn)可與立方角單元底部的中心垂直準(zhǔn)直，參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利3,684,348，但該頂點(diǎn)也可與底部中心呈傾斜，如美國(guó)專(zhuān)利4,588,258中所披露的那樣。因此，本發(fā)明并不限于任何特定立方角幾何形狀，然而，在許多種已知立方角構(gòu)型中(參見(jiàn)如美國(guó)專(zhuān)利4,938,563，4,775,219，4,243,618，4,202,600和3,712,706)，在美國(guó)專(zhuān)利4,588,258中報(bào)道的立方角薄片更合適，因?yàn)檫@種薄片在多視平面中可提供廣角反光。
在立方角單元12的背面上可以加上一種特殊反射層，如金屬涂層(未表示出)，以促進(jìn)反光?？捎檬熘に囃可辖饘偻繉樱缯魵獬练e或化學(xué)沉積鋁、銀或鎳之類(lèi)的金屬?？稍诹⒎浇菃卧谋趁嫔贤可系讓?primer layer)以促進(jìn)金屬涂層的粘合。除了金屬涂層之外或者作為金屬涂層的代替層，可將密封膜施加到立方角單元的背面，例如美國(guó)專(zhuān)利4,025,159和5,117,304。密封膜在立方體的背面保留一個(gè)空氣界面以便增加反光性。立方角單元的后面還可有背襯層或粘合層，以確保立方角反光薄片10牢固地粘附于底板上。
構(gòu)成本發(fā)明反光薄片的聚合材料是透光的。這表明，在特定波長(zhǎng)下該聚合物至少能透過(guò)70％入射光強(qiáng)度。更佳地，用于本發(fā)明反射薄片的聚合物透光性超過(guò)80％，最好超過(guò)90％。
在立方角單元中所用的聚合材料傾向用硬的剛性材料。聚合物材料可以是熱塑性或交聯(lián)樹(shù)脂。這些聚合物彈性模量較佳地超過(guò)18×108帕斯卡，更佳地超過(guò)20×108帕斯卡。
當(dāng)立方體中采用熱塑性樹(shù)脂時(shí)，玻璃化溫度通常超過(guò)80℃，軟化溫度通常大于150℃。一般來(lái)講，立方角層是無(wú)定形的或半晶體，聚合物的線性塑模收縮率通常低于1％。
立方角元件所用的熱塑性聚合物實(shí)施例包括丙烯酸類(lèi)聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯；聚碳酸酯；纖維素制品如纖維素醋酸酯，纖維素(醋酸酯加丁酸酯)，纖維素硝酸酯；環(huán)氧化物；聚酯，如聚對(duì)苯二酸丁二酯，聚對(duì)苯二酸乙二酯；含氟聚合物，如聚氯氟乙烯，聚偏氟乙烯；聚酰胺，如聚己內(nèi)酰胺，聚氨基癸酸，聚(亞己基二胺-合-己酸)，聚酰胺-合-酰亞胺，聚酯-合-酰亞胺；聚醚酮；聚醚酰亞胺；聚烯烴，如聚甲基戊烯；聚苯基醚；聚苯硫；聚苯乙烯和聚苯乙烯共聚物如聚(苯乙烯-合-丙烯腈)，聚(苯乙烯-合-丙烯腈-合-丁二烯)；聚硫砜；硅酮改性聚合物(即含少量(低于10％重量)硅酮的聚合物)，如硅酮聚酰胺和硅酮聚碳酸酯；氟改性聚合物如全氟聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；以及上述聚合物的混合物，如聚酯和聚碳酸酯混合物，含氟聚合物和丙烯酸類(lèi)聚合物混合物。
適合于形成立方角單元的其他材料是受到光輻照時(shí)，可通過(guò)自由基聚合機(jī)理而交聯(lián)的活性樹(shù)脂體系，光輻照實(shí)例有電子束、紫外光或可見(jiàn)光。另外，這些材料可用加熱手段通過(guò)添加諸如過(guò)氧化苯甲酰的熱引發(fā)劑而進(jìn)行聚合。還可以采用輻射誘發(fā)的陽(yáng)離子可聚合樹(shù)脂。
適合于形成立方角單元的反應(yīng)性樹(shù)脂可以是光引發(fā)劑和至少一種含丙烯酸基團(tuán)的化合物的混合物。更合適的是，樹(shù)脂混合物含有雙功能或多功能化合物，以便在輻照時(shí)確保形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
可通過(guò)自由基機(jī)理聚合的樹(shù)脂實(shí)例包括從環(huán)氧化物衍生的丙烯酸基樹(shù)脂，聚酯，聚醚和氨基甲酸乙酯，烯鍵不飽和化合物，至少有一個(gè)側(cè)丙烯酸酯基團(tuán)的氨基塑料衍生物，至少有一個(gè)側(cè)丙烯酸酯基團(tuán)的異氰酸酯，除了丙烯酸酯環(huán)氧化物的環(huán)氧樹(shù)脂，以及上述混合物和組合。本專(zhuān)利所用術(shù)語(yǔ)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。Martens的美國(guó)專(zhuān)利4,576,850披露了可用于本發(fā)明立方角單元中的交聯(lián)樹(shù)脂例子。
烯鍵不飽和樹(shù)脂包括單體及聚合物，它們含碳、氫和氧，此外還可含有氮、硫和鹵素。氧或氮原子或者兩種原子通常存在于醚，酯，氨基甲酸乙酯，酰胺和尿素基團(tuán)中。烯鍵不飽和化合物分子量較合適的范圍為低于4,000，較佳的是酯類(lèi)化合物，它是由含脂肪族單羥基或脂肪族多羥基化合物和不飽和羧酸的反應(yīng)形成的酯類(lèi)。不飽和羧酸的例子有丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，巴豆酸，異巴豆酸，馬來(lái)酸等。
下面列出具有丙烯酸和甲基丙烯酸基團(tuán)的某些化合物實(shí)例。被列出化合物起說(shuō)明作用，并不局限于這些化合物。
(1)單功能化合物丙烯酸乙酯，丙烯酸正丁酯，丙烯酸異丁酯，丙烯酸-2-乙基己酯，丙烯酸正己酯，丙烯酸正辛酯，丙烯酸異丙冰片酯，丙烯酸四氫呋糠酯，丙烯酸-2-苯甲氧乙酯，N，N-二甲基丙烯酰胺；(2)雙功能化合物；1，4-丁二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，新戊二醇二丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，三甘醇二丙烯酸酯，和四甘醇二丙烯酸酯；(3)多功能化合物三羥甲基丙烯三丙烯酸酯，丙三醇三丙烯酸酯，戊赤蘚醇三丙烯酸酯，戊赤蘚醇四丙烯酸酯，和三(2-丙烯酰氧乙基)異氰尿酸酯。
其它烯鍵不飽和化合物和樹(shù)脂的某些典型實(shí)例包括苯乙烯，二乙烯苯，乙烯甲苯，N-乙烯吡咯烷酮，N-乙烯基己內(nèi)酰胺，一烯丙基、多烯丙基和多甲基烯丙基酯，如二烯丙基對(duì)苯二甲酸酯和二烯丙基己二酸酯，以及羧酸酰胺，如N，N-二烯丙基己二酰二胺。
可與丙烯酸化合物摻合的光聚合引發(fā)劑實(shí)例包括下述代表性的引發(fā)劑苯偶酰，鄰苯甲酸甲酯，苯偶姻，苯偶姻乙醚，苯偶姻異丙醚，苯偶姻異丁醚等，二苯甲酮/叔胺，乙酰苯(如2，2-乙氧基乙酰苯)，苯偶酰甲基酮縮醇，1-羥基環(huán)己基苯基酮，2-羥基-2-甲基-1-苯丙基-1-酮，1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙基-1-酮，2-芐基-2-N，N-二甲基氨基-1-(4-嗎啡代苯基)-1-丁酮，2，4，6-三甲基苯甲?；交⒀趸?，2-甲基-1-4-(甲基硫代)苯基-2-嗎啡基-1-丙酮等。這些化合物可單獨(dú)使用或結(jié)合使用。
陽(yáng)離子可聚合材料包括含環(huán)氧和乙烯醚功能基團(tuán)的材料，但并不局限于這些材料。這些體系可用鎓鹽引發(fā)劑進(jìn)行光引發(fā)，如三芳基巰和二芳基碘鎓鹽。
用于立方角單元的較佳聚合物包括聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和交聯(lián)丙烯酸酯，例如多功能丙烯酸酯或環(huán)氧化物和摻有單功能和多功能單體的丙烯酸酯化的(acrylated)氨基甲醇乙酯。這些聚合物因下述一種或多種原因而被優(yōu)選出熱穩(wěn)定性，環(huán)境穩(wěn)定性，透明性，從工具或塑模中極佳脫模性，和能夠容納反射涂層。
如上所述，界接層所用的聚合物材料可與立方角單元所用的聚合物相同，只要讓界接層厚度保持最低厚度。界接層最好實(shí)際上是扁平的，以致于在立方體和主體層之間有較佳的界面。在立方體和界接層之間要避免孔洞和/或界面粗糙性，從而當(dāng)光由此被反射時(shí)，反光薄片可呈現(xiàn)出最佳亮度。良好界面可防止反射光在傳播中發(fā)生折射。在大多數(shù)情況下，界面層與立方角單元是一體化的?！耙惑w化”指界接層和立方角由一種聚合材料形成，而并不是隨后結(jié)合在一起的兩種不同聚合層。立方角單元和界接層所用材料的折射指數(shù)與主體層材料的折射指數(shù)可不同。盡管希望界接層用類(lèi)似于立方體材料所用的聚合物，界接層也可以用柔軟聚合物制成，如在主體層中所用的柔軟聚合物。
主體層是由易彎曲、卷曲、撓曲、整合或伸展的低彈性模量聚合物構(gòu)成。彈性模量較適宜的是低于5×108帕斯卡，更合適的是低于3×108帕斯卡。一般來(lái)講，主體層聚合物玻璃化溫度低于50℃。較佳地，這種聚合物能在立方體上所處溫度條件下保持其物理上完整性。這種聚合物的Vicate軟化溫度超過(guò)50℃是有利的。較佳地，這種聚合物線性模塑收縮率低于1％。用于主體層中的較佳聚合材料應(yīng)耐紫外光輻照降解，以便可將這種反光薄片戶(hù)外長(zhǎng)期應(yīng)用。主體層所用的聚合物的實(shí)例包括氟代聚合物，例如聚氯三氟乙烯，如Kel-F800TM，明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M產(chǎn)品；聚(四氟乙烯-合-六氟丙烯)，如Exac FEPTM(可購(gòu)自馬薩諸塞州Brampton的Norton Performance)；聚(四氟乙烯-合-全氟烷基乙烯醚)，如Exac，PEATM(NortonPrformance)；聚(偏氟乙烯-合-六氟丙烯)，如Kynar Flex-2800TM(可購(gòu)自由賓夕法尼亞州Philadelphia的Pennwalt Corpa-tion)。
離子型乙烯共聚物如鈉鹽或鋅離子的聚(乙烯-合-甲基丙烯酸)鹽，如Surlyn-8920TM和Surlyn-9910TM(可購(gòu)自特拉華州Wilmington的E.I.duPont Nemours)。
低密度聚乙烯類(lèi)如低密度聚乙烯，線性低密度聚乙烯，和極低密度聚乙烯；增塑的乙烯基鹵代聚合物，如增塑聚氯乙烯；聚乙烯共聚物包括酸性功能聚合物，如聚(乙烯-合-丙烯酸)和聚(乙烯-合-甲基丙烯酸)，聚(乙烯-合-馬來(lái)酸)，和聚(乙烯-合-富馬酸)；丙烯酸功能聚合物，如聚(乙烯-合-烷基丙烯酸酯)，其中烷基是甲基，乙基，丙基，丁基等，或者CH3(CH2)n-，其中n是0-12，和聚(乙烯-合-乙烯乙酸酯)；和脂肪族和芳香族聚氨酯由下述單體(1)-(3)衍生出(1)二異氰酸酯，如二環(huán)己基甲烷-4，4′-二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，1，6-亞己基二異氰酸酯，環(huán)己基二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯，和這些二異氰酸酯的組合，(2)聚二醇，如聚戊二烯亞戊基己二酸乙二醇，聚四亞甲基醚乙二醇，聚乙二醇，聚乙酸內(nèi)酯二醇，聚-1，2-丁烯氧化物乙二醇，以及這些聚二醇的組合，和(3)鏈補(bǔ)充劑，丁二醇或己二醇。商品聚氨酯包括PN-04或3429(新罕布什爾州Seabrook的Morton International Inc.)或X-4107(俄亥俄州Cleveland的B.F.Goodrich Company)。
上述聚合物的組合也可用于主體部分的主體層中。用于主體層的較佳聚合物包括含有羧基基團(tuán)或羧酸酯單元的乙烯共聚物，如聚(乙烯-合-丙烯酸)，聚(乙烯-合-甲基丙烯酸)，聚(乙烯-合-乙烯醋酸酯)；離子交聯(lián)乙烯共聚物；增塑聚氯乙烯；和脂肪族氨基甲酸乙酯。由于下述一種或多種原因而優(yōu)選這些聚合物合適機(jī)械性能，對(duì)界接層的良好粘合，透明性和環(huán)境穩(wěn)定性。
在一個(gè)實(shí)例中，其中含有聚碳酸酯立方角單元和/或聚碳酸酯界接層，和一個(gè)含有聚乙烯共聚物(例如聚(乙烯-合-(甲基)丙烯酸)，聚(乙烯-合-乙烯乙酸酯)或聚(乙烯-合-丙烯酸酯))的主體層，在主體層和界接層之間或主體層和立方角單元之間加上薄連接層(未表示出)可改善這些層之間界面粘合?？稍谥黧w層被層壓于界接層上或壓在立方角單元上之前，將連接層施涂在主體層上，可以以薄涂層形式，利用下述化合物進(jìn)行施涂如有機(jī)溶液中脂肪族聚氨酯，例如PermuthaneTMU26-248溶液，(馬薩諸塞州Peabod的Permuthane Company的商品)；Q-thaneTMQC-4820(新罕布什州Seabrook的K.J.Quin and Co.，Inc.)；脂肪族聚氨酯水溶性分散體，如NeoRezTMR-940，R-9409，R-960，R-962，R-967和R-972(馬薩諸塞州Wilmington的ICI Resins US的商品)；丙烯酸聚合物水溶性分散體，如NeoCrylTMA-601，A-612，A-614，A-621和A-6092(馬薩諸塞州Wilmington的ICI ResinsUS)；或者丙烯酸烷基酯和脂肪族氨基甲酸乙酯共聚物水溶性分散體，如NeoPaoTM，R-9000(薩諸塞州Wilmington的ICI ResinsUS)。此外，可用諸如電暈式等離子體處理的放電法進(jìn)一步改善連接層與主體層或者連接層與界接層或與立方角單元的粘合情況。
可將著色劑、紫外吸收劑、光穩(wěn)定劑、自由基消除劑或抗氧劑、加工助劑如抗粘結(jié)劑、脫模劑、潤(rùn)滑劑及其它添加劑添加到主體部分或立方角單元。當(dāng)然，選擇的特定著色劑取決于薄片所需的顏色。典型的著色劑添加量為約0.01到0.5％(重量)。典型的紫外線吸收劑添加量為約0.5到2.0％(重量)。紫外吸收劑實(shí)例包括苯并三唑的衍生物，如TinuvinTM327，328，900，1130，Tinuvin-PTM(紐約州Ardsley的Ciba-Geigy Corporation商品)；二苯甲酮的化學(xué)衍生物，如UvinulTM-M40,408，D-50(新澤西州Clifton的BASF Cor-poration商品)；SyntaseTM230，800，1200(賓夕法尼亞州Pitts-burgh的Neville-Organics，Inc.商品)；或者二苯基丙烯酸酯化學(xué)衍生物，如UvinulTM-N35，539，(新澤西州Clifton的BASF Cor-poration.商品)?？墒褂玫墓夥€(wěn)定劑包括受阻胺類(lèi)，其典型含量為約0.5到2.0％(重量)。受阻胺光穩(wěn)定劑實(shí)例包括TinuvinTM-144，292，622，770和ChimassorbTM-944(都是紐約州Ardsley的Ciba-Geigy Corp.商品)。自由基清除劑或抗氧劑典型用量約0.01-0.5％(重量)。合適的抗氧劑包括受阻酚醛樹(shù)脂，如IrganoxTM-1010，1076，1035或MD-1024，或IrgafosTM-168(紐約州Ardsley的Ciba-Geigy Corp.商品)。為了改善樹(shù)脂加工性，可添加少量其它加工助劑，通常其含量占聚合物樹(shù)脂量1％以下?？捎玫募庸ぶ鷦┌ㄖ咀艴ヮ?lèi)，或者脂肪族酰胺(可購(gòu)自康尼狄克州Norwalk的Glyco Inc.)，硬脂酸金屬鹽(可購(gòu)自新澤西州Hoboken的HenkelCorp.)或者Wax ETM(新澤西州Somerville的Hoechst CelaneseCorporation商品)。
本發(fā)明立方角反光薄片可按下述步驟制作，(a)用彈性模量大于16×108帕斯卡的透光材料形成多重立方角單元；和(b)將主體層與多重立方角單元固定，其中的主體層含有彈性模量低于7×108帕斯卡的透光材料?？梢园凑罩谱髁⒎浇潜∑脑S多已知(或今后發(fā)現(xiàn)的)方法實(shí)施步驟(a)和(b)，例如可參閱美國(guó)專(zhuān)利3,689,346、3,811,983、4,332,847和4,601,861，不同之處在于，用高彈性模量聚合物來(lái)形成立方角單元，用低彈性模量聚合物形成主體層。可將主體層直接固定到立方角單元的基部，或者通過(guò)界接層將主體層固定到立方角單元。如上所述，最好使界接層保持最低厚度，而且界接層最好由高彈性模量聚合物制成。
下述實(shí)施例將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)清楚地認(rèn)識(shí)到，盡管這些實(shí)施例用于闡述說(shuō)明，但是本發(fā)明范圍并不受特定的組分和用量以及其它條件的過(guò)份限制。
實(shí)施例實(shí)施例1(對(duì)比例1)將熔融聚碳酸酯樹(shù)脂(MakrolonTM，2407，由賓夕法尼亞州Pittsburgh的Mobay Corporation供應(yīng)的商品)澆注到帶有微立方棱鏡凹口的加熱微結(jié)構(gòu)鎳具上，凹口深度約86微米(0.0034吋)。配對(duì)立方角單元的光軸與主槽口傾斜4.31度，用這種配對(duì)立方角單元形成微立方凹口，在Szczech的美國(guó)專(zhuān)利5,138,488中有一般性敘述。鎳具厚度508微米(0.020吋)，加熱鎳具到215.6℃(420°F)。為了復(fù)制微立方凹口，將溫度287.8℃(550°F)的熔融聚碳酸酯注入到鎳具上，壓力約1.03×107－1.38×107帕斯卡(1500-2000psi)，時(shí)間約0.7秒。在填充立方凹口同時(shí)，在鎳具上的連續(xù)界接層處沉積額外的聚碳酸酯，它的厚度約51微米(0.002吋)。事先擠壓出的厚43微米(0.0017吋)、沖擊改性過(guò)的連續(xù)聚甲基丙烯酸甲酯主體層膜(Plexiglass 60％VO-45和40％DR-1000，由賓夕法尼亞州Philadelphia的Rohm and Haas Company供應(yīng)商品)再層壓到連續(xù)性聚碳酸酯界接層上，表面溫度約190.6℃(375°F)。帶有層壓的聚碳酸酯和聚(甲基丙烯酸甲酯)主體層的刀具再于室溫空氣下冷卻18秒鐘至溫度71.1-87.8℃(160-190°F)，讓層壓材料固化。再?gòu)奈⒔Y(jié)構(gòu)刀具取下層壓樣品。
實(shí)施例2第二個(gè)樣品按實(shí)施例1所述步驟制備，不同之處是主體層是事先擠壓出的厚79微米(0.0031吋)的連續(xù)性聚(乙烯-合-丙烯酸)膜(PrimacorTM3440，材料由Dow Chemical Company，Midland，Michigan提供)。為了促進(jìn)該膜粘合到聚碳酸酯表面，涂上脂肪族聚氨基甲酸乙酯底層。底層(Q-ThaneTMQC-4820，由新罕布什州Seabrook的K.J.Quinn and Co.，Inc.提供)以溶劑形式進(jìn)行涂布，形成最終干厚度約2.5微米(0.0001吋)的底層。實(shí)施例3第三個(gè)樣品按實(shí)施例1所述步驟制備，不同之處是主體層是事先擠壓出的厚71微米(O.0028吋)的聚氨基甲酸乙酯主體層(MorthaneTMPNO3，由新罕布什Seabrook的Morton International提供)。
表1列出了實(shí)試?yán)?-3估價(jià)的層壓樣品的主體層材料的彈性模量。按照ASTM D882-75b用Sintech1靜態(tài)稱(chēng)量恒速握力間隔試驗(yàn)機(jī)測(cè)彈性模量，試驗(yàn)機(jī)是由明尼蘇達(dá)州Eden Prairie的MTSSystems Corp.生產(chǎn)。所有樣品的立方體和界接層所用的聚碳酸酯彈性模量是20.0×108帕斯卡(29.1×104psi)。
表1
實(shí)施例1-3樣品的表觀彎曲模量用TaberTMV-5剛性試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，該儀器由紐約州North Tonawanda的Taber InstrumentCorp制造。按照ASTM D747-84a進(jìn)行計(jì)算。表2列出其結(jié)果。
實(shí)施例1-3樣品還試驗(yàn)了彎曲到曲率半徑9.52微米(0.375吋)引起的光程差(OPD)。采用相移Twyman-Green干涉儀(亞利桑那州Tucson的WYKO Corporation制造)在波長(zhǎng)633納米處測(cè)量OPD。OPD提供了波陣面被立方角單元反射時(shí)，表征波陣面畸變的手段。光學(xué)畸變的增加意味著反射光的分散或直接轉(zhuǎn)變成傅立葉光學(xué)(fourier optics)發(fā)散曲線(divergence profile)(例如，參見(jiàn)″TheNew Physical Optics NotebookTutorials in Fourier Optics″，Reynolds，DeVelis，Parrent，and Thompson，SPIE Press1989)。對(duì)于給定形變，使OPD波陣面畸變降低的樣品或結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。
在代表三種實(shí)施例的樣品中選出三種立方角單元。在沿與主槽相平行的軸進(jìn)行彎曲之前和之后，測(cè)量三種立方角中每一種的OPD與波長(zhǎng)數(shù)的關(guān)系。再微分OPD結(jié)果，得到僅與三種立方角中每一例的彎曲相關(guān)的OPD，平均差分結(jié)果，得到與每種樣品彎曲相關(guān)最終平均OPD。采用OPD的峰谷比(P-V)和均方根(RMS)來(lái)表征波陣面畸變。表2列出P-V和RMS OPD。
表2
a.與彎曲至曲率半徑9.52微米(0.375吋)相關(guān)的OPD變化。
表2數(shù)據(jù)說(shuō)明，采用較低模量主體層薄膜和高彈性立方角材料可得到柔性很強(qiáng)的層狀材料。令人驚奇的是，與高模量主體層的常規(guī)層狀物相比較，對(duì)于給定的畸變，所得到的易彎曲層狀物的其光學(xué)性能降低程度小得多。
在本發(fā)明主旨和范疇之內(nèi)，可對(duì)本發(fā)明作各種修改和改動(dòng)。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并不局限于上述說(shuō)明，本發(fā)明受下述權(quán)利要求的限制條件及任何對(duì)等條件的限制。
權(quán)利要求
1.一種反光物體，其特征在于，含有主體部分，該部分包括彈性模量低于7×108帕斯卡的透光聚合材料的主體層；和從主體部分第一側(cè)面突出的多重立方角單元，立方角單元含有彈性模量高于16×108帕斯卡的透光聚合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的反光物體，其特征在于，主體部分包括厚度0-150微米范圍的界接層，它由彈性模量大于16×108帕斯卡的透光聚合材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的反光物體，其特征在于，界接層厚度范圍1-100微米。
4.如權(quán)利要求2-3所述的反光物體，其特征在于，立方角單元和界接層由彈性模量大于18×108帕斯卡的聚合物構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1-4所述的反光物體，其特征在于，主體層厚度約20-1000微米，立方角單元的高度約60-180微米。
6.如權(quán)利要求1所述的反光物體，其特征在于，立方角單元含有彈性模量大于18×108帕斯卡的透光聚合材料，主體層含有彈性模量低于5×108帕斯卡的透光聚合材料。
7.如權(quán)利要求1-6所述的反光物體，其特征在于，立方角單元含有彈性模量大于20×108帕斯卡的透光聚合材料，主體層含有彈性模量低于3×108帕斯卡的透光聚合材料。
8.如權(quán)利要求1-7所述的反光物體，其特征在于，立體層含有由選自下組的聚合物聚(乙烯-合-丙烯酸)，聚(乙烯-合-甲基丙烯酸)，聚(乙烯-合-乙烯醋酸酯)，離子型乙烯共聚物，和脂肪族氨基甲酸乙酯；立方角單元含有選自下組的聚合物聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，和交聯(lián)丙烯酸酯。
9.如權(quán)利要求1-8所述的反光物體，其特征在于，主體層含有聚(乙烯-合-丙烯酸)或聚(乙烯-合-甲基丙烯酸)，和立方角單元含有聚碳酸酯。
10.制備反光物體的方法，其特征在于，該法包括(a)用彈性模量大于16×108帕斯卡的透光材料形成多重立方角單元；和(b)將主體層固定到多重立方角單元，其中主體層含彈性模量低于7×108帕斯卡的透光材料。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括用彈性模量大于16×108帕斯卡的透光材料形成界接層；和將界接層固定于立方角單元，使界接層位于立方角單元和主體層之間。
全文摘要
反光物(10)包括主體部分(14)和從主體部分(14)背面突出的多重立方角單元(12)。主體部分(14)包括彈性模量小于7×10
文檔編號(hào)G02B5/124GK1133635SQ94193853
公開(kāi)日1996年10月16日 申請(qǐng)日期1994年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月20日
發(fā)明者K·L·史密斯, T·J·黃, J·C·科德?tīng)?申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司