專利名稱：閃閃發(fā)光的立方體角逆反射片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種立方體角逆反射片，該反射片暴露在光線下時閃閃發(fā)光。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術逆反射片的特征在于它將大量的入射光線反射回光源的能力。這種獨特的能力推動了逆反射片在要求在夜間能被看到的標志、路障、錐形交通路標、衣服和其它物品上的廣泛運用。逆反射片將提高貼逆反射片的制品的醒目性，特別是在夜間。
非常普通的逆反射片利用立方體角單元陣列反射光線。

圖1和圖2說明這種逆反射片的實例，通常用數(shù)字10表示。立方體角單元12的陣列從片體部分14的第一側面(即后側)凸起，片體部分包括片體層18(在此項技術中也被稱為覆蓋層)，還可以包括接合層16。光線通過前表面21進入立方體角逆反射片10，然后通過片體部分14照射在立方體角單元12的平面22上，如箭頭23所示按入射方向返回。
圖2展示立方體角單元12的背面，其中每個立方體角單元12都呈三面棱鏡的形狀，該棱鏡有三個暴露的平面22。已知的陣列中立方體角單元12通常是由三組平行的V形槽25、26和27定義的。在每條槽中毗鄰立方體角單元12的毗鄰平面22形成外二面角(二面角是由兩個相交平面形成的角)。沿著陣列中的每條槽這個外二面角都是恒定的。對于過去生產的各種各樣的立方體角陣列(包括在下面的段落中引證的專利所揭示的那些陣列)全是這種情況。
定義每個獨立的立方體角單元12的平面22本質上通常是彼此垂直的，就象房間的一個角。內二面角(即在每個獨立的立方體角單元12上的平面22之間的夾角)通常是90°。但是，正象在此項技術中已知的那樣，這個內角可以稍微偏離90°，參閱授權給Appeldorn等人的美國專利第4,775,219號。盡管每個立方體角單元12的頂點24可以垂直地對準其底面中心(例如，參閱美國專利第3,684,348號)，但是該頂點也可以象在授權給Hoopman的美國專利第4,588,258號所揭示的那樣偏離該中心。在美國專利第5,138,488、4,066,331、3,923,378、3,541,606號和Re29,396中揭示了立方體角的其它構型。
盡管已知的立方體角逆反射片有各種各樣的構型可以提供非常有效的夜間逆反射性，并因此提供非常有效的夜間醒目性，但是已知的逆反射片在白天的照明條件下其醒目性略受限制。這是因為在白天條件下反射光線在周圍的環(huán)境光線中不易辨認。因此，已采取其它措施以提高白天的醒目性，包括在逆反射片中添加熒光染料，參閱美國專利第5,387,458和3,830,682號?；蛘?，象在授權給Coderre的美國專利第5,272,562號所揭示的那樣，將不透明的白色顏料顆粒分散在立方體角單元的正面。盡管目前已知的技術對提高逆反射片白天的醒目性是非常有效的，但是它們的缺點在于為了提高醒目性必須添加另一種組份，即染料或顏料。
本發(fā)明的概述為了提高逆反射片在白天的醒目性，本發(fā)明提供一種截然不同的新途徑。本發(fā)明并非象現(xiàn)有技術那樣采用熒光染料或鮮亮顏料，而是通過使逆反射片具有吸引目擊者注意力的閃光效果來增強醒目性。簡單地說，本發(fā)明是一種逆反射片，該逆反射片包括一立方體角單元陣列，其中立方體角單元在陣列中的排列使該逆反射片在被光線照射時閃閃發(fā)光。正象在下面將要詳細介紹的那樣，不管是否已將密封膜粘接到立方體角單元陣列上，這種閃光效果都是顯著的。
在此使用的術語“閃光”或“閃閃發(fā)光”都是指作為截然不同的光點出現(xiàn)的多重不連續(xù)的亮光區(qū)，當光線照射在逆反射片上時每個光點通常都可以被觀察者的肉眼看到，但是當入射光源相對逆反射片的角度、觀察角、逆反射片的方位或這些因素的組合發(fā)生變化時，這些光點消失即變成不能被同一觀察者的肉眼看到。例如，一些光點可能呈紫色，而另一些可能顯示桔紅、綠、黃或在可見光譜中的任何其它顏色。
在一些實施方案中，當光線照射到正面或背面時在反射片的正面和背面都可以看到閃光效果。在陽光下觀察時，這種閃光效果尤為顯著。閃光效果從正面以-90°至+90°的觀察角(偏離沿平坦樣品法線延伸的入射角(0°)的角度)可以看到。在從背面偏離法線即0°的入射角觀看時本發(fā)明的逆反射片也可以閃閃發(fā)光。即使入射角偏離該反射片的垂線，在所有的角度觀看閃光效果也還是顯著的。當樣品旋轉360°時，可以始終看到閃光。在旋轉期間，一些光點消失、但另一些光點出現(xiàn)。這提供一寬廣的角度范圍，在這個角度范圍內來自不同的立方體角的光線連續(xù)的“閃爍”，導致閃光現(xiàn)象。本發(fā)明的逆反射片基本上是在所有的可能的照明和視角的條件下、在所有的組合中都能閃光的逆反射片。
這種閃光增強了薄片白天的醒目性，并在一定程度上提高了它在夜間的醒目性。這種閃光為逆反射片增添了美學感染力，這對于生產諸如產品識別符之類的圖象可能是有用的。在下面的詳細說明中將更詳細地介紹這些優(yōu)點和其它內容。
附圖簡要說明圖1是現(xiàn)有技術的逆反射片10的剖面圖。
圖2是圖1所示現(xiàn)有技術的逆反射片10的底部視圖。
圖3是可能在本發(fā)明的逆反射片中使用的立方體角單元30的等距圖。
圖4是依據(jù)本發(fā)明的逆反射片60的底部視圖。
圖5是沿圖4的5-5線截取的逆反射片60的剖面圖。
圖6是逆反射片60的底部視圖，表明頂端和從參考面到凹槽交叉的高度。
圖7是沿圖5的7-7線截取的逆反射片60的剖面圖。
圖8是依據(jù)本發(fā)明的逆反射產品61的剖視圖，該產品有一密封膜63被固定在逆反射片60的背面。
圖9是逆反射產品61的主視圖，說明封口圖案，該圖案可以用于在立方體角單元30后面(圖8)形成氣密的密封艙65(圖8)。
圖10說明安全背心69，在該背心的外表面70上有本發(fā)明的閃閃發(fā)光的逆反射片61。
圖11是一示意圖，說明怎樣通過在層壓裝置71中加熱和/或加壓將逆反射片10制成依據(jù)本發(fā)明的閃閃發(fā)光的逆反射片。
圖12是為了生產依據(jù)本發(fā)明的閃閃發(fā)光的逆反射片60使逆反射片10承受加熱和/或加壓作用的另一種方法的示意圖。
圖13是模具79的頂視圖，該模具可以用于生產依據(jù)本發(fā)明的閃閃發(fā)光的逆反射片。
圖14是依據(jù)本發(fā)明制作逆反射片60的第二種技術的示意圖，該項技術將借助模具79澆鑄。
圖15是有圖象的逆反射片101的主視圖，該逆反射片分閃光區(qū)102和非閃光區(qū)103。
圖16a是可以在閃光薄片上產生圖象的插入物104a的側視圖。
圖16b是可以在閃光薄片上產生圖象的插入物104b的側視圖。
本發(fā)明的詳細敘述在實踐本發(fā)明時，提供一逆反射片，該逆反射片能在白天的照明條件下呈現(xiàn)閃光效果，在夜間或逆反射照明條件下(盡管沒有達到同樣顯著的程度)也能如此。閃光效果可以使薄片具有良好的日間亮度(brightness)或借助標準化試驗(ASTME1349-90)測量的明度(lightness)，其中明度是用亮度系數(shù)Y(LFY)表示的。本發(fā)明的無色透明的薄片的LFY值可以達到38或更高，甚至達到55或更高。當然，LFY值可能是不同的，這取決于閃光片的顏色。此外，LFY值可以比較高，這取決于在閃光片中存在的紋理或圖案的多寡。因為閃光片以無法檢測的角度反射大量的的光線，由ASTME1349-90(0/45°或45/0°)強制執(zhí)行的測量幾何學拒絕檢測閃光產生的絕大部分明度。當薄片直接在陽光下觀察時，該薄片每平方厘米可以顯示至少10個光點，優(yōu)選至少50個光點。在陽光下直接觀察時每平方厘米的光點數(shù)通常在少于250/cm2。閃光并非象在閃光技術中所做的那樣通過在薄片或涂層中摻入金屬顆?；蛐跗瑏韺崿F(xiàn)的，參閱美國專利第5,470,058、5,362,374、5,276,075、5,202,180、3,988,494、3,987,229、3,697,070、3,692,731和3,010,845號，而是通過全然不同的新方法實現(xiàn)的，即借助立方體角單元按新的幾何排列取向來實現(xiàn)。
在這種新幾何排列的優(yōu)選實施方案中，在立方體角單元陣列中至少一組平行槽內的毗鄰立方體角單元的表面是這樣排列的，以致在這些表面之間形成的外二面角沿著該組中至少一條凹槽變化。
在另一個優(yōu)選的實施方案中，在所有的凹槽中毗鄰立方體的表面之間的外二面角都變化到這樣的程度，以致陣列中的立方體隨機傾斜。所述“隨機傾斜”指的是在逆反射片中的立方體相對基準平面以不重復的方式傾斜，其中基準平面可以是逆反射片放平時的正面。當立方體的光軸不垂直于基準平面時就認為立方體是“傾斜的”?！肮廨S”通常被理解為從立方體的頂點向立方體內部延伸并與立方體的每條從該頂點延伸出來的棱邊形成相等角度的一條線。換言之，光軸是借助三個平面相交定義的一條直線，其中每個平面平分由立方體角單元的三個平面形成的三個二面角之中的一個二面角。所有過去已知的逆反射片都具有按預定的重復圖案排成整個陣列的立方體角單元。如果將已知的立方體角逆反射片看作是一支以整齊的步伐行進的軍隊，那么隨機取向的逆反射片就象喝醉酒的軍隊，其中每個立方體角單元代表一個獨立的士兵，在行進時搖搖晃晃并可能彼此碰撞。
圖3說明立方體角單元30，該單元在本發(fā)明的逆反射片(60，圖4)和現(xiàn)有技術的逆反射片(10，圖1)中是有用的。如圖所示，立方體角單元30是一個具有三個相互垂直的且相交于該單元頂點34的面31a、31b、31c的實體。立方體角單元的底邊35通常是直線并且在一個定義該單元30底面36的平面內。立方體角單元30還有一中心軸線即光軸37，該軸線是由側面31a、31b和31c定義的內角的三等分線。光軸可以垂直于底面36，也可以象在授權給Hoopman的美國專利第4,588,258號和授權給Szczech的美國專利第5,138,488號中介紹的那樣是傾斜的。當入射到底面36上的光線在內部從第一側面31a反射到第二側面31b，再反射到第三側面31c，然后再通過底面36朝光源法線返回時，逆反射就可以發(fā)生。除了象在Hoopman的專利中所揭示的那種由具有三角形底平面的三面角錐定義的單個立方體角之外，立方體角單元還可以是由矩形底面、兩個矩形側面和兩個三角形側面定義的，以致每個結構有兩個立方體角，每個立方體角諸如在授權給Nelson等人的美國專利第4,938,563號中所揭示的，還可以具有任何其它立方體角形狀(參閱授權給Nelson等人的美國專利第4,895,428號)。
圖4表示結構表面，即立方體角片60的背面，該表面包括一個單層的立方體角單元30(類似于圖3所描繪的單元)的陣列。每個立方體角單元30在底邊35都與毗鄰的立方體角單元相遇但未必相連。該陣列包括三組大體平行的凹槽45、46和47。在毗鄰立方體角單元30的側面31之間的外二面角(α，圖5)在陣列中沿著凹槽45-47變化。在陣列中立方體角單元隨機傾斜，并且正因為這樣，一個立方體(如立方體30a)的頂點34可能比較接近另一個頂點(如立方體30b)，而立方體30b的頂點又可能遠離另一個毗鄰的頂點(如立方體30c的頂點)。
圖5也說明一個立方體的頂點相對于另一個的位置，另外它還表示立方體的底邊35是怎樣不落在同一公共平面內的。一個立方體的底邊35可以比其它毗鄰的立方體角單元更接近或更遠離逆反射片60的前表面51。而且在同一立方體中，一條底邊35上的點可以比在另一條底邊35上的點更接近或更遠離前表面51。底邊35定義凹槽45-47中最低的點，而且由于邊35不全落在同一平面內，所以，這些凹槽沿著它們的長度具有變化的坡度。如果立方體角片有一接合層56，那么它與前表面51的間隔也是不均勻的。當立方體角單元傾斜時，每個立方體角單元的底平面36(圖3)是不平行的，而且他們不在同一平面內。許多底平面不與前表面51在同一平面內，即當薄片平放在表面上時這些底平面不平行于該薄片的前表面51。
已經(jīng)生產出包含立方體角單元的薄片，當該薄片放平時，其中一些單元的底平面不平行于片的前表面。但是，這種薄片已經(jīng)有立方體角單元陣列，該陣列由于將薄膜密封到陣列的背面(諸如下面參照圖8和圖9所討論的)或由于形成氣泡(美國專利第5,485,311號、授權給McAllister)在某些區(qū)域發(fā)生擾動或重新排列。密封線和氣泡干擾薄片的前表面和陣列中立方體角單元的取向。所以，為了本發(fā)明的目的，薄片在那些受密封線(圖8和圖9中的項64)或氣泡(311號專利的24)干擾的區(qū)域中不被看作是“平放的”。在本發(fā)明的薄片中底平面36(圖3)可以相對基準平面(即薄片平放時的前表面)偏置某個角度，該角度在0°至90°范圍內。平放時相對薄片的前表面傾斜的底平面通常與前表面形成一大約1°至10°的角度。
圖5還表示外二面角α，該角度定義毗鄰的立方體角單元30的面31之間的角度(圖4)。角度α可以在一個大體平行的凹槽組中沿著一些或全部凹槽變化，也可以在兩個大體平行的凹槽組中沿著一些或全部凹槽變化，還可以在陣列的全部三個凹槽組中沿著一些或全部凹槽變化。在立方體角單元隨機傾斜的陣列中，角度α基本上在整個閃光陣列中在毗鄰立方體角單元的毗鄰面當中隨機變化。角度α可以從0°變化到180°，但對于毗鄰立方體的面之間的二面角平均變化范圍從大約35°到115°。
圖6說明頂點34和凹槽交點距薄片的前表面51(圖5)的一些典型距離。在陣列左上角的立方體角單元具有與前表面51的間隔為350微米的頂點。而從左上角數(shù)第四個立方體具有335微米頂點高度。因此，在彼此相當接近的立方體之間頂點高度有15微米的差異。通常立方體角單元的平均高度從大約20微米至500微米，更典型的是從大約60微米至200微米。對于大約60至200微米高的立方體角單元，毗鄰頂點之間的高度變化通常是大約0至60微米，平均大約1至40微米，更典型的是平均5至25微米，而優(yōu)選平均不超過50微米。對于這種立方體毗鄰凹槽交點之間的高度變化通常大約是0至100微米，平均大約3至50微米，而優(yōu)選平均不超過60微米。就本文的目的而言，“谷底”被定義為在立方體角陣列中V型槽的交點。
片體部分54(圖5)中的片體層58(圖5)通常具有大約20至1200微米的平均厚度，并且優(yōu)選的是大約50至400微米。非必選的接合層56(圖5)優(yōu)選保持在最小厚度，從0至小于大約100微米。
在圖4-6所示的立方體角單元陣列中，凹槽組45、46和47被表示成平行的。但是，同組凹槽不平行也在本發(fā)明的范圍內。一些凹槽可以是平行的，而另一些則不平行。一些凹槽可以在薄片的某些區(qū)域中平行于同一凹槽組的毗鄰凹槽，但也可以與那些凹槽相交或重疊。在這種情況下，立方體角單元可能彼此堆積。只要有兩條或多條凹槽大體上彼此平行地朝同一方向延伸，不管凹槽在其它點上是否有交叉、重疊、收斂或發(fā)散，都將這些凹槽看作是“大體平行的”。
圖7表示立方體角單元與某個平行于逆反射片的前表面51(圖5)的平面相交。如圖所示，該平面與立方體角單元相交，產生橫截面積不同的三角形62。一些立方體可能傾斜到這樣的程度，以致相交平面僅僅通過它的頂部，導致小三角形截面，反之矗立的立方體與該平面相交導致的三角形就比較大。因此，即使在陣列中的立方體角單元可以具有相似的尺寸，但是由于立方體相對于基準平面傾斜，在如所述相交時它們產生的三角形的尺寸可能是隨機的。
圖8表示逆反射產品61，該產品有配置在立方體角單元30背面上的密封膜63。該密封膜借助許多焊封線64越過立方體角單元30層粘接到薄片60的片體層58上。粘接圖案產生許多不透氣的密封艙65，該密封艙保持立方體/空氣界面并阻止潮氣與污物與立方體角單元背面接觸。為了防止逆反射性損失，保持立方體/空氣界面是必要的。
可以利用已知技術將密封膜粘接到逆反射片上，例如參閱美國專利第4,025,159號。焊封技術的實例包括射頻焊封、熱融合、超聲焊封和粘接劑粘合。在將密封膜涂敷到逆反射片的背面上時，必須相當注意密封膜的組成和物理性質。密封膜必須牢牢地粘接在逆反射片上，而且它不應當包含可能對逆反射產品的逆反射性或外觀產生不利影響的成分。例如，密封膜不應當包含可能滲出與立方體角單元接觸的成分(如染料)。密封膜通常包括熱塑性材料，因為這種材料適合借助比較簡單通用的熱技術熔融。
射頻(RF)焊接利用射頻能量給聚合物加熱來完成焊封。在將射頻場施加給帶極性基團的熱塑性聚合物時，極性基團隨著射頻轉換取向的趨勢決定了RF能量被吸收并被轉化成動力學運動的程度。動能作為熱量傳導給整個聚合物分子，而且如果施加足夠的RF能量，將足以使聚合物升溫、軟化。關于RF焊封的詳細討論在美國專利申請第08/472,444號(1995年6月7日申請)和文章“RF Welding and PVC Other ThermoplasticCompounds”(作者J.Leighton,T.Brantley和E.Szabo,ANTEC1992,pp724-728)中可以找到。
密封膜還可以通過熱融合固定到逆反射片上，這項技術涉及在熱模具或熱臺板表面之間將熱塑材料擠壓到一起。接觸點形成需要的焊封圖案。在熱模具或熱臺板將熱塑材料擠壓到一起時，接觸到的聚合物區(qū)域熔融并且聚合物分子趁熱流動到一起，在冷卻時形成熔融粘接。
一種替代射頻焊接和熱融合的方法是超聲焊接。超聲焊接是一種將在喇叭和砧鐵之間的兩種材料粘接起來的技術。喇叭以超聲頻率振動，通常在單元20,000-40,000Hz范圍內。將壓力施加在立方體角片和密封膜上，并且振動能作為熱耗散。摩擦加熱使聚合物分子軟化，在逆反射片和密封膜之間形成熔融粘接。喇叭和砧鐵放在適當?shù)奈恢茫员銓⒓訜岫ㄎ辉诖辰拥膮^(qū)域。定位加熱保證粘接材料在非常小的區(qū)域中軟化和熔融，從而有助于使周圍材料因受熱造成的損壞最小。
軟化范圍寬廣的無定形材料采用超聲焊接可能優(yōu)于結晶材料，因為前者傾向于更有效地耗散摩擦熱。適合至極適合超聲焊接的材料包括尼龍、聚碳酸酯、增塑的聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、熱塑性聚酯、聚丙烯和丙烯酸(酯)類聚合物。聚乙烯和含氟聚合物是不適合超聲焊接的材料實例。
超聲焊接對其它因素是敏感的，包括批間塑性差異、模塑參數(shù)變化、吸濕性、脫模劑、潤滑劑、填料、回用料、阻燃劑、顏料和增塑劑。參考下述文獻“Heating and Bonding Mechanisms in Ultrasonic Welding ofThermoplastics”，作者M.N.Tolunay,P.R.Dawson和K.K.Wang，發(fā)表在Polymer Engineering and Science,1983年9月，Vol.23,No.13,p.726；“Update on Welding:More Science,Less Art”，作者M.Rogers，發(fā)表在Plastics Technology,1981年6月，pp.56-62；“UltrasonicWelding”發(fā)表在Engineering Materials and Design,1981年4月，pp.31-34。
粘接劑粘接可以借助下述方法實現(xiàn)將粘接劑涂到立方體角片的背面，然后使密封膜與涂了粘接劑的薄片接觸。另一種辦法是在與立方體角片粘接之前用粘接劑涂覆密封膜。涂覆粘接劑基本上可以按任何需要的圖案進行，以致未涂粘接劑的區(qū)域形成圖8所示的逆反射艙65。還可以將粘接劑涂到配置在立方體角片背面的反射涂層上。有關粘接劑粘接的介紹可參閱授權給Rowland的美國專利第5,376,431號。
在逐片密封閃光片時射頻技術是優(yōu)選的，因為該方法通常是作為與單件焊封兼容的“分步重復工序”實施的。在連續(xù)焊封來自卷筒成品制作閃光片時，超聲焊接是優(yōu)選的，因為這種方法容易作為連續(xù)法實施。
圖9說明焊封圖案的實例，該圖案可以用于生產逆反射產品61。如圖所示，逆反射產品61呈條形，其長度尺寸遠遠超過寬度尺寸。粘接線64a和64b沿著逆反射片61的縱向邊緣配置，以便阻止密封膜脫粘分層63(圖8)。從粘接線64a和64b橫向朝里配置的是粘接線64c和64d，它們平行于粘接線64a和64b。在粘接線64c和64d之間延伸的是粘接線64e，這條粘接線不平行于逆反射片的縱向邊緣。粘接線64c和64e定義許多完全封閉的幾何圖案67，它們定義圖8所示的不透氣的密封艙65。幾何圖案67的表面積可以變化，通常是大約0.5至30cm2，更典型的是大約1至20cm2，例如取決于產品61的寬度。
逆反射產品61的尺寸通常是二分之一英寸(1.27cm)至三英寸(7。6cm)寬。典型的寬度是二分之一英寸(1.27cm)、四分之三英寸(1.9cm)、一英寸(2.54cm)、一又八分之三英寸(3.5cm)、一又二分之一英寸(3.81cm)、二英寸(5.08cm)、或二又四分之三英寸(7.0cm)。產品61的長度通常是大約100米，產品是成卷供應的。
還可以生產有密封膜配置其上的逆反射產品的面板。例如，面板的尺寸可以是200cm2至1000cm2。面板內的整個區(qū)域或其中某些選定的區(qū)域可以閃閃發(fā)光。
在典型的逆反射產品61中，在封閉的幾何圖案內整個區(qū)域呈現(xiàn)閃光效果，其中每個光點用數(shù)字68表示。如果需要，某些幾何圖案可以呈現(xiàn)閃光效果，而另一些則不。例如，可以有在閃光區(qū)和非閃光區(qū)之間交替的三角形67。還可以在每個幾何圖案內提供閃光區(qū)或圖象，下面將詳細介紹。盡管在每條密封線內由于立方體角單元被密封線吞沒閃光效果通常是不顯著，或極不顯著，但是，“本質上超出”密封線范圍閃光效果就非常顯著。這就是說，避開焊封作業(yè)加熱和/或加壓影響陣列中立方體角單元的地方就可以看到閃光效果。采用加熱和/或加壓的焊封作業(yè)通常不影響隔開2mm以上距離的立方體角單元，更典型的是距離密封線5mm或更遠。不管密封膜是否被粘接在立方體角單元陣列上，本發(fā)明的逆反射片都能在立方體角單元陣列上閃閃發(fā)光。
可以將反射涂層(諸如金屬鏡面反射涂層)置于立方體角單元的背面代替密封膜63(或可能又加一層)以增強逆反射，例如參閱授權給Coderre的美國專利第5,272,562號和授權給Rowland的美國專利第5,376,431號和世界專利93/14422號。金屬涂層可以借助已知技術涂覆，例如蒸汽沉積或化學沉積諸如鋁、銅、銀或鎳之類的金屬。可以將介電材料涂到立方體角單元的背面代替金屬涂層，例如參閱授權給Bingham的美國專利第4,763,985號和美國專利第3,700,305號。
盡管將金屬涂層置于立方體角單元的背面能夠減少逆反射片的日間明度，但是閃光效果可能抵銷這種減少作用。鍍過金屬的閃光樣品可以證明LFY明度值至少是10，甚至大于25。
圖10說明一種上面綴有逆反射產品61的衣物實例。該衣物可以是一件在其外表面70上綴有閃光的逆反射產品61的安全背心69。其它的可以展示本發(fā)明的逆反射產品的背心在諸如美國專利第5,478,628號、Des.281,028和Des.277,808中均有說明。其他可以綴有本發(fā)明的逆反射產品衣物實例包括襯衫、運動衫、夾克、外套、褲子、鞋、襪子、手套、皮帶、帽子、套裝、連衣裙、袋子、背包、鋼盔等。因此，在這里所用的術語“衣物”指的是供人們穿著和攜帶的經(jīng)剪裁并制作成形的任何制品，而且能夠在其外表面展示逆反射制品。
本發(fā)明的立方體角閃光片可以依據(jù)兩種技術制作。在第一種技術中，閃光的立方體角逆反射片是這樣制作的提供立方體按常規(guī)結構(即非隨機取向)排列的第一立方體角片，然后將這種薄片暴露在熱、壓力或兩者的組合之下。在第二種技術中，制作一種模具，該模具是本發(fā)明的立方體角片的陰模。然后，可以使用這種模具，以提供閃光的逆反射片。在題為“Method of Making Glittering Retroreflective sheeting”的美國專利申請第08/641,129號中介紹了制作閃光的逆反射片的方法，該申請與本申請同一天提交。
在采用第一種技術時，首先生產或以其它方式獲得立方體角單元有序排列的逆反射片。有許多專利揭示具有立方體角單元有序陣列的逆反射片，例如美國專利第5,236,751、5,189,533、5,175,030、5,138,488、5,117,304、4,938,563、4,775,219、4,668,558、4,601,861、4,588,258、4,576,850、4,555,161、4,332,847、4,202,600、3,992,080、3,935,359、3,924,929、3,811,983、3,810,804、3,689,346、3,684,348和3,450,459號。有序的立方體角陣列可以依據(jù)許多種已知方法生產，包括上一句中引證的專利所揭示的那些方法。在美國專利第5,450,235、4,601,861、4,486,363、4,322,847、4,243,618、3,811,983、3,689,346號和1995年6月7日申請的美國專利申請第08/472,444號中揭示了另一些實例。
用在非隨機取向的原料片中的立方體角單元優(yōu)選比片體部分、特別是片體層所用的材料硬的材料制作。選擇這種材料在薄片承受一定的熱量和/或壓力時允許立方體角單元傾斜，而不嚴重破壞每個立方體的形狀。施于薄片的熱量、壓力或兩者應當足以使陣列的有序結構發(fā)生充分的變化。對于非常軟的片體層，單獨加壓(即壓力高于大氣壓)或單獨加熱(即升溫至軟化溫度以上)都足以改變陣列的有序結構。
在授權給Smith等人的美國專利第5,450,235號中介紹一種具有硬立方體和軟片體層的立方體角逆反射片。正象在這篇專利中所介紹的那樣，片體部分包括片體層，該片體層包含一種彈性模量低于7×108帕斯卡的透明的聚合物材料。另一方面，立方體角單元包含彈性模量高于16×108帕斯卡的透明的聚合物材料。美國專利申請第08/472,444號還揭示許多可按照這項發(fā)明用于生產立方體角片的材料。這份專利申請規(guī)定立方體角單元的彈性模量至少比片體層的彈性模量高1×107帕斯卡；它的立方體角單元可以用彈性模量高于大約2.0×108帕斯卡(優(yōu)選高于大約25×108帕斯卡)的材料制作；片體層即表層可以優(yōu)選彈性模量低于大約13×108帕斯卡的材料制作。當由彈性模量為指定值的材料制作的立方體角片承受一定的熱量和/或壓力時，片體層軟化，使立方體在壓力作用下運動并因此相對逆反射片前表面傾斜。在采用這種結構時，理想的接合層(56，圖7)應保持最小厚度(例如，小于立方體角單元高度的百分之十)，優(yōu)選零厚度，以致立方體容易沿著它們的底邊傾斜。正象在美國專利申請第08/139,914號(1993年10月20日申請)和美國專利申請第08/472,444號(1995年6月7日申請)中所揭示的那樣，由于同樣的理由，在這項發(fā)明中還優(yōu)選立方體角沿著它們的底邊破碎。
可以依據(jù)標準化試驗ASTMD 882-75b采用靜載荷法A確定彈性模量，夾具初始間隔5英寸、樣品寬度1英寸、夾具分離器速度每分鐘1英寸。在某些情況下，聚合物可能又硬又脆，以致采用這個試驗很難精確地確定模量值(盡管容易了解它是否大于某個值)。如果ASTM的方法不完全適用，可以使用另一種被稱為“Nanoindentation Technique”的試驗。這種試驗可以利用微壓痕設備進行，例如采用UMIS2000，購自Lindfield工業(yè)技術應用物理研究所的CSIRO分部(New South Wales，澳大利亞)。采用這類設備測量帶65°錐角的錐形鉆石壓頭隨著施力大小變化的的刺入深度，直至最大載荷。在施加了最大載荷之后，讓材料以彈性方式頂著壓頭松弛。通常假定未加載數(shù)據(jù)的上半部分的梯度線性地與力成正比。Sneddon的分析提供壓力與刺入深度的彈性分量與塑性分量之間的關系(Sneddon I.N.Int.J.Eng.Sci.3,pp.47-57,1965)。出于考察Sneddon方程，可以以E/(1-V2)的形式恢復彈性模量。計算采用方程式E/(1-V2)=(dF/dhe)Fmax1/(3.3hpmaxtanθ)其中V是待測試樣的Poisson系數(shù)；(dF/dhe)是未加載曲線的上半部分的梯度；Fmax是施加的最大力；
hpmax是最大的塑性刺入深度；θ是Berkovich錐形壓頭的半錐角；以及E是彈性模量。
必要的可能是建立毫微壓痕技術的結果與ASTM方法的相關關系。
圖11說明如何以分批的方法利用加熱和/或加壓制備閃光的立方體角片。采用這項技術，可以將包含有序排列的立方體角單元的立方體角逆反射片(如逆反射片10)放在包括第一和第二施壓表面72和74的印壓機或層壓機71中。例如，層壓機可以是購自Hix公司(Pittsburg,Kansas)的Hix N-800型熱壓鑄機。
Hix N-800型層壓機具有第一施壓表面72，該表面是由金屬制成的并且可以加熱到高達500°F的溫度。第二施壓表面74是不加熱的橡膠墊。在操作時，可以非必選地將兩層剝離紙76置于表面72和74與立方體角片10之間。載體78(例如由聚酯制成的)可以放在立方體角片的前表面51上。載體78是生產逆反射片10所用方法的副產品(例如，參閱美國專利申請第08/472,444號中介紹圖4的討論部分，在該部分載體用數(shù)字28表示)，并且可以在立方體角單元由于承受加熱和/或加壓而重新排列之前保留在逆反射片上。
當有序的不閃光立方體角片和非必選的剝離紙76象圖11所示的那樣放在熱層壓機中時，該機器驅動施壓表面72和74彼此相向運動，并使有序的立方體角片在要求的溫度和壓力下保持預定的時間。如果需要，圖11中下方的剝離紙76可以省略，而且熱層壓機中下方不加熱的表面74上的圖案或圖象可以轉移到逆反射片上成為閃閃發(fā)光的圖案。可以采用真空成形機代替層壓機，例如采用購自Dayco工業(yè)公司(Miles,Michigan)、P.M.Black公司(Stillwater,Minnesota)和轉化技術公司(Goodard,Kansas)的ScotchliteTM燈加熱涂布機。
施加給立方體角片10的熱量和壓力的大小可以根據(jù)制作立方體角單元的材料變化。本發(fā)明業(yè)已發(fā)現(xiàn)，當彈性模量介于大約10×108至25×108的聚合物材料被用于立方體角單元12(和非必選的接合層16)；彈性模量介于大約0.05×108至13×108帕斯卡的聚合物材料被用于片體層18時，優(yōu)選將立方體角片加熱到大約300至400°F(150至205℃)，并且對制品施加大約7×104至4.5×105帕斯卡(10至60psi)的壓力。更優(yōu)選的是，在采用包含1wt％(基于樹脂重量)DarocurTM4265光引發(fā)劑(CibaGeigy)、由1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和雙酚A環(huán)氧二丙烯酸酯按25份∶50份∶25份的比例制作的彈性模量介于大約16×108至20×108帕斯卡之間的立方體角單元和由聚氯乙烯膜制作的彈性模量介于大約0.2×108至1×108帕斯卡的片體層時，優(yōu)選使立方體角片暴露在大約320至348°F(160至175℃)的溫度和大約1.4×105至2.8×105帕斯卡(20至40psi)的壓力下。采用彈性模量比較高的聚合物(例如高于16×108帕斯卡)，每個立方體的幾何形狀即它的內二面角通常被保持在幾度之內。
圖12表示一種連續(xù)地給逆反射片10加熱和/或加壓以生產閃光片60的方法。在這種方法中，有非必選的載體膜78配置其上的逆反射片10通過輥77和77’形成的間隙供料。如圖所示，立方體角單元12在承受來自輥77和77’的熱量和壓力之前呈非隨機的有序形態(tài)，但是在通過輥之后它們隨機傾斜，而且毗鄰的立方體角單元之間形成的二面角沿著陣列中每條凹槽變化。每個立方體角單元的底平面也不在同一公用平面內。通過輥的片60能夠產生閃光效果，反之，尚未承受充分的加熱和/或加壓的立方體角片10則不能產生這種效果。在這種連續(xù)法中使用的加熱量和/或壓力類似于在分批法中對類似的材料使用的那些參數(shù)。在加熱時輥77和77’之一或兩者可以被加熱到足以改變立方體構型的溫度。
在用于生產閃光的立方體角逆反射片的第二種技術中，可以使用閃光的立方體角片的陰模。這種模具可以由閃光的立方體角逆反射片制作，而后者是借助上述的第一種技術生產的。這就是說，可以利用隨機傾斜的立方體角單元陣列的結構表面即背面作為生產模具的圖案。例如，可以這樣完成這項工作將適當?shù)哪＞卟牧蠞茶T在隨機傾斜的立方體角單元陣列的背面上，然后讓模具材料就地硬化。然后，將當作圖案使用的隨機傾斜的立方體角片與新形成的模具分開。于是該模具就能夠生產閃光的立方體角片。
作為生產模具的一種替代方法，可以使用鉆石工具塑造立方體角單元陣列。例如，可以采用許多鉆石的切削工具來完成這項工作，其中每種工具能切削一種凹槽，該凹槽能在毗鄰立方體角單元之間形成一種符合需要的二面角。在任何一條凹槽中，凹槽的深度和毗鄰立方體角單元側面之間的角度都是由切削模具材料所用的鉆石切削工具的輪廓確定的。
為了制備具有立方體角單元且在毗鄰立方體角單元之間的二面角沿著凹槽變化的模具，必要的是確定能切削第一種所需的二面角的鉆石切削工具的位置，將它插入模具材料并切削出凹槽部分，該凹槽從一個凹槽交點向毗鄰的凹槽交點延伸。然后從模具材料上取下工具，并且該鉆石切削工具被能沿著該凹槽切削下一種所需的二面角的工具替代。然后，將新選的工具在延續(xù)的凹槽中定位在盡可能接近第一切削工具結束切削的位置。然后，用第二切削工具繼續(xù)切削凹槽，直至達到下一個凹槽交點。然后，從模具材料上取下第二切削工具，用能切削第三種所需的二面角的工具替代它，準備切削下一個凹槽部分。繼續(xù)用這種方法切削出該凹槽的長度。在完成了第一條凹槽之后，以同樣的方式采用各種各樣的切削工具和漸進式切削，切削出下一條即毗鄰的凹槽，直至平行(或大體平行)的凹槽的數(shù)量達到要求為止。
在完成第一組凹槽之后，調整鉆石切削工具，以使第二組平行槽可以被切削成與第一組槽相交而且在毗鄰立方體角側面之間包含不同的二面角。繼續(xù)這種方法，直至在模具材料上切削出的大體平行的凹槽組的數(shù)量達到要求為止。
模具還可以采用針銷集束技術生產。采用針銷集束制造的模具是由單個的針銷裝配而成的，每個針銷都具有一末端部分，該部分的形狀具有立方體角逆反射單元的特征。授權給Howell的美國專利第3,632,695號和授權給Heenan等人的美國專利第3,926,402號都揭示了針銷集束的說明實例。通常將大量的針銷做成一端具有光學活性表面，該表面與針銷的縱軸形成一傾斜角。這些針銷集束起來，形成具有表面結構的模具，其中光學表面結合形成立方體角單元。該模具可以用于形成逆反射片或用于生成在制造立方體角片時有用的其它模具。針銷可以這樣排列，以致毗鄰立方體角單元的側面之間的二面角是變化的。與針銷集束技術有關的一個優(yōu)點是二面角可以在一個溝槽組內變化，也可以在兩個或多個溝槽組內變化。還可以使大量的針銷這樣成形，以致沒有大體平行的溝槽和/或在所得到的薄片平放時立方體角單元沒有彼此平行的底平面。因此，針銷集束在生成閃光的逆反射片時可以提供額外的靈活性。
圖13說明包括閃光的逆反射片的立方體角單元陣列的陰模79。所以，該模具(在此項技術中也稱之為工具)可以擁有三組大體平行的V型槽85、86和87，而且毗鄰立方體角單元80的平坦表面81可以形成在該模具的陣列中沿著每條溝槽尺度發(fā)生變化的二面角。例如，在溝槽86a中，毗鄰立方體80a和80b的側面81a和81b形成的二面角α(圖5)比立方體80c和80d的側面81c和81d形成的二面角小。該模具除了是陰模之外，基本上是與本發(fā)明的立方體角單元陣列相同的陣列，而且由于該模具可以不需要透射光線或是一致的，所以它可以用比較硬的不透明的材料制作，例如金屬。在這項申請同一天申請的美國專利申請第08/640,383號介紹了適合生產本發(fā)明的閃光逆反射片的模具，該申請題為“Mold for Producing Glittering Cube-Corner Retroreflective Sheeting”。
圖14是示意圖，說明能閃光和逆反射的結構制品是怎樣用適合連續(xù)生產閃光片60的模具79制作的。該方法包括通常用90表示的裝置，該裝置適合澆鑄復合片60并使之固化。如圖所示，將片體層58從料卷92拉到軋輥93(如涂過橡膠的輥)。在輥93處，片體層58與適當?shù)臉渲{配物94接觸，該調配物事先通過涂覆頭96涂到輥95(或適合形成環(huán)的循環(huán)載體，如傳動帶)上的帶圖案的循環(huán)模具79上。在立方體角單元80上方散布的過量的樹脂可以借助將軋輥93調整到寬度設定有效地低于模具79的立方體角成形單元的高度降至最低限度。以這種方式，作用在軋輥93和模具79之間的界面上的機械力保證最小劑量的樹脂94散布在模具單元80上。片體層58可以依據(jù)它的撓性非必選地用適當?shù)妮d體膜78支撐，該載體固化期間為片體層58提供結構與機械完整性，并且在將立方體角片于輥98處從模具79上取下之后它從片體層58上剝離。對于低模量的片體層58優(yōu)選使用載體膜78。
圖14所示的方法可以這樣變化，使樹脂94首先涂到片體層58上，而不是首先散布在模具79上。在美國專利申請第08/472,444號中參照它的圖5討論過這種適合連續(xù)法的實施方案。
如圖14所示，形成立方體角單元的樹脂組合物可以通過一個或多個步驟固化。在最初的固化步驟中，輻射源99依據(jù)樹脂的性質使樹脂暴露在光化輻射(如紫外光或可見光)之下。來自源99的光化輻射通過膜層58照射樹脂，因此提出一個要求，即片體層58透射輻射，以允許固化發(fā)生。另外，如果所用模具是足夠透明，足以透射選定的輻射，可以借助通過模具79的輻照完成固化。還可以通過工具和片體層實施固化。
最初的固化可以使立方體角單元完全固化，也可以使樹脂組合物部分固化到足以產生尺寸穩(wěn)定不再需要模具79支撐的立方體角單元的程度。然后，將該立方體角片60從模具79上取下，使該片上的立方體角單元30曝光。然后，可以依據(jù)樹脂的性質選擇實施一次或多次二次固化處理100，以使立方體角單元陣列完全固化并且使立方體角單元陣列與片體層之間的粘接得到增強。這種分開固化的方法可以允許最佳處理和材料選擇。例如，由包含紫外吸收劑(以提高耐用性和耐候能力)的片體層制作的片可以借助下述方法制作，即讓可見光通過透光的片體層施加首次固化處理，然后，在輥98處從模具79上取下該立方體角片并且對曝過光的立方體角單元施加第二次紫外輻射固化處理100。這種分開處理的方法可以允許進行較快速的生產。
第二個固化步驟的程度取決于許多變量，在這些變量當中包括材料的喂料通過的速度、樹脂的組成、在樹脂配方中使用的任何交聯(lián)引發(fā)劑和模具的幾何形狀。一般的說，較快的喂料速度增大了需要不止一個固化步驟的可能性。選擇固化處理在很大程度上取決于為生產立方體角單元選定的具體樹脂。例如，可能采用電子束固化代替光化輻射。
在用本發(fā)明的模具制作閃光的逆反射片時也可以使用熱固化材料。在這種情況下，模具被加熱到足以在剛形成的閃光立方體角材料中產生足夠的內聚力的溫度，以便在不破壞剛形成的立方體角片的物理和光學性質的前提下將它從模具上取下。選定的溫度是熱固化樹脂的函數(shù)。例如，可以借助給樹脂加熱、給模具加熱、或直接給閃光片加熱來實現(xiàn)熱固化。還可以采用這些方法的組合。間接加熱包括諸如用燈、紅外或其它熱源燈絲加熱之類的方法，或任何其它常規(guī)方法。模具還可以安裝在烘箱中或安裝在其它保持在為熱固化樹脂選定的所需溫度下的環(huán)境中。
在閃光的逆反射片從模具上離開后還可以借助將它暴露在來自烘箱或其它加熱環(huán)境的熱流之下。這種后續(xù)的熱處理可以將片的物理性能或其它性能調整到某種需要的狀態(tài)，可以完成片中的反應過程，或除去溶劑、未反應的物質或熱固化系統(tǒng)的副產物之類的發(fā)揮性物質。
熱固化樹脂可以作為溶液或作為純樹脂調配物施加到模具上。樹脂還可以通過反應擠塑或熔融態(tài)擠塑施加到模具上。在將樹脂施加到模具上之后的熱固化方法和任何后續(xù)的使立方體角片受熱均與朝模具上涂施樹脂無關。
用熱固化材料在模具中制作閃光逆反射片的優(yōu)點是立方體角單元30(圖3)和片體部分54(圖5)兩者可以用相同的材料制作，該材料可以在一次操作中施加給模具。這種結構的重要性在于該立方體角片可以整片地呈現(xiàn)均勻的材質和性能。進一步的優(yōu)點在于這種類型的結構不需要圖14所示的那種待涂覆的單獨的片體層。
除了固化處理之外，在立方體角片從模具上取下后還可以對片進行熱處理。加熱的作用是使在片體層或立方體角單元中形成的應力松弛，以及驅除未反應的成分和副產物。通常，該片被加熱到升高的溫度，例如高于聚合物的玻璃化轉變溫度。在熱處理之后，該逆反射片的逆反射亮度可以增大。
還可以借助用模具在聚合物片上壓花代替上述方法來生產閃光的逆反射片，其中所述模具擁有依據(jù)本發(fā)明排列的立方體角單元。在美國專利第5,272,562、5,213,872和4,601,861號中揭示了壓花法的實例。
依據(jù)本發(fā)明還可以生產顯示圖象的閃光逆反射片。
圖15說明一種逆反射制品101，該制品顯示圖象“ABC”。在這種情況下，圖象102是以閃光的逆反射區(qū)表示其特征的，而背景103則以無閃光的逆反射區(qū)表示其特征。在本文中使用的“圖象”可以是比背景顯著的字母數(shù)字的文字組合或其它標記。象制品101那樣的有圖象的閃光逆反射制品可以象下面介紹的那樣生產。
在第一個實施方案中有圖象的閃光逆反射片可以這樣生產將呈所需圖象形狀的材料插入圖11所示的組件。薄薄的呈所需圖象形狀的材料，如圖11中的插件104(104從種屬上說指的是任何適當?shù)牟寮?，包括圖16a和圖16b中的104a和104b)可以被放在立方體角逆反射單元30和下方非必選的剝離襯76之間。圖象材料可以是聚合物薄膜，例如由聚酯制作的薄膜。插件104可以包括已剪切出所需圖象的大而平滑的薄片，形成插件中的負象。讓這種組合經(jīng)受升高的溫度和/或壓力的處理條件將導致一種逆反射片，這種逆反射片在基本不閃光的或閃光水平低的背景上帶有作為閃光區(qū)的所需圖象。當插件104呈所需圖象的尺寸和形狀時使片10經(jīng)受升高的溫度和/或壓力導致逆反射片材料，該材料在閃閃發(fā)光的背景上帶有與插件104對應的不閃光的圖象。優(yōu)選的實施方案是沒有剝離襯76的。
可以如圖11所示使帶成象單元的插件104與暴露的立方體角單元30接觸，或者將該插件放在有序的逆反射片10的頂面上使成象單元106接觸非必選的聚酯膜襯78或直接接觸前表面51。另外，有序的立方體角片10可以插在層壓機71中，讓立方體角單元30面對著層壓機的加熱表面72，而前表面51(和非必選的載體78)面對層壓機的不加熱表面74。因此，成象插件可以放在該片的上方或下方。
在圖16a中，圖象插件104a被表示成可以包括耐用材料105，該材料帶有自薄片105的表面升高的凸起106。在這個實施方案中，凸起106形成所需圖象。這種設備的一個實例是苯胺印板。當這種帶圖象的設備放在圖11的組合中使插件104a的成象凸起106接觸暴露的立方體角且讓該組件經(jīng)受升高的溫度和/或壓力時，將生產出在基本不閃光的背景上帶閃光圖象的逆反射片。
閃光的程度和范圍可以受加工條件的控制。例如，用苯胺印板短時間處理將導致只在凸起106直接接觸立方體角單元30背面的地方能夠閃光的圖象。未接觸的區(qū)域保持逆反射且基本不閃光。隨著處理時間增加，隨著處理溫度增加，閃光范圍離開凸起106的接觸點擴展，而且得到的圖象逐漸變化，從(a)僅僅在接觸點閃光變成(b)在閃光的背景上的閃光圖象，變成(c)在閃光背景上的不閃光的圖象(在此處立方體角已經(jīng)基本上被推出接觸區(qū))。
在圖16b中，成象單元104b被表示成可以包括載體材料108，在該材料上按所需圖象的尺寸和形狀配置可熱轉移的材料110。例如，將可熱轉移的油墨110按待轉移圖象的樣式放在載體膜108上。帶有所需圖象的載體膜108作為插件104被放進圖11所示的層壓機71，以致立方體角單元30暴露的背面接觸載體膜108上的圖象表面110。讓這種組合經(jīng)受閃光的溫度和/或壓力的加工條件，于是得到的逆反射片在閃光的逆反射背景上有不逆反射的圖象。
圖11中的帶圖象的插件104還可以是大片的帶全部圖案或紋理的織物(未示出)或其它材料。在織物插件的情況下，由插件攜帶的圖象來源于織物的結構。此外，片上的圖象可以對應于由織物剪裁的圖象。當使織物型插件與立方體角單元30暴露的背面接觸并讓該組合經(jīng)受升高的溫度和/或壓力時，得到的立方體角逆反射片帶有全部圖象，該圖象能夠閃光且呈現(xiàn)織物的結構或質地?？椢锏馁|地和織紋可以增強圖象區(qū)中的閃光效果。粗糙的織物傾向于形成更強的閃光。如果需要，圖11中下方的剝離紙76可以完全去掉，于是熱層壓機不加熱的下表面74的圖案或圖象可以轉移到逆反射片上成為閃光圖案。
在借助有序的立方體角逆反射片與成象單元接觸產生圖象方面有寬廣的自由度。圖象的外觀取決于加工條件、由什么結構制成帶圖象的閃光片，以及于成象單元的尺寸、形狀和材料。在改變其中的一個或多個變量時，可以成功地改變擁有圖象的區(qū)域和無圖象的區(qū)域中的閃光程度。例如，當成象單元104是諸如織物之類的網(wǎng)紋表面(如聚酯編制的網(wǎng)狀結構)時，與不用這種網(wǎng)紋表面制作的閃光片相比，閃光效果可以大大增強。閃光效果增強的閃光片的顯微照片表明立方體角單元重新取向的程度比不用網(wǎng)紋成象單元形成的閃光片大得多，包括數(shù)組彼此重疊的立方體角單元。我們認為增強的閃光效果與入射到堆積在一起的立方體角單元上的光線可利用的補充反射路徑有關。因此，本發(fā)明的制品形成閃光圖象的能力有個范圍，這個范圍借助改變這些和其它變量可以達到。
用上述的第一或第二技術制備的能顯示閃光效果的逆反射片還可以借助直接將圖象印到片體層58的外表面51上使它帶圖象。當采用透明油墨時，閃光效果和逆反射作用是可見的而且可以受那種顏色的支配。當采用不透明的油墨時，逆反射作用和閃光效果從閃光片的正面看僅僅在圖象區(qū)域被遮蔽。透明的和不透明的油墨還可以被置于立方體角單元的背面以形成圖象。
能閃光的且?guī)в袌D象的逆反射片還可以借助第二種技術直接由模具制備。按照第一種技術(圖11)制備在不閃光的背景上顯示閃光圖象或在閃光的背景上顯示不閃光圖象的逆反射片所用的任何方法基本上都可以應用于第二種技術(圖14)。當閃光圖象位于不閃光的背景上時，有圖象的區(qū)域和背景呈現(xiàn)不同程度的閃光，以致有圖象的區(qū)域可以從背景中識別出來。顯示圖象的閃光逆反射片可以作為沉積和/或固化模具材料所依據(jù)的圖案使用。揭掉有圖案的閃光片，顯露出剛剛形成的模具，該模具帶有在提花材料上形成的圖象。采用這種模具生產的薄片能逆反射光線、顯示閃光效果且包含圖象，該圖象是施加給制備模具所用的原始片的。印制的、沉積的、或借助各種技術直接在立方體角單元暴露的背面上形成的圖象都可以在模具制作過程中忠實地復制下來。置于片體層58上的圖象也可以在模具制作過程中最終被復制下來。
透光的聚合物材料可以用于生產本發(fā)明的逆反射片。優(yōu)選的聚合物至少能在給定的波長透過入射光線強度的70％。更優(yōu)選的是聚合物透射超過80％的入射光，更優(yōu)選的是透射超過90％的入射光。
對于某些應用，特別是依據(jù)第一種技術(即采用加熱和/或加壓)生產閃光制品時，用在立方體角單元中的聚合物材料優(yōu)選硬的剛性材料。例如，該聚合物材料可以是熱塑性的或可交聯(lián)的樹脂。這種聚合物的彈性模量優(yōu)選大于大約10×108帕斯卡，更優(yōu)選大于大約13×108帕斯卡。
可以用于立方體角單元的熱塑性聚合物材料包括丙烯酸類聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯；聚碳酸酯；纖維素材料，如醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、硝酸纖維素；環(huán)氧樹脂；聚氨酯；聚酯，如聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯；含氟聚合物，如聚氯氟乙烯、聚偏二氟乙烯；聚鹵化乙烯，如聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯；聚酰胺，如聚己內酰胺、聚氨基己酸、亞己基二胺與己二酸的共聚物、酰胺與酰亞胺的共聚物和酯與酰亞胺的共聚物；聚醚酮；聚醚酰亞胺；聚烯烴，如聚甲基戊烯；聚苯醚；聚苯撐硫醚；聚苯乙烯和苯乙烯的共聚物，如苯乙烯與丙烯腈的共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯的共聚物；聚砜；硅氧烷改性的聚合物(即包含少量的(小于10wt％)硅氧烷的聚合物)，如硅氧烷聚酰胺、硅氧烷聚碳酸酯；氟改性的聚合物，如全氟聚對苯二甲酸乙二酯；以及上述聚合物的混合物，如聚酯與聚碳酸酯的共混物和含氟聚合物與丙烯酸類聚合物的共混物。
立方體角單元還可以由反應型樹脂系統(tǒng)制造，該系統(tǒng)能夠憑借自由基聚合機理通過暴露在光化輻射之下交聯(lián)。此外，這些材料可以利用熱引發(fā)劑(如過氧化苯二甲酰)借助加熱聚合。由輻射引發(fā)的可以陽離子方式聚合的樹脂也可以采用。
適合形成立方體角單元的反應型樹脂可以是光引發(fā)劑和至少一種帶丙烯酸酯基團化合物的共混物。優(yōu)選的樹脂共混物包含雙官能團或多官能團的化合物，以保證在輻照時形成交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡。
能夠憑借自由基機理聚合的樹脂實例包括由環(huán)氧樹脂、聚酯、聚醚和聚氨基甲酸酯衍生的丙烯酸系樹脂；乙烯系不飽和化合物；至少有一個丙烯酸酯側基的氨基塑料的衍生物；至少有一個丙烯酸酯側基的異氰酸酯的衍生物；不同于丙烯酸化的環(huán)氧化物的環(huán)氧樹脂；以及它們的混合物和組合物。在本文中使用的術語“丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和異丁烯酸酯。授權給Martens的美國專利第4,576,850號揭示了一些交聯(lián)樹脂的實例，這些樹脂可以用于閃光逆反射片的立方體角單元。
乙烯系不飽和樹脂包括單體化合物和聚合物兩者，它們都包含碳、氫、氧原子，而且非必選地包含氮、硫和鹵素原子。氧或氮原子或兩者通常存在于酯、醚、氨基甲酸酯、酰胺或脲的基團中。乙烯系不飽和化合物優(yōu)選具有低于4,000的分子量，并且優(yōu)選通過包含脂族單羥基或脂族多羥基的化合物與諸如丙烯酸、異丁烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸之類的不飽和羧酸反應制成的樹脂。
具有丙烯酸或異丁烯酸基團的化合物的一些實例羅列如下。列出的化合物僅僅說明性的，而不是限制。
(1)單官能團化合物丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺；
(2)雙官能團化合物二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、二丙烯酸四乙二醇酯和二丙烯酸二乙二醇酯。
(3)多官能團化合物三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸異戊四醇酯、四丙烯酸異戊四醇酯和三(2-丙烯酰氧基乙基)異氰脲酸酯。
其它乙烯系不飽和化合物和不飽和樹脂的另一些代表性實例包括苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、N-乙烯基吡咯酮、N-乙烯基己內酰胺、單烯丙基酯、多烯丙基酯和多甲代烯丙基酯，如苯二甲酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯，以及羧酸的酰胺，如N,N-二烯丙基己二酰胺。
可以與丙烯酸化合物共混的光聚合引發(fā)劑的實例包括下述說明性引發(fā)劑鄰苯甲酸芐酯、鄰苯甲酸甲酯、安息香、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚等，二苯甲酮/叔胺，苯乙酮，如2,2-二乙氧基苯乙酮、芐基甲基縮酮、1-羥基環(huán)己基二苯酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基-丙酮、2-芐基-2-N,N-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁酮、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯膦的氧化物、2-甲基-1-4-(甲硫基)苯基-2-嗎啉代丙酮、雙(2,6-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲基戊基膦的氧化物等等。這些化合物可以單獨使用，也可結合使用。
可以陽離子方式聚合的材料包括但不限于包含環(huán)氧和乙烯基醚官能團的材料。這些系統(tǒng)是由諸如三芳基锍和二芳基碘翁之類的翁鹽引發(fā)劑進行光引發(fā)的。
適合在立方體角單元中使用的優(yōu)選的聚合物包括聚碳酸酯、聚甲基異丁酸酯、聚苯二甲酸乙二酯、脂族聚氨酯和交聯(lián)的丙烯酸酯，如多官能團的丙烯酸酯或丙烯酸化的環(huán)氧化物、丙烯酸化的聚酯、以及與單或多官能團的單體共混的丙烯酸化的聚氨酯。優(yōu)選這些聚合物是因為下述的一個或多個理由熱穩(wěn)定性、環(huán)境穩(wěn)定性、透明性、從工具或模具上脫模的能力、或承接反射涂層的能力。
在接合層中使用的聚合物材料可以與在立方體角單元中使用的聚合物相同。非必選的接合層優(yōu)選與立方體和片體層有平滑的界面。優(yōu)選避免在立方體與非必選的接合層或片體層之間出現(xiàn)空穴和/或界面粗糙，以致當光線被逆反射時逆反射片顯示最佳亮度。良好的界面將防止逆反射的光線因折射而分散。在有接合層存在時，在大多數(shù)情況下該接合層與立方體角單元成為一體。所謂“成為一體”指的是接合層與立方體角單元是由單一的聚合物材料形成的，而不是兩種不同的聚合物層事后結合到一起。在立方體角單元或接合層中使用的聚合物可以具有與片體層不同的折射指數(shù)。盡管希望接合層由類似于立方體所用的聚合物制作，但也可以由較軟的聚合物制作，例如前面介紹的那些用于片體層的聚合物。
片體層可以包括低彈性模量的聚合物，以便容易彎曲、卷曲、撓曲、順應或伸展，以及允許立方體角單元在有序陣列承受加熱和加壓時重新取向。彈性模量可以低于5×108帕斯卡，也可以低于3×108帕斯卡。但是并非總是需要低彈性模量片體層。如果需要制作撓性較差的閃光逆反射片，可以使用片體層彈性模量較高的逆反射片，例如采用剛性的聚乙烯，其彈性模量大約是21×108帕斯卡至34×108帕斯卡。通常，片體層的聚合物具有低于50℃的玻璃化溫度。優(yōu)選這樣的聚合物，以致該聚合物材料暴露在其加工條件下保持其物理完整性。希望聚合物具有高于50℃的Vicat軟化溫度。盡管適合立方體角單元和片體層的聚合物材料的某種組合容許片體層的聚合物有較高程度的收縮，但是仍然希望聚合物的線性(脫)模后收縮小于1％。優(yōu)選的用于片體層的聚合物材料是耐紫外輻射降解的，以致逆反射片可以長期在戶外使用。如上所述，這種材料或聚合物的片體層是能夠透光的，并且優(yōu)選本質上是透明的材料。經(jīng)消光處理的片體層薄膜是有用的，該薄膜在涂上樹脂組合物時變成透明的，或在制造過程中變成透明的，例如，響應用于形成立方體角單元陣列的固化條件。片體層可以是單層的，如果需要也可以是多層的。在片體層中可以使用的聚合物實例包括氟化聚合物諸如聚三氟氯乙烯，例如購自3M公司(St.Paul,Minnesota)的Kel-F800TM；四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，例如購自Norton Performance公司(Brampton,Massachusetts)的Exac FEPTM；四氟乙烯與全氟(烷基)乙烯基醚的共聚物，例如購自Norton Performance公司的Exac PEATM；以及二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，例如購自Pennwalt公司(Philadelphia,Pennsylvania)的Kynar Flex-2800TM；含離子鍵的乙烯共聚物諸如含鈉或鋅離子的乙烯與異丁烯酸的共聚物，例如購自E.I.duPont Nemours公司(Wilmington,Delaware)的Surlyn-8920TM和Surlyn-9910TM；低密度聚乙烯諸如低密度聚乙烯，線性低密度聚乙烯和密度非常低的聚乙烯；增塑的鹵化乙烯聚合物諸如增塑的聚氯乙烯；無或未增塑的剛性的乙烯聚合物諸如購自Klockner Pentaplast ofAmeerica公司(Gordonsville Virginia)的PentaprintTMPR180；聚乙烯的共聚物包括酸官能團的聚合物，例如乙烯與丙烯酸的共聚物、乙烯與異丁烯酸的共聚物、乙烯與馬來酸的共聚物、乙烯與富馬酸的共聚物；丙烯酸官能團的聚合物，例如乙烯與丙烯酸烷基酯的共聚物，其中烷基為甲基、乙基、丙基、丁基等，即CH3(CH2)n-，其中n為0至12，以及乙烯與乙烯基乙酸酯的共聚物；以及來源于下述單體的脂族或芳香族的聚氨酯(1)二異氰酸酯類雙環(huán)己基甲烷-4,4-二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、環(huán)己基二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯和它們的組合；(2)聚二醇類聚己二酸戊二醇酯、聚四亞甲基醚二醇、聚乙二醇、聚己內酯二醇、聚1,2-環(huán)氧丁烷二醇及其組合；以及(3)增鏈劑，例如丁二醇或己二醇。市售的聚氨酯包括購自Morton International公司(Seabrook,New Harmpshire)的PN-04或3429、或購自B.F.Goodrich公司(Cleveland,Ohio)的X-4107。上述聚合物的組合也可以在片體部分的片體層中使用。適合片體層的優(yōu)選的聚合物包括乙烯共聚物，該共聚物包含含有羧基或羧酸酯基的單元，例如乙烯與丙烯酸的共聚物、乙烯與異丁烯酸的共聚物、乙烯與乙烯基乙酸酯的共聚物；含離子鍵的乙烯共聚物；增塑的聚氯乙烯；和脂族聚氨酯。優(yōu)選這些聚合物是由于下述的一個或多個理由穩(wěn)定的機械性能、與接合層或立方體角單元粘接良好、透明性、以及環(huán)境穩(wěn)定性。
為立方體角單元或片體層選擇樹脂可以導致固化后形成互穿網(wǎng)絡。針對滲透作用很容易篩選立方體角單元和片體層所用的樹脂的特殊組合，只需將一定數(shù)量的立方體角樹脂涂到片體層上。Priola,A.、Gozzelino,G.和Ferrero,F.揭示了一種適合這個目的的表面玻璃試驗(參閱Proceedings of the ⅩⅢ International Conference in Organic CoatingsScience and Technology,Athens,Greece,1987年7月7-11日，第308-318頁)。還可參閱1995年6月7日申請的美國專利申請第07/472,444號。
在一個包含聚碳酸酯的立方體角單元和/或聚碳酸酯的接合層和包含乙烯異丁烯酸的共聚物、乙烯乙烯基乙酸酯的共聚物或乙烯丙烯酸酯的共聚物之類的乙烯共聚物的片體層的實施方案中，將一薄薄的系層(未示出)置于片體層與接合層或立方體角單元之間可以改善這些界面之間的粘接?？梢栽谄w層被層壓到接合層或立方體角單元上之前在片體層上涂系層。可以利用下述材料作為薄涂層涂系層脂族聚氨酯的有機溶液，例如購自Permuthane公司(Peabody,Massachusetts)的PermuthaneTMU26-248、購自K.J.Quinn公司(Seabrook,New Hampshire)的Q-thaneTMQC-4820；脂族聚氨酯的水分散體例如購自美國ICI樹脂公司(Wilmington,Massachusetts)的NeoRezTMR-940、R-9409、R-960、R-962、R-967和R-972；丙烯酸聚合物的水分散體，例如美國ICI樹脂公司(Wilmington,Massachusetts)的NeoCrylTMA-601、A-612、A-614、A-621和A-6092；或丙烯酸烷基酯與脂族氨基甲酸酯的共聚物的水分散體，例如購自美國ICI樹脂公司(Wilmington,Massachusetts)的NeoPacTMR-9000。此外，可以層壓放電法(如電暈處理或等離子體處理)進一步改善系層與片體層、或系層與接合層、或系層與立方體角單元的粘接。
依據(jù)第二種技術生產的立方體角逆反射片可以用前面討論的可在第一種技術中應用的聚合物制造。這就是說，立方體角單元可以包括較硬的即高彈性模量的聚合物、片體部分可以包括較軟的即彈性模量較低的聚合物。除了這些材料之外，包括諸如聚酯或聚碳酸酯之類較硬的片體層聚合物的立方體角片還可以借助第二種技術制造。進而，當借助第二種技術制造逆反射片時，可應用于立方體角單元的化學比在第一種技術中寬廣，即立方體角單元既可以包括硬的聚合物也可以包括軟的聚合物。Wilson等人于1996年4月1日申請的美國專利申請第08/625,857號揭示了可以在本發(fā)明的立方體角單元中使用的聚合物實例。
在按照第二種技術制備本發(fā)明的制品時，軟的聚合物，即彈性模量低于10×108帕斯卡的聚合物，可以用于生產閃光的逆反射片中的立方體角單元。在第二種技術中，立方體角單元不經(jīng)受在第一種技術的分批法或連續(xù)法中的加熱和/或加壓環(huán)境，因為立方體角單元的取向是由模具結構確定的。這就是說，由第二種技術制造的閃光片直接接受來自模具的立方體角單元的取向。所以，立方體角單元的變形大可不必擔心，而且生產整個結構僅僅包括軟聚合物(或由軟聚合物組成)的閃光片是可能的。
利用第二種技術制造立方體角閃光片所用的軟聚合物實例包括柔軟的聚鹵化乙烯，如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯；PVC-ABS；活性乙烯基樹脂和非活性乙烯基樹脂；丙烯酸乙烯酯；丙烯酸乙烯酯與丙烯酸化的環(huán)氧樹脂的混合物；烷基烷氧基硅烷；丙烯酸化的聚硅氧烷；聚氨酯；丙烯酸化的聚氨酯；聚酯；丙烯酸化的聚酯；丙烯酸化的油類；聚四氟乙烯；氟乙烯與氟丙烯的共聚物；乙烯與四氟乙烯的共聚物；聚丁烯；聚丁二烯；聚甲基戊烯；聚乙烯諸如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和線形低密度聚乙烯；乙烯乙酸乙烯酯的共聚物；乙烯丙烯酸乙酯的共聚物。
這些聚合物可以單獨使用，也可以混合起來使用。再者，它們可以與在第一種技術中介紹的那些聚合物共混，以借助第二種技術得到閃光的立方體角逆反射片。此外，調整反應型聚合物或在第一種技術中列出的共混物的交聯(lián)密度也可以獲得較軟的材料。非反應型的聚合物的性質可以借助改變添加劑(如增塑劑)的濃度或借助選擇不同的聚合級進行調整。
著色劑、UV吸收劑、光穩(wěn)定劑、自由基清除劑或抗氧劑、工藝助劑(如防粘連劑、脫模劑、潤滑劑)和其它添加劑可以添加到片體部分或立方體角單元。特別選定的著色劑當然取決于逆反射片需要的顏色。著色劑通常的添加量在大約0.01wt％至0.5wt％。UV吸收劑的添加量通常在大約0.5wt％至2.0wt％。UV吸收劑實例包括苯并三唑的衍生物，例如購自Ciba-Geigy公司(Ardsley,New York)的TinuvinTM327、328、900、1130、Tinuvin-PTM；二苯酮的化學衍生物，如購自BASF公司(Clifton,New Jersey)的UvinulTM-M40,408,D-50,或購自Cytech Industries公司(West patterson,New Jersey)的CyasorbTMUV531，購自Neville-Synthese Oganics公司(Pittsburgh,Pennsylvania)的SyntaseTM230、800、1200；或丙烯酸二苯酯的化學衍生物，如購自BASF公司(Clifton,NewJersey)的UvinulTM-N35、539?？梢允褂玫墓夥€(wěn)定劑包括受阻胺，其用量通常為大約0.5wt％至2.0wt％。受阻胺光穩(wěn)定劑的實例包括購自Ciba-Geigy公司(Ardsley,New York)的TinuvinTM-144,292,622,770和ChimassorbTM-944。自由基清除劑或抗氧劑也可被使用，一般為約0.01-0.5重量百分。適宜的氧化劑包括受阻酚樹脂，如購自Ciba-Geigy公司(Ardsley,New York)的IrganoxTM-1010,1076,1035或MD-1024、或IrgafosTM-168?？梢蕴砑由倭康钠渌に囍鷦?通常不超過聚合物樹脂重量的1％)，以改善樹脂的可加工性。有用的工藝助劑包括購自Glyco公司(Norwalk,Connecticut)的脂肪酸酯或脂肪酸酰胺；購自Henkel公司(Hoboken,New Jersey)的硬脂酸金屬鹽；或購自Hoechst Celanese公司(Somerville,New Jersey)的Wax ETM。還可以將阻燃劑添加到制作本發(fā)明的閃光片的聚合物材料中以便優(yōu)化其總體性能以及可能與其連接的制品的性能，其中所述阻燃劑如購自Sauromer公司(Exton,Pennsylvania)的SR640、或購自FMC公司(Philadelphia,Pennsylvania)的磷酸三(甲苯酯)，KronitexTMTCP。
柔軟的閃光逆反射片可以用在不規(guī)則的表面上，如波紋形的金屬。例如，這種閃光逆反射片可以貼在卡車拖車的側壁上或貼在柔軟的表面上，如衣物表面。這種閃光逆反射片的其它應用包括警告旗(牌)、路標、錐形交通路標、發(fā)光器、運輸工具的醒目標記。當用在發(fā)光器上時，可以將閃光逆反射片放入管形結構。例如，可以采納管形或筒形的閃光逆反射片，并且可以將光源直接放到管形的閃光制品中。管形的閃光片可以與一附件配合，以允許將它固定到光源上，比如固定在閃光信號燈的末端。閃光的逆反射片還可以壓花或以其它方法裝配到三維結構中，就象在與本申請同一天申請的題為“Formed Ultra-Flexible RetroreflectiveCube-Corner Composite Sheeting with Target Optical Properties and Methodfor Making Same”的美國專利申請第08/641,126號中所介紹的那樣。
下面借助實施例進一步詳細地說明本發(fā)明。盡管這些實施例是為了這種末端，但是應當理解所用的具體組份以及其它條件和細節(jié)并不構成對本發(fā)明不適當?shù)南拗?。實施例逆反射的亮度試驗逆反射系?shù)RA是按照標準試驗ASTME810-93b測量的。RA的數(shù)值用每平方米每勒克斯的燭光數(shù)(cdlx-1m-2)表示。在ASTM E 810-93b中采用的進入角是-4°，觀察角是0.2°。下文中提到“ASTM E 810-93b”時指的是ASTM E 810-93b，其中進入角和觀察角均與上一句中的規(guī)定相同。
明度試驗立方體角片的明度是利用光譜色度計按照標準試驗ASTM E 1349-90測量的。明度用被稱為亮度系數(shù)Y(LFY)的參數(shù)表示，該參數(shù)被定義為相對于理想的漫反射器的明度。在測量LFY時使用0°照明和45°沿圓周觀察。LFY值的范圍從0酯100，其中LFY值為0表示黑色、LFY值為100表示白色。
實施例1a-1ee…分批生產閃光制品采用按1995年6月7日申請的美國專利申請第08/472,444號的實施例1中所介紹的方法制備的有序的立方體角逆反射片。該逆反射片包括立方體角逆反射單元、0.01英寸(250微米)厚無色透明的柔軟的片體層和0.002英寸(50微米)厚的聚對苯二甲酸乙二酯載體膜，其中所述立方體角單元從頂點到底部大約為0.0035英寸(90微米)，它是由1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和雙酚A環(huán)氧二丙烯酸酯按25∶50∶25的重量比制成的，并采用1％樹脂重量的DarocurTM4265作為光引發(fā)劑。采用FUSION H燈(購自Fusion UV Curing systems公司(Gaithersburg,Maryland))在235瓦/厘米、25英尺/分鐘(7.6米/分鐘)的工作條件下透過薄膜使該樹脂固化，并且采用AETEK中壓汞燈(購自AETEK International公司(Plainfield,Illinois))在120瓦/厘米、25英尺/分鐘(7.6米/分鐘)的工作條件下從立方體角單元的背面完成后期固化。將逆反射片放在Kraft剝離紙(ScotchcalTMSCW 98 Making Film,3M,Saint Paul,Minnesota)上，使暴露的立方體角單元朝下對著紙面。將Kraft紙和有序的立方體角片一起放到Hix N-800型熱層壓機(Hix公司(Pittsburg,Kansas))的橡膠表面上，讓Kraft紙貼在橡膠表面上。將層壓機調整到施加40psi(2.75×105帕斯卡)空氣管線壓力，在350°F(175℃)下維持45秒。啟動層壓機，并且在加熱周期結束后取下立方體角片。在冷卻到室溫后，從片體層上取下聚酯膜以便顯露出能閃光的立方體角逆反射片。為了制備閃光的逆反射片采用其他加工條件，其中溫度、時間和壓力是變化的。這些變化對閃光的影響和逆反射亮度都用表1說明。
實施例1s用于試驗明度，這個樣品呈現(xiàn)的LFY值為37.73。
表1分批加工條件對閃光片的形成的影響
實施例2a-2m…利用苯胺印板形成的帶圖象的閃光制品采用如實施例1a至1ee中介紹的有序的立方體角逆反射片。將一張Kraft剝離紙放在Hix N800型熱層壓機的橡膠墊上。將有凸起圖象(圖16a)的苯胺印板放在紙的上面，其中圖象是被一圓圈環(huán)繞的字母“JPJ”。在片體層的頂面有聚酯載體的有序的立方體角逆反射片被放在苯胺印板的上面，使立方體角單元的背面接觸印板上凸起的圖象單元。將第二張Kraft剝離紙放到立方體角片的頂面上。這種安排相當于圖11，其中苯胺印板由104代表。將這個組件加熱到350°F(175℃)，空氣管線壓力(psi)和加熱時間列于表2。當層壓周期結束時，將非必選的聚酯膜(如果采用)除去，以將能閃光的立方體角逆反射片顯露出來。依據(jù)結構和加工條件制備了幾種類型的“JPJ”圖象，這些都概括在下面的表2中。表2借助各種加工條件和組態(tài)在350°F(175℃)下形成的閃光圖
實施例3a-3f…利用聚酯膜產生圖象在不用下面的剝離紙76的情況下，采用如實施例1a至1ee中介紹的有序的立方體角逆反射片和裝置。采用不同厚度的聚酯膜作為成象單元104，并這樣定位，以使聚酯膜接觸立方體角單元的背面。為了在閃光片上做正象，從4×6英寸一片的已知厚度的聚酯膜上剪出正方形、圓形和三角形的幾何圖形形狀(每個的外緣尺寸大約是0.5英寸(1.25cm))。將得到的聚酯膜成象單元如圖11所示象104那樣定位。為了在閃光片上做負象，將為了做正的成象單元剪下來的圖形直接放到未加熱的層壓機表面74上。借助在350°F(175℃)維持45秒、在40psi(2.75×105帕斯卡)管線壓力下操作熱層壓機使圖象在有閃光結構的立方體角逆反射片中形成。關于有圖象的逆反射片的描述列于表3。
表3用聚酯膜成象單元形成圖
實施例4…利用轉移油墨形成圖象在就地采用非必選的聚酯載體的情況下，采用如實施例1a至1ee中介紹的有序的立方體角逆反射片和裝置。成象單元是由Merlin ExpressElite標簽膠帶機(Varitronic Systems公司(Minneapolis,Minnesota))制作的一片黑色印制的標簽帶(圖16b)，并且將該成象單元定位，使油墨圖象接觸立方體角單元。層壓機在350°F(175℃)、和40psi(2.75×105帕斯卡)管線壓力下閉合45秒。在加工周期結束時將薄片從機器上取下來。當它恢復到室溫時，除掉聚酯載體，以顯露出帶有從標簽帶轉移過來的黑色油墨圖象的閃光的立方體角逆反射片材料。在逆反射的照明條件下考核逆反射片，結果顯示在閃光的逆反射背景上有以逆反射的暗圖象。
實施例5…由織物生產的閃光圖象在就地采用非必選的聚酯載體的情況下，采用如實施例1a至1ee中介紹的有序的立方體角逆反射片和裝置。成象單元是一塊聚酯的平紋織物2.2oz/yd2(188g/m2)，并且象圖11中104所示的那樣定位。加工周期允許在350°F(175℃)和40psi(2.75×105帕斯卡)管線壓力下持續(xù)45秒。在薄片冷卻到室溫之后，除去聚酯載體以顯露出立方體角逆反射片，該逆反射片包含所用織物的圖案中的全部紋理結構且具有閃光效果。這樣制備的帶紋理結構的閃光片顯示出比實施例1制備的沒有紋理結構的逆反射片更強的閃光。檢驗樣品的明度，結果表明LFY值為54.33(三次測量的平均值)。
實施例6…借助連續(xù)法生產閃光片讓實施例1a至1ee中介紹的有序的立方體角逆反射片通過圖12所示的連續(xù)軋點型層壓站。這臺裝置是定制的，包括不銹鋼的加熱輥77和不加熱的橡膠輥77’、借助空氣壓力控制和調整加熱輥77和不加熱輥77’的軋點接觸力的機構和控制驅動輥運動速度的裝置。將連續(xù)層壓裝置調整到速度為1.5英尺/分鐘、加熱輥的溫度為375°F(175℃)和40psi(2.75×105帕斯卡)的軋點壓力。將數(shù)片3英寸乘17英寸(7.5×43cm)的有序的立方體角逆反射片送入運動著的軋點，讓立方體角單元接觸不加熱的橡膠輥。在通過軋點后收集薄片，冷卻到室溫，并且將聚酯載體除掉，得到閃光的逆反射片。為了制備閃光的逆反射片還采用其他的加工條件，其中溫度、速度、和軋點壓力都有所改變。改變這些條件對閃光逆反射片的影響與在實施例1中改變分批加工的加工條件所觀察到的類似。利用成卷的連續(xù)薄片獲得類似的結果。
實施例7…利用電成形模具生產的閃光片將如實施例1h所述制備的能閃光的立方體角逆反射片定位在背襯載體上并用兩側的粘膠帶就地固定。借助化學沉積在整個表明上提供金屬銀鍍層，以便為電鍍提供導電的閃光的立方體角逆反射片。得到的組件浸沒在氨基磺酸鎳鍍槽中，其中包含16盎司/加侖(120g/L)的鎳、0.5盎司/加侖(3.7g/L)的溴化鎳和4.0盎司/加侖(30g/L)的硼酸。鍍槽的的其余部分填充蒸餾水。將一定數(shù)量的陽極S-鎳顆粒放在懸掛在鍍槽中的鈦籃中。在鍍槽內鈦籃周圍提供聚丙烯編織袋，以捕獲顆粒。通過5微米的過濾器連續(xù)地過濾電鍍液。鍍槽溫度保持在90°F(32℃)、電鍍液中pH值保持4.0。施加20安培/平方英尺(215安培/平方米)的電流密度，維持24小時，同時以6轉/分鐘的速度連續(xù)地旋轉安裝在鍍槽內的薄片，以增強均勻地沉積。在從電成形浴中取出后，將能呈現(xiàn)閃光效果的立方體角逆反射片從沉積的金屬上剝下來，以獲得鎳模具，其厚度大約0.025英寸(大約0.063cm)，該模具是原閃光的立方體角逆反射片的負映象。盡管該模具不呈現(xiàn)薄片能呈現(xiàn)的彩虹色調，但該模具單獨顯示閃光特性，而且該模具是逆反射的。
將包含1％樹脂重量的DarocurTM4265作為光引發(fā)劑的1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和雙酚A環(huán)氧二丙烯酸酯按25∶50∶25的重量比制成的混合物(Radcure IRR1010,Lot N215-0302,UCBRadcure,Smyrna,Georgia)仔細地涂到電成形模具的一邊。樹脂堆緩慢地在模具上鋪開，允許樹脂充滿模具的所有特征。當樹脂平滑的涂層在模具中時借助在0.01英寸(0.025cm)厚的乙烯薄膜(American Renolit公司(Whippany,New Jersey 07981))上輥壓將它覆蓋。讓得到的包含濕樹脂的結構通過Fusion DRS-120QN型系統(tǒng)并透過乙烯薄膜暴露在高功率(235瓦/厘米)條件下工作的FUSIONV燈下使它在25英尺/分鐘(7.6米/分鐘)的速度下固化。從模具上取下固化的薄片，讓該薄片在高功率(235瓦/厘米)條件下工作的FUSION H燈下以25英尺/分鐘(7.6米/分鐘)的速度通過，借此在立方體角單元的背面進行后期固化。用電成形模具得到的立方體角片是逆反射的、閃光的、而且在光點中呈現(xiàn)彩虹顏色。
實施例8…由帶油墨圖象的電成形模具生產的閃光片用非水性的印章油墨將“3M”形的圖象制作在立方體角逆反射片的立方體角面上，其中逆反射片如實施例1h所述的那樣制備。在油墨干燥之后，得到的帶油墨圖象的閃光的立方體角逆反射片象在實施例7中介紹的那樣用于安裝、制備和電成形。從電成形模具上揭掉逆反射片后得到鎳模具，大約0.025英寸(0.063cm)厚，該模具帶有圖形與橡皮圖章相反的圖象。將這個模具用于按照實施例7制作立方體角片。在固化后，從模具上取下剛剛形成的立方體角片，我們看到該薄片是逆反射片、能呈現(xiàn)閃光效果、能呈現(xiàn)彩虹效果、而且?guī)в杏≡谥谱髂＞叩脑急∑系摹?M”的圖象。該圖象作為不逆反射的閃光圖象出現(xiàn)在逆反射的背景上。
實施例9a-9f…絲網(wǎng)印刷圖象手動絲網(wǎng)印刷桌(Model 1218 AWT World Trade,Inc.,Chicago,Illinois)配有帶“Atlanda 1996”圖象的110T(目/英寸)印刷絲網(wǎng)。實施例1a-1ee中所介紹的有序的立方體角逆反射片被放在印刷表面上并用GV-159永久的透明藍色油墨(Naz-Dar公司(Chicago Illinois60622-4292)、或SX863透明的綠色油墨(Plast-O-Meric SP公司(Sussex Wisconsin 53089-0375))、或SX 864B不透明的紫色油墨(Plast-O-Meric)印刷。當立方體角單元在印刷期間面朝上時，絲網(wǎng)印刷的圖象在立方體角單元的背面上形成。當立方體角單元在印刷期間面朝下時，絲網(wǎng)印刷的圖象在立方體角片正面的乙烯薄膜表面上形成。帶GV-159永久的透明藍色油墨印刷的圖象的薄片在進一步處理之前在空氣中干燥過夜。帶SX 863或SX 864B印刷的圖象的薄片借助Texair 30型絲網(wǎng)印刷帶式烘道(AmericanScreen Printing Equipment公司(Chicago,Illinois 60622))形成凝膠，其中在進一步處理前將烘道調整到紅外面板在1100°F(593℃)下工作、電加熱的增壓空氣處在“關閉”位置、皮帶速度允許駐留時間為42-46秒。在最初的干燥或凝膠化之后，經(jīng)過絲網(wǎng)印刷的立方體角片象實施例1介紹的那樣在加熱加壓條件下進行處理。處理結果列于表4。
表4在能閃光的立方體角逆反射片上絲網(wǎng)印刷的圖象
<p>實施例10a-10n…采用實施例1a-1ee所用的非隨機的有序立方體角逆反射片和裝置。制備帶850埃厚蒸鍍層的逆反射片。有序的立方體角逆反射片被安裝在鐘罩型真空裝置中，該裝置有大約250升容積(900-217-12型Stokes真空設備，Pennsalt化學公司設備分部(Philadelphia,Pennsylvania 19120))。在鐘罩抽空到10-5托或更低之后，用電子束(Airco Temescal,CV-10型電子束電源(Berkeley,California))照射將要蒸鍍到片上的材料，直到完成在薄片的立方體側的沉積為止。所獲得的帶真空鍍層的非隨機的有序的立方體角片象在實施例1中介紹的那樣借助加熱和加壓進行處理，以獲得能從兩面顯示非常強的極其明亮的閃光的薄片。以這種方式制備的薄片似乎具有比經(jīng)過真空鍍方體角單元沒有按本發(fā)明取向的薄片好的明度。表5列出已通過真空鍍被鍍到非隨機的有序的立方體角片上的有代表性的材料。在真空鍍之后，所有薄片都借助加熱和加壓進行處理，以使薄片能夠閃閃發(fā)光。表5還扼要地列出經(jīng)過真空鍍的薄片的特征。
這個實施例的兩個步驟(即真空鍍和隨后的加熱加壓處理)可以按相反的順序完成而獲得相同的結果。這就是說，非隨機的有序的立方體角片可以先象在實施例1所介紹的那樣進行處理，以獲得能呈現(xiàn)閃光效果的薄片。然后，可以讓獲得的閃光片經(jīng)受真空沉積、將材料沉積在立方體角側，以獲得能從兩面呈現(xiàn)非常強的極其明亮的閃光的立方體角片。在表5中標題欄“處理順序”指的是究竟是先使立方體角片閃閃發(fā)光、然后再進行真空鍍，還是先真空鍍、然后使它閃閃發(fā)光。列出的“閃光，然后VC”指的是在第一次操作中使薄片閃閃發(fā)光，然后在第二次操作中真空鍍。列出的“VC然后閃光和形成紋理結構”指的是薄片在第一次操作中真空鍍，然后在第二次操作中使它閃閃發(fā)光。這種情況是在不存在圖11下方的剝離紙76的情況下使經(jīng)過真空鍍的薄片閃閃發(fā)光，獲得的薄片具有重疊在來自下方不加熱的橡膠輥的總圖案或紋理結構上的閃光效果。
對實施例10a和10b進行明度試驗。這些樣品呈現(xiàn)的LFY值分別為16.7和18.9。
表5借助真空沉積和加熱加壓處理制備的立方體角閃光片
<p>實施例11…制備具有密封膜的逆反射產品按照實施例9制備閃光的立方體角逆反射片，將該逆反射片超聲焊接到0.01英寸(250微米)厚白色壓花的乙烯密封膜(Nan Ya,Bachelor,Louisiana)上。使經(jīng)絲網(wǎng)印刷閃光片的立方體角單元接觸密封膜的壓花面，而將0.002英寸(50微米)厚的聚酯膜放在密封膜無壓花的一面上。將這個結構放到裝在Branson 184V型超聲焊接機底座上的帶圖案的砧鐵上，讓聚酯片對著焊機的喇叭、閃光的立方體角片的乙烯片體層接觸帶圖案的砧鐵。超聲焊接機在20kHz、60psi(4.2×105帕斯卡)、17英尺/分鐘(5.2m/min.)條件下工作，其中振幅為最大振幅的60％，喇叭半徑為2.865英寸(7.277cm)。砧鐵包括三條帶有邊長大約1.5英寸(3.5cm)、底邊大約2英寸(5cm)的毗鄰三角形的1英寸(2.5cm)寬的跑道，以及一條帶有邊長約為0.75英寸(2cm)的菱形的1英寸(2.5cm)寬跑道。超聲焊接方法獲得密封的樣品，該樣品的密封線清晰地再現(xiàn)砧鐵的圖案。
前面引證的全部專利和專利申請被完整地并入這項專利申請，以供參考。
正象前面討論的那樣，在不脫離本發(fā)明的總范圍和精神的前提下，可以對本發(fā)明進行各種各樣的改進和變更。因此，本發(fā)明不限于上述內容，而是受權利要求書及其等價物的限制。
權利要求
1．一種逆反射片，該逆反射片包括立方體角單元的陣列，立方體角單元在陣列中的排列致使該逆反射片在有光線入射到其上時閃閃發(fā)光，無論在立方體角單元上是否有密封膜，從反射片的正面看這種閃光效果非常顯著。
2．根據(jù)權利要求1的逆反射片，其中立方體角單元的陣列是由三組交叉凹槽定義的，其中每個凹槽組都包括兩條或多條大體平行的凹槽，而且至少在其中一組中的至少一條凹槽內毗鄰的立方體角單元的面的排列致使毗鄰面之間的二面角α沿著該組中的凹槽變化。
3．根據(jù)權利要求1-2的逆反射片，其中在三組交叉的凹槽中每組都至少有一凹槽，在該凹槽內毗鄰的立方體角單元表面的排列致使毗鄰面之間的二面角α在這三個凹槽組中都沿著凹槽變化。
4．根據(jù)權利要求1-3的逆反射片，其中每個立方體角單元都有一底平面，而且立方體角單元的排列致使這些底平面在逆反射片平放時并不全都在同一公共平面內。
5．根據(jù)權利要求1-4的逆反射片，其中至少在一部分陣列中立方體角單元是隨機傾斜的。
6．根據(jù)權利要求1-5的逆反射片，其中立方體角單元的高度大約是60至200微米，而且毗鄰頂點之間平均高度變化為1至40微米。
7．根據(jù)權利要求1-6的逆反射片，其中在光線照射在陣列的正面或背面時可以從逆反射片的正面和背面看到閃閃發(fā)光。
8．根據(jù)權利要求1-7的逆反射片，其中按ASTME 1349-90測量時，這種閃光使逆反射片的亮度系數(shù)Y值達到38或更高。
9．根據(jù)權利要求1-8的逆反射片，其中按ASTME 1349-90測量時，這種閃光使逆反射片的亮度系數(shù)Y值達到55或更高。
10．根據(jù)權利要求1-7的逆反射片，其中立方體角單元陣列涂有金屬涂層，并且該逆反射片顯示亮度系數(shù)Y為10或更高。
11．根據(jù)權利要求1-10的逆反射片，其中立方體角單元具有底邊，在逆反射片平放時這些底邊不在同一公共平面內。
12．根據(jù)權利要求2的逆反射片，其中角α在0°至180°范圍內變化。
13．根據(jù)權利要求12的逆反射片，其中角α在35°至115°范圍內。
14．根據(jù)權利要求1-13的逆反射片，其中一些立方體角單元互相堆積。
15．根據(jù)權利要求1的逆反射片，該反射片在不閃光的背景上包含閃光的圖象、在閃光的背景上包含不閃光的圖象、或在閃光的背景上包含閃光的圖象。
16．根據(jù)權利要求1-15的逆反射片，其中閃閃發(fā)光的光點呈現(xiàn)可見光譜的各種各樣的顏色。
17．根據(jù)權利要求1-16的逆反射片，其中這種閃光每平方厘米至少產生大約10個光點。
18．根據(jù)權利要求1-17的逆反射片，其中這種閃光每平方厘米至少產生大約50個光點。
19．一種逆反射產品，該產品包括根據(jù)權利要求1-18的逆反射片，并且進一步包括一密封膜，該密封膜固定在立方體角單元陣列的背面。
20．一種織物制品，該制品包括固定在它的外表面上的根據(jù)權利要求1-19的逆反射產品。
21．一種逆反射制品，該制品包括根據(jù)權利要求1-19的逆反射片，這些逆反射片被放入管狀構型中。
22．根據(jù)權利要求21的逆反射制品，該制品在其一端包括一種附件，這種配件允許將制品固定到光源上。
23．一種能夠逆反射光線的閃閃發(fā)光的制品，該制品包括一底表面；以及一與底表面對置的結構表面，該結構表面包括立方體角單元的陣列，立方體角單元是由三組交叉的凹槽定義的，其中每個凹槽組都包括兩條或多條大體平行的凹槽，而且至少在其中一組中的至少一條凹槽內毗鄰立方體角單元的面這樣排列，以致位于毗鄰面之間的二面角沿著該組內的凹槽變化，而且二面角的這種變化與密封膜固定到結構表面上與否無關。
24．一種閃閃發(fā)光的逆反射片，該逆反射片包括；一結構表面，該結構表面包括多重不連續(xù)的立方體角單元，每個立方體角單元包括一底表面和三個面，這些立方體角單元是這樣排列的，以致在逆反射片平放時這些底表面不在同一平面內。
25．一種能逆反射光線的閃閃發(fā)光的制品，該制品包括(a)底表面；以及(b)與底表面對置的結構表面，其中結構表面包括隨機傾斜的立方體角單元的陣列，立方體角單元的隨機傾斜與密封膜是否固定在結構表面上無關。
全文摘要
立方體角逆反射片60包括由三組交叉的平行槽45、46、47定義的立方體角單元30的陣列。立方體角單元30排列成這樣的陣列,以致在暴露在光線下時,逆反射片60閃閃發(fā)光。這種閃光呈現(xiàn)許多不連續(xù)的光點68,肉眼觀看時一閃一閃的。該陣列可以這樣構成,以致在槽組45、46或47之一的每條凹槽中在毗鄰立方體角單元30的毗鄰立方體面31之間的二面角α是變化的,而且在逆反射片30平放時底平面36彼此不平行。優(yōu)選的是基本上在所有凹槽中毗鄰立方體角單元30的面31之間的二面角α都是變化的,以致在整個陣列中立方體角單元30是隨機傾斜的。這種逆反射片在白天觀察閃閃發(fā)光,在夜間即在逆反射條件下閃光也能達到某種程度。這種閃光效果可增強逆反射片的醒目性,從而突出個人的存在,以便賦予個人更完善的安全防護。
文檔編號G02B5/124GK1216615SQ97194050
公開日1999年5月12日 申請日期1997年4月3日 優(yōu)先權日1996年4月30日
發(fā)明者吉尼恩·M·舒斯塔, 保羅·E·馬瑞克, 麥斯歐·R·C·阿特金森, 查瑞·M·福瑞, 小奧斯特·本森 申請人:明尼蘇達礦業(yè)和制造公司