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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist eine transparente retroreflektierende
Folie mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 sowie ein
Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie gemäß des unabhängigen Anspruchs
1.
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Retroreflektierende
Folien zur Verwendung z.B. für
Kfz-Kennzeichenschilder oder Verkehrsschilder sind in großer Zahl
aus dem Stand der Technik bekannt. Grundsätzlich werden zum heutigen
Tage zwei verschiedene Typen von Retroreflektoren eingesetzt. In
den so genannten Typ 1 und Typ 2 Folien werden transparente Kugeln
mit hohem Brechungsindex in ein umgebendes Trägermedium mit niedrigem Brechungsindex
eingebettet und rückseitig
mit einer Reflektorschicht versehen. Die Brechungsindices der verschiedenen
Materialien sind dergestalt aneinander angepasst, dass der sich
hinter den Kugeln ausbildende Brennpunkt für vorderseitig einfallendes
paralleles Licht auf der Oberfläche
der Reflektorschicht zu liegen kommt. Dies hat einen hohen Reflexionsgrad
der retroreflektierenden Folie zur Folge. Indem die Retroreflexionsschicht
abschnittsweise an die eingebetteten Kugeln angepasst ist, wird
unter einem größeren Raumwinkel
einfallendes paralleles Licht retroreflektiert. Folien dieses Typs
1 oder 2 zeichnen sich durch eine einfache Herstellbarkeit bei niedrigen
Kosten aus. Sie weisen darüber
hinaus den Vorteil auf, dass sie eine gute mechanische Stabilität aufweisen.
Dies ist insbesondere für
Anwendungen von Vorteil, in denen die retroreflektierende Folie
auf ein Substrat aufgebracht wird, welches nachfolgend einer mechanischen Verformung,
beispielsweise in einem Prägeprozess,
unterzogen wird.
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Typ
3-Folien hingegen basieren auf transparenten prismatischen Elementen
mit höherem
Brechungsindex, die in eine Matrix mit niedrigem Brechungsindex
eingebettet sind. Aufgrund interner Totalreflexion in den prismatischen
Elementen wird vorderseitig einfallendes paralleles Licht sehr gut
reflektiert. Typ 3-Folien erreichen in der Regel sehr hohe Reflexionsgrade.
Aufgrund der prismatischen Elemente sind sie jedoch aufwendiger
in der Fertigung, was Kostennachteile nach sich ziehen kann. Darüber hinaus
reagieren die eingebetteten prismatischen Elemente empfindlich auf
mechanische Verformung, so dass die Typ 3-Folien nicht geeignet
sind zur Verwendung auf Substraten, die nachfolgend einer mechanischen
Verformung unterworfen werden. Auch stellen die teilweise sehr hohen
Reflexionsgrade für bestimmte
Anwendungen ein Hindernis dar.
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Für zukünftige Anwendungen
retroreflektierender Folien ist abzusehen, dass neben der Anforderung
eines hohen Reflexionsgrades für
vorderflächig
einfallendes Licht darüber
hinaus eine gewisse Transmission durch die retroreflektierende Folie
hindurch wünschenswert
ist. Ein mögliches
Anwendungsbeispiel für
eine solche transparente retroreflektierende Folie liegt im Bereich
selbstleuchtender – beispielsweise
elektrolumineszierender – retroreflektierender
Folien, die beispielsweise für
Kfz-Kennzeichenschilder interessant sind. So konzentrieren sich die
Entwicklungsanstrengungen der Folienhersteller gegenwärtig stark
auf die Realisierung transparenter retroreflektierender Folien,
di zur Kombination mit einer zusätzlichen
Elektrolumineszenzschicht geeignet sind. Mittels einer solchen Folie
können
z.B. selbstleuchtende retroreflektierende Kfz-Kennzeichenschilder
realisiert werden. Beispielhaft seien hierfür die WO 98/58281 genannt,
die eine Selbstleuchtende retroreflektierende Folie offenbart, die
auf prismatischen Elementen basiert. Weiterhin wird auf die Deutsche
Patentanmeldung 103 56 297 der Inhaberin dieser Patentanmeldung
hingewiesen, die eine selbstleuchtende retroreflektierende Folie
offenbart, die auf der Verwendung transparenter Glaskugeln basiert.
Durch diese Bezugnahme wird der Gegenstand der genannten Patentanmeldung
vollumfänglich
zum Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung zugefügt.
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Jedoch
sind auch noch weitere Anwendungsgebiete für transparente retroreflektierende
Folien denkbar, die über
den Einsatz im Zusammenhang mit retroreflektierenden selbstleuchtenden Kfz-Kennzeichenschildern
oder Verkehrsschildern hinausgehen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine retroreflektierende
Folie anzugeben, die neben ihrer retroreflektierenden Eigenschaft
darüber hinaus
eine gewisse Transparenz aufweist. Weiterhin ist Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie anzugeben.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Folie mit den Merkmalen des Anspruchs 1
sowie durch Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 9 oder
11. Vorteilhafte Weiterbildungen der Folie ergeben sich aus den
Unteransprüchen
2 bis 8, vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren
ergeben sich aus den Unteransprüchen
10 und 12 bis 19.
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Eine
erfindungsgemäße retroreflektierende transparente
Folie weist eine Basispolymerschicht auf, in die eine Vielzahl von
im Wesentlichen in einer Monolage angeordneten transparenten Kugeln
zumindest teileingebettet sind. Dabei sind auf die Oberflächen der
transparenten Kugeln Reflexionsschichtabschnitte direkt oder beabstandet
aufgebracht, so dass die transparenten Kugeln teilverspiegelt sind. Weiterhin
sind die transparenten Kugeln in die Basispolymerschicht zumindest
teileingebettet.
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Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, dass sich die Reflexionsschichtabschnitte, die auf die Oberflächen der
transparenten Kugeln aufgebracht sind, in ihrer Gesamtheit eine
von einer Vielzahl von Transmissionsabschnitten unterbrochene Semireflexionsschicht
ausbilden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird bei vorderseitiger Aufsicht auf die erfindungsgemäße transparente
reflektierende Folie der Zwischenraum zwischen den transparenten
Kugeln im Wesentlichen nicht von den Reflexionsschicht-Abschnitten abgedeckt,
d.h. zwischen den Kugeln verbleiben transparente Transmissionsabschnitte.
Besonders bevorzugt ist es, wenn sich die Reflexions schichtabschnitte
im Wesentlichen nicht in der Fläche
der Monolage erstrecken, so dass Licht durch den Zwischenraum zwischen
den transparenten Kugeln hindurch treten kann.
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Durch
diesen Aufbau weist die erfindungsgemäße transparente retroreflektierende
Folie auf der einen Seite Retroreflexionseigenschaften auf, die
typisch für
eine Typ 1 oder Typ 2 Retroreflexionsfolie sind, darüber hinaus
weist sie jedoch ein Transmissionsvermögen auf, so dass beispielsweise
von der Rückseite
der erfindungsgemäßen transparenten
retroreflektierenden Folie ausgehendes Licht teilweise durch die
Folie hindurch transmittiert wird. Die Stärke dieser Transmission hängt dabei
insbesondere davon ab, welcher Flächenanteil bei vorderflächiger Aufsicht
auf die Folie von den Reflexionsschichtabschnitten eingenommen wird
und welcher Flächenanteil
von den Transmissionsabschnitten. Dieses Verhältnis kann beispielsweise durch
Variationen der Kugeldichte in der Monolage variiert werden. Jedoch hat
auch der Raumwinkel, der von den Reflexionsschichtabschnitten auf
den Kugeln überdeckt
wird, einen Einfluss auf den Transmissionsgrad.
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Für den Fachmann
ist offensichtlich, dass es von der Dichte der transparenten Kugel
in der Monolage abhängt,
ob sich die Reflexionsschichtabschnitte berühren, so dass die Semireflexionsschicht
eine einfache zusammenhängende
Fläche
ausbildet. Bei sehr großem
Abstand der transparenten Kugeln in der Monolage können sich
die Reflexionsschichtabschnitte im Wesentlichen nicht mehr berühren, so dass
die Semireflexionsschicht aus isolierten Reflexionsschichtabschnitten
zusammensetzt.
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Eine
besonders hohe Retroreflexion kann erzielt werden, wenn die Symmetrieachsen
der im Wesentlichen rotationssymmetrischen Reflexionsschichtabschnitte
im Wesentlichen senkrecht zur Fläche
der Monolage ausgerichtet sind. Jedoch kann es unter bestimmten
Voraussetzungen auch vorteilhaft sein, wenn die Symmetrieachsen
eine stochastische Verteilung relativ zur Fläche der Monolage aufweisen.
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Die
Anforderungen an den Brechungsindex der transparenten Kugeln können verringert
werden, wenn zwischen den Oberflächen
der transparenten Kugeln und den Reflexionsschicht-Abschnitten zusätzlich Abstandsschichtabschnitte
angeordnet sind, die Teil einer (einfach) zusammenhängenden
Abstandsschicht oder auch nicht zusammenhängende Abschnitte sein können. Auf
diese Weise ist es auch bei Verwendung von transparenten Kugeln
mit niedrigerem Brechungsindex oder bei Verwendung einer transparenten
Deckschicht mit einem höheren
Brechungsindex möglich,
den sich für
paralleles Licht ergebenden Brennpunkt auf die Oberfläche der
Reflexionsschicht zu legen, auch wenn die Reflexionsschicht nicht
unmittelbar auf der Kugeloberfläche
angeordnet ist. Diese Anordnung entspricht insoweit der aus dem
Stand der Technik bekannten Typ-1-Anordnung.
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Um
die erfindungsgemäße transparente
retroreflektierende Folie witterungsbeständig zu machen, wird vorteilhaft
auf die der Basispolymerschicht abgewandten Seite der transparenten
Kugeln eine transparente Deckschicht aufgebracht, die vorzugsweise
ebenfalls aus einem Polymer bestehen kann. Durch entsprechende Auswahl
des Polymers, die Anwendung geeigneter Verfahren bei der Aufbringung
der transparenten Deckschicht sowie einer evtl. Vorbehandlung der
Oberflächen
der transparenten Kugeln mit einem Haftvermittler kann eine sehr
gute Haftung der transparenten Deckschicht auf den transparenten
Kugeln und der Basispolymerschicht erzielt werden, so dass die transparenten
Kugeln und die Reflexionsschicht-Abschnitte vollständig verkapselt
werden können.
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Eine
dauerhafte Verbindung zwischen Basispolymerschicht und transparenter
Deckschicht kann insbesondere dann auf einfache Weise hergestellt werden,
wenn die Basispolymerschicht und die transparente Deckschicht aus
demselben Material bestehen. Hier kann bei geeigneter Materialwahl
durch einfache thermische Behandlung des Folienverbunds eine unlösbare Verbindung
von Basispolymerschicht und transparenter Deckschicht erzeugt werden.
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Weitere
praktische Vorteile der erfindungsgemäßen transparenten retroreflektierenden
Folie ergeben sich, wenn die Basispolymerschicht als wärmeaktivierte
Kleberschicht ausgebildet ist. In diesem Fall weist die erfindungsgemäße Folie
einen besonders einfachen Aufbau auf, wodurch sich Kostenvorteile
bei ihrer Herstellung ergeben. Aufgrund der Wärmeaktivierbarkeit kann eine
solche Folie auf einfachste Weise bei der Herstellung von Kfz-Kennzeichenschildern
oder Verkehrsschildern auf die Vorderfläche eines Substrats thermisch
auflaminiert werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen transparenten retroreflektierenden
Folie sowie verschiedene Verfahren zu ihrer Herstellung ergeben
sich aus den Ausführungsbeispielen
sowie den nebengeordneten Ansprüchen
nebst ihren Unteransprüchen,
die im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:
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1–8:
Verfahrensablauf zur Herstellung einer erfindungsgemäßen transparenten
retroreflektierenden Folie gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels,
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9:
die gemäß dem Verfahren
aus den 1 bis 8 hergestellte
erfindungsgemäße Folie im
Schnitt,
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10:
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen transparenten
retrorefiektierenden Folie,
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11–16:
ein Herstellungsverfahren für
ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen transparenten
retroreflektierenden Folie, wobei der Aufbau der erfindungsgemäßen Folie
nach dem dritten Ausführungsbeispiel
in 16 im Schnitt gezeigt ist,
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17:
eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Folie gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels mit
hoher Retroreflektivität
und niedriger Transmission, und
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18:
eine Folie gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels
mit niedriger Retroreflektivität
und hoher Transmission.
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Aus 9 ist
der Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels
einer transparenten retroreflektierenden Folie im Schnitt ersichtlich.
In eine transparente Deckschicht 7 aus einem Polymerwerkstoff,
die zumindest eine gewisse Transparenz aufweist, vorzugsweise jedoch
hochtransparent und farblos ist, sind transparente Kugeln 2 beispielsweise
aus einem hoch brechenden Glas eingebettet. Der Brechungsindex des
Glases liegt dabei vorzugsweise im Intervall zwischen 1,9 und 2,2.
Der genaue Wert des Brechungsindex hängt dabei auch vom Brechungsindex der
transparenten Deckschicht 7 ab, wie nachstehend genauer
erläutert
wird.
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Die
transparenten Kugeln 2 weisen typisch einen Durchmesser
von 10 bis 100 Mikrometern auf und sind von einer Vielzahl von Anbietern
kommerziell erhältlich.
Eine Abweichung von der reinen Kugelform z.B. in Form einer Abplattung
kann für
bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein.
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Die
transparenten Kugeln 2 sind dabei vorzugsweise mit etwa
30 bis 40% ihres Durchmessers in die transparente Deckschicht 7 eingebettet.
Der über
die transparente Deckschicht 7 hinausragende Teil der Kugeloberflächen ist
von Reflexionsschicht-Abschnitten 13 bedeckt, die beispielsweise als
Aluminiumschicht mit einer typischen Dicke von einigen 100 Nanometern,
vorzugsweise etwa 300 Nanometern ausgebildet sind. Als Reflexionsschicht-Abschnitte 13 kommen
auch Abschnitte anderer dünner
Schichten in Frage, die ein ausreichendes Reflexionsvermögen (vorzugsweise über 50%) aufweisen,
beispielsweise dielektrische Schichten.
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Auf
den in die transparente Deckschicht 7 eingebetteten transparenten
Kugeln 2 ist oberseitig, d.h. auf ihre die Reflexionsschicht-Abschnitte 13 tragende
Oberfläche,
eine Basispolymerschicht 6 angeordnet, die ebenfalls eine
gewisse Transparenz aufweist, insbesondere eine hohe Transparenz
aufweist und durchsichtig ist.
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Auf
der Basispolymerschicht 6 ist eine Kleberschicht 8 angeordnet,
die dazu dient, die erfindungsgemäße transparente retroreflektierende
Folie 1 auf ein Substrat (nicht gezeigt) aufzukaschieren. Für den Vertrieb
zum Endkunden wird die Kleberschicht 8 bei dem typischerweise
für Lagerung
und Vertrieb aufgerollten Folienmaterial mittels einem Liner 17 abgedeckt.
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9 verdeutlicht
die Reflexions- und Transmissionsverhältnisse der transparenten retroreflektierenden
Folie 1 gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels.
Vorderseitig (d.h. auf die transparente Deckschicht 7)
auf die Folie 1 auffallendes paralleles Licht wird von
den Kugeln 2 eingefangen und auf die Oberfläche der
Reflexionsschicht-Abschnitte 13 fokussiert. Von diesen
Fokuspunkten wird das einfallende Licht zurückreflektiert, wobei es durch
die Linsenwirkung der Kugel 2 erneut parallelisiert wird
und sich eine Retroreflexion (d.h. Einfallswinkel = Ausgangswinkel)
einstellt. Vorderflächig
einfallendes Licht, welches nicht von den Kugeln 2 eingefangen
wird, wird durch die zwischen den transparenten Kugeln 2 angeordneten
Transmissionsabschnitte 14 transmittiert und wird nachfolgend
in der Basispolymerschicht 6, der Kleberschicht 8 sowie
evtl. darunter liegenden weiteren Schichten wie beispielsweise einem
Substrat absorbiert.
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Wird
die erfindungsgemäße transparente
retroreflektierende Folie rückseitig
mit Licht bestrahlt, so kann dieses durch die Transmissionsabschnitte 14 und
die transparente Deckschicht 7 aus der Vorderfläche der
Folie 1 austreten. Auf diese Weise ist es beispielsweise
durch Anordnung einer selbstleuchtenden, insbesondere elektrolumineszierenden Folie
(nicht gezeigt) unterhalb der transparenten retroreflektierende
Folie 1 möglich,
einen elektrolumineszierenden retroreflektierenden Folienverbund herzustellen,
der insbesondere zur Herstellung von selbstleuchtenden Kfz-Kennzeichenschildern
geeignet ist.
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Die
1 bis
8 zeigen
den Verfahrensablauf zur Herstellung der transparenten retroreflektierende
Folie
1 gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels.
1 zeigt
eine Trägerschicht
3,
welche beispielsweise aus Polyäthylen
bestehen kann, die von einer Trägerfolie
9 getragen
wird, die beispielsweise aus Papier bestehen kann. In die polymere
Trägerschicht
3 sind
transparente Kugeln
2 mit bis zu 50% ihres Durchmessers
teileingebettet. Die transparenten Kugeln
2 werden beispielsweise
gemäß des aus der
US 4,367,920 der Minnesota
Mining Company, USA bekannten Verfahrens in die Trägerschicht
3 eingebracht.
Im Rahmen dieses Verfahrens wird die Trägerschicht
3 durch
Erwärmen
teilverflüssigt,
so dass auf ihre Oberfläche
aufgebrachte transparente Kugeln
2 unter der Wirkung der
Gravitation in die Trägerschicht
3 eindringen
können.
Durch gezielte Einstellung der Viskosität der teilverflüssigten
Trägerschicht
3 sowie
der Abkühlzeit
der Träger schicht
3 kann
die Eindringtiefe der Kugeln
2 in die Trägerschicht
3 genau
kontrolliert werden. Im Rahmen dieser Erfindung hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, wenn die transparenten Kugeln
2 mit
etwa 30 bis 40% ihres Durchmessers in die Trägerschicht
3 eingebettet
sind.
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Ist
die gewünschte
Eindringtiefe der Kugeln 2 in die Trägerschicht 3 erreicht
und die Trägerschicht 3 ausreichend
erstarrt, so wird nachfolgend eine Haftvermittlerschicht 4 auf
die Oberseite der Trägerschicht 3 mit
den darin teileingebetteten Kugeln 2 aufgebracht. Die Haftvermittlerschicht 4 dient
insbesondere dazu, die Haftung zwischen den transparenten Kugeln 2 und
einer nachfolgend aufgebrachten Reflexionsschicht 5 zu
verbessern. Sie kann darüber hinaus
auch dazu vorgesehen sein, die Haftung der Reflexionsschicht 5 an
der Trägerschicht 3 zu
verbessern. Insbesondere kann sie dazu vorgesehen sein, eine stärkere Haftung
der Reflexionsschicht 5 an der Trägerschicht 3 zu vermitteln
als an einer nachfolgend auf die Rückseite der Reflexionsschicht 5 aufgebrachten
Basispolymerschicht 6. Das Aufbringen der Reflexionsschicht 5 auf
die Haftvermittlerschicht 4 ist aus 3 ersichtlich,
das nachfolgende Aufbringen der Basispolymerschicht 6 auf
die Reflexionsschicht 5 ist aus 4 ersichtlich.
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Zum
Aufbringen der Reflexionsschicht 5 wird beispielsweise
eine einige 100 Nanometer dicke Aluminiumschicht unter geeigneten
Umgebungsbedingungen aufgedampft, beispielsweise mittels PVD-Verfahren
(Physical Vapor Deposition) wie thermisches Aufdampfen. Bei einer
Verwendung von Aluminium als Metallisierungsmaterial hat sich eine Schichtdicke
von 300 Nanometern als besonders geeignet erwiesen. Durch Variation
der Schichtdicke einer metallischen Reflexionsschicht 5 ist
es möglich, die
Reflektivität
der Reflexionsschicht 5 gezielt einzustellen. In bestimmten
Anwendungsfällen
kann es wünschenswert
sein, eine zu hohe Retroreflektivität der erfindungsgemäßen transparenten
retroreflektierenden Folie zu vermeiden. In diesem Fall kann u.a. eine
Verringerung der Reflektivität
der Reflexionsschicht 5 zur gezielten Einstellung der Retroreflektivität der Folie 1 verwendet
werden.
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Die
Basispolymerschicht
6 kann beispielsweise durch Überschichten
des in
3 ersichtlichen transienten Folienaufbaus mit
einem flüssigen Polymer
und nachfol gendem Aushärten
(z.B. thermisch oder mittels UV) erfolgen. Alternativ ist aus der vorgenannten
US 4,367,920 ein auf Wärme- und Druckeinwirkung
beruhendes Verfahren bekannt, mit dem eine bereits vorgefertigte
Basispolymerschicht, die in Form einer Folie vorliegt, in eine innige
Verbindung mit dem aus
3 ersichtlichen Folienverbund gebracht
werden kann. Das aus der US-Schrift bekannte Verfahren ist insbesondere
gut geeignet, transparente Kugeln
2, die nur zu einem geringen Maße in die
Trägerschicht
3 teileingebettet
sind, unter Ausbildung von Hinterschnitten sicher in die Basispolymerschicht
6 einzubetten.
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Im
nachfolgenden Verfahrensschritt, der aus 5 ersichtlich
ist, wird der transiente Folienverbund (bestehend aus Trägerfolie 9 und
Trägerschicht 3)
von der Basispolymerschicht 6 mit den darin eingebetteten
transparenten Kugeln 2 gelöst. Aufgrund der verwendeten
Polymermaterialien für
die Basispolymerschicht 6 und die Trägerschicht 3 sowie
die aufgebrachte Haftvermittlerschicht 4 haftet die Reflexionsschicht 5 besser
an der Trägerschicht 3 als
an der Basispolymerschicht 6. Hingegen sind die transparenten
Kugeln 2 so fest in die Basispolymerschicht 6 eingebettet,
dass die Kugeln 2 aus der Trägerschicht 3 herausgelöst werden.
Eine ausreichend starke Fixierung der transparenten Kugeln 2 in
der Basispolymerschicht 6 ergibt sich einerseits durch
die starke Einbettung der transparenten Kugeln 2 in die
Basispolymerschicht 6, die 60 bis 70% des Durchmessers der
transparenten Kugeln 2 betragen kann. Darüber hinaus
erfahren die transparenten Kugeln 2 eine gute Haftung an
der Basispolymerschicht 6, da die Reflexionsschicht 5 aufgrund
der Haftvermittlerschicht 4 stark an den transparenten
Kugeln 2 haftet. Falls erforderlich, kann die Haftung der
Reflexionsschicht 5 an der Basispolymerschicht 6 wiederum
durch Einsatz einer weiteren, hier nicht gezeigten Haftvermittlerschicht 4' auf der rückseitigen
Fläche
der Reflexionsschicht 5 erhöht werden. Um ein ordnungsgemäßes Ablösen der
Trägerschicht 3,
wie aus 5 ersichtlich zu ermöglichen,
muss nur eine höhere
Haftung der Reflexionsschicht 5 an der Trägerschicht 3 realisiert
werden als an der Basispolymerschicht 6. Dies kann durch
Auswahl geeigneter Haftvermittler für die Haftvermittlerschicht 4 und 4' sowie durch Auswahl
geeigneter Polymere für
die Trägerschicht 3 sowie
die Basispolymerschicht 6 geschehen. Weiterhin können geeignete
Viskositätswerte
für die
Trägerschicht 3 und
die Basispolymerschicht 6 beispielsweise durch Variation
der Temperatur eingestellt werden.
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Der
verbleibende Folienverbund mit den eingebetteten Kugeln 2,
der sich aus der oberen Hälfte der 5 ergibt,
weist anstelle einer durchgehenden Reflexionsschicht 5 nur
noch Reflexionsschicht-Abschnitte 13 auf, die die in die
Basispolymerschicht 6 teileingebetteten transparenten Kugeln 2 teilweise umschließen. Diese
Reflexionsschicht-Abschnitte 13 bilden in der gebrauchsfertigen
transparenten Folie 1 Retroreflektoren aus. Zwischen den
in die Basispolymerschicht 6 teileingebetteten transparenten
Kugeln 2 verbleiben Transmissionsabschnitte 14,
die nicht von einer Reflexionsschicht 5 bedeckt sind und
durch die Licht hindurch treten kann.
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Wie
aus
6 ersichtlich wird im nachfolgenden Verfahrensschritt
auf die freien Oberflächen der
teileingebetteten Kugeln
2 eine transparente Deckschicht
7 aufgebracht,
die wiederum aus einem geeigneten Polymermaterial bestehen kann.
Auch hier können
Verfahren verwendet werden, die sich aus der
US 4,367,920 ergeben. Jedoch sind
aus dem Stand der Technik eine Vielzahl weiterer geeigneter Materialien
und Verfahren zu ihrer Aufbringung bekannt, die sich dem Fachmann
in nahe liegender Weise erschließen.
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In 7 ist
der nächste
Verfahrensschritt gezeigt, in welchem auf die Basispolymerschicht 6 oberseitig
eine Kleberschicht 8 aufgebracht wird, die zum Aufkaschieren
der erfindungsgemäßen transparenten
retrorefiektierenden Folie z.B. auf ein Substrat durch den Anwender
dient.
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Aus 8 ist
ersichtlich, dass die Kleberschicht 8 für einen Transport der fertig
gestellten transparenten retroreflektierenden Folie, zu dem sie typischerweise
aufgerollt wird, mit einem Liner 17 abgedeckt ist.
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Aus 10 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer transparenten retroreflektierenden Folie gemäß der vorliegenden
Erfindung im Schnitt analog zu 9 ersichtlich.
Die Folie 1 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels
weist einen Aufbau (von oben nach unten) aus transparenter Deckschicht 7,
Basispolymerschicht 6 und unterseitig aufgebrachter Kleberschicht 8 auf,
wobei transparente Kugeln 2 wie in den vorstehend diskutierten
Ausführungsbeispielen teilweise
in die Basispolymerschicht 6 und teilweise in die transparente
Deckschicht 7 eingebettet sind. Zwischen den transparenten
Kugeln 2 befinden sich wiederum Transmissionsabschnitte 14,
durch die Licht durch die transparente retroreflektierende Folie 1 hindurch
treten kann. Im Gegensatz zu der Folie 1 gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels
sind jedoch bei der Folie 1 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels
die Reflexionsschicht-Abschnitte 13 nicht einheitlich mit
ihrer Symmetrieachse senkrecht zur Ebene 12 der Monolage
der transparenten Kugeln 2 angeordnet. Vielmehr ist die
Orientierung der Symmetrieachsen relativ zur Fläche 12 der Monolage
stochastisch verteilt.
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Eine
weitere Möglichkeit,
die Reflektivität
einer erfindungsgemäßen Folie 1 zu
beeinflussen, besteht darin, die transparenten Kugeln 2 gezielt
mit einer bestimmten Menge „blinder", d.h. nicht oder
nur schwach transparenter Kugeln zu versetzen. Abhängig von
der Konzentration blinder Kugeln 2 in der Folie 1 verändert sich
der Reflexionsgrad der Folie 1 bei in etwa konstanter Transmission.
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Die
Herstellung einer transparenten retroreflektierenden Folie 1 gemäß des zweiten
Ausführungsbeispiels
erfolgt in einem Verfahren, welches sich zum Teil von dem Verfahren
des ersten Ausführungsbeispiels
unterscheidet. Insbesondere werden die gezeigten Reflexionsschicht-Abschnitte 13 vor der
Einbettung der transparenten Kugeln 2 auf diese aufgebracht.
Hierzu können
die transparenten Kugeln 2 in eine weitere polymere Trägerschicht 3' teileingebettet
werden, die ihrerseits von einer z.B. aus Papier bestehenden Trägerfolie 9' getragen wird. Nachfolgend
wird eine Haftvermittlerschicht auf die Trägerschicht 3' und die freie
Oberfläche
der teileingebetteten transparenten Kugeln 2 aufgebracht,
die die Haftung zwischen dem Material der Kugeln 2 und einer
nachfolgend auf die Kugeln 2 und die Trägerschicht 3' aufgebrachten
Reflexionsschicht 5' (z.B. thermisch
aus einem Metall wie Aluminium aufgedampft) verbessert. Schließlich werden
die teilverspiegelten Kugeln 2 aus der Trägerschicht 3' gelöst, indem
der gesamte Folienverbund mit den darin eingebetteten teilverspiegelten
Kugeln 2 über
eine Walze mit kleinem Durchmesser abgerollt wird, so dass der Folienverbund
eine starke Scherung und Verformung erfährt, wodurch sich die Kugeln 2 von
ihrem Sitz in der Trägerschicht 3 lösen. Erst
nach der Beschichtung der transparenten Kugeln 2 mit den
Reflexionsschicht-Abschnitten 13 wird ein Folienverbund wie
im vorangegangenen Ausführungsbeispiel
aufgebaut. Das hierzu verwendete Verfahren kann dann den Verfahrensschritten
gemäß 1, 6, 7 und 8 des
ersten Ausführungsbeispiels
entsprechen.
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Die 11 bis 16 zeigen
das Herstellungsverfahren für
ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen transparenten
retroreflektierenden Folie 1, deren Aufbau aus 16 ersichtlich ist
und im Folgenden näher
erläutert
wird. Auf transparente Kugeln 2, die wiederum aus einem
hoch brechenden Glas analog zum ersten Ausführungsbeispiel bestehen und
in einer Monolage angeordnet sind, die eine Fläche 12 aufspannt,
sind Abstandsschicht-Abschnitte 16 und darüber Reflexionsschicht-Abschnitte 13 aufgebracht.
Die Reflexionsschicht-Abschnitte 13 sowie
die Abstandsschicht-Abschnitte 16 umgeben die Oberfläche der
transparenten Kugeln 2 in Form von Kugelschalen, wobei
ein Teil der Oberfläche
der transparenten Kugeln 2 in Form einer Kugelkalotte unbedeckt
bleibt. Die transparenten Kugeln 2 sind mit ihren Abstandsschicht-Abschnitten 16 und
Reflexionsschicht-Abschnitten 13 in eine Basispolymerschicht 6 eingebettet.
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Oberseitig
ist auf die freiliegenden Kugelkalotten der transparenten Kugeln 2 eine
transparente Deckschicht 7 aufgebracht, die ebenfalls aus
einem polymeren Werkstoff bestehen kann. Die Basispolymerschicht 6 und
die transparente Deckschicht 7 verkapseln die eingeschlossenen
transparenten Kugeln 2 hermetisch.
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Unterseitig
kann auf die Basispolymerschicht 6 wiederum eine Kleberschicht 8 aufgebracht
sein, die dazu dient, die erfindungsgemäße transparente retroreflektierende
Folie 1 auf ein Substrat aufzukaschieren. Im Transportzustand
der Folie 1 kann diese, wie in den vorangehenden Ausführungsbeispielen,
durch einen Liner 17 abgedeckt sein.
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Die
Transmissions- bzw. Reflexionseigenschaften der erfindungsgemäßen transparenten
retroreflektierenden Folie 1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels
ergeben sich ebenfalls aus 16. Rückseitig
einfallendes Licht, welches beispielsweise von einer selbstleuchtenden
Folie ausgehen kann, die z.B. zwischen der Basispolymerschicht 6 und
einem unterseitigen Substrat angeordnet sein kann, wird durch die
Basispolymerschicht 6, die Transmissionsabschnitte 14,
die zwischen den eingebetteten Kugeln 2 liegen, und durch
die transparente Deckschicht 7 hindurch transmittiert.
Oberseitig auf die transparente Deckschicht 7 einfallendes
paralleles Licht wird hingegen zum Teil von den transparenten Kugeln 2 eingefangen
und auf die innere Oberfläche der
Reflexionsschicht-Abschnitte 13 fokussiert. Aufgrund der
Tatsache, dass zwischen den Reflexionsschicht-Abschnitten 13 und
den Oberflächen
der transparenten Kugeln 2 Abstandsschicht-Abschnitte 16 angeordnet
sind, tritt eine Brechung sowohl beim Eintritt in die Glaskugeln 2 als
auch bei Austritt aus den Glaskugel 2 auf, so dass der
erforderliche Brechungsindexunterschied zwischen der transparenten Deckschicht 7 und
dem Material der transparenten Kugeln 2 geringer sein kann
als beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel.
Grundsätzlich
entspricht der Aufbau des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels
im Wesentlichen dem Aufbau der an sich bekannten Typ-2-Folien, wohingegen
der Folienaufbau des dritten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen
demjenigen der an sich bekannten Typ-1-Folien entspricht.
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Bei
der Folie gemäß des dritten
Ausführungsbeispiels
mit einem typischen Brechungsindex einer polymeren transparenten
Deckschicht 7 von etwa 1,45 genügt in der Regel ein Brechungsindex von
2,1 für
die transparenten Kugeln 2. Bei den Folien gemäß des ersten
oder des zweiten Ausführungsbeispiels
kann der erforderliche Brechungsindex der transparenten Kugeln 2 verringert
werden, indem die transparente Deckschicht 7 aus einem
niedrigbrechenden polymeren Werkstoff oder aus Luft besteht. Im
letzteren Fall wird in der Regel oberhalb der als Luftschicht ausgebildeten
transparenten Deckschicht 7 zusätzlich eine weitere Schutzschicht
vorgesehen werden, die zusammen mit der Basispolymerschicht 6 die
transparenten Kugeln 2 sicher verkapselt. Hier kann auf
bewährte
Schichtaufbauten von aus dem Stand der Technik bekannten Typ-2 Folien
zurückgegriffen
werden.
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Nach
der Fokussierung des vorderflächig einfallenden
Lichts auf einen Brennpunkt, der auf der inneren Oberfläche der
Reflektionsschicht-Abschnitte 13 liegt, wird das Licht
zurückreflektiert,
wobei es erneut doppelt an den Oberflächen der transparenten Kugeln 2 gebrochen
wird. Hierbei wird es erneut parallelisiert und in die Einfallsrichtung
zurückreflektiert, so
dass auch hier retroreflektive Bedingungen vorliegen.
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer Folie gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
ergibt sich aus den
11 bis
15. Im
ersten Verfahrensschritt werden transparente Glaskugeln
2 analog
zum ersten Ausführungsbeispiel
in eine teilverflüssigte
polymere Trägerschicht
3 eingebettet,
die von einer Trägerfolie
9 getragen
wird. Dabei wird auch hier eine Eindringtiefe von etwa 30 bis 40%
des Kugeldurchmessers der transparenten Kugeln
2 bevorzugt,
jedoch sind auch andere Eindringtiefen abhängig vom Anwendungsbereich
der Folien denkbar und ggf. vorteilhaft. Auch hier kann wiederum
das aus der
US 4,367,920 bekannte
Verfahren Verwendung finden.
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Im
nachfolgenden Verfahrensschritt gemäß 12 werden
die teileingebetteten Kugeln 2 mit einer Abstandsschicht 11 bedeckt,
die eine Dicke von typisch einigen Mikrometern bis einigen 10 Mikrometern
aufweist. Dies kann beispielsweise mittels Überschichten der Trägerschicht 3 mit
einschließlich
der darin eingebetteten transparenten Kugeln 2 mit einem
flüssigen
Polymer höherer
Viskosität
und nachfolgendem raschen Aushärten
der überschichteten Polymerschicht
geschehen. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn für die Abstandsschicht 11 dasselbe
Material verwendet wird wie für
die Trägerschicht 3.
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Im
aus 13 ersichtlichen nachfolgenden Verfahrensschritt
wird oberseitig auf die (erstarrte) Abstandsschicht 11 eine
Reflexionsschicht 5 analog zum ersten Ausführungsbeispiel
aufgebracht. Auch hier hat sich eine mittels PVD-Verfahren aufgebrachte
metallische Reflexionsschicht (beispielsweise aus Aluminium mit
einer Dicke von etwa 300 Nanometern) bewährt.
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Im
nachfolgenden Verfahrensschritt gemäß
14 wird
der aus
13 ersichtliche Folienverbund
oberseitig mit einer Basispolymerschicht
6 bedeckt, wobei
auch hier wiederum der aus der
US 4,367,920 bekannten
Verfahren vorteilhaft einsetzbar sind. Die Basispolymerschicht
6 weist
dabei eine gewisse Transparenz auf, vorzugsweise weist sie eine hohe
Transparenz auf und ist farblos. Weiterhin weist das Material der
Basispolymerschicht
6 im gezeigten Ausführungsbeispiel einen höheren Erweichungspunkt
auf als das Material der Abstandsschicht
11 und ggf. der
Trägerschicht
3.
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Im
nachfolgenden Verfahrensschritt gemäß 15 wird
die unterseitig angeordnete Trägerschicht 3 von
der oberseitigen Basispolymerschicht 6 und den darin teileingebetteten
transparenten Kugeln 2 unter teilweiser Mitnahme der Abstandsschicht 11 sowie
der Reflexionsschicht 5 mit samt der Trägerfolie 9 abgelöst. Hierfür wird der
aus 14 ersichtliche Folienverbund auf eine solche
Temperatur erwärmt,
bei der bereits eine merkliche Erweichung des Materials der Abstandsschicht 11 und
evtl. der Trägerschicht 3 auftritt,
das Material der Basispolymerschicht 6 hingegen noch keine
relevante Erweichung zeigt.
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Das
Ablöseverhalten
im Verfahrensschritt gemäß 15 kann
noch verbessert werden, in dem auf den Folienverbund in 12 auf
die Oberseite der Abstandsschicht 11 eine (hier nicht gezeigte)
weitere Haftvermittlerschicht 4'' aufgebracht
wird, die die Haftung zwischen der nachfolgend aufgebrachten Reflexionsschicht 5 und
der darunter liegenden Abstandsschicht 11 verbessert.
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Durch
das in 15 gezeigte Ablösen der unterseitigen
Trägerschicht 3 werden
die unverspiegelten Oberflächenabschnitte
der transparenten Kugeln 2 freigelegt. Hingegen verbleiben
die Reflexionsschicht-Abschnitte 13 und die Abstandschicht-Abschnitte 16 sowie
die von ihnen umfassten Abschnitte der transparenten Kugeln 2 weiterhin
in der Basispolymerschicht 6 eingebettet. Zwischen den
eingebetteten Kugeln 2 werden beim Ablösen der Trägerschicht 3 Transmissionsabschnitte 14 freigelegt,
die nicht von einer Reflexionsschicht 5 bedeckt sind, so
dass Licht durch sie hindurch treten kann.
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Zur
Herstellung eines gebrauchsfertigen Folienverbunds wird der aus 15 ersichtliche
verbleibende Folienverbund oberseitig, d.h. auf der Seite, aus der
sich die nicht eingebetteten Teile der transparenten Kugeln 2 erheben,
mit einer (hoch)transparenten Deckschicht 7 überschichtet, die
wiederum aus einem polymeren Werkstoff bestehen kann. Auch hier
wird unter Verwendung geeigneter Techniken die transparente Deckschicht 7 dergestalt
mit der Basispolymerschicht 6 verbunden, dass die umschlossenen
transparenten Kugeln 2 hermetisch verkapselt werden. Schließlich wird
unterseitig auf die Basispolymerschicht 6 eine Kleberschicht 8 aufgebracht.
Diese wird vorzugsweise wiederum mittels eines Li ners 17 abgedeckt,
so dass die gesamte erfindungsgemäße transparente retroreflektierende Folie 1 gemäß dieses
dritten Ausführungsbeispiels für den Transport
und die Lagerung aufgerollt werden kann.
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17 zeigt
eine oberseitige Aufsicht auf eine transparente retroreflektierende
Folie 1 gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels,
die eine hohe Retroreflektivität
aufweist. Diese wird erzielt durch eine hohe Dichte der in die Folie 1 eingebetteten
transparenten Kugeln 2 nahe einer dichtesten Kugelpackung,
in der sich die eingebetteten Kugeln 2 zumindest teilweise
berühren.
Dies hat zur Folge, dass sich die auf die einzelnen Kugeln 2 aufgebrachten
Reflexionsschicht-Abschnitte 13 berühren. Auf diese Weise wird
eine einfach zusammenhängende
Semireflexionsschicht 15 ausgebildet, die von isolierten
Transmissionsabschnitten 14 unterbrochen wird. Nur durch
diese Transmissionsabschnitte 14 ist eine Lichttransmission
möglich,
so dass die gezeigte transparente retroreflektierende Folie 1 eine
vergleichsweise niedrige Transmission und eine vergleichsweise hohe
Retroreflexion aufweist.
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Hingegen
zeigt 18 eine erfindungsgemäße transparente
retroreflektierende Folie 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels
mit hoher Transmission und Retroreflektivität in Aufsicht. Wie aus der
Figur ersichtlich ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Reflexionsschicht-Abschnitte 13 isoliert
voneinander in der Folie 1 angeordnet, so dass keine einfach
zusammenhängende
Semireflexionsschicht 15 ausgebildet wird. Vielmehr bilden
in diesem Ausführungsbeispiel
die Transmissionsabschnitte 14 ein einfach zusammenhängendes
Gebiet aus, so dass eine Lichttransmission durch die transparente
Folie 1 auf einer großen
Fläche
erfolgen kann. Hingegen findet eine Retroreflexion nur auf einer
kleinen Fläche statt,
so dass diese transparente retroreflektierende Folie 1 eine
niedrige Retroreflektivität
aufweist. Derartige Folien können
Vorteile bei einer Verwendung im Bereich von Kfz-Kennzeichenschildern
aufweisen, da dort teilweise von einschlägigen nationalen Zulassungsvorschriften
hohe Reflexionswerte nicht erlaubt werden.
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Die
vorstehend diskutierten Ausführungsbeispiele
sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung unter Zuhilfenahme
seines Fachwissens auszuführen.
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Sie
sind zur Veranschaulichung des Gegenstands der Erfindung, wie er
sich aus den nachfolgenden Ansprüchen
ergibt, gedacht und sind nicht einschränkend zu verstehen.
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- 1
- transparente
retroreflektie
-
- rende
Folie
- 2
- transparente
Kugel
- 3
- Trägerschicht
- 4
- Haftvermittlerschicht
- 5
- Reflexionsschicht
- 6
- Basispolymerschicht
- 7
- Transparente
Deckschicht
- 8
- Kleberschicht
- 9
- Trägerfolie
- 10
- Symmetrieachse
- 11
- Abstandsschicht
- 12
- Fläche der
Monolage
- 13
- Reflexionsschicht-
-
- Abschnitte
- 14
- Transmissionsabschnitte
- 15
- Semireflexionsschicht
- 16
- Abstandsschicht-Abschnitte
- 17
- Liner