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Technischer Bereich
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Die
Erfindung betrifft eine Kennzeichenschildanordnung mit einem von
hinten beleuchtbaren Kennzeichenschild und einer Lichtquelle sowie
ein Kraftfahrzeug oder einen Anhänger,
das/der eine Kennzeichenschildanordnung aufweist.
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Hintergrund
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Herkömmlich verwendete
Kennzeichenschilder für
auf Straßen
verwendete Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Pkws, Busse und Lkws,
und für
Anhänger
werden typischerweise in der Dunkelheit von ihrer Vorderseite beleuchtet.
Insbesondere weisen Kennzeichenschilder typischerweise Zeichen auf,
die die durch geeignete nationale Behörden ausgegebene Kennzeichenschildnummer
auf einem retroreflektiven Hintergrund darstellen. Durch diese Retroreflektivität wird die
Erkennbarkeit des Kennzeichenschildes während der Tageszeit und auch
während
der Nachtzeit, wenn Lichter anderer Kraftfahrzeuge oder Straßenlicht
auf die Vorderfläche
des Kennzeichenschildes auftreffen, erhöht. Um behördliche Vorschriften zu erfüllen, muss
das Kennzeichenschild jedoch auch durch auf den Kraftfahrzeugen
angeordnete Lampen beleuchtet werden. Daher sind typischerweise
Lampen auf der Seite des Kennzeichenschildes angeordnet, um die
Vorderseite des Kennzeichenschildes zu beleuchten.
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Eine
derartige Anordnung hat den Nachteil, dass die Designmöglichkeiten
der Fahrzeughersteller eingeschränkt
werden. Insbesondere wird durch die Lampen, die entlang einer oder
mehreren Seiten des Kennzeichenschildes angeordnet werden müssen, verhindert,
dass der Fahrzeughersteller ansprechendere Designs konstruieren
kann, weil die Lampen im Design häufig als störende Elemente erscheinen.
Außerdem
kann bei derartigen von vorne beleuchteten Kennzeichenschildern
nachteilig eine ungleichmäßige Ausleuchtung des
Kennzeichenschildes auftreten. Typischerweise sind außerdem leistungsstärkere Lichtquellen
zum Beleuchten eines Kennzeichenschildes von vorne erforderlich,
was zu einem höheren
Leistungsverbrauch führt.
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist in der
DE 297 12 954 eine
von hinten beleuchtete Kennzeichenschildanordnung beschrieben. In
diesem deutschen Gebrauchsmuster wird insbesondere eine steife transparente Kunststoffplatte
beschrieben, auf der die Kennzeichenschildnummmer in Form opaker
Zeichen dargestellt ist. Die steife Kunststoffplatte wird durch
einen Halterahmen vor einer elektrolumineszenten Folie gehalten.
Die elektrolumineszente Folie beleuchtet, wenn sie aktiviert ist,
die Kunststoffplatte von hinten. Eine derartige Anordnung hat den
Nachteil, dass keine Retroreflektivität bereitgestellt wird, was
in vielen Ländern
behördlich
vorgeschrieben ist. Ein anderes hinterleuchtetes Kennzeichenschild
ist in der
US 5 692 327 beschrieben.
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In
der
EP 1 262 373 ist
eine hinterleuchtete elektrolumineszente Kennzeichenschildanordnung
beschrieben, durch die auch eine Retroreflektivität bereitgestellt
wird. In dieser europäischen
Patentanmeldung ist insbesondere ein Gehäuse beschrieben, in dem nacheinander
(von hinten nach vorne) angeordnet sind: eine elektrolumineszente
Folie, eine transparente retroreflektive Schicht, eine Aufrauhungsschicht,
z.B. ein hochgradig transparenter Film mit einer rauhen Oberfläche, und
eine weitere transparente Abdeckung, die die vordere Öffnung des
Gehäuses
verschließt,
so dass alle Schichten der Anordnung dicht zusammen gehalten werden.
Es wird dargestellt, dass die Aufrauhungsschicht die Bildung von
Newtonringen verhindert, die sich ansonsten zwischen der transparenten
vorderen Abdeckung und der retroreflektiven Schicht bilden würden. Die
Zeichen auf dem Kennzeichenschild können direkt auf der transparenten
Abdeckung oder auf einem transparenten Film zwischen der transparenten
retroreflektiven Schicht und der transparenten Abdeckung bereitgestellt
wer den. Die Herstellung dieses Kennzeichenschildes kann etwas kompliziert
und teuer sein.
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In
der WO 04/048155 ist ein anderes hinterleuchtetes elektrolumineszentes
Kennzeichenschild beschrieben, das ein transparentes retroreflektives
Bahnenmaterial aufweist, insbesondere ein transparentes retroreflektives
Bahnenmaterial mit Cube-Corner-Elementen bzw. Würfeleckenelementen. Um die
Retroreflektivität
des Kennzeichenschildes an lokale behördliche Vorschriften anzupassen,
wird vorgeschlagen, Abschnitte der retroreflektiven Schicht des
Bahnenmaterials zu zerstören.
Gemäß einer
Ausführungsform
wird vorgeschlagen, Löcher
in das retroreflektive Bahnenmaterial zu schneiden oder zu stanzen,
um Bereiche zu erzeugen, wo die Retroreflektivität zerstört ist. Ein derartiges Verfahren
kann jedoch dazu führen,
dass Wasser oder Schmutz in die Schichten des retroreflektiven Bahnenmaterial
eindringen kann. Daher wird es im Allgemeinen erforderlich sein,
das retroreflektive Bahnenmaterial durch eine Schutzschicht, z.B.
aus Kunststoff, zu schützen
oder das Kennzeichenschild in einem versiegelten Gehäuse einzuschließen, wodurch
die Kosten für
das Kennzeichenschild erhöht
werden. Außerdem
kann auch das Erscheinungsbild des Kennzeichenschildes beeinträchtigt werden.
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Zusammenfassung
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Es
wäre wünschenswert,
eine andere Art und Weise zur Verfügung zu stellen, um eine hinterleuchtete Kennzeichenschildanordnung
zu erhalten. Insbesondere wäre
es wünschenswert,
eine hinterleuchtete Kennzeichenschildanordnung bereitzustellen,
die auf einfache Weise und kosteneffektiv herstellbar ist. Es wäre ferner
wünschenswert,
dass die Kennzeichenschildanordnung eine gute Verwitterungsbeständigkeit
aufweist, insbesondere wäre
es wünschenswert,
dass die Kennzeichenschildanordnung unter verschiedenartigen Wetterbedingungen,
wie beispielsweise bei verschiedenen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten,
gute Retroreflektivitäts-
und Beleuchtungseigenschaften beibehalten würde. Es wäre ferner wünschenswert, eine hinterleuchtete
Kennzeichenschildanordnung bereitzustellen, die für einen
minimalen Leistungs verbrauch konstruiert werden kann. Außerdem wäre es wünschenswert,
dass die Kennzeichenschildanordnung derart konstruiert werden kann,
dass sie verschiedenartigen lokalen gesetzlichen Vorschriften entspricht,
z.B. hinsichtlich einer gleichmäßigen Ausleuchtung,
der Retroreflektivität
und der Farbe des Kennzeichenschildhintergrundes sowie der Zeichen.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein halbtransparentes retroreflektives
Material mit einer retroreflektiven Seite und einer gegenüberliegenden
Rückseite
verwendet, wobei das retroreflektive Material ein regelmäßiges oder
unregelmäßiges zweidimensionales
Muster aus transparenten und opaken Bereichen aufweist, wobei das
retroreflektive Material eine Schicht aus transparenten Mikrokügelchen
und eine funktionell hinter der Schicht aus transparenten Mikrokügelchen
angeordnete reflektive Schicht aufweist, wobei die reflektive Schicht
ein regelmäßiges zweidimensionales
Muster aus benachbarten Metallbereichen und einem kontinuierlichen
offenen Bereich, in dem im Wesentlichen kein Metall vorhanden ist,
aufweist, wobei offene Bereiche der reflektiven Schicht transparenten
Bereichen des retroreflektiven Materials entsprechen und Metallbereiche
der reflektiven Schicht opaken Bereichen des retroreflektiven Materials
entsprechen, und wobei die transparenten Mikrokügelchen in den transparenten
und opaken Bereichen vorhanden sind, und wobei die transparente
Bereiche zwischen 15% und 70% der Gesamtfläche des retroreflektiven Materials
auf der retroreflektiven Seite aufweisen.
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Das
halbtransparente retroreflektive Material ist zum Bereitstellen
eines von hinten beleuchtbaren oder hinterleuchtbaren Kennzeichenschildes
geeignet. Ein Kennzeichenschild mit einer Darstellungsseite und einer
gegenüberliegenden
Rückseite
wird bereitgestellt, wobei die Darstellungsseite Zeichen darstellt,
die eine Kennzeichenschildnummer definieren, und wobei das Kennzeichenschild
dazu geeignet ist, von der Rückseite beleuchtet
zu werden, wobei das Kennzeichenschild ein vorstehend beschriebenes
halbtransparentes retroreflektives Material aufweist, und wobei
das halbtransparente retroreflektive Material derart angeordnet
ist, dass es die Darstellungsseite des Kennzeichenschildes retroreflektiv
macht.
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Ein
Kennzeichenschild, das mit dem halbtransparenten retroreflektiven
Bahnenmaterial herstellbar ist, kann beispielsweise vorteilhaft
eine im Allgemeinen gleichmäßige Beleuchtung
und Retroreflektivitätseigenschaften
aufweisen, durch die lokale gesetzliche Vorschriften leicht erfüllbar sind.
Außerdem
kann das Kennzeichenschild den Vorteil haben, dass der Hintergrund
des Kennzeichenschildes, obwohl das Metall in den Metallbereichen
der reflektiven Schicht vorhanden ist, neutral ist, so dass eine
Farbe (im Allgemeinen Weiß)
gemäß behördlichen
Vorschriften erhalten werden kann. Außerdem bietet das Kennzeichenschild
ferner den Vorteil, dass der Leistungsverbrauch für die Beleuchtung
des Kennzeichenschildes minimiert werden kann. Die Erfindung kann
außerdem
den Vorteil bieten, dass das Kennzeichenschild innerhalb eines breiten
Bereichs von Anforderungen an die Beleuchtung und die Retroreflektivität konstruiert
und hergestellt werden kann. Außerdem
wird das Kennzeichenschild im Allgemeinen ein gleichmäßiges Erscheinungsbild
für einen
Betrachter haben, auch in einem relativ kleinen Abstand vom Kennzeichenschild.
Das Kennzeichenschild kann außerdem im
Allgemeinen leicht und kosteneffektiv und im Allgemeinen in einer
vorhandenen Einrichtung zum Herstellen von Kennzeichenschildern
hergestellt werden.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines Kennzeichenschildes kann die Schritte
aufweisen: (i) Bereitstellen eines vorstehend beschriebenen halbtransparenten
retroreflektiven Materials; und (ii) Zuschneiden des halbtransparenten
retroreflektiven Materials in gewünschte Abmessungen und Aufbringen
oder Ausbilden von eine Kennzeichenschildnummer definierenden Zeichen.
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Erfindungsgemäß wird eine
Kennzeichenschildanordnung bereitgestellt, die aufweist: eine Lichtquelle und
ein vorstehend beschriebenes Kennzeichenschild, das auf der Lichtquelle
angeordnet ist, so dass das Kennzeichenschild durch die Lichtquelle
von der Rückseite
des Kennzeichenschildes beleuchtet werden kann.
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In
der vorliegenden Erfindung sollen die folgenden verwendeten Ausdrücke die
nachstehend dargestellte Bedeutung haben, insofern dies nicht ausdrücklich anders
erwähnt
ist:
Der Ausdruck "transparent" bedeutet Transparenz
für sichtbares
Licht und beinhaltet sowohl klare Transparenz als auch eine durchscheinende
Eigenschaft. Im Allgemeinen wird ein Material als transparent betrachtet,
wenn mindestens 50%, im Allgemeinen mindestens 60% oder mindestens
80%, des das Material beleuchtenden sichtbaren Lichts das Material
passieren kann.
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Der
Ausdruck "opak" bezeichnet in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung, dass sichtbares Licht im Wesentlichen
absorbiert oder reflektiert wird, d.h., dass mindestens 90% des
Lichts absorbiert oder reflektiert wird und typischerweise mindestens
95% des sichtbaren Lichts absorbiert oder reflektiert wird.
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Der
Ausdruck "retroreflektiv" wird verwendet,
um darzustellen, dass der betrachtete Gegenstand Licht im Wesentlichen
in die gleiche Richtung reflektiert, von der es seinen Ursprung
hat.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird in Verbindung mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung
auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen, durch die die Erfindung
nicht eingeschränkt
werden soll. Die Zeichnungen sind lediglich schematische Zeichnungen,
in denen die verschiedenen Abmessungen der dargestellten Merkmale
gegebenenfalls stark vergrößert dargestellt
sind, und die in den Zeichnungen dargestellten relativen Proportionen
der Abmessungen der verschiedenen Merkmale werden im Allgemeinen
nicht ihren Proportionen in der durch die schematische Zeichnung
dargestellten tatsächlichen
Ausführungsform
entsprechen.
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1 zeigt
eine Draufsicht zum Darstellen eines zweidimensionalen Musters aus
Metallbereichen und offenen Bereichen in der reflektiven Schicht
eines in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendeten halbtransparenten
retroreflektiven Materials;
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2 zeigt
eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines halbtransparenten
retroreflektiven Materials;
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3 zeigt
eine Draufsicht eines Kennzeichenschildes;
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4 zeigt
eine Querschnittansicht entlang einer Linie A in 3 zum
Darstellen einer Ausführungsform
eines Kennzeichenschildes; und
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5 zeigt
eine Ausführungsform
einer Kennzeichenschildanordnung.
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Ausführliche Beschreibung
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Halbtransparentes retroreflektives
Material
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Das
halbtransparente retroreflektive Material weist eine Schicht aus
transparenten Mikrokügelchen auf,
hinter der funktionell eine reflektive Schicht angeordnet ist. Die
transparenten Mikrokügelchen
sind normalerweise im Allgemeinen kugelförmige Mikrokügelchen,
um eine möglichst
gleichmäßige und
effiziente Retroreflexion zu erhalten. Die Mikrokügelchen
sind außerdem
vorzugsweise im Wesentlichen transparent, um die Lichtabsorption
zu minimieren, so dass ein großer
Prozentanteil des einfallenden Lichts retroreflektiert wird. Die
Mikrokügelchen
sind häufig
farblos, können
jedoch auch getönt
oder gefärbt
sein. Die Mikrokügelchen
können
aus Glas, einer nicht-glasartigen Keramikzusammensetzung oder einem
Kunstharz hergestellt sein. Im Allgemeinen sind Glas-Mikrokügelchen
bevorzugt, weil sie tendenziell kostengünstiger, härter und haltbarer sind als
aus Kunstharz hergestellte Mikrokügelchen. Beispiele von für die vorliegende
Erfindung geeigneten Mikrokügelchen
sind in den folgenden US-Patenten dargestellt: 1175224 2461011,
2726161, 2842446, 2853393, 2870030, 2939797, 2965921, 2992122, 3468681,
3946130, 4192576, 4367919, 4564556, 4758469, 4772511 und 4931414.
Die transparenten Mikrokügelchen
haben typischerweise einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa
30 bis 200 μm.
Die verwendeten Mikrokügelchen
haben typischerweise einen Brechungsindex von etwa 1,7 bis etwa
3,0.
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Die
Mikrokügelchen
werden in einer Bindemittelmatrix gehalten, die klar oder gefärbt sein
kann. Die Bindemittelmatrix weist typischerweise ein flexibles Polymermaterial
auf und kann optional auch Additive aufweisen, wie beispielsweise
Stabilisatoren (z.B. thermische und hydrolytische Stabilisatoren),
Antioxidationsmittel, Flammhemmstoffe und Flussmodifiziermittel
(Flow Modifiers) (z.B. grenzflächenaktive
Stoffe), Viskositätsregler
(z.B. organische Lösungsmittel),
Rheologiemodifiziermittel (z.B. Verdickungsmittel) und Koaleszenzmittel,
Weichmacher, Klebrigmacher und ähnliche.
Die Bindemittelmatrix weist im Allgemeinen etwa 50 Gew.-% bis etwa
99 Gew.-% eines Polymermaterials auf, und der Rest sind optionale
Additive in wirksamen Mengen. Das Polymermaterial der Bindemittelmatrix
kann ein Polymer, einschließlich
eines Elastomers, sein, es ist jedoch nicht darauf beschränkt. In
Verbindung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Elastomer als
ein Polymer definiert, das mindestens auf seine doppelte Länge dehnbar
ist und, wenn es freigegeben wird, sich etwa auf seine ursprüngliche
Länge zusammenzieht
(Definition gemäß "Hawley's Condensed Chemical
Dictionary", R.J.
Lewis Sr. Ed., 12th Ed., Van Nostrand Reinhold Co., New York, NY
(1993)). Veranschaulichende Beispiele der in der Bindemittelmatrix
verwendbaren Polymere sind Polyolefine, Polyester, Polyvinylacetale, Polyurethane,
Polyepoxide, Polyvinylchlorid, natürliche und synthetische Gummis
und Kombinationen davon.
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Spezifische
Beispiele geeigneter Bindemittelmatrizen sind in den US-Patenten
Nr. 5200262 und 5283101 beschrieben. Im US-Patent Nr. 5200262 weist
die Bindemittelmatrix ein oder mehrere flexible Polymere mit aktiven
Wasserstofffunktionalitäten,
wie beispielsweise vernetzte Polymere auf Urethanbasis (z.B. isyocyanatgehärtete Polyester
oder eines von Zweikomponenten-Polyurethanen) und ein oder mehrere
isocyanat-funktionelle Silankopplungsmittel auf. Im US-Patent Nr.
5283101 weist die Bindemittelmatrix ein elektronenstrahlgehärtetes Polymer
auf, das aus chlorsulfonierten Po lyethylenen, Ethylen-Copolymeren
mit mindestens 70 Gew.-% Polyethylen und Poly(ethylen-co-propylen-co-dien)polymeren
ausgewählt
wird.
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Beispiele
von in der Bindemittelmatrix verwendbaren, handelsüblichen
Polymeren sind: Polyester des Typs VitelTM VPE
5545 und VPE 5833, erhältlich
von Goodyear Tire and Rubber Company, Akron, Ohio; Acrylharze des
Typs RhoplexTM HA-8 und NW-1845, erhältlich von
Rohm und Haas, Philadelphia, Pennsylvania; ein Polyurethan des Typs
CydrothaneTM, erhältlich von Cytec Industries
of American Cyanamide, West Patterson, New Jersey; EstaneTM 5703 und 5715, erhältlich von B.F. Goodrich, Cleveland,
Ohio; und Nipola 3000, erhältlich
von Zeon Chemicals, Inc., Rolling Meadows, Illinois.
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Die
Mikrokügelchen
können
teilweise in das Bindemittelmatrixinaterial eingebettet sein, so
dass sie von der Bindemittelmatrix hervorstehen, und teilweise Luft
ausgesetzt sein. Alternativ und in der vorliegenden im Allgemeinen
bevorzugt sind die Mikrokügelchen
vollständig
in der Bindemittelmatrix aufgenommen oder eingebettet. Die Bindemittelmatrix
kann im Allgemeinen aus mehr als zwei Schichten bestehen, die verschiedene
Polymermaterialien aufweisen und/oder verschiedene chemische Zusammensetzungen
haben können. Die
Dicke der Bindemittelmatrix beträgt
allgemein zwischen 40 und 250 μm,
wobei der typische Bereich zwischen 50 und 200 μm liegt.
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Eine
reflektive Schicht ist funktionell hinter der Mikrokügelchenschicht
angeordnet. Der Ausdruck "funktionell
hinter" bedeutet,
dass die reflektive Schicht hinter den Mikrokügelchen derart angeordnet ist,
dass die Metallbereiche der reflektiven Schicht in Verbindung mit
den Mikrokügelchen
Licht retroreflektieren. D.h., dass die Metallbereiche der reflektiven
Schicht typischerweise direkt auf den Mikrokügelchen oder über eine Abstandsschicht
geringfügig
von den Mikrokügelchen
beabstandet angeordnet sind, um den Brennpunkt der Mikrokügelchen
einzustellen. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wird
die reflektive Schicht als ein zweidimensionales Muster aus Metallbereichen
und offenen Bereichen bereitgestellt. Der Ausdruck "zweidimensio nal" bedeutet, dass die
Metallbereiche und die offenen Bereiche sich entlang der Breite
und der Länge des
retroreflektiven Materials abwechseln. Das Muster ist regelmäßig. In
einer in 1 dargestellten Ausführungsform
kann das Muster aus Metallbereichen und offenen Bereichen in der
Form individuell diskreter Metallbereiche 50 bereitgestellt
sein, zwischen denen die offenen Bereiche definiert sind, d.h.,
die offenen Bereiche sind miteinander verbunden und definieren einen
zusammenhängenden
offenen Bereich 51 zwischen den individuellen Metallbereichen.
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Die
Form und Größe der individuellen
offenen Bereiche und/oder Metallbereiche ist nicht besonders kritisch
und kann über
einen breiten Bereich variieren. Beispielsweise können die
Metallbereiche und/oder offenen Bereiche eine rechteckige, quadratische,
kreisförmige
oder elliptische Form haben, oder sie können eine unregelmäßige Form
oder eine Polygonform haben. Individuelle diskrete offene Bereiche
oder individuelle diskrete Metallbereiche haben eine Größe von etwa
0,05 mm2 bis 15 mm2,
z.B. zwischen 1 mm2 und 7 mm2.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat ein Teil der offenen Bereiche und/oder
der Metallbereiche eine ähnliche
Form und/oder Größe. Beispielsweise
können
die individuellen offenen Bereiche in einer spezifischen Ausführungsform
im Wesentlichen alle die gleiche Größe und Form haben. In einer
anderen Ausführungsform
haben die Metallbereiche die gleiche Größe und Form. In einer noch anderen
Ausführungsform
haben individuelle offene Bereiche und Metallbereiche die gleiche
Form, z.B. eine Rechteckform.
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Die
Metallbereiche weisen ein zusammenhängendes oder einheitliches
Metall auf, d.h., die Metallbereiche bestehen typischerweise aus
einem aufgedampften Metall. Es können
verschiedenartige Metalle verwendet werden, um die Metallbereiche
der reflektiven Schicht herzustellen. Diese sind z.B. Aluminium,
Silber, Chrom, Nickel, Magnesium, Gold und Legierungen davon, in
einer Elementform. Aluminium und Silber sind bevorzugte Metalle
zur Verwendung in der reflektiven Schicht. Die Metallbereiche sollten
typischerweise ausrei chend dick sein, um das retroreflektive Material
in Bereichen opak zu machen, wo die reflektive Schicht Metallbereiche
aufweist. Die Dicke der Metallbereiche beträgt im Allgemeinen mindestens
0,1 μm,
z.B. mindestens 0,2 μm.
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Die
offenen Bereiche der reflektiven Schicht weisen im Allgemeinen kein
Metall oder lediglich eine geringe Menge auf, so dass die offenen
Bereiche in der reflektiven Schicht transparente Bereiche bilden.
Die offenen Bereiche der reflektiven Schicht werden typischerweise
mit einem Polymermaterial der Bindemittelmatrix oder mit einem Material
einer im retroreflektiven Material enthaltenen anderen Schicht gefüllt.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung kann das halbtransparente retroreflektive Material
eine oder mehr Schichten aufweisen, die einen dielektrischen Spiegel
definieren. Derartige Schichten können zwischen der Mikrokügelchenschicht
und der reflektiven Schicht oder auf der reflektiven Schicht bereitgestellt
sein. Der dielektrische Spiegel kann bekannten dielektrischen Spiegeln ähnlich sein,
die in den US-Patenten Nr. 3700305 und 4763985 beschrieben sind.
Bei der Verwendung dielektrischer Spiegel mit Mikrokügelchen
haben die Mikrokügelchen
typischerweise einen Brechungsindex n2 und
weisen eine darauf angeordnete Schicht aus einem transparenten Material
mit einem Brechungsindex n1 auf. Die gegenüberliegende
Fläche
des transparenten Materials mit dem Brechungsindex n1 steht
in Kontakt mit einem Material mit einem Brechungsindex n3. Beide Brechungsindizes n2 und
n3 sind um mindestens 0,1 und vorzugsweise
mindestens 0,3 höher
oder niedriger als n1. Das transparente
Material ist eine Schicht, die typischerweise eine optische Dicke
hat, die einem ungeraden Vielfachen (d.h. 1, 3, 5, 7, ...) etwa
eines Viertels der Wellenlänge
von Licht entspricht, dessen Wellenlänge im Bereich von etwa 380
bis etwa 1000 nm liegt. Daher gilt entweder n2 > n1 < n3 oder
n2 < n1 > n3, und die Materialien auf jeder Seite der
transparenten Schicht können
entweder beide einen höheren
oder beide einen niedrigeren Brechungsindex als n1 aufweisen.
Wenn n1 höher ist als n2 und
n3, liegt n1 vorzugsweise
im Bereich von 1,7 bis 4,9, und n2 und n3 liegen vorzugsweise im Bereich von 1,2
bis 2,5. Wenn dagegen n1 niedriger ist als
n2 und n3, liegt
n1 vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 1,7,
und n2 und n3 liegen
vorzugsweise im Bereich von 1,7 bis 4,9. Der dielektrische Spiegel
weist vorzugsweise eine Folge von Materialien, wobei mindestens
eines eine Schichtform hat, mit einer alternierenden Folge von Brechungsindizes
auf. In einer Ausführungsform
weist die Folge von Materialien eine bis sieben Schichten, z.B.
zwei, drei, vier oder fünf
Schichten, auf. Vorzugsweise sind alle Materialien lichtdurchlässig und
klar oder im wesentlichen farblos, um die Lichtabsorption zu minimieren
und die Lichttransmission zu maximieren.
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Unter
den vielen Zusammensetzungen, die zum Bereitstellen transparenter
Materialien innerhalb des gewünschten
Brechungsindexbereichs verwendbar sind, können verwendet werden: Materialien
mit hohem Brechungsindex, wie beispielsweise CdS, CeO
2,
CsI, GaAs, Ge, InAs, InP, InSb, ZrO
2, Bi
2O
3, ZnSe, ZnS, WO
3, PbS, PbSe, PbTe, RbI, Si, Ta
2O
5, Te, TiO
2; Materialien
mit niedrigem Brechungsindex, wie beispielsweise SiO
2, Al
2O
3, AlF
3,
CaF
2, CeF
3, LiF,
MgF
2, NaCl, Na
3AlF
6, ThOF
2, Elastomer-Copolymere
von Perfluorpropylen und Vinylidenfluorid, usw. Andere Materialien
sind in Thin Film Phenomena, K.L. Chopra, Seite 750, McGraw-Hill Book
Company, New York, (1996) dargestellt. Bevorzugte aufeinanderfolgende
Schichten enthalten Cryolit (Na
3AlF
6) und Zinksulfid. Dielektrische Spiegel
oder ähnliche
mehrschichtige reflektive Beschichtungen können auch in Kombination mit
Cube-Corner-Beschichtungen
verwendet werden, die z.B. in JP 06-347622 und in
US 6172810 , 6224219, 6243201 und 6350034
dargestellt sind.
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Die
Verwendung transparenter dielektrischer Spiegel in Kombination mit
dem halbtransparenten retroreflektiven Bahnenmaterial kann den Vorteil
bieten, dass außerdem
eine wesentliche Retroreflektivität in den offenen Bereichen
der reflektiven Schicht bereitgestellt wird. Dadurch wird eine zusätzliche
Flexibilität
für die Anpassung
der Beleuchtung und der Reflektivität an behördliche Vorschriften bereitgestellt.
Außerdem
kann der zum Beleuchten des Kennzeichen schildes erforderliche Leistungsverbrauch
optimiert werden, während weiterhin
der erforderliche Retroreflektivitätsgrad erreicht wird.
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Die
Metallbereiche der reflektiven Schicht des halbtransparenten retroreflektiven
Materials werden typischerweise durch Aufdampfen des Metalls erhalten.
Zum Herstellen eines gewünschten
Musters aus offenen Bereichen und Metallbereichen in der reflektiven
Schicht können
mehrere Techniken verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform
kann eine Maske auf der Mikrokügelchenschicht
angeordnet werden (oder auf einer Abstandsschicht oder auf anderen
Schichten, die als Zwischenschichten zwischen den Mikrokügelchen und
der reflektiven Schicht bereitgestellt werden sollen), woraufhin
das Metall durch die Maske aufgedampft werden kann. Aufdampfen durch
eine Maske ist z.B. in
EP 759179 offenbart.
In einer besonderen Ausführungsform
kann die Maske ein regelmäßiges zweidimensionales
Muster aufweisen, z.B. ein Kunststofflagenmaterial, in das Löcher, z.B.
kreisförmige
Löcher,
gestanzt sind. Die Verwendung einer derartigen Maske wird zu Metallbereichen
auf der Mikrokügelchenschicht
führen,
die der Form und der Größe der Löcher entsprechen.
In einer anderen Ausführungsform
kann ein Vlies als Maske verwendet werden, was zu einem unregelmäßigen Muster
aus aufgedampften Metallbeeichen und entsprechenden Bereichen führen kann,
in denen kein Metall aufgedampft ist. Im Allgemeinen wird es bevorzugt
sein, die Maske vorübergehend
an der Mikrokügelchenschicht
oder einer darauf aufgebrachten Abstandsschicht oder auf Zwischenschichten
anzukleben. Dadurch werden im Allgemeinen schärfere und besser definierte
Ränder
der Metallbereiche und der offenen Bereiche erhalten. Die Maske
kann durch einen druckempfindlichen Klebstoff angeklebt werden,
der es ermöglicht,
dass die Maske nach dem Metallaufdampfungsschritt sauber entfernt
werden kann.
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Alternativ
kann das Metall auf der gesamten Oberfläche der Mikrokügelchen
aufgedampft und dann selektiv weggeätzt werden, wie beispielsweise
in den US-Patenten Nr. 5264063, 4801193 und in der US-Patentanmeldung
Nr. 08/181619, eingereicht am 13. Januar 1994, dargestellt ist.
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Das
halbtransparente retroreflektive Material weist ein zweidimensionales
Muster aus transparenten und opaken Bereichen auf. Dies wird im
Allgemeinen durch Bereitstellen der das halbtransparente retroreflektive
Material bildenden Schichten als transparente (klare oder durchscheinende)
Schichten erreicht. Das Muster der reflektiven Schicht verursacht
dann als Ergebnis der als opake Bereiche bereitgestellten Metallbereiche der
reflektiven Schicht ein zweidimensionales Muster aus transparenten
und opaken Bereichen. Obwohl es vorteilhaft ist, ist es jedoch nicht
erforderlich, dass das Muster aus transparenten und opaken Bereichen
dem Muster aus Metallbereichen und offenen Bereichen in der reflektiven
Schicht eins zu eins entspricht. Beispielsweise kann eine weitere
strukturierte Schicht z.B. hinter der reflektiven Schicht bereitgestellt
werden, wobei das halbtransparente retroreflektive Material durch
die strukturierte Schicht an einigen der offenen Bereiche des reflektiven
Materials opak gemacht wird.
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Die
Gesamtfläche
der transparenten Bereiche bezüglich
der Gesamtfläche
des halbtransparenten retroreflektiven Materials an seiner retroreflektiven
Seite beträgt
mindestens 15%, vorzugsweise mindestens 20%. In Abhängigkeit
von behördlichen
Vorschriften können
die transparenten Bereiche bis zu 70% der Gesamtfläche des
halbtransparenten retroreflektiven Materials einnehmen. Ein typischer
Bereich ist von 15 bis 70%. In einer anderen Ausführungsform
kann der Bereich 20 bis 60% oder 25 bis 55% betragen.
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2 zeigt
eine schematische Querschnittansicht einer Ausführungsform eines halbtransparenten
retroreflektiven Bahnenmaterials. Das retroreflektive Bahnenmaterial 10 weist
eine Schicht aus Mikrokügelchen 20 auf,
die in einer Bindemittelmatrix eingebettet sind, die eine obere
Schicht 21, die die Oberfläche auf der retroreflektiven
Seite 16 definiert, eine Abstandsschicht 22 zwischen
der reflektiven Schicht 23 und der Mikrokügelchenschicht,
und eine untere Schicht 30 aufweist, die die Rückseite 17 definiert.
Die reflektive Schicht weist Metallbereiche 11 auf, zwischen
denen offene Bereiche 12 angeordnet sind, die kein Metall
aufwei sen oder im Wesentlichen metallfrei sind. Weil die Bindemittelmatrix
des retroreflektiven Bahnenmaterials 10 als eine transparente
Bindemittelmatrix bereitgestellt wird, wird das retroreflektive
Bahnenmaterial in den den offenen Bereichen 12 der reflektiven
Schicht entsprechenden Bereichen transparent sein.
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Kennzeichenschild
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Das
halbtransparente retroreflektive Bahnenmaterial ist zum Herstellen
eines Kennzeichenschildes geeignet. Um ein Kennzeichenschild mit
einer ausreichenden Festigkeit und Steifigkeit bereitzustellen,
wird das halbtransparente retroreflektive Bahnenmaterial typischerweise
beispielsweise unter Verwendung eines transparenten Klebstoffs mit
einer transparenten Polymerträgerschicht
laminiert. Die transparente Polymerträgerschicht wird typischerweise
eine steife Polymerträgerschicht
sein. D.h., obwohl die transparente Polymerträgerschicht geringfügig biegsam
sein kann, hat sie eine ausreichende Steifigkeit, so dass sie nicht
gefaltet oder zerknittert werden kann, was bei einem Film oder einer
Folie der Fall sein kann. Daher wird die Trägerschicht typischerweise eine
Dicke haben, gemäß der eine
derartige Steifigkeit bereitgestellt wird. Die Trägerschicht
wird typischerweise eine Dicke zwischen 0,2 und 5 mm, vorzugsweise
zwischen 0,3 und 3 mm und am bevorzugtesten zwischen 0,5 und 1,5
mm haben. Die transparente Polymerträgerschicht kann aus einer einzelnen
Polymerlage oder aus mehreren Polymerlagen mit der gleichen oder
verschiedenen Zusammensetzungen bestehen.
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Eine
Lage der Polymerträgerschicht
kann eine thermoplastische Polymerlage oder eine vernetzte Polymerlage
sein. Außerdem
kann eine Kombination aus thermoplastischen Polymerlagen und vernetzten
Polymerlagen verwendet werden.
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Polymermaterialien,
die in der transparenten Polymerträgerschicht verwendbar sind,
sind thermoplastische Polymere, wie beispielsweise Polycarbonate,
Poly(meth)acrylate, z.B. Polymethylmethacrylat, Polyolefine, z.B.
Polyethylen und Polypropylen, Polyester, z.B. Polyethylenterephthalate und
Oolyethylennaphthalate, Celluloseacetat, Polyvinylchlorid und Copolymere
von Acrylnitril, Styrol und Butadien. Die transparente Polymerträgerschicht
kann außerdem
eine oder mehrere Lagen aus einem vernetzten Material enthalten.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
ist die transparente Polymerträgerschicht
kaltformbar. Der Ausdruck "kaltformbar" bedeutet in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung, dass erhöhte Zeichen in der transparenten
Polymerträgerschicht
bei Raumtemperatur (20 bis 35°C)
z.B. durch Prägen
oder Tiefziehen ausgebildet werden können, und dass die erhöhten Zeichen
bei erhöhten
Temperaturen, denen das Kennzeichenschild ausgesetzt sein kann,
z.B. wenn das Kraftfahrzeug in der Sonne geparkt wird, aufrechterhalten
bleiben. Dies erfordert typischerweise, dass die Polymerträgerschicht
eine ausreichende Wärmestabilität aufweist,
d.h. die Polymerträgerschicht
sollte typischerweise bis zu Temperaturen von 60°C bis 85°C wärmestabil sein. Ohne ausreichende
Wärmestabilität kann die
Nummer des Kennzeichenschildes mit der Zeit verblassen oder zerstört werden.
Dies wird insbesondere dann der Fall sein, wenn die Zeichen durch
Prägen
kaltgeformt werden, weil während
des Prägevorgangs
Spannungskräfte
in der Polymerträgerschicht
erzeugt werden. Beispiele kaltformbarer transparenter Polymerträgerschichten
sind Polymerträgerschichten,
die Polycarbonat aufweisen. Außerdem
kann eine kaltformbare Polymerträgerschicht
von einer mehrschichtigen Struktur erhalten werden, die ein oder
mehrere der vorstehend erwähnten
thermoplastischen Polymere und eine oder mehrere Lagen eines vernetzbaren
Materials enthält.
Durch Kaltformen der Zeichen in der Polymerträgerschicht kann das vernetzbare
Material zu einem vernetzten Polymermaterial vernetzt werden. Daher
wird durch die eine oder mehreren Lagen des vernetzten Polymermaterials
die gewünschte
Wärmestabilität bereitgestellt,
weil das vernetzte Material verhindern wird, dass die Thermoplastlagen
der mehrlagigen Schicht fließen,
wodurch veranlasst würde,
dass die kaltgeformten Zeichen verschwinden. Außerdem kann eine kaltformbare
Polymerträgerschicht
eine oder mehrere Lagen aufweisen, die eine vernetzbare thermoplastische
Polymerzusammensetzung enthalten. In einem nicht vernetzten Zustand
kann die Polymerträgerschicht
leicht kaltgeformt werden, um die Zeichen darin auszubilden. Nachdem
die Zeichen ausgebildet wurden, kann die vernetzbare thermoplastische
Polymerzusammensetzung derart vernetzt werden, dass die Lage(n)
ihre thermoplastische Eigenschaft verliert (verlieren) und eine
ausreichende Wärmestabilität bereitgestellt
werden kann.
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Das
verwendbare vernetzbare Material weist Materialien auf, die durch
Wärme,
durch Licht, wie beispielsweise sichtbares Licht und UV-Licht, durch
Elektronenstrahlen oder Gammabestrahlung vernetzt werden können. Das
vernetzbare Material kann eine Zusammensetzung sein, die auf vernetzbaren
monomerischen Komponenten oder Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht,
vernetzbaren Polymerkomponenten sowie Kombinationen davon basiert.
Geeignete vernetzbare Materialien sind beispielsweise durch Elektronenstrahl aushärtbares
Vinylchloridacrylatcopolymer, wie im US-Patent Nr. 4889895 dargestellt,
ein durch Strahlung aushärtbares
Polyvinylchlorid, wie im US-Patent Nr. 4631229 dargestellt, und
eine nachstehend beschriebene aushärtbare Zusammensetzung auf
Epoxidbasis zur Verwendung in der Klebstoffschicht.
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Die
transparente Polymerträgerschicht
kann auf die Rückseite
des halbtransparenten retroreflektiven Materials oder auf die reflektive
Seite auflaminiert werden. Wenn eine oder mehrere Klebstoffschichten
verwendet werden, um die transparente Polymerträgerschicht auf das retroreflektive
Material aufzulaminieren oder damit zu verbinden, sollte(n) die
Klebstoffschicht(en) transparent sein. Vorzugsweise wird (werden)
die Klebstoffschicht(en) für
sichtbares Licht mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, durchlässig sein. Die
Klebstoffschichten weisen vorzugsweise gute Verwitterungseigenschaften
und eine gute Wärmestabilität auf und
sind feuchtigkeitsbeständig.
Die Klebstoffschicht sollte außerdem
eine hohe Haftfestigkeit erzeugen, so dass das Kennzeichenschild
sich nicht ablösen
kann. Eine ausreichende Haftfestigkeit bedeutet typischerweise,
dass die zum Ablösen
der Polymerträgerschicht
und des retroreflektiven Materials erforderliche Abziehkraft mindestens
2 N/cm und vorzugsweise mindestens 4 N/cm beträgt. Die Klebstoffschicht kann
einen druckempfindlichen Klebstoff, einen durch Wärme aktivierbaren
Klebstoff, d.h. einen Klebstoff, für den eine Wärmeaktivierung
erforderlich ist, damit sich eine Haftfähigkeit ausbildet, oder einen
vernetzbaren Klebstoff aufweisen. Beispiele von Klebstoffen sind
druckempfindliche Klebstoffe (PSA) auf Acrylpolymerbasis, Silikonbasis oder
Polyolefinbasis, wie im Handbook of Pressure Sensitive Adhesive
Technology (3. Ausgabe) D. Satas, Ed. Satas and Associates, Warwick
RI/USA, 1989, Seiten 444–514,
550–556
bzw. 423–442
beschrieben ist. Klebstoffe, die dazu geeignet sind, an Substraten
mit einer niedrigen Oberflächenenergie,
wie beispielsweise Polyolefin oder Polycarbonat, anzuhaften, sind
besipielsweise druckempfindliche Klebstoffe auf einer Acrylcopolymerbasis
mit einem oder mehreren Alkylestern von Acryl- oder Methacrylsäure und
einem Vinylester, wie beispielsweise in
EP 1 318 181 dargestellt ist, oder
ein in
EP 1 245 656 beschriebener
druckempfindlicher Klebstoff aus einer druckempfindlichen Klebstoffzusammensetzung,
die (i) das Reaktionsprodukt, das durch eine Vorgängerzusammensetzung
erhalten wird, die ein oder mehrere Alkylester von Acryl- oder Methycrylsäure, ein
oder mehrere copolymerisierbare Monomere, die eine Lewis-Basenfunktionalität haben,
und optional ein oder mehr Vernetzungsmittel aufweist, und (ii)
ein oder mehrere klebrigmachende Harze aufweist. Weitere druckempfindliche
Klebstoffe, die verwendbar sind, um eine starke Haftung insbesondere
an einem Polycarbonat zu erzielen, sind die in
US 4181752 und
US 4418120 und in WO 95/13331 offenbarten
Klebstoffe. In diesen Dokumenten werden druckempfindliche Klebstoffe
(PSA) dargestellt, die auf Acrylpolymeren basieren, die vernetzt
werden, ohne dass sie ihre druckempfindlichen Hafteigenschaften
verlieren. Weitere verwendbare Klebstoffschichtzusammensetzungen
sind solche, die auf einer aushärtbaren
Zusammensetzung basieren, die durch Aushärten eine starke Haftung zwischen
den Schichten oder Lagen erzeugt. Geeignete aushärtbare Zusammensetzungen sind
durch Strahlung aushärtbare
Epoxidzusammensetzungen. Derartige Zusammensetzungen können in
ihrem nicht ausgehärteten
(oder teilweise ausgehärteten)
Zustand zwischen den Schichten oder Lagen verwendet werden. Durch
Aushärten
des Laminats durch Strahlung, z.B. UV-Strahlung oder Elektronenstrahlen,
kann eine stabile und haltbare Verbindung erzeugt werden. Beispiele
aushärtbarer
Zusammensetzungen auf Epoxidbasis sind in
EP 1 026 218 und in
EP 620 259 beschrieben, in denen eine
durch UV-Strahlung oder durch einen Elektronenstrahl aushärtbare Epoxidzusammensetzung
dargestellt ist, die ein Epoxidharz, ein Polyester und optional
einen Photoinitiator enthält.
Weitere Klebstoffzusammensetzungen auf Epoxidbasis sind in
US 4622349 ,
US 4812488 ,
US 4920182 ,
US 4256828 und in
EP 276716 beschrieben. Außerdem kann
gemäß einer
spezifischen Ausführungsform
der Erfindung ein druckempfindlicher, in Wärme aushärtender Klebstoff auf Epoxidbasis
verwendet werden, wie in
US 5086088 dargestellt
ist. In diesem US-Patent wird
ein in Wärme
aushärtender
druckempfindlicher Klebstoff beschrieben, der aufweist: etwa 30
Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% eines photopolymerisierbaren prepolymerischen
oder monomerischen Sirups, der ein Acrylester und ein polares copolymerisierbares
Monomer enthält,
etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% eines Epoxidharzes oder eines
Gemischs aus Epoxidharzen, die keine photopolymerisierbaren Gruppen
enthalten, etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% eines durch Wärme aktivierbaren
Härtungsmittels
für das
Epoxidharz, etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% eines Photoinitiators,
und 0% bis etwa 5% eines Photovernetzungsmittels.
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Das
Kennzeichenschild wird typischerweise eine Form und Abmessungen
haben, die den relevanten behördlichen
Vorschriften entsprechen. Außerdem
wird das Kennzeichenschild Zeichen aufweisen, die die Nummer des
Kennzeichenschildes darstellen, die durch eine relevante Behörde ausgegeben
wird. Außer
Zeichen, die die Nummer des Kennzeichenschildes darstellen, kann
das Kennzeichenschild häufig
auch weitere Zeichen aufweisen, z.B. Zeichen, die den Länderbuchstaben
darstellen, oder Zeichen, die den Hersteller des Kennzeichenschildes
und/oder das Ausgabedatum des Kennzeichenschildes anzeigen. Einige
dieser letztgenannten Zeichen können
in einer maschinenlesbaren Form ausgebildet sein, z.B. in der Form
eines Strichcodes. Die Zeichen des Kennzeichenschildes können durch
eine beliebige Technik ausgebildet werden, die für die Herstellung von Kennzeichenschildern
verwendet werden. Beispielsweise können die Zeichen, insbesondere
die die Nummer des Kennzeichenschildes darstellenden Zeichen, z.B.
durch Thermotransferdruck oder Tintenstrahldruck aufgedruckt werden,
oder die Zeichen können
aus einem gefärbten
Klebstofffilm ausgeschnitten und auf das Schild geklebt werden.
Die Zeichen können
auf die Vorderseite des Kennzeichenschildes gedruckt oder aufgeklebt
werden, oder sie können
im Kennzeichenschild versenkt ausgebildet werden. Außer gedruckten
Zeichen können
die Zeichen erfindungsgemäß auch erhöht ausgebildet
werden. Erhöhte Zeichen
bedeuten, dass die Zeichen von der Vorderseite des Kennzeichenschildes
hervorstehen. Typischerweise können
die Zeichen bezüglich
des Hintergrundes des Kennzeichenschildes um 0,3 bis 20 mm, vorzugsweise
0,5 bis 15 mm, hervorstehen. Erhöhte
Zeichen können
durch Tiefziehen erhalten werden, sie werden jedoch bevorzugt durch
Prägen
eines Laminats aus der transparenten Polymerträgerschicht und einer Schicht aus
dem halbtransparenten retroreflektiven Material ausgebildet. Vorzugsweise
wird die erhöhte
Fläche
der Zeichen gefärbt,
um die Zeichen opak oder zumindest weniger transparent als der Hintergrund
des Kennzeichenschildes zu machen. Typischerweise kann die erhöhte Fläche durch
Heißfolienprägen oder
durch Walzenbeschichten mit Druckfarben gefärbt werden.
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Das
Kennzeichenschild kann durch eine Vorrichtung und Techniken hergestellt
werden, die typischerweise zum Herstellen herkömmlicher von vorne beleuchteter
Kennzeichenschilder verwendet werden. Daher kann das Kennzeichenschild
gemäß einer
Ausführungsform
durch Verkleben einer transparenten Polymerträgerschicht und einer halbtransparenten
retroreflektiven Schicht miteinander und anschließendes Zuschneiden und
Formen des erhaltenen Laminats nach Erfordernis hergestellt werden.
Alternativ können
die jeweiligen Schichten jedoch zugeschnitten und geformt werden,
bevor sie miteinander verklebt werden. Außerdem kann das Kennzeichenschild
geformt und zugeschnitten werden, um es für eine lös bare Montage an einer Lichtquelle
anzupassen. Beispielsweise kann entlang einer oder mehreren Seiten
des Kennzeichenschildes ein Rand bereitgestellt werden. Ein derartiger
Rand kann dann verwendet werden, um das Kennzeichenschild gegen
die Lichtquelle zu klemmen. Alternativ kann ein derartiger Rand
in einem oder mehreren entsprechenden Kanälen oder Nuten auf der Lichtquelle
angeordnet werden, so dass das Kennzeichenschild in diese Kanäle oder
Nuten gleiten kann. Außerdem
können
Abschnitte des Kennzeichenschildes entlang einer oder mehreren Seiten
des Kennzeichenschildes über
die erforderlichen Abmessungen des Kennzeichenschildes hervorstehen,
wobei diese Abschnitte dann verwendet werden können, um das Schild an der
Lichtquelle festzuklemmen.
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Das
Laminat kann dann geprägt
werden, um die Zeichen zu erhöhen.
Ein derartiger Prägevorgang wird
vorzugsweise bei Raumtemperatur ausgeführt, indem eine metallische
oder eine in Wärme
aushärtende Polymerschablone
mit einer Darstellung der Zeichen auf das Kennzeichenschild gedrückt wird.
Nach diesem Vorgang können
die erhöhten
Flächen
der Zeichen durch Heißprägen eines
gefärbten
Wachsbandes darauf gefärbt
werden. Daher wird durch dieses Verfahren die Herstellung eines
hinterleuchteten Kennzeichenschildes unter Verwendung einer Vorrichtung
ermöglicht,
die zum Herstellen von geprägten
metallischen Kennzeichenschildern typischerweise verwendet wird.
Alternativ können
die erhöhten
Zeichen thermisch ausgebildet werden, indem das Laminat Wärme ausgesetzt
wird, während
eine die Zeichen darstellende Schablone auf das Laminat gedrückt wird.
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Hinterleuchtete
Kennzeichenschilder, bei denen die Zeichen z.B. durch einen Thermotransferdrucker oder
einen Tintenstrahldrucker aufgedruckt werden, können ebenso unter Verwendung
vorhandener Fertigungseinrichtungen hergestellt werden. Beispielsweise
werden derartige gedruckte Kennzeichenschilder im Vereinigten Königreich
verwendet. Daher kann zum Herstellen hinterleuchteter Kennzeichenschilder
mit aufgedruckten Zeichen ein Laminat aus der Polymerträgerschicht
und einer Schicht des halbtransparenten retroreflektiven Materials
auf der Vorderseite mit Zeichen bedruckt werden. Al ternativ können zunächst die
Zeichen auf die halbtransparente retroreflektive Schicht gedruckt
werden, bevor sie mit der Trägerschicht
laminiert wird. Außerdem
kann die Trägerschicht,
insofern sie die Vorderseite des Kennzeichenschildes definiert,
umgekehrt bedruckt werden, bevor sie mit der halbtransparenten retroreflektiven
Schicht laminiert wird. Darüber
hinaus kann eine zusätzliche
transparente Schicht im Laminat vorgesehen sein, auf der die gedruckten
Zeichen bereitgestellt werden können.
Daher kann das gleiche Laminat für
verschiedenartige herkömmliche
Verfahren zum Herstellen von Kennzeichenschildern verwendet werden.
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3 zeigt
ein Kennzeichenschild 200 mit Zeichen 210, die
die durch eine Behörde
ausgegebene Nummer des Kennzeichenschildes definieren. Das Kennzeichenschild 200 weist
außerdem
einen Strichcode 220 auf, der Zusatzinformation für das Kennzeichenschild
darstellen kann, wie beispielsweise die Herstellungsquelle.
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4 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie A in 3 zum Darstellen
einer spezifischen Ausführungsform
eines Kennzeichenschildes. In dem in 4 dargestellten
Kennzeichenschild 300 wird ein halbtransparente retroreflektives
Bahnenmaterial 320 verwendet, das durch eine transparente
Klebstoffschicht 120 an einer transparenten Polymerträgerschicht 130 festgeklebt
ist. Das retroreflektive Bahnenmaterial 320 weist Glas-
oder KeramikMikrokügelchen 320b auf,
die teilweise in einer Bindemittelmatrix eingebettet sind, die eine untere
Schicht 320e und eine obere Schicht 320a aufweist.
Funktional hinter den Mikrokügelchen 320b ist
eine reflektive Schicht 320c angeordnet. Die reflektive
Schicht 320c weist ein Muster aus Metallbereichen 321 und offenen
Bereichen 322 auf. Zwischen den Mikrokügelchen und der reflektiven
Schicht 320c kann eine vorstehend beschriebene Abstandsschicht
(nicht dargestellt) angeordnet sein. Das retroreflektive Bahnenmaterial 320 wird
derart angeordnet, dass die Mikrokügelchen sich auf der Darstellungsseite
des Kennzeichenschildes befinden. Die Zeichen 140 des Kennzeichenschildes
sind erhöht
und werden durch eine Heißprägefolie 150 opak
gemacht. An der Rückseite
befindet sich als Ergebnis der Prägung des Laminats zum Ausbilden
der erhöhten
Zeichen eine den erhöhten
Zeichen entsprechende Vertiefung 160.
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Kennzeichenschildanordnung
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Das
Kennzeichenschild kann vorzugsweise an verschiedenartigen zum Bereitstellen
einer Hinterleuchtung verwendbaren Lichtquellen lösbar montiert
werden. Der Ausdruck "lösbar montiert" bedeutet, dass das
Kennzeichenschild an der Lichtquelle montiert und von der Lichtquelle
entfernt und vorzugsweise erneut an der Lichtquelle montiert werden
kann. Im Allgemeinen ist die Montage des Kennzeichenschildes an
der Lichtquelle einfach und leicht und kann durch einen Benutzer
oder Eigentümer
eines Fahrzeugs ausgeführt werden.
Beispielsweise kann das Kennzeichenschild unter Verwendung von Schrauben
im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei der Montage herkömmlicher
Kennzeichenschilder an der Lichtquelle montiert werden. Alternativ
kann das Kennzeichenschild durch eine auf der Lichtquelle bereitgestellte
Einrichtung an der Lichtquelle festgeklemmt werden, oder das Kennzeichenschild
kann mit Hilfe eines Rahmens an der Lichtquelle montiert werden.
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Wie
vorstehend erwähnt
wurde, kann das Kennzeichenschild in Kombination mit verschiedenartigen Lichtquellen
verwendet werden, die für
hinterleuchtete Kennzeichenschilder verwendet oder beschrieben worden
sind. Beispielsweise kann die Lichtquelle eine elektrisch aktivierbare
Schicht oder einen elektrisch aktivierbaren Film aufweisen, der
bei einer elektrischen Aktivierung Licht emittiert. Beispiele hierfür sind elektrolumineszente
Filme, wie beispielsweise die in WO 98/20375 beschriebenen Filme,
in dem retroreflektive Schilder beschrieben sind, z.B. Reklametafeln,
die durch einen elektrolumineszenten Film beleuchtet werden. Im
Allgemeinen wird eine elektrolumineszente Schicht oder ein elektrolumineszenter
Film ein Polymerbindemittel aufweisen, in dem ein elektrolumineszentes
Material dispergiert ist. Ein derartiges elektrolumineszentes Material kann
gemäß der gewünschten
zu emittierenden Farbe ausgewählt
werden, und es kann ein Gemisch verschiedener elektrolumineszenter
Materialien verwendet werden. Das elektrolumineszente Material ist
typischerweise eine anorganische Substanz. Es sind jedoch auch organische
elektrolumineszente Materialien bekannt, die verwendbar sind. Organische
elektrolumineszente Materialien sind auf dem Fachgebiet als organische
Leuchtdioden (OLED) bekannt. OLEDs weisen typischerweise auf einem
Substrat ein oder mehrere organische Schichten zwischen zwei Elektroden
auf. Die organischen Schichten können
durch die Elektroden elektrisch aktiviert werden, woraufhin sie
Licht emittieren. Das physikalische Prinzip, auf dem basierend Licht
durch die organischen Schichten erzeugt wird, ist als "Injektions-Elektrolumineszenz" bekannt. Daher weist
eine organische Leuchtdiode (OLED) typischerweise eine zwischen
zwei Elektroden angeordnete organische Lichtemissionsschicht auf,
wobei die organische Lichtemissionsschicht leuchtet, wenn zwischen
den Elektroden Strom fließt.
OLEDs sind beispielsweise in
US
6608333 und
US 6501218 beschrieben.
Die Lichtquelle zur Verwendung in der Kennzeichenschildanordnung
kann auch herkömmliche
Leuchtdioden (LEDs) aufweisen.
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Außerdem kann
die Lichtquelle gemäß einer
besonderen Ausführungsform
aufweisen: (i) einen Lichtleiter mit einer Vorderseite, an der das
Kennzeichenschild lösbar
montiert werden kann, einer der Vorderseite gegenüberliegenden
Rückseite
und einer oder mehreren Seitenflächen,
und (ii) eine entlang mindestens eines Abschnitts mindestens einer
der Seitenflächen
angeordnete Lichtquelle zum Beleuchten des Lichtleiters, wobei die
anderen Seitenflächen
im Allgemeinen geschlossen sind, um zu verhindern, dass Licht durch
diese Seitenflächen
entweichen kann. Die für
die Randbeleuchtung des Lichtleiters verwendete Lichtquelle ist
typischerweise eine längliche
Lichtquelle. Eine längliche
Lichtquelle emittiert Licht im wesentlichen entlang ihrer Längsrichtung
und weist einen röhrenförmigen länglichen
Leuchtkörper,
z.B. eine Leuchtröhre,
oder mehrere individuelle Leuchtkörper auf, die voneinander beabstandet
und entlang der Längsrichtung
der Lichtquelle benachbart zueinander angeordnet sind. Daher kann
eine längliche
Lichtquelle eine lineare Anordnung separater lichtemittierender
Elemente aufweisen.
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Im
Lichtleiter wird durch eine innere Totalreflexion an der Vorderseite,
der Rückseite
und an den Seitenflächen
Licht transmittiert, bis die Lichtstrahlen auf die Vorderseite und
den lichttransmittierenden retroreflektiven Film unter einem Winkel
auftreffen, bei dem das Licht aus der Vorderseite des Lichtleiters
heraus transmittiert wird. Der Lichtleiter kann ein hohler oder
ein massiver Lichtleiter sein.
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Die
von der Vorderseite des Lichtleiters extrahierte Lichtmenge kann
durch lichtstreuende Partikel erhöht werden, die dem transparenten
Material des Lichtleiters hinzugefügt werden. Außerdem kann
ein hinterer Reflektor an der Rückseite
des Lichtleiters angeordnet werden. Außerdem können Reflektoren an den Seitenflächen des
Lichtleiters angeordnet werden. Sowohl der hintere Reflektor als
auch die Seitenflächenreflektoren sind
vorzugsweise diffus reflektive, spiegelnd reflektive oder streuend
reflektive Filme mit einem hohen Reflexionsvermögen. Durch Anordnen von Reflektoren,
insbesondere hochgradig diffus oder spiegelnd oder streuend reflektiven
Filmen, entlang der Rückseite
und den Seitenflächen
des Lichtleiters wird ein Lichtleiter bereitgestellt, in dem Licht
ausschließlich
durch die Vorderseite entweichen kann, so dass der größte Teil
des Lichts der Lichtquelle zum Beleuchten des Kennzeichenschildes
verwendet werden kann. Daher ist eine derartige Konstruktion hochgradig
effizient hinsichtlich der erforderlichen Helligkeit, einer gleichmäßigen Ausleuchtung und
des Leistungsverbrauchs.
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Außerdem können in
Kombination mit dem Lichtleiter andere Lichtextraktionsmechanismen,
Filme oder Farben (zusätzlich
zu oder als Alternative zu den vorstehend erwähnten Reflektoren) verwendet
werden. Außerdem
können
auf eine Oberfläche
des Lichtleiters aufgedruckte Lichtextraktionselemente verwendet
werden (z.B. Punkte mit variabler Größe, Form und Dichte). Derartige
Anordnungen sind beispielsweise in der US-A-5736686; 5649754; 5600462;
5377084; 5363294; 5289351; 5262928; 5667289 und 3241256 beschrieben.
Weitere verwendbare Lichtextraktionsanordnungen sind in der US-A-5618096, WO-A-92/05535
und WO-A-01/71248 beschrieben.
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Die
Verwendung einer Lichtvorrichtung in Kombination mit einem in der
vorstehend dargestellten Ausführungsform
beschriebenen Lichtleiter ist insbesondere geeignet zum Minimieren
des Leistungsverbrauchs der Lichtvorrichtung für eine gewünschte Lichtintensität auf der
Darstellungsseite des Kennzeichenschildes. Ohne dass dies durch
eine Theorie belegt wäre,
wird vermutet, dass Licht, das vom Lichtleiter an Bereichen extrahiert
wird, wo die retroreflektive Schicht des Kennzeichenschildes opak
ist, zwischen dem Lichtleiter und den Metallbereichen der reflektiven
Schicht hin und herläuft,
bis das Licht zu einem offenen Bereich in der reflektiven Schicht
entweichen kann. Dadurch kann das emittierte Licht effektiver genutzt
werden. Tatsächlich hat
sich gezeigt, dass bei einer Lichtvorrichtung mit einem Lichtleiter
das an der Vorderseite des Kennzeichenschildes extrahierte Licht
eine größere Intensität hat als
es auf der Basis des Prozentanteils der transparenten Bereiche des
halbtransparenten retroreflektiven Materials erwartet würde.
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Die
Lichtquelle des Kennzeichenschildes kann als Vorrichtung, die an
der Karosserie eines Kraftfahrzeugs oder Anhängers lösbar montierbar wird, oder
als integraler Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers bereitgestellt werden.
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5 zeigt
eine Kennzeichenschildanordnung. Die Kennzeichenschildanordnung 100 weist
eine Lichtquelle auf, die aus einem Lichtleiter 102 und
einer länglichen
Lichtquelle 101 besteht, die den Lichtleiter von einer
seiner Seitenflächen
beleuchtet. Auf der Vorderseite des Lichtleiters ist ein Kennzeichenschild 300 angeordnet.
Das Kennzeichenschild 300 ist durch Klemmen des Schildes
in einen Rahmen 103 der Kennzeichenschildanordnung 100 an
der Lichtquelle festgeklemmt.
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Die
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
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Beispiele
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Messung der Retroreflektivität
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Der
Retroreflexionskoeffizient R' von
Bahnenmaterialien wurde gemäß DIN (Deutsche
Industrie Norm) 67520 Teil 1 unter Verwendung einer Fotozelle und
eines Goniometers gemessen.
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Der
Beobachtungswinkel (α)
betrug 0,33°.
Zwei Eintrittswinkel (β)
wurden untersucht: 5° bzw.
30°.
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Messung der Transmission
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Die
Lichttransmissionseigenschaften von Bahnenmaterialien wurde gemäß DIN (Deutsche
Industrie Norm) 5063 Teil 3, Abschnitt 5.6 mit dem Titel "Measurement of Transmittance
under Diffuse Illumination, τdif" gemessen.
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Beispiel
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Ein
Bahnenmaterial mit einer Schicht aus Glasmikrokügelchen wurde durch das allgemein
in
US 2407680 (Palmquist)
beschriebene und in
1 von
US 2407680 dargestellte Verfahren
hergestellt. Zunächst wurde
eine Schicht aus einem transparenten Polymer mit einer Dicke von
50 μm auf
einen Polymerträgerfilm gegossen.
Dann wurde eine Schicht aus Glasmikrokügelchen mit einem Brechungsindex
von 2,26 und einem mittleren Durchmesser von 71 μm hinzugefügt, so dass die Mikrokügelchen
teilweise in die erste Schicht des transparenten Polymers eingebettet
waren. Dann wurde eine zweite Schicht eines transparenten Polymers
mit einer Dicke von etwa 22 μm
auf die eingebetteten Mikrokügelchen
gegossen, um eine Abstandsschicht auszubilden.
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Ein
regelmäßig perforierter
Fenstermarkierungsfilm, der unter der Handelsbezeichnung ScotchcalTM Film #8173 von 3M Company, St. Paul, MN/USA
kommerziell erhältlich
ist, mit einem flexiblen Polymerfilm, der eine Schicht aus einem
entfernbaren druckempfindlichen Klebstoff (PSA) auf einer Seite
trägt,
wurde auf das vorstehend beschriebene Bahnenmaterial geklebt, um
eine Maske auszubilden. Die Klebstoffschicht der Maske wurde in
Kontakt mit der Seite des die Abstandsschicht tragenden Bahnenmaterials
angeordnet. Das die aufgeklebte Maske tragende Bahnenmaterial wurde
dann einem Aluminiumbedampfungsprozess unterzogen.
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Das
aufgedampfte Aluminium wurde in einem Muster regelmäßig angeordneter
Punkte mit einem Durchmesser von 1,5 mm ausgebildet. Jede der derart
auf das Bahnenmaterial aufgedampften Reihen von Aluminiumpunkten
war bezüglich
der nächsten
Reihe versetzt, wie in der in 1 dargestellten
geometrischen Anordnung dargestellt ist. Die während des Aufdampfungsprozesses
verwendete PSA-beschichtete Maske wurde dann von dem Bahnenmaterial
entfernt.
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Der
Retroreflexionskoeffizient R' des
durch das vorstehend beschriebene verfahren hergestellten Bahnenmaterials,
der gemäß dem Verfahren
gemessen wurde, das im die Test- oder Messverfahren behandelnden
vorstehenden Abschnitt beschrieben ist, betrug 34,1 cd/(m2lx) bei einem Eintrittswinkel β von 5° und 17,1 cd/(m2lx) bei einem Eintrittswinkel β von 30°.
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Die
Lichttransmission des retroreflekiven Bahnenmaterials wurde gemäß dem Verfahren
gemessen, das im die Test- oder Messverfahren behandelnden vorstehenden
Abschnitt beschrieben ist. Der Absolutwert des transmittierten Lichtes
betrug 620 cd/m2, was einer Transmission
(τdif) von 57% entspricht.
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Das
Erscheinungsbild des Bahnenmaterials unter Umgebungslichtbedingungen
war regelmäßig und gleichmäßig. Für das bloße Auge
waren in einem Abstand von 2 Metern betrachtet unter Tageslichtbedingungen
keine getrennten Reflexions- und
Lichttransmissionsbereiche unterscheidbar. Die Testergebnisse sind
in Tabelle 1 zusammengefasst.
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Eine
40 μm dicke
Schicht aus einem acrylhaltigen druckempfindlichen Klebstoff (PSA)
wurde unter Verwendung einer auf einer entfernbaren Trägerschicht
gehaltenen acrylhaltigen Klebefolie auf die bedampfte Seite des
derart hergestellten Bahnenmaterials aufgebracht. Die ursprünglich als
Basis zum Herstellen des auf Mikrokügelchen basierenden Schichtmaterials
verwendete Filmhalterung wurde dann entfernt. Das klebstoffbeschichtete
retroreflektive Bahnenmate rial wurde dann (über eine Klebstoffschicht)
an einer transparenten Polycarbonatschicht mit einer Dicke von 1
mm angeklebt, wodurch ein selbsttragender, im Wesentlichen starrer
Kennzeichenschildrohling erhalten wurde.
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Das
Kennzeichenschild wurde dann unter Verwendung eines bei Raumtemperatur
ausgeführten
Prägeprozesses
geprägt,
um erhöhte
Bereiche in der Form alphanumerischer Zeichen zu erzeugen. Der Prägeprozess
wurde so ausgeführt,
dass die erhöhten
Bereiche auf der der Polycarbonatschicht gegenüberliegenden Seite des Schildes
erschienen. Die oberen Flächen
der geprägten
Bereiche wurden dann unter Verwendung eines Warmprägefilms
geschwärzt,
um schwarze, erhöhte
Zeichen zu erhalten.
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Das
derart hergestellte Kennzeichenschild wurde auf die Vorderseite
der flachen Oberfläche
eines Lichtleiters angepasst. Das Kennzeichenschild wurde derart
ausgerichtet, dass die transparente Polycarbonatschicht vom Beobachter
weg und zum Lichtleiter hin gewandt war. Die gegenüberliegende
Fläche
des Kennzeichenschildes, die die Glasmikrokügelchen trägt, war zum Beobachter hin
ausgerichtet. Der Lichtleiter wurde dann durch Leuchtdioden (LEDs)
von der Seite beleuchtet. Wenn die LEDs leuchteten, durchlief Licht
den Lichtleiter und wurde durch die Rückseite des Kennzeichenschildes
zum Beobachter hin gerichtet. In Bereichen, in denen kein Aluminium
aufgebracht war, durchlief das Licht das Kennzeichenschild, so dass
das Schild für
einen Beobachter bei schwachen Umgebungslichtverhältnissen,
die einem Dämmerungszustand
oder Dunkelheit entsprechen, sichtbar war. In Bereichen, in denen
eine Aluminiumschicht vorhanden war, war das Bahnenmaterial retroreflektiv.
-
Daher
zeigte das beleuchtete Kennzeichenschild des Beispiels die gewünschte Kombination
aus einer für
Fahrzeugkennzeichenschilder spezifizierten geeigneten Retroreflektivität (für eine Sichtbarkeit
bei Nacht unter retroreflektiven Betrachtungsbedingungen) und einer
Transparenz (die für
eine Hinterleuchtung erforderlich ist, um eine Sichtbarkeit bei
Nacht unter anderen Sichtverhältnissen
bei Dunkelheit bereitzustellen).
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Vergleichsbeispiel
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Ein
Kennzeichenschild wurde durch das vorstehend beschriebene Verfahren
des Beispiels hergestellt, außer
dass während
des Bedampfungsprozesses keine Maske verwendet wurde. Das erhaltene
retroreflektive Bahnenmaterial wies eine kontinuierliche aluminiumbedampfte
Schicht auf.
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Das
unter Verwendung des derart hergestellten retroreflektiven Bahnenmaterials
hergestellte Kennzeichenschild wies einen höheren Retroreflexionsgrad auf
als das Kennzeichenschild des vorstehend beschriebenen Beispiels.
Es wies eine gemessene Retroreflektivität von 76,2 cd/(m2lx)
bei einem Eintrittswinkel β von
5° und 41,7
cd/(m2lx) bei einem Eintrittswinkel β von 30° auf. Aufgrund
des Vorhandenseins der opaken Aluminiumschicht hinter den Glasmikrokügelchen über den
gesamten Bereich des retroreflektiven Bahnenmaterials war das Kennzeichenschild
des Vergleichsbeispiels nicht lichttransmittierend und daher für eine Hinterleuchtung
nicht geeignet.
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