专利名称：网格式反光膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能反射入射光的膜结构，尤其涉及一种对较宽角度范围的入射光具有增强的反光性能，并且提高了其复合层的粘接强度的网格式反光膜。
现有技术简述多年来在世界各地反光装置已被用于改善高速公路的安全性。各种不同的可将来自汽车前车灯光束的入射光向汽车司机反射回去的反光装置一直被用来制造各种设施，诸如路面标志，汽车反光器件，邮政设施标志和交通标志，这些设施在环境光线不足的驾驶条件下起到提醒司机注意前方的危险以及其他道路状况。
一种反光装置被称为立方角式反光器。这种装置一般是由一些具有三个互相垂直的表面的“立方”单元排列而成，单元的表面可以接受入射光并将入射光以大约180°平行于入射光的路线向光源反射回去。在本技术领域中，术语“立方角式”一直被用来表示任何具有三个互相垂直的表面的结构，而不考虑各个表面的尺寸和形状或单元的光轴。一个较早的披露立方角式反光器的例子是1933年5月2日公布的Stimson的美国专利No.1,906,655。另一个是1967年7月25日公布的Hennande的美国专利No.3,332,327，这两个专利都是有关路面标识的结构。
在路面标识结构中，立方角式单元的尺寸可以相对较大，因为标识结构比较牢固可以承受车辆的负荷和轮胎的冲击。然而，立方角式反光元件在反光膜的领域中的重要用途也被逐渐开发出。在制造交通公路标志时反光膜尤其有用，例如，在铝制的标志牌上贴上带有适当标识的反光膜以警示司机特定的道路状况。
与立方角式单元在路面标识结构中应用不同，在反光膜的应用中立方角式单元的尺寸要减小以便适应相对较薄的薄膜基础层。反光膜最好应该是柔性的，可以成卷的生产和供货。为此目的，人们开发出了制造带有反光单元的薄膜材料的方法，例如通过模压或铸造的方式。反光膜通常包括透明的丙烯酸基质或薄膜，尽管可以使用许多其他热塑性材料例如，聚碳酸酯，乙烯基树脂，聚乙烯，或者聚氨酯。
一个能够连续模压出带有立方角式反光单元的树脂膜的高效方法和设备的例子是Pricone等人在美国专利No.4,601,861中提出的，在这里引用该专利的内容作为参考。在该方法中，使连续的透明薄膜通过模压设备，在模压设备中薄膜被加热到转变温度用模压模具压制，使树脂膜材料流动变形进入模具的表面图案中。然后薄膜被冷却，硬化，与模具剥离。模具可以根据Montalbano在美国专利No.4,460,449中披露的方法来加工，在这里引用该专利的内容作为参考。该专利的模具能够以每平方英寸薄膜数千个的密度制造非常小且精确成型的立方角式单元。
我们知道立方角式单元具有方向敏感性，对于不同角度的入射光其反光性能亦不同。因而在制造立方角式反光膜时，一个基本方法是制备一些四分之一英寸左右大小的与立方体棱镜呈大约6度角度的标准模具块，然后使用多个各自均以不同旋转角度排布的标准模块就可以在薄膜上加工出多重阵列的或网格的立方角式反光单元，最终得到的反光膜在很宽的方位角范围内具有总体的高反光性能。
在用立方角式结构制造反光膜的技术中，一般认为立方单元的背面必须是金属化的或是在与之靠近的任何背面承托表面之间用气隙支撑。这是因为一般来讲，除与立方单元的背面紧密接触的反光金属涂镀层以外的任何材料都会有反射系数，因而会使立方单元的焦点改变。因此，一直对立方单元的背面采用金属化处理以使单元基础层可以同适宜的背面承托层粘接。在实际中，为保护反光单元并使反光膜可以方便的用粘接方法固定在标志牌或类似物体上，背面承托层是必要的。金属化也是容易实现的，例如可利用已知的银或铝汽相沉积技术。
在反光膜的制造中采用金属化处理的一个缺憾是金属反光层使最终得到的反光膜的颜色明显发灰。反光膜的这种灰色外观被证明用做高速公路标识不够理想，尤其是在白天的光照条件下。另一方面，立方单元与背面层分隔开的气隙结构使得反光膜比金属化的反光膜具有大为改善的光泽。因而，人们一直在试图利用某种形式的气隙结构制造反光膜。
一种形式的气隙结构是Pricone在美国专利No.4,618,518中所披露的，在一卷透明的热塑材料上先模压出立方角式反光单元，用矿油精(mineral spirits)，乙醇和疏水性二氧化硅粉末的悬浮液以类似印刷的方式涂覆在单元上，形成覆盖了许多立方角式单元表面上的二氧化硅小岛屿。随后用一层水基丙烯酸覆在二氧化硅之上，由于二氧化硅是防水性的，这样就形成了连续的表面覆盖，并环绕二氧化硅构成所需形式的网格侧壁。只与立方体表面切向接触的二氧化硅颗粒保持着气隙，并使单元被丙烯酸覆盖层密封。这样就得到了合乎要求的反光膜产品，反光膜既利用了所需的气隙结构，同时又有了适宜的背面承托层。网格的尺寸要选择合适，以便在将反光膜剪切成所需尺寸时对单元密封的破坏只会对处于反光膜切块最边缘的反光单元有最小范围的影响，并且避免做边缘密封的步骤。然而这种结构的缺点是，为了获得足够的丙烯酸承托层的机械粘接强度，实际环绕二氧化硅填充物形成的单元侧壁的壁厚必须在0.035英寸(0.9毫米)左右。这一点是由最终的反光膜可能所处的极端工作条件要求的，例如与之相关连的标识牌的迅速和剧烈的膨胀和收缩。而且，已经证实单元侧壁厚度至少为0.035英寸(0.9毫米)的带有二氧化硅背层的反光膜在入射角度等于或大于30度时效率要降低。因此在某些交通标志的应用中这种反光膜不能达到特定的反光性能标准。
另一种用于立方角式反光单元的气隙结构形式中，有加工成的反光单元阵列，网格侧壁环绕着若干立方体单元。用平坦的覆盖膜覆盖网格侧壁，然后用化学的和/或热融的方法将阵列与覆盖膜粘接在一起。结果是反光膜带有许多在反光单元与覆盖膜之间形成气隙的网格。这种结构的一个例子是McGrath的美国专利No.4,025,159。然而这种结构的缺点是在用热处理方法粘接阵列与覆盖膜时，很难对过程进行控制来避免粘接过程中热量使邻近网格侧壁的立方角式单元发生变形。特有的立方角式单元必须令它们的三个反光面的取向互相垂直，且角度误差在几分之内，否则它们就不能反光。将反光阵列与覆盖膜粘接起来所需的温度必须在200～500°F，这会毁坏足够多的立方角式单元以至使生产出的反光膜产品中有20～30％完全不能反光。另外，粘接阵列与覆盖膜时所用的化学方法不仅复杂和耗费时间而且如不精心控制还伴有对环境不利的影响。英国专利No.1,476,447披露了另一种形式的柔性反光膜，其中也涉及加热密封。
在1995年4月27日根据1999年2月17日 申请日期1996年12月2日 优先权日1995年12月1日
发明者W·斯科特·蒂尔曼 申请人:斯廷森耐特公司