DE69807227T2

DE69807227T2 - Gemusterte retroreflektierende Prismenstrukturen und Formwerkzeuge für deren Herstellung

Info

Publication number: DE69807227T2
Application number: DE69807227T
Authority: DE
Inventors: Alan Barnett; B. Nilsen; John Phillips
Original assignee: Reflexite Corp
Current assignee: Reflexite Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: EP0991964B1; US6258443B1; DE69807227D1; US20010048169A1; JP2002505762A; CN1152268C; TW396281B; CN1261438A; EP0991964A1; US6770225B2; WO1998059266A1; AU7969398A

Description

Vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Serial Nr. 08/883.329, eingereicht am 25. Juni 1997, die eine Continuation-in-Part Anmeldung von S. Serial No. 08/702.245, eingereicht am 28. August 1996, und U.S. Serial Nr. 08/314.487, eingereicht am 28. September 1994, nun U.S. Patent 5.565.151 vom 15. Oktober 1996 sowie U.S. Serial Nr. 08/766.238, eingereicht am 13. Dezember 1996, ist, welche ihrerseits eine sogenannte file wrapper continuation-Anmeldung von U.S. Serial Nr. 08/410.864, eingereicht am 27. März 1995 ist, weiche unter dem Aktenzeichen WO 96/30786 veröffentlicht wurde.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Retroreflektierende Strukturen des im vorliegenden verwendeten Typs sind in Einzelheiten im U.S. Patent 2.380.447 von Jungersen, herausgegeben am 31. Juli 1945, dem U.S. 4.588.258 von Hoopman, herausgegeben am 13. Mai 1986, und dem U.S. Patent 3.712.706 von Stamm, herausgegeben am 23. Januar 1973, beschrieben.
Walter vgl. U.S.-Patent Nr. 5.171.624 offenbart eine reflektierende Mikroprisma-Folie, in der Prismapaare gegenseitig in einem Winkel von 3-10º geneigt sind, mit einer Prismagröße von 0,006 bis 0,025 (Raum zwischen den Scheitelpunkten), und bei denen mindestens eine Prismaseitenfläche gebogen ist.
Benson offenbart im U.S.-Patent Nr. 5.122.902 retroreflektierende Würfel- Ecken-Elemente mit Trennoberflächen zwischen Elementen und abgestumpften Würfel-Ecken-Elementen. Herkömmliche retroreflektierende Prismen oder Würfel- Ecken-Anordnungen der im U.S.-Patent 5.171.624 beschriebenen Art erzeugen ein Beugungsmuster mit einer charakteristischen leeren Außenseite zentraler Maxima und eine sechsbogige Lichtenergieverteilung. Die um die zentralen Maxima gebildeten sechs Energiebögen stellen die Energiekegel der ersten Ordnung der Beugung dar. Eine derartige Energieverteilung ist unerwünscht aufgrund des hohen Variationsgrades des Energieniveaus durch den retroreflektierenden Strahl hindurch.
Das zuvor genannte U.S.-Patent 5.565.151 offenbart eine retroreflektierende Prisma-Folie, umfassend eine Anordnung von eng beabstandeten Prismen, in denen in mindestens einer der Facetten eines Prismas in einem Prismapaar ein Fenster gebildet ist.
Die Fenster werden durch Gießen der Prismen in einer Form gebildet in der ein Abschnitt der Prismaelement-Form entfernt ist.
Das Entfernen eines Abschnitts eines der Prismaelemente schafft ein kleineres Prisma, das zu einer erhöhten Beobachtungswinkel-Leistung führt. Eine gute Beobachtungswinkel-Leistung ist insbesondere für die Retroreflexion von Gegenständen wichtig, die von Lastwagen oder Flugzeugen gesehen werden, wo die Lichtquelle einen weiteren Abstand vom Fahrer bzw. Piloten beabstandet ist, als bei einem Kraftfahrzeug. Eine derartige verbesserte Leistung ist auch für Kraftfahrzeug- Fahrer wichtig, wenn der Fahrer dem retroreflektierenden Gegenstand sehr nahe ist. Druckschriften des einschlägigen Stands der Technik sind U.S. 5.565.151 und WO 96/30 786.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine wie im Patentanspruch 1 definierte retroreflektierende Folie bereitgestellt. Insbesondere sind die in einer Form geformten Prismafacetten texturiert, so dass eine Lichtstreuung des einfallenden Lichts in bestimmten Bereichen bereitgestellt wird, was den Weißheitsgrad (CAP Y) des retroreflektierenden Films stark erhöht. Ein erhöhter Weisheitsgrad erhöht die Deutlichkeit des Films; eine hoch erwünschte Eigenschaft beim Sehen der Gegenstände zur Tages- und Nachtzeit Die Texturierung ist in Form eines zufällig gefleckten Musters von ausreichend kleiner Textur im Vergleich zur Prismaöffnung bzw. -apertur, um zu bewirken, dass von den Prismafacetten retroreflektiertes Licht etwas abgelenkt oder gestreut wird, was zu einer gleichmäßigeren Energieverteilung des retroreflektierten Lichts und zu einer breiteren Beobachtungswinkel-Leistung führt.
Gemäß einem anderen Aspekt vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung retroreflektierender Folien im Patentanspruch 8 definiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A-1E sind eine Reihe von Seitenansichten eines Teils einer Modellform zur Bildung einer Anordnung von texturierten Mikroprismafolien und veranschaulichen fünf wesentliche Stufen der Bitdung einer derartigen Form gemäß vorliegender Erfindung.
Fig. 2A-2F sind eine Reihe Stufen, welche die Bildung einer Modellform zum Gießen einer texturierten Mikroprismafolie in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.
Fig. 3 ist ein Abschnitt einer Formstruktur gemäß der Erfindung.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf ein einzelnes Paar 10C/10B von Prismaform- Elemten, in welche ein geflecktes oder texturiertes Muster in die gesamte Projektoberfläche einer Form gemäß der Erfindung eingeätzt wurde.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Prismaelement-Form der Fig. 4 entlang der Linie V-V der Fig. 4.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht der nächsten Stufe bei der Herstellung der Form.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf fig. 6.
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform der retroreflektierenden Folie gemäß der Erfindung.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Fig. 8.
Fig. 10 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Aufzeichnung eines Fleckenmusters von einem diffusen Gegenstand.
Fig. 11 ist eine Kopie eines Fotos eines Fleckenmusters, hergestellt in Übereinstimmung mit Fig. 10.
Fig. 12 ist eine schematische Veranschaulichung der die mittlere Fleckengröße des Musters der Fig. 11 betreffenden Geometrie.
Fig. 13 ist eine schematische Veranschaulichung eines Alternativverfahrens zur Fleckenabtastung.
Fig. 14 ist eine detailliertere Ansicht des Verfahrens der Fig. 13.
Fig. 15 ist ein Diagramm, in dem die Strahldichte gegen den genormten Radius (r/wo) eines Fleckenmusters unter Verwendung des Abtast Verfahrens der Fig. 13 aufgetragen ist.
Fig. 16 ist ein Diagramm, in dem das genormte Belichtungsniveau gegen die axiale Stellung von Abtastlinien aufgetragen ist, um die Überlagerung einer Anzahl von Gaus'scher Belichtungsprofile zur Erzeugung eines gleichmäßigen Belichtungsniveaus zeigt.
Fig. 17 ist ein Diagramm, in dem die optimale Belichtung (mJ/cm²) gegen die Wellenlänge (nm) aufgetragen ist, d. h. die Empfindlichkeitskurve für einen Fotolack AZ-1350.
Fig. 18 ist ein Diagramm, in dem die Tiefe (mm) gegen die Belichtung (mJ/cm²) für verschiedene Fotolacke aufgetragen ist, und das die Abhängigkeit der Ätzungstiefe von der Belichtung veranschaulicht.
Fig. 19A-F sind Kopien eines Satzes von Fotografien von Fleckenmustern bei verschiedenen Belichtungsniveaus; sie zeigen, wie die Belichtung das Aufzeichnen der Flecken im Fotolack beeinflusst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine retroreflektive Prismafolie gebildet, in- dem man eine Anordnung von Prismen auf einer Prismaform (bisweilen als "Werkzeug" bezeichnet) gießt oder anderweitig formt, welche so modifiziert wurde, dass die Gießfläche der Form ausreichend unterbrochen oder texturiert ist, um zu bewirken, dass auf die Prismafacetten oder -fenster einfallendes Licht gestreut wird. Retroreflektierende Strukturen gemäß dem Stand der Technik haben dunkle Bereiche (Abwesenheit von hellen Bereichen), welche in dem retroreflektierenden Lichtmuster vorliegen. Die dunklen Bereiche werden durch die Beugung des einfallenden Lichts verursacht. Die streuende Textur, weiche auf den Oberflächen des retroreflektierenden Prismas gebildet ist, führt zu einem Lichtmuster, das sich aus den Mustern infolge des gestreuten Lichts, welche dem ursprünglichen ungestreuten Lichtmuster überlagert sind, zusammensetzt. Die relative Stärke der durch das Streulicht verursachten Muster hängt von der Natur der reflektierenden Oberflächen ab.
Ein Verfahren zur Bildung des notwendigen Werkzeugs zur Herstellung der texturierten Prisma-Anordnungen gemäß vorliegender Erfindung ist in Fig. 1A-1E gezeigt. In diesem Fall (Fig. 1A) wird ein Werkzeug 10 oder eine Form aus geeignetem Material, wie z. B. Nickel, zuerst durch Eintauchen mit dem Fotolack 12 unter Bildung einer Lackschicht von etwa 0,5 um beschichtet (Fig. 1B). Vorzugsweise wird ein positiver Fotolack Shipley AZ1350 verwendet, welcher leicht erhältlich ist, und dessen Eigenschatten gut bekannt sind. Unter Anwendung eines (weiter unten beschriebenen) Abtastverfahrens wird der Fotolack 12 mit einem zufälligen Fleckenlichtmuster belichtet, vorzugsweise unter Verwendung eines bei 458 nm betriebenen Argon-Ionenlasers (Fig. 1C).
Die Größe der Fleckenmerkmale, die zur Herstellung der erforderlichen Dispersion des reflektierten Lichts erforderlich sind, liegt in der Größenordnung von 10 Mikrometer bis 1 Mikrometer Breite und weniger als eine Wellenlänge Tiefe, vorzugsweise weniger als 1/10 einer Wellenlänge.
Nach dem Entwickeln (Fig. 1D) kann das Profil des Fotolacks durch Erwärmen der Form 10 vor dem Ätzen, das vorzugsweise durch das reaktive Ionenverfahren erfolgt, geglättet werden (Fig. 1E). Dieses Glätten des Fotolacksprofils vermindert etwas das Streuvermögen der Oberflächen des endgültigen Retroreflektors.
Anmerkung: Die Größe der Fleckenmerkmale 14 in den Figuren ist in den Abbildungen stark übertrieben und nicht maßstabsgetreu.
Die Anwendung der reaktiven Ionentechnik zur Ätzung der Oberfläche des Werkzeugs in der Stufe der Fig. 1E wird einem chemischen Ätz-Nassverfahren unter Verwendung einer Säure bevorzugt, das die Oberfläche des Werkzeugs mit einer messbaren Rauheit zurücklässt, die die Streufähigkeiten des endgültigen Retroreflektors beeinflusst. Die Anwendung eines reaktiven Ionenätzverfahrens erlaubt die Kontrolle über die Streuungsfähigkeiten des Endprodukts.
Beim Beschichten des Werkzeugs 10 mit einer Schicht aus Fotolack können in den Vertiefungen des Werkzeugs infolge der begrenzten Oberflächenspannung des Fotolacks Ansammlungen von Fotolack erzeugt werden. Vorausgesetzt, dass die Oberflächenspannung des Fotolacks ausreichend gering ist, sollte die Bildung dieser Ansammlungen kein Problem schaffen, da diese sich auf eine leichte Abstumpfung der Scheitelpunkte in der Prismaendanordnung überträgt, was nicht wesentlich zu den retroreflektiven Qualitäten des Fertigprodukts beiträgt.
Eine alternative Ausführungsform des Verfahrens ist in Fig. 2A bis 2F gezeigt, worin aus einem modifizierten Abguss 10' des ursprünglichen Werkzeugs (Fig. 2A) durch elektrisches Formen ein metallisches Einkerbungswerkzeug 10" erzeugt wird. Zuerst wird ein Abguss 10' des Originalwerkzeugs 10 (Fig. 1A) in einem Substrat hergestellt, das einen Fotolack aus verträglichem Material trägt (Fig. 2A).. Nach einem dem in Fig. 1A-1E veranschaulichten ähnlichen Verfahren wird der Abguss 10' sodann mit einer Schicht aus Fotolack 12' beschichtet (Fig. 2B), die sodann mit dem Fleckenmuster belichtet wird (Fig. 2C), bevor er entwickelt wird (Fig. 2D). Zu diesem Stadium kann der Abguss 10' zum Aufbau eines neuen metallischen Einkerbungswerkzeugs 10" durch elektrisches Formen verwendet werden (Fig. 2E). Wenn das neue Werkzeug 104 geformt ist, kann der Abguss 10' zum Aufbau eines neuen metallischen Einkerbungswerkzeugs 10" durch elektrisches Formen benutzt werden (Fig. 2E). Wenn das neue Werkzeug 104 gebildet ist, wird der Abguss 10' sodann entfernt (Fig. 2F), um das neue Einkerbungswerkzeug 10', das demjenigen, das in Fig. 1E gezeigt ist, ähnlich ist, zu enthüllen.
Jedoch kann auf dem Werkzeug der Fig. 1B eine texturierte Oberfläche 21 auf herkömmliche Weise erzeugt werden, indem man auf der linierten oder schlaggefrästen Oberfläche eine matte oder halbhelle Metallschicht der gleichen oder einer unterschiedlichen chemischen Art wie das Substrat ablagert. Metalle wie Kupfer, Nickel, Messing, Gold, Silber usw. können zum Texturieren einer hellen Oberfläche durch Elektroabscheidung verwendet werden. Elektrolose Ablagerungen von Kupfer, Nickel und anderen Metallen können auch zu diesem Zweck angewandt werden. Andere Ablagerungsverfahren, wie eine chemische oder physikalische Vakuumablagerung, eine Kathodenzerstäubung usw. können auch angewandt werden, um eine Oberflächentextur unter geeigneten Ablagerungsbedingungen herzustellen.
Beispielsweise kann eine Elektroablagerung von Kupfer aus einem herkömmlichen sauren Kupfersulfitbad, das eine wässerige Lösung von Kupfersulfat und Schwefelsäure umfasst (vgl. Lowenheim, F. A., "Modern Electcoplating, ED." John Wiley & Sons, S. 183 (1974, plattiert werden: Verschiedene Additive können in die Zusammensetzung eingeführt werden, um die Oberflächentextur und andere Eigenschaften der Ablagerung zu steuern. Das Verfahren wird üblicherweise in einem Platierungsbehälter, wobei das Teil zur Kathode gemacht wird, unter Verwendung von Kupferanoden als Gegenelektroden und einer externen Gleichstrom-Energiequelle für das Ablagerungsverfahren durchgeführt. Eine Dicke der Ablagerung von so wenig wie 0,5 Mikrometer kann ausreichend sein, um die ursprüngliche Oberflächentextur zu modifizieren, jedoch können größere Ablagerungsdicken von Vorteil sein, wenn eine gröbere Textur erforderlich ist. In dem sauren Sulfatbad gebildete Kupferablagerungen besitzen eine ausgesprochene grobe Oberfläche dank einer großen Korngröße und einer zufälligen Ausrichtung einzelner Körner, umfassend die plattierte Oberfläche. Bestimmte Additive, die in die Plattierungschemie einbezogen werden, können das lokalisierte Reflexionsvermögen der Oberfläche verbessern, indem die Oberflächenausrüstung reflektierender gemacht wird, die zufällige Ausrichtung einzelner Körner jedoch noch beibehalten wird. Solche Ablagerungen, in der Industrie als "halbhell" bezeichnet, können die ewünschte Wirkung der Texturierung durch Erhöhen der Intensität und der zufälligen Streuung des reflektierten Lichts von den texturierten Flächen von in einer derartigen Form gegossenen Prismen weiter vergrößern.
Ein anderer alternativer Weg, eine Oberfläche texturiert zu machen, ist das Ätzen der linierten oder schlaggefrästen Oberfläche, wie in den Fign, 1A-E und Fig. 2A-F dargestellt. Verschiedene Ätzverfahren können zu diesem Zweck angewandt werden. Ein chemisches oder elektrochemisches Ätzen der gesamten Oberfläche kann in Kombination mit einem nachfolgenden Nachpolieren der gewünschten hellen Oberflächen angewandt werden. Ein mechanisches Texturieren wie ein Sandstrahlen kann auch im wesentlichen auf die gleiche Weise wie eine elektrische oder elektrolose Ablagerung oder ein Ätzen der Oberfläche angewandt werden. Zur Veranschaulichung kann eine Lösung von Salpetersäure, entweder konzentriert oder verdünnt, zum Ätzen der Oberfläche einer Modellform aus Kupfer oder Messing benutzt werden, um eine texturierte Oberfläche zu erreichen. Dieses Verfahren wird in einem Behälter mit der sauren Lösung durchgeführt, indem man die Modellform in die Lösung während der erforderlichen Zeit eintaucht, um die gewünschte Oberflächentextur zu erhalten, gefolgt von einer Spül- und Trocknungsstufe.
Es kann ein Verfahren zu einem gesteuerten selektriven Ätzen, wie z. B. ein Eximer-Laser-Ätzen durchgeführt werden, im Gegensatz zum Ätzen der gesamten Oberfläche, um die gewünschten Bereiche der Modellform zu ätzen. Ein derartiges Vorgehen schließt die Notwendigkeit für die Stufe des zweiten Schlagfräsens oder Linierens nach Texturierung der Oberfläche aus und verkürzt somit den Bearbeitungszyklus. Dieses Verfahren wird erreicht, indem man einen Eximer-Laser- Strahl auf die erforderliche Fleckgröße fokusiert und das Formsubstrat ätzt. Eine geeignete Ausfluchtung und Geradheit des Wegs der Laserquelle gewährleistet, dass lediglich die Fensterflächen der Prismastruktur geätzt werden.
Um auf Fig. 3-7 zurückzukommen: die Einzelheiten der Herstellung einer Form 110, die zur Bildung der retroreflektierenden Folie gemäß der Erfindung verwendet wird, wird im Zusammenhang hiermit beschrieben.
Anmerkung: der Begriff "Folie", wie er im vorliegenden verwendet wird, bezieht sich auf verhältnismäßig dünne folienartige Strukturen sowie auf dickere Elemente, Laminate und dergl., welche eine im wesentlichen planare Stirnfläche besitzen, auf die Lichtstrahlen auftreffen, und die einen Körperteil aufweisen, der für die Lichtstrahlen im wesentlichen durchlässig ist.
In Fig. 3 ist die Bauart einer Form 110 im Querschnitt dargestellt, und ein Prismapaarteil 100 der Form ist in Fig. 4 in Draufsicht gezeigt, hergestellt. Die Form 110 wird erhalten, indem erst eine Modellform aus einem geeigneten Material wie Messing oder Kupfer in drei etwa 56º und 62º von einander beabstandeten Richtungen (mit geeigneten Winkeln der Vertiefungen) liniert oder schlagfräst, um drei Sätze von Vertiefungen 22, 23, 24 zu bilden, wie in der Draufsicht von Fig. 4 gezeigt. Die Formprismen 10X und 10Y des Prismenpaars 100 haben jeweils drei gegenüberliegende diedrische Flächen oder Facetten 13, 14 und 15 nach dem Linieren oder Schlagfräsen.
In dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Beispiel wurden alle exponierten Oberflächen der Form 110 nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren gefleckt. Sodann wird ein Bereich A eines der beiden Prismen in einem zweiten Schlagfräs- Arbeitsgang entfernt. Der im zweiten Schritt entfernte Bereich erzeugt eine ebene Oberfläche 10F (vgl. Fig. 6 und einen kleineren Eckwürfel-Retroreflektor 10', wenn die Folie 100 in der Form geformt wird. Es ist festzustellen, dass der Schnitt, welcher zur Fläche 15' führt (Fig. 7) eine Eckwürfel-Struktur 10' bildet, welche zwei Flächen (13 und 14) aufweist, welche größer als die Fläche 15' sind. Die Eckwürfel-Struktur 10', die mit der modifizierten Fläche 15' geschaffen ist, ist eine effektive Apertur auf, die leicht abgeschrägt ist.
Es ist ferner festzustellen, das geschaffene Fenster 10F nicht in der Grundebene 16 des Eckwürfels 10' liegt (vgl. Fig. 6), d. h., es ist durch die Basisränder der seitlichen Flächen der Eckwürfel-Elemente begrenzt.
Auch ist festzustellen, dass der ebene Bereich der Fläche 10F auf einem Weg gebildet wird, der die unmittelbar benachbarten Eckwürfel-Elemente nicht verändert. Der Eckwürfel 10Y wird durch das Verfahren zur Bildung der Bereichsfläche 10F ungestört gelassen. Gegebenenfalls werden zweite Schritte durch jede der Vertiefungen 23 und 22 ausreichender Tiefe vorgenommen, um die Textur 21 auf jeder der verbleibenden Facetten 13 und 14 zu entfernen, unter Zurücklassung eines untexturierten Fensters 10F mit texturierten Facetten-Teilflächen 30 und 32, die auf beiden Seiten der Vertiefung 24 liegen, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Gegebenenfalls sind die optischen Achsen (der durch die Prismaflächen 13, 14 und 15 definierte dreiteilige Innenwinkel) der Elemente 10X und 10Y voneinander weg geneigt (negative Neigung). Der Neigungswinkel ist vorzugsweise mehr als 1,0º und weniger als etwa 7,0º bezüglich einer Senkrechten, weiche sich aus der gemeinsamen Ebene 16 erstreckt, in der sich die Basisränder des Eckwürfels nähern. Vorzugsweise ist die Breite der Basis des Eckwürfels auf einer gemeinsamen Ebene gebildet, in der die Basisränder der Eckwürfelflächen 13, 14 und 15 liegen, und die Breite oder Größenabmessung ist größer als 0,0005 inches (0,0127 mm), vorzugsweise weniger als 0,006 inches (0,1542 mm), kann sich jedoch über 0,006 inches (0,1542 mm) bis etwa 0,025 inches (0,635 mm) erstrecken.
Eine Anordnung klarer Kunststoffprismen kann sodann in der Modellform gebildet werden, oder eine elektrisch gebildete Replik derselben, welche eine Texturierung 21 in Form von Einkerbungen oder Vorsprüngen aufweist, je nachdem, ob eine positive oder negative Modellform benutzt wird.
Die in Fig. 8 und 9 gezeigte Ausführungsform der Mikroprisma-Folie 200 wird durch Gießen eines Prismamaterials in eine Modellform hergestellt, die wie zuvor beschrieben hergestellt wurde. Alle exponierten Flächen sind, wie ebenfalls zuvor beschrieben wurde, texturiert. Sodann werden einige der diedrischen Flächen in einem weiteren Schlagfrässchritt entlang der Vertiefungen 22, 23, 24 bis zu einer Tiefe oberhalb der Basislinie herab gefräst, unter Zurücklassung der Textur 130, welche lediglich, wie in Fig. 8 gezeigt, auf bestimmten ausgewählten Zwischenabschnitten verbleibt. In der Form oder einem Abguss derselben werden sodann klare Kunststoffprismen gegossen, wie verschiedentlich in den U.S.-Patenten 3.684.348; 3.810.804; 3.811.983; 3.830.682 von William P. Rowland beschrieben; jedes derselben wird durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit in vorliegende Beschreibung einbezogen. Die Textur 130 kann in Form von zufälligen Vertiefungen oder zufälligen Erhebungen im unteren Teil der Facetten, welche beide die Werte des Weißheitsgrads der retroreflektierenden Folie wesentlich erhöhen, vorliegen, da sie als Lichtstreuer der auf die Folie 200 in Richtung der Pfeile A1 auftreffenden Lichtstrahlen wirken und diese in der Richtung A2 zum Betrachter reflektieren (vgl. Fig. 9).
Ein Beispiel für die fertige Folie 200 ist in größeren Einzelheiten im Schnitt der Fig. 9 gezeigt, worin Prismaanordnungen 10' an einen Bodenteil 220 gebunden sind, welcher aus einer transparenten äußeren Schutzfolie oder -schicht 221 und einem Stegbereich 223 besteht.
Die Prismen werden in einer zuvor beschriebenen Form geformt, mit einer Textur 130, gebildet an unteren Teilen von sich schneidenden Facetten, oder sie können aber auch mit einer Textur 130 über alle Facetten der Prismen versehen sein.
Die Körperschicht 221 übt typischerweise ihre Funktion aus, die Folie vor den Umgebungselementen zu schützen und/oder eine wesentliche mechanische Integrität für die Folie bereitzustellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Körperschicht 221 auf der Stirnseite der Folie 200 die äußerste Schicht. Die Stegschicht 223 unterscheidet sich von der Körperschicht 221 dadurch, dass sie eine in unmittelbarer Nachbarschaft zur Basis der Würfel-Ecken-Elemente angeordnete Schicht ist, und der Begriff "Stegschicht" wird im vorliegenden verwendet, um eine derartige Schicht zu bezeichnen.
Die Prismaanordnung ist vorzugsweise auf der Facettenseite mit einer metallischen Reflexionsschicht 224 überzogen, und zum Verbinden der Anordnung mit einer rückseitigen Schutzschicht 226 wird ein Klebstoff 228 verwendet. Wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1A bis 1E beschrieben, ist es möglich, die retroreflektierenden Eigenschaften einer Ecken-Würfel-Anordnung durch Einführung zufälliger Diskontinuitäten in die Oberflächen der einzelnen Prismen zu modifizieren. Ein Weg, dies zu erreichen, erfordert, dass das Einkerbungswerkzeug aus Metall oder die entsprechende Form anfänglich mit einem Fotolack beschichtet wird, der sodann mit einem Strahlenfeld zufälliger Dichte belichtet wird. Nach Entwickeln und selektiver Entfernung des Fotolacks wird dann das darunter liegende Werkzeug unter Bildung eines Werkzeugs geätzt, das Prismafacetten mit diffusen Eigenschaften, zusätzlich zu starken retroreflektierenden Eigenschaften, bilden kann. Ein Weg, auf dem das Gebiet zufälliger Intensität oder das "Pleckenmuster" hergestellt werden kann, ist im folgenden allgemein beschrieben:
Ein Mattglas-Diffusionsschirm S1 wird mit einer ebenen Welle W kohärenten Laserlichts von einer Laserquelle LS durchleuchtet und von einem ebenen Spiegel M1 zu einem sphärischen Spiegel M2 reflektiert (Fig. 10). An der streuenden Oberfläche des Schirms S1 wird durch die zufälligen, diffusen Eigenschaften des Schirms S1 der einfallenden ebenen Welle W eine zufällige Phasenmodulation auferlegt. Der Schirm kann dann als ein solcher erachtet werden, welcher eine Anordnung von Streuzentren oder Punktquellen verschiedener Phase umfasst. In etwas Abstand von der Ebene fluktuiert die Amplitude ebenso wie die Phase des Streulichts als zufällige und komplexe Funktion, verursacht durch die Interferenz sämtlicher Streuzentren. Dies ist aufgrund der Interferenz der kohärenten, jedoch zufällig ausgerichteten gebeugten ebenen Wellen von dem Schirm. Eine fotografische Platte hoher Auflösung P, wie z. B. ein Fotolack, auf der Aufzeichnungsebene RP wird sodann zur Aufzeichnung der entsprechenden Intensitätsschwankungen oder des Fleckenmusters benutzt. Ein vergrößertes Bild eines Fleckenmusters, gebildet unter Verwendung dieses Verfahrens, ist in Fig. 11 gezeigt.
Der Durchmesser &epsi; in der Größenordnung eines Zehntels eines Mikrometers der kleinsten Fleckenkörner, der bei diesem Verfahren erreichbar ist, ist gegeben durch Collier, R. J., Burkhardt, C. B., und Lin, L. H., Optical Holography (San Diego, CA: Academic Press) Kap. 12 (1971):
&epsi; = λ/α (α = r/d) (1)
worin r der Radius der diffundierenden Öffnung bzw. Apertur, in diesem Fall kreisförmig, und d der Abstand zwischen der Ebene der Öffnung und der Aufzeichnungsebene bedeuten. In realen Begriffen: es spielen die Auflösung des fotographischen Aufzeichnungsmediums, und die chemische Bearbeitung der Aufzeichnung offensichtlich eine wichtige Rolle beim Aussehen des Endbilds.
Ein hier anzumerkender Punkt ist, dass die Gestalt der Öffnung beeinflusst werden kann, um Fleckenmerkmale ungleicher Abmessungen zu erzeugen. Um zu sehen, wie dies erreicht werden kann, rufen wir den Ausdruck für die minimale Größe von Fleckenkörnern, aufgezeichnet auf einer fotographischen Platte für eine gegebene Aufzeichnungsgeometrie in Erinnerung zurück:
&epsi;x = &epsi;y = 2λd/L (2)
worin L die Länge einer Seite einer quadratischen Öffnung, und λ die Wellenlänge des kohärenten Lichts in Luft sind (Fig. 12). Wenn man asymmetrische Muster aufzuzeichnen wünscht, kann man einen rechtwinkligen Diffusor Lx und Ly benutzen, um Fleckenabmessungen zu schaffen, die grob gegeben sind durch:
&epsi;x = 2λd/Lx und &epsi;y = 2λd/Ly (3)
Auf diese Weise hergestellte Fleckenmerkmale können auf dem gleichen Weg wie regelmäßige Anordnungen benutzt werden, um die Leistung der Ecken-Würfel- Anordnung zu beeinflussen, aber eine Asymmetrie in der Verteilung des retroreflektierten Lichts heranzuziehen. Beispielsweise wird, wenn man &epsi;x < &epsi;y wählt, eine größere Streubreite des Lichts in der Ebene x als in der orthogonalen Ebene y erzeugt.
Es gibt viele Nachteile der Aufzeichnung von Fleckenmustern auf zuvor beschriebene Art und Weise. Der erste ist die Tatsache, dass es unwahrscheinlich ist, dass das am Diffusionsschirm und damit an der photographischen Platte einfallende Licht von gleichmäßiger Intensität ist. Obgleich Anti-Gauss-Filter verwendet werden können, muss ihre Positionierung im Strahl genau sein, um eine richtige Gleichmäßigkeit des beleuchtenden Strahls zu erreichen. Ferner ist die Herstellung von Großbildschirmen mit einer Diagonale von bis zu 1,0 m schwierig und zeitaufwendig.
Vielleicht ist das größte mit diesem Verfahren der Aufzeichnung von Fleckenmustern verbundene Problem die sehr schlechte Effizienz des Systems. Auch im am meisten wirksamen System erreichen lediglich 10% des beim Diffusionsschirm auftreffenden Lichts die Aufzeichnungsebene.
Um diese Probleme auszuschalten, entwickelten wir ein Alternativverfahren, bei dem das Abtasten benutzt werden kann, um gleichmäßige Fleckenmuster großen Maßstabs herzustellen.
Vorzugsweise besteht das Abtastgerät aus einem Positionierungs- Steuersystem "Anorad, Anomatic III®CNC Positioning-Controller System 400 (Fig. 13), das aus einem Schneckenantrieb-Flachbetttisch 402 der Maße 0,6 m · 0,6 m besteht, oberhalb dessen ein mit einem Linearmotor betriebener Laser-Druckkopf 404 angeordnet ist. Die Lage des Druckkopfes oberhalb des Tischs bezüglich eines feststehenden Vergleichs-Bezugspunkts wird durch ein äußeres Computersystem (nicht gezeigt) gesteuert. Die Anordnung des Druckkopfes stützt den Ausgangsanschluss einer optischen Faser 406, welche entfernt durch einen Argon- Ionenlaser 408 beschickt wird. Per Ausgangsanschluss der Faser ist mit einer konvexen Linse ausgestattet, so dass das an der Oberfläche einer auf dem Tisch liegenden fotografischen Platte einfallenden Licht als ein solches betrachtet werden kann, das parallel gerichtet ist und einen Strahldurchmesser von etwa 1,0 mm aufweist.
Zur Aufzeichnung eines Fleckenmusters wird eine Platte aus fotografischem Material mit der Emulsion nach oben auf dem Flachbetttisch des Systems 400 (Fig. 14) befestigt. Oberhalb der fotografischen Platte ist eine Platte 410 aus Mattglas mit der diffusen Oberfläche 418 gegenüber der darunter befindlichen fotografischen Platte aufgehängt. Die Platte wird sodann mit einem parallel gerichteten Laserstrahlenbündel 412 aus der Optik 207 abgetastet. Das Strahlenbündel 412 hat einen Durchmesser von etwa 1,0 mm und wird über den erforderlichen Bereich vor dem Entwickeln abgetastet (scanned). Bei einer solchen Anordnung ist die wirksame Öffnung bzw. Apertur der erleuchteten Fläche des Diffusors dem Durchmesser des abtastenden Strahlenbündels, d. h. etwa 1,0 mm, äquivalent. Das bedeutet, dass, wenn die Luftspalte zwischen der Mattglas-Platte und der fotografischen Platte auf etwa 4 mm eingestellt wird, die kleinsten aufgezeichneten Fleckenkörner eine Größe von annähernd 8λ haben.
Es könnte argumentiert werden, dass ein derartiges Verfahren der Aufzeichnung von Fleckenmustern niemals arbeiten sollte. Warum z. B. bringt die Überlagerung an der Aufzeichnngsebene der unbegrenzten Anzahl von Fleckenfeldern, welche durch den Laserstrahl erzeugt werden, wenn er über die Platte von einem Punkt zum anderen läuft nicht fertig, diese gegenseitig auszulöschen? Es wird angenommen, dass das Verfahren dem Weg, auf dem das latente Bild nachfolgend entwickelt wird, viel verdankt. Unter Abtasten bei der schnellsten Interpolations-Geschwindigkeit von 80 mm/Sek. und seitlicher Verschiebung des Tischs um 0,4 mm zwischen jeder Abtastung (Durchmesser des parallel gerichteten Strahlenbündels = 1,0 mm) waren wir in der Lage, in Silberhalogenid-Materialien Fleckenmuster zu wiederholen, welche denjenigen ähnlich waren, die nach herkömmlichen Verfahren erzeugt worden waren.
Zur Berechnung der erforderlichen Strahlenenergie des Lasers, welche zur Belichtung des Fotolacks bei Anwendung eines derartigen Abtastverfahrens notwendig ist, muss man zuerst die Natur der Lichtabgabe des Lases 408 in Betracht ziehen.
Die Lichtabgabe des Lasers TEMoo hat eine Gauss'sche Intensitätsverteilung. Diese radial symmetrische Verteilung hat eine Variation des elektrischen Feldes, die durch die Formel (4) gegeben ist:
E(r) = E&sub0;exp[-r²/w ] (4)
Die Intensitätsverteilung ist ebenfalls eine Gauss'sche:
I(r) = I&sub0;exp[-2r²/w ] (5)
Der Parameter wo ist üblicherweise als Gauss'scher Strahlenbündelradius bezeichnet, ist der Radius, bei dem die Intensität des Strahlenbündels auf 1/e² oder 0,135 ihres Werts auf der Achse abfiel (Fig. 6).
Die im Gauss'schen Strahlenbündel enthaltene Gesamtenergie wird durch Integrieren der Intensitätsverteilung wie folgt erhalten:
Infolgedessen ist die axiale Intensität des Strahlenbündels, Io, in Beziehung mit der Gesamtenergie des Strahlenbündels,
P(∞):
Dieser Ausdruck ist brauchbar, da P(∞) als Gesamtenergie des an der Platte einfallenden Strahlenbündels unter Verwendung eines einfachen Lichtmessgeräts gemessen werden kann.
Nach Ermittlung der Intensität des Strahlenbündels an der Achse kann man nun die Belichtung einer fotografischen Platte, gebildet durch Abtasten des Strahlenbündels über der Emulsion, berechnen.
Man zieht ein Gauss'sches Strahlenbündel-Abtasten (scanning) entlang der Linie Y = 0 und von x = ∞ bis x = -∞ in Betracht. Man nimmt an, dass die Abtastgeschwindigkeit des Strahlenbündels = v ist. Die Belichtung der Emulsion an jedem Punkt längs der x-Achse ist infolgedessen
worin E die Belichtung der Platte, und nicht die Störung des elektrischen Feldes an diesem Punkt wie in Gleichung 4 wiedergibt.
Ein Einsetzen der Gleichung 7 in die vorherige Gleichung setzt die Belichtung eines Punkts auf der Linie y = 0 ins Verhältnis mit der Energie des Strahlenbündels:
Es sollte intuitiv sein, dass die Belichtung eines Punkts auf der Emulsion, der auf der Linie y = r liegt, wobei r eine Konstante ist, gegeben ist durch
E(r) = E&sub0;exp[-2r²/w ] (10)
Ziehe nun eine zweite Belichtung der Platte, erhalten durch Abtasten der Emulsion mit dem gleichen Gauss'schen Strahlenbündel des Lichts längs der Linie y = k in Erwägung. Die Belichtung der Platte am Punkt y = k. Die Belichtung der Platte am Punkt y = k ist nun gegeben durch:
Die Addition von zwei Belichtungswerten auf diese Weise ist akzeptabel, vorausgesetzt, man zeichnet in ein lineares Reaktionsmedium auf.
Zur Bedeckung des Bereichs des Bildes sind ferner Abtastungen längs der Linien y = ak erforderlich, wobei a = 2,3,4,5, ... N ist. Das erhaltene Belichtungsprofil der Platte entlang der x Achse ist dann:
Hierin bedeutet N die Anzahl von Abtastungen, welche zur Bereitstellung einer ausreichenden Bedeckung der Platte notwendig ist. Fig. 16 zeigt das Belichtungprofil der Platte längs der y_Achse für die Gesamtheit von 6 Abtastungen. In diesem Fall wählten wir k = 0,8 wo, um einen konstanten Wert für die Belichtung der Platte über einen begrenzten Bereich zu erreichen. Dieser konstante Wert ist annähernd 2,2 Eo gleich und ist in diesem Fall erreichbar, vorausgesetzt N > 5. Wenn wir uns daran erinnern, dass wir die fotografische Emulsion durch einen Diffusionsschirm belichten, liegt der Wert für die Gesamtbelichtung der Platte, unter Annahme von Lichtverlusten infolge Reflexion an der oberen Fläche des Diffusors (etwa 4%) und durch Absorption innerhalb des Mediums, wahrscheinlich 2Eo, näher.
Infolgedessen ist die Gesamtbelichtung der Platte bei Verwendung eines Lasers der Energie P(∞) eines Strahlenbündel-Radius wo und unter Abtasten einer fotografischen Platte durch einen Diffusor bei einer Geschwindigkeit v längs der durch einen Abstand von 0,8 wo getrennten aufeinander folgenden Linien annähernd
äquivalent.
Werte, die sich auf das bevorzugte Abtastsystem beziehen, sind w&sub0; = 0,5 mm, und vmax = 80 mm/s. Das Bestrahlen des Fotolacks mit einer Energiedichte von 200 mJ/cm² unter Verwendung eines bei 458 nm betriebenen Argon-Ionenlasers erfordert eine einfallende Strahlenenergie von annähernd 50 mW. Glücklicherweise kann die Verwendung eines Strahlenbündels mit einer derart hohen Energie vermieden werden, jedoch auf Kosten einer Herabsetzung der Abtastgeschwindigkeit des Lasers. Für unsere anfänglichen Untersuchungen der Aufzeichnung von Fleckenmustern im Fotolack benutzten wir mit AZ-1350 beschichtete Chromeon- Glasplatten der Firma Hoya UK Ltd.
Die spektrale Empfindlichkeits-Kurve für den Fotolack AZ-1350, gezeigt in Fig. 17, belegt eine allen kommerziellen Fotolacken gemeinsame Eigenschaft. Der wichtige Punkt, der bei Fig. 17 zu beachten ist, ist der schnelle Abfall der Empfindlichkeit des Fotolacks bei einer Erhöhung der Wellenlänge der aktinischen Belichtung. Beispielsweise ist bei 441,6 nm die Empfindlichkeit des Lacks annähernd 10 mJ/cm², während die Spektralempfindlichkeit bei 457,9 nm annähernd 200 mJ/cm² ist, - eine Erhöhung um das 20fache. Diese Art der Beziehung zwischen Wellenlänge und Lichtempfindlichkeit ist eine Eigentümlichkeit von Fotolacken. Der Anstieg der Empfindlichkeit, der durch Übernahme eines bei 457,9 nm betriebenen Argon-Ionenlasers im Vergleich zu einem bei 488,0 nm betriebenen Argon- Ionenlaser gewonnen wurde, ist infolgedessen merklich. Die bei den Versuchen verwendete Fotolackschicht war 500 mm dick, und die Entwicklung unter Verwendung eines Shipley-Entwicklers, verdünnt mit gleichen Teilen Wasser, betrug 2 Minuten.
Die Entwicklerlösung, weiche zur Verarbeitung der Platten mit den Merkmaien gemäß Fig. 17 verwendet wurden, ist ziemlich stark. In vorläufigen Tests wurden Belichtungen im Bereich von 600 mJ/cm² bei 488 nm angewandt, und es wurde in einer Lösung von 1 Teil Entwickler (Shipley Microposit 303) auf 6 Teile destilliertes Wasser entwickelt. Dies wurde gemacht, um den Kontrast der Endaufzeichnung zu verbessern, was als erwünscht angesehen wird. Leider erfordert dies bei der auf 15 mW an der Oberfläche der Platte auf 15 mW eingestellten Laserenergie, dass die Platte bei der geringen Geschwindigkeit von lediglich 8 mm/Sek. abgetastet wird. Diese Geschwindigkeit könnte bei der Produktion auf 160 mm/Sek. erhöht werden, wenn man einen bei 441,6 nm betriebenen Helium-Cadmium-Laser verwendet.
Im Vergleich hierzu zeigt Fig. 18 die relative Geschwindigkeit von Fotolacken REFO-125 und REFO-200 im Vergleich mit dem Fotolack Shipley 1470 bei der Belichtung mit einer Strahlung von 457,9 nm. (Der Fotolack Shipley 1470 ist empfindlicher als der Fotolack A2-1350 bei 457,9 nm.) Beide Lacke REFO wurden bei den HSM-Holographie-Systemen Münech in Deutschland entwickelt. Die Fotolacke REFO besitzen Auflösungsfähigkeiten, welche dem Fotolack AZ-1350 ähnlich sind, mit dem zusätzlichen Vorteil einer größeren Empfindlichkeit gegenüber der Linie 458 nm eines Argon-Ionenlasers und sind eine bevorzugte Wahl für den Fotolack, in dem das Nickelwerkzeug vor dem Ätzen durch Eintauchen beschichtet wird.
Die Versuche mit den Belichtungserfordernissen des Fotolacks AZ-1350 zeigen, dass das Aussehen des erzeugten Fleckenmusters gegenüber Veränderungen der Belichtungsdichte. Vgl. Fig. 19, die zeigt, wie die Belichtung das Fleckenaufzeichnen im Fotolack beeinflusst. Die aktinische Wellenlänge ist = 488 nm. Die Entwicklung wurde während einer Minute im Entwickler Shipley Microposit 303, verdünnt mit 5 Teilen Wasser, durchgeführt. Der Durchmesser des überlagerten Kreises ist = 25 um = 0,001". Unter der Annahme, dass die Veränderung der Intensität über einer Platte nicht ±2% überschreiten sollte, ist es erforderlich, um ein Fleckenmuster auf einer quadratischen Platte von 3" (7,62 cm) unter Anwendung herkömmlicher Verfahren und ohne einen Anti-Gauss'schen Filter aufzuzeichnen, dass ein Laser-Strahlenbündel mit einem Durchmesser von 1,0 mm um das fast 1.000Fache auszudehnen ist, um ein gleichmäßiges Bedecken der Platte zu gewährleisten. Es wird dann klar, dass zur Erreichung der gleichmäßigen Aufzeichnung eines Fleckenmusters über Bereiche, die so groß wie 10" im Quadrat (25,4 cm²) sind, die Anwendung eines Abtastverfahrens (Scanning-Verfahrens) erfordert. Um auf Fig. 9 zurückzukommen: das Prisma 10', in diesem Fall Würfel- Ecken-Elemente 10' ragen aus einer ersten Seite des Körperteils 220 heraus. Die Würfel-Ecken-Elemente 10' umfassen ein lichtdurchlässiges Polymermaterial, und die Körperschicht 221 umfasst auch ein lichtdurchlässiges Polymermaterial. Das Licht tritt in die Würfet-Ecken-Folie 200 durch deren Stirnfläche ein.
Bei einer bevorzugten Konstruktion sind das Würfel-Ecken-Element 10' und die Stegschicht 223 aus ähnlichem oder der gleichen Art von Polymeren hergestellt, und die Stegschicht 223 wird auf einer minimalen Dicke gehalten. Typischerweise hat die Stegschicht 223 eine Dicke im Bereich von etwa 1,0 bis 3,0 Mikron, vorzugsweise im Bereich von annähernd etwa 2,0 bis 2,5 Mikron. Die Körperschicht 221 hat typischerweise eine Dicke von annähernd 300 bis 20 Mikron, vorzugsweise liegt sie im Bereich von etwa 150 bis 50 Mikron. Obgleich bevorzugt wird, die Stegschicht auf einer minimalen Dicke zu halten, ist es erwünscht, dass die Folie 200 eine gewisse Stegschicht 223 aufweist, so dass zwischen der Stegschicht 223 und der Körperschicht 221 eine ebene Grenzfläche bereitgestellt werden kann. Die Würfel-Ecken-Elemente 10' besitzen typischerweise eine Höhe im Bereich von etwa 250-5 Mikron, typischer im Bereich von etwa 75 bis 25 Mikron. Obgleich die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform der Erfindung eine einige Körperschicht 221 aufweist, liegt es im Umfang vorliegender Erfindung, im Körperteil 220 mehr als eine Körperschicht 221 bereitzustellen.
Wie zuvor erwähnt, kann auf der Rückseite der Würfel-Ecken-Elemente 10 zur Förderung der Retrostrahlung eine reflektierende Spiegelschicht, wie z. B. eine Metallschicht 224 angebracht werden. Die Metallschicht kann nach bekannten Verfahren aufgebracht werden, wie z. B. durch Dampfablagerung oder chemische Ablagerung eines Metalls wie Aluminium, Silber oder Nickel. Eine Grundierungsschicht kann auf die Rückseite der Würfel-Ecken-Elemente aufgebracht werden, um eine Haftung der Metallschicht zu fördern und eine Oxidation der Metallschicht durch im Prismamaterial vorliegenden Sauerstoff zu verhindern. Zusätzlich zu einer Metallschicht oder anstelle derselben kann auf der Rückseite der Würfel-Ecken-Elemente ein Deckfilm aufgebracht werden, vgl. z. B. U.S.-Patente 4.025.159 und 5.117.304. Der Abdeckfilm hält eine Luftgrenzfläche an der Rückseite des Prismas 10' zur Erhöhung des Retroreflexionsvermögens aufrecht. Auch können hinter den Würfel-Ecken-Elementen eine rückseitige Schicht oder eine Klebstoffschicht angeordnet sein, um zu ermöglichen, dass die Würfel-Ecken- Reflexionsfolie 200 an einem Substrat oder einer rückseitigen Schicht 226 befestigt werden kann.
Die Polymermaterialien, welche die retroreflektierende Folie gemäß der Erfindung umfasst, sind lichtdurchlässig. Dies bedeutet, dass das Polymer einer Übertragung von mindestens 70% der Intensität des auf sie einfallenden Lichtes bei einer gegebenen Wellenlänge fähig ist. Insbesondere wird bevorzugt, dass die in der retroreflektierenden Folie gemäß der Erfindung benutzten Polymeren eine Lichtdurchlässigkeit von mehr als 80%, bevorzugter mehr als 90%, aufweisen.
Die in den Würfet-Ecken-Elementen benutzten Polymermaterialien neigen zur Härte und Steifigkeit. Die Polymermaterialien können thermoplastische oder vernetzbare Kunstharze sein. Der Elastizitätsmodul dieser Polymeren ist vorzugsweise größer als 18 · 10&sup8; Pascals, bevorzugter mehr als 20 · 10&sup8; Pascals.
Die Facettenseite wird sodann auf ein Substrat oder eine rückseitige Folie 226 aufgebracht und mit einem geeigneten Klebstoff 228 hieran gebunden.
Die zur Herstellung flexibler Gegenstände 100 benutzten Materialien haben Brechungsindizes, welche vorzugsweise 1,4-1,7 betragen. Die Dicke des Würfel- Ecken-Prismamaterials ist vorzugsweise ein Minimum von 0,0002 inches (0,00508 mm) und ein Maximum von 0,004 inches (0,1016 mm). Die Gesamtdicke des Gegenstands wird durch die Schutz- und Bindungsschichten bestimmt, weiche bei der Herstellung des Endgegenstands benutzt werden. Die Vertiefungswinkel sind vorzugsweise etwa 64,5º bzw. 73,4º.
Die Mikroprismen-Folie 200 wird auf herkömmliche Weise gebildet, indem man auf eine als Körper dienenden Filmoberfläche Prismen gießt, oder indem man eine vorgeformte Folie prägt, oder indem man gleichzeitig den Körper und die Prismen gießt. In der Regel sind die für eine derartige Folie mit gegossenen Mikroprismen benutzten Kunstharze vernetzbare thermoplastische Formulierungen, und erwünschterweise zeigen diese Kunstharze Flexibilität, Lichtstabilität und gute Bewitterungseigenschaften. In manchen Fällen kann die Stirnseite der retroreflektierenden Folie mit einer Schutzschicht, z. B. durch Aufbringen eines Lacks oder anderen Überzugsmaterials versehen werden. Andere geeignete Kunstharze für die retroreflektierende Folie umfassen Vinylchloridpolymere, Polyester, Polycarbonate, Methylmethacrylatpolymere, Polyurethane und acrylierte Urethane.
Zum Schutz eines verhältnismäßig dünnen Körperelements während der Verarbeitung, kann ein verhältnismäßig dicker Träger vorübergehend damit verbunden werden, und in der Regel hat er eine Dicke von 0,01 bis 0,04 inch (0,0254-0,1016 m). Der zur Bewirkung der vorübergehenden gegenseitigen Verbindung benutzte Klebstoff, der bevorzugt an dem Träger haftet, ist herkömmlicherweise ein Silikonklebstoff, der in einer Ducke von etwa 0,00025-0,0005 inch (0,00635-0,0127 mm) aufgebracht wird. Wenn eine Härtung durch U.V. des Harzes im Prisma angewandt wird, muss der Klebstoff gegenüber den Lichtstrahlen transparent sein. Obgleich für einen derartigen Träger verschiedene Kunstharze benutzt werden können, werden erwünschterweise Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, aufgrund ihrer Zähigkeit und relativen Beständigkeit gegenüber den Verarbeitungsbedingungen benutzt. Wie der Klebstoff sollte der Träger für eine Ultraviolettstrahlung, die zur Bewirkung des Härtens benutzt wird, durchlässig sein. Überdies kann die Oberfläche des Trägers behandelt werden, um die bevorzugte Haftung des Klebstoffs an der Trägeroberfläche zu erhöhen.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer derartigen retroreflektierenden Gießfolie ist in dem U.S.-Patent 3.689.346, das am 5.9.72 Rowland erteilt wurde, beschrieben und beansprucht, in dem die Würfel-Ecken- Gestaltungen in einer gemeinschaftlich ausgebildeten Form, die Mikroprismen- Vertiefungen bereitstellt, gegossen und an die Folie gebunden werden, welche darüber gelegt ist, um eine Verbundstruktur bereitzustellen, in der die Würfel-Ecken- Gestaltungen aus der einen Oberfläche der Folie herausragen.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Mikroprisma-Folie ist im U.S.-Patent Nr. 4.244.683 von Rowland, erteilt am 13.1.81, beschrieben, worin Würfel-Ecken-Gestaltungen in einer geeigneten Prägevorrichtung durch Prägen der Länge einer Folie mit Formen geprägt werden, welche genau gebildete Mikroprismenhöhlungen aufweisen, auf eine Art und Weise, welche einen Lufteinschluss wirksam vermeidet.
Letzteres Verfahren wurde zur Formung einer Folie aus acrylischen Harzen und Polycarbonatharzen verwendet, während das erstere Verfahren sich sehr vorteilhaft zur Bildung einer retroreflektierenden Folie aus Polyvinylchloridharzen und, neuerdings, von Polyester-Körperelementen mit Prismen aus verschiedenen Harzformulierungen, einschließlich acrylierter Epoxyoligomerer sehr vorteilhaft erwies.
Beispiele für thermoplastische Polymere, welche in den Würfel-Ecken- Elementen verwendet werden können, umfassen acrylische Polymere wie Poly(methylmethacrylat); Polycarbonate; Celluloseabkömmlinge, wie z. B. Celluloseacetat, Cellulose(acetat-co-butyrat), Cellulosenitrat; Epoxyharze; Polyester wie Ply(butylenterephthalat), Poly(ethylenterephfhalat); Fluorpolymere wie Ply(chlorfluorethylen), Poly(vinylidenfluorid); Polyamide wie Poly(caprolactam), Poly(hexamethylendiamin-co-adipinsäure), Poly(amid-co-imid) und Poly(ester-co- imid); Polyetherketone; Poly(etherimid); Polyolefine wie Poly(methylpenten); Poly(phenylenether); Poly(phenylsulfid); Poly(styrol) und Poly(styrol-Copolymere, wie z. B. Poly(styrol-co-acrylnitril-co-butadien); Polysulfon; Silicon-modifizierte Polymere (d. h. Polymere, welche wenige Gew.-% (weniger als 10 Gew.-%) Silikon enthalten), wie z. B. Silikon-Polyamid und Silikon-Polycarbonat; mit Fluor modifizierte Polymere wie Perfluorpoly(ethylenterephthalat); sowie Gemische der zuvor genannten Polymeren, wie z. B. ein Blend aus Poly(ester) und Poly(carbonat), sowie ein Blend aus einem Fluorpolymeren und einem acrylischen Polymeren.
Zusätzliche Materialien, welche zur Formung der Würfel-Ecken-Elemente geeignet sind, sind reaktionsfähige Kunstharzsysteme, die in der Lage sind, durch einen Polymerisationsmechanismus mit freien Radikalen vernetzt zu werden, indem man sie mit einer aktinischen Strahlung belichtet, wie z. B. mit sichtbarem Licht, U.V.- Licht oder einem Elektronenstrahl. Ferner können diese Materialien unter Zusatz eines thermischen Initiators wie Benzoylperoxid thermisch polymerisiert werden. Auch können durch Bestrahlung initiierte kationisch polymerisierbare Kunstharze verwendet werden.
Reaktionsfähige Harze, die zur Bitdung der Würfel-Ecken-Elemente geeignet sind, können Blends aus einem Fotoinitiator und mindestens einer eine acrylische Gruppe tragenden Verbindung sein; vorzugsweise enthält das Harzblend eine bifunktionelle oder polyfunktionelle Verbindung, um die Bildung eines vernetzten polymeren Netwerks bei Bestrahlung zu gewährleisten.
Beispiele für Kunstharze, welche in der Lage sind, nach einem Mechanismus freier Radikale polymerisiert zu werden, umfassen solche auf Basis von acrylischen Harzen, abgeleitet von Epoxyverbindungen, Polyester, Polyether und Urethane, ethylenisch ungesättigte Verbindungen, Aminoplastderivate mit mindestens einer anhängenden (pendant) Acrylatgruppe, Isocyanatderivate mit mindestens einer anhängenden Acrylatgruppe, Epoxyharze, die sich von acrylierten Epoxyharzen unterscheiden, sowie deren Gemische und Kombinationen. Der Begriff Acrylate wird hier benutzt, um sowohl Acrylate als auch Methacrylate zu umfassen. Das U.S.- Patent 4.756.850 von Martens (dessen Offenbarung durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen wird) offernbart Beispiele für vernetzte Kunstharze, welche in den Würfel-Ecken-Elementen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Ethylenisch ungesättigte Harze umfassen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen, die Atome aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff und gegebenenfalls Stickstoff, Schwefel und die Halogene enthalten. Sauerstoff oder Stickstoffatome oder beide sind in der Regel in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vorhanden. Vorzugsweise haben ethylenisch ungesättigte Verbindungen ein Molekulargewicht von weniger als 4.000 und sind vorzugsweise Ester, hergestellt durch Umsetzung von aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen enthaltenden Verbindungen mit ungesättigten Carbonsäuren, wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure und Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergl.
Einige Beispiele für Verbindungen mit einer acrylischen oder methacrylischen Gruppe sind im folgenden aufgelistet. Die genannten Verbindungen dienen zur Veranschaulichung und sind nicht begrenzend.
(1) Monofunktionelle Verbindungen: Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Hexylacrylat, n- Octylacrylat, Isobornylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, 2- Phenoxyethylacrylat, N,N-Diemthylacrylamid;
(2) Bifunktionelle Verbindungen: 1,4-Butandioldiacrylat, 1,6- Hexandioldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Ethylenglycoldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat und Tetraethylenglycoldiacrylat;
(3) Polyfunktionelle Verbindungen: Triemethylpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und Tris(2-acryloyloxyethyt)isocyanurat.
Einige repräsentative Beispiele für andere ethylenisch ungesättigte Verbindungen und Kunstharze umfassen Styrol, Divinylbenzol, Vinyltoluol, N- Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam, Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester, wie z. B. Diallylphthatat und Diallyladipat, sowie Amide von Carbonsäuren wie N,N- Diallyladipamid.
Beispiele für Photopolymerisationsinitiatoren, welche mit den Acrylverbindungen vermischt werden können, umfassen folgende beispielhafte Initiatoren: Benzyl, Methyl-o-benzoat, Benzoin, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether, Benzoinisobutylether usw., Benzophenonltert.-Amin, Acetophenone wie 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzylmethylketal, 1-Hydroxyclohexylphenylketon, 2- Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on, 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methyt- 1-on, 2-Benzyl-2-N,N-dimethylamino-(4-morpholinophenyl)-1-butanon, 2,4,6-triemethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, 2-Methyl-1-4-(methyl(thio)-2-morpholino-1-propan usw. Diese Verbindungen können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Kationisch polymerisierbare Materialien umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Materialien mit einem Gehalt an funktionellen Epoxy- und Vinylethergruppen. Diese Systeme werden durch Oniumsalz-Initiatoren wie diarylsulfonium- und Diaryliodonium-Salze fotoinitiiert.
Bevorzugte Polymere für die Würfel-Ecken-Elemente umfassen Poly(carbonat), Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylenterephthalat) und vernetzte Acrylate wie multifunktionelle Acrylate oder Epoxyverbindungen und acryliere Urethane, vermischt mit mono- und multifunktionellen Monomeren.
Diese Polymeren werden aus einem oder mehreren folgender Gründe bevorzugt: thermische Stabilität, Umweltstabilität, Klarheit, hervorragende Freigabe aus dem Werkzeug oder der Form und Fähigkeit des Erhaltens eines reflektierenden Überzugs.
Die in der Stegschicht benutzten Polymermaterialien, wie zuvor angegeben, können das gleiche Material wie die Polymeren sein, welche in den Würfel-Ecken- Elementen benutzt werden, vorausgesetzt, dass die Stegschicht auf einer minimalen Dicke gehalten wird. Eine gute Grenzfläche schützt das Ausbreiten des retroreflektierten Lichts vor einer Brechung. In den meisten Fällen ist die Stegschicht mit den Würfel-Ecken-Elementen integral. Unter "Integral" wird verstanden, dass der Steg und die Wüfel aus einem einzigen Polymermaterial - jedoch nicht aus zwei verschiedenen Polymerschichten, welche danach zusammen vereint werden - gebildet sind. Die Polymeren, welche in den Würfel-Ecken-Elementen und der Stegschicht benutzt werden, können Brechungsindizes aufweisen, welche von der Bodenschicht verschieden sind. Obgleich die Stegschicht wünschenswerterweise aus einem demjenigen der Würfel ähnlichen Polymeren hergestellt ist, kann die Stegschicht auch aus einem weicheren Polymeren wie demjenigen, das in der Körperschicht benutzt wird, hergestellt werden.
Vorzugsweise ist das Polymer ein solches, dass das Polymermaterial seine physikalische Integrität bei den Temperaturen, bei denen es für die Würfet angewandt wird, beibehält. Das Polymer besitzt in wünschenswerter Weise eine Vicat-Erweichungstemperatur, die höher als 50ºC ist. Die lineare Schrumpfung des Polymeren in der Form ist wünschenswerterweise weniger als 1%. Bevorzugte Polymermaterialien, welche in der Körperschicht benutzt werden, sind gegenüber einem Abbau durch U.V.-Lichtstrahlen beständig, so dass die retroreflektierende Folie bei Langzeitanwendungen im Freien benutzt werden können. Beispiele für Polymere, welche in der Körperschicht benutzt werden können, umfassen:
Fluorierte Polymere wie Poly(chlortrifluorethylen), z. B. Kel-F800® erhältlich von 3M, St. Paul, Minnesota; U.S.A; Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen), wie z. B. Exac FEP®, erhältlich von Norton Performance, Brampton, Massachusets, Poly(tetrafluorethylen-co-perfluor(alklyl)vinylether), wie: z. B. Exac PEA®, ebenfalls von Norton Performance erhältlich; und Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen), wie z. B. Kynar Flex-2800®, erhältlich von Pennwalt Corporation, Philadelphia, Penxylvania; U.S.A.;
Ionomere Ethylencopolymere wie z. B. Poly(ethylen-co-methcrylsäure) mit Natrium- oder Zinkionen, wie z. B. Surlyn-8920® und Surlyn-9910®, erhältlich von E. I. duPont Nemours, Wilmington; Delaware;
Polethylene niederer Dichte, wie z. B. Polyethylen niederer Dichte; lineares Polyethylen niederer Dichte und Polyethylen sehr geringer Dichte,
Weichgemachte Vinylhalogenidpolymere wie weich gemachtes Poly(vinylchlorid);
Polyethylencopolymere, einschließlich saure funktionelle Polymere wie Poly(ethylen-co-acrylsäure) und Poly(ethylen-co-methacrylsäure), Poly(ethylen-co- maleinsäure) sowie Poly(ethylen-co-fumarsäure); acrylische funktionelle Polymere wie Poly(ethylen-co-alkylacrylate), wobei die Alkylgruppe Methyl, Ethyl-, Propyl, Butyl usw., oder CH&sub3;(CH&sub2;)n- ist, worin n 0-12 bedeutet, und Poly(ethylen-co-vinylacetat); und
Aliphatische und aromatische Polyurethane, abgeleitet von folgenden Monomeren (1) bis (3): (1) Diisocyanaten wie Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, Isophorondiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Cyclohexyldiisocyanat, Diphenylmethandisocyanat und Kombinationen dieser Diisocyanate; (2) Polydiole wie Polypentylendiadipatglycol, Polyetramethylenetherglycol, Polyethylenglycol, Polyaprolactondiol, Poly-1,2-butylenoxidglycol und Kombinationen dieser Polydiole, und (3) Kettenausdehner wie Butandiol oder Hexandiol. Im Handel erhältliche Urethanpolymere umfassen: PN-04 oder 3429 von Morton International Inc., Seabrook, New-Hampshire, oder X-4107 von B. F. Goodrich Company, Cleveland, Ohio, U.S.A..
In der Körperschicht des Körperteils können auch Kombinationen der zuvor genannten Polymeren benutzt werden. Bevorzugte Polymere für die Körperschicht umfassen: die Ethylencopolymeren mit einem Gehalt an Einheiten, welche Carboxylgruppen oder Ester von Carbonsäuren enthalten, wie z. B. Poly(ethylen-co- acrylsäure), Poly(ethylen-co-methacrylsäure), Poly(ethylen-co-vinylacetat); die ionomeren Ethylencopolymeren; weich gemachtes Poly(vinylchlorid); und die aliphatischen Urethane. Diese Polymeren werden aus einem oder mehreren folgender Gründe bevorzugt: geeignete mechanische Eigenschaften, gute Haftung an der Stegschicht, Klarheit und Umweltstabilität.
Bei einer Ausführungsform, welche Würfel-Ecken-Elemente aus Polycarbonat und/oder eine Stegschicht aus Polycarbonat und eine Körperschicht enthält, welche ein Polyethylencopolymer wie Poly(ethylen-co-(meth)acrylsäure), Poly(ethylen-co- vinylacetat) oder Poly(ethylen-co-acrylat) enthält, kann die Grenzflächen-Haftung zwischen der Körperschicht und der Stegschicht oder den Würfel-Ecken-Elementen verbessert werden, indem man eine dünne Bindeschicht (nicht gezeigt) dazwischen legt. Diese Bindeschicht kann auf die Körperschicht vor dem Laminieren der Körperschicht auf die Stegschicht oder die Würfel-Ecken-Elemente aufgebracht werden. Die Bindeschicht kann als eine dünne Schicht aufgebracht werden, unter Verwendung von z. B. eines aliphatischen Polyurethans in organischer Lösung, wie z. B. Permuthan® U26-248 -Lösung, erhältlich von Permuthan Company, Peabody, Massachusetts; Q-thane®QC-4820, erhältich von K. J. Quinn und Co., Inc., Seabrocok, New Hampshire; einer wässerigen aliphatischen Polyurethandispersion, wie z. B. NeoRez® R-940, R-9409, R960, R962, R967 und R972, erhältlich von ICI Resins US, Wilmington, Masssachusetts, einer wässerigen acrylischen Polymerdispersion, wie z. B. NeoCryl® A-601, A-612, A-614, A-621 und A-6092, erhältlich von ICI Resins US Wilmington, Massachusetts, oder eines Alkylacrylat- und eines aliphatischen Urethancopolymeren in einer wässerigen Dispersion, z. B. von NeoPac® R-9000, erhältlich von ICI Resins US, Wilmington, Massachusetts. Ferner kann zur weiteren Verbesserung der Haftung der Bindeschicht an der Körperschicht oder der Bindeschicht an der Stegschicht oder den Würfet-Ecken-Elementen ein elektrisches Entladungsverfahren, wie z. B. eine Korona- oder Plasmabehandlung, angewandt werden.
Es ist üblich, hinter den Mikrosprismen 10 eine rückseitige Folie 226 (Fig. 9) bereitzustellen, um diese zu schützen und eine glatte Oberfläche zum Aufbringen der Struktur auf tragende Oberflächen bereitzustellen. Zur Bewirkung der Laminierung einer derartigen rückseitigen Folie auf die retroreflektierende Folie wurden in der Regel Klebstoffe und ein Ultraschall-Schweißen angewandt.
Wie zuvor beschrieben, kann die reflektierende Grenzfläche für die Prismen durch eine reflektierende Schicht 224 (Fig. 9) bereitgestellt werden. Bekanntlich kann die reflektierende Grenzfläche auch durch eine Luft Grenzfläche geliefert werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird auf den Oberflächen mindestens einiger der Prismen ein reflektierender Überzug bereitgestellt, und am üblichsten waren solche reflektierenden Überzüge Ablagerungen von unter Vakuum metallisiertem Aluminium oder anderen spiegelnden Metallen, obgleich Metalllacke und andere spiegelnde Überzugsmaterialien auch verwendet wurden.
Ein gefärbtes Überzugsmaterial kann über einigen der Prismen bereitgestellt sein, um eine Färbung bei Tageszeit bereitzustellen. Ein derartiges Material kann ein auf die Oberfläche der Folie aufgebrachter gefärbter Lack, ein gefärbter Klebstoff oder irgend eine andere gefärbte Ablagerung sein, welche die Prismaoberflächen überzieht. Herkömmlicherweise wird ein gefärbter Klebstoff verwendet, da dieser ein Verbinden mit dem rückseitigen Material ermöglicht.
Ein retroreflektierendes Material unter Verwendung einiger Prisen, welche reflektierende Luft-Grenzflächen und andere aufweisen, welche einen reflektierenden Überzug benutzen, bietet einige Vorteile und ist im einzelnen in dem U.S.-Patent 4.801.193 von Martin beschrieben, erteilt am 31.1.89. Wenn es so gewünscht wird, kann die retroreflektierende Folie hergestellt werden, indem man das Rückschicht- Material auf teilweise metallisierte Materialien aufbringt, um die Luft-Grenzflächen in den unbeschichteten Bereichen aufrechtzuerhalten.
Zur Herstellung einer Folie, welche eine Tageslicht-Färbung zeigt, kann über der gesamten Fläche einer teilweise metallisierten Oberfläche eingefärbter Überzug aufgebracht werden, so dass er die unmetallisierten Prismen direkt überzieht. Danach wird das rückseitige Material aufgebracht. Bei einer anderen gefärbten Ausführungsform unter Verwendung einer Luft-Grenzfläche zur Retroreflexion wird ein gefärbter Klebstoff in einem Muster auf die Prismaoberfläche und bis zu einer Tiefe aufgebracht, welche größer als die Höhe der Prismen ist. Wenn das rückseitige Element hierauf laminiert wird, ist es durch den Klebstoff von den Prismen beabstandet, und dies stellt eine Luft-Grenzfläche um die unbeschichteten Prismen bereit.
Das rückseitige Material kann ein beliebiges geeignetes Material sein. Aus Gründen der Flexibilität ist es ein Gewebe oder Gelege oder aber ein flexibles, dauerhaftes Polymermaterial. Geeignete Harze umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyurethane, acrylierte Polyurethane sowie Ethylen/Vinylacetat-Copolymere. Polyester- und Polyurethantextilien können ebenso wie solche aus natürlichen Fasern wie Baumwolle benutzt werden. In die Klebstoffe sowie in die rückseitige Schicht aus Textil oder Kunstharz können flammhemmende Mittel eingearbeitet werden, um dem retroreflektierenden Material flammhemmende Eigenschaften zu verleihen.
Obgleich andere Metalle benutzt werden können, um eine spiegelnde Metallablagerung, umfassend Silber, Rhodium, Kupfer, Zinn, Zink und Palladium, bereitzustellen, wenden die bevorzugten und wirtschaftlichsten Verfahren eine Aluminium-Vakuumablagerung an. Andere Ablagerungsverfahren umfassen ein elektroloses Plattieren, ein Elektroplattieren, eine Ionenablagerung und ein Zerstäubungsbeschichten.
Die Stufe des Klebens der Rückenschicht auf die retroreflektierende Folie kann einfach das Führen der mit dem Klebstoff beschichteten retroreflektierenden Folie durch den Spalt eines Walzenpaars zusammen mit dem Rückenschichtmaterial mit sich bringen, um den zur Bewirkung einer Haftung erforderlichen Druck auszuüben. Wenn ein durch Wärme aktivierbarer Klebstoff verwendet wird, kann die retroreflektierende Folie vor ihrer Durchführung durch die Walzen einer Vorerwärmung unterzogen werden, oder die Walzen können erwärmt werden, um die erforderliche Aktivierung zu erreichen. Jedoch ist es auch praktizierbar, ein Ultraschallschweißen und andere Verfahren anzuwenden, um das Material für die rückseitige Schicht mit der retroreflektierenden Folie durch das Material der rückseitigen Folie selbst, wenn es thermoplastisch ist, zu verbinden.
Zur Bereitstellung einer Färbung für das retroreflektierende Licht bei Nacht kann ein Farbstoff in das zur Bildung des Körperelements und auch der Prismen benutzte Kunstharz eingearbeitet werden. Als Alternative zu einem Farbstoff, und als wirksame Notwendigkeit in manchen Kunstharzsystemen können die Färbungen als ein fein verteiltes Pigment bereitgestellt werden, das gut dispergiert wird; jedoch tritt als Ergebnis der Brechung durch Pigmentteilchen, welche direkt in der Bahn von Lichtstrahlen sind, ein gewisser Verlust an Retroreflexionsvermögen auf.
Färbemittel, U.V.-Absorptionsmittel, Lichtstabitisatoren, Abfänger freier Radikale oder Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfsmittel wie Antiblockmittel, Formtrennmittel, Schmiermittel und andere Zusätze können zum Körperteil oder den Würfel-Ecken-Elementen zugegeben werden. Selbstverständlich hängt das besondere ausgewählte Färbemittel von der gewünschten Farbe und der Folie ab. Färbemittel werden typischerweise zu etwa 0,01 bis 0,5 Gew.-% zugegeben. U.V.- Absorptionsmittel werden typischerweise in einer Menge von etwa 0,5-2,0 Gew.-% zugegeben. Beispiele für U.V.-Absorptionsmittel umfassen Derivate von Benzotriazol wie Tinuvin® 327, 328, 900, 1130, Tinuvin-P®, erhältlich von Ciba Geigy Corporation, Ardsley, New York; chemische Derivate von Benzophenon wie Uvinul®-M40, 408, D- 50, erhältlich von BASF Corporation, Clifton, New Jersey; Syntase®238,800, 1200,
TEXT FÄLLT

Claims

1. Retroreflektierende Folie (200) aufweisend eine Anordnung reflektierender Prismen in Form von Prisma-Paaren (100), wobei jedes Prisma eine Grundflächen-Apertur und drei, sich schneidende Seitenflächen (13, 14, 15) aufweist, welche sich in einer Spitze treffen, wobei mindestens eins der Prismen in manchen Paaren in einer Form (110) mit einer im Wesentlichen zufällig texturierten Oberfläche (21) geformt wurde, und wobei die Texturierung im Vergleich zur Grundflächen-Apertur hinreichend klein ist, um Licht zu streuen, welches durch die Apertur eintritt, um das retroreflektierende Beugungsmuster zu verändern, den Weißheitsgrad der Folie zu erhöhen und ein einheitlicheres Intensitäts-Weitfeld-Lichtbild (engl. intensity far field light pattern) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil, welcher kleiner als mindestens eine der Prismaflächen des texturierten Prismas in dem Paar ist, entfernt wird, um eine teilweise texturierte Fläche zur Verfügung zu stellen, so dass ein Prisma des Paares eine geringere Höhe als das andere aufweist und dass eine flache Oberfläche (10F) im Wesentlichen parallel zu der Grundflächen-Apertur in dem kürzeren Prisma gebildet wird.

2. Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flach Oberfläche (10F) eine Oberfläche aufweist, welche sich von einer Fläche des kürzeren Prismas bis zu einem angrenzenden Prisma (100) erstreckt.

3. Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (100) aus dielektrischem Material sind und in einer Richtung mit einem Neigungswinkel β im Bereich von 0 bis ungefähr 10 Grad gekippt sind.

4. Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeren Prismen (100) eine Apertur-Größe im Bereich von ungefähr 35,0 um bis zu weniger als 8,0 um besitzen.

5. Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Texturierung durch Ätzen oder aus einem Photoresist gebildet wird, welcher weggeätzt wird.

6. Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (100) in einer Form (110) gebildet werden und ein dielektrisches Material beinhalten.

7. Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die prismareflektierenden Flächen (13, 14, 15) metallisiert werden (224).

8. Verfahren zur Bildung einer retroreflektierenden Folie (200) aufweisend die Schritte, dass man

a) drei Sätze paralleler Vertiefungen (22, 23, 24) in einem Formgebungsmaterial bildet, wobei sich die Vertiefungen in einem Winkel schneiden, um eine Vielzahl von Prismen (100) zu bilden, wobei jedes Prisma eine Grundfläche und drei sich schneidende Seitenflächen (13, 14, 15) besitzt, die sich in einer Spitze treffen;

b) die Folie in der Form bildet;

c) die Folie aus der Form entfernt;

d) die Oberflächen (21) der Flächen texturiert und

e) einen Teil (A), der kleiner als eine Prismafläche ist, von mindestens einer Fläche eines Prismas entfernt, um eine teilweise texturierte Fläche bereitzustellen und ein Prisma mit kleinerer Größe angrenzend an ein weiteres Prisma mit größerer Größe und eine flache Oberfläche (10F) dazwischen zu bilden.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (100) paarweise gebildet werden, wobei die Prismen eine geneigte optische Achse besitzen.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man im Entfernungsschritt schlagfräst.

11. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma mit kleinerer Größe derart gebildet wird, dass es eine geneigte optische Achse hat.

12. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt aufweist, dass man die Folie auf einer Prismaflächenseite metallisiert (22).

13. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Texturierungsschritt der Oberflächen der Flächen aufweist, dass man:

a) die Flächen (13, 14, 15) mit einer Schicht Photoresist beschichtet;

b) den Photoresist einem im Wesentlichen zufälligen Fleckenbild exponiert;

c) den exponierten Photoresist entwickelt und selektiv den entwickelten Photoresist entfernt und

d) die Form in den Bereichen des Fleckenbildes ätzt.

14. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Texturierungsschritt der Oberflächen der Flächen aufweist, dass man:

a) die Flächen (13, 14, 15) mit einer Schicht Photoresist beschichtet;

b) den Photoresist einem im Wesentlichen zufälligen Fleckenbild exponiert;

c) dem exponierten Photoresist entwickelt und selektiv den entwickelten Photoresist entfernt;

d) die Bereiche des geformten Fleckenbildes, wo der Photoresist entfernt wurde, ätzt;

e) eine Metallform in der in Schritt (d) entstandenen Form gießt, um eine neue Form mit Texturierung zu erhalten.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zufällige Fleckenbild durch Erleuchten eines Diffusorschirms (S1) mit einer ebenen Welle (W) kohärenten Lichtes erzeugt wird.

16. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt aufweist, dass man einen Diffusor mit einer Apertur bereitstellt, um ein asymmetrisches Bild auf dem Photoresist zu erzeugen.

17. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das kohärente Licht über den Diffusorschirm gerastert (engl. scanned) wird (LS).

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht mit einer Geschwindigkeit σ entlang aufeinanderfolgender Linien gerastert (engl. scanned) wird, welche durch eine Distanz wσ voneinander entfernt sind, wobei σmax ungefähr 80 mm/s und wσ ungefähr 0,5 mm ist.