包含间同立构乙烯基芳族聚合物的改进角亮度的微棱镜逆向反射膜或片材制造技术

提供了一种新型的微棱镜逆向反射膜或片材，它包含透明的半结晶聚合物。本发明专利技术的微棱镜逆向反射膜或片材在大入射角和大观察角时具有优越的逆向反射亮度。较佳的半结晶聚合物是间同立构乙烯基芳族聚合物，尤其是间同立构聚苯乙烯及其共聚物，因为它们能赋予良好的尺寸稳定性和耐湿性，可以制成具有抗ＵＶ辐射性。包含这些微棱镜逆向反射膜的标记材料为交通控制和其它标记应用中的斜照明和观察提供了改进的性能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及逆向反射膜或片材，更具体是包含微复制的立方角(微棱镜)图案的逆向反射膜或片材。
技术介绍
利用微棱镜(microprismatic)反射元件的逆向反射膜或片材被广泛用于标记应用，包括用来进行交通控制的标记。微棱镜逆向反射元件通常包含一块具有大致为平面的正面和从背面突出的一系列立方角元件(cube corner element)的片材。立方角元件包含互相连接、大致为三面体的结构，每个元件具有近似互相垂直的侧面相交形成一个角，由此称为立方角。使用时，将逆向反射元件放置得使正面位于大致朝着入射光和指定观察者的预定位置。入射到正面的光线进入片材，经过片材体并经元件的多个面内部反射，大致朝着光源的方向从正面射出。这被称为逆向反射。光束在立方体面上的反射通常归因于从具有故意夹杂的折射率大不相同的介质(如空气)的界面上发生全内反射(TIR)，或者归因于反射涂层(如气相淀积的铝)。一般来说，微棱镜能高效率地将光线朝光源反射回去。此外，微棱镜能将逆向反射光传播到由特定立方角光学设计所决定的区域或“光锥”。这使得在除0度以外的观察角能检测到反射光，0度被定义为完全逆向反射的矢量。立方角光学几何形状和具有高折射率的结构材料的组合用来使入射斜度(即入射角)最大，直至观察到良好的逆向反射性能。入射角是指入射光矢量和垂直于膜或片材的平面正面的矢量所形成的角度。聚合物结构材料由于其物理性能因而是较佳的；因此在通常用于这些应用的聚合物材料领域，大于1.50的折射率被认为是高且理想的。用于标记用途的多种立方角光学结构包括U.S.3,684,348(Rowland)、U.S.4,588,258(Hoopman)、U.S.5，138,488(Szczech)和U.S.4,775,219(Appledorn等)所揭示的结构。U.S.3,712,706(Stamm)认为，从微棱镜结构射出的逆向反射光由于光学上的缺陷(optical imperfections)总会存在一定量的发散。在本专利中，所述由于光学缺陷造成的发散被最小化，并建立了光学元件的排布，使得归因于衍射的逆向反射光的角发散成为主要的发散因素。U.S.3,817,596(Tanaka)寻求通过包含两种光学立方角元件的逆向反射构件来散射逆向反射光，第一种的三个反射面的位置使得垂直于反射面的线互相以直角相交，而第二种的三个反射面的位置使得垂直于三个反射面的线以斜交方式相交，而其光轴以直角互相相交。U.S.4,775,219(Appledorn等)提供了逆向反射制品，这些制品可单独定制以使得由制品逆向反射的光线分布成所需的图案或发散分布图。其制法是通过三组相交的平行V形凹槽形成反射元件的三个侧面，至少一组包括重复式样的凹槽侧角，它不同于同一组的另一个凹槽侧角。PCT申请No.96/30786(Nilsen)寻求通过对位于光路的逆向反射片材表面进行纹饰而在逆向反射锥区内再分布光线，以降低由于Stamm专利中讨论的衍射现象造成的锥区内高度变化。将立方角光学与进一步提高逆向反射制品性能的结构材料结合起来已成为工业上的主要焦点。聚碳酸酯和丙烯酸类聚合物是通常用于立方角逆向反射构件的有良好光学质量的材料，还已使用了聚丁酸酯，因为所有这三种材料能提供良好的光学性能并能用常规成形技术进行加工。本领域已知多种复制技术用来由热塑性塑料制造微复制的立方角材料。这些技术中的一些详述于U.S.3,810,804(Rowland)、U.S.4,244,683(Rowland)、U.S.4,332,847(Rowland)、U.S.4,486,363(Pricone和Heenan)、U.S.4,601,861(Pficone和Roberts)、U.S.5,706,132(Nestegard等)、欧洲专利申请796,716(Fujii等)和欧洲专利申请818,301(Fujii等)。聚碳酸酯(PC)，具有较高的各向同性的折射率，为1.586。聚碳酸酯是用于微棱镜的较佳材料，因为它能更有效地对以大入射角向微棱镜片材发射光线的光源逆向反射。根据斯涅尔定律的指导，一种材料的折射率越大，该折射的临界角(θc)就越小，因而在特定的立方角元件内获得TIR的入射角就越大(参见附图说明图1)。由于随着射入立方角逆向反射构件的光线的入射角逐渐增大，逆向反射性会变小，因此在标记应用中特别感兴趣的是能增加高入射角的逆向反射性，同时还能增强位于较大观察角的亮度的材料。对于城市交通标记应用尤其如此，来自路面照明、内部照明标记、汽车头灯和其它光源的竞争会显著地减少逆向反射性交通控制设备、标记等的显明性，安全优质与中等距离和较宽观察角时的标记显明性有关。人们较少致力于探寻能增强较大观察角时亮度的材料，而较多地投入寻找能改进入射角度的高折射率材料。因此，已有技术的微棱镜逆向反射材料当以较宽观察角或从中等距离观察时，在光学亮度方面有缺点。此外，最通常制造逆向反射材料的三种聚合物较昂贵，当处于湿气中时尺寸不稳定。也可用于微棱镜逆向反射材料的许多其它已知聚合物材料对涉及“天候”的一种或多种因素(如紫外线、热、湿气和磨蚀)缺乏足够的耐受性。因此，本领域需要一种微棱镜逆向反射材料，它在较宽观察角时具有改进的性能，由折射率至少是与已有技术材料可比的聚合物制得，具有常规的可加工性、良好的耐候性、改进的对湿气的尺寸稳定性，且成本低。如下文所述，本专利技术能满足这些和其它需要。专利技术概述本专利技术是微棱镜逆向反射膜或片材，包含所述微棱镜逆向反射膜或片材的标记材料。在本专利技术的一个方面，提供了微棱镜逆向反射膜或片材，它包含透明的半结晶聚合物。较好是，半结晶聚合物为间同立构乙烯基芳族聚合物；更好是，半结晶聚合物为具有至少80重量％苯乙烯部分的间同立构乙烯基芳族聚合物；最好是半结晶聚合物为间同立构聚苯乙烯共聚物。在本专利技术一个特别好的实施方案中，微棱镜逆向反射膜或片材包含透明的半结晶聚合物，该聚合物包含含有至少80重量％苯乙烯部分和至少5重量％对甲基苯乙烯部分的间同立构乙烯基芳族聚合物。在本专利技术的另一个方面，提供了一种标记材料，它包括微棱镜逆向反射膜或片材，包含透明的半结晶聚合物，它与包含由聚碳酸酯组成的微棱镜逆向反射膜或片材的可比标记材料相比，具有增强的逆向反射亮度。较好是，包括包含透明的半结晶聚合物的微棱镜逆向反射膜或片材的标记材料，与包含由聚碳酸酯组成的微棱镜逆向反射膜或片材的可比标记材料相比，在入射角大于约30°，或者观察角大于约0.20时具有增强的逆向反射亮度。附图的简要说明下文结合附图对本专利技术多个实施方案进行详细说明，本专利技术将得以更完整的理解。图1是说明对于入射角小于临界角，立方角元件的全内反射(TIR)概念的示意图(所述临界角是立方角元件的结构材料的各向同性折射率的函数)；图2是实施例2和比较例C1的逆向反射片材的作为入射角(度)的函数的亮度(烛光)的图形比较，说明在方位角为0°，观察角为0.33°的情况下，在所有入射角时实施例2片材的优越性；图3是实施例2和比较例C1的逆向反射片材的作为入射角(度)的函数的亮度(烛光)的图形比较，说明在方位角为0°，观察角为0.5°的情况下，在所有入射角时实施例2片材的优越性；图4是实施例2和比较例C1的逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆向反射膜，它包含得自间同立构乙烯基芳族单体的聚合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：KL史密斯，JR奥赫达，RR塔巴尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]