本发明的技术背景

逆反射片材已被广泛用于各种安全与装潢目的，夜间在照明条 件差的环境中需要有充分的能见度的时候这种材料是特别有用的。 对于逆反射材料，照射在前表面上的光线将朝着光源方向以基本平 行的路径反射回去。在船只和车辆的大灯或探照灯是唯一的照明光 源的场合，这种逆反射大部分入射光线的能力对于警告信号尤为重 要。

这类逆反射材料的应用包括消防队员衣服上的反光带和补丁、 用于邮筒和桶状物的反光饰物、锥形或环形的交通路标、高速公路 路标、警告反射器等等。

在1989年1月31日授权的美国专利4,801,193中详细地介绍了 局部逆反射的片材的生产工艺，用这种工艺形成由金属化的和未金 属化的棱镜组成的网格图案，并且利用粘接间隔给未金属化的棱镜 提供空气背衬，在此将其全部并入以供参考。

在1993年7月20日授权的美国专利5,229,882中，详细地介绍 了有颜色的逆反射微棱镜材料的生产工艺，其中一些微棱镜有逆反 射界面，而其余的微棱镜上面有着色的不反射的涂层。

所以，进入正面或底面的光线照射在具有逆反射界面的棱镜侧 面上，这些光线改变方向，按照平行的路径从材料中反射出来，即 逆反射。行进到有彩色涂层的棱镜侧面的光线在那些棱镜中折射， 并且在日光和环境光线下赋予材料可见的颜色。

本发明概述

按照本发明，逆反射片和逆反射制品由位于多种位置的多种尺 寸的棱镜反射器构成。形成多种尺寸的反射器的方法是有选择地将 反射涂层加到阵列中选定的部分微棱镜的侧表面上，接下来将着色 的粘接剂涂层加到阵列的未涂覆的棱面上。

阵列中某些棱镜面仅仅在棱镜侧面交会的顶部区域涂上反射材 料。与全部棱镜侧面都涂覆的区域相比，这种棱镜象小棱镜那样逆 反射光线。有着色的粘接剂背衬的未涂覆区域将漫反射光线。

施加的反射涂层的图案可以是任何形状或格式，可以是随机的 形状与格式，或者是注册的图案，以致棱镜面可以按精确的图案涂 覆。涂层优先采用金属反射涂层材料，其材料可以是铝、银、铜等。

结果是一种形成均匀的发光图案的逆反射材料(这是不同尺寸 的逆反射棱镜面创造的结果)和一种具有高色度的材料(这是着色 的粘接剂润湿透明的未涂覆的棱镜面的结果)。

此外，粘接剂背衬可以与构成图案的金属化的棱镜面拉开间隔， 以形成空气间隙，于是折射指数从棱镜材料到空气发生变化，从而 为未涂覆的棱镜面部分镜面反射光线创造条件。

附图的简要说明

图1是局部的示意图，它说明用于形成逆反射材料的现有工艺 实施方案的前期步骤。

图2是类似的示意图，它说明后续的步骤，在该步骤中金属反 射沉积物已经在按图1制作的某些棱镜上形成。

图3是类似的示意图，它说明图2片材的背表面上全部沉积了 着色的粘接涂层材料，并且有纤维层粘接于其上。

图4是类似的示意图，它说明除去了图3中的载体板。

图5是局部放大的截面图，说明本发明另一个多层的实施方案。

本发明的详细叙述

首先参照图1，在本发明的工艺中第一个步骤与上述的 U.S.5,229,882中阐述的现有工艺相似。又薄又软的片体10与比较 厚的载体板12临时借助粘接层14形成叠层材料，该粘接层优先与 载体板12粘接。在这个步骤中厚载体板事先用粘接剂14涂覆，然 后与片体10一起通过一对叠合辊的间隙(未示出)。

在下一个步骤(未示出)中，在片体10的下表面即对置表面上 提供薄薄的合成树脂涂层20。然后，将这种经过涂覆的叠层材料 对着模具22的表面加压，在该模具表面上有密集的微棱镜凹槽24， 在凹槽中沉积着透明的可流动的合成树脂组合物。接下来，将这个 组合件暴露在来自灯28的红外射线或紫外射线之下，以便使可流 动的合成树脂组合物固化，在片体10的表面上形成三维的微棱镜 造型26。

在该工艺的说明性实施方案中，将片材与模具22的表面剥离并 翻转过来，然后在真空下金属化或用别的办法处理，以便在微棱镜 造型26的表面上有选择地形成透明的金属反射沉积层30A-30B， 如图2所示。

在图3中，叠层材料已经形成，在该叠层材料中非必选的柔软 的纤维36借助涂层38粘接在图2的结构上，其中涂层38是沉积 在微棱镜侧面全部表面上的着色的粘接剂。因此，涂层38与没有 金属沉积层30A-30B的微棱镜26直接接触。

在图4中，载体12和它的粘接层14已经与透明的膜体10剥离， 片12支撑着微棱镜体26。

微棱镜26是密集的，并且可以是符合需要的立方体角造型。有 关这种微棱镜的结构和操作可以在1972年8月15日授权给Rowland 的美国专利3,684,348中找到。这些微棱镜即立方体角造型可以有 不超过0.025英寸的侧棱尺寸，但是优先选用的结构侧棱尺寸不超 过0.007英寸，最符合需要的是在0.005英寸的数量级上。

在需要形成非常柔软的叠层材料时，片体的厚度通常在0.01英 寸的数量级上，优先选用大约0.006英寸和大约0.002英寸的厚度， 这取决于制造方法、树脂和要求逆反射片具备的其他特征。

形成微棱镜片的方法可以是上述的在起片体作用的薄膜表面浇 铸棱镜，或者是在预成型的片材上压纹，或者片体和棱镜同时浇铸。 通常，用于微棱镜片的树脂是交联的热固型树脂或热塑型树脂，并 且希望这些树脂提供柔软性、光稳定性和良好的耐候特性。在优选 实例中，逆反射片的前表面可以涂覆一层保护涂层，如采用硝基漆 或其它涂层材料。适合用于逆反射片的树脂包括聚氯乙烯、聚酯、 聚碳酸酯、甲基异丁酸酯的聚合物、聚氨酯、丙烯酸化的尿烷树脂 和丙烯酸化的环氧树脂。

为了在加工期间保护比较薄的片体，通常将比较厚的载体临时 粘接到片体上，该载体的厚度通常是0.005英寸至0.008英寸。为 了有效地影响其间的粘接，所用的粘接剂影响与载体粘接，这种粘 接剂通常是硅粘接剂，涂覆的厚度在大约0.00025英寸至0.0005英 寸之间。当棱镜中使用的树脂借助紫外线固化时，粘接剂对光线必 须是透明的。尽管有各种各样的树脂可以用于制作载体，但是聚酯 (特别是聚对苯二甲酸乙酯)是希望使用的材料，因为这种材料韧 性好并且比较经得起加工条件。为了有效的固化，与粘接剂一样， 载体对于紫外辐射也应当是透明的。此外，载体的表面可以经过处 理，以增强粘接剂对载体表面的优先粘接作用。

众所周知，棱镜的反射界面可以由金属的反射涂层提供，或由 空气界面提供。在本发明优先的实施方案中，至少是对于一些微棱 镜仅仅在选定的部分表面上提供反射涂层，而且尽管可以使用金属 漆和其它涂层材料，但是本发明所用的涂层是最普通的真空镀铝。

在一个实施方案中，用涂覆设备在真空金属化的棱镜表面印上 网格图案。

带图案的金属化能够以多种方式使真空镀层恰好在棱镜的顶 端。一种方式是建立非常小的金属化区域，即大约为0.004英寸的 园斑或三角形，然后对准后再金属化，以使涂层在棱镜顶端。也可 以建立一种不等间隔的随机分布的园斑图案，以致无论该图案在棱 镜阵列上怎样定位，都将有一些园斑位于棱镜的顶端。另一种方法 是建立由一系列有宽度变化的条纹组成的图案(比如宽度在0.004 英寸至0.050英寸之间变化)，以致一些棱镜只在宽度狭窄的区域 上金属化，而另一些棱镜在宽度较宽的区域上金属化。图案中的线 条可以有多个方向(比如三个方向间隔60°)而且线条的间距也各 不相同，以致无论该图案出现在棱镜阵列的什么位置上，都会形成 大大小小的(反射)棱镜和大(反射)棱镜群。

优先选用的形成图2所示沉积层30A-30B的带图案的金属化方 法是让已形成棱镜造型26的片材通过印刷辊，用油墨在片材的棱 镜面上形成所需图案的负象。然后，让片材通过金属化沉积设备。 油墨图案阻止金属沉积，但金属可以沉积到没有被油墨覆盖的区 域。(参阅美国专利5,412,187，该专利1995年5月2日授权给 Walter等人)。

采用任何一项技术，结果都是一些棱镜面40被局部涂覆，另一 些棱镜面完全被涂覆，于是分别形成反射沉积层30A和30B，并且 还保留了一些没有任何反射涂层的棱镜面50。

然后，将着色的不反光的粘接剂涂层38施于全部棱镜表面，并 且直接涂覆在未金属化的棱镜或棱镜部分的侧面。接下来，将背衬 纤维材料36叠加上去。

在替代实施方案(未示出)中，着色的粘接剂以某种图案施于 棱镜表面，而且粘接剂层的厚度大于棱镜的高度。当背衬纤维层36 叠合上去时，聚酯粘接剂使它与棱镜隔开，这在未涂覆棱镜的周围 提供了空气界面，以致光线可以从该界面反射。

背衬36可以是机织织物或者无纬织物，或者是柔软的耐用的聚 合物材料。适当的树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、丙烯酸化的 聚氨酯和乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物。聚酯纤维、氨基甲酸酯纤维 以及天然纤维(如棉花)也可以使用。阻燃剂可以被合并在粘接剂 和纤维背衬36中，以赋予逆反射材料阻燃性。

尽管其它金属也能够用于提供金属的镜面沉积层，这类金属包 括银、铑、铜、锡、锌和钯，但是，优选的和最经济的工艺使用铝 的真空沉积。其它沉积技术包括化学镀、电镀、离子镀和溅射镀膜。

背衬与逆反射片粘接的步骤可以简单地让涂过粘接剂的逆反射 片与背衬材料26一起通过一对辊的辊隙，以施加必要的压力，促 进粘接。如果使用加热活化的粘接剂，那么逆反射片可以在通过辊 之前预热，或者给辊加热以实现必要的活化。但是，在背衬材料是 热塑材料时，可以借助背衬材料本身采用超声焊接或其它技术使背 衬材料与逆反射片粘接到一起。

为了在夜间给逆反射光提供颜色，可以将染料合并到树脂当中， 然后再使用该树脂形成片体10或系留涂层20，甚至用这种树脂制 作棱镜26。在某些树脂系统中作为染料的替代物和作为有效的必 需品，可以由充分分散的粉碎的颜料提供颜色，但是由于在光线路 径中颜料颗粒的散射作用逆反射性将受到一些损失。

在图4中，通过比较棱镜26A顶端上的金属背衬30A和棱镜 26B顶端上的金属背衬30B可以看到尺寸不同的逆反射棱镜表面。 在金属化的棱镜面区域30A或30B之间是未金属化区域50，该区 域以着色的粘接剂38为背衬，形成漫反射表面，而不是在棱镜面 以空气或真空蒸镀的金属反射涂层为背衬时形成的正常的镜面反 射表面。

逆反射薄膜是按照图案金属化的并且与透明的薄膜或粘接剂叠 合在一起，还可以制作由一层或多层这样的逆反射薄膜组成的逆反 射薄膜。这种叠层薄膜可以在每个逆反射层中包含尺寸不同的棱 镜，从而形成极好的近距离和远距离的逆反射性能。在叠层工艺中 使用的透明薄膜或粘接剂的折射指数必须与棱镜材料的折射指数 非常接近。

图5表示采用这种替代实施方案的一个实例，其中数字120指 的是顶层膜(即外层膜)，其厚度介于0.0001英寸至0.020英寸之 间。数字140指的是第一棱镜层，在第一棱镜层140中棱镜142的 尺寸小于在第二棱镜层180中棱镜182的尺寸。数字150是透明的 粘接剂层，该粘接剂的折射指数等于膜层140中棱镜142的折射指 数。数字160是透明膜层，其厚度介于0.0001英寸至0.020英寸之 间。对于这个膜层厚膜优先。第二棱镜层180是逆反射棱镜182层， 其中棱镜182的尺寸大于膜层140中的棱镜142的尺寸。铝或其它 反射镀层190采用上述的带图案的金属化工艺分别施于膜层140和 180中的某些棱镜142和182。

在膜层140中有镀层的小反射棱镜的顶高近似为0.001英寸至 0.005英寸，并且是为提供宽观测角性能而设计的。在膜层180中 有镀层的大反射棱镜的顶高为0.004英寸至0.008英寸，并且提供 窄观测角性能。

膜层200优选由不透明的白色粘接剂制作，它将棱镜层180粘 接到基材210上。

在Z1区入射光线R将被膜层140中金属化的大棱镜反射体212 逆反射。在Z2区光线R被小棱镜反射体190反射。

在Z3区因为有折射指数匹配的粘接层150和透明膜160，所 以光线将通过膜层140，然后由膜层180中金属化的大得多的棱镜 面214逆反射。

在Z4区光线将通过两个棱镜膜层140和180，然后由白色的 粘接层200漫反射，该膜层对逆反射结构的白度(Cap Y)有贡献。

上述结构可以进一步扩展，包括更多的局部金属化的逆反射棱 镜膜层。在每个膜层中可以有各种尺寸的棱镜，在每个膜层中所用 的金属镀层可以是不同的，而且在每个膜层中带图案的金属化区域 也可以变化，以改变逆反射总体结构的逆反射性质和白度(Cap Y) 性质。

上述片材可以用于形成各种结构，如交通管理材料、车辆标志、 光电敏感元件、内照明制品、局部透光的信号、定向反射器、外衣 和标志。 等价方案

在已经介绍了本发明的几个具体的实施方案之后，对于本技术 领域内的普通技术人员来说，各种替代方案、修正方案和改进方案 将容易产生。当这些替代方案、修正方案和改进方案明显地根据这 份介绍作出时，它们将倾向于成为这份说明书没有明确阐述的部 分，而并未脱离本发明的精髓和范围。因此，前面的介绍仅仅是一 种举例说明的方式而本发明并不仅限于此。本发明只受权利要求书 中定义的内容的限制。