BR0109984B1 - Folha de canto cúbico retrorreflexiva, e, método para fabricação da mesma - Google Patents

Description

“FOLHA DE CANTO CÚBICO RETRORREFLEXIVA, E, MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DA MESMA” FUNDAMENTOS A presente invenção refere-se, de maneira geral, a artigos reflexivos. A invenção tem aplicação particular a folha retrorreflexiva com uma multiplicidade de elementos de canto cúbico.

Materiais retrorreflexivos são configurados para receber raios de luz que incidem sobre uma superfície de visualização e alterar os raios de modo que eles sejam refletidos de volta para suas fontes. Material retrorreflexivo é geralmente usado para aumentar visibilidade em pouca luz de artigos aos quais o material retrorreflexivo está fixado. Tal material é usado em várias aplicações que vão de sinais de trânsito a refletores de bicicleta. Aumentando-se a visibilidade em pouca luz, materiais retrorreflexivos aumentam a segurança, proporcionam decoração e aumentam a conspicuidade de maneira geral.

Dois tipos conhecidos de folhas retrorreflexivas são folhas baseadas em microesferas e folhas de canto cúbico. Folha baseada em microesferas, algumas vezes chamado "folha de contas" emprega uma multidão de microesferas tipicamente pelo menos parcialmente embutidas em uma camada de aglutinante e tendo materiais reflexivos especulares ou difusos associados (por exemplo, partículas de pigmento, flocos metálicos, revestimentos de vapor) para retrorrefletir luz incidente. Em geral, no entanto, tal folha tem uma eficiência retrorreflexiva menor do que folha de canto cúbico.

Folha de canto cúbico retrorreflexiva compreende uma porção de corpo tendo tipicamente uma superfície frontal substancialmente plana e uma superfície estruturada composta de uma multiplicidade de elementos de canto cúbico. Cada elemento canto cúbico consiste de três faces ópticas aproximadamente perpendiculares entre si, que se interceptam em um vértice do cubo ou, onde o vértice do cubo é truncado, que, convergem para um r ponto máximo. E conhecida a aplicação de um revestimento especularmente refletor à superfície estruturada, para melhorar o desempenho em ângulos grandes de incidência. Um exemplo disto é folha retrorreflexiva revestida com vapor.

Folha de canto cúbico possui, tipicamente, uma retrorreflexão muito maior do que folhas de "contas", onde retrorreflexão é expressa em unidades de candeias por lux por metro quadrado. No entanto, certas aplicações gráficas, exigem não só alta retrorreflexão mas alta "brancura" na luz do dia. A brancura de um objeto é, algumas vezes descrita em termos da segunda das três coordenadas de estímulos (X, Y, Z) para o objeto, e é assim referida como "cap-Y". A escala de cap-Y vai de 0 para um objeto perfeitamente negro a 100 para um objeto perfeitamente branco. A brancura de um objeto é, também, algumas vezes, descrita em termos de seu "Fator de Luminância”, que vai de 0 a 1. Se a brancura na luz do dia de folha de canto cúbico pudesse ser aumentada, sem reduzir substancialmente a retrorreflexão, tal folha podería encontrar aplicações mais amplas em aplicações gráficas.

Folhas de canto cúbico que possuem um revestimento de vapor de alumínio ou de outro metal aplicado à superfície estruturada tendem a ter uma aparência um pouco cinzenta, ao invés de branca.

Uma maneira de aumentar a brancura de uma folha de canto cúbico utilizada no passado era imprimir tinta branca na folha. Tais processos de impressão incluíram impressão na parte de fora da camada transparente superior ou impressão na superfície estruturada da camada cúbica. Embora esses processos tenham ajudado a aumentar a brancura de folha de canto cúbico revestida com vapor, eles tendem a reduzir ou sacrificar a retrorrefletividade da folha. Assim, a técnica procura alternativas mais duráveis, menos caras, mais fáceis de fabricar, enquanto se reduz o sacrifício da retrorrefletividade.

SUMÁRIO

Folha retrorreflexiva inclui um filme transparente, uma camada pigmentada tendo marcas indicadoras pigmentadas na mesma e uma camada cúbica retrorreflexiva. A camada cúbica inclui uma pluralidade de elementos de canto cúbico ligados por pelo menos dois conjuntos de sulcos que se interceptam. Um filme metálico é disposto em pelo menos alguns dos elementos de canto cúbico. A camada pigmentada é interposta entre o filme transparente e a camada cúbica e possui marcas indicadoras pigmentadas alinhadas com pelo menos um dos conjuntos de sulcos de interseção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1A é uma vista de topo em perspectiva de uma folha de material retrorreflexivo. A Fig. 1B é uma vista de topo em perspectiva de outro exemplo de uma folha de material retrorreflexivo. A Fig. 2 é uma vista de topo plana de uma porção da folha retrorreflexiva da Fig. IA. A Fig. 3 é uma vista de topo plana de uma porção da folha retrorreflexiva da Fig. IA. A Fig. 4 é uma vista de topo plana de uma porção da folha retrorreflexiva da Fig. IA. A Fig. 5 é uma vista em elevação transversal de uma folha retrorreflexiva da Fig. IA.

DESCRIÇÃO DETALHADA A Fig. IA é uma vista em perspectiva de uma folha 1 de material retrorreflexivo tendo uma multiplicidade de elementos de canto cúbico. A Folha 1 mostrada na Fig IA é adequada para várias aplicações incluindo sinais de trânsito, vestuário, marcas indicadoras em veículos, e outras aplicações, onde visibilidade aumentada ou retrorreflexão com elementos gráficos é desejada. A folha 1 inclui uma camada de revestimento superior 34 (mostrada na fig. 5), uma camada retrorreflexiva, por exemplo, camada cúbica 32 que inclui uma superfície de visualização 33, e uma superfície estruturada 35 (mostradas nas Figs. 3 e 5). A folha 1 inclui, também marcas indicadoras pigmentadas 16 que aparecem nos exemplos como conjuntos de linhas paralelas que se cruzam. A Fig. 1B é outro exemplo de um material retrorreflexivo la onde a camada cúbica 32a é arranjada em orientações múltiplas e aparece como dois conjuntos de listras longitudinais 3a, 3b. A Fig. 2 mostra uma vista plana ampliada da folha retrorreflexiva vista da superfície de visualização 33, onde a superfície estruturada 35 é visível com detalhes. Três conjuntos de sulcos paralelos 4, 6, 8 são formados na superfície estruturada 35, definindo os elementos de canto cúbico 10 e 12, que possuem, cada um, três faces, que convergem para os vértices 10a, 12a, respectivamente. Os vértices 10a, 12a, se projetam da superfície estruturada 35, e são as extremidades derradeiras dos elementos 10, 12; o "fundo" ou "vértice" dos sulcos 4, 6, 8 (a extremidade da frente onde as superfícies laterais opostas dos sulcos se interceptam) define bases de forma triangular dos elementos 10, 12. As faces do elemento canto cúbico 10 compreendem superfícies laterais dos sulcos mutuamente perpendiculares 4b, 6b, 8b. Para facilidade de ilustração, somente algumas das superfícies laterais dos sulcos 4, 6, 8 são mostrados na Fig. 2.

Os conjuntos de sulcos se interceptam um ao outro em ângulos de cerca de 60 graus. As faces dos elementos de canto cúbico são substancialmente lisas e, quando metalizadas, são caracterizadas por alta refletividade especular e pequena ou insignificante refletividade difusa.

Como ilustrado, elementos de canto cúbico 10 e 12 são ligados por três conjuntos de sulcos 4, 6, e 8. Elementos de canto cúbico ligados por dois conjuntos de sulcos são também conhecidos. A Figura 3 é uma vista plana de topo de uma folha retrorreflexiva. Para simplicidade, é mostrada uma porção da folha retrorreflexiva 14, definida por sulcos paralelos 4, 6 e 8. Embora os sulcos 4, 6 e 8 sejam mostrados com ângulos de cerca de 60 graus, outros ângulos adequados podem ser usados. A folha 14 inclui marcas indicadoras pigmentadas 16 que são mostradas na forma de duas marcações paralelas 18, que são substancialmente alinhadas com os sulcos 4. As marcas indicadoras 16 se repetem sobre o restante da folha 14 para acentuar a pigmentação para visão de dia. Em um exemplo, as marcas indicadoras 16 são pintadas de branco para aumentar o valor de cap Y da folha 14. As marcas indicadoras 16 podem incluir conjuntos de pontos ou outros formatos adequados. No exemplo mostrado, estas formas são substancialmente alinhadas com pelo menos um conjunto de sulcos 4, 6, ou 8. Com o alinhamento das marcas indicadoras 16 com pelo menos um conjunto de sulcos, menos retrorrefletividade é sacrificada por um aumento dado de pigmentação. Além disso, o alinhamento das marcas indicadoras 16 com pelo menos um conjunto de sulcos aumenta a retrorrefletividade para um dado montante de pigmentação sobre uma unidade de área superficial. No exemplo da Figura 1B, as marcas indicadoras são alinhadas com pelo menos um sulco de um r conjunto de listras longitudinais, por exemplo listras 3a. E considerado que as marcas indicadoras são alinhadas com pelo menos um sulco de ambos os conjuntos de listras longitudinais 3a, 3b. A Fig. 4 é uma vista plana de uma porção da folha retrorreflexiva da Fig. IA. A porção da folha 1 ilustrada na Fig. 4 é similar à da Fig. 3, exceto pelo fato das marcas indicadoras 16 compreenderem dois conjuntos de listras paralelas 18, 22, como as mostradas nas Figs IA e 1B.

No modo de realização mostrado na Fig. 4, cada conjunto de listras é, ainda, substancialmente, alinhada com um dos conjuntos de sulcos 4, 6, 8. Por exemplo, listras 18 são alinhadas com sulcos 4, enquanto linhas 22 são alinhadas com sulcos 8 e se estendem pelo comprimento da folha 1. Assim, listras 16 e 18 se interceptam em um ângulo, Θ (teta), que é substancialmente igual ao ângulo de interseção dos sulcos 4 e 8. Aqueles com habilidade na técnica apreciarão que as marcas indicadoras pigmentadas 16 possam compreender tantos conjuntos de listras quanto sejam os conjuntos de sulcos.

Em um exemplo, listras 16 e 18 possuem uma largura uniforme que vai de 0,1 mm a cerca de 2,0 mm. Adicionalmente, é preferível que as marcas indicadoras pigmentadas cubram uma porção da superfície retrorreflexiva na faixa de 10 % a 80 %, embora outras faixas sejam possíveis. A Fig. 5 é uma vista em elevação transversal de uma folha retrorreflexiva 24, de acordo com um modo de realização da presente invenção. A folha 24 inclui camada de base 26, camada adesiva 28, camada metálica 30, camada cúbica 32 e camada de revestimento superior 34.

Preferivelmente, a camada de base 26 é um suporte como um suporte de liberação revestido com silicone que é ligado à camada adesiva 28. Em um exemplo, a camada adesiva 28 é um adesivo sensível a pressão, no entanto a camada adesiva 28 pode ser qualquer adesivo adequado. Um exemplo específico é adesivo acrílico sensível a pressão com pegajosidade. A camada 28 é também aderida à camada metálica 30, que pode ser preferivelmente um revestimento de alumínio vaporizado que é depositado na camada cúbica 32.

Foi observado que o uso de um revestimento base adequado como metal titânio revestido por bombardeamento na camada cúbica 32 aumenta a adesão da deposição do vapor. Como é conhecido, o uso de uma camada metálica, como a camada 30, aumenta a angularidade de abertura da camada cúbica 32. A camada cúbica 32 pode ser qualquer camada cúbica adequada para refletir a luz de volta para sua fonte, por exemplo, a camada cúbica pode ser formada a partir de um policarbonato. Altemativamente, os cubos podem ser moldados a partir de uma resina epóxi acrilato curável por radiação. Em um exemplo, a camada 32 inclui uma superfície de visualização substancialmente planar 33 e uma superfície estruturada 35, embora outras superfícies frontais sejam contempladas. A camada 32 pode também incluir elementos de canto cúbico como os elementos 10, 12 da fig. 2, que são inclinados, um em relação ao outro de tal forma que a retrorrefletividade é melhorada em uma faixa mais larga de ângulos de incidência. A camada de revestimento superior 34 inclui substancialmente filme de cobertura transparente 36, camada pigmentada 38 e marcas indicadoras pigmentadas 16. Em um exemplo, a camada 34 é construída de camadas de poliéster e copoliéster como camadas de tereftalato de polietileno e co- tereftalato de polietileno (PET/COPET). O termo "co- tereftalato de polietileno " (COPET) refere-se a um copolímero de tereftalato de polietileno e outro monômero, como isoftalato. O revestimento superior 34 é formado pela co-extrusão de duas resinas. Material de exemplo de poliéster inclui os comumente disponíveis da Eastman Chemical Company de Kinsport, TN.

Material de exemplo de co-poliéster é disponível da Eastman Chemical Company de Kinsport, TN, com as designações de marca: Spectar Copolyester 14471; Eastar PCTG Copolyester 5445; e Eastar PCTG

Copolyester 5445; e Eastar Copolyester GN071. Um material copoliéster adequado é manufaturado por Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) de St. Paul, MN e designada "80/20". Neste exemplo, a camada 34 é uma PET/COPET onde a camada 36 é PET e a camada 38 é COPET. A camada 34 pode ser denominada uma "bicamada", em que a camada 34 possui duas camadas. Como pode ser visto, marcas indicadoras pigmentadas 16 são dispostas em uma superfície da camada de revestimento superior 34 que é protegida dos elementos atmosféricos. A disposição destas marcas indicadoras pigmentadas pode ser feita usando-se uma operação de impressão por rotogravura. Os versados nesta tecnologia podem prontamente projetar, cortar um cilindro de gravura e imprimir esta "bicamada" de COPET usando este processo. Altemativamente, as marcas indicadoras pigmentadas 16 podem ser dispostas em uma camada cúbica 32. O filme 36 é projetado para exposição externa. Assim, o filme 36 pode ter resistência a luz ultravioleta, água e impacto. Além disso, o filme 36 é, também adequado para exposição a temperaturas que vão de cerca de - 30°C a mais que 60°C. Em um exemplo, filme PET 36 inclui um estabilizador de ultravioleta (UV). Por exemplo, a camada 36 pode incluir um absorvedor de UV tipo triazina, que é caracterizado tanto por banda larga de absorção de UV, pico entre 300 e 360 nm e baixa volatilidade, para prover uma combinação de pouca cor, excelente permanência, estabilidade em alta temperatura e estabilidade a UV. Um absorvedor de UV tipo triazina é vendido com a designação comercial Cyasorb UV-1164 da Cytec Industries em Batavia, IL. Aléo do estabilizador de UV ou em adição ao mesmo, outra forma de aditivo pode ser adicionada à camada 36 para protegê-la da luz. Um exemplo de tal aditivo é um estabilizador de luz tipo amina impedida (HALS). Um conjunto de composições HALS são as que contêm compostos poliméricos feitos de hidroxipiperidinas substituídas incluindo o produto de policondensação de hidroxipiperidinas com ácido succínico ou com triazina.

Um composto HALS particular é o produto de policondensação de l-(2- hidroxietil)-2,2,6,6-tetrametil-4-hidroxipiperidina com ácido succínico. Um grupo de composições HALS adequadas são disponíveis comercialmente, por exemplo, com a designação "Tinuvin" (como "Tinuvin 622"), disponível da Ciba de Tarrytown, New York. Além disso, o estabilizador de UV e HALS podem ser usados sozinhos ou em combinação e podem ser adicionados a uma ou outra ou a ambas as camadas PET 36 e COPET 38. A camada pigmentada 38 é transparente e inclui marcas indicadoras pigmentadas 16. A camada 38 pode ser transparente (incolor) ou pode ser colorida para adicionar impacto visual à folha 24. Por exemplo, se a folha 24 for usada como um sinal de pare, a camada 38 pode ser vermelha.

Altemativamente, as camadas 36 e 38 podem ser coloridas. Além disso, a camada cúbica 32 pode ser colorida. Preferivelmente a superfície interna da camada de revestimento superior é impressa com cor e coberta com marcas indicadoras pigmentadas 16. A camada 38 é preferivelmente constituída de COPET que, no exemplo, é mais fácil de ser impressa do que a de PET. Além do processo de rotogravura descrito acima, as marcas indicadoras pigmentadas 16 podem ser impressas por serigrafia na camada 38, em uma maneira conhecida na técnica. Em um exemplo, a tinta utilizada para marcas indicadoras é baseada em vinil com pigmento de dióxido de titânio, que é compatível com a camada de COPET, na qual elas são impressas.

Embora a camada 34 tenha sido descrita como uma bicamada PET/COPET, esta também pode ser formada de outros materiais como polimetilmetacrilato (PMMA). Neste exemplo, a camada 34 é uma monocamada. Em um exemplo adicional, a camada 34 é poliuretano. As monocamadas podem incluir aditivos. Nos exemplos com monocamadas, marcas indicadoras pigmentadas são colocadas na superfície externa da camada 34 ou na superfície interna entre a camada 34 e a camada cúbica 32.

Uma vez que as marcas indicadoras pigmentadas 16, são impressas sobre a camada de revestimento superior 34, esta é laminada, por exemplo laminada por calor, ou fixada de outra maneira à camada cúbica 32 para formar a camada retrorreflexiva 24. Tal laminação pode ser efetuada de qualquer maneira adequada e é conhecida na técnica. Laminação térmica é particularmente vantajosa para folha retrorreflexiva com uma camada de revestimento superior PET/COPET. Quando as marcas indicadoras são impressas na camada COPET, o solvente da tinta pode causar alguma cristalização da camada de COPET, e assim, enevoar um pouco a camada.

Reaquecimento da COPET cristalina (como durante uma laminação térmica) pode convertê-la em um estado amorfo e, assim aumentar a transparência da camada. Adicionalmente, a ligação entre a camada PET e a camada COPET pode ser aumentada quando submetida à laminação térmica.

Uma folha retrorreflexiva de exemplo, de acordo com os ensinamentos acima foram preparados como se segue. Um filme superior de PMMA foi impresso com uma tinta de base vinílica tendo pigmento dióxido de titânio. O modelo de impressão foi um hachurado que foi intencionalmente projetado para se alinhar com os sulcos da camada cúbica. Uma camada cúbica de policarbonato foi, então, preparada, usando métodos de processamento térmico padrão. A camada de revestimento superior foi laminada à camada cúbica usando técnicas de laminação térmica padronizadas, enquanto se assegurava que o lado impresso da camada de revestimento superior ficasse de frente para a camada cúbica, embutindo, assim, as marcas indicadoras impressas sob a camada de revestimento superior. O lado oposto da camada cúbica foi, então revestido com revestimento base por processo de bombardeamento com um revestimento base metálico como titânio. Uma vez que se realizou o revestimento base, uma camada de alumínio vaporizado foi depositado sobre a superfície de revestimento base. Foi aplicado adesivo do lado metalizado da camada cúbica para completar a folha retrorreflexiva.

Em outro exemplo, o mesmo processo foi usado, mas uma camada de revestimento superior de PMMA foi substituída por uma bicamada PET/COPET. Uma bicamada de PET/COPET possui vantagens sobre a de PMMA, e não requer um filme para alisamento adicional quando se faz a laminação térmica da camada de revestimento superior 34 sobre a camada cúbica. PET/COPET é também menos quebradiça e assim menos sujeita a fratura.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a formas de realização específicas, versados na técnica reconhecerão que podem ser feitas alterações na forma e detalhes sem se afastar do espírito e escopo da invenção, que é definida pelas reivindicações anexas.

Claims (14)

1. Folha de canto cúbico retrorreflexiva que compreende: uma camada cúbica (32) incluindo uma superfície de visualização (33) e uma superfície estruturada (35) fornecida com uma pluralidade de elementos de canto cúbico (10, 12), os elementos de canto cúbico sendo ligados por pelo menos dois conjuntos de sulcos paralelos (4, 6) que se interceptam, a camada cúbica (32) incluindo também um filme metálico (30) disposto em pelo menos alguns dos elementos de canto cúbico (10, 12); uma camada de revestimento superior substancial mente transparente (34) tendo uma superfície frontal e uma superfície posterior acoplada à superfície de visualização (33) da camada cúbica (32); caracterizada pelo fato de que marcas indicadoras pigmentadas (16) na forma de pelo menos um conjunto de listras paralelas (18) são dispostas entre a superfície posterior (34) da camada de revestimento superior e a superfície de visualização (33) da camada cúbica (32); e onde as marcas indicadoras pigmentadas (16) são alinhadas com pelo menos um dos conjuntos de sulcos (4, 6).

2. Folha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que pelo menos porções da camada dc revestimento superior entram em contato com a superfície de visualização (33) da camada cúbica (32).

3. Folha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que a camada cúbica (32) compreende substancialmente um filme plano.

4. Folha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que os pelo menos dois conjuntos de sulcos paralelos (4,6) que se interceptam consistem essencialmente de três conjuntos de sulcos paralelos (4,6) que se interceptam.

5. Folha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que as marcas indicadoras pigmentadas (16)são difusamente reflexivas.

6. Folha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que as marcas indicadoras consistem essencialmente de dois conjuntos de listras paralelas que se interceptam.

7. Folha, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato que cada um dos conjuntos de listras paralelas é substancialmente paralelo a um dos conjuntos de sulcos paralelos (4,6).

8. Folha, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato que dois dos conjuntos de sulcos que se interceptam, interceptam em um ângulo Θ, e dois dos conjuntos de listras paralelas também se interceptam substancialmente no ângulo Θ.

9. Folha, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato que as marcas indicadoras pigmentadas (16)são substancialmente brancas.

10. Folha, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato que as listras têm uma largura substancialmente uniforme.

11. Folha, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato que a largura de lista é de cerca de 0,1 mm a cerca de 2,0 mm.

12. Folha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que as marcas indicadoras pigmentadas (16)cobrem de cerca de 10 % a 80 % da superfície de visualização (33) da camada cúbica (32).

13. Método para fabricação de uma folha de canto cúbico retrorreflexiva caracterizado pelo fato que compreende: aplicação de um material pigmentado a uma camada de revestimento superior na forma de conjuntos de listras paralelas que se interceptam; fornecimento de uma camada cúbica (32) incluindo uma superfície de visualização (33) e uma superfície estruturada (35) fornecida com uma pluralidade de elementos de canto cúbico (10,12); e laminação da camada de revestimento superior a uma camada cúbica (32) de tal forma que o material pigmentado fica inserido entre a camada de revestimento superior e a camada cúbica (32).

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que os elementos de canto cúbico (10,12) são ligados por pelo menos dois dos conjuntos de sulcos paralelos (4,6) que se interceptam e dois conjuntos de sulcos que se interceptam, interceptam em um ângulo Θ, e pelo menos dois conjuntos de listras paralelas que estão presentes se interceptam em que dois dos conjuntos de listras paralelas se interceptam substancialmente no ângulo Θ.