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CN1104336C - 标志牌的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种标志牌的制造方法。该方法包括如下步骤：(a)提供片材；(b)在所述片材表面形成一系列带图象的区域和不带图象的区域；(c)用基本上不含溶剂而含着色剂和聚合物粘合剂的组合物处理所述片材表面，使所述组合物选择性地淀积在所述片材表面不带图象的区域；(d)熔化所述的组合物，以在所述不带图象的区域上形成连续的聚合物薄膜。

Description

标志牌的制造方法
                             本发明的背景
本发明涉及交通标志牌和汽车牌照板之类标志牌的制造方法。
交通标志牌和汽车牌照板之类标志牌的特点是在背景(background)(不带图象的区域)上设置一系列诸如字母数字、符号、图形(artwork)之类图象(带图象的区域)的底板(backing)。符号可以是透明的，这时背景被着色。或者，标志牌可由设置在透明背景上的彩色符号构成。符号一般用压花(用机械方式设定符号)或印刷(用电子或数字方式设定符号)之类技术形成。
为了提高能见度，通常赋予标志牌逆向反射性。例如可在带图象和不带图象区域上设置逆向反射片，或底板本身可以是逆向反射片。例如为了防止标志牌被风化和磨损，也可包括一层透明的顶膜。
                             发明的概述
本发明的第一方面涉及一种标志牌的制造方法。该方法包括如下步骤：(a)提供片材；(b)在所述片材表面确定一系列带图象的区域和不带图象的区域；(c)用基本上不含溶剂而含着色剂和聚合物粘合剂的组合物处理所述片材表面，使所述组合物选择性地淀积在所述片材表面不带图象的区域；(d)熔化所述的组合物，以在所述不带图象的区域上形成连续的聚合物薄膜。
本申请中，“带图象区域”是指出现在片材表面的字母数字、符号和图形之类的图象。“不带图象”的区域是指没有所述图象的所有片材区域。
基本上不含溶剂的组合物较好是粉末状的(即加热时能熔化成连续薄膜的分开的颗粒)。
在一个优选的实施方案中，本方法包括提供可压花的片材，并对该片材进行压花，以形成一系列带图象的区域和不带图象的区域。在该实施方案中，带图象的区域包括一个或多个相对于不带图象的区域突起的符号(如字母数字)。该方法还可包括在带图象和不带图象区域上提供逆向反射片的步骤。
在另一个优选的实施方案中，该方法包括提供逆向反射片，和在该片材的表面进行印刷以形成一系列带图象的区域和不带图象的区域。
为了将该组合物选择性地淀积在所述片材表面不带图象的区域上，较好用该组合物处理不带图象的区域和至少部分带图象的区域，然后从带图象的区域内除去该组合物。
如有必要，也可在标志牌的带图象区域和不带图象的区域上设置透光保护性顶层。这一层的制备方法较好是在带图象和不带图象的区域上覆盖基本上不含溶剂而含聚合物粘合剂的透光组合物，然后使粘合剂熔化形成顶层。
合适的聚合物粘合剂材料的实例包括丙烯酸或甲基丙烯酸C1-C9烷基酯的聚合物、聚乙烯缩醛、离子键聚合物或共聚物、聚酯、聚氨酯、聚脲、乙烯基树脂。这些材料可单独使用，也可组合使用(或与其它材料组合使用)。所述的组合物也可包括有利于某些涂覆过程的电荷载体。
本发明的第二方面提供一种标志牌的制造方法。该方法包括如下步骤：(a)提供片材；(b)在所述片材表面形成一系列带图象的区域和不带图象的区域；(c)用基本上不含溶剂而含聚合物粘合剂的透光组合物覆盖所述片材表面；(d)熔化所述的粘合剂，以在所述不带图象和带图象的区域上形成透光保护性顶层。
本发明提供交通标志牌和汽车牌照之类标志牌的简便经济的制造方法。因为该方法基本上不用溶剂，所以它避免了在制造过程中产生溶剂蒸汽(以及与这种蒸汽相关连的健康和环境问题)。另外，本方法不用溶剂的特点使它适于涂覆许多聚合物材料。
阅读了如下对本发明说明性实施方案的描述和权利要求书后，可清楚地理解本发明的其它特征和优点。
                        说明性实施方案的描述
材料
背景区域(即不带图象的区域)和顶涂层所用的组合物基本上不含溶剂，而且在固化后，能耐风化和耐磨损。另外，这些组合物对所涂覆的基底较好具有良好的粘合性。如果该组合物用于涂覆背景区域，所述的组合物含有一种或多种聚合物粘合剂和着色剂。但对于顶涂层，为了得到透明涂层而省略了着色剂。如果需用静电方法进行涂布，也可加入电荷载体。
聚合物粘合剂可以是热塑性材料或热固性材料。合适的聚合物粘合剂的实例包括烷基取代的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的聚合物以及它们的混合物。所述的烷基可含有1-9个碳原子。具体的例子包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯的共聚物(购自Rohm and Haas Co.of Philadelphia，PA，商品名称为“Acryloid B-66”)。同样适用的有聚乙烯缩醛(如聚乙烯缩丁醛，购自Monsanto Chemical Co.of St.Louis，MO，商品名称是“BUTVAR”牌聚乙烯缩丁醛B-90和B-72)、聚酯(如购自Goodyear Tire and Rubber Company的“VITEL”牌PE-200D或“ARAKOTE3000”牌羧基为端基的聚酯，这种聚酯可单独使用或与“ARALDITE PT810”牌多官能环氧树脂结合使用，后两种物质都购自Ciba Geigy Chemical Company ofHawthorne，NJ)、乙烯基树脂(如购自Union Carbide Company of Danbury，CT的“VINYLITE VAGH”牌乙烯基树脂，是氯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物)和离子键聚合物和共聚物(如乙烯或丙烯与丙烯酸、甲基丙烯酸或乙酸乙烯酯的共聚物)。
电荷载体较好是相对透光或透明的，而且能耐紫外降解。合适的载体可以是带正电或带负电的。带负电材料的实例包括购自Fujikura Kasei of Japan，商品名称为“FCA1001NB”和“FCA1001NZ”的材料。带正电材料的实例包括带有氨基或铵官能团的聚合物，如丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯共聚物、聚酯和乙烯基树脂。一种优选的电荷载体是甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的共聚物(如购自E.I.DuPont de Nemours&Co.of Wilmington，DE的TRIBLOX PC-100牌丙烯酸类聚合物，它具有如下性质：分子量为2000-5000；玻璃转化温度为53-59℃(约46℃开始)，含氮量约为1％(用NMR测量))。
合适的着色剂包括颜料和染料。该着色剂一般应能耐环境造成的化学降解和紫外降解。
合适颜料的实例包括购自Bayer Company of Rockhill，SC的颜料红179或224、购自Ciba-Geigy Company of Hawthorne，NJ的颜料黄110或颜料紫37、购自Sun Chemical Company of Cincinnati，OH的颜料绿7或36、购自BASF Corp.ofWyandotte，MI的颜料蓝15；1或蓝15；6和购自Cabot Corparation of Boston，MA的Regal 500R炭黑。这些颜料较好分散在分散性树脂中，以保持获得透光涂料所需的小的颜料粒度。合适染料的实例包括购自Color-Chem International Corporationof Glen Rock，NJ的Amaplast Yellow和购自E.I.DuPont de Nemours&Co.ofWilmington，DE的LATYL brilliant Blue BGA。
可将64-98％重量(较好为76-92％)的粘合剂、0-20％重量(较好为0-12％)的电荷载体和1-16％重量(较好为4-8％)的着色剂混合而制得适当的干燥组合物。
粘合剂、电荷载体(如加入)和着色剂可用双螺杆挤塑机(如配有Haakerheocord转矩流变仪的Baker Perkings齿轮驱动型变速双螺杆挤塑机)机械混合。挤塑过程中，挤塑机较好产生约150-225℃的温度。将挤塑产物锤式粉碎，然后进行射流磨(iet milled)，产生粒度约为5-200微米、较好为5-50微米，更好为5-20微米的混合物。合适的射流磨是购自Nippon Pneumatic Manufacturing Companyof Japan的PJM IDS-2型NPK超声射流磨。将所得的物料加入粉末涂布系统(如购自Nordson Co.of Amherst，OH的Tribomatic II粉末涂布系统)的调色剂(toner)料斗中，然后将其涂覆到所需的表面上。或者将物料加入激光印刷机(如1800型多功能印刷机或679 LBQ激光印刷机，它们都购自Minnesota Mining andManufacturing Co.of St.Paul，MN)的调色剂料斗中。
适于涂覆该基本上不含溶剂的组合物的表面包括压花的和未压花的片材。压花片材(对制造汽车牌照特别有用)一般包括被逆向反射片覆盖的可压花薄片材。优选的可压花材料是厚度约为0.8毫米的铝板。合适逆向反射片的实例是众所周知的，它包括3MTMSCOTCH-LITETM REFLECTIVE SHEETING、HIGHINTENSITY GRADE和3MTM SCOTCH-LITETM REFLECTIVE LICENSE PLATESHEETING，它们都购自Minnesota Mining and Manufacturing Co.of St.Paul，MN。这些片材的表面层可用聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯(如聚甲基丙烯酸甲酯)、聚酯、乙烯基聚合物或聚乙烯缩醛(如聚乙烯缩丁醛)制成。
可涂覆所述涂料组合物的其它表面包括用如下材料制成的片材，如聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚酯、乙烯基聚合物、聚氨酯、纤维素酯、含氟聚合物、聚碳酸酯、聚烯烃、离子键共聚物、以及乙烯或丙烯与丙烯酸、甲基丙烯酸或乙酸乙烯酯的共聚物、以及这些材料相互或与其它聚合物的组合。
标志牌的制造
在一个实施方案中(如用以制造牌照板时)，将具有逆向反射片的可压花薄片(如铝)放在如Rajan等的美国专利5,085,918(该专利在此引用参考)中所述的常规压花设备中进行压花，形成一系列相对于较平的背景部分突起的符号。突起的符号至少形成一部分带图象的表面部分；该表面可含有印刷图形之类的其它带图象的区域。接着用一层上述干涂料组合物覆盖除带印刷图形区域之外的所有表面(可任选地进行加热，以有利于粉末的淀积)。这一步中，压花和未压花的区域都用粉末覆盖。然后例如用涂有粘合剂的纸或用购自Minnesota Mining&ManufacturingCo.of St.Paul，MN的ULTRA-WIPETM532B抹布选择性地从压花区域除去粉末。再将留在未压花(背景)区域内的粉末熔化成连续的涂层。熔化步骤例如可用红外加热或其它施加足量的热能使粉末中聚合物粘合剂流动的合适方法进行。熔化后，可将产物冲切成最终的形状。
如有必要，可不将涂料组合物覆盖整个表面，然后选择性地除去，以仅将其留在不带图象的区域内，而是一开始就将该组合物只淀积在不带图象的区域内。
为了防止标志牌风化，熔化步骤后可在片材涂覆一层透明的顶涂层。该顶涂层可用上述Rajan等人的专利中所述的常规技术进行涂布。该顶涂层例如可通过将该片材放在聚合物粘合剂溶液中浸涂而被涂布。或者可通过将片状顶涂层层压在片材表面而进行涂覆。然而，较好是将基本上无溶剂的粉末淀积在所述的片材表面上，然后将粉末颗粒加热熔化成连续的薄膜，从而形成顶涂层。也可以将顶涂层涂覆到未熔化的涂有粉末的带图象表面上，然后在一次操作中同时熔化两层。
在第二个实施方案中，不用压花法形成带图象的区域，而例如按上述Rajan等人专利中所述用激光印刷机在片材表面上印刷由电子或数字法产生的图象。在该实施方案中，该片材无需含有可压花材料层。按可压花片材中所述的方法淀积粉末涂料。
现在将参照如下的实施方案对本发明作进一步的描述。如果没有另作说明，所有的量按重量百分数计。
                             实施例
实施例1
将78.7％Acryloid B-66粘合剂树脂、8％TRIBLOX PC 100电荷载体、13％颜料(购自BASF公司的K6911D)、0.2％颜料(购自ICI Colors Company的ProJet 900NP)和0.1％流动添加剂(购自Cabot公司的Cab-O-Sil TS530)掺混，制备混合物。然后将各组分放在配有Haake rheocord转矩流变仪的Baker Perkins齿轮驱动可变速双螺杆挤塑机中进行混合，并在150-225℃间的温度将其挤塑成一种混合物。将挤塑的混合物锤式粉碎，然后放在PJM IDS-2型NPK超声射流磨中磨碎。再将射流磨碎的试样筛分，收集粒度为5-30微米的材料。
将筛分后的材料(干粉末状)与0.25％流动添加剂(购自Cabot公司的Cab-O-Sil TS530)混合，然后放在Nordson牌Tribomatic II型粉末涂布系统的粉末加料斗中。在表面被一层3MTM SCOTCH-LITETM REFLECTIVE LICENSE PLATESHEETING覆盖的压花铝牌照板坯上喷晒干粉末，直到板坯的整个表面被粉末覆盖为止。然后将被粉末覆盖的板坯突起(即压花)区域与涂有粘合剂的纸(购自Minnesota Mining and Manufacturing Co.的Application Tape SCPM 3)接触，从突起区域上除去粉末，而让粉末覆盖所有平(即未压花)的区域。然后将试样放在300°F的烘箱中烘10分钟，使粉末熔化，在平的区域内形成连续的聚合物涂层。该涂层良好地粘附在片材的表面上。
实施例2
除了涂料组合物不含颜料以外，按实施例1所述的方法进行。另外，没有从片材突起区域内除去粉末，从而产生覆盖片材所有表面的透明涂层。该涂层良好地粘附于片材的表面。
实施例3
除了涂料组合物不含电荷载体以外，按实施例2所述的方法进行。所产生的涂层良好地粘附于片材的表面。
其它的实施方案记载在如下权利要求书中。
本领域中熟练技术人员可清楚地理解本发明的各种不偏离本发明的范围和精神的改进和变化。

Claims (45)

1.一种标志牌的制造方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(a)提供片材；
(b)在所述片材表面形成一系列带图象的区域和不带图象的区域；
(c)用基本上不含溶剂而含着色剂和聚合物粘合剂的组合物处理所述片材表面，使所述组合物选择性地淀积在所述片材表面不带图象的区域；
(d)熔化所述的组合物，以在所述不带图象的区域上形成连续的聚合物薄膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于它包括用基本上不含溶剂的粉状组合物处理所述的片材表面。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于它包括提供可压花的片材，并对该片材进行压花，以形成一系列带图象的区域和不带图象的区域。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于它还包括在所述带图象区域和不带图象区域上提供逆向反射片材。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括提供逆向反射片材，并在所述片材表面进行印刷，以形成一系列带图象的区域和不带图象的区域。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括在所述标志牌带图象区域和不带图象区域上配置透光保护性顶层。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于它包括用基本上不含溶剂而含聚合物粘合剂的透光组合物覆盖在所述带图象的区域和不带图象的区域，然后使所述的粘合剂熔化，在所述带图象的区域和不带图象的区域上形成透光保护性顶层。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于它包括用所述组合物对所述不带图象的区域和至少部分带图象的区域进行处理，然后从所述带图象的区域上除去所述的组合物，以将所述组合物选择性地淀积在所述片材表面上不带图象的区域。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚合物粘合剂含有丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C9烷基酯聚合物、聚乙烯缩醛、离子键聚合物或共聚物、聚酯、聚氨酯、聚脲、乙烯基树脂或它们的混合物。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的组合物还含有电荷载体。
11.一种标志牌的制造方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(a)提供可压花片材；
(b)压花所述的片材，以形成一系列带图象的区域和不带图象的区域；
(c)用基本上不含溶剂而含着色剂和聚合物粘合剂的粉状组合物处理所述片材表面，使所述组合物选择性地仅淀积在所述片材表面不带图象的区域；
(d)熔化所述的组合物，以在所述片材未压花的区域上形成连续的聚合物薄膜。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于它还包括在所述带图象的区域和不带图象的区域上配置逆向反射片材。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于它还包括在所述标志牌的带图象区域和不带图象区域上配置透光保护性顶层。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于它包括用基本上不含溶剂而含聚合物粘合剂的透光组合物覆盖在所述带图象的区域和不带图象的区域，然后使所述的粘合剂熔化，在所述带图象的区域和不带图象的区域上形成透光保护性顶层。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述的聚合物粘合剂含有丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C9烷基酯的聚合物、聚乙烯缩醛、离子键聚合物或共聚物、聚酯、聚氨酯、聚脲、乙烯基树脂或它们的混合物。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述的组合物还含有电荷载体。
17.一种标志牌的制造方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(a)提供片材；
(b)在所述片材表面形成一系列带图象的区域和不带图象的区域；
(c)用基本上不含溶剂而含聚合物粘合剂的透光组合物覆盖所述的带图象和不带图象的区域；
(d)熔化所述的粘合剂，以在所述不带图象和带图象的区域上形成透光保护性顶层。
18.一种基本上不使用溶剂的标志牌部件的制造方法，其特征在于它包括如下步骤：
(a)提供片材；
(b)在所述片材表面形成一系列带图象的区域和不带图象的区域；
(c)用基本上不含溶剂而含着色剂和聚合物粘合剂的组合物处理所述片材表面，使所述组合物选择性地淀积在所述片材表面不带图象的区域；
(d)熔化所述的组合物，以在所述不带图象的区域上形成连续的聚合物薄膜。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于加热熔化所述的粉末。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于加热加压熔化所述的粉末。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于烘焙(curing)熔化所述的粉末。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述的方法还包括在所述片材主表面上形成一系列图象的步骤。
23.如权利要求18所述的方法，其特征在于在基本上不释放溶剂的条件下完成步骤b和c。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述的保护层位于标志牌部件的最外层。
25.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述的粉末层含有聚合物粘合剂。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于所述的聚合物粘合剂含有丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C9烷基酯聚合物、聚乙烯缩醛、离子键聚合物或共聚物、聚酯、聚氨酯、聚脲、乙烯基树脂或它们的混合物。
27.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述的粉末层含有电荷载体。
28.如权利要求18所述的方法，其特征在于步骤a)包括提供逆向反射片材的步骤。
29.如权利要求18所述的方法，其特征在于该方法还包括步骤d)，它将所述的标志牌部件贴在基底上。
30.一种标志牌部件，其特征在于它包括聚合物片材和覆盖在该片材主表面上的透光熔融粉末保护层。
31.如权利要求30所述的标志牌部件，其特征在于所述的标志牌部件被粘接在基底上。
32.如权利要求30所述的标志牌部件，其特征在于所述片材的主表面上在保护层下包括一系列图象。
33.如权利要求30所述的标志牌部件，其特征在于所述的保护层位于标志牌部件的最外层。
34.如权利要求30所述的标志牌部件，其特征在于所述的熔融粉末层含有聚合物粘合剂。
35.如权利要求34所述的标志牌部件，其特征在于所述的聚合物粘合剂含有选自丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C9烷基酯聚合物、聚乙烯缩醛、离子键聚合物或共聚物、聚酯、聚氨酯、聚脲、乙烯基树脂或它们的混合物的材料。
36.如权利要求30所述的标志牌部件，其特征在于所述的熔融粉末层含有电荷载体。
37.如权利要求30所述的标志牌部件，其特征在于所述的片材是逆向反射片材。
38.一种标志牌部件的制造方法，其特征在于它包括如下步骤：
a)提供压花的标志牌部件，该部件包括具有主表面的聚合物片材，突起的压花部分构成不带图象的区域；
b)在片材的基本上整个主表面上涂覆基本上不含溶剂而含有着色剂和聚合物粘合剂的粉末；
c)从不带图象的区域内除去粉末；和
d)熔化涂覆的粉末，形成图象。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于所述的片材是逆向反射片，所述的标志牌部件包括粘接在金属基底上的逆向反射片。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于步骤b)包括将粉末涂覆在片材的整个主表面上，然后从不带图象的区域内除去粉末。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于所述的方法还包括如下步骤：
e)将粉末层涂覆在片材的主表面上，和
f)熔化粉末层，提供透光的保护层。
42.如权利要求38所述的方法，其特征在于所述的聚合物粘合剂含有选自丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C9烷基酯聚合物、聚乙烯缩醛、离子键聚合物或共聚物、聚酯、聚氨酯、聚脲、乙烯基树脂或它们的混合物的材料。
43.如权利要求38所述的方法，其特征在于所述的粉末还包括电荷载体。
44.如权利要求38所述的方法，其特征在于所述的方法在基本上不释放溶剂的条件下进行。
45.如权利要求41所述的方法，其特征在于所述的粉末层用加热、加压、烘焙中的至少一种方法熔化。
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