DE69404155T2

DE69404155T2 - Feuerfeste und retroreflektive struktur

Info

Publication number: DE69404155T2
Application number: DE69404155T
Authority: DE
Inventors: David Martin
Original assignee: Reflexite Corp
Current assignee: Reflexite Corp
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2014-09-09
Also published as: JP4010517B2; EP0717677A1; CN1073931C; JPH09504238A; US5648145A; DE69404155D1; CN1130890A; WO1995007179A1; EP0717677B1; US5888618A

Description

Hintergrund der Erfindung

Retroreflektierende Materialien werden für verschiedene Sicherheitszwecke eingesetzt. Diese Materialien sind insbesondere in der Nachtzeit nützlich, wenn die Sichtweite unter schlechten Lichtbedingungen kritisch ist. Dies ist besonders von Bedeutung für Mäntel von Feuerwehrmännern und Schutzkleidung, bei welcher die Sichtbarkeit wichtig ist. Wie auch immer, sind die Bedingungen, denen Feuerwehrleute ausgesetzt sind, äußerst rau, besonders in Bezug auf übermäßige Wärme und Temperaturbedingungen. Viele retroreflektierende Materialien werden aus Kunststoffen hergestellt, die bei Temperaturen von etwa 212º F (100º C) erweichen. Der erweichte Kunststoff in solchen Materialien beginnt zu fließen, wodurch das Material seine retroreflektierende Eigenschaft verliert.
Die Bekleidung und jeder Besatz auf Bekleidung für Feuerwehrleute muß Standards genügen, die von der Nationalen Vereinigung für Feuerschutz (NFPA) aufgestellt worden sind. Die NFPA hat in kürzlich neue, strengere Standards vorgeschlagen, mit dem Titel "Standard für Schutzkleidung für strukturierte Brandbekämpfung Nr. 531". Dieser vorgeschlagene Standard erfordert, daß das Material der äußersten Schicht des Brandbekämpfungs-Schutzanzuges einer Anzahl von Labor-Testbedingungen genügt, die die Beständigkeit gegenüber Feuer und Hitze, Fluoreszenz, Photometrie und Nahtstärke beinhalten. Bei dem Test für die Hitzebeständigkeit kommen die Testmaterialien zumindest fünf Minuten lang bei 500º F (260º C) in einen Umluftofen. Während des Tests dürfen die Materialien nicht schmelzen, sich voneinander lösen oder Feuer fangen. Bei dem Test für die Feuerbeständigkeit werden die Testmaterialien zwölf Sekunden lang der direkten Flamme eines Bunsenbrenners ausgesetzt. Während dieser Zeit darf das Testmaterial nicht mehr als vier Inch (10 cm) verkohlen, wobei es nicht tropfen oder schmelzen darf, während es der Flamme ausgesetzt ist. Weiterhin darf das Testmaterial dann, wenn die Flamme abgeschaltet worden ist, nicht mehr als zwei Sekunden nachbrennen. Eine Struktur, die diese Standards in Bezug auf die Flammenhemmung, die definiert ist als die Widerstandsfähigkeit, bei direkter Flamme Feuer zu fangen, und die Hitzebeständigkeit, die definiert ist als die Widerstandsfähigkeit gegenüber Schmelzen, Ablösung oder Feuer fangen, erfüllt, wird hier im folgenden als feuerfeste Struktur bezeichnet.
Dieser vorgeschlagene Standard fordert des weiteren, daß die Feuerwehrmäntel mit 325 Quadratinch (2097 cm²) eines den Standard erfüllenden retrofeflektierenden Streifens besetzt sein müssen. Der Streifen wird in Form von Bändern um die Ärmel herum und am untersten Ende des Mantels angebracht.
Ein Typ des retroreflektierenden Materials wird aus Reflektoren in Form von Würfelecken oder Prismen gebildet. Solche Reflektoren sind in dem U.S.- Patent 3,712,706 beschrieben, das Stamm erteilt wurde (23. Januar 1973). Allgemein werden die Prismen durch Bilden einer Matrizenform auf einer flachen Oberfläche einer Metallplatte oder einem anderen geeigneten Material hergestellt. Um die Würfelecken zu bilden, werden drei Reihen sich in gleichem Abstand schneidender V-förmiger Rillen mit einem 60º-Winkel zueinander in die flache Platte eingeprägt. Die Form wird dann verwendet, um die gewünschte Würfelecken- Anordnung in einer flachen Kunststoff-Oberfläche zu bilden. Wenn der Winkel der Rillen 70 Grad, 31 Minuten und 43,6 Sekunden beträgt, beträgt der durch den Schnittpunkt von zwei Würfelseiten gebildete Winkel (der Flächenwinkel) 90 Grad, und das auftreffende Licht wird zurück zu der Lichtquelle retroreflektiert.
Die Menge an auftreffendem Licht, das innerhalb eines von der Retroreflexionsachse abweichenden Konus zurückgesendet wird, dient als Maßstab für die Leistungsfähigkeit einer retroreflektierenden Struktur.
Eine Verzerrung der Prismastruktur wirkt sich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit aus. Des weiteren haben retroreflektierende Elemente in Form von Würfelecken eine geringe Winkelgenauigkeit, d.h., daß die Elemente nur in leuchtender Weise Licht reflektieren, das innerhalb eines schmalen, sich annähernd um seine Retroreflexionsachse konzentrierenden Winkelbereichs auftrifft. Die geringe Winkelgenauigkeit ergibt sich aus der diesen Elementen innewohnenden Natur, die triedrische Strukturen sind mit drei gegenseitig senkrechten Seitenflächen. Die Elemente sind in der Weise angeordnet, daß das zu retroreflektierende Licht auf den inneren, durch die Flächen definierten Zwischenraum auftrifft, und die Retroreflexion des auftreffenden Lichts tritt ein bei totaler innerer Reflexion des Lichts von Fläche zu Fläche des Elements. Einfallendes Licht, das im wesentlichen von der Retroreflexionsachse des Elements (das ist der Trisektor des durch die Flächen des Elements definierten inneren Zwischenraums) weggeneigt ist, trifft in einem Winkel auf die Fläche, der geringer ist als der kritische Winkel, und geht mehr durch die Seitenfläche, als daß er reflektiert wird.
Weitere Einzelheiten, die die Strukturen und die Wirkungsweise von Mikroprismen in Form von Würfelecken betreffen, können dem U.S.-Patent 3,684,348 entnommen werden, das Rowland erteilt wurde (15. August 1972), und das hier in seiner Gesamtheit durch Bezugnähme darauf einbezogen werden soll. Ein Verfahren zur Herstellung retroreflektierenden Folienmatenais ist auch in U.S.-Patent 3,689,346 offenbart, das Rowland erteilt wurde (5. September 1972) und das ebenfalls hier durch Bezugnahme darauf einbezogen werden soll. Das in dem U.S.- Patent 3,689,346 offenbarte Verfahren lehrt die Bildung von Mikroprismen in Form von Würfelecken in einer zusammenwirkend angeordneten Form. Die Prismen sind an das Folienmaterial in der Weise gebunden, daß sie eine Verbundstruktur bilden, in welcher die Wlirfelecken-Gesta[tung von einer Oberfläche des Folienmatenais vorsteht.

Zusammenfassung der Erfindung:

Es besteht ein Bedürfnis jür retroreflektierende Strukturen, die länger als fünf Minuten auf eine Temperatur von etwa 500º F (260º C) erhitzt werden können, ohne daß sich ihre feuerfesten Eigenschaften wesentlich verringern.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine feuerfeste, retroreflektierende Struktur, die eine Anordnung aus steifen, retroreflektierenden Elementen umfaßt, die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweisen. Ein transparenter Polymerfilm ist an der ersten Seite der Anordnung aus den steifen, retroreflektierenden Elementen angebracht. Eine transparente feuerfeste Polymer-Außenschicht ist an dem transparenten Polymerflim angebracht. Eine flammhemmende Schicht schließt sich unmittelbar an die zweite Seite der Anordnung aus den steifen, retroreflektierenden Elementen an. Eine feuerfeste Unterschicht ist an der flammhemmenden Schicht angebracht. Der transparente Polymerfilm kann durch die Anordnung aus steifen, retroreflektierenden Elementen und die flammhemmende Schicht an die feuerfeste Unterschicht gebunden sein.
Ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten, retroreflektierenden Struktur umfaßt die Schritte des Bereitstellens eines transparenten feuerfesten Polymerfilms. Ein transparenter Polymerflim wird auf den transparenten feuerfesten Polymerflim aufgebracht. Ein polymerisierbares Material wird in einer geeigneten Form polymerisiert, um eine retroreflektierende Anordnung aus steifen Elementen zu bilden, die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist. Die erste Seite der retroreflektierenden Anordnung wird auf die transparente polymere Schicht aufgebracht. Eine flammhemmende Schicht wird so angebracht, daß sie sich an die zweite Seite der steifen, retroreflektierenden Anordnung anschließt. Eine feuerfeste Unterschicht wird auf die flammhemmende Schicht aufgebracht und bildet dadurch eine feuerfeste, retroreflektierende Struktur. Der transparente Polymerfilm wird durch die Anordnung retroreflektierender Elemente und die flammhemmende Schicht an die feuerfeste Unterschicht gebunden.
Diese Erfindung beinhaltet viele Vorteile. Ein Vorteil besteht darin, daß herkömmliche farbige transparente Vinylkunststoffe als retroreflektierendes Substrat verwendet werden können, und die retroreflektierende Struktur dennoch das vorgeschlagene 500º F (260º C)- Beanspruchungs-Erfordernis erfüllen kann, ohne zu schmelzen, zu tropfen oder so viel Wärmeenergie zu halten, daß einem Feuerwehrmann ein schwerwiegender Brand zugefügt wird. Der Aufbau der retroreflektierenden Struktur vermindert die Masse des Vinylthermoplasten ausreichend, um das der Hitze ausgesetzt sein des Vinyls während des 500º F (260º C) zu minimieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Streifen einen wesentlichen Teil seiner retroreflektierenden Eigenschaft beibehält, nachdem er einer Temperatur von 425-450º F (218-232º C) ausgesetzt worden ist. Des weiteren ist die Oberfläche der Struktur beständig gegenüber Lösungsmitteln und Befeuchten und kann leicht gereinigt werden, um Ruß und Schmutz zu entfernen, wobei die Struktur ihre Fähigkeit zur Retroreflexion beibehält.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1A stellt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen retroreflektierenden Struktur dar.
Figur 1B stellt eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen retroreflektierenden Struktur dar.
Figur 2 stellt einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen retroreflektierenden Struktur mit einer retroreflektierenden Beschichtung dar.
Figur 3 stellt einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen retroreflektierenden Struktur mit einer retroreflektierenden Beschichtung dar.
Die Figuren 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F und 4G stellen Querschnittsansichten eines Verfahrens zur Herstellung retroreflektierender Strukturen an verschiedenen Punkten dar, wobei dies eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Merkmale und andere Einzelheiten des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und in den Ansprüchen dargelegt. Die in unterschiedlichen Figuren eingeführten gleichen Ziffern bezeichnen den gleichen Gegenstand. Es versteht sich, daß die speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsformen zur Veranschaulichung dargestellt werden und nicht zur Beschränkung der Erfindung. Die grundsätzlichen Merkmale dieser Erfindung können in verschiedenen Ausführungsformen eingesetzt werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Alle Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Figur 1A im Querschnitt gezeigt, stellt die retroreflektierende Struktur 10 dar. Die retroreflektierende Struktur 10 wird aus einer Außenschicht 12 gebildet, mit, interalia den folgenden Eigenschaften, die in einem feuerfesten Polymer beinhaltet sind, das nicht wesentlich verkohlt, schmilzt oder Feuer fängt, wenn es zumindest fünf Minuten lang einer Temperatur von 500º F (260º C) in heißer Luft ausgesetzt wird. Weiterhin brennt die Außenschicht 12 nicht wesentlich, wenn sie einer direkten Flamme ausgesetzt wird, wie von dem NFPA Standard 531 gefordert. Die Außenschicht 12 stellt eine gegen Abrieb, Schmutz und Lösungsmittel widerstandsfähige Oberfläche für die retroreflektierende Struktur 10 dar, die für sichtbares Licht durchlässig ist, ohne die reflektierende oder optische Leistungsfähigkeit zu verringern. Die Außenschicht 12 stellt eine Oberfläche bereit, die leicht von Ruß, Schmutz, Lösungsmitteln, Farben, etc. gereinigt werden kann, solche Materialien eingeschlossen, die als von Bekleidung untilgbar angesehen werden. Typischerweise wird die Außenschicht leicht durch wischen mit einem Gewebe, Spülen mit Wasser oder Waschen mit einer milden Seife und Wasser gereinigt. Zusätzlich ermöglicht die Außenschicht 12 der retroreflektierenden Struktur, ihre retroreflektierende Eigenschaft im wesentlichen vollständig zu erhalten, wenn sie mit Wassertröpfchen besprüht oder mit einem Sprühregen bedeckt wird. Weiterhin beseitigt die Außenschicht 12 im wesentlichen die Migration von fluoreszierendem Farbstoff von der retroreflektierenden Struktur 10 und vermindert die Reibungs- und Hafteigenschaften, die plastifiziertem Vinyl zu eigen sind.
Die Außenschicht 12 besteht aus einem geeigneten Polymer, das vernetzt ist und bei einer Temperatur verkohlt, die höher liegt als bei einem Vinylkunststoff. Alternativ kann die Außenschicht 12 aus einem Copolymer bestehen. Diese Polymere umfassen Polyamid, Polyester, Polyacryl, Polyurethan oder andere durch UV-Strahlen venetzte Beschichtungen, die polymerisieren und vernetzen. Das Polymer ist im wesentlichen so flexibel wie die anderen Schichten, die in der retroreflektierenden Struktur enthalten sind. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Polymer aus einem transparenten Polyurethanfilm, erhältlich von Sancor Corp. unter der Markenbezeichnung Sancor 815.
Die Außenschicht 12 kann eine Dicke im Bereich von etwa 0.0001 bis 0.0004 Inch (0.00025 bis 0.001 cm) aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke in einem Bereich von etwa 0.0002 bis 0.0003 Inch (0.0005 bis 0.00076 cm). Die ausgewählte Dicke ist abhangig von der Herstellungsweise, dem Polmer und den für die retroreflektierende Struktur gewünschten feuerfesten Eigenschaften.
Die Außenschicht 12 und der transparente Film 14 sind miteinander verbunden. Der transparente Film 14 kann aus einem transparenten thermoplastischen Vinylkunststoff-Film bestehen, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Urethanfilme, etc., die dehnbar und flexibel sind. Der transparente Film 14 ist durchlässig für sichtbares Licht und kann entweder durchsichtig oder farbig sein. Geeignete Farben umfassen fluoreszierendes Orange, Gelb etc.. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der transparente Film fluoreszierendes Limonengrün als Farbe auf. Ein Beispiel eines geeigneten transparenten Films stellt ein Polyvinylchloridfilm dar, wie er erhältlich ist von der Renoliot Corp. unter der Markenbezeichnung Renoliot H1W- Serie. Die Außenschicht 12 und der transparente Film 14 können mittels vieler geeigneter Techniken miteinander verbunden werden, wie durch Klebemittel, Ultraschallschweißen, direktes Gießen auf die Außenschicht, etc..
Der transparente Film 14 kann eine Dicke im Bereich von etwa 0.003 bis 0.02 Inch (0.0076 bis 0.051 cm) aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke im Bereich von etwa 0.006 bis 0.01 lnch (0.015 bis 0.025 cm). Die ausgewählte Dicke ist abhängig von der Herstellungsweise, dem ausgewählten Thermoplasten und den für die retroreflektierende Struktur gewünschten Eigenschaften.
Die retroreflektierende Anordnung 16 stellt ein optisches Element dar, das aus retroreflektierenden Prismen in Form von Würfelecken bestehen kann. Andere retroreflektierende Anordnungen umfassen Fresnel-Linsen und Glaskügelchen. Die retroreflektierende Anordnung 16 weist eine erste Seite 18 und eine zweite Seite 20 auf.
Die retroreflektierende Anordnung 16 kann aus einem transparenten Polymer gebildet sein, das ausgewählt ist aus einer großen Vielzahl von Polymeren, die als steif oder hart eingestuft werden. Diese Polymere umfassen die Polymere des Urethans, der Acrylsäureester, der harten Epoxyacrylate, etc.. Weitere Polymere umfassen Polycarbonate, Polyester, Polynitrile, Polyolefine, acrylierte Silane und Urethanacrylate. Die retroreflektierende Anordnung 16 wird mittels eines geeigneten Absetzungsverfahrens angebracht, wie durch UV-Licht, einem Klebemittel, Hochfrequenz-Schweißen oder einem Elektronenstrahl.
Vorzugsweise wird das Polymer in einer Form gegossen, um eine Anordnung steifer retroreflektierender Elemente aus einem Monomer oder einem Oligomer zu bilden, wobei die Polymerisation durch ultraviolette Strahlen ausgelöst wird. Der transparente Film 14 stellt für die retroreflektierende Anordnung 16 ein transparentes Substrat bereit, das eine glatte Oberfläche schafft, auf welcher die retroreflektierende Anordnung 16 angebracht wird.
Die Dicke der retroreflektierenden Anordnung 16 in der Vertiefung 23, wo die Kanten 22 der Würfelseiten sich schneiden, ist dünn genug, daß die nicht ausdehnbare Prismen-Anordnung 16 brechen und sich entlang der Vertiefüng 23 spalten kann, wenn eine kleinste Kraft auf die retroreflektierende Struktur 10 angewendet wird. Dies erlaubt der retroreflektierenden Struktur 10, sich merklich zu biegen, während den Elementen der retroreflektierenden Anordnung ermöglicht wird, daß sie bezogen auf den transparenten Film 14, wo die retroreflektierende Anordnung 16 angebracht ist, in ihrer Position verbleiben, wobei die Retroreflexion nicht wesentlich verzerrt wird, wodurch die retroreflektierenden Eigenschaften der retroreflektierenden Struktur 10 deutlich aufrechterhalten werden.
Die retroreflektierenden Elemente in Form von Würfelecken-Prismen können eine Länge entlang jeder der Würfelseiten-Kanten 22 im Bereich von etwa 0.003 bis 0.006 Inch (0.0076 bis 0.015 cm) aufweisen. In einer Ausführungsform weist jede Würfelseiten-Kante 22 eine Länge von etwa 0.0049 lnch (0.012 cm) auf.
An die zweite Seite der retroreflektierenden Anordnung 16 schließt sich unmittelbar eine flammhemmende Schicht 24 an, wobei ein Luftraum 25 dazwischen angeordnet ist. Der Luftzwischenraum 25 wird als offener Abdichtungsbereich betrachtet. Die flammhemmende Schicht 24 besteht aus einem geeigneten Material, das genügend flammhemmendes Mittel enthält, um die Entflammbarkeit der retroreflektierenden Struktur 10 zu verringern. Typischerweise besteht die flammhemmende Schicht aus einer Träger-Grundlage, wie einem Kleber auf Kautschukbasis. Ein bevorzugter Kleber ist Bostik 4050, erhältlich von der Bostik Corp., und einc flammhemmende Zusammensetzung, wie beispielsweise eine bromierte flammhemmende Verbindung. Eine solche bromierte Substanz ist erhältlich von der Great Lakes Corp. unter der Markenbezeichnung Great Lakes DE-83R . In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die flammhemmende Schicht aus etwa 60.23% Bostik 4050, 31.32% Great Lakes DE-83R und 8.45% Xylol. Die Dicke der flammhemmenden Schicht 24 kann im Bereich von etwa 0.0002 bis 0.004 Inch (0.0005 bis 0.01 cm) liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke im Bereich von etwa 0.002 bis 0.0022 Inch (0.0051 bis 0.0056 cm). Die ausgewählte Dicke hängt ab von dem Herstellungsverfahren, dem ausgewählten flammhemmenden Mittel zusammen mit der Träger-Grundlage, wie beispielsweise dem Kautschukkleber, und den Eigenschaften, die für die retroreflektierende Struktur erforderlich sind.
Die Unterschicht 26 besteht aus einem feuerfesten Material. Dieses Material kann ein Polymer, wie beispielsweise ein Polyamid, oder eine Glasfaser enthalten. Andere geeignete Materialien schließen ein glasfaserverstärktes Vinylgitter oder -gewebe, laminierte Vinyle oder andere vergleichbare Unterlagen ein. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Unterschicht 26 aus einem feuerfesten, glasfaserverstärkten Vinylgewebe, das von der Cooley Corporation, Modell Nr. FT-12-U, erhältlich ist.
Die Unterschicht 26 kann eine Dicke im Bereich von etwa 0.003 bis 0.005 Inch (0.0076 bis 0.013 cm) aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke etwa 0.004 Inch (0.01 cm). Die ausgewählte Dicke ist abhängig von dem Herstellungsverfahren, dem ausgewählten Polymer und den für die retroreflektierende Struktur gewünschten Eigenschaften.
Die Unterschicht 26 ist über die retroreflektierende Anordnung 16 und die flammhemmende Schicht 24 am Punkt 27 an den transparenten Film 14 gebunden. Wie in der Draufsicht auf die retroreflektierende Struktur 10 in Figur 1B gezeigt, kann in der retroreflektierenden Struktur 10 ein Gittermuster mittels einer Form ausgebildet sein, die ein Spiegelbild des Gittermusters aufweist. Während ein Druck auf die retroreflektierende Struktur 10 ausgeübt wird, wird die Struktur einer geeigneten Energiequelle, wie ultraviolettem Licht, Wärme oder cinem Elektronenstrahl ausgesetzt. Der Teil der retroreflektierenden Struktur, der nicht zwischen der transparenten Schicht 14 und der Unterschicht 26 gebunden ist, bildet einen Luftraum 25 zwischen der retroreflektierenden Anordnung 16 und der flammhemmenden Schicht 24. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Gitterlinien einen Abstand von etwa einem halben Inch (1.25 cm) oder einem Inch (2.5 cm) voneinander auf und haben eine Breite im Bereich von etwa einem sechzehntel bis einem achtel Inch (0.16-0.32 cm). Die Linien 31 des Gittermusters 28 sind im Vergleich zu dem Rest der retroreflektierenden Struktur 10 deutlich nichtreflektierend.
Figur 2 erläutert ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel Die Struktur von Figur 2 weist viele der Elemente von Figur 1 auf, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Ziffern bezeichnet werden.
Der transparente Film 14 mit der retroreflektierenden Anordnung 16 kann auf den transparenten Film 14 mit einem transparenten Klebemittel 29 laminiert werden. Das transparente Klebemittel 29 stellt eine klebende Beschichtung bereit, die an den transparenten Film 14 bindet, und stellt eine Vernetzung bereit, die die retroreflektierende Anordnung 16 verankert. Das transparente Klebemittel stellt einen Schutz gegen jegliche in der retroreflektierenden Struktur 10 vorhandene Weichmacher dar, die von Oligomeren, die nicht Weichmacher-resistent sind, abwandern könnten, wie beispielsweise dem transparenten Film 14. Weichmacher können einen ungünstigen Einfluß auf den Langzeit-Glanz und die Stabilität der retroreflektierenden Anordnung 16 ausüben. Alternativ kann die retroreflektierende Anordnung 16 in einem Schritt direkt auf den transparenten Vinylfilm 14 gegossen werden.
Wenn das transparente Klebemittel 29 verwendet wird, um die flammhemmende Schicht 24 an der zweiten Seite 20 der retroreflektierenden Anordnung anzubringen, kann das transparente Klebemittel 29 das Naßwerden der Oberfläche der zweiten Seite 22 der retroreflektierenden Anordnung 16 bewirken, dabei die Luft-Grenzfläche zerstören und die Fähigkeit der Anordnung zum Retroreflektieren nehmen. Daraus folgt, daß die retroreflektierende Beschichtung 33 auf der Oberfläche der zweiten Seite 20 angeordnet wird. Typischerweise wird die retroreflektierende Beschichtung durch Zerstäuben von Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold oder durch Vakuummetallisierung gebildet. Alternativ können Metallacke, dielektrische Beschichtungen und andere spiegelnde Beschichtungsmaterialien verwendet werden.
Figur 3 veranschaulicht ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Die Struktur von Figur 3 weist viele der Elemente von Figur 1 auf, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Ziffern bezeichnet werden.
Die flammhemmende Schicht 24, wie in Figur 1 beschrieben, kann ein Verbund von zwei oder mehr Schichten sein. In Figur 3 ist die flammhemmende Schicht aus einer ersten Schicht 30, die an die retroreflektierende Anordnung 16 angebracht ist, einer zweiten Schicht 32, die an die erste Schicht 30 angebracht ist und einer dritten Schicht 34, die an die zweite Schicht 32 angebracht ist, zusammengesetzt. Die erste Schicht 30 besteht aus einem geeigneten Material, das ausreichend flammhemmendes Mittel enthält, um die Entflammbarkeit der retroreflektierenden Struktur 10 zu reduzieren. Die erste Schicht 30 kann einen Kleber auf Kautschukbasis enthalten, mit einer flammhemmenden Zusammensetzung, wie weiter oben als flammhemmende Schicht 24 beschrieben. Die Dicke der ersten Schicht 30 liegt im Bereich von etwa 0.0004 bis 0.0006 Inch (0.001 bis 0.0015 cm). In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke etwa 0.0007 Inch (0.0018 cm). Die ausgewählte Dicke ist abhängig von dem Herstellungsverfahren, der Kombination aus dem flammhemmenden Mittel und der diese tragenden Unterlage und den Eigenschaften, die fur die retroreflektierende Struktur erforderlich sind.
Die zweite Schicht 32 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, um einen Strukturträger mit darin eingebettetem flammhemmenden Mittel bereitzustellen. In einer Ausführungsform besteht der Thermoplast aus Trikresylphosphatpolyvinylchlorid. Die Dicke der zweiten Schicht 32 liegt im Bereich von etwa 0.005 bis 0.015 Inch (0.013 bis 0.038 cm), mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0.01 Inch (0.025 cm).
Die dritte Schicht 34 entspricht in Bezug auf die Zusammensetzung und Größe der ersten Schicht 30. In einer Ausführungsform enthält die dritte Schicht den Kleber Bostik 4050 auf Kautschukbasis mit einem bromierten flammhemmenden Mittel mit einer Dicke von etwa 0.0007 Inch (0.0018cm).
Die retroreflektierende Struktur kann an einem geeigneten Bekleidungsartikel, wie einem Feuerwehrmantel oder an einer anderen Struktur, wie einem Feuerwehrhelm oder einem Lufttank, in an sich bekannter Weise angebracht sein. Die retroreflektierende Struktur kann zum Beispiel durch ein weichmacherresistentes Klebemittel, das wärmeaktiviert oder druckempfindlich ist, angebracht sein. Alternativ kann es auf die Kleidung aufgenäht sein.
In den Figuren 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F und 4G ist ein Verfahren zur Bildung eines Ausführungsbeispiels einer feuerfesten retroreflektierenden Struktur 10 an verschiedenen Punkten während des Verfahrens zur Bildung der Struktur dargestellt. In Figur 4A wird der Trägerfilm 36 an der Außenschicht 12 angebracht, um der Außenschicht 12 während der Bildung der retroreflektierenden Struktur Stabilität zu verleihen. Der Trägerfilm kann aus Polyester, Polyamid oder jedem anderen Polymer gebildet werden, das deutlich nicht-dehnbar ist, und wird auf die andere Seite der Außenschicht 12 durch ein für den Trägerflim geeignetes Klebemittel 38, wie beispielsweise Q2-7406, erhältlich von Dow Chemical Co., aufgetragen. Der Trägerfilm 36 und das Klebemittel 38 für den Trägerflim sind durch geeignete Mittel unter Ausbildung der retroreflektierenden Struktur 10 von der Außenschicht entfernbar. Der Trägerfilm 36 hilft ein Dehnen während der Beschichtung zu verhindern und minimiert die Empfindlichkeit der Orientierung der retroreflektierenden Struktur 10 beim Gießen und Abziehen von der Form. Das Klebemittel des Trägerfilms kann ein kurzzeitig klebendes Mittel sein, das thermisch stabil ist gegenüber Zersetzung, wenn es den Temperaturen ausgesetzt ist, die während der Bildung der retroreflektierenden Struktur anzutreffen sind. In einer Ausführungsform weist das Klebemittel des Trägerfilms eine Stärke im Bereich von etwa 180 bis 220 g auf, wenn es einem Ablösetest unterworfen wird. In Figur 4B beinhaltet das Verfahren das Auftragen des transparenten Films 14 auf die Außenschicht 12 durch Bindung mit einem Klebemittel, Ultraschallschweißen oder durch direktes Gießen auf die Außenschicht.
In Figur 4C wird die retroreflektierende Anordnung 16 durch Gießen auf den transparenten Film 14 gebildet. Die retroreflektierende Anordnung weist eine erste Seite 18 und eine zweite Seite 20 auf. Die retroreflektierende Anordnung 16 wird aus einem Polymer, wie beispielsweise Polyacryl gebildet. Die retroreflektierende Anordnung weist im wesentlichen dieselbe Form und Größe auf, wie in Figur 1 beschrieben. Alternativ wird die erste Seite 18 der retroreflektierenden Anordnung 16 auf den transparenten Film 14 durch geeignete Absetzungsverfahren aufgetragen. Ein transparenter Kleber 29, wie beispielsweise Bostik 7650, kann zwischen dem transparenten Film 14 und der retroreflektierenden Anordnung 16 aufgetragen werden.
In Figur 4D wird die flammhemmende Schicht 24 auf die Unterschicht 26 zur Bildung der Unterschichtstruktur aufgetragen. Der flammhemmenden Schicht wird das Vernetzen ermöglicht, wenn sie eine flammhemmende Schicht mit einem Kleber auf Kautschukbasis darstellt, wie weiter oben beschrieben. Die feuerfeste polymere Unterschicht 26, wie beispielsweise Cooley FT-12-U, kann bei 230º F (1100 C) auf der flammhemmenden Schicht wärmeverschmolzen werden.
In Figur 4E wird die flammhemmende Schicht 24 benachbart zu der retroreflektierenden Anordnung 16 angeordnet. Ein Luft-Zwischenraum 25 wird zwischen der retroreflektierenden Anordnung 16 und der flammhemmenden Schicht 24 gebildet, wo die transparente Schicht 14 nicht an die Unterschicht 26 gebunden ist. In Figur 4F werden die transparente Schicht 14 und die Unterschicht 26 an den Punkten 27 miteinander verbunden, indem sie unter Anwendung von Druck in eine Form eingebracht werden, die ein Gittermuster aufweist, und die Punkte 27 zur Bildung der Bindung Wärme, ultraviolettem Licht, etc. ausgesetzt werden. Der Luft- Zwischenraum 25 wird dort zwischen der retroreflektierenden Anordnung 16 und der flammhemmenden Schicht 24 gebildet, wo die transparente Schicht 14 nicht an die Unterschicht 26 gebunden ist. In Figur 4G können der Trägerflim 36 und das Klebemittel 38 des Trägerfilms durch Ablösen oder andere geeignete Verfahren von der retroreflektierenden Anordnung unter Ausbildung einer feuerfesten retroreflektierenden Struktur entfernt werden.

Beispiel 1:

Die feuerfeste retroreflektierende Struktur 10 wurde aus einer harten Polyurethan- Außenschicht mit einer Dicke von 0.003 Inch (0.0076 cm) unter Verwendung von Sancor 815 gebildet. Eine transparente Filmschicht wurde an der Außenschicht angebracht. Der Film wurde aus einem transparenten limonellenfarbigen Polyvinylchloridfilm hergestellt. Der Film bestand aus Renoliot H1W und wies eine Dicke von 0.006 Inch (0.015 cm) auf.
Die retroreflekierende Anordnung mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite war zusammengesetzt aus einem transparenten, UV-vernetzten Polyurethan. Die Prismen weisen eine Seitenlänge von 0.0049 Inch (0.012 cm) auf. Eine flammhemmende Schicht wurde unmittelbar an die zweite Seite der retroreflektierenden Anordnung anschließend angeordnet.
Die flammhemmende Schicht bestand aus 60.23% des Klebers auf Kautschukbasis, Bostik 4050, 31.32% eines bromierten flammhemmenden Mittels, Great Lakes DE-83R , und 8.45% Xylol. Die flammhemmende Schicht, die sich benachbart zu der zweiten Seite der retroreflektierenden Anordnung befand, wies eine Dicke von 0.0022 Inch (0.0056 cm) auf. Die Unterschicht bestand aus einem glasfaserverstärkten Vinylfilm, Cooley FT-12-U, und wies eine Dicke von 0.01 Inch (0.025 cm) auf.
Proben der feuerfesten retroreflektierenden Struktur mit einer Größe von zwei mal zwölf Inch (5.1 mal 30.5 cm) wurden hinsichtlich der Flammhemmung und dem Bewahren der retroreflektierenden Eigenschaft bei einer spezifischen Intensität pro Flächeneinheit bei Orientierungen von 0 und 90º getestet. Die limonellenfarbigen Proben wurden unter den im vorgeschlagenen NFPA Standard für Schutzkleidung für strukturierte Brandbekämpfung Nr. 531 angegebenen Verfahren getestet. Die Proben wurden auf ihre retroreflektierende Eigenschaft getestet, nachdem sie in einem Umluftofen fünf Minuten lang verschiedenen Temperaturen zwischen 325 und 500º F (163 und 260º C) ausgesetzt wurden. Nach jedem Versuch wurden überprüft: Farbe, Festigkeit des in einer beständigen Dehnung gehaltenen Streifens in Prozent gegenüber einer Kontrollprobe, die nicht dem Erhitzen ausgesetzt wurde, Tropfen und Oberflächenklebrigkeit. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. TABELLE 1
* Spezifische Intensität pro Flächeneinheit in Candela/Lux/m², gemessen jeweils bei 0º und 90º.
Es wurde kein Tropfen oder eine Oberflächenklebrigkeit festgestellt. Bei einem Nachbrenntest wurden 1.4 bis 1.8 Sekunden gemessen. Ein Durchbrennen von 1.5 Inch (3.81 cm) wurde gemessen. Es wurde kein Nachglühen festgestellt. Die Ausdehnung des verkohlten Bereichs betrug 0.375 Inch (0.95 cm).

Beispiel 2:

Proben der feuerfesten retroreflektierenden Struktur mit einer Größe von zwei mal zwölf Inch (5.1 mal 30.5 cm) wurden auch unter den britischen Flammentest-Standards prEN 532 (1993) auf ihre Entflammbarkeit getestet, wobei die Proben 10 Sekunden lang den Flammen ausgesetzt wurden. Die Ergebnisse wurden im Vergleich zu den Anforderungen von Paragraph 6.1 für die Flammenausbreitung der pren 469 "Schutzkleidung für Feuerwehrmänner" (Version von Juni 1992) bewertet. Fünf Muster von zwei mal zwölf Inch (5.1 mal 30.5 cm) wurden getestet. Die retroreflektierenden Proben wurden in fünf Durchgängen nach ISO 6330 bei 60º C gewaschen und anschließend vor der Durchführung der Versuche im Trockner getrocknet. Die Proben wurden auf die Aktivierung von unsichtbarer Fluoreszenzstrahlung untersucht, nachdem sie in einem Umluftofen fünf Minuten lang verschiedenen Temperaturen im Bereich von 325 bis 500º F (163 bis 260º C) ausgesetzt waren. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 3 wiedergegeben. TABELLE 2 FLUORESZENZ TABELLE 3
Es wurde kein Brennen der Kanten, keine Lochbildung durch die Flamme, brennende oder geschmolzene Trümmer oder nachglühende Flächen beobachtet. Bei einem Nachbrenntest wurden im Durchschnitt 0.5 Sekunden gemessen. Es konnte kein Nachglühen gemessen werden.
Die Proben erfüllten den britischen Standard, der fordert, daß die Muster kein Brennen an der Spitze oder den Seitenkanten, keine Lochbildung oder brennende oder geschmolzene Trümmer zeigen dürfen. Der Mittelwert soll beim Nachbrenntest weniger oder gleich zwei Sekunden betragen und der Mittelwert beim Nachglühen soll weniger oder gleich zwei Sekunden betragen. Alle Testproben erfüllten den britischen Standard.

Äquivalente

Fachleute werden viele Äquivalente zu speziellen Ausführungsformen der Erfindung, die speziell hier beschrieben worden sind, erkennen oder in der Lage sein, diese nur durch routinemäßiges Experimentieren zu ermitteln. Solche Äquivalente sollen vom Schutzbereich der Ansprüche mitumfaßt sein.

Claims

1. Feuerfeste, retroreflektierende Struktur mit einer Anordnung von Elementen, die folgendes umfaßt:

a) eine Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite;

b) einen transparenten polymeren Film wie einen Vinylfilm, der an der ersten Seite der Anordnung aus den steifen retroreflektierenden Elementen angebracht ist;

c) eine transparente feuerfeste Polymer-Außenschicht wie einen vernetzten Polyurethanfilm, der an dem transparenten polymeren Film angebracht ist;

d) eine flammhemmende Schicht, die an der zweiten Seite der Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen angebracht ist; und

e) eine feuerfeste Unterschicht, die an der flammhemmenden Schicht angebracht ist.

2. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der der transparente polymere Film durch die Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen und die flammhemmende Schicht an die feuerfeste Unterschicht gebunden ist.

3. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der der Vinylfilm Polyvinylchlorid ist, das wahlweise ein farbgebendes Mittel, zum Beispiel Kalk in Farbe enthält.

4. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der die Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen aus Material gebildet ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die harte Epoxypolyacrylate, Urethane, Polynitrile, Polycarbonate, Polyester und Polyolefin umfaßt, oder aus einem Copolymer gebildet ist.

5. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der die flammhemmende Schicht ein bromiertes flammhemmendes Mittel enthält oder ein Gemisch aus einem bromierten flammhemmenden Mittel und einem Klebmittel enthält.

6. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der die feuerfeste Unterschicht ein Polyamidfilm oder ein glasfaserverstärkter Vinylfilm ist.

7. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der eine metallisierte reflektierende Schicht aus einem Metall gebildet worden ist, das aus einer Aluminium, Kupfer, Silber und Gold umfassenden Gruppe ausgewählt ist und das auf die zweite Seite der steifen retroreflektierenden Anordnung niedergeschlagen worden ist.

8. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 7, bei der die metallisierte reflektierende Schicht durch ein Klebmittel an die flammhemmende Schicht gebunden ist.

9. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der der transparente polymere Film und die Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen durch ein Klebmittel angebracht sind.

10. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der die Oberfläche der transparenten feuerfesten Polymer-Außenschicht leicht gereinigt werden kann.

11. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 1, bei der die Struktur im wesentlichen ihr gesamtes Retroreflektionsvermögen beibehält, wenn sie mit Wassertropfen besprüht wird.

12. Eine feuerfeste retroreflektierende Struktur, die folgendes umfaßt:

b) einen transparenten polymeren Film, der an der ersten Seite der Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen angebracht ist;

c) eine transparente feuerfeste Polymer-Außenschicht, die an dem transparenten polymeren Film angebracht ist;

d) eine erste flammhemmende Schicht, die an der zweiten Seite der Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen angebracht ist;

e) eine zweite flammhemmende Schicht, die an der ersten flammhemmenden Schicht angebracht ist;

g) eine dritte flammhemmende Schicht, die an der zweiten flammhemmenden Schicht angebracht ist; und

h) eine feuerfeste Polymer-Unterschicht, die an der dritten flammhemmenden Schicht angebracht ist.

13. Die retroreflektierende Struktur nach Anspruch 12, bei der die erste flammhemmende Schicht ein bromiertes flammhemmendes Mittel umfaßt, das in einem Klebmittelfilm auf Gummibasis enthalten ist, oder bei der sowohl die erste als auch die dritte flammhemmende Schicht ein bromiertes flammhemmendes Mittel umfaßt, das in einem Klebmittelfilm auf Gummibasis enthalten ist, und wahlweise die zweite flammhemmende Schicht Trikresylphosphat in einem Polyvinylchloridfilm enthält.

14. Eine retroreflektierende Struktur mit einem transparenten polymeren Film und einer Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei der transparente polymere Film an der ersten Seite der Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen angebracht ist, wobei eine transparente feuerfeste Polymer-Außenschicht an dem transparenten polymeren Film angebracht ist und eine flammhemmende Schicht an der zweiten Seite der Anordnung aus steifen retroreflektierenden Elementen angebracht ist, und eine feuerfeste Polymer-Unterschicht an der flammhemmenden Schicht angebracht ist, wodurch die transparente feuerfeste Polymer-Außenschicht, die flammhemmende Schicht und die feuerfeste Unterschicht ausreichend sind, um signifikantes Verkohlen, Schmelzen und Entzünden der retroreflektierenden Struktur zu verhindern, wenn die Struktur einer Temperatur von etwa 500ºF (260ºC) über wenigstens fünf Minuten ausgesetzt wird.

15. Ein Verfahren zum Herstellen einer feuerfesten retroreflektierenden Struktur, das die Schritte umfaßt,

a) ein transparenter feuerfester Polymerfilm bereitgestellt wird;

b) ein transparenter polymerer Film auf den transparenten feuerfesten Polymerfilm aufgebracht wird;

c) ein polymerisierbares Material in einer geeigneten Form polymerisiert wird, um eine retroreflektierende Anordnung aus steifen Elementen zu bilden, die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist;

d) die erste Seite der retroreflektierenden Anordnung auf die transparente polymere Schicht aufgebracht wird;

e) eine feuerfeste Polymer-Unterschicht bereitgestellt wird und

f) eine flammhemmende Schicht auf die feuerfeste Polymer-Unterschicht aufgebracht wird und

g) die flammhemmende Schicht an der zweiten Seite der retroreflektierenden Anordnung angebracht wird, um dadurch eine feuerfeste retroreflektierende Struktur zu bilden,

wobei wahlweise ein Teil der Unterschicht nach dem Schritt g) an den transparenten polymeren Film durch die retroreflektierende Anordnung und die feuerfeste Polymer-Unterschicht gebunden wird.

16. Das Verfahren nach Anspruch 15, bei dem eine Klebmittelbeschichtung zwischen den Schritten b) und c) auf den transparenten polymeren Film aufgebracht wird.

17. Das Verfahren nach Anspruch 15, bei dem eine Metallisierungsschicht zwischen den Schritten d) und e) auf die zweite Seite der retroreflektierenden Anordnung aufgebracht wird und wahlweise ein Klebmittel zwischen den Schritten f) und g) auf die Metallisierungsschicht aufgebracht wird.