열성형가능 3차원 역반사 아티클 및 그 제조 방법(THERMOFORMABLE THREE DIMENSIONAL RETROREFLECTIVE ARTICLE AND METHOD OF MANUFACTURE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2011-0087294
(43) 공개일자 2011년08월02일
(51) Int. Cl.

G02B 5/128 (2006.01) B32B 3/08 (2006.01)
B32B 5/16 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-7011331
(22) 출원일자(국제출원일자) 2009년11월17일
심사청구일자 없음
(85) 번역문제출일자 2011년05월18일
(86) 국제출원번호 PCT/US2009/064734
(87) 국제공개번호 WO 2010/059600
국제공개일자 2010년05월27일
(30) 우선권주장
61/115,567 2008년11월18일 미국(US)
(71) 출원인
애버리 데니슨 코포레이션
미합중국 캘리포니아주 91103 파사데나 노스 오랜
지 그로우브 블러바드 150
(72) 발명자
해닝톤 마이클 이
미합중국 오하이오주 44057 매디슨 턴베리 드라이
브 5110
(74) 대리인
하영욱
전체 청구항 수 : 총 30 항
(54) 열성형가능 3차원 역반사 아티클 및 그 제조 방법
(57) 요 약
적어도 200룩스의 반사율을 가진 외면을 갖는 3차원 역반사 아티클, 및 열성형가능 라미네이트로부터 그러한 아
티클을 제작하는 방법이 제공된다. 상기 라미네이트는 열성형가능 플라스틱 시트재의 베이스층, 및 고밀도 배열
로 구성되어 역반사율을 향상시키기 위해 그 바닥측 상에 은도금을 한 마이크로비드층을 포함한다. 마이크로비드
는 반사율을 더욱 향상시키기 위해 인광성 안료를 포함할 수 있는 열성형가능 쿠션 코트에 의해 베이스층의 외면
에 부착된다. 투명하고 열성형가능 시트재의 보호층을 오버라잉하여 마이크로비드층과 접촉될 수 있다. 라미네이
트는 가열되어 적어도 대략 200룩스의 반사율을 가진 캡슐화된 비드 역반사면과 미리 선택된 형상을 가진 셀프
서포팅 3차원 아티클로 열성형된다. 열성형 스텝은 마이크로비드와 투명한 시트재 사이의 접촉에 의해 생성된 역
반사 비드 스폿이 마이크로비드에 의해 생성된 역반사율의 오버라인 존에 의해 효과적으로 시각적으로 상쇄되도
록 결과적인 역반사면에서 충분한 비평면성을 부과한다.
대 표 도
공개특허 10-2011-0087294
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특허청구의 범위
청구항 1
고강도 역반사 외면을 가진 3차원 아티클의 제조 방법으로서:
열성형가능 플라스틱 시트재의 베이스층에 고밀도 배열로 복수의 역반사 마이크로비드를 부착하는 스텝;
상기 베이스층에 부착된 역반사 마이크로비드와 접촉하는 투명하고 열성형가능한 시트재의 보호 시트를 오버라
잉해서 합성층을 형성하는 스텝;
상기 합성층에 충분한 열을 가하여 열성형가능하게 하는 스텝; 및
상기 가열된 합성층을 대략 200 룩스 이상의 반사율을 가진 캡슐화된 비드 역반사면과 미리 선택된 형상을 가진
3차원 아티클로 열성형하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 역반사 마이크로비드는 대략 2mils와 4mils 사이의 평균 직경을 갖고, 쿠션 코트에 의해 열성형가능 플라
스틱 시트재의 상기 층에 부착되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 3
제 2 항에 있어서,
상기 쿠션 코트는 상기 면의 반사율을 향상시키기 위해 인광성 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 아티
클의 제조 방법.
청구항 4
제 1 항에 있어서,
상기 열성형 스텝 후에 에어 스페이스의 형성을 위해 상기 합성층을 냉각하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으
로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 5
제 1 항에 있어서,
상기 베이스층에 상기 마이크로비드를 부착하는 스텝 후에 금속층을 도포하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으
로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 6
제 1 항에 있어서,
상기 충분한 열을 가하는 스텝 후에 상기 베이스층을 박리하는 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원
아티클의 제조 방법.
청구항 7
제 1 항에 있어서,
상기 3차원 아티클은 곡면 또는 각진면인 것을 특징으로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 8
제 1 항에 있어서,
상기 베이스층은 PETG로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
공개특허 10-2011-0087294
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청구항 9
제 1 항에 있어서,
상기 보호 시트는 PETG로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 10
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로비드는 상기 베이스층에 부착되어 맞물리는 은도금 측면을 가진 반-은도금인 것을 특징으로 하는
3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 11
제 1 항에 있어서,
상기 투명재의 보호 시트는 착색되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 12
열성형가능 플라스틱 시트재의 베이스층;
상기 베이스층의 외면에 부착된 역반사 마이크로비드층; 및
상기 마이크로비드층을 오버라잉한 투명 열성형가능 시트재의 보호 시트를 포함하는 고강도 역반사 외면을 가진
3차원 아티클로서:
상기 베이스층, 상기 마이크로비드층, 및 보호 투명 시트는 대략 200 룩스 이상의 반사율을 가진 캡슐화된 비드
역반사면과 미리 선택된 형상을 가진 셀프 서포팅 3차원 아티클로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클.
청구항 13
제 12 항에 있어서,
상기 보호 시트는 상기 마이크로비드의 일부의 상면에 맞물려서 적어도 일부의 보호 시트와 상기 마이크로비드
사이에 에어 스페이스를 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클.
청구항 14
제 13 항에 있어서,
상기 보호 시트는 상기 마이크로비드의 일부의 상면과 퓨징하게 맞물리게 하는 것을 특징으로 하는 3차원 아티
클.
청구항 15
제 12 항에 있어서,
상기 역반사 마이크로비드는 대략 2mils와 4mils 사이의 평균 직경을 갖고, 쿠션 코트에 의해 열성형가능 플라
스틱 시트재의 상기 층에 부착되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클의 제조 방법.
청구항 16
제 12 항에 있어서,
상기 베이스층의 두께는 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 4배와 12배 사이인 것을 특징으로 하는 3차원
아티클.
청구항 17
제 12 항에 있어서,
상기 보호 시트의 두께는 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 2배와 10배 사이인 것을 특징으로 하는 3차원
공개특허 10-2011-0087294
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아티클.
청구항 18
제 12 항에 있어서,
상기 역반사 마이크로비드는 대략 2mils와 4mils 사이의 평균 직경을 갖고, 쿠션 코트에 의해 열성형가능 플라
스틱 시트재의 상기 층에 부착되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클.
청구항 19
제 12 항에 있어서,
상기 베이스층과 상기 보호 투명층은 모두 PETG로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 아티클.
청구항 20
제 12 항에 있어서,
상기 마이크로비드는 열성형가능 쿠션 코트에 의해 상기 베이스층에 부착되어 맞물리는 은도금 측면을 갖는 것
을 특징으로 하는 3차원 아티클.
청구항 21
열성형가능 플라스틱의 베이스 시트;
상기 베이스 시트의 일면 상에 부착된 역반사 마이크로비드층; 및
상기 역반사 비드층 상에 적층된 투명한 열성형가능 플라스틱의 보호 시트를 포함하는 열성형가능 고강도 역반
사 라미네이트로서:
상기 라미네이트는 200룩스 이상의 반사율을 가진 캡슐화된 비드면을 갖는 컨투어드 3차원 아티클로 열성형되는
것을 특징으로 하는 고강도 역반사 라미네이트.
청구항 22
제 21 항에 있어서,
상기 시트재의 비드층은 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 4배와 12배 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로
하는 고강도 역반사 라미네이트.
청구항 23
제 21 항에 있어서,
상기 보호 시트의 두께는 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 2배와 10배 사이인 것을 특징으로 하는 고강도
역반사 라미네이트.
청구항 24
제 21 항에 있어서,
상기 역반사 마이크로비드는 대략 2mils와 4mils 사이의 평균 직경을 갖고, 쿠션 코트에 의해 열성형가능 플라
스틱 시트재의 상기 층에 부착되는 것을 특징으로 하는 고강도 역반사 라미네이트.
청구항 25
제 21 항에 있어서,
상기 베이스층 및 보호 투명층은 모두 PETG로 형성되는 것을 특징으로 하는 고강도 역반사 라미네이트.
청구항 26
제 21 항에 있어서,
공개특허 10-2011-0087294
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상기 마이크로비드는 열성형가능 쿠션 코트에 의해 상기 베이스층에 부착되어 맞물리는 은도금 측면을 갖는 반-
은도금인 것을 특징으로 하는 고강도 역반사 라미네이트.
청구항 27
열성형가능 플라스틱의 베이스 시트;
열성형가능 쿠션 코트에 의해 상기 베이스 시트의 일면 상에 부착되고 각각이 쿠션 코트에 맞물리는 반은도금된
측면을 갖는 역반사 마이크로비드층; 및
상기 역반사 비드층 상에 적층되어 접촉되는 투명한 열성형가능 플라스틱의 보호 시트를 포함하는 열성형가능
고강도 역반사 라미네이트로서:
상기 라미네이트는 적어도 200룩스의 반사율을 가진 캡슐화된 비드면을 갖는 컨투어드 3차원 아티클로 성형될
수 있고, 상기 시트재의 베이스층은 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 4배와 12배 사이의 두께를 가지며,
상기 보호 시트의 두께는 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 2배와 10배 사이인 것을 특징으로 하는 열성형
가능 고강도 역반사 라미네이트.
청구항 28
제 27 항에 있어서,
상기 쿠션 코트는 상기 면의 반사율을 향상시키기 위해 인광선 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 열성형가능
고강도 역반사 라미네이트.
청구항 29
제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 제 1 열성형가능 층;
상기 제 1 층의 제 1 측면 상에 임의로 배치되어 적어도 대략 200룩스의 반사율을 각각 가지고 실질적으로 제 1
측면 상에 배치되는 복수의 불균일한 크기의 마이크로비드;
상기 마이크로비드 상에 배치된 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 2 열성형가능 층; 및
상기 제 2 열성형가능 층의 적어도 일부와 상기 마이크로비드 사이에 형성된 에어 스페이스를 포함하는 실질적
으로 비평면의 아티클을 위한 열성형가능 역반사 라미네이트로서:
상기 마이크로비드가 사이에 배치된 제 1 층 및 제 2 층은 적어도 부분적으로 역반사면을 갖는 실질적으로 비평
면 아티클을 생성하는 인시튜 성형되는 것을 특징으로 하는 열성형가능 역반사 라미네이트.
청구항 30
제 29 항에 있어서,
상기 에어 스페이스는 상기 제 2 열성형가능 층과 상기 마이크로비드 사이의 폭으로 변하는 것을 특징으로 하는
열성형가능 역반사 라미네이트.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 일반적으로 열성형가능 역반사 시트 재료로 이루어진 아티클에 관한 것이고, 구체적으로는 반사율이[0001]
약 200 이상인 외면을 포함하는 열성형가능 재료로 이루어진 3차원 역반사 아티클 및 열성형가능 라미네이트로
부터 이러한 아티클을 제조하는 방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
종래 분야에는 마이크로비드의 외면을 사용하는 열성형가능 아티클이 공지되어 있다. 한 제조 방법에 있어서는[0002]
비드 함유 코팅을 아티클(예를 들면, 보호 헬멧이어도 좋음)의 외면에 걸쳐 도포한다. 코팅을 건조시키고, 이어
서 에칭하여 마이크로비드를 노출시킨다. 그 후, 염화비닐 또는 다른 폴리머 재료의 투명 시트를 아티클과 동일
한 형상으로 성형하여, 외면에 걸쳐 적재하고, 유리하게는 투명 재료와 마이크로비드 상부 사이의 공간을 약간
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남겨두고 캡슐화한다. 이러한 캡슐화는 비드를 보호하고, 또한 비드와 주변 수분 사이의 직접적인 접촉을 방지
하며, 이것은 그들의 역반사 특성을 방해할 수 있다.
다른 제조 방법에 있어서는 가요성 마이크로비드 함유 시트 재료를 아티클의 외면에 걸쳐 도포한다. 이러한 시[0003]
트 재료는 충분한 양의 스트레치성을 가져 엠보싱 라이센스 플레이트, 로드 콘 및 로드 마커의 표면에 걸쳐 시
트 재료를 균일하게 접착시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 또 다른 방법에 있어서는 마이크로비드 함유 부직포
를 사용하여 밤에 작업하는 고속도로 작업자를 위한 역반사 베스트 및 기타 의류를 제조한다.
불행하게도, 공지되어 있는 어떠한 제조 기술로도 추가의 제조 또는 조합 공정없이 고강도 역반사(본 출원에 있[0004]
어서는 약 200~약 300lux 사이의 반사율로서 정의됨)가 가능한 외면에 캡술화 비드를 갖는 강한 3차원 아티클을
쉽고 빠르게 제조할 수 있다고 생각되지 않는다. 이러한 아티클의 표면에 걸친 비드 함유 코팅의 도포 및 프로
세싱은 상대적으로 복잡하고 시간이 걸린다. 또한, 접합 재료에 있어서의 비드의 불규칙한 높이 및 분포로 인하
여 대략 200lux 이상의 높은 역반사율을 달성하기 위해 필요한 고밀도 배열의 마이크로비드종을 얻는 것은 어렵
다. 마지막으로, 이러한 방법은 보호성 투명 시트 재료를 별도로 제조하여 비드층에 걸쳐 도포하여 비드를 캡슐
화하는 것을 요구한다.
아티클의 표면에 걸친 가요성 비드 함유 역반사 시트 재료의 도포가 단순한 형상(라이센스 플레이트, 로드 콘[0005]
및 다른 일반적 평면 아이템 등)의 아티클에 실용되어 마이크로비드의 배열을 균일하고 고밀도가 되게 하지만,
리지가 강화된 보호 헬멧, 보호 패딩 또는 가드(예를 들면, 무릎 패드, 샤인 가드) 등의 완전히 둥글고 복잡한
형상, 또는 자동차 범퍼, 바디 패널, 그릴 및 미러 하우징 등의 고도로 윤곽화된 형상에 균일하게 도포하는 것
이 보다 어려운 것은 명백하다. 물론, 이러한 방법은 역반사성 스트립이 아티클에 도포되도록 변경될 수도
있다. 그러나, 이러한 변경은 포면의 가시성 및 전체 역반사성을 손상시킬 수 있다. 추가로, 다수의 이러한 가
요성 역반사 시트 재료는 비드층에 걸친 투명 재료의 보호 코팅을 포함하지만, 이들은 비드층에 걸쳐서 공간을
제공하는 캡슐화 보호 투명 시트 재료를 포함하는 것은 아니다. 상기 시트 재료에 있어서 이러한 "캡슐화 비드
구조"의 사용이 아티클의 역반사성을 약 180lux 이하로 한정하는 것은 바람직하지 못하다.
명백하게, 상기 종래 방법보다 쉽고 시간이 적게 걸리는 고밀도 역반사성 표면을 갖는 자기 지지 3차원 아티클[0006]
을 제조하는 방법을 필요로 한다. 이론적으로, 이러한 방법은 거의 모든 형상에 쉽게 도포할 수 있고, 아티클의
외면 전체에 걸쳐 고밀도 구성으로 배열시켜 역반사성을 최대화할 수 있다. 마지막으로, 이러한 방법은 마이크
로비드층에 걸쳐 투명 시트 재료를 제공하여 추가의 제조 공정을 필요로 하지 않고 캡슐화의 이점을 제공할 수
있다.
발명의 내용
일반적으로 말하면, 본 발명은 3차원(실질적으로 비평면) 역반사 아티클, 라미네이트 및 종래 기술에 관련된 상[0007]
술의 단점을 극복하는 굴절률이 약 200lux 이상인 외면을 갖는 상기 아티클의 제조 방법이다. 본 발명의 원리적
측면은 열성형가능 캡슐화 마이크로비드 역반사성 시트 재료가 소정 조건 하에서 약 200~300lux의 높은 반사율
을 갖는 거의 모든 형상의 3차원 아티클을 제조할 수 있다는 출원인의 관찰에 유래한다. 출원인의 발명 이전에
는 열성형가능 마이크로비드 라미네이트 위에 놓이는 임의의 투명 캡슐화층에 필요한 연화는 캡슐화층이 마이크
로비드의 상부에 걸쳐 융합되어, 마이크로비드와 상기 캡슐화층 사이에 필요한 공간이 치명적으로 파괴되고, 마
이크로비드의 상부에 걸쳐 고강도 역반사를 불가능하게 하는 반사 열화 "데드 스폿"이 생성된다고 생각되었다.
종래 지식과는 반대로, 출원인은 가변성 직경 마이크로비드(크기가 균일하지 않은 마이크로비드)를 사용하고,
선택된 종류의 캡슐화층용 폴리머를 사용하여 열성형 후 냉각의 결과로 "풀 백(pull-back)"되어 필요한 공간이
재생성되어 "데드 스폿" 현상이 예상보다 훨씬 적어질 수 있는 실험을 통하여 관찰했다. 데드 스폿에 관련된 문
제는 대부분의 3차원 아티클의 윤곽에 의한 역반사성의 오버랩핑 영역에 의해 명백하게 더 감춰지거나
상쇄된다.
따라서, 본 발명의 역반사 3차원 아티클는 베이스 또는 열성형가능 플라스틱 시트 재료의 제 1 층으로 형성된[0008]
라미네이트를 포함하고, 외부 표면에 부착된 열성형가능 마이크로비드의 층 또는 열성형가능 쿠션 코트로 기초
재료를 한 제 1 면으로 이루어진 제 1 면 및 제 2 면을 가진 제 1 층 및 보호층 또는 상기 마이크로비드의 직경
에서의 일부의 변동이 있는 상기 마이크로비드 층에 오버라잉하는 투명한 열성형가능 시트 재료의 제 2 층으로
이루어진다. 상기 라미네이트는 사전 선택형 및 대략 200룩스 이상의 반사도를 갖는 압축된 열성형가능 비드의
표면을 갖는, 일반적으로 비평면인 자립형 3차원 아티클로 열성형한다. 상기 보호층은 일부의 상기 마이크로비
드와 접촉해도 좋고, 색을 띠어도 좋다. 상기 마이크로비드는 고밀도 배열로 배치되어도 좋고, 저부면 상에 고
강도 역반사를 제공하는 은도금을 해도 좋다. 상기 쿠션 코트는 발광 물체를 함유하여 역반사를 더 향상시켜도
공개특허 10-2011-0087294
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좋고, 바람직하게는 폴리비닐 코폴리머, 열가소성플라스틱 폴리우레탄, 및 아미노플라스틱 수지를 포함하는 바
인더 층이다. 상기 투명층은 바람직하게는 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 4~8배 사이의 두께를 갖고,
및 상기 베이스층은 바람직하게는 상기 마이크로비드의 평균 직경의 대략 4~12배 사이의 두께를 가진다. 완성된
부재의 형태를 보존하기 위해서 필수인 견고성을 제공하면서, 이러한 비율은 본 발명의 열성형 방법을 용이하게
한다. 상기 보호 투명층 및 상기 베이스층은, 예를 들면 PETG(글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트)과 같은
열성형 플라스틱 부재로 형성되어도 좋다. 상기 보호 투명층과 같은 PETG의 사용은 유리하게, 열성형 후에 냉각
한 상기 마이크로비드로부터 "풀 백"의 일부를 야기한다. 변동 가능한 직경의 마이크로비드의 사용은 상기 보호
층와 가장 큰 직경의 마이크로비드만의 사이의 퓨징(fusing) 컨택트를 한정한다. 상기 3차원의 표면은 충분히
비평면이어서 상기 마이크로비드와 투명 시트 부재의 보호층의 사이에 접촉된 한정된 양의 상기 역반사 데드 스
팟은 상기 마이크로비드 근처에서 발생한 역반사의 중복 지역의 근처에서 효과적으로 광학적으로 상쇄된다.
본 발명의 방법은 일반적으로 상술한 쿠션 코트, 복수 개의 역반사, 고밀도 배열로 반은도금된 마이크로비드를[0009]
열성형가능 플라스틱 시트 부재의 베이스층에 부착하는 공정; 상기 투명 보호층, 상기 베이스층에 부착된 역반
사 마이크로비드에 접촉한 열성형가능 부재를 오버라잉하여 일반적으로 편평한 혼합층을 형성하는 공정; 상기
혼합층에 충분한 열을 가하여 열성형가능성을 부여하는 공정; 및 상기 가열된 혼합층을 사전 선택형 및 대략
200룩스 이상을 갖는 역반사를 갖는 압축된 역반사 표면 비드를 갖는 3차원 아티클로 열성형 하는 공정을 포함
한다. 바람직하게는, 상기 열성형 공정은 충분한 비평면을 역반사 표면에 분배하여, 상기 마이크로비드와 투명
시트 부재의 상기 보호 시트 사이에의 접촉면 근처에서 생성된 역반사 데드 스팟은 상기 마이크로비드 근처에서
발생한 역반사의 중복 지역의 근처에서 효과적으로 광학적으로 상쇄된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 마이크로비드는 고밀도 배열 내에 부착되고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 지지층을 오버라잉하는 부착[0010]
층으로 이루어진 도너 시트를 무작위로 분배하는 본 발명의 열성형가능 라미네이트를 조합하는 방법의 제 1 공
정을 설명한다.
도 2는 상기 도너 시트 상의 마이크로비드의 저부의 절반을 금속화하는 공정을 설명한다.
도 3은 제거 가능한 기판에 상에 점착성의 쿠션 코트를 적용하는 공정을 설명한다.
도 4는 상기 쿠션 코트의 노출된 표면 상에 열성형가능 서포트 시트를 부착하고, 상기 제거 가능한 기판을 박리
하는 공정을 설명한다.
도 5는 상기 열성형가능 서포트층 및 상기 점착성의 쿠션 코트의 노출된 표면을 상기 도너 시트의 최상 표면 상
에 금속화된 비드의 층에 압박하는 공정을 설명한다.
도 6은 상기 점착성의 쿠션 코트가 상기 도너 시트로부터 금속화된 비드층을 제거하는 방법을 설명한다.
도 7은 도 6에 설명된 공정에서 야기하는 라미네이트를 설명한다.
도 8은 열성형가능 보호층, 투명 시트 부재는 열성형가능 플라스틱 부재의 기판 상에 부착된 상기 마이크로비드
상에 위치하는 본 발명의 열성형가능 라미네이트를 조합하는 최종 공정을 설명한다.
도 9는 도 7의 팬텀 내의 둘러쌓인 영역의 확대도이고, 상기 마이크로비드의 직경의 자연적인 변동이 상기 마이
크로비드의 일부만을 열성형 전에 상기 투명 보호 시트 부재의 하부에 접선으로 접촉하게 야기하는 방법을 설명
한다.
도 10은 상기 라미네이트의 열성형 중에 상기 보호 투명 시트 부재를 연화하여 상기 시트가 축소하고 상기 마이
크로비드의 끝부를 퓨징 컨택트하게 야기하는 방법을 설명한다.
도 11은 상기 투명 보호 시트와 상기 마이크로비드의 최상면 사이의 공기 스페이스에 대부분의 마이크로비드를
남겨둠으로써, 도 10에 개시된 투명, 보호 시트 재료가 냉각 후의 다수의 상기 마이크로비드와의 접촉면을 풀백
하는 방법을 설명한다.
도 12는 도 11에서 설명한 상기 라미네이트로부터 열성형된 3차원 헬멧 쉘이 종래의 구조 안전 헬맷을 조합하여
뛰어난 역반사를 하는 방법을 설명한다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
공개특허 10-2011-0087294
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도 1 및 2는 본 발명의 고강도 역반사 아티클을 제조하는 방법에서 사용된 열성형가능 라미네이트를 조작하는[0011]
제 1 공정을 설명한다. 이러한 제 1 공정에서는, 비드 도너 시트(1)는 저밀도 폴리에틸렌의 1mils 두께인 시트
(3)를 3mils 두께층의 기판(5)에 부착함으로써 준비되고, 이러한 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 시트가
있다. 이어서, 열 소스(도시되지 않음)를 통해 비드 도너 시트(1)에 열이 적용되어 고밀도 폴리에틸렌의 1mils
두께인 시트(3)를 유연화시킨다. 더 높은 용융점을 갖는 상기 기판(5)은 이 공정을 통해 유연화된 시트(3)를 지
지할 수 있다. 이어서, 유리 또는 세라믹 마이크로비드(6)가 유연화된 시트(3)에 적용된다. 바람직하게는, 상기
마이크로비드(6)는 변동률 ±15%를 가진 대략 40~90 사이의 평균 직경을 갖는다. 예를 들면, 평균 직경이 50마
이크론인 마이크로 비드가 선택되면, 직경의 범위는 42.5마이크론~57.5마이크론 사이로 변동한다. 이하에 더 상
세하게 설명하겠지만, 직경에서의 이러한 변동은 결과로 열성형가능 라미네이트의 최상층을 궁극적으로 형성하
는 대부분이 마이크로 비드와 상기 투명 보호 시트 사이의 공기 스페이스를 유리하게 생성한다. 상기 비드(6)는
열 유연화를 거쳐서 평균적으로 상기 비드(6)가 실질적으로 또 다른 것과 터칭하는 고밀도 배열에서의 저밀도
폴리에틸렌의 1mils 두께인 시트(3)에 적용된다.
도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 마이크로비드(6)는 그들의 저면 2등분들이 시트(3)를 형성하는 저밀도 폴리에틸[0012]
렌으로 적어도 일부분이 삽입될 때까지 열 연화 시트(3)로 가라앉는다. 열원은 도너 시트(1)를 냉각하게 하고
저밀도 폴리에틸렌의 1mils 두께의 시트(3)를 단단하게 하기 위하여 제거되고, 이것은 교대로 약하게 마이크로
비드(7)를 도너 시트(1)에 부착시킨다. 이어서, 도 2에 개략적으로 지시된 바와 같이, 비드(6)의 노출된 반구는
증착 알루미늄의 300 나노미터 순서상의 얇은 레이어의 적용에 의해 금속화된다. 상기 스텝은 저 밀도 폴리에틸
렌의 시트(3)에 약하게 부착된 반금속화 마이크로비드(7)의 고밀도 레이어(8)를 갖는 비드 도너 시트(1)로 끝난
다.
비드 도너 시트의 제작으로부터 독립하여, 접착 쿠션 코트(11)는 도 3 및 4에 예시된 바와 같이, 열성형가능한[0013]
지지 시트(15)에 적용된다. 이것은 도 3에 개략적으로 예시된 바와 같이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 2mils
두께 시트(13)에 걸쳐 쿠션 코트(11)를 먼저 적용함으로써 달성된다. 바람직하게는, 쿠션 코트(11)는 본 출원의
공통의 양수인인 Avery Dennison Corporation에 양도된 Levenstein US6586067에 개시된 바와 같이 폴리비닐 코
폴리머, 열가소성 폴리우레탄, 및 아미노플라스트 수지를 포함하는 백색소성 바인더의 레이어로부터 형성된다.
쿠션 코트(11)의 두께는 대략 비드의 평균 직경의 2/3이거나 약 2mils이다. 궁극적으로 상기 스텝의 결과로서
생기는 적층의 반사성을 향상시키기 위해, 쿠션 코트는 인광성의 색소를 포함할 수도 있다. 쿠션 코트(11)의 노
출면은 도 4에 개략적으로 지시된 바와 같이, 그 다음에 열성형가능한 지지 시트(15)에 열적층된다. 바람직하게
는, 다른 열성형가능한 플라스틱 재료가 또한 이용될 수 있다 할지라도, 지지 시트(15)는 글리콜-개량된 폴리에
틸렌 테레프탈레이트의 20~30mils 두께 시트이다. 결국 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 2mils 두께 시트가 또한
도 4에 지시된 바와 같이, 쿠션 코트(11)에서 벗겨진다. 이것은 쿠션 코트(11)가 폴리에틸렌 테레프탈레이트의
2mils 두께 시트(13)보다 열 적층의 결과로서 글리콜-개량된 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 지지 시트(15)에 더
강하게 부착됨에 따라 쉽게 행해진다.
도 5 및 6은 도 2의 비드 도너 시트(1) 및 도 4의 부적층(16a)이 반금속화 마이크로비드(7), 쿠션 코트(11), 및[0014]
지지 시트(15)의 레이어(8)로부터 형성된 비디드 부적층(16b)을 형성하기 위해 어떻게 통합되는지를 예시한다.
방법의 상기 스텝들에 있어서, 쿠션 코트(11)의 노출측은 도너 시트(1)의 위에 가로눕는 반금속화 마이크로비드
(7)의 레이어(8)에 걸쳐 위치하고 압축 접촉되어 도 5에 지시된 바와 같이, 비드(7)의 금속화된 반구에 부착된
다. 이어서, 지지 시트(15) 및 쿠션 코트(11)는 도 6에 지시된 바와 같이, 도너 시트(1)의 면으로 시프트 오프
된다. 쿠션 코트가 마이크로비드(7)에 강하게 부착됨에 따라, 그리고 도너 시트의 저밀도 폴리에틸렌의 응고된
시트(3)가 마이크로비드(7)에 단지 약하게 부착됨에 따라, 반금속화된 마이크로비트의 레이어(8)는 도어 시트로
리프트 오프되어, 비디드 부적층(16b)을 형성한다.
도 7 및 8은 본 발명의 고밀도 역반사 부재를 제작하는데 이용되는 적층의 형성에서의 최종 스텝을 예시한다.[0015]
도 6에 예시된 스텝에 형성된 비디드 부적층(16b) 또는 결합 레이어는 도너 시트(1)로부터 제거되고 도 7에 예
시된 위치로 세워진다. 열성형가능한, 투명한 시트 재료(17)는 본 발명의 3차원 재료를 제작하는데 이용되는 열
성형가능한 적층(18)을 형성하기 위해 부적층(16b)에 걸쳐 위치한다. 시트 재료(17)가 바람직하게 투명한 반면
에, 적층(18)으로부터 소망의 컬러 또는 외관이 형성되는 최종 재료를 제공하는데 소망하는 바에 따라 컬러링되
거나 색이 넣어질 수 있다. 대안으로, 시트 재료(17)는 컬러-중성 투명도를 소유할 수 있고 최종 재료의 소망의
컬러링은 쿠션 코트(11)에서의 컬러링 안료(인광성의 또는 그 외의 것 중 하나)의 함유에 의해 이루어질 수 있
다. 투명 시트 재료(17)는 3차원 재료로 비디드 부적층(16b)의 열성형 이전, 이후, 또는 열성형의 시기 중 하나
에서 비디드 부적층(16b)에 걸쳐 배치될 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서, 투명 시트 재료(17)는 글리콜-
공개특허 10-2011-0087294
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개량된 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 20~30mils 투께의 시트이며, 이와 같이 플라스틱은 지지 시트(15)(글리콜-
개량된 폴리에틸렌 테레프탈레이트로부터 또한 형성되는)로서 동일한 열성형 특성을 실질적으로 가질것이고 비
드 레이어(8)를 보호하고 최종 열성형 재료의 소망의, 자립 강성을 제공하는 것 양자를 위해 충분한 두께 가질
것이다.
도 9, 10 및 11은 본 발명의 적층(18)이 3차원 재료로 적층을 열성형하는 프로세스를 통해 그것의 고강도 역반[0016]
사 광학 특성을 어떻게 유리하게 유지하는가를 예시한다. 상세하게는, 도 9는 도 8에서의 참조 번호에 의해 나
타낸 팬텀(phantom)에 선회하는 영역의 확대도이고, 비드(7)의 최상단과 투명 보호 시트(17)의 저표면 사이의
인터페이스를 특히 예시한다. 상기 비드가 쿠션 코트(11)로 연장하는 깊이 "D"에서의 변화뿐만 아니라 비드(7)
의 직경에서의 자연적 변화에 기인하여, 비드(7)에서의 상대적 높이 "H"에서의 변화가 있다. 따라서, 투명 보호
시트(17)와 비드(7) 사이의 접촉만이 단지 가장 높은 비드(7)의 저표면(19)과 최상단 사이의 접선 포인트 접촉
(20)이다. 상기 접촉은 마이크로비드(7)와 투명 보호 시트(17)의 저표면 사이의 희귀 접선 포인트 접촉(20)에
의해 야기되는 작은 수의 좁은 각 "dead spots" 만에 의해 최대 역반사에서 마이크로 비드(7)가 동작하도록 교
대로 허용하는 투명 보호 시트(17)의 저표면(19)과 다른 비드의 최상단 사이의 변화하는 폭의 공기 스페이스
(21a, 21b 및 21c)를 유리하게 남겨놓는다.
도 10은 투명 보호 시트(17)가 3차원 재료로 적층의 열성형에 부수하여 열 연화되었을 때 마이크로비드(7)의 저[0017]
표면(19)과 최상단의 인터페이스가 어떻게 변화하는가를 예시한다. 바람직하게는, 시트(17)의 상기 열 연화는
본 발명의 3차원 재료를 열성형하는데 필수적인 시간, 스텝 및 전력의 양을 최소화하기 위해 부적층(16b)의 열
연화에 의해 동시에 발생한다. 그러나, 소망한다면, 투명 보호 시트(17)는 부적층(16b)으로부터 열성형된 재료
에 걸쳐 따로따로 열성형될 수 있다. 도 10은 본 발명의 방법에서의 변화들 양자에 적용가능하고, 마이크로비드
(7)의 최상단에 걸쳐 투명 보호 시트(17)의 연화 및 드로잉 다운이 변화하는 사이즈의 융해 접촉의 영역(23a,
23b 및 23c)으로 저표면(19)과 마이크로비드 사이의 인터페이스를 어떻게 넓히는 가를 예시하고, 상기 영역은
최고 마이크로비드와 더 낮은 마이크로비드에 의해 더 작은 것(23b 및 23c) 사이에서 가장 큰 것으로 있지만,
최저 마이크로비드(7)와 저표면(19)[공기 스페이스(21b) 주목] 사이에서는 존재하지 않는다. 옳지 않게 남는다
면, 투명 보호 시트(17)의 마이크로비드(7)와 저표면(19) 사이의 융해 접촉의 양 및 영역의 실질적 수는 상기
인터페이스로서 생기는 광학 "dead spots"의 수 및 넓은 각형에 기인한 비드(7)의 역반사 능력을 심각하게 손상
시킬 수 있다.
도 11은 투명한 보호 시트(17)의 특정한 두께와 구성은 투명한 보호 시트(17)가 열성형 동작 후에 냉각되게 할[0018]
때 마이크로비드(7)와 저면(19) 사이의 대부분의 퓨징 접촉의 대부분이 제거되는 방법을 예시한다. 본 출원인은
상술한 구성과 두께 범위의 투명한 보호 시트의 열 접촉이 마이크로비드의 상면으로부터 저면(19)과 마이크로비
드(7) 사이의 접촉의 생기는 최종 양을 제거하거나 적어도 실질적으로 줄이는 마이크로비드의 상면으로부터 저
면(19)의 "풀백"이 생겨서 에어 스페이스(21a, 21b)가 표면(19)과 마이크로비드의 대략 절반 이상 사이에 복구
되는 것을 발견했다.
도 12는 외부의 하드 해트 셸(27)의 형태에서 3차원 아티클인 높은 역반사율의 실용적인 애플리케이션을 예시한[0019]
다. 본 발명의 실시예에서, 셸(27)은 라미네이트(18)로부터 하드 해트(31)의 외면과 같이 동일 형상으로 열성형
된다. 셸(27)은 하드 해트의 낮은 에지(32) 둘레의 "스냅 피트"가 확고하게 배치되는 에지(29) 주위의 플린지
(도시 생략)를 포함할 수 있다. 하드 해트(31)는 건설 현장에서 오브젝트를 떨어뜨림으로부터 건설 노동자들을
보호하기 위해 요구되는 강도를 주는 혼합 파이버글래스의 레이어(33)로부터 순서대로 형성된다. 그러한 셸은
여기에 기재된 방법과 라미네이트에 대응하는 출원인에 의해 실제적으로 제작되었고, 본 발명에 대응하여 선택
되는 투명한 보호 시트(17)의 쿨링이 발생되면 이미 기재된 "풀 백" 현상과 연결되는 비드 높이의 다양함 때문
에 투명한 보호 시트(17)의 저면과 퓨징 접촉하지 않는 마이크로비드(7)의 큰 수 때문에 대략 300 럭스의 반사
율로 측정되었다. 따라서, 출원인은 마이크로비드(7)와 저면(19) 사이의 퓨징 접촉이 시트(17)의 쿨링 후에 존
재하는 한도까지, 광학적인 "데드 스포트"의 결과로부터 효과가 어떤 3차원 아티클의 자연적인 부분인 곡률과
외형에 의해 원인이 되는 마이크로비드(7)의 역반사체 존의 오버랩핑에 의해 중립화된 것에 주목했다.
본 발명의 다른 변경, 추가, 및 다양함이 당업자에게 명백해질 수 있다. 예를 들면, 투명한 보호 시트(17)는 아[0020]
티클의 서브라미네이트(16b)로부터 분리되어 열성형될 수 있고 마이크로비드의 레이어(8) 위에 스냅 피팅될 수
있다.
따라서, 본 발명에 의하면 일반적으로 비평면을 생성함에 사용되는 높은 이점의 열성형가능한 라미네이트가 보[0021]
여질 수 있고 3차원 오브젝트가 제공되었다. 본 발명은 가장 실용적이고 바람직한 실시형태인 것으로 현재 고려
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되는 접속에 기재되어 있는 반면에, 본 발명이 개시된 실시형태에 한정되지 않고 다수의 변형과 등가 치환이 본
발명의 범위 내에서 이루어지고, 그 범위는 첨부된 청구범위의 가장 광범위한 해석이 부합되어 모든 동등한 구
조와 제품을 포함할 수 있는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
발명자는 그의 의도를 다음의 청구범위에 제시된 바와 같이, 본 발명의 물질적으로 벗어나지 않지만 문자 상의[0022]
범위 이외로부터 어떤 장치, 시스템, 방법, 또는 아티클과 관련해서 그들의 발명의 합리적으로 공정한 범위를
결정하고 액세스하는 Doctorine of Equivalent에 따른 것으로 명시하였다.
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