DE4240680A1 - Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen - Google Patents

Description

Tripelreflektoren finden als Rückstrahler im Straßenverkehr, an Kraftfahrzeugen und in der Optoelektronik in vielen Ausführungsformen Anwendung. Die US-Patentschrift 269760 und 1211027 beschreiben die Werkzeuge zur Herstellung eines besonders leistungsfähigen Tripelreflektors in Würfelform.

Es zeigte sich aber, daß dieser würfelförmige Tripel bei seitlich einstrahlendem Licht drei Vorzugsrichtungen besitzt, so daß die Reflexion zum Beispiel im Straßenverkehr zu den Seiten des Rückstrahlers je nach Position um die Rotationsachse der Tripel ungleichmäßig ist.

Man hat dies durch Aufteilen der Tripelflächen zu beseitigen versucht, indem man die Teilflächen mit Tripeln wechselnder Position ausgerüstet hat. Dabei entstanden naturgemäß große nichtreflektierende Flächen zwischen den einzelnen Teilflächen. Es wurde also das eigentlich leistungsfähige Tripelsystem durch Aufteilung in Teilflächen in der Gesamtheit seiner Reflexionsleistung erheblich vermindert.

Bei weitwinkliger Betrachtung fielen dann zum Beispiel die Hälfte der Tripelflächen aus. Von dem Rückstrahler war zum Beispiel bei zwei Tripelflächen, die durch eine Scheitellinie miteinander verbunden sind, plötzlich nur noch der halbe Reflektor sichtbar.

Bei der Bildung großer Rückstrahlerflächen trat das gleiche auf, daß die herstellungs­ bedingten, in der Größe also beschränkten Teilflächen, große nichtreflektierende Zwischenräume bildeten. Ein Grund, warum man weitgehend bis heute auf großflächige Schilder mit Rückstrahlerflächen aus dem eigentlich leistungsfähigstem würfelförmigen Tripelsystem verzichtet hat. Eine nahtlose Großfläche zu bilden, war nicht möglich.

Die deutsche Patentschrift 2159950 schlug vor, die Rückstrahler entsprechend dem Tripelmuster komplementär miteinander zu verzahnen. In der technischen Praxis zeigte sich aber, daß zwar die Übergänge von einer Teilfläche zur anderen kleiner waren, tatsächlich aber die Leistung der Tripel an den Rändern geringer war als in der Mitte der Teilflächen bedingt durch die Fertigungstechnik einzelner Rückstrahler ohne Rand. Zudem mußten die vielen randlosen Rückstrahler insgesamt zwischen Glasplatten eingeschlossen werden, um die Tripel vor Verschmutzung und Feuchtigkeit zu schützen. Ein unwirtschaftliches Verfahren, das durch die Glasplatten gewaltige Gewichtsprobleme und neue Größenbeschränkungen ergab.

Mit der deutschen Patentanmeldung P 4236799.9 wird erstmals ein Verfahren vorgestellt, wie man den leistungsfähigen Tripel in Würfelform so herstellen kann, daß auch sehr kleine Tripel zu erzeugen sind. Das wird erwartungs­ gemäß die Rückstrahler in ihrer Materialstärke verringern helfen.

Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, großflächige retroreflektierende Rückstrahlflächen aus Mikrotripeln mit höchster, noch nie dagewesener Rückstrahl­ wirkung zu erzeugen, die für den Beobachter zum Beispiel im Straßenverkehr als nahtlos und gleichmäßig erscheinen. Zugleich wird mit diesem Verfahren die Gestaltung von für den Beobachter noch als gleichmäßig weitwinklig erscheinenden Rückstrahlflächen vorgeschlagen.

Fig. 1 zeigt einen würfelförmigen Mikrotripel (1) von oben gesehen. Die rechteckigen Flächen (5), (6) und (7) stehen so zueinander, daß einfallendes Licht umgelenkt und damit retroreflektiert wird. Der Querschnitt des Mikrotripels ist ein Sechseck. Die höchsten Punkte des Mikrotripels sind die Punkte (8). Der tiefste Punkt des Mikrotripels ist (9).

Fig. 2 zeigt den Mikrotripel (2), der eigentlich nur einer Drehung des Mikrotripels (1) um 60° um seine Rotationsachse (9) im Uhrzeigersinn entspricht.

Fig. 3 zeigt den Mikrotripel (3), der einer Drehung des Mikrotripels (1) um 30° um seine Rotationsachse (9) im Uhrzeigersinn entspricht.

Fig. 4 zeigt den Mikrotripel (4), der einer Drehung des Mikrotripels (1) um 90° um seine Rotationsachse (9) im Uhrzeigersinn entspricht.

Da jeder Mikrotripel drei weitwinklige Richtungen hat, in die auch die Kanten des Mikrotripels nach außen zeigen, kann also durch beliebige Kombination mehrerer Mikrotripel (1), (2), (3) und/oder (4) die Gesamtzahl aller Richtungen erhöht werden. Werden zwei Mikrotripel kombiniert, ergibt dies sechs Richtungen, werden alle vier dargestellten Mikrotripelpositionen kombiniert, ergeben sich zwölf Richtungen. Durch weitere Einführung von Mikrotripeln in anderen Drehpositionen, läßt sich die Zahl der Gesamtmenge der weitwinklig erreichbaren Richtungen beliebig vergrößern. Für die Praxis zum Beispiel im Straßenverkehr sind sechs Richtungen bereits ausreichend.

Will man zum Beispiel nur eine Weitwink­ ligkeit in einem Kreisbogen von zum Beispiel 180° erreichen, positioniert man die Mikro­ tripel entsprechend, so daß nur der gewünschte Kreisbogen weitwinklig beleuchtet wird.

Fig. 5 zeigt die Anordnung zweier Mikrotripel in Gruppen zu einer geschlossenen Reflexfläche. Die sich regelmäßig wiederholende Gruppe (11) ist aus Mikrotripeln (1) der Drehposition in Fig. 1 gebildet. Ebenso ist die sich regelmäßig wiederholende Gruppe (12) von Mikrotripeln der Drehposition (2) gebildet. Die Teilflächen bildenden Gruppen sind praktisch nahtlos aneinandergefügt (10). Die Teilflächen sind also geschlossene Gruppen gleicher Mikrotripel. Die gesamte dargestellte Mikrotripel-Reflexfläche hat insgesamt sechs weitwinklige Richtungen. Wird jetzt die Fläche weitwinklig beleuchtet und dabei bewegt, werden jeweils alle Teilflächen oder jeweils nur die Hälfte aller Gruppen aufleuchten, je nach Lichteinfall und Beobachtungswinkel.

Wenn jetzt also nur die Hälfte der Gruppen leuchtet, ist die Reflexleistung um 50% vermindert. (Früher wurde bei Rückstrahlern mit Tripeln von 4 mm Durchmesser und Gruppengrößen von zum Beispiel 20 mm bei diesem Musterbeispiel ein hell/dunkel Schachbrettmuster erkennbar, daß für Schilderflächen störend und ungeeignet ist.)

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Mikrotripeln, die im Durchmesser deutlich kleiner als 0,8 mm betragen, und durch die Beschränkung der Gruppengröße der Mikrotripel, werden die gerade nicht-leuchtenden Gruppen zu Punkten zwischen leuchtenden Punkten. Diesen Unterschied zwischen den leuchtenden und nicht­ leuchtenden Punkten kann das Auge des Beobachters nicht mehr auflösen. Entsprechend kann die Gruppengröße dem Verwendungszweck und der Entfernung zum Beobachter gewählt werden.

Ein zweiter Effekt beruht darauf, daß Mikrotripel in Würfelform wesentlich lichtstärker sind als Mikroprismen in Pyramidenform oder herkömmliche Rückstrahler mit würfelförmigen Tripeldurchmessern von gewöhnlich 2 mm bis 4 mm. Diese technische Spitzenleistung von würfelförmigen Mikro­ tripeln wird durch die besser erreichbare Schliff- oder Schneidgenauigkeit erzielt gegenüber herkömmlichen Tripelsystemen.

Diese höhere Lichtreflexleistung nutzt das erfindungsgemäße Verfahren. Wenn also das Auge des Beobachters den plötzlichen Ausfall in der Weitwinklichkeit von einzelnen Gruppen nicht beobachten kann, weil diese zu klein für das Auge sind, so bleibt nur die Beobachtung der Reduzierung der Lichtreflexleistung der Reflexfläche in ihrer Gesamtheit. Hier aber geht der Erfinder davon aus, daß die Reduzierung der Reflexleistung um 50% kaum noch vom menschlichen Auge zu beobachten ist. Das menschliche Auge erkennt viel besser Kontraste als absolute Lichtquantitäten. Verliert also die Mikrotripel-Reflexfläche durch plötzlichen Ausfall von 50% aller Gruppen an reflektierter Lichtmenge, so bleibt dies eine quantitative Größe der Lichtmenge. Dem Auge fehlt der Vergleich gegenüber der vollreflektierenden Gesamtfläche zur Kontrastbeurteilung.

Noch mehr gemindert wird der Ausfall von Reflexleistung, weil die Lichtmenge bei den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mikrotripeln besonders hoch ist. Eine Reduzierung um 50% würde sich bei einfachen Mikropyramiden wesentlich deutlicher und damit störender beobachten lassen, da die Pyramidensysteme wesentlich geringe Lichtreflexleistung besitzen. Mit dem Sinken des Ausgangs­ parameters "Lichtstärke" kann das Auge die Licht-Quantitäten besser berechnen, indem es den Kontrast gegenüber einer völlig dunklen Fläche beurteilt. Beispiel: Die Zigarettenglut sieht man meilenweit in der Nacht, bei Dämmerung bedarf es aber bereits starker Scheinwerfer, um gesehen zu werden.

Eine weitere Minderung der Beobachtbarkeit von Helligkeitsunterschieden durch Ausfall von Reflexteilflächen wird durch die Auswahl weiterer Mikrotripelpositionen erreicht.

Fig. 6 zeigt den Ausschnitt einer Mikrotripel- Reflexfläche, bei der jetzt vier Drehpositi­ onen des würfelförmigen Mikrotripels verwendet werden. Die Gruppe (11) besteht aus Mikrotripeln (1) der Fig. 1. Die Gruppe (12) aus Mikrotripeln (2) der Fig. 2. Die Gruppe (13) aus Mikrotripeln (3) der Fig. 3. Die Gruppe (14) aus Mikrotripeln (4) der Fig. 4. Die Gruppen sind zum Teil ineinander verzahnt an der Trennungslinie (10). Zum Teil sind zwischen den Gruppen Freiräume (15). In diesem Beispiel sind vier Drehpositionen von Mikrotripeln (1), (2), (3) und (4) verwendet worden. Somit hat die Gesamtfläche, wenn nach allen Seiten die verschiedenen Gruppen sich wiederholen, zwölf weitwinklige Richtungen. Der Ausfall von reflektierender Fläche wird auf 25% gemindert, weil immer nur eine Gruppenart je nach Beobachtungsrichtung ausfällt.

Geht man in diesem Beispiel davon aus, daß der verwendete Durchmesser der Mikrotripel 0,1 mm betrage, so hätte die dargestellte Gesamt­ fläche der Fig. 6 nur ca. 3,84 mm². Diese aus sechs punktförmigen Gruppen strukturierte Mikrotripel-Reflexfläche wäre auf einem Verkehrschild über der den Fahrbahnen einer Autobahn weder bei Tag noch bei Nacht in der Veränderung der Reflexleistung zu beobachten, außer man bewegt sich außerhalb des Grenzwinkels, so daß keine Retroreflexion möglich wäre.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel mit vier Gruppen (11), (12), (13) und (14) der bereits beschriebenen Mikrotripel (1), (2), (3), (4), wobei Gruppen von Mikrotripeln andere Gruppen umfließen und/oder mehrere Gruppen eine Gruppe einschließen. Durch solche Strukturierungen können reflektierende Flächen, zum Beispiel Folien auf Schildern, so beschaffen werden, daß sie auch bei Tageslicht und sehr naher Betrachtung in ihrer Gruppenstruktur vom menschlichen Auge nicht aufgelöst werden können.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Mikrotripel (1), (2), (3), (4) würfelähnlich sind und einen Durchmesser von 0,002 mm bis 0,8 mm haben und in Gruppen gleicher Mikrotripel zusammengefaßt sind, wobei der Durchmesser der Gruppen kleiner als 7 mm ist und mindestens zwei Gruppen und/oder mehr die Reflexfläche bilden.

2. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Mikrotripel (1), (2), (3), (4) aus drei zueinander angeordneten viereckigen Flächen gleicher und/oder ungleicher Größe bestehen, um den einfallenden Lichtstrahl zu reflektieren.

3. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen dadurch gekennzeichnet, daß die Tripel (1, 2, 3, 4) im Querschnitt die Form eines gleichseitigen Sechsecks besitzen.

4. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Flächen eine würfelähnliche Struktur zeigen, die auf der Spitze stehenden oder geneigten Würfeln ähnlich ist, wobei die als Würfel erscheinenden Mikrotripel zu Gruppen gleicher und/oder ungleicher Größe angeordnet sind.

5. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Gruppen der Mikrotripel zur Lichtquelle hin ausgerichtet sind und/oder bis zu 30° vom einfallenden Licht abweichend ausgerichtet sind.

6. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen der Mikrotripel zueinander in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein können, indem zum Beispiel gewölbte und/oder geneigte Oberflächen und/oder Raumkörper gebildet werden.

7. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen der Mikrotripel zueinander verdreht angeordnet sein können, so daß eine Gruppe oder mehrere Gruppen zur benachbarten Gruppe um 5°, 7,5°, 15°, 30°, 45°, 60°, 90° oder 180° um ihre Rotationsachse gedreht sind.

8. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen der Mikrotripel in der Weise (10) miteinander verzahnt sein können, daß zwischen ihnen kein Zwischenraum verbleibt, wie zum Beispiel in (Fig. 5) oder (Fig. 6, Fläche 13 und 14).

9. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß einige oder alle Gruppen der Mikro­ tripel in der Weise zueinander angeordnet sein können, daß Freiräume (15) von einer Breite bis zum dreifachen des Mikrotripel­ durchmessers entstehen.

10. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen der Mikrotripel in sich wiederholenden oder nicht wiederholenden Strukturen und/oder Abständen zueinander angeordnet sind, zum Beispiel (Fig. 5), (Fig. 6) und/oder (Fig. 7).

11. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Flächen aufwickelbare Folien, Bogen, Blattware, Etiketten und/oder Schnitt- oder Stanzteile von den genannten sind.

12. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Flächen Formkörper oder Platten sind, die im Gießverfahren, im Spritzguß oder Prägeverfahren hergestellt sind und/oder Schnitt- oder Stanzteile von den genannten Formkörpern und/oder Platten sind.

13. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Gruppen der Mikrotripel versehenen Produkte zur retroreflektiven und/oder diffusen Lichtreflexion im Straßen-, Schienen-, Luft- und Seeverkehr, für Schilder, für Signale, für Kraftfahr­ zeugrückstrahler und Fahrradrückstrahler, für Warndreiecke, für Straßenleitpfosten, für Straßenmarkierungsknöpfe, für Personen­ rückstrahler an Kleidung oder Taschen, in der Raumfahrt, in der Optoelektronik, in der Meß- und Prüftechnik, Steuerungstechnik und/oder für Dekorationen verwendet werden.

14. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen aus durchsichtigem oder transparentem Kunststoff oder Glas gefertigt sind.

15. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen mit ihrer profilierten Rückseite zu einer Lichtquelle hin angeordnet werden können, so daß dieses Licht die Folie von hinten durchdringt, wenn die Lichtquelle erlischt, aber die Fläche durch das von vorne auftreffende Licht zum Teil oder vollständig retroreflektierend sichtbar bleibt.

16. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen auf ihrer profilierten Rückseite verspiegelt sein können durch Aufdampfen von Metall, wie Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold und/oder deren Verbindungen, oder durch Lackierung mit reflektierenden Erden, wie Titandioxid.

17. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen auf ihrer profilierten Rückseite mit einem Kasten oder einer Abdeckfolie luft- und wasserdicht abgedeckt werden können, zum Beispiel durch Verschweißen oder Verkleben an den Rändern der Flächen und/oder in gleichmäßigen Teilflächen, so daß die Schweißnähte oder Verbindungen ein Raster ergeben.

18. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Mikrotripel-Reflexflächen nach Anspruch 1 bis 5 und 17 dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß- oder Klebenähte zwischen der Rückseite der reflektierenden Flächen und der Abdeckfolie den Trennlinien (10) der Gruppen der Mikrotripel folgen.