專利名稱：后向反射路面標志的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于勾劃出道路車道的后向反射的隆起型路面標志。
與后向反射反射帶或涂色的條紋相比，隆起型后向反射路面標志在夜間特別當雨天時，具有較好的遠距離能見度。並且，當車輛的輪胎觸碰到隆起的路標時，所發(fā)出的聲響和振動可以提醒駕駛員。但是令人遺憾的是，這種路標會因輪胎的反復(fù)碰撞而損壞以至最終使其后向反射材料或路標主體破碎，甚至路標會被撕離路面。
阿美雷斯公司(AmeracaCorp)銷售一種類似于公開在美國專利No.3，332，327(發(fā)明人Heenan)中的隆起的路面標志，即“Stimsonite88”路標。該路標殼體采用透明的熱塑樹脂，呈截棱錐體形，經(jīng)灌注在其某一傾斜側(cè)的內(nèi)表面形成一個棱角構(gòu)圖，作為一個后向反射元陣列。再將該內(nèi)表面涂上諸如鋁的反光材料，並灌注以環(huán)氧樹脂一類的相當堅固填充材料，最后，將固化后的環(huán)氧樹脂的底面粘貼到路面上。
如同Heenan專利所指出的那樣，棱角形反射器的外表面(該專利稱之為“顯面”)呈傾斜狀，其與路面的傾角大到足以具有良好的反射性而小到適合于使車輛可在其上掠行，具體說，其傾角為15°至45°，以30°為最佳。同時，該專利建議外殼采用異丁稀酸甲脂這種透明樹脂材料。由于有機玻璃質(zhì)地脆弱，因而經(jīng)不起撞擊，當彎曲大到一定程度時會破碎。為使其外殼具有較好的抗沖撞擊能力，可采用聚碳酸酯材料，然而其耐磨性又劣于有機玻璃。
“Stimsonite88”路標呈具有良好的夜間的能見性，但其白天的能見性卻較差，這主要是由于駕駛員臨近時所能見到的只是棱角形反射器。其它一些隆起的路標采用給來臨的車輛展示以大面積的非反射性表面使其具有較好的白天能見性。例如，在美國專利3，392，639(發(fā)明人Heenanetal);4，208，090(Heenan)，4，498，733(Flanagan);4，227，772(Heenan)和4，232，979(Johnsonet，al)中對此已有介紹。
Heenan專利(4，227，772)中的路標底面由一些矩形模鑄凹口做成蜂窩狀，這些凹口形成了一通道的直立隔板或隔墻，用來避免在鑄造時產(chǎn)生下沉或收縮應(yīng)力。
Johnoson的路標的底面采用沖擊吸收材料或緩沖墊，這些沖擊吸收材料或緩沖墊可采用諸如異丁橡膠一類的彈性附著材料，用它將路標粘貼到路面上(見該專利第7欄，14-24)這種緩沖墊可能承受的彎曲與在大多數(shù)隆起型路標的說明書中的說法不同，那些說明書中建議附著材料應(yīng)是堅硬的，而認為柔性附著材料會使路標在輪胎的撞擊下彎曲。然而即使是堅硬的附著材料也不能阻止路面彎曲，而當路面彎曲時，其上的路面標志也必須彎曲至同樣的程度。由于撞擊而反復(fù)彎曲最終導(dǎo)致路標的填充材料或外殼的破裂，及使它們彼此剝離。另外，附著材料的彎曲會逐漸使其疲勞，從而導(dǎo)致路標與道路面的松脫。為使這情形減至最低限度。有時將每個隆起型路標安裝到固定在路面上的凹槽內(nèi)的一塊金屬板上，然而這樣一來，會使花費格外增加。要是不裝上這樣一塊金屬板，則目前市場上的路標只適用兩三年，而在典型的安裝中，大約每年須更換三分之一的路標。
阿美雷斯公司推出的稱之為“Stimsonite66”隆起形路面標志類似于上述Flanagan專利中介紹的一種路標。“Stimsonite66”路標有一不透明的聚脂樹脂的主體，在其一個表面上有一個塑性反射器，該反射器依靠形成在其內(nèi)表面上的棱角形構(gòu)圖而具有后向反射性。另外，塑料反射器的內(nèi)表面的一些凸出的隔板(在Flangan稱之為“周壁”)用未提供支撐，用以避免當車輪撞擊時使棱角形結(jié)構(gòu)的頂尖與路標的不透明樹脂的主體相接觸。這些隔板在反射器的下面造成了許多氣密室。對此，F(xiàn)langan解釋道“萬一反射器元有一個或多個被損壞，只是包含這些反射元的個別氣密室失去其氣密性而最終失卻光學(xué)效果(見該專利第8欄25～29行)。Flanagan也說到，所述周壁還可以做成整體，充作支撐表面，或者作為反射器的一部份，也可做成單片。
“Stimsonite66”路標的反射器與地面成45°傾角，與Heenan3，332，327專利推薦的30°傾角相比，這種較為陡峭的角度減少了輪胎的沖擊，並提供了較好的后向反射亮度。在“Stimsonite60”路標中，反射器的總厚度約為0.125英吋(3.2毫米)，每平方厘米中包含有16個棱角形元。
美國專利No.4，726，706(發(fā)明人Attar)也介紹了一種隆起型路標，它有由隔板或載荷墻組成的塑料棱角形反射器。因為有了這些隔墻，F(xiàn)langan和Atter的專利中的反射器沒有覆蓋以鋁或其它反光材料，從而避免了這類涂覆所引起的后向反射性的損失。有關(guān)隔墻的其它介紹還可參閱美國專利No.3，924，929(發(fā)明人Holmen)。
上述路標的塑料棱角形反射器每個都是一個獨立模制片，當以商業(yè)上適用的批量模制生產(chǎn)時，它們的光學(xué)性能難免不佳。OPH的美國專利No.4，428，320的隆起路標的反射器可以從反光處理了的薄片上切割下來。OPH說明該薄片最好采用Reflexite公司生產(chǎn)的商標為“Reflexite”的聚脂碳反射帶(見第二欄57-61行)。該“Reflexite”帶是將熱塑樹脂在一塊靠模板的開槽表面進行沖壓，鑄造或擠壓而成形的。OPH指出，該帶是經(jīng)反光處理的，因此可被緊貼到路標主體上。雖然OPH的專利並未提到Reflexite帶除對基本上垂直地射來的光外，其反射性能不良，然而可能部份正是這個緣故，該專利介紹的路標的反射帶幾乎與道路相垂直。這也減少了輪胎的撞擊。
公開在美國專利No.4，588，258中的棱角形反射器或類似的薄帶，與“Reflexite”帶不同之處是，它沿多個視面具有良好的后反射性能，因而，當以Heenan的專利3，332，327所述的那樣，以小角度安裝到道路面上時，可給來臨的車輛提供良好的后反射性能。
與“Stimsonite66”路標的反射器相比，Hoopman專利的反射器的棱角體是相當小的，因而反射器可做得更薄。在Hoopman專利中的實例3中，反射器是用0.030英吋(0.75毫米)厚的丙稀薄膜制成的，每平方米約有1075個棱角形元。
塑性反射器的暴露面與路面成一個15°至45°的傾角(同Heenan3，332，327的專利);
反射器的總厚度小于2毫米;及最佳實施中的反射器每平方厘米所包含棱角形元比公開在Flanagan專利中的要多得多。
盡管其塑料反射器是如此薄，但這種新穎的路標卻是相當耐用的。令人吃驚的是本發(fā)明這樣薄的反射器提供了一種具有比“Stimsonite66”路標長得多的使用壽命，盡管“Stimsonite66”的反射器要厚得多。根據(jù)下面提供的測試，本發(fā)明新穎的路標的原型樣品表明它有非常良好的適應(yīng)車輛擁擠的交通環(huán)境的能力。
下面實例1的薄的棱角形反射器的后向反射性是如此大，以致于即便其隔板(包括沿反射器周界延伸的那些)擴大到覆蓋70%的反射器面積，配以這種反射器的路標仍滿足典型的高速公路的要求。為了提供良好的耐久性，隔板應(yīng)該覆蓋至少10%的反射器區(qū)域，最好為25%。
用于本發(fā)明新穎路標的棱角形塑料反射器可以做成Hoopman專利中實例2所介紹的那樣。因為這種反射器和下面實例1的反射器可以是十分薄的，所以它們可以使用母模精確復(fù)制，高速地生產(chǎn)。該反射器的總厚度可以薄到0.5毫米左右，但為了有較好的耐久性，其總厚度最好以1.0毫米到1.5毫米為佳。所謂反射器的總厚度是指在其暴露面的其棱角形元頂尖之間的距離。
用來制造用于本發(fā)明的新穎路標的塑料棱形反射器的母?？梢杂?V形金剛鉆工具在一塊扁平的金屬表面開一組組平行交叉槽制得，對此美國專利3，712，706中有介紹，例如見其中第3欄，35-54行，第4欄57行至第5欄24行，第17欄25行至22欄47行，所有這些通過引用而結(jié)合到本發(fā)明中，用母模制成的模子可以通過電解成形或其它公知的制模技術(shù)進行制造。然后，用制成的模沖壓一個透明塑料薄膜或片以在膜或片上形成或壓出母模圖形。另一種可采用的方法是，將一液體的膜成形材料澆鑄到該模子上。通過控制壓入塑料薄膜或片的深度，不接受模壓的薄膜或片的基礎(chǔ)部份用作為用于最終得到的后向反射材料的透明的覆蓋膜。
為使本發(fā)明的塑料反射器以高生產(chǎn)率進行生產(chǎn)並在寬角度范圍內(nèi)具有高的后向反射性能，各個棱角形園應(yīng)該是小的，每平方厘米內(nèi)應(yīng)至少含500個棱角元形，而以至少1000個為最佳。
本發(fā)明的路標的塑料棱角形反射器最好采用具有抗沖擊力(ASTMD3029)至少為30英尺-1磅/英吋(16J/Cm)抗撓模量(ASTMD790)至少為200，000Psi(1400MPa)的熱塑料樹脂。聚碳酸沖擊改良的聚丙稀樹脂可提供上述值。
如Heenan的4，227，772專利中的路標一樣，本發(fā)明的路標的底面最好有一些開口在底面的蜂窩狀凹口。不同的是，本發(fā)明的路標的測試原型體的蜂窩有多個垂直間壁，這些間壁分布在整個路標的寬度上並互相連接以形成蜂窩室，這些蜂窩室各個延伸不足路標寬度的一半，並在車輛行駛的方向上彼此交錯，從而減少被破裂擴散的可能性。
對照附圖會更容易理解本發(fā)明。所有的各圖都是示意性的。其中

圖1為本發(fā)明的隆起的路標主體的透視圖;
圖2為圖1中的路標主體的正視圖;
圖3示出了圖1中的路標主體的底面;
圖4是沿圖2中的線4-4的局部剖視圖，在適當位置有一個薄的棱角反射器;
圖5用曲線對本發(fā)明的路標和“Stimsonite88”路標兩者的反射性作了比較。
圖1-4中的隆起路標10有一個堅固的合成樹脂主體12，在其正面的隔板14形成了多個小室16。在圖4中，后向反射的棱角形反射器18用超聲方法粘貼到隔板，從而密封了小室16。樹脂本體有一個傾斜的側(cè)面20，和一個園頂表面22，為了使白天有好的能見性，該園頂表面可涂以彩色。
樹脂主體12由許多分布在整個路標體寬度上的垂直間壁24組成，這些間壁24過一些連結(jié)條25而相互連接在一起，以形成如圖3所示的開口在主體底面26的蜂窩室。通過交錯配置連結(jié)條25，可有助于分散在車輛行駛方向上路標遭受到的斷裂擴散力。
圖5示出了在交通流方向投射光時，兩種路標的照明度系數(shù)(以燭光/勒克司為單位)與觀察角(以角度為單位)的關(guān)系。觀察角為從反射器的一點至照明源的連線與從光接收器至反射器的同一點的連線之間的夾角。曲線30示出了下面要描述的本發(fā)明實例1中的路標的后向反射值。曲線32示出了上面描述的“Stimsonite88”路標的后向反射值。比較曲線30和32可以看出，實例1的路標的后向反射性至少為“Stimsonite88”的四倍。
前述“Stimsonite66”路標(它有一個由隔板支撐的反射器)的后向反射性比曲線32明顯的低，盡管其反射器與地面的傾角為45°。
實例1母模是這樣制造的刻出第一組具有約為90°夾角的平行槽;每個槽是角對稱的(槽的每一面與垂直面成45°);刻出第二組槽，它與第一組槽以90°相交，具有一個垂直側(cè)壁和另一個與該垂直側(cè)壁成30°的側(cè)壁。第一組槽以及第二組槽的底部的間距分別為0.36毫米和0.23毫米。
用母模來制成一個壓模，並將一張聚碳酸樹脂(通用電氣公司提供的“Lexen” R厚度為0.40英吋(1.0毫米)放在壓模和拋光的鋼板之間。將它們再放置在一個壓板機上，以190℃加壓10秒鐘，然后將壓力增至2200lbs/in2(15MPa)並保持20秒。在壓力下冷卻至70℃以下后，將得到后向反射棱角形反射器從壓模上剝?nèi)∠聛?。該棱角形反射器?2厘米見方。每平方厘米有1204個棱角園，其總厚度為1.5毫米。
如圖所示的路標主體由用于棱角反角器的同樣的聚碳酸樹脂灌鑄而成，只是聚碳樹脂是被高度填充了顏料的，以使其具有鮮黃色。每個隔板寬約為1.0毫米，高約為1.25毫米。將棱角形反射器沿每個隔板包括各隔板的整個周圍進行超聲粘合，從而使隔板之間的每個小室逐是各自氣密的。
比較測試實例1的124個路標被粘貼到一個有大型載重車輛交通繁忙的區(qū)域。其中約有一半路標粘貼在水泥地面上，而另一半粘貼在瀝青路上。約有一半路標用一種瀝青熱熔粘合劑粘貼到每一類路面上，而另一半則采用室溫固化環(huán)氧樹脂粘合劑。上述兩種粘合劑廣泛用于將隆起型路標粘貼到路面上。69天之后，除了其中三個以外，其余各個路標均未損壞，這三個路標的反射器有部分破損，但仍有足夠的后向反射性能而滿足典型的公路的要求。
363個“Stimsonite66”路標粘貼到具有上述例1的樣品可遭遇到的交通環(huán)境的水泥或瀝青路面。64天之后，其中138個“Stimsonite66”路標(占38%)的反射器遭受到某種程度的損壞。
權(quán)利要求
1.一種隆起的路面標志，包括一個質(zhì)地堅硬具有一個底面，至少一個斜面，一些由上述斜面突出的隔板的主體以及一個塑料棱角形反射器，該塑料棱角形反射器粘接到上述隔板以便提供多個在反射器上面的小室，小室的深度能足以使隔板之間的反射器的棱角體在當路標被粘貼到路面、受到車輛的撞擊后不會與該主體相接觸，上述路標的特征在于反射器的外露面與道路的路面成15°至45°的角度；反射器的總厚度小于2毫米。
2.權(quán)利要求1中所述的隆起的路面標志，其反射器每平方厘米至少有500個棱角形園。
3.權(quán)利要求1中所述的隆起的路面標志，其中的反射器為一具有至少16J/Cm抗沖擊力和至少1400MPa撓曲模量。
4.權(quán)利要求1中所述的隆起路標，其中的隔板與反射器的10%至70%的區(qū)域相接觸。
5.權(quán)利要求1中所述的隆起的路標，其主體包括多個垂直間壁，它們延伸在整個路標的寬度上，並由一些連結(jié)條將它們連接起來，從而組成了一些開出在底面的蜂窩凹口。
6.權(quán)利要求5中所述的隆起的路標，其中所述的連結(jié)條在車輛行駛方向上交錯放置。
全文摘要
一種后向反射性和使用壽命獲得改善的隆起型路標，它有一個堅固的，不透明的合成樹脂主體，主體的正面有一些隔板，一個塑料棱角形反射器粘接到上述隔板以在該反射器下面提供多個氣密室。該路標與市售的路標不同之處在于其反射器的厚度小于2毫米并最好每平方厘米至少具有500個棱角形元。
文檔編號E01F9/04GK1038853SQ8910439
公開日1990年1月17日 申請日期1989年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月30日
發(fā)明者大衛(wèi)·C·梅, 托馬斯·D·克雷施 申請人:明尼蘇達州采礦制造公司