Brevet FR2386059A1 — publié le 19781027

la présente invention concerne une feuille réfléchissante ayant des propriétés de rétroréflexion et comportant un grand nombre d'éléments réflecteurs formant des miroirs triples. Les éléments réflecteurs sont disposés sur la surface d'une feuille et ils forment un réseau en couches régulières. Dans le domaine- des matières rétroréfIéchissantes qui sont largement utilisées, par exemple pour la signalisation routière et les signaux de direction, il est devenu courant d'utiliser le principe des perles réfléchissantes, c'est-à-dire des petites perles de verre hautement refléchissantes enrobées dans une surface spéculaire. Comme les matériaux de ce type ont une structure très compliquée et par suite sont d'une fabrication coûteuse, on est récemment revenu au principe antérieur du miroir triple comme élément réflecteur. Cet élément de miroir triple formé de trois surfaces se coupant à angle droit comme les côtés à l'angle d'un cube est un rétroréflecteur à peu près parfait. Cela signifie que la lumière incidente arrivant sur l'élément pratiquement dans n'importe quelle direction est réfléchie exactement dans la direction opposée. Ces rétroréflecteurs -basés sur le principe du miroir triple sont formés en matière transparente et ont une surface avant lisse et une surface arrière à facettes. Un faisceau de lumière incidente (arrivant obliquement) par le côté avant passe a' travers la matière et après réfraction atteint la surface arrière à partir de l'intérieur. Sur la face arrière le faisceau est réfléchi par les surfaces de-l'élément du miroir triple, de sorte qu'après nouvelle réfraction, le faisceau sort sur le côté avant et dans la même direction, bien que dans le sens opposé à celui par lequel il est arrivé. Dans les rétroréfleeteurs à miroirs triples connus, la réflexion sur la face arrière est obtenue par réflexion totale ou au moyen d'un revetement métallique formé sur la surface arrière La réflexion totale nécessite une surface arrière propre, sèche et non endommagée en contact avec l'air. Cela suppose une couche parfaitement isolée d'air derrière la feuille réfléchissante. Cela est pratiquement impossible à obtenir autrement qu'avec une couche de couverture parfaitement scellée disposée comme paroi arrière une certaine distance de la surface arrière. Cette paroi peut être facilement appliquée sur des pièces rigides moulées par inJection, mais il est difficile de l'appliquer sur les structures flexibles telles que des feuilles. Dans des structures connues la surface arrière a un réseau de nervures en nids d'abeilles fermés, superposées sur des facettes (brevet allemand nO 1 646 254). Une couche de couverture est placée sur ces nervures pour former une couche d'espacement subdivisée en alvéoles séparés correspondant au réseau en nids d'abeilles. La- feuille peut par suite être découpée en morceaux séparés sans détruire la fonction de la couche d'espacement. Ce système a cependant différents inconvénients et des faiblesses en particulier dans le cas des feuilles minces. Bien que l'épaisseur de la couche d'air n'ait pas une importance particulière, elle ne doit pas tomber à zéro, c'est-à-dire que les facettes ne doivent pas venir en contact avec le support. Suivant des modes de réalisation connus, il est par suite nécessaire de respecter strictement les dimensions absolues et relatives des alvéoles et de la structure des facettes pour éviter le risque de contact des facettes contre le support. Pour les meAmes raisons, il a aussi été proposé de remplir l'intervalle avec une matière en grains (c'est-à-dire des billes de verre ou de matière plastique) pour maintenir la distance, mais cela n'est certainement pas une solution idéale.De plus, si les nervures sont incorrectement collées à la surface de couverture par de tierces personnes, (c'est-à-dire le personnel de finition et les fabricants de signaux routiers) les alvéoles peuvent ne pas être parfaitement scellés. Enfin, la contamination des facettes des éléments réflecteurs, par exemple par des traces d'adhésif ou par de la poussière ou la pluie, peut réduire la réflexion totale. Les conditions mentionnées ci-dessus relativement à la structure en nids d'abeilles ont des conséquences importantes. Pour assurer la fonction de la couche d'espacement, les alvéoles doivent être aussi petits que possible, c'est-à-dire qutils ne doivent pas comporter un nombre trop important d'éléments de trame. D'autre part, la surface occupée par les nervures est inactive optiquement, c'est-à-dire non rétroréfléchissante. I1 doit être tenu compte que non seulement les surfaces des nervures sont inactives, mais que les éléments de miroirs triples affectés seulement partiellement perdent aussi la propriété de rétroréflexion.Si les alvéoles sont relativement petits pour éviter le contact avec la surface de couverture, la superficie inactive atteint rapidement des proportions inacceptables pour un matériau réfléchissant. La partie de la surface occupée par les nervures ou par les surfaces adhésives ne produit pas une réflexion dirigée, mais une réflexion diffusée. me en tenant compte que pour l'utilisation sur une route (par exemple pour des signaux de circulation) une certaine diffusion est désirable, en particulier en plein Jour, la proportion de diffusion ne doit pas être trop élevée. De plus, la partie de la surface provoquant la diffusion doit être régulièrement distribuée sur la feuille et ne doit pas être facilement distinguée par l'oeil afin que la netteté du signal de circulation ne soit pas affaiblie par un réseau visible en nids d'abeilles. En principe, en raison des lois de la physique pendant le fonction nement, ia réflextion totale n'assure pas une réflexion complète pour tous les rayons incidents, même si les feuilles réfléchissantes ont une structure parfaite. Pour de nombreuses directions d'incidence une proportion élevée de l'énergie lumineuse traverse, et seule une proportion faible est réfléchie. Dans d'autres feuilles réfléchissantes basées sur le miroir triple (demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne nO D.O.S. 2 148 661) la lumière est réfléchie par un revêtement métallique en contact direct avec la surface arrière à facettes. Ce reveAtement peut entre obtenu, par exemple, par déport sous vide à partir d'une vapeur. Cela évite certains des inconvénients considérés ci-dessus.La couche adjacente d'air n'est plus nécessaire, de sorte eue la protection mécanique et la protection contre la corrosion peuvent être obtenues par application d'une couche de vernis ou de résine. I1 est par suite inutile de prévoir des éléments d'espacement (par exemple des nervures ou des billes) qui peuvent avoir des effets nuisibles sur les possibilités de rétroréflexion, soit par une trop grande réduction de cet effet, soit par production de dessins reconnaissables. La réflexion sur les-surfaces individuelles des facettes peut castre à peu près complète par exemple de 90 %, quelle que soit la direction de la lumière. Si les miroirs sont formés et sont agencés exactement d'une façon complètement contiguë, par exemple suivant la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne nO D.O.S. 2 148 661 précitée, la feuille apparat gris foncé à la lumière du Jour. Bu point de vue pratique, l'article sur lequel la feuille est utilisée, par exemple un signal de circulation routière, doit avoir la même brillance comparable qu'elle soit vue avec une lumière diffuse ou sous un faisceau direct de lumière. Selon l'invention ce problème est-résolu avec une feuille réfléchissante telle Que décrite ci-dessus par ltétablissement d'un réseau de couches ayant un grand nombre de centres de diffusion à réflexion diffuse suffisamment petits pour que ouand ils sont vus dans des conditions normales ils ne puissent pas être séparés à l'oeil nu et qu'ils soient distribués dans le réseau pour qu'aucun dessin reconnaissable visuellement ne soit formé. Les centres de diffusion réflecteurs à diffusion assurent que la lumière soit diffusée sur un angle relativement large pour qutune proportion suffisante de la surface totale de la feuille assure une réflexion diffusée et ait une brillance suffisante à la lumière du jour. Si les deux critères mentionnés cidessus ne sont pas respectés, l'impression visuelle dans les conditions normales de vision de la feuille réfléchissante sera détruite. Par contre, s > il est pris soin d'assurer que la surface de chaque cantre de diffusion soit suffisamment faible pour que les centres ne puissent pas être séparés à l'oeil nu, et si les surfaces sont distribuées dans le réseau de façon qu 'aucun des sin macroscopique ne puisse être détecté, les centres de diffusion fusionnent avec les éléments réflecteurs pour former une surface unique non structurale dans les conditions normales de vision.Cela est mieux obtenu en utilisant des superficies des centres de diffusion du même ordre de grandeur que celles des éléments réflecteurs et en associant un centre de diffusion à chaque élément réflecteur. Le pourcentage de surface occupé par les centres de diffusion est de préférence de 5 à 30 % et de préférence de 10 à 20 ffi de l'aire de la surface totale de la feuille réfléchissante. L'expression "conditions normales de vision" signifie, du point de vue de la circulation routière, une distance d'au moins plusieurs mètres (et dans la plupart des cas une distance bien supérieure). Il n'est par suite pas nécessaire d'utiliser d'une façon excessive les petites trames du type utilisé dans les feuilles réfléchissantes habituelles, qui dans certains cas sont même considérablement inférieures au pouvoir de résolution à des distances de vision optimale (25 à 30 cm), ctest-à-dire en dessous de 100 microns. L'invention concerne par suite des dimensions de trames de quelques dixièmes de millimètres (3200 microns) ce qui est suffisant pour produire une bonne impression vi suelle dans le but envisagé. Sous ce rapport, il sera noté qu'il a été décrit des systèmes ré flecteurs basés sur des miroirs triples qui en raison de la finesse exception nelle de la trame produisant des phénomènes de diffraction utilisés comme facteurs essentiels pour influer sur les propriétés de rétroréflexion (de merde de brevet de la République Fédérale d'Allemagne nO 2 302 960). Bien que ces systèmes concernent aussi la déviation des faisceaux de lumière par rapport à la réflexion ordinaire, quoiqu'avec des angles de diffusion considérablement plus faibles, le but est d'influer sur la rétro réflexion elle-meme et non la réponse des feuilles à la lumière du jour. En dehors du fait que les systèmes nécessitent des trames extrêmement fines, bien plus fines que celles pouvant être séparées par l'oeil et par suite d'une fa brication très conteuse, ces systèmes ne répondent pas à l'objet de l'invention qui est d'améliorer la réponse à la lumière du Jour. De plus, la diffraction doit avoir une importance minime pour les dimensions mentionnées ci-dessus de la trame, de plus de 100 microns. La demande de brevet de -la RéPublique Fédérale d'Allemagne ne2302960 précitée indique aussi la possibilité d'écarts délibérés par rapport à l'angle de 90 du miroir triple pour produire de la lumière diffuse. Ce qui a été indiqué ci-dessus relativement à la diffusion sur la base de la diffraction convient aussi dans le présent cas, c'est-à-dire que ces conditions sont destinées à agir sur la rétroréflexion elle-meAme mais sans considérer une amélioration de la réponse à la-lumiere du jour. La présente invention a pour objet une feuille réfléchissante ayant un pouvoir de réémission suffisamment élevé non seulement sous une lumièresdi- recte mais aussi à la lumière--du jour afin que des signaux comportant ces feuilles puissent castre facilement reconnus à la fois à la lumière du jour et la nuit dans le cas d'un faisceau dirigé. Un autre avantage de l'invention est que ces feuilles peuvent être fabriquées d'une façon relativement simple en série à l'échelle industrielle, par exemple par des procédés d'emboutissa~gel ces feuilles pouvant si nécessaire être découpées en pièces plus petites sans que les propriétés réfléchissantes soient réduites. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure i est une vue en plain d'un réseau ayant une structure hexagonale formée-- par les angles de cubes-avec-des surfaces triangulaires de diffusion selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A' de la figure 1, la figure D est une vue en plan d'unréseau de miroirs triples de structure triangulaire avec des bandes formant des surfaces de diffusion, et la figure 4 est une coupe suivant la ligne B-B' de la figure 3. Suivant le mode de réalisation de la figure 1, les lignes 1 le long des arêtes des angles des cubes formant les éléments réflecteurs 2 établissent une configura-tion sensiblement hexagonale. Les lignes 3 formées par les arrêtes entre les facettes individuelles 4 de l'un des éléments de la figure 1 établissent une cônfiguration hexagonale exacte, et les deux configurations s'imbriquent symétriquement. Les éléments réflecteurs (les angles des cubes) sont aussi orientes pour que les diagonales des cubes soient perpendiculaires au plan de la feuille (le plan du dessin) et que le sommet de chaque cube forme le centre 5 de l'élément réflecteur 2 et qu'il soit du c8te opposé à la face avant 6 de la feuille (figure 2). Les lignes I et 3 considérées ci-dessus le long des areAtes ne se trouvent pas dans un plan et ont une disposition tridimensionnelle, de sorte que les points d'intersection des lignes se trouvent à des niveaux différents. Les centres 5 des éléments réflecteurs 2 sont en position inférieure ( en dessous du plan du dessin suivant la figure 1 ). Parmi les différents points formés par l'intersection des lignes des arêtes, ceux indiqués par la référence 7 se trouvent à un niveau intermédiaire. Dans les trames connues de miroirs triples, pour lesquels les facettes sont formées par des cotés complets de cubes, les autres points d'intersection sont les points les plus élevés du relief global. Par cintre, suivant le mode de mise en oeuvre de l'invention considéré, les points les plus élevés, c 'est-à-dire les sommets situés le plus près de la surface avant 6, sont tronqués, et des petits plateaux 8 ayant la forme de triangles équilatéraux sont ainsi formés, ces plateaux ne provoquant pas la rétroréflexion mais agissant en surfaces diffusantes.Une telle surface peut Actre associée à chaque élément réflecteur. Dans ce but, les surfaces diffusantes 8 ne seront pas lisses et polies comme les facettes 4, et elles sont légèrement dépolies afin que la lumière incidente soit diffusée, c'està-dire soit diffusée suivant un angle relativement large. La surface diffusante dépolie 8 est indiquée sur la figure 2 qui est une coupe suivant la ligne A-A' de la figure 1. La dimension des surfaces diffusantes 8 par rapport à la dimension d'une surface de référence hexagonale, c'est-à-dire la projection d'un angle complet d'un cube, détermine la proportion de réflexion du cube. Si le relief est usé à la moitié de sa profondeur, les surfaces rétroréfléchissantes et les surfaces diffusantes seront obtenues sous la forme de triangles équilatéraux de dimensions égales et une proportion relativement élevée de la lumière sera par suite diffusée aux dépens de la rétroréflexion. I1 est plus avantageux d'avoir une proportion plus faible de la surface de référence occupée par les surfaces diffusantes, de préférence moins de 30 %.D'autre part, la proportion de surfaces diffusantes ne doit pas être inférieure à 5 $ et de préférence doit être comprise entre 10 et 20 . Cette condition est obtenue si les angles sont aplatis d'environ un quart à un tiers de la profondeur totale du relief d'une trame complète. La figure 3 représente un miroir selon un autre mode de mise en oeuvre de ltinvention. Ce miroir est basé sur une trame dans laquelle les éléments réflecteurs 9 couvrent la surface sous la forme d'une combinaison de triangles équilatéraux. Ce mode de réalisation diffère des arrangements connus du fait que des bandes 10 existent entre les éléments 9 individuels. Ces bandes10 assurent la réflexion diffuse d'une façon analogue aux surfaces triangulaires de diffusion 8 considérées ci-dessus. Les structures sous la forme d'angles de cubes, qui dans ce cas sont limitées par des triangles, sont ainsi incorporées dans un réseau de bandes, le réseau dans ce cas étant aussi formé de triangles, chaque élément réflecteur pouvant votre associé à une même superficie de surface diffusante délimitée par les lignes médianes 11.La figure 4 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure3. L'avantage mentionné ci-dessus d'une surface diffusante occupant 10 à 20 ffi de l'aire totale est obtenu quand le rapport de la largeur de la bande à la distance entre les lignes médianes parallèles 11 des bandes est compris entre 3,4 et 6,7 P. D'autres modes de réalisation sont possibles en dehors des deux formes décrites ci-dessus. Par exemple dans un système du type représenté sur la figure 3, la largeur de la bande peut être réduite à zéro, le sommet de l'élément réfléchissant étant remplacé par une surface diffusante centrale parallèle au plan de la feuille. Toutes ces combinaisons répondent à la condition que les surfaces diffusantes soient unies à la trame d'éléments réflecteurs pour former une structure homogène ne permettant pas la séparation par l'oeil. Cela reste vrai malgré les dimensions absolues de la trame, pourvu que ces dimensions soient en dessous du pouvoir de résolution de l'oeil dans les conditions d'observation possibles dans la pratique. La matière première utilisée pour fabriquer la trame de miroirs triples est en général une feuille de polycarbonate incolore. La trame est matricée avec un outil convenable à une température élevée, En plus des facettes du miroir triple, l'outil d'emboutissage comporte des surfaces triangulaires produites par meulage des angles hexagonaux initiaux des cubes. Les surfaces meulées de l'outil produisent les surfaces diffusantes 8 de la figure 1. Ils doit être pris soin que le meulage ne produise aucune structure orientée, afin que la surface diffusante diffuse réellement par réflexion sans aucune direction préférentielle. Le coté gravé de la feuille en polycarbonate est ensuite revetu d'aluminium par dépôt sous vide à partir d'une vapeur et il est ensuite re vertu d'une laque de protection. La feuille obtenue de cette façon a des pro priétés de rétroréflexion, sans aucune préférence pour une région spectrale particulière, de sorte qu'il est obtenu en plein jour une tonalité blanche' Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut castre mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVB ND IC A T IONS 1. Feuille réfléchissante caractérisée par un grand nombre d'éléments réflecteurs voisins sous la forme de miroirs triples formant un réseau, ce réseau comportant un grand nombre de centres de diffusion par réflexion diffuse suffisamment petits pour que quand ils sont vus à l'oeil nu dans des conditions normales ils ne soient pas séparés les uns des autres, ces centres étant distribués de façon qu'aucune image reconnaissable visuellement ne soit formée. 2. Feuille réfléchissante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dimension des centres de diffusion est du même ordre de grandeur que l'aire superficielle des éléments réflecteurs. 3. Feuille réfléchissante selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un centre de diffusion est associé à chaque élément réflecteur 4. Feuille réfléchissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'aire de la surface des centres de diffusion est de 5 à 30 % de l'aire superficielle totale de la feuille. 5. Feuille réfléchissante selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'aire superficielle des centres de diffusion est de 10 à 20 ffi de l'aire de la surface totale de la feuille. 6. Procédé pour former une feuille réfléchissante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le matriçage d'une feuille en matière plastique sur une face au moyen d'un outil ayant une configuration complémentaire.