包括多層光學(xué)膜的對紫外線穩(wěn)定的組件的制作方法
【專利說明】包括多層光學(xué)膜的對紫外線穩(wěn)定的組件
[0001] 相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求于2012年7月30日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/677, 199的權(quán)益， 該申請的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 材料的紫外（UV)光劣化對于許多材料來說是顯著問題。雖然存在本領(lǐng)域中已知 的各種紫外保護(hù)材料，但存在對這種材料有更多改進(jìn)的需要，并且優(yōu)選需要更有效的紫外 光阻擋紫外材料，尤其是向旨在具有較長戶外使用壽命的制品提供長期保護(hù)（即至少10 年）的那些需要。具體地講，用包含芳族化合物（例如，芳族聚酯、芳族聚碳酸酯、聚苯乙 烯、2, 6-聚萘二甲酸乙二醇酯）和某些聚酰亞胺（例如，可以商品名"ULTEM"購自馬薩諸 塞州皮茨菲爾德的沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料公司（Sabic Innovative Plastics, Pittsfield, MA) 以及可以商品名"KAPT0N"購自特拉華州威明頓的杜邦公司（E. I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE)的那些）的聚合物制備的材料（例如，膜）需要基本的紫外保護(hù) 以在戶外持續(xù)10年以上。
[0004] 2,6_聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)已被用于制備各種制品，包括膜和多層光學(xué)膜 (例如，鏡膜和反射偏振膜）。鏡膜已在采光應(yīng)用中使用，以用于引導(dǎo)太陽光深入到建筑物 中，并且用作太陽能聚光鏡。鏡膜也已被用作發(fā)光二極管（LED)照明顯示器中的反射器，例 如以增加其效率。反射偏振膜已被用于例如在投影儀和包括戶外顯示器的液晶顯示器中增 強(qiáng)亮度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個(gè)方面，本發(fā)明描述了包括多層光學(xué)膜的對紫外線穩(wěn)定的組件，該多層光學(xué) 膜包括至少：第一多個(gè)第一光學(xué)層和第二光學(xué)層，其反射在至少300nm至400nm的波長范 圍內(nèi)的至少30nm波長范圍以上的入射紫外光的至少50% (在一些實(shí)施例中，至少55%、 60%、65%、70%、75%、80%、85%、或甚至至少90%);以及第二多個(gè)第一光學(xué)層和第二光 學(xué)層，其反射在至少430nm至600nm (在一些實(shí)施例中，至少430nm至500nm、440nm至500nm、 450nm 至 500nm、430nm 至 470nm、440nm 至 470nm、或甚至至少 450nm 至 480nm)的波長范圍 內(nèi)的至少30nm波長以上的入射光的至少50% (在一些實(shí)施例中，至少60%、65%、70%、 75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、或甚至至少99%)。在一些實(shí)施例中，第一 多個(gè)層或第二多個(gè)層中的至少一者的第一光學(xué)層或第二光學(xué)層中的至少一個(gè)包含紫外線 吸收劑。
[0006] 在另一個(gè)方面，本發(fā)明描述了對紫外線穩(wěn)定的組件，其包括：
[0007] 第一層，所述第一層吸收在至少300nm至400nm的波長范圍內(nèi)的入射紫外光的至 少90% (在一些實(shí)施例中，至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、或甚至至少 99% )；
[0008] 包括多個(gè)第一光學(xué)層和第二光學(xué)層的多層光學(xué)膜，其反射在至少430nm至 600nm(在一些實(shí)施例中，至少 430nm 至 500nm、440nm 至 500nm、450nm 至 500nm、430nm 至 470nm、440nm至470nm、或甚至至少450nm至480nm)的波長范圍內(nèi)的至少30nm波長以上的 入射光的至少50% (在一些實(shí)施例中，至少60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、 96 %、97 %、98 %、或甚至至少99 % )，其中多層光學(xué)膜基本上不含PEN (即，基于多層光學(xué)膜 的總重量計(jì)，小于1重量％ (在一些實(shí)施例中，小于0. 75重量％、0. 5重量％、0. 25重量％、 或甚至小于〇· 1重量％ ) PEN);和
[0009] 一種材料，其吸收在至少430nm至600nm (在一些實(shí)施例中，至少430nm至500nm、 440nm 至 500nm、450nm 至 500nm、430nm 至 470nm、440nm 至 470nm、或甚至至少 450nm 至 480nm)的波長范圍內(nèi)的至少一些（在一些實(shí)施例中，至少0. 0001 %、0. 001%、0. 01%、 0· 1%、1%、5%、10%、25%、50%、75%、90%、95%、96%、97%、98%、或甚至至少99%)入 射光，
[0010] 其中該組件按順序具有第一層，其吸收入射紫外光的至少90% ;包括多個(gè)第一光 學(xué)層和第二光學(xué)層的多層光學(xué)膜，其反射至少入射光的50 %;以及吸收在430nm至500nm的 波長范圍內(nèi)的至少一些入射光的材料。在一些實(shí)施例中，多層光學(xué)膜的第一層或第二層中 的至少一個(gè)包含紫外線吸收劑。
[0011] 在另一個(gè)方面，本發(fā)明描述了一種組件，其包括：
[0012] 包括至少第一光學(xué)層和第二光學(xué)層的多層光學(xué)膜，其反射在至少430nm至 500nm(在一些實(shí)施例中，至少 430nm 至 600nm、440nm 至 500nm、450nm 至 500nm、430nm 至 470nm、440nm至470nm、或甚至至少450nm至480nm)的波長范圍內(nèi)的至少30nm波長以上 的入射光的至少50% (在一些實(shí)施例中，至少60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、 95%、96%、97%、98%、或甚至至少99%)，其中多個(gè)第一光學(xué)層和第二光學(xué)層基本上不含 PEN(即，基于多層光學(xué)膜的總重量計(jì)，小于1重量％ (在一些實(shí)施例中，小于0. 75重量％、 〇. 5重量％、0. 25重量％、或甚至小于0. 1重量％ )PEN);和
[0013] 包括含PEN的至少一個(gè)層的多層光學(xué)膜（在一些實(shí)施例中，在至少400nm至 700nm、400nm 至 800nm、400nm 至 900nm、500nm 至 700nm、500nm 至 900nm、800nm 至 1200nm、 800nm至1600nm、或甚至至少800nm至2500nm的范圍內(nèi)為反射性的）。在一些實(shí)施例中，組 件的至少一個(gè)層包含紫外線吸收劑。
[0014] 本文所述的組件和制品可用作例如紫外線保護(hù)覆蓋物。例如，本發(fā)明提供了制 品，該制品包括具有主表面的基材，以及本文所述的在主表面的至少一部分上的組件；包 括本文所述組件的光組件；包括本文所述組件的指示牌；包括本文所述組件的液晶顯示器 (LCD);包括本文所述組件的發(fā)光二極管（LED);包括本文所述組件的建筑物外部；包括本 文所述組件的光導(dǎo)；包括本文所述組件的投影儀；包括本文所述組件的太陽鏡；并且鄰近 包括本文所述組件的光伏模塊（例如，柔性模塊）的反射器（例如，用于增加輻射到光伏模 塊上的太陽能通量）；包括本文所述組件的光伏模塊背板；以及包括本文所述組件的金屬 蒸氣涂覆的寬帶反射鏡。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本文所述示例性組件的示意性剖視圖。
[0016] 圖2為用于本文所述示例性組件中的示例性多層光學(xué)膜的示意性剖視圖。
[0017] 圖3為包括本文所述示例性組件的示例性液晶顯示器單元的示意性剖視圖。
[0018] 圖4為包括本文所述示例性組件的示例性發(fā)光二極管（LED)的示意性剖視圖。
[0019] 圖5為包括本文所述示例性組件的示例性LED光導(dǎo)的示意性剖視圖。
[0020] 圖6為包括本文所述示例性組件的示例性照明指示牌的示意性剖視圖。
[0021] 圖7為包括本文所述示例性組件的示例性波長選擇性太陽能聚光鏡的示意性剖 視圖。
[0022] 圖8為包括本文所述示例性組件的示例性寬帶太陽能聚光鏡的示意性剖視圖。
[0023] 圖9為包括本文所述示例性組件的示例性太陽鏡的示意性剖視圖。
[0024] 圖10和圖11為包括本文所述示例性組件的示例性光伏模塊的示意性剖視圖。
[0025] 圖12為包括本文所述示例性組件的具有中空光導(dǎo)的示例性建筑物采光系統(tǒng)的示 意性剖視圖。
[0026] 圖13為用于制備本文所述示例性組件的示例性多層光學(xué)膜的反射光譜。
[0027] 圖14為本文所述示例性組件的反射光譜。
[0028] 圖15為本文所述示例性組件的反射光譜。
[0029] 圖16為在測試本文所述示例性組件中使用的光源的發(fā)射光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 參見圖1，示例性組件10包括至少一百個(gè)交替的第一光學(xué)層11A，11B，…IlN和第 二光學(xué)層12A，12B，…12N，第三光學(xué)層13A，13B，任選的粘合劑層15,和任選的硬質(zhì)涂膜層 14,其中第三光學(xué)層中的至少一些包含紫外線吸收劑。在一些實(shí)施例中，第一層和/或第二 層中的至少一些包括紫外線吸收劑。
[0031] 參見圖2,示例性多層光學(xué)膜20包括至少一百個(gè)交替的第一光學(xué)層21A，21B，… 21N和第二光學(xué)層22A，22B，…22N，其中第一光學(xué)層或第二光學(xué)層中的至少一者中的至少 一些包含紫外線吸收劑以用于制備本文所述的組件。示例性多層光學(xué)膜20任選地包括粘 合劑層25和硬質(zhì)涂膜層24。在一些實(shí)施例中，硬質(zhì)涂膜層24包含紫外線吸收劑。
[0032] 如本文所用，"紫外線"（亦稱"UV"）是指波長高達(dá)400nm的電磁輻射。
[0033] 一般來講，本文所述的光學(xué)多層光學(xué)膜包括至少100個(gè)層（通常在總計(jì)100到 2000個(gè)層或更多的范圍內(nèi)）。
[0034] 對于光的至少一個(gè)波長和偏振，多層光學(xué)膜的交替的第一層和第二層具有至 少0. 04的折射率差值（在一些實(shí)施例中，至少0. 05、0. 06、0. 07、0. 08、0. 09、0. 1、0. 125、 0. 15、0. 175、0. 2、0. 225、0. 25、0. 275或甚至至少0. 3)。在一些實(shí)施例中，第一光學(xué)層是 雙折射的并包含雙折射聚合物。在一些實(shí)施例中，第一光學(xué)層、第二光學(xué)層、或第三光學(xué) 層（如果存在）中的至少一個(gè)為含氟聚合物、有機(jī)硅聚合物、氨基甲酸酯聚合物、或丙烯 酸酯聚合物（包括其共混物）中的至少一者，并且優(yōu)選為對紫外線穩(wěn)定的（即，根據(jù)ASTM G155-05a(2005年10月））（其公開內(nèi)容以引用方式并入本文）暴露于氙弧燈老化試驗(yàn)計(jì) 3000小時(shí)之后，用分光光度計(jì)（以商品名"Lambda 950"購自馬薩諸塞州沃爾瑟姆的珀金埃 爾默公司（Perkin-Elmer, Inc.，Waltham, MA)測得小于5個(gè)單位的b*變化）。
[0035] 用于制備反射的光學(xué)層（例如，第一光學(xué)層和第二光學(xué)層）的示例性材料包括聚 合物（例如，聚酯、共聚酯和改性共聚酯）。在本上下文中，術(shù)語"聚合物"將理解為包括均 聚物和共聚物，以及可通過例如共擠出法或通過包括酯交換反應(yīng)在內(nèi)的反應(yīng)而形成可混溶 共混物的聚合物或共聚物。術(shù)語"聚合物"和"共聚物"包括無規(guī)共聚物和嵌段共聚物兩者。 適用于根據(jù)本公開構(gòu)造的一些示例性多層光學(xué)膜中的聚酯通常包括二羧酸酯亞單元和二 醇亞單元，并且可通過羧酸酯單體分子與二醇單體分子的反應(yīng)來生成。每個(gè)二羧酸酯單體 分子具有兩個(gè)或更多個(gè)羧酸官能團(tuán)或酯官能團(tuán)，并且每個(gè)二醇單體分子具有至少兩個(gè)羥基 官能團(tuán)。二羧酸酯單體分子可能全部相同或可能存在兩種或更多種不同類型的分子。二醇 單體分子也是如此。術(shù)語"聚酯"還包括衍生自二醇單體分子與羧酸酯的反應(yīng)的聚碳酸酯。
[0036] 適用于形成聚酯層的羧酸酯亞單元的二羧酸單體分子的例子包括：2, 6-萘二羧 酸及其異構(gòu)體；對苯二甲酸；間苯二甲酸；鄰苯二甲酸；壬二酸；己二酸；癸二酸；降冰片烯 二羧酸；雙環(huán)辛烷二羧酸；1，4-環(huán)己烷二羧酸及其異構(gòu)體；叔丁基間苯二甲酸，偏苯三酸， 間苯二甲酸磺酸鈉；4, 4'-聯(lián)苯二羧酸及其異構(gòu)體；以及這些酸的低級烷基酯，例如甲基或 乙基酯。在本上下文中，術(shù)語"低級烷基"是指Cl-ClO直鏈或支鏈烷基。
[0037] 適用于形成聚酯層的二醇亞單元的二醇單體分子的例子包括：乙二醇；丙二醇； 1，4-丁二醇及其異構(gòu)體；1，6-己二醇；新戊二醇；聚乙二醇；二甘醇；三環(huán)癸二醇；1，4-環(huán) 己烷二甲醇及其異構(gòu)體；降莰二醇；二環(huán)辛二醇；三羥甲基丙烷；季戊四醇；1，4-苯二甲醇 及其異構(gòu)體；雙酚A ; 1，8-二羥基聯(lián)苯及其異構(gòu)體；以及1，3-雙（2-羥基乙氧基）苯。
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