本申請(qǐng)是2014年8月8日提交并且名為“METHOD OF FORMING AN ANTI-GLARE COATING ON A SUBSTRATE”的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)14/455,109的部分繼續(xù)，其以其全文并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及經(jīng)涂覆的制品以及在基材上形成防眩光涂層的方法。
發(fā)明背景
手持式及其他電子器件已變成日常生活固有的一部分。除了它們提供的便利服務(wù)外，它們光滑的現(xiàn)代外觀對(duì)它們的可銷售性也是必要的。將形狀、顏色及表面進(jìn)行優(yōu)化以最大化地吸引消費(fèi)者。一些外殼及顯示器表面是高光澤度的，而其他部分為無(wú)光表面(matte finish)，并且其組合提供特定審美訴求。
透明屏幕(諸如顯示屏幕及觸摸屏)在交互式電子器件上出現(xiàn)得越來(lái)越頻繁。需要減少屏幕的眩光以使顯示器在不同照明環(huán)境中的可見度最大化。存在各種減少透明基材表面的眩光的已知方法。示例性的方法涉及將光干擾涂層堆棧(stack)沉積在基材上，其通過(guò)采用鄰近薄膜內(nèi)的光學(xué)干擾來(lái)減少反射。取決于涂層及基材的相對(duì)折射率，這樣的膜的厚度通常為可見光標(biāo)稱波長(zhǎng)的約四分之一或二分之一。另一方法包括諸如通過(guò)機(jī)械地更改基材的最外部表面或經(jīng)由在玻璃基材上使用擴(kuò)散體(diffuser)涂層而在基材表面處形成光散射構(gòu)件(means)。
干擾涂層在不降低分辨率的情況下減少眩光。然而，沉積干擾涂層是相對(duì)昂貴的，需要使用真空沉積技術(shù)(諸如濺鍍)和精確制造條件，或非常精確的醇鹽溶液浸涂技術(shù)，伴隨著后續(xù)干燥及燒制步驟。必須對(duì)嚴(yán)格的處理參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)以獲得所需的結(jié)果。
填料廣泛地用于涂料工業(yè)以影響光澤度，并且其已知在諸多情況下為透明基材及不透明(諸如金屬)基材兩者提供抗眩光性。填料通過(guò)影響經(jīng)施用涂層的表面粗糙度來(lái)控制光澤度。
已努力嘗試蝕刻基材的外部表面或以其他方式化學(xué)地或機(jī)械地改性沉積在基材上的涂層的外部表面，以減少通過(guò)光漫射而導(dǎo)致的眩光。這樣的改性技術(shù)存在許多缺點(diǎn)。通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行蝕刻涉及通常高腐蝕性的化合物(例如氫氟酸)的處理和儲(chǔ)存?？紤]到日益嚴(yán)格的環(huán)境法律，這樣的化合物產(chǎn)生處理及處置問(wèn)題。通過(guò)非化學(xué)方法(諸如通過(guò)噴沙)進(jìn)行蝕刻需要額外及昂貴的處理操作。
需要在避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的同時(shí)提供在基材上形成防眩光涂層的替代方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
提供了一種在基材上形成防眩光涂層的方法。該方法包括：(a)加熱基材至至少100°F(37.8℃)的溫度以形成經(jīng)加熱的基材；(b)將可固化成膜溶膠-凝膠組合物施用至經(jīng)加熱的基材的至少一個(gè)表面上，以形成具有溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層的經(jīng)涂覆的基材，該溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層具有表面粗糙度；和(c)使經(jīng)涂覆的基材經(jīng)受條件，經(jīng)受該條件持續(xù)的時(shí)間足以實(shí)現(xiàn)溶膠-凝膠層的固化并形成防眩光的經(jīng)涂覆的制品。溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層實(shí)質(zhì)上(essentially)不含無(wú)機(jī)氧化物顆粒并且包含：
(i)四烷氧基硅烷；
(ii)環(huán)氧官能三烷氧基硅烷；
(iii)含金屬的催化劑；和
(iv)溶劑組分；和
還提供了顯示防眩光特性和通過(guò)以上方法制備的經(jīng)涂覆的制品。
具體實(shí)施方式
除了在任何操作實(shí)施例中，或其中另外說(shuō)明，所有表達(dá)說(shuō)明書和權(quán)利要求中使用的成分的量、反應(yīng)條件等的數(shù)字，應(yīng)被理解為在所有情況下由術(shù)語(yǔ)“約”來(lái)修飾。因此，除非有相反指示，下述說(shuō)明書和附加的權(quán)利要求中陳述的數(shù)字參數(shù)是近似值，其可根據(jù)本發(fā)明獲得的期望性能而變化。最起碼，并且不試圖限制將等同原則應(yīng)用到權(quán)利要求范圍，每個(gè)數(shù)字參數(shù)應(yīng)至少按照所報(bào)告的有效數(shù)字的位數(shù)并通過(guò)應(yīng)用普通的四舍五入方法來(lái)解釋。
雖然陳述本發(fā)明寬廣范圍的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似值，但在具體實(shí)施例中稱述的數(shù)值是盡可能精確地報(bào)告的。然而，任何數(shù)值必然固有地包含在它們各自測(cè)試方法中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差必然造成的一定誤差。
同樣，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中引用的任何數(shù)值范圍旨在包括全部包括在其中的子范圍。例如，“1至10”的范圍旨在包括所述的最小值1和所述的最大值10之間(并且包括端值)的全部子范圍，也就是說(shuō)，具有最小值等于或大于1，和最大值等于或小于10。
如本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求中所使用，除非明確且毫不含糊地限于一個(gè)指示物，否則冠詞“一個(gè)”、“一種”和“該”包括多個(gè)指示物。
如本文中所呈現(xiàn)的本發(fā)明的各種實(shí)施方式及實(shí)例各理解為對(duì)于本發(fā)明的范圍是非限制性的。
如以下描述及權(quán)利要求中所使用的，下列術(shù)語(yǔ)具有以下指示的含義：
“聚合物”是指聚合物(包括均聚物及共聚物)以及低聚物?！皬?fù)合材料”是指兩種或更多種不同的材料的組合。
如例如與可固化組合物結(jié)合所使用的，術(shù)語(yǔ)“可固化”是指所指示的組合物可經(jīng)由官能團(tuán)聚合或交聯(lián)，例如通過(guò)包括但不限于熱(包括環(huán)境固化)、催化、電子束、化學(xué)自由基引發(fā)和/或光引發(fā)(諸如通過(guò)暴露于紫外光或其他光化輻射)的方式。
如與固化或可固化組合物(例如一些特定描述的“固化的組合物”)結(jié)合所使用的，術(shù)語(yǔ)“固化”、“固化的”或類似術(shù)語(yǔ)是指形成可固化組合物的任何可聚合和/或可交聯(lián)組分中的至少一部分為聚合的和/或交聯(lián)的。另外，組合物的固化是指使所述組合物經(jīng)受諸如以上所列舉的固化條件，引起組合物的反應(yīng)性官能團(tuán)的反應(yīng)。術(shù)語(yǔ)“至少部分固化”是指使組合物經(jīng)受固化條件，其中組合物的反應(yīng)性基團(tuán)的至少一部分發(fā)生反應(yīng)。也可使組合物經(jīng)受固化條件，以使得達(dá)到基本上完全固化，和其中進(jìn)一步固化未在物理特性(諸如硬度)方面引起顯著的進(jìn)一步改良。
術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)性”是指官能團(tuán)能夠與其自身和/或其他官能團(tuán)自發(fā)地，或在施加熱后或在催化劑存在下或通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他方式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
術(shù)語(yǔ)“之上”、“附加至”、“貼附至”、“粘結(jié)至”、“粘著至”或類似含義的術(shù)語(yǔ)是指指定對(duì)象(例如涂層、膜或?qū)?直接連接至目標(biāo)表面或例如經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)其他涂層、膜或?qū)娱g接連接至目標(biāo)表面。
如例如與聚合材料結(jié)合所使用的，例如“光學(xué)品質(zhì)的樹脂”或“光學(xué)品質(zhì)的有機(jī)聚合材料”，術(shù)語(yǔ)“光學(xué)品質(zhì)”是指所指示的材料(例如聚合材料、樹脂或樹脂組合物)為或形成可用作光學(xué)制品(諸如窗玻璃)或與光學(xué)制品組合的基材、層、膜或涂層。
如例如與光學(xué)基材結(jié)合所使用的，術(shù)語(yǔ)“剛性”是指指定的物品(item)是自支撐式的。
術(shù)語(yǔ)“光學(xué)基材”是指指定的基材展示出至少4％(諸如至少50％，或至少70％，或至少85％)的光透射率值(透射入射光)；且當(dāng)在550納米下通過(guò)例如Haze Gard Plus儀器測(cè)量霧度值時(shí)，展示出小于5％(例如小于1％或小于0.5％)的霧度值。光學(xué)基材包括但不限于光學(xué)制品(諸如透鏡)、光學(xué)層(例如光學(xué)樹脂層、光學(xué)膜及光學(xué)涂層)及具有光影響特性的光學(xué)基材。
如例如與基材、膜、材料和/或涂層結(jié)合所使用的，術(shù)語(yǔ)“透明”是指所指示的基材、涂層、膜和/或材料具有透射光的特性，使得位于下方(lying beyond)的對(duì)象完全可見。
適用于本發(fā)明的方法及制備本發(fā)明經(jīng)涂覆的制品的基材可包括金屬、玻璃或本領(lǐng)域中已知的任何塑料光學(xué)基材，條件是材料可耐受至少100°F的溫度而不變形。適合的金屬基材包括由例如不銹鋼或其他鋼合金、鋁或鈦制成的未拋光或拋光基材。拋光金屬基材通常具有反射性表面。例如，可固化成膜溶膠-凝膠組合物可沉積于包含諸如拋光金屬的反射性材料的表面上方，該表面具有至少30％(諸如至少40％)的全反射率。本文中“全反射率”是指在所有視角上積分(integrating)的可見光譜中來(lái)自對(duì)象的反射光相對(duì)于撞擊于對(duì)象上的入射光的比率。本文中“可見光譜”是指電磁波譜中的波長(zhǎng)在400與700納米之間的部分。本文中“視角”是指觀測(cè)光線與入射點(diǎn)處的表面法線之間的角。本文中所描述的反射率值可使用Minolta分光光度計(jì)CM-3600d或來(lái)自X-Rite的X-Rite i7彩色分光光度計(jì)測(cè)定。
美學(xué)愉悅的設(shè)計(jì)和效果可在拋光金屬反射性表面上通過(guò)將可固化成膜溶膠-凝膠組合物施用至例如視覺圖案中的表面的部分或施用至反射性基材的整個(gè)表面上來(lái)實(shí)現(xiàn)。
適合的玻璃基材包括鈉鈣硅玻璃，諸如由Fisher出售的鈉鈣硅載玻片，或鋁硅酸鹽玻璃，諸如來(lái)自Corning Incorporated的玻璃或來(lái)自Asahi Glass Co.，Ltd.的玻璃。塑料基材的適合實(shí)例包括多元醇(碳酸烯丙酯)單體，例如二甘醇碳酸烯丙酯，諸如單體由PPG Industries，Inc.以商標(biāo)CR-39出售的二乙二醇雙(碳酸烯丙酯)；聚脲-聚氨基甲酸酯(聚脲氨基甲酸酯)聚合物，其例如通過(guò)使聚氨基甲酸酯預(yù)聚物與二胺固化劑反應(yīng)制備，一種這樣的聚合物的組合物由PPG Industries，Inc.以商標(biāo)出售；多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯單體；二乙二醇二甲基丙烯酸酯單體；乙氧基化的苯酚甲基丙烯酸酯單體；二異丙烯基苯單體；乙氧基化的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯單體；乙二醇雙甲基丙烯酸酯單體；聚(乙二醇)雙甲基丙烯酸酯單體；氨基甲酸酯丙烯酸酯單體；聚(乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯)；聚(乙酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(氯乙烯)；聚(偏二氯乙烯)；聚乙烯；聚丙烯；聚氨基甲酸酯；聚硫氨基甲酸酯；熱塑性聚碳酸酯，諸如衍生自雙酚A和光氣的碳酸酯連接的樹脂，一種這樣的材料以商標(biāo)LEXAN出售；聚酯，諸如以商標(biāo)MYLAR出售的材料；聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；聚乙烯醇縮丁醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，諸如以商標(biāo)PLEXIGLAS出售的材料，及通過(guò)使多官能異氰酸酯與聚硫醇或聚環(huán)硫化物單體反應(yīng)(均聚或與聚硫醇、多異氰酸酯、多異硫氰酸酯和任選的烯屬不飽和單體或鹵化含芳族基的乙烯基單體共聚和/或三元聚合)來(lái)制備的聚合物。還適合的是這樣的單體的共聚物和所描述的聚合物和共聚物與其他聚合物的共混物，例如以形成互穿網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)物。
在本發(fā)明方法的第一步驟中，將基材加熱至至少100°F(37.8℃)的溫度以形成經(jīng)加熱的基材。取決于基材的性質(zhì)，可使用較高溫度。例如，當(dāng)基材為玻璃時(shí)，基材可加熱至100°F至450°F(37.8℃至232.2℃)的溫度，諸如230°F至400°F(110℃至204.4℃)，或250°F至350°F(121.1℃至176.7℃)的溫度。
在本發(fā)明方法的步驟(b)中，將可固化成膜溶膠-凝膠組合物施用至經(jīng)加熱的基材的至少一個(gè)表面，以形成具有溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層的經(jīng)涂覆的基材，該溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層具有表面粗糙度。溶膠-凝膠為動(dòng)態(tài)體系，其中溶液(“溶膠”)逐漸發(fā)展成含有液相和固相兩者的類凝膠的兩相體系，其形態(tài)在連續(xù)液相內(nèi)介于離散顆粒至連續(xù)聚合物網(wǎng)絡(luò)的范圍內(nèi)。
在經(jīng)加熱的基材上形成的溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層包含混合的“無(wú)機(jī)-有機(jī)”網(wǎng)絡(luò)；即網(wǎng)絡(luò)層在分子水平上包含無(wú)機(jī)及有機(jī)結(jié)構(gòu)基團(tuán)。這允許根據(jù)溶膠-凝膠層的機(jī)械特性(諸如撓性)在設(shè)計(jì)中做出一些變化。經(jīng)加熱的基材的高溫允許快速蒸發(fā)任何溶劑，使基材表面上溶膠-凝膠組合物的流動(dòng)最小化且因此產(chǎn)生低光澤度的防眩光表面?；脑诘蜏叵?例如在室溫下)將允許溶膠-凝膠組合物在表面上流動(dòng)并形成光滑涂層。
用以形成溶膠-凝膠層的可固化成膜組合物包含(i)四烷氧基硅烷。由于組合物的溶膠-凝膠性質(zhì)，因此烷氧基硅烷被水解并且它們部分縮合(condensed)，之后層固化。在溶膠-凝膠層中的水解的四烷氧基硅烷通常包含四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷。
可固化成膜溶膠-凝膠組合物進(jìn)一步包含(ii)環(huán)氧官能三烷氧基硅烷，諸如3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(縮水甘油氧基丙基)三乙氧基硅烷。環(huán)氧官能三烷氧基硅烷可用水部分水解。
可固化成膜溶膠-凝膠組合物另外包含(iii)含金屬的催化劑，諸如含鋁的催化劑。實(shí)例包括羥基氯化鋁或乙酰丙酮鋁。膠態(tài)羥基氯化鋁催化劑可作為SUMALCHLOR 50購(gòu)自Summit Reheis和作為NALCO 8676購(gòu)自NALCO。
可固化成膜溶膠-凝膠組合物還包含(iv)溶劑組分。溶劑組分可包括水和一種或多種極性有機(jī)溶劑，包括醚(諸如環(huán)狀醚、二醇醚)、具有1至6個(gè)碳原子的醇，諸如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇等。最常使用二醇醚，諸如丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚和/或二乙二醇單丁醚。
本發(fā)明方法中所使用的可固化成膜溶膠-凝膠組合物在實(shí)質(zhì)上不含無(wú)機(jī)氧化物顆粒(諸如二氧化硅或氧化鋁顆粒)的基材表面上形成溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層。如貫穿該說(shuō)明書(包括權(quán)利要求)所使用，“實(shí)質(zhì)上不含”是指若化合物存在于組合物中，則其以小于0.1重量％(通常小于0.05重量％)或小于0.01重量％(通常小于痕量)的量偶然存在。
可固化成膜溶膠-凝膠組合物可包括在某種程度上取決于最終經(jīng)涂覆的制品的特定應(yīng)用的多種任選的成分和/或添加劑。例如，組合物可展現(xiàn)出光影響特性。其他任選的成分包括流變控制劑、表面活性劑、引發(fā)劑、催化劑、固化抑制劑、還原劑、酸、堿、防腐劑、自由基供體、自由基清除劑和熱穩(wěn)定劑，其中輔助材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
可固化成膜溶膠-凝膠組合物可包括著色劑，盡管組合物通常是無(wú)色和透明的。它們也通常是光學(xué)透明的，光透射率為至少70％和取決于光澤度水平顯示出小于65％的霧度值。
如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“著色劑”指的是任何賦予組合物以顏色和/或其他視覺效果的物質(zhì)。著色劑可以以任何合適的形式加入涂料中，例如離散顆粒，分散體，溶液和/或薄片。單種著色劑或者兩種或者更多種著色劑的混合物可以用于本發(fā)明的涂料中。
著色劑的實(shí)例包括顏料，染料和調(diào)色劑，例如用于油漆工業(yè)和/或列于Dry Color Manufacturers Association(DCMA)中的那些，以及特效組合物。著色劑可以包括例如細(xì)微分散的固體粉末，其是不溶的，但是在使用條件下可潤(rùn)濕。著色劑可以是有機(jī)或者無(wú)機(jī)的，并且可以是聚集的或者非聚集的?？赏ㄟ^(guò)研磨或簡(jiǎn)單混合將著色劑并入涂料中。著色劑可以通過(guò)使用研磨載體例如丙烯酸類研磨載體而并入涂料中，其的使用是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。
顏料和/或顏料組合物的實(shí)例包括但不限于咔唑二噁嗪粗顏料，偶氮，單偶氮，雙偶氮，萘酚AS，鹽類型(色淀)，苯并咪唑酮、縮合物(condensation)、金屬絡(luò)合物、異吲哚啉酮，異吲哚啉和多環(huán)酞菁，喹吖啶酮，苝，紫環(huán)酮(perinone)，二酮吡咯并吡咯，硫靛，蒽醌，靛蒽醌，蒽嘧啶，黃烷士酮，皮蒽酮，蒽嵌蒽醌，二噁嗪，三芳基碳鎓，喹酞酮顏料，二酮吡咯并吡咯紅(“DPPBO紅”)，炭黑及其混合物。術(shù)語(yǔ)“顏料”和“著色填料”可以互換地使用。
示例性的染料包括但不限于是溶劑基和/或水基的那些，例如酸性染料，偶氮型染料，堿性染料，直接染料，分散染料，反應(yīng)性染料，溶劑染料，硫化染料，媒染料，例如釩酸鉍，蒽醌，苝，鋁，喹吖啶酮，噻唑，噻嗪，偶氮，靛藍(lán)，硝基，亞硝基，噁嗪，酞菁，喹啉，茋、醌茜蘭(quinizarin blue)(D&C紫色第2號(hào))和三苯基甲烷。
調(diào)色劑的實(shí)例包括但不限于包括但不限于分散在水基或者水混溶載體中的顏料，例如市售自Degussa，Inc.的AQUA-CHEM896，市售自Eastman Chemical,Inc的Accurate Dispersion部門的CHARISMA COLORANTS和MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS。
如上所述，該著色劑可以處于分散體的形式，包括但不限于納米顆粒分散體。納米顆粒分散體可以包括一種或多種高度分散的納米顆粒著色劑和/或著色劑顆粒，其產(chǎn)生了期望的可見顏色和/或不透明度和/或視覺效果。納米顆粒分散體可以包括著色劑例如粒度小于150nm，例如小于70nm，或者小于30nm的顏料或染料。納米顆?？梢酝ㄟ^(guò)用粒度小于0.5mm的研磨介質(zhì)研磨儲(chǔ)備的有機(jī)或者無(wú)機(jī)顏料來(lái)生產(chǎn)。示例性的納米顆粒分散體及其制造方法標(biāo)識(shí)在美國(guó)專利號(hào)6,875,800B2和美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)20050287354中。納米顆粒分散體也可以通過(guò)結(jié)晶，沉淀，氣相冷凝(condensation)和化學(xué)摩擦(即，部分溶解)來(lái)生產(chǎn)。為了使得涂料中納米顆粒的再聚集最小化，可以使用樹脂包覆的納米顆粒分散體。作為此處使用的，“樹脂包覆的納米顆粒分散體”指的是其中分散著離散的“復(fù)合微粒”的連續(xù)相，該復(fù)合微粒包含納米顆粒和該納米顆粒上的樹脂涂層。
非蓋底的(non-hiding)、賦予顏色的有機(jī)顏料納米顆粒的分散體在電子工業(yè)中提供特別有用的美學(xué)特性。這樣的顏料分散體以商標(biāo)ANDARO購(gòu)自PPG Industries,Inc.。低水平的藍(lán)色納米顏料可抵消在成膜組合物固化期間可出現(xiàn)的任何黃化。藍(lán)色或黑色納米顏料增強(qiáng)了防眩光涂層的外觀，尤其是在基材上的黑色底層上方。此外，諸如若基材為手機(jī)或平板電腦的著色外殼，則可選擇著色納米顏料以增強(qiáng)或補(bǔ)充基材的下面的顏色。
一般而言，著色劑可以足以賦予所需特性、視覺和/或顏色效果的任何量存在于涂料組合物中。著色劑可占本發(fā)明組合物的1重量％至65重量％，諸如3重量％至40重量％或5重量％至35重量％，其中重量％是以組合物的總重量計(jì)。
以可固化成膜組合物的總重量計(jì)，可固化成膜溶膠-凝膠組合物通常具有0.1重量％至35重量％，經(jīng)常0.5重量％至15重量％，更經(jīng)常1重量％至8重量％的固體含量。
可在本發(fā)明方法的步驟(b)中使用的適合的溶膠-凝膠組合物包括HI-GARD 1080及HI-GARD 1080S，兩者可購(gòu)自PPG Industries,Inc.。還可用如上文所描述的適合的溶劑進(jìn)一步稀釋溶膠-凝膠組合物。
溶膠-凝膠組合物可通過(guò)諸如噴涂、浸涂(浸沒(méi))、旋涂或流涂于其表面上的多種方法中的一種或多種施用至經(jīng)加熱的基材。最常使用噴涂，諸如超聲波噴涂、精確噴涂和空氣霧化噴涂。溶膠-凝膠組合物可更經(jīng)常地在即將施用之前保持在環(huán)境溫度下。在與經(jīng)加熱的基材接觸后，溶劑立即從溶膠-凝膠組合物蒸發(fā)并且形成經(jīng)涂覆的基材，其具有溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層，該溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層具有表面粗糙度。經(jīng)施用的多孔溶膠-凝膠層通常干膜厚度小于10微米，經(jīng)常小于5微米，或小于3微米。
溶膠-凝膠組合物可以這樣的方式施用至基材表面，以致產(chǎn)生具有跨越其表面的梯度光澤度的經(jīng)涂覆的制品；即光澤度跨越選擇區(qū)域而逐漸增強(qiáng)的表面，這是通過(guò)跨越基材表面逐漸減少經(jīng)施用的溶膠-凝膠組合物涂層厚度實(shí)現(xiàn)的效果。隨著涂層厚度減少，跨越基材表面的光澤度增加，產(chǎn)生視覺效果。在本發(fā)明方法中，溶膠-凝膠組合物的噴涂用以制備具有梯度光澤度的經(jīng)涂覆的制品。噴嘴可在基材上的選擇點(diǎn)上方保持靜止或可在基材的選擇區(qū)域上方通過(guò)一次或多次，而非在基材整個(gè)表面上均勻噴涂組合物以形成具有一致厚度的涂層。經(jīng)施用的涂層的厚度隨著距噴嘴的距離而減少。還可使用具有分級(jí)式(graduated)流動(dòng)速率的噴嘴實(shí)現(xiàn)效果。
在施用溶膠-凝膠層后，接著使經(jīng)涂覆的基材經(jīng)受條件，經(jīng)受該條件持續(xù)的時(shí)間足以實(shí)現(xiàn)溶膠-凝膠層的固化并形成防眩光的經(jīng)涂覆的制品。例如，可將經(jīng)涂覆的基材加熱至至少120℃的溫度至少0.5小時(shí)，以促進(jìn)組合物的連續(xù)聚合。在特定實(shí)例中，可將經(jīng)涂覆的基材加熱至120℃的溫度至少3小時(shí)，或可將經(jīng)涂覆的基材加熱至至少150℃的溫度至少0.5小時(shí)。
溶膠-凝膠組合物在基材上形成無(wú)光表面(低光澤度)的防眩光涂層。如通過(guò)來(lái)自BYK-Gardner GmbH的micro-TRI光澤計(jì)所測(cè)量，通過(guò)上述方法形成的本發(fā)明的經(jīng)涂覆的制品通常顯示出15光澤度單位至120光澤度單位的60°光澤度值。本發(fā)明的經(jīng)涂覆的制品在不降低經(jīng)由該制品觀察的顯示器分辨率的情況下顯示出減少的眩光。當(dāng)經(jīng)涂覆的制品為諸如用于電子器件(諸如電話、監(jiān)視器、平板電腦等)的屏幕的光學(xué)制品時(shí)，這是特別有利的。包含透明基材的根據(jù)本發(fā)明的經(jīng)涂覆的制品通常顯示出至少84％的透光率。
可固化涂料組合物的防眩光性能通過(guò)在基材上形成具有表面粗糙度的溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，該溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成在溶膠-凝膠組合物在經(jīng)加熱的基材上沖擊后發(fā)生。快速蒸發(fā)來(lái)自溶膠-凝膠組合物的溶劑使經(jīng)加熱的基材表面上的組合物的流動(dòng)最小化，并因此防止形成光滑的高光澤度涂層。應(yīng)指出，若溶膠-凝膠組合物在基材表面未預(yù)先加熱至至少100°F的情況下施用至基材，則不形成防眩光涂層，而仍產(chǎn)生光滑的高光澤度涂層。
形成防眩光涂層的方法與使用含有無(wú)機(jī)氧化物顆粒的防眩光涂層的現(xiàn)有技術(shù)的方法形成對(duì)比。顆粒用以通過(guò)增加涂層表面粗糙度來(lái)降低涂層的光澤度。如上文所指出，在本發(fā)明方法中形成的溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層實(shí)質(zhì)上不含這樣的顆粒。
本發(fā)明的經(jīng)涂覆的制品可進(jìn)一步包含步驟(C)后施用至經(jīng)涂覆的制品的至少一種額外的涂料組合物。例如，防污涂層或密封劑層可疊加于溶膠-凝膠層的至少一個(gè)表面上。
適合的密封劑層可包含全氟硅烷，諸如來(lái)自Dow Corning的DC2700，或來(lái)自Daikin Industry Inc.的Optool DSX。
本發(fā)明的光學(xué)制品包括顯示元件，諸如屏幕，包括在包括手機(jī)、平板電腦、GPS、投票機(jī)、POS(銷售點(diǎn))或計(jì)算機(jī)屏幕的器件上的觸摸屏；畫框中的顯示薄片；窗或有源或無(wú)源液晶盒元件或器件等。
以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明的各種實(shí)施方式，并且不應(yīng)解釋為以任何方式限制本發(fā)明。
實(shí)施例
HG 1080S涂料溶液可商購(gòu)自PPG Industrials，Inc.。HI-GARD HG 1080S用如下表中所列舉的可商購(gòu)自The Dow Chemical Company的DOWANOLTM PMA(丙二醇甲醚乙酸酯)和/或DOWANOLTM PM(丙二醇甲醚)稀釋。隨后在環(huán)境溫度下攪拌混合物溶液30min。
表1:AG(防眩光)涂料溶液配制劑(以克為單位)
將金屬樣品支持器上的玻璃基材，即購(gòu)自Fisher Scientific的2"x 3”x 1mm顯微鏡載玻片在180℃烘箱中加熱6分鐘，之后移動(dòng)至噴涂室以噴涂AG涂層。接著使用具有如下所列舉的噴涂參數(shù)的SPRAYMATION和BINKS 95常規(guī)的HVLP噴槍在130℃至150℃的溫度范圍內(nèi)將AG涂料溶液噴涂至玻璃基材。
表2:使用SPRAYMATION和BINKS95噴槍的實(shí)施例A至E的噴涂參數(shù)
隨后在150℃下固化經(jīng)涂覆的玻璃樣品35min。
測(cè)量經(jīng)涂覆的玻璃樣品的光學(xué)特性，包括在60°角下的光澤度值、在550nm下的透射率、顏色L*、a*、和b*以及霧度。使用來(lái)自BYK-Gardner GmbH的Micro-Tri光澤計(jì)測(cè)量光澤度值。使用來(lái)自X-Rite的X-Rite i7彩色分光光度計(jì)測(cè)量透射率、顏色和霧度。結(jié)果展示于下表3中。
表3
實(shí)施例F
根據(jù)本發(fā)明使用納米顏料著色劑制備組合物。AG涂料溶液如以上實(shí)施例A中所制備，包括以組合物的總重量計(jì)以1重量％添加的藍(lán)色納米顏料。如以上實(shí)施例那樣將組合物施用至玻璃基材并固化。
測(cè)量經(jīng)涂覆的玻璃樣品的光學(xué)特性，包括在60°角下的光澤度值、在550nm下的透射率(T)、顏色L*、a*、和b*以及霧度。使用來(lái)自BYK-Gardner GmbH的Micro-Tri光澤計(jì)測(cè)量光澤度值。使用來(lái)自X-Rite的X-Rite i7彩色分光光度計(jì)測(cè)量透射率、顏色和霧度。結(jié)果展示于以下表4中。
表4
上述特征和實(shí)施例以及其組合中的每一者可據(jù)稱由本發(fā)明所涵蓋。本發(fā)明因此涉及以下非限制性方面：在第一方面中，本發(fā)明提供了一種在基材上形成防眩光涂層的方法，該方法包括：(a)加熱基材至至少100°F(37.8℃)的溫度以形成經(jīng)加熱的基材；(b)將可固化成膜溶膠-凝膠組合物施用至經(jīng)加熱的基材的至少一個(gè)表面上，以形成具有溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層的經(jīng)涂覆的基材，該溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層具有表面粗糙度；其中溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)層實(shí)質(zhì)上不含無(wú)機(jī)氧化物顆粒，和其中可固化成膜溶膠-凝膠組合物包含：(i)四烷氧基硅烷；(ii)環(huán)氧官能三烷氧基硅烷；(iii)含金屬的催化劑；和(iv)溶劑組分；和(c)使經(jīng)涂覆的基材經(jīng)受條件，經(jīng)受該條件持續(xù)的時(shí)間足以實(shí)現(xiàn)溶膠-凝膠層的固化并形成防眩光的經(jīng)涂覆的制品。
在第二方面中，在根據(jù)以上第一方面的方法中，基材包括塑料、玻璃或金屬。
在第三方面中，在根據(jù)以上第一或第二方面的任意方法中，基材為包括不銹鋼、不同的鋼合金、鈦或鋁的金屬基材。
在第四方面中，在根據(jù)以上第一方面的方法中，基材包括玻璃并且在步驟(a)中加熱至230°F至450°F(110℃至232.2℃)的溫度。
在第五方面中，在根據(jù)以上任意方面的任意方法中，將可固化成膜組合物在步驟(b)中噴涂至經(jīng)加熱的基材。
在第六方面中，在根據(jù)以上任意方面的任意方法中，將經(jīng)涂覆的基材在步驟(c)中加熱至至少120℃的溫度至少0.5小時(shí)。
在第七方面中，在根據(jù)以上任意方面的任意方法中，形成于步驟(c)中的經(jīng)涂覆的制品顯示出15光澤度單位至120光澤度單位的60°光澤度值。
在第八方面中，在根據(jù)以上任意方面的任意方法中，可固化成膜溶膠-凝膠組合物進(jìn)一步包含(v)染料或非蓋底的、賦予顏色的有機(jī)顏料納米顆粒的分散體。
在第九方面中，在根據(jù)以上任意方面的任意方法中，將可固化成膜溶膠-凝膠組合物施用至基材表面，以致產(chǎn)生具有跨越其表面的梯度光澤度的經(jīng)涂覆的制品。
在第十方面中，在方面1至9中任意者的方法中，可固化成膜組合物中的四烷氧基硅烷(i)包括四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷。
在第十一方面中，在方面1至10中任意者的方法中，可固化成膜組合物中的環(huán)氧官能三烷氧基硅烷(ii)包括縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。
在第十二方面中，在方面1至11中任意者的方法中，可固化成膜組合物中的含金屬的催化劑(iii)包括膠態(tài)羥基氯化鋁或乙酰丙酮鋁。
在第十三方面中，在方面1至12中任意者的方法中，在步驟(c)后將至少一種額外的涂料組合物施用至經(jīng)涂覆的制品。
在第十四方面中，提供了顯示出防眩光特性的經(jīng)涂覆的制品，其中經(jīng)涂覆的制品可通過(guò)方面1至13中任意者的方法獲得。
在第十五方面中，本發(fā)明提供了顯示出防眩光特性的經(jīng)涂覆的制品，該經(jīng)涂覆的制品包含：(a)具有至少一個(gè)平坦表面的透明基材；(b)施用至基材的平坦表面的至少一部分的固化的成膜溶膠-凝膠組合物，其中固化的成膜溶膠-凝膠組合物由組合物沉積，該組合物包含：(i)四烷氧基硅烷；(ii)環(huán)氧官能三烷氧基硅烷；(iii)含金屬的催化劑；和(iv)溶劑組分；和其中經(jīng)涂覆的制品顯示出15光澤度單位至120光澤度單位的60°光澤度值。
在第十六方面中，在根據(jù)以上第十五方面的經(jīng)涂覆的制品中，可固化成膜組合物中的四烷氧基硅烷(i)包括四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷。
在第十七方面中，在根據(jù)以上第十五或第十六方面中任意者的經(jīng)涂覆的制品中，可固化成膜組合物中的環(huán)氧官能三烷氧基硅烷(ii)包括縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。
在第十八方面中，在根據(jù)以上第十五、第十六或第十七方面中任意者的經(jīng)涂覆的制品中，可固化成膜組合物中的含金屬的催化劑(iii)包括膠態(tài)羥基氯化鋁或乙酰丙酮鋁。
在第十九方面中，在根據(jù)以上第十五、第十六、第十七或第十八方面中任意者的經(jīng)涂覆的制品中，經(jīng)涂覆的制品顯示出至少84％的透光率并且包括窗、觸摸屏、手機(jī)屏幕、平板電腦屏幕、GPS屏幕、投票機(jī)屏幕、POS(銷售點(diǎn))屏幕、計(jì)算機(jī)屏幕、畫框中的顯示薄片或有源或無(wú)源液晶盒元件或器件。
在第二十方面中，在根據(jù)以上第十五、第十六、第十七或第十八方面中任意者的經(jīng)涂覆的制品中，基材為包括不銹鋼、不同的鋼合金、鈦或鋁的金屬基材。
在第二十一方面中，在根據(jù)以上第十五、第十六、第十七、第十八、第十九或第二十方面中任意者的經(jīng)涂覆的制品中，可固化成膜溶膠-凝膠組合物進(jìn)一步包含(v)非蓋底的、賦予顏色的有機(jī)顏料納米顆粒的分散體。
在第二十二方面中，在根據(jù)以上第十五、第十六、第十七、第十八、第十九、第二十或第二十一方面中任意者的經(jīng)涂覆的制品中，經(jīng)涂覆的制品顯示出跨越其表面的梯度光澤度。
盡管在上文中已出于說(shuō)明的目的描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，在不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的情況下可對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)做出多種變化。