本申請是中國申請?zhí)枮?01280018722.9、發(fā)明名稱為“具有發(fā)光顆粒的薄膜的制備方法”且申請日為2012年02月10日的專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及一種具有發(fā)光顆粒的薄膜的制備方法、一種具有熒光顆粒的薄膜、一種設(shè)備和其應(yīng)用。

平視顯示器(hud)廣泛存在于航空領(lǐng)域中。安裝在飛行員的直接視野領(lǐng)域內(nèi)的該系統(tǒng)顯示自身飛行器和其他飛行器的最重要信息。這些在軍事領(lǐng)域中建立起來的和廣泛使用的系統(tǒng)也具有許多可能性在民用領(lǐng)域中使用，特別是在汽車領(lǐng)域中。例如，不同于下視顯示器(hdd)，有關(guān)速度、與前方行駛車輛的距離或?qū)Ш皆O(shè)備的方向說明的數(shù)據(jù)可以直接顯示在駕駛員的視線高度上。這種可行性顯著提高了機動車的行車安全，因為駕駛員在觀看儀器時不能觀察到交通情況。當(dāng)機動車的速度增加時(例如在高速公路上)，機動車行駛過的“盲區(qū)”可能是相當(dāng)大的并由此可能導(dǎo)致事故風(fēng)險的增加。

如果平視顯示器(hud)由外部光源(如激光器)照亮，則根據(jù)當(dāng)時的光線和氣候條件而很難辨識出發(fā)光區(qū)域。強烈的陽光和由于水滴或灰塵顆粒的光線反射使得看到在平視顯示器投影的數(shù)據(jù)明顯變得困難。尤其是在投射到圖像區(qū)域(例如前窗)的虛擬圖像的情況下，這顯得特別明顯。。另外，這些傳統(tǒng)的huds的缺點在于用于顯示投射信息的視野有限。一種可能的解決方案是真實的、通過電磁激發(fā)的染料或顏料而在圖像區(qū)域上產(chǎn)生的圖像。原則上，整塊玻璃板可以用作信息載體。

基于玻璃板的大小和顏料在粘合劑層中均勻分布的趨勢，需要相對高濃度的發(fā)色顏料。然而，在許多情況下，高濃度的顏料是非常昂貴的，并且根據(jù)顏料或顏料的危險品相關(guān)分級和處理有時需要特別的預(yù)防措施。與此同時，高濃度的顏料需要使用大量溶劑。這些在許多情況下易揮發(fā)的有機化合物(voc)對環(huán)境和健康始終是有危害的。特別是在長期暴露于其中的情況下可能對健康造成損害。此外，在許多情況下溶劑不能被重復(fù)使用，因此在生產(chǎn)huds時占了很大的成本因素。

de60314613t2公開了一種光致變色的組合物及其制備方法。所述組合物包含線性的、可交聯(lián)的聚氨酯或聚氨酯-脲-聚合物和一種光致變色的有機化合物。

wo2004/099172al公開了一種基于苯-、萘-和菲-變色結(jié)構(gòu)的光致變色組合物，其被芳基胺基團取代。

us7,230,767b2公開了一種機動車輛玻璃上的屏幕系統(tǒng)。該裝置在內(nèi)層玻璃朝向外面的一側(cè)上含有發(fā)光化合物。該發(fā)光化合物通過光源照亮，并且顯現(xiàn)在機動車輛駕駛員視野中。

de10002152a1公開了透明著色的并且吸收紫外線的薄膜。該薄膜是通過擠出方法制備，其中將熱塑性塑料和在薄膜中可溶的染料混合，然后一起擠出。

本發(fā)明的目的是提供一種用于平視顯示器的pvb-薄膜的制備方法，該方法減少甚至避免了易揮發(fā)的有機溶劑的使用。

根據(jù)本發(fā)明，通過獨立權(quán)利要求1的方法實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。優(yōu)選的實施方案可見于從屬權(quán)利要求。

根據(jù)本發(fā)明的用于制造具有平視顯示器的玻璃板的裝置及其應(yīng)用可見于其它的從屬權(quán)利要求。

根據(jù)本發(fā)明的方法包括：在第一步驟中，混合熱塑性塑料(顆粒)和發(fā)光顏料。該熱塑性塑料顆粒優(yōu)選包含pvb(聚乙烯醇縮丁醛)或eva(聚醋酸乙基乙烯酯)。任選地，也可以包括聚對苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚碳酸酯(pc)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚氯乙烯(pvc)、聚氟乙烯(pvf)，無增塑劑的聚乙烯醇縮丁醛(pvb)和/或它們的共聚物，特別優(yōu)選包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)。該發(fā)光顏料包含具有下式的羥基對苯二甲酸烷酯：r1-coo-p(oh)x(1-4)-coo-r2，其中r1和r2可以是具有1－10個c原子的烷基、芳基或烯丙基，p可以是苯環(huán)，oh可以為鍵接到該苯環(huán)上的羥基基團，而x可以為鍵接到該苯環(huán)上的羥基基團的數(shù)目。該羥基對苯二甲酸烷酯優(yōu)選具有下式：r1-coo-p(oh)x(2-4)-coo-r2。其結(jié)構(gòu)通式為：

該發(fā)光顏料優(yōu)選包含2,5-二羥基對苯二甲酸二乙酯。其結(jié)構(gòu)式為：

所使用的發(fā)光顏料的局部激發(fā)最大值在350nm-450nm的范圍，其局部發(fā)射最大值在400nm-800nm的范圍。在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語“局部”優(yōu)選描述寬度為50nm的區(qū)域。在本發(fā)明的范圍中，發(fā)光顏料包含有機和/或無機的發(fā)光化合物、離子、聚集體和/或分子。發(fā)光包括熒光和/或磷光過程、用電磁輻射的激發(fā)和電磁輻射的發(fā)射。發(fā)射光線優(yōu)選具有與激發(fā)光線不同的波長。發(fā)射光線優(yōu)選具有較高的波長。

然后將所得到的熱塑性塑料-混合物填充到擠出機中。在接下來的步驟中，將熱塑性塑料-混合物在150℃至200℃在擠出機中均化，然后得到熱塑性塑料-薄膜。令人驚奇地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中發(fā)光顏料是溫度穩(wěn)定的并特別是耐受住該擠出步驟。在最后的步驟中，冷卻該熱塑性塑料-薄膜。這例如可以通過空氣或通過用水激冷進行。

在405nm的波長測量時，所得到的熱塑性塑料-薄膜優(yōu)選具有>70％的光透射率，特別優(yōu)選>82％。熱塑性塑料-薄膜的光透射率可通過薄膜厚度、聚合物組成、聚合度、聚合分布、uv-阻斷劑或增塑劑調(diào)節(jié)。

熱塑性塑料-薄膜優(yōu)選含有0.1g/m²至15g/m²的發(fā)光顏料。該量基于約0.76mm厚度的熱塑性塑料-薄膜給出。

本方法中使用的發(fā)光顏料優(yōu)選的激發(fā)最大值在380nm至420nm的范圍和/或其發(fā)射最大值在400nm至800nm、優(yōu)選430nm至500nm的范圍。令人驚奇地，根據(jù)本發(fā)明的方法中發(fā)光顏料是溫度穩(wěn)定的并特別是耐受住所述擠出步驟。通過擠出的熱塑性塑料-薄膜的老化試驗證實了這一點。

所述發(fā)光顏料優(yōu)選包含苯并吡喃類、萘并吡喃類、2h-萘并吡喃類、3h-萘并吡喃類、2h-菲并吡喃類、3h-菲并吡喃類、光致變色樹脂、香豆素類、黃嘌呤類、萘二甲酸衍生物、噁唑類、均二苯乙烯類、苯乙烯基類、苝類、鑭系元素和/或它們的混合物，該鑭系元素優(yōu)選y2o3:eu、yvo4:tm、y2o2s:pr、gd2o2s:tb。擠出機優(yōu)選在擠出機的進口段加熱到135℃至150℃的平均溫度。在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語“擠出機的進口段”是指進料區(qū)域，即擠出機蝸桿長度的前20％。

擠出機優(yōu)選在擠出機的中間段加熱到150℃至170℃的平均溫度。在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語“擠出機的中間段”是指擠出機蝸桿長度的中間60％。

擠出機優(yōu)選在擠出機的出口段加熱到160℃至180℃的平均溫度。在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語“擠出機的出口段”是指擠出機蝸桿長度到出口的后20％。

所述熱塑性塑料-薄膜優(yōu)選在擠出機中通過單個擠出機蝸桿輸送。

所述熱塑性塑料-薄膜優(yōu)選以擠出速率10毫米/秒至20毫米/秒輸送。

所述熱塑性塑料-薄膜優(yōu)選以直徑0.3毫米至1毫米輸送。

所述熱塑性塑料-混合物優(yōu)選含有每公斤熱塑性塑料0.5克至8克的發(fā)光顏料，特別優(yōu)選每公斤熱塑性塑料2克至5克的發(fā)光顏料。

所述熱塑性塑料-混合物優(yōu)選含有抗氧化劑。

本發(fā)明還包括根據(jù)本發(fā)明方法制備的熱塑性塑料-薄膜。因為不用溶劑混合所述發(fā)光顏料，根據(jù)本發(fā)明的熱塑性塑料-薄膜優(yōu)選沒有溶劑殘余物。

本發(fā)明還包括在復(fù)合玻璃板的單個板之間的中間層中具有本發(fā)明熱塑性塑料-薄膜的復(fù)合玻璃板。根據(jù)本發(fā)明的熱塑性塑料-薄膜可以是中間層的一部分，或可以單獨構(gòu)成的中間層。

本發(fā)明進一步包括用于顯示象形圖、字符和/或數(shù)字的裝置。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括復(fù)合玻璃板以及根據(jù)本發(fā)明設(shè)置在的復(fù)合玻璃板之間的熱塑性塑料-薄膜。對準(zhǔn)復(fù)合玻璃板的光源發(fā)射電磁輻射到該復(fù)合玻璃板上。由光源發(fā)射的光線被粘合層中的發(fā)光顏料吸收，并以改變的波長重新發(fā)射出去。這些發(fā)射出的光線作為玻璃板上的像點而被觀察者感知。所述光源優(yōu)選包括二極管激光器或激光掃描器。復(fù)合玻璃板的單個板優(yōu)選具有1mm－8mm、特別優(yōu)選1.4mm－2.5mm的厚度。

此外，本發(fā)明包括熱塑性塑料-薄膜在建筑物、機動車、飛行器和/或直升機中的平視顯示器中的應(yīng)用，優(yōu)選在機動車的擋風(fēng)玻璃或廣告牌的平視顯示器中的應(yīng)用。

在下文中將借助于附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)解釋。此附圖僅僅為示意圖，并未嚴(yán)格按照實際比例。附圖并非以任何方式限制本發(fā)明。

其中顯示了：

圖1：根據(jù)本發(fā)明的裝置的橫截面，

圖2：在本發(fā)明的方法中所使用的擠出機的橫截面，以及

圖3：根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的橫截面。將由內(nèi)層板(6c)、中間層(熱塑性塑料薄膜)(6b)和外層板(6a)組成的復(fù)合玻璃板(6)通過光源(9)(優(yōu)選二極管激光器)照亮。位于中間層(6)的發(fā)光顏料(2)發(fā)射出光，這些光作為信號或象形圖被觀察者(8)感知。

圖2示出在本發(fā)明的方法中所使用的擠出機(4)的橫截面，擠出機(4)包括上述區(qū)域擠出機進口段(4a)、擠出機中間段(4b)和擠出機出口段(4c)。從擠出機的進口段(4a)至擠出機的出口段(4c)，擠出機(4)的溫度梯度從130℃至190℃，優(yōu)選為140℃到170℃。安裝在擠出機殼體(7)中的擠出機蝸桿(11)包括蝸桿螺紋(11a)和蝸桿軸(11b)。由熱塑性塑料-顆粒(1)和發(fā)光顏料(2)形成的熱塑性塑料-混合物(3)通過擠出機進料口(10)進入擠出機(6)中，其中所使用的發(fā)光顏料(2)的局部激發(fā)最大值在350nm-450nm的范圍而其局部發(fā)射最大值在400nm-800nm的范圍。通過擠出機噴嘴(12)將在擠出機(4)中熔化和均化的熱塑性塑料-混合物(3)以熱塑性塑料-薄膜(5)的形式以優(yōu)選14毫米/秒的速度輸送。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。在第一步驟中，將熱塑性塑料-顆粒(1)與發(fā)光顏料(2)混合。所述熱塑性塑料-顆粒優(yōu)選包含pvb(聚乙烯醇縮丁醛)。所使用的發(fā)光顏料(2)的局部激發(fā)最大值在350nm-450nm的范圍而其局部發(fā)射最大值在400nm-800nm的范圍。然后將所得到的熱塑性塑料-混合物(3)填充到擠出機(4)中。在接下來的步驟中，將熱塑性塑料-混合物(3)在擠出機(4)中在均化，然后得到熱塑性塑料-薄膜(5)。在最后的步驟中，將熱塑性塑料-薄膜(5)冷卻。例如可以通過空氣或通過用水激冷而進行冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的方法而得到的熱塑性塑料-薄膜(5)相較于已知的薄膜沒有溶劑殘余物，因為制備是在沒有溶劑的情況下進行的。

附圖標(biāo)記列表：

(1)熱塑性塑料/熱塑性塑料-顆粒

(2)發(fā)光顏料

(3)熱塑性塑料-混合物

(4)擠出機

(4a)擠出機的進口段

(4b)擠出機的中間段

(4c)擠出機的出口段

(5)熱塑性塑料-薄膜

(6)復(fù)合玻璃板

(6a)外層玻璃板

(6b)內(nèi)層玻璃板

(7)擠出機殼體

(8)觀察者

(9)光源

(10)擠出機進料口

(11)擠出機蝸桿

(11)蝸桿螺紋

(12a)蝸桿軸

(12)擠出機噴嘴