本說明書涉及一種具有隱蔽通信元件的系統(tǒng)和一種隱蔽通信元件的方法。
背景技術(shù):
隨著無線用戶的數(shù)量以極高速率持續(xù)增長,無線數(shù)據(jù)流量也已經(jīng)增加。新的智能設(shè)備的激增進(jìn)一步促進(jìn)了無線流量的增多。富媒體應(yīng)用程序諸如高密度區(qū)域的視頻流正在增加。蜂窩網(wǎng)站的容量和數(shù)量必須增加以趕上新需求的步伐。為了根據(jù)地理位置處理帶寬需求,運(yùn)營商正在尋求增加額外的宏單元站點(diǎn),并利用小單元技術(shù)增加容量。小單元可以部署在室內(nèi)或室外。
宏單元站點(diǎn)和小單元部署的挑戰(zhàn)之一是與此類設(shè)備相關(guān)的美觀性。例如,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者必須對(duì)部署在建筑物屋頂上的宏站點(diǎn)以及所安裝的附加小單元基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外觀敏感。因此,需要有助于改善與目前部署的宏單元站點(diǎn)和小單元以及其它通信元件相關(guān)的美觀性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在一個(gè)方面,本說明書涉及一種具有隱蔽通信元件的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括通信元件和多層聚合物光學(xué)膜,該多層聚合物光學(xué)膜被成形為至少部分地圍繞通信元件并將其隱蔽為無法查看的形狀。所述系統(tǒng)還包括多層聚合物光學(xué)膜,其包括芯層,該芯層包括具有兩個(gè)交替的聚合物層的多層光學(xué)疊堆,其中第一聚合物層包含雙折射材料,并且第二聚合物層包含與含氟聚合物共混的基于丙烯酸的聚合物或含丙烯酸的共聚物中的一者。
在另一方面,多層光學(xué)膜包括芯層,該芯層包括具有兩個(gè)交替的聚合物層的多層光學(xué)疊堆,其中由多層聚合物光學(xué)膜所反射的在660nm處的光的鏡面反射率從其第一次暴露直到iso4892-2:2013第4循環(huán)的耐候性測(cè)試過程的12,750小時(shí)后為止減小小于10%。
在另一方面,所述系統(tǒng)包括多層聚合物光學(xué)膜,該多層聚合物光學(xué)膜包括芯層,該芯層包括具有兩個(gè)交替的聚合物層的多層光學(xué)疊堆,其中多層聚合物光學(xué)膜的b*黃度指數(shù)從其第一次暴露直到iso4892-2:2013第4循環(huán)的耐候性測(cè)試過程的12,750小時(shí)后為止變化小于3。
在另一方面,所述系統(tǒng)包括非金屬化多層聚合物光學(xué)膜,其包括芯層,該芯層包括具有兩個(gè)交替的聚合物層的多層光學(xué)疊堆。
在另一方面,本說明書涉及一種隱蔽室外通信元件的方法。所述方法包括以反射性多層光學(xué)膜至少部分地圍繞室外通信元件,使得多層光學(xué)膜針對(duì)觀察者隱蔽通信元件,并將環(huán)境光朝著觀察者反射,所述多層光學(xué)膜包括芯層和uv穩(wěn)定的保護(hù)層,該芯層包括具有兩個(gè)交替聚合物層的多層光學(xué)疊堆。
附圖說明
圖1是示出具有隱蔽電信元件的本發(fā)明系統(tǒng)的功能的基本示意圖。
圖2是根據(jù)本說明書的多層聚合物光學(xué)膜的剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的多層聚合物光學(xué)膜的剖視圖。
附圖未必按比例繪制。附圖中使用的相似標(biāo)號(hào)指示相似的部件。然而,應(yīng)當(dāng)理解,在給定附圖中使用數(shù)字指示部件并非旨在限制另一附圖中用相同數(shù)字標(biāo)記的部件。
具體實(shí)施方式
在以下優(yōu)選實(shí)施方案的具體描述中參考了附圖,這些附圖示出了可實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施方案。圖示實(shí)施方案并非旨在囊括根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施方案。應(yīng)當(dāng)理解,在不脫離本發(fā)明范圍的情況下,可以利用其它實(shí)施方案,并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或邏輯性的修改。因此不能認(rèn)為以下的具體實(shí)施方式具有限制意義,并且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。
除非另外指出,否則說明書和權(quán)利要求書中使用的表達(dá)特征尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字均應(yīng)理解為在所有情況下均由術(shù)語“約”修飾。因此,除非有相反的說明,否則在前述說明書和所附權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值,這些近似值可根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容來尋求獲得的期望性能而變化。
除非本文內(nèi)容以其它方式明確指定,否則本說明書和所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”涵蓋具有多個(gè)指代物的實(shí)施方案。除非本文內(nèi)容以其它方式明確指定,否則本說明書和所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“或”一般以其包括“和/或”的意義使用。
若在本文使用空間相關(guān)的術(shù)語,包括但不限于“近側(cè)”、“遠(yuǎn)側(cè)”、“下部”、“上部”、“下方”、“下面”、“上面”、和“在頂部上”,則用于方便描述一個(gè)或多個(gè)元件相對(duì)于另一個(gè)元件的空間關(guān)系。除了圖中示出的或本文所述的具體取向外,此類空間相關(guān)術(shù)語還涵蓋裝置在使用或操作時(shí)的不同取向。例如,如果附圖中所描繪的對(duì)象翻轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn),那么先前描述為在其它元件下面或下方的部分應(yīng)在那些其它元件上面。
如本文所用,例如當(dāng)元件、組件或?qū)用枋鰹榕c另一元件、組件或?qū)有纬伞耙恢陆缑妗?、或在“其上”、“連接到其”、“與其耦合”、“堆疊在其上”或“與其接觸”,則可為直接在其上、直接連接到其、直接與其耦合、直接堆疊在其上或直接與其接觸,或例如居間的元件、組件或?qū)涌赡茉谔囟ㄔ?、組件或?qū)由希蜻B接到、耦合到或接觸特定元件、組件或?qū)?。例如,?dāng)元件、部件或?qū)永绫环Q為“直接在另一元件上”、“直接連接到另一元件”、“直接與另一元件耦合”或“直接與另一元件接觸”時(shí),則不存在居間的元件、部件或?qū)印?/p>
如上所述,無線用戶和相應(yīng)數(shù)據(jù)流量的增長產(chǎn)生了對(duì)宏單元站點(diǎn)和小單元的安裝的需要,以便滿足網(wǎng)絡(luò)容量需求。小單元、屋頂安裝的宏天線和設(shè)備以及其它通常安裝的電信元件都面臨一個(gè)挑戰(zhàn),即安裝點(diǎn)對(duì)行人而言可能不太美觀。因此,需要針對(duì)旁觀者更好地隱蔽小單元(和其它類型的通信設(shè)備)。本說明書提供了此類解決方案。
在最基本的層面上,本說明書提供了一種針對(duì)旁觀者隱蔽通信元件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用圍繞通信元件的高度鏡面反射結(jié)構(gòu)(特別是多層聚合物光學(xué)膜),并且通過將系統(tǒng)周圍的環(huán)境光線反射到正在查看系統(tǒng)的觀察者來將其隱藏?;蛘撸摻Y(jié)構(gòu)可以是高度鏡面的且僅部分反射的,其中結(jié)構(gòu)后面的基底可以吸收任何透射光(或?qū)⑵鋬H僅稍微散射),其中這種基底定位在多層光學(xué)膜和通信元件之間。圖1中提供了簡(jiǎn)單的示例,包括反射結(jié)構(gòu)120和觀察者110,其中通信元件被結(jié)構(gòu)120隱藏。在一些實(shí)施方案中,所隱藏的通信元件可以是或包括天線,例如commscopesbnh-1d6565b型(美國北卡羅來納州希科利的康普公司(commscope,inc.,hickory,nc))或kathrein84010525型(德國羅森海姆的凱士林電子公司(kathrein-werkekg,rosenheim,germany))的多頻帶定向天線。在一些實(shí)施方案中,通信元件可以是包括天線和無線電部件的元件,例如瑞典斯德哥爾摩的愛立信公司(ericsson,stockholm,sweden)的air21b1型天線集成無線電部件或alcatellucent9768型metroradiooutdoor(法國布洛涅比揚(yáng)古的阿爾卡特朗訊公司(alcatellucent,boulogne-billancourt,france))。在另一個(gè)實(shí)施方案中,所述元件可以是小單元天線,例如commscopenh360qs-dg-f0m型天線或antennaproductsaws360dp-1710-10-to-d-a3型天線(美國德克薩斯州礦泉井城的天線產(chǎn)品公司(antennaproductscorp.,mineralwells,tx))。在另一個(gè)實(shí)施方案中,通信元件可以是用于無線回程的天線和無線電部件,例如60ghz無線以太網(wǎng)橋ge60(美國加利福尼亞州圣克拉拉的橋波公司(bridgewave,santaclara,california))。
本文所述的聚合物膜在室外使用并且持續(xù)暴露于元件。因此,在設(shè)計(jì)和制造非金屬化聚合物反射膜中的技術(shù)挑戰(zhàn)為在經(jīng)受苛刻環(huán)境條件時(shí)實(shí)現(xiàn)長期(如20年)耐久性。機(jī)械性能、鏡面反射率、耐腐蝕性、紫外光穩(wěn)定性以及對(duì)戶外天氣條件的抗性是在較長的操作周期內(nèi)可有助于材料逐漸降解的因素中的一些。
圖2提供了可用于本說明書的多層聚合物光學(xué)膜200的簡(jiǎn)單示意圖。該多層聚合物光學(xué)膜的第一元件是由多層光學(xué)疊堆構(gòu)成的芯層202。芯層202的多層光學(xué)疊堆包括兩個(gè)交替的聚合物層。該多層聚合物光學(xué)膜還可任選地包括定位在觀察者和芯層之間的保護(hù)層204(例如,硬涂層或上覆層合物)。如下文中將更詳細(xì)地描述,保護(hù)層204可包含一種或多種uv吸收劑,以有助于多層聚合物光學(xué)膜抵抗紫外線降解的耐久性。
多層聚合物光學(xué)膜200還可任選地包括定位在芯層202和表面(未示出)之間的粘合劑層208,多層聚合物光學(xué)膜將附著到該表面上。當(dāng)粘合到這種表面上時(shí),多層聚合物光學(xué)膜可以與該表面的形狀相符。在多個(gè)實(shí)施方案中,為了幫助多層聚合物光學(xué)膜隱蔽它將包圍的通信元件,多層聚合物光學(xué)膜將成形為三維形狀??梢赃x擇任何適當(dāng)?shù)娜S形狀,例如,在一個(gè)實(shí)施方案中,多層聚合物光學(xué)膜可以成形為圓柱形。在另一個(gè)實(shí)施方案中,多層聚合物光學(xué)膜可成形為半球形。在本文中使用時(shí),表述“成形為”可以意味著實(shí)際上膜本身成形為獨(dú)立元件的形狀,或者被施加到具有期望形狀的另一基底或設(shè)備上(例如,施加到半球形基底上),或施加到通信設(shè)備本身上。
多層聚合物光學(xué)膜200還可包括由定位在芯層202和硬涂層204之間的一種或多種聚合物構(gòu)成的第一外層212。第一外層應(yīng)被視為與芯層分開的層。此外,聚合物光學(xué)膜可包括包含一種或多種聚合物的第二外層214,所述第二外層定位在芯層202和粘合劑層208(如果存在)之間。第二外層也應(yīng)被視為與芯層分開的層。另外,在至少一個(gè)實(shí)施方案中,第一外層中的聚合物中的至少一種將不存在于第二外層中,第二外層中的聚合物中的至少一種將不存在于第一外層中?,F(xiàn)在將提供對(duì)多層聚合物光學(xué)膜的層中的每一者的更充分的描述。
保護(hù)層
保護(hù)層為任選的。在某些實(shí)施方案中,為了保護(hù)多層光學(xué)膜,膜的暴露表面可以用可以被涂覆、共擠出或?qū)訅旱降谝煌鈱由系母郊訉觼肀Wo(hù)。在一個(gè)實(shí)施方案中,第一外層可涂覆有耐刮擦和耐磨損的硬涂層。在加工過程中以及最終產(chǎn)品的使用過程中,保護(hù)層204可提高多層光學(xué)膜的耐久性和耐候性。硬涂層可包含任何可用的材料,例如丙烯酸類硬涂層、基于二氧化硅的硬涂層、硅氧烷硬涂層、三聚氰胺硬涂層等等。就丙烯酸類硬涂層而言,該硬涂層可包含一種或多種丙烯酸類聚合物。丙烯酸類聚合物包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及它們的共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層包含90%以上(干基重量百分比)的丙烯酸類聚合物。在另一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層包含1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda)的共混物,該共混物可以商品名paraloidb44購自美國沙多瑪有限責(zé)任公司(sartomerusa,llc)和巴斯夫公司(basf)。在另一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層包含聚(甲基丙烯酸甲酯)聚合物或共聚物、至少80%的丙烯酸酯或二丙烯酸酯單體以及抗紫外線的穩(wěn)定劑。最終涂層通過對(duì)硬涂層制劑進(jìn)行光固化而獲得。此類組合物的示例在us2015/0037567中有所描述,該專利全文以引用方式并入本文。在另一個(gè)實(shí)施方案中,保護(hù)層可包括表面保護(hù)膜(例如,覆膜)。示例包括但不限于3mtmscotchcaltmglossoverlaminates(3mtmscotchcaltm高光澤上覆層合物)和scotchgardtmgraphicandsurfaceprotectionfilm(scotchgardtm圖形和表面保護(hù)膜)。
硬涂層可具有任何可用的厚度,例如為1微米到20微米、或1微米到10微米、或1微米到5微米、或5微米到10微米、或者8微米到12微米。在一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層的厚度為9微米。在另一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層的厚度為10微米。
在一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層可包含紫外線穩(wěn)定劑(參見下文)、抗氧化劑(例如tinuvin123,購自巴斯夫公司(basfcorporation))以及對(duì)硬涂層聚合物進(jìn)行固化所必需的交聯(lián)劑和引發(fā)劑(例如irgacure184和irgacure819,也購自巴斯夫公司)。在一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層包含1%到7%的紫外線穩(wěn)定劑(干基重量百分比)。在另一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層包含2%到6%的紫外線穩(wěn)定劑(干基重量百分比)。在其他實(shí)施方案中,硬涂層包含以干基重量百分比計(jì)的6%或更少、或5%或更少、或4%或更少、或3%或更少的紫外線穩(wěn)定劑。在另一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層可包含穩(wěn)定劑,例如購自巴斯夫公司(basf)的tinuvincarboprotect,以保護(hù)膜免于在380nm-420nm的uv/可見光中降解。硬涂層或任何其它保護(hù)層的性質(zhì)對(duì)于多層光學(xué)膜作為鏡膜的性能不是關(guān)鍵的,并且發(fā)明人設(shè)想已知的透明硬涂層或保護(hù)層可以相鄰于多層光學(xué)膜的第一外層來使用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,可利用經(jīng)涂覆的底漆層或其它表面處理來實(shí)現(xiàn)保護(hù)層和外層之間的足夠粘附性。
外層
在其制造過程中,外層(例如,212,214)可以共擠出到多層疊堆的主表面中的每一個(gè)上,為多層光學(xué)疊堆提供所需的特性,并避免其沿送料區(qū)塊和模具壁發(fā)生剪切。
在一些實(shí)施方案中,外層212,214可包含一種或多種丙烯酸酯聚合物與一種或多種含氟聚合物的共混物。如本文所用,丙烯酸酯聚合物包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及它們的共聚物。此類聚合物的示例包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯,例如作為均聚物或共聚物的聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma),例如由75重量%的甲基丙烯酸甲酯(mma)單體和25重量%的丙烯酸乙酯(ea)單體制得的copmma(可以商品名perspexcp63購自英力士亞克力公司(ineosacrylics,inc.))、由mma共聚單體單元和異丁烯酸正丁酯(nbma)共聚單體單元形成的copmma。
在某些實(shí)施方案中,用于外層的聚合物型共混物中的含氟聚合物為能夠擠出的材料。在一些實(shí)施方案中,含氟聚合物可以為部分氟化聚合物。例如,含氟聚合物可以為可熔融加工的,例如就聚偏二氟乙烯(pvdf)而言,它是四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(thv)的三元共聚物,和其它可熔融加工的氟塑料,或者可以為不可熔融加工的,例如就改性聚四氟乙烯(ptfe)共聚物而言,例如四氟乙烯和低含量氟代乙烯基醚以及含氟彈性體的共聚物。氟彈性體可以在它們通過注射或壓縮模制或其它通常與熱塑料相關(guān)的方法固化之前進(jìn)行加工。固化或交聯(lián)之后的氟彈性體可能不能被進(jìn)一步加工。氟彈性體也可以其非交聯(lián)形式由溶劑進(jìn)行涂布。在一個(gè)實(shí)施方案中,與丙烯酸類聚合物共混的含氟聚合物為pvdf。
在其它實(shí)施方案中,含氟聚合物為氟塑料,包括衍生自偏二氟乙烯(vdf)和氟乙烯的互聚單元,并且還可包括衍生自其它含氟單體、非含氟單體或它們的組合的互聚單元。合適的含氟單體的示例包括四氟乙烯(tfe)、六氟丙烯(hfp)、三氟氯乙烯(ctfe)、3-氯五氟丙烯、全氟乙烯基醚(例如,全氟烷氧基乙烯基醚,如cf3ocf2cf2cf2ocf=cf2,以及全氟烷基乙烯基醚,如cf3ocf=cf2和cf3cf2cf2ocf=cf2)、氟乙烯和含氟雙烯烴,例如全氟二烯丙醚和全氟-1,3-丁二烯。合適的非含氟單體的示例包括烯烴單體,諸如乙稀、丙烯等等。
含vdf的氟塑料可利用如(例如)sulzbach等人的美國專利4,338,237或grootaert的美國專利5,285,002所描述的乳液聚合作用技術(shù)來制備,該專利均以引用方式并入本文中??捎玫目缮藤彨@得的含vdf的氟塑料包括例如thvtm200、thvtm400、thvtm5000、thvtm610x含氟聚合物(購自明尼蘇達(dá)州奧克代爾的泰良有限責(zé)任公司(dyneonllc,oakdale,mn))、kynartm740含氟聚合物(購自賓夕法尼亞州費(fèi)城的北美愛托化學(xué)公司(atochemnorthamerica,philadelphia,pa))、hylartm700(購自新澤西州莫里斯敦的美國奧西蒙特公司(ausimontusa,inc.,morristown,nj))和fluoreltmfc-2178(購自泰良有限責(zé)任公司)。
含氟聚合物的其它示例包括thvtm(cf2=cf2/cf3cf=cf2/cf2=ch2的三元共聚物)、the(cf2=cf2/cf3cf=cf2/ch2=ch2的三元共聚物)、pvdf-hv(cf2=ch2(85重量%)和cf3cf=cf2(15重量%)的共聚物)和pvdf-cv(cf2=ch2(85重量%)和cf2=cfci(15重量%)的共聚物)。
在一些實(shí)施方案中,基于干基計(jì),外層包含50%至70%的一種或多種丙烯酸酯聚合物以及25%至40%的一種或多種含氟聚合物。在其它實(shí)施方案中,外層包含60%至65%的一種或多種丙烯酸酯聚合物以及30%至35%的一種或多種含氟聚合物。在其它實(shí)施方案中,外層包含63%的一種或多種丙烯酸酯聚合物以及35%的一種或多種含氟聚合物。在某些實(shí)施方案中,所述一種或多種丙烯酸酯聚合物為pmma,并且所述一種或多種含氟聚合物為pvdf。
在一些實(shí)施方案中,外層包含添加劑,例如一種或多種紫外線穩(wěn)定劑。在一些實(shí)施方案中,外層包含0至5%的紫外線穩(wěn)定劑。在一些實(shí)施方案中,外層包含1%、或2%、或3%、或4%、或5%的紫外線穩(wěn)定劑。在其他實(shí)施方案中,紫外線穩(wěn)定劑為tin-1600。
在某些實(shí)施方案中,第一外層或第二外層包含一種或多種聚酯。在一個(gè)實(shí)施方案中,聚酯包括結(jié)晶或半結(jié)晶聚酯、共聚酯和改性的共聚酯。在本文中,術(shù)語“聚酯”包括均聚物和共聚物。適用的聚酯一般包括羧酸酯亞單元和二醇亞單元,并且可由羧酸酯單體分子與二醇單體分子的反應(yīng)來生成。每個(gè)羧酸酯單體分子都具有兩個(gè)或更多個(gè)羧酸官能團(tuán)或酯官能團(tuán),而每個(gè)二醇單體分子都具有兩個(gè)或更多個(gè)羥基官能團(tuán)。羧酸酯單體分子可以全部相同,也可以為兩種或更多種不同種類的分子。這同樣適用于二醇單體分子。術(shù)語“聚酯”還包括由二醇單體分子與碳酸的酯的反應(yīng)衍生而得的聚碳酸酯。
適用于形成聚酯的羧酸酯亞單元的羧酸酯單體分子包括例如:對(duì)苯二甲酸;間苯二甲酸;2,6-萘二甲酸及其異構(gòu)體;鄰苯二甲酸;壬二酸;己二酸;癸二酸;降冰片烯二羧酸;二環(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(jí)烷基酯,例如,甲基酯或乙基酯。在本文中,術(shù)語“低級(jí)烷基”指c1-c10直鏈或支鏈烷基。
適用于形成聚酯的二醇亞單元的二醇單體分子包括: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;降莰烷二醇;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1,3-二(2-羥基乙氧基)苯。
可用作本公開的多層光學(xué)疊堆中的雙折射層的示例性聚合物為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)。另一種可用的雙折射聚合物為聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)。在一個(gè)實(shí)施方案中,第二外層的一種或多種聚酯由100%pet制成。
在一些實(shí)施方案中,外層中的每一者具有6微米至12微米的厚度。在一些實(shí)施方案中,外層中的每一者具有9微米的厚度。在一些實(shí)施方案中,外層中的每一者具有至少10微米、至少50微米或至少60微米的厚度。另外,在一些實(shí)施方案中,外層中的每一者具有不大于200微米、不大于150微米或不大于100微米的厚度。在一些實(shí)施方案中,外層中的每一者具有不大于5微米的厚度。
多層光學(xué)疊堆(芯層)
在一個(gè)實(shí)施方案中,多層光學(xué)疊堆包含交替的至少一種雙折射聚合物和一種第二聚合物的層。多層光學(xué)疊堆通常是多個(gè)交替的聚合物層,其能夠被選擇用來實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁輻射的特定帶寬的反射。
適于制備本公開的多層光學(xué)疊堆的至少一個(gè)雙折射層的材料包括結(jié)晶、半結(jié)晶或液晶聚合物(如,聚酯、共聚酯和改性的共聚酯)。在該上下文中,術(shù)語“聚合物”應(yīng)理解為包括均聚物、共聚物(例如用兩種或更多種不同的單體形成的聚合物)、低聚物和它們的組合以及可通過例如共擠出或者反應(yīng)(包括酯交換反應(yīng))形成為可混溶的共混物的聚合物、低聚物或共聚物。術(shù)語“聚合物”和“共聚物”同時(shí)包括無規(guī)共聚物和嵌段共聚物。
適用于根據(jù)本公開構(gòu)造的一些示例性多層光學(xué)疊堆中的聚酯通常包括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)羧酸酯單體分子都具有兩個(gè)或更多個(gè)羧酸官能團(tuán)或酯官能團(tuán),而每個(gè)二醇單體分子都具有兩個(gè)或更多個(gè)羥基官能團(tuán)。羧酸酯單體分子可以全部相同,也可以為兩種或更多種不同種類的分子。這同樣適用于二醇單體分子。術(shù)語“聚酯”還包括由二醇單體分子與碳酸的酯的反應(yīng)衍生而得的聚碳酸酯。
適用于形成聚酯層的羧酸酯亞單元的羧酸酯單體分子包括例如:2,6-萘二甲酸及其異構(gòu)體;對(duì)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;二環(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(jí)烷基酯(例如,甲基酯或乙基酯)。在本文中,術(shù)語“低級(jí)烷基”指c1-c10直鏈或支鏈烷基。
適用于形成聚酯層的二醇亞單元的二醇單體分子包括: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;降莰烷二醇;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1,3-二(2-羥基乙氧基)苯。
可用作本公開的多層光學(xué)疊堆中的雙折射層的示例性聚合物為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)。另一種可用的雙折射聚合物為聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)。通過將材料拉伸至更大的拉伸比并保持其他拉伸條件不變,可以增強(qiáng)雙折射聚合物的分子取向。pen的共聚物(copen),諸如在美國專利6,352,761和美國專利6,449,093中描述的共聚物,因其低溫處理能力使得它們可用于更加共擠出地與較低熱穩(wěn)定的第二聚合物相容。適合用作雙折射聚合物的其它半結(jié)晶聚酯包括例如聚-2,6-萘二甲酸丁二醇酯(pbn)及其共聚物,以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)的共聚物,該共聚物如美國專利6,449,093b2或美國專利公布2006/0084780中所述的那些,這些專利中有關(guān)雙折射聚合物和聚酯的公開內(nèi)容以引用方式并入本文?;蛘撸g規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯(sps)是另一種可用的雙折射聚合物。
多層光學(xué)疊堆的第二聚合物可以由各種聚合物制得,該聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與第一雙折射聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相容,并且折射率類似于雙折射聚合物的各向異性折射率(平面外或nz)。
適用于光學(xué)疊堆如第二聚合物的其他聚合物的示例包括由諸如乙烯基萘、苯乙烯、馬來酸酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯之類的單體制得的烯類聚合物和共聚物。此類聚合物的示例包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma))以及全同立構(gòu)或間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯。其他聚合物包括縮聚物,如聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸和聚酰亞胺。另外,第二聚合物可由聚酯、聚碳酸酯、含氟聚合物和聚二甲基硅氧烷的均聚物和共聚物及它們的共混物形成。
例如,在一個(gè)方面,第一聚合物層包含雙折射材料,第二聚合物層包含與含氟聚合物共混的基于丙烯酸的聚合物或含丙烯酸的共聚物。該構(gòu)造可以提供在第一層和第二層之間具有的折射率差值為約0.19的芯層。例如,第一層可包含折射率為約1.57的pet,其中長度和寬度方向上的折射率為約1.65,各向異性指數(shù)(nz)為約1.49。第二聚合物層可包含折射率為約1.49的基于丙烯酸的聚合物如pmma,其與折射率為約1.42的含氟聚合物如pvdf共混,得到折射率為約1.46的共混物。因此,多層光學(xué)疊堆的反射率值可以非常高。
其它適合用作第二聚合物的示例性聚合物包括pmma的均聚物(例如,以商品名cp71和cp80得自美國特拉華州威爾明頓的英力士亞克力公司(ineosacrylics,inc.,wilmington,de)的那些),或聚甲基丙烯酸乙酯(pema)的均聚物,其中pema的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于pmma。另外的第二聚合物包括pmma共聚物(copmma),例如由75重量%甲基丙烯酸甲酯(mma)單體和25重量%丙烯酸乙酯(ea)單體(以商品名perspexcp63得自英力士亞克力公司)制得的copmma、由mma共聚單體單元和甲基丙烯酸正丁酯(nbma)共聚單體單元形成的copmma,或pmma和聚偏二氟乙烯(pvdf)的共混物。
其它可用作第二聚合物的合適聚合物包括聚烯烴共聚物,例如以商品名engage8200得自杜邦高性能彈性體公司(dupontperformanceelastomers)的乙烯-辛烯共聚物(pe-po)、以商品名z9470得自美國德克薩斯州達(dá)拉斯的菲納石油化學(xué)公司(finaoilandchemicalco.,dallas,tx)的丙烯-乙烯共聚物(pppe)、以及無規(guī)立構(gòu)聚丙烯(app)和全同立構(gòu)聚丙烯(ipp)的共聚物。多層光學(xué)疊堆還可以(例如)在第二聚合物層中包含官能化聚烯烴,例如直鏈低密度馬來酸酐接枝聚乙烯(lldpe-g-ma),例如以商品名bynel4105得自美國特拉華州威爾明頓的杜邦公司(e.i.dupontdenemours&co.,inc.,wilmington,de)的那些。
在一個(gè)實(shí)施方案中,適合用作具有至少一種雙折射聚合物的交替層中的第二聚合物的聚合物組合物包括pmma、copmma、聚二甲基硅氧烷草酰胺基鏈段共聚物(spox)、含氟聚合物(包括諸如pvdf之類的均聚物以及諸如衍生自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(thv)的那些之類的共聚物)、pvdf/pmma的共混物、丙烯酸酯共聚物、苯乙烯、苯乙烯共聚物、硅氧烷共聚物、聚碳酸酯、聚碳酸酯共聚物、聚碳酸酯共混物、聚碳酸酯和苯乙烯馬來酸酐的共混物以及環(huán)烯烴共聚物。
用于形成多層光學(xué)疊堆的聚合物組合物的選擇可受到期望反射給定帶寬的入射輻射的影響。雙折射聚合物和第二聚合物之間的折射率差值越大,引起的光學(xué)功率越大,從而允許更大的反射帶寬?;蛘撸刹捎妙~外層來提供更大的光學(xué)功率。雙折射層和第二聚合物層的組合的示例可包括例如以下這些:pet/copmma、pet/thv、pet/spox、pen/thv、pen/spox、pen/pmma、pen/copmma、copen/pmma、copen/spox、sps/spox、sps/thv、copen/thv、pet/氟彈性體、sps/含氟彈性體和copen/含氟彈性體。
本公開的示例性多層光學(xué)疊堆可使用名稱為“apparatusformakingmultilayeropticalfilms”(用于制備多層光學(xué)膜的裝置)的美國專利6,783,349、名稱為“methodformakingmultilayeropticalfilms”(用于制備多層光學(xué)膜的方法)的美國專利6,827,886、名稱為“solarconcentratingmirror”(太陽能集中式反射鏡)的pct公布wo2009/140493和名稱為“multi-layeropticalfilms”(多層光學(xué)膜)的pct公布wo2011/062836中公開的裝置和方法制得,所述專利均全文以引用方式并入本文。適于與本公開的示例性多層光學(xué)疊堆一起使用的另外的層或涂層的示例描述于例如名稱為“multilayerpolymerfilmwithadditionalcoatingsorlayers”(具有另外的涂層或?qū)拥亩鄬泳酆衔锬?的美國專利6,368,699和6,459,514中,所述兩個(gè)專利全文均以引用的方式并入本文。
在一些實(shí)施方案中,多層光學(xué)疊堆可具有高反射率(>90%)的光譜區(qū)域及高透射率(>90%)的其他光譜區(qū)域。在一些實(shí)施方案中,多層光學(xué)疊堆提供在太陽光譜的一部分上的高光學(xué)反射率、低漫反射率、低黃變、良好的耐候性、在處理和清潔期間良好的耐磨損、耐劃痕和抗裂性,以及對(duì)其它層(例如,施加到用作基底的膜的一個(gè)或兩個(gè)主表面的其它(共)聚合物層)的良好粘附性。
在其它實(shí)施方案中,在380nm-1500nm波長區(qū)域的垂直入射處沿著每個(gè)拉伸方向的平均反射率大于90%,或大于95%,或大于98%,或大于99%。
在一些另選的實(shí)施方案中,在380nm-1500nm波長范圍內(nèi)的垂直入射處沿著每個(gè)拉伸方向的平均反射率可以低于上面所述的那些實(shí)施方案的反射率值,但是仍然大于50%或大于60%。在這些另選的實(shí)施方案中,可以將適當(dāng)著色的深色基底(可能吸收光或稍微散射光)定位在膜和待隱蔽的物體之間。示例性著色深色基底可包括3m膜1080-m12(購自3m公司(3mcompany))。
例如,圖3示出了包括著色深色基底315的多層聚合物光學(xué)膜300。類似于上文結(jié)合圖2所述,多層聚合物光學(xué)膜的第一元件包括由多層光學(xué)疊堆構(gòu)成的芯層302。芯層302的多層光學(xué)疊堆包括兩個(gè)交替的聚合物層。多層聚合物光學(xué)膜300還可任選地包括定位在觀察者和芯層之間的保護(hù)層304(例如,硬涂層或上覆層合物)。保護(hù)層304可包含一種或多種uv吸收劑,以有助于多層聚合物光學(xué)膜抵抗紫外線降解的耐久性。
多層聚合物光學(xué)膜300也可包括定位在芯層302和著色深色基底315之間的粘合劑層308,該粘合劑層具有多層聚合物光學(xué)膜將粘附的表面。當(dāng)粘合到這種表面上時(shí),多層聚合物光學(xué)膜可以與基底315的形狀相符。
多層聚合物光學(xué)膜300還可包括由定位在芯層302和硬涂層304之間的一種或多種聚合物構(gòu)成的第一外層312。第一外層可被視為與芯層分開的層。此外,聚合物光學(xué)膜可包括第二外層314,其包含一種或多種聚合物,所述第二外層定位在芯層302和粘合劑層308(如果存在)之間。
在其它實(shí)施方案中,在380nm-750nm范圍內(nèi)與法線呈60度處的平均反射率大于80%、大于90%、大于95%、大于98%或大于99%。在寬泛的入射角和偏振范圍內(nèi)保持高反射率的膜產(chǎn)生可以有效隱蔽預(yù)期通信設(shè)備的反射圖像。
在另選的實(shí)施方案中,在380nm-750nm范圍內(nèi)與法線呈60度處的平均反射率可以是比上面所述的那些實(shí)施方案更低的值,但仍大于50%或大于60%。例如,可以將適當(dāng)著色的深色基底(可能吸收光或稍微散射光)定位在膜和待隱蔽的物體之間。在反射率較低(例如,50%、或60%、或70%)的那些實(shí)施方案中,膜可以放置在深色背景上,以通過鏡面反射使隱蔽最大化。
粘合劑層
粘合劑層為任選的。當(dāng)存在粘合劑層時(shí),粘合劑層將多層構(gòu)造粘附到基底。在一些實(shí)施方案中,粘合劑為壓敏粘合劑。如本文所用,術(shù)語“壓敏粘合劑”是指如下粘合劑:該粘合劑表現(xiàn)出強(qiáng)且持久的粘性,使用不超過指壓即可粘附到基底,并且表現(xiàn)出足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度以便可從基底去除。示例性壓敏粘合劑包括描述于以引用方式并入本文的pct公布wo2009/146227(joseph等人)中的那些。在至少一個(gè)實(shí)施方案中,粘合劑層可具有不均勻的厚度。這種不均勻的厚度可能導(dǎo)致整個(gè)多層膜具有輕微的起伏,這可能導(dǎo)致有益的霧度(漫反射率)和鏡面反射率特性,并且還可以提供當(dāng)經(jīng)粘合劑涂覆的膜層壓到基底時(shí)空氣逸出的途徑。
為了便于應(yīng)用,不均勻的粘合劑層可包括排氣通道和支架,例如在3mcontroltac和3mcomply粘合劑(購自3m公司(3mcompany))中實(shí)現(xiàn)的那些。
紫外線穩(wěn)定劑
在一些實(shí)施方案中,第一外層或保護(hù)層(例如硬涂層)可彼此獨(dú)立地包含穩(wěn)定劑諸如uv吸收劑(uva)或受阻胺光穩(wěn)定劑(hals)。在另一個(gè)實(shí)施方案中,硬涂層可包含穩(wěn)定劑,例如購自巴斯夫公司(basf)的tinuvincarboprotect,以保護(hù)膜免于在380nm-420nm的uv/可見光中降解。
紫外線吸收劑通過優(yōu)先吸收紫外線輻射并將其耗散為熱能來起作用。在一個(gè)實(shí)施方案中,uva包括購自巴斯夫公司(basfcorporation)的tinuvin477和tinuvin479。其它合適的uva可包括:二苯甲酮(羥基二苯甲酮,例如cyasorb531(氰特公司(cytec)));苯并三唑(羥基苯基苯并三唑,例如cyasorb5411、tinuvin329(汽巴嘉基公司(cibageigy)));三嗪(羥基苯基三嗪,例如cyasorb1164)、草酰替苯胺(例如,sanuvorvsu(科萊恩公司(clariant)));氰基丙烯酸酯(例如,uvinol3039(巴斯夫公司(basf)))或苯并噁嗪酮。合適的二苯甲酮包括cyasorbuv-9(2-羥基-4-甲氧基二苯酮)、chimassorb81(或cyasorbuv531)(2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮)。合適的苯并三唑uva包括可以商品名tinuvinp,213、234、326、327、328、405和571,以及cyasorbuv5411和cyasorbuv237購自紐約州塔里鎮(zhèn)的汽巴公司(ciba,tarrytown,ny)的化合物。其他合適的uva包括cyasorbuv1164(2-[4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-l,3,5-三嗪-2基]-5(辛氧基)、苯酚(示例性三嗪)、cyasorb3638(示例性苯并惡嗪)、tin-1600和sukanouvmasterbatchta11-10mb03。
受阻胺光穩(wěn)定劑(hals)是針對(duì)大部分聚合物的光致降解的有效穩(wěn)定劑。hals通常不吸收uv輻射,但用于抑制聚合物的降解。hals通常包含四烷基哌啶,諸如2,2,6,6-四甲基-4-氨基哌啶和2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇。其他合適的hals包括可以商品名tinuvin123、144和292購自紐約州塔里鎮(zhèn)的汽巴公司(ciba,tarrytown,ny)的化合物。
本文明確公開的uva和hals旨在作為對(duì)應(yīng)于這兩類添加劑中每一類的材料的示例。本發(fā)明人設(shè)想到,本文未公開但本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其作為紫外線吸收劑或受阻胺光穩(wěn)定劑的特性的其它材料可用于本公開的膜中。
無線信號(hào)傳輸
如前所述,本文描述的實(shí)施方案的目標(biāo)是提供一種通過將環(huán)境光朝著觀察者反射來針對(duì)旁觀者隱蔽不美觀的元件(例如小單元天線、宏單元天線或無線電部件)的系統(tǒng)。使用聚合物膜作為反射設(shè)備允許實(shí)現(xiàn)適形于可具有彎曲或非平面形狀(例如,圓柱形或半球形)的三維形狀的有益效果。此類形狀可能是有益的,因?yàn)樗鼈儍A向于減小在通信元件附近反射的物體的圖像尺寸,并且可以將太陽的直接反射朝向觀察者散焦。
本文描述的實(shí)施方案中的許多的另一個(gè)有益效果是能夠避免對(duì)從通信元件發(fā)送或接收的無線電信號(hào)的干擾。因此,本發(fā)明的實(shí)施方案的多層聚合物光學(xué)膜是非金屬的,或者至少基本上非金屬的(即,不超過痕量的金屬或固有的金屬雜質(zhì))。這樣,多層聚合物光學(xué)膜在通信元件接收和/或發(fā)送信號(hào)的頻帶中將具有高度射頻傳輸率(即,至少90%的傳輸率)。在一個(gè)實(shí)施方案中,多層聚合物光學(xué)膜將對(duì)從約400mhz至約10ghz的信號(hào)具有至少90%的傳輸率或?qū)募s400mhz至約100ghz的信號(hào)可能具有至少90%的傳輸率。
電介質(zhì)材料中的電磁能的耗散可以與材料的相對(duì)介電常數(shù)的虛分量相關(guān)。這種介電損耗可以用電場(chǎng)損耗角正切(tanδ)來描述,對(duì)于低損耗材料來說,其為介電常數(shù)的虛部與介電常數(shù)的實(shí)部的比率。因此,本發(fā)明的多層聚合物光學(xué)膜被測(cè)量為具有低的損耗角正切。例如,在一個(gè)實(shí)施方案中,使用已知方法,例如iec61189-2-72中所述的分離柱電介質(zhì)諧振器測(cè)量技術(shù),損耗角正切(tanδ)在1.1ghz下測(cè)得為0.022,在2.5ghz下測(cè)得為0.018,在5.6ghz下測(cè)得為0.016。對(duì)于低損耗介電材料,電磁功率p通過材料隨p=poexp{-kδz}衰減,其中po為初始功率,z為通過材料的傳播長度,k為波數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中,z=0.12mm,并且從損耗角正切測(cè)量結(jié)果計(jì)算出的插入損耗(10log10{exp-kδz})小于0.005db。
在其它實(shí)施方案中,插入損耗可以小于約0.01db。
或者,一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)充金屬層可以與多層聚合物光學(xué)膜組合使用,例如作為頻率選擇濾波器或定向emi屏蔽。
本發(fā)明的多層聚合物光學(xué)膜還可以被設(shè)計(jì)成對(duì)于入射到膜上的無線信號(hào)具有低背反射或回波損耗特性。低背反射特性可以例如通過具有低介電常數(shù)的膜,通過密切匹配膜將置于其上的基底的介電常數(shù),或者通過使膜與無線信號(hào)的波長相比在電學(xué)上一樣薄來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于包括天線隱蔽的實(shí)施方案,可以使多層膜的介電常數(shù)接近通信元件(例如天線或天線罩)的介電常數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中,多層聚合物光學(xué)膜的介電常數(shù)在1.1ghz下為2.8。用于天線的天線罩可以由諸如玻璃纖維、聚碳酸酯、abs、pvc或其它介電常數(shù)在約2.0至約4.5范圍內(nèi)的材料的結(jié)構(gòu)材料制成。用于通信系統(tǒng)的許多天線被設(shè)計(jì)成在其工作頻率范圍內(nèi)具有小于約-10db或小于約-15db或小于約-20db的回波損耗值。當(dāng)將本發(fā)明的實(shí)施方案的多層光學(xué)膜置于標(biāo)準(zhǔn)天線的天線罩上時(shí),天線的回波損耗在較大程度上保持不變。
本發(fā)明實(shí)施方案的多層聚合物光學(xué)膜也可以被設(shè)計(jì)成當(dāng)大功率無線信號(hào)通過膜傳輸時(shí)不產(chǎn)生新的頻率分量。這種非線性現(xiàn)象稱為無源互調(diào)失真(pim),當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)頻率混合在一起產(chǎn)生和頻及差頻時(shí)發(fā)生,并且可能損害通信系統(tǒng)的性能??梢允褂靡阎姆椒?,例如iec62037“passiverfandmicrowavedevices,intermodulationlevelmeasurement”(無源射頻和微波設(shè)備,互調(diào)水平測(cè)量)中可見的方法來測(cè)量pim。對(duì)于由本發(fā)明的多層聚合物光學(xué)膜覆蓋或部分覆蓋的天線,天線的pim等級(jí)在較大程度上保持不變。用每個(gè)音調(diào)20w功率的2個(gè)音調(diào)測(cè)量的膜覆蓋天線的pim等級(jí)測(cè)得小于-140dbc。因此,多層聚合物光學(xué)膜可適用于傳輸高功率(大于0.1w,或大于1w,或大于10w)信號(hào)的通信系統(tǒng)。
耐候穩(wěn)定性
標(biāo)準(zhǔn)的多層光學(xué)膜可能具有隨時(shí)間而劣化的缺點(diǎn),并且具有不美觀的“變黃”特征以及喪失反射能力。暴露于惡劣的環(huán)境條件(風(fēng)、雨、冰雹、灰塵等)也可能遭受劣化。本文描述的多層聚合物光學(xué)膜構(gòu)造通過使用前面詳細(xì)說明的構(gòu)造減少了這些問題。
為了將“黃變”量進(jìn)而將伴隨給定膜出現(xiàn)的劣化定量,可以測(cè)量由膜反射的光,然后在熟知的ciel*a*b*色彩空間中計(jì)算所反射光的顏色。一些儀器可以直接進(jìn)行這種測(cè)量。b*值是黃度的一般指示,正值越高,表示黃度越大。在本專利申請(qǐng)中,我們提到“b*黃度指數(shù)”,以便明確我們使用這種方法作為從膜反射的光的黃度的量規(guī)。然而,如上所述,這些膜也是高度耐候的。在先前未暴露于耐候性測(cè)試(即“先前未暴露”)的膜上進(jìn)行iso4892-2:2013第4循環(huán)耐候性測(cè)試(不包括噴水)12,750小時(shí)之后,多層光學(xué)膜的b*黃度指數(shù)必然會(huì)表現(xiàn)出小于15的值,但它應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出小于12的值,并且可以表現(xiàn)出小于8的值。iso4892-2:2013第4循環(huán)耐候性測(cè)試涉及用于將樣本暴露于氙弧光的方法,以當(dāng)材料在實(shí)際最終應(yīng)用環(huán)境中暴露于日光時(shí)再現(xiàn)發(fā)生的氣候影響。本文所述的示例性多層光學(xué)膜的b*黃度指數(shù)通常將從其第一次暴露直到iso4892-2:2013第4循環(huán)耐候性測(cè)試(不包括噴水)的12,750小時(shí)后改變(例如,增加)小于3或潛在地小于2。對(duì)于書面說明書和權(quán)利要求書中引用的b*值,b*值假設(shè)采用10度觀察角度和d65光源。為清楚起見,在本申請(qǐng)的說明書或權(quán)利要求中對(duì)iso4892-2:2013第4循環(huán)耐候性測(cè)試的任何引用應(yīng)被理解為參考不包括噴水的循環(huán)。
還應(yīng)當(dāng)理解,為了最有效地執(zhí)行,本說明書的多層聚合物光學(xué)膜在可見光譜中可具有非常高的光反射率(例如,大于90%或95%)?;蛘撸菊f明書的多層聚合物光學(xué)膜可具有較低的反射率(例如,大于50%或大于60%),但是具有定位在膜后面的合適的rf、mm波或微波透明基底,其吸收透過膜的光,或稍微散射入射光并將其朝著觀察者反射(再次將光引導(dǎo)通過聚合物膜),使得最終由膜反射并到達(dá)觀察者的光表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)穆瓷渎屎顽R面反射率值。本發(fā)明實(shí)施方案的多層光學(xué)膜可具有大于80%、或潛在地大于85%或甚至大于90%的鏡面反射率。本發(fā)明實(shí)施方案的多層聚合物光學(xué)膜結(jié)構(gòu)的適當(dāng)漫反射率值可以小于20%、或小于15%、或小于10%、或小于5%、或潛在地小于3%。適當(dāng)?shù)穆瓷渎屎顽R面反射率值是重要的,因?yàn)檩^高的鏡面反射率可以允許對(duì)反射圖像進(jìn)行更清晰和更準(zhǔn)確的描繪,并且高角度散射的較低漫反射率和較低lambertian分量可以確保反射圖像沒有“增白”。然而,在一些實(shí)施方案中,可能需要確保大于80%而不接近100%的鏡面反射率值,因?yàn)殓R面反射率中的輕微缺陷可能允許“柔化”不想要觀察者聚焦的反射圖像,例如,膜所圍繞定位的物體的邊緣。另外,在鏡面反射率和小漫反射率之間的工程化的平衡可以顯著降低直接太陽反射的強(qiáng)度。
反射膜的耐候性的另一個(gè)重要量度是在暴露于惡劣條件之后的鏡面反射率,其本質(zhì)上提供了膜的光散射特性的量度。鏡面反射率是反射光的鏡面分量與來自表面的反射光總量的比值。鏡面反射率可以使用已知方法測(cè)量,例如在solarpaces的“methodtoevaluatethesolarreflectancepropertiesofreflectormaterialsforconcentratingsolarpowertechnology.”version2.5,june2013(評(píng)估用于集中太陽能發(fā)電技術(shù)的反射器材料的太陽能反射性能的方法,版本2.5,2013年6月)中所述的方法。反射光的鏡面分量是包含在反射定律中所定義的鏡面方向的20毫弧度內(nèi)的部分。即使經(jīng)過充分的耐候性測(cè)試,本文所述的多層聚合物光學(xué)膜構(gòu)造也表現(xiàn)出優(yōu)異的鏡面反射率。具體地說,當(dāng)與多層光學(xué)膜的任何耐候性測(cè)試前的鏡面反射率相比時(shí),由本說明書的多層聚合物光學(xué)膜所反射的在660nm處的光的鏡面反射率從其第一次暴露直到iso4892-2:2013第4循環(huán)耐候性測(cè)試過程(不包括噴水)的12,750小時(shí)后減小小于10%、小于5.0%、小于1.0%或小于0.5%。
在本發(fā)明的其它方面,鏡面反射率可以盡可能地保持接近100%。在這些方面,優(yōu)選使用具有宏觀長度尺度的紋理來構(gòu)造膜的表面。在這種情況下,由于膜表面的變化的形貌,反射光保持鏡面,但沿不一致的方向被重定向。
不一致的鏡面反射應(yīng)當(dāng)與漫反射相比進(jìn)行理解。高水平的漫反射傾向于使物體的反射外觀更白,即反射圖像的色飽和度快速消失,而由宏觀紋理提供的鏡面反射較大程度保留色彩。利用適當(dāng)?shù)暮暧^紋理,反射的顏色被保留,而反射的形狀未保留。這種構(gòu)造對(duì)于隱蔽來說可能是很大的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)橥ǔ2恍枰3中螤?,而保持色彩通常是重要的。此外,這種結(jié)構(gòu)可用于減少直接太陽反射的強(qiáng)度。
令人驚訝的是,研究人員發(fā)現(xiàn),在許多情況下,當(dāng)保持接近100%的鏡面反射(至少約85%、至少約90%,在某些方面,至少約95%)時(shí),發(fā)生有效的隱蔽,并且多層光學(xué)膜以低幅度宏觀圖案被結(jié)構(gòu)化。此類圖案可以借助于真空成型或者通過使用在膜中產(chǎn)生永久圖案(包括例如層壓結(jié)構(gòu))的任何此類技術(shù)而以機(jī)械方式、熱方式壓印。在本專利申請(qǐng)中,術(shù)語“壓印”應(yīng)理解為用于使來自膜的鏡面反射從其原始平面失真的任何過程。例如,這包括反射和折射失真。一維或二維圖案都是可能的,其中二維圖案是優(yōu)選的。單個(gè)結(jié)構(gòu)的維度中的至少一個(gè)的可接受的尺寸范圍為約1mm至約20mm,優(yōu)選尺寸范圍為約3mm至約10mm。小于此范圍的結(jié)構(gòu)可趨于開始表現(xiàn)為漫反射器。大于此范圍的結(jié)構(gòu)可能需要過大的幅度以使反射圖像不充分失真。具有兩個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸或可接受尺寸范圍內(nèi)的連續(xù)范圍的結(jié)構(gòu)是可接受的。在一些實(shí)施方案中,膜構(gòu)造的所有層都以相同的圖案同時(shí)壓??;在其它實(shí)施方案中,僅對(duì)粘合劑層或保護(hù)層壓印。
由于這種變化在非優(yōu)選尺寸范圍內(nèi)有效地產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的高表面密度,因此應(yīng)避免結(jié)構(gòu)中局部劇烈變化的高表面密度。因此,例如,優(yōu)選的是,在結(jié)構(gòu)上以及結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域中的任何位置的斜率的變化保持連續(xù)(即,結(jié)構(gòu)的曲率保持連續(xù))。此外,在一些方面,非常優(yōu)選地,結(jié)構(gòu)的表面被輕微地彎曲并且曲率相對(duì)緩慢地變化。在這個(gè)意義上,例如可以使用低振幅的正弦結(jié)構(gòu)等,而由于存在斜率的不連續(xù)變化而形成的三角形結(jié)構(gòu)將不是優(yōu)選的。在另選的方面,可以使用非周期性圖案。
根據(jù)上述三角形結(jié)構(gòu)的傅立葉分析,可理解該優(yōu)選要求。眾所周知,可以通過疊加獨(dú)特頻率分量來構(gòu)造三角形結(jié)構(gòu)。然而,為了表示曲率不連續(xù)性(或任何高的斜率變化率),必須使用非常高的頻率分量。所以當(dāng)以這種特征對(duì)膜進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)化時(shí),看起來膜是用小于結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)選范圍的特征進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。
宏觀結(jié)構(gòu)相對(duì)于其在膜上的平面度的幅度(即,膜的平面外的結(jié)構(gòu)的最大位移,或換句話說,相對(duì)于壓印結(jié)構(gòu)的尺寸壓印的高度/深度)在很大程度上決定了反射角相對(duì)于從直接離開原始膜平面的反射所預(yù)期的角度的變化。在一些實(shí)施方案中,優(yōu)選地使反射光相對(duì)于從離開膜的原始平面的反射所預(yù)期的角度的極端偏離最小化。在這種情況下,壓印結(jié)構(gòu)的最大幅度優(yōu)選但不限于結(jié)構(gòu)的面內(nèi)長度的30%或更小。
在一些方面,維持光學(xué)多層膜的高機(jī)械靈活性是重要的,使得膜可以圍繞物體彎曲,特別是在環(huán)境溫度下彎曲。在這種情況下,高幅度壓印可以使膜更具剛性,從而降低膜作為隱蔽物體的工具的有用性。在這種情況下,優(yōu)選將壓印的幅度保持在小于15%或小于結(jié)構(gòu)的面內(nèi)長度。
在其它實(shí)施方案中,可能期望在鏡面反射和漫反射之間保持工程化的平衡。這種方法可用于減輕反射的清晰度以及降低直射太陽反射的強(qiáng)度。在這些實(shí)施方案中,漫反射優(yōu)選不超過約20%,更優(yōu)選不超過約15%,甚至更優(yōu)選不超過約10%。
在一些實(shí)施方案中,可以通過將顆粒添加到位于光路中的構(gòu)造的一部分來誘導(dǎo)工程化的漫反射。因此,例如,此類顆粒可以加入到硬涂層中,或者作為單獨(dú)的涂層施加到硬涂層之上或之下。
用于提供工程化漫反射的優(yōu)選顆??梢赃x自無機(jī)顆粒如二氧化硅或滑石,或選自有機(jī)顆粒如pmma或聚苯乙烯等。
在一些實(shí)施方案中,優(yōu)選用于產(chǎn)生工程化的漫反射的顆粒通常大于光波長。在此類實(shí)施方案中,顆??梢愿裥⊥哥R而不是散射體。與低角度散射相比,這可以減少高角度散射的相對(duì)量。在此類實(shí)施方案中,反射圖像的清晰度可以期望地降低,同時(shí)仍保持反射的顏色保真度。
優(yōu)選的顆粒通常在1-25微米的尺寸范圍內(nèi)。更優(yōu)選的顆粒通常在3-20微米的尺寸范圍內(nèi)。甚至更優(yōu)選的顆粒通常在4-16微米的尺寸范圍內(nèi)。
顆粒的期望表面濃度可以基于若干因素而變化,包括所需的工程化漫反射的水平、所使用的顆粒的尺寸、嵌入顆粒的層的厚度以及顆粒是否在頂層中,或者顆粒是否已經(jīng)被后續(xù)涂層上覆。
在一些實(shí)施方案中,工程化漫反射和壓印的組合也可用于提供各種所需的反射和隱蔽性能。
在一些方面,多層光學(xué)膜可以用作部分或完全隱蔽物體的護(hù)罩。如果隱蔽物體產(chǎn)生熱量(例如具有集成無線電發(fā)射器的小單元天線的情況),則護(hù)罩的存在可能導(dǎo)致過度的熱積聚。在此類情況下,膜可包含多個(gè)間隙,例如狹縫,或者膜可以經(jīng)開口穿孔,所述開口大大地改善通過小單元天線的空氣循環(huán),從而將熱積聚減少到可接受的水平。在一些方面,狹縫或穿孔圖案可以是閉合區(qū)域與開放區(qū)域之比為約70:30或更小的那些,而在其它方面,狹縫或穿孔圖案是閉合區(qū)域與開放區(qū)域之比為約50:50的那些。
本文描述的系統(tǒng)可以被定位在通信元件可以被定位的任何適當(dāng)位置處,只要能夠?qū)崿F(xiàn)膜的隱蔽特性的益處(即,環(huán)境的反射率將有效地隱蔽元件)即可。例如,該系統(tǒng)可以定位在建筑物的頂部或側(cè)面上、燈桿或電話線桿上、或者在某些實(shí)施方案中定位在天花板或內(nèi)壁上。例如,當(dāng)系統(tǒng)位于室外和觀察者上方時(shí),反射的環(huán)境光將來自天空。在該示例中,查看系統(tǒng)的觀察者將看到天空的反射圖像,這將導(dǎo)致系統(tǒng)不太可見,并且看起來與來自天空中的背景光融合。
在另一個(gè)方面,本說明書涉及一種隱蔽通信元件的方法。所述方法包括以反射性多層光學(xué)膜至少部分地圍繞通信元件,使得多層光學(xué)膜針對(duì)觀察者隱蔽通信元件,并將環(huán)境光朝著觀察者反射。在一個(gè)特定方面,反射性多層光學(xué)膜被構(gòu)造成在環(huán)境溫度下安裝在通信元件周圍。多層光學(xué)膜可包括uv穩(wěn)定的保護(hù)層,并且多層光學(xué)膜可具有小于20%的漫反射率和大于80%的鏡面反射率。在一個(gè)實(shí)施方案中,通過反射天空背景來隱藏通信元件。在一個(gè)實(shí)施方案中,通信元件可以是天線,諸如小單元天線或宏單元天線。在另一方面,所述方法可以包括提供通信元件的步驟。
雖然本文已經(jīng)舉例說明并描述了具體實(shí)施方案,但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解,在不脫離本公開的范圍的情況下,可用多種另選和/或等同形式的具體實(shí)施來代替所示出的和所描述的具體實(shí)施方案。本專利申請(qǐng)旨在涵蓋本文所討論的具體實(shí)施方案的任何調(diào)整或變型。因此,本公開旨在僅受權(quán)利要求及其等同形式的限制。