CN106338877A - 纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏及其生产方法 - Google Patents

纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏及其生产方法 Download PDF

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孙绪刚
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孙绪刚
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Abstract

本发明涉及一种纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏及其生产方法，它包括透明支持层及均匀涂覆于其上表面的纳米粒子镀膜层，纳米粒子镀膜层由纳米粒子、分散剂和溶剂混合均匀再经超声波分散制成纳米粒子分散液，再均匀涂覆于透明支持层上表面，经烘干、热处理而制成，且纳米粒子镀膜层的纳米粒子分布密度为0.005～0.05g/mm·m2；其生产方法为：A、制备纳米粒子分散液，B、纳米粒子镀膜，C、烘干与热处理；与现有技术相比，本发明生产制造方法更简单，生产效率高、成本低，产品透明度与清晰度更高，能直接显示2.5D或3D影像，成像效果更显著，无需辅助设备即可看到，使用更方便，同时纳米粒子在透光情况下能吸收紫外线，有效避免紫外线漫反射到人身上。

Description

纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏及其生产方法
技术领域
本发明涉及投影屏生产领域，尤其涉及一种透明防紫外线投影屏及其生产方法。
背景技术
目前，高射投影仪和幻灯机广泛被用作一种演讲者在会议等场合显示材料的方式，其中，使用液晶的视频投影仪和电影投影仪也广泛用在普通家庭中。这些投影仪的投影方法包括用投射型液晶面等调制从光源输出的光线以形成图像光线，并通过诸如透镜等的光学系统发射图像光线，从而投影到屏幕上。投影仪发射的短波光线接近紫外线的波长定义10～400nm(纳米)时，紫外线就会漫反射到人体身上，从而对人体造成危害。
传统的投影屏大部分基色是白色，反射到人眼中的3D图像是借助3D眼镜整合错位投影的图像形成立体感，不但佩戴眼镜不方便，成像清晰度低，而且信号本身的色彩得不到真实的还原，对比度和图像景深都不够，不能到达广告传媒及其他实用性的行业的标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产制造更加简单、成本低、生产效率高、透明成像效果更加显著、使用更加方便的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏及其生产方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，它包括透明支持层以及均匀涂覆于所述透明支持层上表面的纳米粒子镀膜层，所述纳米粒子镀膜层是由纳米粒子、分散剂和溶剂混合均匀再经超声波分散制成纳米粒子分散液后，再均匀涂覆于透明支持层上表面，然后经过烘干、热处理而制成，且所述纳米粒子镀膜层的纳米粒子分布密度为0.005～0.05g/mm·m2。
与现有技术相比，本发明产品的有益效果是：
本发明产品在透明支持层上表面增设纳米粒子镀膜层，不但生产制造更加简单，生产效率高、成本低，而且透明度与清晰度更高，透明成像效果更加显著，通过纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像能直接显示2.5D或3D影像，无需3D眼镜，观察者即可在产品前方任何位置看到射入投影屏的2.5D或3D影像，使用更加方便，同时纳米粒子在透光的情况下能够吸收紫外线，有效避免紫外线漫反射到人体身上而对人体造成危害，可广泛用于室内广告、建筑玻璃、车窗GPS显示等领域。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
作为本发明的一种优选实施方式，所述纳米粒子由质量比为1～81：9的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，所述二氧化钛纳米粒子的直径为20～100nm，所述无机盐纳米粒子的直径为100～300nm。
采用上述优选方案的有益效果是：采用特定质量比、粒子直径的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子混合使用，不仅能使纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像效果更佳，还能更加有效地吸收紫外线，并利用光催化作用催化室内有害物质分解，净化室内甲醛、苯等有害气体，使用更加安全。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构和/或金红石型结晶结构，所述无机盐纳米粒子为硫酸钡、碳酸钡和碳酸钙的纳米粒子中的一种或多种。
采用上述优选方案的有益效果是：二氧化钛纳米粒子采用特定的结构，无机盐纳米粒子采用特定的种类，不仅能使纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像效果更佳，还能更加有效地吸收紫外线，并利用光催化作用催化室内有害物质分解，净化室内甲醛、苯等有害气体，使用更加安全。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述透明支持层为透明玻璃层、透明亚克力硬化层或透明聚碳酸酯层。
采用上述优选方案的有益效果是：透明支持层不但生产制造更加简单，生产效率高、成本低，而且透明度与清晰度更高，透明成像效果更显著。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述透明支持层的厚度为0.1～20mm，所述纳米粒子镀膜层的厚度为0.01～1mm。
采用上述优选方案的有益效果是：既能保证透明支持层能够实现对投影屏的支撑作用，又能有效保证产品的透明度与清晰度更高，透明成像效果更加显著。
一种如上所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，它包括以下步骤：
A、制备纳米粒子分散液
将0.1～1重量份纳米粒子、0.002～0.02重量份分散剂和100重量份溶剂混合均匀，并以频率20～2000KHz的超声波分散20～600min，使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，即得到均一稳定的纳米粒子分散液；
B、纳米粒子镀膜
取清洁干净的透明支持层，先控制其以2000～4000r/min的速度水平匀速旋转，然后将步骤A中得到的纳米粒子分散液滴在匀速旋转的透明支持层的上表面中心处，使纳米粒子分散液均匀地铺展在透明支持层的上表面，形成纳米粒子分布密度为0.005～0.05g/mm·m2的纳米粒子薄膜，即得到纳米粒子镀膜投影屏半成品，并将旋转出所述透明支持层的纳米粒子分散液回收；
C、烘干与热处理
先将步骤B中得到的纳米粒子镀膜投影屏半成品置于105℃～110℃的条件下干燥1～5h，然后在300℃～600℃的条件下热处理0.5～3h，冷却后即得到所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏。
与现有技术相比，本发明方法的有益效果是：
本发明方法采用纳米粒子分散液涂覆后热处理在透明支持层上表面增设纳米粒子镀膜层，不但生产工艺更加简单，生产效率高、成本低，而且得到的产品透明度与清晰度更高，透明成像效果更加显著，通过纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像能直接显示2.5D或3D影像，无需3D眼镜，观察者即可在产品前方任何位置看到射入投影屏的2.5D或3D影像，使用更加方便，同时产品中的纳米粒子在透光的情况下能够吸收紫外线，有效避免紫外线漫反射到人体身上而对人体造成危害。
作为本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述分散剂为聚磷酸类超分散剂、聚硅酸类超分散剂、聚羧酸类超分散剂、聚酯类超分散剂或聚醚类超分散剂，所述溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇或丙酮。
采用上述优选方案的有益效果是：可以使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，更加简单、快速的得到均一稳定的纳米粒子分散液。
作为本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述分散剂为市售的超分散剂6300或超分散剂598。
采用上述优选方案的有益效果是：可以使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，更加简单、快速的得到均一稳定的纳米粒子分散液。
作为本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述透明支持层水平固定于旋转涂覆机上，并通过旋转涂覆机带动旋转，旋转涂覆机的滴管垂直固定于透明支持层的正上方，步骤A中得到的纳米粒子分散液通过旋转涂覆机的滴管滴在匀速旋转的透明支持层上。
采用上述优选方案的有益效果是：可以更加简单、方便、快捷、高效的将纳米粒子分散液涂覆于透明支持层上表面，并形成均匀的纳米粒子薄膜。
作为本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，冷却方法为在常温条件下自然冷却。
采用上述优选方案的有益效果是：没有经过冷刺激，最终得到的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，不但透明度与清晰度更高，透明成像效果更加显著，而且使用寿命更长，更加经久耐用。
下面对本发明的最佳实施方式做进一步详细说明。
一种纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，它包括透明支持层以及均匀涂覆于所述透明支持层上表面的纳米粒子镀膜层，所述透明支持层可以为透明玻璃层、透明亚克力硬化层或透明聚碳酸酯层等，厚度为0.1～20mm，起到支撑和保护的作用；
所述纳米粒子镀膜层是由纳米粒子、分散剂和溶剂混合均匀再经超声波分散制成纳米粒子分散液后，再均匀涂覆于透明支持层上表面，然后经过烘干、热处理而制成，所述纳米粒子由质量比为1～81：9的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，其中，所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构和/或金红石型结晶结构的直径为20～100nm的纳米粒子，所述无机盐纳米粒子为硫酸钡、碳酸钡和碳酸钙的直径为100～300nm的纳米粒子中的一种或多种，且所述纳米粒子镀膜层的纳米粒子分布密度为0.005～0.05g/mm·m2，即厚度为1mm、面积为1m2的纳米粒子镀膜层中均匀分布有0.005～0.05g纳米粒子，纳米粒子镀膜层的厚度为0.01～1mm。
一种如上所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，它包括以下步骤：
A、制备纳米粒子分散液
将0.1～1重量份纳米粒子、0.002～0.02重量份分散剂和100重量份溶剂混合均匀，并以频率20～2000KHz的超声波分散20～600min，使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，即得到均一稳定的纳米粒子分散液，所述分散剂可以为聚磷酸类超分散剂、聚硅酸类超分散剂、聚羧酸类超分散剂、聚酯类超分散剂或聚醚类超分散剂等，最好为市售的超分散剂6300或超分散剂598，所述溶剂可以为甲醇、乙醇、乙二醇或丙酮等；
B、纳米粒子镀膜
取厚度为0.1～20mm的清洁干净的透明支持层，先控制其以2000～4000r/min的速度水平匀速旋转，例如所述透明支持层可以水平固定于旋转涂覆机上，并通过旋转涂覆机带动旋转，然后将步骤A中得到的纳米粒子分散液滴在匀速旋转的透明支持层的上表面中心处，例如通过垂直固定于透明支持层正上方的旋转涂覆机滴管将步骤A中得到的纳米粒子分散液滴在匀速旋转的透明支持层上，使纳米粒子分散液均匀地铺展在透明支持层的上表面，形成纳米粒子分布密度为0.005～0.05g/mm·m2、厚度为0.01～1mm的纳米粒子薄膜，即得到纳米粒子镀膜投影屏半成品，并将旋转出所述透明支持层的纳米粒子分散液回收，这样制得的纳米粒子镀膜层的透明度与清晰度才会更高，透明成像效果才会更加显著；
C、烘干与热处理
先将步骤B中得到的纳米粒子镀膜投影屏半成品置于105℃～110℃的条件下干燥1～5h，然后在300℃～600℃的条件下热处理0.5～3h，在常温条件下自然冷却后即得到所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏。
本发明产品的透明度与清晰度更高，透明成像效果更加显著，在透光的情况下还能够吸收紫外线，避免人体受到损伤，其对可见光的透光率可达到88％～95％，对紫外线的吸收率可达到75％～90％，采用本发明方法的生产工艺更加简单，更加适合大批量生产，一条生产线每天的产量可达到1000～1500平方米。
附图说明
图1为本发明产品的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、透明支持层，2、纳米粒子镀膜层。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，一种纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，它包括透明支持层1以及均匀涂覆于所述透明支持层1上表面的纳米粒子镀膜层2，所述透明支持层1为透明聚碳酸酯板，厚度为0.1mm；
所述纳米粒子镀膜层2是由纳米粒子、分散剂和溶剂混合均匀再经超声波分散制成纳米粒子分散液后，再均匀涂覆于透明支持层1上表面，然后经过烘干、热处理而制成，所述纳米粒子由质量比为1：9的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，其中，所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构或金红石型结晶结构的平均直径为20nm的纳米粒子，所述无机盐纳米粒子为硫酸钡的平均直径为100nm的纳米粒子，且所述纳米粒子镀膜层2的纳米粒子分布密度为0.005g/mm·m2，纳米粒子镀膜层2的厚度为1mm。
一种如上所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，它包括以下步骤：
A、制备纳米粒子分散液
将0.1g纳米粒子、0.002g分散剂和100g溶剂混合均匀，并以频率20KHz的超声波分散20min，使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，即得到均一稳定的纳米粒子分散液，所述分散剂为聚磷酸类超分散剂，所述溶剂为甲醇；
B、纳米粒子镀膜
取厚度为0.1mm的清洁干净的透明支持层1，将其水平固定于旋转台上，先控制其以2000r/min的速度水平匀速旋转，然后通过滴管将步骤A中得到的纳米粒子分散液滴在匀速旋转的透明支持层1的上表面中心处，使纳米粒子分散液均匀地铺展在透明支持层1的上表面，形成纳米粒子分布密度为0.005g/mm·m2、厚度为1mm的纳米粒子薄膜，即得到纳米粒子镀膜投影屏半成品，并将旋转出所述透明支持层1的纳米粒子分散液回收；
C、烘干与热处理
先将步骤B中得到的纳米粒子镀膜投影屏半成品置于110℃的条件下干燥1h，然后在600℃的条件下热处理0.5h，在常温条件下自然冷却后即得到所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏。
实施例2
如图1所示，一种纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，它包括透明支持层1以及均匀涂覆于所述透明支持层1上表面的纳米粒子镀膜层2，所述透明支持层1为透明玻璃层，厚度为20mm；
所述纳米粒子镀膜层2是由纳米粒子、分散剂和溶剂混合均匀再经超声波分散制成纳米粒子分散液后，再均匀涂覆于透明支持层1上表面，然后经过烘干、热处理而制成，所述纳米粒子由质量比为9：1的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，其中，所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构和金红石型结晶结构的平均直径为100nm的纳米粒子，所述无机盐纳米粒子为碳酸钡的平均直径为300nm的纳米粒子，且所述纳米粒子镀膜层2的纳米粒子分布密度为0.027g/mm·m2，纳米粒子镀膜层2的厚度为0.01mm。
一种如上所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，它包括以下步骤：
A、制备纳米粒子分散液
将0.6g纳米粒子、0.01g分散剂和100g溶剂混合均匀，并以频率1000KHz的超声波分散310min，使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，即得到均一稳定的纳米粒子分散液，所述分散剂为聚硅酸类超分散剂，所述溶剂为乙醇；
B、纳米粒子镀膜
取厚度为20mm的清洁干净的透明支持层1，将其水平固定于旋转涂覆机上，先通过旋转涂覆机控制其以4000r/min的速度水平匀速旋转，然后通过垂直固定于透明支持层1正上方的旋转涂覆机滴管将步骤A中得到的纳米粒子分散液滴在匀速旋转的透明支持层1的上表面中心处，使纳米粒子分散液均匀地铺展在透明支持层1的上表面，形成纳米粒子分布密度为0.027g/mm·m2、厚度为0.01mm的纳米粒子薄膜，即得到纳米粒子镀膜投影屏半成品，并将旋转出所述透明支持层1的纳米粒子分散液回收；
C、烘干与热处理
先将步骤B中得到的纳米粒子镀膜投影屏半成品置于107.5℃的条件下干燥3h，然后在300℃的条件下热处理3h，在常温条件下自然冷却后即得到所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏。
实施例3
如图1所示，一种纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，它包括透明支持层1以及均匀涂覆于所述透明支持层1上表面的纳米粒子镀膜层2，所述透明支持层1为透明亚克力硬化层，厚度为10mm；
所述纳米粒子镀膜层2是由纳米粒子、分散剂和溶剂混合均匀再经超声波分散制成纳米粒子分散液后，再均匀涂覆于透明支持层1上表面，然后经过烘干、热处理而制成，所述纳米粒子由质量比为1：1的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，其中，所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构和金红石型结晶结构的平均直径为60nm的纳米粒子，所述无机盐纳米粒子为多种硫酸钡、碳酸钡和碳酸钙的平均直径为200nm的纳米粒子，且所述纳米粒子镀膜层2的纳米粒子分布密度为0.05g/mm·m2，纳米粒子镀膜层2的厚度为0.5mm。
一种如上所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，它包括以下步骤：
A、制备纳米粒子分散液
将1g纳米粒子、0.02g分散剂和100g溶剂混合均匀，并以频率2000KHz的超声波分散600min，使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，即得到均一稳定的纳米粒子分散液，所述分散剂为市售的超分散剂6300，所述溶剂为乙二醇；
B、纳米粒子镀膜
取厚度为10mm的清洁干净的透明支持层1，将其水平固定于旋转涂覆机上，先通过旋转涂覆机控制其以3000r/min的速度水平匀速旋转，然后通过垂直固定于透明支持层1正上方的旋转涂覆机滴管将步骤A中得到的纳米粒子分散液滴在匀速旋转的透明支持层1的上表面中心处，使纳米粒子分散液均匀地铺展在透明支持层1的上表面，形成纳米粒子分布密度为0.05g/mm·m2、厚度为0.5mm的纳米粒子薄膜，即得到纳米粒子镀膜投影屏半成品，并将旋转出所述透明支持层1的纳米粒子分散液回收；
C、烘干与热处理
先将步骤B中得到的纳米粒子镀膜投影屏半成品置于105℃的条件下干燥5h，然后在450℃的条件下热处理1.75h，在常温条件下自然冷却后即得到所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，其特征在于,它包括透明支持层(1)以及均匀涂覆于所述透明支持层(1)上表面的纳米粒子镀膜层(2)，所述纳米粒子镀膜层(2)是由纳米粒子、分散剂和溶剂混合均匀再经超声波分散制成纳米粒子分散液后，再均匀涂覆于透明支持层(1)上表面，然后经过烘干、热处理而制成，且所述纳米粒子镀膜层(2)的纳米粒子分布密度为0.005～0.05g/mm·m2。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，其特征在于,所述纳米粒子由质量比为1～81：9的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，所述二氧化钛纳米粒子的直径为20～100nm，所述无机盐纳米粒子的直径为100～300nm。
3.根据权利要求2所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，其特征在于,所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构和/或金红石型结晶结构，所述无机盐纳米粒子为硫酸钡、碳酸钡和碳酸钙的纳米粒子中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，其特征在于,所述透明支持层(1)为透明玻璃层、透明亚克力硬化层或透明聚碳酸酯层。
5.根据权利要求1所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏，其特征在于,所述透明支持层(1)的厚度为0.1～20mm，所述纳米粒子镀膜层(2)的厚度为0.01～1mm。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，其特征在于，它包括以下步骤：
A、制备纳米粒子分散液
将0.1～1重量份纳米粒子、0.002～0.02重量份分散剂和100重量份溶剂混合均匀，并以频率20～2000KHz的超声波分散20～600min，使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，即得到均一稳定的纳米粒子分散液；
B、纳米粒子镀膜
取清洁干净的透明支持层(1)，先控制其以2000～4000r/min的速度水平匀速旋转，然后将步骤A中得到的纳米粒子分散液滴在匀速旋转的透明支持层(1)的上表面中心处，使纳米粒子分散液均匀地铺展在透明支持层(1)的上表面，形成纳米粒子分布密度为0.005～0.05g/mm·m2的纳米粒子薄膜，即得到纳米粒子镀膜投影屏半成品，并将旋转出所述透明支持层(1)的纳米粒子分散液回收；
C、烘干与热处理
先将步骤B中得到的纳米粒子镀膜投影屏半成品置于105℃～110℃的条件下干燥1～5h，然后在300℃～600℃的条件下热处理0.5～3h，冷却后即得到所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏。
7.根据权利要求6所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，其特征在于,在步骤A中，所述分散剂为聚磷酸类超分散剂、聚硅酸类超分散剂、聚羧酸类超分散剂、聚酯类超分散剂或聚醚类超分散剂，所述溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇或丙酮。
8.根据权利要求7所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，其特征在于,在步骤A中，所述分散剂为市售的超分散剂6300或超分散剂598。
9.根据权利要求6所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，其特征在于,在步骤B中，所述透明支持层(1)水平固定于旋转涂覆机上，并通过旋转涂覆机带动旋转，旋转涂覆机的滴管垂直固定于透明支持层(1)的正上方，步骤A中得到的纳米粒子分散液通过旋转涂覆机的滴管滴在匀速旋转的透明支持层(1)上。
10.根据权利要求6所述的纳米粒子镀膜型透明防紫外线投影屏的生产方法，其特征在于,在步骤C中，冷却方法为在常温条件下自然冷却。
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