CN114206631A - 装饰结构 - Google Patents
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Abstract
提供了一种装饰结构(20),该装饰结构(20)包括平面支撑部(22)和在该平面支撑部(22)的至少一侧上的琢面的微结构(24)。装饰结构(20)可进一步包括至少部分反射层(26),该至少部分反射层(26)被配置为至少部分反射穿过微结构(24)的光。琢面的微结构(24)包括在支撑部(22)的表面上形成琢面(30)的图案的多个凹槽(28),使得微结构(24)能够将入射光分成光谱色。在实施例中,凹槽(28)具有三角形或V形轮廓。还描述了制造装饰结构(20)和包含该装饰结构(20)的制品的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种装饰结构,该装饰结构包括支撑部、琢面的微结构和可选的反射层或部分反射层,该反射层或部分反射层被配置为反射至少一些入射到微结构上和/或穿过微结构的光。特别地,微结构包括形成琢面的连续图案的多个凹槽。还提供了一种制造装饰结构的方法,以及一种适用于制造微结构的可固化树脂合成物。
背景技术
长期以来,水晶或宝石等透明琢面装饰部件一直被用于对产品进行装饰。传统的宝石通常通过砂轮或磨辊进行打磨和抛光,以获得凸的外形。如图1A、图B和图C中所示,典型的宝石1具有复杂的几何形状,该几何形状包括上部(冠部2)和下部(亭部3),该上部(冠部2)和下部(亭部3)中的每个包括多个琢面2a、3a。冠部2通常进一步包括平面顶面,即台面2b,冠部琢面2a从该顶面朝腰围4延伸。亭部3可以类似地包括平坦部,即钻尖(cullet)3b,亭部琢面3a从该平坦部朝向腰围4延伸。这种类型的琢面几何形状经过优化,以形成通常与宝石相关联的理想光学效果。特别地,宝石切割所产生的光反射特性,已被美国宝石学院(GIA)定性为切割的“亮度”,它结合了火彩、反光性和闪耀性三个方面(托马斯M.摩西(Thomas M.Moses)等人:圆形明亮式切割钻石整体切割质量的分级基础(A Foundationfor Grading The Overall Cut Quality of Round Brilliant Cut Diamonds),宝石与宝石学(Gems&Gemology),2004年秋,https://www.gia.edu/gems-gemology/fall-2004- grading-cut-quality-brilliant-diamond-moses)。切割的火彩是指当正面朝上看抛光的宝石(即看宝石的冠部)时,在宝石中所看到的光分成光谱色的外观或程度。切割的反光性(或“亮度”)是指当正面朝上看抛光的宝石时,在宝石中看到的“白”光的内部反射和外部反射的外观或程度。切割的闪耀性是指当正面朝上观察抛光的宝石时,在宝石中看到的光点随着宝石、观察者或光源移动而闪亮的外观或程度(闪光);以及在抛光的宝石静止或移动时正面朝上看宝石时,由内部反射和外部反射导致的亮区和暗区的相对大小、布置和对比度(图案)。
虽然这些光学特性是非常合意的,但现有技术的宝石存在许多缺点,主要是因为获得这些特性所需的几何形状的高度(冠部+亭部)处于宝石直径的数量级。尤其是,这种体积大的宝石不容易粘在织物等材料上,在此类材料上通常使用没有亭部(也称为“平背”)的宝石,此类宝石亮度有限。此外,将宝石嵌入聚合物中也可能存在问题,因为亭部周围产生的气泡使产品的外观变差。此外,根据现有技术切割的宝石通常表现出大的尺寸变化,例如大约为石头直径的约5%-10%。当用宝石覆盖表面时,这可能是特别成问题的,因为产品的表面可能因此而具有高度可变的轮廓。此外,现有技术的宝石在与有限安装深度相关联的许多应用(例如,纸张和包装行业、信用卡、手表、移动电子设备)中不实用。
最后,对于需要用宝石覆盖表面的应用,与宝石的存在相关联的额外重量可能是不利的,并且成本可能过高。例如,用3.4mm宽的随机布置的水晶覆盖表面可能与约3kg/m2的重量相关联,而用随机布置的约1mm宽的水晶覆盖表面可能仍与约1.13kg/m2的重量相关联。此外,虽然非常小的石头(例如直径为1mm的石头)可以缓解一些上述问题,但它们仍然相对较重,并且生产成本相对较高。
正是在这种背景下设计了本发明。
发明内容
在第一方面,本发明在于一种装饰结构,该装饰结构包括支撑部,该支撑部具有第一平面主表面和与第一平面主表面相对的第二平面主表面、在支撑部的第一平面主表面上的微结构。微结构包括多个凹槽,这些凹槽形成琢面的连续图案,使得琢面能够将入射光分成光谱色。在实施例中,琢面的图案包括至少两种不同类型的琢面。不同类型的琢面可以在它们的几何形状和/或琢面平面相对于支撑部的平面主表面的角度上彼此不同。有利地,不同类型的琢面的存在可以产生更有趣的光学效果,包括在不同角度的反射和折射,并且可能根据光的波长而在不同的角度处反射和折射,从而产生火彩。
在本发明的上下文中,琢面是任何几何形状的基本上平面的表面,它们以与宝石的切割面类似的方式彼此相邻并在锐边处相遇。
在特别优选的实施例中,装饰结构包括:至少部分反射层,该至少部分反射层被配置为至少部分反射入射到琢面表面上或穿过琢面表面的光;以及两个或更多个叠加的微结构。
替代地,设想到装饰结构可仅包括以下之一:(i)至少部分反射层,该至少部分反射层被配置为至少部分反射入射到琢面表面上或穿过琢面表面的光;(ii)两个或更多个叠加的微结构。
本发明人惊奇地发现,可以在平面表面上提供微结构,尤其是当与反射层或部分反射层结合时,导致装饰结构呈现出与装饰性水晶部件的光学特性相当的光学特性,即,在具有更轻的重量和更薄的厚度以及更高生产时间和成本效益的同时保持它们的美学功能性(例如在日光条件下的美观的光学特性)。
有利地,当物体移动时,使用两个或更多个叠加的几何形状可以使得能够产生更复杂和意想不到的光学效果,类似于宝石的“闪光”。此外,使用叠加的几何形状可以“淡化”形成微结构的凹槽的外观,从而产生更均匀的“随机形象”的琢面外观。在其中装饰结构包括至少部分反射层和两个或更多个叠加的微结构的优选实施例中,叠加的几何形状,或琢面的图案,与反射层或部分反射层之间存在协同作用。叠加的几何形状与反射层或部分反射层的结合可能有益于为观看者带来意想不到的光反射和光学效果,从而使所提供的装饰结构具有的视觉外观和光学特性特别接近相当于与装饰性水晶部件或宝石的视觉外观和光学特性。
与常规宝石相比,根据本发明的装饰结构提供了许多优点。特别地,它们可能具有较浅的安装深度(大约一到几百微米,不包括支撑部)。此外,结构的深度可以有利地独立于所选定的琢面的图案中的单元的尺寸,并且可以在整个结构上是恒定的(或比相当的传统的宝石变化更小)。此外,它们可能更适合与复合材料组合(例如嵌入塑料材料中),因为它们可能不会遭受与传统宝石的亭部周围出现气泡相关联的问题。此外,由于它们具有相对较轻的重量和显微上平坦的表面,因此它们可以方便地应用于纺织品。此外,,它们可以比非常小的宝石更为便宜地生产。
在实施例中,凹槽由在微结构的至少一部分上延伸的基本上直的和细长的线形成。
在实施例中,凹槽基本上为三角形凹槽并且例如基本上是V形的。在本发明的上下文中,基本上为三角形的凹槽可以被解释为意味着凹槽包括两个相对于支撑部的主表面倾斜的壁,这两个壁在顶点或狭窄的平坦基部处相遇。在凹槽包括狭窄的平坦基部的情况下,凹槽可以被认为具有大致为U形的轮廓。
在实施例中,凹槽可以由相对于支撑部的主表面倾斜的两个壁形成,这两个壁在顶点或狭窄的平坦基部处相遇。在实施例中,凹槽可以包括从三角形部分的壁以一定角度延伸的三角形下部部分和上部部分,使得一个或两个侧壁包括在直边/线交汇处相遇的两个角平面/两个琢面角。
在实施例中,微结构包括形成琢面的连续图案的多个凹槽。琢面的连续图案可以包括许多彼此相邻并在顶点和边缘处相遇的基本平坦的表面。在实施例中,琢面的连续图案可以仅包括三角形琢面。在其他实施例中,琢面的连续图案可以包括三角形和非三角形琢面。当使用非三角形琢面时,这些琢面可以可选地平行于第一平面主表面。
在实施例中,一些或所有琢面由凹槽的壁限定,并且,其中一个壁的倾斜角限定与凹槽的其他壁相比不同的琢面平面角。
在实施例中,凹槽的深度在30μm和3000μm之间,优选地在30μm和1000μm之间、在30μm和500μm之间或在30μm和200μm之间。
在实施例中,多个凹槽的深度在30μm和200μm之间。有利地,凹槽的该深度范围可以使得能够形成倾斜琢面,该倾斜琢面具有足够高的角度以形成有趣的光学效果,例如火彩和闪耀,同时保持琢面的尺寸足够高以可以被肉眼分辨。无意受理论束缚,据信,当琢面在其最宽点处小于约300μm时,用肉眼分辨琢面的能力丧失,从而减少结构的“宝石般的”外观。在优选实施例中,三角形凹槽的深度在50μm和150μm之间。这样的深度可能特别适合通过压印光刻生产。在实施例中,三角形凹槽的深度在60μm和100μm之间,例如为大约90μm。
在实施例中,凹槽基本上是直线,每条直线基本上在整个微结构上连续延伸。从制造的角度来看,使用在结构的整个长度上延伸的直线可能是有利的,因为它可以使得能够利用相对简单的机器和实现相对快速的生产过程(因为可以在例如切割工具的单次移动中形成凹槽)。
在实施例中,凹槽基本上是在微结构的一部分上延伸的直线。换言之,凹槽可以由相对于彼此以特定角度布置的一个或多个线段形成(例如,凹槽可以“转弯”/包括断开得线并且可以在微结构内开始和结束,并且不一定形成在整个微结构上延伸的单一连续直线。使用不在整个微结构上以连续直线延伸的凹槽的复杂图案可有利地导致更复杂的几何形状,该复杂的几何形状是使用相交直线的图案无法获得的。
在实施例中,凹槽基本上是直线,这些直线在微结构的一部分上延伸并且一起形成一组点的三角布局。
在实施例中,至少部分反射层是反射层或半透明层。在实施例中,反射层或半透明层包括金属(优选地为银和/或铝)层,或形成介质镜的多个材料层。
在实施例中,至少部分反射层是反射层(也称为“镜面”层)。本领域已知的任何镜面涂层均可适用于本发明。例如,可以使用包括银、铝或铑涂层的镜面层。在实施例中,至少部分反射层是金属层,例如银层或铝层,该金属层的厚度在约20nm和约1μm之间。
在实施例中,至少部分反射层是包括至少约150nm的金属层的反射层。在实施例中,至少部分反射层是包括金属层的半透明层,该金属层的厚度低于100nm,例如为诸如大约50nm。
在实施例中,至少部分反射层包括一个或多个干涉层。干涉层可有利地用于通过与入射到层上的光相互作用来产生有趣的光学图案,例如彩色带。
在实施例中,至少部分反射层包括一个或多个吸收层。吸收层可以被配置为过滤通过该层的光,该过滤可以是取决于波长的,从而产生滤色效果。
在实施例中,凹槽包括两个平面壁,并且在凹槽的每个平面壁与支撑部的平面表面之间的角度分别在5°和35°之间选择。在实施例中,凹槽基本上是三角形的,和/或其中两个平面壁在顶点(或直边)处相遇。
在实施例中,每个平面壁与支撑部的平面表面之间的角度分别在5°和25°之间选择,优选地在5°和15°之间选择。在实施例中,每个平面壁与支撑部的平面表面之间的角度为至多25°、至多20°或至多17.5°。
在这些范围内的角度可以有利地使结构能够具有可接受的火彩,同时保持由凹槽的壁形成的琢面的尺寸,使得这些琢面肉眼可见,且深度不超过约150μm。
在实施例中,微结构的琢面具有至少300μm的宽度,其中,宽度是指将适合琢面的几何形状的最小的圆的直径的长度。在优选实施例中,微结构的琢面具有至少350μm的宽度。
有利地,具有以上或更大尺寸的琢面可以通过肉眼分辨,从而有助于装饰结构的“宝石般的”视觉印象。
在实施例中,微结构的所有琢面均由凹槽的壁形成。在其他实施例中,存在平行于支撑部的第一平面主表面的额外琢面。有利地,由凹槽的壁形成的琢面和平行于支撑部的第一平面主表面的琢面的组合可以产生的微结构具有类似于宝石冠部几何形状的几何形状,其中平坦的台面由倾斜的琢面围绕。
在其中存在平行于支撑部的第一平面主表面的琢面的实施例中,由凹槽壁形成的琢面(即相对于支撑部的平面主表面倾斜的琢面)有利地覆盖微结构的面积,比由平行于支撑部的第一平面表面的琢面所覆盖的面积大3、4、10、20、50、100或140倍。换言之,通过将微结构的倾斜琢面投影到支撑部的第一平面表面上所获得的面积至少比通过将微结构的平行琢面投影到支撑部的第一平面表面上所获得的面积大3、4、10、20、50、100或140倍。
虽然使用平行于支撑部的第一主表面的琢面可能有助于产生“宝石般的”外观(即通过获得类似于经典切割宝石的冠部几何形状的几何形状),但此类琢面不产生与倾斜琢面所产生的光学效果一样复杂的光学效果。因此,被平行琢面覆盖的面积过多可能对装饰结构的光学特性产生负面影响,该装饰结构可能显得更加“暗淡”。
在实施例中,凹槽中的至少一些包括第一平面壁和第二平面壁或由第一平面壁和第二平面壁形成,其中,在第一平面壁和基板的平面表面之间的角度不同于在第二平面壁和基板的平面表面之间的角度。
有利地,在凹槽的两侧使用不同的角度可能使得能够增加装饰结构的视觉复杂度,从而增加装饰结构的“宝石般的”视觉外观。
在实施例中,微结构的琢面是具有低表面粗糙度和高平坦度的平面表面。在本公开的上下文中,如果表面的Ra<100nm,则可以认为该表面具有低表面粗糙度,其中,Ra是本领域已知的表面轮廓的算术平均偏差。
在本公开的上下文中,如果表面具有低于2μm的平坦度偏差df,则可以认为该表面具有高度的平坦度(也称为低波动度),其中平坦度偏差是与表面的预期平面的最大偏差。
在优选实施例中,微结构的琢面具有低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。在优选实施例中,微结构的琢面具有低于1μm、低于800nm、低于500nm或低于200nm的平坦度偏差df。
无意受理论束缚,据信,由于出现杂散光而不是可预测的一致的反射和衍射模式,高于上述范围的表面粗糙度可能对所得微结构的亮度和/或所得微结构的火彩产生负面影响。类似地,据信,高度的平坦度偏差可能对所得微结构的亮度和/或火彩产生负面影响。
在实施例中,多个凹槽包括第一组平行凹槽和与第一组平行凹槽至少部分相交的第二组平行凹槽。在实施例中,多个凹槽包括至少部分地与第一组平行凹槽和第二组平行凹槽相交的第三组平行凹槽。
在实施例中,第一组平行凹槽和第二组平行凹槽以大约90°的角度相交。在这样的实施例中,两组凹槽可以形成双重对称的琢面图案。
在实施例中,第一组平行凹槽和第二组平行凹槽不垂直。在这样的实施例中,两组凹槽可以形成不对称的双重琢面图案。在一些这样的实施例中,第一组平行凹槽和第二组平行凹槽以大约120°的角度相交。双重不对称图案可能是有利的,因为与对应的对称图案相比,双重不对称图案可以以类似间隔的凹槽带来更大的琢面,和更高的视觉复杂度。另一方面,双重对称图案可能是有利的,因为当它们存在于结构中时,它们不导致没有光反射在镜面层上的大的角度区域。
在实施例中,第一组、第二组和第三组平行凹槽以大约120°的角度相交。在这样的实施例中,三组平行凹槽可以形成三重对称的琢面图案。
有利地,这样的几何形状可以代表在火彩、入射光的重定向角度和琢面尺寸这些特性之间的良好折衷。
在实施例中,每组中的所有平行凹槽由在顶点处相遇的两个平面壁形成,并且其中在每个平面壁与支撑部的平面表面之间的角度对于该组中的所有平行凹槽是相同的。
在实施例中,每组平行凹槽内的凹槽均与同组中的相邻凹槽间隔开大致相同的距离。有利地,在每组内使用等距凹槽可以确保琢面的尺寸在整个微结构上近似恒定。
在其他实施例中,每组平行凹槽内的凹槽彼此间隔开随机选定的距离。这通过增加视觉印象的“不可预测性”从而增加结构的“宝石般的”外观,而可以增加结构产生的视觉印象的复杂性。
在实施例中,微结构由施加在支撑部上的材料层形成。
在实施例中,微结构由在微结构形成之前或之后施加至或以其他方式结合至支撑部的材料层形成。有利地,使用与支撑部不同的材料层来形成微结构可以使支撑部材料的选择灵活性得以增加,然后可以根据例如装饰结构的预期用途来选择支撑部材料。
在实施例中,微结构和支撑部一体制成。在这样的实施例中,第一平面表面可以在由支撑部和微结构形成的整体结构的内部。例如,微结构和支撑部可以通过模制(例如通过注射成型)形成为单个整体结构。
在实施例中,微结构是通过压印支撑部或施加在支撑部上的层或材料而形成的,例如通过压印光刻。
在实施例中,微结构通过模制形成,诸如例如注射成型、热成型或铸造。
在实施例中,可以通过提供微结构化的反射片并通过在反射片和支撑部之间提供材料而将该反射片与支撑部结合来形成微结构,该材料通过适应于反射片中的微结构来形成观结构。在一些这样的实施例中,反射片可以是金属镜面片。在一些这样的实施例中,可以通过本领域已知的任何方法(例如通过深冲压)使金属镜面片微结构化。
在实施例中,支撑部由透明材料制成。在本发明的上下文中,如果材料允许光透射,优选地至少允许可见光透射,则该材料被称为是透明的。优选地,在传统意义上材料是透明的,即允许光(至少可见光)穿过材料而不被散射。
在实施例中,支撑部由选自下述项的材料制成:玻璃(例如水晶玻璃、超薄玻璃、化学强化玻璃(诸如例如的玻璃)),或有机聚合物(例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或PE(聚乙烯))。如技术人员将理解的,支撑部可由复合材料制成,该复合材料包含选自以上所列的材料中的一种或多种,诸如例如一层或多层玻璃和/或一层或多层聚合物。例如,支撑部可以是安全玻璃板,该安全玻璃板包括由透明弹性材料层隔开的两层玻璃。
在实施例中,支撑部是基本上平坦的结构,诸如例如材料的板、片或膜。在实施例中,支撑部是柔性材料膜。
在实施例中,支撑部是由诸如PET、PMMA或PE的有机聚合物制成的膜。在一些此类实施例中,膜具有的厚度为至多2mm,优选地为至多1mm或至多500μm。在实施例中,膜具有的厚度在约100μm和约500μm之间,或在约100μm和约200μm之间,诸如为约125μm。在一些实施例中,装饰结构的重量可低于1kg/m2,优选地低于500g/m2,诸如为约250g/m2。
轻质膜可以有利地应用于大表面和/或轻质制品,而不对膜所应用于的制品的性能产生负面影响。
在其中装饰结构包括两个或更多个叠加的微结构的实施例中,该两个或更多个微结构可选地通过支撑部和/或至少部分反射层彼此隔开。至少部分反射层可以是根据上述实施例中的任何一个或多个的至少部分反射层。在本发明的上下文中,术语“叠加的”是指具有彼此平行的主平面的两个微结构。
在实施例中,装饰结构包括两个被支撑部和/或至少部分反射层彼此分开的叠加的微结构。
在实施例中,装饰结构包括在支撑部的第一平面主表面上的单个微结构和在支撑部的第二平面主表面上的单个微结构。在这样的实施例中,装饰结构可进一步包括在支撑部的第一和/或第二平面主表面与第一和/或第二微结构(视情况而定)之间的半透明(即部分反射)层。在这样的实施例中,装饰结构可以包括(代替或除半透明层之外)位于第一或第二微结构的暴露表面上的反射层。
在实施例中,装饰结构包括在支撑部的第一平面主表面上的第一微结构和在支撑部的第一平面主表面上的第一微结构上的第二微结构。在这样的实施例中,装饰结构还包括在第一和第二微结构之间的半透明(即部分反射)层。在这样的实施例中,装饰结构可以额外包括在支撑部的第一平面主表面和第一微结构之间的或在支撑部的第二平面主表面上的反射层。
在优选实施例中,两个叠加的微结构具有不同的几何形状或相似的几何形状,其被叠加以使得当垂直于微结构的主平面看时,两个微结构不对齐。在一些这样的实施例中,两个微结构具有相对于彼此旋转的相似几何形状。
在实施例中,两个微结构具有不同的几何形状,这些几何形状具有相同重的对称性。例如,两个微结构可以均具有二重对称或三重对称。
在其中两个微结构具有相似几何形状或相同重对称性的实施例中,两个微结构可以相对于彼此旋转一角度,该角度不是微结构的对称性的旋转角。例如,当微结构具有双重对称性时,两个微结构可以相对于彼此旋转非90°或180°的角度。类似地,当微结构具有三重对称性时,两个微结构可以相对于彼此旋转非60°、120°或180°的角度。
在实施例中,两个微结构可以相对于彼此旋转约25°的角度。
有利地,使用不对齐的不同几何形状或相似几何形状增加了由装饰结构形成的几何图案的复杂性,从而增加了装饰结构的“宝石般的”外观。
在其中两个微结构被至少部分反射层隔开的实施例中,至少部分反射层有利地是半透明层。
在其中两个微结构被支撑部隔开的实施例中,至少部分反射层可以设置在微结构之一的表面上。在这样的实施例中,至少部分反射层可以是镜面层。
在其中微结构被支撑部和至少部分反射层隔开的实施例中,至少部分反射层可以是半透明层。在一些这样的实施例中,该结构可以进一步包括在微结构之一的表面上的额外的至少部分反射层,优选地为镜面层。
在实施例中,两个微结构和支撑部一体制成。在这样的实施例中,第一和第二平面表面可以在由支撑部和微结构形成的整体结构的内部。
在实施例中,微结构由透明材料制成。有利地,使用透明材料使得可见光能够穿过微结构的材料,使得可见光可以被至少部分反射层至少部分地反射,其中琢面和反射的组合导致产生的折射图案类似于由宝石产生的折射图案。
在实施例中,装饰结构进一步包括施加在微结构的至少一个区域上的装饰涂层。任何至少半透明的装饰涂层均可用于本发明。
在实施例中,装饰涂层可被配置为向其上被施加该装饰涂层的微结构的区域提供着色外观。
着色涂层和装饰涂层可以使装饰元件能够具有多种装饰效果,提高装饰元件的使用灵活性。
在实施例中,装饰涂层可被配置为在其上被施加该装饰涂层的微结构的区域上提供复杂的装饰性光学效果。
在实施例中,装饰涂层可包括产生期望的光学效果的多层干涉系统。例如,装饰涂层可包括交替的二氧化钛层和二氧化硅层。
在实施例中,装饰涂层可包括多层系统,该多层系统通过引起特定波长的光透射和反射比来产生期望的光学效果。例如,可以使用交替的氧化铁(Fe2O3)薄层和铬薄层。
在实施例中,装饰涂层可包括多层系统,该多层系统通过引起特定波长的可见光吸收和反射来使得一些波长被强烈反射而其他波长被吸收,从而产生期望的光学效果。
上述多层系统的层可以通过本领域已知的任何PVD或CVD法进行沉积,诸如例如通过溅射。
在实施例中,支撑部和/或微结构可以是有色的。在一些这样的实施例中,由作为遍及支撑部和/或微结构的主体的着色剂提供着色。例如,当支撑部由玻璃或水晶玻璃制成时,可以通过在玻璃中引入金属氧化物来实现着色。替代于或附加于对支撑部或微结构的材料着色,可以提供着色作为在支撑部或微结构的至少一个区域上的涂层或其他表面处理。
在实施例中,装饰结构进一步包括背衬层。在此类实施例中,背衬层通常与反射层结合提供,在反射层的与微结构相对的一侧上。
在实施例中,背衬层包括保护层。在实施例中,背衬层包括保护层和一个或多个粘合剂层,该一个或多个粘合剂层中的至少一个被设置在背衬层的在成品装饰结构中暴露的一侧上。
保护层可以有利地保护装饰结构并且特别是保护装饰结构上的反射层免受机械和/或化学损坏。
在实施例中,保护层包括漆层。在实施例中,漆层包括选自由以下项构成的组中的漆:环氧漆、单组分聚氨酯漆、双组分聚氨酯漆、丙烯酸漆、可紫外光固化漆和溶胶-凝胶涂层。可选地,漆可以是着色的。
在实施例中,通过喷涂、数位印刷、滚涂、帘式淋涂或本领域已知的其他二维施加方法施加漆。合适地,可以选择漆以使其在机械和化学上坚固且可粘合。
此外,漆可以确保根据本发明的装饰结构是可粘合的。本领域技术人员将理解,对合适的漆的选择可取决于装饰元件拟与之粘合的材料,和/或取决于拟使用的粘合剂。
在实施例中,漆的施加厚度可以是在约4μm至14μm之间(即9±5μm);例如,可以以约9μm的厚度施加漆。
在实施例中,微结构由非漫射的材料制成。在本发明的上下文中,如果材料表现出大部分镜面反射和非常少的漫反射,则可以认为该材料是非漫射的。优选地,非漫射的材料不表现出任何漫反射。换言之,如果材料不具有因材料的光散射而导致的乳白色或浑浊的外观,则可以认为该材料是非漫射的。
在实施例中,微结构由具有高度光色散的材料制成。在实施例中,材料具有低于60的阿贝数。在本发明的上下文中,如果材料在可见范围内根据波长显示出较高的折射率变化,则可以认为该材料具有高度光色散。在实施例中,具有高度光色散的材料具有低阿贝数,例如低于60、优选地为低于50、低于40或低于35的阿贝数。有利地,使用具有高度光色散的材料可以增加在白光与结构的琢面相互作用时发生的颜色分离。对于给定的最大琢面角度,这又可以改善结构的火彩。无意受理论束缚,据信,结构的火彩受微结构的材料的光色散以及琢面(由凹槽壁形成)相对于结构的平面的角度的影响。更尖锐的琢面预计会改善火彩,更高的色散也是如此。因此,可以通过平衡这两个参数来实现结构火彩方面的给定要求。例如,在优选浅琢面的实施例中(例如,与平面表面的角度在大约0°到15°的范围内),与使用角度更尖锐的琢面(例如,与平面表面之间的角度在大约15°到45°的范围内)的实施例相比,可以选择具有更高色散(阿贝数低于40)的材料。
如本领域已知的,材料的阿贝数可以通过例如椭圆光度法确定。特别地,材料在至少处于可见范围内的多个波长处的折射率可以例如使用可变角椭圆偏振光谱法来测量,并且阿贝数可以计算为v=(nd-1)/(nF-nC),其中nd、nF和nC是材料在夫琅和费d-(He光源)、F-(H光源)和C-(H光源)光谱线(分别为587.56nm、486.13nm和656.27nm)波长处的折射率,或v=(ne-1)/(nF'–nC'),其中,ne、nF'和nC'是材料在夫琅和费e-(Hg光源)、F'-(Cd光源)和C'-(Cd光源)光谱线(分别为546.07nm、479.99nm和643.86nm)波长处的折射率。
在实施例中,如本领域已知的,微结构由适于压印的任何聚合物制成。在实施例中,微结构由基于(甲基)丙烯酸酯的可紫外光固化树脂合成物制成。在实施例中,微结构由混合聚合物制成。在实施例中,微结构由可紫外光固化或可热固化的涂料制成。
在实施例中,微结构由热固性材料制成,诸如例如溶胶-凝胶或聚碳酸酯。
在实施例中,微结构由通过固化可紫外光固化树脂合成物获得的材料制成,该可紫外光固化树脂合成物包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体并且具有高芳族含量。在本发明的上下文中,如果合成物具有至少40%、优选地为至少50%的芳族含量,则可以认为该合成物具有高芳族含量。化合物或合成物的芳族含量可以量化为化合物或合成物中为芳环一部分的碳原子的比例。
有利地,与常用的纳米压印树脂相比,具有高芳族含量的可紫外光固化树脂合成物的使用可能与高折射率和高色散相关联。如上所述,这可能有助于增加装饰结构的火彩。
在实施例中,微结构由通过固化根据本发明以下方面的任一实施例的可紫外光固化树脂合成物所获得的材料制成。在实施例中,微结构由通过固化根据本发明以下方面的任一实施例的可紫外光固化树脂合成物所获得的材料制成。
根据本发明的第二方面,提供了可紫外光固化树脂合成物,该可紫外光固化树脂合成物包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体和光引发剂的,其中,该合成物具有至少50%的芳族含量。
有利地,与常用的纳米压印树脂相比,具有高芳族含量的可紫外光固化树脂合成物的使用可能与高折射率和高色散相关联。这对于用在根据本发明的第一方面的形成装饰结构方面中可能是特别有利的,其中高色散产生期望的光学效果。
在实施例中,可固化树脂合成物具有低于约3Pas的粘度。在实施例中,合成物的粘度在约500mPas和约3000mPas之间。在实施例中,可固化树脂合成物的粘度在约500mPas和约1500mPas之间,特别是在500mPas和1000mPas之间,诸如例如在700mPas和1000mPas之间。
在实施例中,该合成物包含甲基丙烯酸酯单体作为主要组分。例如,甲基丙烯酸酯单体可形成可固化树脂合成物的至少约90%重量百分比、至少约92%重量百分比、至少约94%重量百分比、至少约96%重量百分比、至少约97%重量百分比或至少约98%重量百分比。在实施例中,该合成物包含丙烯酸酯单体作为主要组分。例如,丙烯酸酯单体可形成可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少94%、至少96%或至少98%。
在实施例中,树脂合成物在固化后产生透明的聚合物材料。在实施例中,树脂合成物在固化后产生具有高度光色散的聚合物材料。在实施例中,具有高度光色散的聚合物材料具有低阿贝数,例如低于约60、优选地为低于约50、低于约40或低于约35的阿贝数。
在实施例中,光引发剂是具有高UV-A吸收系数的光引发剂,诸如例如在350nm和400nm之间的波长处吸收系数为至少约200L/(mol*cm),优选地为至少约400L/(mol*cm)或至少约500L/(mol*cm)。在实施方案中,光引发剂是在可见波长中具有低吸收系数的光引发剂,诸如例如在400nm和700nm之间的波长处吸收系数低于约200L/(mol*cm)。优选地,光引发剂在室温下是液体。
根据本发明使用的合适的光引发剂包括:乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯(ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenyl phosphinate)(CAS号为84434-11-7,TPO-L,可从IGM获得);双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦(bis(2,6-dimethoexybenzoyl)-2,4,4-trimethyl pentylphosphineoxide)和1-羟基-环己基-苯基-酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)的混合物(例如可以以Genocure LTM获得的);2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphineoxide)(可以以Genocure TPO获得);安息香双甲醚2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙酮(benzildimethyl ketal 2,2-methoxy-1,2-diphenyl ethanone)(可以以Genocure BDK获得,也可以以Irgacure 651获得);2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one)(可以以Genocure DMHA获得);1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone)(可以以Irgacure 184获得);以及1-羟基-环己基苯基-酮(1-hydroxy-cyclohexylphenyl-ketone)和二苯甲酮(benzophenone)的混合物(例如可以以Additol BCPK获得的)。
在实施例中,光引发剂以可固化树脂合成物的至多约3%重量百分比的浓度存在。在实施例中,光引发剂以可固化树脂合成物的至少0.1%重量百分比的浓度存在,优选地为在可固化树脂合成物总重量的约0.5%和3%之间,例如约1%、约1.5%或约2%。
在实施例中,(甲基)丙烯酸酯单体占可固化树脂合成物的至少约90%重量百分比,优选地占可固化树脂合成物总重量的约95%、约96%、约97%、约98%或约99%。在实施例中,该合成物包含可固化树脂合成物的约98%重量百分比的(甲基)丙烯酸酯单体和可固化树脂合成物的约2%重量百分比的光引发剂。在实施例中,该合成物包含可固化树脂合成物的至少约96%重量百分比的(甲基)丙烯酸酯单体和可固化树脂合成物的至多约3%重量百分比的光引发剂。在实施例中,该合成物包含可固化树脂合成物的至少约97%重量百分比的(甲基)丙烯酸酯单体和可固化树脂合成物的至多约2%重量百分比的光引发剂。
在实施例中,该合成物包含第一类(甲基)丙烯酸酯单体以及第二类(甲基)丙烯酸酯单体,第一类(甲基)丙烯酸酯单体至少是双官能的并且在固化时导致空间上的交联,第二类(甲基)丙烯酸酯单体的芳族含量非常高。例如,第二类(甲基)丙烯酸酯单体可具有至少约50%、至少约60%或至少约70%的芳族含量。在实施例中,合成物中基本上所有的(甲基)丙烯酸酯单体均是第一类或第二类。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体在固化时可形成链(即无交联)。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体可以是单官能的。有利地,第二类(甲基)丙烯酸酯单体在室温下的粘度可以低于第一类(甲基)丙烯酸酯单体的粘度。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体在室温下的粘度可低于约200mPas。在实施例中,第一类(甲基)丙烯酸酯单体在室温下的粘度可高于约1000mPas。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体的折射率可至少为约1.51。
用作第二类单体的合适单体可包括邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(ortho-phenyl-phenol-ethyl-acrylate)(可以以MIWON Miramer M1142获得,折射率RI(ND25)=1.577,25℃下的粘度=110-160mPas)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(2-phenoxyethyl-acrylate)(可以以MIWON Miramer M140获得,折射率RI(ND25)=1.517,25℃下的粘度=10-20mPas)。用作第二类单体的其他合适单体可包括:苯环氧基丙烯酸酯(phenylepoxyacrylate)(可以以MIRAMER PE110获得)、苄基丙烯酸脂(benzylacrylate)(可以以MIRAMER M1182获得)、苄基甲基丙烯酸酯(benzylmethacrylate)(可以以MIRAMER M1183获得)、苯氧基苄基丙烯酸酯(phenoxybenzylacrylate)(可以以MIRAMER M1122获得)和2-(苯硫基)乙基丙烯酸酯(2-(phenylthio)ethylacrylate)(可以以MIRAMER M1162获得)。在优选的实施例中,该合成物包含邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯作为唯一的第二类单体。
在实施例中,第一类(甲基)丙烯酸酯单体可具有至少约1.51的折射率。用作第一类单体的合适单体包括:乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯(ethoxylated(3)bisphenol-A-dimethacrylate)(可以以Sartomer SR348C获得,折射率RI(ND25)=1.53);和芳族氨基甲酸酯二丙烯酸酯低聚物(aromatic urethane diacrylate oligomers)如湛新(Allnex)的Ebecryl 210(E210;折射率约为RI(ND25)=1.52)。用作第一类单体的其他合适单体包括:乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯(ethoxylated(2)bisphenol-A-dimethacrylate)(可以以Sartomer SR348L获得,在60度下的粘度=1600mPas,折射率类似于乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯的折射率);乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯(ethoxylated(3)bisphenol-A-diacrylate)(可以以Sartomer SR349或Miwon MIRAMER 244获得);乙氧基化(4)双酚A-二丙烯酸酯(ethoxylated(4)bisphenol-A-diacrylate)(可以以Miwon MIRAMERM240获得);双酚A-二环氧丙烯酸酯(bisphenol-A-diepoxyacrylate)(可以以MiwonMIRAMER PE210获得,在60度下的粘度=5000mPas);和双酚A-二环氧甲基丙烯酸酯(bisphenol-A-diepoxymethacrylate)(可以以Miwon MIRAMER PE250获得,在60度下的粘度=5000mPas)。在优选的实施例中,可选择第一类(甲基)丙烯酸酯单体以使其在60度下的粘度低于约3000mPas,优选地为低于约2000mPas。在优选实施例中,可固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯作为唯一的第一类单体。
在实施例中,可固化树脂合成物包含一种或多种第一类(甲基)丙烯酸酯单体和一种或多种第二类(甲基)丙烯酸酯单体。在实施例中,按重量计,可紫外光固化树脂合成物所包含的的第一类(甲基)丙烯酸酯单体和第二类(甲基)丙烯酸酯单体的比例在约1:1和1:3之间(即,一份第一类单体对1至3份第二类单体);诸如为大约1:2。换言之,可紫外光固化树脂合成物可包含至少与第一类单体一样多的第二类单体(按重量计);并且在一些实施例中,其包含相比于第一类单体的按重量计的量更高的按重量计的量的第二类单体。在实施例中,可固化树脂合成物包含至少约15%重量百分比的,诸如至少约20%重量百分比的、至少约25%重量百分比的或至少约30%重量百分比的的第一类(甲基)丙烯酸酯单体,和高达(甲基)丙烯酸酯单体的总重量百分比的至少约90%、至少95%、至少96%、至少97%或约98%重量百分比的第二类(甲基)丙烯酸酯单体。在实施例中,可固化树脂合成物包含在10%和35%重量百分比之间的第一类(甲基)丙烯酸酯单体,优选地按可固化树脂合成物的重量计在约15%和约30%之间,诸如为约25%。在实施例中,可固化树脂合成物包含在约35%和约85%重量百分比之间的第二类(甲基)丙烯酸酯单体,诸如按可固化树脂合成物的重量计至少约40%。
在实施例中,当暴露于适当波长范围(例如350-400nm,诸如365/395nm)中的紫外光且功率密度至少为1W/cm2时,可紫外光固化树脂合成物具有1秒或更短的固化(聚合)时间。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯与邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的按重量计的量约为乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯(1H,1H,5H-octafluoropentyl-acrylate)或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯与邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的按重量计的量约为乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯(1H,1H,5H-octafluoropentyl-acrylate)或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯与2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间,优选地为约1:2(即,2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的按重量计的量约为乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯与2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的比例在1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的按重量计的量约为乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯(第一类单体)和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯与邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间,诸如为约1:2(即,邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的按重量计的量约为乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯(第一类单体)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯与2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的比例在1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的按重量计的量约为乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,树脂合成物具有低于约30mM/m的表面能。在实施例中,树脂合成物进一步包含表面活性剂,优选地为丙烯酸酯官能化的表面活性剂。在实施方案中,有利地选择表面活性剂以使得当将树脂合成物施加到聚合物表面(例如PE或PET)上时,表面活性剂在暴露的树脂表面处比在聚合物-树脂界面处更多地分离。在实施例中,表面活性剂不降低固化树脂合成物的透明度。在实施例中,表面活性剂的使用浓度可以低于可固化树脂合成物的约2%(按重量计),诸如在可固化树脂合成物的约0.1%和约2%之间(按重量计),或在可固化树脂合成物的约0.5%和约1%之间(按重量计),诸如为可固化树脂合成物的至多约1%(按重量计)。根据本发明使用的合适的表面活性剂包括:1H,1H,2H,2H-全氟辛基丙烯酸酯(CAS号为17527-29-6,可以以AC600获得);1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯(可从大阪有机化学工业株式会社以Viscoat 8F获得);(PFPE)-氨基甲酸酯丙烯酸酯((PFPE)-urethane acrylate)(通常以溶液形式获得,诸如在包含乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合物(例如重量比为1:1)的溶剂中,诸如Fluorolink AD1700);聚醚改性的聚二甲基硅氧烷(例如,可以以BYK-UV 3510获得);和4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基-聚乙二醇(4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)-phenyl-poly-ethylene glycol)(例如,可以以X-100获得)。有利地,根据本发明使用的表面活性剂不是溶剂型的。根据本发明使用的特别有益的表面活性剂包括1H,1H,2H,2H-全氟辛基丙烯酸酯(CAS号为17527-29-6,可以以AC600获得)和1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯(可以从大阪有机化学工业株式会社以Viscoat 8F获得)。这些表面活性剂在上述浓度下有利地是无色(透明)的,并且使得能够在支撑部表面(例如PET或PE表面)上产生显示出令人满意的对表面的粘附性的固化聚合物。
在实施例中,合成物不包含抗粘附添加剂,诸如表面活性剂。
根据本发明的第三方面,提供了一种制造装饰结构的方法。该方法包括提供支撑部,其具有第一平面主表面和与第一平面主表面相对的第二平面主表面;以及在支撑部的第一平面主表面上形成微结构,其中,微结构包括多个凹槽,其形成琢面的图案。琢面的图案可以包括至少两种不同类型的琢面,其中,每一不同类型的琢面在其几何形状和/或琢面平面相对于支撑部的平面主表面的角度上不同于每一其他类型的琢面。
在实施例中,该方法进一步包括在至少一个表面上施加至少部分反射层。可选地,该至少一个表面选自:形成后的微结构、形成微结构之前的支撑部的第一平面主表面,和/或支撑部的第二平面主表面。在实施例中,至少部分反射层是反射层或半透明层。在实施例中,反射或半透明层包括银层和/或铝层,或形成介质镜的多个材料层。在实施例中,至少部分反射层是反射(也称为“镜面”)层。
在实施例中,至少部分反射层是厚度在约20nm和约1μm之间的银层或铝层。
在实施例中,形成至少部分反射层的一个或多个层可以通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(PVD)进行施加。
在实施例中,该方法进一步包括在微结构上施加装饰涂层,如上文关于第一方面所解释的。
在一些实施例中,凹槽通常是三角形、V形或U形凹槽。
在实施例中,该方法还包括形成叠加在第一微结构上的第二微结构;可选地,其中第二微结构或第二琢面层形成在支撑部的第二平面主表面上,使得两个微结构叠加并被支撑部和/或至少部分反射层彼此隔开。
在特别优选的实施例中,该方法包括形成叠加在第一微结构上的第二微结构,以及在至少一个表面上施加至少部分反射层。该至少一个表面可以可选地选自:形成后的第一微结构、形成后的第二微结构、形成第一微结构之前的支撑部的第一平面主表面,和/或支撑部的第二平面主表面。第一和第二微结构的叠加的几何形状与反射层或部分反射层的组合可以有利地产生装饰结构,该装饰结构具有的光学特性特别接近相当于与装饰水晶部件所提供的光学特性。在这种装饰结构移动时观看该装饰结构的用户可以有益地体验到意想不到的光反射和光学效果,其与传统宝石所产生的光反射和光学效果特别相似。至少部分反射层可以是根据上述实施例中的任何一个或多个的至少部分反射层。
在实施例中,形成微结构包括:施加可压印材料层并使用印模将微结构压印到可压印材料层中。在实施例中,该方法进一步包括固化可压印材料。
在实施例中,印模设置在辊上。在实施例中,使用辊将可压印材料层施加到支撑部的第一平面主表面上。在实施例中,在辊上提供支撑部并且使用辊对辊工艺执行压印微结构的步骤。在实施例中,支撑部提供为板,并且使用辊对板工艺执行压印微结构的步骤。
在实施例中,可以通过在支撑部的第一平面主表面上施加可压印材料层并使用印模将微结构压印到可压印材料层中来形成微结构。在实施例中,可以通过在支撑部的第二平面主表面上施加可压印材料层并使用印模将微结构压印到可压印材料层中来形成另外的微结构。在实施例中,可以通过在支撑部的第一主平面表面上的微结构上施加可压印材料层,并使用印模将微结构压印到可压印材料层中来形成另外的微结构,其中,在微结构固化之后并在微结构上施加至少部分反射层之后,执行在微结构上施加可压印材料层的步骤。
在实施例中,可压印材料在压印期间或之后被固化。本领域技术人员将理解,固化可压印材料所需的条件可根据可压印材料而变化。在实施例中,可压印材料是可紫外光固化的树脂,诸如关于第一或第二方面所描述的可紫外光固化的树脂。
在实施例中,形成微结构包括:提供具有凹凸结构的模具(该凹凸结构被配置为形成微结构的凹槽),将支撑部与模具组合并且在模具和支撑部之间的空间中注入聚合物材料。
在实施例中,模具具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。在实施例中,模具具有低于2μm、优选地为低于1μm、低于800nm、低于500nm或低于200nm的平坦度偏差df。
在实施例中,形成微结构包括:提供微结构化的反射金属片,其具有被配置为形成微结构的凹槽的凹凸结构;以及使用聚合物材料来组装微结构化的反射金属片和支撑部,聚合物材料基本上填充金属片的凹凸结构之间的凹槽。在实施例中,提供微结构化的反射金属片包括对金属片进行深冲压以产生凹凸结构。
在实施例中,微结构化的反射金属片具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。在实施例中,微结构化的反射金属片具有低于2μm、优选地为低于1μm、低于800nm、低于500nm或低于200nm的平坦度偏差df。
在实施例中,三角形结构具有在30μm和200μm之间的高度。在实施例中,该方法还包括,通过将金属主印模复制到聚合物印模材料中或通过对金属主印模的流电复制(galvanic replication)来提供工作印模;优选地,其中工作印模具有低表面粗糙度和高平坦度。
适用于纳米压印技术的任何聚合物印模材料均可用于本发明。特别地,在实施例中,印模由PDMS(聚二甲基硅氧烷)制成。在实施例中,印模由聚氨酯丙烯酸酯树脂制成。例如,主印模可用于在可固化树脂中压印图案,然后其被固化以生成工作印模。在此类实施例中,可固化树脂可以被提供在基板上,优选地为聚合物基板,诸如例如PET。或者,可以通过流电复制将主印模复制到镍或镍磷。金属主印模可以是镍或镍磷印模。
在实施例中,印模包括被配置为形成微结构的凹槽的凸结构。在实施例中,凸结构具有在30μm和200μm之间的高度。
在实施例中,工作印模具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。在实施例中,工作印模具有低于2μm、优选地为低于1μm、低于800nm、低于500nm或低于200nm的平坦度偏差df。在实施例中,主印模具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。在实施例中,主印模具有低于2μm、优选地为低于1μm、低于800nm、低于500nm或低于200nm的平坦度偏差df。
在实施例中,该方法还包括提供金属主印模,其中提供金属主印模包括:使用单晶金刚石切割工具在金属基板中形成多个基本上三角形的凹槽;可选地,其中单晶金刚石切割工具具有非对称三角形形状(切割轮廓)。有利地,使用单晶金刚石切割工具可以使得能够制造具有非常低的表面粗糙度和高平坦度的金属主印模,从而最终产生具有低表面粗糙度和高平坦度的微结构,并且因此微结构具有更好的光学特性。有利地,使用具有非对称三角形形状的单晶金刚石切割工具可以使得能够产生具有相对于基板的主表面成两个不同角度的壁的凹槽,而不必相对于金属基板旋转金刚石切割工具。产生具有成不同角度的壁的凹槽的能力,可以使得能够形成具有至少两种不同类型琢面的微结构,这些琢面相对于支撑部平面的角度不同。此外,无需切割工具相对于主印模旋转即可获得这种几何形状的能力降低了用于生产印模的切割机的复杂性。
在其中形成第一和第二微结构的实施例中,第一和第二微结构可以使用相同或不同的印模/模具/微结构化的反射金属片形成。在实施例中,提供金属主印模包括使用飞刀在金属基板中形成多个凹槽。
在实施例中,在金属基板中形成多个凹槽包括:形成第一组平行凹槽和与第一组平行凹槽至少部分相交的第二组平行凹槽;可选地,其中在金属基板中形成多个凹槽包括进一步形成第三组平行凹槽,该第三组平行凹槽至少部分地与第一组平行凹槽和第二组平行凹槽相交。
在实施例中,第一、第二和第三组平行凹槽可以具有第一方面中描述的第一、第二和第三组平行凹槽的任何特征。在实施例中,多个凹槽中的每一个被形成为优选地在金属主印模的表面上延伸的连续直线。有利地,此类实施例不需要复杂的机械。在实施例中,至少一些凹槽被形成为不在金属主印模的表面上延伸的不连续直线。例如,可以使用能够移动金刚石切割工具以与金属基板的接触和脱离接触的切割机或使用竖直飞刀来形成这样的主印模。
在实施例中,至少一些三角形凹槽被形成为曲线线段。在实施例中,至少一些凹槽具有在凹槽的长度上不恒定的深度。例如,可以使用竖直飞刀来形成此类主印模。
在实施例中,该方法进一步包括在金属基板的凹槽之间提供或产生平坦表面。例如,可以通过抛光、打磨或切割(例如用单晶金刚石工具)相邻凹槽之间的金属基板的表面来产生平坦表面。
如上文关于第一方面所解释的,相邻凹槽之间的平坦表面可以使得能够在微结构中形成平行于支撑部(微结构被施加于其上)的平面表面的琢面。
本发明的本方面的实施例可以包括第一方面的任何特征。特别地,关于第一方面描述的支撑部、微结构、至少部分反射层和装饰结构的任何特征同样适用于本方面的支撑部、微结构、至少部分反射层和装饰结构。
根据第四方面,本发明提供了一种由本发明第三方面的任一实施例制成的装饰结构;可选地,其中该装饰结构具有本发明第一方面的任何实施例的任何特征。
本发明的第四方面的实施例可以包括第一方面或第三方面的任何特征。
根据第五方面,本发明提供了一种产品,其包括根据本发明的第一方面的装饰结构,或者通过本发明的第三方面的方法所获得的装饰结构。在实施例中,产品是服装(诸如例如衣服、鞋类、珠宝等)。在实施例中,产品是包装物品,诸如盒子、容器或瓶子。在实施例中,产品是贴纸或亮片。
为了避免任何疑问,本发明的任何方面的实施例可以包括关于本发明的该方面或任何其他方面所描述的任何特征,除非此类特征明显不兼容。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式对本发明的一个或多个实施例进行描述,其中:
图1A、图1B和图1C显示了从根据现有技术的宝石的侧面(图1A)、顶部(图1B)和底部(图1C)看的示意图;
图2A和图2B显示了根据本发明的实施例的装饰结构的示意性侧视图,该装饰结构包括支撑部、微结构和至少部分反射层;在图2A的实施例中,至少部分反射层设置在支撑部上,而在图2B的实施例中,至少部分反射层设置在微结构上;
图3A、图3B和图3C显示了根据本发明其他实施例的装饰结构的示意性侧视图,该装饰结构包括两个叠加的微结构;在图3A和图3B中所示的实施例中,两个微结构设置在片或板支撑部的相对的主表面上,而在图3C所示的实施例中,两个微结构设置在支撑部的同一侧上;
图4A示意性地显示了根据本发明的实施例可以使用的三角形凹槽的几何形状;左图和中图显示对称凹槽,而右图显示不对称凹槽。图4B示意性地显示了根据本发明的实施例可以使用的凹槽的替代几何形状;
图5A、图5B和图5C示意性地显示了根据本发明的实施例的多组平行凹槽的构造。在图5A中所示的实施例中,使用了以90°相交的两组凹槽,从而产生了双重对称图案。在图5B上所示的实施例中,使用了以不同于90°的角度相交的两组凹槽,从而产生了双重不对称图案。在图5C中所示的实施例中,使用了以60°相交的三组凹槽,从而产生了三重对称图案;
图6显示了根据本发明的微结构的示例,该微结构包括三组平行的对称三角形凹槽的布置;
图7是示出了制造根据本发明的实施例的装饰结构的方法的流程图;
图8A、图8B和图8C显示了代表根据现有技术的切割水晶(如图1所示的明亮式切割)的数据;图8A显示了水晶的火彩图,即在平行于水晶的台面与石头相距50cm处的屏幕上观察到的,在垂直于水晶的台面的点照明下来自水晶的反射,;图8B是如图8A所示的火彩图横截面上的亮度图;图8C显示了切割水晶的图像,其揭示了在明暗区之间的强烈对比;
图9A和图9B显示了当根据本发明的示例性装饰结构暴露于垂直于支撑部的第一平面主表面的光时,该结构的光反射模拟;图9A显示了使用如图2A中所示的实施例预期的光反射的角度,并且图9B显示了使用图2B上所示实施例预期的光反射的角度;阴影区域表示对法线(竖直线,其为光的入射方向)的一些角度,在该角度光预期将被装饰结构的至少部分反射层反射,水平线对应于至少部分反射层的平面,水平线下方的阴影区域对应于穿过装饰结构边缘的反射;
图10显示了当平行于支撑部的平面观察时,根据本发明的示例性装饰结构的火彩图;装饰结构具有如图2B上所示的构造,其中双重不对称布置的凹槽以135°的角度从彼此偏移,从而产生单个微结构;
图11A和和11B显示了当平行于支撑部的平面(图11A)和垂直于支撑部的平面(图11B)观察时,根据本发明的示例性装饰结构的火彩图;装饰结构具有如图2B上所示的构造,其中角度为11.0°和5.6°的三重对称布置的凹槽产生单个微结构;图11A上观察到的火彩被量化为39.6%,而图11B上的侧火彩被量化为0.4%;
图12A和图12B显示了当平行于支撑部的平面(图12A)和垂直于支撑部的平面(图12B)观察时,根据本发明的示例性装饰结构的火彩图;装饰结构具有如图2B上所示的构造,其中角度为15.0°和8.6°的三重对称布置的凹槽的产生单个微结构;图12A上观察到的火彩被量化为40.1%,而图12B上的侧火彩被量化为3.7%;
图13显示了在从结构的平面开始的整个半球上与根据本发明的实施例的装饰结构相关联的模拟火彩(x轴)与琢面角度总和(y轴)的函数关系;所显示的数据与具有如图2B上所示构造的装饰结构有关,其中单个微结构由三重对称布置的凹槽形成,该凹槽的琢面角度具有2个自由度(即最多两个不同的角度);
图14A和图14B显示了当平行于支撑部的平面(图14A)和垂直于支撑部的平面(图14B)观察时,根据本发明的示例性装饰结构的火彩图;装饰结构的构造如图3A上所示,两种微结构相同并且产生于角度为13.925°、10.5°和2.155°的三重对称布置的凹槽,其中在支撑部的第一主表面上的微结构和支撑部的第二主表面上的微结构之间旋转25°;在图上,中央大光斑被用于取向,并不构成反射图案的一部分;
图15是根据本发明实施例的示例性装饰结构的图片——该装饰结构具有如图3A上所示的构造,两个微结构相同并且产生于角度为13.925°、10.5°和2.155°的三重对称布置的凹槽,其中在支撑部的第一主表面上的微结构和支撑部的第二主表面上的微结构之间旋转25°;其中一个微结构上设有铝镜面层,并且支撑部为PET膜;以及
图16图示了从根据本发明(样品1-3和6)和对比示例(样品4-5和7-8)的可固化树脂合成物所获得的多种固化树脂的折射率(y轴)与波长(x轴)的函数关系。
具体实施方式
本发明人惊奇地发现,通过将平面支撑部与琢面微结构和可选的至少部分反射层结合,可以获得具有宏观平坦轮廓并具有宝石的许多光学特性的装饰结构。装饰结构可以有利地为高度片状或板状,具有相对小的厚度,同时通过琢面微结构产生对深度的错觉。
图2A和图2B示出了根据本发明的装饰结构20的示意性侧视图。装饰结构20包括支撑部22、微结构24以及至少部分反射层26(在所示实施例中)。支撑部具有第一平面主表面22a和第二平面主表面22b。微结构24设置在支撑部的第一平面主表面22a上。在图2A上所示的实施例中,支撑部22的第一平面主表面22a面向装饰结构的预期观察方向,由宽箭头表示。在图2B上所示的实施例中,支撑部22的第二平面主表面22b面向装饰结构的预期观察方向,由宽箭头表示。
微结构24包括多个凹槽28、28',其在图2A-2B和图3A-3C上所示的实施例中是由两个平面壁28a、28b、28a'、28b'在顶点32处相遇而形成的‘三角形’轮廓凹槽。然而,如图4B上最佳所示,凹槽可以包括在平坦基部28c处相遇的两个平面壁28a、28b。在这样的实施例中,平坦基部28c优选地是狭窄的。例如,平面基部的宽度小于凹槽的深度;小于凹槽深度的0.5倍;或小于凹槽深度的0.25倍。在实施例中,凹槽可包括三角形的下部部分GL和上部部分GU,该下部部分GL包括在所示的实施例中在顶点32'处相遇的两个平面壁28a'、28b'(尽管在其他实施例中,这些平面壁可以替代地在平坦基部处相遇),该上部部分GU包括壁28c'、28d',壁28c'、28d'中的至少一个从三角形部分的壁以一定角度延伸,使得一个或两个侧壁包括两个角平面/两个琢面角。在实施例中,该概念可以扩展到具有三个或更多个平面部分(例如下部部分、一个或多个中间部分,和上部部分,其中每个部分包括两个壁,两个壁中的至少一个从前一部分的对应壁以一定角度延伸)的凹槽。
凹槽28、28'形成了琢面30的连续图案(在图2A上用虚线表示——如技术人员所理解的,琢面是壁的多个部分,它们沿垂直于图像的轴的尺寸在图2和图3上是不可见的),琢面30中的至少一些由平面壁28a、28b、28a'、28b'的部段形成。在本发明的上下文中,琢面是任何几何形状的基本上平坦的表面,它们以与宝石的切割面类似的方式彼此相邻并且在锐边和顶点处相遇。
琢面30包括至少两种不同类型的琢面30a、30b,它们的不同之处在于它们的几何形状和/或它们相对于支撑部的平面主表面22a的角度αa、αb。在图2A和图2B上所示的实施例中,琢面30包括四种类型的琢面30a、30b、30c、30d。四种类型的琢面30a、30b、30c、30d的彼此不同之处在于它们相对于支撑部22的平面主表面22a的角度αa、αb、αc、αd(在图2B上由虚线表示),以及在于它们的几何形状,这至少因为琢面30a、30b和30c、30d是由具有不同深度d、d'的凹槽28、28'的壁形成的。凹槽28、28'的深度对应于在虚拟平面(P)和虚拟平面P'之间的距离,虚拟平面(P)穿过凹槽的顶点32、32'并平行于支撑部22的第一主表面22a,虚拟平面P'也平行于支撑部22的第一主表面22a并且其穿过离第一主表面22a最远的微结构的表面上的点。本领域技术人员从本公开内容的整体内容中可以明显看出,不同类型的琢面可能因三个组成部分而彼此不同:凹槽的深度,形成琢面的每个侧壁相对于支撑部的平面主表面22a的角度,以及凹槽的相对布置。正如在图6中最清楚地看到的那样,琢面的连续图案可以包括一组彼此相邻并在顶点和边缘处相遇的琢面。在一些实施例中,诸如图6上所示的,琢面的连续图案可以仅包括三角形琢面。在其他实施例中,琢面的连续图案可以包括三角形和非三角形琢面。当使用非三角形琢面时,这些琢面可以平行于第一平面主表面。
在图2A和图2B上所示的实施例中,所有三角形凹槽28、28'均由与平面表面成不同角度布置的两个平面壁形成。如在图4中最佳地看到的那样,图4示意性地显示了可以根据本发明的实施例使用的三角形凹槽的几何形状,但不一定总是如此。实际上,在其他实施例中,每个三角形凹槽可由与平面表面成相同角度的两个平面壁形成。在图4中,左图和中图显示对称凹槽,而右图显示不对称凹槽,如在图2A和图2B的实施例中所使用的。对称凹槽(图4,中图和左图)在凹槽的每个壁和支撑部的主表面的平面(微结构在其上形成)之间具有基本相同的角度(此处以α和β表示,分别对应于图2B上的αa、αb、和αc、αd)。不对称凹槽在凹槽的每个壁和主表面的平面(微结构在其上形成)之间具有不同的角度。在使用对称凹槽的实施例中,微结构还可以包括由三角形凹槽的壁形成的琢面,这些琢面彼此的不同之处在于形成琢面的壁相对于支撑部的平面主表面的角度,例如,通过提供两个不同类型的凹槽,这两个不同类型的凹槽在壁和支撑部的平面表面之间具有不同的对称角度。有利地,在凹槽的两侧使用不同的角度能够增加装饰结构的视觉复杂度,从而增加装饰结构的“宝石般的”视觉外观。另一方面,对称的凹槽可能更容易生产。
在实施例(未示出)中,还可以提供平行于第一平面主表面的琢面30。这种琢面不是由凹槽的侧壁28a、28、28a'、28b'的部段形成的,而是可以由微结构的顶表面或一种或多种类型的凹槽的底表面形成,这些表面与支撑部的第一平面主表面平行。有利地,由凹槽的壁形成的琢面和平行于支撑部的第一平面主表面的琢面的组合可以产生具有类似于宝石冠部几何形状的几何形状的微结构,其中平坦的台面由倾斜的琢面围绕。在存在平行于支撑部的第一平面主表面的琢面的情况下,由凹槽壁形成的琢面(即相对于支撑部的平面主表面倾斜的琢面)所有利地覆盖的微结构的面积,比由平行于支撑部的第一平面表面的琢面所覆盖的面积大约3、4、10、20、50、100或140倍。换言之,通过将微结构的倾斜琢面投影到支撑部的第一平面表面上所获得的面积至少比通过将微结构的平行琢面投影到支撑部的第一平面表面上所获得的面积大约3、4、10、20、50、100或140倍。虽然使用平行于支撑部的第一主表面的琢面可能有助于产生“宝石般的”外观(即通过获得类似于经典切割宝石的冠部几何形状的几何形状),但此类琢面所产生的光学效果可能不会与倾斜琢面所产生的光学效果一样复杂。因此,被平行琢面覆盖的面积过多可能对装饰结构的光学特性产生负面影响,该装饰结构可能显得更加“暗淡”。
在实施例中,凹槽28、28'可以具有在30μm和200μm之间的深度。有利地,凹槽的该深度范围可以使得能够产生倾斜琢面,该倾斜琢面具有足够高的角度以产生有趣的光学效果,例如火彩和闪耀,同时保持琢面的尺寸足够大以能被肉眼区分。无意受理论束缚,据信,当琢面在其最宽点处小于约300μm时,用肉眼区分琢面的能力丧失,从而减少结构的“宝石般的”外观。在优选实施例中,三角形凹槽的深度在50μm和150μm之间。这样的深度可能特别适合通过压印光刻生产。在实施例中,三角形凹槽的深度在60μm和100μm之间,例如为大约90μm。
在平面壁和支撑部22的第一平面表面22a之间的角度αa、αb、αc、αd可以分别在大约5°和大约35°之间选择。例如,平面壁和支撑部的平面表面之间的角度可以分别在约5°和约25°之间选择,优选地在约5°和约15°之间选择。平面壁与支撑部的平面表面之间的角度可限于约25°,诸如至多约20°,或至多约17.5°。如技术人员将理解的,可以预期,与琢面相关联的火彩在较浅的角度下更低。然而,对于给定的凹槽深度,更陡的角度会导致更小的琢面,其中凹槽的深度受微结构厚度的限制。在以上范围内的角度可以有利地使结构能够具有可接受的火彩,同时保持由凹槽壁形成的琢面的尺寸,使得这些琢面肉眼可见,且深度不超过约200μm。宽度至少约为300μm的琢面可以被认为足够大,以能用肉眼区分。在本公开的上下文中,琢面的宽度是指将适合琢面的几何形状的最小圆的直径的长度。在优选实施例中,微结构的琢面具有至少约350μm的宽度。有利地,可被肉眼区分的琢面可有助于装饰结构的“宝石般的”视觉印象。
在存在至少部分反射层26的情况下,该至少部分反射层26被配置为至少部分地反射从观察方向入射在微结构24上和/或穿过微结构24的光,即将光朝向观察方向反射回去。在图2A的实施例中,至少部分反射层26设置在支撑部22上,具体地设置在支撑部22b的第二平面主表面上,而在图2B的实施例中,至少部分反射层26设置在微结构24的表面上。通过从观察方向入射到结构上的光与微结构的琢面图案的相互作用,反射至少一些来自观察方向的光的层的存在使得装饰结构能够复制与宝石相关联的一些视觉特征。
取决于装饰结构的预期用途,至少部分反射层26可以是反射层(也称为“镜面”层)或半透明层。例如,当装饰结构预期用于光可能主要或至少部分地来自结构后面(即装饰结构的另一侧,从观察方向来看)的环境中时,可以使用半透明(部分反射)层,使得光线应该能够穿过装饰结构。例如,这样的情况可能是,当装饰结构用于建筑应用时(例如,当装饰结构是房间隔断或应用于房间隔断,诸如玻璃面板时),或用于形成照明设备的装饰部件时,此时,从观察方向来看,光源放置在设备的另一侧。预计反射(镜面)层会提供更显著的光学效果,因为它会比半透明层反射更多的光。因此,反射层可以优选地用于其中不需要光能够从结构的与观察方向相对的一侧穿过结构的应用中。这可能是许多装饰用途的情况,例如,当装饰结构是应用于产品表面上的装饰膜时。在一些实施例中,例如,如下文将进一步解释的包括多个微结构的实施例,可以使用半透明层和反射层的组合。
反射层或半透明层可以通过施加银层和/或铝层来获得,其中层的厚度可以决定该层是反射层还是半透明层。例如,可以以在大约20nm和大约1μm之间的厚度施加银层或铝层以获得反射层。或者,可以通过应用形成介质镜的多个材料层来获得反射层或半透明层。
微结构的琢面,以及形成琢面的凹槽壁优选地为具有低表面粗糙度和高平坦度的表面。在本公开的上下文中,如果表面的Ra<100nm,则可以认为该表面具有低表面粗糙度,其中,Ra是本领域已知的表面轮廓的算术平均偏差。在本公开的上下文中,如果表面具有低于2μm的平均平坦度偏差df,则可以认为该表面具有高平坦度(也称为低波动度),其中平坦度偏差是与表面的预期平面的最大偏差,如本领域已知的。优选地,微结构的琢面具有低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。在优选实施例中,微结构的琢面具有低于约1μm、低于约800nm、低于约500nm或低于约200nm的平坦度偏差df。无意受理论束缚,据信,由于出现杂散光而不是可预测的一致的反射、折射和色散模式,超出上述范围的表面粗糙度可能对所得微结构的亮度和/或所得微结构的火彩产生负面影响。类似地,据信,高度的平坦度偏差可能对所得微结构的亮度和/或火彩产生负面影响。
图3A、图3B和图3C显示了根据本发明的装饰结构的示意性侧视图,该装饰结构包括两个叠加的微结构24、24'。在本发明的上下文中,术语“叠加的”是指具有彼此平行的主平面的两个微结构。有利地,使用两个或更多个叠加的几何形状可以使得能够产生更复杂的光学效果,例如当物体移动时出现意外的光反射,类似于宝石的“闪光”。此外,使用叠加的几何形状可以掩饰/“淡化”形成微结构的凹槽的外观,从而产生更均匀的“随机形象”的琢面外观。
在图3A和图3B中所示的实施例中,两个微结构24、24'设置在支撑部22的相对的平面主表面22a、22b上;而在图3C上所示的实施例中,两个微结构24、24'均设置在支撑部22的同一侧上。因此,在图3A和图3B中所示的实施例中,两个微结构由支撑部彼此隔开。在图3B上所示的实施例中,两个微结构由支撑部22和由施加在支撑部22的主表面22a、22b之一(在此情况下为第一主表面22a)上的部分反射(即半透明)层26彼此隔开。在该实施例中,额外的反射层26'设置在微结构之一上,在此情况下为微结构24'。
在图3C中所示的实施例中,两个微结构由部分反射(即半透明)层26彼此隔开。部分反射层26可以确保通过两种微结构的组合来产生光学效果,因为否则由距离观察方向最远的微结构产生的效果(例如折射和色散)可能会丢失或显著降低,特别是如果两个结构是由相同的材料制成。在此实施例中,额外的反射层26'设置在支撑部的主表面之一上,在此情况下是第二主表面22b。
虽然图3A、图3B和图3C中所示的实施例包括两个叠加的微结构,如技术人员所理解的,该概念可以扩展到包括进一步叠加的微结构,从而增加由装饰结构产生的光学印象的复杂性。如技术人员将理解的,在包括两个叠加的微结构的实施例中,两个叠加的微结构之间的任何至少部分反射层优选地是半透明的,以使得由每个微结构所引起的光学效果能够从观察方向可见。
两个叠加的微结构优选地具有不同的琢面布置,以增加微结构组合所产生的光学效果的复杂性。通过使用具有不同几何形状(例如三角形凹槽的不同配置)或相似(可能相同)的几何形状的两个微结构,将两个微结构叠加成使得当垂直于微结构的主平面(即从观察方向)看时两个微结构不对齐,从而可以获得不同的琢面布置。例如,两个微结构可以具有相对于彼此旋转的相似几何形状。有利地,使用不对齐的不同几何形状或相似几何形状增加了由装饰结构形成的几何图案的复杂性,从而增加了装饰结构的“宝石般的”外观。
在图2A、图2B、图3A、图3B和图3C中所示的实施例中,微结构由施加在支撑部上的材料形成。例如,这些微结构可以是由在微结构形成之前或之后施加至或以其他方式结合至支撑部的材料层形成。有利地,使用与支撑部不同的材料层来形成微结构可以使得能够增加选择支撑部材料的灵活性,然后可以例如根据装饰结构的预期用途来选择支撑部材料。在其他实施例中,微结构可以与支撑部一体形成,并且可以包括相同或不同的材料。在微结构由施加在支撑部上的材料形成的实施例中,如图2A、图2B、图3A和图3B中所示,微结构可以通过压印形成,例如通过压印光刻形成。替代地,微结构可通过模制(诸如例如注射成型)、热成型或铸造,直接在支撑部上形成或与支撑部一体形成,使得微结构直接在支撑部主体中形成。在实施例中,可以通过提供微结构化的反射片并通过在反射片和支撑部之间提供材料而将该反射片与支撑部结合而形成微结构,该材料通过适应于反射片中的微结构来形成微结构。在一些这样的实施例中,反射片可以是金属镜面片。在一些这样的实施例中,金属镜面片可以通过本领域已知的任何方法(例如通过深冲压(deep drawing))进行微结构化。
图5A、图5B和图5C示意性地显示了根据本发明的实施例的三角形凹槽的布置——每条线象征跨越微结构表面的一个三角形凹槽。在所示的实施例中,三角形凹槽包括相交以产生琢面图案的多组平行的三角形凹槽。在图5A中所示的实施例中,描绘了两组凹槽280、280'以90°相交,产生了琢面的双重对称图案。在图5B中所示的实施例中,描绘了两组凹槽280、280'以不同于90°的角度相交,产生了琢面的双重不对称图案。双重不对称图案可能是有利的,因为与对应的对称图案相比,它们可以以类似间隔的凹槽产生更大的琢面,和更高的视觉复杂度。另一方面,双重对称图案可能是有利的,因为当它们存在于该结构中时,它们不导致没有光反射在镜面层上的大的角度区域。在图5C中所示的实施例中,使用以60°相交的三组凹槽280、280'、280”,产生了琢面的三重对称图案。有利地,这样的几何形状可以代表在火彩、入射光的重定向角度和琢面尺寸这些特性之间的良好折衷。
此外,在图5A、图5B和图5C中所示的实施例中,每组平行凹槽内的凹槽均与同一组中的相邻凹槽间隔开大致相同的距离。换言之,组内的所有凹槽基本上是等距的。有利地,在每组内使用等距凹槽可以确保琢面的尺寸在整个微结构上近似恒定。在其他实施例(未示出)中,每组平行凹槽内的凹槽可以在组内彼此间隔开变化的距离。例如,组中相邻凹槽之间的距离可以是随机选择的,或者可以根据预定的图案而变化。通过增加视觉印象的“不可预测性”,从而增加结构的“宝石般的”外观,使用非等距凹槽可增加结构产生的视觉印象的复杂性。然而,使用非等距凹槽可能导致没有精细图案化琢面的相对较大的区域的外观,这些区域与更密集的琢面区域相比可能显得暗淡。
本领域技术人员将理解,每组中的所有平行凹槽可以是对称或不对称的凹槽,并且组内的所有凹槽可以被配置为在形成每个凹槽的平面壁和支撑部的平面表面之间具有相同或不同的角度。
在包括多个叠加的微结构的实施例中,可以选择微结构具有有着相同重对称性的不同几何形状。例如,可以使用均具有二重或三重对称性的两个微结构,但它们可能因凹槽之间的距离或在凹槽壁与支撑部表面(微结构被施加在其上)之间的角度组合而变化。有利地,当两个微结构具有相似几何形状或相同重对称性时,两个微结构可以相对于彼此旋转非微结构对称性的旋转角的角度。例如,当微结构具有双重对称性时,两个微结构可以相对于彼此旋转非90°或180°的角度。类似地,当微结构具有三重对称性时,两个微结构可以相对于彼此旋转非60°、120°或180°的角度。例如,两个微结构可以相对于彼此旋转约25°的角度。
在实施例中,每组中的凹槽的间隔可以在大约300μm和5000μm之间。在实施例中,凹槽的间隔可以在大约300μm和2500μm之间。在实施例中,可以根据凹槽的深度来调整凹槽之间的间隔。例如,更深的凹槽(更厚的微结构)彼此之间的距离可能更大。在实施例中,凹槽具有大约90μm的深度并且每组中的凹槽的间隔在大约300μm和大约500μm之间。在实施例中,每个凹槽的宽度可以在300μm和2500μm之间,等等。
图6显示了根据本发明的微结构的示例,该微结构包括三组平行凹槽280、280'和280'的布置,每组包括等距的凹槽。在图6上所示的实施例中,每组平行凹槽包括对称的三角形凹槽,其中第一组平行凹槽具有相对于支撑部的第一主平面表面以13.925°的角度布置的侧壁(即,每个凹槽均包括两个在顶点或狭窄基部处相遇的壁,这两个壁均相对于支撑部的第一主表面倾斜13.925°的角度);第二组平行凹槽具有相对于支撑部的第一主平面表面以10.5°的角度布置的侧壁(即,每个凹槽均包括两个在顶点或狭窄基部处相遇的壁,这两个壁均相对于支撑部的第一主表面倾斜10.5°的角度);以及第三组平行凹槽,其相对于支撑部的第一主平面的角度为2.155°(即,每个凹槽均包括两个在顶点或狭窄基部处相遇的壁,这两个壁均相对于支撑部的第一主表面倾斜2.155°的角度)。在图6中所示的实施例中,凹槽基本上是直线,该直线基本上在整个微结构上连续延伸。从制造的角度来看,使用在结构的整个长度上延伸的直线可能是有利的,因为它可以使利用相对简单的机器和实现相对快速的生产过程成为可能(因为可以在例如切割工具的单次移动中形成凹槽)。在其他实施例中,凹槽可以由在微结构的一部分上延伸的基本上直且细长的线形成。换言之,凹槽可以由相对于彼此以特定角度布置的一个或多个线段形成(即凹槽可以“转弯”/包括断开的线并且可以在微结构内开始和结束,并且不一定形成在整个微结构上延伸的单一直线。在实施例中,凹槽基本上是直线,这些直线在微结构的一部分上延伸并且一起形成一组点的三角布局(即当从上方看时)。使用不在整个微结构上以直线延伸的凹槽的复杂图案可有利地导致更复杂的几何形状,该复杂的几何形状是使用相交直线的图案无法获得的。在图6所示的实施例中,不同组的平行凹槽之间的角度(也称为方位角)为:(i)在凹槽280和280”之间的90°,(ii)在凹槽280和凹槽280'之间的26.57°/153.43°,以及(iii)在凹槽280'和凹槽280”之间的63.43°/116.57°。
支撑部22优选地由透明材料制成。在本发明的上下文中,如果材料允许光(特别是至少可见光)的传输,则该材料被称为透明的。通常,材料在传统意义上是透明的,即允许光(至少可见光)穿过材料而不被散射。如技术人员将理解的,在诸如图2A、图2B、图3B、图3A、图3B和图3C中所示的那些实施例中,使用透明支撑部可能是特别有利的,在那些实施例中由装饰结构产生的光学印象依赖于,从观察方向穿过支撑部以部分地被位于结构的与观察方向相对的一侧上的反射层或半反射层反射的光。然而,在不依赖于支撑部的第一和第二主表面上的多个微结构来产生复杂光学印象的一些实施例中,至少部分反射层可以相对于支撑部定位,使得支撑部的材料的透明度不影响装饰结构产生的光学印象。
本领域技术人员将理解,可以至少根据装饰结构的预期应用来选择支撑部的材料。因此,支撑部可由多种材料制成。例如,支撑部可由选自下述项的材料制成:玻璃(诸如水晶玻璃(例如由欧洲水晶指令(69/493/EEC)限定的水晶玻璃可因其优越的光学特性而特别有利)、超薄玻璃、化学强化玻璃(诸如的玻璃)),或有机聚合物(例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或PE(聚乙烯))。如技术人员将理解的,支撑部可由复合材料制成,该复合材料包含选自以上列的一种或多种材料,例如,如一个或多个玻璃层和/或一个或多个聚合物层。因此,支撑部可以是安全玻璃板,该安全玻璃板包括由透明弹性材料层隔开的两层玻璃。
“玻璃”在本文中是指形成无定形固体的任何冷冻的过冷液体。可以使用氧化物玻璃、硫属化物玻璃、金属玻璃或非金属玻璃。氧氮化物玻璃也可以是合适的。玻璃可以是单组分玻璃(例如石英玻璃)或双组分玻璃(例如碱金属硼酸盐玻璃)或多组分玻璃(例如钠钙玻璃)。玻璃可以通过熔化、通过溶胶-凝胶工艺或通过冲击波来制备。此类方法是技术人员已知的。优选无机玻璃,尤其是氧化玻璃。这些包括硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、硼酸盐玻璃或磷酸盐玻璃。特别优选无铅水晶玻璃。在实施例中,硅酸盐玻璃是优选的。硅酸盐玻璃的共同点是它们的网络主要由二氧化硅(SiO2)形成。通过添加其他氧化物(诸如氧化铝或多种碱金属氧化物)形成铝硅酸盐玻璃或碱金属硅酸盐玻璃。如果五氧化二磷或三氧化硼是玻璃的主要网络形成体,则其分别被称为磷酸盐玻璃或硼酸盐玻璃,也可以通过添加其他氧化物来调节它们的特性。所提到的玻璃主要由氧化物组成,这就是它们通常被称为氧化玻璃的原因。在实施例中,支撑部可由无铅和无钡水晶玻璃制成。用于本发明的合适的无铅和无钡水晶玻璃合成物的示例公开在EP 1725502和EP 2625149中,其内容通过引用并入本文。
在实施例中,支撑部由塑料制成。优选透明塑料。其中,以下材料是合适的:丙烯酸玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA);聚碳酸酯(PC);聚氯乙烯(PVC);聚苯乙烯(PS);聚苯醚(PPO);聚乙烯(PE);聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚-N-甲基甲基丙烯酰亚胺(PMMI)。
在用于本发明的支撑部的制造中,使用塑料材料优于玻璃的优点特别在于比重较低,塑料材料的比重仅约为玻璃的一半。此外,还可以选择性地调整其他材料特性。此外,与玻璃相比,塑料通常更容易加工。与玻璃相比,使用塑料材料的一些缺点包括:弹性模量低和表面硬度低以及在约70℃及以上的温度下塑料材料的强度大幅下降。
在实施例中,支撑部是基本上平坦的结构,诸如例如材料的板、片或膜。例如,支撑部可以是柔性材料膜。支撑部可以是由诸如PET、PMMA或PE的有机聚合物制成的膜。在一些这样的实施例中,膜具有至多2mm、至多约1mm、至多约500μm、在约100μm和约200μm之间或适当地约125μm的厚度。在一些实施例中,装饰结构的重量可低于1kg/m2,优选地低于500g/m2,诸如为约250g/m2。轻质膜可以有利地应用于大表面和/或轻质制品,而不对膜所应用于的制品的性能产生负面影响。
微结构还优选地由透明材料制成。有利地,使用透明材料使得可见光能够穿过微结构的材料,使得可见光可以被至少部分反射层至少部分地反射,其中琢面和反射的组合导致产生的折射图案类似于由宝石产生的折射图案。优选地,微结构由非漫射材料制成。在本发明的上下文中,如果材料主要表现出镜面反射,则可以认为材料是非漫射的。有利地,非漫射材料不表现出任何漫反射,或仅表现出非常低水平的漫反射,使得该材料不会呈现乳白色或混浊。微结构可以有利地由具有高度光色散的材料制成。
在本发明的上下文中,如果材料在可见范围内根据波长显示出较高的折射率变化,则可以认为该材料具有高度光色散。例如,如果材料具有低阿贝数,例如低于约60、优选地为低于约50、低于约40或低于约35的阿贝数,则材料可被认为具有高度光色散。有利地,使用具有高度光色散的材料可以增加在白光与结构的琢面相互作用时发生的颜色分离。对于给定的最大琢面角度,这又可以改善结构的火彩。无意受理论束缚,据信,结构的火彩受微结构的材料的光色散以及琢面(由凹槽壁形成)相对于结构的平面的角度的影响。更尖锐的琢面预计会改善火彩,更高的色散也是如此。因此,可以通过平衡至少这两个参数来实现例如与结构所展现的火彩相关的给定要求。例如,在优选浅琢面的实施例中,与使用相对于支撑部的平面表面成更陡峭/更尖锐角度的琢面的实施例相比,可以选择具有更高色散的材料。如本领域已知的,材料的阿贝数可以例如通过椭圆光度法确定。特别地,材料在至少处于可见范围内的多个波长处的折射率可以例如使用可变角椭圆偏振光谱法来测量,并且阿贝数可以计算为v=(nd-1)/(nF-nC),其中nd、nF和nC是材料在夫琅和费d-(He光源)、F-(H光源)和C-(H光源)光谱线(分别为587.56nm、486.13nm和656.27nm)波长处的折射率,或v=(ne-1)/(nF'–nC'),其中,ne、nF'和nC'是材料在夫琅和费e-(Hg光源)、F'-(Cd光源)和C'-(Cd光源)光谱线(分别为546.07nm、479.99nm和643.86nm)波长处的折射率。
在实施例中,如本领域已知的,微结构由适于压印的任何聚合物制成。在实施例中,微结构由混合聚合物制成。在实施例中,微结构由可紫外光固化或可热固化的涂料制成。在实施例中,微结构由热固性材料制成,诸如例如溶胶-凝胶或聚碳酸酯。微结构可以由通过固化可固化树脂合成物(例如可紫外光固化的树脂合成物)所获得的材料制成。这可以使得能够通过在塑性状态下形成树脂合成物然后将其固化以获得基本上固体的结构来提供微结构。在实施例中,可紫外光固化的树脂合成物包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体,并且具有高芳族含量,如下文将进一步解释的。在本发明的上下文中,如果合成物具有至少约40%、优选地为至少约50%的芳族含量,则可以认为该合成物具有高芳族含量。化合物或合成物的芳族含量可以量化为化合物或合成物中为芳环一部分的碳原子的比例。有利地,与常用的压印树脂相比,具有高芳族含量的可紫外光固化树脂合成物的使用可能与高折射率和高色散相关联。如上所述,这可能有助于增加装饰结构的火彩。
装饰结构可进一步包括施加在微结构的至少一个区域上的装饰涂层。任何至少半透明的装饰涂层均可用于本发明。例如,装饰涂层可以被配置为向其上被施加装饰涂层的微结构的区赋予有色外观。着色涂层和装饰涂层可以使装饰元件能够具有多种装饰效果,提高装饰元件的使用灵活性。在实施例中,装饰涂层可被配置为在其上被施加该装饰涂层的微结构的区域上提供复杂的装饰性光学效果。这些可以通过以下实现:使用产生期望的光学效果的多层干涉系统(诸如例如交替的二氧化钛层和二氧化硅层);使用通过引起特定波长的光透射和反射比来产生期望的光学效果的多层系统(诸如例如交替的氧化铁薄层和铬薄层);或使用通过引起特定波长的可见光吸收和反射而使得某些波长被强烈反射而其他波长被吸收从而产生期望的光学效果的多层系统。上述多层系统的层可以通过本领域已知的任何物理气相沉积法(PVD)或化学气相沉积法(CVD)进行沉积,诸如例如通过溅射。
支撑部和/或微结构可以是有色的。例如,可以在整个支撑部和/或微结构的主体中提供着色剂。例如,当支撑部由玻璃或水晶玻璃制成时,可以通过在玻璃中引入金属氧化物来实现着色。替代于或附加于对支撑部或微结构的材料着色,可以提供着色作为在支撑部或微结构的至少一个区域上的涂层或其他表面处理。
装饰结构可进一步包括背衬层。例如,可以在反射层的与微结构相对的一侧上提供与反射层组合的背衬层。
在实施例中,背衬层可包括保护层。保护层可以有利地保护装饰结构,并且特别是保护装饰结构上的反射层免受机械和/或化学损坏。
在实施例中,背衬层包括保护层和一个或多个粘合剂层,该一个或多个粘合剂层中的至少一个被设置在背衬层的在成品装饰结构中暴露的一侧上。
保护层可以包括漆层。在实施例中,漆层包括选自由以下各项组成的组的漆:环氧漆、单组分聚氨酯漆、双组分聚氨酯漆、丙烯酸漆、可紫外光固化漆和溶胶-凝胶涂层。可选地,漆可以是着色的。可通过本领域已知任何方法施加漆,诸如通过喷涂、数位印刷、滚涂、帘式淋涂或本领域已知的其他二维施加方法。合适地,可以选择漆以使其在机械和化学上坚固且可粘合。在实施例中,如果漆在预期用途中可预计的条件下不会大幅剥蚀或让下面的反射层剥蚀,则漆在机械和化学上是坚固的。例如,装饰结构可以有利地显示出对汗水、机洗、温度变化、日光曝晒测试中的任何一项的高耐受性,以及在防腐蚀盐雾和气候测试中的合适性能。可以通过下述来测试耐机洗性:使装饰结构的样品在40℃下经受10次机洗循环,可选地随后进行干燥,并用肉眼检查装饰结构是否有任何可见的损坏。气候测试中的合适性能可以通过以下来测试:将装饰结构的样品暴露于气候测试(例如暴露于环境或模拟环境)480小时,并用肉眼检查装饰结构是否有任何可见的损坏。可以通过将装饰结构的样品与人造汗液接触48小时,并用肉眼检查样品是否有任何可见的损伤来测试抗汗性。可以通过使装饰结构的样品经受20个温度变化循环并用肉眼检查样品是否有任何可见的损坏来测试对温度变化的抵抗力。例如,温度变化的循环可包括将装饰元件暴露于约70℃的温度,随后突然转变至-20℃,然后至室温(诸如例如在20℃和25℃之间)。可以通过使装饰结构的样品经受13.8MJ/m2的模拟太阳能并用肉眼检查装饰元件是否有任何可见的损坏来测试抗日晒性。例如,样品可以经受在约650W/m2下在约300nm至约800nm之间的光照射约48至72小时的时间,例如约62.8小时。可通过将装饰元件的样品暴露于海水测试96小时,并用肉眼检查样品是否有任何可见的损坏来测试其在防腐蚀盐雾中的合适性能。此外,漆可以确保根据本发明的装饰结构是可粘合的。本领域技术人员将理解,选择合适的漆可取决于装饰元件所要粘合至的材料,和/或取决于所要使用的粘合剂。漆的施加厚度可在约4μm至14μm之间(即9±5μm);例如,可以以约9μm的厚度施加漆。
图7是示出了使用纳米压印光刻制造根据本发明的实施例的装饰结构的方法的流程图。
在步骤700,提供用于压印的主印模。主印模通常是金属结构,该金属结构可用于将图案复制到工作印模上。例如,可以使用镍印模或镍磷印模。提供金属主印模包括,使用单晶金刚石切割工具在金属基板中造成多个三角形凹槽。有利地,使用单晶金刚石切割工具可以使得能够造成具有非常低的表面粗糙度和高平坦度的金属主印模,从而最终产生具有低表面粗糙度和高平坦度的,并且因此具有更好的光学特性的微结构。优选地,主印模具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。有利地,主印模具有低于约2μm、优选地为低于约1μm、低于约800nm、低于约500nm或低于约200nm的平坦度偏差df。可以选择单晶金刚石切割工具以具有对称的三角形形状,以造成如图4的左图和中图上所示的凹槽,或具有非对称的三角形形状,以产生如图4的右图上所示的凹槽。有利地,使用具有非对称三角形形状的单晶金刚石切割工具可以使得能够造成具有成两个不同角度的壁的凹槽,而不必相对于金属基板旋转金刚石切割工具。造成具有成不同角度的壁的凹槽的能力可以使得能够造成具有至少两种不同类型琢面的微结构,这些琢面相对于支撑部的平面的角度不同。此外,无需相对于主印模旋转切割工具即可获得这种几何形状的能力降低了用于生产印模的切割机的复杂性。
多个三角形凹槽可以包括第一组平行凹槽和与第一组平行凹槽至少部分地相交的第二组平行凹槽,如上文关于图5A和图5B所解释的。多个三角形凹槽可进一步包括与第一组平行凹槽和第二组平行凹槽至少部分地相交的第三组平行凹槽,如上文关于图5C所解释的。多个三角形凹槽中的每一个均可以被形成为在金属主印模的表面上延伸的连续直线,如以上关于图6所解释的。有利地,这样的实施例不需要复杂的机械。或者,至少一些三角形凹槽可以形成为不连续的直线,这些直线不在金属主印模的表面上连续延伸。例如,可以使用能够移动金刚石切割工具以与金属基板的接触和脱离接触的切割机或飞刀来造成这样的主印模。此外,至少一些凹槽可以形成为曲线段。一些凹槽沿其长度可能具有不同的深度。例如,可以使用竖直飞切来造成这种主印模。在实施例中,该方法进一步包括在金属基板的三角形凹槽之间提供平坦表面,从而在微结构中形成平行于支撑部的平面表面(微结构被施加在其上)的琢面,如上文关于图2和图3所解释的。例如,可以通过抛光、打磨或切割(例如用单晶金刚石工具)相邻凹槽之间的金属基板的表面来形成平坦表面。
在其中形成第一和第二微结构的实施例中,根据微结构的几何形状,可以使用相同或不同的印模形成第一和第二微结构,如上所述。本领域技术人员将理解,当通过填充微结构化的反射金属片中的腔体来模制或提供微结构时,第一和第二微结构可以类似地使用相同或不同的印模模具/微结构化的反射金属片形成。
在步骤710,通过将金属主印模复制到聚合物印模材料中,或者例如通过流电复制来复制金属主印模,来生产一个或多个工作印模。适用于纳米压印技术的任何聚合物印模材料均可用于本发明。特别地,工作印模可以由PDMS(聚二甲基硅氧烷)制成,或者使用聚氨酯丙烯酸酯树脂,例如可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯树脂。或者,在使用流电复制的情况下,工作印模可以由镍或镍磷制成。工作印模优选地具有低表面粗糙度和高平坦度。例如,工作印模可具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。有利地,工作印模具有低于约2μm、优选地为低于约1μm、低于约800nm、低于约500nm或低于约200nm的平坦度偏差df。
在步骤720,提供支撑部。支撑部具有第一平面主表面和与第一平面主表面相对的第二平面主表面,并且可以如上所述。支撑部可以提供在辊上或板上,这取决于例如支撑部的构造和材料。
在步骤730,在支撑部的第一平面主表面上施加一层可压印材料,例如可固化树脂。可以使用辊将一层可压印材料施加至支撑部的第一平面主表面上。可压印材料层的厚度可以在约30μm和约200μm之间,例如在约50μm和约150μm之间。可施加的层的最大厚度可取决于可固化树脂的性质,并且尤其可受限于用于固化树脂的辐射的穿透深度。
在步骤740,使用例如提供在辊上的工作印模对可压印材料层进行压印。同时或此后不久,固化可压印材料。例如,当可压印材料是可光(例如紫外光)固化的树脂时,可以通过将树脂暴露于电磁(例如紫外光)辐射通过印模和/或通过支撑部将树脂固化。优选地,可压印材料在压印的同时被固化,以降低可压印材料回流的风险和/或可压印材料粘附到印模的风险。优选地,通过将可压印材料暴露于穿过支撑部的电磁辐射来至少部分地固化压印材料。这可以有利地消除要印模对所使用的电磁辐射透明的要求。在这样的实施例中,支撑部优选地对适合固化可压印材料的波长范围内的电磁辐射透明(例如允许至少约50%、至少约70%、至少约80%、至少约90%、至少约95%或至少约98%的期望波长范围内的辐射穿过基板)。这样的实施例可能特别适用于其中需要透明基板(诸如例如多种聚合物膜或板、玻璃板等)的实施例中。本领域技术人员将理解,固化方法可取决于可压印材料。特别地,不同的材料可能需要不同的条件(温度、湿度、辐射)来固化。此外,一些材料可能不会固化而是硬化,在这种情况下,可以对材料进行压印然后让其硬化。可固化树脂可选择为可紫外光固化树脂,例如下文进一步描述的可紫外光固化树脂。在实施例中,微结构通过热压印形成。
在步骤750,可以可选地施加至少部分反射层。如上所述,至少部分反射层可以设置在微结构上和/或支撑部的第一或第二平面主表面上。因此,可以在形成微结构之前或在已形成第二层可固化树脂之后执行步骤750。至少部分反射层可以具有上文解释的任何特性。特别地,形成至少部分反射层的一个或多个层可以通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)进行施加。
在实施例中,该方法进一步包括在微结构上施加装饰涂层,如上所述。
根据所描绘的实施例,在步骤760(其为可选步骤),在支撑部的第二平面主表面上或在先前形成、固化和涂覆的微结构上提供第二层可压印材料。在实施例中,以与步骤740类似的方式对第二层可压印材料进行压印和固化770。如上所述,步骤770可以使用与步骤740相同或不同的印模。此外,如上所述,为了产生由叠加的微结构的组合引起的复杂光学效果,在步骤770进行压印之前,相对于工作印模旋转支撑部可能是有利的。
在其他实施例(未示出)中,形成微结构可以包括:提供具有凹凸结构的模具,该凹凸结构被配置为形成微结构的凹槽;将支撑部与模具结合;以及在模具和支撑部之间的空间中注入聚合物材料。在这样的实施例中,支撑部和微结构可以同时形成和/或一体地形成,例如,通过使用塑料的同时注射成型或注射压缩成型。有利地,模具具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。在实施例中,模具具有低于约2μm、优选地为低于约1μm、低于约800nm、低于约500nm或低于约200nm的平坦度偏差df。
替代地,形成微结构可包括:提供微结构化的反射金属片,其具有被配置为形成微结构的凹槽的凹凸结构;以及使用基本上填充金属片的三角形结构之间的凹槽的聚合物材料来组装微结构化的反射金属片和支撑部。可以通过对金属片进行深冲压以产生凹凸结构,诸如例如三角形结构,来提供微结构化的反射金属片。有利地,微结构化的反射金属片具有低于约100nm、优选地为低于约50nm、低于约20nm、低于约10nm或低于约5nm的表面粗糙度Ra。有利地,微结构化的反射金属片具有低于约2μm、优选地为低于约1μm、低于约800nm、低于约500nm或低于约200nm的平坦度偏差df。凹凸结构可具有在约30μm和约200μm之间的高度。
根据本公开的另一方面,提供了一种适于制作所述装饰结构的可紫外光固化的树脂合成物。可紫外光固化树脂合成物包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体和光引发剂,其中,该合成物具有至少约50%的芳族含量。有利地,与常用的纳米压印树脂相比,具有高芳族含量的可紫外光固化树脂合成物的使用可能与高折射率和高色散相关联。这对于用在根据本发明产生装饰结构方面可能是特别有利的,其中高色散产生期望的光学效果。
在实施例中,可固化树脂合成物具有低于约3Pas的粘度。在实施例中,合成物的粘度在约500mPas和约3000mPas之间。在实施例中,可固化树脂合成物的粘度在约500mPas和约1500mPas之间,优选地为在500mPas和1000mPas之间,诸如例如在700mPas和1000mPas之间。有利地,具有在上述范围内的预固化粘度的树脂可以方便地作为薄的均匀涂膜施加。例如,根据本发明的树脂合成物可以具有预固化粘度,使得合成物可以以在约15μm和约200μm之间的层施加。这对于在纳米压印光刻中的使用可能是特别有利的。
在实施例中,该合成物包含甲基丙烯酸酯单体作为主要组分。例如,甲基丙烯酸酯单体可构成可固化树脂合成物的至少约90%重量百分比、至少约92%重量百分比、至少约94%重量百分比、至少约96%重量百分比、至少约97%重量百分比或至少约98%重量百分比。无意受理论束缚,据信,甲基丙烯酸酯比丙烯酸酯更不容易引起皮肤刺激,因此在一些应用中可能是合意的。在实施例中,该合成物包含丙烯酸酯单体作为主要组分。例如,丙烯酸酯单体可构成可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少94%、至少96%或至少98%。无意受理论束缚,据信,由于丙烯酸酯的更高自由基聚合反应性,使用丙烯酸酯单体可以比使用甲基丙烯酸酯单体获得更快的聚合速度。因此,丙烯酸酯单体可能与更高的生产速度相关联,并且在一些应用中可能是有利的。
在实施例中,树脂合成物在固化后产生透明的聚合物材料。在实施例中,树脂合成物在固化后产生具有高度光色散的聚合物材料。在实施例中,具有高度光色散的聚合物材料具有低阿贝数,例如低于约60、优选地为低于约50、低于约40或低于约35的阿贝数。
在实施例中,光引发剂是具有高UV-A吸收系数的光引发剂,诸如例如在350nm和400nm之间的波长处吸收系数为至少约300L/(mol*cm)、至少约400L/(mol*cm)、以及优选地为至少约500L/(mol*cm)。在实施例中,光引发剂是在可见波长中具有低吸收系数的光引发剂,诸如例如在400nm和700nm之间的波长处吸收系数低于约300L/(mol*cm)、低于约250L/(mol*cm)以及优选地低于约200L/(mol*cm)。优选地,光引发剂在室温下是液体。有利地,UV-A范围内的高吸收系数可有助于快速聚合,而可见光范围内的低吸收系数可使树脂合成物在暴露于紫外光固化之前更稳定且便于操作。
根据本发明使用的合适的光引发剂包括:乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯(ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenyl phosphinate)(CAS号为84434-11-7,TPO-L,可从IGM获得)、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦(bis(2,6-dimethoexybenzoyl)-2,4,4-trimethyl pentylphosphineoxide)和1-羟基-环己基-苯基-酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)的混合物(例如可以作为Genocure LTM获得的)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphineoxide)(可以作为Genocure TPO获得)、安息香双甲醚2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙酮(benzildimethyl ketal 2,2-methoxy-1,2-diphenyl ethanone)(可以作为Genocure BDK获得,也可以作为Irgacure 651获得)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one)(可以作为Genocure DMHA获得)、1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone)(可以作为Irgacure 184获得)以及1-羟基-环己基苯基-酮和二苯甲酮的混合物(例如可以作为Additol BCPK获得的那种)。其中,例如TPO-L、Irgacure 184、DMHA和Additol BCPK中的化合物可能是有利的,因为即使当树脂层厚至100μm至200μm时,它们也可以产生透明的固化树脂层。此外,诸如可以作为Additol BCPK获得的混合物可导致的树脂在固化时对基板(例如PET或PE)具有更高的粘附性。
在实施例中,光引发剂以可固化树脂合成物的至多约3%重量百分比的浓度存在。在实施例中,光引发剂以可固化树脂合成物的至少约0.1%重量百分比的浓度存在,优选地为在可固化树脂合成物总重量的约0.5%和3%之间,例如约1%、约1.5%或约2%。有利地,可以选择光引发剂的量,使得在所使用的固化条件下可以实现聚合物的基本完全交联。事实上,不完全交联可降低固化树脂的稳定性(例如机械稳定性),并且可能仍存在于未完全固化树脂中的未反应基团可能引起例如皮肤刺激。本领域技术人员将理解,实现聚合物完全交联的程度可取决于光引发剂的浓度以及所使用的紫外光灯的发射光谱和功率,以及曝光时间。因此,根据所使用的特定固化工艺,光引发剂的最佳量可能有所不同。本发明人已经发现,上述光引发剂浓度范围通常至少在它们的固化过程(在350nm和400nm(例如365nm到395nm)之间的波长紫外光曝光1W/cm2下,聚合时间低于1s)中导致足够的交联。本领域技术人员将理解,包括高于完全交联所需的光引发剂浓度可能导致固化树脂中存在未结合的光引发剂。这可能是不利的,因为它减少了树脂合成物中“有用的”(即可固化的)聚合物的量,并且代表了光引发剂的浪费。
在实施例中,(甲基)丙烯酸酯单体占可固化树脂合成物的至少约90%重量百分比,优选地占可固化树脂合成物总重量的约95%、约96%、约97%、约98%或约99%。在实施例中,该合成物包含可固化树脂合成物的约98%重量百分比的(甲基)丙烯酸酯单体和可固化树脂合成物的约2%重量百分比的光引发剂。在实施例中,该合成物包含可固化树脂合成物的至少约96%重量百分比的(甲基)丙烯酸酯单体和可固化树脂合成物的至多约3%重量百分比的光引发剂。在实施例中,该合成物包含可固化树脂合成物的至少约97%重量百分比的(甲基)丙烯酸酯单体和可固化树脂合成物的至多约2%重量百分比的光引发剂。
在实施例中,该合成物包含第一类(甲基)丙烯酸酯单体以及第二类(甲基)丙烯酸酯单体,第一类(甲基)丙烯酸酯单体至少是双官能的并且在固化时导致空间上的交联,第二类(甲基)丙烯酸酯单体的芳族含量非常高。例如,第二类(甲基)丙烯酸酯单体可具有至少约50%、至少约60%或至少约70%的芳族含量。在实施例中,合成物中基本上所有的(甲基)丙烯酸酯单体均是第一类或第二类。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体在固化时可形成链(即无交联)。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体可以是单官能的。有利地,第二类(甲基)丙烯酸酯单体在室温下的粘度可以低于第一类(甲基)丙烯酸酯单体的粘度。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体在室温下的粘度可低于约200mPas。在实施例中,第一类(甲基)丙烯酸酯单体在室温下的粘度可高于约1000mPas。在实施例中,第二类(甲基)丙烯酸酯单体的折射率可至少为约1.51。
本发明人已经发现,通过组合第一类和第二类(甲基)丙烯酸酯单体,有可能获得固化后具有良好的热稳定性、机械稳定性和/或化学稳定性以及高折射率和高色散的可紫外光固化树脂合成物,并且该可紫外光固化树脂合成物在固化之前具有足够的粘度以便作为薄层施加(例如,通过辊涂)。无意受理论束缚,据信,第一类(甲基)丙烯酸酯单体可有助于固化树脂的热稳定性、机械稳定性和/或化学稳定性,而第二类(甲基)丙烯酸酯单体可有助于提高固化树脂的折射率和色散,并降低未固化树脂的粘度。
用作第二类单体的合适单体可包括邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(ortho-phenyl-phenol-ethyl-acrylate)(可以作为MIWON Miramer M1142获得,折射率RI(ND25)=1.577,25℃下的粘度=110-160mPas)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(2-phenoxyethyl-acrylate)(可以作为MIWON Miramer M140获得,折射率RI(ND25)=1.517,25℃下的粘度=10-20mPas)。用作第二类单体的其他合适单体可包括:苯环氧基丙烯酸酯(phenylepoxyacrylate)(可以作为MIRAMER PE 110获得)、苄基丙烯酸脂(benzylacrylate)(可以作为MIRAMER M1182获得)、苄基甲基丙烯酸酯(benzylmethacrylate)(可以作为MIRAMER M1183获得)、苯氧基苄基丙烯酸酯(phenoxybenzylacrylate)(可以作为MIRAMER M1122获得)和2-(苯硫基)乙基丙烯酸酯(可以作为MIRAMER M1162获得)。在优选的实施例中,该合成物包含邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯作为唯一的第二类单体。
在实施例中,第一类(甲基)丙烯酸酯单体可具有至少约1.51的折射率。用作第一类单体的合适单体包括:乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯(ethoxylated(3)bisphenol-A-dimethacrylate)(可以作为Sartomer SR348C获得,折射率RI(ND25)=1.53);和芳族氨基甲酸酯二丙烯酸酯低聚物(aromatic urethane diacrylate oligomer),如湛新(Allnex)的Ebecryl 210(E210)(折射率约为RI(ND25)=1.52)。用作第一类单体的其他合适单体包括:乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯(ethoxylated(2)bisphenol-A-dimethacrylate)(可以作为Sartomer SR348L获得,在60度下的粘度=1600mPas,折射率类似于乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯的折射率)、乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯(ethoxylated(3)bisphenol-A-diacrylate)(可以作为Sartomer SR349或Miwon MIRAMER244获得)、乙氧基化(4)双酚A-二丙烯酸酯(ethoxylated(4)bisphenol-A-diacrylate)(可以作为Miwon MIRAMER M240获得)、双酚A-二环氧丙烯酸酯(bisphenol-A-diepoxyacrylate)(可以作为Miwon MIRAMER PE210获得,在60度下的粘度=5000mPas)、双酚A-二环氧甲基丙烯酸酯(bisphenol-A-diepoxymethacrylate)(可以作为Miwon MIRAMERPE250获得,在60度下的粘度=5000mPas)。在优选的实施例中,可选择第一类(甲基)丙烯酸酯单体以使其在60度下的粘度低于约3000mPas,优选地为低于约2000mPas。在优选实施例中,可固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯作为唯一的第一类单体。
在实施例中,可固化树脂合成物包含一种或多种第一类(甲基)丙烯酸酯单体和一种或多种第二类(甲基)丙烯酸酯单体。在实施例中,按重量计,可紫外光固化树脂合成物所包含的的第一类(甲基)丙烯酸酯单体和第二类(甲基)丙烯酸酯单体的比例在约1:1和1:3之间(即,一份第一类单体对1至3份第二类单体);诸如为大约1:2。换言之,可紫外光固化树脂合成物可包含至少与第一类单体一样多的第二类单体(按重量计);并且在一些实施例中,其包含相比于第一类单体的按重量计的量更高的按重量计的量的第二类单体。在实施例中,可固化树脂合成物包含至少约15%重量百分比的,诸如至少约20%重量百分比的第一类(甲基)丙烯酸酯单体,以及高达(甲基)丙烯酸酯单体的总重量百分比至少约90%、至少95%、至少96%、至少97%或约98%重量百分比的第二类(甲基)丙烯酸酯单体。在实施例中,可固化树脂合成物包含在10%和35%重量百分比之间的第一类(甲基)丙烯酸酯单体,优选地按可固化树脂合成物的重量计在约15%和约30%之间,诸如为约25%。在实施例中,可固化树脂合成物包含在约35%和约85%重量百分比之间的第二类(甲基)丙烯酸酯单体,诸如按可固化树脂合成物的重量计至少约40%。本领域技术人员将理解,可以调整第一和第二类单体的比例以使可固化树脂合成物和/或固化树脂的确切特性适应预期用途。例如,在所述范围内,增加第一类单体的比例以获得更硬且化学上更稳定的固化树脂可能是有利的,相反地,可以减少第一类单体的比例以获得更柔韧的/有弹性的固化树脂(尽管可能在化学上不太稳定)。
在实施例中,当暴露于适当波长范围(例如350-400nm,诸如365/395nm)中的紫外光且功率密度至少为1W/cm2时,可紫外光固化树脂合成物具有1秒或更短的固化(聚合)时间。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯与邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的按重量计的量为乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯与邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的按重量计的量为乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯与2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间,优选地为约1:2(即,2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的按重量计的量为乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯(第一类单体)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯与2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的比例在1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的按重量计的量为乙氧基化(2)双酚A-二甲基丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯(第一类单体)和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯和邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯与邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的比例在约1:1和1:3之间,诸如为约1:2(即,邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯的按重量计的量为乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯(第一类单体)和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯(第二类单体)作为主要组分。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物包含的乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯和2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的组合量为可固化树脂合成物的至少约90%、至少92%、至少93%、至少94%、95%、96%、97%、98%或99%(按重量计)。在一些此类实施例中,乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯与2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的比例在1:1和1:3之间;诸如为约1:2(即,2-苯氧基乙基-丙烯酸酯的按重量计的量为乙氧基化(3)双酚A-二丙烯酸酯的按重量计的量的两倍)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基亚膦酸酯,诸如,其浓度为可固化树脂合成物的约0.1%至2%(按重量计)。在一些此类实施例中,可紫外光固化树脂合成物进一步包含表面活性剂,诸如例如1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,如下所述。
在实施例中,树脂合成物具有低于约30J/m2的表面能。在实施例中,树脂合成物进一步包含表面活性剂,优选地为丙烯酸酯官能化的表面活性剂。表面活性剂可以有利地降低在树脂表面和用于将结构转移至树脂的表面(诸如例如压印印模)之间的粘附性。在实施例中,有利地选择表面活性剂以使得当将树脂合成物施加到聚合物表面(例如PE或PET)上时,表面活性剂在暴露的树脂表面处比在聚合物-树脂界面处更多地分离。在实施例中,表面活性剂不降低固化树脂合成物的透明度。在实施例中,表面活性剂的使用浓度可以低于可固化树脂合成物的约2%(按重量计),诸如在可固化树脂合成物的约0.1%和约2%之间(按重量计),或在可固化树脂合成物的约0.5%和约1%之间(按重量计),诸如为可固化树脂合成物的至多约1%(按重量计)。根据本发明使用的合适的表面活性剂包括:1H,1H,2H,2H-全氟辛基丙烯酸酯(CAS号为17527-29-6,可以作为AC600获得)、1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯(可从大阪有机化学工业株式会社作为Viscoat 8F获得)、(PFPE)-氨基甲酸酯丙烯酸酯((PFPE)-urethane acrylate)(通常以溶液形式获得,诸如在包含乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合物(例如重量比为1:1)的溶剂中,诸如Fluorolink AD1700)、聚醚改性的聚二甲基硅氧烷(例如,可以作为BYK-UV 3510获得)、4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基-聚乙二醇(4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)-phenyl-poly-ethylene glycol)(例如,可以作为X-100获得)。有利地,根据本发明使用的表面活性剂不是溶剂型的。根据本发明使用的特别有益的表面活性剂包括1H,1H,2H,2H-全氟辛基丙烯酸酯(CAS号为17527-29-6,可以作为AC600获得)和1H,1H,5H-八氟戊基-丙烯酸酯(可以从大阪有机化学工业株式会社作为Viscoat 8F获得)。这些表面活性剂在上述浓度下有利地是透明的,并且使得能够在支撑部表面(例如PET或PE表面)上产生显示出令人满意的对表面的粘附性的固化聚合物。
在实施例中,合成物不包含抗粘附添加剂,诸如表面活性剂。不含抗粘附添加剂的合成物可有利地在固化后的树脂和在其上固化树脂的支撑部之间产生良好的粘附性。特别地,当树脂被施加到支撑部上以在固化后形成复合主体时,良好的粘附特性可能是有利的,并且在固化树脂和支撑部之间的结合优选地对暴露于温度变化和/或湿度具有耐受力。在实施例中,不含抗粘附添加剂的合成物可能特别适合与玻璃或玻璃状基板组合使用。
以下表1显示了上述化合物的化学式,其可用作根据本公开的第一类或第二类(甲基)丙烯酸酯单体、用作光引发剂或用作表面活性剂,视情况而定。
表1:用作根据本公开的可紫外光固化树脂的成分的化合物。
根据本发明的装饰结构特别适合用作用在服装、可穿戴设备、时尚配饰等上的装饰元件,其中本发明的装饰结构的美学潜力与轻质、低高度和柔韧性相结合是重要的。因此,本发明还包含一种包括所述装饰结构的服装。例如,服装可以是服装配饰,例如鞋子、帽子、太阳镜、眼镜、包、珠宝(例如手链、项链或手表)、电子可穿戴设备(例如活动跟踪器等)或一件衣服(例如衬衫、夹克、套头衫等)。
在不脱离随附权利要求的保护范围的情况下本发明的其他变型对于技术人员来说将是显而易见的。
示例
示例1
在该示例中,分析了现有技术水晶切割(如图1所示的明亮式切割)的光学特性。
图8A显示了水晶的火彩图,即在平行于水晶的台面与石头相距50cm处的屏幕上观察到的,在垂直于水晶的台面的点照明下来自水晶的反射。图8B是如图8A上所示的火彩图的横截面的亮度图。图8B上的数据是通过下述获得:沿图8A上所示的横截面从RGB相机传感器中提取组合值(在从0到255任意单位的灰度上)(y轴),并通过传感器上的像素数将其对应沿横截面的横向位置(x轴)而绘制。图8C显示了切割水晶的图像,揭示了明暗区之间的强烈对比。图8C中所示的数据是使用WO 2015/02752 A1中描述的组件所获得的,WO 2015/02752 A1通过引用并入本文。
图8A至图8C显示,明亮式水晶切割与清晰可见的彩色反射图案(火彩,见图8A)、产生于琢面反射的显著分布所引起的闪光组合的强烈的闪耀(见图8B),和明暗区的清晰对比所引起的图案(见图8C)相关联。本发明的装饰结构试图在不依赖大的凸几何形状的情况下模仿这些特性中的一些或全部。
示例2
在该示例中,研究了本发明的装饰结构的多种实施例的光学特性。
图9A和9B示出了当根据本发明的示例性装饰结构暴露于垂直于支撑部的第一平面主表面的光时,这些结构的光反射模拟。图9A显示了使用图2A所示实施例的光反射的角度;图9B显示了使用图2B所示实施例的光反射的角度。阴影区域表示对法线(竖直线,其为光的入射方向)的一些角度,在该角度光预期将被装饰结构的至少部分反射层反射;水平线对应于至少部分反射层的平面;以及,水平线下方的阴影区域对应于穿过装饰结构边缘的反射。
图9A显示,在图2A的构造中,由微结构引起的偏向角相对较低。这被认为是因为在空气和微结构材料之间的界面上的折射仅导致很小的光线偏向,随后在平面镜面层处的反射使该偏向加倍。图9B显示,在图2B的构造中,由微结构引起的偏向角相对较高。这被认为是因为在空气和支撑部材料之间的界面上的折射仅导致很小的光线偏向,但随后在微结构的倾斜反射的琢面处的反射导致该偏向光以更广的角度反射。该数据表明,在微结构上而不是在支撑部的平面表面上提供至少部分反射层可以是特别有利的。
图10显示了当平行于支撑部的平面观察时根据本发明的示例性装饰结构的火彩图。装饰结构具有如图2B上所示的构造,其中单个微结构由双重不对称布置的凹槽(如图5B上所示)形成,其中,凹槽是不对称的三角形凹槽,其在凹槽壁和支撑部的第一平面主表面之间的角度为11°和5.6°,以及在两组凹槽之间的角度为135°。该图的数据表明,双重不对称构造导致火彩图上的大的暗区,该暗区在目视检查时将显示为暗淡区。
图11A和图11B示出了当平行于支撑部的平面(图11A)和垂直于支撑部的平面(图11B)观察时,根据本发明的示例性装饰结构的火彩图。装饰结构具有如图2B中所示的构造,其中单个微结构由三重对称布置的凹槽(如图5C上所示)形成,其中,凹槽是不对称的三角形凹槽,其在凹槽壁和支撑部之间的角度为11.0°和5.6°(用于所有凹槽),以及在多组凹槽之间的角度为60°。图11A中观察到的火彩被量化为39.6%,而图11B中的侧火彩被量化为0.4%。可以通过对火彩图的逐像素检查而从火彩图中量化火彩:在HIS颜色空间中计算每个像素的颜色饱和度S并乘以它的照度。在火彩图所有像素上取总和就是火彩值。完全白光的火彩值为0,因为颜色饱和度S为0,完全饱和光的火彩值为100%。该图的数据表明,使用这样的三重对称构造,当从顶部看时可以获得良好的火彩值,与用图10上所示的双重对称构造相比,其暗区相对较少。
图12A和图12B显示了当平行于支撑部的平面(图12A)和垂直于支撑部的平面(图12B)观察时,根据本发明的示例性装饰结构的火彩图。装饰结构具有如图2B上所示的构造,其中单个微结构由角度为15.0°和8.6°的三重对称布置的凹槽(如图5C上所示)形成。图12A中观察到的火彩被量化为40.1%,而图12B中的侧火彩被量化为3.7%。数据显示,通过与图11A、图11B的构造相比略微增加角度,有可能增加侧火彩以及顶火彩。
因此,发明人着手研究具有两种不同壁的角度的三重对称布置的凹槽中的火彩与琢面角度之间的关系。图13显示了这项调查的结果。该图显示了在从结构的平面开始的整个半球上与根据本发明的实施例的装饰结构相关联的模拟火彩(x轴)与琢面角度总和(y轴)的函数关系。所显示的数据与具有如图2B上所示构造的装饰结构有关,其中单个微结构由三重对称布置的凹槽形成,该凹槽的琢面角度具有2个自由度(即最多两个不同的角度)。该数据显示,火彩随着总计的琢面角度的增加而增加,在约34°的总计角度处增加至最大值64%。然而,当对15.0°和8.6°的值(总角度为约24°)进行测试时(如上文图12A和图12B所示),虽然获得了较高的火彩值,但某些琢面太小而无法通过肉眼辨认。本领域技术人员将理解,琢面的尺寸取决于凹槽的深度,而凹槽的深度又取决于可以提供的微结构的厚度。因此,更厚的微结构可以与上述角度一起使用以获得具有肉眼充分可见的琢面以及良好火彩特性的微结构。
图14A和图14B示出了在平行于支撑部的平面(图14A)和垂直于支撑部的平面(图14B)观察时,根据本发明的示例性装饰结构的火彩图。装饰结构具有如图3A上所示的构造。两个相同的微结构重叠,每个微结构具有角度为13.925°、10.5°和2.155°的三重对称布置的凹槽,并且在支撑部的第一平面主表面上的(第一)微结构和支撑部的第二平面主表面上的(第二)微结构之间旋转了25°。在图中,中心点用于取向,且不构成反射图案的一部分。顶火彩量化为37.5%,侧火彩量化为5.8%。图14A和图14B中的数据表明,具有三重对称布置的凹槽的双面几何形状可以产生具有高火彩值的装饰结构且火彩图中没有任何暗区。
图15是根据本发明实施例的示例性装饰结构的图片。厚度为125微米的PET膜(PETMelinex ST 505)的支撑部涂覆有一层厚度为约60微米的可紫外光固化树脂,该可紫外光固化树脂包含Sartomer SR348c作为主要成分。形成了如图3A中所示的微结构布置。两个微结构是相同的,并且是由角度为15°的三重对称布置的凹槽形成的,其中在支撑部的第一平面主表面上的微结构和在支撑部的第二平面主表面上的微结构之间旋转25°。所得微结构具有尺寸为0.16mm至1.34mm的琢面。在微结构之一上提供100nm的铝镜面层。该图像显示,所得装饰结构具有有利的光学特性,诸如良好的反光和闪耀。
示例3
在该示例中,发明人研究了根据本发明和对比示例的多种可紫外光固化树脂的光学特性。通过使用在300nm和1700nm之间的氙灯并在55°、60°、65°、70°和75°入射角处测量,由可变角度光谱椭偏法获得多种固化合成物的折射率。如上所述,由该数据计算阿贝数。
图16图示了从根据本发明(样品1-3)和对比示例(样品4-8)的可固化树脂合成物所获得的多种固化树脂的折射率(y轴)与波长(x轴)的函数关系。
样品如下:样品1:Allnex RX15331(一种含有二氧化锆的纳米复合树脂)+TPO-L;样品2:M1142+TPO-L;样品3:M1142+SR348+TPO-L(65.3%的M1142、32.7%的SR348c、2%的TPO-L,按重量计);样品4:SR348+TPO-L;样品5:SP1106+TPO-L;样品6:M2372+M140+TPO-L;样品7:SC9610+TPO-L;样品8:E207+M140+TPO-L:其中M1142是Miramer M1142(邻苯基-苯酚-乙基-丙烯酸酯,具有高折射率但未显示交联并保持热塑性),SR348是Sartomer SR348c(乙氧基化(3)双酚A-二甲基丙烯酸酯,具有高机械稳定性、物理稳定性和热稳定性),SP1106是Miramer SP1106(一种显示出良好的耐化学性和耐机械性的超支化丙烯酸酯),M2372是Miramer M2372(THEICTA,三(2-羟乙基)异氰尿酸酯-三-丙烯酸酯(tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate-tri-acrylate)),M140是Miramer M140(2-苯氧基乙基-丙烯酸酯,具有高折射率和高柔韧性),E207是Photocryl E207(一种对玻璃具有良好粘附性的环氧丙烯酸酯),以及SC9610是Miramer SC9610(一种三聚氰胺丙烯酸,其显示出高硬度和光泽以及良好的耐机械性和耐化学性)。
数据显示,根据本发明的具有高芳族含量的合成物,例如样品1、2和3具有低阿贝数,而没有高芳族含量的合成物具有相对较高的阿贝数。特别地,比较样品2、3和4,可以看出,单独使用SR348导致高阿贝数,而单独使用具有更高芳族含量的M1142导致低阿贝数。然而,M1142和SR348的组合导致配方具有低阿贝数(由于M1142的存在)和良好的机械稳定性(由于SR348的存在)。特别地,合成物3的阿贝数计算为约23,而合成物4的阿贝数计算为约29。其中,Allnex RX15331在固化后呈现黄色,因此不太受欢迎。
尽管已经对特定实施例进行了描述,但是对于技术人员显而易见的是,在不违背由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以进行修改和变化。因此,所附权利要求旨在涵盖任何此类实施例。此外,对于技术人员来说显而易见的是,关于特定实施例描述的许多特征是可组合的并且可以设想用于与关于其他实施例描述的特征进行组合。
Claims (16)
1.一种装饰结构,所述装饰结构包括:
支撑部,所述支撑部具有第一平面主表面和与第一平面主表面相对的第二平面主表面,
在支撑部的第一平面主表面上的微结构,其中所述微结构包括形成琢面图案的多个凹槽,并且其中,琢面图案包括至少两种不同类型的琢面,其中每一不同类型的琢面在其几何形状和/或琢面平面相对于支撑部的平面主表面的角度上不同于每一其他类型的琢面。
2.根据权利要求1所述的装饰结构,其中,所述装饰结构包括:至少部分反射层,所述至少部分反射层被配置为至少部分反射入射到琢面的表面上的光或穿过琢面的表面的光;以及,两个或更多个叠加的微结构。
3.根据权利要求2所述的装饰结构,其中,所述至少部分反射层是反射层或半透明层,所述反射层或半透明层包括金属层或形成介质镜的多个材料层,金属层优选地为银层和/或铝层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,所述凹槽的深度在30μm和3000μm之间,优选地在30μm和1000μm之间,在30μm和500μm之间,或在30μm和200μm之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,所述凹槽包括两个平面壁,并且在所述凹槽的每个平面壁与支撑部的平面表面之间的角度分别选自5°至35°之间;可选地,其中至少一些凹槽包括第一平面壁和第二平面壁或由所述第一平面壁和第二平面壁形成,其中在所述第一平面壁和基板的平面表面之间的角度不同于在所述第二平面壁和基板的平面表面之间的角度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,所述微结构的琢面是具有低表面粗糙度和高平坦度的平面表面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,所述多个凹槽包括第一组平行凹槽和与所述第一组平行凹槽至少部分相交的第二组平行凹槽;可选地,其中所述多个凹槽包括至少部分地与第一组平行凹槽和第二组平行凹槽相交的第三组平行凹槽。
8.根据权利要求7所述的装饰结构,其中,在每组平行凹槽内的凹槽均与同组中的相邻凹槽间隔开大致相同的距离。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,所述微结构由施加在支撑部上的材料层形成,和/或其中,所述微结构通过压印所述支撑部或施加在所述支撑部上的层或材料形成,例如通过压印光刻形成,和/或其中,所述微结构由透明材料制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,所述支撑部由透明材料制成,和/或其中,所述支撑部是基本上平坦的结构。
11.根据从属于权利要求2的前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,两个或更多个所述微结构通过所述支撑部和/或至少部分反射层彼此隔开。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装饰结构,其中,所述微结构由非漫射材料制成,和/或其中,所述微结构由具有高光色散的材料制成;可选地,其中所述材料具有低于60的阿贝数,和/或其中,所述微结构由通过固化可紫外光固化的树脂合成物所获得的材料制成,所述可紫外光固化的树脂合成物包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体,并且具有高芳族含量。
13.一种制作装饰结构的方法,所述方法包括:
提供具有第一平面主表面和与第一平面主表面相对的第二平面主表面的支撑部;和
在所述支撑部的第一平面主表面上形成微结构,其中,所述微结构包括形成琢面图案的多个凹槽,其中,所述琢面图案包括至少两种不同类型的琢面,其中,其中每一不同类型的琢面在其几何形状和/或琢面平面相对于支撑部的平面主表面的角度上不同于每一其他类型的琢面。
14.根据权利要求13所述的方法,所述方法进一步包括:
(i)形成叠加在第一微结构上的第二微结构;和
(ii)在选自以下项的至少一个表面上施加至少部分反射层:形成后的第一微结构、形成后的第二微结构、形成第一微结构之前的支撑部的第一平面主表面,和/或,支撑部的第二平面主表面,
可选地,其中所述第二微结构形成在所述支撑部的第二平面主表面上,使得两个微结构叠加,并被所述支撑部和/或至少部分反射层彼此隔开。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法,其中,形成微结构包括:施加可压印材料层并使用印模将所述微结构压印到可压印材料层中;可选地,其中所述方法进一步包括固化可压印材料,和/或其中,所述方法进一步包括通过将金属主印模复制到聚合物印模材料中或通过对金属主印模流电复制来提供工作印模;优选地,其中所述工作印模具有低表面粗糙度和高平坦度。
16.根据权利要求15所述的方法,所述方法进一步包括提供金属主印模,其中,提供金属主印模包括使用单晶金刚石切割工具在金属基板中形成多个基本上为三角形的凹槽;可选地,其中单晶金刚石切割工具具有非对称三角形形状(切割轮廓),和/或其中,在金属基板中形成多个凹槽包括:形成第一组平行凹槽、形成至少部分地与第一组平行凹槽相交的第二组平行凹槽以及形成可选的第三组平行凹槽,所述第三组平行凹槽至少部分地与第一组平行凹槽和第二组平行凹槽相交。
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