CN114761215A - 具有封装的多层光学膜的光学组件及其制备方法 - Google Patents
具有封装的多层光学膜的光学组件及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种光学组件(200)，该光学组件包括封装的多层光学膜(250)。本发明还公开了制备和使用此类光学组件的方法。
Description
技术领域
本公开涉及包括封装的光学膜的光学组件，并且更具体地，涉及包括封装的多层光学膜的抗冲击和耐磨光学透镜组件。
背景技术
多层光学膜(MOF)包括具有不同折射率特性的各个微层，从而在邻近微层间的界面处反射一些光。这些微层很薄，足以使在多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉作用，从而赋予多层光学膜期望的反射或透射特性。对于被设计成反射紫外光、可见光或近红外波长光的多层光学膜而言，各微层的光学厚度(物理厚度乘以折射率)通常小于约1微米。通常也可以包括更厚的层，诸如位于多层光学膜的外表面处的表层或者设置在多层光学膜内用以分隔微层的固有组(有时称为“分组”)的保护性边界层(PBL)。然而，即使有共挤出的外表层，MOF也易于受到表面损坏，诸如在处理和使用期间可能发生的槽蚀、刮擦和刮伤。这类损坏会减损MOF的性能和/或美学外观。
发明内容
可以通过用覆盖MOF的整个外表面的一个或多个抗冲击和耐磨层封装MOF来解决施加到光学组件以形成光学组件的MOF的表面损伤的问题。在一些应用中，例如，在其中MOF必须实现复杂3维(3-D)形状的那些应用中，可能期望例如通过热成形来使MOF预成型。如果耐磨层是化学交联的，则在热成形期间可能发生应力开裂问题。有利地，在一些实施方案中，本公开提供了用于使用注射-压缩成型以及插入/两次注射成型将MOF封装在成型光学组件(诸如透镜)中以在成型光学组件的中心模制MOF的耐磨层组合物。另外，MOF的边缘被封装在模制的成型光学组件内。优选地，成型光学组件具有3mm或更小的厚度。成型光学组件可以包括安装在该成型光学组件的外围边缘上的保持环。
在MOF靠近成型光学组件的中心并且可成形硬质涂层膜施加到透镜表面的情况下，这种配置用于保护MOF免受刮擦、磨损或其他损坏，并且更具体地导致透镜通过弹道测试要求。
因此，在一个方面，本公开提供了一种成型光学组件，所述成型光学组件包括封装的多层光学膜。光学组件坯料是使用第一可流动材料直接插入模制到第一硬质涂层膜预成型件上的，其中所述光学组件坯料包括使用第二可流动材料插入模制到第二硬质涂层膜预成型件上的多层光学膜预成型件。
多层光学膜预成型件包括由第一可流动材料和第二可流动材料封装的多层光学膜。优选地，成型光学组件具有3mm或更小的最大厚度。优选地，第一可流动材料和/或第二可流动材料包括一种或多种聚碳酸酯树脂。优选地，第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件各自包括由一种或多种聚碳酸酯树脂构成的(共聚)基底。
第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件各自包括具有两个相背的主表面和在相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的(共)聚合物基底，优选为聚碳酸酯基底。至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化包含以下的可固化硬质涂层组合物来形成：(a)基于组分(a)至(d)的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.5的平均(甲基)丙烯酸酯官能度；(b)基于组分a)至d)的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，任选地其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯；(c)任选的基于组分(a)至(d)的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯；(d)任选的有效量的至少一种光引发剂；(e)任选的多个无机纳米粒子以及(f)任选地，至少一种溶剂。
在另一个方面，本公开提供了一种制备包括封装的多层光学膜的成型光学组件的方法。该方法包括：
(i)通过以下方式形成光学组件坯料：
(a)提供热成形阴模，所述热成形阴模具有由弯曲凹形台板和与所述弯曲凹形台板相对的弯曲凸形台板限定的内部模具腔，其中所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板在所述热成形阴模打开时能够分离，在所述内部腔注入有熔融树脂时由第一间隙分离，以及在所述热成形阴模闭合时由小于所述第一间隙的第二间隙分离；
(b)打开所述热成形阴模并且将多层光学膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述多层光学膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率；
(c)将具有硬质涂层的第一硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凹形台板接触，其中所述第一硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凹形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第一硬质涂层膜预成型件包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的第一(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化可固化硬质涂层组合物形成；
(d)将第一可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
(e)闭合所述热成形阴模以实现所述第二间隙并且在保持所述第二间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第一可流动材料并形成所述光学组件坯料；
(ii)打开所述热成形阴模并且将所述光学组件坯料定位成与所述弯曲凹形台板接触；
(iii)将第二硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述第二硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第二硬质涂层膜预成型件包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的第二(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化与步骤(c)的所述可固化硬质涂层组合物基本相同的可固化硬质涂层组合物形成；
iv)将第二可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
v)部分地闭合所述热成形阴模以实现在所述第一间隙与所述第二间隙之间的第三间隙，并且在保持所述第三间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第二可流动材料并获得所述成型光学组件，其中所述多层光学膜由所述第一可流动材料和所述第二可流动材料封装。
步骤(c)的可固化硬质涂层组合物包含：
A.基于组分A至D的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.5的平均(甲基)丙烯酸酯官能度，
B.基于组分A至D的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯，
C.任选的基于组分A至D的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯，
D.任选的有效量的至少一种光引发剂，
E.任选的多个无机纳米粒子以及
F.任选地，至少一种溶剂。
优选地，第一可流动材料和/或第二可流动材料包括一种或多种聚碳酸酯树脂。优选地，第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件各自包括由一种或多种聚碳酸酯树脂构成的(共聚)基底。优选地，成型光学组件具有3mm或更小的最大厚度。
在本公开的示例性实施方案中解决各种技术问题并且获得意料不到的结果和优点。例如，当与将MOF膜施加到光学组件的外表面的光学组件相比时，根据本公开的成型光学组件通常表现出改善的耐刮擦型、耐磨性和抗分层性。
尽管已知在光学组件(诸如用于激光保护眼镜中的透镜)中结合特殊配置的MOF膜以提供可见光的选择性透射以及在指定波长或波长范围下激光的显著反射，但是结合定位在透镜的外表面上或附近的多层光学膜(MOF)的已知激光保护眼镜透镜通常不能通过根据MIL-PRF31013，条款3.5.1.1的弹道冲击测试要求，用于根据美国军事战斗眼睛保护标准的眼镜框架的弹道冲击保护。MOF通常在弹道射弹的冲击下分层。透镜的外表面上的MOF的第二个问题是MOF在磨边过程期间分层，以从透镜坯料机加工型材透镜形状。另一个问题是MOF可以在正常的客户使用下分层。
另外，当位于透镜的外表面上或附近时，MOF受到刮擦、磨损或其他损坏。使用典型的高度交联的硬质涂层材料在透镜表面上添加硬质涂层通常使透镜不能通过弹道冲击测试。这是由于硬质涂层在弹道冲击下开裂并开始使聚碳酸酯(PC)透镜材料断裂的应力集中。
解决这些技术问题中的一些或全部的一种解决方案是使用可流动(共)聚合物材料(优选包括一种或多种PC树脂)在所有侧面上封装MOF，从而导致通过弹道冲击测试。此外，MOF靠近透镜厚度的中心以及在透镜主表面上使用可成形的硬质涂层膜的透镜配置保护MOF免受刮擦、磨损或其他损坏，同时允许透镜通过根据MIL-PRF31013，条款3.5.1.1的弹道冲击测试要求，用于根据美国军事战斗眼睛保护标准的眼镜框架的弹道冲击保护。
为了产生具有由PC透镜材料封装的MOF的透镜，使用注射压缩/两次注射成型工艺。因此，本公开的实施方案使用注射-压缩成型以及两次注射插入成型以在通常厚度为3mm或更小的透镜中心模制MOF。另外，MOF的边缘被封装在模制的透镜树脂内，并且因此在边缘处较少受到分层。
MOF由可流动(共)聚合物材料(优选地包括一种或多种PC树脂)通过模制第一注射而封装，其中MOF插入成型在第一注射透镜的一侧上，其中MOF小于成品透镜几何形状。将可成形硬质涂层膜放置在与MOF相对的一侧上的成型工具中。然后将第一注射放置在与第一注射相对的侧上具有可成形硬质涂层膜(优选地施加到PC基底)的第二模具腔中，并且在第一注射上对可流动(共)聚合材料(优选地包括一种或多种PC树脂)进行包覆成型，导致MOF被封装在PC材料上。
由于成品透镜厚度通常需要小于3mm，因此第一注射成型厚度和第二注射成型厚度通常为1.5mm或更小。在这些厚度下，应用所需的PC由于PC材料的高粘度而无法填充模具腔。可以使用注射-压缩成型来解决该问题，其中在填充期间，模具腔较厚，允许可流动(共)聚合物材料(优选地包括一种或多种PC树脂)填充腔体并且然后使用腔体的压缩来具有正确的最终厚度。该注射压缩工艺还减少了靠近模具浇口的可流动(共)聚合物材料(优选地包括一种或多种PC树脂)的剪切热，这引起MOF的局部熔融和最终透镜的MOF中的瑕疵。
示例性实施方案列表
以下为本公开的示例性实施方案的列表：
A.一种制备包括封装的多层光学膜的成型光学组件的方法，所述方法包括：
i)通过以下方式形成光学组件坯料：
a)提供热成形阴模，所述热成形阴模具有由弯曲凹形台板和与所述弯曲凹形台板相对的弯曲凸形台板限定的内部模具腔，其中所述弯曲凸形台板和所述弯曲凹形台板在所述热成形阴模打开时能够分离，在所述内部腔注入有熔融树脂时由第一间隙分离，以及在所述热成形阴模闭合时由小于所述第一间隙的第二间隙分离；
b)打开所述热成形阴模并且将多层光学膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述多层光学膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率；
c)将具有硬质涂层的第一硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凹形台板接触，其中所述第一硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凹形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第一硬质涂层膜预成型件包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的第一(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化包含以下的可固化硬质涂层组合物形成：
A.基于组分A至D的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.58的平均(甲基)丙烯酸酯官能度，
B.基于组分A至D的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，任选地其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯，
C.任选的基于组分A至D的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯，
D.任选的有效量的至少一种光引发剂，
E.任选的多个无机纳米粒子以及
F.任选地，至少一种溶剂；
d)将第一可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
e)闭合所述热成形阴模以实现所述第二间隙并且在保持所述第二间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第一可流动材料并形成所述光学组件坯料；
ii)打开所述热成形阴模并且将所述光学组件坯料定位成与所述弯曲凹形台板接触；
iii)将第二硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述第二硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第二硬质涂层膜预成型件包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的第二(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化与步骤(c)的所述可固化硬质涂层组合物基本相同的可固化硬质涂层组合物形成；
iv)将第二可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
v)部分地闭合所述热成形阴模以实现在所述第一间隙与所述第二间隙之间的第三间隙，并且在保持所述第三间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第二可流动材料并获得所述成型光学组件，其中所述多层光学膜由所述第一可流动材料和所述第二可流动材料封装。
B.根据权利要求1所述的方法，其中所述成型光学组件具有3mm或更小的最大厚度，任选地其中所述成型光学组件具有65毫米至68毫米的曲率半径。
C.根据任一前述实施方案所述的方法，其中组分A的所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包含异氰脲酸酯环或缩二脲基团中的至少一者。
D.根据任一前述实施方案所述的方法，其中组分B的所述(甲基)丙烯酸酯单体包含1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯或烷氧基化的(甲基)丙烯酸四氢糠酯中的至少一者。
E.根据任一前述实施方案所述的方法，其中组分C的所述有机硅(甲基)丙烯酸酯存在于所述可固化组合物中。
F.根据任一前述实施方案所述的方法，其中组分D的所述有效量的光引发剂存在于所述可固化组合物中。
G.根据任一前述实施方案所述的方法，其中组分E的所述多个无机纳米粒子存在于所述可固化组合物中，任选地其中所述多个无机纳米粒子包括α-氧化铝纳米粒子。
H.根据任一前述实施方案所述的方法，其中组分F的所述溶剂存在于所述可固化组合物中。
I.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一(共)聚合物基底、所述第二(共)聚合物基底、所述第一可流动材料和所述第二可流动材料中的一者或多者包含一种或多种聚碳酸酯树脂，任选地其中适用以下条件中的至少一个条件：(i)所述第一可流动材料与所述第二可流动材料具有相同的组成；(ii)所述第一(共)聚合物基底与所述第二(共)聚合物基底具有相同的组成。
J.根据任一前述实施方案所述的方法，其中所述第一间隙为1.51mm至2.5mm，所述第二间隙为1mm至1.5mm，并且所述第三间隙为1.6mm至3mm。
K.根据任一前述实施方案所述的方法，其中所述多层光学膜是反射偏振膜。
L.根据实施方案K所述的方法，其中所述反射偏振膜包括光学叠堆，并且其中所述反射偏振膜的主表面包括与所述光学叠堆共挤出的层。
M.一种根据任一前述实施方案所述的方法制备的包括封装的多层光学膜的成型光学组件，任选地其中所述成型光学组件是透镜。
N.一种成型光学组件，所述成型光学组件包括光学组件坯料，所述光学组件坯料是使用第一可流动材料直接插入模制到第一硬质涂层膜预成型件上的，其中所述光学组件坯料包括使用第二可流动材料插入模制到第二硬质涂层膜预成型件上的光学膜预成型件，其中所述多层光学膜预成型件包括由所述第一可流动材料和所述第二可流动材料封装的多层光学膜，进一步其中所述第一硬质涂层预成型件和所述第二硬质涂层预成型件各自包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化包含以下的可固化硬质涂层组合物形成：
a)70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物
i.基于组分a)至d)的总重量计，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.5的平均(甲基)丙烯酸酯官能度；
b)基于组分a)至d)的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，任选地其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯；
c)任选的基于组分a)至d)的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯；
d)任选的有效量的至少一种光引发剂；
e)任选的多个无机纳米粒子以及
f)任选地，至少一种溶剂。
O.根据实施方案N所述的成型光学组件，其中所述多层光学膜包括主要通过光学干涉反射或透射光的多个交替的聚合物层，任选地其中所述成型光学组件还包括定位在所述成型光学组件的外围边缘上的保持环。
P.根据实施方案N或O所述的成型光学组件，其中所述光学组件坯料的熔融温度基本上大于所述多层光学膜的玻璃化转变温度，任选地其中所述光学组件坯料的熔融温度比所述多层光学膜的玻璃化转变温度大至少约50℃。
Q.根据实施方案N、O或P中任一项所述的成型光学组件，其中满足以下条件中的至少一个条件：组分iv)存在于所述可固化硬质涂层组合物中；组分v)存在于所述可固化硬质涂层组合物中；或组分vi)存在于所述可固化硬质涂层组合物中。
R.根据实施方案N、O、P或Q中任一项所述的成型光学组件，其中组分(i)的所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包含异氰脲酸酯环或缩二脲基团中的至少一者，任选地其中组分(ii)的所述(甲基)丙烯酸酯单体包含1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯或烷氧基化的(甲基)丙烯酸四氢糠酯中的至少一者。
S.根据实施方案N、O、P、Q或R中任一项所述的成型光学组件，其中所述第一(共)聚合物基底、所述第二(共)聚合物基底、所述第一可流动材料和所述第二可流动材料中的一者或多者包含一种或多种聚碳酸酯树脂，任选地其中适用以下条件中的至少一个条件：(i)所述第一可流动材料与所述第二可流动材料具有相同的组成；(ii)所述第一(共)聚合物基底与所述第二(共)聚合物基底具有相同的组成。
T.根据实施方案N、O、P、Q、R或S中任一项所述的成型光学组件，其中所述多层光学膜是反射偏振膜，并且所述成型光学组件是具有3mm或更小的最大厚度和65毫米至68毫米的曲率半径的透镜，任选地其中所述透镜通过MIL-PRF31013，条款3.5.1.1，用于根据美国军事战斗眼睛保护标准的眼镜框架的弹道冲击保护。
附图说明
结合附图考虑到以下对本公开的各种实施方案的详细说明可以更全面地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的示例性实施方案的可用于形成包括封装的多层光学膜的光学组件的示例性膜预成型件的示意性剖视图。
图2是根据本公开的示例性实施方案的适用于封装在光学组件内的示例性多层光学膜的示意性剖视图。
图3A是根据本公开的示例性实施方案的包括可用于生产具有封装的多层光学膜的光学组件的多层光学膜的示例性光学组件坯料的示意性剖视图。
图3B是根据本公开的示例性实施方案的包括封装的多层光学膜的示例性光学组件的示意性剖视图。
图4A至图4E示出了根据本公开的示例性实施方案的包括封装的多层光学膜的示例性光学组件的注射插入成型的示例性过程。
图5A至图5D是示出根据本公开的示例性实施方案的光学组件的示例性实施方案的透视图，该光学组件包括封装的多层光学膜并且具有适于便于安装在眼镜中的边缘凸缘。
图6A至图6B是根据本公开的示例性实施方案的包括封装的多层光学膜并且具有边缘保持环的光学组件的透视图。
图7示出了根据本公开的另一示例性实施方案的包括封装的多层光学膜并且具有边缘保持环的替代光学组件的透视图。
图8示出了根据本公开的另一替代示例性实施方案的包括封装的多层光学膜并且具有边缘保持环的光学组件的另一变型的透视图。
图9示出了根据本公开的另外的示例性实施方案的包括封装的多层光学膜并且具有边缘保持环的光学组件的透视图。
图10A至图10B示出了根据本公开的替代示例性实施方案的包括封装的多层光学膜并且具有呈镜圈形式的边缘保持环的光学组件的透视图。
在附图中，相似的附图标号指示相似的元件。虽然可不按比例绘制的上面标识的附图阐述了本公开的各种实施方案，但还可想到如在具体实施方式中所提到的其它实施方案。在所有情况下，本公开以示例性实施方案的表示的方式而非通过表述限制来描述当前所公开的公开内容。应当理解，本领域的技术人员可想出许多其他修改和实施方案，这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。
具体实施方式
对于以下定义术语的术语表，除非在权利要求书或说明书中的别处提供不同的定义，否则整个申请应以这些定义为准。
术语表
在整个说明书和权利要求书中使用某些术语，虽然大部分为人们所熟知，但仍可需要作出一些解释。应当理解：
特别参考多层光学膜的术语“封装”意味着多层光学膜被一种或多种周围材料完全包围，所述周围材料用于保护多层光学膜免受刮擦、磨损或其他损坏。
术语“一种(共)聚合物”或“多种(共)聚合物”包括均聚物和共聚物，以及(例如通过共挤出或通过包括例如酯交换反应在内的反应)可在可混溶的共混物中形成的均聚物和共聚物。术语“共聚物”包括无规共聚物、嵌段共聚物和星形(例如，树枝状)共聚物。
关于单体、低聚物的术语“(甲基)丙烯酰基”或“(甲基)丙烯酸酯”或意指作为醇与丙烯酸或甲基丙烯酸的反应产物形成的乙烯基官能烷基酯。
短语“平均(甲基)丙烯酸酯官能度”是指每分子的(甲基)丙烯酸酯基团的平均数量。
短语“氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物”意指具有至少一个(优选地至少2、3、4或更多个)氨基甲酸酯基团(即，-NHC(＝O)O-)和至少一个(甲基)丙烯酰基基团的化合物。
术语“阴模插入件”是指以下模具插入件，其在模具插入件的用于形成期望模塑部件形状(即，不含毛边)的区域中内凹。
术语“阳模插入件”是指以下模具插入件，其在模具插入件的用于形成期望模塑部件形状(即，不含毛边)的区域中外凸。
关于特定层的术语“邻接”意指在某一位置与另一层接合或附接到另一层，在该位置处，两个层彼此紧挨(即，相邻)并直接接触，或彼此邻接但不直接接触(即，在两个层之间插入一个或多个附加层)。
通过所公开的涂覆制品中的各种元件的位置使用取向术语诸如“在...顶上”、“在……上”、“在……之上”“覆盖”、“最上方”、“在...下面”等，我们指元件相对于水平设置的、面向上方的基底的相对位置。然而，除非另外指明，否则本发明并非旨在基底或制品在制造期间或在制造后应具有任何特定的空间取向。
通过使用术语“外覆”来描述层相对于本公开的制品的基底或其它元件的位置，我们将该层称为在基底或其它元件的顶上，但未必与基底或其它元件邻接。
通过使用术语“由……分离”来描述层相对于其它层的位置，我们将该层称为被定位在两个其它层之间，但未必与任一层邻接或相邻。
关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指该数值或特性或特征的+/-5％，但明确地包括确切的数值。例如，“约”1Pa-sec的粘度是指从0.95Pa-sec至1.05Pa-sec的粘度，但也明确地包括刚好1Pa-sec的粘度。类似地，“基本上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状，其中每条侧棱的长度为任何其它侧棱的长度的95％至105％，但也包括其中每条侧棱刚好具有相同长度的几何形状。
关于特性或特征的术语“基本上”是指该特性或特征表现出的程度大于该特性或特征的相对面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基底是指与不透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基底。因此，透射多于50％的入射在其表面上的可见光的基底是基本上透明的，但透射50％或更少的入射在其表面上的可见光的基底不是基本上透明的。
如本说明书和所附实施方案中所用，除非内容清楚指示其它含义，否则单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括多个指代物。因此，例如，提及包含“一种化合物”的细纤维包括两种或更多种化合物的混合物。如本说明书和所附实施方案中所用的，除非所述内容明确地另有规定，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用。
如本说明书中所用的，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。
除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，每个数值参数应至少根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释。
按照定义，组合物中的所有成分总和的总的重量百分比等于100重量％。
现在将描述本公开的各种示例性实施方案。在不脱离本公开实质和范围的情况下，可对本公开的示例性实施方案进行各种修改和更改。因此，应当理解，本公开的实施方案并不限于以下描述的示例性实施方案，而应受权利要求书及其任何等同物中示出的限制因素控制。
存在期望将光学膜设置在光学组件上或中的各种应用。例如，显示器可以利用偏振分束器(PBS)，其中光学膜设置在棱镜的斜边上。光学膜可以是主要通过光学干涉来反射或透射光的多层聚合物光学膜。作为另一示例，显示系统可以利用折叠光学系统，该折叠光学系统包括部分反射器和反射偏振器，该部分反射器和反射偏振器彼此相邻并且彼此间隔开地设置，例如如美国专利9,557,568(Ouderkirk等人)所述的。在一些情况下，期望将反射偏振器设置在透镜的主表面上。
因此，在示例性实施方案中，本公开提供了一种包括封装的多层光学膜的成型光学组件。光学组件坯料是使用第一可流动材料直接插入模制到第一硬质涂层膜预成型件上的，其中所述光学组件坯料包括使用第二可流动材料插入模制到第二硬质涂层膜预成型件上的多层光学膜预成型件。
多层光学膜预成型件包括由第一可流动材料和第二可流动材料封装的多层光学膜。优选地，成型光学组件具有3mm、2.9mm、2.8mm、2.7mm、2.6mm、2.5mm或更小的最大厚度；以及。优选地，第一可流动材料和/或第二可流动材料包括一种或多种聚碳酸酯树脂。优选地，第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件各自包括由一种或多种聚碳酸酯树脂构成的(共聚)基底。
第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件各自包括具有两个相背的主表面和在相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的(共)聚合物基底，优选为聚碳酸酯基底。
至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化包含以下的可固化硬质涂层组合物来形成：(a)基于组分(a)至(d)的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.5的平均(甲基)丙烯酸酯官能度；(b)基于组分a)至d)的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，任选地其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯；(c)任选的基于组分(a)至(d)的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯；(d)任选的有效量的至少一种光引发剂；(e)任选的多个无机纳米粒子以及(f)任选地，至少一种溶剂。
在一些目前优选的实施方案中，光学组件是注射成型的，使得在MOF、第一硬质涂层膜和第二硬质涂层膜以及用于形成光学组件的第一可流动材料和第二可流动材料之间形成扩散结合。在一些实施方案中，扩散结合比光学膜中的相邻层之间的层间结合强。在一些实施方案中，由插入成型工艺产生的光学组件具有小于10nm的光学双折射，并且在一些实施方案中，光学双折射沿一个方向比沿正交方向的变化更大。
本公开的示例性实施方案提供了一种成型光学组件，该成型光学组件包括光学组件坯料，该光学组件坯料是使用第一可流动材料直接插入模制到第一硬质涂层膜预成型件上的，其中该光学组件坯料包括使用第二可流动材料插入模制到第二硬质涂层膜预成型件上的多层光学膜预成型件。多层光学膜预成型件包括由第一可流动材料和第二可流动材料以及第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件封装的多层光学膜。
可流动材料
第一可流动材料和第二可流动材料用于注射成型工艺中以封装多层光学膜。优选地，第一可流动材料和/或第二可流动材料包括一种或多种(共)聚合物。合适的(共)聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环状烯烃和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
优选地，第一可流动材料和/或第二可流动材料包括一种或多种聚碳酸酯树脂。合适的聚碳酸酯树脂可商购获得并且为本领域的技术人员已知的。目前优选的聚碳酸酯树脂由科思创公司(Covestro LLC)(宾夕法尼亚州匹兹堡(Pittsburgh,PA))以商品名“Makrolon”销售。一种目前优选的聚碳酸酯树脂是Makrolon 3107。
第一可流动材料和第二可流动材料可以是相同的树脂组合物或不同的树脂组合物。目前优选使用用于第一可流动材料和第二可流动材料的相同树脂组合物。
膜预成型件
可以有利地使用成型膜预成型件来有利地制备根据本公开的示例性实施方案的光学组件。现在转向附图，图1是根据本公开的示例性实施方案的可用于形成包括封装的多层光学膜的光学组件的示例性膜预成型件100的示意性剖视图。示例性成型膜预成型件100包括覆盖下主表面125的上主表面120。成型膜预成型件100具有曲率半径130和最大深度140。
上主表面120在热成形期间抵靠阴模表面设置，并且因此设置在成型膜预成型件100的凸形表面上。
可以使用阴模通过热成形来制备成型膜预成型件100。成型预成型件100可以包括聚碳酸酯膜和/或MOF。热成形是一种制造工艺，塑料膜由此加热到柔韧的成形温度，在模具(也是模具插入件或模具块)中形成至特定形状，并且接受修整以产生可用产品。在实施过程中，将具有期望的模具形状的模具安装到热成形设备。合适的热成形设备购自美国Hy-Tech成形系统公司(Hy-Tech Forming Systems USA,Inc.)(亚利桑那州凤凰城(Phoenix,AZ))。热成形设备优选地具有上台板和下台板，所述上台板和下台板中的每一者弯曲以匹配所需光学组件的曲率形状。
根据本公开的各种实施方案，使用具有凹形模具表面的阴模。将耐磨多层光学膜加热到准许膜被拉伸到模具之中的足够高的温度，并且冷却到成品形状。所述热成形的简化版本为真空成形。合适的热成形技术是本领域技术人员熟知的。
阴模由在模具块中形成的一个或多个凹腔组成。这是最常见的模具形式，因为其易于跨无阻挡的模具面夹持加热的片材。所得产品具有明确限定的阳形式和不精确的阴形式。阴模的简单性常常超过产品的美观要求，使得常见的是看见包装产品诸如嵌套式盒衬里，其中凹进的展示面是不精确的第二表面。
阴模具有在58毫米至76毫米(mm)范围内、在一些实施方案中在65mm至68mm范围内、并且在一些优选的实施方案中在66mm至67mm范围内的至少一个曲率半径(例如，球形曲率半径、圆柱形曲率半径或复曲面曲率半径)。此外，具有前述曲率半径的区域具有13mm至20mm、在一些实施方案中15mm至20mm、或甚至18mm至19mm的最大深度。
通常，横截面将平行于模具的厚度尺寸，但是这不是必需的。在一些实施方案中，球形曲率半径是优选的。
在热成形中通常有利的是，就在使受热片材在模具中成形之前对其进行预拉伸。这有两个主要原因。首先，特别是当将简单的真空成形与固相成形组合时，可用力可能不足以有效地拉伸并形成片材。第二个原因是，一些形状(例如纵横比相对较高的杯形或盒形)在未预拉伸而成形时会引起壁厚的过度变化。之所以出现这种情况，是因为片材首先触及模具腔体的边缘和侧壁上，并且然后可能触及基座的中心。冷却和摩擦的组合机制倾向于将片材锚定在这些位置中，使得完成成形所需的所有剩余变形由片材面积的小比例贡献。在这种情况下，补救措施可以是以与模具形式的几何形状相关的方式进行选择性预拉伸。
选择性预拉伸借助于特殊形状的塞子来实现，该塞子被机械地推进到受热的片材中，从而以抵消模具几何形状所引起的变薄倾向的方式产生局部拉伸。该技术通常称为塞子辅助。塞子形状对壁厚变化发挥相当大的影响。塞子设计既是一门艺术，也是一门科学。钝头塞子倾向于产生具有厚基座和较薄侧壁的制品。另一方面，锥形罐状塞子产生具有更厚和更坚固拐角的成形件。塞子设计必须针对每个单独的应用进行优化，但是一般规则是针对光滑的表面和混合的形状，而形状没有明显的过渡。受热的聚丙烯片材的摩擦系数相对高，因此塞子应当由低摩擦材料制成。常用选择是聚酰胺、PTFE或填充型环氧树脂。
当片材预拉伸需推广于整个片材上而不是局限于各个模具特征件的区域中时，可以通过局部真空或正气压来达到效果。在这两种情况下，均采用低压差和受控的流量使片材膨胀而不引起过度变薄或破裂。通过正气压进行预拉伸通常称为鼓泡。气压有时由活塞效应生成，该活塞效应通过将模具朝向片材推进而产生。这种预拉伸技术通常称为气滑。一些方法将塞子预拉伸技术和鼓泡预拉伸技术组合。
所有形式的预拉伸都趋于改变成形部件中的取向。当成形是在没有预拉伸的情况下进行时，取向在很大程度上取决于模具形式几何结构。显然，这种情况是复杂的，但单轴取向倾向于在产品侧壁中占主导地位，而双轴取向普遍存在于与原始片材的平面保持基本上平行的区域中。这些图案在加热后在片材中保留的任何残余取向上叠加。预拉伸在一定程度上改变图片。气胀工艺在片材上强加总体双轴取向，该片材随后通过成形工艺进行修改。另一方面，柱塞预拉伸趋于强调由成形产生的取向图案。
热塑性膜(例如，聚碳酸酯基底，MOF)上的硬质涂层可通过以下方式评估其热成形性：用具有8基镜片形状(66.25毫米的球形曲率半径和18.5毫米的最大深度)的阴模使硬质涂层热成形，并且确定硬质涂层从镜片形状的中心到镜片形状的边缘的开裂量。优选的实施方案在镜片形状的任何位置都未表现出开裂。如果镜片形状上的涂层开裂，则裂纹通常开始于中心。例如，如果裂纹开始于中心并延续在镜片形状的中心与边缘之间的距离的20％，则将开裂记录为从中心开裂20％。在镜片形状被热成形之后，当将这个镜片形状用于后续模塑操作时，一般不会进一步开裂。
多层光学膜
图2是根据本公开的示例性实施方案的适用于封装在光学组件内的示例性膜的示意性剖视图。图2示出了多层光学膜(MOF)250，其可以用于如图1所示的成型膜预成型件100中。MOF 250可以包括被非干涉层226b分开的干涉层的第一封包224-1和第二封包224-2。MOF 250还可以包括外部非干涉层226a和226c。MOF 250可以是一体化形成的。
光学膜250可以包括多个干涉层224以及非干涉层226a和226b。多个干涉层224包括交替的第一聚合物层221和第二聚合物层223。多个干涉层224主要通过光学干涉来反射或透射光。当干涉层的反射率和透射率可以通过光学干涉合理地描述或由于光学干涉而合理地精确建模时，干涉层可以被描述为主要通过光学干涉来反射或透射光。
例如，此类干涉层在美国专利5,882,774(Jonza等人)和美国专利6,609,795(Weber等人)中进行描述，并且可以通过将具有交替的聚合物层的熔体流共挤出，浇铸熔体流以形成流延膜，并且然后定向(对于镜膜是双轴的，对于反射偏振膜是基本上单轴的)流延膜以产生双折射层(例如，干涉层中的每个其他层可以是双折射的，而每个其他层保持基本上各向同性)来制备，如本领域已知的。
当相邻的成对的具有不同折射率的干涉层具有光波长的1/2的组合光学厚度(折射率乘以物理厚度)时，相邻的成对干涉层反射光。干涉层通常具有小于约200纳米的物理厚度。非干涉层具有过大的光学厚度以有助于通过干涉反射可见光。
通常，非干涉层的物理厚度为至少1微米、或为预定波长的至少3倍、或为预定范围内的最大波长的至少3倍。在一些实施方案中，包括多于一个非干涉层。在一些实施方案中，至少一个非干涉层(在所示实施方案中为非干涉层226a和226b)与多个干涉层224一体形成，并且不主要通过光学干涉来反射或透射光。
第一封包224-1和第二封包224-2可以使用重叠的厚度范围，如于2017年3月6日提交以及标题为“高对比度光学膜和包括其的装置(High Contrast Optical Film andDevices Including the Same)”的美国临时专利申请62/467712中所述的，以例如提供一种具有高对比度(通过态透射率与阻挡态透射率的比率)的反射偏振器或具有低渗漏的镜。
在一些实施方案中，利用具有重叠的厚度范围的包的反射偏振器具有例如至少99％、或至少99.5％、或至少99.8％的阻挡态反射率。在一些实施方案中，MOF 250对于具有预定波长和相同第一偏振态的垂直入射光具有大于约80％的反射率。在一些实施方案中，即使在将包括MOF 250的MOF 250热成形为弯曲形状以形成预成型件100，或者将包括MOF250或本公开的其他光学膜的光学组件模塑之后，MOF 250仍表现出高反射率。
例如，在一些实施方案中，占光学膜的总面积的至少约80％、或至少约90％、或全部的每个位置对于具有相同预定波长和相同第一偏振态的垂直入射光具有大于约80％或大于约90％的反射率。
即使在形成MOF 250并将光学组件模塑到光学膜上之后，其也可以表现出低渗漏。例如，在一些实施方案中，占光学膜的总面积的至少约80％、或至少约90％、或全部的每个位置对于具有相同预定波长和相同第一偏振态的垂直入射光具有小于约5％、或小于约2％、或小于约1％、或小于约0.6％、或小于约0.5％的透射率。
在一些实施方案中，MOF 250是反射偏振器，该反射偏振器基本上反射具有预定波长和阻挡偏振态的垂直入射光并且基本上透射具有预定波长和正交通过偏振态的垂直入射光。在一些实施方案中，占反射偏振器的总面积的至少约80％、或至少约90％、或全部的每个位置对于具有预定波长和阻挡偏振态的垂直入射光具有小于约5％、或小于约2％、或小于约1％、或小于约0.6％、或小于约0.5％的透射率。
红外反射多层光学膜为人们所熟知，并且可以根据已知方法制备或可购自商业供应商，诸如例如明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)。
多层光学膜(包括反射偏振器和镜子)例如像在以下各项中所描述可通过共挤出具有不同折射率的交替聚合物层来制备：美国专利5,882,774(Jonza等人)；6,045,894(Jonza等人)；6,368,699(Gilbert等人)；6,531,230(Weber等人)；6,667,095(Wheatley等人)；6783349(Neavin等人)；7,271,951B2(Weber等人)；7,632,568(Padiyath等人)；以及7,652,736(Padiyath等人)；7,952,805(McGurran等人)；和PCT公开WO 95/17303(Ouderkirk等人)和WO 99/39224(Ouderkirk等人)。在一些实施方案中，MOF对范围为400nm至700nm(可见光反射)或700nm至至少1500nm(红外光反射)，并且更优选700nm至2500nm(红外光反射)的波长具有至少30％、40％、50％、60％、70％、80％或甚至至少90％的反射性，但是这不是必需的。
具有可固化硬质涂层组合物的硬质涂层膜
第一硬质涂层膜和第二硬质涂层膜各自包括具有两个相背的主表面和在相背的表面中的至少一个上表面的至少部分固化的硬质涂层的(共)聚合物基底。优选地，第一硬质涂层膜和第二硬质涂层膜各自包括(共)聚合物基底，该(共)聚合物基底包含一种或多种聚碳酸酯树脂。
第一硬质涂层膜基底和第二硬质涂层膜基底各自具有两个相背的主表面和在相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层。至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化包含以下的可固化硬质涂层组合物来形成：(a)基于组分(a)至(d)的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.5的平均(甲基)丙烯酸酯官能度；(b)基于组分a)至d)的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，优选地其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯；(c)任选的基于组分(a)至(d)的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯；(d)任选的有效量的至少一种光引发剂；(e)任选的多个无机纳米粒子以及(f)任选地，至少一种溶剂。
此类可固化组合物被进一步描述在于2016年12月16日提交的题为“红外反射光学透明组件及其制备方法(Infrared-Reflecting Optically Transparent Assembly andMethod of Making the Same)”的美国临时专利申请62/549082中，并且在不与本说明书矛盾的程度上据此以引用方式并入本文。可以将组合物涂覆到光学膜上，并且然后在将光学膜形成(例如热成形)为期望形状之前固化。
如果存在溶剂，则任选地(但通常)至少部分地干燥涂覆的可固化组合物以提供至少部分干燥的可固化组合物。然后将可固化组合物或至少部分地干燥的可固化组合物至少部分地固化以提供成形的耐磨多层光学膜。
氨基甲酸酯(甲基丙烯酸酯)化合物
基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯单体、任选的有机硅(甲基)丙烯酸酯和任选的光引发剂的总重量计，可固化硬质涂层组合物包含70重量％至96重量％，更优选75重量％至90重量％，或甚至80重量％至85重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，该氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有1至9.5、2至9.5、2至6或甚至2至4.8的平均(甲基)丙烯酸酯官能度。
氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物有助于固化组合物的贴合性和柔性，并且因此有助于其用于热成形的适用性。具有2至9的平均(甲基)丙烯酸酯官能度的示例性氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物购自商业来源，并且/或者可以根据下文进一步描述的已知方法制备。在一些实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至4.3、2.3至4.3、或甚至2.5至4.1的平均(甲基)丙烯酸酯官能度。
氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物可以是纯化合物或纯化合物的混合物。在一些情况下，可将具有较高和较低平均(甲基)丙烯酸酯官能度的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物组合以实现2至4.8或另一期望值的平均(甲基)丙烯酸酯官能度。
在一些实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包含六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的缩二脲加合物或者HDI的异氰脲酸酯加合物与丙烯酸羟乙酯或者丙烯酸羟乙酯和季戊四醇三丙烯酸酯的组合的反应产物，该反应产物具有3.5至4.8的平均(甲基)丙烯酸酯官能度。
在一些实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包含六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的缩二脲加合物或者HDI的异氰脲酸酯加合物与丙烯酸羟乙酯或者丙烯酸羟乙酯和季戊四醇三丙烯酸酯的组合的反应产物，该反应产物具有3.5至4.8的平均(甲基)丙烯酸酯官能度，以及1100g/摩尔至1300g/摩尔的分子量。
在一些实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包含六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的缩二脲加合物或者HDI的异氰脲酸酯加合物与丙烯酸羟乙酯或者丙烯酸羟乙酯和季戊四醇三丙烯酸酯的组合的反应产物，该反应产物具有3.5至4.8的平均(甲基)丙烯酸酯官能度，1100g/摩尔至1300g/摩尔的分子量，以及307g/当量至275g/当量的丙烯酸酯当量重量。
具有3至9的平均(甲基)丙烯酸酯官能度的示例性氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物购自商业来源，并且/或者可以根据已知方法制备。可商购获得的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包括EBECRYL 264脂族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 265脂族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 1258脂族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 4100脂族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 4101脂族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 8412脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯(三官能)、EBECRYL 4654脂族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 4666脂族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 4738脂族脲基甲酸酯氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 4740脂族脲基甲酸酯氨基甲酸酯三丙烯酸酯、EBECRYL 8405脂族氨基甲酸酯四丙烯酸酯、EBECRYL8604脂族氨基甲酸酯四丙烯酸酯、EBECRYL 4500芳族氨基甲酸酯四丙烯酸酯、EBECRYL4501芳族氨基甲酸酯四丙烯酸酯、EBECRYL 4200脂族氨基甲酸酯四丙烯酸酯、EBECRYL 4201脂族氨基甲酸酯四丙烯酸酯、EBECRYL 8702脂族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 220芳族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 221芳族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 2221芳族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 2221芳族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 5129脂族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 1290脂族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 1291脂族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 8301-R脂族氨基甲酸酯六丙烯酸酯、EBECRYL 8602脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯(非官能)，全部来自比利时布鲁塞尔的湛新公司(Allnex,Brussells,Belgium)；以及来自宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer Co.,Exton,Pennsylvania)的CN929三官能氨基甲酸酯丙烯酸酯和CN9006脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯(六官能)。
在一些实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物可通过使聚异氰酸酯化合物与羟基官能(甲基)丙烯酸酯化合物反应来合成。多种聚异氰酸酯可用于制备氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物。如本文所用，术语“聚异氰酸酯”意指在单个分子中具有两个或更多个反应性异氰酸酯(-NCO)基团的任何有机化合物，诸如例如二异氰酸酯、三异氰酸酯、四异氰酸酯以及它们的混合物。为了改善的耐风化性和减少的黄化，本文采用的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物优选地为脂族的，并且因此衍生自脂族聚异氰酸酯。
在一些优选的实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物优选为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的反应产物，诸如作为“DESMODUR H”购自宾夕法尼亚州匹兹堡的科思创有限责任公司(Covestro LLC,Pittsburgh,Pennsylvania)的那些，或其衍生物。这些衍生物包括例如包含缩二脲基团的聚异氰酸酯，诸如可以商品名DESMODUR N-100购自科思创有限责任公司的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的缩二脲加合物；包含一个或多个异氰脲酸酯环的聚异氰酸酯，
诸如可以商品名DESMODUR N-3300购自科思创有限责任公司的那些；以及包含氨基甲酸酯基团、脲二酮基团、碳二亚胺基团和/或脲基甲酸酯基团的聚异氰酸酯。另一种可用的衍生物为可以商品名DESMODUR N-3800购自科思创有限责任公司的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体。这些衍生物是优选的，因为它们是聚合物型的、表现出非常低的蒸气压并且基本上不含异氰酸酯单体。
在一些实施方案中，氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物是具有至少10重量％、至少15重量％、或甚至至少20重量％的-NCO(即，异氰酸酯基团)含量的聚异氰酸酯，诸如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)衍生物的反应产物。在一些情况下，可使HDI或其它聚异氰酸酯与羟基官能(甲基)丙烯酸酯化合物和多元醇发生反应。聚异氰酸酯的-NCO含量优选地不大于50重量％。在一些实施方案中，聚异氰酸酯通常具有至少80、100、120、140、160、180或甚至200克/-NCO基团的当量。当量通常不大于500、450或400克/-NCO基团，并且在一些实施方案中不大于350、300或250克/-NCO基团，但是这不是必需的。
当使用包含环状基团的脂族聚异氰酸酯，诸如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)衍生物时，所得的固化组合物可具有较低的柔性(例如，具有较差的热成形性)和较差的耐磨性。
聚异氰酸酯与具有式HOQ(A)p的羟基官能丙烯酸酯化合物发生反应；其中Q为二价有机连接基团，A为(甲基)丙烯酰官能团-XC(＝O)C(R2)＝CH2，其中X为O、S或NR，其中R为H或C1-C4烷基，R2为具有1至4个碳原子或H的低级烷基；并且p为1至6。-OH基团与异氰酸酯基团发生反应，从而形成氨基甲酸酯键。
在一些实施方案中，多异氰酸酯可与二醇丙烯酸酯发生反应，诸如由化学式HOQ(A)Q1Q(A)OH表示的化合物，其中Q1为二价连接基团，并且A为如前所述的(甲基)丙烯酰基官能团。代表性化合物包括乙内酰脲六丙烯酸酯(HHA)(例如，参见美国专利4,262,072(Wendling等人)的实施例1)，以及H2CH＝C(CH3)C(＝O)OCH2CH(OH)CH2O(CH2)4OCH2CH(OH)CH2OC(＝O)C(CH3)＝CH2。
Q和Q1独立地为直链或支链或含环的连接基团。Q可例如包含共价键、亚烷基、亚芳基、亚芳烷基、或亚烷芳基。Q可任选地包括杂原子，诸如O、N和S以及它们的组合物。Q也可任选地包括含有杂原子的官能团，诸如羰基或磺酰基以及它们的组合物。在一个实施方案中，用于制备氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物的羟基官能丙烯酸酯化合物诸如在丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯和以商品名SR-495购自沙多玛公司的单丙烯酸己内酯的情况下是单官能的。在这个实施方案中，p为1。
在另一个实施方案中，用于制备氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物的羟基官能丙烯酸酯化合物诸如在二甲基丙烯酸甘油酯、1-(丙烯酰氧基)-3-(甲基丙烯酰氧基)-2-丙醇、季戊四醇三丙烯酸酯的情况下是多官能的。在这个实施方案中，p为至少2、至少3、至少4、至少5或至少6。
在一些实施方案中，在制备氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物时，仅利用单官能的羟基官能丙烯酸酯化合物。在其它实施方案中，在制备氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物时，利用单官能和多官能的羟基官能丙烯酸酯化合物的组合。在一些实施方案中，单官能的羟基官能丙烯酸酯化合物与多官能的羟基官能丙烯酸酯化合物的重量比的范围为0.5:1至1:0.5。当氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物仅由多官能的羟基官能丙烯酸酯化合物制备时，在一些实施方案中，所得的固化组合物可具有较低的柔性。
在一些实施方案中，可以使聚异氰酸酯上的异氰酸酯基团中的一些与多元醇反应，该多元醇诸如例如为以商品名Polyol 4800购自瑞典的Perstorp Holding AB(Perstorp Holding AB,Sweden)的烷氧基化多元醇。此类多元醇可具有500mg KOH/g至1000mg KOH/g的羟基值和在至少200g/摩尔或250g/摩尔至多500g/摩尔范围内的分子量。
在一些实施方案中，聚异氰酸酯上的异氰酸酯基团中的一些可与多元醇，诸如1,6-己二醇反应。
对用于使聚异氰酸酯与(甲基)丙烯酸酯化的醇发生反应的反应条件的选择、以及对催化剂(如果有的话)的选择对于本领域技术人员而言将是显而易见的。其它示例可见于本文以下的实施例部分。
按以下方式计算平均(甲基)丙烯酸酯官能度。首先计算每种化合物的添加的丙烯酸酯的官能度。例如，组合物可以包含1.0当量的DESN100(DESMODUR N100缩二脲基六亚甲基二异氰酸酯低聚物，100％固体，22.0重量％NCO，191g/当量，购自宾夕法尼亚州匹兹堡的科思创公司(Covestro LLC,Pittsburgh,Pennsylvania))、0.25当量的HEA(丙烯酸2-羟乙酯，购自马萨诸塞州图克斯伯里的阿法埃莎公司(Alfa Aesar,Tewksbury,Massachusetts))和0.75当量的PET3A(季戊四醇三丙烯酸酯，以商品名SR444C购自宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer Co.,Exton,Pennsylvania))。这意指化合物是以下各项的反应产物：1当量的异氰酸酯基团(以商品名DESN100)和0.25羟基当量的丙烯酸羟乙酯以及0.75羟基当量的PET3A。HEA的每个羟基基团具有1个丙烯酸酯基团，并且PET3A的每个羟基基团具有3个丙烯酸酯基团。这种化合物的添加的丙烯酸酯的官能度则为(0.25*1)+(0.75*3)或2.5。通过将每种化合物的添加的丙烯酸酯的官能度乘以聚异氰酸酯的平均官能度得到平均(甲基)丙烯酸酯官能度。根据科思创公司(Covestro)，DESN100的平均官能度为3.6，因此化合物的平均(甲基)丙烯酸酯官能度为2.5*3.6或9。其它针对DESN3300、DESN3800和DESZ4470BA估计的聚异氰酸酯的平均官能度分别为3.5、3.0和3.3。
在一些实施方案中，可以使聚异氰酸酯上的异氰酸酯基团中的一些与多元醇反应，该多元醇诸如例如为以商品名Polyol 4800购自瑞典的Perstorp Holding AB(Perstorp Holding AB,Sweden)的烷氧基化多元醇。此类多元醇可具有500mg KOH/g至1000mg KOH/g的羟基值和在至少200g/摩尔或250g/摩尔至多500g/摩尔范围内的分子量。
在一些实施方案中，聚异氰酸酯上的异氰酸酯基团中的一些可与多元醇，诸如1,6-己二醇反应。
对用于使聚异氰酸酯与(甲基)丙烯酸酯化醇反应的反应条件的选择、以及对催化剂(如果有的话)的选择对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
(甲基)丙烯酸酯单体
基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯单体、任选的有机硅(甲基)丙烯酸酯和任选的光引发剂的总重量计，可固化硬质涂层组合物包含2重量％至20重量％、2.5重量％至15重量％或甚至3重量％至12.5重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，该(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度。优选地，(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物和/或有机硅(甲基)丙烯酸酯化合物。
可用的(甲基)丙烯酸酯单体(其优选地为非氨基甲酸酯，并且优选地为非有机硅，但是这不是必需的)具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度。例如，这些单体可用作稀释剂或溶剂，用作降粘剂，在固化时用作粘结剂，并且用作交联剂。可用的(甲基)丙烯酸酯的示例包括单(甲基)丙烯酸酯诸如(甲基)丙烯酸辛酯、壬基酚乙氧基化(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、羟基官能己内酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟基异丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、(甲基)丙烯酸羟基异丁酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯和以上(甲基)丙烯酸酯单体的烷氧基化型式，诸如烷氧基化的(甲基)丙烯酸四氢糠酯以及它们的组合。在一些实施方案中，(甲基)丙烯酸四氢糠酯是优选的；二(甲基)丙烯酸酯，诸如1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯二(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、以上二(甲基)丙烯酸酯的烷氧基化型式以及它们的组合。在这些当中，在一些实施方案中，1,6-己二醇二丙烯酸酯是优选的。具有1或2的官能度的(甲基)丙烯酸酯单体(例如，如上所列)广泛地可商购获得。
任选的有机硅(甲基)丙烯酸酯
任选地，基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯单体、任选的有机硅(甲基)丙烯酸酯和任选的光引发剂的总重量计，可固化硬质涂层组合物包含0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯。
示例性的可用的有机硅(甲基)丙烯酸酯包括单和多官能有机硅(甲基)丙烯酸酯。在这些当中，有机硅聚(甲基)丙烯酸酯是优选的，因为通常降低了固化之后未结合的有机硅(甲基)丙烯酸酯的可能性。示例性有机硅(甲基)丙烯酸酯包括来自湛新公司(Allnex)的EBECRYL 350有机硅二丙烯酸酯和EBECRYL 1360有机硅六丙烯酸酯、来自沙多玛公司(Sartomer Co.)的CN9800脂族有机硅丙烯酸酯和CN990硅化氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物以及来自新泽西州帕西帕尼的赢创工业公司(Evonik Industries,Parsippany,New Jersey)的TEGO RAD 2100、TEGO RAD 2250和TEGO RAD 2500有机硅聚醚丙烯酸酯。
任选的光引发剂
可固化组合物可任选地但优选地还包含有效量的至少一种光引发剂。所谓术语“有效量”意指量至少足以引起可固化组合物在环境条件下的固化的量。通常，光引发剂的有效量占总可固化组合物的小于10重量％，更通常小于7重量％，并且更通常小于3重量％。将认识到，即使留有可聚合的(甲基)丙烯酸酯基团，固化也可以是完全的。
示例性光引发剂包括α-裂解光引发剂，诸如苯偶姻及其衍生物，诸如α-甲基苯偶姻；α-苯基苯偶姻；α-烯丙基苯偶姻；α-苄基苯偶姻；苯偶姻醚，诸如苯偶酰二甲基缩酮(以商品名IRGACURE 651购自纽约塔里敦的汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,New York))、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻正丁基醚；苯乙酮及其衍生物，诸如2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(以商品名DAROCUR1173购自汽巴精化公司(CibaSpecialty Chemicals))和1-羟基环己基苯基酮(以商品名IRGACURE 184购自汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals))；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(以商品名IRGACURE 907购自汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals))；2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(以商品名IRGACURE 369购自汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals))；钛络合物，诸如双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)双[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(以商品名CGI 784DC购自汽巴精化公司(Ciba SpecialtyChemicals))；以及单和双酰基膦(以商品名IRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE1850和DAROCUR 4265购自汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals))。一种可用的光引发剂即双官能α羟基酮以商品名ESACURE ONE购自意大利阿尔比扎泰的宁柏迪公司(Lamberti S.p.A,Albizzate,Italy)。
如果利用酰基膦或酰基膦氧化物光引发剂，则通常将其与在光化辐射的一个或多个波长下具有高消光系数的光引发剂(例如，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)组合。此类组合通常有利于表面固化，同时保持低含量的昂贵光引发剂。
其它可用的光引发剂包括：蒽醌(例如，蒽醌、2-乙基蒽醌、1-氯蒽醌、1,4-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌)和二苯甲酮以及它们的衍生物(例如，苯氧基二苯甲酮、苯基二苯甲酮)。
任选的无机纳米粒子
在一些实施方案中，可固化组合物还包含多个纳米粒子。合适的纳米粒子包括金属氧化物纳米粒子，诸如二氧化硅(氧化硅)、氧化铝(alumina/aluminum oxide)、二氧化钛(氧化钛)、氧化锆(zirconia/zirconium oxide)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡、氧化镁等。金属纳米粒子，例如金、银、铂、铝、钛、锡等也可以是有用的。
基于可固化组合物的总重量计，α氧化铝金属氧化物纳米粒子目前是优选的，优选地量为0.2重量％至9重量％(更优选0.2重量％至3重量％)。
优选地，α氧化铝纳米粒子具有Dv50为0.05微米至1微米的粒度分布。在一些优选的实施方案中，α氧化铝纳米粒子具有Dv50为0.1微米至1微米、0.15微米至1微米、0.15至0.5微米、0.2微米至0.3微米的粒度分布。在一些优选的实施方案中，α氧化铝纳米粒子具有多峰分布。
α氧化铝纳米粒子包含α结晶形式的氧化铝，优选基本上由α结晶形式的氧化铝组成(例如，为至少99重量％)，或甚至由α结晶形式的氧化铝组成。在一些优选的实施方案中，α氧化铝纳米粒子具有Dv50大于或等于0.21微米、0.23微米、0.25微米、0.30微米、0.40微米或甚至0.50微米的粒度分布。
α氧化铝纳米粒子可通过例如使用球磨机或喷磨机研磨较大尺寸的α氧化铝来制备。如果使用球磨机，则研磨介质优选包含α氧化铝或甚至由α氧化铝组成，但也可使用其他研磨介质，诸如例如锆酸铝介质。
α氧化铝纳米粒子(其甚至可在具有Dv50为0.1微米至1微米的粒度分布的尺寸范围内)可易于从商业来源获得。供应商包括德克萨斯州休斯顿的美国纳米材料研究公司(USResearch Nanomaterials,Inc.,Houston,Texas)；印度孟买的思科研究实验室私人有限公司(Sisco Research Laboratories Pvt.Ltd.,Mumbai,India)；以及北卡罗来纳州夏洛特的Baikowski国际公司(Baikowski International Corp.,Charlotte,North Carolina)。
任选的溶剂
可固化组合物可以包含一种或多种任选的溶剂，通常为有机溶剂，但是也可以使用水/溶剂共混物。示例性任选的溶剂包括烃或卤代烃(例如，甲苯、环己烷、石油醚、低级醇(例如，甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇)、脂族酸的酯(例如，乙酸乙酯)、醚(例如，四氢呋喃)和酮(例如，丙酮和甲乙酮))。溶剂可单独或混合使用。本领域技术人员可容易地确定使用哪种溶剂及其量。
任选的添加剂
可固化组合物还可包含一种或多种任选的添加剂，诸如例如填料、增稠剂、增韧剂、颜料、纤维、增粘剂、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、消泡剂、染料、偶联剂、增塑剂和悬浮剂。
可通过包括例如以下的任何合适的技术将可固化组合物涂覆到硬质涂层膜或MOF的主表面上：喷涂、辊涂、凹面涂覆、狭缝式涂覆、刮刀涂覆、棒涂和浸涂。如果存在任选的溶剂，通常通过蒸发一些或全部溶剂(例如，使用鼓风烘箱或其他加热部件)将其至少部分干燥。
接着，至少部分地使任选地至少部分干燥的可固化组合物固化，优选完全固化，以提供成型耐磨多层光学膜。可使用热(如果可固化组合物包含热引发剂(例如，过氧化物引发剂)的话)、粒子辐射(例如，电子束)或光固化(例如，使用紫外线和/或可见波长的电磁辐射)来实现固化。用于此类固化技术的技术是本领域熟知的，并且在技术人员的能力范围内。
光学组件坯料
图3A是根据本公开的示例性实施方案的包括可用于生产具有封装的多层光学膜的光学组件的多层光学膜250、第一可流动材料254和具有至少部分固化的硬质涂层组合物的硬质涂层膜252的示例性光学组件坯料200'的示意性剖视图。图3A中示出了具有任选的环形透镜凸缘260’的光学组件坯料200'。
示例性膜预成型件100可以通过将膜预成型件100插入模具中并且使用可流动材料模塑膜预成型件100来插入成型以形成光学组件坯料200'，如由图4A至图4E中所示的示例性过程所示。插入成型可以是注射插入成型、压缩插入成型或一些其他形式的插入成型。
通常优选的是，形成光学组件110的材料在其接触光学叠堆120时是熔融的，使得该材料与MOF 250形成合适的结合而不包括任何附加的粘合剂层。在一些实施方案中，形成光学组件110的材料和形成MOF 250的最外表面的材料被选择成彼此相容，使得合适的扩散结合形成在MOF 250与光学组件110之间。
例如，在一些实施方案中，类似的聚合物或以其他方式相容的(例如，部分可混溶的)聚合物被用于形成光学组件110的材料和形成MOF250的面向光学组件110的最外表面的材料。例如，类似或相容的聚合物可以具有近似相等的熔点(例如，在50℃以内、或在30℃以内、或在20℃以内、或在10℃以内)。在一些实施方案中，光学叠堆120包括光学膜，该光学膜包括多个交替的聚合物层，并且光学膜与光学组件110的结合比光学膜中至少一对紧邻的层之间的层间结合强。
具有封装的MOF的光学组件
图3B是根据本公开的示例性实施方案的包括封装的多层光学膜250的示例性光学组件200的示意性剖视图。示例性光学组件200包括多层光学膜250、第一可流动材料254、具有至少部分固化的硬质涂层组合物的第一硬质涂层膜252、第二可流动材料258和具有至少部分固化的硬质涂层组合物的第二硬质涂层膜256。图3B中示出了具有任选的环形透镜凸缘260'的光学组件200。
如本文所用，术语“一体化形成”意指光学组件的元件是一起制造的，而不是分开地制造并且随后进行结合。一体化形成包括制造第一元件，紧接着在该第一元件上制造第二元件。
包括多个层的光学膜(例如，反射偏振器)是一体化形成的，前提是所述层是一起制造的(例如，组合为熔体流并且随后浇铸到冷却辊上以形成具有所述层中的每一者的流延膜，并且随后对流延膜定向)，而不是分开地制造并且随后进行结合。不与一体形成的多层光学膜成一体的附加层意味着该附加层不是与多层光学膜一体形成的。例如，该附加层可单独地形成，并且随后被粘附(例如，使用光学透明的粘合剂进行层叠)至多层光学膜。
在一些实施方案中，MOF 250设置在光学组件200中，使得MOF在两个相互正交的方向(例如，x方向和y方向)中的每一个方向上具有在约6mm至约1000mm范围内的曲率半径。如果最佳拟合球面具有大于约2000mm的半径，则表面可以被描述为基本上平坦的。
在一些实施方案中，MOF 250为反射偏振器。反射偏振器的示例包括多层聚合物膜反射偏振器和线栅偏振器，该线栅偏振器可以包括通常在反射偏振器的阻挡轴上延伸并且设置在可以是聚合物基底的基底上的线。
在一些实施方案中，MOF 250包括多个交替的聚合物层，该多个交替的聚合物层主要通过光学干涉来反射或透射光。在一些实施方案中，MOF 250包括一体化形成的多层光学膜和与多层光学膜不成一体的至少一个附加层。
在一些实施方案中，MOF 250是镜膜(例如，可视镜或红外镜)或反射偏振膜。在一些实施方案中，占MOF 250的总面积的至少约80％、或至少约90％、或至少约95％、或全部的每个位置对于具有相同预定波长和相同第一偏振态的垂直入射光具有大于约80％、或大于约90％、或大于约95％的反射率。
预定波长可以是预定波长范围内的任何或所有波长。预定波长范围可以是可见范围(400nm至700nm)和/或可以包括红外和/或紫外波长。在一些实施方案中，预定波长为约550nm。
在一些实施方案中，占MOF 250的总面积的至少约80％、或至少约90％、或至少约95％、或全部的每个位置对于具有相同预定波长和正交于第一偏振态的第二偏振态的垂直入射光具有大于约80％、或大于约90％、或大于约95％的反射率。
偏振态可通过电场矢量的方向来表征，该电场矢量对于垂直入射光限定与光学膜相切的轴。如果在光学膜上的两个不同位置处沿垂直入射光的电场与光学膜或光学叠堆相切的轴线处于平行平面(每个平面沿曲线与光学膜相交)，则可以将偏振态视为是相同的。
如果在光学膜上的两个不同位置处与光学膜或光学叠堆相切并且与垂直入射光的电场垂直的轴线处于平行平面(每个平面沿曲线与光学膜相交)，则也可以将偏振态视为是相同的。例如，平行于负z方向行进并且入射在MOF 250的顶点(具有最大z坐标的点)上的光可以具有带有沿y方向的电场的第一偏振态和带有沿x方向的电场的第二偏振态。
在一些实施方案中，MOF 250包括光学膜，其中光学膜是反射偏振器，该反射偏振器基本上反射具有预定波长和阻挡偏振态的垂直入射光并且基本上透射具有预定波长和正交通过偏振态的垂直入射光。基本上反射可以理解为意指至少60％的反射率，并且基本上透射可以理解为意指至少60％的透射率。
可以将反射偏振器的阻挡偏振态描述为具有通过反射偏振器的最低透射率的偏振态，并且通过偏振态是正交偏振态。反射偏振器的中心处的阻挡偏振态可以是第一偏振态。由于例如通过将光学膜热成形为弯曲形状而引起的变化，阻挡偏振态可以相对于远离中心位置的第一偏振态而变化(例如，阻挡轴线在平面图中可以变化小于约5度或小于约2度)。
可以在面积A上指定反射率和/或透射率，该面积是光学叠堆或光学膜的总面积的某些指定分数。例如，面积A可以是总面积的至少约80％，并且可以例如排除光学叠堆的周边附近的总面积的20％。在一些实施方案中，面积A是MOF 250或120b的总面积或包括在光学叠堆中的光学膜的总面积。
在一些实施方案中，光学组件200是透镜。在一些实施方案中，光学组件200是凸透镜。在一些实施方案中，光学组件200是凹透镜。在一些实施方案中，透镜在至少一个方向上具有折射屈光度。例如，光学组件200可以是在一个方向(例如，x方向)上具有屈光度的柱面透镜，或者在两个方向(例如，x方向和y方向)上具有屈光度的球面或非球面透镜。
光学组件250的位置处的厚度可以被描述为穿过该位置和穿过光学组件的相对主表面的最短距离。在光学组件250是透镜的实施方案中，透镜可以具有随位置变化不超过约50％((H2-H1)/H1*100％不超过约50％)、或不超过约30％、或不超过约20％、或不超过约10％的透镜厚度。
在一些实施方案中，透镜具有随位置变化至少约20％((H2-H1)/H1*100％为至少约20％)、或至少约30％、或至少约40％、或至少约50％、或至少约60％、或至少约75％、或至少约100％、或至少约150％、或至少约200％的透镜厚度。
随位置变化至少指定百分比的透镜厚度将具有至少一个第一透镜位置，该至少一个第一透镜位置至少比至少一个第二透镜位置处的透镜厚度大至少指定百分比。例如，如果H2是H1的至少1.5倍，则透镜厚度随位置变化至少50％，并且中心位置处的厚度H2比边缘位置处的厚度H1大至少50％。
在一些实施方案中，可以形成其他类型的光学组件。例如，光学组件可以是棱镜，并且MOF 250可以封装在棱镜内。
制备包括封装的MOF的成型光学组件的方法
在本公开的其他实施方案中，描述一种制备包括封装的(例如，耐磨的)多层光学膜的成型光学组件的方法。所述方法包括：
(i)通过以下方式形成光学组件坯料：
(a)提供热成形阴模，所述热成形阴模具有由弯曲凹形台板和与所述弯曲凹形台板相对的弯曲凸形台板限定的内部模具腔，其中所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板在所述热成形阴模打开时能够分离，在所述内部腔注入有熔融树脂时由第一间隙分离，以及在所述热成形阴模闭合时由小于所述第一间隙的第二间隙分离；
(b)打开所述热成形阴模并且将多层光学膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述多层光学膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率；
(c)将具有硬质涂层的第一硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凹形台板接触，其中所述第一硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凹形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第一硬质涂层膜预成型件包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的第一(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化可固化硬质涂层组合物形成；
(d)将第一可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
(e)闭合所述热成形阴模以实现所述第二间隙并且在保持所述第二间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第一可流动材料并形成所述光学组件坯料；
(ii)打开所述热成形阴模并且将所述光学组件坯料定位成与所述弯曲凹形台板接触；
(iii)将第二硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述第二硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第二硬质涂层膜预成型件包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的第二(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化与步骤(c)的所述可固化硬质涂层组合物基本相同的可固化硬质涂层组合物形成；
iv)将第二可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
v)部分地闭合所述热成形阴模以实现在所述第一间隙与所述第二间隙之间的第三间隙，并且在保持所述第三间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第二可流动材料并获得所述成型光学组件，其中所述多层光学膜由所述第一可流动材料和所述第二可流动材料封装。
步骤(c)的可固化硬质涂层组合物包含：
G.基于组分A至D的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.5的平均(甲基)丙烯酸酯官能度，
H.基于组分A至D的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯，
I.任选的基于组分A至D的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯，
J.任选的有效量的至少一种光引发剂，
K.任选的多个无机纳米粒子以及
L.任选地，至少一种溶剂。
优选地，第一可流动材料和/或第二可流动材料包括一种或多种聚碳酸酯树脂。优选地，第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件各自包括由一种或多种聚碳酸酯树脂构成的(共聚)基底。优选地，成型光学组件具有3mm或更小的最大厚度。
图4A至图4E示出了根据本公开的示例性实施方案的包括封装的多层光学膜的示例性光学组件(例如塑料透镜)的注射插入成型的示例性过程。
如图4A至图4B所示，该方法包括提供具有第一弯曲台板表面462的第一台板460(图4A)，以及将MOF预成型件450放置在第一弯曲台板表面462上(图4B)。第一弯曲台板表面462优选地是凹形的，如图4B所示。MOF预成型件450优选地被成型(例如，经由热成形)为期望的形状，该期望的形状基本上与第一弯曲台板表面462的形状匹配。
接下来，如图4B所示，设置第二台板470，使得第二台板表面472与第一弯曲台板表面462间分离并与其对准。第一硬质涂层膜480定位在第二台板表面472上，该第二台板表面可为如图4B所示的弯曲的或基本上平面的。第二台板表面472优选地是凸形的，如图4B所示。第一硬质涂层膜480优选地在与第二台板表面472相对的主表面上具有可固化硬质涂层组合物。第一台板表面462和第二台板表面472在它们之间限定模具腔(图4B)。
膜或光学叠堆的热成形可以通过加热膜或光学叠堆，使光学叠堆与弯曲模具接触，同时拉伸光学叠堆来进行，如例如美国专利9,557,568(Ouderkirk等人)和6,788,463(Merrill等人)总体所述的。
接下来，通过浇口482用第一可流动材料481填充或基本上填充模具腔(图4B)，同时弯曲凹形第一台板表面462和弯曲凸形第二台板表面472由第一间隙A保持分离。如图4C所示，然后定位第一台板460和第二台板470以实现小于第一间隙并且优选为零的第二间隙，使得浇口482闭合。然后在保持第二间隙的同时将第一台板460和第二台板470冷却，以便至少部分地固化第一可流动材料481以形成包括至少部分固化的第一硬质涂层膜480和MOF 450的实心光学组件坯料(参见例如，图3A中的包括硬质涂层膜252和MOF 250的光学组件坯料200')。
如图4D所示，在打开模具之后，将第二硬质涂层膜预成型件456定位成与第一弯曲凸形台板460的表面接触。然后通过浇口482将第二可流动材料458注入内部模具腔中，同时定位弯曲凹形第一台板460和弯曲凸形第二台板470以实现在第一间隙A与第二间隙之间的第三间隙。
然后在保持第三间隙的同时将第一台板460和第二台板470冷却，以便固化第二可流动材料458(并且由此获得如图3B所示的成型光学组件200)，其中多层光学膜450(对应于图3A至图3B中的250)由第一可流动材料458和第二可流动材料458(分别对应于图3B中的254和258)封装并且由第一硬质涂层膜472(图3A至图3B中的252)和第二硬质涂层膜456(对应于图3B中的256)保护。
基本上填充模具腔可被理解为意指将模具腔填充到大于50体积％。在一些实施方案中，将模具腔填充到至少80体积％、或至少90体积％、或至少95体积％。在一些实施方案中，除了由第一硬质涂层膜预成型件和第二硬质涂层膜预成型件(分别为图4D至图4E中的480和456)和MOF(图4B至图4E中的450)占据的体积之外，模具腔完全填充有第二可流动材料458。
在一些实施方案中，当第二可流动材料458流入腔体中时，第二可流动材料458的温度大于光学组件坯料200'的玻璃化转变温度。在一些实施方案中，将第一台板460和第二台板470保持在低于第二可流动材料458的熔点的温度下，以便使第二可流动材料458固化。
在一些实施方案中，当第二可流动材料458流入腔体480中时，第一台板460和第二台板470的温度也低于光学组件坯料200'的玻璃化转变温度。例如，当第二可流动材料458被引入腔体480中时可具有在250℃至300℃范围内的温度，第一台板和第二台板(460和470)可具有在75℃至100℃范围内的温度，并且光学堆叠720可具有在105℃至130℃范围内的玻璃化转变温度。
在一些实施方案中，所形成的光学组件200的熔融温度实质上大于光学膜或光学叠堆的玻璃化转变温度(玻璃化转变温度可以是上述玻璃化转变温度中的任一个)。除非另外不同地指出，否则实质上大于的温度是指大超过10℃的温度。在一些实施方案中，光学组件的熔融温度比光学膜的玻璃化转变温度大至少约50℃或大至少约80℃。在一些实施方案中，光学组件的熔融温度与光学膜的熔融温度之差的绝对值小于约50℃、或小于约30℃、或小于约20℃、或小于约10℃。在一些实施方案中，光学组件的熔融温度与光学膜的熔融温度大致相同。除非另外不同地指出，否则大致相同的温度是指相差小于10℃的温度。
如测试标准ASTM E1356-08(2014)“通过差示扫描量热法指定玻璃化转变温度的标准测试方法(Standard Test Method for Assignment of the Glass TransitionTemperatures by Differential Scanning Calorimetry)”中所述，可以通过差示扫描量热法确定各个膜或层的玻璃化转变温度。
第一弯曲模具表面462具有最佳拟合球面第一曲率半径R，在一些实施方案中，该曲率半径在约30mm至约1000mm的范围内。第一弯曲模具表面462具有垂度S。在一些实施方案中，垂度S与最佳拟合球面第一曲率半径R的比率在约0.02至约0.2的范围内、或在约0.02至约0.15的范围内、或在约0.02至约0.12的范围内、或在约0.03至约0.12的范围内、或在约0.04至约0.12的范围内。
可以使用注射成型到光学膜上的第一光学组件作为用于第二插入成型工艺的插入件来重复插入成型工艺，该插入件在光学膜上形成与第一光学组件相对的第二光学组件。
任选的边缘安装式保持器环
在一些示例性实施方案中，可能有利的是包括围绕成型光学组件的全部或部分外围包覆成型、机加工、3D打印或附接到环形透镜凸缘260'的保持环。保持环可以有利地用于进一步防止在镜片的机加工期间或用户随后使用眼镜框架期间多层光学膜从光学组件分层，特别是当多层光学膜在程度上小于镜片坯料时。保持环还可以允许在部分边缘眼镜框架中使用镜片并防止眼镜框架与镜片之间的漏光。
在某些示例性实施方案中，保持环有利地形成为在将切割成型镜片插入到对应的眼镜框架之前将成型光学组件机加工成成品镜片的过程的一部分。这有助于制造可以使用标准镜片磨边设备切割或机加工成型的单一尺寸的镜片坯料。
图5A至图5D示出了用于机加工镜片并且将保持环502包覆成型到光学组件200中的示例性步骤。如图5A所示，将磨边块500粘附固定到光学组件200的主表面可能是有利的，该主表面相对于光学组件200的环形透镜凸缘260'居中定位。一个合适的磨边块500是粘合垫，诸如3M“Leap III”，其优选地粘附到镜片的凸侧，如图5B所示。这允许将镜片切割成眼镜框架形状，从而将MOF切割成相同的形状，使得MOF覆盖切割成型镜片的整个观察区域。
然后可以使用用于空间定位的磨边块将切割成型镜片200”放置在模具(未示出)中，该磨边块具有允许将切割成型镜片镜200”准确放置在模具中的特征部(例如，直径、狭槽和销孔)。然后将保持环502包覆成型到切割成型镜片上，以完全封装切割成型镜片200”的边缘周边，如图5C所示。
图5D示出了切割成型镜片200”的包覆成型保持环502的放大视图。可以通过在包覆成型工艺中使用的模具的适当设计将任选的边缘小面504和边缘台阶506结合到保持环502中，如本领域技术人员将容易显而易见的。此类边缘小面504和边缘台阶506可以提供额外的表面区域以将切割成型镜片200”刚性地固定在眼镜框架中，同时防止镜片的前面和背面分层，从而保护MOF并用于防止MOF边缘周围的漏光。
图6A至图6B示出了替代实施方案，其中在镜片成形过程期间，将呈肩部604'形式的保持环602'在切割成型镜片200”'的前(凸)侧和后(凹)侧上机加工到环形透镜凸缘606中。这允许下部型材保持环602'，从而当安装到眼镜框架中时改善通过镜片的周边视野。
另选地，如图7所示，保持环602'具有肩部604'，该肩部通过在镜片成形过程期间在切割成型镜片200”'的前(凸)侧和后(凹)侧上包覆成型或机加工环形透镜凸缘来形成。第一垫圈706和第二垫圈706'可以定位在保持环602'的肩部604'的每一侧上，并且粘附或超声波焊接在一起以封装切割成型镜片200”'的保持环602'。
在图8所示的另一个实施方案中，保持环806可以围绕切割成型镜片200”的周边而不连续地形成为突出部808、钩(未示出)或用于将镜片附接到眼镜框架中的任何其他不连续特征部，因此允许突出部808部分接合到眼镜框架(未示出)中，从而产生视觉上不太突出的保持环806。
在图9所示的又另一个实施方案中，切割成型镜片200”的保持环906可以具有额外的机加工、模塑或3D印刷的特征部，诸如鼻垫910或安装突出部908。
在其他示例性实施方案中，保持环可以由金属制成，并且可以通过应用本领域技术人员熟知的传统镜片安装技术使用非常简单的工具来实现将镜片安装到眼镜框架上。在图10A所示的实施方案中，使用例如CNC成形设备(诸如Schussller 504或等同物)围绕覆盖环形镜片凸缘的切割成型镜片200的周边形成呈镜圈1000形式的金属保持环，封闭块和附接突出部钎焊到镜圈1000上。由于可以通过移除插入封闭块中的螺钉来打开所形成的环，可以这样的方式设计镜片边缘几何形状和镜圈内部凹槽，使得施加在镜片上的压力也有助于防止MOF从切割成型镜片200的其他部分边缘分层。
另选地，镜圈可以单独形成并且适于与切割成型镜片20的环形边缘凸缘紧密配合地接合。在图10B所示的放大视图中，由于在镜圈的前侧1000'和后侧1000”中形成的锥度，镜圈内凹槽1002与镜片200紧密配合地接合，该锥度与切割到切割成型镜片200的周边(环形边缘凸缘)的前侧和后侧中的锥度相匹配。
镜圈1000还可以有利地使用粉末状金属模塑或金属3D印刷来制造，以在切割成型镜片200的周边(环形边缘凸缘)的前侧和后侧上的适当位置处形成保持环，从而消除机加工或精加工保持环所需的二次操作。使用3D打印在切割成型镜片200的周边(环形边缘凸缘)上的适当位置处形成镜圈1000还使得能够使用特殊材料，诸如钛，这可能难以使用传统的金属眼镜框架加工技术来加工，并且还消除对专用工具的需要。
光学特性
在一些示例性实施方案中，成型光学组件可以表现出某些有利的光学特性，诸如光学相位延迟、偏振、特定不期望光波长的高光学反射率和期望光波长的高光学透射率。此类成型光学组件可特别适用于激光保护眼镜。
光学组件(诸如透镜)中某个位置的光学延迟是透射通过光学组件的光的相位延迟，该光通过该位置并且具有通过光学组件的最短路径。当光学组件的相对主表面大致平行时，近似垂直入射的光具有通过光学组件的最短路径。当相对的主表面不平行时，最短路径可能用于非垂直入射光。
相位延迟是通过该位置的两个正交偏振光线的最大相位差。除非另外指明，否则入射光线的波长为约550nm。光学组件的光学延迟可以通过光学组件的主表面上的位置来表征。在一些实施方案中，光学组件(诸如透镜)具有低光学延迟。在一些实施方案中，占光学组件的主表面的至少80％或至少90％(按表面积计)的每个位置处，光学延迟不超过约10nm。在一些实施方案中，光学组件上的每个位置处的光学延迟不超过约10nm或不超过约7nm。在一些实施方案中，光学组件是在透镜的中心处具有不超过约5nm的光学延迟的透镜。
在一些实施方案中，即使当透镜具有明显的厚度变化时，光学延迟也是低的(例如，在上述范围中的任一个中)。例如，在一些实施方案中，透镜在占透镜的主表面的至少80％的每个位置处具有不超过约10nm的光学延迟，并且在第一透镜位置处的透镜厚度比第二透镜位置处的透镜厚度大至少约20％、或大至少约30％、或大至少约40％、或大至少约50％、或大至少约75％、或大至少约100％、或大至少约150％、或大至少约200％。
通过在制备光学组件时使用低延迟材料作为可流动材料458和/或通过在用可流动材料458填充模具腔480之后使可流动材料458保持在高温下足够长的时间以使双折射基本上松弛，可以使光学组件的光学延迟低(例如，小于10nm)。
提供低双折射的合适的PMMA是例如购自三菱瓦斯化学公司(Mitsubishi GasChemical Company,Inc.)的Optimas 7500。已经发现，当透镜或光学组件的熔点高于光学膜的玻璃化转变温度但小于光学膜的熔融温度时，即使当允许光学组件松弛到低双折射时，具有多个交替的聚合物层的光学膜仍可为至少一个偏振态提供高反射率。
即使当允许双折射松弛到较低的值时，尽管光学延迟可能是低的(例如，不超过10nm)，但是仍然可能存在残余的双折射和光学延迟。在一些实施方案中，光学延迟通过光学组件表现出一些空间变化，同时保持不超过约10nm。在一些实施方案中，光学组件(其可以是透镜)在更靠近光学组件的边缘的至少一个位置处的光学延迟大于光学组件在更靠近光学组件的中心的至少一个位置处的光学延迟。
本公开的某些实施方案的操作将参照以下详述实施例进一步描述。
实施例
提供这些实施例以另外说明各种具体和优选的实施方案和技术。然而，应当理解，可做出许多变型和修改而仍落在本公开的范围内。
激光保护膜
红外反射多层光学膜(该红外反射多层光学膜对具有800nm-1300nm波长的垂直入射光具有大于99％的反射性)由两捆275个交替的具有层厚度梯度的聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)微层制成，其中每捆具有PEN边界层。组合的两捆构造的外层具有来自德国杜塞尔多夫的沙特基础创新塑料公司(Sabic IP,Dusseldorf,Germany)的XYLEX RESIN聚碳酸酯聚酯/共混物的表层。膜大体上根据美国专利号7271951B2(Weber等人)中描述的方法制备。
硬质涂层PC膜
通过将3.84g光引发剂ESACURE ONE、1.92g TEG2100、208.8g的氨基甲酸酯丙烯酸酯1427(80重量％于MEK中)、28.35g SR611(32重量％于乙醇中)混合，然后用288.0g乙醇和36.0g 1-甲氧基-2-丙醇稀释来制备涂层配制物(表1)。所得涂层配制物具有32.1重量％固体。
表1：材料
| 成分(来源) | 数量(g) |
| 氨基甲酸酯丙烯酸酯1427 | 208.8 |
| TEG2100 | 1.92 |
| ESACURE ONE | 3.84 |
| 乙醇(西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich)) | 288.0 |
| 1-甲氧基-2-丙醇(PM)(西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich)) | 36.0 |
| SR611(32重量％) | 28.35 |
通过串联管线上的模头将涂层配制物施加在5密耳聚碳酸酯(PC)膜基底上。涂覆宽度为8英寸。狭槽高度和覆咬面分别为5密耳和1密耳。膜速为10英尺/分钟。涂层配制物进入模头中的泵速度为8.6cc。首先使涂覆的膜穿过190℉的烘箱，然后在氮气保护下UV固化(H灯，300瓦，融合)。
硬质涂层制造
使用来自美国Hy-Tech成型系统公司(Hy-Tech Forming Systems(USA),Inc.)(亚利桑那州凤凰城(Phoenix,AZ))的成形机器将激光保护膜和硬质涂层PC膜热成形为弯曲透镜的形状。将膜的样品放置在成形机上的下部台板的顶部上，所述下部台板包括由多孔铝加工并且保持在80℉的温度下的阴模板。然后将预热至350℉的上部台板在下部台板上关闭，从而将该膜的边缘夹持在适当的位置。接着将60psi的压力施加到该膜的底侧(穿过多孔铝)，以将该膜压靠在上方的平坦加热台板上。将该压力保持6秒。释放底侧压力，并向膜的上侧施加475psi的压力，以将膜膨胀成下方的阴模板。将压力保持6秒，并且然后从机器中取出形成的部件。结果是在注射成型工具中具有透镜表面形状的弯曲光学膜。
注射成型，透镜
注射成型工艺产生8基座透镜坯料，其中在下面的印刷中显示尺寸。
实施例1：(将透镜插入成型到APF上)
将多层光学膜反射偏振器(购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的高级偏振膜(Advanced Polarizing film(APF)))热成形为8基座透镜形状，如美国专利9,557,568(Ouderkirk等人)总体所述的。
使用8基座透镜坯料注射成型工具在Krauss Maffei 65吨注射成型机上进行光学膜的插入成型。将热成形的光学膜修整到正确的尺寸以适配在注射成型工具中，并且然后将其放置在成型工具的凸侧上。接下来，使用PMMA成型材料(Optimas 7500，三菱瓦斯化学公司(Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc))在276℃的温度下将其注入99℃的成型工具腔中进行注射成型工艺。在66秒的总注射成型循环时间之后，将所得的光学组件从注射成型机移除。在热成形和成型工艺之前和之后对膜进行目视检查，示出反射率没有明显变化。
实施例2：(将透镜插入成型到光学组件坯料APF和衬里上)
将光学叠堆热成形为8基座透镜形状，如美国专利9,557,568(Ouderkirk等人)总体所述的。光学叠堆是具有设置在APF的每个主表面上的保护膜衬里(OCPET NSA33T，山樱化研公司(Sun A Kaken Co,Ltd))的多层光学膜反射偏振器(APF)。衬里与APF对准，并且没有延伸超过APF的边缘。
光学叠堆插入成型是使用8基座透镜坯料注射成型工具在Krauss Maffei 65吨注射成型机上完成的。将热成形的光学叠堆修整到正确的尺寸以适配在注射成型工具中，并且移除这些衬里中的一个衬里。然后将热成形的光学叠堆放置在成型工具的凸侧上，其中剩余的衬里远离模具腔。接下来，使用PMMA成型材料(Optimas 7500，三菱瓦斯化学公司(Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc))在268℃的温度处将其注入82℃的成型工具腔中进行注射成型工艺。在66秒的总注射成型循环时间之后，将所得的光学组件从注射成型机移除。
该工艺是两步注射压缩成型工艺，以实现透镜中心附近的激光保护膜的封装。
在步骤1中，使用配置用于注射/压缩成型的Arburg 240吨成型机。用于注射/压缩成型的熔融聚碳酸酯材料是Makrolon 3107。注射成型工艺条件在Makrolon PC的推荐供应商加工条件下。
成型工艺中的第一步是模塑第一注射透镜坯料。这通过将硬质涂层PC膜放置在模具的凹透镜表面上并将激光保护膜放置在模具的凸透镜表面上来完成。模具的分型线闭合，光学表面回缩2mm。将PC树脂注入模具腔中，并且在填充期间，将回缩的光学表面压缩到1mm的最终透镜坯料厚度。称为第一次注射的所得透镜在凸侧上具有硬质涂层PC膜并且在凹侧上具有激光保护膜，在两个膜之间具有1mm的PC树脂。激光保护膜比装配到眼镜框架中的最终透镜型材的尺寸和轮廓小1mm-1.5mm。
工艺的第2步是模塑第二注射透镜(最终透镜坯料)。这通过将第一注射透镜放置在模具的凹透镜表面上并且将硬质涂层PC膜放置在模具的凸透镜表面上来完成。模具的分型线闭合，光学表面回缩2mm。将PC树脂注入模具腔中，并且在填充期间，将回缩的光学表面压缩到3mm的最终透镜坯料厚度。所得部件是最终透镜坯料。
最终透镜型材的机加工：
模塑的透镜坯料用于机加工透镜型材以装配到眼镜框架中。以下是该工艺的细节，包括利用的眼镜框架：
磨边机：National Optronics HORIZON
斜角在105℃至120℃之间变化
框架：3M Safety Sunwear 1500系列
弹道冲击测试：
根据MCEP标准，使用CADEX弹道冲击测试仪在3M Safety Sunwear 1500系列框架中测试成品镜片：
I类弹道碎片保护
必须在具有和不具有处方镜片(包括CR39镜片的±11和±5个处方)的情况下测试I类眼镜框架，以批准处方使用。弹道碎片测试应按照MIL-STD-662中指定的那样进行，但以下例外：电子速度检测装置(光束或声波型)可以用于确定射弹的速度，此类装置距目标不小于20cm并且不超过61cm放置；可以使用射弹的压缩气体推进。
眼镜框架应安装在处于佩戴位置的Alderson第50百分位男性头部模型。
0.05mm厚的铝箔见证片材应安装在冲击区域后面的眼镜框架的5cm内。
眼镜框架应该用0.15口径，5.8格令，T37型射弹以640英尺/秒-660英尺/秒击中一次，该射弹垂直入射到关键区域内的主透镜上(由中心在水平中心线上的半径为20mm以及距离垂直中心线32mm的圆限定)。
冲击应在测试期间在左侧和右侧之间交替，并且冲击位置在关键区域内变化。
所有冲击应该是离开透镜边缘的最小2个射弹直径。
如果发生以下中的一个或多个，则测试应被视为失败：
-如果铝箔证示片材被刺穿
-如果主透镜破裂
-如果处方透镜破裂(如果测试)
-或如果一个或多个碎片或眼镜部件沿着眼镜内侧或为了将眼镜适当地保持在佩戴位置所需的碎片或眼镜部件在冲击时与框架完全分离。这包括但不限于主透镜)。
冲击测试的结果汇总于表2中。
表2：弹道冲击测试结果：
除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其他附图中的对应的元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。
本说明书中通篇提及的“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”，无论在术语“实施方案”前是否包括术语“示例性的”都意指结合该实施方案描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的某些示例性实施方案中的至少一个实施方案中。因此，在本说明书通篇各处出现的短语诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定是指本公开的某些示例性实施方案中的同一实施方案。此外，具体特征、结构、材料或特性可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。
虽然本说明书已经详细地描述了某些示例性实施方案，但是应当理解，本领域的技术人员在理解上述内容后，可很容易地想到这些实施方案的更改、变型和等同物。因此，应当理解，本公开不应不当地受限于以上示出的例示性实施方案。特别地，如本文所用，用端值表述的数值范围旨在包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。另外，本文所用的所有数字都被认为是被术语“约”修饰。
此外，本文引用的所有出版物和专利均以引用的方式全文并入本文中，如同各个单独的出版物或专利都特别地和单独地指出以引用方式并入一般。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
已对各个示例性实施方案进行了描述。这些实施方案以及其他实施方案均在以下权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种制备成型光学组件的方法，所述成型光学组件包括封装的多层光学膜，所述方法包括：
i)通过以下方式形成光学组件坯料：
a)提供热成形阴模，所述热成形阴模具有由弯曲凹形台板和与所述弯曲凹形台板相对的弯曲凸形台板限定的内部模具腔，其中所述弯曲凸形台板和所述弯曲凹形台板在所述热成形阴模打开时能够分离，在所述内部腔注入有熔融树脂时由第一间隙分离，以及在所述热成形阴模闭合时由小于所述第一间隙的第二间隙分离；
b)打开所述热成形阴模，并且将多层光学膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述多层光学膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率；
c)将具有硬质涂层的第一硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凹形台板接触，其中所述第一硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凹形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第一硬质涂层膜预成型件包括第一(共)聚合物基底，所述第一(共)聚合物基底具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化包含以下的可固化硬质涂层组合物形成：
A.基于组分A至D的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.58的平均(甲基)丙烯酸酯官能度，
B.基于组分A至D的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，任选地其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯，
C.任选的基于组分A至D的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯，
D.任选的有效量的至少一种光引发剂，
E.任选的多个无机纳米粒子，以及
F.任选地，至少一种溶剂；
d)将第一可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
e)闭合所述热成形阴模以实现所述第二间隙，并且在保持所述第二间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第一可流动材料并形成所述光学组件坯料；
ii)打开所述热成形阴模，并且将所述光学组件坯料定位成与所述弯曲凹形台板接触；
iii)将第二硬质涂层膜预成型件定位成与所述弯曲凸形台板接触，其中所述第二硬质涂层膜预成型件具有与所述弯曲凸形台板的曲率基本上相同的曲率，所述第二硬质涂层膜预成型件包括第二(共)聚合物基底，所述第二(共)聚合物基底具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化与步骤(c)的所述可固化硬质涂层组合物基本相同的可固化硬质涂层组合物形成；
iv)将第二可流动材料注入到所述内部模具腔中，同时所述弯曲凹形台板和所述弯曲凸形台板由所述第一间隙保持分离；
v)部分地闭合所述热成形阴模以实现在所述第一间隙与所述第二间隙之间的第三间隙，并且在保持所述第三间隙的同时冷却所述模具，以便固化所述第二可流动材料并获得所述成型光学组件，其中所述多层光学膜由所述第一可流动材料和所述第二可流动材料封装。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述成型光学组件具有3mm或更小的最大厚度，任选地其中所述成型光学组件具有65毫米至68毫米的曲率半径。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中组分A的所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包含异氰脲酸酯环或缩二脲基团中的至少一者。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中组分B的所述(甲基)丙烯酸酯单体包含1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯或烷氧基化的(甲基)丙烯酸四氢糠酯中的至少一者。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中组分C的所述有机硅(甲基)丙烯酸酯存在于所述可固化组合物中。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中组分D的所述有效量的光引发剂存在于所述可固化组合物中。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中组分E的所述多个无机纳米粒子存在于所述可固化组合物中，任选地其中所述多个无机纳米粒子包括α-氧化铝纳米粒子。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中组分F的所述溶剂存在于所述可固化组合物中。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一(共)聚合物基底、所述第二(共)聚合物基底、所述第一可流动材料和所述第二可流动材料中的一者或多者包含一种或多种聚碳酸酯树脂，任选地其中适用以下条件中的至少一个条件：(i)所述第一可流动材料与所述第二可流动材料具有相同的组成；(ii)所述第一(共)聚合物基底与所述第二(共)聚合物基底具有相同的组成。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一间隙为1.51mm至2.5mm，所述第二间隙为1mm至1.5mm，并且所述第三间隙为1.6mm至3mm。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述多层光学膜是反射偏振膜。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述反射偏振膜包括光学叠堆，并且其中所述反射偏振膜的主表面包括与所述光学叠堆共挤出的层。
13.一种根据任一前述权利要求所述的方法制备的包括封装的多层光学膜的成型光学组件，任选地其中所述成型光学组件是透镜。
14.一种成型光学组件，所述成型光学组件包括光学组件坯料，所述光学组件坯料是使用第一可流动材料直接插入模制到第一硬质涂层膜预成型件上的，其中所述光学组件坯料包括使用第二可流动材料插入模制到第二硬质涂层膜预成型件上的光学膜预成型件，其中该多层光学膜预成型件包括由所述第一可流动材料和所述第二可流动材料封装的多层光学膜，并且其中所述第一硬质涂层预成型件和所述第二硬质涂层预成型件各自包括具有两个相背的主表面和在所述相背的表面中的至少一个表面上的至少部分固化的硬质涂层的(共)聚合物基底，所述至少部分固化的硬质涂层通过至少部分地固化包含以下的可固化硬质涂层组合物形成：
a)基于组分a)至d)的总重量计70重量％至96重量％的至少一种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物具有2至9.5的平均(甲基)丙烯酸酯官能度；
b)基于组分a)至d)的总重量计2重量％至20重量％的至少一种(甲基)丙烯酸酯单体，所述(甲基)丙烯酸酯单体具有1至2的(甲基)丙烯酸酯官能度，任选地其中所述(甲基)丙烯酸酯单体不包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物或有机硅(甲基)丙烯酸酯；
c)任选的基于组分a)至d)的总重量计0.5重量％至2重量％的至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯；
d)任选的有效量的至少一种光引发剂；
e)任选的多个无机纳米粒子；以及
f)任选地，至少一种溶剂。
15.根据权利要求14所述的成型光学组件，其中所述多层光学膜包括主要通过光学干涉来反射或透射光的多个交替的聚合物层，任选地其中所述成型光学组件还包括定位在所述成型光学组件的外围边缘上的保持环。
16.根据权利要求14或15所述的成型光学组件，其中所述光学组件坯料的熔融温度基本上大于所述多层光学膜的玻璃化转变温度，任选地其中所述光学组件坯料的熔融温度比所述多层光学膜的玻璃化转变温度大至少约50℃。
17.根据权利要求14、15或16中任一项所述的成型光学组件，其中满足以下条件中的至少一个条件：组分c)存在于所述可固化硬质涂层组合物中；组分d)存在于所述可固化硬质涂层组合物中；组分e)存在于所述可固化硬质涂层组合物中；或组分f)存在于所述可固化的硬质涂层组合物中。
18.根据权利要求14、15、16或17中任一项所述的成型光学组件，其中组分(i)的所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物包含异氰脲酸酯环或缩二脲基团中的至少一者，任选地其中组分(ii)的所述(甲基)丙烯酸酯单体包含1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯或烷氧基化的(甲基)丙烯酸四氢糠酯中的至少一者。
19.根据权利要求14、15、16、17或18中任一项所述的成型光学组件，其中所述第一(共)聚合物基底、所述第二(共)聚合物基底、所述第一可流动材料和所述第二可流动材料中的一者或多者包含一种或多种聚碳酸酯树脂，任选地其中适用以下条件中的至少一个条件：(i)所述第一可流动材料与所述第二可流动材料具有相同的组成；(ii)所述第一(共)聚合物基底与所述第二(共)聚合物基底具有相同的组成。
20.根据权利要求14、15、16、17、18或19中任一项所述的成型光学组件，其中所述多层光学膜是反射偏振膜，并且所述成型光学组件是具有3mm或更小的最大厚度和65毫米至68毫米的曲率半径的透镜，任选地其中所述透镜通过MIL-PRF31013，条款3.5.1.1，用于根据美国军事战斗眼睛保护标准的眼镜框架的弹道冲击保护。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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