CN1823300A - 耐擦划背投屏及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含至少一层光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的背投屏,所述光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层包含聚甲基丙烯酸甲酯基体和具有不同平均粒度V50的球形散射粒子(A)和球形粒子(B),其中球形散射粒子(A)具有的平均粒度V50为0.1-40μm,且球形散射粒子(A)的折光指数与聚甲基丙烯酸甲酯基体的折光指数之差为0.02-0.2,其中球形粒子(B)具有的平均粒度V50为10-150μm,且球形粒子(B)的折光指数与聚甲基丙烯酸甲酯基体的折光指数之差为0-0.2,并且其中球形散射粒子(A)和粒子(B)的总浓度为1-60重量%,基于光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的重量,其中球形散射粒子(A)的浓度cPA、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形散射粒子(A)的粒度DPA的选择使得比率cPA*dS/DPA 3为0.001-0.015重量%*mm/μm3,球形粒子(B)的浓度cPB、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形粒子(B)的粒度DPB的选择使得比率cPB*dS/DPB 3为0.000005-0.002重量%*mm/μm3,并且聚甲基丙烯酸甲酯层的平均表面粗糙度RZ的平方与球形粒子(B)的粒度的立方之比RZ 2/DPB 3为0.0002-0.1300μm-1。
Description
本发明涉及包含至少一层光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的耐擦划背投屏、所述背投屏的生产方法及其用途。
使用背投技术,信息可为宽范围观众所获得。原则上,这种类型的系统的结构由图像表面组成,所述表面由投影仪从背面照明并因此提供信息。
这种技术可用于例如控制观察台(发电站,轨道交通),以使得负责人更容易地通观复杂的过程,从而能够避免控制误差。另一种应用是在例如体育场中和在汽车运动比赛时的显示板。在此,向观众传达有关所发生的事件的进展和状况,即使他们停留在离真正发生地的较远距离处。
其是很大的图像表面。由于不断的技术方面的进一步开发(投影仪技术),在过去数年里增加了其它应用领域。
例如,这种类型的信息传送还用于例如TV设备、大型电影院和家庭影院,和用作博览会的宣传媒介,用于陈列橱窗和商店。
此外,这种技术还用于在展示过程中传达信息和用于飞行模拟器,其中尽可能接近现实地在驾驶员座舱板上描绘虚拟环境。
这种技术的许多优点通过如下方式实现:投影仪在观察空间之外。由此,投影不受位于投影表面前方的任何观察者的遮挡,并且避免了来自投影仪的干扰噪音,并且由此也可进行吸引人的空间设计。
在此期间存在多种用于背投技术的塑料片材和膜。经常将片材如下改性:使得它们具有在背面的以菲涅耳透镜体系形式的限定结构以及在观察者一侧还具有垂直布置的双凸透镜。因此这种背投板的生产是与高花费相关的。此外,该表面结构对机械载荷很敏感。由于破损,投影的表观图像也受极大损害。
还已知包含散射介质的背投片材和膜,其中所述片材包含具有折光指数不同于基体的粒子。该片材和膜同样适用于背投,但不能使要求分布的总范围宽度统一,因此仅满足对屏的一部分要求。
由于大量不同的用途可能性,因此对投影表面提出各种不同的要求。例如,在其中的一种应用中,投影表面必须具有非常平稳、清晰和高分辨率的图像再现,因为观察者此时必须在长时间内接受信息(例如:控制观察台,家庭影院等)。
如果所述投影表面用于展示和宣传目的,例如在博览会陈列柜上,则该表面必须特别耐受机械载荷和污染,而对投影质量的要求不是太高。
例如,可使用已知的散射介质,如硫酸钡和二氧化钛生产具有高光散射角的片材和膜。投影分辨率同样高。因此,图像的视角应该也相应地高。但是,表明,即使投影片材的图像清晰度也是不及理想的,其中其它要求,例如划伤敏感性,也不满足许多需求。
还已知包含塑料粒子作为散射介质的屏。例如,文献JP11179856描述了具有至少一层包含聚甲基丙烯酸甲酯基体以及包含交联聚甲基丙烯酸甲酯珠粒作为散射/消光剂的层的多层片材,其中珠粒的比例为0.5-25重量%。珠粒的尺寸为3-30μm,其中实施例中仅描述了厚度为2mm的片材,所述片材包含约3重量%尺寸为约6μm的散射珠粒。所述屏的划伤敏感性是有问题的。
日本公开文本JP 07234304描述了透明塑料中交联丙烯酸酯-苯乙烯珠粒(14μm)的混合物。所述屏的缺点在于划痕在视觉上很引人注目。
还已知包含粒子的混合物的板(Scheiben)。出版物JP 4-134440描述了使用两种类型的粒子的混合物,其中所述粒子的粒度及相对于基体的折光指数差必须相互协调,结果是在粒子上的波长选择性的散射光相互抵消(小粒子更强烈地散射蓝光,大粒子更强烈地散射红光)。相应地,散射片材具有中性色调。
还已知可用于光学技术应用的板。例如,所述板描述于JP8-198976、JP 5-51480和JP 2000-296580。
上述片材的缺点首先是其不及理想的图像质量连同屏的高划伤敏感性。
出版物EP-A-0 561 551描述了具有由透明聚合物和球形粒子(2-15μm)形成的混合物构成的散射层的多层片材。这些屏也是很划伤敏感性的。
因此,与提供有散射介质的已知背投屏有关的问题是其划伤敏感性方面的图像性能是不理想的。具体地说,已知的屏具有较低的图像清晰度或较不利的亮度分布。有时还存在颜色真实性方面的问题。另外,许多屏不满足机械要求,此处特别是划痕具有不利的光学效果。
根据此处描述和讨论的现有技术,本发明的目的因而是提供能实现特别高图像质量并同时有低划伤敏感性的背投屏。特别地,该屏应该允许提供高的图像清晰度和高分辨率的投影图像。
此外,在背投屏上的图像应该具有特别高的颜色真实性。
本发明的另一个目的是提供具有特别均匀的亮度分布的背投屏。
另外,背投屏应该具有尽可能高的机械稳定性。在此,在屏上应该没有,或仅有轻微可见的划痕。特别地,破损应该对屏的显像能力没有或仅有低的影响。
本发明所基于的另一个目的是提供能够特别简单生产的背投屏。例如,背投屏应该能够特别通过挤出而生产。
本发明的另一个目的是制造具有高图像平稳性的背投屏。由此,所呈现的信息可在长时间内被观察而不会疲劳。
本发明的另一个目的是提供其尺寸和形状上可容易地根据要求调整的背投屏。
另外,背投屏上的图像应该具有特别好的对比度。
本发明的另一个目的是背投屏具有高耐用性,特别是高耐UV辐射性或耐候性。
本发明所基于的另一个目的是提供基于其图像性能仅在低程度上反射的背投屏。
另外,屏的尺寸应能够针对相应的要求进行调整。特别地,背投屏的厚度应该能够针对任何所需要的要求进行调节,而不由此损害图像质量或划伤敏感性。
权利要求1中所述背投屏实现了上述目的以及实现了其它目的,所述其它目的尽管未具体指出,但却是可从本文所讨论上下文显而易见地衍生或由其必然推出。本发明的背投屏的有利改进在从属于权利要求1的从属权利要求中加以保护。
权利要求24提供了关于生产背投屏的方法的本发明所基于的目的的解决方案。
通过如下方式成功地提供了能实现特别高图像质量以及很低的光学划伤敏感性的背投屏:球形散射粒子(A)的浓度cPA、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形散射粒子(A)的粒度DPA采用使得比率cPA*dS/DPA 3为0.001-0.015重量%*mm/μm3的方式进行选择,球形粒子(B)的浓度cPB、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形粒子(B)的粒度DPB采用使得比率cPB*dS/DPB 3为0.000005-0.002重量%*mm/μm3的方式进行选择,并且聚甲基丙烯酸甲酯层的平均表面粗糙度RZ的平方与球形粒子(B)的粒度的立方之比RZ 2/DPB 3为0.0002-0.1300μm-1,其中背投屏包含至少一层光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层,所述光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层包含聚甲基丙烯酸甲酯基体和具有不同平均粒度V50的球形散射粒子(A)和球形粒子(B),其中球形散射粒子(A)具有的平均粒度V50为0.1-40μm,球形散射粒子(A)的折光指数与聚甲基丙烯酸甲酯基体的折光指数之差为0.02-0.2,其中球形粒子(B)具有的平均粒度V50为10-150μm,球形粒子(B)的折光指数与聚甲基丙烯酸甲酯基体的折光指数之差为0-0.2,并且其中球形散射粒子(A)和粒子(B)的总浓度为1-60重量%,基于光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的重量。
通过本发明的措施尤其实现特别是如下的优点:
□本发明的背投屏允许产生具有高图像清晰度和分辨率的投影图像。
□本发明的背投屏上的图像具有特别高的颜色真实性和高对比度。
□根据本发明提供的背投屏具有特别均匀的亮度分布。
□此外,本发明的背投屏具有高的机械稳定性。屏上的划痕在此是不可见或仅轻微可见。
□此外,投影到本发明的背投屏上的图像具有高的图像平稳性。因此显示信息可在长时间内被观察而不会疲劳。
□此外,本发明的背投屏可采用特别简单的方法生产。例如背投屏可特别通过挤出生产。
□本发明的背投屏具有高耐候性,特别是耐UV辐射性。
□背投屏的尺寸和形状可根据要求进行调整。
根据本发明的背投屏的光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层包含1-60重量%,特别是3-55重量%,且优选6-48重量%的球形散射粒子(A)和球形粒子(B),基于光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的重量。
散射粒子(A)和粒子(B)为球形。就本发明而言,术语“球形”意思是粒子优选具有球形形状,在此对于本领域技术人员而言显然知道由于生产方法的原因,还可能存在具有其它形状的粒子,或粒子的形状可能偏离理想的球形状。
因此,术语“球形”意思是粒子的最大尺寸与最小尺寸的比率最大为4,优选最大为2,其中上述尺寸各自通过粒子的重心来测定。优选至少70%的粒子为球形,特别优选至少90%,基于粒子的数目。
散射粒子(A)的平均粒度V50为0.1-40μm,特别是1-35μm,优选2-30μm,更优选3-25μm,特别是4-2Oμm,且特别优选5-15μm。
这样的粒子本身是已知并且可商购获得。其中,所述粒子特别包括塑料粒子,以及由无机材料,例如氢氧化铝、硅酸铝钾(云母)、硅酸铝(高岭土)、硫酸钡(BaSO4)、碳酸钙、硅酸镁(滑石)构成的粒子。其中,特别优选由塑料构成的粒子。
根据本发明可以使用的塑料粒子不受特别限制。例如,用于生产塑料粒子的塑料的类型基本上不重要,在此在塑料珠粒与基体塑料之间的相界面上发生光的折射。
因此,塑料粒子的折光指数具有在20℃下在钠D线(589nm)下测定的折射率n0,其与基体塑料的折射率n0相差0.02-0.2个单位。
球形散射粒子(A)优选包括交联聚苯乙烯、有机硅聚合物和/或交联聚(甲基)丙烯酸酯。
用作散射剂的一组优选塑料粒子包含有机硅树脂。例如,这种类型的粒子通过有机三烷氧基硅烷和/或四烷氧基硅烷的水解和缩聚获得,所述有机三烷氧基硅烷和/或四烷氧基硅烷由下式描述
R1Si(OR2)3和Si(OR2)4
其中R1为,例如取代或未取代的烷基、烯基或苯基,并且可水解的烷氧基的基团R2为烷基,例如甲基、乙基或丁基,或烷氧基取代的烃基,例如2-甲氧基乙基或2-乙氧基乙基。有机三烷氧基硅烷的实例是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基正丙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷和甲基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。
上述硅烷化合物和生产球形有机硅聚合物粒子的方法是本领域已知的并且描述于文本EP 1 116 741、JP 63-077940和JP 2000-186148中。
特别优选用于本发明的由有机硅聚合物构成的散射剂可以商品名TOSPEARL120和TOSPEARL3120购自GE Bayer Silicones公司。
另一组优选塑料粒子由如下单体构成:
b1)25-99.9重量份具有芳族基团作为取代基的单体,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、环上取代的苯乙烯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-苯基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-苯基丙酯或苯甲酸乙烯酯;以及
b2)0-60重量份在脂族酯基团中含有1-12个碳原子的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯,其可与单体b1)共聚,并且此处可提及的是例如:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-3,3,5-三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸降冰片酯或(甲基)丙烯酸异冰片酯;
b3)0.1-15重量份含有至少两个可通过自由基路径与b1)和,适当的情况下,与b2)共聚的烯属不饱和基团的交联性共聚单体,实例是二乙烯基苯、二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、琥珀酸二烯丙酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯,其中共聚单体b1)、b2)和b3)的量总计为100重量份。
生产塑料粒子用的混合物特别优选包含至少80重量%苯乙烯和至少0.5重量%二乙烯基苯。
交联塑料粒子的生产是本领域已知的。例如,散射粒子可通过例如描述于EP-A 342 283或EP-A-269 324中的乳液聚合生产,且更特别优选经例如描述于德国专利申请P 43 27 464.1中的在有机相中的聚合而生产,在此最后提及的聚合技术中得到特别窄的粒度分布或,换句话说,粒子直径与平均粒子直径的偏差特别小。
特别优选使用耐热性至少200℃,特别是至少250℃的塑料粒子,但不意由此进行限制。此处,术语“耐热”意思是粒子基本上不经历由热引起的降解。由热引起的降解造成所不希望的变色,使得塑料材料不可用。
特别优选的粒子尤其是可以商品名Techpolymer SBX-6、Techpolymer SBX-8和Techpolymer SBX-12购自Sekisui。
上述散射粒子(A)可单独使用或以两种或更多种类型的混合物的形式使用。
根据本发明使用的粒子(B)具有的平均粒度V50为10-150μm,优选15-70μm,且特别优选30-50μm,在此粒子的折光指数具有在20℃下对于钠D线(589nm)测定的折射率n0,其与基体塑料的折射率n0相差0-0.2个单位。
粒子(B)同样可商购获得。这些粒子可由与散射粒子(A)相同的材料生产,此处,也优选使用塑料粒子。
球形粒子(B)优选包括交联聚苯乙烯、有机硅聚合物和/或交联聚(甲基)丙烯酸酯。
上述粒子(B)可单独使用或以两种或更多种类型的混合物的形式使用。
散射粒子(A)与粒子(B)的重量比优选为1∶10-10∶1,特别是1∶5-5∶1,特别优选1∶3-3∶1,且更特别优选1∶2-2∶1。
散射粒子(A)与粒子(B)的平均粒度V50之差优选为至少5μm,特别是至少10μm,此处粒子(B)大于散射粒子(A)。
可借助激光消光法测定粒度以及粒度分布。此处可使用购自L.O.T.GmbH公司的Galay-CIS,在此用于测定粒度以及粒度分布的测量方法包含在在用户手册中。平均粒度,V50,由重均中值得出,其中50重量%的粒子的值少于或等于所述值,且50重量%的粒子的值大于或等于所述值。
根据本发明的一个特定方面,所述粒子在塑料基体中均匀分布,不存在明显的粒子聚集或附聚。均匀分布意思是粒子在塑料基体内的浓度基本恒定。
除了球形粒子以外,光散射性层还包含含有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的塑料基体。光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层优选包含至少30重量%,特别是至少40重量%,且特别优选至少50重量%的聚甲基丙烯酸甲酯,基于光散射性层的重量。
聚甲基丙烯酸甲酯通常经包含甲基丙烯酸甲酯的混合物的自由基聚合获得。所述混合物通常包含至少40重量%,优选至少60重量%,且特别优选至少80重量%的甲基丙烯酸甲酯,基于单体重量。
除此以外,用于制备聚甲基丙烯酸甲酯的上述混合物还可包含其它可与甲基丙烯酸甲酯共聚的(甲基)丙烯酸酯。术语“(甲基)丙烯酸酯”包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯以及两者的混合物。
这些单体是公知的。它们特别包括衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯,例如丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯和(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯;衍生自不饱和醇的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸油基酯、(甲基)丙烯酸-2-丙炔酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯;
(甲基)丙烯酸芳基酯,例如(甲基)丙烯酸苄酯或(甲基)丙烯酸苯酯,其中在每种情况下芳基可未被取代或具有最高至4个取代基;
(甲基)丙烯酸环烷基酯,例如(甲基)丙烯酸-3-乙烯基环己酯、(甲基)丙烯酸冰片酯;
(甲基)丙烯酸羟烷基酯,例如(甲基)丙烯酸-3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-3,4-二羟基丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯;
二醇二(甲基)丙烯酸酯,例如1,4-丁二醇(甲基)丙烯酸酯,
醚醇的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸乙烯氧基乙氧基乙基酯;
(甲基)丙烯酸的酰胺和腈,例如N-(3-二甲基氨基丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(二乙基膦酰基)(甲基)丙烯酰胺、1-甲基丙烯酰氨基-2-甲基-2-丙醇;
含硫的甲基丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸乙基亚磺酰基乙基酯、(甲基)丙烯酸-4-氰硫基丁基酯、(甲基)丙烯酸乙基磺酰基乙基酯、(甲基)丙烯酸氰硫基甲基酯、(甲基)丙烯酸甲基亚磺酰基甲基酯、双((甲基)丙烯酰氧基乙基)硫化物;
多官能(甲基)丙烯酸酯,例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯。
除了上述(甲基)丙烯酸酯以外,待聚合的组合物还可包含可与甲基丙烯酸甲酯和上述(甲基)丙烯酸酯共聚的其它不饱和单体。
它们特别包括1-烯烃,例如1-己烯、1-庚烯;支化的烯烃,例如乙烯基环己烷、3,3-二甲基-1-丙烯、3-甲基-1-二异丁烯、4-甲基-1-戊烯;
丙烯腈;乙烯基酯,例如乙酸乙烯酯;
苯乙烯、侧链中含有烷基取代基的取代苯乙烯,例如α-甲基苯乙烯和α-乙基苯乙烯,环上含有烷基取代基的取代苯乙烯,例如乙烯基甲苯和对甲基苯乙烯,卤代苯乙烯,如一氯代苯乙烯、二氯代苯乙烯、三溴代苯乙烯和四溴代苯乙烯;
杂环乙烯基化合物,例如2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、3-乙基-4-乙烯基吡啶、2,3-二甲基-5-乙烯基吡啶、乙烯基嘧啶、乙烯基哌啶、9-乙烯基咔唑、3-乙烯基咔唑、4-乙烯基咔唑、1-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷、3-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基丁内酰胺、乙烯基氧杂环戊烷(oxolan)、乙烯基呋喃、乙烯基噻吩、乙烯基硫杂环戊烷、乙烯基噻唑和氢化乙烯基噻唑、乙烯基噁唑和氢化乙烯基噁唑;
乙烯基醚和异戊二烯基醚;
马来酸衍生物,例如马来酸酐、甲基马来酸酐、马来酰亚胺、甲基马来酰亚胺;和二烯,例如二乙烯基苯。
所述共聚单体的通常使用量为0-60重量%,优选0-40重量%,且特别优选0-20重量%,基于单体重量,在此所述化合物可单独使用或以混合物的形式使用。
聚合通常使用已知的自由基引发剂引发。所述优选的引发剂特别包括本领域公知的偶氮引发剂,例如AIBN和1,1-偶氮双环己腈,以及过氧化合物,如过氧化甲乙酮、过氧化乙酰丙酮、二月桂基过氧化物、过-2-乙基己酸叔丁酯,酮过氧化物,过氧化甲基异丁基酮、过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、2,5-双(2-乙基己酰基过氧化)-2,5-二甲基己烷、过氧2-乙基己酸叔丁酯、过氧3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、二枯基过氧化物、1,1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、枯基氢过氧化物、叔丁基氢过氧化物、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己基)酯、上述化合物中两种或更多种彼此之间的混合物以及上述化合物与同样能形成自由基的未提及化合物的混合物。
这些化合物的通常使用量为0.01-10重量%,优选0.5-3重量%,基于单体重量。
此处,可使用例如在分子量或单体组成方面不同的各种不同的聚(甲基)丙烯酸酯。
此外,光散射性层的基体可包含其它聚合物以改进其性能。这些其它聚合物特别是聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚醚、聚酯、聚碳酸酯和聚氯乙稀。这些聚合物可单独使用或以混合物的形式使用,此处还可以使用可衍生自上述聚合物的共聚物。
根据本发明用作基体聚合物的均聚物和/或共聚物的重均分子量Mw可在宽范围内变化,其中分子量通常与应用目的和模塑组合物的加工方式相匹配。但是,在不意进行限制的情况下,所述重均分子量通常为20 000-1 000 000g/mol,优选50 000-500 000g/mol,且特别优选80 000-300 000g/mol。
在本发明的一个特别实施方案中,光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的基体含有至少70重量%,优选至少80重量%,且特别优选至少90重量%的聚甲基丙烯酸甲酯,基于光散射性层的基体的重量。
在本发明的一个特定方面中,光散射性层的基体的聚(甲基)丙烯酸酯具有的折光指数为1.46-1.54,其在20℃下且在钠D线(589nm)下测定。
用于制备光散射性层的模塑组合物可包含任何类型的常规添加剂。它们特别包括抗静电剂、抗氧化剂、脱模剂、阻燃剂、润滑剂、染料、流动改进剂、填料、光稳定剂、UV吸收剂,和有机磷化合物,如亚磷酸酯或膦酸酯,颜料、气候老化稳定剂和增塑剂。但是,添加剂的用量受应用目的的限制。例如,聚甲基丙烯酸甲酯层的光散射性能以及其透明度均不应受到添加剂的太强损害。
根据本发明的一个特定方面,适合的情况下,模塑组合物可通过抗冲改性剂获得更高的机械稳定性。这种聚甲基丙烯酸酯塑料用抗冲改性剂是充分公知的,例如抗冲改性的聚甲基丙烯酸酯模塑组合物的制备和结构特别描述于EP-A 0 113 924、EP-A 0 522 351、EP-A 0 465049和EP-A 0 683 028中。
可用于制备基体的优选抗冲模塑组合物包含50-99重量%,特别是70-98重量%的聚甲基丙烯酸甲酯,基于在不存在散射粒子(A)和粒子(B)的情况下的模塑组合物的重量。所述聚甲基丙烯酸甲酯已在上面进行描述。
在本发明的一个特别方面中,用于制备抗冲改性模塑组合物的聚甲基丙烯酸甲酯可通过如下混合物的自由基聚合获得,所述混合物包含80-100重量%,优选90-98重量%的甲基丙烯酸甲酯和,适当情况下,0-20重量%,优选2-10重量%的能够自由基聚合的其它共聚单体,所述共聚单体也已在上面列出。特别优选的共聚单体尤其是(甲基)丙烯酸-C1-C4-烷基酯,特别是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸丁酯。
可用于制备抗冲改性基体的聚甲基丙烯酸甲酯的平均分子量Mw优选为90 000-200 000g/mol,特别是100 000-150 000g/mol。
可用于制备基体的优选抗冲模塑组合物包含0.5-55重量%,优选1-45重量%,特别优选2-40重量%,特别是3-35重量%的抗冲改性剂,基于在不存在散射粒子(A)和粒子(B)的情况下的模塑组合物的重量,所述抗冲改性剂是由交联聚合物粒子构成的弹性体相。
抗冲改性剂可采用本身已知的方法经成珠聚合或经乳液聚合获得。
优选的抗冲改性剂是平均粒度为50-1000nm,优选60-500nm,且特别优选80-120nm的交联粒子。
例如,这样的粒子通过如下混合物的自由基聚合获得,所述混合物一般包含至少40重量%,优选50-70重量%的甲基丙烯酸甲酯,20-80重量%,优选25-35重量%的丙烯酸丁酯,和0.1-2重量%,优选0.5-1重量%的交联性单体,例如多官能(甲基)丙烯酸酯如甲基丙烯酸烯丙酯,和可与上述乙烯基化合物共聚的共聚单体。
优选的共聚单体特别包括(甲基)丙烯酸-C1-C4-烷基酯,特别是丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸丁酯,优选丙烯酸甲酯,或能够乙烯基聚合的其它单体,例如苯乙烯。用于生产上述粒子的混合物可优选包含0-10重量%,优选0.5-5重量%的共聚单体。
特别优选的抗冲改性剂是具有两层,或特别优选三层的核-壳结构的聚合物粒子。这样的核-壳聚合物特别描述于EP-A 0 113 924、EP-A 0 522 351、EP-A 0 465 049和EP-A 0 683 028中。
特别优选的基于丙烯酸酯橡胶的抗冲改性剂尤其具有如下结构:
核:具有至少90重量%甲基丙烯酸甲酯含量的聚合物,基于核的重量。
壳1:具有至少80重量%丙烯酸丁酯含量的聚合物,基于壳1的重量。
壳2:具有至少90重量%的甲基丙烯酸甲酯含量的聚合物,基于壳2的重量。
核以及壳除了可包含所述单体以外,还可各自包含其它单体。这些单体前面已经提及,在此特别优选的共聚单体起交联作用。
例如,优选的丙烯酸酯橡胶改性剂可具有如下结构:
核:由甲基丙烯酸甲酯(95.7重量%)、丙烯酸乙酯(4重量%)和甲基丙烯酸烯丙酯(0.3重量%)构成的共聚物
S1:由丙烯酸丁酯(81.2重量%)、苯乙烯(17.5重量%)和甲基丙烯酸烯丙酯(1.3重量%)构成的共聚物
S2:由甲基丙烯酸甲酯(96重量%)和丙烯酸乙酯(4重量%)构成的共聚物。
丙烯酸酯橡胶改性剂的核:壳比可在宽范围内变化。优选在具有一个壳的改性剂的情况下,核∶壳重量比K/S为20∶80-80∶20,优选30∶70-70∶30;或在具有两个壳的改性剂的情况下,核∶壳1∶壳2的比K/S1/S2为10∶80∶10-40∶20∶40,特别优选20∶60∶20-30∶40∶30。
在不意进行限制的情况下,核-壳改性剂的粒度通常为50-1000nm,优选100-500nm,且特别优选150-450nm。
上述类型的抗冲改性剂可以商品名METABLENIR 441商购自Mitsubishi公司。也可以获得抗冲改性的模塑组合物。
用于制备塑料基体的特别优选的模塑组合物可商购自Rhm GmbH&Co.KG公司。
光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度通常为0.05-5mm,优选0.05-2mm,且特别优选0.1-1mm。
根据本发明,将球形散射粒子(A)的浓度cPA、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形散射粒子(A)的粒度DPA加以选择,使得球形散射粒子(A)的浓度cPA和光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度的乘积与球形散射粒子(A)的粒度的立方之比cPA*dS/DPA 3为0.001-0.015重量%*mm/μm3,优选0.0025-0.009重量%*mm/μm3。
将球形粒子(B)的浓度cPB、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形粒子(B)的粒度DPB加以选择,使得球形散射粒子(B)的浓度cPB和光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度的乘积与球形散射粒子(B)的粒度的立方之比cPB*dS/DPB 3为0.000005-0.002重量%*mm/μm3,优选0.00004-0.0015重量%*mm/μm3。
聚甲基丙烯酸甲酯层的平均表面粗糙度RZ的平方与球形粒子(B)的粒度的立方之比RZ 2/DPB 3可为0.0002-0.1300μm-1,特别是0.0009-0.0900μm-1,且优选0.00025-0.0600μm-1,且特别优选0.0025-0.0600μm-1。
在本发明的屏的一个特别实施方案中,球形散射粒子(A)的浓度cPA与光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS之比cPA/dS大于或等于2.5重量%/mm,特别是大于或等于4重量%/mm。
在本发明的屏的一个特别方面中,球形粒子(B)的浓度cPB与光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS之比cPB/dS大于或等于2.5重量%/mm,特别是大于或等于4重量%/mm。
在不意进行限制的情况下,由光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度ds和球形散射粒子的粒度DPA计算的比率dS/DPA优选为1-500,特别是1-250,优选2.5-250,且特别优选2.5-150。
光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的光泽度R85。优选小于或等于60,特别是小于或等于40,且特别优选小于30。
本发明的背投屏,特别是光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层具有特别低的划伤敏感性。在本发明的一个特别方面中,使用最高0.4N,特别是最高0.7N,且特别优选最高1.0N的力在屏上产生的划痕由目测不可辨别出,但不意由此进行限制。
所述耐擦划性可根据DIN 53799和DIN EN 438通过目测评价受损坏表面而进行测定,其中损坏通过采用不同的力对表面加以作用的金刚石而引起。
根据本发明的一个特别实施方案,片材的平均表面粗糙度RZ优选为5-50μm,特别是5-25μm,优选6-35μm,特别是15-50μm,特别优选6-30μm。
平均表面粗糙度RZ可根据DIN 4768使用购自Taylor Hobson公司的Talysurf 50测量仪测定,其中RZ为由粗糙度分布曲线内五个相继的单个测量路程的单个粗糙深度的平均值计算的平均的粗糙深度。
片材的表面粗糙度RZ通常是通过选择粒子(B)而得出。此外,该值可能受到取决于生产方法的类型的各种参数的变化的影响。
所述参数特别是挤出过程中熔体的温度,其中较高的熔体温度产生较粗糙的表面。但是,此处必须考虑的因素是熔体的温度取决于模塑组合物的精确组成。熔体的温度通常为150-300℃,优选200-290℃。所述温度基于从模头排出时熔体的温度。
表面粗糙度还可以通过用于抛光片材的辊之间的间隙而影响。如果抛光机构包括例如三个呈L型布置的辊,其中模塑组合物从模头导向辊1与辊2之间的间隙并且以60-180°缠绕辊2,则通过辊2与辊3之间的间隙使表面抛光。如果将辊2与辊3之间的间隙调节至片材的厚度,则将片材表面上的散射粒子挤压入基体中,这使得表面更平滑。为了获得较粗糙的表面,通常将这种间隙调节至稍大于待生产的片材的片材厚度,在此该值通常超过片材厚度0.1-2mm,优选超过片材厚度0.1-1.5mm,但不意由此进行限制。表面粗糙度还受到粒度和片材厚度的影响,在此相关性在实施例中给出。
光散射性层可通过已知方法生产,在此优选热塑性成形法。一旦加入粒子后,光散射性层可由上述模塑组合物通过常规热塑性成形法生产。
根据一个特别的实施方案,将双螺杆挤出机用于挤出或用于生产包含散射珠粒的模塑组合物粒料。在这些方法中,优选将塑料粒子在挤出机中转化为熔体。通过这种措施可以获得能用于提供具有特别高的透射率的屏的熔体。
此处,背投屏可通过两步法生产,其中膜或片材在单螺杆挤出机上的挤出是在双螺杆挤出机上的本发明的侧向加料器配混工艺和中间造粒的下游进行。通过双螺杆挤出机得到的粒料可获得特别高比例的散射珠粒,这使得能通过简单地掺混入不含散射珠粒的模塑组合物而生产具有不同的散射珠粒含量的投影屏。
还可以进行单步法,其中球形塑料粒子配混入熔体中的过程如双螺杆挤出机上所述一样进行,适合的情况下所述挤出机下游具有增压设备组(例如,熔体泵),其后直接连接用于成形出平面产品的挤出模头。令人惊奇的是,通过上述方法也可得到具有特别低的泛黄指数的背投屏。
此外,屏还可通过注塑生产,但是,在此情况下,对工艺参数或注射模具的选择必须使得实现在本发明范围之内的表面粗糙度。
基体与散射粒子的配混优选通过双螺杆挤出机进行,并且在真正的片材挤出时同样可使用单螺杆挤出机,但并不意由此进行限制。
根据应用类型而定,光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层可用作屏。此处,较薄的层可以能卷绕的膜的形式使用。特别优选的膜通过上文所述方法配备抗冲性。
此外,可将薄的光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层施涂到塑料片材上以便提高其机械稳定性。用作载体层的上述塑料片材优选具有的强度半值角小于6.5°,特别是小于或等于6°,优选小于或等于5°,且特别优选小于或等于3°。相应地,载体层不包含或仅包含少量具有散射效果的球形粒子。所述塑料片材优选包含聚(甲基)丙烯酸酯。
优选载体层的表面在角度为60°下具有的光泽度小于或等于70,优选小于或等于60,特别是小于或等于40,特别优选小于或等于30,且更特别优选小于或等于15。
根据一个优选的实施方案,载体层具有的平均表面粗糙度RZ优选为2-45μm,特别是3-40μm,优选5-35μm。由此可避免投影到屏上的图像在空间内反射,而不损害图像质量。
根据本发明的一个特别方面,屏的透射率大于或等于25%,特别是大于或等于40%,且特别优选大于或等于55%,在此所述值特别是通过不含有改善对比度性的染料的屏获得。
根据本发明的一个特别方面,可将模塑组合物着色。令人惊奇的是,可通过这种方法改善对比度。适于着色的材料特别是本身已知的染料和/或炭黑。特别优选的染料可商购获得。所述染料特别包括均购自Clariant的Sandoplast红G和Sandoplast黄2G和均购自Bayer的Macrolex绿5B和Macrolex紫3R。所述染料的浓度取决于所需的颜色印象以及片材的厚度。在不意进行限制的情况下,每种染料的浓度通常为0-0.8重量%,优选0.000001-0.4重量%,基于在不含有散射粒子(A)和粒子(B)的情况下的着色模塑组合物的总重。染料浓度的总和优选为0-1重量%,优选0.0001-0.6重量%,基于在不含有散射粒子(A)和粒子(B)的情况下的着色模塑组合物的总重。透射率的损失至少部分地可通过较强功率的投影仪补偿。
优选屏显示的泛黄指数小于或等于12,特别是小于或等于10,但不意由此进行限制。
本发明的屏的一个特定实施方案具有的强度半值角大于或等于15°,特别是大于或等于25°。
根据本发明的一个特别方面,屏显示的散射能力大于或等于0.15,特别是大于或等于0.35,但不意由此进行限制。
根据一个优选的实施方案,在散射板上的反射中,本发明的聚甲基丙烯酸甲酯片材的表面显示无光泽外观。可将使用反射仪根据DIN67530的光泽测量用于表征。在角度为85°下片材的光泽度优选低于60,特别优选低于40,且更特别优选低于30。
对本发明的背投屏的尺寸和形状不加以限定。但是,屏通常具有长方形、板块状的形状,因为图像通常以这种格式显示。
这种背投屏的长度优选为25-10 000mm,优选50-3000mm,且特别优选200-2000mm。这种特定实施方案的宽度通常为25-10 000mm,优选50-3000mm,且特别优选200-2000mm。为了提供特别大的投影表面,可将多个这种屏结合起来。
根据一个特别的实施方案,根据DIN EN ISO 4892,第2部分(在仪器,过滤的氙弧辐射中人造方式暴露或照射),屏具有特别高的耐候性。
本发明的背投屏可用于其它光学技术中应用,例如用作LCD监视器中的散射板。
以下将通过实施例和比较例更详细地阐述本发明,但不意将本发明限制于所述实施例。
A)测量方法
平均粗糙度RZ根据DIN 4768使用Taylor Hobson公司的Talysurf50测量仪测定。
透射率τD65/2°根据DIN 5036使用Perkin Elmer公司的Lambda 19测量仪测定。
泛黄指数τD65/10°根据DIN 6167使用Perkin Elmer公司的Lambda19测量仪测定。
R85°光泽度在85°下根据DIN 67530使用购自Dr.Lange公司的Dr.Lange实验室反射计作为测量仪测定。
散射能力和强度半值角根据DIN 5036使用LMT公司的LMT测角仪测量平台GO-T-1500测量仪测定。
各种背投屏还根据表1中所示标准目测评价。
为此使用的是Epson EMP-713投影仪。测试图像在离图像约1-1.5m的距离处在多个角度(0°=垂直于投影法线,30°和60°)下评价。在图像对角线为约50cm下,投影仪离投影片材的距离为约85cm。
Epson投影仪EMP 713的技术数据:
投影系统:双色镜和透镜系统,图像单元:2359296个像素(1024×768)*3,亮度:1200ANSI流明,对比度:400∶1,图像辉度:85%,颜色再现:24比特,在16.7百万色下,H:15-92kHz,V:50-85Hz,灯:150瓦UHE,视频分辨率:750TV行
表1
标准 | 性能 |
热点(Hot Spot) | 热点是指归因于投影照明系统的圆锥形光束的光分布。因此热点是在其中心比在图像边缘处具有明显更高亮度的圆锥形光束。如果热点非常明显,则投影仪灯可目测分辨出。 |
亮度分布 | 亮度分布也通过光在图像表面上的分布来评价并且因此表征图像由中心向边缘被照明的程度。 |
图像清晰度 | 图像清晰度是测试图像被清楚感知的程度。 |
分辨率 | 图像分辨率描述在所评价的片材上的精细结构被扭曲变形的程度。 |
图像平稳性 | 图像平稳性是指观察者能在长时间内接受投影信息而其眼睛不受强应力的程度。 |
表中用++表示很好的性能,用+表示良好的性能,用0表示令人满意的性能,用-表示差的性能,用--表示很差的性能且用---表示不足的性能。
B)制备塑料粒子
塑料粒子B1
为了制备球形塑料粒子,使用通过在开始真正聚合之前直接由硫酸铝和苏打溶液的沉淀而制备的氢氧化铝-Pickering-稳定剂。为此,首先将16g Al2(SO4)3、0.032g络合物生成剂(Trilon A)和0.16g乳化剂(可购自Bayer AG公司的乳化剂K30;C15链烷烃磺酸钠盐)溶解在0.8l蒸馏水中。然后在搅拌下且在温度为约40℃下将1N碳酸钠溶液加入到溶解在水中的硫酸铝中,在此pH值随后为5-5.5。通过该操作步骤达到稳定剂在水中的胶体分布。
在稳定剂沉淀之后,将水相转移到玻璃烧杯中。为此将110g甲基丙烯酸甲酯、80g甲基丙烯酸苄酯和10g甲基丙烯酸烯丙酯以及4g二月桂基过氧化物和0.4g过2-乙基己酸叔丁酯加入。所述混合物通过分散器(UltraTurrax S50N-G45MF,Janke und Kunkel公司,Staufen)在7000rpm下分散15分钟。
在剪切过程之后,将反应混合物进入已预热至相应的反应温度80℃的反应器中并使其在搅拌(600rpm)下于约80℃(聚合温度)下聚合45分钟(聚合持续时间)。然后在约85℃的内部温度下进行后反应阶段1小时。冷却至45℃之后,通过加入50%浓度硫酸将稳定剂转化为水溶性硫酸铝。通过将所得到的悬浮液滤过商购滤布在50℃下在加热烘箱内干燥24小时而将珠粒进行处理。
粒度分布通过激光消光法研究。粒子的平均尺寸V50为18.6μm。珠粒具有球形形状,在此未能检测到纤维。未发生凝结。所得到的粒子以下称作塑料粒子B1。
塑料粒子B2
为了制备球形塑料粒子,使用通过在开始真正聚合之前直接由硫酸铝和苏打溶液(1N碳酸钠溶液)的沉淀而制备的氢氧化铝-Pickering-稳定剂。为此,首先在具有折流板、Ni-Cr-Ni热电偶和循环加热系统的经N2冲洗的100L V4A釜内使用叶轮式搅拌器在搅拌(330rpm)下将38L去离子水、400g硫酸铝和8g络合物生成剂(Trilon A)用于形成初始进料。然后加入1760g苏打溶液以使氢氧化铝沉淀,以及加入均溶解于240ml去离子水中的可购自Bayer AG公司的乳化剂K30分散助剂(4g)(C15链烷烃磺酸钠盐)和可购自Hchst公司的聚合物蜡5000/6000(4g)(分子量为5000-6000的聚乙二醇)。沉淀之后的pH值为约5.3,由此得到分散剂在水中的胶体分布。
然后,同样在室温下将由6900g甲基丙烯酸甲酯、3000g苯乙烯、100g乙二醇二甲基丙烯酸酯、200g二月桂酰基过氧化物、20g过2-乙基己酸叔丁酯和50g硫代乙醇酸-2-乙基己酯构成的单体混合物加入。
加热阶段进行直至温度为80℃,在此将反应器在釜内部温度为40℃下压力密封并且关掉N2导入。在接下来的115分钟内,使内部温度升至约87℃并且压力从0.70升至0.92巴。在温度最大值之后,将反应混合物加热至约87-88℃并且在该温度下继续搅拌约1小时,在此搅拌器速度降至200rpm。反应混合物已冷却之后,在釜的温度为46℃下卸压,然后加入400ml 50%浓度的硫酸,由此将氢氧化铝转化为可溶性硫酸铝,由此悬浮液聚合物沉淀出。为了处理珠粒,将获得的悬浮液滤过具有滤布的瓷吸滤器,洗涤直至中性并在50℃下在加热烘箱内干燥约20小时。
尺寸分布通过激光消光法研究。粒子的平均尺寸V50为40.5μm。珠粒具有球形形状,在此未能检测到纤维。未发生凝结。所得到的粒子以下称作塑料粒子B2。
C)实施例1-4
通过挤出生产各种背投屏。为此,开始将包含由塑料粒子B1、塑料粒子B2、基于苯乙烯且粒度V50为约8.4μm的塑料粒子(均以商品名Teehpolymer SBX-8购自Sekisui公司)构成的各种散射珠粒配混物,和购自Rhm GmbH&Co.KG公司的PMMA模塑组合物(由97重量%甲基丙烯酸甲酯和3重量%丙烯酸甲酯构成的共聚物)挤出以得到塑料片材。使用BREYER公司的Φ60mm挤出机。熔体从模头排出时的温度通常为270℃。一般性地,特别在实施例中,调节抛光机构以使得到尽可能粗糙的表面。
塑料粒子在聚甲基丙烯酸甲酯基体中的比例以及片材的厚度列于表2。
表2
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
厚度[mm] | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
PMMA基体[重量%] | 88 | 82 | 88 | 82 |
SBX8[重量%] | 6 | 6 | 6 | 6 |
塑料粒子B1[重量%] | 0 | 0 | 6 | 12 |
塑料粒子B2[重量%] | 6 | 12 | 0 | 0 |
所获得的背投屏根据上文所述测量方法研究,此处获得的测量结果列于表3。
表3
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
透射率[%] | 71.4 | 73.14 | 71.95 | 71.34 |
泛黄指数G(τD65/10°) | 5.36 | 4.86 | 5.2 | 5.3 |
散射能力σ | 0.6 | 0.56 | 0.6 | 0.6 |
强度半值角γ[°] | 49 | 43 | 49 | 49 |
RZ[μm] | 15.0 | 25.4 | 6.1 | 7.6 |
R85°光泽度测量 | 14.8 | 4.6 | 25.3 | 8.6 |
cPA*dS/DPA 3[重量%*mm/μm3] | 0.00505 | 0.00505 | 0.00505 | 0.00505 |
cPB*dS/DPB 3[重量%*mm/μm3] | 0.000045 | 0.000090 | 0.000466 | 0.00093 |
RZ 2/DPB 3 | 0.00338 | 0.00968 | 0.00263 | 0.00416 |
热点 | ++ | ++ | ++ | ++ |
亮度分布 | ++ | ++ | ++ | ++ |
图像清晰度 | + | + | +/++ | ++ |
分辨率 | 精细-很精细 | 精细-很精细 | 很精细 | 很精细 |
图像平稳性 | + | 0/+ | + | + |
还研究了挤出物的目测划伤敏感性。
划伤敏感性通过金刚石的针入深度tR=f(载荷),使用TaberIndustries的203型划痕测试仪测试,该方法依据DIN 53799和DIN EN438:具有90°锥角的金刚石雕刻刀,尖端半径90μm,旋转方向为逆时针方向。所用载荷列于表4。
在黑色底材上进行目测评价(反射测试)。对测试挤出物的试验(粗糙度,光泽度)在上表面进行。
获得的结果列于表4。
表4
金刚石的载荷 | 实施例1 | 实施例2 |
0.4N | 损害不可辨别 | 损害不可辨别 |
0.7N | 损害不可辨别 | 损害不可辨别 |
1.0N | 损害不可辨别 | 损害不可辨别 |
1.5N | 损害不可辨别 | 损害不可辨别 |
2.0N | 损害几乎不可辨别(额外反射(ausspiegeln),强烈角度依赖性) | 损害几乎不可辨别(额外反射,强烈角度依赖性) |
3.0N | 损害可辨别 | 损害可辨别(额外反射) |
表4续
金刚石的载荷 | 实施例3 | 实施例4 |
0.4N | 损害不可辨别 | 损害不可辨别 |
0.7N | 损害不可辨别 | 损害不可辨别 |
1.0N | 损害不可辨别 | 损害不可辨别 |
1.5N | 损害几乎不可辨别(额外反射,强烈角度依赖性) | 损害几乎不可辨别(额外反射,强烈角度依赖性) |
2.0N | 损害几乎不可辨别(额外反射,强烈角度依赖性) | 损害几乎不可辨别(额外反射,强烈角度依赖性) |
3.0N | 损害可辨别 | 损害可辨别 |
D)实施例5和6
基本上重复上述实施例1-4中所述的生产方法,但在此还另外加入抗冲改性剂(Metablen IR 441,购自Mitsubishi)。另外,生产着色的背投屏,同样使其配备抗冲击性。染料由52.66重量%Sandoplast红G、0.84重量%Sandoplast黄2G(均购自Clariant)和39.22重量%Macrolex绿5B和7.28重量%Macrolex紫3R(均购自Bayer)的混合物构成。
塑料粒子在聚甲基丙烯酸甲酯基体中的比例以及片材的厚度列于表5。
表5
实施例1 | 实施例5 | 实施例6 | |
厚度[mm] | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
PMMA基体[重量份] | 88 | 53 | 53 |
SBX 8[重量%] | 6 | 6 | 6 |
塑料粒子B1[重量%] | 0 | 0 | 0 |
塑料粒子B2[重量%] | 6 | 6 | 6 |
Metablen IR 441[重量份] | 0 | 35 | 35 |
染料[重量份] | 0 | 0 | 0.02142 |
所获得的背投屏根据上文所述测量方法研究,此处获得的测量结果列于表6。
还研究了背投屏的机械性能。拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量根据ISO 527-2测定,且反射率根据DIN 5036测定。
表6
实施例1 | 实施例5 | 实施例6 | |
透射率[%] | 71.4 | 73.43 | 39.74 |
泛黄指数G(τD65/10°) | 5.36 | 4.88 | - |
散射能力σ | 0.6 | 0.56 | 0.59 |
强度半值角γ[°] | 49 | 43 | 48 |
反射率(ρD65/2°)[%] | 26.72 | 25.26 | 11.21 |
拉伸强度(σ-M;5mm/min)[MPa] | 64.6 | 34.5 | 33.8 |
弹性模量(1mm/min)[MPa] | 3258 | 1642 | 1621 |
断裂伸长率(ε-B;5mm/min)[%] | 3.4 | 23.6 | 17.1 |
RZ[μm] | 15.0 | 16.0 | 20.1 |
R85°光泽度测量 | 14.8 | 9.9 | 5.4 |
热点 | ++ | ++ | ++ |
亮度分布 | ++ | ++ | ++ |
图像清晰度 | + | + | + |
分辨率 | 精细-很精细 | 精细-很精细 | 粗细-很精细 |
图像平稳性 | + | + | + |
3D投影用背投屏
本发明的背投屏还可用于图像或影片的3D投影。
在3D投影法中,作为图像源,每种情况下将两个投影叠加,这两个投影原则上传送相同的图像内容,但该内容在一定距离内,例如在眼之间的距离内掺混地被接收。经常使用的原理的实例是偏振法。借助采用偏振光操作的投影仪,具有不同偏振排列的两种接收的光照射到背投屏上。
观测者通过各自分开地对于右眼和左眼装备相应的偏振滤光器的眼镜观察图像。人的大脑处理这两个不同的图像印象得到三维图像感觉。
就3D投影而言,本发明的背投屏优选可由挤出的聚甲基丙烯酸甲酯塑料以包含至少一层由挤出的聚甲基丙烯酸甲酯塑料构成的光散射性层的片材或膜的形式制造,在此由于光学双折射总的光程差为至多25nm,优选至多15nm,特别优选至多5nm。
此处必须注意,挤出法总是引起分子链沿挤出方向上产生一定取向。所述取向导致双折射性能,其使两个投影的偏振光部分地消偏振,这当然是所不期望的。
因此,设计用于3D投影的背投屏用的挤出的聚甲基丙烯酸甲酯塑料特别优选在挤出之后进行热后处理。在热后处理过程中,发生聚合物分子的回复,其将聚合物分子的取向再次基本消除。结果是大大降低了材料中初始存在的双折射性能。
根据材料的组成及材料厚度而定,设计用于3D投影用的背投屏的呈膜或片材形式的挤出的聚甲基丙烯酸甲酯塑料的热后处理可例如在110-190℃,优选120-160℃下进行5分钟-24小时,优选10分钟-2小时。本领域技术人员可容易地将将其优化。热引起的回复过程可用平放或优选悬挂的材料进行。
本领域技术人员已知适于测量由于光学双折射而引起的光程差的测量方法。例如,光程差可借助于偏光显微镜并结合Ehringhaus弛张振荡补偿器测量。
Claims (29)
1.包含至少一层光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的背投屏,所述光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层包含聚甲基丙烯酸甲酯基体和具有不同平均粒度V50的球形散射粒子(A)和球形粒子(B),其中球形散射粒子(A)具有的平均粒度V50为0.1-40μm,且球形散射粒子(A)的折光指数与聚甲基丙烯酸甲酯基体的折光指数之差为0.02-0.2,其中球形粒子(B)具有的平均粒度V50为10-150μm,且球形粒子(B)的折光指数与聚甲基丙烯酸甲酯基体的折光指数之差为0-0.2,并且其中球形散射粒子(A)和球形粒子(B)的总浓度为1-60重量%,基于光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的重量,其特征在于球形散射粒子(A)的浓度cPA、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形散射粒子(A)的粒度DPA的选择使得比率cPA*dS/DPA 3为0.001-0.015重量%*mm/μm3,球形粒子(B)的浓度cPB、光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形粒子(B)的粒度DPB的选择使得比率cPB*dS/DPB 3为0.000005-0.002重量%*mm/μm3,并且聚甲基丙烯酸甲酯层的平均表面粗糙度RZ的平方与球形粒子(B)的粒度的立方之比RZ 2/DPB 3为0.0002-0.1300μm-1。
2.根据权利要求1的背投屏,其特征在于聚甲基丙烯酸甲酯层的平均表面粗糙度RZ的平方与球形粒子(B)的粒度的立方之比RZ 2/DPB 3为0.0025-0.0600μm-1。
3.根据权利要求1或2的背投屏,其特征在于粒子(B)的浓度cPB与光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS之比cPB/dS大于或等于2.5重量%/mm。
4.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的光泽度R85°小于或等于40。
5.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于比率cPA*dS/DPA 3为0.0025-0.009重量%*mm/μm3。
6.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于比率cPB*dS/DPB 3为0.00004-0.0015重量%*mm/μm3。
7.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于该背投屏的光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度为0.05-1mm。
8.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于该背投屏的球形散射性粒子(A)和/或球形粒子(B)包括交联聚苯乙烯、有机硅聚合物和/或交联聚(甲基)丙烯酸酯。
9.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层是经着色的。
10.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于光散射性聚甲基丙烯酸甲酯层的基体具有在钠D线(589nm)下并且在20℃下测定的折光指数为1.46-1.54。
11.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于片材的平均表面粗糙度RZ为4-50μm。
12.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于球形粒子(B)具有的平均粒度V50比散射粒子(A)的平均粒度大至少5μm。
13.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于球形散射粒子(A)的平均粒度V50为5-20μm。
14.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于球形粒子(B)的平均粒度V50为15-60μm。
15.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于使用至多0.7N的力在屏上产生的划痕是目测不可分辨的。
16.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于屏另外包含具有强度半值角小于6.5°的载体层。
17.根据权利要求16的背投屏,其特征在于载体层具有的平均表面粗糙度RZ为3-40μm。
18.根据权利要求16或17的背投屏,其特征在于载体层包含聚(甲基)丙烯酸酯。
19.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于背投屏的厚度为0.05-5mm。
20.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于屏的透射率大于或等于25%。
21.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于屏的泛黄指数小于或等于12。
22.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于屏的强度半值角大于或等于15°。
23.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于屏的散射能力大于或等于0.15。
24.根据前述权利要求中任一项的背投屏,其特征在于屏由具有由于光学双折射而引起的光程差为至多25nm的挤出的聚甲基丙烯酸甲酯塑料构成。
25.生产根据权利要求1-24中任一项的背投屏的方法,其特征在于将包含聚甲基丙烯酸甲酯、球形散射粒子(A)和球形粒子(B)的模塑组合物挤出。
26.根据权利要求25的方法,其特征在于将片材或膜挤出,然后将挤出的片材或膜加热5分钟-24小时至110-190℃。
27.根据权利要求1-24中任一项的背投屏用于光学技术应用中的用途。
28.根据权利要求27的用途,其用作LCD监视器中的散射板。
29.根据权利要求24的背投屏用于3D投影的用途。
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