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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Farb- und Grafikfolien werden für eine große Vielfalt von Anwendungen verwendet, die das Umwickeln der Oberfläche privater oder gewerblicher Fahrzeuge, Gebäude und anderer Innen- und Außenoberflächen einschließen. Beim Anwenden an Fahrzeugen können Grafikfolien eine kosteneffektive Alternative zum Neulackieren eines Fahrzeugs darstellen. Außerdem können Grafikfolien in der Regel entfernt werden, was im Vergleich zu Lack eine temporärere Farbänderung erlaubt.
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Metallisierte Folien sind eine beliebte Kategorie von Grafikfolien. Insbesondere können metallisierte Folien ein verziertes Aussehen oder spiegelnde Reflexion verleihen, wobei dies einfacher und kosteneffektiver ist als herkömmliche Chromplattierung. Jedoch ist die Herstellung einer metallisierten reflektierenden Folie, die anpassbar ist, so dass sie sich auf die Form einer dreidimensionalen Oberfläche ausdehnt, eine visuelle Gleichmäßigkeit und Reflexion hat und an Ort und Stelle verbleibt, wenn sie in tiefe Kanäle oder um scharfe Radien gelegt wird, eine große Herausforderung. Das Dehnen einer metallisierten reflektierenden Folie, mit oder ohne Wärme, kann zu Trübung und Irisierung führen. Diese kann durch Reißen oder Fehlausrichtung des Metalls selbst oder durch Reißen von Schutzschichten innerhalb der Folie entstehen. Einige metallisierte reflektierende Folien haben steife Schichten, wie PET, um einer Dehnung oder Rissbildung entgegen zu wirken, die Trübung verursacht, doch diese Arten von Folien sind auch schwierig an eine dreidimensionale Oberfläche anzubringen. Sie können auch dazu neigen, sich nach dem Anbringen von einer komplexen Oberfläche abzuheben oder zu verziehen. Da reflektierende Folie in der Regel Metall enthält, kann auch Korrosion einen Folienverderb verursachen. Dies gilt insbesondere, wenn die Folie Feuchtigkeit ausgesetzt ist, was für Folien an Fahrzeugen typisch ist.
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Es besteht daher noch Potenzial zur Herstellung einer verbesserten anpassbaren reflektierenden Folie.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung nimmt die Herausforderungen angesichts der Herstellung einer anpassbaren reflektierenden Folie an. Zu einigen Herausforderungen bei der Herstellung reflektierender Folie gehören: Bewahren von spiegelndem Reflexionsvermögen und Begrenzen oder Beseitigen von Trübung, wenn die Folie auf verschiedene Längen gedehnt wird; Bereitstellen einer Folie, die Wärmedehnung standhalten kann, ohne Irisieren zu erzeugen; und Bereitstellen einer Folie, die sich leicht dehnen lässt und unten in tiefen Kanälen und um scharfe Radien einer Oberfläche herum verbleibt. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nehmen diese Herausforderungen an. Die vorliegende Erfindung kann eine stark dehnbare Folie bereitstellen, die zum Anpassen an die komplexe Oberfläche eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können gedehnt werden, während eine minimale Trübung eingebracht wird. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in tiefen Kanälen und um scharfe Radien herum angebracht werden, ohne dass nach 24 Stunden eine Folienabhebung vorliegt.
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In einem Fall schließt die vorliegende Offenbarung eine dehnbare reflektierende Folie ein, die eine transparente Polymerschicht; eine kontinuierliche Metallschicht, die mindestens eines von Zinn oder Indium umfasst; eine nichtreaktive Klebstoffschicht; und eine dehnbare Folienschicht umfasst. Die dehnbare reflektierende Folie hat bei Dehnung um 50 % der ungedehnten Länge mindestens 30 % spiegelndes Reflexionsvermögen gemäß dem Prüfverfahren des spiegelnden Reflexionsvermögens.
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In einem anderen Fall schließt die vorliegende Offenbarung eine dehnbare reflektierende Folie ein, die eine transparente Polymerschicht; eine kontinuierliche Metallschicht, die mindestens eines von Zinn oder Indium umfasst; eine nichtreaktive Klebstoffschicht; und eine dehnbare Folienschicht umfasst. Die dehnbare reflektierende Folie hat bei Dehnung um 50 % der ungedehnten Länge nicht mehr als 15 % diffuse Reflexion gemäß dem Prüfverfahren des diffusen Reflexionsvermögens.
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In einem anderen Fall schließt die vorliegende Offenbarung eine dehnbare reflektierende Folie ein, die eine transparente Polymerschicht; eine kontinuierliche Metallschicht, die mindestens eines von Zinn oder Indium umfasst; eine nichtreaktive Klebstoffschicht; und eine dehnbare Folienschicht umfasst. Das Verhältnis des spiegelnden Reflexionsvermögens der dehnbaren reflektierenden Folie bei Dehnung um 50 % zum spiegelnden Reflexionsvermögen der dehnbaren reflektierenden Folie, wenn sie ungedehnt ist, beträgt mehr als 50 % gemäß dem Prüfverfahren des spiegelnden Reflexionsvermögens.
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In einigen Fällen hat die Metallschicht eine Dicke im Bereich von 30 nm bis 90 nm.
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In einigen Fällen hat die Metallschicht eine Dicke im Bereich von 50 nm bis 70 nm.
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In einigen Fällen ist die nichtreaktive Klebstoffschicht ein optisch klarer Klebstoff.
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In einigen Fällen umfasst die reflektierende Folie ferner eine zweite Klebstoffschicht angrenzend an eine Hauptoberfläche der dehnbaren Folienschicht gegenüber der nichtreaktiven Klebstoffschicht.
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In einigen Fällen umfasst die reflektierende Folie ferner eine strukturierte Verkleidung angrenzend an eine Hauptoberfläche der zweiten Klebstoffschicht gegenüber der dehnbaren Folienschicht, wobei die Strukturauskleidung Erhebungen umfasst, die Kanäle in der zweiten Klebstoffschicht bilden.
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In einigen Fällen ist die dehnbare Folienschicht eine vinylfreie Folie.
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In einigen Fällen weist die dehnbare reflektierende Folie bei Dehnung um 50 % der ungedehnten Länge nicht mehr als 15 % diffuse Reflexion gemäß dem Prüfverfahren des diffusen Reflexionsvermögens auf.
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Figurenliste
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Die Erfindung kann bei Betrachtung mit der ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen umfassender verstanden werden, wobei Folgendes gilt:
- 1 ist ein Querschnitt für eine dehnbare reflektierende Folie gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 2 zeigt einen Querschnitt für eine dehnbare reflektierende Folie mit einem zweiten Klebstoff und einer strukturierten Verkleidung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Die hierin dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen können angewendet werden, und strukturelle Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht. In den Figuren verwendete gleiche Zahlen beziehen sich auf gleiche Komponenten. Jedoch soll die Verwendung einer Zahl im Bezug auf eine Komponente in einer gegebenen Figur nicht die Komponente in einer anderen Figur, die mit der gleichen Zahl gekennzeichnet ist, einschränken.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist ein Querschnitt für eine dehnbare reflektierende Folie 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Folie 100 schließt eine Gussverkleidung 170, eine transparente Polymerschicht 160, eine kontinuierliche Metallschicht 150, eine nichtreaktive Klebstoffschicht 140 und eine dehnbare Folienschicht 130 ein. Die Gussverkleidung 170 wird als Träger verwendet, auf dem verschiedene Schichten der Folie angelagert werden. Sie kann auch als Schutzschicht für die anpassbare reflektierende Folie 100 nach vollständigem Zusammenbau der Konstruktion dienen, wird jedoch vor dem Dehnen während des Anbringens der Folie entfernt (in 2 gezeigt).
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Die fakultative Gussverkleidung 170 ist in der Regel eine Einlage aus Papier oder Polymer, beschichtet mit einer Trennmittelbeschichtung zur einfachen Entfernung von der transparenten Polymerschicht 160. In einigen Fällen kann die Gussverkleidung eine sehr gleichmäßige, glatte oder glänzende Oberfläche haben, um das Erzeugen einer optischen Verzerrung des von der kontinuierlichen Metallschicht 150 reflektierten Lichts zu vermeiden. In anderen Fällen kann die Gussverkleidung eine Oberflächentextur aufweisen, die durch ein Verfahren wie Prägen oder Drucken erzeugt wird, um der kontinuierlichen Metallschicht 150 ein gehämmertes oder texturiertes Erscheinungsbild zu verleihen. Die Gussverkleidung 170 kann auch als Vorschlichtverkleidung bezeichnet werden. Die Gussverkleidung 170 kann auch eine raue Oberfläche gegenüber der zur Oberfläche weisenden transparenten Polymerschicht 160 aufweisen. Diese raue oder texturierte Oberfläche kann verhindern, dass die transparente Polymerschicht 160 an der gegenüberliegenden Oberfläche der Gussverkleidung 170 klebt oder haftet, wenn die Gussverkleidung 170 und die transparente Polymerschicht 160 auf eine Rolle gewickelt werden, und somit dass die Oberfläche der transparenten Polymerschicht 160 beschädigt wird, bevor die kontinuierliche Metallschicht 150 auf die transparente Polymerschicht 160 aufgetragen wird.
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Die transparente Polymerschicht 160 kann mit verschiedenen Beschichtungsverfahren auf die Gussverkleidung 170 aufgetragen werden. In einigen Fällen kann die transparente Polymerschicht 160 eine extrudierte Folie oder eine kalandrierte Folie sein. Die transparente Polymerschicht 160 dient zum Bereitstellen einer Schutzschicht über der Metallschicht 150 in der Folie 100. Eine transparente Folie ist eine, die einen niedrigen Trübungswert aufweist, wie wie mit einem BYK Hazegard auf der Grundlage von ASTM D1003-11 gemessen. Zum Beispiel kann eine transparente Folie einen Trübungswert von weniger als 25 %, weniger als 20 %, weniger als 15 %, weniger als 10 % oder weniger als 5 % aufweisen. Die transparente Polymerschicht 160 kann aus einer Vielfalt von Polymeren oder Polymermischungen hergestellt werden, einschließlich zum Beispiel Polyurethanen, Polyestern, Polyamiden, Polyolefinen, Polystyrolen, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral und Fluorpolymeren. Die transparente Polymerschicht 160 kann eine Dicke von ungefähr 10 um, 15 um, 20 um, 25 um, 30 um, 40 um, 50 um, 60 um, 70 um, 80 um, 90 um, 100 um, 125 um, 150 um, 175 um oder eine Dicke in einem Bereich zwischen beliebigen zwei vorangehenden Dickenwerten aufweisen.
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Die kontinuierliche Metallschicht 150 wird dann auf der transparenten Polymerschicht 160 angelagert. Die kontinuierliche Metallschicht schließt mindestens eines von Zinn, Indium oder Legierungen von Zinn oder Indium ein. Die kontinuierliche Metallschicht 150 kann eine einzelne Art von Metall einschließen oder kann eine Kombination von Metallen einschließen. In einigen Fällen schließt die kontinuierliche Metallschicht mindestens 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % oder 99 %, 99,5 %, 99,7 % oder 99,9 % Zinn oder Indium ein.
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Die kontinuierliche Metallschicht 150 kann mithilfe eines der in der Technik bekannten Verfahren, einschließlich Vakuumabscheidung und einschließlich thermischer Verdampfung oder Zerstäubung, auf der transparenten Polymerschicht 160 angelagert werden. In einem Vakuumabscheidungsverfahren wird das Quellmaterial unter einem Vakuum verdampft, was ermöglicht, dass Dampfteilchen direkt zur Polymerschicht 160 gelangen. Die Dampfteilchen kondensieren auf der Polymerschicht und verbinden sich miteinander, um eine kontinuierliche Metallschicht 150 zu bilden. Eine kontinuierliche Schicht kann kleine Flächen von Diskontinuität aufgrund von Herstellungsvarianz aufweisen. Jedoch stellen in einigen Ausführungsformen diskontinuierliche Gruppierungen von Metalltröpfchen, nah beieinander liegenden Metallteilchen oder -segmenten oder Metallflocken, die an einer Folie angehaftet oder in einer Harzschicht aufgetragen sind, keine kontinuierliche Metallschicht 150 dar. In einigen Ausführungsformen ist die kontinuierliche Metallschicht 150 im Wesentlichen undurchsichtig.
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Die kontinuierliche Metallschicht 150 kann einen Bereich von Dicken aufweisen. Zum Beispiel kann die kontinuierliche Metallschicht eine Dicke von 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 110 nm oder mehr aufweisen. Die kontinuierliche Metallschicht 150 kann eine Dicke in einem Bereich zwischen beliebigen der vorangehenden Dickenwerte aufweisen.
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Die nichtreaktive Klebstoffschicht
140 grenzt an die kontinuierliche Metallschicht
150 an. Ein nichtreaktiver Klebstoff ist ein Klebstoff, der die Beständigkeit der Metallschicht
150, sobald sie in Kontakt damit ist, minimal verändert. Nichtreaktive Klebstoffe sind generell neutraler oder basischer Natur. Mit anderen Worten enthält der Klebstoff vorzugsweise keine oder nur geringe Mengen von Säurefunktionalität. Die nichtreaktive Klebstoffschicht
140 kann in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf die kontinuierliche Metallschicht
150 aufgetragen oder laminiert werden. Die nichtreaktive Klebstoffschicht
140 kann ein Haftkleber, ein wärmeaktivierter Klebstoff oder ein vor Ort härtender Klebstoff sein. Die nichtreaktive Klebstoffschicht
140 kann optisch klar sein oder kann nicht optisch klar sein. In einigen Fällen kann ein Primer verwendet werden, um die Adhäsion zwischen der nichtreaktiven Klebstoffschicht
140 und der kontinuierlichen Metallschicht
150 zu unterstützen. Nichtreaktive Klebstoffe können einen breiten Bereich von Klebstoffzusammensetzungen einschließen, einschließlich zum Beispiel Polyharnstoff, Polyamid, Polyurethan, Polyester, additionsvernetzendem Silikon und Kombinationen davon. Klebstoffe gemäß der vorliegenden Offenbarung sind ausführlicher in der
US-Patentveröffentlichung 2009/053337 an Everaerts et al. beschrieben.
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Die dehnbare Folienschicht 130 kann eine große Vielfalt von gegossenen oder kalandrierten Polymerfolien sein. Die dehnbare Folienschicht 130 kann eine Vinylfolie oder eine vinylfreie Folie sein. Zu Beispielen von Arten von Folien gemäß der vorliegenden Offenbarung gehören Folien aus einer Vielfalt von Polymeren oder Polymermischungen, einschließlich Polyurethanen, Polyestern, Polyamiden, Polyolefinen, Polystyrolen, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid und Fluorpolymeren. Zu im Handel erhältlichen Folien gemäß der vorliegenden Offenbarung gehören 180mC 3M™ Controltac™ Graphic Film mit Comply™ Adhesive und SV480mC 3M™ Envision™ Print Wrap Film.
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Die dehnbare Folienschicht 130 kann transparent, weiß oder mit einer bestimmten Farbe pigmentiert sein. Die dehnbare Folienschicht 130 kann einen Bereich von Dicken aufweisen. Zum Beispiel kann die dehnbare Folienschicht 130 eine Dicke von ungefähr 25 um, 50 um, 75 um, 100 um, 125 um, 150 um, 175 um, 200 um oder eine Dicke in einem Bereich zwischen beliebigen zwei der vorangehenden Dickenwerte aufweisen.
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Die dehnbare Folienschicht 130 kann mit den anderen Schichten der dehnbaren reflektierenden Folie 100 laminiert werden oder kann anderweitig an den anderen Schichten der dehnbaren reflektierenden Folie 100 durch andere Verfahren, die dem Fachmann beim Lesen der vorliegenden Offenbarung ersichtlich werden, befestigt werden.
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Die dehnbare reflektierende Folie 100 kann, wenn sie von der Gussverkleidung 170 entfernt wurde, anpassbar sein, so dass sie während des Verfahrens des Anbringens an einer komplexen oder dreidimensionalen Oberfläche gedehnt werden kann. Eine anpassbare Folie kann materiell oder sogar vollständig die Form eines dreidimensionalen Substrats annehmen, das konvexe Merkmale, konkave Merkmale oder eine Kombination davon enthält. Ob eine Folie anpassbar ist, ist natürlich nicht auf Situationen beschränkt, in denen sie tatsächlich an ein solches Substrat angebracht wird, sondern einfach, dass sie die vorstehend beschriebene Fähigkeit aufweist. In einigen Ausführungsformen ist das Annehmen einer solchen Form ohne nachteilige Veränderung der Strukturintegrität und/oder des ästhetischen Erscheinungsbilds der Folie möglich. In diesem Sinne sind anpassbare Folien von nicht anpassbaren Folien zu unterscheiden, die in der Lage sein können, an ebene Oberflächen angebracht zu werden und/oder um Oberflächen gebogen zu werden, die einen ausreichend großen Krümmungsradius aufweisen (wie ein großer Zylinder), die jedoch praktisch nicht zufrieden stellend an ein anspruchsvolleres dreidimensionales Substrat angebracht werden können.
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Faktoren, die die Anpassbarkeit einer Folie beeinflussen können, können die Identität des zum Herstellen der Folie verwendeten Materials, das Molekulargewicht solchen Materials, die Bedingungen, denen solche Folie ausgesetzt ist (z. B. Temperatur, Strahlung und Feuchtigkeit), und das Vorhandensein von Zusatzstoffen in dem Folienmaterial (z. B. Weichmachergehalt, verstärkende Fasern, Pigmente, Stabilisierungsmittel (z. B. UV-Stabilisierungsmittel) und Härteverstärkungsteilchen) einschließen.
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Ein Vorteil, den einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitstellen, ist das Bewahren eines hohen Niveaus des spiegelnden Reflexionsvermögens. Spiegelndes Reflexionsvermögen ist generell die spiegelartige Reflexion von Wellen, wie Licht, von einer Oberfläche. Das spiegelnde Reflexionsvermögen misst generell das Niveau, in dem reflektierte Wellen den gleichen Winkel zur Oberflächennormalen wie der einfallende Strahl haben. Eine dehnbare reflektierende Folie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann bei Dehnung um 50 % der ungedehnten Länge (auf eine Gesamtlänge von 150 % der ursprünglichen Länge) mindestens 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 % oder 50 % spiegelndes Reflexionsvermögen gemäß dem Prüfverfahren des spiegelnden Reflexionsvermögens aufweisen.
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Eine andere Art des Betrachtens des spiegelnden Reflexionsvermögens einer dehnbaren reflektierenden Folie ist das Vergleichen des spiegelnden Reflexionsvermögens der Folie, wenn sie gedehnt ist, mit dem spiegelnden Reflexionsvermögen der Folie, wenn sie ungedehnt ist. In einigen Fällen kann die dehnbare reflektierende Folie gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Verhältnis von spiegelndem Reflexionsvermögen bei Dehnung um 50 % zu spiegelndem Reflexionsvermögen, wenn sie ungedehnt ist, von mehr als 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 % oder mehr aufweisen.
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Ein weiterer Vorteil, den einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitstellen, ist das Minimieren des Niveaus diffuser Reflexion, die eine dehnbare reflektierende Folie aufweist, wenn sie gedehnt wird. Die diffuse Reflexion misst generell die Reflexion von Wellen (wie Licht) von einer Oberfläche so, dass der einfallende Strahl in vielen Winkeln reflektiert wird. Eine dehnbare reflektierende Folie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann bei Dehnung um 50 % der ungedehnten Länge eine diffuse Reflexion von nicht mehr als 5 %, 10 %, 15 %, 20 % oder 25 % gemäß dem Prüfverfahren des diffusen Reflexionsvermögens aufweisen.
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2 zeigt einen Querschnitt für eine dehnbare reflektierende Folie 200 mit einem zweiten Klebstoff und einer Verkleidung. Die dehnbare reflektierende Folie 200 schließt eine transparente Polymerschicht 260, eine kontinuierliche Metallschicht 250, eine nichtreaktive Klebstoffschicht 240 und eine dehnbare Folienschicht 230 ein. Jede dieser Schichten kann Eigenschaften aufweisen, die den in Bezug auf 1 beschriebenen ähnlich oder gleich sind. 2 zeigt zusätzlich eine zweite Klebstoffschicht 220 und eine strukturierte Verkleidung 210.
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Die zweite Klebstoffschicht
220 kann verwendet werden, um die dehnbare reflektierende Folie
200 an einer komplexen Oberfläche, wie einem Fahrzeug, anzubringen und anzuhaften. Die dehnbare Klebstoffschicht
220 kann aus einer Vielfalt von Haftklebern bestehen. Klebstoffe werden oft auf der Grundlage der Art des Substrats, an das sie angehaftet werden sollen, ausgewählt. Zu Klassen von Haftklebern gehören Acryl, Klebekautschuk, synthetischer Klebekautschuk, Ethylenvinylacetat, Silikon und dergleichen. Geeignete Acryl-Klebstoffe sind zum Beispiel in
US-Pat. Nr. 3,239,478, 3,935,338, 5,169,727 ,
US-Pat. Nr. RE 24,906 ,
US-Pat. Nr. 4,952,650 und 4,181,752 offenbart.
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Eine bevorzugte Klasse von Haftklebern ist das Reaktionsprodukt von mindestens Alkylacrylat mit mindestens einem verstärkenden Comonomer. Geeignete Alkylacrylate mit einer Homopolymer-Glasübergangstemperatur von unter ungefähr -10 (Grad) C und schließen zum Beispiel n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat, Isononylacrylat, Octadecylacrylat und dergleichen ein. Geeignete verstärkende Monomere sind jene mit einer Homopolymer-Glasübergangstemperatur von ungefähr -10 (Grad) C und schließen zum Beispiel Acrylsäure, Itaconsäure, Isobornylacrylat, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon und dergleichen ein.
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Die Dicke des Klebstoffs hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich zum Beispiel von der Klebstoffzusammensetzung, davon ob der Klebstoff mikrostrukturierte Oberflächen aufweist, von der Art des Substrats und der Dicke der Folie. Fachleute sind in der Lage, die Dicke anzupassen, um spezifischen Anwendungsfaktoren zu begegnen.
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In dem Herstellungsverfahren kann die dehnbare Klebstoffschicht auf eine strukturierte Verkleidung
210 aufgetragen werden, die dann an den Rest der Konstruktion der dehnbaren reflektierenden Folie
200 laminiert werden kann. Die strukturierte Verkleidung 210 für den Zweck des Anbringens der dehnbaren reflektierenden Folie
200 entfernt. Wenn die strukturierte Verkleidung
210 entfernt wird, behält der Klebstoff die inverse Struktur der Verkleidung. Obwohl die strukturierte Verkleidung
210 eine Vielfalt von Strukturen einschließen kann, werden in vielen Fällen die Strukturen verwendet, um die Anfangsklebkraft einer Folie an einer Oberfläche zu reduzieren, so dass ein Monteur die Folie leicht verschieben und umpositionieren kann, um sie an der richtigen Stelle anzuordnen. Die Strukturen können auch Erhebungen einschließen, die Kanäle in der zweiten Klebstoffschicht
220 bilden, damit Luft während des Folienauftragungsverfahrens entweichen kann, so dass Blasen nicht unter der Oberfläche der Folie gefangen sind. Verschiedene Streben- und Kanalkonfigurationen sind ausführlicher in
US-Patent 6,524,675 an Mikami et al.; und
US-Patent 5,897,930 an Calhoun et al. beschrieben, die beide durch Bezugnahme hierin eingeschlossen sind.
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Beispiele
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Artikel auf der Grundlage anpassbarer, dehnbarer reflektierender Folie wurden hergestellt und auf ein Grundsubstrat mit einem ladungsneutralen oder nichtreaktiven Zwischenschicht-Klebstoff laminiert. Es wurden Konstruktionen mit variierender Metallauswahl und Dicke hergestellt. Die resultierenden Konstruktionen wurden vor und nach dem Dehnen mit und ohne Wärme auf spiegelnde Reflexion getestet. Diese Beispiele dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der beiliegenden Ansprüche nicht einschränken. Alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse usw. in den Beispielen und dem Rest der Patentschrift sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anders angegeben.
Tabelle 1 Materialien und Quellen.
| Abkürzung | Beschreibung |
| P1 | Aliphatisches Polyurethan auf Wasserbasis, im Handel erhältlich von ALBERDINGK BOLEY, Greensboro, NC, USA, als U910 |
| XL1 | 40 %-iges Carbodiimid-Vernetzungsmittel, im Handel erhältlich von NISSHINBO CHEMICAL Inc., Tokyo, Japan, als CARBODILITE V-02-L |
| Sn | Zinn-Metallschrot, im Handel erhältlich von Mallinckrodt Chemical Works, St. Louis, MO, USA, in einer Reinheit von 99,97 % |
| Ni | Nickel-Pellets, im Handel erhältlich von Kurt J. Lesker Company, Jefferson Hills, PA, USA, in einer Reinheit von 99,995 %. |
| Cr | Chromflocken, im Handel erhältlich von Vacuum Engineering Materials (VEM), Santa Clara, CA, USA, in einer Reinheit von 99,99 %. |
| In | Indiumfolie, im Handel erhältlich von Leico Industries, Inc., New York, NY, USA, in einer Reinheit von 99,9 %. |
| A1 | Aluminium-Granulat, im Handel erhältlich von Materion Advanced Materials, Milwaukee, WI, USA, in einer Reinheit von 99,99 %. |
| OCA | 3M Optically Clear Adhesive (optisch klarer Klebstoff), im Handel erhältlich von 3M Company, Saint Paul, MN, USA, als 8171 |
| SV480 | 0,0508 mm (2 mil) starke PVC-freie Druck-Wickelfolie, im Handel erhältlich von 3M Company, Saint Paul, MN, USA, als 3M™ ENVISION™ Print Wrap Film SV480mc |
| L1 | 0,0508 mm (2 mil) starke Polyester-Gussverkleidung, im Handel erhältlich von Mitsubishi Polyester Film, Inc., Greer, SC, USA, als HOSTAPHAN Polyester Film MT44 |
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Testverfahren
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Gesamtes Reflexionsvermögen
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Ein Spektralphotometer Perkin Elmer Lambda, Modell 1050 WB UV/VIS/NIR (d/8), wurde gemäß zweckdienlicher Abschnitte der ASTM-Methode E1164 verwendet, um Reflexionsspektren zu erhalten, um das gesamte Reflexionsvermögen (einschließlich spiegelnd) jeder Probe zu messen. Das gesamte Reflexionsvermögen ist als der arithmetische Mittelwert (Flachgewichtung) der gesamten Spektralempfindlichkeit (einschließlich spiegelnd) zwischen 400-780 nm in 5 nm-Inkrementen definiert. Vor der Messung wurde eine Reflexionskalibrierung mithilfe nachverfolgbaren spiegelnden Referenz (Seriennummer: OMT-212046-01, erhältlich von OMT SOLUTIONS, Eindhoven, Niederlande) über einen EM-Bandbereich von 250-2500 nm in 1 nm-Inkrementen durchgeführt.
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Diffuses Reflexionsvermögen
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Ein Spektralphotometer Perkin Elmer Lambda, Modell 1050 WB UV/VIS/NIR (d/8), wurde gemäß zweckdienlicher Abschnitte der ASTM-Methode E1164 verwendet, um das diffuse Reflexionsvermögen (spiegelnd ausgeschlossen) jeder Probe zu messen. Das diffuse Reflexionsvermögen ist als der arithmetische Mittelwert (Flachgewichtung) der diffusen Spektralempfindlichkeit, bei entferntem Spiegelanschluss, zwischen 400-780 nm in 5 nm-Inkrementen definiert. Vor der Messung wurde eine Reflexionskalibrierung mithilfe einer nachverfolgbaren spiegelnden Referenz (Seriennummer: OMT-212046-01, erhältlich von OMT SOLUTIONS, Eindhoven, Niederlande) über einen EM-Bandbereich von 250-2500 nm in 1 nm-Inkrementen durchgeführt.
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Spiegelndes Reflexionsvermögen
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Das spiegelnde Reflexionsvermögen wurde als die Differenz zwischen dem flach gewichteten gesamten Reflexionsvermögen (spiegelnd eingeschlossen) und dem flach gewichteten diffusen Reflexionsvermögen (spiegelnd ausgeschlossen) berechnet.
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Probenherstellung
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Polyurethanfolie
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Eine Lösung wurde hergestellt, indem 40 g U910 (P1) abgemessen und langsam 2,7 g XL1 (9 % Wirkstoff, bezogen auf das Gewicht von P1-Feststoffen) zugegeben wurden.
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Die Lösung wurde mit einem Rührstab gemischt und dann auf einem Rollbett für mindestens 15 Minuten mischen gelassen. Die Lösung wurde mithilfe eines Meyer-Stabs Nr. 28, erhältlich von Gardco Paul N. Gardner Company, Incorporated, Pompano Beach, Florida, USA, auf die glänzende Seite von L1 aufgetragen. Mehrere Proben wurden auf diese Weise hergestellt und wurden in einem Ofen bei 75 °C für 90 Sekunden gehärtet, gefolgt von 120 °C für 45 Sekunden und 177 °C für 90 Sekunden. Die resultierenden Folien hatten eine Beschichtungsdicke von ungefähr 25 um (1 mil).
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Metallisierung
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Die physikalische Gasphasenabscheidung der verschiedenen Metalle erfolgte in einer Integrity-Coater-Beschichtungsmaschine, erhältlich von Denton Vacuum, Moorestown, New Jersey, USA. Dieses System ist ein optisches 5-Planeten-Beschichtungssystem für metallische und ophthalmologische Dünnfilmbeschichtungen. Die Proben wurden mit Ionenstrahlen bei einer Leistung von 100 mA mithilfe einer 15,24 cm (
6") großen runden Rasterionenquelle des Typs Kaufman in einer Sauerstoffatmosphäre vorbehandelt. Der Druck während der Vorbehandlung beträgt ungefähr 5 Millitorr. Die Dauer der Vorbehandlung beträgt 10 Minuten. Die Metalle wurden mithilfe einer 270 Grad-Elektronenstrahlkanone von Temescal (SFIH-
270) erwärmt und verdampft. Die Abscheidung wird mit einem Inficon-Abscheideraten-Controller und einem Quarzkristallmonitor gesteuert. Genaueres ist in Tabelle 2 unten dargestellt.
Tabelle 2 Metallisierung
| | Nickel (Ni) | Zinn (Sn) | Aluminium (Al) | Chrom (Cr) | Indium (In) |
| Rate | 3 Å/s | 10 Å/s | 15 Å/s | 2 Å/s | 5 Å/s |
| Max. Leistung | 18% | 18% | 16% | 13 % | 14% |
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Die Kammer wurde vor dem Beschichten auf einen Druck von <2,66644 × 10-3 Pascal (< 2,0 × 10-5 Torr) aufgepumpt. Nachdem Folien durch Verdampfung beschichtet wurden, wurden vollständige Konstruktionen erzeugt. Die für die Beispiele verwendeten Konstruktionen entsprechen den in
2 dargestellten Schichten. Die Auswahl von Metall und Metalldicke wurde gemäß Tabelle 3 variiert.
Tabelle 3: Hergestellte Proben vollständiger Konstruktion
| Beispiel Nr. | Metall | Metalldicke (nm) |
| E1 | Sn | 30 |
| E2 | Sn | 60 |
| E3 | Sn | 70 |
| E4 | Sn | 90 |
| E5 | Sn | 110 |
| CE6 | Ni | 60 |
| CE7 | Al | 60 |
| CE8 | Cr | 60 |
| E9 | In | 60 |
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Zwischenschicht-Klebstoff und Laminierung von Schichten
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Proben wurden mit OCA-Klebstoff hergestellt, der in Transferfolienformat erhältlich war. Die OCA-Transferfolie wurde auf die SV480-Grundfolie laminiert, gefolgt von Laminierung an das metallisierte Polyurethan. Die Laminierung erfolgte ohne Wärme und unter Verwendung von 178 Newton (40 lbs) Walzenanpressdruck.
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Nach Abschluss der Konstruktionen wurde die Verkleidung L1 vor den Messungen entfernt.
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Ungedehnte Proben
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Proben jeder Konstruktion von Tabelle 3 2,54 cm (1 Zoll) breit mal 15,24 cm (6 Zoll) lang) wurden auf Aluminiumplatten (erhältlich von Q-Lab Corp. Westlake, OH, USA als Q-PANEL Nr. ED-2.75×11NH, unter Verwendung von 5052H38 Bare Aluminum-Platten, 0,64 mm × 1,08 cm × 27,94 cm (0,025" × 2,75" × 11"), Etch & Desmut) aufgetragen und die Enden darum gewickelt, um eine 2,54 cm × 6,99 cm (1" × 2,75") große freiliegende Probe zu erzeugen. Werte der gesamten und diffusen Reflexion wurden für jede Probe erhalten, und die spiegelnde Reflexion wurde mithilfe der vorstehend beschriebenen Verfahren berechnet.
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Gedehnte Proben
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Ein Instron 59CP mit der System-ID EMSYSU4242 wurde zum Dehnen der Proben von 2,54 cm (1 Zoll) Breite mal 15,24 cm (6 Zoll) Länge) auf variierende Dehnungswerte (10 %, 20 %, 30 %, 40 % und 50 %) relativ zu anfänglich 7,62 cm (3 Zoll) Folienspalt verwendet. Die Dehnung wurde in einem Raum bei 24 °C (75 °F) und 75 % Feuchtigkeit und bei einer Dehnungsrate von 30,48 cm/min (12 Zoll/Minute) für jede der Konstruktionen in Tabelle 3 durchgeführt. Während die gedehnte Folienprobe noch im Instron eingespannt war, wurde eine Aluminiumplatte (erhältlich von Q-Lab Corp. Westlake, OH, USA als Q-PANEL Nr. ED-2.75×11NH, unter Verwendung von 5052H38 Bare Aluminum-Platten, 0,64 mm × 1,08 cm × 27,94 cm (0,025" × 2,75" × 11"), Etch & Desmut) unter der Probe in der Mitte des gedehnten Bereichs angeordnet. Dann wurde die gedehnte Folienprobe auf die Testplatte aufgebracht, wobei sichergestellt wurde, dass sie ohne Luftblasen unter der Folie aufgebracht wurde.
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Außerdem wurde eine Probe jeder Konstruktion in Tabelle 3 von 2,54 cm (1 Zoll) Breite mal 15,24 cm (6 Zoll) Länge) 30 % relativ zu anfänglich 7,62 cm (3 Zoll) Folienspalt bei einer Temperatur von 65,6 °C (150 °F) innerhalb eines Instron Klimakammersystems ID 3119-609/0006391, das das Instron 59CP umschließt, gedehnt. Während die gedehnte Folienprobe noch im Instron eingespannt war, wurde eine Aluminiumplatte (erhältlich von Q-Lab Corp. Westlake, OH, USA als Q-PANEL Nr. ED-2.75×11NH, unter Verwendung von 5052H38 Bare Aluminum-Platten, 0,64 mm × 1,08 cm × 27,94 cm (0,025" × 2,75" × 11"), Etch & Desmut) unter der Probe in der Mitte des gedehnten Bereichs angeordnet. Dann wurde die gedehnte Folienprobe auf die Testplatte aufgebracht, wobei sichergestellt wurde, dass sie ohne Luftblasen unter der Folie aufgebracht wurde.
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Werte der gesamten und diffusen Reflexion wurden für jede Probe erhalten, und die spiegelnde Reflexion wurde mithilfe der vorstehend beschriebenen Verfahren berechnet.
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Auswirkung der Metallauswahl auf diffuse und spiegelnde Reflexion nach dem Dehnen Wie in Tabelle 3 dargestellt, wurden fünf Proben mit unterschiedlichen Metallen (Al, Ni, Sn, In und Cr) mit einer Beschichtung von 60 nm hergestellt und wie vorstehend beschrieben getestet. Tabelle 4 zeigt die resultierende spiegelnde Reflexion für jedes Metall bei Dehnung von 0 % (ungedehnt) bis 50 %. Wie in Tabelle 4 dargestellt, hat Al das höchste anfängliche Reflexionsvermögen, fällt jedoch unter das von In oder Sn beginnend bei 20 % Dehnung und fällt weiter unter 30 % spiegelnde Reflexion bei 50 % Dehnung. Ni und Cr haben eine anfänglich niedrigere spiegelnde Reflexion als Sn und In und haben nach dem Dehnen eine abnehmende spiegelnde Reflexion. Tabelle 5 zeigt den prozentualen Verlust (von der ursprünglich ungedehnten Probe) in der spiegelnden Reflexion, wenn jede Probe von 10 % bis 50 % gedehnt wird, und Tabelle 6 zeigt das Verhältnis von spiegelndem Reflexionsvermögen von gedehnter zu ungedehnter Folie, wobei der Dehnungsgrad im Bereich von 10 % bis 50 % liegt.
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Während die spiegelnde Reflexion bei Dehnung der Proben abnimmt, nimmt die diffuse Reflexion tendenziell aufgrund von Trübung der Folie beim Reißen der Metalle zu. Tabelle 7 zeigt die resultierende diffuse Reflexion für jedes Metall bei Dehnung von 0 % (ungedehnt) bis 50 %. Cr, Ni und Al nehmen jeweils im diffusen Reflexionsvermögen aufgrund der Trübung der Folie durch Rissbildung der Metalle bei der Dehnung zu. Sn (E2) und In (E9) andererseits zeigten weniger Rissbildung und Trübung und behielten eine diffuse Reflexion unter 15 % bei Dehnung um 50 %.
Tabelle 4. Prozentuales spiegelndes Reflexionsvermögen mit % Dehnung für variierende Metalle, aufgetragen auf 60 nm.
| Probe Nr. | Metall | 0 % Dehnung | 10% Dehnung | 20% Dehnung | 30% Dehnung | 40% Dehnung | 50% Dehnung |
| E2 | Sn | 64,0 % | 57,5 % | 51,3 % | 43,5 % | 39,9 % | 36,7 % |
| CE8 | Cr | 24,4 % | 17,6 % | 13,9 % | 10,6 % | 9,0 % | 7,8 % |
| E9 | In | 59,1 % | 55,1 % | 47,4 % | 43,5 % | 39,8 % | 36,1 % |
| CE6 | Ni | 52,6 % | 36,9 % | 26,4 % | 22,6 % | 11,5 % | 8,9 % |
| CE7 | Al | 84,0 % | 74,0 % | 49,3 % | 43,7 % | 34,2 % | 28,1 % |
Tabelle 5. Verlust prozentualen spiegelnden Reflexionsvermögens mit % Dehnung für variierende Metalle, aufgetragen auf 60 nm.
| Probe Nr. | Metall | 10 % Dehnung | 20% Dehnung | 30% Dehnung | 40% Dehnung | 50% Dehnung |
| E2 | Sn | 11,4 % | 24,9 % | 47,2 % | 60,6 % | 74,3 % |
| CE8 | Cr | 38,9 % | 76,0 % | 131,4 % | 172,9 % | 214,1 % |
| E9 | In | 7,3 % | 24,7 % | 35,9 % | 48,6 % | 63,7 % |
| CE6 | Ni | 42,4 % | 99,2 % | 132,8 % | 358,4 % | 491,4 % |
| CE7 | Al | 13,5 % | 70,4 % | 92,1 % | 145,4 % | 198,6 % |
Tabelle 6. Verhältnis von gedehntem zu ungedehntem spiegelnden Reflexionsvermögen für variierende Metalle, aufgetragen auf 60 nm.
| Probe Nr. | Metall | 10 % Dehnung | 20% Dehnung | 30% Dehnung | 40% Dehnung | 50% Dehnung |
| E2 | Sn | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,6 |
| CE8 | Cr | 0,7 | 0,6 | 0,4 | 0,4 | 0,3 |
| E9 | In | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,7 | 0,6 |
| CE6 | Ni | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,2 | 0,2 |
| CE7 | Al | 0,9 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 |
Tabelle 7. Prozentuales diffuses Reflexionsvermögen mit % Dehnung für variierende Metalle, aufgetragen auf 60 nm.
| Probe Nr. | Metall | 0 % Dehnung | 10% Dehnung | 20% Dehnung | 30% Dehnung | 40% Dehnung | 50% Dehnung |
| E2 | Sn | 1,0 % | 2,0 % | 4,0 % | 6,3 % | 8,0 % | 10,3 % |
| CE8 | Cr | 1,3 % | 7,7 % | 10,9 % | 14,0 % | 15,4 % | 16,9 % |
| E9 | In | 2,0 % | 2,7 % | 4,6 % | 5,8 % | 7,0 % | 9,0 % |
| CE6 | Ni | 0,3 % | 13,0 % | 20,2 % | 23,0 % | 30,1 % | 32,6 % |
| CE7 | Al | 0,5 % | 8,4 % | 26,5 % | 30,4 % | 37,7 % | 38,7 % |
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Metalldicke
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Die Auswirkung der Dicke der metallisierten Schicht wurde mit einer Vielfalt von Proben unter Verwendung von Sn untersucht. Tabelle 8 zeigt die spiegelnde Reflexion der verschiedenen Proben bei variierenden Metalldicken und Dehnungsgraden.
Tabelle 8. Auswirkung von Dehnung und Sn-Metallisierungsdicke auf prozentuale spiegelnde Reflexion.
| | nm Sn | 0% Dehnung | 10 % Dehnung | 20% Dehnung | 30 % Dehnung | 40% Dehnung | 50 % Dehnung | 30% Dehnung |
| 75 °F | 75 °F | 75 °F | 75 °F | 75 °F | 75 °F | 150 °F |
| E1 | 30 | 49,4 % | 45,7 % | 41,1 % | 38,4 % | 33,0 % | 33,1 % | 38,8 % |
| E2 | 60 | 64,0 % | 57,5 % | 51,3 % | 43,5 % | 39,9 % | 36,7 % | 44,0 % |
| E3 | 70 | 66,9 % | 57,0 % | 51,4% | 41,7% | 41,8 % | 39,1 % | 43,1 % |
| E4 | 90 | 68,1 % | 60,3 % | 60,8 % | 46,2 % | 42,5 % | 38,6 % | 46,3 % |
| E5 | 110 | 68,5 % | 59,1 % | 50,6 % | 47,2 % | 43,5 % | 44,6 % | 45,7 % |
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Während die vorliegende Offenbarung mehrere spezifische Beispiele von Ausführungsformen bereitstellt, sind Variationen dieser Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Erfindung für einen Fachmann beim Lesen der vorliegenden Offenbarung ersichtlich. Zum Beispiel kann ein breiter Bereich von Klebstoffen zum Herstellen einer dehnbaren reflektierenden Folie verwendet werden. Eine dehnbare reflektierende Folie kann mithilfe anderer Verfahren als den explizit hierin beschriebenen hergestellt werden. Andere Variationen sind einem Fachmann beim Lesen der vorliegenden Offenbarung ersichtlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/053337 [0023]
- US 3239478 [0033]
- US 3935338 [0033]
- US 5169727 [0033]
- US RE 24906 [0033]
- US 4952650 [0033]
- US 4181752 [0033]
- US 6524675 [0036]
- US 5897930 [0036]
