JP2005535922A - ポリ尿素を含む光学構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2002年8月8日に出願された米国仮特許出願第60/402,484号の利益を主張し、その全教示は本明細書において参考として援用される。
ポリ尿素原料は、極端な適用での使用のために産業界において公知である。ポリ尿素は、迅速な硬化、良好な風化作用、所望される化学特性、ならびに硬度、柔軟性、および引裂き強度などの例外的な物理特性に対する磨耗耐性などの特性を有する。ポリ尿素原料は少なくとも2成分:イソシアネートを含む原料およびアミン樹脂を含む共反応体(co-reactant)を有する。該原料が共に混合されると、イソシアネートおよびアミン樹脂が反応し、尿素結合を形成する。
今日まで、シート様のポリ尿素フィルムおよび光学構造体が開発されたということは知られていない。さらに、立方体角プリズムなどの光学微細構造体がポリ尿素原料から形成されたことは知られていない。
本発明の様々な態様の記載が以下に続く。
ポリ尿素フィルムの柔軟性は、柔軟なポリオールをプレポリマーに添加することにより改善された。
実施例1の樹脂混合物を、75μmピッチの立方体角プリズム鋳型に注ぎ、過剰の空気を真空下で除去した。ポリエチレンカバーを樹脂上に置き、そのサンドイッチ状のものをローラー間にはさみ、平滑な表面を形成した。12時間後、ポリエチレンカバーを除去し、硬化したポリマーを鋳型から引き抜いた。得られた微細構造立方体角アレイは0.2°入射/5°観測角度で約509 cd/m2の逆反射輝度を示した。
ポリ尿素フィルムは市販製品VersaFlex:「Aliphatic Clear Coat」から作られた。
製品コード#6062を有する、Visuron Technologies, Inc.から入手可能な水分硬化可能なポリ尿素樹脂を、リリースコート (release coated) ニッケル、立方体角鋳型上に広げた。混合物を12時間硬化し、次いで鋳型からはずした。表面は、縮みにより「しわ」の出現を有していた。しかしながら、得られた立方体角構造体は明るい逆反射を示し、このことは良好に形成された構造体であることを示す。
90 gのVisuron Technologies, Inc.から入手可能な水分硬化可能なポリ尿素樹脂#6062を、10 gのアルミニウム金属化立方体角チップと混合した。混合物を平滑なアクリル製シート上に注ぎ、24時間硬化した。得られた、逆反射要素を含む柔らかく透明なポリ尿素フィルムをアクリル製シートから剥がし、光をそれに対してあてた場合、明るい逆反射を示した。
実施例5と同様の混合物を15%の金属化立方体角チップで作成し、ガラス、アルミニウム、およびコンクリート上に注いだ。試料を6時間硬化し、得られたコートされた対象物は、光をそれらに対してあてた場合、光を逆反射した。
JEFFAMINESおよびDESMODUR N 3400の2つの部分の合成物としてのポリ尿素フィルム鋳型を、完全な硬化を確実にするために、150℃に熱した。得られたフィルムをリリースコートニッケル立方体角鋳型上に、Carverプレス内に約175℃で置いた。材料を55.1 MPa (8,000 psi) で3.5分間加圧し、次いで冷却した。ポリ尿素フィルムを鋳型から取り除き、光をそれに対してあてた場合、明るい逆反射を示した。
製品コード1KSPを有する、Engineered Polymers, Inc.から購入し得る、水分散1成分ポリ尿素からのポリ尿素フィルム鋳型を、リリースコートニッケル、コーナーキューブ鋳型上に、180℃および55.1 MPa (8,000 psi) で4.5分間圧縮した。圧縮機を冷却し、フィルムを鋳型から取り除いた。フィルムは、光をそれに対してあてた場合、明るい逆反射を示した。
1成分ポリ尿素 1KSPをリリースコートニッケル、コーナーキューブ鋳型上に広げ、80℃で30分間熱し、水を除去した。得られたフィルムを鋳型から取り除き、それは光をそれに対してあてた場合、光を逆反射することを見出した。
25μm (1 mil) 厚のコーティングの1成分ポリ尿素1KSPを、51μm (2 mil) 厚のPETフィルム上に形成した。フィルムを120℃で15分間乾燥し、約13μm (0.5 mil)厚の1KSPフィルムを得た。該試料を「1KSP/PETフィルム」という。脂肪族ポリ尿素エラストマーを、イソシアネートと樹脂を静的ミキサーを介して混合することにより調製した。合成または多層ポリ尿素構造体を、1KSP/PETフィルム上にポリ尿素エラストマーを施すことにより形成した。1KSPフィルムをポリ尿素エラストマー上に形成し、PETフィルムを1KSPフィルム上に形成した。合成ポリ尿素構造体を次いではさみローラーの間に約350 kPa (50 psi) で挟み、平滑なフィルムを形成した。フィルムを次いでより充分な硬化のために、一晩置いた。
以下の表IIに、本発明の態様により製造された様々な例を示す。
多層ポリ尿素フィルムを、13μm (0.5 mils) の厚さを有する固くコートされたPETフィルム上に加水分解的に安定な1成分ポリ尿素 (1KSP) を引き込んで、第1の合成層を形成することにより形成した。試料を次いで乾燥し、160℃で15分間焼成した。1成分ポリ尿素 (1K800) を51μm (2 mils) の厚さを有するPETフィルム上に引き込み、第2の合成層を形成した。この試料を次いで乾燥し、160℃で15分間焼成した。第1および第2の合成層をきれいにし、乾燥し、2成分ポリ尿素と共に層にして得られる構造体に柔軟性を提供した。51μm (2 mils) の厚さを有するPETフィルムを除去し、微細構造層を1成分ポリ尿素 (1K800) 上に形成した。
表IIにおける試料Cとして焼成前ポリ尿素フィルムの試料を形成した。およそ1 mil厚の1KSP分散 (Lot 806, Engineered Polymers Inc.からの1成分ポリ尿素) を2 mil PETフィルム上にコートした。コートされたフィルムを120℃で15分間乾燥し、約0.5 milの1KSPフィルムを得た (以下、1KSP/PETフィルム)。脂肪族ポリ尿素エラストマーを、静的ミキサーを介して2つの部分 (イソシアネートおよび樹脂、または表IIにおける形態C) を混合することにより調製した。合成ポリ尿素フィルムを、ポリ尿素エラストマーを1KSP/PETフィルム上に分配することにより作成し、80℃で6分間おいた。ポリ尿素エラストマーを別の1KSP/PETフィルム (ポリ尿素エラストマーに接触している1KSP) でカバーし、はさみローラーを約350 kPa (50 psi) で層の上から転がし、平滑なフィルムを形成した。試料を、より完全に硬化させるために一晩静置した。
表IIにおける試料C中の(C-2焼成後)として焼成後ポリ尿素フィルムの別の試料を形成した。約1 mil厚の1KSP分散 (Lot 806, Engineered Polymers Inc.からの1成分ポリ尿素) を2 mil PETフィルム上にコートした。コートされたフィルムを120℃で15分間乾燥し、約0.5 mil の1KSPフィルムを得た。(以下1KSP/PETフィルム)。脂肪族ポリ尿素エラストマーを、静的ミキサーを介して2つの部分 (イソシアネートおよび樹脂、または表IIにおける形態C) を混合することにより調製した。合成ポリ尿素フィルムを、1KSP/PETフィルム上にポリ尿素エラストマーを分配することにより作成し、RTで13分間おいた。ポリ尿素エラストマーを別の1KSP/PETフィルム (ポリ尿素エラストマーと接触する1KSP) で覆い、はさみローラーを約350 kPa (50 psi) で層の上から転がし、平滑フィルムを形成した。試料をより完全に硬化させるために一晩静置した。PETフィルムを一方から剥がし、試料を160℃で30分間焼成して1KSP層において水分/溶媒を除去した。
40サイクルの (60℃/20分洗浄)/(65℃/20分乾燥)の後の手動鋳造 (hand-cast) ポリ尿素フィルムの試料を形成した。約1 mil厚の1KSP分散 (Lot806, Engineered Polymers Inc.からの1成分ポリ尿素) を2 mil PETフィルム上にコートした。コートされたフィルムを120℃で15分間乾燥し、約0.5 mil 1KSPフィルムを得た。(以下、1KSP/PETフィルム)。
ポリ尿素立方体角プリズムの試料を、PETフィルム上に形成した。試料は、立方体角プリズムとしてポリ尿素、および担体フィルムとして固くコートされたPETを含んだ微細構造シートであった。ポリ尿素の2つの部分 (VersaFlex Aliphatic Clear Coat) を本実施例において使用した。材料をビーカー内でよく混合し、立方体角プリズムツール上に注いだ後、真空工程により気泡を除去した。
Claims (71)
- ポリ尿素を含む微細構造体を含む光学シート。
- 削除
- 立方体角プリズム、片ガラスの立方体角プリズム、線状プリズム、両凸状レンズ、円筒状レンズ、蛾-眼構造体、フレネルレンズ、フレネルレンズアレイ、小型レンズ、表面起伏拡散体、回折性構造体、光散乱構造体、および魚-眼レンズアレイの少なくとも一つを含む、請求項1記載のシート。
- 染料または顔料の少なくとも一つを含む請求項1記載のシート。
- 蛍光性着色料を含む請求項1記載のシート。
- 蛍光性着色料がキサンテン系蛍光性染料を含む請求項5記載のシート。
- 蛍光性着色料がピラニン、アントラキノン、ベンゾピラン、チオキサンテンおよびペリレンイミドからなる群より選択される染料を含む、請求項5記載のシート。
- 蛍光性着色料がフルオレセイン、ローダミン、エオシン、フロキシン、ウラニン、スクシネイン、サッカレイン、ローザミン、ロドール、ピラニン、アントラキノン、ベンゾピラン、チオキサンテン、およびペリレンイミドからなる群より選択される染料を含む、請求項5記載のシート。
- 着色されている請求項1記載のシート。
- 多数の微細構造体がその中に配置されたポリマーを含む請求項1記載のシート。
- 基体に沿って配置される多数の2面逆反射構成部品を含む請求項1記載のシート。
- 前記構成部品がポリ尿素中に分散される請求項11記載のシート。
- バックライト付きスクリーンにおける使用のための請求項1記載のシート。
- ポリ尿素が芳香族ポリ尿素または脂肪族ポリ尿素である請求項1記載のシート。
- ポリ尿素がイソシアネートプレポリマーおよびアミン樹脂から形成される請求項1記載のシート。
- ポリ尿素が多官能性ポリオールを含む請求項15記載のシート。
- イソシアネートプレポリマーがヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を基礎とした低級脂肪族ポリイソシアネート樹脂を含む請求項15記載のシート。
- イソシアネートプレポリマーがヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を基礎とした低粘性で溶媒非含有性の多官能性脂肪族ポリイソシアネート樹脂を含む請求項15記載のシート。
- アミン樹脂が約100と300との間のアミン価を有する請求項15記載のシート。
- ポリ尿素がさらにポリオールを含む請求項15記載のシート。
- ポリオールが分枝状ポリエーテルポリオールを含む請求項20記載のシート。
- ポリオールが約25と400との間の範囲内の水酸基数を有する請求項20記載のシート。
- ポリオールが二官能性である請求項20記載のシート。
- 一つ以上の光安定剤を含む請求項1記載のシート。
- ポリ尿素を含むシート上に配置される光学構成部品を含む光学シート。
- 光学構成部品が立方体角プリズム、片ガラスの立方体角プリズム、線状プリズム、両凸状レンズ、蛾-眼構造体、レンズ、フレネルレンズアレイ、小型レンズ、および魚-眼レンズアレイの少なくとも一つを含む請求項25記載の光学シート。
- 光学構成部品がポリ尿素を含む請求項25記載の光学シート。
- 第一面上および第二面上で逆反射性であり、ポリ尿素中に分散される多数の逆反射構成部品。
- ポリ尿素接合剤中に分散される光学構成部品を含む構造体。
- 光学構成部品が2面逆反射立方体角プリズムを含む請求項29記載の構造体。
- 立方体角プリズムが片ガラスの立方体角プリズムを含む請求項30記載の構造体。
- 担体基体を提供する工程;
担体基体上にポリ尿素を沈着させる工程;
ポリ尿素を少なくとも部分的に硬化させてポリ尿素を含むシートを形成する工程;および
担体基体を除去する工程、
を含む、ポリ尿素を含むシートを形成する方法。 - 硬化する前に、ポリ尿素を含むシートがポリ尿素上に第二担体基体を適用する工程をさらに含む請求項32記載の方法。
- シートの厚さを制御するためにはさみローラーが使用される請求項33記載の方法。
- a)三官能性ポリオールと二官能性イソシアネートとを混合することにより第一プレミックスを調製する工程;
b)多官能性イソシアネートと二官能性ポリオールとを混合し、さらに二官能性イソシアネート中で混合することにより第二プレミックスを調製する工程;
c)第一プレミックスと第二プレミックスとを混合して実質的に均質なプレポリマー混合物を得る工程;
d)実質的に均質なプレポリマー混合物とアミンとを混合してポリ尿素を形成する工程;および
e)ポリ尿素から微細構造体を形成する工程、
を含む、ポリ尿素を形成する方法。 - ポリ尿素からシートまたはフィルムを形成する工程をさらに含む請求項35記載の原料。
- 削除
- a)三官能性ポリオールと過剰の二官能性イソシアネートとを混合して実質的に全ての水酸基を末端キャップすることにより第一プレミックスを調製する工程;
b)i.多官能性イソシアネートを二官能性ポリオールを用いてキャップする工程;および
ii.工程iの混合物を過剰の二官能性イソシアネートを用いて末端キャップし、実質的に全ての水酸基をイソシアネートに転換する工程;
により、第二プレミックスを調製する工程;
c)第一プレミックスと第二プレミックスとを混合し、実質的に均質なプレポリマー混合物を得る工程;
d)実質的に均質なプレポリマー混合物とアミン樹脂とを混合し、ポリ尿素を形成する工程;ならびに
e)ポリ尿素から光学微細構造体を形成する工程、
を含む、ポリ尿素を形成する方法。 - ポリ尿素から光学シートを形成する工程をさらに含む請求項38記載の方法。
- 削除
- 蛍光性染料をポリ尿素中に混合する工程をさらに含む請求項38記載の方法。
- 請求項38記載の方法から形成されたポリ尿素を含む光学シート。
- アミン樹脂を基体上に分配する工程;
イソシアネートプレポリマーを基体上に分配する工程;
アミン樹脂およびイソシアネートプレポリマーを少なくとも部分的に互いの中に拡散させる工程;ならびに
アミン樹脂およびイソシアネートプレポリマーが少なくとも部分的に反応し、硬化してポリマーシートを形成した後に基体を巻き上げる工程、
を含む、ポリ尿素シートを形成する方法。 - 前記基体が第一基体であり、第二基体を適用して第一基体および第二基体間にポリ尿素シートをはさむ工程をさらに含む、請求項43記載の方法。
- 基体の少なくともひとつを予熱する工程をさらに含む請求項44記載の方法。
- 拡散を促進するために基体を振動させる工程をさらに含む請求項43記載の方法。
- 基体上に染料、顔料または蛍光性着色料の少なくとも一つを分配する工程をさらに含む請求項43記載の方法。
- その上にイソシアネートプレポリマーの層を有する第一基体を提供する工程;
その上にアミン樹脂の層を有する第二基体を提供する工程;および
少なくとも部分的にイソシアネートプレポリマーとアミン樹脂とを混合するためにイソシアネートプレポリマーの層をアミン樹脂の層に対してプレスし、ポリ尿素シートを形成する工程、
を含むポリ尿素シートを形成する方法。 - はさみローラーを用いてイソシアネートプレポリマーの層をアミン樹脂に対してプレスする工程をさらに含む請求項48記載の方法。
- ポリ尿素シートを巻き上げる工程をさらに含む請求項49記載の方法。
- 少なくともイソシアネートプレポリマーまたはアミン樹脂を、その混合を促進するために加熱する工程をさらに含む請求項48記載の方法。
- 第一面に微細構造表面および第二面に微細構造表面を有し、ポリ尿素を含む光学構造体。
- 各面の微細構造表面が熱可塑性樹脂から形成される請求項52記載の光学構造体。
- 紫外線硬化型熱硬化性原料を含む請求項52記載の光学構造体。
- ポリ尿素から形成される少なくとも一つの微細構造表面を有する光学シート。
- 2成分ポリ尿素層の第一面に接着した1成分ポリ尿素層を含むポリ尿素光学構造体。
- 2成分層の第二面に接着した第二の1成分ポリ尿素層をさらに含む請求項56記載の構造体。
- 1成分ポリ尿素層の少なくとも一つに接着した微細構造層をさらに含む請求項56記載の構造体。
- 2成分ポリ尿素層がイソシアネートプレポリマーおよびアミン樹脂を含む請求項56記載の構造体。
- 2成分ポリ尿素層の第二面に接着した層をさらに含む請求項56記載の構造体。
- 2成分ポリ尿素層の第二面に接着した層に接着した1成分ポリ尿素層をさらに含む請求項60記載の構造体。
- 担体基体上に1成分ポリ尿素層を提供する工程;
1成分ポリ尿素層上に2成分ポリ尿素層を提供する工程、該2成分ポリ尿素層は2成分ポリ尿素層の第一面に沿って1成分ポリ尿素と接触している;
2成分ポリ尿素層の第二面上に1成分ポリ尿素層を提供する工程;および
2成分ポリ尿素層の第二面上に提供される1成分ポリ尿素上に層を提供する工程、
を含むポリ尿素光学構造体を形成する方法。 - 担体基体を除去する工程および露出した1成分ポリ尿素層上に微細構造層を形成する工程をさらに含む請求項62記載の方法。
- 前記構造体を外装に接着する工程をさらに含む請求項63記載の方法。
- 2成分ポリ尿素層の第二面上に提供された1成分ポリ尿素上に提供される層を除去する工程をさらに含む請求項63記載の方法。
- 担体基体上に1成分ポリ尿素層を提供する工程;
1成分ポリ尿素層上に2成分ポリ尿素層を提供する工程、該2成分ポリ尿素層は2成分ポリ尿素層の第一面に沿って1成分ポリ尿素と接触している;および
2成分ポリ尿素層の第二面上に層を提供する工程、
を含むポリ尿素光学構造体を形成する方法。 - 1成分ポリ尿素層に接着した担体基体を除去する工程および露出した1成分ポリ尿素層上に微細構造層を形成する工程をさらに含む、請求項66記載の方法。
- 2成分ポリ尿素層の第二面に接着される層上に1成分ポリ尿素層を形成する工程をさらに含む請求項66記載の方法。
- 2成分ポリ尿素層の第一面に沿って微細構造層に接着した2成分ポリ尿素層を含むポリ尿素光学構造体。
- 2成分ポリ尿素層の第二面に接着した層をさらに含む請求項69記載の構造体。
- 微細構造層および2成分ポリ尿素層間に配置された1成分ポリ尿素層をさらに含む請求項69記載の構造体。
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