JP2018507792A

JP2018507792A - 機能性光学フィルムを製造するための方法およびシステム

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Publication number: JP2018507792A
Application number: JP2017529382A
Authority: JP
Inventors: イーシュー，ロジャー，ウェン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-15
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN107206712A; WO2016130177A1; AU2015382374A1; US20160238859A1; EP3256301A4; EP3256301A1

Abstract

着色された機能性フィルムを作製する方法が、可溶性ポリマー材料を提供するステップと、可溶性ポリマー溶液を作るために適切な溶媒を前記ポリマー材料に加えるステップと、可溶性染料を提供するステップと、可溶性染料溶液を作るために適切な溶媒を前記染料に加えるステップと、前記染料溶液を前記ポリマーまたはＰＶＡ溶液に加え、この着色されたポリマーまたはＰＶＡ溶液を溶液キャスト装置に導入するステップと、前記キャスト装置から着色された薄い機能性フィルムを取り外すステップと、前記着色された機能性フィルムを乾かし、固体化されるようにするステップとを含む。

Description

本出願は、米国連邦法典第３５編第１１９条（ｅ）項の下で、２０１５年２月１５日に出願され、且つ、参照によって全体が本出願に編入される米国特許仮出願番号第６２／１１６，５４５号「ＳｏｌｕｔｉｏｎＣａｓｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄ（溶液キャスト法）」の出願日の優先権の恩恵を主張するものである。

本発明は、一般には、光学部品に関し、より詳細には、機能性プラスチック・フィルム、機能性ポリマー・フィルム、または、機能性ＰＶＡフィルムを製造する方法およびシステムに関する。

紫外線（ＵＶ）光が高輝度光源から角膜に重い閃光熱傷を引き起こすことがあり得ることはよく知られている。このように、我々の目は、これらの有害な紫外線からの保護を必要とする。我々の目が紫外線からの保護を確かに必要とする状況は、溶接、５０００フィート（１５２４ｍ）を越える高度で、或いは、日光が雪または水で照り返されるときに、日光に曝すこと、および、日光で肌を焼くとき、その他である。

紫外線だけではなく、赤外線もまた有害である。無線通信、様々の機器、コンピュータ、および、照明は、様々のレベルの有害な放射線を発する。実際は、例えば、日光からの赤外線のような多くの自然赤外線が存在する。日光は、赤外線が半分を僅かに上回る熱スペクトル輻射を含む。天頂において、日光は、海面高度において１平方メートルあたり約１キロワットの照射量を提供し、そのうち５２７ワットは赤外線である。一旦日光が地球の表面に届くと、殆ど全ての熱放射は赤外線のものである。

地面における日光のエネルギーは、約３%の紫外線（ＵＶ）、４４%の可視光線、そして、５３%の赤外線（ＩＲ）に分類され得る。したがって、保護無しで長い時間、強い日光に曝されると、人間の目は、しばしば疲労を伴う、灼けつくか、または、刺すような感覚を経験することがある。そのような不快感は、コンタクトレンズを装着している人々に特に顕著である場合がある。赤外線がコンタクトレンズによって吸収されて、コンタクトレンズを暖めることがあるからである。眼科医は常に、戸外の日なたに一定の時間いるときにはサングラスをかける習慣を奨励する。

伝統的には、光源からの有害な光線を遮断するための保護レンズを得るためには、レンズは赤外および／または可視染料の１または複数の層でコーティングされなければならない。通常、可溶性染料および／または金属酸化物の色素は、例えば、赤外線周波数、紫外線周波数等の特定の周波数の光を吸収するか、反射するためのコーティングのために用いられる。したがって、コーティングされたレンズは、例えば、白内障や緑内障のような眼病を減らすか、または、軽くする。

サングラスおよび保護アイウェアの重要性のために、これまでに多くのコーティング技術が発明されてきた。赤外または可視のコーティングは、レンズの他の光学層を可溶性の赤外または可視染料に浸すか、或いは、レンズの他の光学層に可溶性の赤外または可視染料を噴霧することによって、付着され得る。しかし、大多数のレンズは湾曲形状を有しているので、コーティングの付着が不均一となる場合があり、レンズの湾曲は、赤外または可視のコーティングの付着の際に重大な障害となる。結果として、曲面の上のコーティングの不均一な付着は、保護層の効果を減じたであろう。

押出しまたは射出のような従来の方法を使用して、赤外または可視染料は工程の間に加えられる。押出しは、一定の断面形状を有する物体を製造するために用いられるプロセスである。所望の断面を有する型を通して、材料が押し出されるか、引き出される。プラスチック押出加工プロセスでは、プラスチックは最初に粘性の半流動体状態に融かされる。プラスチックが柔らかくなった後、プラスチックは、形状を付与された開口を通して押し出される。この技術を使用して、柔らかくされた光学フィルムを形状を付与された開口を通して押し出すことによって、湾曲形状を有するレンズが作り出され得る。

射出成形は、型の中に材料を射出することにより部品を製造するための製造プロセスである。部品のための材料は加熱されたバレル（barrel）に供給され、混ぜられ、型のキャビティに押し込まれる。それから、材料は冷却され、キャビティの形状に硬化する。光学プラスチック・フィルムに関しては、押出し工法であるか射出工法であるかに係わらず、部品が美しい湾曲形状で形作られ得るようにプラスチック・フィルムを柔らかくするために、熱は必要である。染料は熱に敏感であるので、いくらかは染料劣化が起こり、目の保護の効果は減少する。

これらの赤外または可視のコーティングされたレンズに関する他の一つの問題は、それらが簡単にスクラッチされ（かき傷を付けられ）、化学物質または元素に対して抵抗力が無いということである。時間がたつにつれて保護層は、それらの効果を失う。もし、そのことに気付かず、交換されないならば、有害になる。この問題を解決するために、レンズ・メーカーは、吹付け、浸漬、または、射出の何れかによって、赤外／可視層上にもう一つの保護層を形成した。しかし、結果として、付加的な層はレンズをより厚くし、最小限度の厚さを有することになる。これは、アイウェアのデザインおよび快適さに対する障害である。

更にまた、そのようなコーティングでは赤外染料は緑に見えるので、射出法または押出法による伝統的なコーティング方法は相対的に美的魅力が少ない。好ましくない縁色を打ち消すか、または、相殺するために、ＰＶＡフィルムに灰色を加えることができる。しかし、そのような灰色の添加は、光の透過を減らし、したがって、視る人の視認性をかなり低下させる。最後に、レンズ上のＰＶＡフィルムへ灰色を添加することは、結果として、レンズのコストを増加し、したがって、最終製品のコストを増加させる。よって、安価であって簡易な赤外吸収レンズのための材料および製造工程が望ましい。

近年、押出し法と射出法の欠点を解決するために、溶液キャスト法が発明され、好まれている。この製造技術は、プロセスが従来の押出しまたは射出成形技術を必要とせず、その上、押出しまたは射出成形技術によって伝統的に作られた部品や特徴を組み込むことが容易であるという点で独特である。この方法は、このプロセスのために特別に設計されたポリマー溶液または液体プラスチックのタンクに浸漬されたマンドレルまたは内径成形型を利用する。熱的性質と摩擦的性質の組み合わせにより、ポリマー溶液は、その後、型の周りに薄膜を形成する。そして、正確に制御された方法でタンクから型が引き出され、その後に、硬化または乾燥工程が続く。

溶液キャスト法で用いられている他のキャスト装置は、ベルト・マシンまたはドラム・マシンである。一般的に、支持ベルトは、幅１．０〜２．０ｍで長さ１０〜１００ｍである。ステンレス・スチール・ベルトは、厚さ１．０〜２．０ｍｍである。ドラムは、一般的に直径４〜８ｍで幅１．２０〜１．５０ｍである。ベルト・チャンネルは、気流がマシン方向または反対方向に流れることを許容する。蒸気放出を防いで、気流をドラムの動きの方向の逆に向けるために、ドラムは密封されている。２つの滑車またはドラムのうちの１つは、僅かな速度変化さえ避けるために非常に正確な速度制御を必要とする駆動系に接続されている。一定の平坦さと、キャスターの直ぐ後方の重要領域におけるベルトの動き（振動）が「無いこと」とを確実にするために、そして、温度変化に起因するベルト長の膨張および拡張を制御するために、１つのドラムが、ベルト張力を調節するサーボ機構に接続している。ベルト・マシンは、動作中のベルトがシフトすることを避けるためのガイド・システムを有する。ベルトは、支持ドラムの水平方向の動きによって導かれる。様々の支持材料（銅、銀メッキした銅、クロムメッキした鋼、ステンレス鋼、ポリビニルアルコールまたはゼラチンで被覆された金属、ポリエステル・フィルム、ＰＴＦＥフィルム、および、他のポリマー・フィルム）がベルトに用いられてきた。現在、最も一般的な支持材料は、ステンレス鋼、および、クロムメッキした表面である。ベルト・マシンおよびドラム・マシンに対する重要な事項は、材料の熱伝導率、要求される表面仕上げを作るために用いられる技術プロセス、および、小さい面欠陥を修復するためのオプションである。このキャスト技術は、構造化された表面を有するフィルムの簡素な製造を許容する。ベルト面は、フィルムの１つの表面上に、明確に、そして、正確に複製される。ドラムまたはベルトの表面を、非常に光沢があるフィルム仕上げか、構造を有するフィルム仕上げか、或いは、艶消しのフィルム仕上げに適合させるために用いられる技術は、専有の方法である。

一旦薄膜の第１の層が適切に固体化されると、編組みまたはコイル状のワイヤ、もつれ防止のための、レーザで切断されたハイポチューブまたは工学的に設計された金属補強材、或いは、目的とする医療応用に特有の画像ターゲットのような、二次的な特徴が製品に対して付加され得る。そして、補強材を包み込み、肉厚を形成し、付加的な内腔を追加し、カラム強度を最適化するために、複数のキャスティング・ステップが繰り返され得る。それから、硬化または固体化された後、この部品は型から取り出される。この方法では、部品を硬化させるために過剰な熱を使うことなく、融けた液体状態でポリマーを扱う。この方法では部品を形作るために遠心力を使うので、過剰な熱を使うこと無く、正しい流動化率で、赤外または可視染料溶液の非常に薄い層を光学フィルムに加えることができる。

フィルムを製造する他の一つの方法は、例えば、キャビティモールドまたは薄板キャスティング、或いは、他の同様の方法のような、静的方法である。

したがって、本発明の目的は、機能性フィルムを製造するための方法およびシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、容易に組み込まれる混合要素を使用して、最大の光学純度と非常に低いヘイズとを有する光学フィルムを製造することである。

本発明の他の目的は、優れた平坦さと寸法安定性とを有する実質的に等方的な機能性フィルムを製造することである。

本発明の他の目的は、可溶性の吸収染料を有する機能性フィルムを製造し、より高い精度を提供することである。

本発明の他の目的は、熱に敏感な染料を損わせることなく、又は、劣化させることなく、機能性フィルムを製造することである。

本発明の他の目的は、液体でコーティングされた付加的な層が無い、したがって、スクラッチまたは化学物質または元素に曝される保護層がない、着色された（dyed／染色された）機能性フィルムを製造することである。

本発明の他の目的は、処理、層数、欠陥、および、層剥離がより少ない機能性フィルムを製造し、工程所要時間を少なくすることである。

本発明の他の目的は、容易に加工され、より高品質で、良好な機能を有する機能性フィルムを製造することである。

着色された機能性フィルムを製造する方法であって、以下のステップを有する。可溶性ポリマー材料、ＰＶＡ粉末、または、ＰＶＡ材料を提供するステップ、可溶性ポリマーまたはＰＶＡ溶液を作るために、前記ポリマー材料、ＰＶＡ粉末、または、ＰＶＡ材料に溶媒または水を、加えるステップ、可溶性染料を提供するステップ、可溶性染料溶液を作るために、赤外および／またはレーザ染料、フォトクロミック（photochromic／光発色性）材料、可視染料に溶媒を加えるステップ、前記ポリマーまたはＰＶＡ溶液に前記染料溶液を加えるステップ、前記着色されたポリマーまたはＰＶＡ溶液を溶液キャスト装置に導入するステップ、前記着色されたポリマーまたはＰＶＡ溶液から、着色された薄い機能性フィルムを、前記溶液キャスト装置に作らせるステップ、前記キャスト装置から前記着色された薄い機能性フィルムを取り外すステップ、および、前記フィルムを、乾燥及び固化させるステップ。

１つの実施形態においては、前記着色された機能性フィルムは４０°Ｃ〜１００°Ｃの間で乾燥される。他の一つの実施形態においては、前記着色され乾燥された機能性フィルムの膜厚は０．００２５ｍｍ〜２．０ｍｍの間である。

本発明の１つの態様では、機能性フィルムを製造する方法が開示される。この方法は、以下のステップを有する。可溶性ポリマーまたはＰＶＡ材料を提供するステップ、可溶性ポリマー溶液またはＰＶＡ溶液を作るためにポリマー溶媒をポリマーまたはＰＶＡ材料に加えるステップ、可溶性染料を提供するステップ、可溶性染料溶液を作るために染料溶媒を前記可溶性染料に加えるステップ、前記染料溶液を前記ポリマー溶液またはＰＶＡ溶液に加え、それによって、着色されたポリマー溶液または着色されたＰＶＡ溶液を作るステップ、前記着色されたポリマー溶液または前記着色されたＰＶＡ溶液を溶液キャスト装置に導入するステップ、前記着色されたポリマー溶液または着色されたＰＶＡ溶液から、着色された薄い光学フィルムを、前記溶液キャスト装置に作らせるステップ、前記装置から前記着色された薄い光学フィルムを取り外すステップ、および、前記着色された薄い光学フィルムを乾燥及び固化させるステップ。１つの実施形態においては、着色された光学フィルムは４０°Ｃ〜１００°Ｃの間の温度で乾燥される。１つの実施形態においては、着色された光学フィルムの膜厚は０．００２５ｍｍ〜２．０ｍｍの間にある。１つの実施形態においては、前記ポリマーは、ＴＡＣ、酢酸セルロース、セルロースプロピオナート、ポリウレタン、ＰＶＣ、シリコンウレタン共重合体、アクリル、ＣＯＰ、テトラフルオロエチレン重合体、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン等からなるグループから選択され、例えば、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレンのような適切な溶媒に加えられる。１つの実施形態においては、前記ポリマー溶媒は、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、水からなるグループから選択される。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムは、アイウェア・レンズ、車両ウインドウ、カメラ・レンズ、顕微鏡レンズ、建物の窓、電子スクリーン、または、ランプ・カバー保護として機能することができる。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムは、ガラス・レンズまたはプラスチック・レンズに積層される。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムに真空コーティングが適用される。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムに反射防止コーティングが適用される。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムにハードコーティングが適用される。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムに耐水コーティングが適用される。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムに耐スクラッチ・コーティングが適用される。１つの実施形態においては、前記着色された薄い光学フィルムは、ＰＶＡ偏光フィルムになるように引き延ばされる。１つの実施形態においては、前記可溶性染料は、赤外染料、可視染料、フォトクロミック染料、および、吸収染料からなるグループから選択される。１つの実施形態においては、前記赤外染料は、テトラキスアンモニウム構造、イミニウムフタロシアニン、ナフタロシアニン、金属錯体、アゾ染料、アントラキノン、四価酸（quadratic acid／四角酸）誘導体、インモニウム染料、ペリレンジアントロンシアニンヘテロ芳香族金属ジチオレンオキサジアゾールフタロシアニンスピロピラ（Spiropyra／スピロピラン）テトラアリールジアミントリアリールアミン、水溶性のフタロシアニンおよび／またはナフタロシアニン染料発色団、または、同様の染料からなるグループから選択される。

本発明の他の一つの態様では、機能性フィルムを製造する方法が開示される。この方法は、以下のステップを有する。可溶性ポリマーを提供するステップ、可溶性ポリマー溶液を作るために、ポリマー溶媒を前記可溶性ポリマーに加えるステップ、可溶性染料を提供するステップ、ＰＶＡ材料の部分を前記可溶性ポリマー溶液に加えるステップ、可溶性染料溶液を作るために染料溶媒を前記可溶性染料に加えるステップ、前記染料溶液を前記ポリマー溶液に加え、それによって、着色されたポリマー溶液を作るステップ、前記着色されたポリマー溶液を溶液キャスト装置に導入するステップ、前記着色されたポリマー溶液から、着色された薄い光学フィルムを、前記溶液キャスト装置に作らせるステップ、前記装置から前記着色された薄い光学フィルムを取り外すステップ、および、前記着色された薄い光学フィルムを乾燥及び固体させるステップ。

本発明の他の一つの態様では、着色された薄い光学フィルムを有するアイウェア・レンズが開示される。この着色された薄い光学フィルムは、溶液キャスト装置内で、着色されたポリマー溶液の部分によって作られ、この着色されたポリマー溶液は、可溶性染料溶液の部分と可溶性ポリマー溶液の部分とから構成され、この可溶性染料溶液は、可溶性染料の部分と染料溶媒の部分とから構成され、この可溶性ポリマー溶液は、ポリマー溶媒の部分と可溶性ポリマーの部分とから構成される。

本発明の他の一つの態様では、着色された薄い光学フィルムを有するアイウェア・レンズであり、この着色された薄い光学フィルムは、溶液キャスト装置内で、着色されたＰＶＡ溶液の部分で作られ、この着色されたＰＶＡ溶液は、可溶性染料溶液の部分と可溶性ＰＶＡ溶液の部分とから構成され、この可溶性染料溶液は、可溶性染料の部分と染料溶媒の部分とから構成され、この可溶性ＰＶＡ溶液は、ポリマー溶媒の部分と可溶性ＰＶＡの部分とから構成される。１つの実施形態においては、前記可溶性ポリマーは、ＴＡＣ、酢酸セルロース、セルロースプロピオナート、ポリウレタン、ＰＶＣ、シリコンウレタン共重合体、アクリル、ＣＯＰ、テトラフルオロエチレン重合体、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン等からなるグループから選択され、例えば、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸エステル、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン等の適切な溶媒に加えられる。実施形態においては、前記ポリマー溶媒は、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、水からなるグループから選択される。１つの実施形態においては、可溶性染料は赤外染料、可視染料、フォトクロミック染料、または、吸収染料からなるグループから選択される。１つの実施形態においては、前記赤外染料は、テトラキスアンモニウム構造、イミニウムフタロシアニン、ナフタロシアニン、金属錯体、アゾ染料、アントラキノン、四価酸誘導体、インモニウム染料、ペリレン、ジアントロン、シアニン、ヘテロ芳香族、金属ジチオレン、オキサジアゾール、フタロシアニン、スピロピラン、テトラアリールジアミン、トリアリールアミン、水溶性のフタロシアニンおよび／またはナフタロシアニン染料発色団からなるグループから選択される。１つの実施形態においては、前記ポリマー溶媒は、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸エステル、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、水からなるグループから選択される。１つの実施形態においては、可溶性染料は赤外染料、可視染料、フォトクロミック染料、または、吸収染料からなるグループから選択される。１つの実施形態においては、前記赤外染料は、テトラキスアンモニウム構造、イミニウムフタロシアニン、ナフタロシアニン、金属錯体、アゾ染料、アントラキノン、四価酸誘導体、インモニウム染料、ペリレン、ジアントロン、シアニン、ヘテロ芳香族、金属ジチオレン、ヘテロジチオレン、オキサジアゾール、フタロシアニン、スピロピラン、テトラアリールジアミン、トリアリールアミン、水溶性のフタロシアニンおよび／またはナフタロシアニン染料発色団からなるグループから選択される。

本発明の、上記の、そして、他の特徴および効果は、幾つかの好適な実施形態の図面を参照して説明されないであろうが、これらの実施形態は、本発明を例示することを意図したものであって、本発明を限定することを意図したものではない。
好適な溶媒または水によるポリマーまたはＰＶＡ溶液の調製の一例を示す図である。好適な溶媒または水による赤外染料および／またはレーザ染料、フォトクロミック、可視染料の溶液の調製の一例を示す図である。典型的な溶液キャスト法および装置の一例を示す図である。溶液キャスト法を用いて機能性フィルムを製造するプロセスの一例を示す図である。アイウェア光学レンズ、カメラ・レンズ、顕微鏡レンズ、車ウインドウ、建物の窓、電子スクリーン、ランプ・カバー保護等を製造するために、光学要素としての新しい機能性フィルムを他の材料に積層することを示す図である。

若干の実施形態について、関連した図面を参照して詳述する。更なる実施形態、特徴、および／または、利点は、以下の説明から明らかになるか、或いは、本発明を実施することによって学ばれ得るであろう。以下の説明は、限定的に理解されるべきではなく、単に本発明の一般原理を記載する目的のみで為されるものである。方法を実行するためにここに記述される複数のステップは、本発明の１つの実施形態を構成する。そして、特に明記しない限り、本発明を実施するためには、必ずしもこれらのステップの全てが実行されなければならないわけではなく、また、これらのステップが必ずしも記載されている順序で実行されなければならないわけではない。この開示において、「１つの」実施形態、または、「幾つかの」実施形態との複数の言及は、必ずしも同一の実施形態への言及であるというわけではなく、そのような言及は少なくとも１つの実施形態を意味する点に留意されるべきである、

本発明の手順に従って、ここに開示されるように機能性フィルムを製造する方法およびシステムは、先行技術の利点に勝る多くの重要な利点を提供する。具体的には、本発明は、実質的に等方的で、平坦で、寸法的に安定な機能性フィルムを作り出す。更に、この機能性フィルムは、最大の光学純度および非常に低いヘイズを達成する。このフィルムは、染料劣化の問題に影響されることなく、正確な仕様に合わせて着色される。その結果、本機能性フィルムは、処理、欠陥、層間剥離、および、応力が相対的に少なく、したがって、光学レンズが必要とする層数がより少なく、工程所要時間もより少ない。本発明の方法は、多くの利点を与えるが、従来の方法で用いられた容易に組み込まれる混合要素を使用する。本発明は材料コストを増やさないし、ある場合には、本発明は、正確な光学的性質／仕様および薄さを有する機能性フィルムを作り出し、そのことにより光学レンズの層数を減らすので、材料コストを減らす。

図１を参照して、例えば、ＴＡＣ、酢酸セルロース、セルロースプロピオナート、ポリウレタン、ＰＶＣ、シリコンウレタン共重合体、アクリル、ＣＯＰ、テトラフルオロエチレン重合体、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン等のプラスチックポリマーまたはＰＶＡ材料１０１が、例えば、水、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、ポリビニルアルコール等の適切な溶媒１０２に加えられ、プラスチック重合体またはＰＶＡ溶液である、第１の溶液１００（液体Ａ）を作る。

図２を参照して、例えば、赤外および／または可視染料、フォトクロミック染料、または、任意の吸収染料のような溶質１０２が、例えば、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸エステル、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、水等の適切な溶媒２０２に加えられ、染料溶液である、第２の溶液２００（液体Ｂ）を作る。

図３を参照して、本発明で用いられるポリマー・キャスティング方法を説明する。ポリマー材料、ＰＶＡ粉末、または、ＰＶＡ材料３０１は溶媒３０２と混ぜ合わせられる。１つの実施形態においては、溶媒にポリマーを溶かす速度を上げるために１００°Ｃより低い熱が用いられ得る。しかし、他の一つの実施形態において、例えば、ＴＡＣのような他のポリマー材料は、溶解するために何ら熱を必要としない場合がある。特定の光学的性質を有する機能性フィルムを製造するために必要な溶液に到達するために、上記の溶液は更に処理される場合がある。図示されるように、それから、最終的なポリマーまたはＰＶＡ溶液はキャスト装置３０３に導入される。１つの実施形態においては、最終的なポリマーまたはＰＶＡ溶液は、キャスターまたはスプレッダー３０５を通して移動ベルト３０４の上にデポジット（堆積）される。移動ベルトの方向と逆にベルト・チャンネル３０７の中を流れる気流３０６によって、上記のポリマーまたはＰＶＡ溶液は乾燥され、固化される。他の実施形態においては、この気流３０６は移動ベルトの方向に流れ得るものと理解される。また、乾燥空気、その方向、ベルト速度、ベルト・チャンネルのスペース、その他は、上記の機能性フィルムが所望の厚み、乾燥度、そして、他の品質を達成するように調整されるものと理解される。更に、上記の機能性フィルムがフィルム取出部３０８に到達するときまでには、上記の投入されたポリマーまたはＰＶＡ溶液は、更なる乾燥または処理のためにベルトから引き離されるに十分な程に固化されなければならない。

図４に示されるように、図３に図示されるポリマー・キャスティング方法は、本発明に適用される。液体Ａ（ポリマーまたはＰＶＡ溶液）は、ポリマー材料４０１を適切な溶媒４０２に加えることによって作られる。液体Ｂ（染料溶液）は、染料４０３を適切な溶媒４０４に加えることによって作られる。染料４０３は、赤外または可視染料、フォトクロミック染料、或いは、任意の吸収染料であり得る。１つの実施形態においては、液体Ｂは、０．０５%〜５%の赤外または可視染料、或いは、フォトクロミック染料、或いは、吸収染料と、適切な溶媒である残部とから構成される。１つの実施形態においては、好適な実施形態は、３%の染料を含む液体Ｂである。結果として得られた溶液は共に混ぜ合わされて、着色されたポリマー溶液４０５を生成する。１つの実施形態においては、赤外染料を有する水溶性ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）は、また、上記混合物中において、数パーセントの溶媒可溶性ポリマー、１０%未満の溶媒可溶性ポリマーを含み得る。１つの実施形態においては、液体Ａは、凡そ、９%〜２５%ポリマーまたはＰＶＡ粉末と、７５%〜９１%の適切な溶媒とから構成される。

上記の着色されたポリマー溶液４０５は、次に、溶液キャスト装置４０６に導入される。この装置は、所望の機能性フィルム用に適合化された材料および構造を有する大型ベルト４０７を利用する。好適な実施形態においては、前記フィルムは、温度が４０°Ｃ〜１００°Ｃの間にある乾燥した環境に導入される。前記機能的なフィルムは、更なる乾燥、処理のために、前記移動ベルトから連続的に引き離され、ロールされるか、または、シート状にされる。それから、前記機能的なフィルムは、アイウェア・レンズ、カメラ・レンズ、顕微鏡レンズ、車のウインドウ、建物の窓、電子スクリーン、ランプ・カバー保護、その他を製造するために用いられる。好適な実施形態においては、機能的なフィルムの膜厚は、０．０１５ｍｍ〜３．０ｍｍの間にある。所望のアイウェア・レンズ、カメラ・レンズ、顕微鏡レンズ、車のウインドウ、建物の窓、電子スクリーン、ランプ・カバー保護、その他を得るために、様々の光学的性質を有する様々のフィルムが共に積層され得る。１つの実施形態においては、図５に示されるように、湾曲形状のレンズ５０３が作製される。ここで、図３に示す本発明の方法を用いて作製された可視および／または赤外染料で着色された光学フィルム５０１は、特定の光学的性質を有する他の１つの透明フィルムまたはガラス５００の上に積層される。赤外／可視層をスクラッチ、化学物質、および／または、元素から保護するために、他の一つの耐スクラッチ光学ガラス５０２が前記着色された機能性フィルム５０１上に積層される。

Claims

機能性フィルムを製造する方法であって、
ａ．可溶性ポリマーまたはＰＶＡ材料を提供するステップと、
ｂ．可溶性ポリマー溶液またはＰＶＡ溶液を作るためにポリマー溶媒を前記ポリマーまたは前記ＰＶＡ材料に加えるステップと、
ｃ．可溶性染料を提供するステップと、
ｄ．可溶性染料溶液を作るために染料溶媒を前記可溶性染料に加えるステップと、
ｅ．前記染料溶液を前記ポリマー溶液または前記ＰＶＡ溶液に加え、それによって、着色されたポリマー溶液または着色されたＰＶＡ溶液を作るステップと、
ｆ．前記着色されたポリマー溶液または前記着色されたＰＶＡ溶液を溶液キャスト装置に導入するステップと、
ｇ．前記着色されたポリマー溶液または前記着色されたＰＶＡ溶液から、着色された薄い光学フィルムを、前記溶液キャスト装置に作らせるステップと、
ｈ．前記装置から前記着色された薄い光学フィルムを取り外すステップと、
ｉ．前記着色された薄い光学フィルムを乾燥及び固化させるステップと
を有する方法。
前記着色された光学フィルムは、４０°Ｃ〜１００°Ｃの温度で乾燥される請求項１に記載の方法。
前記着色された光学フィルムの膜厚は０．０１５ｍｍ〜３．０ｍｍの間である請求項１に記載の方法。
前記ポリマーは、ＴＡＣ、酢酸セルロース、セルロースプロピオナート、ポリウレタン、ＰＶＣ、シリコンウレタン共重合体、アクリル、ＣＯＰ、テトラフルオロエチレン重合体、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレンオキシド）等からなるグループから選択され、例えば、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、アルコール等の適切な溶媒に加えられる請求項１に記載の方法。
前記ポリマー溶媒は、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、水、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、水、アルコール等からなるグループから選択される請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムが、アイウェア・レンズ、車両ウインドウ、カメラ・レンズ、顕微鏡レンズ、建物の窓、電子スクリーン、ランプ・カバー保護、電話スクリーン、テレビスクリーン、コンピュータ・スクリーン、または、家電機器として機能可能である請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムは、ガラス・レンズまたはプラスチック・レンズに積層される請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムに真空コーティングが適用される請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムに反射防止コーティングが適用される請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムにハードコーティングが適用される請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムに耐水コーティングが適用される請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムに耐スクラッチ・コーティングが適用される請求項１に記載の方法。
前記着色された薄い光学フィルムはＰＶＡ偏光フィルムになるように引き延ばされる請求項１に記載の方法。
可溶性染料は、赤外染料、可視染料、フォトクロミック染料、および、吸収染料からなるグループから選択される請求項１に記載の方法。
前記染料は、テトラキスアンモニウム構造、イミニウムフタロシアニン、ナフタロシアニン、金属錯体、アゾ染料、アントラキノン、四価酸誘導体、インモニウム染料、ペリレン、ジアントロン、シアニン、ヘテロ芳香族、金属ジチオレン、オキサジアゾール、フタロシアニン、スピロピラン、テトラアリールジアミン、トリアリールアミン、水溶性のフタロシアニンおよび／またはナフタロシアニン染料発色団からなるグループから選択される請求項１４に記載の方法。
機能性フィルムを製造する方法であって、
ａ．可溶性ポリマーを提供するステップと、
ｂ．可溶性ポリマー溶液を作るために、ポリマー溶媒を前記可溶性ポリマーに加えるステップと、
ｃ．可溶性染料を提供するステップと、
ｄ．ＰＶＡ材料の一部を前記水溶性ポリマー溶液の一部に加えるステップと、
ｅ．可溶性染料溶液を作るために染料溶媒を前記可溶性染料に加えるステップと、
ｆ．前記染料水溶液を前記ポリマー溶液に加え、それによって、着色されたポリマー溶液を作るステップと、
ｇ．前記着色されたポリマー溶液を溶液キャスト装置に導入するステップと、
ｈ．前記着色されたポリマー溶液から、着色された薄い光学フィルムを、前記溶液キャスト装置に作らせるステップと、
ｉ．前記装置から前記着色された薄い光学フィルムを取り外すステップと、
ｊ．前記着色された薄い光学フィルムを乾燥及び固化させるステップと
を有する方法。
着色された薄い光学フィルムを有するアイウェア・レンズであって、
前記着色された薄い光学フィルムは、溶液キャスト装置内で、着色されたポリマー溶液の部分によって作られ、
前記着色されたポリマー溶液は、可溶性染料溶液の部分と可溶性ポリマー溶液の部分とから構成され、
前記可溶性染料溶液は、可溶性染料の部分と染料溶媒の部分とから構成され、
前記可溶性ポリマー溶液は、ポリマー溶媒の部分と可溶性ポリマーの部分とから構成されるアイウェア・レンズ。
着色された薄い光学フィルムを有するアイウェア・レンズであって、
着色された薄い光学フィルムは、溶液キャスト装置内で、着色されたポリマー溶液の部分によって作られ、
前記着色されたポリマー溶液は、可溶性染料溶液の一部と可溶性ポリマー溶液の一部とから構成され、
前記可溶性染料溶液は、可溶性染料の一部と染料溶媒の一部とから構成され、
前記可溶性ポリマー溶液は、ポリマー溶媒の一部と可溶性ポリマーの一部とから構成されるアイウェア・レンズ。
前記可溶性ポリマーは、ＴＡＣ、酢酸セルロース、セルロースプロピオナート、ポリウレタン、ＰＶＣ、シリコンウレタン共重合体、アクリル、ＣＯＰ、テトラフルオロエチレン重合体、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン等からなるグループから選択され、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン等の適切な溶媒に加えられる請求項１７に記載のアイウェア・レンズ。
前記ポリマー溶媒は、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、水、アルコールからなるグループから選択される請求項１７に記載のアイウェア・レンズ。
可溶性染料が、赤外染料、フォトクロミック染料、吸収染料、または、可視染料からなるグループから選択される請求項１７に記載のアイウェア・レンズ。
前記赤外染料は、テトラキスアンモニウム構造、イミニウムフタロシアニン、ナフタロシアニン、金属錯体、アゾ染料、アントラキノン、四価酸誘導体、インモニウム染料、ペリレン、ジアントロン、シアニン、ヘテロ芳香族、金属ジチオレン、オキサジアゾール、フタロシアニン、スピロピラン、テトラアリールジアミン、トリアリールアミン、水溶性のフタロシアニンおよび／またはナフタロシアニン染料発色団からなるグループから選択される請求項２１に記載のアイウェア・レンズ。
前記ポリマー溶媒は、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニル、ジクロロメタン、メタノール、レソルシノール、テトラフェニル二リン酸、アセトン、ブタノール、ブチルアセテート、ブタノール、リン酸ジフェニルビフェニル、トリクロロメタン、ＭＥＫ、ＥＡＣ、ＩＰＡ、ＭＩＢＫ、ＢＣＳ、ＭＣＳ、ＥＡＣ、ＢＡＣ、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エーテル、エステル、ポリイミド、ジメチルホルムアミド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、澱粉誘導体、ゼラチン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、水、または、同様の溶媒からなるグループから選択される請求項１８に記載のアイウェア・レンズ。
可溶性染料は、赤外染料、フォトクロミック染料、吸収染料、または、可視染料からなるグループから選択される請求項１８に記載のアイウェア・レンズ。
前記赤外染料は、テトラキスアンモニウム構造、イミニウムフタロシアニン、ナフタロシアニン、金属錯体、アゾ染料、アントラキノン、四価酸誘導体、インモニウム染料、ペリレン、ジアントロン、シアニン、ヘテロ芳香族、金属ジチオレン、ヘテロジチオレン、オキサジアゾール、フタロシアニン、スピロピラン、テトラアリールジアミン、トリアリールアミン、水溶性のフタロシアニンおよび／またはナフタロシアニン染料発色団、または、他の同様の染料からなるグループから選択される請求項２４に記載のアイウェア・レンズ。
前記ＰＶＡ溶媒は水および／またはアルコールからなるグループから選択される請求項１に記載の方法。