JP6605328B2 - 多層光学フィルムを含むuv安定性アセンブリ - Google Patents

多層光学フィルムを含むuv安定性アセンブリ Download PDF

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Description

(関連出願の相互参照)
本願は、その開示全体が参照によって本願に組み込まれる、2012年7月30日に出願された米国特許仮出願第61/677,199号の利益を主張するものである。
材料の紫外(UV)光劣化は、多くの材料にとって重大な問題である。様々なUV保護材料が当該技術分野で知られているがこのような材料における更なる改善、好ましくはより有効なUV光遮断UV材料、特に、屋外で長い耐用年数を有するように意図された物品に対して長期(即ち、少なくとも10年間)の保護をもたらす材料が必要とされている。特に、芳香族化合物を含有するポリマー(例えば、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン2,6ナフタレート、及び特定のポリイミド(例えば、商品名「ULTEM」としてSabic Innovative Plastics(Pittsfield,MA)から、及び商品名「KAPTON」としてE.I.DuPont de Nemours(Wilmington,DE)から入手可能なもの)で作製される材料(例えば、フィルム)を、屋外で10年以上もたせるには実質的なUV保護を必要とする。
2,6ポリエチレンナフタレート(PEN)は、フィルム及び多層光学フィルム(例えば、ミラーフィルム及び反射偏光子フィルム)を含む多様な物品を製造するために用いられている。ミラーフィルムは、建物の内部深くまで太陽光を導くための採光用途において、また太陽光集光ミラーとして用いられている。また、ミラーフィルムは、例えば、効率を高めるために、発光ダイオード(LED)照明ディスプレイにおいて反射器として用いられている。反射偏光子フィルムは、例えば、屋外ディスプレイを含むプロジェクター及び液晶ディスプレイにおける輝度を増大させるために用いられている。
1つの態様では、本開示は、少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長域における少なくとも30ナノメートルの波長域にわたって入射紫外光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを反射する第1の複数の第1及び第2の光学層と、少なくとも430ナノメートル〜600ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも430nm〜500nm、440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域における少なくとも30ナノメートルの波長にわたって入射光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを反射する第2の複数の第1及び第2の光学層とを少なくとも含む多層光学フィルムを含むUV安定性アセンブリについて記載する。幾つかの実施形態では、第1又は第2の複数の層のうちの少なくとも1つの第1又は第2の光学層のうちの少なくとも1つは、UV吸収剤を含む。
別の態様では、本開示は、UV安定性アセンブリであって、
少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長域における入射紫外光の少なくとも90(幾つかの実施形態では、少なくとも91、92、93、94、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを吸収する第1の層と、
少なくとも430ナノメートル〜600ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも430nm〜500nm、440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域における少なくとも30ナノメートルの波長にわたって入射光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを反射する複数の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムであって、PENを本質的に含まない(即ち、前記多層光学フィルムの総重量に基づいて、1(幾つかの実施形態では、0.75、0.5、0.25、又は更には0.1)重量パーセント未満のPENしか含まない)多層光学フィルムと、
少なくとも430ナノメートル〜600ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも430nm〜500nm、440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域にわたって、入射光の少なくとも数(幾つかの実施形態では、少なくとも0.0001、0.001、0.01、0.1、1、5、10、25、50、75、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを吸収する材料と、を含み、
入射紫外光の少なくとも90パーセントを吸収する第1の層、入射光の少なくとも50パーセントを反射する複数の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルム、並びに430nm〜500nmの波長域にわたって少なくとも一部の入射光を吸収する材料を順番に有する、アセンブリについて記載する。幾つかの実施形態では、多層光学フィルムの第1又は第2の層のうちの少なくとも1つは、UV吸収剤を含む。
別の態様では、本開示は、アセンブリであって、
少なくとも430ナノメートル〜500ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも430nm〜600nm、440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域における少なくとも30ナノメートルの波長にわたって入射光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを反射する第1及び第2の光学層を少なくとも含む多層光学フィルムであって、複数の第1及び第2の光学層が、PENを本質的に含まない(即ち、多層光学フィルムの総重量に基づいて、1(幾つかの実施形態では、0.75、0.5、0.25、又は更には0.1)重量パーセント未満のPENしか含まない)多層光学フィルムと、
(少なくとも400nm〜700nm 400nm〜800nm、400nm〜900nm、500nm〜700nm、500nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nmの範囲にわたって反射性である)PENを含む少なくとも1つの層を含む多層光学フィルムと、を含むアセンブリについて記載する。幾つかの実施形態では、アセンブリの少なくとも1つの層は、UV吸収剤を含む。
本明細書に記載するアセンブリ及び物品は、例えば、UV保護カバーとして有用である。例えば、本開示は、主表面を有する基材と、該主表面の少なくとも一部上の本明細書に記載するアセンブリとを含む物品;本明細書に記載するアセンブリを含む光アセンブリ;本明細書に記載するアセンブリを含む看板;本明細書に記載するアセンブリを含む液晶ディスプレイ(LCD);本明細書に記載するアセンブリを含む発光ダイオード(LED);本明細書に記載するアセンブリを含む建物の外装;本明細書に記載するアセンブリを含む光導体;本明細書に記載するアセンブリを含むプロジェクター;本明細書に記載するアセンブリを含むサングラス;及び本明細書に記載するアセンブリを含む太陽光電池モジュール(例えば、可撓性モジュール)(例えば、太陽光電池モジュール上の太陽束を増加させるため)に隣接する;本明細書に記載するアセンブリを含む太陽光電池モジュールバックシート;及び本明細書に記載するアセンブリを含む金属蒸気でコーティングされた広帯域ミラーを提供する。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリで用いられる例示的な多層光学フィルムの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的な液晶ディスプレイセルの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的な発光ダイオード(LED)の概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的なLED光導体の概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的な照明看板の概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的な波長選択的太陽光集光ミラーの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的な広帯域太陽光集光ミラーの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的なサングラスの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的な太陽光電池モジュールの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む例示的な太陽光電池モジュールの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを含む中空光導体を備える例示的な建物の採光システムの概略断面図である。 本明細書に記載する例示的なアセンブリを製造するために用いられる例示的な多層光学フィルムの反射スペクトルである。 本明細書に記載する例示的なアセンブリの反射スペクトルである。 本明細書に記載する例示的なアセンブリの反射スペクトルである。 本明細書に記載する例示的なアセンブリの試験において用いられる光源の発光スペクトルである。
図1を参照すると、例示的なアセンブリ10は、少なくとも100の交互に重なった第1の光学層11A、11B、...11N及び第2の光学層12A、12B、...12Nと、第3の光学層13A、13Bと、任意の接着層15と、任意のハードコート層14とを含み、前記第3の光学層の少なくとも一部は、UV吸収剤を含む。幾つかの実施形態では、第1及び/又は第2の層の少なくとも一部は、UV吸収剤を含む。
図2を参照すると、例示的な多層光学フィルム20は、少なくとも100の交互に重なった第1の光学層21A、21B、...21N及び第2の光学層22A、22B、...22Nを含み、第1又は第2の光学層のうちの少なくとも1つの少なくとも一部は、本明細書に記載するアセンブリを製造するためのUV吸収剤を含む。例示的な多層光学フィルム20は、任意で、接着層25及びハードコート層24を含む。幾つかの実施形態では、ハードコート層24は、UV吸収剤を含む。
「紫外線」(「UV」)は、本明細書で使用するとき、400nm以下の波長を有する電磁輻射線を指す。
一般に、本明細書に記載する多層光学フィルムは、少なくとも100層(典型的には、合計100〜2000層又はそれ以上)を含む。
多層光学フィルムの交互に重なった第1及び第2の層は、少なくとも1つの波長及び偏光について少なくとも0.04(幾つかの実施形態では、少なくとも0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.125、0.15、0.175、0.2、0.225、0.25、0.275、又は更には少なくとも0.3)の屈折率の差を有する。一部の実施形態では、第1の光学層は、複屈折性であり、複屈折性ポリマーを含む。幾つかの実施形態では、第1、第2、又は第3(存在する場合)の光学層の少なくとも1つは、フルオロポリマー、シリコーンポリマー、ウレタンポリマー、又はアクリレートポリマー(これらのブレンドを含む)のうちの少なくとも1つであり、好ましくはUV安定性である(即ち、開示全体が参照により本明細書に組み込まれるASTM G155−05a(2005年10月)に準拠してキセノンアークランプ耐候試験機に3000時間曝露した後、分光光度計(商品名「Lambda 950」としてPerkin−Elmer,Inc.(Waltham,MA)から入手可能)により測定した場合bが5単位未満しか変化しない)。
反射する光学層(例えば、第1及び第2の光学層)を作製するための例示的な材料としては、ポリマー(例えば、ポリエステル、コポリエステル、及び変性コポリエステル)が挙げられる。この文脈において、用語「ポリマー」は、例えば、共押出成形、又はエステル交換を含む反応によって、相溶性混合物に成形され得るポリマー又はコポリマーに加えて、ホモポリマー及びコポリマーを含むと理解される。用語「ポリマー」及び「コポリマー」は、ランダム及びブロックコポリマーの両方を含む。本開示に従って構成される幾つかの例示的な多層光学フィルムにおいて使用するのに好適なポリエステルは、一般的に、ジカルボキシレートエステル及びグリコールサブユニットを含み、これらはカルボキシレートモノマー分子をグリコールモノマー分子と反応させることによって生成することができる。各ジカルボキシレートエステルモノマー分子は、2つ以上のカルボン酸又はエステル官能基を有し、各グリコールモノマー分子は、少なくとも2つのヒドロキシ官能基を有する。ジカルボキシレートモノマー分子は、全て同じであってもよく、2種類以上の異なる分子であってもよい。グリコールモノマー分子についても同様である。また、用語「ポリエステル」には、グリコールモノマー分子とカルボン酸のエステルとの反応に由来するポリカーボネートも含まれる。
ポリエステル層のカルボキシレートサブユニットの形成において使用するのに好適なジカルボン酸モノマー分子の例としては、例えば、2,6−ナフタレンジカルボン酸及びその異性体、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸、ノルボルネンジカルボン酸、ビシクロ−オクタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸及びその異性体、t−ブチルイソフタル酸、トリメリット酸、スルホン酸化イソフタル酸ナトリウム、4,4’−ビフェニルジカルボン酸及びその異性体、並びにメチル又はエチルエステル等のこれら酸の低級アルキルエステルが挙げられる。用語「低級アルキル」は、本文中では、C1〜C10の直鎖状又は分枝状アルキル基を表す。
ポリエステル層のグリコールサブユニットの形成において用いられる適切なグリコールモノマー分子の例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール及びその異性体、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリシクロデカンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール及びその異性体、ノルボルナンジオール、ビシクロ−オクタンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、1,4−ベンゼンジメタノール及びその異性体、ビスフェノールA、1,8−ジヒドロキシビフェニル及びその異性体、及び1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンが挙げられる。
反射層に有用なもう1つの例示的な複屈折性ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート(PET)であり、例えば、テレフタルジカルボン酸とエチレングリコールとの反応により作製可能である。偏光面が伸長方向に対して平行である場合、550nm波長の偏光入射光についてのその屈折率は、約1.57から最高で約1.69に増加する。分子配向の増大によって、PETの複屈折が増大する。分子配向は、材料をより高い伸長比まで伸長させ、他の伸長条件を固定することにより増大し得る。例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,744,561号(Condoら)及び米国特許第6,449,093号(Hebrinkら)で記載されているもの等のPETのコポリマー(CoPET)は、その比較的低温(典型的には250℃未満)で加工可能であるので、熱安定性の低い第2のポリマーとの共押出の適合性が高くなるため、特に有用である。複屈折性ポリマーとして好適な他の半結晶性ポリエステルとしては、例えば、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第6,449,093 B2号(Hebrinkら)及び米国特許出願公開第20060084780号(Hebrinkら)に記載されているもの等、ポリブチレン−テレフタレート(PBT)、及びこれらのコポリマーが挙げられる。別の有用な複屈折性ポリマーは、シンジオタクチックポリスチレン(sPS)である。
また、第1の光学層は、ポリ(メチルメタクリレート);ポリプロピレンのコポリマー;ポリエチレンのコポリマー;環状オレフィンコポリマー、熱可塑性ポリウレタン、ポリスチレン、アイソタクチックポリスチレン、アタクチックポリスチレン、ポリスチレンのコポリマー(例えば、スチレンとアクリレートとのコポリマー);ポリカーボネート、ポリカーボネートのコポリマー、ポリカーボネートとコポリエステルとの相溶性ブレンド;及びポリ(メチルメタクリレート)とポリ(フッ化ビニリデン)との相溶性ブレンドからなる群より選択される材料を含む等方性高屈折率層であってよい。
また、第2の光学層は、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー(FEP);テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデン(THV)のコポリマー;テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びエチレンのコポリマーからなる群より選択されるフッ素化コポリマー材料を含んでよい。特に有用なのは、テトラフロオルエチレンと、少なくとも2つ、又は更には少なくとも3つの追加の異なるコモノマーとの溶融加工性コポリマーである。
例示的なテトラフルオロエチレンと上記他のモノマーとの溶融加工性コポリマーとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンのコポリマー(Dyneon LLC(Oakdale,MN)から商品名「DYNEON THV220」、「DYNEON THV230」、「DYNEON THV2030」、「DYNEON THV500」、「DYNEON THV 610」、及び「DYNEON THV 815」として入手可能なもの、Daikin Industries,Ltd.(Osaka,Japan)から商品名「NEOFLON EFEP」として入手可能なもの;Asahi Glass Co.Ltd.(Tokyo,Japan)から商品名「AFLAS」として入手可能なもの)、並びにエチレン及びテトラフルオロエチレンのコポリマー(Dyneon LLCから商品名「DYNEON ET 6210A」及び「DYNEON ET6235」として入手可能、並びにE.I.duPont de Nemours and Co.(Wilmington,DE)から「TEFZEL ETFE」として入手可能、並びにAsahi Glass Co.,Ltd.製の「FLUON ETFE」)が挙げられる。
加えて、第2のポリマーは、ポリエステル、ポリカーボネート、フルオロポリマー、ポリアクリレート、及びポリジメチルシロキサンのホモポリマー及びコポリマー、並びにこれらの混合物から形成することができる。
任意で、本明細書に記載する多層光学フィルムを含むアセンブリは、更に、ポリマー及びUV吸収剤を含む少なくとも1つ(幾つかの実施形態では、少なくとも2つ)の(UV吸収性)光学層を更に含み、好ましくはUV保護層として機能する。この任意のUV吸収性光学層は、例えば、(使用時に)多層光学フィルムと光源との間のスキン層及び/又はハードコート層(即ち、スキン層及び/又はハードコート層の両方)であってよい。典型的には、このポリマーは、熱可塑性ポリマーである。第3の光学層は、第1の光学層又は第2の光学層のいずれかと同じポリマーを含んでよい。好適なポリマーの例としては、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート)、フルオロポリマー、アクリル(例えば、ポリメチルメタクリレート)、シリコーンポリマー(例えば、熱可塑性シリコーンポリマー)、スチレンポリマー、ポリカーボネートコポリマー(例えば、SABIC(Exton,PA)から商品名「SLX2471T−NA9E166T」として入手可能)ポリオレフィン、オレフィン性コポリマー(例えば、Topas Advanced Polymers(Florence,KY)から「TOPAS COC」として入手可能なエチレンとノルボルネンとのコポリマー)、シリコーンコポリマー、フルオロポリマー、及びこれらの組み合わせ(例えば、ポリメチルメタクリレートとポリフッ化ビニリデンとのブレンド)が挙げられる。
光学層、特に第2の層に使用するための他の例示的なポリマーとしては、商品名「CP71」及び「CP80」としてIneos Acrylics,Inc.(Wilmington,DE)から入手可能なもの等のポリメチルメタクリレート(PMMA)のホモポリマー、並びにPMMAよりも低いガラス転移温度を有するポリエチルメタクリレート(PEMA)が挙げられる。追加の有用なポリマーとしては、75重量%のメチルメタクリレート(MMA)モノマー及び25重量%のエチルアクリレート(EA)モノマーで作製されるCoPMMA(商品名「PERSPEX CP63」としてIneos Acrylics,Inc.から、又は商品名「ATOGLAS 510」としてArkema(Philadelphia,PA)から入手可能)、MMAコモノマーユニット及びn−ブチルメタクリレート(nBMA)コモノマーユニットによって形成されるCoPMMA等のPMMAのコポリマー(CoPMMA)、又はPMMAとポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)とのブレンドが挙げられる。
光学層、特に第2の層に使用するための追加の好適なポリマーとしては、商品名「ENGAGE 8200」としてDow Elastomers(Midland,MI)から入手可能なポリ(エチレン−co−オクテン)(PE−PO)等のポリオレフィンコポリマー、商品名「Z9470」としてAtofina Petrochemicals,Inc.(Houston,TX)から入手可能なポリ(プロピレン−co−エチレン)(PPPE)、及びアタクチックポリプロピレン(aPP)とアイソタクチックポリプロピレン(iPP)とのコポリマーが挙げられる。また、多層光学フィルムは、例えば第2の層中に、E.I.du Pont de Nemours & Co.,Inc.から商品名「BYNEL 4105」として入手可能なもの等の直鎖状低密度ポリエチレン−グラフト−無水マレイン酸(LLDPE−g−MA)等の官能化ポリオレフィン含んでもよい。
少なくとも1つの複屈折ポリマーを有する交互に重なった層における第3の層及び/又は第2の層に好ましいポリマー組成物としては、PMMA、CoPMMA、ポリジメチルシロキサンオキサミド)系セグメント化コポリマー(SPOX)、PVDF等のホモポリマー並びにテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデン(THV)に由来するもの等のコポリマーを含むフルオロポリマー、PVDF/PMMAのブレンド、アクリレートコポリマー、スチレン、スチレンコポリマー、シリコーンコポリマー、ポリカーボネート、ポリカーボネートコポリマー、ポリカーボネートブレンド、ポリカーボネートとスチレン無水マレイン酸とのブレンド、並びに環状オレフィンコポリマーが挙げられる。
多層光学フィルムの作製で使用されるポリマーの組み合わせの選択は、例えば、反射される所望の帯域幅に依存する。第1の光学層のポリマーと第2の光学層のポリマーとの間の反射率が高いほど、より多くの光学的出力が生じるので、反射帯域幅を増加させることができる。あるいは、追加の層を用いて、より多くの光学的出力を提供することもできる。例示的な複屈折性層と第2のポリマー層との組み合わせとしては、例えば、以下を挙げることができる:PET/THV、PET/SPOX、PET/CoPMMA、CoPEN/PMMA、CoPEN/SPOX、sPS/SPOX、sPS/THV、CoPEN/THV、PET/PVDF/PMMAのブレンド、PET/フルオロエラストマー、sPS/フルオロエラストマー、及びCoPEN/フルオロエラストマー。
1つの実施形態では、異なる反射帯を有する少なくとも2つの多層光学ミラーを共に積層して、反射帯を拡大する。例えば、350nm〜470nmの光の98%を反射するPET/CoPMMA多層反射ミラーを、900nm〜1200nmの光の98%を反射するPEN/PMMA多層反射ミラーに積層して、900nm〜1200nmの光を反射するUV安定化IRミラーを作製することができる。別の例では、370nm〜500nmの光の96.8%を反射するPEN/CoPMMA多層反射ミラーを、500nm〜1300nmの光の98%を反射するPEN/PMMA多層反射ミラーに積層して、370nm〜1300nmの光を反射するより広帯域のミラーを作製することができる。幾つかの実施形態では、例えば、一部の光の波長の漏れを避けるために、2つの多層ミラーの反射帯は重なり合う。幾つかの実施形態では、例えば、2層の間の望ましくないくぼみ効果(cavity effect)を避けるために、2つの多層ミラーの反射帯は、僅かに離れていてもよい。
UV光を反射する光学層(例えば、第1及び第2の光学層)を作製するための例示的な材料の組み合わせとしては、PMMA(例えば、第1の光学層)/THV(例えば、第2の光学層)、PMMA(例えば、第1の光学層)/PVDF/PMMAのブレンド(例えば、第2の光学層)、PC(ポリカーボネート)(例えば、第1の光学層)/PMMA(例えば、第2の光学層)、PC(ポリカーボネート)(例えば、第1の光学層)/PMMA/PVDFのブレンド(例えば、第2の光学層)、PMMA/PVDFのブレンド(例えば、第1の光学層)/PVDF/PMMAのブレンド(例えば、第2の光学層)、及びPET(例えば、第1の光学層)/CoPMMA(例えば、第2の光学層)が挙げられる。
UV光を吸収する光学層を作製するための例示的な材料としては、COC、EVA、TPU、PC、PMMA、CoPMMA、シロキサンポリマー、フルオロポリマー、THV、PVDF、又はPMMAとPVDFとのブレンドが挙げられる。
UV吸収層(例えば、UV保護層)は、UV反射光学層積層体を通過し得るUV光(例えば、任意のUV光)を吸収することにより、UV光が引き起こす経時的な損傷/劣化から可視光/IR反射光学層積層体を保護するのに役立つ。一般に、UV吸収層は、感圧性接着剤組成物を含む、UV光に長時間耐えることができる任意のポリマー組成物(即ち、ポリマー+添加物)を含み得る。
太陽光、特に280〜400nmの紫外線は、プラスチックの劣化を引き起こす恐れがあり、その結果、変色し及び光学的及び機械的性質の低下の原因となる。光酸化劣化の抑制は、長期耐久性が必須の屋外用途にとって重要である。ポリエチレンテレフタレートによるUV光の吸収は、例えば、約360nmで開始し、320nm以下で著しく増加し、300nm以下で極めて顕著である。ポリエチレンナフタレートは、310〜370nmの範囲でUV光を強力に吸収し、約410nmまで及ぶ吸収端を有し、352nm及び337nmで生じる吸収極大点を有する。酸素の存在下で鎖は開裂し、主な光酸化生成物として、一酸化炭素、二酸化炭素、及びカルボン酸が生じる。また、エステル基の直接光分解に加えて、酸化反応を考慮しなければならない。酸化反応は、同様に過酸化物ラジカルを介して二酸化炭素を生成する。
UV吸収層は、UV光の反射、UV光の吸収、UV光の散乱、又はこれらの組み合わせによって、多層光学フィルムを保護し得る。一般に、UV吸収層は、紫外線の反射、散乱、又は吸収のいずれかを行う一方で、長期間紫外線に耐えることができる任意のポリマー組成物を含み得る。このようなポリマーの例としては、PMMA、CoPMMA、シリコーン熱可塑性樹脂、フルオロポリマー、及びこれらのコポリマー、並びにこれらの混合物が挙げられる。例示的なUV吸収層は、PMMA/PVDFブレンドを含む。
層をUV吸収性にするために様々な任意の添加物を光学層に配合してよい。このような添加物の例としては、UV吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、又はこれらの酸化防止剤の少なくとも1つが挙げられる。
特に望ましいUV吸収剤は、180nm〜400nmの波長域における紫外線の少なくとも70%(幾つかの実施形態では、少なくとも80%、特に好ましくは90%以上)を吸収する赤方偏移UV吸収剤(RUVA)である。通常、RUVAは、ポリマーに対して高溶解性であり、高光吸収性であり、光持続性であり、保護層を形成するための押出成形工程の200℃〜300℃の温度範囲で熱安定性であることが望ましい。また、RUVAは、紫外線硬化、γ線硬化、電子ビーム硬化、又は熱硬化過程によって保護コーティング層を形成するように、モノマーと共重合可能であり得ることが極めて好適である場合もある。
RUVAは、通常、長波UV領域側において増強されたスペクトル範囲を有するので、ポリエステルの黄変を引き起こし得る長波長UV光を遮断することができる。RUVA添加レベルが2〜10重量%である典型的なUV保護層は、13マイクロメートル〜380マイクロメートル(0.5mil〜15mil)の範囲の厚さを有する。最も有効なRUVAの1つは、ベンゾトリアゾール化合物、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−3−アルファ−クミル−5−tert−オクチルフェニル)−2H−ベンゾチアゾール(商品名「CGL−0139」としてBASF(Florham Park,NJ)から販売されている)である。他の好ましいベンゾトリアゾールとしては、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−アルファ−クミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−クロロ−2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−2H−ベンゾチアゾール、5−クロロ−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−アミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−アルファ−クミル−5−tert−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロ−2Hベンゾトリアゾールが挙げられる。更に好ましいRUVAとしては、2(−4,6ジフェニル−1−3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキルオキシ−フェノールが挙げられる。他の例示的なUV吸収剤としては、商品名「TINUVIN 1577」、「TINUVIN 900」、「TINUVIN 1600」、及び「TINUVIN 777」としてBASFから入手可能なものが挙げられる。他の例示的なUV吸収剤は、例えば、Sukano Polymers Corporation(Dunkin,SC)から商品名「TA07−07 MB」としてポリエステルマスターバッチで入手可能である。ポリメチルメタクリレート用の例示的なUV吸収剤は、例えば、商品名「TA11−10 MBO1」としてSukano Polymers Corporationから入手可能なマスターバッチである。ポリカーボネート用の例示的なUV吸収剤は、Sukano Polymers Corporation(Dunkin SC)から商品名「TA28−09 MB01」として入手可能なマスターバッチである。更に、UV吸収剤は、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)及び酸化防止剤と併用してもよい。例示的なHALSとしては、BASFから商品名「CHIMASSORB 944」及び「TINUVIN 123」として入手可能なものが挙げられる。例示的な酸化防止剤としては、これもBASFから商品名「IRGANOX 1010」及び「ULTRANOX 626」として入手したものが挙げられる。
幾つかの実施形態では、第3のUV吸収性(保護)層は、約350nm〜約400nm(幾つかの実施形態では、300nm〜400nm)の光の波長を反射する多層光学フィルムである。これら実施形態では、UV吸収層用のポリマーは、好ましくは350nm〜400nm範囲のUV光を吸収しない。このような実施形態に望ましい材料の例としては、PMMA/PVDF、PMMA/THV、PC/SPOX、PMMA/SPOX、sPS/THV、sPS/SPOX、THVによる変性ポリオレフィンコポリマー(EVA)、TPU/THV、及びTPU/SPOXが挙げられる。1つの例示的な実施形態では、商品名「DYNEON THV 220 GRADE」及び「DYNEON THV 2030 GRADE」としてDyneon LLC(Oakdale,MN)から入手可能なTHVが、300〜400nmを反射する多層UVミラーの場合はPMMAと共に、又は350nm〜400nmを反射する多層UVミラーの場合はポリカーボネートと共に使用される。
他の添加物がUV吸収層(例えば、UV保護層)に含まれてもよい。小粒子の非色素性酸化亜鉛及び酸化チタンを、UV吸収層において遮断添加剤又は散乱添加剤として使用することもできる。例えば、ナノスケール粒子をポリマー又はコーティング基材中に分散させて、UV照射による劣化を最小限にすることができる。ナノスケール粒子は、有害なUV照射を散乱又は吸収すると同時に可視光線に対して透過性であることにより、熱可塑性樹脂に対する損傷を低減する。米国特許第5,504,134号(Palmerら)には、直径約0.001マイクロメートル〜約0.2マイクロメートル、より好ましくは直径約0.01〜約0.15マイクロメートルの粒径の金属酸化物粒子の使用による、紫外線に起因するポリマー基材劣化の軽減について記載されている。米国特許第5,876,688号(Laundon)には、本発明での使用に充分適する塗料、コーティング、仕上げ材、プラスチック物品、及び化粧材等にUV遮断剤及び/又は散乱剤として配合された場合に透明であるのに十分な程度小さな微粉化酸化亜鉛を作製する方法が記載されている。紫外線を減衰させることができる10nm〜100nmの範囲の粒径を有する酸化亜鉛及び酸化チタン等のこれら微粒子は、例えばKobo Products,Inc.(South Plainfield,NJ)から市販されている。また、難燃剤を添加剤としてUV保護層に配合してもよい。
UV吸収剤、HALS、ナノスケール粒子、難燃剤、及び酸化防止剤を、UV保護層に添加することに加えて、UV吸収剤、HALS、ナノスケール粒子、難燃剤、及び酸化防止剤を多層光学層、並びにいかなる任意の耐久性トップコート層に添加することができる。また、蛍光分子及び蛍光増白剤をUV吸収層、多層光学層、任意のハードコート層、又はこれらの組み合わせに添加してもよい。
UV保護層の所望の厚みは、通常、Beers Lawによって計算される通りの特定波長における光学密度目標に依存する。幾つかの実施形態では、UV保護層は、380nmにおいて3.5、3.8、又は4を超える光学密度、390nmにおいて1.7を超える光学密度、及び400nmにおいて0.5を超える光学密度を有する。当業者であれば、通常、意図される保護機能を提供するために、物品の長い耐用期間にわたって、光学密度を比較的一定に維持すべきであることを認識する。
UV保護層及び任意の添加剤は、UV保護等の所望の保護機能を達成するように選択され得る。当業者であれば、UV保護層の上記の目的を達成するための手段が複数存在することを認識する。例えば、特定のポリマーに対して非常に可溶性の高い添加剤を組成物に添加してよい。特に重要なのは、ポリマー中の添加剤の永続性である。添加剤は、劣化したり、又はポリマーの外に移行したりしてはならない。更に、所望の保護結果を達成するように、層の厚みを変更させてもよい。例えば、UV保護層をより厚くすることで、より低いUV吸収剤濃度でも同一のUV吸光度が得られるようになり、且つUV吸収剤の移行性が低くなることから、UV吸収剤の持続性が高くなる。物理的特性の変化を検出するための1つの機構は、ASTM G155−05a(2005年10月)に記載されている耐候サイクル及び反射モードで操作されるD65光源の使用である。上記試験下で、UV保護層を物品に適用する場合、物品は、著しい亀裂、剥離、層間剥離又は曇りの発生する前、CIE L空間を使用して得られるb値が、5以下、4以下、3以下、又は2以下増加する前に、340nmにおいて少なくとも18,700kJ/m2の曝露に耐えなければならない。
任意で、本明細書に記載するアセンブリは、更に、ポリエチレンナフタレートを含む少なくとも1つの層を含んでよい。
紫外光によって引き起こされる劣化に加えて、ポリマー(例えば、PEN(ポリエチレナフタレート))は、400nm〜490nmの波長域の青色光に曝露すると劣化する場合がある。更に、400nm未満の光の99.99%を遮断するUVフィルターを用いることによって保護されているPEN系フィルムは、青色光に曝露したとき劣化する。PENで作製される例示的なフィルムは、3M Company(St.Paul,MN)から商品名「VIKUITI ENHANCED SPECULAR REFLECTOR(ESR)」として入手可能な高反射多層光学ミラーフィルムである。青色光に曝露される用途(例えば、LED照明ディスプレイ及び採光光導体の輝度強化)において高反射多層PEN系光学ミラーフィルムと共に本明細書に記載するUV安定性多層光学フィルムを使用すると、分解に対する保護を改善することができる(例えば、図14を参照)。
本明細書に記載する多層光学フィルムは、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,783,349号(Neavinら)に記載されているもの等の一般的な加工方法を用いて作製可能である。
制御されたスペクトルを有する多層光学フィルムを得る望ましい方法としては、例えば、米国特許第6,783,349号(Neavinら)に記載されているような共押出されたポリマー層の層厚値のアキシャルロッドヒーター制御;例えば、原子間力顕微鏡(AFM)、透過電子顕微鏡、又は走査電子顕微鏡等の層厚測定ツールからの製造中の時宜を得た層厚プロファイルのフィードバック;所望の層厚プロファイルを生成するための光学モデリング;及び測定された層プロファイルと所望の層プロファイルとの間の差に基づく反復アキシャルロッド調整の使用が挙げられる。
層厚プロファイル制御の基本処理は、ターゲット層厚プロファイルと測定された層のプロファイルとの差に基づくアキシャルロッドゾーン出力設定の調整を含む。所定のフィードブロック領域における層厚値の調整に必要とされるアキシャルロッド出力の増加は、まず、そのヒーターゾーンにおいて生じる層に関して得られる厚さ変化の1ナノメートル当たりの入熱のワット数に換算して較正することができる。例えば、275の層に対して24のアキシャルロッドゾーンを使用するスペクトルの精密な制御が可能である。較正後に、所定のターゲットプロファイルと測定プロファイルの必要な電力調整を一度に計算することができる。この手順は、2つのプロファイルが収束するまで繰り返される。
特定の波長範囲にわたって入射UV光の少なくとも50パーセントを反射する本明細書に記載する多層光学フィルムの層厚プロファイル(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が300nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、400nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整される最も厚い層に進むように調整されている、ほぼ線形のプロファイルとなるように調整することができる。
任意のハードコートは、米国特許第7,153,588号(McMan)及び米国仮出願第61/614,297号(Clearら)(これらの開示は、参照によって本明細書に組み込まれる)に記載されているものを含む、当該技術分野において公知の技術によって提供することができる。更なるハードコートとしては、例えば、California Hard Coat(San Diego,CA)から商品名「PERMANEW」として、並びにMomentive(Columbus,OH)から商品名「AS4000」及び「AS4700」として入手可能なシリカ充填シロキサンが挙げられる。例示的なアクリルUV保護ハードコートは、例えば、Red Spot Paint & Varnish Company(Evansville,IN)から商品名「UVT610(GEN IV)」及び「UVT200」として入手可能である。例示的なUV保護アクリルハードコートは、例えば、米国仮出願第61/614,297号(2012年3月22日出願)に開示されている。ハードコートの使用によって、例えば、屋外要素への曝露による物品の早期の劣化を低減又は防止することができる。ハードコートは、概して、摩耗耐性及び衝撃耐性であり、電磁輻射線の選択帯域幅を反射する主要な機能に干渉しない。
ハードコートは、物品に機械的耐久性を与えることもできる。機械的耐久性を測定するための幾つかの機構は、衝撃耐性又は摩耗耐性のいずれかであり得る。テーバー摩耗は、摩耗に対するフィルムの耐性を判断するための1つの試験であり、摩耗に対する耐性は、摩擦、解体、浸食等の機械的作用に耐える材料の能力として定義される。ASTM D1044−08(2008)試験方法に準拠して、500グラムの荷重をCS−10研磨機ホイールの頂部に乗せ、25.8cm(4in.)の試験試料の上で回転数50にて回転させる。テーバー摩耗試験の前後の試料の反射率を測定し、結果を反射率%の変化で表す。本発明の目的のために、反射率%の変化は、20%未満(幾つかの実施形態では、10%未満、又は更には5%未満)であると予測される。
機械的耐久性に好適な他の試験としては、破断伸び、鉛筆硬度、サンドブラスト試験、及び砂振盪摩耗が挙げられる。コーティングの安定化、及び基材の保護のために、上述のUV吸収剤及び適切なUV安定剤をトップコートに添加してよい。このような耐久性ハードコートでコーティングされる基材は、高温で完全に硬化される前に熱成形可能であり、次いで、耐久性ハードコートは、80℃で15〜30分間後硬化することによって成形することができる。加えて、耐久性トップコートとして使用されるシロキサン成分は、自然な状態で疎水性であり、本明細書に開示される物品に対して洗浄の容易な表面機能を提供できる。
屋外用途によって、耐候性は物品の望ましい特性である。加速耐候試験は、物品の性能を適格とするための1つのオプションである。加速耐候性研究は、一般に、ASTM G−155−05a(2005年10月)、「Standard practice for exposing non−metallic materials in accelerated test devices that use laboratory light sources」に記載されている技術と同様の技術を使用して、フィルムに対して行われる。上記ASTM技術は、屋外耐久性の妥当な予測因子として、即ち、材料の性能を正しくランク付けすると考えられる。
ハードコート層は、PMMA/PVDFブレンド、熱可塑性ポリウレタン、硬化性又は架橋ポリウレタン、CoPET、環状オレフィンコポリマー(COC’s)、フルオロポリマー及びそのコポリマー(例えば、PVDF、ETFE、FEP、及びTHV)、熱可塑性及び硬化性アクリレート、架橋アクリレート、架橋ウレタンアクリレート、架橋ウレタン、硬化性又は架橋ポリエポキシド、架橋フルオロポリマー(例えば、AGC Chemicals(Exton,PA)から商品名「LUMIFLON」として入手可能)又は架橋シリコーンの少なくとも1つを含んでよい。剥離性ポリプロピレンコポリマースキンを用いてもよい。あるいは、例えば、シランシリカゾルコポリマーハードコートを塗布して、耐引っ掻き性を改善することができる。ハードコートは、上述のように、UV吸収剤、HALS、及び酸化防止剤を含有してもよい。
所望により、結合層を第1及び第2の層の積層体の外表面とUV保護層、ハードコート層等との間に介在させて接着を促進し、且つ使用中の長期の安定性を提供することもできる。結合層の例としては、ホットメルト接着剤、アクリレート、アクリレートコポリマー、及び官能基であるスルホン酸等による修飾を含む及びCoPET、PMMA/PVDFブレンド、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸又は酢酸ビニル等の官能コモノマーによる変性オレフィンが挙げられる。加えて、紫外線又は熱で硬化可能なアクリレート、シリコーン、エポキシ、シロキサン、ウレタン、ウレタンアクリレートが、結合層として好適であり得る。結合層は、上述した通り、UV吸収剤を任意で含有してよい。結合層は、従来の可塑剤、粘着付与剤、又はこれらの組み合わせを任意で含有してよい。結合層は、従来のフィルム形成技術を利用して塗布してよい。
第1及び第2の光学層の積層体の両主表面上にUV吸収層(例えば、UV保護層)を含むことは、本開示の範囲内である。また、幾つかの実施形態では、特定の用途の要件のために第1及び第2の光学層の積層体の反対側にUV吸収層(例えば、UV保護層)を有することが望ましいこともある。幾つかの実施形態では、紫外線から背面を保護するために、多層光学フィルム上のみにUV吸収層(例えば、UV保護層)を提供することが望ましい場合がある。他の潜在的な実施形態は、第1及び第2の光学層の積層体の1つ以上の主表面上にカーボンブラック又はIR吸収層を含むことができる。別な実施形態では、反射防止コーティングを第1及び第2の光学層の積層体の背面上に配置して、背面IR反射を低減又は防止することができる。上述のもの等の結合層を、これらの追加の例示的な実施形態の提供において使用することができる。
本明細書に記載するアセンブリの幾つかの実施形態は、20ナノメートル未満(幾つかの実施形態では、15又は10ナノメートル未満)に及ぶ10〜90透過率パーセントのUV透過帯域端を有し、UV透過帯域端は、10透過率パーセントから90透過率パーセントまでの勾配に沿った50透過率パーセントと定義される。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの層の全厚は、好ましくは、25マイクロメートル〜250マイクロメートルの範囲であってよい。本明細書に記載する例示的なアセンブリの吸収する光学層(例えば、第3の光学層)は、10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の全厚を有してよい。
本明細書に記載するアセンブリは、例えば、UV保護カバーとして有用である。例えば、本開示は、主表面を有する基材と、前記主表面の少なくとも一部上の本明細書に記載するアセンブリとを含む物品;本明細書に記載するアセンブリを含む光アセンブリ;本明細書に記載するアセンブリを含む成形反射体;本明細書に記載するアセンブリを含む看板;本明細書に記載するアセンブリを含むLCD;本明細書に記載するアセンブリを含む発光ダイオード(LED);本明細書に記載するアセンブリを含む建物の外装;本明細書に記載するアセンブリを含む光導体;本明細書に記載するアセンブリを含むプロジェクター;本明細書に記載するアセンブリを含むサングラス;本明細書に記載するアセンブリを含む太陽光電池モジュール上の太陽束を増加させるために太陽光電池モジュール(例えば、可撓性モジュール)に隣接する反射体;本明細書に記載するアセンブリを含む太陽光電池モジュールバックシート;及び本明細書に記載するアセンブリを含む金属蒸気でコーティングされた広帯域ミラーを提供する。
図3を参照すると、例示的な液晶ディスプレイ装置30は、液晶ディスプレイ31と、PEN多層光学フィルムを含む可視光ミラーフィルム34を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ33と、任意のハードコート層32とを含む。アセンブリは、当該技術分野で周知の技術を用いて液晶ディスプレイ装置に組み込むことができる。
図4を参照すると、例示的な発光ダイオード(LED)40は、発光ダイオード41と、PEN多層光学フィルムを含む可視光ミラーフィルム44を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ43と、任意のハードコート層42と、を含む。アセンブリは、当該技術分野で周知の技術を用いて発光ダイオードに組み込むことができる。
図5を参照すると、例示的な発光ダイオード(LED)光導体50は、発光ダイオード51と、光導体52と、PEN多層光学フィルムを含む可視光ミラー層54及び57を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ53及び56と、任意のハードコート層55と、を含む。アセンブリは、例えば、当該技術分野で周知の技術を用いて発光ダイオードに組み込むことができる。
図6を参照すると、商業用看板60は、照明看板61と、PEN多層光学フィルムを含む可視光ミラー64を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ63と、任意のハードコート層62と、を含む。該アセンブリは、当該技術分野で周知の技術を用いてコマーシャルグラフィックサイン構造体に組み込むことができる。
図7を参照すると、波長選択的太陽光集光ミラー70は、太陽光電池71と、PENを含む可視光及び/又は赤外線ミラー74を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ73と、任意のハードコート72と、を含む。アセンブリは、例えば、国際公開第2009/140493A1号(2009年11月19日公開)及び米国仮出願第61/484,068号(Hebrink)(2011年5月9日出願)(これらの開示は、参照によって本明細書に組み込まれる)に報告されているように、当該技術分野において周知の技術を用いて、太陽光集光ミラー看板に組み込むことができる。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの別の使用は、例えば、太陽光電池上における太陽光電池の吸収帯域幅に対応する光の帯域幅を有する太陽束を増加させるために、太陽光電池又は複数の太陽光電池に隣接する太陽光集光ミラーとの使用である。幾つかの実施形態では、得られる物品は、太陽電池及び太陽電池封入材料の過加熱を最小化するために、太陽電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲にわたって光の少なくとも一部を反射し、太陽電池の吸収帯域幅外の光の主な部分を透過又は吸収する。幾つかの実施形態では、物品は、太陽光を集光するための有用な形状又は構造に容易に成形することができる弾性シートである。物品は、発電するために有用な太陽電池上に電磁エネルギーのみを反射するために、凹部、隆起部、放物線状形状、及び非結像集光形状に熱成形してよい。幾つかの実施形態では、反射集光ミラーは、400nm〜500nmの波長域にわたって少なくとも30nmの帯域幅を有する光の少なくとも90%を反射する、複数の交互に重なったPEN(ポリエチレナフタレート)を含まない第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む多層光学積層体を含む。幾つかの実施形態では、反射フィルムは、太陽光電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲における光の少なくとも一部を反射する、PENの第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む第2の多層光学積層体も含む。幾つかの実施形態では、第2の反射多層光学フィルムは、600nm〜900nmの範囲の左帯域端を有し、可視光を透過する。可視光透過ミラーは、例えば、建物又は構造体の内部の採光目的の建物一体型太陽光発電(BIPV)用途において有用である。
図8を参照すると、広帯域太陽光集光ミラー80は、太陽光エネルギー吸収装置81と、広域帯反射ミラー84を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ83と、任意でハードコート82と、を含む。アセンブリは、例えば、国際公開第2010/078105 A1号(2010年7月8日公開)及び米国特許出願公開第2012/0011850号(2012年1月19日公開)(これらの開示は、参照によって本明細書に組み込まれる)に報告されている通り、当該技術分野において周知の技術を用いて広域帯太陽光集光ミラーに組み込むことができる。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの別の使用としては、次第に温まる伝熱流体を収容する太陽エネルギー吸収装置上に太陽エネルギーを集中するための広域帯ミラーとの使用が挙げられ、次いで、その熱エネルギーは、(例えば、加熱するために)移動させたり、(例えば、蒸気タービン発電機の使用によって)電力に変換したりする。幾つかの実施形態では、反射性集光ミラーは、400nm〜500nm(例えば、青色光反射体)の波長域にわたって少なくとも30nmの帯域幅を有する光の少なくとも90%を反射する、複数の交互に重なったPEN(ポリエチレナフタレート)を含まない第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む多層光学積層体を含む。幾つかの実施形態では、第1の非PEN系多層光学積層体は、300nm〜400nm(UV反射体)及び300nm〜500nm(UV−青色光反射体)も反射することができる。幾つかの実施形態では、反射フィルムは、500nmを超える光の少なくとも一部を反射する、PENの第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む第2の多層光学積層体も含む。幾つかの実施形態では、第2の多層光学積層体は、青色光(400nm〜500nm)反射多層光学積層体の反対側に反射金属層も含む。光を反射するために有用な金属としては、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つが挙げられる。幾つかの実施形態では、多層光学フィルムは、金属反射層の多層光学フィルムに対する接着を改善する結合層を含む。幾つかの実施形態では、結合層は、薄い(10nm〜30nm)無機酸化物層を含む。例示的な無機酸化物結合層としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化アルミニウムが挙げられる。幾つかの実施形態では、広帯域反射体は、350nm〜2500nmの波長域にわたって少なくとも95%の平均反射率を有する。
図9を参照すると、サングラス90は、サングラスのレンズ91と、任意の接着層94を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ93と、任意のハードコート92と、を含む。アセンブリは、例えば、当該技術分野で周知の技術を用いてサングラスに組み込むことができる。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの別の使用は、吸収帯域幅を有する太陽光電池と該太陽光電池上に光を反射するために配置された可視光透過反射体とを含む構構造上の構成部品との使用である。幾つかの実施形態では、可視光透過反射体は、異なる屈折率を有する複数の交互に重なった第1及び第2の光学層を備える光学積層体を有する多層光学フィルムを含む。幾つかの実施形態では、多層光学フィルムは、太陽光電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲において光の少なくとも一部を反射する。
太陽光電池モジュール構造体(例えば、従来の屋上モジュール)の幾つかの実施形態では、可視光に対する透過は必要ではない。例えば、屋上における太陽光バックシート又は反射体は、多くの場合、不透明な基材上に形成される。幾つかの実施形態、例えば、集光型太陽光電池用途では、反射体(集光ミラー)が太陽光電池によって使用可能な光の大部分を反射することが望ましいと考えられる場合があり、これにより、可視光域の光を吸収する傾向がある。例えば、国際公開第2009/140493号(Hebrinkら)(2009年11月19日公開)(その開示は、参照によって本明細書に組み込まれる)には、太陽電池上に太陽電池の吸収帯域に対応する波長の範囲にわたって平均光の少なくとも主な部分を反射する、太陽光集光ミラーとして有用な多層フィルムが開示されている。対照的に、反射体は、太陽光電池によって吸収される範囲の波長を反射することもでき、例えば、建物又は構造体の内部の採光のために有用な可視光を透過することもできる。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの別の使用は、反射性バックシートと反射性バックシートを覆う複数の太陽光電池とを含む太陽光電池モジュールとの使用である。幾つかの実施形態では、複数の太陽光電池は、反射性バックシートの開放領域が複数の太陽光電池によって被覆されないように、互いに離間している。幾つかの実施形態では、反射性多層光学フィルムのバックシートは、内部全反射を通して太陽光電池の電力出力を増加させる。幾つかの実施形態では、反射性バックシートは、400nm〜500nmの波長域にわたって少なくとも30nmの帯域幅を有する光の少なくとも90%を反射する、複数の交互に重なったPEN(ポリエチレナフタレート)を含まない第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む多層光学積層体を含む。幾つかの実施形態では、反射バックシートは、太陽光電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲における光の少なくとも一部を反射する、PENの第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む多層光学積層体も含む。幾つかの実施形態では、反射性バックシートは、600nm〜900nmの範囲の左帯域端を有し、可視光を透過する。幾つかの実施形態では、多層光学フィルムのバックシートは、太陽光電池上の太陽光モジュールの裏面の前面の空気界面の光の全体的な内部反射を提供する角度で光学層が光を反射するように非平坦化される。
図10を参照すると、太陽光電池モジュール100は、太陽光電池モジュールセル101と、PENを含む可視光/赤外線ミラー104を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ103と、封入接着層105と、太陽光電池モジュールトップシート層102と、を含む。
図11を参照すると、太陽光電池モジュール110は、太陽光電池モジュールセル111と、PENを含む可視光及び/又は赤外線多層光学ミラーフィルム114を含む本明細書に記載する例示的なアセンブリ113と、接着封入層115と、内部全反射を提供するための光散乱表面構造119と、太陽光電池モジュールトップシート112と、を含む。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの別の使用は、吸収帯域幅を有する太陽光電池と前記太陽光電池上に光を反射するために配置された可視光透過反射体とを含む構造上の構成部品との使用である。幾つかの実施形態では、可視光透過反射体は、異なる屈折率を有する複数の交互に重なった第1及び第2の光学層を備える光学積層体を有する多層光学フィルムを含む。幾つかの実施形態では、多層光学フィルムは、太陽光電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲における光の少なくとも一部を反射する。
太陽光電池モジュール構造体(例えば、従来の屋上モジュール)の幾つかの実施形態では、可視光の透過は必要ではない。例えば、屋上の太陽光バックシート又は反射体は、多くの場合、不透明な基材上に形成される。幾つかの実施形態、例えば、集光型太陽光電池用途では、反射体(集光ミラー)が太陽光電池によって使用可能な光の大部分を反射することが望ましいと考えられる場合があり、これにより、可視光域の光を吸収する傾向がある。例えば、国際公開第2009/140493号(Hebrinkら)(2009年11月19日公開)(その開示は、参照によって本明細書に組み込まれる)には、太陽電池上に太陽電池の吸収帯域に対応する波長の範囲にわたって平均光の少なくとも主な部分を反射する、太陽光集光ミラーとして有用な多層フィルムが開示されている。対照的に、反射体は、太陽光電池によって吸収される範囲の波長を反射することもでき、また、例えば、建物又は構造体の内部の採光のために有用な可視光を透過することもできる。
本明細書に記載する例示的なアセンブリの別の使用は、反射性バックシートと、反射性バックシートを覆う複数の太陽光電池とを含む太陽光電池モジュールとの使用である。幾つかの実施形態では、複数の太陽光電池は、反射性バックシートの開放領域が複数の太陽光電池によって被覆されないように、互いに離間している。幾つかの実施形態では、反射性多層光学フィルムのバックシートは、内部全反射を通して太陽光電池の電力出力を増加させる。幾つかの実施形態では、反射性バックシートは、400nm〜500nmの波長域にわたって少なくとも30nmの帯域幅を有する光の少なくとも90%を反射する、複数の交互に重なったPEN(ポリエチレナフタレート)を含まない第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む多層光学積層体を含む。幾つかの実施形態では、反射性バックシートは、太陽光電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲における光の少なくとも一部を反射する、PENの第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む多層光学積層体も含む。幾つかの実施形態では、反射性バックシートは、600nm〜900nmの範囲の左帯域端を有し、可視光を透過する。幾つかの実施形態では、反射性多層光学フィルムのバックシートは、太陽光電池上に太陽光モジュールの裏面の前面の空気界面の光の全体的な内部反射を提供する角度で光学層が光を反射するように非平坦化される。幾つかの実施形態では、太陽光電池上の太陽光電池の吸収帯域幅に対応する光の帯域幅を有する太陽束を増加させるために、太陽光集光ミラーは、太陽光電池又は複数の太陽光電池に隣接する。幾つかの実施形態では、得られる物品は、太陽電池及び太陽電池封入材料の過加熱を最小化するために、太陽電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲にわたって光の少なくとも一部を反射し、太陽電池の吸収帯域幅外の光の主な部分を透過又は吸収する。幾つかの実施形態では、物品は、太陽光を集光するための有用な形状又は構造に容易に成形することができる弾性シートである。物品は、発電するために有用な太陽電池上に電磁エネルギーのみを反射するために、凹部、隆起部、放物線状形状、及び非結像集光形状に熱成形してよい。幾つかの実施形態では、反射性集光ミラーは、複数の交互に重なったPEN(ポリエチレナフタレート)を含まない第1の光学層と、400nm〜500nmの波長域にわたって少なくとも30nmの帯域幅を有する光の少なくとも90%を反射する異なる屈折率を有する第2の光学層と、を含む多層光学積層体を含む。幾つかの実施形態では、反射フィルムは、太陽光電池の吸収帯域幅に対応する波長の範囲における光の少なくとも一部を反射する、異なる屈折率を有するPENの第1の光学層及び第2の光学層を含む第2の多層光学積層体も含む。幾つかの実施形態では、第2の反射多層光学フィルムは、600nm〜900nmの範囲の左帯域端を有し、可視光を透過する。可視光透過ミラーは、例えば、建物又は構造体の内装の採光目的のBIPV用途において有用である。幾つかの実施形態では、広帯域ミラーを用いて、次第に温まる伝熱流体を収容する太陽エネルギー吸収装置上に太陽エネルギーを集中することができ、次いで、その熱エネルギーは、(例えば、加熱するために)移動させたり、(例えば、蒸気タービン発電機の使用によって)電力に変換したりする。幾つかの実施形態では、反射性集光ミラーは、400〜500nm(例えば、青色光反射体)の波長域にわたって少なくとも30nmの帯域幅を有する光の少なくとも90%を反射する、複数の交互に重なったPEN(ポリエチレナフタレート)を含まない第1の光学層と、異なる屈折率を有する第2の光学層とを含む多層光学積層体を含む。幾つかの実施形態では、第1の非PEN系多層光学積層体は、300nm〜400nm(UV反射体)を反射し、300nm〜500nm(UV−青色光反射体)さえも反射する。幾つかの実施形態では、反射フィルムは、500nmを超える光の少なくとも一部を反射する、異なる屈折率を有するPENの第1の光学層及び第2の光学層を含む第2の多層光学積層体も含む。幾つかの実施形態では、第2の多層光学積層体は、青色光(400nm〜500nm)を反射する多層光学積層体の反対側に反射金属層も含む。光を反射するために有用な金属としては、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、又はこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つが挙げられる。幾つかの実施形態では、多層光学フィルムは、金属反射層の多層光学フィルムに対する接着を改善する結合層を含む。幾つかの実施形態では、結合層は、薄い(10nm〜30nm)無機酸化物層を含む。例示的な無機酸化物結合層としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化アルミニウムが挙げられる。幾つかの実施形態では、広帯域反射体は、350nm〜2500nmの波長域にわたって少なくとも95%の平均反射率を有する。
図12を参照すると、採光光導体120は、本明細書に記載するアセンブリ123によって保護されている高反射性多層光学可視光ミラーフィルム124を利用し、採光目的のために建物125に自然の太陽光121を導くために用いることができる。任意の接着層122を用いて、光導体構造の内部にミラーフィルムを積層することができる。
ハードコート層は、例えば、ポリウレタン層を含んでよい。このポリウレタン層は、例えば、ポリオール、ポリイソシアネート、及び触媒を含む反応混合物の縮合重合から調製可能である。この反応混合物は、縮合重合性でない追加の成分を含有することもあり、一般に少なくとも1つのUV安定剤を含有する。下記のように、縮合重合反応又は硬化は、一般に、硬化表面中に構造化表面を生成させるために金型又は器具中で行われる。
ポリオール及びポリイソシアネートの縮合反応から形成される本明細書に記載するポリウレタンポリマーについて、これらは少なくともポリウレタン結合を含有する。本明細書で形成されるポリウレタンポリマーは、ポリウレタン結合のみを含有してもよく、又はポリウレア結合、ポリエステル結合、ポリアミド結合、シリコーン結合、アクリル結合等の他の任意の結合を含有してもよい。下記のように、これらの他の任意の結合は、ポリウレタンポリマーの形成に使用されるポリオール又はポリイソシアネート材料中に存在するので、ポリウレタンポリマー中に出現する可能性がある。本開示のポリウレタンポリマーは、フリーラジカル重合より硬化されない。例えば、ビニル又は他のフリーラジカル重合末端基を有するポリウレタンオリゴマー分子は既知の材料であり、これら分子のフリーラジカル重合により形成されるポリマーは、時に「ポリウレタン」と呼ばれるが、このようなポリマーは本開示の範囲外である。
多様なポリオールが使用され得る。用語ポリオールは、一般的に少なくとも2個の末端ヒドロキシル基を含み、且つB基が脂肪族基、芳香族基、又は芳香族及び脂肪族基の組み合わせを含有する基であり、追加の末端ヒドロキシル基を含む、様々な結合又は官能基を含有し得る、構造HO−B−OHにより一般的に記載され得る、ヒドロキシル官能性材料を含む。典型的には、HO−B−OHは、ジオール、又はポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、シリコーン、アクリル、又はポリウレアプレポリマー等のヒドロキシルで末端保護されたプレポリマーである。
有用なポリオールの例としては、ポリエステルポリオール(ラクトンポリオール等)、ポリエーテルポリオール(ポリオキシアルキレンポリオール等)、ポリアルキレンポリオール、これらの混合物、及びこれらのコポリマーが挙げられる。ポリエステルポリオールが、特に有用である。中でも有用なポリエステルポリオールは、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンサクシネート、ポリヘキサメチレンセバケート、ポリヘキサメチレンドデカンジオエート、ポリネオペンチルアジペート、ポリプロピレンアジペート、ポリシクロヘキサンジメチルアジペート、及びポリε−カプロラクトンから作製されるものを含む直鎖状及び非直鎖状のポリエステルポリオールである。特に有用なのは、商品名「K−FLEX」(例えば、「K−FLEX 188」及び「K−FLEXA 308」)としてKing Industries(Norwalk,CT)から入手可能な脂肪族ポリエステルポリオールである。
HO−B−OHがヒドロキシルで末端保護されたプレポリマーである場合、種々様々な前駆体分子を用いて、所望のHO−B−OHプレポリマーを生成することができる。例えば、ポリオールを、化学量論的量よりも少ないジイソシアネートと反応させることによって、ヒドロキシルで末端保護されたポリウレタンプレポリマーを生成することができる。好適なジイソシアネートの例としては、例えば、2,6−トルエンジイソシアネート、2,5−トルエンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、メチレンビス(o−クロロフェニルジイソシアネート)、メチレンジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、ポリカルボジイミド変性メチレンジフェニレンジイソシアネート、(4,4’−ジイソシアナト−3,3’,5,5’−テトラエチル)−ビフェニルメタン、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメトキシビフェニル、5−クロロ−2,4−トルエンジイソシアネート、1−クロロメチル−2,4−ジイソシアナトベンゼン等の芳香族ジイソシアネート;例えば、m−キシレンジイソシアネート、テトラメチル−m−キシレンジイソシアネート等の芳香族−脂肪族ジイソシアネート;例えば、1,4−ジイソシアナトブタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,12−ジイソシアナトドデカン、2−メチル−1,5ジイソシアナトペンタン等の脂肪族ジイソシアネート;並びに、例えば、メチレン−ジシクロヘキシレン−4,4’−ジイソシアネート及び3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート)等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。耐候性の面から、一般に脂肪族及び脂環式ジイソシアネートが使用される。
HO−B−OHプレポリマーの合成の例を、以下の反応スキーム1(式中、(CO)は、カルボニル基C=Oを表す)に示す。
Figure 0006605328
式中、nは1以上であり、ポリオールのジイソシアネートに対する比によって決まり、例えば、その比が2:1である場合、nは1である。ポリオールとジカルボン酸又は二酸無水物との間の類似反応によって、エステル結合基を有するHO−B−OHプレポリマーを提供することができる。
1分子当たり2個以上のヒドロキシル基を有するポリオールは、二官能性以上の官能性イソシアネートとの反応時に架橋樹脂を生じる。架橋は、形成されたポリマーのクリープを防止し、所望の構造の維持を助ける。典型的には、該ポリオールは、商品名「K−FLEX」(例えば、「K−FLEX 188」及び「K−FLEX A308」)としてKing Industries(Norwalk,CT)から入手可能なもの等の脂肪族ポリエステルポリオールである。
多様なポリイソシアネートが使用され得る。用語ポリイソシアネートは、Z基が脂肪族基、芳香族基、又は芳香族及び脂肪族基の組み合わせを含有する基であり得る、一般的に構造OCN−Z−NCOにより記載され得るジイソシアネート等、少なくとも2個の末端イソシアネート基を含むイソシアネート官能性材料を含む。好適なジイソシアネートの例としては、例えば、2,6−トルエンジイソシアネート、2,5−トルエンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、メチレンビス(o−クロロフェニルジイソシアネート)、メチレンジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、ポリカルボジイミド変性メチレンジフェニレンジイソシアネート、(4,4’−ジイソシアナト−3,3’,5,5’−テトラエチル)ビフェニルメタン、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメトキシビフェニル、5−クロロ−2,4−トルエンジイソシアネート、1−クロロメチル−2,4−ジイソシアナトベンゼン等の芳香族ジイソシアネート;例えば、m−キシレンジイソシアネート、テトラメチル−m−キシレンジイソシアネート等の芳香族−脂肪族ジイソシアネート;例えば、1,4−ジイソシアナトブタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,12−ジイソシアナトドデカン、2−メチル−1,5ジイソシアナトペンタン等の脂肪族ジイソシアネート;並びに、例えば、メチレン−ジシクロヘキシレン−4,4’−ジイソシアネート及び3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート)等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。耐候性の面から、一般に脂肪族及び脂環式ジイソシアネートが使用される。所望の構造化表面を維持するにあたり特定の架橋度が有用である。1つのアプローチは、2.0以上の官能度のポリイソシアネートを使用することである。1つの特に好適な脂肪族ポリイソシアネートは、商品名「DESMODUR N3300A」としてBayer(Pittsburgh,PA)から入手可能である。
脂肪族ポリウレタンは、紫外線風化に対して良好な安定性を示すが、UV安定剤の添加は環境に曝露されたときの安定性を更に改善することができる。好適なUV安定剤の例としては、紫外吸収剤(UVA)、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)、及び酸化防止剤が挙げられる。反応性混合物、特にポリオールに可溶である添加物を選択することが有用であることが判明した。ベンゾトリアゾールUVA(例えば、商品名「TINUVIN P 213」、「TINUVIN P 234」、「TINUVIN P 326」、「TINUVIN P 327」、「TINUVIN P 328」、及び「TINUVIN P 571」としてBASF(Florham Park,NJ)から入手可能);ヒドロキシルフェニルトリアジン(例えば、商品名「TINUVIN 400」及び「TINUVIN 405」としてBASFから入手可能);HALS(例えば、商品名「TINUVIN 123」、「TINUVIN 144」、「TINUVIN 622」、「TINUVIN 765」、及び「TINUVIN 770」としてBASFから入手可能);並びに酸化防止剤(例えば、商品名「IRGANOX 1010」、「IRGANOX 1135」、及び「IRGANOX 1076」としてBASFから入手可能)。UVA、HALS及び酸化防止剤を含有する製品である商品名「TINUVIN B75」としてBASFから入手可能な材料も好適である。
添加物がウレタン重合反応に干渉せず、形成される構造化ポリウレタン層の光学的性質に悪影響も与えない限り、構造化ポリウレタン層の形成に使用される反応性混合物は、必要に応じて、追加の添加物を含有してもよい。添加物は、反応性混合物の混合、加工、又はコーティングを助け、又は形成される構造化ポリウレタン層の最終的な性質を助けるために添加され得る。添加物の例としては、ナノ粒子又はより大きな粒子を含む粒子、離型剤、低表面エネルギー剤、カビ汚れ防止剤、抗真菌剤、消泡剤、帯電防止剤、並びにアミノシラン及びイソシアナトシラン等のカップリング剤が挙げられる。添加物の組み合わせも使用可能である。
幾つかの実施形態では、構造化層は、層の厚さ方向で可変の架橋密度を有する。例えば、構造化された層の表面においてより高い架橋密度が存在し得る。100kV〜150kV等の比較的低い電圧での電子線照射を使用して構造化表面フィルムの表面において架橋密度を増大させることができる。
幾つかの実施形態では、例えば、ポリオール及びポリイソシアネートの反応は無触媒でも進行し、架橋は電子線照射により形成されるフリーラジカルにより加速され得る。触媒がポリウレタンポリマーの酸化劣化及び光劣化に寄与し得るという点で、このことは有利であり得る。別の実施形態では、反応性混合物は、上記の好ましい触媒により重合可能であり、次いで電子線照射により更に架橋される。電子線照射により得られるより高架橋密度は、特に落砂による摩耗に対するポリウレタンの耐久性を増大させ得る。電子線照射は、ポリウレタン物品のバルク中よりもポリウレタンの構造化表面の表面において高い架橋密度を与えるように制御可能である。高架橋密度は、摩耗による透過率損失を最小化する望ましい効果を有する。例えば、表面構造化脂肪族ポリウレタンを120kVで30メガラド(0.3メガグレイ)の線量に曝露することによって、透過率損失が3%未満まで減少する。
例示的な実施形態
1A.UV安定性アセンブリであって、
少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長域における少なくとも30ナノメートルの波長域にわたって入射紫外光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを反射する第1の複数の第1及び第2の光学層と、
少なくとも430ナノメートル〜600ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも430nm〜500nm、430nm〜600nm、440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域における少なくとも30ナノメートルの波長にわたって入射光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを反射する第2の複数の第1及び第2の光学層とを少なくとも含む多層光学フィルムを含むアセンブリ。
2A.前記第1又は第2の複数の層のうちの少なくとも1つの第1又は第2の光学層のうちの少なくとも1つが、UV吸収剤を含む、実施形態1Aに記載のUV安定性アセンブリ。
3A.20ナノメートル未満(幾つかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)に及ぶ10〜90透過率パーセントのUV透過帯域端を有する、実施形態1A又は2Aに記載のアセンブリ。
4A.前記アセンブリを含む層が、全体的に、25マイクロメートル〜250マイクロメートルの厚さを有する、実施形態1A〜3Aのいずれかに記載のアセンブリ。
5A.前記第1又は第2の複数の第1及び第2の光学層のうちの少なくとも1つが、15マイクロメートル〜25マイクロメートルの全厚を有する、実施形態1A〜4Aのいずれかに記載のアセンブリ。
6A.前記第1の複数の層の第1の光学層が、PMMA、PMMAとPVDFとのブレンド、PC、PET、COC、又はTPUを含み、前記第1の複数の層の第2の光学層が、THV、PMMA、CoPMMA、又はPVDFとPMMAとのブレンドを含む、実施形態1A〜5Aのいずれかに記載のアセンブリ。
7A.実施形態Aのいずれかに記載のアセンブリを含む光アセンブリ。
8A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含む照明看板。
9A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含むLCD。
10A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含むLED。
11A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含む建物の採光システム。
12A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含む太陽光電池モジュール。
13A.可撓性モジュールである、実施形態12Aに記載の太陽光電池モジュール。
14A.主表面を有する基材と、前記主表面の少なくとも一部上の実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリと、を含む物品。
15A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含む光導体。
16A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含むサングラス。
17A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含む波長選択的太陽光集光ミラー。
18A.実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリを含む広域帯太陽光集光ミラー。
19A.PENを含む少なくとも1つの層(幾つかの実施形態では、少なくとも400nm〜700nm 400nm〜800nm、400nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nmの範囲にわたって反射性である)PENを含む少なくとも1つの層を更に含み、前記第1の複数の第1及び第2の光学層、前記第2の複数の第1及び第2の光学層、並びに前記PENを含む少なくとも1つの層を順番に有する、実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリ。
20A.(幾つかの実施形態では、少なくとも400nm〜700nm 400nm〜800nm、400nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nmの範囲にわたって反射性である)PENを含む少なくとも1つの層及び金属(例えば、アルミニウム、銀、金、銅、及びこれらの組み合わせ)反射層を更に含み、前記第1の複数の第1及び第2の光学層、前記第2の複数の第1及び第2の光学層、前記PENを含む少なくとも1つの層、並びに前記金属反射層を順番に有する、実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリ。
21A.PENを含む少なくとも1つの層を含む多層光学フィルムを更に含み、前記第1の複数の第1及び第2の光学層、前記第2の複数の第1及び第2の光学層、並びにPENを含む少なくとも1つの層を含む多層光学フィルムを順番に有し、少なくとも400nm〜700nm 400nm〜800nm、400nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nmの範囲にわたって反射性である、実施形態1A〜6Aのいずれかに記載のアセンブリ。
22A.
(幾つかの実施形態では、少なくとも400nm〜700nm 400nm〜800nm、400nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nmの範囲にわたって反射性である)PENを含む少なくとも1つの層を含む多層光学フィルムと、
金属(例えば、アルミニウム、銀、金、銅、及びこれらの組み合わせ)反射層(幾つかの実施形態では、少なくとも400nm〜700nm 400nm〜800nm、400nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nmの範囲にわたって反射性である)とを更に含み、前記アセンブリが、少なくとも400nm〜700nm(幾つかの実施形態では、少なくとも400nm〜800nm、400nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nm)の範囲にわたって反射性であり、
前記アセンブリが、前記第1の複数の第1及び第2の光学層、前記第2の複数の第1及び第2の光学層、PENを含む少なくとも1つの層を含む多層光学フィルム、並びに前記金属反射層を順番に有する、実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリ。
23A.反射偏光子を更に含む、実施形態1A〜6Aのいずれか一つに記載のアセンブリ。
1B.UV安定性アセンブリであって、
少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長域にわたって入射紫外光の少なくとも90(幾つかの実施形態では、少なくとも91、92、93、94、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを吸収する第1の層と、
少なくとも430ナノメートル〜600ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも430nm〜500nm、430nm〜600nm、440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域における少なくとも30ナノメートルの波長にわたって入射光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを反射する複数の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムであって、PENを本質的に含まない(即ち、多層光学フィルムの総重量に基づいて、1(幾つかの実施形態では、0.75、0.5、0.25、又は更には0.1)重量パーセント未満のPENしか含まない)多層光学フィルムと、
少なくとも430ナノメートル〜500ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域にわたって入射光の少なくとも数(幾つかの実施形態では、少なくとも0.0001、0.001、0.01、0.1、1、5、10、25、50、75、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを吸収する材料とを、UV安定性アセンブリを含み、
前記アセンブリが、入射紫外光の少なくとも90パーセントを吸収する前記第1の層、少なくとも430nm〜500nmの波長域にわたって入射光の少なくとも50パーセントを反射する複数の第1及び第2の光学層を含む前記多層光学フィルム、並びに少なくとも430nm〜500nmの波長域にわたって入射光の少なくとも一部を吸収する前記材料を順番に有する、アセンブリ。
2B.前記多層光学フィルムが、UV吸収剤を含む、実施形態1Bに記載のアセンブリ。
3B.20ナノメートル未満(幾つかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)に及ぶ10〜90透過率パーセントのUV透過帯域端を有する、実施形態1B又は2Bに記載のアセンブリ。
4B.前記物品を含む層が、全体的に、25マイクロメートル〜250マイクロメートルの厚さを有する、実施形態1B〜3Bのいずれか一つに記載のアセンブリ。
5B.前記複数の第1及び第2の光学層が、15マイクロメートル〜25マイクロメートルの全厚を有する、実施形態1B〜4Bのいずれか一つに記載のアセンブリ。
6B.少なくとも第1の光学層が、PMMA、PMMAとPVDFとのブレンド、PC、PET、COC、又はTPUを含み、前記第2の光学層が、THV、PMMA、CoPMMA、又はPVDFとPMMAとのブレンドを含む、実施形態1B〜5Bのいずれか一つに記載のアセンブリ。
7B.金属(例えば、アルミニウム、銀、金、銅、及びこれらの組み合わせ)反射層を更に含み、入射紫外光の少なくとも90パーセントを吸収する前記第1の層、入射光の少なくとも50パーセントを反射する複数の第1及び第2の光学層を含む前記多層光学フィルム、少なくとも一部の入射光を吸収する前記材料、並びに前記金属反射層を、順番に有する、実施形態1B〜6Bのいずれか一つに記載のアセンブリ。
8B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含む光アセンブリ。
9B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含む照明看板。
10B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含むLCD。
11B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含むLED。
12B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含む建物の採光システム。
13B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含む太陽光電池モジュール。
14B.可撓性モジュールである、実施形態13Bに記載の太陽光電池モジュール。
15B.主表面を有する基材と、前記主表面の少なくとも一部上の実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリと、を含む物品。
16B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含む光導体。
17B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含むサングラス。
18B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含む波長選択的太陽光集光ミラー。
19B.実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリを含む広域帯太陽光集光ミラー。
20B.反射偏光子を更に含む、実施形態1B〜7Bのいずれか一つに記載のアセンブリ。
1C.アセンブリであって、
少なくとも430ナノメートル〜600ナノメートル(幾つかの実施形態では、少なくとも430nm〜500nm、430nm〜600nm、440nm〜500nm、450nm〜500nm、430nm〜470nm、440nm〜470nm、又は更には少なくとも450nm〜480nm)の波長域における少なくとも30ナノメートルの波長にわたって入射光の少なくとも50(幾つかの実施形態では、少なくとも60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)パーセントを反射する第1及び第2の光学層を少なくとも含む多層光学フィルムであって、複数の第1及び第2の光学層が、PENを本質的に含まない(即ち、多層光学フィルムの総重量に基づいて、1(幾つかの実施形態では、0.75、0.5、0.25、又は更には0.1)重量パーセント未満のPENしか含まない)多層光学フィルムと;
(幾つかの実施形態では、少なくとも400nm〜700nm 400nm〜800nm、400nm〜900nm、500nm〜700nm、500nm〜900nm、800nm〜1200nm、800nm〜1600nm、又は更には少なくとも800nm〜2500nmの範囲にわたって反射性である)PENを含む少なくとも1つの層を含む多層光学フィルムと、を含むアセンブリ。
2C.少なくとも前記第1及び第2の光学層を含む前記多層光学フィルムが、UV吸収剤を含む、実施形態1Cに記載のアセンブリ。
3C.20ナノメートル未満(幾つかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)に及ぶ10〜90透過率パーセントのUV透過帯域端を有する、実施形態1C又は2Cに記載のアセンブリ。
4C.前記アセンブリを含む層が、全体的に、25マイクロメートル〜250マイクロメートルの厚さを有する、実施形態1C〜3Cのいずれか一つに記載のアセンブリ。
5C.前記複数の第1及び第2の光学層が、15マイクロメートル〜25マイクロメートルの全厚を有する、実施形態1C〜4Cのいずれか一つに記載のアセンブリ。
6C.前記多層光学フィルムの第1の光学層が、PMMA、PMMAとPVDFとのブレンド、PC、PET、COC、又はTPUを含み、前記多層光学フィルムの第2の光学層が、THV、PMMA、CoPMMA、又はPVDFとPMMAとのブレンドを含む、実施形態1C〜5Cのいずれか一つに記載のアセンブリ。
7C.金属(例えば、アルミニウム、銀、金、銅、及びこれらの組み合わせ)反射層を更に含み、前記多層光学フィルム、入射紫外光の少なくとも90パーセントを吸収する、PENを含む少なくとも1つの層を含む前記多層光学フィルム、及び前記金属反射層を、順番に含む、実施形態1C〜6Cのいずれか一つに記載のアセンブリ。
8C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含む光アセンブリ。
9C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含む照明看板。
10C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含むLCD。
11C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含むLED。
12C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含む建物の採光システム。
13C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含む太陽光電池モジュール。
14C.可撓性モジュールである、実施形態13Cに記載の太陽光電池モジュール。
15C.主表面を有する基材と、前記主表面の少なくとも一部上の実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリと、を含む物品。
16C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含む光導体。
17C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含むサングラス。
18C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含む波長選択的太陽光集光ミラー。
19C.実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリを含む広域帯太陽光集光ミラー。
20C.反射偏光子を更に含む、実施形態1C〜7Cのいずれか一つに記載のアセンブリ。
本発明の利点及び実施形態について以下の実施例によって更に説明するが、これら実施例において列挙される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈すべきではない。すべての部及びパーセンテージは、特に記載されていない限り、重量に基づく。
フィルム1
ポリエチレン2,6ナフタレート(PEN)の第1の光学層及びポリメチルメタアクリレート(PMMA1)(商品名「PEXIGLAS VO44」としてArkema Inc.(Philadelphia,PA)から入手)の第2の光学層を備える多層光学フィルムを作製した。ポリエチレン2,6ナフタレート(PEN)を、以下の原材料を入れたバッチ反応器で合成した:2,6ジメチルナフタレンジカルボキシレート(136kg)、エチレングリコール(73kg)、酢酸マンガン(II)(27g)、酢酸コバルト(II)(27g)、及び酢酸アンチモン(III)(48g)。0.20MPa(1520トール又は2×10N/m(2atm))の圧力下で、メタノール(エステル交換反応副生物)を除去しながら、この混合物を254℃まで加熱した。35kgのメタノールを除去した後、49グラムのトリエチルホスホノ酢酸を反応器に入れ、290℃に加熱しながら、圧力を徐々に(131N/m)(1トール)に低下させた。縮合反応副生成物であるエチレングリコールを、0.48dL/g(60/40重量%フェノール/o−ジクロロベンゼン中で測定したとき)の固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、連続的に除去した。
PEN及びPMMA1を、多層ポリマー融解マニホールドから共押出しして、550の交互に重なった第1及び第2の光学層を有する多層融解流を形成した。第1及び第2の光学層に加えて、同様にPENを含む一対の非光学層を、光学層積層体のいずれかの側に保護スキン層として共押出した。この多層共押出融解流を1分間当たり22メートルで冷却ロール上に流延して、約1075マイクロメートル(43mil)の厚さの多層流延ウェブを形成した。
次に、3.8×3.8の延伸比に二軸延伸する前に、多層流延ウェブをテンターオーブン内にて145℃で10秒間加熱した。延伸多層フィルムを、更に225℃まで10秒間加熱して、PEN層の結晶化度を増大させた。この多層可視ミラーフィルムの反射率を分光光度計(商品名「LAMBDA 950」としてPerkin−Elmer,Inc.(Waltham,MA)から入手)で測定したところ、390nm〜1600nmの帯域幅で98.5%の平均反射率を有すると決定された。
フィルム2
ポリエチレンテレフタレート(「PET1」)(商品名「EASTAPAK 7452」としてEastman Chemical(Kingsport,TN)から入手)の第1の光学層と、75重量%のメチルメタクリレート及び25重量%のエチルアクリレートのコポリマー(「coPMMA1」)(商品名「PERSPEX CP63」としてPlaskolite(Columbus,OH)から入手)の第2の光学層とを備える紫外(UV)反射多層光学フィルムを作製した。PET1及びcoPMMA1を多層ポリマー融解マニホールドから共押出して、224の光学層の積層体を形成した。このUV反射体の層厚プロファイル(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が350nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、400nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整された最も厚い層に進むように調整されている、ほぼ線形のプロファイルとなるように調整した。原子間力顕微鏡技術により得られる層プロファイル情報と組み合わせて、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,783,349号(Neavinら)に報告されているアキシャルロッド装置を用いて、スペクトル特性を改善するためにこのようなフィルムの層厚プロファイルを調整した。
これら光学層に加えて、62重量%のポリメチルメタクリレート(「PMMA」)(商品名「PERSPEX PCP82」としてPlaskoliteから入手)と、35重量%のポリフッ化ビニリデンPVDF(商品名「DYNEON 6008」としてDYNEON(Oakdale,MN)から入手)と、3重量%のUV吸収剤(商品名「TINUVIN 1577 UVA」としてBASF(Florham Park,NJ)から入手)とのブレンドを含む非光学保護スキン層を、これら保護スキン層に配合した。この多層共押出融解流を1分間当たり5.4メートルで冷却ロール上に流延して、約500マイクロメートル(20mil)の厚さの多層流延ウェブを形成した。次いで、多層流延ウェブを95℃で約10秒間予備加熱し、3.5×3.7の延伸比で二軸延伸した。延伸多層フィルムを225℃で10秒間更に秒間加熱して、PET層の結晶化度を増大させた。
UV反射多層光学フィルムを分光光度計(「LAMBDA 950」)により測定したところ、350nm〜400nmの帯域幅にわたって2パーセント未満のUV光しか透過しないと決定された。
(実施例1)
550層を1分間当たり4.3メートルで冷却ロール上に流延して、380nm〜500nmを反射するように設計された層厚さプロファイルを有する、厚さ約625マイクロメートル(25mil)の多層流延ウェブを作製したことを除いて、フィルム2に記載の通りUV反射多層光学フィルムを作製した。
UV反射多層光学フィルムを分光光度計(「LAMBDA 950」)で測定したところ、図13に示す通り、395nm〜490nmの帯域幅にわたって3パーセント未満の光しか透過しないと決定された。
比較例A
フィルム1に記載の通り比較例Aを調製し、次いで、光学的に透明な接着剤(商品名「8172P」として3M Company(St.Paul,MN)から入手)を用いてガラスに積層し、図16に示す通りの発光スペクトルを有するようにカットオフ434nmのロングパスフィルター(Corning(Corning,NY)から入手)及びカットオフ490nmのショートパスフィルター(Unaxis USA(現在はOerlikon USA,InC.(St.Petersburg,FL)から入手)によって被覆されている超高圧(UHP)ランプ(商品名「69382:P−VIP 132−150/1.0 E23H」としてOsram Sylvania(MuniCh,Germany)から入手)に曝露した。434nmのフィルタを通したUHPランプに1500時間曝露した後、このフィルムの400nm〜500nmの範囲にわたる平均反射率は、98.9%から84.9%に低下した。
比較例B
400nmの右反射帯域端を有するUVミラーフィルムをフィルム2に記載の通り作製し、任意で透明な接着剤(「8172P」)を用いて比較例Aに積層した。3つの複製物も調製した。
4つのサンプルを、(比較例Aに記載の通り)カットオフ434nmのロングパスフィルターによって覆われているUHPランプに曝露した。434nmのフィルタを通したUHPランプに1500時間曝露した後、このフィルムの400nm〜500nmの範囲にわたる(4つのサンプルの)平均反射率は、97.5%から87.1%に低下した。
(実施例2)
500nmの右反射帯域端を有するUVミラーフィルムを実施例1に記載の通り作製し、任意で透明な接着剤(「8172P」)を用いて比較例Aに積層した。3つの複製物も調製した。分光光度計(商品名「LAMBDA 950」としてPerkin−Elmer(Waltham,MA)から入手)を用いて反射スペクトルを測定した(図15を参照)。
4つのサンプルを、(比較例Aに記載の通り)カットオフ434nmのロングパスフィルターによって覆われているUHPランプに曝露した。434nmのフィルタを通したUHPランプに1576時間曝露した後、このフィルムの400nm〜500nmの範囲にわたる(4つのサンプルの)平均反射率は、97.4%から96.9%に低下した。
比較例C
比較例Aに記載の通り作製したフィルム積層体を、ASTM−G155−05A(2005年10月)に準拠してキセノンアークランプからの照射に曝露した。4000時間曝露した後、400nm〜1200nmの波長域にわたる平均反射率は、98.9%から89.1%に低下した。
比較例D
比較例Bに記載の通り作製したフィルム積層体を、概してASTM−G155−05A(2005年10月)に記載の通りキセノンアークランプからの照射に曝露した。4000時間曝露した後、400nm〜1200nmの波長域にわたる平均反射率は、97.5%から92.8%に低下した。
(実施例3)
実施例2に記載の通り作製したフィルム積層体を、概してASTM−G155−05A(2005年10月)に記載の通りキセノンアークランプからの照射に曝露した。6000時間曝露した後、400nm〜1200nmの波長域にわたる平均反射率は、97.4%から96.1%に低下した。
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく本発明に予測可能な改変及び変更を行い得ることは当業者には明らかであろう。本発明は、説明を目的として本出願に記載される実施形態に限定されるべきものではない。

Claims (3)

  1. アセンブリであって、
    少なくとも100層を有する第1の多層光学フィルムを備え、この第1の多層光学フィルム層は、少なくとも430ナノメートル〜500ナノメートルの波長域における少なくとも30ナノメートルの波長にわたって入射光の少なくとも50パーセントを反射する第1及び第2の光学層を少なくとも含み、前記複数の第1及び第2の光学層は、2,6ポリエチレンナフタレートを本質的に含まず、
    前記アセンブリは、さらに、
    少なくとも100層を有する第2の多層光学フィルムを備え、少なくとも1つの層が、2,6ポリエチレンナフタレートを含む、アセンブリ。
  2. 前記第1及び第2の光学層を少なくとも含む前記多層光学フィルムが、UV吸収剤を含む、請求項1に記載のアセンブリ。
  3. 20ナノメートル未満に及ぶ10〜90透過率パーセントのUV透過帯域端を有する、請求項1に記載のアセンブリ。
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