NO320565B1

NO320565B1 - Fremgangsmate og anordning for omdirigering av lys

Info

Publication number: NO320565B1
Application number: NO19982379A
Authority: NO
Inventors: Gordon L Mcgregor; Raymond B Minor; Gregory E Hannon
Original assignee: Gore & Ass
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2005-12-19
Also published as: US5781342A; WO1997020238A1; NO982379L; AU7163396A; DE69625511D1; JP2000503126A; CA2236804A1; CA2236804C; EP0864108A1; DE69625511T2; NO982379D0; EP0864108B1; JP4260884B2; AU694381B2

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører overflater som anvendes for å reflektere og over-føre lys, og særlig materialer som reflekterer og overfører jevn spredning av lysenergi fra eller gjennom sine overflater. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å omdirigere lys, og en lysomdirigerende anordning.

Spesielle lysreflekterende overflater anvendes i en mengde av applikasjoner som krever at lysenergi skal være nær fullstendig reflektert mens det tilveiebringes en jevn fordeling av lys fra overflate. Selv om gode speilbelagte overflater kan tilveiebringe nær perfekt refieksjonsevne for synlig lys, vil lys som kommer ut fra disse overflater kun gjøre dette i en vinkel som er lik innfallsvinkelen for lyskontakt. For mange applikasjoner er det viktig at lys reflekteres med en jevn fordeling av lys fira overflaten. Denne sistnevnte egenskap refereres til som diffus eller "lambertisk" reflektans. Eksempelvis må frem-visningsskjermer, slik som de som anvendes for lysbilde eller filmpresentasjoner gi både høy refieksjonsevne og en lysspredning/fordeling over et tilstrekkelig bredt felt for derved å tilveiebringe et klart bilde for det meste av et publikum. Mange reflekterende skjermer anvender et belegg av glassperler eller lignende materiale som et reflekterende hjelpemiddel for å tilveiebringe utmerket refieksjonsevne over et definert projeksjons-felt (f.eks. ca. 20° fra en senterlinje), med vesentlig redusert refieksjonsevne utenfor det definerte projeksjonsfeltet. Disse skjermer tilveiebringer meget god betraktning innen for det definerte feltet, og er mindre utsatt for forstyrrelse fra strølyskilder som er andre enn den primære lyskilden som siktes perpendikulært mot skjermen. For å tilveiebringe bedre betraktning av et bredere definert felt, er mattbehandlede skjermer effektive til å

gi en jevnere lysfordeling for et fullstendig publikum. Selv om det neppe er kritisk for de fleste projeksjonsskjerm-applikasjoner i mørke rom, er det uansett viktig at skjermen absorberer eller avgir så lite lys som mulig for derved å sikre maksimum reflekterende bilde for publikum.

Refieksjonsevne er langt mer kritisk i mange andre applikasjoner. Eksempelvis vil fremvisere som anvendes i elektronisk utstyr (f.eks. instrumentpaneler, bærbare data-skjermer, flytende-krystall fremvisere (LCD), etc), enten de baserer seg på supplerende lys (baklys) eller kun omgivende lys, kreve meget gode, diffust reflekterende bakre overflater for å maksimalisere bildekvalitet. Refieksjonsevne er særlig kritisk m.h.t. fremvisere som opplyses fra baksiden i batteridrevet utstyr, der bedre refieksjonsevne er direkte relatert til nødvendige små lyskilder og resulterende lavere krav til effekt.

Enda mer krevende applikasjoner for meget reflekterende materialer er i hus som anvendes i konstruksjon for laser eller optisk testutstyr. Ettersom virkningsgraden for slikt utstyr er direkte avhengig av dets evne til effektivt å behandle lysenergi, er det kritisk at utstyret konstrueres med materiale som har uhyre høy refieksjonsevne og utmerkede spredningsegenskaper.

I motsetning til dette finnes der en mengde applikasjoner der det foretrekkes å tilveiebringe effektiv lystransmittans gjennom et materiale. Eksempler på disse applikasjoner innbefatter visse spredningsfiltre, skjermer der projisering skjer fra baksiden, transflektive fremvisere, etc. Med de fleste materialer som reflekterer og overfører lys er der også en absorpsjonskomponent. I tilfeller der både reflektans og transmittans behøves samtidig, er absorpsjon av lysenergi uønsket pga. at det resulterer i bortkastet lysenergi.

I tilfelle av skjermer med projisering fra baksiden plasseres skjermen inn mellom lyskilden og publikum. Disse skjermer har en avveining mellom reflektans og transmittans, mens det opprettholdes et høyt nivå av spredningsevne. Nok en gang er det for å maksimalisere lysenergiutmatningen viktig at skjermmaterialet absorberer minst mulig mengde av lys.

En annen applikasjon der en avveining mellom reflektans og trasmittans ønskes er i visse transmittive LCD fremvisere beregnet for luftfartøyer. Disse transflektive (både reflekterende og transmitterende) fremvisere anvender en reflektor som leverer lys til en LCD fremviser ved å bruke omgivende lys. I dette tilfellet, der omgivende lys er util-strekkelig til å belyse LCD fremviseren, anvendes en bakbelysning. Denne bakbelysning leverer lys gjennom reflektoren og reflektoren må derfor ha både reflektans og transmittansegenskaper. Under disse forhold er både diffus reflektans og diffus transmittans ønskelig, mens absorpsjon av lys ikke er ønskelig.

En annen applikasjon der diffust reflekterende materialer anvendes er som en spreder i solsamlere eller fotoelektriske celler. Ettersom slike soldrevne anordninger generelt anvender sollys i området 300 - 2200 nm, er den spredende natur og lave absorpsjon ifølge den foreliggende oppfinnelse særlig egnet. Slik det er beskrevet i US patent 4571448

(A.M Barnett) kan en fotoelektrisk celle har økt virkningsgrad ved tilveiebringelse av en reflekterende bakre overflate som har en spredende tekstur. Ved disse anvendelser ville det synes ønskelig å tilveiebringe et materiale som kan ytterligere øke refleksjonsvirk-ningsgraden over hele solspektrumet lik 300 - 2200 nm.

På grunn av de mange forskjellige applikasjoner som eksisterer for reflekterende materialer, er det ikke overraskende at der finnes mange forskjellige kommersielt tilgjengelige produkter med en mengde av spredende, reflekterende egenskaper. Før den foreliggende oppfinnelse var det beste materiale som var kjent mht. utmerket spredende refieksjonsevne det som er beskrevet i US patent 4912720 og solgt under varemerket SPECTRALON av Labsphere, Inc., North Sutton, NH, USA. Dette materialet omfatter lett pakkede granulater av polytetrafluoretylen som har et tom-volum lik ca. 30 - 50% og er sintret til en relativt hard, kohesiv blokk for derved å opprettholde slikt tom-volum. Ved å anvende teknikkene som fremgår av US patent 4912720, bedømmes det at eksep-sjonelt gode reflektanskarakteristika for spredt synlig lys kan oppnås med dette materialet, med reflektans over tidligere tilgjengelig, reflekterende materiale økende fra 97% til bedre enn 99%.

Til tross for rapporterte fordeler knyttet til SPECTRALON-materialet, ansees det fullstendig mangelfullt i mange henseender. For det første er dette produkt en relativt hard blokk av materiale som må omhyggelig utskjæres eller maskineres til ønskede former og dimensjoner. Dette begrenser alvorlig hvorledes og hvor dette materialet kan anvendes og i stor grad øker kostnaden ved å anvende dette materialet i mange applikasjoner, særlig der ikke-plane former ønskes. Hvor et bøyelig materiale er ønsket i forskjellige lysreflekterende applikasjoner, er det klart at SPECTRALON-materialet ikke er i stand til å levere en slik egenskap. Dessuten gir den ytterligere maskineringsbehandling nok en kilde til forurensning som kan være skadelig for dets reflekterende egenskaper.

For det andre er SPECTRALON-materialet tilsynelatende begrenset, både konstruk-sjonsmessig og i sin evne til å reflektere lys til en relativt tykk minimumsdybde (dvs. en tykkelse større enn 4 mm). Igjen tjener dette til hvor og hvorledes dette materialet kan anvendes. Videre har denne begrensing tendens til i unødvendig grad å øke både mengde av materiale som kreves for en gitt applikasjon, samt vekten av materialet som behøves for slik applikasjon.

For det tredje er SPECTRALON-materialet relativt kostbart å fremstille og kjøpe. Disse kostnader er kun økt pga. materialets vanskelighet ved behandling til den endelige form fra den harde formen (dvs. store mengder av materialer som må maskineres bort og kas-tes under produksjon) og dets krav til minimumstykkelse. Som et resultat blir SPECTRALON-materialet for kostbart å anvende i mange applikasjoner som ellers kunne dra fordel av dets reflekterende egenskaper.

For det fjerde, selv om SPECTRALON har meget diffust reflekterende egenskaper, tilsiktes det at enda bedre ytelse kan være mulig i dette henseende. Eksempelvis har

SPECTRALON-materialet meget gode reflekterende egenskaper for synlig lys inntil et nær IR-område (dvs. fra 300 til 1800 nm), mens refleksjonsevnen for dette materialet avtar dramatisk over 1800 nm. Dessuten ansees det at enda bedre reflekterende ytelse kan være mulig endog i det synlige lysområdet der SPECTRALON-materialet leverer sin beste ytelse.

Et annet materiale som er vanlig anvendt som både en spredende reflektor og transflek-tor er bariumsulfat. Bariumsulfat påføres i en pulverform på forskjellige substrater, slik som metall eller glass, for å tilfredsstille bestemte reflektans eller transflektansbehov. Selv om det gir relativt gode optiske egenskaper, er bariumsulfat vanskelig å påføre jevnt og har tendens til å flasse av i sluttbruk-applikasjoner, særlig der vibrasjon og/eller sliping er til stede.

WO-A-9621168 vedrører et forbedret materiale og en fremgangsmåte for å tilveiebringe spredende refieksjonsevne for lys. Ved å anvende ekspandert polytetrafluoretylen omfattende en mikrostruktur av polymere knuter og fibriller, oppviser materialer eksepsjonell spredende refieksjonsevne over et bredt spektrum av synlig og infrarødt lys.

US-A-4.152.618 vedrører en lysemitterende fremviseranordning som omfatter et lysemitterende element, et substrat på hvilket det lysemitterende elementet er anbragt, en reflektor for å reflektere lyset fra det lysemitterende elementet, og en lysspredende film anbragt vekk fra det lysemitterende elementet for å spre lyset. Den lysspredende fil-men består av en lysspredende del av et fibriform lysspredende materiale og en gjen-nomsiktig del.

Det er følgelig en primær hensikt med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å omdirigere lys, samt en lysomdirigerende anordning som kan opp-tre like godt eller bedre enn ved bruk av eksisterende spredende, reflekterende eller transflektive materialer og har bedre håndteringskarakteristika.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes fremgangsmåten ved å tilveiebringe et lysomdirigerende materiale som omfatter en ekspandert polytetralfuoretylen som har polymere knuter sammenkoblet ved hjelp av fibriller som definerer mikroporøse tomrom deri, å montere det lysomdirigerende materialet for å bevirke lysenergi til å kontakte materialet og transflektere fra dette, å plassere det lysomdirigerende materialet ved siden av et lysreflekterende materiale, og å bevirke lys fra en lyskilde til å passere gjennom det lysomdirigerende materialet og reflekteres fra det lysreflekterende materialet, hvorved det lysomdirigerende materialet tilveiebringer diffus transfleksjonsevne for den lysenergi som danner kontakt med materialet, med mer enn 90% av lysenergien som er i kontakt med materialet transflektert fra dette.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten fremgår av de vedlagte krav 2-7.

Den lysomdirigerende anordningen kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved et transflektivt materiale som består av en ekspandert polytetrafluoretylen som har polymere knuter sammenkoblet ved fibriller som definerer mikroporøse tomrom deri, der materialet har en diffus translektans med mer enn 90% av lyset som er i kontakt med materialet som transflektert vekk fra anordningen, et lysreflekterende materiale som er orientert ved siden av det transflektive materialet, slik at det lysreflekterende materialet mottar lys som sendes gjennom det transflektive materialet og reflekterer lys tilbake gjennom det transflektive materialet.

Ytterligere utførelsesf ormer av anordningen fremgår av de vedlagte krav 9 - 11.

Den foreliggende oppfinnelse er knyttet til bruken av et forbedret lysomdirigerende materiale som er effektivt til både spredende å reflektere og spredende å overføre lys. Materialer som er i stand til både å reflektere og å overføre lysenergi er kjent innenfor tek-nikken som transflektant materiale. Den foreliggende oppfinnelse anvender som angitt et lysomdirigerende materiale av ekspandert polytetrafluoretylen (PTFE) som omfatter polymere knutepunkter sammenkoblet ved hjelp av fibriller som definerer en mikroporestruktur. Det er blitt fastslått at denne struktur tilveiebringer diffus refieksjonsevne og diffus transmittans, hvilket kombinert gjør bruk av inntil og over 99% av tilveiebragt lys.

Like viktig er det at materialet som anvendes i anordningen og i fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse har mange andre egenskaper som gjør det særlig ønskelig for bruk som et reflekterende og/eller transmitterende materiale. For det første er materialet meget bøyelig, hvilket tillater at det kan vris og dannes til en mengde av former. Denne egenskap reduserer i stor grad anstrengelsen som er nødvendig for å danne mange kompliserte, reflekterende eller transflektive konstruksjoner, og særlig ikke-plane konstruksjoner. Dessuten er mange tidligere uoppnåelige konstruksjoner, slik som uhyre reflekterende, bøybare konstruksjoner nå oppnåelige gjennom bruken av den foreliggende oppfinnelse. Dernest oppviser materialet som anvendes ifølge foreliggende oppfinnelse utmerket optisk ensartethet og stabilitet mht. vibrasjon og andre miljømes-sige faktorer.

En ytterligere forbedring av materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse er at det kan kombineres med andre reflekterende materialer for å gi enestående reflekterende kvalite-ter. Eksempelvis kan det ved å feste et andre reflekterende materiale, slik som et metallag, mot et tynt transflektivt materiale ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et sammensatt materiale med utmerkede reflekterende egenskaper, hvilke er bedre enn for det andre reflekterende materialet alene, pluss i stor grad forbedret spredende refieksjonsevne fra det andre reflekterende materialet.

Virkemåten av den foreliggende oppfinnelse vil være åpenbar fra den etterfølgende beskrivelse vurdert i sammenheng med de vedlagte tegninger, der: Fig. 1 er en skanderende elektronmikrograf (SEM), forstørret 5000 ganger og som viser overflaten av et lysomdirigerende materiale av et kommersielt tilgjengelig spredende, reflekterende materiale; Fig. 2 er en SEM, forstørret 5000 ganger, og som viser overflaten av en utførelsesform av et lysomdirigerende materiale ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 er en SEM, forstørret 5000 ganger, og som viser overflaten av en annen utfør-elsesform av et lysomdirigerende materiale ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 er et trekvart isometrisk riss av et lysomdirigerende materiale ifølge foreliggende oppfinnelse, der fleksibiliteten hos materialet er vist; Fig. 5 er en graf som gir en plotting av reflektans i forhold til bølgelengde foret lysomdirigerende materiale ifølge foreliggende oppfinnelse sammenlignet med kommersielt tilgjengelige materialer; Fig. 6 er en graf-plotting av reflektans i forhold til bølgelengde med varierende tykkelser av lysomdirigerende materiale ifølge foreliggende oppfinnelse sammenlignet med kommersielt tilgjengelige materialer. Fig. 7 er en graf-plotting av reflektansen i forhold til bølgelengde for forskjellige struk-turer av utførelsesformer av de lysomdirigerende materialer ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 er en graf med plotting av reflektans og transmittans i forhold til bølgelengde for én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 9 er graf-plotting over reflektans og transmittans i forhold til bølgelengde for to ut-førelsesformer av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 10 er en graf med plotting av reflektans og transmittans i forhold til bølgelende for en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 11 er en graf-plotting av reflektans i forhold til bølgelengde for en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, kommersielt tilgjengelig materiale og et oppfinnerisk sammensatt materiale; og Fig. 12 er en graf-plotting av reflektans i forhold til bølgelengde for en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse og et sammensatt materiale ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den foreliggende oppfinnelse gjelder som nevnt en forbedret anordning og fremgangsmåte for å tilveiebringe utmerkede omdirigeringskarakteristika for spredt lys i en mengde av produkter.

Slik uttrykket "lys" anvendes her, er det tilsiktet å innbefatte en hvilken som helst form av elektromagnetisk stråling, men særlig den i spektrumet av synlig lys (400 - 700 nm bølgelengde), opp gjennom infrarød (IR) lysstråling (700 til større enn 2500 nm bølge-lengde), og ned gjennom det ultrafiolette (UV) lysets spektrum (400 -250 nm og under). Det vil forstås at materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilpasses for å modi-fisere reflektans eller transmittans i bestemte bånd av lysenergi gjennom bruken av belegg, fyllmateriale eller lignende materialer. Slik uttrykket "lysomdiirgerende" anvendes her, er det tilsiktet å definere en hvilken som helst funksjon for reflektering, overfø-ring (transmittering), spredning, transflekting, eller på annen måte endring av lysbanen fra eller gjennom et materiale.

Den foreliggende oppfinnelse er primært knyttet til maksimalisering av mengden av lysenergi som enten reflekteres fra eller overføres gjennom et materiale, med en minimal mengde av lysenergi absorbert av selve materialet. For enkelhets skyld blir egenskapen for et materiale som enten skal reflektere eller overføre lysenergi på denne måte referert til i denne beskrivelse som "transflektans" eller "transfleksjonsevne".

Slik det er blitt forklart er det best spredende, reflekterende materiale som er kommersielt tilgjengelig idag solgt under varemerket SPECTRALON av Labsphere, Inc., North Sutton, NH, USA. Dette materialet omfatter et granlulært polytetrafluoretylen-materiale som er lett pakket og så formet til en stiv blokk. Fig. 1 er skanderende elektronmikrograf (SEM) av en overflate av en 1,2 cm tykk reflekterende plate av SPECTRALON-materiale. Selv om dette materialet gir god refieksjonsevne for synlig og nær IR lys, med tilveiebringelse av opptil 99% spredende, "lambertisk" reflektans over partier over det lysspektrumet har materialet et antall av ulemper som begrenser dets bruk. Blant de oppfattede problemer med dette materialet, er: vanskelighet med behandling p.g.a. dets stivhet, særlig der ikke-plane reflekterende overflater er nødvendige; begrenset område for effektiv lysreflektans over synlig og IR lysspektrum; relativt tykk minimumstykkelse (dvs. dets effektive reflektans reduseres ved tykkelser som er mindre enn ca. 4mm); og mindre enn optimal diffus refieksjonsevne. Til tross for disse mangler, ansees dette materialet å være den nåværende standard som den diffuse refieksjonsevne for alle andre materialer måles mot.

Den foreliggende oppfinnelse anvender et distinkt forskjellig lysomdirigerende materiale som omfatter en ekspandert polytetrafluoretylen (PTFE), slik som det som lages ifølge US patentene 3953566, 3962153,4096227,4187390 og 4902423 og som alle inn-befattes her i denne beskrivelse ved denne referansehenvisning. Dette ekspanderte PTFE-materialet omfatter en mikroporestruktur av mikroskopiske polymere fibriller (dvs. trådlignende elementer) som sammenkobler polymere knutepunkter (dvs. partikler hvorfra fibriller kommer fra). Strukturen av et biaksielt ekspandert eksempel av dette materiale er vist i nevnte SEM på fig. 2. Dette materialet 10 omfatter polymere knutepunkter 12 og tallrike fibriller 14 som strekker seg fra knutepunktene 12. Slik det vil sees er tallrike mikroporøse tomrom tilveiebragt innenfor materialet 10. Når uttrykket "ekspandert PTFE" anvendes her, tilsiktes det å innbefatte hvilket som helst PTEF-materiale som har en knutepunkt- og fibrillstruktur, innbefattende i området fra en noe ekspandert struktur som har fibriller som strekker seg fra relativt store knutepunkter av po-lymert materiale, til en uhyre ekspandert struktur som har fibriller som bare skjærer hverandre ved knutepunkter.

Ekspandert PTFE har et antall av viktige egenskaper som gjør det særlig egnet som en lysomdirigerende overflate ifølge den foreliggende oppfinnelse. For det første er PTFE et meget inert materiale som er hydrofobt. Følgelig er materialet motstandsdyktig for både vann og et stort antall av andre materialer som kunne skade visse andre reflekterende overflater. I tillegg, ved å ekspandere PTFE på den måte som er angitt i US patent 3953566 for å danne nevnte knute og fibrillstruktur, gjennomgår materialet en vesentlig økning i strekkstyrke og blir meget bøyelig, hvilket gjør det ideelt egnet for applikasjoner som krever tykkelser som er mindre enn 0,25 mm, mindre enn 0,1 mm, mindre enn 0,05 mm og endog mindre enn 0,01 mm. Dessuten, selv om pakket, granulært basert PTFE-materiale gir gode spredende, reflekterende egenskaper, er dets strekkegenskaper relativt svake, hvilket begrenser dets bruk i applikasjoner som krever tynne material-tverrsnitt. Videre er det blitt oppdaget at knute- og fibrillstrukturen hos ekspandert PTFE gir en meget høyere diffus reflektansegenskap, samt gir både transflektive og transmittante egenskaper.

Et foretrukket spredende, lysomdirigerende materiale ifølge den foreliggende oppfinnelse lages på den følgende måte. En finpulverisert PTFE-harpiks blandes med et smø-remiddel, slik som luktfrie mineralalkoholer, inntil en sammensetning dannes. Volumet av smøremidlet som anvendes bør være tilstrekkelig til å smøre primærpartikler i PTFE-harpiksen for derved å minimalisere potensialet for å kutte partiklene forut for ekstrude-ring.

Sammensetningen blir så komprimert til et pressemne og ekstrudert, slik som gjennom en ekstruderer av stempeltypen for å danne en koherent plate av ekstrudat. Reduksjons-forholdet lik ca. 30:1 til 300:1 kan anvendes (dvs. reduksjonsforhold = tverrsnittsareal hos ekstruderingssylinderen dividert med tverrsnittsarealet hos ekstruderingsformen). For de fleste anvendelser er det foretrukket et reduksjonsforhold lik 75:1 til 100:1.

Smøremidlet kan så fjernes, slik som ved flyktighetsgjøring, og den tørre, koherente ekstrudatflaten ekspanderes hurtig i minst en retning ca. 1,1 til 50 ganger sin opprinnelige lengde (med ca. 1,5 - 2,5 ganger foretrukket). Ekspandering kan oppnås, slik som gjennom fremgangsmåten som er angitt i US patent 3953566 ved å føre det tørre, koherente ekstrudatet over en rekke av roterende, oppvarmede valser eller oppvarmede plater ved en temperatur mellom ca. 100 og 325°C. Alternativt kan den ekstruderte platen ekspanderes på den måte som er beskrevet i US patent 4902423 (Bacino) forut for fjerning av smøremidlet.

Uansett kan materialet ekspanderes ytterligere i et forhold lik 1,1:1 til 50:1 (med 5:1 til 35:1 foretrukket) for å danne en endelig mikroporøs plate. Fortrinnsvis er platen biaksielt ekspandert for derved å øke dens styrke i både dens langsgående og tverrgående retning. Til sist kan materialet utsettes for et amorft låsingstrinn ved å utsette det for en temperatur som overskrider 340°C.

Materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis laget i form av plater, hvilke, på grunn av deres naturlige bøybarhet, kan formes til et stort antall av andre former etter ønske, slik som rør, remser, konvekse eller konkave konstruksjoner, etc. I tillegg til å tilfredsstille bestemte applikasjoner, kan materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse likeledes ekstruderes eller på annen måte formes til kontinuerlige rør, staver (f.eks. sylindere), rektangler, ujevne former og andre konstruksjoner som kan være av interesse.

Plater som er laget fra ovennevnte behandlingstrinn kan frembringes i tykkelser som strekker seg i området 0,01 mm - 2 med mer, men dog ikke er begrenset til dette. Plater kan deretter legges i lag oppå seg selv og utsettes for temperaturer som strekker seg fra ca. 300°C til 400°C, mens det tilføres tilstrekkelig trykk for å binde lagene sammen. De endelige plater kan strekke seg fra mindre enn 0,5 mm til 6 mm eller endog 12 mm eller mer i tykkelse.

Det er blitt fastslått at ved å tilveiebringe en mikroporøs overflate av polymere knuter og fibriller, slik som det for ekspandert PTFE,, og særlig en som er blitt ekspandert i mer

enn én retning, reflekteres lys og/eller overføres vekk fra knuten og den fibrille struktur med meget jevn diffus utbredelse (dvs. diffusjon) av lyset og uten vesentlig tap av lys på grunn av absorpsjon. I dette henseende er det blitt fastslått at materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe diffus reflektans og/eller diffus transmittans av

lysenergi. Eksempelvis er det blitt fastslått at materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse vil enten reflektere eller overføre lysenergi med mer enn 99% over et bredt område av lysbølgelengder fra 250 til 2500 nm. Mao. er materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse uhyre effektivt for å omdirigere lys fra eller gjennom dets overflate, med meget liten absorbering av lysenergi som opptrer i selve materialet.

Slik det er ønskelig kan materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse modifiseres med valgte fyllmaterialer eller belegg for å gi valgt lysabsorbering i visse områder av lysbøl-gelengder og høy transflektans i andre områder. Nok en annen fordel med den foreliggende oppfinnelse er at den kan anvendes for å gi i stor grad forbedrede optiske egenskaper ved å kombinere det med andre reflekterende eller transmitterende materialer, slik som metallplater eller belegg.

Det ansees at den foreliggende oppfinnelse vil ha sin høyeste verdi i ultrafiolett-til-synlig område av lys (ca. 250 til 750 nm bølgelengde). I dette området gir materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse mer enn 90% refieksjonsevne med 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96,%, 97%, 98%, 99% og nær 100% refieksjonsevne mulig over del eller hele området av bølgelengder fra 250 til 750 nm og forbi dette verdiområde.

En annen fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at materiale gir transflektivitet av lys som er meget stabil og ikke forårsaker forvrengning eller "forskyvning" av lys som forlater materialets overflate. Som et resultat er materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse særlig egnet for å tilveiebringe meget sann reflektans og transmittans av lysenergi, uten forvrengning av lysenergien.

Nok en annen viktig fordel med den foreliggende oppfinnelse er at materialet er meget inert og varig. Som et resultat har materialet den enestående evne til å være den utmerkede spreder, mens det innehar alle fordelene med å være et ekspandert PTFE-materiale, slik som å være meget motstandsdyktig mot kjemisk angrep og UV lys degradering samt oppvise høy strekkstyrke.

SEM grafen i fig. 2 viser ekspandert PTFE-materiale 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse som har gjennomgått omfattende utvidelse i to forskjellige retninger. Denne struktur oppviser en relativt "fin" struktur med fibriller 14 orientert i både x- og y-ret-ningene, og små knuter 12 der fibrillene skjærer hverandre. Nok en annen utførelses-form av den foreliggende oppfinnelse er vist i nevnte SEM på fig. 3. I dette tilfellet er det ekspanderte PTFE blitt ekspandert i kun den langsgående retning. I dette eksempel er der en "grovere" struktur som kjennetegnes ved større knuter 12 og tykkere fibriller 14. Fibrillene 14 er orientert hovedsakelig i en langsgående retning.

Slik det er forklart i nærmere detalj nedenfor, oppviser den foreliggende oppfinnelse uhyre stor spredende refieksjonsevne. Ved sammenligning med den nåværende reflek-sjonsstandard for SPECTRALON-materialet, oppviste det reflekterende materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse vesentlig høyere spredende refieksjonsevne. Dessuten viste refleksjonsevnen for materialet ifølge foreliggende oppfinnelse seg å ha et antall av andre dramatisk forbedrede egenskaper i forhold til den nåværende standard. For det første forblir refleksjonsevnen hos materialet høy over et langt bredere spektrum av lysbølgelengder. For det andre oppviser materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse eksepsjonell refieksjonsevne endog ved langt tynnere profiler sammenlignet med eksisterende standardmateriale. For det tredje oppviser materialet en meget forutsigbar, flat-linje reflekterende respons over er bredt spektrum av lys.

En annen viktig forbedring ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 4. Det lysomdirigerende materialet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse er meget føyelig, form-bart og bøybart, hvilket tillater at det kan bøyes, vris, bueformes eller på annen måte formes til en hvilken som helst passende form. I dette henseendet representerer det lysomdirigerende materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse en dramatisk forbedring i forhold til tidligere tilgjengelig diffust reflekterende og/eller transmitterende materiale, slik som reflekterende materialer av SPECTRALON polytetrafluoretylensom må utskjæres eller maskineres til ønskede former, eller bariumsulfat som er vanskelig å påføre jevnt og som har begrenset stabilitet. Med materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan en vrimmel av forskjellige ikke-plane former formes med minimal anstren-gelse. Disse typer av tynne, bøyelige, formbare materialer har mindre enn 90% reflektans og derfor bør over 10% transmittans ha stor verdi for en vrimmel av applikasjoner slik som projeksjonsskjermer (i særdeleshet, men ikke begrenset til skjermer for projek-sjon bakfra) og bakopplyste fremvisere (i særdeleshet, men ikke begrenset til transflektive, bakopplyste fremvisere).

Den foreliggende oppfinnelse kan omfatte enkeltlag eller flere lag av ekspandert PTFE, eller kan omfatte et laminat av ett eller flere lag av ekspandert PTFE og et støttende materiale. Ettersom den ekspanderte PTFE-membranen alene har tendens til å være utsatt for strekk og forbrenning, kan det for visse applikasjoner foretrekkes at membranen monteres på et støttelag, slik som gjennom laminering til et bøyelig, vevet eller ikke-vevet materiale, hvilket vil hjelpe til å holde formen av bildelaget under bruk. Et egnet støttelag påføres ved å påføre et klebemateriale slik som fuktighetsherdbar polyuretan eller oppløst polyuretan, på den ekspanderte PTFE-membranen og så påføre den klebe-middelbelagte, ekspanderte PTFE-membranen på et fleksibelt støttemateriale (f.eks. po-lyester, polypropylen, MYLAR<®> klebemateriale slik som fuktighetsherdbar polyuretan eller oppløst polyuretan, på den ekspanderte PTFE-membranen og så påføre den klebe-middelbelagte, ekspanderte PTFE-membranen på et fleksibelt støttemateriale (f.eks. po-lyester, polypropylen, MYLAR<®>, KEVLAR<®>, nylon, etc.) De to materialene kan så sammenbindes under tilført trykk, slik som ved å valse materialet mellom ett eller flere par av klemvalser. Med bruken av et fuktighetsherdbart polyuretanklebemiddel for å binde en ekspandert PTFE-membran til et vevet stoff, slik som nylon, blir et trykk lik 1150 g per lineær meter tilført for å sammenbinde materialene. Materialene blir så til-latt å fuktighetsherde under en periode av ca. 48 timer før bruk.

I tillegg, for å skape komplekse former, kan en ekspandert PTFE-plate sammenbindes med et stivt støttemateriale og så formes som en kompositt til former, slik som para-bolske eller ellipseformede kupler. En passende fremgangsmåte for slike formingstek-nikker omfatter å anvende vakuumformede anordninger.

Uten å tilsikte begrensning av den foreliggende oppfinnelses omfang viser de følgende eksempler hvorledes den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringes og anvendes.

EKSEMPEL 1

Et lysomdirigerende materiale ifølge den foreliggende oppfinnelse ble laget på den følg-ende måte: En finpulverisert PTFE-harpiks ble kombinert i en blander med luktfrie mineralalkoholer (ISOPAR K tilgjengelig fra Exxon Corp.) inntil en sammensetning ble oppnådd. Volumet av mineralalkoholer anvendt per gram av finpulverisert PTFE-harpiks var 0,275 cm<3>/g. Sammensetning ble komprimert til et pressemne og ekstrudert gjennom en form med 1,14 mm gap festet til en ekstruderer av stempeltypen for å danne et koherent ekstrudat. Et reduksjonsforhold lik 47:1 ble anvendt.

Deretter ble de luktfrie mineralalkoholer flyktiggjort og fjernet, og det tørre, koherente ekstrudatet ble ekspandert ikke-aksielt i langsgående retning 4,0 ganger sin opprinnelige lengde ved å føre det tørre, koherente ekstrudatet over en rekke av roterende, oppvarmede valser ved en temperatur lik 300°C. Platen ble deretter utsatt for et amorft låsningstrinn ved å føre platen over en rekke av roterende, oppvarmede valser på en temperatur lik 385°C, slik at materialet var i kontakt med valsene i ca. 12 sekunder.

Dette materialet danner en relativt grov, ekspandert struktur slik som den vist på fig. 3.

EKSEMPEL 2

En annen plate ifølge den foreliggende oppfinnelse ble frembragt på den samme måten som i eksempel 1, bortsett fra de følgende forskjeller: Volumet av mineralalkoholer anvendt pr. gram av finpulverisert PTFE-harpiks var 0,297 cm<3>/g. Sammensetningen ble komprimert til et pressemne og ekstrudert gjennom en form med 1,52 mm gap festet til en ekstruderer av stempeltypen for å danne et koherent ekstrudat. Et reduksjonsforhold lik 70:1 ble anvendt.

Deretter ble den luktfrie mineralalkohol flyktiggjort og fjernet. Tre lag av det tørre, koherente ekstrudatet ble så stablet og ekspandert ikke-aksielt i den langsgående retning 4,6 ganger sin opprinnelige lengde ved å føre det tørre, koherente ekstrudatet over en rekke av roterende, oppvarmede valser på en temperatur lik 310°C. Platen ble deretter utsatt for et amorft låsningstrinn ved å føre platen over en rekke av roterende, oppvarmede valser ved en temperatur lik 386°C i ca. 40 sekunder.

Igjen danner dette materialet en relativt grov, ekspandert struktur, slik som den som er vist på fig. 3.

EKSEMPEL 3

En plate ifølge den foreliggende oppfinnelse ble frembragt på den følgende måte:

En finpulverisert PTFE-harpiks ble kombinert med en luktfri mineralalkohol. Volumet av mineralalkoholene som ble anvendt pr. gram av finpulverisert PTFE-harpiks var 0,275 cm<3>/g. Denne blanding ble aldret under romtemperatur for å tillate mineralalkoholene å bli jevnt fordelt i den PTFE finpulveriserte harpiksen. Denne blanding ble komprimert til et pressemne og ekstrudert ved ca. 8300 kPa gjennom en form med 0,71 mm gap festet til en ekstruderer for å danne et koherent ekstrudat. Et reduksjonsforhold lik 75:1 ble anvendt.

Ekstrudatet ble så valset ned mellom to metallvalser som ble oppvarmet til mellom 30-40°C. Den endelige tykkelse etter nedvalsing var 0,20 mm. Materialet ble ekspandert på tvers ved et forhold lik 3:1 og mineralalkoholene ble så fjernet fra ekstrudatet ved å oppvarme massen til 240°C (dvs. en temperatur der mineralalkoholene var meget flyk-tige). Det tørkede ekstrudatet ble tverrekspandert ved 150°C i et forhold lik 3,5:1. Etter ekspansjon ble platen amorft låst ved temperatur høyere enn 340°C og nedkjølt til romtemperatur. Dette materialet danner en relativt fin, ekspandert struktur slik som vist på fig. 2.

Flere lag av dette platematerialet kan så stables, plasseres under trykk og utsettes for en temperatur på ca. 360°C i ca. 30 minutter for å binde lagene til en sammenhengende plate av praktisk talt hvilken som helst ønsket tykkelse.

EKSEMPEL 4

Lagdelt, ekspandert PTFE-materiale tilsvarende det som er beskrevet i eksempel 3 ovenfor er kommersielt tilgjengelig fra W.L. Gore & Associates, Inc., Elkton, MD, USA, som et platepakningsmateriale under varemerket GORE-TEX GR<®> platepakning. Dette materialet er tilgjengelig i forskjellige tykkelser (dvs. danner forskjellige antall av lag dannet til sammenhengende plater). For å teste effektiviteten av materialet ifølge foreliggende oppfinnelse sammenlignet med kommersielt tilgjengelige, lysreflekterende materialer ble forskjellige prøver av plateformet pakningsmateriale testet som følger:

Prøve 1: En sammensatt plate bestående av ca. 15 lag av ekspanderte PTFE-plater med følgende egenskaper:

Prøve 2: En sammensatt plate bestående av ca. 25 lag av ekspanderte PTFE-plater med følgende egenskaper:

Prøve 3: En sammensatt plate bestående av ca. 60 lag av ekspanderte PTFE-plater med de følgende egenskaper:

Prøve 4: En sammensatt plate bestående av ca. 85 lag av ekspanderte PTFE-plater med de følgende egenskaper:

Prøve 5: En sammensatt plate bestående av ca. 150 lag av ekspanderte PTFE-plater med de følgende egenskaper:

I tillegg er et materiale tilsvarende det som er beskrevet i eksemplene 1 og 2 ovenfor kommersielt tilgjengelig fra W.L. Gore & Associates, Inc., som et pakningsbånd under varemerket GORE TEX<®> pakningsbånd. Igjen er dette materialet tilgjengelig i forskjellige tykkelser. Prøver av dette materialet ble testet som følger:

Prøve 6: Et pakningsbånd bestående av et enkelt bånd av relativt grov, ekspandert PTFE med følgende egenskaper:

Prøve 7: Et pakningsbånd omfattende et enkelt lag av relativt grov, ekspandert PTFE med de følgende egenskaper:

Hver av prøvene 1 til og med 7 ble testet på den følgende måte for å kvantifisere deres reflekterende egenskaper:

En 5,08 cm x 5,08 cm prøve fra hver av prøvene 1 til og med 7 ble plassert i et CARY

5E spektrofotometer med en Labsphere integrerende kule. Spektralområdet som ble målt var 175 til 2500 nm. Data under 250 nm ble ikke rapportert pga. upåliteligheten hos standardmaterialet under denne verdi. Samtlige målinger ble foretatt i dobbeltstråle-modusen med samme arbeidsstandard i kulens referanse reflektansport. Reflektansstandarden som ble anvendt var av SPECTRALON-materiale, Labsphere serienummer SRS-99-010-8111 -A. Fotomultiplikatordeteksjon ble anvendt under 800 nm og blysulfidde-teksjon ble anvendt over 800 nm. Samtlige målinger ble normalisert mht. systemets ba-sislinje. Disse data ble så korrigert ved å multiplisere dem med korrigeringsfaktorene levert med reflektansstandarden. Disse data ble så tatt gjennomsnitt av og plottet.

Grafen i fig. 5 registrerer reflektansen i forhold til lysbølgelengde for én prøve ifølge foreliggende oppfinnelse sammenlignet med tre kommersielt tilgjengelige reflekterende materialer. Linje 18 er ytelsen hos materialet i prøve 5 i foreliggende oppfinnelse sammenlignet med kommersielt tilgjengelige materialer SPECTRALON (linje 20), SPECTRAFLECT (linje 22) og INFRAGOLD (linje 24), idet hver er tilgjengelig fra Labsphere, Inc., North Sutton, NH, USA. Disse materialer presenteres av deres produ-sent til å være noen av de mest diffuse reflekterende materialer som er tilgjengelige. Da-taene plottet for de kommersielt tilgjengelige materialer ble oppnådd fra den tekniske in-formasjonskatalog som publiseres av Labsphere, Inc. Som det vil sees viste det reflekterende materialet ifølge foreliggende oppfinnelse på samtlige bølgelengder av lys som ble testet markert høyere refieksjonsevne enn de kommersielt tilgjengelige reflekterende materialer. I tillegg beholdt materialet ifølge foreliggende oppfinnelse, sine reflekterende egenskaper inn i langt høyere bølgelengder enn de kommersielle materialer.

Det bør bemerkes her at refleksjonsevnetallene som er rapportert her ikke er bedømt å vise bedre enn fullstendig reflektans av lys, men i stedet å demonstrere vesentlig bedre reflektans enn tidligere kjent SPECTRALON reflekterende materiale som anvendes som en standard.

Grafen i fig. 6 registrerer reflektans i forhold til lysbølgelengde for forskjellige tykkelser av oppfinnerisk materiale sammenlignet med lignende tykkelser av SPECTRALON reflekterende materiale. Linjene 26, 28, 30 og 32 representerer respektivt ytelsen for prø-vene 1,2, 3 og 4 ifølge foreliggende oppfinnelse. Til sammenligning representerer linjene 34, 36 og 38 henholdsvis ytelsen for 1,0 mm, 2,0 mm og 3,0 mm tykke prøver av SPECTRALON-materialet ifølge de publiserte data fra den tekniske katalogen utgitt av Labshere, Inc. Prøve 1 ble inkludert her selv om informasjon ikke er tilgjengelig for SPECTRALON -materialet ved en tykkelse på 0,5 mm. I samtlige tilfeller var det oppfinneriske materialet vesentlig høyere med hensyn til refieksjonsevne enn det reflekterende materialet av SPECTRALON med lignende tykkelse. Denne forskjell synes å være enda mer uttalt når materialene minsker i tykkelse. Det bør bemerkes at 0,5 mm materialet ifølge foreliggende oppfinnelse, selv om det er seks ganger tynnere enn 3,0 mm SPECRALON-materialet, oppviser lik eller høyere refieksjonsevne innenfor de synlige bølgelengder lik 400 - 700 nanometer.

Grafen i fig. 7 registrerer reflektansen i forhold til lysbølgelengde for fire prøver med like tettheter av ekspandert PTFE-materiale ifølge den foreliggende oppfinnelse. Av de fire prøvene finnes der to forskjellige tykkelsesnivåer representert med et grovt og fin-strukturert materiale på hvert nivå. Linjer 40 og 42 representerer respektive prøver 6 og 7, hver med en relativt grov struktur kjennetegnet ved store knuter og tykke fibriller. Linjene 44 og 46 representerer respektive prøver 2 og 4, der hver har en relativt fin struktur kjennetegnet av små knuter og fine fibriller.

I like tykkelsessammenligninger oppviste materialet med finere struktur langt høyere refieksjonsevne enn materialet med den grovere struktur på samtlige bølgelengder som ble testet. Eksempelvis var prøve 2 med en tykkelse lik 1,0 mm vesentlig mer reflekterende enn prøve 6 med den samme tykkelse lik 1,0 mm.

De ovenstående eksempler viser at det reflekterende materialet ifølge den foreliggende oppfinnelse opptrer langt bedre og mer ensartet som et diffust reflekterende materiale over et bredere lysspektrum enn det beste diffuse reflekterende materialet som i øye-blikket er kommersielt tilgjengelig.

Grafen ifølge fig. 8 plotter reflektansen og transmittansen i forhold til bølgelengden for prøve 6. Linje 48 representerer reflektansen, linje 50 representerer transmittansen og linje 52 representerer summen av både reflektansen og transmittansen. Denne graf viser at når reflektans minsker sammen med økt bølgelengde øker transmittansen. Lys som treffer på en overflate må. enten reflekteres, overføres eller absorberes. Absorptans i et

. materiale kan bestemmes ved hjelp av den følgende matematiske formel:

Denne formel viser at når reflektans og transmittans adderes opp til 100%, finnes der ingen absorbtans (absorpsjonsfaktor) for lys pga. materialet. Således er det som er vist i denne graf det at på samtlige bølgelengder som ble målt er summen av reflektans og transmittans lik ca. 100%. Derfor har dette materialet praktisk talt ingen absorptans over hele det målte spektrum.

Grafen i fig. 9 registrerer reflektansen, transmittansen og summen av reflektans pluss transmittans for prøvene 6 og 7. Linjen 54 representerer reflektansen for prøve 7, linje 56 representerer transmittansen for prøve 7, og linje 58 representerer summen av reflektans og transmittans for prøve 7. Linje 60 representerer reflektansen for linje 6; linje 62 representerer transmittansen for prøve 6; og linje 6 representerer summen av reflektans og transmittans for prøve 6.

Det bør bemerkes at for begge prøver adderer reflektans- og transmittansverdiene for bølgelengdene som ble testet seg opp til hovedsakelig 100%. Dette viser at på forskjellige tykkelsesnivåer av det samme strukturmaterialet kan reflektans avveies mot transmittans uten tap av lys på grunn av absorpsjon.

Grafen i fig. 10 registrerer reflektansen, transmittansen og summen av reflektans pluss transmittans for prøve 2 og 6. Linje 66 representerer reflektansen for prøve 2; linje 68 representerer transmittansen for prøve 2; og linje 70 representerer summen av reflektans og transmittans for prøven 2. Linje 72 representerer reflektansen for prøve 6; linje 74 representerer transmittansen for prøve 6; og linje 76 representerer summen av reflektans og transmittans for prøven 6.

Det bør igjen bemerkes at for begge prøver adderer reflektans- og transmittansverdiene for de testede bølgelengder seg opp til i alt vesentlig 100%. Dette viser at ved de samme tykkelsesnivåer, men denne gang forskjellige materialstrukturer, kan man igjen avveie reflektans mot transmittans uten tap av lys pga. absorpsjon. Således finnes der minst to måter å styre avveiningen av reflektans i forhold til transmittans for å tilfredsstille forskjellige målspesifikasjoner for applikasjoner av transflektiv type.

På grunn av de diffuse reflekterende og/eller transmitterende og strukturelle egenskaper ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan den anvendes i en overveldende mengde av mulige applikasjoner. Som et generelt reflekterende og/eller transmitterende materiale, kan den foreliggende oppfinnelse anvendes for å danne reflekterende og/eller transmitterende skjermer (f.eks. projeksjons-TV eller filmskjermer), reflektorer for bakfra opp-lyste fremvisere, transflektorer for transflektive fremvisere, motorvei-informasjonspla-kater, etc. Dessuten kan spesialiserte reflektorer for fluorescerende eller hvitglødende belysning konstrueres for hospital eller rent-roms miljøer der myk, diffus belysning er ønskelig, men likevel med renhet og med minimalisert forurensning. Ekspandert PTFE, pga. sin inerthet og naturlige ikke-partikulære karakteristika, er ideelt egnet for disse anvendelser.

Den store fleksibilitet som foreliggende oppfinnelse innehar vil spesielt egne seg for slike applikasjoner, ettersom materialet kan valses eller på annen måte kompakteres, slik det ofte kreves, og det kan lett formes til forskjellige former, og særlig ikke-plane former. Den foreliggende oppfinnelses evne til å gi effektiv reflektans med meget tynne dimensjoner vil også egne seg til bruk i dette henseende, særlig ved å tillate større kon-struksjonsmessig fleksibilitet og ved å minske kostnaden og vekten av materialet.

EKSEMPEL 5

En plate ifølge den foreliggende oppfinnelse (betegnet som prøve 8) ble produsert på følgende måte: En finpulverisert PTFE-harpiks ble kombinert med en luktfri mineralalkohol. Volumet av mineralalkoholene som ble anvendt pr. gram av finpulverisert PTFE-harpiks var 0,275 cm<3>/g. Denne blandingen ble aldret under romtemperatur for å tillate mineralal-koholen å bli jevn fordelt innenfor den finpulveriserte PTFE-harpiksen. Denne blanding ble komprimert til et pressemne og ekstrudert ved ca. 8300 kPa gjennom en form med 0,71 mm gap festet til en ekstruderer av stempeltypen for å danne et koherent ekstrudat. Et reduksjonsforhold lik 75:1 ble anvendt.

Ekstrudatet ble så valset ned mellom to metallvalser som var oppvarmet til mellom 30-40°C. Den endelige tykkelse etter nedvalsing var 0,20 mm. Materialet ble ekspandert på tvers med et forhold lik 3:2 og mineralalkoholene ble så fjernet fra ekstrudatet ved å oppvarme massen til 240°C (dvs. en temperatur der mineralalkoholene var meget flyk-tige). Det tørkede ekstrudatet ble tverrekspandert ved 150°C i et forhold lik 3,5:1. Etter ekspandering ble platen amorft låst ved en temperatur større enn 340°C og nedkjølt til romtemperatur.

Prøve 8: Enkeltlagsplaten hadde de følgende egenskaper:

EKSEMPEL 6

En sammensatt prøve (betegnet som prøve 9) ble fremstilt ved å plassere en plate ifølge eksempel 5 mot en plate av SILVERLUX SA-85P Specular Aluminium Reflective Film som er tilgjengelig fra 3M Construction Markets Division, St. Paul MN, USA. Nevnte SILVERLUX ble målt til å ha en tykkelse lik 0,097 mm. Den totale tyk-kelsen av den sammensatte platen, Prøve 9, ble målt til 0,135 mm.

EKSEMPEL 7

En 0,025 mm tykk mikroporøs ePTFE-membran med nominell 0,2 \ im porestørrelse

oppnådd fra W.L. Gore & Associates, Inc. ble metallisert ved dampavsetning av aluminium ved fordampning og kondensering til en optisk tetthet lik 3,0 tetthetsenheter (slik som bestemt på en tetthetsmåler fra Tobias Assoc, Inc., modell nr. TRX-N). Nærmere bestemt ble aluminiumtråd oppvarmet i en oksiddigel ved et høyt vakuum (2xl0 6 Torr ved ca. 1220°C). Aluminiumet fordampet. ePTFE-membranen med en filmstøtte for å blokkere inntrengning av damp på en side ble ført over digelen med støtten på siden

vendende vekk fra digelen. Damp fra digelen steg for å danne det diskontinuerlige be-legget på hosliggende side av membranen. Den belagte membranen ble så viklet på en valse. En prøve av denne belagte membran er betegnet som prøve 10.

Prøvene 8, 9 og 10 ble testet sammen med en prøve av SILVERLUX SA-85P for sam-menlignbare nivåer av spredningsevne ved å anvende en glansmåler, modell nr. PG-3 som er tilgjengelig fra Hunter Lab i Reson VA, USA. Disse data er angitt i tabell 1 nedenfor:

Instrumentet er konstruert til å kvantifisere de relative nivåer av glans hos materialover-flater. Glans er målinger av lys som reflekteres ved den spekulære vinkelen, vinkelen

lik og motsatt vinkelen for lys som treffer prøven. For de fleste glansmålinger rettes lys mot en prøve i en vinkel lik 60° fra perpendikulæren. Prosentene av lys som reflekteres i den spekulære vinkelen (-60°) rapporteres som glansen. Selv om 60° er den mest vanlig anvendte glansvinkel, anvendes 85° for prøver som har lav glans og 20° anvendes for prøver som har høy glans. Dersom 60° avlesningen er større enn 70, foreslås det av glansmålerprodusenten å anvende 20° vinkelen. Dersom 60° er mindre enn 10, foreslås det å anvende 85° vinkelen.

For målinger av hvite, reflekterende materialer som har relativt høy, total reflektans, an-tas det at lave, spekulære reflekterende målinger indikerer et høyt nivå av spredningsevne. I tabell 1 blir de fire (4) forskjellige materialer som er nevnt ovenfor sammenlignet med hensyn til nivået av glans, eller omvendt nivå av spredningsevne. Det kan sees at SILVERLUX materialet er uhyre reflekterende og spekulært, basert på høyglans-avlesninger i samtlige tre vinkler. De andre tre materialene, prøvene 8,9 og 10 oppviser all e relativt lave glansavlesninger i samtlige tre vinkler, hvilket viser at disse er relativt diffust reflekterende materialer. Det er derfor vist at det oppfinnerisk diffustreflekter-ende materialet, slik som en membran av ePTFE med tykkelse lik 0,038 mm når det plasseres foran et meget spektulært materiale, vil resultere i en sammensetning med meget lav glans og derfor et høyt nivå av spredningsevne.

Prøvene 8,9 og 10 ble testet sammen med en prøve av SILVERLUX SA-85P for total halvkulemessig reflektans ved å anvende CARY 5E spektrofotometeret med en Labsphere integrerende kule som beskrevet i eksempel 4. I tillegg ble prøve 6 testet for både total halvkulemessig reflektans og transmittans. Spektralområdet som ble målt var 175 nm -2500 nm. Som forklart i eksempel 4 var det rapporterte området lik 250 nm - 2500 nm.

Grafen i fig 11 gir en plotting av reflektans i forhold til bølgelengde av prøvene 8 og 9 sammen med SILVERLUX SA-85P. Linjene 78, 80 og 82 representerer henholdsvis reflektansen for prøvene 8, 9 og nevnte SILVERLUX. Denne graf viser at ved å plassere et tynt lag av ePTFE foran et spekulært, reflekterende materiale, blir den spekulære egenskap for SILVLERLUX materialet modifisert til en spredende egenskap, slik det ble vist i tabell 1, og dette oppfinneriske materialet har også økt den totale fullstendige tilgjengelige reflektans. Dessuten er variasjonene i SILVERLUX reflektansen som en funksjon av bølgelengde blitt vesentlig redusert ved tilføyelsen av det oppfinneriske materialet. Som det vil sees gir det sammensatte materialet, i området for synlig lys (450-700 nm) større enn 90% diffus refieksjonsevne.

Grafen i fig. 12 er et annet eksempel på kombinasjonen av ePTFE-membranen og en spekulær reflektor. I dette tilfellet som beskrevet i eksempel 7, ble et tynt belegg av aluminium påført laget av ePTFE ved dampavsetning. Slik det vil sees fra grafen ble den totale reflektans for ePTFE-membranen, linje 84, økt ved tilføyelsen av metallaget, linje 86. Igjen som vist i tabell 1, opprettholder det sammensatte materialet høy diffus reflektans i stedet for de spekulære karakteristika for metallet alene.

Claims

1. Fremgangsmåte for å omdirigere lys, karakterisert ved å tilveiebringe et lysomdirigerende materiale (10) som omfatter en ekspandert polytetrafluoretylen som har polymere knuter (12) sammenkoblet ved hjelp av fibriller (14) som definerer mikroporøse tomrom (16) deri, å montere det lysomdirigerende materialet (10) for å bevirke lysenergi til å kontakte materialet (10) og transflektere fra dette, å plassere det lysomdirigerende materialet (10) ved siden av et lysreflekterende materiale, og å bevirke lys fra en lyskilde til å passere gjennom det lysomdirigerende materialet og reflekteres fra det lysreflekterende materialet, hvorved det lysomdirigerende materialet (10) tilveiebringer diffus transfleksjonsevne for den lysenergi som danner kontakt med materialet (10), med mer enn 90% av lysenergien som er i kontakt med materialet transflektert fra dette.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter: å tilveiebringe som det lysomdirigerende materialet (10) en fleksibel plate av ekspandert polytetrafluoretylen, hvilket tillater det lysomdirigerende materialet (10) å bli lett formet til forskjellige former, og å forme det lysomdirigerende materialet (10) for å gi en ikke-plan transflekterende overflate.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter: å montere det lysomdirigerende materialet (10) med en lyskilde på én side av materialet (10), og å bevirke lys fra lyskilden til å spres gjennom det lysomdirigerende materialet (10) for å gi en jevn spredning av lys som sendes gjennom materialet (10).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter: å bevirke lys fra lyskilden å passere en andre gang gjennom det lysomdirigerende materialet (10) etter reflektering fra det andre lysreflekterende materialet.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter: å anvende det lysomdirigerende materialet (10) i en lystransflektiv plate.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter: å tilveiebringe som det lysomdirigerende materialet (10) et materiale som transflekterer over 95% av lysenergien i området av 250-750 nm som danner kontakt med det.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter: å tilveiebringe som det lysomdirigerende materialet (10) et materiale som transflekterer over 99% av lysenergien i området lik 250 - 750 nm som kontakter det.

8. Lysomdirigerende anordning (10), karakterisert ved et transflektivt materiale som består av en ekspandert polytetrafluoretylen som har polymere knuter (12) sammenkoblet ved fibriller (14) som definerer mikroporøse tomrom (16) deri, der materialet som har en diffus transflektans som bevirker at mer enn 90% av lyset som er i kontakt med materialet transflekteres vekk fra anordningen (10), et lysreflekterende materiale som er orientert ved siden av det transflektive materialet, slik at det lysreflekterende materialet mottar lys som sendes gjennom det transflektive materialet og reflekterer lys tilbake gjennom det transflektive materialet.

9. Lysomdirigerende anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at det lysreflekterende materialet er festet til det transflektive materialet.

10. Lysomdirigerende anordning som angitt i krav 9, karakterisert v e d at det lysreflekterende materialet omfatter et metallag som er festet til det transflektive materialet.

11. Lysomdirigerende anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at den lysomdirigerende anordningen (10) tilveiebringer diffus reflektans av over 90% av lyset som treffer dets overflate.