TWI691410B - 吸收電磁能之光學製品 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種尤其可用於汽車及建築窗膜的吸收電磁能之光學製品。該吸收電磁能之光學製品包括聚合基材及複合塗層，其中該複合塗層包括各含有結合基團組份之第一層與第二層，該等結合基團組份共同形成互補結合基團對。

Description

吸收電磁能之光學製品 [相關申請案]

本申請案為2014年12月15日申請的同在申請中之美國申請案第14/569,955號之部分接續申請案且主張該美國申請案之優先權，該美國申請案以引用之方式完整併入本文中。

本發明大體上係關於主要用於汽車及建築窗膜應用中之光學製品及其製造方法。更特定而言，本發明係關於具有複合塗層的吸收電磁能之窗膜，該複合塗層包括：包括聚離子結合劑的第一層；及包括吸收電磁能之不溶粒子的第二層，其中該第一層及第二層各自包括共同形成互補結合基團對的結合基團組份。

通常已藉由使用有機染料而將色彩賦予至光學製品，諸如汽車及建築窗膜。更特定而言，用於用聚酯產生經染色膜的當前商業實踐涉及在染色過程期間使基材之分子結構在熱有機溶劑(諸如，乙二醇)之浴液中膨脹，因為膨脹的聚酯(特定而言，PET)膜能夠吸收有機染料。此等膜及其製造過程遭受許多缺陷。首先，基材需要曝露於有機溶劑及高溫，此呈現機械及化學挑戰兩者，諸如環境危害及與儲存原始溶劑及棄置所得廢料相關聯之成本。另外，膨脹的基材需要特殊處置以避免下游拉伸，由此降低製造產率。接下來，聚酯之較高處理溫 度及在乾燥之後基材膜中之殘餘溶劑約束了下游對基材之使用及處理，此又限制此等經染色之膜的潛在的終端應用。在製程側，現有方法使用大體積之染浴，其使得商業製造內的快速色彩改變難以實現。最後，僅有限數目之有機染料為可溶的且在熱溶劑膨脹介質中為穩定的，以及彼等有機染料中之許多有機染料常常由於高能輻射(低於400nm波長)而經受降解，當基材用於窗膜應用中時會經受高能輻射，由此縮短製品之使用壽命。

為了解決此等缺陷，一些膜製造商已轉變為在基底聚合膜之表面上使用帶顏料層以用於著色聚合膜。舉例而言，美國公開申請案第2005/0019550A1號描述具有至少一個定向熱塑性聚合物材料層的包含單個或多個層核心之色彩穩定、帶顏料光學本體，其中微粒顏料分散在定向熱塑性聚合物材料內。如此公開申請案中所述，此等製品可遭受大量處理及效能缺陷。舉例而言，此類型之層通常作為薄膜應用且可使用相對高的顏料濃度以達成所要色調位準(尤其在具有相對高的所要暗化位準的汽車窗膜中，諸如具備小於50%的可見光區中之電磁能透射率(或T_vis)之彼等汽車窗膜)。此等高顏料濃度在薄層內難以均勻地分散。更一般而言，帶顏料層可遭受較大混濁度及降低之清晰度，即使在具有相對適中、低及甚至最小位準之所要暗化的應用(例如，建築窗膜)中亦然。

因此，此項技術中存在對於符合當前商業窗膜之所有混濁度、清晰度、UV穩定性及製品耐久性需求，同時亦可藉由較佳地在環境溫度及壓力下執行之環境友好、水基著色過程製造的光學製品的持續需求。

本發明藉由提供包括複合塗層之光學製品來解決此持續需求且達成其他良好且有用益處。光學製品之複合塗層包括：包含聚離子結 合劑之第一層及包括至少一種吸收電磁能之不溶粒子的第二層。第一層及第二層各自包括結合基團組份，其共同形成互補結合基團對。

本發明之另外的態樣如本文中所揭示及主張。

10:光學製品

15:聚合基材

20:複合塗層/第一複合塗層

20':第二複合塗層

25:第一層/層

25':第一層

28:第一面

30:第二層/層

30':第二層

32:相反面

將在下文中更詳細地且參看附圖來描述本發明，其中貫穿各圖相同的參考數字表示相同的元件，且其中：圖1為本發明之吸收電磁能之光學製品之一實施例的示意性橫截面；圖2為包括複數個複合塗層的本發明之吸收電磁能之光學製品之一實施例的示意性橫截面；圖3為描繪由對實例2中產生之吸收電磁能之光學製品之分析而產生之電磁透射率資料的曲線圖；圖4為描繪由對實例4中產生之吸收電磁能之光學製品之分析而產生之電磁吸收資料的曲線圖；圖5為描繪由對實例4及實例5中產生之吸收電磁能之光學製品之分析而產生之電磁吸收資料的曲線圖；圖6為描繪由對實例4及實例6中產生之吸收電磁能之光學製品之分析而產生之電磁吸收資料的曲線圖；圖7為描繪由對實例4及實例7中產生之吸收電磁能之光學製品之分析而產生之電磁吸收資料的曲線圖；以及圖8為描繪由對實例2、實例4及實例8中產生之吸收電磁能之光學製品之分析而產生之電磁吸收資料的曲線圖。

如圖1及圖2中所展示，本發明大體上係關於吸收電磁能之光學製品10，其包含聚合基材15及複合塗層20。複合塗層包括第一層25及第二層30。較佳地，第一層25在其第一面28處緊鄰該聚合基材15且第 二層30在第一層之相反面32處緊鄰第一層25。此第一層25包括聚離子結合劑，而第二層30包括吸收電磁能之不溶粒子。每一層25及層30包括結合基團組份，其中第一層之結合基團組份及第二層之結合基團組份構成互補結合基團對。如本文中所使用，片語「互補結合基團對」意謂結合相互作用，諸如靜電結合、氫鍵結、凡得瓦爾力(Van der Waals)相互作用、疏水相互作用且/或以化學方式誘發之共價鍵存在於複合塗層之第一層之結合基團組份與第二層之結合基團組份之間。「結合基團組份」為化學官能基，其與互補結合基團組份共同建立上文所描述之結合相互作用中之一或多者。該等組份在經由其各別電荷產生結合相互作用之意義上為互補的。

複合塗層之第一層25包括聚離子結合劑，其經界定為含有沿著聚合物主鏈之複數個帶正電荷或帶負電荷之部分的巨分子。帶有正電荷之聚離子結合劑被稱為聚陽離子結合劑，而彼等帶負電荷之聚離子結合劑被稱為聚陰離子結合劑。此外，一般熟習此項技術者應理解，一些聚離子結合劑可取決於諸如pH之因素而起聚陽離子結合劑或聚陰離子結合劑之作用且被稱為兩性的。聚離子結合劑之帶電部分構成第一層之「結合基團組份」。

合適之聚陽離子結合劑實例包括聚(鹽酸烯丙胺)、直鏈或分支鏈聚(伸乙亞胺)、聚(氯化二烯丙基二甲基銨)、被稱為聚四級胺(polyquaternium或polyquat)之巨分子及其各種共聚物。本發明亦涵蓋聚陽離子結合劑之摻合物。合適之聚陰離子結合劑實例包括含有諸如聚(丙烯酸)及聚(甲基丙烯酸)之化合物的羧酸，以及含有諸如聚(苯乙烯磺酸酯)之化合物的磺酸酯及其各種共聚物。本發明亦涵蓋聚陰離子結合劑之摻合物。聚陽離子及聚陰離子兩個類型之聚離子結合劑通常對於一般熟習此項技術者而言為熟知的且描述於例如Krogman等人的美國公開專利申請案第US20140079884號中，該美國公開專利申請 案之揭示內容以引用之方式併入本文中。合適之聚陰離子結合劑之實例包括聚丙烯酸(PAA)、聚(苯乙烯磺酸酯)(PSS)、聚(乙烯醇)或聚(乙酸乙烯酯)(PVA、PVAc)、聚(乙烯磺酸)、羧甲基纖維素(CMC)、聚矽酸、聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)(PEDOT)及其與其他聚合物的組合(例如，PEDOT：PSS)、多醣及上述各者之共聚物。合適之聚陰離子結合劑之其他實例包括三甲氧基矽烷官能化之PAA或PAH或生物分子，諸如DNA、RNA或蛋白質。合適之聚陽離子結合劑之實例包括聚(氯化二烯丙基二甲基銨)(PDAC)、聚葡萄胺糖、聚(鹽酸烯丙胺)(PAH)、多醣、蛋白質、直鏈聚(伸乙亞胺)(LPEI)、分支鏈聚(伸乙亞胺)(BPEI)及上文所提及之各者之共聚物及其類似者。可起聚陰離子結合劑或聚陽離子結合劑作用之聚離子結合劑之實例包括兩性聚合物，諸如蛋白質及上述聚陽離子及聚陰離子結合劑之共聚物。

塗層組合物中用於形成第一層之聚離子結合劑之濃度可部分基於其帶電重複單位之分子量而選擇，但基於組成第一層之帶電重複單位之分子量，該濃度通常在0.1mM至100mM之間、更佳地在0.5mM與50mM之間且最佳在1mM與20mM之間。較佳地，聚離子結合劑為聚陽離子結合劑，且更佳地，聚陽離子結合劑為聚鹽酸烯丙胺。最佳地，聚離子結合劑可溶於水且用於形成第一層之組合物為聚離子結合劑之水溶液。在聚離子結合劑為聚陽離子且第一層由水溶液形成之實施例中，選擇水溶液之pH以使得可游離基團之5至95%、較佳地25至75%且更佳地大致一半經質子化。第一層中之其他視情況選用之成份包括殺生物劑或貯藏期限穩定劑。

複合塗層20之第二層30包括至少一種吸收電磁能之不溶粒子。片語「吸收電磁能」意謂由於粒子在特定波譜波長或波長範圍下之優先吸收性而有目的地選擇該粒子為光學製品之組份。術語「不溶」意欲反映粒子實質上並不溶解於用於形成第二層30之組合物中且作為粒 子存在於光學製品結構中的事實。較佳地，吸收電磁能之不溶粒子為可見光電磁能吸收劑，諸如顏料；然而，諸如UV吸收劑或IR吸收劑或電磁波譜之未必呈現色彩之各種部分中的吸收劑的不溶粒子亦在本發明之範疇內。吸收電磁能之粒子較佳地以複合塗層之總重量計30重量%至60重量%之量存在於第二層中。為了達成所要最終電磁能吸收位準，第二層應由組合物形成，該組合物包括以該組合物之總重量計0.25至2重量%的量的一或多種不溶的吸收電磁能之粒子。

在第二層之一較佳實施例中適合於用作吸收電磁能之不溶粒子的顏料較佳為平均粒徑在5奈米與300奈米之間、更佳地在50奈米與200奈米之間的微粒顏料，在此項技術中常常被稱作奈米粒子顏料。甚至更佳地，顏料之表面包括第二層之結合基團組份。可尤其自製造商(諸如，Cabot、Clariant、DuPont、Dainippon及DeGussa)購得作為膠體穩定水分散液的合適顏料。尤其合適之顏料包括可從Cabot公司購得之名為Cab-O-Jet^®的彼等者，例如250C(青色)、265M(洋紅色)、270Y(黃色)或352K(黑色)。為了在水中穩定地作為膠態分散液，通常處理顏料粒子表面以將可游離特性或官能性賦予其，且藉此在顏料表面上提供所要結合基團組份。顏料表面之合適之可游離官能基包括可游離磺酸根官能基、可游離羧酸根官能基或可游離磷酸根或雙膦酸根官能基。舉例而言，可購自Cabot公司之Cab-O-Jet^®顏料(例如，以商標名250C(青色)、265M(洋紅色)、270Y(黃色)及200(黑色)出售之彼等者)各自包含具有可游離磺酸根官能基之顏料表面。可購自Cabot公司之Cab-O-Jet^®顏料(例如，商標名為352K(黑色)及300(黑色)之彼等者)各自包含具有可游離羧酸根官能基之顏料表面。一般熟習此項技術者應理解，可商購顏料係以各種形式(諸如，懸浮液、分散液及其類似者)出售，且應注意評估顏料之商業形式且在必要時/視需要修改該商業形式以確保其與光學製品組份之相容性及效能，尤其在顏料表面亦 充當第二層之結合基團組份之實施例中。

在一個特定實施例中，可在第二層中利用多種顏料以達成最終製品中之特定色澤或色調或色彩；然而，一般熟習此項技術者同樣應理解，若使用多種顏料，則應謹慎地選擇顏料以確保該等顏料彼此及與光學製品組份之相容性及效能。在顏料在表面處包括充當第二層之結合基團組份的可游離官能基的實施例中此情況尤其相關，此係由於例如微粒顏料可歸因於可影響相容性之不同化學改質呈現不同表面電荷密度。在此實施例中，第二層包括顏料摻合物且第二層之結合基團組份為顏料摻合物中每一顏料之表面處的可游離官能基。當術語「摻合物」關於顏料時係意指存在兩種或兩種以上之顏料。

在一尤其較佳實施例中，對於顏料摻合物中之每一顏料，可游離官能基為相同的可游離官能基。在一更尤其較佳實施例中，此相同的可游離官能基為可游離磺酸根官能基。在另一更尤其較佳實施例中，此相同的可游離官能基為可游離羧酸根官能基。可用作第二層中之結合基團組份之其他顏料表面可游離官能基在此項技術中已知且包括磷酸根及雙膦酸根。

儘管如上文所描述較佳地顏料摻合物中每一顏料之顏料表面包括相同可游離官能基，但亦意外地發現，表面具有不同可游離官能基之顏料可包括於顏料摻合物中。因此，在另一實施例中，顏料摻合物包括至少一種在表面處具有第一可游離官能基之第一顏料及至少一種在表面處具有不同於第一可游離官能基之第二可游離官能基之第二顏料。第一可游離官能基較佳地在任何pH下經游離，而第二可游離官能基之特徵為pH相關游離度且因此可如下文更詳細地論述在其經游離形式與中性形式之間滴定。較佳地，第一可游離官能基為可游離磺酸根官能基，且第二可游離官能基為可游離羧酸根官能基，使得顏料摻合物可包括表面處具有可游離磺酸根官能基之第一顏料與表面處具 有可游離羧酸根官能基之第二顏料的摻合物。進一步視需要包括在表面處具有與第一或第二可游離官能基相同或不同之可游離官能基的至少一種額外顏料的顏料摻合物應理解為在此實施例之範疇內。

較佳地，用於形成複合塗層之第二層之塗層組合物且因此第二層自身進一步包括屏蔽劑。「屏蔽劑」經界定為添加劑，其藉由增大離子強度及減小粒子間的靜電斥力來促進經由吸收電磁能之不溶粒子在第二層內之改良分散的第二層之均勻及可再現沈積。屏蔽劑通常對於一般熟習此項技術者而言為熟知的且描述於例如Krogman等人的美國公開專利申請案第US20140079884號中。合適之屏蔽劑之實例包括任何低分子量鹽，諸如鹵化物鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氟磷酸鹽及其類似者。鹵化物鹽之實例包括氯化物鹽，諸如LiCl、NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂、NH₄Cl及其類似者；溴化物鹽，諸如LiBr、NaBr、KBr、CaBr₂、MgBr₂及其類似者；碘化物鹽，諸如LiI、NaI、KI、CaI₂、MgI₂及其類似者；以及氟化物鹽，諸如NaF、KF及其類似者。硫酸鹽之實例包括Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄、(NH₄)₂SO₄、MgSO₄、CoSO₄、CuSO₄、ZnSO₄、SrSO₄、Al₂(SO₄)₃以及Fe₂(SO₄)₃。諸如(CH₃)₃CCl、(C₂H₅)₃CCl及其類似者的有機鹽亦為合適之屏蔽劑。基於成份成本，氯化鈉通常為較佳的屏蔽劑。屏蔽劑之存在及濃度位準可允許較高負載量之吸收電磁能之不溶粒子，諸如在T_vis不超過50%之光學製品中可能需要之彼等者；且亦可允許可定製及可謹慎地控制的負載量之吸收電磁能之不溶粒子以達成可定製及可謹慎地控制的光學製品T_vis位準。

合適之屏蔽劑濃度可隨鹽特性變化且亦描述於例如Krogman等人的美國公開專利申請案第US20140079884號中。在一些實施例中，屏蔽劑濃度可在1mM與1000mM之間或在10mM與100mM或在30mM與80mM之間變化。在一些實施例中，屏蔽劑濃度大於1mM、10 mM、100mM或500mM。

用於形成複合塗層之第二層的塗層組合物且因此第二層自身亦可含有其他成份，諸如殺生物劑或貯藏期限穩定劑。

在一些實施例中，本發明之吸收電磁能之光學製品可包括複數個複合塗層。舉例而言，如圖2中所描繪，光學製品10包括第一複合塗層20與第二複合塗層20'，其各具有第一層及第二層，亦即第一複合塗層20包括第一層25及第二層30且第二複合塗層20'包括第一層25'及第二層30'。此描繪並不意欲以任何方式對於複合塗層之可能的數目為限制性的且一般熟習此項技術者將瞭解，此描繪僅為例示性的及說明具有多個或複數個複合塗層之實施例。以下實例進一步說明具有複數個複合塗層之實施例。

對於具有複數個複合塗層之實施例，應瞭解，每一複合塗層中第二層之吸收電磁能之不溶粒子可被獨立選擇，且該等第二層將以組合形式提供對吸收電磁能之光學製品的吸收電磁能之特性及效果的加成效應。對於圖2中所展示之實施例，此意謂第一複合塗層20之第二層30及第二複合塗層20'之第二層30'以組合形式提供對吸收電磁能之光學製品的吸收電磁能之特性及效果的加成效應。可部分地由如經由屏蔽劑之存在而分散的每一第二層中吸收電磁能之粒子之濃度來定製及謹慎地控制此加成效應。舉例而言，在吸收電磁能之粒子為顏料之實施例中，第二層將以組合形式提供對該吸收電磁能之光學膜製品之視覺感知色彩的加成效應。在此實施例中，每一第二層之顏料可為同一或類似組成及/或色彩，使得加成效應將提高光學製品之視覺感知色彩之強度或深度或暗度，或換言之，減小可見光波長範圍中之電磁透射率(或T_vis)。在另一實施例中，碳黑用作至少一個第二層的顏料且諸如上文所列彼等者之顏料用作其他第二層之顏料，使得加成效應為視覺感知的變暗色彩，從而亦減小可見光波長範圍中之電磁透射率 (或T_vis)。如上文所論述，本發明可用於需要相對高位準之暗化的製品中。因此，在一尤其較佳實施例中，本發明之光學製品具有不超過50%之T_vis、更佳地不超過25%之T_vis且甚至更佳不超過10%之T_vis。在又一實施例中，每一第二層之顏料可具有互補組成及/或色彩，使得加成效應為不同於其個別顏料且由其個別顏料之組合形成之視覺感知色彩，例如藉由利用一個第二層的藍色顏料及另一第二層的黃色顏料而達成之加成性的感知「綠色」色彩。

聚合基材15在最廣泛意義上可為此項技術中已知可用作光學製品組份的任何基材。合適之聚合基材通常為撓性聚合膜，更特定而言厚度為12μ與375μ之間的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。由於使用染料之先前技術光學製品呈現各種缺陷，因此聚合基材最佳地為未經染色之透明聚對苯二甲酸乙二酯膜。聚合基材可進一步包括賦予合乎需要的特性的此項技術中已知之添加劑。此添加劑之特定實例為紫外線(UV)吸收材料，諸如苯并三唑、羥基二苯甲酮或三嗪。具有併入於其中之UV吸收添加劑的有用聚合基材描述於美國專利第6,221,112號中，該美國專利原先讓予給本發明之前任受讓人。

在聚合基材為撓性聚合膜(諸如，PET)之一個實施例中，光學製品可為窗膜。如此項技術中所熟知，習知窗膜經設計及製造而具有基於各種因素(諸如，製品終端使用市場應用及其類似者)而選擇的位準之電磁能透射率或反射率。在一個實施例中，本發明之光學製品具有不超過50%、較佳地不超過25%且更佳地不超過10%之可見光透射率或T_vis。在用於某些汽車終端使用應用(諸如，側燈)的具有高位準之暗化的窗膜中常常需要此等位準之可見光透射率。在另一實施例中，本發明之光學製品具有自80至85%之可見光透射率或T_vis。在用於某些汽車終端使用應用(諸如，擋風玻璃)的具有相對適中至低位準之暗化(通常亦具有紅外線吸收率)(至政府管制所准許之程度)之窗膜中常 常需要此等位準之可見光透射率。在又一實施例中，本發明之光學製品具有不低於85%、較佳地不低於88%且更佳地不低於90%之可見光透射率或T_vis。在用於某些建築終端使用應用的具有低位準至最小位準之暗化的窗膜中常常需要此等位準之可見光透射率。

窗膜可視情況包括對於一般熟習窗膜技術者已知之層或塗層。舉例而言，塗層可包括保護性硬膜、抗刮擦或「SR」塗層、黏著層、保護性離型襯墊及其類似者。本發明之光學製品的塗層可包括例如金屬層、介電層、陶瓷層及其組合，且可由諸如濺鍍或其他已知技術之習知方法形成。此等塗覆層或塗層可為聚合基材之組份。因此，聚合基材可包括作為組份的塗層，其選自由以下各者組成之群：金屬層、介電層、陶瓷層及其組合。另外，聚合基材可為經層壓或多層結構。

在聚合基材為撓性聚合膜(諸如，PET)之實施例中，光學製品為經層壓玻璃之複合間層且進一步包括至少一個安全膜或間層。安全膜可由在此項技術中已知用於此目的之成膜材料形成，包括例如塑化聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚胺甲酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯縮醛、聚乙烯、乙烯基乙酸乙酯及其類似者。較佳安全膜為可自Eastman化學公司以SAFLEX^® PVB間層購得之塑化PVB膜或間層。較佳地，複合間層包括兩個安全膜或一個膜層及一個塗層，諸如囊封聚合基材之PVB塗層。此通用類型之複合間層在此項技術中已知且描述於例如美國專利第4,973,511及5,091,258號中，該等美國專利之內容以引用之方式併入本文中。

在另一態樣中，本發明係關於用於形成吸收電磁能之光學製品之方法。本發明之方法包括(a)將第一塗層組合物塗佈於聚合基材以形成第一層；及(b)在該第一層頂上塗佈第二塗層組合物以形成第二層，該第一層及該第二層共同構成複合塗層。第一塗層組合物包括聚 離子結合劑且第二塗層組合物包括至少一種吸收電磁能之不溶粒子且該第一與第二塗層組合物中之每一者包括共同形成互補結合基團對之結合基團組份。第二塗層組合物較佳地包括如上文所界定的屏蔽劑。

在一較佳實施例中，第一與第二塗層組合物中之至少一者為含水分散液或溶液且最佳第一與第二塗層組合物兩者均為含水分散液或溶液。在此實施例中，在環境溫度及壓力下執行塗佈步驟(a)及(b)兩者。

本發明之光學製品較佳地使用已知「逐層」(LbL)處理程序製造，該處理程序諸如描述於Langmuir，2007，23，3137至3141或由本申請案之共同發明人Krogman共同發明之美國專利第8,234,998及8,689,726號及美國公開申請案US 20140079884中，該等文獻之揭示內容以引用之方式併人本文中。

關於第二層包括顏料摻合物之實施例，已意外地發現，如由顏料摻合物中顏料之間的粒徑關係所產生的用於形成第二層之塗層組合物內之質量轉移效應在界定光學製品之第二層之組成均一性及來自光學製品之第二層的可見光色彩效果時起主要作用。由於上文所描述之製造過程通常被稱為濕沈積技術(其中將第二塗層組合物塗佈於第一層頂上以形成第二層)，因此第二塗層組合物中之顏料粒子必須擴散通過所塗佈之第二塗層組合物層以到達第一層，在該第一層中充當第二層之結合基團組份的可游離官能基參與與該第一層中之結合基團組份的靜電結合。歸因於所提及之質量轉移效應，相對較大直徑的顏料粒子將擴散通過塗層且相較於較小直徑之顏料粒子相對較慢地到達表面。若(藉助於非限制性實例)藉由組合相等份數之Cab-o-Jet 200碳黑之1重量%分散液(平均粒徑141nm)與Cab-o-Jet 250C青色之1重量%分散液來製作分散液，則兩個顏料表面含有相同的可游離磺酸根基團。當如下文實例2中所描述塗佈膜時，所得膜並不產生等於兩個個別碳 黑或青色膜波譜之加成組合的吸收波譜。所得膜意外地相對於預期青色特性呈現預期碳黑特性的大約85%(可歸因於由碳黑顏料所展示之較大粒徑及較小青色粒子享有之對應的相對質量轉移優勢的特徵)。必須考慮到此現象且調整顏料摻合物中之相對顏料量以自第二層產生所要色彩效果。

關於顏料摻合物中之顏料在顏料表面處具有不同可游離官能基之實施例，進一步意外地發現，來自不同官能基之不同表面電荷密度可不利地影響顏料摻合物中顏料之間的相容性及相互作用，且因此不利地影響第二層內顏料之分散及均一性。因此，較佳使來自不同電荷密度之此影響最小化(若不能消除)，且由此促進藉由相同可游離表面基團官能化之顏料的如先前所描述在第二層內的質量轉移效應，從而在界定光學製品之第二層之組成均一性及來自光學製品之第二層的可見光色彩效果時起主要作用。眾所周知，不同化學基團佔據不同自由體積，且預期藉由例如羧酸根基團官能化之表面將相較於藉由例如磺酸根基團官能化之表面含有較高面積密度之電荷。藉由滴定第二塗層組合物pH以減小具有較稠密地官能化(例如，羧酸根)基團的顏料表面之游離程度，由此降低(若未消除)所提及之不同電荷密度之影響。在沈積期間在用於塗佈第二層之塗層組合物內之用於形成複合塗層之第一層結合基團組份與第二層結合基團組份之間的互補結合基團對的競爭由此降低至近似於上文針對在其各別表面處具有相同可游離官能基之顏料粒子所描述之情形。在具有在表面處具有第一可游離官能基之至少一種第一顏料及在表面處具有不同於該第一可游離官能基之第二可游離官能基之至少一種第二顏料的實施例中，因此，應瞭解，處理技術(諸如，調節pH以控制表面基團之游離程度或離子強度調節以減小靜電力長度)可用於製造期間以便控制以不同方式經官能化之顏料在第二層塗層組合物內之競爭性遷移且達成合適之光學製品之恆定生 產。

儘管提供以下實例以特定地且詳細地說明本發明之許多態樣及優點，但以下實例並不應以任何方式解釋為限制其範疇。一般熟習此項技術者將易於瞭解脫離本發明之精神的變化、修改及調適。

實例1

為了產生適合於形成本發明之複合塗層之第二層的塗層組合物，將66.67g之Cab-O-Jet 352K(吸收電磁能之不溶粒子之分散液、可購自Cabot公司之膠體穩定碳黑顏料)在去離子水中稀釋至1重量%碳黑。由於製造商藉由羧酸根基團以化學方式官能化碳黑粒子之表面(由此提供結合基團組份)，因此藉由氫氧化鈉將溶液之pH調節至9以確保羧酸根基團完全去質子化。接著將2.92g氯化鈉添加至溶液(50mM)以屏蔽懸浮粒子之靜電斥力且製備粒子以供沈積，其中已判定50mM NaCl靜電屏蔽碳黑粒子之表面電荷而不會使得該等粒子聚集及自溶液沈澱。

實例2

為了形成本發明之光學製品，藉由經過習知電暈處理而如此項技術中已知地預處理厚度為75微米之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(作為基材)之薄片。接著藉由在環境壓力及溫度下噴塗具有經調節之pH值10的聚鹽酸烯丙胺之20mM溶液(基於帶電重複單位之分子量)之第一塗層組合物而將第一層形成於PET薄片上。藉由去離子水噴霧沖洗掉過量未經吸收之材料。用於形成第二層的以上實例1中製備之組合物接著被噴霧至第一層之表面上，其中過量材料同樣以類似方式沖洗掉，該第一層及含有吸收電磁能之粒子的第二層構成本發明之複合色彩塗層。將額外複合塗層使用相同工序塗佈至現有基材，其中在塗佈2、4、6、8、10及15個複合色彩塗層之後使用BYK HazeGard Pro量測吸收電磁能之光學製品之可見光電磁透射率(T_vis)。T_vis量測之結果以 圖形方式描繪於圖3中。

實例3

為了產生適合於形成本發明之複合塗層之第二層的組合物，將分別使用Cabot Cab-O-Jet 250C青色、265M洋紅色或270Y黃色的膠體穩定色彩顏料之分散液之三個獨立100g樣本在去離子水中各稀釋至1重量%顏料以形成供用於以下實例4中之塗層組合物。接著將2.92g氯化鈉添加至溶液(50mM)以屏蔽懸浮粒子之靜電斥力且製備粒子以供沈積，其中已判定50mM NaCl靜電屏蔽顏料粒子之表面電荷而不會使得該等粒子聚集及自溶液沈澱。

實例4

為了形成本發明之吸收電磁能之光學製品，如此項技術中已知地藉由經過習知電暈處理而預處理厚度為75微米之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(作為基材)之三個薄片。接著藉由噴塗經調節之溶液pH值為10的聚鹽酸烯丙胺之20mM溶液(基於帶電重複單位之分子量)而將第一層形成於每一PET薄片上。藉由去離子水噴霧沖洗掉過量第一層材料。接著將以上實例3中製備之塗層組合物各噴霧至獨立經塗佈之薄片之表面上，其中同樣以類似方式沖洗掉過量材料。第一層及第二層共同構成本發明之複合塗層。在此實例中，藉由對每一基材重複以上沈積製程5次，由此將5個複合塗層沈積在每一基材上而產生各使用實例3中產生之塗層組合物中之一者的三個獨立的吸收電磁能之光學製品樣本。三個純色樣本中之每一者在各種波長下的電磁吸收率接著使用UV-vis光譜儀加以量測且對照彼等波長以圖形方式標繪在圖4中。

實例5

為了展現在單個第二塗層組合物及因此第二層中多個吸收電磁能之不溶粒子之使用，藉由使用實例3中製備之青色及黃色顏料組合 物之50/50混合物形成顏料摻合物而產生綠色第二塗層組合物。接著利用實例2之工序以形成具有實例2之第一層及由上文所描述之綠色組合物形成之第二層的吸收電磁能之光學製品。對於基材重複沈積製程5次，由此將5個複合塗層沈積於基材上。樣本在各種波長下之電磁吸收率接著使用UV-vis光譜儀加以量測且對照彼等波長連同具有青色及黃色顏料之實例4樣本的曲線一起以圖形方式標繪在圖5中。

實例6：

為了展現在單個第二塗層組合物及因此第二層中多個吸收電磁能之不溶粒子之使用，藉由使用實例3中製備之青色及洋紅色顏料組合物之50/50混合物形成顏料摻合物而產生藍色組合物。接著利用實例2之工序以形成具有實例2之第一層及由上文所描述之藍色第二塗層組合物形成之第二層的吸收電磁能之光學製品。對於基材重複沈積製程5次，由此將5個複合塗層沈積於基材上。樣本在各種波長下之電磁吸收率接著使用UV-vis光譜儀加以量測且連同具有青色及洋紅色顏料之實例4樣本之曲線一起以圖形方式標繪在圖6中。

實例7

為了進一步展現在單個第二塗層組合物及因此第二層中多個吸收電磁能之不溶粒子之使用，藉由使用實例3中製備之黃色及洋紅色顏料組合物之50/50混合物形成顏料摻合物而產生紅色組合物。接著利用實例2之工序以形成具有實例2之第一層及由上文所描述之紅色組合物形成之第二層的經著色之光學製品。對於基材重複沈積製程5次，由此將5個複合著色劑塗層沈積於基材上。在各種波長下樣本之電磁吸收率接著使用UV-vis光譜儀加以量測且對照彼等波長連同具有洋紅色及黃色顏料之實例4樣本之曲線一起標繪在圖7中。

實例8

可藉由沈積以碳黑為吸收電磁能之不溶粒子的所要數目之複合 塗層(實例2)繼之以沈積具有青色、洋紅色及黃色顏料或其組合之所要數目之複合塗層(實例4至7)而產生具有降低之可見光透射率及可調諧色彩之膜。此處，對於基材重複沈積製程5次(其中第二層含有碳黑)，之後再重複5次(其中第二層含有青色顏料)，由此將總共10個複合塗層沈積於基材上。在各種波長下樣本之電磁吸收率接著使用UV-vis光譜儀加以量測且對照彼等波長連同以實例2之方式所產生的具有五個複合塗層的含有黑色顏料之樣本及以實例4之方式所產生的具有五個複合塗層的含有青色顏料之樣本的曲線一起標繪在圖8中。

實例9

為了進一步展現在單個第二塗層組合物及因此第二層中顏料摻合物之使用，具有下表中所列的各在表面處具有可游離磺酸根官能基之三種或三種以上顏料之摻合物的塗層組合物

可混合至如實例3中所描述之單個塗層組合物中。可接著利用實例2之工序以形成具有實例2之第一層及由上文所描述之含顏料摻合物之組合物形成之第二層的經著色之光學製品。可對於基材重複沈積製程多次以將多個複合塗層沈積於基材上且藉由每一次重複達成不斷增強之著色。在各種波長下樣本之電磁吸收率可接著使用UV/vis光譜儀加以量測且對照彼等波長標繪，其中個別特定摻合物在由個別顏料色彩界定之給定色彩空間內達成對應電磁吸收率(藉由色彩顯現)。以不同量在顏料摻合物中使用三種或三種以上顏料允許可相對應地調諧的各種色彩效應。

實例10

此實例說明在單個第二塗層組合物及因此第二層中顏料摻合物之使用，其中顏料摻合物包括在表面處具有第一可游離官能基之至少一種第一顏料及在表面處具有不同於第一可游離官能基之第二可游離官能基的至少一種第二顏料。特定言之，光學製品之第一層的第一塗層組合物係藉由每公升去離子水溶解1.87g聚(鹽酸烯丙胺)且使用氫氧化鈉將所得溶液之pH滴定至9.5而形成。亦形成用於形成第二層之第二塗層組合物，其為蒸餾水中Cab-O-Jet 352K黑色、Cab-O-Jet 250C青色以及Cab-O-Jet 265M洋紅色顏料之0.5重量%固體顏料摻合物分散液，其中添加2.92g氯化鈉作為屏蔽劑從而以離子方式屏蔽膠態粒子且製備粒子以供沈積。如根據前述實例所述，352K黑色顏料在其表面處具有可游離羧酸根官能基(參見實例1)，而250C青色及265M洋紅色顏料在其各別表面處具有可游離磺酸根官能基(參見實例3)。將第二塗層組合物滴定至pH 7.5產生大致75%之Cab-O-Jet 352K黑色顏料可游離羧酸根官能基經游離以形成負性羧酸根基團，而25%未經游離且作為羧酸存在的情境。憑經驗發現此情境會減小黑色顏料上之電荷密度從而與青色及洋紅色顏料上之磺酸根電荷密度更為密切地匹配。可接著利用實例2之工序以形成具有來自以上第一組合物之第一層及由上文所描述之含顏料摻合物之第二塗層組合物形成的包括顏料摻合物之第二層的光學製品。如同前述實例，可對於基材重複沈積製程多次以將多個複合塗層沈積於基材上且藉由每一次重複達成不斷增強之著色。

熟習此項技術者將認識到，本文中所描述的量測為可藉由各種不同特定測試方法獲得之基於可公開獲得之標準及準則的量測。所描述之測試方法僅表示獲得所需量測中之每一者的一個可用方法。

出於說明及描述之目的，已呈現本發明之各種實施例之前述描 述。其並不意欲為詳盡的或將本發明限制於所揭示之精確實施例。在以上教示之電磁能中，多個修改或變化為可能的。選擇和描述所論述的實施例以提供對本發明原理和其實際應用的最佳說明，從而使得一般熟習此項技術者能夠在各種實施例中並且用適合於所預期特定用途的各種修改來利用本發明。所有此等修改及變化均在由所附申請專利範圍(在根據其公平、合法並且正當地有權擁有之廣度來進行解釋時)所判定之本發明之範疇內。

10:光學製品

15:聚合基材

20:複合塗層/第一複合塗層

25:第一層/層

28:第一面

30:第二層/層

32:相反面

Claims (20)

1. 一種吸收電磁能之光學製品，其包含：a)聚合基材；以及b)複合塗層，該複合塗層包括含有聚離子結合劑之第一層及含有顏料摻合物之第二層，其中該第一層及該第二層中之每一者包括結合基團組份，該等結合基團組份共同形成互補結合基團對。
2. 如請求項1之光學製品，其中該顏料具有介於5奈米與300奈米之間的平均粒徑。
3. 如請求項1之光學製品，其中該第一層在其第一面處緊鄰該聚合基材且該第二層在該第一層之相反面處緊鄰該第一層。
4. 如請求項1之光學製品，其中該第二層之該結合基團組份為在該顏料摻合物中的每一顏料之表面處的可游離官能基。
5. 如請求項4之光學製品，其中對於該顏料摻合物中的每一顏料，該可游離官能基為相同的可游離官能基。
6. 如請求項5之光學製品，其中該相同的可游離官能基為可游離磺酸根官能基。
7. 如請求項5之光學製品，其中該相同的可游離官能基為可游離羧酸根官能基。
8. 如請求項4之光學製品，其中該顏料摻合物包含在表面處具有第一可游離官能基之至少一種第一顏料及在表面處具有不同於該第一可游離官能基之第二可游離官能基的至少一種第二顏料。
9. 如請求項8之光學製品，其中該第一可游離官能基為可游離磺酸根官能基且該第二可游離官能基為可游離羧酸根官能基。
10. 如請求項8之光學製品，其中該顏料摻合物包含在表面處具有與 該第一或該第二可游離官能基相同或不同的可游離官能基之至少一種額外顏料。
11. 如請求項1之光學製品，其中該聚合基材為聚對苯二甲酸乙二酯膜且進一步包含吸收紫外線之材料。
12. 如請求項1之光學製品，其中該聚合基材為未經染色之透明聚對苯二甲酸乙二酯膜。
13. 如請求項1之光學製品，其中該聚合基材包含作為組份的塗層，該塗層選自由以下各者組成之群：金屬層、介電層、陶瓷層及其組合。
14. 如請求項1之光學製品，其中該複合塗層之該第一層及該第二層中之至少一者係由含水分散液形成。
15. 如請求項1之光學製品，其中該光學製品為經層壓玻璃之複合間層且進一步包括至少一個安全膜或間層。
16. 如請求項5之光學製品，其中該光學製品具有不超過50%之可見光區中之電磁能透射率(T_vis)。
17. 如請求項4之光學製品，其中該光學製品具有不低於80%之可見光區中之電磁能透射率(T_vis)。
18. 如請求項8之光學製品，其中該光學製品具有不超過50%之可見光區中之電磁能透射率(T_vis)。
19. 如請求項17之光學製品，其中該光學製品具有不超過25%之可見光區中之電磁能透射率(T_vis)。
20. 如請求項18之光學製品，其中該光學製品具有不超過10%之可見光區中之電磁能透射率(T_vis)。

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