Стабильный светопропускающий экран и способ его изготовления
Заявленное изобретение относится к светопропускающему экрану. Заявленный светопропускающий экран содержит рассеивающий слой, содержащий рассеивающие частицы, и опорный слой. При этом рассеивающий слой обладает половинным значением угла интенсивности рассеяния, большим или равным 15°, содержит рассеивающие частицы со средним диаметром от 0,1 до 150 мкм. Причем первая фракция сферических рассеивающих частиц обладает средним диаметром от 0,1 до 40 мкм, а вторая фракция сферических рассеивающих частиц обладает средним диаметром от 10 до 150 мкм. Опорный слой обладает половинным значением угла интенсивности рассеяния, меньшим или равным 6,5° и показателем блеска R60°, меньшим или равным 70 и средней шероховатостью RZ поверхности от 3 до 40 мкм. При этом опорный слой не содержит рассеивающих частиц или содержит их в незначительном количестве. Технический результат: подавление паразитных отражений от экрана, повышение качества изображения. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 табл.
Настоящее изобретение относится к стабильным светопропускающим экранам, содержащим по меньшей мере один полиметилметакрилатный слой, а также к способу изготовления подобных светопропускающих экранов и их применению.
Техника светопропускающих экранов позволяет обеспечить доступность информации для широкого круга зрителей. В принципе подобная система состоит из поверхности для формирования изображения, освещаемой с обратной стороны проектором и таким образом предоставляющей информацию наблюдателю.
Подобную технику используют, например, на диспетчерских пунктах (электростанций, железнодорожных узлов) для облегчения осуществляемого ответственными лицами наблюдения за сложными производственными процессами, благодаря чему исключаются ошибки управления. Другой сферой применения светопропускающих экранов являются информационные табло, используемые, например, на спортивных стадионах или автогонках. Благодаря подобным табло болельщики могут наблюдать за непосредственным ходом спортивных событий, даже если они находятся на значительном удалении от места их проведения.
Речь при этом идет о предназначенных для формирования изображений поверхностях, которые обладают чрезвычайно большой площадью. Благодаря постоянному совершенствованию в области проекционной техники появляются все новые сферы применения светопропускающих экранов.
Так, например, передачу информации рассматриваемым способом используют также в телевизионных устройствах, крупных кинозалах, домашних кинотеатрах, а также для размещения рекламы на ярмарках-выставках, в витринах и магазинах.
Кроме того, технику светопропускающих экранов используют для передачи информации при проведении презентаций, а также на имитирующих кабину пилота тренажерах с целью максимально реалистичного воспроизведения виртуальной летной обстановки.
Многие преимущества рассматриваемой техники достигаются благодаря тому, что проектор находится вне просмотрового помещения. Благодаря этому наблюдатель, находящийся перед проекционной поверхностью, не перекрывает направление проецирования, отсутствует отвлекающий шум проектора и предоставляется возможность привлекательного оформления просмотрового помещения.
Между тем существует множество полимерных листов и пленок, используемых в технологии светопропускающих экранов. Нередко листы модифицируют, создавая определенные поверхностные структуры в виде помещаемых на обратную сторону листа систем из линз Френеля и дополнительных вертикально упорядоченных линз Френеля на стороне наблюдателя. Следовательно, изготовление подобных светопропускающих табло связано с высокими затратами. Кроме того, поверхностные структуры могут быть чрезвычайно чувствительны к механическим воздействиям. Повреждение поверхностных структур приводит к весьма существенному ухудшению качества проецируемого изображения.
Кроме того, известны светопропускающие листы и пленки с рассеивающими средами, причем подобные материалы содержат частицы, показатель преломления которых отличается от показателя преломления соответствующей матрицы. Такие листы и пленки также пригодны для проецирования на просвет, однако они не обеспечивают необходимую полную ширину полосы пропускания и поэтому удовлетворяют лишь части предъявляемых к светопропускающим экранам требований.
В связи с множеством областей возможного использования к проекционным поверхностям предъявляют самые разнообразные требования. Так, например, в одной из сфер применения проекционные поверхности должны обеспечивать формирование очень «спокойного», четкого и обладающего высоким разрешением изображения, поскольку наблюдателю приходится воспринимать информацию в течение продолжительных промежутков времени (речь идет, например, о диспетчерских пунктах, домашних кинотеатрах и тому подобное).
Если проекционные поверхности используют для презентаций и рекламы, например, на стендах ярмарок-выставок, то они должны обладать особенно низкой чувствительностью к механическим воздействиям и загрязнению, в то время как требования к качеству проецирования в данном случае бывают не очень высокими.
Могут быть изготовлены, например, листы и пленки с известными рассеивающими средами, такими как сульфат бария и диоксид титана, которые обладают большим углом светорассеяния.
Кроме того, известны светопропускающие экраны, содержащие в качестве рассеивающих сред полимерные частицы. Так, например, в японской заявке JP 07234304 описана смесь сферических частиц из сшитого акрилата/стирола (14 мкм) в прозрачном полимере.
Недостаток указанных светопропускающих экранов состоит в том, что их механическая стабильность зависит от толщины светорассеивающего слоя, причем изображения, обладающие особенно высокой резкостью, получают при использовании относительно тонкого светорассеивающего слоя.
С другой стороны, известны многослойные светопропускающие экраны, которые наряду со светорассеивающим слоем дополнительно содержат опорный слой, в связи с чем удовлетворительной механической стабильностью обладают также более крупные экраны. Подобные экраны могут быть смонтированы в помещении свободно, например, путем крепления к потолку. Это позволяет эффективно использовать технику проецирования на просвет для демонстрации фильмов или рекламы, например, на ярмарках-выставках или в выставочных павильонах.
Многослойные светопропускающие экраны известны, например, из японской заявки JP 11179856, европейской заявки на патент ЕР-А-0561551, международной заявки WO 98/45753 и патента США US 6411436. В международной заявке WO 98/45753 описаны светопропускающие экраны, состоящие из рассеивающего слоя, диффузионного слоя, а также полимерного субстрата. Как видно из Фиг.6, приведенной в описании этого изобретения, диффузионный слой может располагаться также на поверхности субстрата, противоположной рассеивающему слою. Однако проблема в данном случае состоит в относительно плохой пригодности подобной структуры для формирования изображений, причем этот недостаток упоминается и в самой заявке.
В патенте США US 6411436 описаны светопропускающие экраны, содержащие нейтральный серый слой. Речь при этом идет об окрашенном слое, который согласно патенту US 6411436 предназначен для улучшения пригодности светопропускающих экранов для формирования изображений. Однако изготовленные в соответствии с этим изобретением образцы не обладают подобным преимуществом. Показатель блеска предлагаемого в изобретении нейтрального серого слоя не указан.
В японской выложенной заявке JP 11179856 описаны многослойные листы, содержащие по меньшей мере один слой, включающий полиметилметакрилатную матрицу, а также сферические частицы из сшитого полиметилметакрилата в качестве рассеивающей/матирующей среды, причем содержание сферических частиц составляет от 0,5 до 25 мас.%.
В европейской заявке на патент ЕР-А-0561551 описан многослойный лист с рассеивающим слоем, состоящим из смеси прозрачного полимера со сферическими частицами диаметром от 2 до 15 мкм.
Недостаток светопропускающих экранов с опорным слоем, которые помещают, например, на потолке и освещают с обратной стороны, является то, что при этом в помещении возникают нежелательные отраженные изображения, которые представляют собой оптическую помеху.
Кроме того, качество изображений, формируемых на известных снабженных рассеивающими средами светопропускающих экранах, часто бывает недостаточным. Формируемые на них изображения прежде всего обладают относительно низкой резкостью или относительно неблагоприятным распределением яркости. Наряду с этим проблема известных экранов состоит в отсутствии правильной цветопередачи. Кроме того, многие светопропускающие экраны не обладают необходимыми механическими свойствами, причем к оптически неблагоприятным последствиям прежде всего приводят царапины.
Учитывая рассмотренный выше уровень техники, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить стабильные светопропускающие экраны, характеризующиеся отсутствием возникновения в помещении нежелательных отраженных изображений. При этом экраны должны обеспечивать получение проецируемых изображений, обладающих особенно высоким качеством, прежде всего особенно высокой резкостью и разрешением.
Кроме того, светопропускающие экраны должны обеспечивать особенно правильную цветопередачу изображений.
Другая задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы предложить светопропускающие экраны, обеспечивающие особенно равномерное распределение яркости.
Кроме того, светопропускающие экраны должны обладать как можно более высокой механической стабильностью. При этом царапины на экране должны отсутствовать или должны быть почти незаметными. Повреждения экрана прежде всего не должны отражаться на его пригодности для формирования изображение или должны оказывать на нее лишь незначительное влияние.
Еще одна задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы предложить светопропускающие экраны, которые обладали бы особой простотой в изготовлении. Так, например, должна иметься возможность изготовления светопропускающих экранов прежде всего методом экструзии.
Кроме того, задачей настоящего изобретения явилось создание светопропускающих экранов, которые обеспечивали бы формирование «спокойных» изображений. Подобные экраны предоставляли бы возможность наблюдать изображения в течение длительного времени, не испытывая усталости.
Другая задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы размеры и форму светопропускающих экранов можно было бы простыми методами приводить в соответствие с индивидуальными потребностями.
Кроме того, получаемые на светопропускающих экранах изображения должны обладать особенно богатой контрастностью.
Другая задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы светопропускающие экраны обладали высокой долговечностью, прежде всего высокой стойкостью к УФ-излучению и атмосферному воздействию.
Кроме того, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить светопропускающие экраны, формируемое на которых изображение обладало бы лишь незначительным зеркальным блеском.
Указанные задачи, а также другие задачи настоящего изобретения, которые хотя и не были сформулированы выше, однако могут вытекать из нижеследующего описания как сами собой разумеющиеся или являются неизбежными, решаются благодаря светопропускающим экранам в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. Целесообразные варианты предлагаемых в изобретении светопропускающих экранов приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Что касается способа изготовления светопропускающих экранов, то решение соответствующей задачи сформулировано в пунктах 19 и 20 формулы изобретения.
Благодаря тому что рассеивающий слой обладает половинным значением угла интенсивности рассеяния, большим или равным 15°, и опорный слой обладает половинным значением угла интенсивности рассеяния, меньшим или равным 6,5°, причем опорный слой обладает показателем блеска R60°, меньшим или равным 70, удалось предложить светопропускающие экраны, состоящие по меньшей мере из одного рассеивающего слоя, содержащего рассеивающие частицы, и по меньшей мере одного опорного слоя, которые при их высокой стабильности и высоком качестве формируемых на них изображений обеспечивают незначительное отражение проецируемого изображения в помещении.
Благодаря предлагаемым в настоящем изобретении техническим решениям прежде всего удалось достичь, в частности, следующих преимуществ.
- Предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны обеспечивают высокую резкость и разрешение формируемых на них изображений.
- Предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны обеспечивают особенно правильную цветопередачу и богатую контрастность формируемых на них изображений.
- Предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны обладают особенно равномерным распределением яркости.
- Кроме того, предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны обладают высокой механической стабильностью. При этом царапины на экране невидны или лишь слегка заметны.
- Кроме того, изображения, формируемые на предлагаемых в изобретении светопропускающих экранах, являются чрезвычайно «спокойными». Это позволяет наблюдать их в течение длительного времени, не испытывая усталости.
- Кроме того, настоящее изобретение позволяет уменьшить отражение проецируемого изображения в помещении.
- Кроме того, предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны обладают неблестящей матовой структурой поверхности. Выраженность поверхностной структуры при необходимости можно различным образом регулировать, не оказывая при этом воздействия на оптические параметры, за исключением показателя блеска. Благодаря этому можно подавлять эффект зеркального отражения, оказывающего отрицательное воздействие на качество формируемого на экране изображения.
- Кроме того, предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны отличаются особой простотой в изготовлении. Так, например, светопропускающие экраны можно изготавливать прежде всего методом экструзии.
- Предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны обладают высокой атмосферостойкостью, в особенности стойкостью к УФ-излучению.
- Размеры и форму светопропускающих экранов можно приводить в соответствие с индивидуальными потребностями.
Светопропускающий экран включает опорный слой, который в общем случае содержит обладающие отличными оптическими свойствами полимеры.
К подобным полимерам прежде всего относятся поликарбонаты, циклоолефиновые полимеры и поли(мет)акрилаты, причем предпочтительными являются поли(мет)акрилаты.
Поликарбонаты хорошо известны специалистам. С формальной точки зрения поликарбонаты можно рассматривать в качестве сложных полиэфиров угольной кислоты и алифатических или ароматических дигидроксисоединений. Поликарбонаты можно легко синтезировать путем взаимодействия дигликолей или бисфенолов с фосгеном, соответственно диэфирами угольной кислоты, протекающего по реакциям поликонденсации, соответственно переэтерификации.
При этом предпочтительными являются поликарбонаты, производные бисфенолов. К соответствующим бисфенолам относятся прежде всего 2,2-бис-(4-гидроксифенил)пропан (бисфенол А), 2,2-бис-(4-гидроксифенил)-бутан (бисфенол В), 1,1-бис-(4-гидроксифенил)циклогексан (бисфенол С), 2,2'-метилендифенол (бисфенол Р), 2,2-бис-(3,5-дибром-4-гидроксифенил)-пропан (тетрабромбисфенол А) и 2,2-бис-(3,5-диметил-4-гидроксифенил)-пропан (тетраметилбисфенол А).
Подобные ароматические поликарбонаты обычно получают путем поликонденсации на границе раздела фаз или переэтерификации, подробности которых приведены в Encycl. Polym. Sci. Engng. 11, 648-718.
В случае поликонденсации на границе раздела фаз бисфенол в виде водного щелочного раствора в инертном органическом растворителе, например, метиленхлориде, хлорбензоле или тетрагидрофуране, эмульгируют и подвергают взаимодействию с фосгеном в соответствии со ступенчатой реакцией. Пригодными катализаторами поликонденсации являются амины, а в случае стерически затрудненных бисфенолов также межфазные катализаторы. Образующиеся полимеры растворимы в используемых для их синтеза органических растворителях.
Благодаря выбору бисфенолов можно в широком диапазоне варьировать свойства образующихся полимеров. При одновременном использовании различных бисфенолов путем многоступенчатой поликонденсации могут быть синтезированы также блок-сополимеры.
Циклоолефиновыми полимерами являются продукты полимеризации циклических олефинов, прежде всего полициклических олефинов.
Циклическими олефинами являются, например, моноциклические олефины, такие как циклопентен, циклопентадиен, циклогексен, циклогептен, циклооктен, а также алкильные производные этих моноциклических олефинов с 1-3 атомами углерода в алкиле, например, метиле, этиле или пропиле, как, например, метилциклогексен или диметилциклогексен, а также акрилатные и/или метакрилатные производные этих моноциклических соединений. Кроме того, в качестве циклических олефинов могут использоваться также циклоалканы с олефиновыми боковыми цепями, например, циклопентилметакрилат.
Предпочтительными являются мостиковые полициклические олефиновые соединения. Подобные полициклические олефиновые соединения могут содержать двойную связь как в кольце (мостиковые полициклические циклоалкены), так и в боковых цепях. Речь при этом идет о виниловых производных, аллилоксикарбоксипроизводных и (мет)акрилоксипроизводных полициклических циклоалкановых соединениях. Подобные соединения, кроме того, могут содержать алкильные, арильные или аралкильные заместители.
Примерами полициклических соединений, не ограниченными приведенным ниже перечнем, являются бицикло[2.2.1]гепт-2-ен (норборнен), бицикло[2.2.1]гепт-2,5-диен (2,5-норборнадиен), этилбицикло[2.2.1]гепт-2-ен (этилнорборнен), этилиденбицикло[2.2.1]гепт-2-ен (этилиден-2-норборнен), фенилбицикло[2.2.1]гепт-2-ен, бицикло[4.3.0]нона-3,8-диен, трицикло-[4.3.0.12,5]-3-децен, трицикло[4.3.0.12,5]-3,8-децен(3,8-дигидродициклопентадиен), трицикло[4.4.0.12,5]-3-ундецен, тетрацикло[4.4.0.12,5,17,10]-3-додецен, этилидентетрацикло[4.4.0.12,5,17,10]-3-додецен, метилоксикарбонилтетрацикло[4.4.0.12,5,17,10]-3-додецен, этилиден-9-этилтетрацикло[4.4.0.12,5,17,10]-3-додецен, пентацикло[4.7.0.12,5,0,03,13,19,12]-3-пентадецен, пентацикло[6.1.13,6.02,7.09,13]-4-пентадецен, гексацикло-[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]-4-гептадецен, диметилгексацикло-[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]-4-гептадецен, бис-(аллилоксикарбокси)трицикло-[4.3.0.12,5]декан, бис-(метакрилокси)трицикло[4.3.0.12,5]декан, бис-(акрил-окси)трицикло[4.3.0.12,5]декан.
Циклоолефиновые полимеры получают, используя по меньшей мере одно из указанных выше циклоолефиновых соединений, прежде всего полициклических углеводородных соединений. Кроме того, для получения циклоолефиновых полимеров могут использоваться другие олефины, способные сополимеризоваться с указанными выше циклоолефиновыми мономерами. К другими олефинам относятся, в частности, этилен, пропилен, изопрен, бутадиен, метилпентен, стирол и винилтолуол.
Большинство указанных выше олефинов, прежде всего также циклоолефинов и полициклоолефинов, являются коммерчески доступными продуктами. Кроме того, многие циклические и полициклические олефины могут быть синтезированы по реакциям присоединения Дильса-Альдера.
Циклоолефиновые полимеры могут быть получены известными методами, приведенными, в частности, в японских патентах 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 и 19761/1987, описаниях изобретения к выложенным японским заявкам 75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221118/1988 и 180976/1990 и в европейских заявках на патент ЕР-А-06610851, ЕР-А-06485893, ЕР-А-06407870 и ЕР-А-06688801.
Циклоолефиновые полимеры могут быть получены, например, путем полимеризации в растворителе с использованием в качестве катализатора соединений алюминия, ванадия, вольфрама или бора.
Подразумевается, что в зависимости от условий синтеза, прежде всего в зависимости от используемого катализатора, полимеризация циклических олефинов может протекать с раскрытием цикла или с раскрытием двойной связи.
Кроме того, циклоолефиновые полимеры могут быть получены путем радикальной полимеризации, причем для образования свободных радикалов используют свет или инициатор. Это относится прежде всего к акрилоиловым производным циклоолефинов и/или циклоалканов. Радикальную полимеризацию можно осуществлять как в растворе, так и в массе.
Другими предпочтительными полимерами являются поли(мет)акрилаты. Поли(мет)акрилаты в общем случае получают путем радикальной полимеризации смесей, содержащих (мет)акрилаты. Под (мет)акрилатами подразумеваются метакрилаты и акрилаты, а также их смеси.
Эти мономеры являются широко известными соединениями. К ним относятся, в частности, (мет)акрилаты, являющиеся производными насыщенных спиртов, например, метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, пропил-(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, трет-бутил(мет)акрилат, пентил(мет)-акрилат и 2-этилгексил(мет)акрилат;
(мет)акрилаты, являющиеся производными ненасыщенных спиртов, например олеил(мет)акрилат, 2-пропинил(мет)акрилат, аллил(мет)акрилат, винил(мет)акрилат;
арил(мет)акрилаты, такие как бензил(мет)акрилат или фенил(мет)акрилат, причем соответствующие арильные остатки могут быть незамещенными или могут содержать до четырех заместителей;
циклоалкил(мет)акрилаты, такие как 3-винилциклогексил(мет)акрилат, борнил(мет)акрилат;
гидроксиалкил(мет)акрилаты, такие как 3-гидроксипропил(мет)акрилат, 3,4-дигидроксибутил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат;
гликольди(мет)акрилаты, такие как 1,4-бутандиолди(мет)акрилат, (мет)-акрилаты эфироспиртов, такие как тетрагидрофурфурил(мет)акрилат, винилоксиэтоксиэтил(мет)акрилат;
амиды и нитрилы (мет)акриловой кислоты, такие как N-(3-диметиламино-пропил)(мет)акриламид, N-(диэтилфосфоно)(мет)акриламид, 1-метакрило-иламидо-2-метил-2-пропанол;
серосодержащие метакрилаты, такие как этилсульфинилэтил(мет)акрилат, 4-тиоцианатобутил(мет)акрилат, этилсульфонилэтил(мет)акрилат, тиоцианатометил (мет)акрилат, метилсульфинилметил(мет)акрилат, бис((мет)-акрилоилоксиэтил)сульфид;
полифункциональные (мет)акрилаты, такие как триметилоилпропантри-(мет)акрилат, пентаэритриттетра(мет)акрилат и пентаэритриттри(мет)-акрилат.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанные смеси содержат по меньшей мере 40 мас. %, предпочтительно по меньшей мере 60 мас.% и особенно предпочтительно по меньшей мере 80 мас.% метилметакрилата в расчете на массу мономеров.
Наряду с указанными выше (мет)акрилатами подлежащие полимеризации составы могут содержать также другие ненасыщенные мономеры, способные сополимеризоваться с метил метакрилатом и указанными (мет)-акрилатами.
К ним относятся, в частности, 1-алкены, такие как гексен-1, гептен-1;
разветвленные алкены, например винилциклогексан, 3,3-диметил-1-пропен, 3-метил-1-диизобутилен, 4-метилпентен-1;
акрилонитрил;
сложные виниловые эфиры, такие как винилацетат;
стирол, замещенные стиролы с алкильным заместителем в боковой цепи, например, α-метилстирол и α-этилстирол, замещенные стиролы с алкильным заместителем в кольце, такие как винилтолуол и п-метилстирол, галогенированные стиролы, например, монохлорстиролы, дихлорстиролы, трибромстиролы и тетрабромстиролы;
гетероциклические виниловые соединения, такие как 2-винилпиридин, 3-винилпиридин, 2-метил-5-винилпиридин, 3-этил-4-винилпиридин, 2,3-диметил-5-винилпиридин, винилпиримидин, винилпиперидин, 9-винилкарбазол, 3-винилкарбазол, 4-винилкарбазол, 1-винилимидазол, 2-метил-1-винилимидазол, N-винилпирролидон, 2-винилпирролидон, N-винилпирролидин, 3-винилпирролидин, N-винилкапролактам, N-винилбутиролактам, винилоксолан, винилфуран, винилтиофен, винилтиолан, винилтиазолы и гидрированные винилтиазолы, винилоксазолы и гидрированные винилоксазолы;
простые виниловые и изопрениловые эфиры;
производные малеиновой кислоты, например малеиновый ангидрид, метилмалеиновый ангидрид, малеинимид, метилмалеинимид;
и диены, например дивинилбензол.
Указанные мономеры в общем случае используют в количестве от 0 до 60 мас.%, предпочтительно от 0 до 40 мас.% и особенно предпочтительно от 0 до 20 мас.% в расчете на массу мономеров, причем они могут использоваться в виде индивидуальных соединений или смесей.
Для инициирования полимеризации в общем случае используют известные радикальные инициаторы. К предпочтительно используемым инициаторам относятся, в частности, хорошо известные специалистам азоингибиторы, такие как азобисизобутиронитрил и 1,1-азобисцикпогексанкарбонитрил, а также пероксисоединения, такие как пероксид метилэтилкетона, пероксид ацетилацетона, дилаурилпероксид, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, пероксид кетона, пероксид метилизобутилкетона, пероксид циклогексанона, пероксид дибензоила, трет-бутилпероксибензоат, трет-бутил пероксиизопропилкарбонат, 2,5-бис-(2-этилгексаноилперокси)-2,5-диметилгексан, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, трет-бутилперокси-3,5,5-триметилгексаноат, пероксид дикумила, 1,1-бис-(трет-бутилперокси)циклогексан, 1,1-бис-(трет-бутилперокси)3,3,5-триметилциклогексан, гидропероксид кумила, трет-бутилгидропероксид, бис-(4-трет-бутилциклогексил)пероксидикарбонат, смеси двух или более указанных соединений друг с другом, а также смеси указанных соединений с неуказанными соединениями, которые также способны образовывать радикалы.
Указанные соединения часто используют в количестве от 0,01 до 3 мас.%, предпочтительно от 0,05 до 1 мас.% в расчете на массу мономеров.
Указанные полимеры могут использоваться по отдельности или в виде смеси. При этом могут использоваться также разные поликарбонаты, поли(мет)акрилаты или циклоолефиновые полимеры, которые различаются, например, молекулярной массой или составом мономеров.
Предлагаемые в изобретении опорные слои могут быть изготовлены, например, из формовочных масс на основе указанных выше полимеров. При этом в общем случае используют методы термопластичного формования, такие как экструзия или литье под давлением.
Средневесовая молекулярная масса Mw гомополимеров и/или сополимеров, используемых согласно изобретению в качестве формовочной массы для изготовления опорных слоев, может колебаться в широких пределах, причем молекулярную массу обычно выбирают в зависимости от цели применения и метода переработки формовочной массы. Однако в общем случае молекулярная масса составляет от 20000 до 1000000 г/моль, предпочтительно от 50000 до 500000 г/моль, особенно предпочтительно от 80000 до 300000 г/моль и не ограничена указанными пределами. Указанные значения молекулярной массы могут быть определены, например, методом гельпроникающей хроматографии.
Кроме того, опорные слои могут быть изготовлены методом полимеризации в литьевой камере. При этом, например, пригодные (мет)акрильные смеси вводят в форму и подвергают полимеризации. Подобные (мет)-акрильные смеси в общем случае содержат указанные выше (мет)-акрилаты, прежде всего метилметакрилат. Наряду с ними (мет)акрильные смеси могут содержать указанные выше сополимеры, а также используемые прежде всего для регулирования вязкости полимеры, в особенности поли(мет)акрилаты.
Средневесовая молекулярная масса Mw полимеров, получаемых методом полимеризации в литьевой камере, в общем случае превышает молекулярную массу используемых в составе формовочных масс полимеров. Благодаря этому получают ряд известных преимуществ. Средневесовая молекулярная масса Mw полимеров, получаемых методом полимеризации в литьевой камере, в общем случае находится в интервале от 500000 до 10000000 г/моль и не ограничена этими пределами.
Предпочтительные опорные слои, изготовленные методом полимеризации в литьевой камере, могут быть приобретены у фирмы Röhm GmbH & Со. KG.
Кроме того, используемые для изготовления опорных слоев формовочные массы, а также акриловые смолы могут содержать обычные добавки любого типа. К ним относятся, в частности, антистатики, антиоксиданты, смазки для облегчения извлечения формованных изделий, огнезащитные средства, «внутренние» смазки (лубриканты), красители, средства для улучшения текучести, наполнители, светостабилизаторы и органические фосфорные соединения, такие как фосфиты, фосфоринаны, фосфоланы или фосфонаты, пигменты, средства для повышения атмосферостойкости и пластификаторы. Однако количество подобных добавок ограничено целью применения соответствующего полимера. Так, например, добавки не должны причинять слишком сильного ущерба оптическим свойствам полимеров, прежде всего их прозрачности.
Особенно предпочтительные формовочные массы, содержащие поли(мет)акрилаты, являются коммерчески доступными продуктами, поставляемыми фирмой Cyros Inc. (США) под торговым наименованием Acrylite®. Предпочтительные формовочные массы, содержащие циклоолефиновые полимеры, могут быть поставлены фирмой Ticona под торговым наименованием ®Topas и фирмой Nippon Zeon под торговым наименованием ®Zeonex. Поликарбонатные формовочные массы могут быть приобретены, например, под торговым наименованием ®Makrolon у фирмы Bayer или ®Lexan у фирмы General Electric.
Опорный слой особенно предпочтительно содержит по меньшей мере 80 мас.%, прежде всего по меньшей мере 90 мас.% поли(мет)акрилатов, поликарбонатов и/или циклоолефиновых полимеров в расчете на общую массу опорного слоя. Опорный слой особенно предпочтительно состоит из полиметилметакрилата (ПММА), причем ПММА может содержать обычные добавки.
Показатель блеска R60° опорного слоя для угла 60° меньше или равен 70, предпочтительно меньше или равен 60, прежде всего меньше или равен 40, особенно предпочтительно меньше или равен 30 и еще более предпочтительно меньше или равен 15.
Низкий показатель блеска опорного слоя может быть обеспечен разными методами.
Если опорный слой изготавливают методом литья, то для обеспечение его низкого блеска может использоваться структурированная стеклянная пластина. Подобные стеклянные пластины могут быть получены путем травления. Получаемая травлением стеклянная пластина обладает низким показателем блеска, уменьшающимся по мере усиления травления пластины.
Если опорный слой изготавливают путем экструзии, то может использоваться обладающий структурированной поверхностью валок. Кроме того, между разравнивающим валком и экструдированным листом может быть помещена структурированная бумага. Чем сильнее структурирован валок или бумага, тем меньше показатель блеска полученной с их использованием поверхности опорного слоя.
Кроме того, для создания надлежащей поверхностной структуры гладкую поверхность полимерного листа можно ламинировать пленкой. В соответствии с этим опорный слой может обладать многослойной конструкцией.
Кроме того, опорный слой может содержать полимерные частицы, обладающие размером от 20 до 100 мкм, показатель преломления которых не отличается от показателя преломления полимера опорного слоя или лишь незначительно от него отличается. Чем выше содержание подобных полимерных частиц, тем меньше показатель блеска опорного слоя.
Кроме того, для уменьшения блеска на опорный слой, например, путем экструзии или ламинирования может быть нанесен относительно тонкий слой, содержащий относительно большое количество рассеивающих частиц.
Концентрация рассеивающих частиц в относительно тонком слое, предназначенном для уменьшения блеска опорного слоя, предпочтительно составляет от 0,5 до 20 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 10 мас.% и особенно предпочтительно от 0,5 до 6 мас.%, причем средний размер V50 используемых рассеивающих частиц предпочтительно меньше или равен 150 мкм, прежде всего меньше или равен 100 мкм, особенно предпочтительно меньше или равен 50 мкм и еще более предпочтительно меньше или равен 30 мкм. Толщина тонкого слоя, предназначенного для уменьшения блеска опорного слоя, может составлять прежде всего от 10 до 500 мкм, предпочтительно от 20 до 250 мкм и еще более предпочтительно от 50 до 150 мкм.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения предпочтительная средняя шероховатость RZ поверхности опорного слоя составляет предпочтительно от 2 до 45 мкм, прежде всего от 3 до 40 мкм, предпочтительно 5 до 35 мкм. Измеряют шероховатость поверхности опорного слоя с противоположной рассеивающему слою стороны.
Среднюю шероховатость RZ поверхности можно определить в соответствии со стандартом DIN 4768 при помощи измерительного прибора Talysurf 50 фирмы Taylor Hobson, причем показатель RZ соответствует средней высоте микронеровностей, которая является средним значением глубины микронеровностей для пяти отдельных чередующихся измерительных участков обладающей шероховатым профилем поверхности.
Половинное значение угла интенсивности рассеяния опорного слоя меньше или равно 6,5°, прежде всего меньше или равно 6°, предпочтительно меньше или равно 5° и особенно предпочтительно меньше или равно 3°. Этот показатель измеряют, отделив рассеивающий слой от светопропускающего экрана, причем измерению подлежит указанная выше поверхность опорного слоя, обладающая низким показателем блеска R60°.
Низкого рассеяния достигают, в частности, благодаря тому, что опорный слой не содержит рассеивающих сред или содержит их лишь в незначительном количестве, причем приведенные данные относятся к совокупному несущему слою, следовательно, часть опорного слоя, например, нанесенный на него путем ламинирования или соэкструзии тонкий слой, вполне может содержать относительно большое количество рассеивающих частиц.
Толщину опорного слоя можно варьировать в широком диапазоне в зависимости от требований, предъявляемых к стабильности светопропускающего экрана. Толщина опорного слоя в общем случае составляет от 0,5 до 100 мм, предпочтительно от 1 до 10 мм, особенно предпочтительно от 1,5 до 6 мм и еще более предпочтительно от 2 до 4 мм.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения светопропускание опорного слоя превышает 85%, предпочтительно превышает 88% и еще более предпочтительно превышает 90%. Этот показатель измеряют без рассеивающего слоя.
Показатель желтизны опорного слоя составляет менее 2, предпочтительно менее 1. Этот показатель измеряют без рассеивающего слоя.
Половинное значение угла интенсивности рассеяния рассеивающего слоя больше или равно 15°, прежде всего больше или равно 25°, причем рассеивание обеспечивают прежде всего содержащиеся в этом слое рассеивающие частицы.
В соответствии с этим рассеивающий слой предлагаемого в изобретении светопропускающего экрана предпочтительно содержит от 2 до 60 мас.%, прежде всего от 3 до 55 мас.% и особенно предпочтительно от 6 до 48 мас.% рассеивающих частиц, предпочтительно обладающих сферической формой, в расчете на массу рассеивающего слоя.
Определение «сферические» в соответствии с настоящим изобретением означает, что частицы обладают преимущественно шарообразной формой, причем специалисту понятно, что в зависимости от метода изготовления могут содержаться также частицы, обладающие иной формой, или форма частиц может отличаться от идеальной шарообразной конфигурации.
Таким образом, определение «сферические» означает, что отношение наибольшего размера частиц к их наименьшему размеру не превышает 4 и предпочтительно составляет не более 2, причем размер частиц определяют путем измерения длины соответствующего отрезка условной прямой, проходящей через центр тяжести частицы. Сферической формой обладают по меньшей мере 70%, особенно предпочтительно по меньшей мере 90% частиц от их общего количества.
Подобные рассеивающие частицы известны и являются коммерчески доступными продуктами, причем преломление света происходит на границе раздела фаз рассеивающих частиц и матричного полимера рассеивающего слоя.
В соответствии с этим рассеивающие частицы обладают показателем преломления no, измеренным при D-линии натриевого дублета (589 нм) и температуре 20°С, который отличается от показателя преломления nо матричного полимера рассеивающего слоя на величину, составляющую от 0,02 до 0,2.
Рассеивающие частицы могут обладать средним диаметром (средневзвешенным значением), составляющим, например, от 0,1 до 40 мкм, прежде всего от 5 до 30 мкм.
К рассеивающим частицам прежде всего относятся полимерные частицы, а также частицы, состоящие из неорганических материалов, например гидроксида алюминия, алюминиевокалиевого силиката (слюды), силиката алюминия (каолина), сульфата бария (BaSO4), карбоната кальция и силиката магния (талька). При этом особенно предпочтительными являются частицы из полимера.
С точки зрения используемых в соответствии с настоящим изобретением полимерных частиц отсутствуют особые ограничения. Так, например, тип полимера, из которого изготавливают подобные частицы, в значительной мере не играет критической роли.
Полимерные частицы предпочтительно обладают средним диаметром (средневзвешенным значением) от 5 до 35 мкм, предпочтительно от 8 до 25 мкм. В наиболее благоприятном случае средним диаметром, составляющим от 5 до 35 мкм, обладает 75% полимерных частиц.
Для определения размера частиц, а также распределения частиц по размерам может использоваться метод поглощения лазерного излучения. Соответствующие измерения могут быть выполнены на приборе Galai-CIS-1 фирмы L.O.Т. GmbH, причем методика определения размера частиц описана в прилагаемом к указанному прибору руководстве для пользователя.
С точки зрения используемых в соответствии с изобретением полимерных частиц отсутствуют особые ограничения. Так, например, тип полимера, из которого изготавливают подобные частицы, в значительной мере не играет критической роли, причем преломление света происходит на границе раздела фаз сферических полимерных частиц и матричного полимера.
Сферические полимерные частицы предпочтительно содержат сшитый полистирол, полисиликон и/или сшитые поли(мет)акрилаты.
Предпочтительно используемые в качестве рассеивающих сред полимерные частицы содержат силиконы. Подобные частицы получают, например, путем гидролиза и поликонденсации органотриалкоксисиланов и/или тетраалкоксисиланов формул
R1Si(OR2)3 и Si(OR2)4,
в которых R1 означает, например, замещенную или незамещенную алкильную, алкенильную или фенильную группу, а остаток R2 означает алкильную группу гидролизуемой алкоксигруппы, такую как метил, этил или бутил, или алкоксизамещенную углеводородную группу, такую как 2-метоксиэтил или 2-этоксиэтил. Примерами органотриалкоксисиланов являются метилтриметоксисилан, метилтриэтоксисилан, метил-н-пропоксисилан, метилтриизопропоксисилан и метил-трис-(2-метоксиэтокси)силан.
Указанные силановые соединения и способ изготовления сферических силиконовых частиц известны специалистам и описаны в описаниях европейского патента ЕР 1116741 и японских заявок на патент JP 63-077940 и JP 2000-186148.
Особенно предпочтительно используемыми в настоящем изобретении рассеивающими средами из силикона являются продукты фирмы GE Bayer под торговыми наименованиями TOSPEARL® 120 и TOSPEARL® 3120.
Предпочтительные полимерные частицы содержат:
b1) от 25 до 99,9 массовых частей мономеров, содержащих в качестве заместителей ароматические группы, такие как, например, стирол, α-метилстирол, замещенные в кольцо стиролы, фенил(мет)акрилат, бензил(мет)акрилат, 2-фенилэтил(мет)акрилат, 3-фенилпропил(мет)-акрилат или винилбензоат, а также
b2) от 0 до 60 массовых частей пригодного для сополимеризации с мономерами b1) эфира акриловой и/или метакриловой кислоты с 1-12 атомами углерода в алифатическом эфирном остатке, причем примерами подобных эфиров являются метил(мет)акрилат, этил(мет)-акрилат, н-пропил(мет)акрилат, изопропил(мет)акрилат, н-бутил(мет)-акрилат, изобутил(мет)акрилат, трет-бутил(мет)акрилат, циклогексил-(мет)акрилат, 3,3,5-триметилциклогексил(мет)акрилат, 2-этилгексил-(мет)акрилат, норборнил(мет)акрилат или изоборнил(мет)акрилат;
b3) от 0,1 до 15 массовых частей сшивающих сомономеров, содержащих по меньшей мере две группы с этиленовой ненасыщенностью и пригодных для радикальной сополимеризации с b1) и при необходимости с b2), таких как, например, дивинилбензол, гликольди(мет)акрилат, 1,4-бутандиолди(мет)акрилат, аллил(мет)акрилат, триаллилцианурат, диаллилфталат, диаллилсуццинат, пентаэритриттетра(мет)акрилат или триметилолпропантри(мет)акрилат, причем сумма сомономеров b1), b2) и b3) составляет 100 массовых частей.
Смеси, из которых получают полимерные частицы, особенно предпочтительно содержат по меньшей мере 80 мас.% стирола и по меньшей мере 0,5 мас.% дивинилбензола.
Получение сшитых полимерных частиц известно специалистам. Так, например, рассеивающие частицы могут быть получены путем эмульсионной полимеризации, например, в соответствии с европейской заявкой на патент ЕР-А 342283 или ЕР-А 269324, еще более предпочтительно путем полимеризации в органической фазе, например, в соответствии с немецкой заявкой на патент Р 4327464.1, причем благодаря использованию второго из указанных методов получают частицы, обладающие особенно узким распределением по размерам, иначе говоря частицы с особенно незначительным отклонением диаметра от соответствующего среднего значения.
Особенно предпочтительно используют полимерные частицы, термостабильность которых составляет по меньшей мере 200°С, прежде всего по меньшей мере 250°С, без ограничения указанными температурами. При этом термостабильность означает, что частицы в основном не подвержены обусловленной воздействием тепла деструкции. Деструкция, обусловленная воздействием тепла, приводит к нежелательному изменению цвета полимерного материала, то есть к его непригодности для использования.
Особенно предпочтительными являются частицы, поставляемые фирмой Sekisui, в частности, под торговыми наименованиями ®Techpolymer SBX-6, ®Techpolymer SBX-8 и ®Techpolymer SBX-12.
Согласно одному из других предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения сферические частицы обладают размером от 15 до 35 мкм. В соответствии с этим вариантом особенно предпочтительно, если по меньшей мере 60% сферических частиц обладают диаметром, составляющим по меньшей мере 15 мкм, и самое большее 30% рассеивающих сферических частиц обладают диаметром, превышающим 25 мкм. Согласно особому варианту самое большее 80% этих сферических частиц обладают размером от 15 до 25 мкм.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения частицы равномерно распределены в полимерной матрице без сколько-нибудь заметного агрегирования или ассоциации. Равномерность распределения частиц означает, что в пределах полимерной матрицы они обладают предпочтительно постоянной концентрацией.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения, не ограничивающему его объема, рассеивающий слой светопропускающих экранов содержит отличающиеся своими размерами частицы по меньшей мере двух типов (А) и (В). Частицы (А) в общем случае обладают средним диаметром (средневзвешенным значением), составляющим от 0,1 до 40 мкм, предпочтительно от 1 до 35 мкм, предпочтительно от 2 до 30 мкм, прежде всего от 3 до 25 мкм, особенно предпочтительно от 4 до 20 мкм и еще более предпочтительно от 5 до 15 мкм, и отличием показателя преломления от показателя преломления полимерной матрицы, составляющим от 0,02 до 0,2, причем частицы (В) в общем случае обладают средним диаметром (средневзвешенным значением), составляющим от 10 до 150 мкм, предпочтительно от 15 до 70 мкм и особенно предпочтительно от 30 до 50 мкм, и отличием показателя преломления от показателя преломления полимерной матрицы, составляющим от 0 до 0,2.
Предпочтительное массовое отношение рассеивающих частиц (А) к частицам (В) находится в интервале от 1:10 до 10:1, прежде всего от 1:5 до 5:1, особенно предпочтительно от 1:3 до 3:1 и еще более предпочтительно от 1:2 до 2:1.
Средний размер V50 рассеивающих частиц (А) отличается от среднего размера частиц (В) предпочтительно по меньшей мере на 5 мкм, прежде всего по меньшей мере на 10 мкм, причем частицы (В) обладают большим размером нежели рассеивающие частицы (А).
Для определения размера частиц, а также распределения частиц по размерам может использоваться метод поглощения лазерного излучения.
Соответствующие измерения могут быть выполнены на приборе Galay-CIS фирмы L.О.Т. GmbH, причем методика определения размера частиц, а также распределения частиц по размерам описана в прилагаемом к указанному прибору руководстве для пользователя. Средний размер частиц V50 получают из медианы средневесового значения, причем 50 мас.% частиц обладают размером, меньшим этого значения или равным ему, а 50 мас.% этих частиц обладают размером, превышающим его.
Светорассеивающий слой наряду со сферическими частицами содержит полимерную матрицу. Полимеры, используемые для изготовления матрицы рассеивающего слоя, в общем случае известны. К ним прежде всего относятся поликарбонаты, циклоолефиновые полимеры и поли(мет)-акрилаты, причем предпочтительными являются поли(мет)акрилаты. Эти полимеры были подробно рассмотрены выше.
Рассеивающий слой особенно предпочтительно содержит ПММА. Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения светорассеивающий ПММА-слой содержит по меньшей мере 30 мас.% ПММА в расчете на массу этого слоя.
ПММА в общем случае получают путем радикальной полимеризации содержащих метилметакрилат смесей. В общем случае подобные смеси содержат по меньшей мере 40 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 60 мас.% и особенно предпочтительно по меньшей мере 80 мас.% метилметакрилата в расчете на массу мономеров.
Кроме того, эти предназначенные для получения ПММА смеси могут содержать другие (мет)акрилаты, пригодные для сополимеризации с метилметакрилатом. Подобные мономеры были рассмотрены выше.
Кроме того, матрица светорассеивающего слоя может содержать другие, предназначенные для модифицирования свойств полимеры. К ним относятся, в частности, полиакрилонитрилы, полистиролы, простые полиэфиры, сложные полиэфиры, поликарбонаты и поливинилхлориды. Эти полимеры могут использоваться по отдельности или в виде смесей, причем речь может идти также о полимерных продуктах, являющихся производными указанных выше полимеров.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения матрица светорассеивающего слоя содержит по меньшей мере 70 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 80 мас.% и особенно предпочтительно по меньшей мере 90 мас.% ПММА в расчете на массу матрицы светорассеивающего слоя.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения показатель преломления поли(мет)акрилатов матрицы светорассеивающего слоя, измеренный при D-линии натриевого дублета (589 нм) и температуре 20°С, находится в интервале от 1,46 до 1,54.
Толщина светорассеивающего слоя в общем случае составляет от 0,05 до 4 мм, предпочтительно от 0,05 до 2 мм, предпочтительно от 0,1 до 1 мм, прежде всего от 0,2 до 0,8 мм и не ограничена указанными значениями.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения концентрация cP сферических частиц, толщина dS рассеивающего слоя, а также размер DP сферических частиц могут быть выбраны таким образом, чтобы отношение произведения концентрации cP сферических частиц и толщины dS рассеивающего слоя к размеру сферических частиц в кубе, cP·dS/DP 3, составляло от 0,001 до 0,015 мас.%·мм/мкм3, предпочтительно от 0,0025 до 0,009 мас.%·мм/мкм3.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения отношение средней шероховатости RZ поверхности ПММА-слоя в квадрате к размеру сферических частиц в кубе, RZ 2/DP 3, предпочтительно может составлять от 0,0002 до 0,1300 мкм-1, прежде всего от 0,0009 до 0,0900 мкм-1, предпочтительно от 0,00025 до 0,0600 мкм-1 и особенно предпочтительно от 0,0025 до 0,0600 мкм-1.
Согласно одному из особых вариантов предлагаемого в изобретении светопропускающего экрана отношение концентрации cP сферических частиц к толщине dS рассеивающего слоя, cP/dS, больше или равно 2,5 мас.%/мм, прежде всего больше или равно 4 мас.%/мм.
Показатель блеска R85° рассеивающего слоя предпочтительно меньше или равен 60, прежде всего меньше или равен 50.
Отношение толщины dS рассеивающего слоя к размеру DP сферических частиц, dS/DP, предпочтительно составляет от 1 до 500, прежде всего от 1 до 250, предпочтительно от 2,5 до 250, особенно предпочтительно от 2,5 до 150 и не ограничено указанными пределами.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения средняя шероховатость RZ поверхности рассеивающего слоя предпочтительно составляет от 5 до 50 мкм, прежде всего от 5 до 25 мкм, предпочтительно от 6 до 35 мкм, прежде всего от 15 до 50 мкм и особенно предпочтительно от 6 до 30 мкм.
В пределах указанных выше интервалов царапины на поверхности светорассеивающего слоя заметны в особенно незначительной степени. Чувствительность светопропускающих экранов к царапанью может быть определена в соответствии со стандартам DIN 53799 и DIN EN 438 путем визуальной оценки снабженной царапинами поверхности, причем царапину наносят алмазным резцом, варьируя силу его прижима к поверхности экрана.
Рассеивающий слой может быть изготовлен известным методом, причем предпочтительными являются методы термопластичного формования. Светорассеивающие слои после добавления частиц могут быть изготовлены из описанных выше формовочных масс традиционными методами термопластичного формования.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения для экструзии или изготовления содержащих сферические рассеивающие частицы гранулированных формовочных масс используют двухчервячный экструдер. При этом полимерные частицы в экструдере предпочтительно переводят в расплав. Благодаря такому техническому решению могут быть получены расплавы, из которых можно изготовить экраны, обладающие особенно высоким пропусканием.
При этом рассеивающий слой может быть изготовлен благодаря двухступенчатой технологии, согласно которой после осуществляемого в соответствии с изобретением компаундирования на оборудованном боковым питателем двухчервячном экструдере и последующего промежуточного гранулирования следует стадия экструзии пленки или листа на одночервячном экструдере. Полученный на двухчервячном экструдере гранулированный продукт может содержать особенно большие количества рассеивающих сферических частиц, что позволяет простым методом изготавливать светопропускающие экраны с различным содержанием рассеивающих сферических частиц путем смешивания подобного гранулированного материала с формовочными массами, не содержащими рассеивающих сферических частиц.
Кроме того, может использоваться также одноступенчатый технологический процесс, согласно которому смешивание сферических полимерных частиц с расплавом осуществляют, как описано выше, на двухчервячном экструдере, к которому при необходимости присоединен повышающее давление устройство (например, нагнетающий расплав насос), непосредственно соединенный с экструзионным мундштуком, предназначенным для формования плоского изделия. Благодаря подобному техническому решению неожиданно удается изготавливать светопропускающие экраны, которые обладают особенно незначительным показателем желтизны.
Кроме того, светопропускающие экраны можно изготавливать также методом литья под давлением, однако использование подобной технологии требует выбора надлежащих параметров, соответственно пресс-форм, чтобы обеспечить шероховатость поверхности, находящуюся в предлагаемом в изобретении диапазоне.
Смешивание матрицы с рассеивающими частицами предпочтительно осуществляют методом экструзии на двухчервячном экструдере, а для непосредственной экструзии листов может также использоваться одночервячный экструдер, причем соответствующая технология не ограничена этим вариантом.
На шероховатость RZ поверхности рассеивающего слоя можно оказывать воздействие путем варьирования различных параметров, которые зависят от технологии изготовления. К подобным параметрам относится, в частности, температура расплава в процессе экструзии, причем повышенная температура расплава обусловливает формирование шероховатой поверхности. Однако при этом необходимо учитывать, что температура расплава зависит от точного состава формовочной массы. Температура расплава в общем случае составляет от 150 до 300°С, предпочтительно от 200 до 290°С. Речь при этом идет о температуре расплава перед его выходом из мундштука экструдера.
Кроме того, на шероховатость поверхности листов может оказывать влияние зазор между валками используемого для их разравнивания каландра. Так, например, если каландр оснащен тремя валками с L-расположением, причем поступающая из мундштука экструдера формовочная масса направляется в зазор между первым и вторым валками и обвивает второй валок под углом от 60 до 180°, то разравнивание поверхности обеспечивается в зазоре между вторым и третьим валками. Если зазор между вторым и третьим валками регулируют в соответствии с толщиной листа, то находящиеся на поверхности листа рассеивающие частицы вдавливаются в полимерную матрицу, благодаря чему поверхность становится более ровной. В общем случае для обеспечения большей шероховатости поверхности соответствующий зазор задают несколько большим по сравнению с толщиной подлежащей изготовлению листа, причем зазор часто превышает толщину листа на величину, составляющую от 0,1 до 2 мм, предпочтительно от 0,1 до 1,5 мм, и эта величина не ограничена указанными пределами. Кроме того, шероховатость поверхности зависит от размера частиц, а также от толщины листа, причем соответствующие зависимости показаны на приведенных ниже примерах осуществления изобретения.
Рассеивающий слой может быть соединен с опорным слоем известными методами. К ним относится, например, приклеивание или ламинирование.
Кроме того, оба слоя могут быть получены путем соэкструзии, осуществляемой в виде единой технологической операции.
При использовании литьевого метода рассеивающий слой может выполнять функцию граничного слоя литьевой камеры, следовательно, опорный слой образуется в результате осуществляемой на поверхности рассеивающего слоя полимеризации.
Отношение толщины опорного слоя к толщине рассеивающего слоя предпочтительно находится в интервале от 1:2 до 100:1, прежде всего от 1:1 до 50:1 и предпочтительно от 3:1 до 10:1.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения в состав полимеров, предназначенных для изготовления опорного слоя и/или рассеивающего слоя, с целью повышения механической стабильности при необходимости может быть введен модификатор ударной вязкости. Подобные модификаторы ударной вязкости являются довольно известными продуктами: так, например, получение и структура формовочных масс на основе полиметакрилатов с модифицированной ударной вязкостью описаны, в частности, в европейских заявках на патент ЕР-А 0113924, ЕР-А 0522351, ЕР-А 0465049 и ЕР-А 0683028. Соответствующие модификаторы известны также и для других полимеров.
Предпочтительные ударопрочные формовочные массы, которые могут использоваться для изготовления матрицы, в общем случае содержат от 50 до 99 мас.%, прежде всего от 70 до 98 мас.% ПММА. Соответствующие ПММА были рассмотрены выше.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения ПММА, используемые для изготовления формовочных масс с модифицированной ударной вязкостью, получают путем радикальной полимеризации смесей, содержащих от 80 до 100 мас.%, предпочтительно от 90 до 98 мас.% метилметакрилата и при необходимости от 0 до 20 мас.%, предпочтительно от 2 до 10 мас.% других радикально полимеризующихся сомономеров, которые также были указаны выше. Особенно предпочтительными сомономерами являются, в частности, алкил(мет)-акрилаты с 1-4 атомами углерода в алкиле, прежде всего метилакрилат, этилакрилат или бутилметакрилат.
Средневесовая молекулярная масса Mw ПММА, которые могут использоваться для изготовления матрицы с модифицированной ударной вязкостью, предпочтительно составляет от 90000 до 200000 г/моль, прежде всего от 100000 до 150000 г/моль.
Предпочтительные ударопрочные формовочные массы, которые могут использоваться для изготовления матрицы, содержат от 0,5 до 55 мас.%, предпочтительно от 1 до 45 мас.%, особенно предпочтительно от 2 до 40 мас.%, прежде всего от 3 до 35 мас.% модификатора ударной вязкости, представляющего собой эластомерную фазу из частиц сшитого полимера.
Модификатор ударной вязкости может быть получен известным методом путем суспензионной или эмульсионной полимеризации.
Предпочтительные модификаторы ударной вязкости представляют собой частицы сшитого полимера, обладающие средним размером от 50 до 1000 нм, предпочтительно от 60 до 500 нм и особенно предпочтительно от 80 до 120 нм.
Подобные частицы могут быть получены, например, путем радикальной полимеризации смесей, как правило содержащих по меньшей мере 40 мас.%, предпочтительно от 50 до 70 мас.% метилметакрилата, от 20 до 80 мас.%, предпочтительно от 25 до 35 мас.% бутилакрилата, а также от 0,1 до 2 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 1 мас.% сшивающих мономеров, например, многофункционального (мет)акрилата, как, например, аллилметакрилат, и сомономеры, способные сополимеризоваться с указанными выше виниловыми соединениями.
К предпочтительным сомономерам относятся, в частности, алкил(мет)-акрилаты с 1-4 атомами углерода в алкиле, такие как этилакрилат или бутилметакрилат, предпочтительно метилакрилат, или другие полимеризующиеся по виниловым связям мономеры, как, например, стирол. Смеси, предназначенные для изготовления указанных выше частиц, предпочтительно могут содержать от 0 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 5 мас.% сомономеров.
Особенно предпочтительные модификаторы ударной вязкости являются полимерными частицами, обладающими двухслойной, особенно предпочтительно трехслойной структурой снабженного оболочкой ядра. Подобные структуры снабженного оболочкой ядра описаны, в частности, в европейских заявках на патент ЕР-А 0113924, ЕР-А 0522351, ЕР-А 0465049 и ЕР-А 0683028.
Особенно предпочтительные модификаторы ударной вязкости на основе акрилатного каучука обладают, в частности, следующей структурой:
| ядро: | полимер с содержанием метилметакрилата по меньшей мере 90 мас.% в расчете на массу ядра, |
| оболочка 1: | полимер с содержанием бутилакрилата по меньшей мере 80 мас.% в расчете на массу первой оболочки, |
| оболочка 2: | полимер с содержанием метилметакрилата по меньшей мере 90 мас.% в расчете на массу второй оболочки. |
Соответственно как ядро, так и оболочки наряду с указанными мономерами могут содержать и другие мономеры. Другие мономеры уже были рассмотрены выше, причем особенно предпочтительные сомономеры обладают сшивающим действием.
Предпочтительный модификатор ударной вязкости на основе акрилатного каучука может обладать, например, следующей структурой:
| ядро: | сополимер метилметакрилата (95,7 мас.%), этилакрилата (4 мас.%) и аллилметакрилата (0,3 мас.%), |
| оболочка 1: | сополимер бутилакрилата (81,2 мас.%), стирола (17,5 мас.%) и аллилметакрилата (1,3 мас.%), |
| оболочка 2: | сополимер метилметакрилата (96 мас.%) и этилакрилата (4 мас.%). |
Массовое соотношение между ядром и оболочкой (оболочками) модификаторов на основе акрилатного каучука может колебаться в широких пределах. Предпочтительное массовое отношение ядро/оболочка (в случае модификаторов с одной оболочкой) составляет от 20:80 до 80:20, предпочтительно от 30:70 до 70:30, соответственно массовое отношение ядро/оболочка 1/оболочка 2 (в случае модификаторов с двумя оболочками) составляет от 10:80:10 до 40:20:40, особенно предпочтительно от 20:60:20 до 30:40:30.
Размер частиц модификаторов, обладающих структурой снабженного оболочкой (оболочками) ядра, обычно находится в интервале от 50 до 1000 нм, предпочтительно от 100 до 500 нм и особенно предпочтительно от 150 до 450 нм и не ограничен указанными пределами.
Подобные модификаторы ударной вязкости являются коммерчески доступными продуктами, поставляемыми фирмой Mitsubishi под торговым наименованием METABLEN® IR 441. Кроме того, на рынке сбыта имеются также формовочные массы с модифицированной ударной вязкостью.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения светопропускающий экран обладает пропусканием, которое больше или равно 25%, прежде всего больше или равно 40% и особенно предпочтительно больше или равно 55%, причем подобными показателями прежде всего обладают экраны, изготовленные без использования повышающих контрастность красителей.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения формовочная масса или смола, предназначенная для изготовления опорного слоя и/или рассеивающего слоя, может быть окрашена. Подобное техническое решение неожиданно позволяет повысить контрастность проецируемых изображений. Для окрашивания пригодны прежде всего известные красители и/или сажа. Особенно предпочтительные красители являются коммерчески доступными продуктами. К ним относятся, в частности, ®Sandoplast Rot G и ®Sandoplast Gelb 2G, выпускаемые фирмой Clariant, а также ®Macrolex Grün 5В и ®Macrolex Violett 3R, выпускаемые фирмой Bayer. Концентрация указанных красителей зависит от цветового эффекта, которого намерены достичь, а также от толщины листа. Без ограничения указанными ниже интервалами концентрация каждого из красителей в общем случае составляет от 0 до 0,8 мас.%, предпочтительно от 0,000001 до 0,4 мас.% в расчете на общую массу окрашенной формовочной массы без рассеивающих сферических частиц. Сумма концентраций красителей предпочтительно составляет от 0 до 1 мас.%, предпочтительно от 0,0001 до 0,6 мас.% в расчете на общую массу окрашенной формовочной массы без рассеивающих сферических частиц. Потерю пропускания по меньшей мере частично можно компенсировать благодаря использованию более мощных проекторов.
Показатель желтизны светопропускающего экрана предпочтительно меньше или равен 12, прежде всего меньше или равен 10 и не ограничен указанными значениями.
Согласно одному из особых вариантов осуществления настоящего изобретения светопропускающий экран обладает рассеивающей способностью, большей или равной 0,15, прежде всего большей или равной 0,35, без ограничения этого показателя указанными значениями.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения поверхность предлагаемых ПММА-листов при отражении на рассеивающем стекле обладает матовым внешним видом. Блеск листов может быть охарактеризован с помощью рефлектометра в соответствии со стандартом DIN 67530. Показатель блеска листов для угла 85° предпочтительно составляет менее 50, особенно предпочтительно менее 40 и еще более предпочтительно менее 30.
Размер и форма предлагаемого в изобретении светопропускающего экрана ничем не ограничены. Однако в общем случае экран обладает прямоугольной плоской конфигурацией, поскольку именно такую форму обычно имеют проецируемые изображения.
Длина подобных светопропускающих экранов предпочтительно составляет от 25 до 10000 мм, предпочтительно от 50 до 3000 мм и особенно предпочтительно от 200 до 2000 мм. Ширина этих особых вариантов светопропускающих экранов в общем случае составляет от 25 до 10000 мм, предпочтительно от 50 до 3000 мм и особенно предпочтительно от 200 до 2000 мм. Для того чтобы получить особенно крупную поверхность проекции, можно скомбинировать несколько таких светопропускающих экранов.
Согласно одному из особых вариантов предлагаемый в изобретении светопропускающий экран обладает особенно высокой атмосферостойкостью, определяемой в соответствии со стандартом DIN EN 1804892, часть 2 (естественное старение или облучение в приборах с фильтрованным излучением ксеноновой дуговой лампы).
Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах и сравнительных примерах, не ограничивающих объема изобретения.
А) Методы измерения
Среднюю шероховатость RZ поверхности определяли в соответствии со стандартом DIN 4768 при помощи измерительного прибора Talysurt 50 фирмы Taylor Hobson.
Пропускание τD65/2° определяли в соответствии со стандартом DIN 5036 при помощи измерительного прибора Lambda 19 фирмы Perkin Elmer.
Показатель желтизны τD65/10° определяли в соответствии со стандартом DIN 6167 при помощи измерительного прибора Lambda 19 фирмы Perkin Elmer.
Показатель блеска R85° определяли для угла 85° в соответствии со стандартом DIN 67530 при помощи измерительного прибора Dr.Lange Labor-Reflektometer фирмы Dr.Lange.
Рассеивающую способность и половинное значение угла интенсивности рассеяния определяли в соответствии со стандартом DIN 5036, используя в качестве измерительного прибора гониометр GO-Т-1500 фирмы LMT.
Различные светопропускающие экраны подвергали дополнительной визуальной оценке, осуществляемой в соответствии с приведенными в Таблице 1 критериями.
Для визуальной оценки использовали проектор марки Epson ЕМР-713. На расстоянии от испытуемого изображения от 1 до 1,5 м выполняли его визуальную оценку под несколькими углами (0°, то есть перпендикулярно нормали проекции, и под углами 30° и 60°). Расстояние от проектора до проекционной поверхности составляло около 85 см при диагоналях изображений около 50 см.
Технические характеристики проектора Epson ЕМР 713
Проекционная система: цветоделительное зеркало и система линз; элементы изображения: 2359296 пикселей, (1024×768)·3; яркость: 1200 люмен согласно Американскому национальному институту стандартов; контрастность: 400:1; освещенность изображения: 85%; цветопередача: 24 бит для 16,7 млн. тонов; Н: 15-92 кГц, V: 50-85 Гц; лампа: 150 Ватт UHE, разрешение видеосигнала: 750 строк телевизионного изображения.
| Таблица 1 | |
| Критерий | Свойство |
| Активная область | Под активной областью подразумевается распределение света в виде светового конуса проекционной лампы. Следовательно, активная область является световым конусом, который в центре значительно ярче, чем к краям изображения. При сильно выраженной активной области визуально различима проекционная лампа. |
| Распределение яркости | Распределение яркости также обусловлено распределением света на используемой для формирования изображения поверхности и, следовательно, характеризуется тем, в какой мере изображение светится от центра к краям. |
| Резкость изображения | Под резкостью изображения подразумевается, насколько четко различимо испытуемое изображение. |
| Разрешение | Разрешение изображения показывает степень искажения тонких структур на оцениваемом экране. |
| «Спокойствие» изображения | Под «спокойствием» изображения подразумевается, как долго наблюдатель может воспринимать проецируемое изображение без перенапряжения зрения. |
В приведенных ниже таблицах оценка ++ означает очень хорошие свойства, оценка + хорошие свойства, оценка 0 удовлетворительные свойства, оценка - плохие свойства, оценка - очень плохие свойства и оценка - неудовлетворительные свойства.
В) Получение полимерных частиц
Полимерные частицы В1
Для получения сферических полимерных частиц использовали стабилизатор Пикеринга на основе гидроксида алюминия, который получали путем осаждения из сульфата алюминия и содового раствора непосредственно перед началом собственно полимеризации. Для этого сначала в 0,8 л дистиллированной воды растворяли 16 г Al2(SO4)3, 0,032 г комплексообразователя (трилона А) и 0,16 г эмульгатора K30 фирмы Bayer AG (натриевой соли парафинсульфоната с 15 атомами углерода). Затем к растворенному в воде сульфату алюминия при температуре около 40°С и перемешивании добавляли 1Н раствор карбоната натрия, причем показатель рН после добавления содового раствора находился в интервале от 5 до 5,5. Благодаря указанной последовательности операций обеспечивали коллоидное диспергирование стабилизатора в воде.
После осаждения стабилизатора водную фазу переводили в химический стакан. В стакан вводили 110 г метилметакрилата, 80 г бензилметакрилата и 10 г аллилметакрилата, а также 4 г пероксида дилаурила и 0,4 г трет-бутилперокси-2-этилгексаноата. Полученную смесь диспергировали в течение 15 минут, используя диспергирующее устройство Ultra-Turrax S50N-G45MF фирмы Janke und Kunkel, Штауфен, с частотой вращения 7000 об/мин.
Реакционную смесь непосредственно после диспергирования загружали в предварительно нагретый до соответствующей реакционной температуры (80°С) реактор и при температуре около 80°С (температуре полимеризации) в течение 45 минут (длительности полимеризации) и перемешивании (600 об/мин) осуществляли полимеризацию. Затем следовала постреакционная стадия, продолжавшаяся в течение 1 часа при температуре около 85°С. После охлаждения реакционной смеси до 45°С стабилизатор переводили в водорастворимый сульфат алюминия путем добавления 50%-ной серной кислоты. Для выделения сферических полимерных частиц полученную суспензию отфильтровывали на фильтровальной ткани и в течение 24 часов сушили в термошкафу при 50°С.
Распределение частиц по размерам исследовали методом поглощения лазерного излучения. Средний размер частиц V50 составлял 18,6 мкм. Частицы обладали сферической формой, причем не было замечено присутствия каких-либо волокон. Коагуляция частиц отсутствовала. Полученные указанным образом частицы в дальнейшем называли полимерными частицами В1.
Полимерные частицы В2
Для получения сферических полимерных частиц В2 использовали стабилизатор Пикеринга на основе гидроксида алюминия, который получали путем осаждения из сульфата алюминия и содового раствора (1Н раствора карбоната натрия) непосредственно перед началом собственно полимеризации. Для этого сначала 38 л деионизированной воды, 400 г сульфата алюминия и 8 г комплексообразователя (трилона А) при перемешивании лопастной мешалкой с частотой вращения 330 о./мин загружали в продуваемый азотом реактор из V4A емкостью 100 л, снабженный предотвращающими волнообразование перегородками, термопарой Ni-Cr-Ni и системой циркуляционного нагрева. После этого для осаждения гидроксида алюминия добавляли 1760 г содового раствора, а также 4 г эмульгатора K30 фирмы Bayer АС (натриевая соли парафинсульфоната с 15 атомами углерода) в качестве вспомогательного диспергирующего агента и 4 г поливоска 5000/6000 фирмы Höchst (полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 5000 до 6000), соответственно растворенных в 240 мл деионизированной воды. После выпадения гидроксида алюминия в осадок показатель рН составлял около 5,3, что позволяло обеспечить коллоидное распределение стабилизатора в воде.
Затем также при комнатной температуре добавляли смесь мономеров, состоящую из 6900 г метилметакрилата, 3000 г стирола, 100 г гликольдиметакрилата, 200 г дилауроилпероксида, 20 г трет-бутилпер-2-этилгексаноата и 50 г 2-этилгексилтиогликолята.
Далее следовала стадия нагревания до 80°С, причем при температуре внутри реактора 40°С его герметично закрывали и прекращали продувку азотом. В течение последующих 115 минут температуру повышали до 87°С, при этом давление внутри реактора возрастало, составляя от 0,70 до 0,92 бар. После достижения максимальной температуры реакционную смесь нагревали при 87-88°С и перемешивали при этой температуре около одного часа, причем частоту вращения мешалки снижали до 200 об/мин. После охлаждения реакционной смеси до температуры 46°С сбрасывали избыточное давление внутри реактора и добавляли 400 мл 50%-ной серной кислоты, в результате чего происходило превращение гидроксида алюминия в растворимый сульфат алюминия и обусловленное этим осаждение полученного суспензионной полимеризацией полимера. Для выделения сферических частиц полученную суспензию отфильтровывали на керамическом нутч-фильтре, промывали до нейтральной реакции и около 20 часов сушили в термошкафу при температуре 50°С.
Распределение частиц по размерам исследовали методом поглощения лазерного излучения. Средний размер частиц V50 составлял 40,5 мкм. Частицы обладали сферической формой, причем не было замечено присутствия каких-либо волокон. Коагуляция частиц отсутствовала. Полученные указанным образом частицы в дальнейшем называли полимерными частицами В2.
С) Изготовление рассеивающего слоя
Рассеивающий слой изготавливали путем экструзии. Для этого подвергали экструзии содержащую сферические рассеивающие частицы смесь, состоящую из 6 мас.% полимерных частиц В2, 6 мас.% полимерных частиц на основе стирола размером V50 около 8,4 мкм (продукт фирмы Sekisui, поставляемый под торговым наименованием ®Techpolymer SBX-8), а также 88 мас.% ПММА-формовочной массы фирмы Röhm GmbH & Со. KG (сополимер, состоящий из 97 мас.% метилметакрилата и 3 мас.% метилакрилата), получая экструдированный полимерный лист толщиной 0,5 мм. Использовали экструдер фирмы BREYER с червяком диаметром 60 мм. Температура расплава на выходе из мундштука в общем случае составляла 270°С. Каландр был отрегулирован таким образом, чтобы получить как можно более шероховатую поверхность листов. Шероховатость RZ поверхности составляла 15,0 мкм.
D) Изготовление опорных слоев 1-11
Используя разные методы, изготавливали различные опорные слои. Опорный слой 1 изготовлен путем экструзии приобретенной у фирмы Röhm GmbH & Со. KG ПММА-формовочной массы (сополимера, состоящего из 97 мас.% метилметакрилата и 3 мас.% метилакрилата). Толщина опорного слоя 1 составляла 3 мм. При этом использовали тиснящий валок.
Опорные слои 2-5 были изготовлены путем соэкструзии. При этом слой толщиной 2 мм из приобретенной у фирмы Röhm GmbH & Со. KG ПММА-формовочной массы (сополимера, состоящего из 97 мас.% метилметакрилата и 3 мас.% метилакрилата) соэкструдировали со слоем толщиной около 100 мкм, который наряду с приобретенной у фирмы Röhm GmbH & Со. KG ПММА-формовочной массы (сополимера, состоящего из 97 мас.% метилметакрилата и 3 мас.% метилакрилата) содержал различные количества полимерных частиц В1. Толщина опорных слоев составляла 2 мм. Варьируемые количества полимерных частиц В1 в соэкструдированном слое толщиной 100 мкм приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Опорный слой 2 | Опорный слой 3 | Опорный слой 4 | Опорный слой 5 | |
| Основной слой | ||||
| ПММА-матрица[мас.%] | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Толщина [мм] | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Соэкструдированный слой | ||||
| Толщина [мм] | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| ПММА-матрица [мас.%] | 97 | 94 | 88 | 76 |
| Полимерные частицы В1 [мас.%] | 3 | 6 | 12 | 24 |
Опорные слои 6-9 были изготовлены путем соэкструзии. При этом слой толщиной 2 мм из приобретенной у фирмы Röhm GmbH & Со. KG ПММА-формовочной массы (сополимера, состоящего из 97 мас.% метилметакрилата и 3 мас.% метилакрилата) соэкструдировали со слоем толщиной около 100 мкм, который наряду с приобретенной у фирмы Röhm GmbH & Со. KG ПММА-формовочной массы (сополимера, состоящего из 97 мас.% метилметакрилата и 3 мас.% метилакрилата) содержал различные количества полимерных частиц В2. Толщина опорных слоев составляла 2 мм. Варьируемые количества полимерных частиц В1 в соэкструдированном слое толщиной 100 мкм приведены в Таблице 3.
| Таблица 3 | ||||
| Опорный слой 6 | Опорный слой 7 | Опорный слой 8 | Опорный слой 9 | |
| Основной слой | ||||
| ПММА-матрица [мас.%] | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Толщина [мм] | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Соэкструдированный слой | ||||
| Толщина [мм] | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| ПММА-матрица [мас.%] | 97 | 94 | 88 | 76 |
| Полимерные частицы В2 [мас.%] | 3 | 6 | 12 | 24 |
Опорный слой 10 был изготовлен аналогично несущему слою 1, однако использовали обычный гладкий валок, то есть тиснение отсутствовало.
Опорные слои 11-14 были изготовлены аналогично опорным слоям 2 и 3, причем варьировали толщину этих слоев. Параметры опорных слоев 11-14 приведены в Таблице 4.
| Таблица 4 | ||||
| Опорный слой 11 | Опорный слой 12 | Опорный слой 13 | Опорный слой 14 | |
| Основной слой | ||||
| ПММА-матрица [мас.%] | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Толщина [мм] | 4 | 6 | 4 | 6 |
| Соэкструдированный слой | ||||
| Толщина [мм] | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| ПММА-матрица [мас.%] | 97 | 97 | 94 | 94 |
| Полимерные частицы В1 [мас.%] | 3 | 3 | 6 | 6 |
Опорные слои 15-18 были изготовлены аналогично опорным слоям 6 и 7, причем варьировали толщину этих слоев. Параметры опорных слоев 15-18 приведены в Таблице 5.
| Таблица 5 | ||||
| Опорный слой 15 | Опорный слой 16 | Опорный слой 17 | Опорный слой 18 | |
| Основной слой | ||||
| ПММА-матрица [мас.%] | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Толщина [мм] | 4 | 6 | 4 | 6 |
| Соэкструдированный слой | ||||
| Толщина [мм] | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| ПММА-матрица [мас.%] | 97 | 97 | 94 | 94 |
| Полимерные частицы В2 [мас.%] | 3 | 3 | 6 | 6 |
Свойства полученных опорных слоев приведены в Таблице 6, причем определяли шероховатость RZ и показатель блеска R60° для угла 60° соответствующих шероховатых поверхностей, снабженных тиснением или соэкструдированным слоем толщиной 100 мкм, содержащим полимерные частицы В1 или В2. Обратная поверхность опорных слоев была гладкой.
| Таблица 6 | |||||
| Опорный слой | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Светопропускание (
D65/2°) [%] |
90,73 | 90,93 | 91,12 | 91,75 | 91,55 |
| Показатель желтизны (
D65/10°) |
0,84 | 0,13 | -0,1 | -0,08 | 0,01 |
| Половинное значение угла интенсивности рассеяния [°] |
1,5 | 1,36 | 1,83 | 3,97 | 9,59 |
| Шероховатость RZ [мкм] | 3,89 | 3,62 | 5,37 | 8,61 | 18,65 |
| Показатель блеска R60° | 31,5 | 56,0 | 34,1 | 13,3 | 3,9 |
| Таблица 6 (продолжение) | |||||
| Опорный слой | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Светопропускание (
D65/2° [%] |
91,18 | 90,84 | 91,71 | 87,98 | 92,11 |
| Показатель желтизны (
D65/10°) |
0,36 | 0,37 | 0,07 | 0,02 | 0,28 |
| Половинное значение угла интенсивности рассеяния [°] |
1,23 | 1,4 | 3,37 | 6,96 | <0,5 |
| Шероховатость RZ [мкм] | 5,47 | 7,29 | 30,62 | 50,28 | 0,01 |
| Показатель блеска R60° | 56,5 | 28,6 | 7,6 | 2,3 | 86,4 |
Шероховатость RZ и показатель блеска опорных слоев 11 и 12 соответствовали этим параметрам для опорного слоя 2. Шероховатость RZ и показатель блеска опорных слоев 13 и 14 соответствовали этим параметрам для опорного слоя 3. Шероховатость RZ и показатель блеска опорных слоев 15 и 16 соответствовали этим параметрам для опорного слоя 6. Шероховатость RZ и показатель блеска опорных слоев 17 и 18 соответствовали этим параметрам для опорного слоя 7.
Примеры 1-15 и сравнительные примеры 1-3
Светопропускающие экраны изготавливали путем соединения рассеивающего слоя с различными опорными слоями 1-10.
В Таблице 7 приведены результаты измерений, выполненных с использованием указанных выше методов.
| Таблица 7 | |||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | |
| Опорный слой | 1 | 2 | 3 |
| Активная область | ++ | ++ | ++ |
| Распределение яркости | ++ | ++ | ++ |
| Резкость изображения | + | + | +/0 |
| Разрешение | Высокое очень высокое | Высокое очень высокое | Высокое |
| «Спокойствие» изображения | + | + | + |
| Зеркальное отображение (<0,5 м/>2 м) | Отсутствует/отсутствует | Слабое/отсутствует | Слабое/отсутствует |
| Таблица 7 (продолжение) | |||
| Пример 4 | Сравнительный пример 1 | Пример 5 | |
| Опорный слой | 4 | 5 | 6 |
| Активная область | ++ | ++ | ++ |
| Распределение яркости | ++ | ++ | ++ |
| Резкость изображения | 0 | - | + |
| Разрешение | Среднее | Очень низкое | Высокое очень высокое |
| «Спокойствие» изображения | + | + | + |
| Зеркальное отображение (<0,5 м/>2 м) | Отсутствует/отсутствует | Отсутствует/отсутствует | Слабое/отсутствует |
| Таблица 7 (продолжение) | |||
| Пример 6 | Пример 7 | Сравнительный пример 2 | |
| Опорный слой | 7 | 8 | 9 |
| Активная область | ++ | ++ | ++ |
| Распределение яркости | ++ | ++ | ++ |
| Резкость изображения | +/0 | 0 | - |
| Разрешение | Высокое | Среднее | Очень низкое |
| «Спокойствие» изображения | + | + | + |
| Зеркальное отображение (<0,5 м/>2 м) | Отсутствует/отсутствует | Отсутствует/отсутствует | Отсутствует/отсутствует |
| Таблица 7 (продолжение) | |||
| Сравнительный пример 3 | Пример 8 | Пример 9 | |
| Опорный слой | 10 | 11 | 12 |
| Активная область | ++ | ++ | ++ |
| Распределение яркости | ++ | ++ | ++ |
| Резкость изображения | + | +/0 | 0 |
| Разрешение | Высокое - очень высокое | Среднее | Среднее |
| «Спокойствие» изображения | + | + | + |
| Зеркальное отображение (<0,5 м/>2 м) | Имеется/имеется | Слабое/отсутствует | Слабое/отсутствует |
| Таблица 7 (продолжение) | |||
| Пример 10 | Пример 11 | Пример 12 | |
| Опорный слой | 13 | 14 | 15 |
| Активная область | ++ | ++ | ++ |
| Распределение яркости | ++ | ++ | ++ |
| Резкость изображения | 0 | 0/ | +/0 |
| Разрешение | Среднее | Среднее | Среднее |
| «Спокойствие» изображения | + | + | + |
| Зеркальное отображение (<0,5 м/>2 м) | Слабое/отсутствует | Слабое/отсутствует | Слабое/отсутствует |
| Таблица 7 (продолжение) | |||
| Пример 13 | Пример 14 | Пример 15 | |
| Опорный слой | 16 | 17 | 18 |
| Активная область | ++ | ++ | ++ |
| Распределение яркости | ++ | ++ | ++ |
| Резкость изображения | 0 | 0/ | - |
| Разрешение | Среднее | Среднее | Низкое |
| «Спокойствие» изображения | + | + | + |
| Зеркальное отображение (<0,5 м/>2 м) | Слабое/отсутствует | Слабое/отсутствует | Слабое/отсутствует |
Светопропускающие экраны для пространственного проецирования
Предлагаемый в изобретении светопропускающий экран можно использовать также для пространственного проецирования изображений или фильмов.
Согласно методу пространственного проецирования в качестве источника изображения накладывают две соответствующие проекции, которые в принципе передают одинаковое содержание, однако сняты с определенным смещением, которое соответствует, например, расстоянию между глазами. Нередко используют, например, принцип поляризационного метода. При помощи функционирующих с использованием поляризованного света проекторов свет от обоих снимков с разной ориентацией поляризации направляют на светопропускающий экран.
Наблюдатель рассматривает изображение через очки, снабженные отдельными поляризационными фильтрами, предназначенными соответственно для правого и левого глаз. Мозг наблюдателя перерабатывает два разных зрительных впечатления в пространственно воспринимаемое изображение.
Предлагаемые в изобретении светопропускающие экраны для пространственного проецирования в виде листов или пленок, включающих опорный и светопропускающий слои, предпочтительно могут быть выполнены из соэкструдированного ПММА-полимера, причем разность обусловленного оптическим двулучепреломлением хода в совокупности не превышает 25 нм, предпочтительно составляя не более 15 нм, особенно предпочтительно не более 5 нм.
При этом следует учитывать, что экструзионная технология всегда вызывает определенную ориентацию молекулярных цепей в направлении экструзии. Подобная ориентация макромолекул способствует двулучепреломлению, которое обусловливает частичную деполяризацию поляризованного света обеих проекций, что, очевидно, является нежелательным.
В связи с этим экструдированный ПММА-полимер для предназначенных для пространственного проецирования светопропускающих экранов после экструзии особенно предпочтительно подвергают дополнительной термической обработке. Термическая обработка способствует обратной усадке полимера, позволяя в значительной мере устранить ориентацию макромолекул. Результатом этого является сильное уменьшение первоначально имеющейся склонности материала к двойному лучепреломлению.
Дополнительную термическую обработку экструдированного ПММА-полимера в виде пленок или листов для светопропускающих экранов, предназначенных для пространственного проецирования, может быть осуществлена, например, при температуре от 110 до 190°С, предпочтительно от 120 до 160°С в течение промежутка времени от 5 минут до 24 часов, предпочтительно от 10 минут до 2 часов, в зависимости от состава материала и его толщины. Специалист может легко подобрать оптимальные условия подобной термообработки. Процесс обратной усадки, обусловленный воздействием температуры, может быть осуществлен для лежащего материала или предпочтительно для материала, находящегося в подвешенном состоянии.
Методы, пригодные для измерения разности обусловленного оптическим двулучепреломлением хода, известны специалистам. Разность хода может быть измерена, например, при помощи поляризационного микроскопа в сочетании с перекидным компенсационным мостиком Эринггауза.
1. Светопропускающий экран, содержащий по меньшей мере, один рассеивающий слой, содержащий рассеивающие частицы, и по меньшей мере, один опорный слой, отличающийся тем, что рассеивающий слой обладает половинным значением угла интенсивности рассеяния, большим или равным 15°, содержит рассеивающие частицы со средним диаметром от 0,1 до 150 мкм, причем первая фракция сферических рассеивающих частиц обладает средним диаметром от 0,1 до 40 мкм, а вторая фракция сферических рассеивающих частиц обладает средним диаметром от 10 до 150 мкм, и опорный слой обладает половинным значением угла интенсивности рассеяния, меньшим или равным 6,5° и показателем блеска R60°, меньшим или равным 70 и средней шероховатостью Rz поверхности от 3 до 40 мкм, при этом опорный слой не содержит рассеивающих частиц или содержит их в незначительном количестве.
2. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что рассеивающие частицы содержат полимер.
3. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что опорный слой обладает многослойной структурой.
4. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что блеск опорного слоя обеспечивают путем нанесения пленки.
5. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что опорный слой обладает половинным значением угла интенсивности рассеяния, меньшим или равным 3°.
6. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что толщина опорного слоя составляет от 1 до 10 мм.
7. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что толщина рассеивающего слоя составляет от 0,1 до 1 мм.
8. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что отношение толщины опорного слоя к толщине рассеивающего слоя находится в интервале от 1:1 до 50:1.
9. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что средняя шероховатость Rz поверхности рассеивающего слоя составляет от 4 до 50 мкм.
10. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что рассеивающий слой и/или опорный слой окрашен.
11. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что его пропускание составляет по меньшей мере 25%.
12. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что рассеивающий слой и опорный слой состоят из соэкструдированного полиметилметакрилатного полимера с обусловленной оптическим двулучепреломлением разностью хода, не превышающей 25 нм.
13. Светопропускающий экран по п.1, отличающийся тем, что формованное изделие обладает показателем желтизны D65/10° в соответствии со стандартом DIN 6167, меньшим или равным 12.
14. Светопропускающий экран п.1, отличающийся тем, что формованное изделие обладает атмосферостойкостью в соответствии со стандартом DIN 53 387, составляющей по меньшей мере 5000 ч.
15. Способ изготовления светопропускающего экрана по одному или нескольким пп.1-14, отличающийся тем, что формовочную массу, содержащую рассеивающие частицы, экструдируют, получая слой, который затем соединяют с опорным слоем.
16. Способ изготовления светопропускающего экрана по одному или нескольким пп.1-14, отличающийся тем, что соэкструдируют формовочную массу, содержащую рассеивающие частицы, и формовочную массу, не содержащую рассеивающих частиц или содержащую их в незначительном количестве.
17. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что для изготовления опорного слоя используют тиснящий валок.
18. Способ изготовления светопропускающего экрана по п.12, отличающийся тем, что полиметилметакрилатный полимер экструдируют, получая лист или пленку, и экструдированный лист или пленку нагревают от 5 мин до 24 ч при температуре от 110 до 190°С.
19. Применение светопропускающего экрана по п.12 для пространственного проецирования.
