CN100540583C - 包括聚脲的光学结构 - Google Patents

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Abstract

依照这项发明的各个方面，本发明包括聚脲的光学结构和片材及其形成方法。单组分和双组分的膜层能用来形成光学结构。光学结构可以包括由聚脲形成的微结构。片材可以至少包括立方体角棱镜、露面的立方体角棱镜、线性棱镜、双凸透镜、蛾目结构、透镜、菲涅尔透镜阵列，透镜和鱼眼镜头阵列之一。

Description

包括聚脲的光学结构
相关的专利申请
这份申请要求在此通过引证将其全部教导并入的2002年8月8日申请的美国临时专利申请第60/402,484号的利益。
本发明的现有技术
聚脲材料因为在极端的应用中使用所以是工业界已知的。聚脲除了异常的物理性质(例如，硬度、柔韧性和撕裂强度)之外还有诸如快速固化、令人满意的风化、符合需要的化学性质和耐磨性之类的性质。聚脲材料有至少两种组分：含异氰酸酯的材料和含胺树脂的共同反应物。当材料被混合在一起的时候，异氰酸酯和胺树脂反应形成脲键。
本发明的概述
直到现在，尚且不知片状聚脲薄膜和光学结构已被研制。此外，尚且不知诸如立方体角棱镜之类的光学微结构已用聚脲材料制成。
依照本发明的各个方面推荐一些包括聚脲的光学结构和片材及其形成方法。单组分和双组分的膜层可以用来形成多层的光学结构。光学片材可以包括用聚脲形成的微结构。片材能至少包括立方体角棱镜、露面的立方体角棱镜、线性的棱镜、透镜状的透镜、蛾目结构、透镜、菲涅尔透镜阵列、透镜和鱼眼镜头阵列之一。
附图简要说明
本发明的上述和其它目的、特征和利益从下面关于在用同样的参考字符在不同的视图中处处表示相同的部份的附图中举例说明的本发明的各种不同的实施方案的更具体的描述将变得显而易见。这些图画不必依比例绘制，而是把重点放在举例说明本发明的原理上。除非另有说明，所有的份数和百分比都是按重量百分比计算的。
图1是依照本发明的一个方面形成聚脲片材的一个实施方案的透视图。
图2是依照在图1举例说明的实施方案固化的聚脲片材正在从下面的基材移开的透视图。
图3是依照本发明的另一方面形成聚脲片材的另一个实施方案的示意图。
图4是依照本发明的追加方面形成聚脲片材的又一个实施方案的示意图。
图5是依照本发明的另一方面形成聚脲片材的又一个实施方案的示意图。
图6是依照本发明的另一方面形成聚脲片材的追加实施方案的示意图。
图7是依照本发明的另一方面形成把微结构包括在其中的聚脲片材的实施方案的示意图。
图8是举例说明可仿效的聚脲片材的拉伸强度的曲线图。
图9是依照本发明的一些方面提供的聚脲光学结构的侧视图。
图10是图9的聚脲光学结构的侧视图，其中底层已被除去而且微结构层已经在该结构上形成。
图11是依照本发明的其它方面提供的聚脲光学结构的侧视图。
图12是图11的聚脲光学结构的侧视图，其中底层已被除去而且微结构层已在该结构上形成。
图13是依照本发明的追加方面提供的聚脲光学结构的侧视图。
图14是图13的聚脲光学结构的侧视图，其中底层已被除去而且微结构层已在该结构上形成。
本发明的详细描述
关于本发明的各种不同的实施方案的描述如下。
图1和2举例说明形成聚脲薄膜或片材10的一个实施方案。如同在此使用的那样，术语“片材”和“薄膜”可以交替使用。通常，术语“片材”可以被定义为又宽又薄的材料，而术语“薄膜”可以被定义为薄薄的有柔性的透明的片材。在一些实施方案中，聚脲片材和聚脲薄膜两者都足够柔软，本身就能够卷起来。如图1所示，聚脲12被浇铸在载体片材或基材14上，后者是这样选定的，以致聚脲不粘到它上面。载体片材或基材14是为了在将来的制造步骤中把某些光学性质赋予适当的薄膜表面而且能对某种结构附着到聚合物薄膜上有用而选定的。在特定的实施方案中，基材14可以包括聚烯烃、聚酯、聚对笨二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯或其它适当的材料。
因此，在图1展示的实施方案中，聚脲12被加到基材14上，而实质上有直边的适当的器件(例如，板或金属丝缠绕棒16)被用来把聚脲弄平。聚脲片10被允许固化，然后将由此产生的片材与载体基材14剥离，如图2所示。这样的片材可以有范围介于大约2.5和500微米之间的厚度。
在图3的实施方案中，聚脲12被喷洒或放在基材14上，例如借助喷枪18，而且在被卷到导出滚筒20上之前允许聚脲至少部份地固化。在特定的实施方案中，允许聚脲慢慢地固化，例如，五到十分钟，而且聚脲是自己流平的，以形成聚脲片10。在特定的实施方案中，基材14在两个面上有预期的表面性质，以致分层薄膜的缠绕滚筒把正确的表面性质赋予聚脲片材的两个面。
在图4所示的实施方案中，聚脲12沉积到载体片材或基材14之上，例如，借助喷枪18，而且在压送辊22处把第二载体片材或基材15铺到聚脲的顶面上。过量的聚脲材料被聚集在盘子24中。夹在基材14、15之间的聚脲材料被导出滚筒20卷起。片材10的厚度可以受聚脲沉积在基材14上之后的老化时间和压送辊22加在载体基材14、15上的压强控制。在一个实施方案中，片材可以有范围在大约2.5和500微米之间的厚度。
图5举例说明形成聚脲片材10的实施方案，其中异氰酸酯预聚物26被分发到片材或基材14的不连续部分之上，而胺树脂28被分发到基材14的不连续部分之上，以致它们被允许至少部份地扩散或混合到对方之中以形成聚脲片材10。例如，两种材料可以作为彼此相邻的细折线分发。荧光着色剂、染料、颜料或其它适当的着色剂30也可以被分发到基材14之上并且被允许扩散到异氰酸酯预聚物26和胺树脂28之中。第二片材或基材15可以在压送辊22处加上去，以使聚脲片材夹在基材14和15之间。夹心片材可以被导出滚筒20进一步卷起。
在其它的实施方案中，可以通过静态混合器供应材料来完成用来形成聚脲片材的原料(例如，异氰酸酯预聚物、胺树脂和染料、颜料或着色剂)的混合和往基材上供应。这种方法的优点是聚脲混合物中的空气气泡被减到最少，优选被消除。在本文中的任何实施方案中，至少基材14和15之一能被预热或振动或两者，以促使材料更好地混合。
图6举例说明依照本发明一些方面形成聚脲片材的又一个实施方案。异氰酸酯预聚物32的膜层是在基材14上提供的，而胺树脂34的膜层是在基材15上提供的。异氰酸酯预聚物32被压送辊22压到胺树脂34上形成能用导出滚筒20卷起的聚脲片材10。至少基材14和15之一能被预热以促使异氰酸酯预聚物和胺树脂之间更好地混合。
图7举例说明形成在片材或基材14上提供聚脲材料12的聚脲片材10的另一个实施方案。聚脲材料12被滚筒36压到基材14上，而且该片材能被导出滚筒20拉紧。滚筒36的表面可以是平滑的，以便提供实质上平坦的聚脲片材10，或在其它的实施方案中，滚筒的外表面可以包括微结构化表面以便在聚脲片材10中形成微结构。例如，滚筒36的外表面是为了在聚脲片材中至少形成立方体角棱镜、露面的立方体角棱镜、线性棱镜、凹凸透镜、圆柱形透镜、蛾目结构、菲涅尔透镜、菲涅尔透镜阵列、小透镜、表面凹凸不平的漫射屏、绕射结构、其中光散射结构和鱼眼镜头阵列之一构成的。此外，聚脲片材10的另一面也可以有能在特定的实施方案中用与滚筒36类似的另一个滚筒形成的微结构表面。然后，片材可以被切成两面都有微结构表面的颗粒、碎屑或薄片。只有一面有微结构表面的片材10也可以被切成颗粒、碎屑或薄片。
在其它的实施方案中，聚脲材料能用来形成光学片材。光学片材的一部分或全部可以是用聚脲形成的。例如，光学片材可以是整块包括用聚脲形成的微结构的。整块的、双面的露面棱镜片材能用聚脲形成。该片材可以被切成颗粒、碎屑或薄片，或切成小块。微结构能至少包括立方体角棱镜、露面的立方体角棱镜、线性棱镜、凹凸透镜、圆柱形透镜、蛾目结构、菲涅尔透镜、菲涅尔透镜阵列、小透镜、表面凹凸不平的漫射屏、绕射结构、光散射结构和鱼眼镜头阵列之一。
在任何实施方案中，靠紫外线固化的热固性材料都能用来形成任何片材、薄膜、基材或微结构。在其它的实施方案中，微结构可以是用模塑成形的热塑性塑料形成的。微结构可以是用在诸如在此通过引证把其全部教导并入的于1972年9月5日授权给Rowland的美国专利第3,689,346号之类的文献中揭示的镀镍模子形成的。
立方体角回射器或棱镜回射器是在1973年1月23日授权给Stamm的美国专利第3,712,706号、1972年8月14日授权给Rowland的美国专利第3,684,348号和1972年9月5日授权给Rowland的美国专利第3,689,346号中描述的。线性棱镜是在1974年11月5日授权给Brown的美国专利第3,846,012号和1981年4月7日授权给Whitehead的美国专利第4,260,220号中教导的。蛾目结构是在1977年3月22日授权给Clapham等人的美国专利第4,013,465号中揭示的。露面的回射片材是在2000年1月20日申请的美国专利申请第09/488,129号中揭示的。如同在此陈述的那样，微结构片材可以被切割成或制成碎屑、薄片或元件。例如，菲涅尔透镜和透镜阵列是在1998年11月24日授权给Shimizu等人的美国专利第5,840,352号中揭示的。例如，小透镜是在1994年4月5日授权给Hoopman等人的美国专利第5,300,263号中揭示的。表面凹凸不平的漫射屏是在2000年10月10日授权给Jannson等人的美国专利第6,130,730号中揭示的。绕射和光散射结构是在2001年12月4日授权给Goldenberg等人的美国专利第6,327,083号和2001年8月7日授权给Stork的美国专利第6,271,967号中揭示的。例如，鱼眼镜头阵列是在1998年11月17日授权给Nishitani等人的美国专利第5,836,674号中揭示的。前面确定的每份专利文件的全部教导都通过引证被并入本文。
聚脲微结构能在诸如固化的聚脲薄膜10或其它用适当的材料(例如，聚碳酸酯)形成的片材之类的薄膜或片材上形成或浇铸到这样的薄膜或片材上。聚脲材料也能用来形成包括在通过引证在此把其全部教导并入的2002年5月15日申请的美国临时专利申请第60/380,990号中揭示的粘合剂的光学结构。更明确地说，双面回射的碎屑、薄片或元件可以被分散在粘合剂中。
在其它的实施方案中，光学片材或光学结构的一部分或全部可以用发荧光的、染色的或带色彩的材料制成以增加结构的可见度。能用的荧光着色剂是在通过引证在此把其全部教导并入的于2001年11月27日授权给Phillips的美国专利第6,323,266号中揭示的。更具体地说，荧光着色剂可以包括基于三环二苯并吡喃的荧光染料。另外，荧光染料可以包括选自荧光素、若丹明、曙红、焰红染料、荧光素钠、琥珀精(succineins)、糖精(sacchareins)、红色碱性染料和对甲氨基酚的染料。荧光着色剂可以二者择一地包括选自蒽醌、吡喃(pyranines)、苯并吡喃、噻吨和二奈嵌苯酰亚胺的染料。可仿效的染料可以从Keystone AnalineCorporationTM购买，产品名称为Orange 63TM。另一种可仿效的染料可以从BASF Chemical CorporationTM购买，产品名称为F300RedTM。
在其它的实施方案中，在聚脲中可以进一步包括多元醇以改善由此形成的结构的柔韧性。在特定的实施方案中，多元醇可以包括直链聚醚多元醇、或支链聚醚多元醇、或两者。在特定的实施方案中，直链聚醚多元醇可以有范围在大约107和117之间的羟基数，而且可以从Bayer CorporationTM购买，产品名称为BAYCOLL ND 1110TM。支链聚醚多元醇可以有范围在大约25和400之间的羟基数，而且能从Bayer CorporationTM购买，产品名称为BAYCOLL NT1380。依照本发明的一些方面可以使用聚氨酯工业已知的其它适当的多元醇。
在一些实施方案中，聚脲可以有胺值在大约100和300之间而平均当量大约为279的胺官能团树脂。可仿效的胺官能团树脂可以从Bayer CorporationTM购买，产品名称为DESMOPHEN NH1420TM。依照本发明的一些实施方案，其它反应性实质上低于伯胺的低粘度的仲胺(例如，聚天冬氨酸酯)是适当的。
在其它的实施方案中，用来制造聚脲的异氰酸酯可以包括脂肪族多异氰酸酯。在特定的实施方案中，异氰酸酯是基于六次甲基二异氰酸酯(HDI)的低粘度的脂肪族的多异氰酸酯树脂。在特定的实施方案中，异氰酸酯包括介于大约1.48和2.88％之间的NCO基。可仿效的脂肪族多异氰酸酯可以从Bayer CorporationTM购买，产品名为DESMODUR N3400TM。诸如异佛尔酮二异氰酸酯或己烷二异氰酸酯之类其它的异氰酸酯依照本发明的一些方面也能作为代用品。
在其它的实施方案中，异氰酸酯是有基于六次甲基二异氰酸酯(HDI)的低粘度的无溶剂的多官能团的脂肪族多异氰酸酯树脂的脂肪族多异氰酸酯。在特定的实施方案中，异氰酸酯包括介于大约22.5％和23.5％之间NCO基团。可仿效的异氰酸酯类脂肪族多异氰酸酯能从Bayer CorporationTM购买，产品名为DESMODUR N3600TM。
在进一步的实施方案中，抗光剂能在聚脲中提供。可仿效的抗光剂能按照商标名TINUVIN 123从Ciba Speciality Chemicals购买。
用来形成非常柔韧的聚脲的方法也是在此提供的。第一预混物是这样制备的，即，将三官能团的多元醇与双官能团的异氰酸酯混合以便把实质上所有的羟基封端。第二预混物是这样制备的，即，将多官能团的异氰酸酯与双官能团的多元醇混合并且在双官能团的异氰酸酯中进一步混合以便用双官能团的多元醇将多官能团的异氰酸酯封端。然后，用过量的双官能团的异氰酸酯将混合料封端，以使实质上所有的羟基基团转化成异氰酸酯。然后，第一预混物和第二预混物被混合在一起，获得实质上均匀的预聚物混合料。然后，实质上均匀的预聚物混合料与胺-树脂混合形成能用来形成全部或一些光学结构的聚脲。
在其它的实施方案中，单组分聚脲能用来形成光学结构。用单组分聚脲形成的片材或薄膜的优点是它是坚韧的和持久耐用的。另一个优点是单组分聚脲不粘附某些膜层，例如PET薄膜。单组分聚脲的例子可从Engineered Polymers，Inc.，购买，例如，有产品代码1KSP和1K800。在一些实施方案中，可能难以形成单组分聚脲层(例如，厚度超过大约25微米(1密尔)的)。人们相信，薄膜在表面上形成之后，水和溶剂不能从下面蒸发出来，这能引起不完全的聚合。在一个实施方案中，较厚的单组分聚脲片材能通过涂多层单组分分散体的薄涂层形成。
用双组分聚脲(例如，异氰酸酯和树脂掺混物)形成的片材已知是柔韧的。然而，这种片材可能难以与某些膜层或薄膜(例如，PET薄膜)剥离。在其它的实施方案中，多层的或组合的聚脲光学结构能用单组分和双组分的聚脲层形成，为的是使单组分膜层和双组分膜层的优点最大限度地发挥出来。例如，能够形成外部边缘坚韧而且不粘附某些膜层的比较柔韧的聚脲片材。
图9和10举例说明用单组分和双组分的聚脲层形成聚脲光学结构的实施方案。单组分聚脲层36能在膜层38(例如，PET薄膜)上形成。双组分聚脲弹性体层40(例如，通过将异氰酸酯成分和树脂掺混物混合制备的脂肪族聚脲弹性体)能在单组分聚脲36上形成。另一种单组分膜层36能在双组分聚脲40上提供，而诸如PET薄膜之类的膜层38能在膜层36上提供，从而提供图9所示的多层聚脲结构。
如图10所示，膜层38之一能被除去，而诸如立方体角棱镜阵列之类的微结构膜层42能在膜层36上形成。聚脲光学结构能通过把诸如热敏胶之类的粘合剂涂到在微结构层42上形成的金属化涂层上附着到衣服上。如果需要，剩余的膜层38能被除去。
图11和12举例说明也是用单组分和双组分的聚脲层形成的聚脲光学结构的另一个实施方案。单组分聚脲层36可以是在膜层38(例如，PET薄膜)上形成的。双组分聚脲弹性体层40(例如，通过将异氰酸酯成分和树脂掺混物混合制备的脂肪族聚脲弹性体)能在单组分聚脲36上形成。诸如PET薄膜之类的膜层38能在膜层40上提供。在其它的实施方案中，双组分聚脲层40能直接在膜层38上提供，从而消除对单组分聚脲层36的需要。在进一步的实施方案中，单组分聚脲层能在顶部的膜层38上形成。
如图12所示，底部的膜层38可以被除去，而且诸如立方体角棱镜阵列之类的微结构膜层42能在膜层36上形成。在其它的实施方案中，单组分聚脲层36不出现，而微结构膜层42是直接在双组分聚脲层40上形成的。聚脲光学结构能通过把热敏胶之类的粘合剂涂到在微结构膜层42上形成的金属化涂层上附着到衣服上。
图13和14仍然举例说明能用单组分和双组分的聚脲层形成的聚脲光学结构的另一个实施方案。单组分聚脲层36能在膜层38(例如，PET薄膜)上形成。另一个单组分膜层36能在另一个膜层38(例如，PET薄膜)上形成。如图13所示，非必选的双组分聚脲弹性体层40(例如，通过将异氰酸酯成分和树脂掺混物混合制备的脂肪族聚脲弹性体)能用来把膜层38层压到膜层36上。
如图14所示，底部的膜层38能被除去，而诸如立方体角棱镜阵列之类的微结构层42能在膜层36上形成。聚脲光学结构能通过把热敏胶之类的粘合剂涂到在微结构层42上形成金属化涂层上附着到衣服上。
在其它的实施方案中，提供包括回射元件(例如，玻璃珠)的回射器。用来形成有回射玻璃珠的聚脲薄膜的程序包括把聚酯薄膜(例如，5密尔(0.127毫米)的MELINEX 617薄膜)固定到实验台顶面上。可以用油漆刷涂上薄薄的一层单组分聚脲涂料(例如，1KSP)，形成第一个膜层。用热吹风器将该膜层干燥大约五分钟。与第一个膜层完全一致的第二个膜层被涂在第一个膜层上。第二个膜层被允许风干大约十二分钟。玻璃珠(例如，WGB 254型，折射指数2.25±0.3，Asahi Techno Glass Corp.)被散布在第二个聚脲膜层上。有回射玻璃珠的聚脲薄膜被允许在搬运之前再干燥三十分钟。任何过量的玻璃珠都可以从该结构上震和刷下来。
实施例1
聚脲薄膜的柔韧性可以通过把柔韧的多元醇加到预聚物中得到改善。
撕裂强度可以通过分别将多官能团的活性材料封端得到改善。这种方法阻止两种多官能团的活性材料DESMODUR N3600和BAYCOLL NT1380之间的交联，而不是在异氰酸酯和多元醇之间形成随机网络。
预聚物的两种预混物是分开制备的，而且锡催化剂被用来加速反应。在第一预混物中，三官能团的多元醇(BAYCOLL NT1380)与过量的双官能团的DESMODUR N3400混合以便将所有的羟基都封端，形成有柔韧的多元醇主链的异氰酸酯预聚物。在第二预混物中，多官能团的DESMODUR N3600是用双官能团的多元醇BAYCOLL ND1110封端的。然后，用过量的双官能团的DESMODUR N3400将混合料封端，以使所有的羟基基团都转化成异氰酸酯。两种预混物在室温下静置过夜，然后在65℃下烘焙两小时。两种预混物被混合在一起，获得均匀的预聚物混合料。预聚物混合料与DESMOPHEN NH1420混合一分钟。然后，混合料先真空脱气，然后老化大约五到八分钟。聚脲薄膜是通过把聚脲沉积在DuPont Mylar J-薄膜上并且用压送辊在大约350kPa(50psi)下在聚脲上面的PET薄膜上碾压。
大约一小时之后，试样被测试而且是不粘手的。试样静置过夜为的是更完全地固化。试样很容易与PET薄膜和DuPont MylarJ-薄膜剥离。由此产生的聚脲薄膜非常软(像乙烯一样)而且有良好的弹性。图8是举例说明聚脲片材在撕裂之前在大约178N(40磅)的负荷下实现166％的伸长的拉伸强度的曲线图。
实施例2
实施例1的树脂混合料被注入75微米高的立方体角棱镜模子，而且过量的空气在真空下被除去。聚乙烯遮盖物放在树脂上，并且在滚筒之间压榨该夹层结构以形成平滑的表面。十二小时之后将聚乙烯遮盖物除去，而且将固化的聚合物从模子中拉出。由此产生的微结构化立方体角阵列在0.2°入射角/5°观察角下呈现大约509cd/m2的回射亮度。
实施例3
聚脲薄膜是用商品VersaFlex：“Aliphatic Clear Coat”制成的。
脂肪族聚脲被老化3-18分钟。然后，试样降落在PET薄膜、有粘接层的PE、MELINEX和Mylar J-薄膜(来自E.I.Dupont deNemours and Company)上以形成厚度范围从大约20.32到83.82微米(0.8到3.3密尔)的聚脲薄膜。这些聚脲薄膜是作为浇铸立方体角棱镜的基础薄膜使用的。由这些试样产生的微结构化立方体角阵列呈现如下面的表I举例说明的回射亮度。
表I
Figure C0382128600171
实施例4
从Visuron Technologies，Inc.购买的产品代码为#6062的可靠潮气固化的聚脲树脂被涂在有脱模涂层的镍制立方体角模子上。混合料被允许固化12小时，然后从模子上移走。由于收缩，表面有“起皱的”外表。然而，由此产生的立方体角结构呈现明亮的回射，从而表明它是成形完好的结构。
实施例5
90克可凭借潮气固化的聚脲树脂#6062(从VisuronTechnologies，Inc.购买的)与10克镀铝的立方体角碎屑混合。混合料被浇铸到平滑的丙烯酸片材上并且允许固化24小时。由此产生的包含回射元件的柔韧的透明的聚脲薄膜从丙烯酸片材上剥离下来，而且在光线照射它的时候呈现明亮的回射。
实施例6
与实施例5类似的混合料是用15％的金属化的立方体角碎屑制作的并且被浇铸在玻璃、铝和混凝土上。试样被允许固化6小时，由此产生的有涂层的物体在光线照射它们的时候回射光线。
实施例7
为了保证完全固化，作为JEFFAMINES和DESMODUR N3400的三分之二组合物浇铸的聚脲薄膜被加热到150℃。由此产生的薄膜被放到在Carver挤压机中大约175℃的有脱模涂层的镍制立方体角模子上。材料被增压到55.1MPa(8,000psi)保持3.5分钟，然后冷却。聚脲薄膜从模子上移走，当光线照射它的时候，呈现明亮的回射。
实施例8
用水分散体(一种可以从Engineered Polymers，Inc.购买的产品代号为1KSP的单组分聚脲)浇铸的聚脲薄膜被放到有脱模涂层的镍制立方体角模子上在180℃和55.1MPa(8,000psi)下压制4.5分钟。压机被冷却，并且将薄膜从模子上取下。当光线照射它的时候，薄膜呈现明亮的回射。
实施例9
单组分聚脲1KSP被涂到有脱模涂层的镍制立方体角模子上并且被加热到80℃保持30分钟以除去水。由此产生的薄膜被从模子上取走，业已发现到当光线照射它的时候它回射光。
实施例10
25微米(1密尔)厚的单组分聚脲1KSP涂层是在51微米(2密尔)厚的PET薄膜上形成的。薄膜在120℃下被干燥15分钟，以获得大约13微米(0.5密尔)厚的1KSP薄膜。试样被称为“1KSP/PET薄膜”。脂肪族聚脲弹性体是通过让异氰酸酯和树脂通过静态混合器混合制备的。组合物或多层聚脲结构是通过把聚脲弹性体分发到1KSP/PET薄膜上形成的。1KSP薄膜是在聚脲弹性体上形成的，而PET薄膜是在1KSP薄膜上形成的。然后，组合聚脲结构被夹在压送辊之间在大约350kPa(50psi)的压力下形成平滑的薄膜。然后，薄膜被允许静置过夜，以便更完全地固化。
然后，将PET薄膜从一侧剥离，再将该结构在大约160℃下烘焙15分钟以便实质上除去1KSP膜层中的水分/溶剂。立方体角棱镜阵列被浇铸在暴露的1KSP薄膜上。热敏胶可以被涂到立方体角棱镜上以便把组合薄膜附着到衣服上。然后，把剩余的PET薄膜从多层薄膜上剥掉。
实施例11
下面的表II举例说明依照本发明的实施方案制造的各种不同的实例。
表II
Figure C0382128600201
参照表2，JEFFAMINE产品是从Huntsman Corporation购买的。REACTAMINE产品是有效的从Engineered Polymers，Inc.购买的。除非另有说明，全部份数都是按重量百分比计算的。
单组分聚脲的实例是从Engineered Polymers，Inc.购买的，例如，有产品代码1KSP和1K800。1KSP是水解稳定的高温聚脲，而1K800是更柔韧的。基于这些材料的聚脲薄膜是通过用刮刀式涂布器把25微米(1密尔)厚的材料涂层降落在厚度大约为51微米(2密尔)的PET薄膜上制作的。材料在室温在静置大约10分钟，然后吊在烤箱中在120℃的高温下干燥15分钟。
双组分聚脲弹性体是通过让多异氰酸酯成分和树脂掺混物通过静态混合器混合制备的。在这些实施例中使用的材料被扼要地列在表II中。异氰酸酯成分(能被称为“A-组分”或预聚物)是通过慢慢地把胺(JEFFAMINE D2000和/或XTJ-510)添加到在60℃下预热的DESMODUR N3400中提前制备的。反应混合料通过在胺的加成期间维持好的涡旋被适当地混合，而潮气是在整个过程中用干燥的惰性气体隔离的。
每个配方的树脂掺混物(可以称之为“B-组分”或胺的混合料)是这样制备的，即，用搅拌器把各种成分混合在一起搅拌10分钟或直到混合料变成均匀的。然后，树脂掺混物被保存在60℃烤箱中至少1小时以保证它被均匀地混合。
两种组分都被包装在1∶1的弹药筒中(体积比1.00)并且在使用前在室温下保存。为了获得比较好的混合和分发效果，在每次应用之前将弹药筒加热到60℃。分发枪为每次个别的挤出过程设定在350kPa(50psi)。
每个双组分配方的组合物或多层聚脲结构是通过在PET薄膜上的单组分聚脲层上分发聚脲弹性体制作的。聚脲弹性体布满单组分聚脲层，而PET薄膜是在单组分聚脲层上提供的。结构通过施加大约350kPa(50psi)的压强的压送辊碾压形成平滑的薄膜。该结构可以被留置过夜，以便更完全地固化。
将PET薄膜从该结构的一面上取走，然后在160℃下烘焙15分钟以便除去或大幅度减少单组分膜层中的水分/溶剂。可以称为“单一载体多层的聚脲薄膜”的结构试样可以作为基础薄膜用于回射产品。
回射产品是通过把立方体角棱镜浇铸在单组分聚脲层上制备的。如表II所示，金属化的立方体角棱镜试样A-G的亮度呈现聚脲对诸如乙烯和聚氨脂之类通用的柔性基础薄膜的兼容性。这些试样是使用热敏胶层压到衣服上的。然后，这些试样进行25个洗涤/干燥周期(60℃/43分钟的洗涤周期/65℃/20分钟的干燥周期)的洗涤。由此产生的数据表明在25个洗涤/干燥周期之后所有的试样都在亮度损失最小的情况下维持柔韧性。
适合形成薄薄的高拉伸强度的回射片材的PET/聚脲多层薄膜的试样是通过把PET薄膜(例如，有13微米(0.5密尔或0.48标准度量)的厚度)和单组分和双组分的聚脲弹性体合并制作的。在这个实施例中，PET薄膜是从Dupont Teijin Films购买的13微米(0.5密尔)厚的Mylar聚脂薄膜。
单组分水分散聚脲IKSP是作为厚度大约为51微米(2.0密尔)的薄涂层在PET薄膜上制备的。双组分聚脲弹性体是通过让多异氰酸酯成分和树脂掺混物通过静态混合器混合制备的。这个试样中使用的配方与表II中的试样B相同。
结构是通过在1KSP/PET薄膜(与试样A-G相同)上分发聚脲弹性体制备的。聚脲弹性体是用13微米(0.5密尔)厚的PET薄膜覆盖的。粘接层可以是在聚脲弹性体和PET薄膜之间提供的。该结构在施加大约150kPa(50psi)的压强的压送辊之间通过以提供平滑的结构。这种结构被允许静置过夜，以便更完全地固化。然后，结构在160℃下烘焙15分钟以除去或大幅度减少1KSP膜层中的水分/溶剂。这种结构的拉伸强度达到大约32.1MPa(4,660psi)，远远高于呈现在表II中的试样(大约6.6MPa(1,884psi))。
回射结构是通过在PET/聚脲多层薄膜上浇铸立方体角棱镜制备的。将PET保护层剥落，并且在1KSP膜层上浇铸棱镜。这种回射薄膜的亮度类似于表II中的其它试样在0.2/+5和0.33/+5的入射角/观察角下分别达到1086和419cd/lux/m2。
金属化涂层是在立方体角棱镜上形成的。回射试样是通过把热敏胶涂到金属化涂层上层压到衣服上的。然后试样进行25个洗涤/干燥周期(60℃/43分钟的洗涤周期/65℃/20分钟的干燥周期)的洗涤。试样表面包含类似于大象皮肤的软皱纹，但是亮度损失是最小的。
实施例12
为了形成第一组合膜层，通过把水解稳定的单组分聚脲(1KSP)牵拉到厚度为13微米(0.5密尔)的有粘接层的PET薄膜上形成多层聚脲薄膜。然后，把试样弄干并且在160℃下烘焙15分钟。为了形成第二组合膜层，把单组分聚脲(1K800)牵拉到厚度为51微米(2密尔)的PET薄膜上。然后，把这个试样弄干燥而且在160℃下烘焙15分钟。第一和第二组合膜层是洁净的、干燥的，而且与双组分聚脲层压在一起，以便在由此产生的结构中提供柔韧性。把厚度为51微米(2密尔)的PET薄膜揭掉，并且在单组分聚脲(1K800)上形成微结构膜层。
实施例13
形成与表II中的试样C一样的烘焙前的聚脲薄膜试样。把大约1密尔厚度的1KSP分散体(Lot806，来自Engineered Polymers，Inc.的单组分聚脲)涂布在2密尔的PET薄膜上。有涂层的薄膜在120℃下干燥15分钟以获得大约0.5密尔的1KSP薄膜(以下称之为1KSP/PET薄膜)。脂肪族的聚脲弹性体是通过让两个部分(异氰酸酯和树脂，或表II中的配方C)通过静态混合器混合制备的。组合聚脲薄膜是通过在1KSP/PET薄膜上分发聚脲弹性体并且在80℃下老化6分钟制作的。聚脲弹性体是用另一片1KSP/PET薄膜覆盖的(1KSP与聚脲弹性体接触)，而且压送辊以大约350kPa(50psi)在这些膜层上碾压，以形成平滑的薄膜。留下试样静置过夜以便更完全地固化。
实施例14
形成与表II中的试样C(烘焙后C-2)一样的烘焙后的聚脲薄膜的另一个试样。把大约1密尔厚度的1KSP分散体(Lot806，来自Engineered Polymers Inc.的单组分聚脲)涂布在2密尔PET薄膜上。有涂层的薄膜在120℃下干燥15分钟以获得大约0.5密尔IKSP薄膜(以下称之为1KSP/PET薄膜)。脂肪族的聚脲弹性体是通过让两个部份(异氰酸酯和树脂，或表II中的配方C)通过静态混合器混合制备的。组合聚脲薄膜是通过在1KSP/PET薄膜上分发聚脲弹性体并且在RT下老化13分钟制作的。聚脲弹性体是用另一片1KSP/PET薄膜覆盖的(1KSP与聚脲弹性体接触)，而且压送辊以大约350kPa(50psi)的压力在这些膜层上碾压以形成平滑的薄膜。留下试样静置过夜以便更完全地固化。从一面剥掉PET薄膜，并且在160℃下即试样烘焙30分钟以便除去1KSP膜层中的水分/溶剂。
实施例15
形成在40个(60℃/20分钟洗涤)/(65℃/20分钟干燥)周期之后手工浇铸的聚脲薄膜的试样。大约1密尔厚度的1KSP分散体(Lot806，来自Engineered Polymers Inc.的单组分聚脲)涂布在2密尔PET薄膜上。涂层薄膜在120℃下干燥燥15分钟，以便获得大约0.5密尔1KSP薄膜(以下称之为1KSP/PET薄膜)。
大约1密尔厚度的1K800分散体(来自Engineered PolymersInc.的柔韧的单组分聚脲)涂布在2密尔PET薄膜上。涂层薄膜在120℃下干燥15分钟以获得大约0.5密尔的1K800薄膜(以下称之为1K800/PET薄膜)。脂肪族的聚脲弹性体是通过让两个部份(异氰酸酯和树脂，或表II中的配方C)通过静态混合器混合制备的。组合聚脲薄膜是通过在1KSP/PET薄膜上分发聚脲弹性体并且在RT下老化11分钟制作的。聚脲弹性体是1K800/PET薄膜覆盖的(1K800与聚脲弹性体接触)，而且压送辊在这些膜层上以大约350kPa(50psi)的压力碾压，以形成平滑的薄膜。试样被允许静置过夜以便更完全地固化。
把PET薄膜从1K800/PET一面剥掉，而且在160℃下将试样烘焙30分钟以便消除1KSP & 1K800膜层中的水分/溶剂。手工浇铸立方体角棱镜是在1K800膜层上进行的。立方体角棱镜是借助真空沉积铝金属化的。金属化的试样是用热敏胶层压到衣服上的。然后，衣服经历40个(60℃/43分钟洗涤)/(65℃/20分钟干燥)周期的洗涤。回射结构和衣服呈现被保持的适当的外观和特征。
实施例16
聚脲立方体角棱镜的试样是在PET薄膜上形成的。该试样是包括作为立方体角棱镜的聚脲和作为载体薄膜的有粘接层的PET的微结构片材。在这个实验中使用两个部分的聚脲(VersaFlexAliphatic Clear Coat)。这两部分材料在烧杯中被很好地混合并且被倒在立方体角棱镜工具上，然后通过抽真空过程除去空气气泡。
然后，用有粘接层的PET薄膜覆盖试样并且通过压送辊碾压。在让试样在室温下静置大约2小时之后，把试样从工具上剥下来。统一的薄回射片材分别在0.2度和5度的入射角和观察角下有大约55cd/lux/m2的亮度。
尽管这项发明已参照其各种不同的实施方案予以具体地展示和描述，但是熟悉这项技术的人将理解在形式和细节方面各种不同的改变可以在不脱离权利要求书所囊括的本发明的范围的情况下完成。

Claims (14)

1.一种包括微结构的光学片材，其中所述微结构由聚脲形成，以及其中微结构至少包括立方体角棱镜、露面的立方体角棱镜、线性棱镜、双凸透镜、圆柱透镜、蛾目结构、菲涅尔透镜、菲涅尔透镜阵列、小透镜、表面凹凸不平的漫射屏、绕射结构、光散射结构和鱼眼镜头阵列之一。
2.根据权利要求1的片材，其中该光学片材至少包括染料或颜料之一。
3.根据权利要求1的片材，其中片材包括荧光着色剂。
7.根据权利要求1的片材，其中光学片材是供逆光屏使用的。
8.根据权利要求1的片材，其中聚脲是芳香族或脂肪族的聚脲。
9.根据权利要求1的片材，其中聚脲是由异氰酸酯预聚物和胺树脂形成的。
10.根据权利要求1的片材，其中片材包括一种或多种抗光剂。
11.根据权利要求1的片材，其中所述片材包括第一面上的所述微结构和在第二面上的所述微结构。
12.根据权利要求1的片材，其中所述片材包括由附着到双组分聚脲层的第一面上的单组分聚脲层。
13.根据权利要求12的片材，进一步包括附着到双组分膜层的第二面上的第二单组分聚脲层。
14.根据权利要求12的片材，进一步包括至少附着到单组分聚脲层之一上的所述微结构。
15.根据权利要求12的片材，其中双组分聚脲层包括异氰酸酯和胺树脂。
16.根据权利要求12的片材，进一步包括附着到双组分聚脲层上的膜层。
17.根据权利要求16的片材，进一步包括附着到附着在双组分聚脲层上的膜层上的单组分聚脲层。
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