專利名稱：光重定向陽光控制膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及光重定向陽光控制膜，特別涉及光重定向陽光控 制層合物和光重定向陽光控制玻璃窗單元。
背景技術(shù)：
對節(jié)能窗和玻璃窗系統(tǒng)的需要是已知的。具體類型的窗戶的選擇
取決于多種因素，包括uv、可見和光學(xué)性能、美學(xué)和氣候條件。在寒
冷為主的氣候下，具有低太陽得熱系數(shù)和低隔熱性能的玻璃窗單元可 能是足夠的，而在炎熱為主的氣候下，需要適中的太陽得熱與高的隔 熱性能。
低輻射(Low-e)涂層反射中紅外能至遠(yuǎn)紅外能并且用于隔熱玻璃 窗單元中。低輻射窗戶尤其可用于炎熱為主的氣候中。存在兩種類型 的低輻射涂層。在制造玻璃期間涂布通常稱為"硬涂層"的熱解低輻 射涂層，在制造玻璃板之后，在真空處理下涂布通常稱為"軟涂層" 的濺射低輻射涂層。硬的低輻射涂層更耐用，并且可以在制造窗戶之 前無限期保存。軟涂層通常包括銀或銀合金，并且易于被例如水汽、 鹽和水等環(huán)境因素侵蝕。此外，在構(gòu)造窗戶期間，進(jìn)行稱為"邊緣去 除"的操作，以減少涂層邊緣的類似侵蝕。
用于降低太陽得熱和眩光的通常已知的方法(吸收膜和/或遮光窗 簾)也減少了多達(dá)80%的可見光透射。因此，在陰天情況下，必須使 用導(dǎo)致能源使用增加的人工照明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及光重定向陽光控制膜，特別涉及光重定向陽光控制層合物和光重定向陽光控制玻璃窗單元。本發(fā)明涉及設(shè)置在透射可見光 和反射紅外光的多層膜上的光重定向?qū)印１疚乃龅年柟饪刂颇じ纳?建筑物內(nèi)部的照明，同時最小化透過窗戶的不期望的太陽得熱。
在第一實施例中，光重定向陽光控制膜包括透射可見光并反射紅 外光的多層膜以及與多層膜相鄰形成光重定向陽光控制膜的光重定向 層。光重定向?qū)影ㄐ纬啥鄠€棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
在另一個實施例中，光重定向陽光控制玻璃窗單元包括第一玻璃 窗基底和設(shè)置在第一玻璃窗基底上的光重定向陽光控制膜。光重定向 陽光控制膜包括透射可見光并反射紅外光的多層膜以及與多層膜相鄰 形成光重定向陽光控制膜的光重定向?qū)?。光重定向?qū)泳哂行纬啥鄠€棱 鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
一種光重定向陽光控制系統(tǒng)，包括玻璃窗基底、設(shè)置在玻璃窗基 底上的光重定向陽光控制膜，以及被布置以接納由光重定向陽光控制 膜透射的光的漫射體。光重定向陽光控制膜包括透射可見光并反射紅 外光的多層膜以及與多層膜相鄰形成光重定向陽光控制膜的光重定向 層。光重定向?qū)泳哂行纬啥鄠€棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。


結(jié)合附圖考慮以下的本發(fā)明各種實施例的詳細(xì)說明可以更全面地 了解本發(fā)明，其中
圖1是示例性陽光控制層合物的示意性剖視圖； 圖2是示例性陽光控制玻璃窗單元的示意性剖視圖；并且 圖3是具有示例性光重定向系統(tǒng)的內(nèi)部空間的示意圖。
附圖未必按比例繪制。在附圖中使用的類似標(biāo)號表示類似的部件。 然而，應(yīng)當(dāng)理解，在給定附圖中使用指代部件的標(biāo)號不用于限制在另 一個附圖中標(biāo)記有相同標(biāo)號的部件。
具體實施例方式
在下面的描述中，參考形成說明書一部分，并且其中通過舉例示 出若干具體實施例的附圖。應(yīng)當(dāng)理解可設(shè)想其他實施例，并且形成這 些實施例而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。因此，以下詳細(xì)的描述并非 意圖進(jìn)行限制。
除非另外指明，本文所用的所有科技術(shù)語具有在本領(lǐng)域通常使用 的含義。本文提供的定義方便理解在本文頻繁使用的某些術(shù)語，并且 并非意圖限制本發(fā)明的范圍。
除非另外指明，否則應(yīng)當(dāng)將說明書和權(quán)利要求中用來表述特征尺 寸、數(shù)量和物理性能的所有數(shù)字在所有情況下都理解為由詞語"約" 來修飾。因此，除非有相反的指示，否則上述說明書和所附的權(quán)利要 求中所列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，并且可能會隨著本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù) 人員采用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容而試圖獲得的所需特性的不同而改 變。
用端值表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值(例如，1
至5包括1、 1.5、 2、 2.75、 3、 3.80、 4和5)及該范圍內(nèi)的任意范圍。
本說明書和所附權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式"一種"、"該"、 "所述"涵蓋了多個所指對象的情況，除非所述內(nèi)容明確指出表示為 其它含義。本說明書和所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語"或"的含義通 常包括"和/或"，除非所述內(nèi)容明確措出表示為其它含義。
術(shù)語"聚合物"應(yīng)被理解為包括聚合物、共聚物(例如使用兩種 或更多種不同單體形成的聚合物)、低聚物以及它們的組合，和可形 成可混溶的共混物的聚合物、低聚物或共聚物。術(shù)語"相鄰的"是指兩個元件的相對位置，這兩個元件彼此接近 并且可以或可以不彼此接觸或具有分開這兩個元件的一個或多個層。
本發(fā)明涉及光重定向陽光控制膜，并且特別涉及光重定向陽光控 制層合物、光重定向陽光控制玻璃窗單元和光重定向陽光控制系統(tǒng)。 本發(fā)明涉及設(shè)置在透射可見光和反射紅外光的多層膜上的光重定向 層。本文所述的陽光控制膜改善建筑物內(nèi)部的照明，同時最小化透過 窗戶的不期望的太陽得熱。雖然本發(fā)明并不受此限制，但對本發(fā)明的 各個方面的理解將通過下面提供的示例的討論來獲得。
圖1是示例性陽光控制層合物10的示意性剖視圖。陽光控制層合
物10包括多層膜20和光重定向?qū)?0。在多個實施例中，多層膜20和 光重定向?qū)?0用粘合劑層40或粘合促進(jìn)層(如，電暈處理層或底漆 層)連接在一起。在其他實施例中，光重定向?qū)?0和多層膜20例如 通過擠出或壓印一體地形成。在一些實施例中，紅外光吸收層50設(shè)置 在多層膜20上。
多層膜20透射可見光并反射紅外光。在多個實施例中，多層膜 20透射至少50%的所有波長可見光并且反射至少50%的從850nm至 1100nm的紅外光或至少50%的所有波長的紅外光。在其他實施例中， 多層膜20透射至少60%的所有波長可見光并且反射至少60%的從 850nm至1100nm的紅外光或至少60°/。的所有波長的紅外光。在一些實 施例中，多層膜20透射至少75%的所有波長可見光并且反射至少75% 的從850nm至1100nm的紅外光。在一些實施例中，多層膜20透射至 少卯％的所有波長可見光并且反射至少90%的從850nm至1100nm的 紅外光。多層膜20可以由任何可用的材料形成。
在一些實施例中，多層膜20包括多個金屬層的多層Fabry-Perot 千涉濾光片。這些層可以包括任何可用的金屬或金屬材料，例如金、 銀、銅和其氧化物和/或合金。這些多層金屬膜具有配合來反射近紅外和紅外光同時允許可見光透射的多個薄金屬層。這些可用的多層
Fabry-Perot干涉過濾膜的實例在美國專利Nos. 4,799,745禾卩6,007,901 中有所描述，它們以與本發(fā)明不相沖突的程度以引用方式并入。
在一些實施例中，多層膜20是多層聚合物膜，其包括第一聚合物 材料和第二聚合物材料的多個交替聚合物層，并且交替層的至少一層 是雙折射的和取向的，并且交替聚合物層配合來反射紅外光，可見光 可透射通過多層聚合物紅外光反射膜。這些層具有不同的折射率特性， 從而使得一些紅外光在相鄰層之間的界面處反射。這些層足夠薄，從 而在多個界面處被反射的光發(fā)生相長干涉或相消干涉，以使薄膜具有 所需的反射和透射性能。對于設(shè)計用于反射在近紅外或紅外波長處的 光的光學(xué)膜，通常每層的光學(xué)厚度(即，物理厚度乘以折射率)小于 約1微米。然而，也可以包括較厚的層，如薄膜外表面的表層，或設(shè) 置在薄膜內(nèi)用于將分組的層分隔的保護(hù)性邊界層。
多層聚合物紅外光反射膜的反射和透射性能為各層(即，微層) 的折射率的函數(shù)。每一層可至少在薄膜內(nèi)的局部位置處具有與薄膜厚 度軸相關(guān)的面內(nèi)折射率np ny和折射率nz的特征。這些折射率表示所 討論的材料對分別沿互相正交的x軸、y軸和z軸偏振的光的折射率。 在實施過程中，折射率是通過恰當(dāng)?shù)牟牧线x擇和加工條件來控制的。 多層聚合物紅外光反射膜可通過以下過程制備將通常為數(shù)十層或數(shù) 百層的兩種交替的聚合物A、 B層共擠出，隨后可任選地使多層擠出物 通過一個或多個倍增模具，然后對擠出物進(jìn)行拉伸或以其他方式進(jìn)行 取向，以形成最終的膜。所得的膜通常由數(shù)十或數(shù)百個單獨的層構(gòu)成， 調(diào)整這些單獨層的厚度和折射率，從而在期望的光譜區(qū)域內(nèi)，例如在 可見光區(qū)、近紅外光區(qū)和/或紅外光區(qū)內(nèi)提供一個或多個反射譜帶。在 具有適當(dāng)數(shù)量的層的情況下，為了獲得高反射率，相鄰層對沿x-軸的 偏振光優(yōu)選地呈現(xiàn)至少0.05的折射率差值。在一些實施例中，如果期 望對兩個正交偏振狀態(tài)的光具有高的反射率，則相鄰層對于沿著y-軸 的偏振光也應(yīng)呈現(xiàn)至少0.05的折射率差值。在其他實施例中，折射率差值可以小于0.05或0，以生成反射一個偏振態(tài)的垂直入射光并透射
正交偏振態(tài)的垂直入射光的多層疊堆。
如果需要，還可以調(diào)整相鄰層對于沿z軸的偏振光的折射率差值，
從而針對傾斜入射光的p偏振分量獲得期望的反射性能。為了方便解
釋，在多層光學(xué)膜上的任何關(guān)注的點處，x軸都將視為在膜的平面內(nèi)取 向的，使得Anx的值最大。因此，Any的值可以等于或小于(但是不 大于)A&的值。此外，通過要求Anx為非負(fù)值，決定選擇哪一層材 料層開始計算差值A(chǔ) 、Any、 Anz。換句話講，形成界面的兩層之間 折射率的差值是Anj =nij-n2j，其中j-x、 y或者z，其中層標(biāo)號l、 2 被選擇為使得nlx》n2x， g卩，Anx》0。
為了維持對以傾斜角度入射的p偏振光的高反射率，各層之間的 z軸折射率失配A nz可以被控制為顯著小于面內(nèi)折射率最大差值△ nx， 以使得Anz《0.5*Anx。更優(yōu)選的是，△ nz《0.25* Anx。數(shù)值為0 或接近0的z軸折射率失配可產(chǎn)生這樣的層間界面，該界面對于p偏振 光的反射率隨著入射角度的變化是常數(shù)或者接近常數(shù)。此外，可以控 制z-折射率失配Ariz，使之相對于面內(nèi)折射率差值A(chǔ)nx具有相反的極
性，即Anz < 0。這種條件下產(chǎn)生對于p-偏振光的反射率隨著入射角 的增加而增加的界面，如同對于s-偏振光的情況。
多層光學(xué)膜已在例如美國專利3,610,724 (Rogers);美國專利 3,711,176 (Alfrey, Jr.等人)的"Highly Reflective Thermoplastic Optical Bodies For Infrared, Visible or Ultraviolet Light (X寸于紅夕卜、可見或紫夕卜 光的高反射性熱塑性光學(xué)主體)"；美國專利4，446，305(Rogers等人)； 美國專利4,540,623 (Im等人);美國專利5,448,404 (Schrenk等人); 美國專利5,882,774 (Jonza等人)的"Optical Film (光學(xué)膜)";美 國專利6,045,894 (Jonza等人)的"Clear to Colored Security Film (透 明至彩色安全膜)"；美國專利6，531，230( Weber等人)的"Color Shifting Fikn(色移膜)"；PCT公開WO 99/39224 (Ouderkirk等人)的"InfmredInterference Filter(紅外干涉濾光片)"；以及美國專利公開2001/0022982 AI (Neavin等人)的"Apparatus For Making Multilayer Optical Films (用于制作多層光學(xué)膜的設(shè)備)";2006/0154049 Al (Padiyath等人) 的"Solar Control Multilayer Film (陽光控制多層膜)"中有所描述， 這些專利均以引用方式并入本文。在這種聚合物多層光學(xué)膜中，主要 使用聚合物材料或僅使用聚合物材料來構(gòu)成各個層。此種膜可與大批 量制造工藝兼容，并且可以制造成大型薄片和巻材。
多層聚合物紅外光反射膜可以由任何可用的交替聚合物型層的組 合形成。在多個實施例中，交替的聚合物層中的至少一個為雙折射的 和取向的。在一些實施例中，交替的聚合物層中的一個是雙折射的和 取向的，而交替的聚合物層中的另一個是各向同性的。在一個實施例 中，多層光學(xué)膜由包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對苯二甲酸 乙二醇酯的共聚物(coPET)的第一聚合物類型的層和包括聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)或聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物(coPMMA)的第二 聚合物類型的層交替形成。在另一個實施例中，多層聚合物紅外光反 射膜由包括聚對苯二甲酸乙二醇酯的第一聚合物類型的層和包括聚 (甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸乙酯)的共聚物的第二聚合物類型的層交 替形成。在另一個實施例中，多層聚合物紅外光反射膜由包括二醇化 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETG-對苯二甲酸乙二醇酯和另一種二醇部 分，例如環(huán)己烷二甲醇的共聚物或者二醇化聚對苯二甲酸乙二醇酯的 共聚物(coPETG)的第一聚合物類型的層和包括聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)或聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物(coPEN)的第二聚合物類型 的層交替形成。在另一個實施例中，多層聚合物紅外光反射膜由包括 聚萘二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物的第一聚合物類 型的層和包括聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物的第二 聚合物類型的層交替形成。交替的聚合物類型層的可用組合在美國專 利6,352,761中有所公開，該文獻(xiàn)以引用方式并入本文。
光重定向?qū)?0包括形成多個棱鏡結(jié)構(gòu)32的主表面31。在一些實施例中，填充層35設(shè)置在相鄰的棱鏡結(jié)構(gòu)32之間形成的空腔內(nèi)。在 這些實施例中，填充層35的折射率值不同于棱鏡結(jié)構(gòu)32的折射率值。 該差值可以為0.05或更大或0.1或更大的值。填充層35可以由任何可 用的可見光透射材料(例如聚合物材料)形成。
在一些實施例中，填充層35能夠從多個棱鏡結(jié)構(gòu)32干凈地移除。 例如，包括填充層35的陽光控制膜10可以涂布到玻璃窗基底上，然 后可以移除填充層35以暴露棱鏡結(jié)構(gòu)32。因此，在涂布陽光控制膜 10之前填充層35保護(hù)了棱鏡結(jié)構(gòu)32，然后如果需要，可以移除填充 層。術(shù)語"干凈地"移除是指在棱鏡結(jié)構(gòu)32上基本上沒有填充層35 的殘余殘留并且在填充層35上也基本上沒有棱鏡結(jié)構(gòu)32殘余殘留。 在一些實施例中，填充層35用作有助于形成棱鏡結(jié)構(gòu)32的結(jié)構(gòu)模板。
棱鏡結(jié)構(gòu)32和/或填充層35可以由任何可用的可聚合組合物形 成。在多個實施例中，棱鏡結(jié)構(gòu)32和/或填充層35由不同的可聚合組 合物形成。在一些實施例中，可聚合組合物由單體(包括單、雙或更 高官能的單體)和/或低聚物形成，并且在一些實施例中，由具有高折 射率(例如，大于約1.4或大于約1.5)的那些單體或低聚物形成。可 以使用UV輻射聚合單體和/或低聚物。合適的材料包括(甲基)丙烯 酸酯、卣化衍生物、遠(yuǎn)螯衍生物等，例如在美國專利Nos. 4,568,445、 4，721，377、 4,812,032、 5,424,339和6，355，754中描述的那些；所有以引 用方式并入本文中。在一些實施例中，可聚合的組合物包括聚酯(例 如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯)、基于萘二甲酸的
共聚酯或聚酯共混物；聚碳酸酯；聚苯乙烯；苯乙烯-丙烯腈；乙酸纖 維素；聚醚砜；聚(甲基)丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯)；聚 氨酯；聚氯乙烯；聚環(huán)烯烴；聚酰亞胺；玻璃；或它們的組合或共混 物?？删酆系慕M合物還可以包括含萘二甲酸酯(naphthalate)的多層光 學(xué)膜，如在美國專利申請No. 6，111，696中描述的，其以引用方式并入 本文中。在一些實施例中，棱鏡結(jié)構(gòu)32的可聚合組合物在美國專利公開
No., 2005/0147838中有所描述，其以引用方式并入本文中。該可聚合 的組合物包括含2-丙烯酸(l-甲基亞乙基)二 9 (2,6-二溴基-4,1-亞苯 基)氧代(2-羥基-3，1-丙二基))酉旨(2-propenoic acid， (l-methylethylidene)bis9(2,6-dibromo-4,l-phenylene)oxy(2勿droxy-3，l-p rop-anediyl)) ester)的主要部分、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、以及 (甲基)丙烯酸苯氧乙酯的第一單體。
在多個實施例中，棱鏡結(jié)構(gòu)32為線性棱鏡結(jié)構(gòu)或錐形棱鏡結(jié)構(gòu)。 在一些實施例中，棱鏡結(jié)構(gòu)32為線性棱鏡結(jié)構(gòu)和非線性或間斷線性棱 鏡結(jié)構(gòu)32。棱鏡結(jié)構(gòu)32重定向至少一部分透射通過多層膜20的可見 光。在多個實施例中，至少50%的透射通過多層膜20的可見光被光重 定向?qū)?0重定向。在多個實施例中，多個棱鏡結(jié)構(gòu)32配合以沿基本 相同的一個或多個方向定向入射光的至少一部分。這種光重定向效應(yīng) 歸因于在棱鏡表面界面處的折射。
示例性的棱鏡結(jié)構(gòu)32為規(guī)則的銳利尖端棱鏡結(jié)構(gòu)32，然而應(yīng)當(dāng) 理解根據(jù)需要棱鏡結(jié)構(gòu)32可以具有任何可用的構(gòu)造，例如尖銳尖端 (shape tip)、圓形尖端和/或截頭尖端。根據(jù)需要，棱鏡結(jié)構(gòu)32可以 具有可變的高度、空間上可變的間距或空間上可變的面角。在一些實 施例中，棱鏡結(jié)構(gòu)32的間距和高度在50至2000微米或50至1000微 米的范圍內(nèi)。
在一些實施例中，紅外光吸收層50設(shè)置在多層膜20上。在這些 實施例中，紅外光吸收層50包括分散在固化的聚合物粘結(jié)劑中的金屬 氧化物。在一些實施例中，紅外光吸收層50具有從1到20微米、或 從1到10微米、或從1到5微米的厚度范圍。該紅外光吸收層50可 以包括多個金屬氧化物納米粒子。金屬氧化物納米粒子的部分列表包 括錫、銻、銦和鋅的氧化物和摻雜型氧化物。在一些實施例中，金屬 氧化物納米粒子包括氧化錫、氧化銻、氧化銦、摻雜銦的氧化錫、摻
14雜銻的氧化銦錫、氧化銻錫、摻雜銻的氧化錫或它們的混合物。在一 些實施例中，金屬氧化物納米粒子包括氧化錫或摻雜型氧化錫，還可 任選地包括氧化銻和/或氧化銦。聚合物粘合劑層包括分散在聚合物粘 合劑層中的紅外線輻射吸收性納米粒子。紅外線輻射吸收性納米粒子 可以包括優(yōu)先吸收紅外線輻射的任何材料。適用材料的示例包括金屬 氧化物(例如錫、銻、銦和鋅的氧化物)以及摻雜型氧化物。在某些 情況下，金屬氧化物納米粒子包括氧化錫、氧化銻、氧化銦、摻雜銦 的氧化錫、摻雜銻的氧化銦錫、氧化銻錫、摻雜銻的氧化錫或它們的 混合物。在一些實施例中，金屬氧化物納米粒子包括氧化銻(ATO)
和/或氧化銦錫(ITO)。在一些情況下，紅外線輻射吸收性納米粒子可 以包括六硼化鑭或LaB6或由六硼化鑭或LaB6形成。
六硼化鑭是高效的近紅外線(NIR)吸收劑，其吸收帶譜的中心在 卯0nm處。紅外線輻射吸收性納米粒子的粒度可以為使得它們不會實 質(zhì)上影響聚合物粘結(jié)劑層的可見光透射性。在某些情況下，紅外線輻 射吸收性納米粒子可以具有任何可用的粒度，例如1至100納米、或 30至100納米、或30至75納米。
納米粒子可以具有任何可用粒度，例如，1至100納米、或30至 100納米、或30至75納米。在一些實施例中，金屬氧化物納米粒子包 括分散在聚合物材料中的氧化銻錫或摻雜型氧化銻錫。該聚合物材料 可以是任何可用的粘結(jié)劑材料，例如，聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚酯、 聚碳酸酯、含氟聚合物等。
在一些實施例中，紅外光吸收層50粘結(jié)劑為可用作硬涂層的固化 聚合物材料。適合形成紅外線吸收性納米粒子層的聚合物粘結(jié)劑包括 丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯單體的熱和/或紫外聚合(即固化的)產(chǎn)物。 適合的固化粘結(jié)劑為以下物質(zhì)的熱和/或紫外聚合產(chǎn)物溴化烷基取代 的丙烯酸苯酯或甲基丙烯酸苯酯(如，丙烯酸4,6-二溴-2-仲丁基苯酯)、 甲基苯乙烯單體、溴化環(huán)氧二丙烯酸酯、丙烯酸2-苯氧乙酯以及六官
15能團(tuán)芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，它們在美國專利No. 6,355,754中 有所描述，該專利以引用的方式并入本文。雖然大多類型的能量可聚 合的遠(yuǎn)螯單體和低聚物可用于形成這些聚合物粘結(jié)劑，但丙烯酸酯因 其高的反應(yīng)性而成為優(yōu)選?？晒袒辰Y(jié)劑組合物應(yīng)具有易流動的粘度， 這種粘度應(yīng)足夠低以使得此組合物不會夾帶氣泡。反應(yīng)性的稀釋劑可 為單官能或雙官能的單體，例如為可得自賓夕法尼亞州愛克斯頓巿沙 多瑪公司(Sartomer Co., Exton， Pa)的SR-339、 SR-256、 SR-379、 SR-395、 SR-440、 SR-506、 CD-611、 SR-212、 SR-230、 SR-238禾B SR-247。代 表性的可用低聚物和低聚物的共混物包括可得自賓夕法尼亞州愛克斯 頓市沙多瑪公司(Sartomer Co" Exton， Pa)的CN-120、 CN-104、 CN-115 、 CN-116、 CN-117、 CN-118、 CN-119、 CN-970A60、 CN-972、 CN-973A80、 CN-975,以及可得自喬治亞州士麥那市特種表面技術(shù)公司(Surface Specialties, Smyrna, Ga)的Ebecryl 1608、 3200、 3201、 3302、 3605、 3700、 3701、 608、 RDX-51027、 220、 9220、 4827、 4849、 6602、 6700-20丁。
另外，多官能的交聯(lián)劑可有助于形成耐用的高交聯(lián)密度復(fù)合基質(zhì)。多 官能單體的示例包括可得自賓夕法尼亞州愛克斯頓巿沙多瑪公司
(Sartomer Co" Exton, Pa)的SR-295、 SR-444、 SR-351 、 SR-399、 SR-355 和SR-368,以及可得自喬治亞州士麥那市特種表面技術(shù)公司(Surface Specialties, Smyrna, Ga)的PETA-K、 PETIA和TMPTA-N。多官能單 體可用作交聯(lián)劑以增加粘結(jié)劑聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，所述粘結(jié)劑 聚合物由可聚合組合物的聚合產(chǎn)生。
紅外光吸收層50粘結(jié)劑可以形成硬樹脂或硬涂層。術(shù)語"硬樹脂" 或"硬涂層"是指所得的固化的聚合物按照ASTMD-882-91方法評價 時，呈現(xiàn)出的斷裂伸長率小于50%、或40%、或30%、或20%、或10%、 或5%。在一些實施例中，當(dāng)按照ASTM D-882-91方法評價時，硬樹 脂聚合物可呈現(xiàn)出大于100kpsi (6.89xl0.sup.8帕斯卡)的拉伸模量。 在一些實施例中，當(dāng)按照ASTMD 1044-99使用泰伯(Taber)磨耗試 驗機(jī)在500g的負(fù)荷和50次循環(huán)下測試時，硬樹脂聚合物可呈現(xiàn)出小 于10%或小于5%的霧度值(霧度可使用馬里蘭州畢克-加特納公司(BYK- Gardner, Md)的Haze-Gard Plus霧度計測量)。
在一些紅外光吸收層50的實施例中，金屬氧化物納米粒子包括分 散在聚合物材料中的氧化銦錫或摻雜型氧化銦錫。納米粒子層可具有 任何可用的厚度，例如為從1到10或從2到8微米。納米粒子層可以 包括的納米粒子可為任何可用的填充率或重量％，例如為30到90重量 %、 40到80重量％或50到80重量％。在多個實施例中，納米粒子層 是非導(dǎo)電的。納米粒子組合物可從例如韓國的Advanced Nano Products 有限公司商購獲得，商品名為TRB-PASTE.TM. SM6080(B) 、 SH7080、 SL6060。在另一個實施例中，金屬氧化物納米粒子包括氧化鋅和/或氧 化鋁，這些氧化物可得自德國的G伍Metalle und Materialien有限公司。
陽光控制膜10可以包括在陽光控制膜的任一暴露表面上的粘合 劑層，例如壓敏粘合劑層(具有可選的隔離襯片)。壓敏粘合劑(PSA) 層IIO (圖2)可以為使得陽光控制多層膜固定到玻璃窗基底(例如玻 璃)的任何類型的粘合劑。為將陽光控制膜附連到玻璃上，陽光控制 膜的一個表面涂覆有壓敏粘合劑(PSA)，并且在將膜應(yīng)用到玻璃之前 從PSA移除防粘片層。
可將紫外光吸收添加劑摻入到PSA中。紫外光吸收劑可以包括苯 并三唑、苯并三嗪(benzatriazine) 、 二苯甲酮(benizophenone)或它 們的組合；或其可以是在美國2004/0241469 Al;美國2004/10242735 Al;以及美國專利No. 6,613,819 B2中描述的那些的任何一種，所有專 利在與本發(fā)明不相沖突的前提下以引用方式并入本文。 一些示例包括 CGL 139、 CGL 777以及Tinuvin 327、 460、 479、 480、 777、 900和 928，這些均得自汽巴精化有限公司(Ciba Specialty Chemicals)。
在多個實施例中，PSA為光學(xué)透明的PSA膜，例如聚丙烯酸酯壓 敏粘合劑。壓敏膠帶委員會(Pressure-Sensitive Tape Council)已限定 壓敏粘合劑為具有下列性能的材料(l)有力且持久的粘著性，(2)用不超過手指的壓力粘附，(3)足以保持在附著物上的能力，(4)足夠的粘合
強(qiáng)度并且(5)不需要用能源活化。PSA在組裝溫度下通常是發(fā)粘的，該 溫度通常為室溫或更高溫度。已發(fā)現(xiàn)的非常適合用作PSA的材料為經(jīng)
設(shè)計和配制以呈現(xiàn)出必需的粘彈性的聚合物，從而獲得組裝溫度下的
粘性、剝離附著力和剪切保持力之間達(dá)到所需平衡。制備PSA最常用 的聚合物為基于天然橡膠、合成橡膠(如苯乙烯/丁二烯共聚物(SBR) 和苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯(SIS)嵌段共聚物)、硅氧垸彈性體、聚 a-烯烴和多種(甲基)丙烯酸酯(如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)型的 聚合物。在這些聚合物中，(甲基)丙烯酸酯型聚合物PSA演化為本 發(fā)明優(yōu)選類別的PSA，這是因為其具有光學(xué)清晰度、隨時間推移的特 性持久性(老化穩(wěn)定性)、以及粘合力水平的多樣性，這僅是其中的 幾個優(yōu)點。
上述防粘襯片可由任何可用的材料形成，例如為聚合物或紙張， 并且可以包括防粘涂層?？捎糜诜勒惩繉拥倪m合材料包括(但不限于) 氟聚合物、丙烯酸類樹脂以及硅氧烷，這些材料被設(shè)計為便于將隔離 襯片從粘合劑上剝離。
陽光控制膜IO可以包括一個或多個另外的功能性層。另外的層可 以包括例如降低眩光的偏振層或散射光的漫射層。
圖2為示例性陽光控制玻璃窗單元100的示意性剖視圖。示例性 的玻璃窗單元100包括第一玻璃窗基底120和第二玻璃窗基底130，然 而設(shè)想了可以利用單個玻璃窗基底。第一玻璃窗基底120包括內(nèi)表面 121和外表面122。第二玻璃窗基底130包括內(nèi)表面131和外表面132。 上述陽光控制膜IO通過如上所述的粘合劑層IIO固定到第一玻璃窗基 底120的內(nèi)表面121。示例性的陽光控制玻璃窗單元100為隔熱玻璃窗 單元，其中陽光控制膜10固定在玻璃基底120、 130之間，并且玻璃 基底120、 130在玻璃基底120、 130之間形成密封氣體空間140。在一個實施例中，玻璃窗基底120、 130設(shè)置在多層膜20和光重 定向?qū)?0之間，形成陽光控制層合物。多層膜20和光重定向?qū)?0可 以通過上述任何粘合劑或粘合促進(jìn)層粘附到玻璃窗基底120、 130。
在多個實施例中，陽光控制膜10僅設(shè)置在玻璃窗單元的一部分 上。例如，陽光控制膜IO僅設(shè)置在玻璃基底的表面積的一部分上。在 一些實施例中，陽光控制膜10設(shè)置在玻璃基底的小于75%的表面積上， 或玻璃基底的小于50%的表面積上。
第一玻璃窗基底120和第二玻璃窗基底可以130由任何適用的玻 璃窗材料形成。在一些情況下，玻璃窗基底可以從在包括可見光的特 定波長處具有理想光學(xué)性能的材料中選取。在一些情況下，玻璃窗基 底可以從能透射可見光譜內(nèi)大部分光的材料中選取。在一些情況下， 第一玻璃窗基底和/或第二玻璃窗基底可以分別選自諸如玻璃、石英、 藍(lán)寶石等材料。在特定情況下，第一玻璃窗基底和第二玻璃窗基底可 以均為玻璃。
圖3為具有示例性光重定向系統(tǒng)200的室內(nèi)空間210的示意圖。 系統(tǒng)200包括玻璃基底120、設(shè)置在玻璃基底120上的光重定向陽光控 制膜10、以及被布置以接納由光重定向陽光控制膜IO透射的光的漫射 體220。玻璃基底120可為如上所述的絕緣玻璃窗單元100的元件。內(nèi) 部空間210可包括外墻214和天花板212。絕緣玻璃窗單元100示出設(shè) 置在外墻內(nèi)，并且漫射體220設(shè)置在天花板上。因此，示例的系統(tǒng)200 具有玻璃基底120 (以及光重定向陽光控制膜10)和彼此基本正交布 置的漫射體220。
入射的太陽光250照射在光重定向陽光控制膜10上并反射紅外光 (以光線251示出)的相當(dāng)大一部分。透射通過光重定向陽光控制膜 10的可見光與入射的太陽光250的方向成一角度被光重定向?qū)又囟ㄏ?至內(nèi)部空間210。該重定向光252的一部分入射到漫射體220上，并且200880017044.8 反射該重定向光252。因此，該系統(tǒng)將可見 光重定向至內(nèi)部空間210，而不提供紅外光(如，熱量)進(jìn)入內(nèi)部空間 210。
因此，本發(fā)明公開了光重定向太陽控制膜的實施例。本領(lǐng)域技術(shù) 人員將會意識到除了本發(fā)明所公開的那些實施例之外的實施例。所公 開的實施例出于示例目的而不是限制目的來提供，并且本發(fā)明僅由所 附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種光重定向陽光控制膜，包括多層膜，所述多層膜透射可見光并反射紅外光；以及光重定向?qū)樱龉庵囟ㄏ驅(qū)优c所述多層膜相鄰形成光重定向陽光控制膜，所述光重定向?qū)影ㄐ纬啥鄠€棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光重定向陽光控制膜，其中所述多層膜為多層聚合物膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光重定向陽光控制膜，其中所述多層膜包括多個金屬層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光重定向陽光控制膜，其中所述光重定 向?qū)影ㄐ纬啥鄠€線性棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光重定向陽光控制膜，其中所述光重定 向?qū)影ㄐ纬啥鄠€錐形棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光重定向陽光控制膜，還包括填充層， 所述填充層設(shè)置在所述棱鏡結(jié)構(gòu)上，填充在相鄰棱鏡結(jié)構(gòu)之間形成的 空腔的至少一部分，其中所述填充層的折射率值不同于所述棱鏡結(jié)構(gòu) 的折射率值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光重定向陽光控制膜，其中所述光重定 向?qū)影ㄐ纬啥鄠€截頭棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光重定向陽光控制膜，其中所述多層聚 合物紅外光反射膜包括第一聚合物材料和第二聚合物材料的多個交替 聚合物層，并且所述交替層的至少一個為雙折射的和取向的，并且所述交替聚合物層配合來反射紅外光，并且可見光透射通過所述多層聚 合物紅外光反射膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光重定向陽光控制膜，還包括與所述多 層聚合物膜相鄰設(shè)置的吸收紅外光的納米粒子層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光重定向陽光控制膜，其中所述吸收紅外光的納米粒子層包括六硼化鑭、氧化銻錫或氧化銦錫。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光重定向陽光控制膜，還包括設(shè)置在 所述多層膜和所述光重定向?qū)又g的粘合劑層，所述粘合劑層包括吸 收紫外光的材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光重定向陽光控制膜，還包括設(shè)置在 所述多層膜和所述光重定向?qū)又g的玻璃窗基底。
13. —種光重定向陽光控制玻璃窗單元，包括 第一玻璃窗基底；以及光重定向陽光控制膜，所述光重定向陽光控制膜設(shè)置在所述第一 玻璃窗基底上，所述光重定向陽光控制膜包括多層膜，所述多層膜透射可見光并反射紅外光；以及 光重定向?qū)樱龉庵囟ㄏ驅(qū)优c所述多層膜相鄰形成光重定 向陽光控制膜，所述光重定向?qū)影ㄐ纬啥鄠€棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，其中 所述多層膜為多層聚合物膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，還包 括設(shè)置在所述多層膜和所述第一玻璃窗基底之間的粘合劑層，并且所 述粘合劑層包括吸收紫外光的材料。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，其中 所述第一玻璃窗基底具有表面積值，并且所述漫射陽光控制膜僅設(shè)置 在所述表面積值的一部分上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，還包括第二玻璃窗基底，并且所述光重定向陽光控制膜設(shè)置在所述第一玻 璃窗基底和所述第二玻璃窗基底之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求n所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，其中 所述光重定向陽光控制玻璃窗單元為隔熱玻璃窗單元，所述隔熱玻璃 窗單元包括在所述第一玻璃窗基底和所述第二玻璃窗基底之間的密封 氣體空間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，其中 所述多層聚合物紅外光反射膜包括第一聚合物材料和第二聚合物材料 的多個交替聚合物層，并且所述交替層的至少一個為雙折射的和取向 的，并且所述交替聚合物層配合來反射紅外光，并且可見光透射通過 所述多層聚合物紅外光反射膜。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，其中 所述光重定向?qū)影ㄐ纬啥鄠€線性棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，其中 所述光重定向?qū)影ㄐ纬啥鄠€錐形棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，還包 括填充層，所述填充層設(shè)置在所述棱鏡結(jié)構(gòu)上，填充在相鄰棱鏡結(jié)構(gòu) 之間形成的空腔的至少一部分，其中所述填充層的折射率值不同于所 述棱鏡結(jié)構(gòu)的折射率值。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光重定向陽光控制玻璃窗單元，其中 所述填充層能夠從所述棱鏡結(jié)構(gòu)干凈地移除。
24. —種光重定向陽光控制系統(tǒng)，包括 玻璃窗基底；光重定向陽光控制膜，所述光重定向陽光控制膜設(shè)置在所述玻璃窗基底上，所述光重定向陽光控制膜包括多層膜，所述多層膜透射可見光并反射紅外光，和 光重定向?qū)?，所述光重定向?qū)优c所述多層膜相鄰形成光重定向陽光控制膜，所述光重定向?qū)影ㄐ纬啥鄠€棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面；以及漫射體，所述漫射體被布置以接收由所述光重定向陽光控制膜透 射的光。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光重定向陽光控制系統(tǒng)，其中所述玻 璃窗基底與所述漫射體正交布置。
全文摘要
一種光重定向陽光控制膜，包括透射可見光并反射紅外光的多層膜以及與所述多層膜相鄰形成光重定向陽光控制膜的光重定向?qū)?。所述光重定向?qū)影ㄐ纬啥鄠€棱鏡結(jié)構(gòu)的主表面。
文檔編號G02B5/20GK101680981SQ200880017044
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者奧萊斯特·小本森, 拉古納特·帕蒂亞, 道格拉斯·A·亨特利 申請人:3M創(chuàng)新有限公司