專利名稱：一種低反射聚碳酸酯薄膜及其制備裝置和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面具有蛾眼狀結(jié)構(gòu)的低反射聚碳酸酯薄膜及其制備裝置和制 備方法。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯(PC)是一種無定型、無臭、無毒、高度透明的無色熱塑性工程塑料，具有 優(yōu)良的物理機(jī)械性能，其沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度高；耐蠕變性小；具有良 好的耐熱性和耐低溫性，可在-60 120°C下長期使用；電性能和阻燃性良好；吸水率??； 收縮率?。槐∧ね笟庑孕?；透光率可達(dá)90%，因此PC很適宜作為光學(xué)元件材料。長期以來，光學(xué)元件材料的抗反射處理一直被廣泛進(jìn)行研究，在光學(xué)領(lǐng)域中通常 采用鍍膜的方法來降低薄膜的反射率?？狗瓷淠?anti-reflection coating,AR coating) 分有單層膜與多層膜兩種，薄膜的層數(shù)越多越能將反射率降低，但也越難設(shè)計(jì)及制造，成本 也相對較高。為了在可見光波長范圍內(nèi)得到很低的反射率，可以采用鍍多層膜的結(jié)構(gòu)。AR 鍍膜一般采用真空蒸鍍的方式，于基體上蒸鍍多層高低折射率不同的物質(zhì)，高折射率的材 料以TW2為主，低折射率材料以Si02、MgF2為代表，經(jīng)設(shè)計(jì)鍍上二層、四層或更多層的交替 多層薄膜，即可將反射率降低至1%。此類單層或多層抗反射膜雖然能降低反射率，但對于大角度入射的光仍無法有效 的降低反射率或減少全反射的發(fā)生，除此之外，單或多層抗反射膜還受限于材料折射率的 選擇性，以及厚度對應(yīng)入射波長等限制。1962 年，蛾眼(moth-eye)效應(yīng)由 G. G. Bernhard 與 W. H. Miller 等人所發(fā)現(xiàn)，蟲、 蛾等鱗翅類生物高具有很高的夜視能力，其眼角膜上都具有規(guī)則排列的突起結(jié)構(gòu)。蛾眼狀 薄膜是指薄膜表面帶有納米級的有規(guī)則排列的突起物的結(jié)構(gòu)膜片。這種帶有突起構(gòu)造的膜 片，因沿著厚度方向的折射率是連續(xù)性變化的，使照射在膜片上的入射光基本不會產(chǎn)生反 射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種表面具有蛾眼狀結(jié)構(gòu)的低反射聚碳酸酯薄膜及其制 備裝置和制備方法，通過本發(fā)明制備出的薄膜不管是大角度入射光還是較寬波長范圍的入 射光入射，其薄膜表面反射率僅為0.左右。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種低反射聚碳酸酯薄膜，具有第 一表面和第二表面，所述第一表面或第二表面表面均勻分布有蛾眼狀突起。一種低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置，依次相鄰設(shè)置有鍍鉻金屬或具有反蛾眼結(jié) 構(gòu)的主輥輪、具有反蛾眼結(jié)構(gòu)的中間輥輪和鍍鉻金屬的從動輥輪，所述主輥輪與中間輥輪、 中間輥輪和從動輥輪之間的間距分別為0. 05mm 2. 5mm，所述與中間輥輪之間設(shè)有成型模 頭。所述中間輥輪由基輥和鍍于基輥上厚度為200-250nm的硅或硅化物層組成，所述硅或硅化物層的外表面形狀為反蛾眼結(jié)構(gòu)。上述中間輥輪由如下步驟制作而成A、在普通輥輪上鍍硅或鍍硅化物制成輥筒，所述硅或硅化物層的厚度為 200-250nm ；B、將輥筒至于深反應(yīng)離子刻蝕儀，通入氧氣O2，刻蝕除去硅或硅化物層表面有機(jī) 物；C、將步驟B中的輥筒再次至于深反應(yīng)離子刻蝕儀中，通入刻蝕氣體，使輥筒表面 硅或硅化物層形成反類蛾眼狀凹坑；D、最后用的HF漂洗輥筒表面，去除異物。一種低反射聚碳酸酯薄膜的制備方法，采用如下步驟a、原料聚碳酸酯粒料進(jìn)行預(yù)干燥，以消除粒子含有的水分；b、將干燥好的粒子進(jìn)入擠出成型裝置，然后通過擠出成型裝置擠出聚碳酸酯薄膜 并送至低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置中，最后冷卻、切割。由于蛾眼狀結(jié)構(gòu)的存在，可以顯著改善PC薄膜的表面硬度，可以使PC薄膜的表面 硬度由3B提高至H。制備裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，通過該裝置和方法制造出來的低反射聚 碳酸酯薄膜的表面反射率大幅度降低，并且顯著提高光透過率。


圖1為本發(fā)明低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2為中間輥輪的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖3為本發(fā)明的低反射聚碳酸酯薄膜的結(jié)果圖。圖4為圖3的主視圖。圖5、圖6為本發(fā)明的低反射聚碳酸酯薄膜與未處理PC薄膜、傳統(tǒng)AR鍍膜單面處 理PC薄膜在可見光波長范圍內(nèi)的反射率和透過率比較圖。圖中1、第一表面；2、或第二表面；3、蛾眼狀突起；11、主輥輪；12、中間輥輪；13、 從動輥輪；21、硅或硅化物層；22、基輥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖3、圖4所示的一種低反射聚碳酸酯薄膜具有第一表面1和第二表面2，所述 第一表面1或第二表面2表面均勻分布有蛾眼狀突起3。如圖1所示的一種低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置，依次相鄰設(shè)置有鍍鉻金屬的 主輥輪11、具有反蛾眼結(jié)構(gòu)的中間輥輪12和鍍鉻金屬的從動輥輪13，所述主輥輪11與 中間輥輪12、中間輥輪12和從動輥輪13之間的間距分別為0. 05mm 2. 5mm，所述11與 中間輥輪12之間設(shè)有成型模頭14。所述中間輥輪12由基輥22和鍍于基輥22上厚度為 200-250nm的硅或硅化物層21組成，所述硅或硅化物層21的外表面形狀為反蛾眼結(jié)構(gòu)，如 圖2所示。所述中間輥輪12由如下步驟制作而成A、在普通輥輪上鍍硅或鍍硅化物制成輥筒，所述硅或硅化物層的厚度為200-250nm ；B、將輥筒至于深反應(yīng)離子刻蝕儀，通入氧氣O2，刻蝕除去硅或硅化物層表面有機(jī) 物；C、將步驟B中的輥筒再次至于深反應(yīng)離子刻蝕儀中，通入刻蝕氣體，使輥筒表面 硅或硅化物層形成反類蛾眼狀凹坑；D、最后用的HF漂洗輥筒表面，去除異物。通過上述制備裝置制備而成的低反射聚碳酸酯薄膜起形狀見圖3、4，其制備方法 采用如下步驟a、原料聚碳酸酯粒料進(jìn)行預(yù)干燥，以消除粒子含有的水分；b、將干燥好的粒子進(jìn)入擠出成型裝置，然后通過擠出成型裝置擠出聚碳酸酯薄膜 并送至低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置中，最后冷卻、切割。由于中間輥輪12具有反類蛾眼狀凹坑，所以所得聚碳酸酯薄膜一面具有對應(yīng)的 凸起狀蛾眼狀結(jié)構(gòu)，即為本發(fā)明的低反射聚碳酸酯薄膜。在制備低反射聚碳酸酯薄膜時，可 以通過調(diào)整硅化物的粒徑大小、密度來調(diào)整中間輥輪12的反類蛾眼狀凹坑的密度、深度及 直徑，也可以通過調(diào)整刻蝕液種類、刻蝕時間等工藝來調(diào)節(jié)反蛾眼狀凹坑的形狀、大小等， 進(jìn)而調(diào)節(jié)聚碳酸酯薄膜表面蛾眼狀凸起的形狀、密度、高度及直徑，而對于其厚度，可以通 過根據(jù)輥筒間距和擠出量來調(diào)節(jié)。通過調(diào)整硅化物的粒徑大小、密度或刻蝕工藝等來調(diào)整 輥面反類蛾眼狀凹坑的形狀、密度、深度及直徑，從而導(dǎo)致在入射光寬入射角度(0 60度) 以及寬波長范圍內(nèi)O50nm 2.5 μ m)，實(shí)現(xiàn)薄膜表面對入射光的低反射(反射率在0.1% 左右)。圖3、圖4是不同角度看低反射聚碳酸酯薄膜的表面形狀。當(dāng)然，除如圖所示的單 面結(jié)構(gòu)外，還通過把圖1裝置中主輥輪11換成具有和中間輥輪12同樣結(jié)構(gòu)的輥輪，來制備 雙面都具有蛾眼結(jié)構(gòu)的超低反射聚碳酸酯薄膜。圖5、圖6是0. 5mm厚度時未處理PC薄膜、傳統(tǒng)AR鍍膜單面處理PC薄膜以及單面 蛾眼狀結(jié)構(gòu)的低反射聚碳酸酯薄膜在可見光波長范圍內(nèi)的反射率和透過率比較圖，入射光 入射角度為5度。從圖中可以看出蛾眼狀結(jié)構(gòu)的存在使得聚碳酸酯薄膜的表面反射率大幅 度降低，并且顯著提高光透過率。與傳統(tǒng)的AR處理方式相比也存在著明顯優(yōu)勢。另外，由 于蛾眼狀結(jié)構(gòu)的存在，可以顯著改善PC薄膜的表面硬度，可以使PC薄膜的表面硬度由;3B 提高至H。
權(quán)利要求
1.一種低反射聚碳酸酯薄膜，其特征是所述低反射聚碳酸酯薄膜具有第一表面(1) 和第二表面(2)，所述第一表面(1)或第二表面(2)表面均勻分布有蛾眼狀突起(3)。
2.一種低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置，其特征是所述制備裝置依次相鄰設(shè)置有鍍 鉻金屬或具有反蛾眼結(jié)構(gòu)的主輥輪(11)、具有反蛾眼結(jié)構(gòu)的中間輥輪(12)和鍍鉻金屬的 從動輥輪(13)，所述主輥輪(11)與中間輥輪(12)、中間輥輪(12)和從動輥輪(13)之間的 間距分別為0. 05mm 2. 5mm，所述(11)與中間輥輪(12)之間設(shè)有成型模頭(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置，其特征是所述中間輥輪 (12)由基輥(22)和鍍于基輥(22)上厚度為200-250nm的硅或硅化物層(21)組成，所述硅 或硅化物層(21)的外表面形狀為反蛾眼結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置，其特征是所述中間輥輪 (12)由如下步驟制作而成A、在普通輥輪上鍍硅或鍍硅化物制成輥筒，所述硅或硅化物層的厚度為200-250nm；B、將輥筒至于深反應(yīng)離子刻蝕儀，通入氧氣02，刻蝕除去硅或硅化物層表面有機(jī)物；C、將步驟B中的輥筒再次至于深反應(yīng)離子刻蝕儀中，通入刻蝕氣體，使輥筒表面硅或 硅化物層形成反類蛾眼狀凹坑；D、最后用的HF漂洗輥筒表面，去除異物。
5.一種低反射聚碳酸酯薄膜的制備方法，其特征是所述制備方法采用如下步驟a、原料聚碳酸酯粒料進(jìn)行預(yù)干燥，以消除粒子含有的水分；b、將干燥好的粒子進(jìn)入擠出成型裝置，然后通過擠出成型裝置擠出聚碳酸酯薄膜并送 至低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置中，最后冷卻、切割。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低反射聚碳酸酯薄膜。具有第一表面和第二表面，第一表面或第二表面表面均勻分布有蛾眼狀突起。其制備裝置依次相鄰有設(shè)有鍍鉻金屬或具有反蛾眼結(jié)構(gòu)的的主輥輪、具有反蛾眼結(jié)構(gòu)的中間輥輪和鍍鉻金屬的從動輥輪，主輥輪與中間輥輪、中間輥輪和從動輥輪之間的間距為0.05mm～2.5mm，主輥輪與中間輥輪之間設(shè)有成型模頭。采用如下步驟a、原料聚碳酸酯粒料進(jìn)行預(yù)干燥，以消除粒子含有的水分；b、干燥好的粒子進(jìn)入擠出成型裝置，然后通過擠出成型裝置擠出聚碳酸酯薄膜并送至低反射聚碳酸酯薄膜的制備裝置中，最后冷卻、切割。由于蛾眼狀結(jié)構(gòu)的存在，可以顯著改善PC薄膜的表面硬度，使PC薄膜的表面硬度由3B提高至H。制備裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。
文檔編號B29C47/00GK102122007SQ20101056956
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者任月璋, 王磊, 羅偉 申請人:蘇州奧美材料科技有限公司