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JP6034415B2 - フッ素重合体多層光学フィルム並びにその作成方法及び使用方法 - Google Patents

フッ素重合体多層光学フィルム並びにその作成方法及び使用方法 Download PDF

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JP6034415B2 JP2015018717A JP2015018717A JP6034415B2 JP 6034415 B2 JP6034415 B2 JP 6034415B2 JP 2015018717 A JP2015018717 A JP 2015018717A JP 2015018717 A JP2015018717 A JP 2015018717A JP 6034415 B2 JP6034415 B2 JP 6034415B2
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Description

本開示は、広義には、多層光学フィルム並びにその作成及び使用方法に関する。
個々の層厚さが約数百ナノメートル以下の少なくとも２つの重合体材料の複数の交互層を有する、多層光学フィルムが作成されてきた。重合体材料は、屈折率が十分に整合しないように選択されたとき、これらの多層光学フィルムは、光の波長の建設的干渉を引き起こす。この結果、多層光学フィルムは、特定の波長を反射させ、他の波長を透過又は吸収する。
多層光学フィルムは、従来、交互層が０．１を超える屈折率差を有する交互層の非フッ素化重合体材料で構成されてきた。例えば、多層光学フィルムは、一般に、０．２５の屈折率差を有する（ポリ（エチレン２，６−ナフタレート））と（ポリ（メチルメタクリレート））の層ペア、０．１６の屈折率差を有する（ポリ（エチレンテレフタレート））と（ポリ（メチルメタクリレート）の共重合体）の層ペア、及び光の一偏光に関して０．１９の屈折率を有することができる（ポリ（エチレン２．６−ナフタレート））とｃｏＰＥＮ（ナフタレンジカルボン酸、付加ジカルボン酸、及びジオールから誘導された）の層ペアから構成される。
簡潔に言うと、一実施形態では、本開示は、光学スタックを含む多層フィルムを提供し、光学スタックは、第１のフッ素重合体材料の第１の層と、第２のフッ素重合体材料の第２の層とを含み、第１の層の少なくとも一部分及び第２の層の少なくとも一部分は、密接している。
別の実施形態では、本開示は、多層光学フィルムを含む物品を提供する。
別の実施形態では、本開示は、ソーラーパワー用途、照明用途、反射防止用途、及び／又は産業用途に多層光学フィルムを使用する方法を提供する。
更に別の実施形態では、本開示は、第１のフッ素重合体材料と第２のフッ素重合体材料を提供する工程と、第１のフッ素重合体材料と第２のフッ素重合体材料をウェブに共押出しする工程と、第１のフッ素重合体材料と第２の重合体材料を交互に配置して多層フィルムを作成する工程とを含む、多層光学フィルムを作成する方法を提供する。
有利には、このような新規の多層光学フィルムは、従来の多層光学フィルムと比較して改善された性能を提供することができる。
上記要約は、各実施形態を説明することを意図するものではない。また、本開示の１つ又は複数の実施形態の詳細を以下の説明に示す。他の特徴、目的、及び利点は、説明及び特許請求の範囲から明らかとなる。
本開示の１つの例示的な実施形態による多層光学フィルム１００の概略側面図。 多層光学フィルム１００に含まれる２要素光学スタック１４０の概略側面図。
本明細書で使用するとき、用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「の少なくとも１つ（at least one of）」は、交換可能に使用され、１つ又は複数を意味し、
「及び／又は」は、一方又は両方の記述された事例が起こる場合があることを示すために使用され、例えば、Ａ及び／又はＢは、（Ａ及びＢ）と（Ａ又はＢ）とを含み、
「共重合」は、高分子化合物を生成するためにともに重合されるモノマーを指し、
「共重合体」は、少なくとも２つの異なる共重合モノマー（即ち、モノマーが同じ化学構造を有さない）を含む重合体材料を指し、例えば、ターポリマー（３つの異なるモノマー）、又はテトラポリマー（４つの異なるモノマー）を含み、
「重合体」は、同じモノマー（単独重合体）又は異なるモノマー（共重合体）の共重合モノマーを含む重合体材料を指し、
「光」は、２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する電磁放射を指し、
「溶融加工可能」は、押出成形機などの通常の処理装置において溶融、加熱及び／又は加圧で流れる重合体材料を指し、
「光学層」は、反射される光の約４分の１波長の厚さを有する材料の層を指す。
図１Ａは、本開示の１つの例示的な実施形態を示す。多層光学フィルム１００は、光学スタック１４０、例えば、任意の保護境界層１２０及び１２２、並びに任意のスキン層１３０及び１５０などの任意の追加層を含む。
光学スタック１４０は、図１Ｂを参照してよりよく理解される。光学スタック１４０は、第２の光学層１６２ａ、１６２ｂ、．．．．、１６２ｎ（集合的に第２の光学層１６２）と密着した第１の光学層１６０ａ、１６０ｂ、．．．、１６０ｎ（集合的に第１の光学層１６０）を含む。
第２の光学層１６２は、第１の光学層１６０との繰り返し順序で配置される。層ペア（例えば、第１の光学層１６０がＡ、第２の光学層１６２がＢ）は、図１Ｂに示したように交互層ペア（例えば、ＡＢＡＢＡＢ．．．）として配列されてもよい。他の実施形態では、層ペアは、例えば第３の光学層Ｃなどの中間層と共に配置されてもよく（例えば、ＡＢＣＡＢＣ．．．）、又は非交互式（例えば、ＡＢＡＢＡＢＣＡＢ．．．、ＡＢＡＢＡＣＡＢＤＡＢ．．．、ＡＢＡＢＢＡＡＢＡＢ．．．など）で配列されてもよい。典型的には、層ペアは、交互層ペアとして配列される。
第１の光学層１６０は、第１のフッ素重合体材料を含み、第２の光学層１６２は、第２のフッ素重合体材料を含む。この開示によって意図されたフッ素重合体材料には、完全又は部分的にフッ素化されたモノマーの共重合単位から誘導された溶融加工性フッ素重合体が挙げられ、半晶質でも又は非晶質でもよい。フッ素重合体材料には、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＶＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、フルオロアルキルビニルエーテル、フルオロアルコキシビニルエーテル、フッ素化スチレン、フッ素化シロキサン、ヘキサフルオロプロピレンオキシド（ＨＦＰＯ）、又はこれらの組み合わせのモノマーのうちの少なくとも１つが挙げられる。
例示的なフッ素重合体材料には、ＴＦＥの単独重合体（例えば、ＰＴＦＥ）、エチレンとＴＦＥ共重合体の共重合体（例えば、ＥＴＦＥ）、ＴＦＥとＨＦＰとＶＤＦの共重合体（例えば、ＴＨＶ）、ＶＤＦの単独重合体（例えば、ＰＶＤＦ）、ＶＤＦの共重合体（例えば、ｃｏＶＤＦ）、ＶＦの単独重合体（例えば、ＰＶＦ）、ＨＦＰとＴＦＥの共重合体（例えば、ＦＥＰ）、ＴＦＥとプロピレンの共重合体（例えば、ＴＦＥＰ）、ＴＦＥと（ペルフルオロビニル）エーテルの共重合体（例えば、ＰＦＡ）、ＴＦＥと（ペルフルオロビニル）エーテルと（ペルフルオロメチルビニル）エーテルの共重合体（例えば、ＭＦＡ）、ＨＦＰとＴＦＥとエチレンの共重合体（例えば、ＨＴＥ）、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体（例えば、ＰＣＴＦＥ）、エチレンとＣＴＦＥの共重合体（例えば、ＥＣＴＦＥ）、ＨＦＰＯの単独重合体（例えば、ＰＨＦＰＯ）、４−フルオロ−（２−トリフルオロメチル）スチレンの単独重合体、ＴＦＥとノルボルネンの共重合体、ＨＦＰとＶＤＦの共重合体、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
幾つかの実施形態では、前述のテトラフロオルエチレンのインターポリマー化されるモノマーを含む代表的な溶融加工性共重合体は、フッ素化されても又は非フッ素化されてもよい追加のモノマーを含む。例には、例えばエポキシドなどの重合条件下で開環する３員又は４員環などの開環化合物と、例えばプロピレン、エチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、及びノルボルネンなどのオレフィンモノマーと、式ＣＦ２＝ＣＦ−（ＯＣＦ２ＣＦ（Ｒｆ））ａＯＲ’ｆのペルフルオロ（ビニルエーテル）とが挙げられ、式中、Ｒｆは、１〜８個、典型的には１〜３個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル、Ｒ’ｆは、１〜８個、典型的には１〜３個の炭素原子のペルフルオロ脂肪族、典型的にはペルフルオロアルキル又はペルフルオロアルコキシであり、ａは、０〜３の整数である。この式を有するペルフルオロ（ビニルエーテル）の例には、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ３、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ３、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、及びＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３が挙げられる。特に有用なものは、少なくとも３つ、又は少なくとも４つの異なるモノマーを含む溶融加工性フッ素重合体でよい。
前述のテトラフルオロエチレン及び他のモノマーの例示的な溶融加工性共重合体には、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ．，Ｏａｋｄａｌｅ、ＭＮにより商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ２２０」、「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ２３０」、「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ５００」、「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ５００Ｇ」、「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ５１０Ｄ」、「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ６１０」、「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ ８１５」、「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶＰ ２０３０Ｇ」で販売されているテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ．により商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＨＴＥ １５１０」及び「ＤＹＮＥＯＮ ＨＴＥ １７０５」と、日本国大阪府のダイキン工業株式会社により商品名「ＮＥＯＦＬＯＮ ＥＦＥＰ」で販売されているテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びエチレンの共重合体、日本国東京都の旭硝子株式会社により商品名「ＡＦＬＡＳ」で販売されているテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びエチレンの共重合体、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥにより商品名「ＴＥＦＬＯＮ（登録商標） ＡＦ」で販売されているテトラフルオロエチレン及びノルボルネンの共重合体、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ．により商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＥＴ ６２１０Ａ」及び「ＤＹＮＥＯＮ ＥＴ ６２３５」、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．により商品名「ＴＥＦＺＥＬ ＥＴＦＥ」、及び旭硝子株式会社により商品名「ＦＬＵＯＮ ＥＴＦＥ」で販売されているエチレン及びテトラフルオロエチレンの共重合体、Ｓｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ Ｉｎｃ．，Ｗｅｓｔ Ｄｅｐｔｆｏｒｄ，ＮＪにより商品名「ＨＡＬＡＲ ＥＣＴＦＥ」で販売されているエチレン及びクロロトリフルオロエチレンの共重合体、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣにより商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＰＶＤＦ １００８」及び「ＤＹＮＥＯＮ ＰＶＤＦ １０１０」で販売されているフッ化ビニリデンの単独重合体、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣにより商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＰＶＤＦ １１００８」、「ＤＹＮＥＯＮ ＰＶＤＦ ６０５１２」、「ＤＹＮＥＯＮ ＦＣ−２１４５」（ＨＦＰとＶＤＦの共重合体）で販売されているポリフッ化ビニリデンの共重合体、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．により商品名「ＤＵＰＯＮＴ ＴＥＤＬＡＲ ＰＶＦ」で販売されているフッ化ビニルの単独重合体、並びにＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ Ｉｎｃにより商品名「ＨＹＦＬＯＮ ＭＦＡ」で販売されているＭＦＡ、又はこれらの組み合わせなどの市販品が挙げられる。
本開示の例示的な層ペアには、フッ化ビニリデンの単独重合体と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペア、（エチレン及びクロロトリフルオロエチレンの共重合体）と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペア、（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びエチレンの共重合体）と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペア、（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びエチレンの共重合体）と（エチレン及びテトラフロオルエチレンの共重合体）の層ペア、（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びエチレンの共重合体）とテトラフロオルエチレン及びノルボルネンの共重合体の層ペア、（エチレン及びテトラフロオルエチレンの共重合体）と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペア、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
第１の光学層と第２の光学層を適切に選択することによって、光学スタック１４０を、所望の帯域幅の光を反射又は透過するように設計することができる。以上の考察から、第２の光学層の選択が、多層光学フィルムの対象用途だけでなく、第１の光学層の選択と加工条件にも依存することが理解されるであろう。
光が光学スタック１４０を通過するとき、光又は光の一部分は、光学層を透過するか、光学層に吸収されるか、光学層間の境界面によって反射される。
光学層を透過する光は、吸光度、厚さ、及び反射と関連付けられる。透過率（Ｔ）は、吸光度（Ａ）と関連付けられ、Ａ＝−ｌｏｇ Ｔであり、Ａ％＋Ｔ％＋反射％＝１００％である。反射は、光学層間のそれぞれの境界面で生じる。図１Ｂを再び参照すると、第１の光学層１６０と第２の光学層１６２はそれぞれ、異なるそれぞれの屈折率ｎ１及びｎ２を有する。光は、隣接した光学層の境界面、例えば、第１の光学層１６０ａと第２の光学層１６２ａとの境界面、及び／又は第２の光学層１６２ａと第１の光学層１６０ｂとの境界面で反射されることがある。隣接した光学層の境界面で反射されない光は、典型的には、連続層を通過し、その後の光学層で吸収されるか、その後の境界面で反射されるか、完全に光学スタック１４０を透過する。典型的には、所定の層ペアの光学層は、所定の光波長を実質的に透過し所望の反射率が得られるように選択される。層ペア境界面で反射されない光は、次の層ペア境界面まで透過し、そこで光の一部分が反射され、反射されない光は透過し、その後も同様に続く。このように、多数の光学層（例えば、５０個超、１００個超、１０００個超、又は更には２０００個超の光学層）を有する光学層スタックが、高度の反射率を生成することができる。
一般に、隣接した光学層の境界面の反射率は、反射波長の第１の光学層と第２の光学層上の屈折率の差の二乗に比例する。層ペア間の屈折率の絶対差（│ｎ１〜ｎ２│）は、典型的には０．１以上である。第１の光学層と第２の光学層との屈折率差は大きい方が望ましく、その理由は、より高い屈折力（例えば、反射率）を作り出すことができ、それにより反射帯域幅を大きくできるからである。しかしながら、本開示では、層ペア間の絶対差は、選択された層ペアにより、０．２０未満、０．１５未満、０．１０未満、０．０５未満、又は更には０．０３未満でよい。例えば、ポリ（メチルメタクリレート）とＤＹＮＥＯＮ ＨＴＥ １７０５は、０．１２の絶対屈折率差を有する。
適切な層ペア、層厚及び／又は層ペアの数を選択することによって、光学スタックを、所望の波長を透過又は反射するように設計することができる。それぞれの層の厚さは、反射率の大きさを変化させるか又は反射率波長範囲をずらすことによって、光学スタックの性能に影響を及ぼす場合がある。光学層は、典型的には、対象波長の約４分の１の平均個別層厚と、対象波長の約２分の１の層ペア厚とを有する。光学層はそれぞれ４分の１波長の厚さでよく、又は光学層は、層ペアの光学厚さの和が波長の半分（又はその倍数）である限り、異なる光学厚さを有することができる。例えば、４００ナノメートル（ｎｍ）の光を反射させるためには、平均個別層厚は約１００ｎｍになり、平均層ペア厚は約２００ｎｍになる。同様に、８００ｎｍの光を反射させるためには、平均個別層厚は約２００ｎｍになり、平均層ペア厚は約４００ｎｍになる。第１の光学層１６０と第２の光学層１６２は同じ厚さを有してもよい。あるいは、光学スタックは、反射波長範囲を大きくするために異なる厚さを有する光学層を含んでもよい。３つ以上の層ペアを有する光学スタックは、ある波長範囲にわたって反射能を提供するために異なる光学厚さを有する光学層を含んでもよい。例えば、光学スタックは、特定の波長を有する通常の入射光を最適に反射させるように個別に調整される層ペアを含んでもよく、又はより大きい帯域幅にわたって光を反射させるために層ペア厚の勾配を含んでもよい。特定の層ペアの通常の反射率は、主に、個々の層の光学厚さに依存し、光学厚さは、層の実際の厚さとその屈折率の積として定義される。光学層スタックから反射された光の強度は、層ペアの数とそれぞれの層ペア内の光学層の屈折率の差の関数である。比ｎ１ｄ１／（ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２）（一般に「ｆ比」と呼ばれる）は、特定波長における所定の層ペアの反射率と関連する。ｆ比において、ｎ１とｎ２は、層ペア内の第１及び第２の光学層の特定波長でのそれぞれの屈折率であり、ｄ１とｄ２は、層ペア内の第１及び第２の光学層のそれぞれの厚さである。屈折率、光学層厚さ、及びｆ比を適切に選択することによって、一次反射の強度をある程度制御することができる。例えば、約０．０５〜０．３ナノメートルの光学厚さの層によって、紫（波長４００ナノメートル）〜赤（波長７００ナノメートル）の一次可視光反射を得ることができる。一般に、ｆ比が０．５からずれると、反射率のレベルが低くなる。
式λ／２＝ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２を使用して、波長λの光を垂直入射角で反射させるように光学層を最適化することができる。他の角度では、層ペアの光学厚さは、構成光学層内を伝わる距離（層の厚さより大きい）と、光学層の３つの光学軸のうちの少なくとも２つの光学軸の屈折率とに依存する。光学層はそれぞれ４分の１波長の厚さでもよく、又は光学厚さの和が波長の半分（若しくはその倍数）である限り、光学層は異なる光学厚さを有してもよい。３つ以上の層ペアを有する光学スタックは、ある波長範囲にわたって反射能を提供するために異なる光学厚さを有する光学層を含んでもよい。例えば、光学スタックは、特定の波長を有する通常の入射光を最適に反射させるように個別に調整される層ペアを含んでもよく、又はより大きい帯域幅にわたって光を反射させるために層ペア厚の勾配を含んでもよい。
典型的な手法は、全て又はほとんど４分の１波長のフィルム積層を使用することである。この場合、スペクトルの制御には、フィルム積層の層厚プロファイルを制御する必要がある。空気中で大きな角度範囲にわたって可視光を反射させるために必要とされるような広帯域スペクトルは、重合体フィルムによって達成可能な屈折率の差が無機質フィルムより小さいので、層が重合体の場合は、多数の層を必要とする。そのような光学スタックの層厚プロファイルは、米国特許第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）に教示された軸ロッド装置を微視的手法で得られた層プロファイル情報と組み合わせて使用することによって、改善されたスペクトル特性が提供されるように調整することができる。
制御されたスペクトルを有する多層光学フィルムを提供するための望ましい技術には、１）米国特許第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）に教示されたような、共押出重合体層の層厚値の軸ロッドヒータ制御を使用する。
２）生産中の、例えば原子間力顕微鏡、透過型電子顕微鏡、又は走査電子顕微鏡などの層厚測定ツールから、層厚プロファイル・フィードバックを適時に得る。
３）光学モデリングにより、所望の層厚プロファイルを生成する。
４）測定した層プロファイルと望ましい層プロファイルとの間の差に基づいて、軸ロッド調整を繰り返し行う。
層厚プロファイルを制御する基本処理は、ターゲット層厚プロファイルと測定した層のプロファイルの差に基づく軸ロッドゾーン出力設定の調整を含む。所定のフィードブロック領域における層厚値の調整に必要とされる軸ロッド出力の増加は、最初に、そのヒーター領域において生成される層の得られる厚さ変化のナノメートル当たりの入熱のワットに関して、検量されてよい。スペクトルの細かい制御は、２７５層に対して２４個の軸ロッドゾーンを使用して可能である。較正後に、所定のターゲットプロファイルと測定プロファイルの必要な電力調整を一度に計算することができる。この手順は、２つのプロファイルが収束するまで繰り返されてもよい。
例えば、光学スタックの層厚プロファイル（層厚値）は、３４０ｎｍの光に関して４分の１波長の光学厚さ（屈折率と物理厚を掛けたもの）を有するように調整された第１の（最も薄い）光学層から、４２０ｎｍの光に関して約４分の１波長厚の光学厚さになるように調整された最も厚い層まで、ほぼ線形プロファイルになるように調整されてもよい。
光学スタック内の光学層の数を増やすと、屈折力も高まることがある。例えば、層ペア間の屈折率が小さい場合、光学スタックは、所望の反射率を達成しないことがあるが、層ペアの数を増やすことによって、十分な反射率が達成されることがある。本開示の一実施形態では、光学スタックは、少なくとも２個の第１の光学層と少なくとも２個の第２の光学層、少なくとも５個の第１の光学層と少なくとも５個の第２の光学層、少なくとも５０個の第１の光学層と少なくとも５０個の第２の光学層、少なくとも２００個の第１の光学層と少なくとも２００個の第２の光学層、少なくとも５００個の第１の光学層と少なくとも５００個の第２の光学層、又は更には少なくとも１０００個の第１の光学層と少なくとも１０００個の第２の光学層を含む。
光学層の複屈折（例えば、延伸によって生じる）は、層ペア内の光学層の屈折率の差を大きくする別の有効な方法である。２つの互いに垂直な面内軸に配向される層ペアを含む光学スタックは、例えば、光学層の数、ｆ比、及び屈折率により極めて高い割合の入射光を反射させることができ、極めて効率の高いリフレクタである。
言及したように、本開示の光学スタックは、対象となる少なくとも特定の帯域幅（即ち、波長範囲）を反射又は透過するように設計されてもよい。一実施形態では、本開示の光学スタックは、約４００〜７００ｎｍ、約３８０〜７８０ｎｍ、又は更には約３５０〜８００ｎｍの波長の少なくとも一部分、約７００ｎｍ超、約７８０ｎｍ超、又は更には約８００ｎｍ超の波長の少なくとも一部分、約７００〜２５００ｎｍ、約８００〜１３００ｎｍ、又は更には約８００〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部分、約３００〜４００ｎｍ、又は更には約２５０〜４００ｎｍの波長の少なくとも一部分、約３００ｎｍ未満の波長の少なくとも一部分、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを透過する。「少なくとも一部分」とは、波長の全範囲だけでなく、少なくとも２ｎｍ、１０ｎｍ、２５ｎｍ、５０ｎｍ、又は１００ｎｍの帯域幅などの波長の一部分も含むことを意味する。「透過する」とは、対象の波長の少なくとも３０、４０、５０、６０、７０、８０、８５、９０、９２、又は９５パーセントが、９０度の入射角で透過されることを意味する。
一実施形態では、本開示の光学スタックは、約４００〜７００ｎｍ、約３８０〜７８０ｎｍ、又は更には約３５０〜８００ｎｍの波長の少なくとも一部分、約７００ｎｍ超、約７８０ｎｍ超、又は更には約８００ｎｍ超の波長の少なくとも一部分、約７００〜２５００ｎｍ、約８００〜１３００ｎｍ、又は更には約８００〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部分、約３００〜４００ｎｍ、又は更には約２５０〜４００ｎｍの波長の少なくとも一部分、約３００ｎｍ未満の波長の少なくとも一部分、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを反射する。「反射する」とは、対象の波長の少なくとも３０、４０、５０、６０、７０、８０、８５、９０、９２、又は９５パーセントが、９０度の入射角で反射されることを意味する。
層ペア、層の数、及び層の厚さは、光学スタックが第１の帯域幅の光を反射させ、第２の帯域幅の光を透過するように選択されてもよい。例えば、光学スタックは、可視光波長（例えば、４００〜７００ｎｍ）を透過し、赤外線波長（例えば、７００〜２５００ｎｍ）を反射させ、紫外線波長（例えば、２５０〜４００ｎｍ）を透過し、赤外線波長を反射させ、又は赤外線波長を透過し、かつ紫外線波長を反射させてもよい。
前述の光学スタックに加えて、多層光学フィルムの物理的、化学的及び／又は光学的特性を修正又は強化するために、図１Ａに示したような追加層が、必要に応じて、多層光学フィルムに付着されてもよい。必要に応じて本発明による多層光学フィルムで使用される被覆又は層の非限定的なリストは、以下の段落で述べる。
一実施形態では、多層光学フィルムは、１つ又は複数の光学層を含む。多層光学フィルムは、単一の光学スタックからなってもよく、又は多層光学フィルムを形成するように後で組み合わされる多数の光学スタックから作成されてもよいことを理解されよう。追加されることがある付加的な光学層には、例えば、偏光子、鏡、透明−有色フィルム（clear to colored film）、有色−有色フィルム（colored to colored film）、コールドミラー、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、多層光学フィルムは、例えば１つ若しくは複数のスキン層などの１つ若しくは複数の非光学層、又は例えば光学層のパケット間の保護境界層などの１つ若しくは複数の内部非光学層を含む。非光学層を使用して、多層光学フィルム構造を提供するか、又は処理中若しくは処理後に多層光学フィルム構造が損傷若しくは破損しないように保護することができる。幾つかの用途では、犠牲保護スキンを含むことが望ましい場合があり、スキン層と光学スタックとの間の境界接着は、使用前にスキン層を光学スタックから剥がすことができるように制御される。
典型的には、非光学層の１つ又は複数は、光学層を透過するか光学層で反射される光の少なくとも一部分が、これらの層中を通るように配置される（即ち、これらの層は、第１及び第２の光学層内を通るか又はそれらの光学層によって反射される光の経路内に配置される）。非光学層は、対象の波長領域にわたる光学スタックの反射特性又は透過特性に影響を及ぼすこともあり、及ぼさないこともある。一般に、そのような非光学層は、光学スタックの光学特性に影響を及ぼしてはならない。
非光学層には、例えば、多層光学フィルムの耐引裂性、耐穿刺性、靭性、耐候性及び／又は耐薬品性などの特性を付与するか又は改善する材料が選択されてもよい。例えば耐引裂層に使用するための材料を選択するときは、破壊時の延伸率、ヤング率、引裂強さ、内部層への接着、対象の波長での透過率と吸収率、光学的透明度とヘーズ、耐候性、及び様々な気体と溶剤の浸透性などの多くの因子を検討しなければならない。耐引裂層として使用されることがある材料の例には、ポリカーボネート、ポリカーボネート及びコポリエステルの混合物、ポリエチレンの重合体、ポリプロピレンの共重合体、エチレン及びテトラフルオロエチレンの共重合体、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン及びエチレン、並びにポリ（エチレンテレフタレート）の共重合体が挙げられる。
非光学層はあらゆる適当な材料からなり、光学スタックに使用される材料の１つと同様であり得る。当然ながら、選択される材料は、光学スタックの光学特性に対してあまり有害な光学特性を有しないことが重要である。非光学層は、第１及び第２の光学層に使用されている重合体材料のいずれかを含む様々な重合体から形成されてもよい。幾つかの実施形態では、非光学層に選択される材料は、第１の光学層に選択された重合体材料及び／又は第２の光学層に選択された重合体材料と類似又は同じである。
多層光学フィルムを、劣化を引き起こす場合がある紫外線から保護するために、多層光学フィルムに任意の紫外線吸収層が付着されてもよい。太陽光、特に２８０〜４００ｎｍの紫外線は、プラスチックの劣化を引き起こす可能性があり、その結果、変色し、光学的及び機械的性質の低下の原因となる。光酸化劣化の抑制は、長期耐久性が必須の屋外用途にとって重要である。ポリ（エチレンテレフタレート）による紫外線の吸収は、例えば、約３６０ｎｍで始まり、３２０ｎｍ以下で著しく増加し、３００ｎｍ以下で極めて明らかである。ポリ（エチレンナフタレート）は、３１０〜３７０ｎｍの範囲で紫外線を強く吸収し、吸収末端は約４１０ｎｍまで延在し、吸収最大量は３５２ｎｍと３３７ｎｍで生じる。酸素の存在下で鎖開裂が起き、支配的光酸化生成物は、一酸化炭素、二酸化炭素、及びカルボン酸である。エステル基の直接光分解に加えて、酸化反応を考慮しなければならず、これは同様に過酸化物ラジカルにより二酸化炭素を生成する。
紫外線吸収層は、重合体と紫外線吸収剤を含む。典型的には、重合体は、熱可塑性重合体であるが、これは要件ではない。適切な重合体の例には、ポリエステル（例えば、ポリ（エチレンテレフタレート））、フッ素重合体、ポリアミド、アクリル樹脂（例えば、ポリ（メチルメタクリレート））、シリコーン重合体（例えば、熱可塑性シリコーン重合体）、スチレン重合体、ポリオレフィン、オレフィン共重合体（例えば、ＴＯＰＡＳ ＣＯＣとして入手可能なエチレンとノルボルネンの共重合体）、シリコーン共重合体、ウレタン、又はこれらの組み合わせ（例えば、ポリメチルメタクリレートとポリフッ化ビニリデンの混合物）が挙げられる。
紫外線吸収層は、紫外線を吸収することによって多層光学フィルムを保護する。一般に、紫外線吸収層は、紫外線に長期間耐えることができる重合体組成物（即ち、添加剤と重合体）を含んでもよい。
多層光学フィルムを保護する機能を支援するために、典型的には、様々な紫外線吸収安定化添加剤が、紫外線吸収層に混入される。添加剤の非限定的な例には、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、酸化防止剤、及びこれらの組み合わせから選択される１つ又は複数の化合物が挙げられる。
紫外線吸収剤などの紫外線安定剤は、光で生じる劣化の物理的及び化学的プロセスを仲介する可能性のある化合物である。したがって、紫外線による重合体の光酸化は、約４００ｎｍ未満の波長の光を実質的に吸収する少なくとも１つの紫外線吸収剤を含む紫外線吸収層を使用することによって防ぐことができる。紫外線吸収剤は、典型的には、１８０〜４００ｎｍの波長領域の入射光の少なくとも７０パーセント、典型的には８０パーセント、より典型的には９０パーセント超、又は更には９９パーセント超を吸収する量で紫外線吸収層に含まれる。
典型的な紫外線吸収層の厚さは、１０〜５００マイクロメートルであるが、これより薄いか又は厚い紫外線吸収層を使用してもよい。典型的には、紫外線吸収剤は、紫外線吸収層に２〜２０重量パーセントの量で存在するが、これより少ないか又は多い量が使用されてもよい。
１つの例示的な紫外線吸収化合物は、ベンゾトリアゾール化合物である５−トリフルオロメチル−２−（２−ヒドロキシ−３−α−クミル−５−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）−２Ｈベンゾトリアゾールである。他の例示的なベンゾトリアゾールには、例えば、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ジ−α−クミルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−クロロ−２−（２−ヒドロキシ−３−ｔｅｒｔ−ブチル−５−メチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−クロロ−２−（２−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔｅｒｔ−アミルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３−α−クミル−５−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾールが挙げられる。追加の例示的な紫外線吸収化合物には、２−（４，６−ジフェニル−１−３，５−トリアジン−２−イル）−５−ヘキシルオキシ−フェノールと、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｒｐ．，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹにより商品名「ＴＩＮＵＶＩＮ １５７７」及び「ＴＩＮＵＶＩＮ ９００」で販売されているものが挙げられる。更に、紫外線吸収剤は、ヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）及び／又は酸化防止剤の組み合わせで使用することができる。例示的なＨＡＬＳには、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｒｐ．により商品名「ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４」及び「ＴＩＮＵＶＩＮ １２３」で販売されているものが挙げられる。例示的な酸化防止剤には、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｒｐ．により商品名「ＩＲＧＡＮＯＸ １０１０」及び「ＵＬＴＲＡＮＯＸ ６２６」で販売されているものが挙げられる。
紫外線吸収層にＵＶＡ、ＨＡＬＳ及び酸化防止剤を添加することに加えて、ＵＶＡ、ＨＡＬＳ及び酸化防止剤を、本開示の第１又は第２の光学層を含む他の層に添加することもできる。
別の実施形態では、多層光学フィルムを赤外線から保護するために、任意の赤外線吸収層を多層光学フィルムに付着させてもよい。赤外線吸収層は、重合体と赤外線吸収剤を含む。赤外線吸収層は、多層光学フィルム上に被覆されてもよく、又は重合体層中に押出し混合されてもよい。例示的な赤外線吸収化合物には、インジウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、Ｅｐｏｌｉｎ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＮＪにより商品名「ＥＰＯＬＩＧＨＴ ４１０５」、「ＥＰＯＬＩＧＨＴ ２１６４」、「ＥＰＯＬＩＧＨＴ ３１３０」、及び「ＥＰＯＬＩＧＨＴ ３０７２」で販売されているような赤外線吸収染料、米国特許第４，２４４，７４１号（Ｋｒｕｓｅ）に記載されたようなヘテロポリ酸、米国特許第３，８５０，５０２号（Ｂｌｏｏｍ）に記載されたような金属錯体、Ｈ．Ｗ．Ｓａｎｄｓ Ｃｏｒｐ．，Ｊｕｐｉｔｅｒ，ＦＬによるＳＤＥ８８３２などのニッケル錯体染料、並びにやはりＨ．Ｗ．Ｓａｎｄｓ Ｃｏｒｐ．によるＳＤＡ５４８４などのパラジウム錯体染料が挙げられる。
多層光学フィルムの反射及び／若しくは透過性能、又は視覚的特性を更に高めるために、層の少なくとも１つに追加の添加剤が加えられてもよい。例えば、多層光学フィルムは、外観を変更するか又は多層光学フィルムを特定用途にカスタマイズするために、インク、染料又は顔料で処理されてもよい。したがって、例えば、多層光学フィルムは、製品情報、広告、装飾又は他の情報を表示するために使用されるような、インク又は他の印刷表示で処理されてもよい。多層光学フィルムに印刷するために、例えばスクリーン印刷、凸版印刷、及びオフセットなどの種々の技術を使用することができる。また、例えば１成分又は２成分インク、酸化的乾燥又は紫外線乾燥インク、溶解インク、分散インク、及び１００％インク系を含む様々なタイプのインクを使用することができる。また、多層光学フィルムの外観は、例えば、多層光学フィルム上への染色層の積層、多層光学フィルムの表面への着色被覆の付着、層の１つ若しくは複数（例えば、第１若しくは第２の光学層、追加光学層、又は非光学層）への顔料の混入、又はこれらの組み合わせにより着色されてもよい。可視光及び近赤外線化合物は両方とも、本開示において意図され、例えば、紫外線を吸収し、可視光範囲で蛍光を発する化合物などの蛍光増白剤が挙げられる。
多層光学フィルムに含まれることがある他の添加剤には、粒子が挙げられる。例えば、カーボンブラック粒子を重合体中に分散させるか、又は基材に被覆して遮光を提供することができる。追加又は代替として、小さな粒子の非顔料酸化亜鉛、インジウムスズ酸化物、及び酸化チタンを、阻止添加剤、反射添加剤、又は散乱添加剤として使用して、紫外線劣化を最小限にすることができる。ナノスケール粒子は、可視光を透過し、同時に有害な紫外線を散乱又は吸収し、それにより熱可塑性物に対する損傷が減少する。米国特許第５，５０４，１３４号（Ｐａｌｍｅｒら）は、直径約０．００１マイクロメートル〜約０．２０マイクロメートル、より典型的には直径約０．０１〜約０．１５マイクロメートルのサイズ範囲の金属酸化物粒子を使用することによる紫外線に起因する重合体基材劣化の減少について述べている。米国特許第５，８７６，６８８号（Ｌａｕｎｄｏｎ）は、本発明での使用に十分適した塗料、被覆、仕上げ材、プラスチック物品、及び化粧品に紫外線ブロック及び／又は散乱剤として混入されたときに、透過されるのに十分に小さい微粉化酸化亜鉛を作成する方法を教示している。紫外線を減衰させることができる１０〜１００ｎｍの範囲の粒径を有する酸化亜鉛及び酸化チタンなどのこれらの粉体は、Ｋｏｂｏ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈ Ｐｌａｉｎｆｉｅｌｄ，ＮＪから市販されている。
多層光学フィルムは、必要に応じて耐摩耗層を含んでもよい。耐摩耗層は、対象波長に透明な任意の耐摩耗材料を含んでもよい。耐引掻性被覆の例には、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｒｐ．により商品名「ＴＩＮＵＶＩＮ ４０５」で販売されている紫外線吸収剤を５重量パーセント、商品名「ＴＩＮＵＶＩＮ １２３」で販売されているヒンダードアミン光安定剤を２重量パーセント、及びＣｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｒｐ．により商品名「「ＴＩＮＵＶＩＮ １５７７」で販売されている紫外線吸収材を３重量パーセント含む、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨにより商品名「ＴＥＣＯＦＬＥＸ」で販売されている熱可塑性ウレタンと、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｃｈｕｌａ Ｖｉｓｔａ，ＣＡにより商品名「ＰＥＲＭＡ−ＮＥＷ ６０００ ＣＬＥＡＲ ＨＡＲＤ ＣＯＡＴＩＮＧ ＳＯＬＵＴＩＯＮ」で販売されている熱硬化ナノシリカシロキサン充填重合体からなる耐引掻性被覆とが挙げられる。
耐摩耗層は、必要に応じて、少なくとも１つの汚れ防止成分を含んでもよい。汚れ防止成分の例には、フッ素重合体、シリコーン重合体、二酸化チタン粒子、かご型シルセスキオキサン（例えば、Ｈｙｂｒｉｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈａｔｔｉｅｓｂｕｒｇ，ＭＳにより商品名「ＰＯＳＳ」で販売されているような）、又はこれらの組み合わせが挙げられる。耐摩耗層は、また、導電性フィラー、典型的には透明導電性フィラーを含んでもよい。
本開示の多層光学フィルムは、必要に応じて、特定の気体又は液体に対する多層光学フィルムの透過特性を変化させる１つ又は複数の境界膜又は被覆を含んでもよい。これらの境界膜又は被覆は、水蒸気、有機溶媒、酸素及び／又は二酸化炭素がフィルムを透過するのを抑制する。境界膜又は被覆は、特に、多層光学フィルムの構成要素が透湿による歪みを受けることがある高湿度環境で望ましいことがある。
また、例えば静電防止被覆又は膜、防曇材などの付加的な任意の層が検討されてもよい。
任意の追加層は、光学スタックの様々な光学層より厚くてもよく、薄くてもよく、又は同じ厚さでもよい。任意の追加層の厚さは、一般に、個別の光学層の少なくとも１つの厚さの少なくとも４倍、典型的には少なくとも１０倍であり、少なくとも１００倍以上でもよい。特定の厚さを有する多層光学フィルムを作成するために、追加層の厚さを変更することができる。
多層光学フィルムにおいて、任意の追加層は、同時押出し形成又は、例えば接着剤、温度、圧力、若しくはこれらの組み合わせの使用を含む当該技術分野で既知の任意の接着技術により付着されてもよい。存在する場合、任意の結合層は、多層光学フィルムの層の間、主に光学スタックと任意の追加層との間の付着を促進する。結合層は、有機物（例えば、重合体層）でもよく、又は無機物でもよい。例示的な無機結合層には、例えば二酸化チタン、酸化アルミニウム、又はこれらの組み合わせなどの金属酸化物が挙げられる。結合層は、溶液流延法と粉体被覆法を含む任意の適切な手段により提供されてもよい。多層光学フィルムの性能を低下させないために、任意の結合層は、典型的には、実質的に対象波長の光を吸収しない。
光学スタックは、例えば共押出し、積層、被覆、蒸着、又はこれらの組み合わせなどの技術による当業者に周知の方法によって製造することができる。同時押出し形成では、重合体材料は、ウェブに共押し出される。同時押出し形成では、２つの重合体材料が、層の不安定性又は不均一性を防ぐために類似の流動学的性質（例えば、融解粘度）を有することが好ましい。積層では、重合体材料シートが、積層され、次に熱、圧力及び／又は接着剤を使用して層化される。被覆では、１つの重合体材料の溶液が、別の重合体材料に塗布される。蒸着では、１つの重合体材料が、別の重合体材料上に蒸着される。更に、処理を改善するために、第１の光学層、第２の光学層及び／又は任意の追加層に機能性添加剤が添加されてもよい。機能性添加剤の例には、例えば流動を高めかつ／又はメルトフラクチャを減少させることがある加工添加剤が含まれる。
米国特許第５，５５２，９２７号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）、同第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）、同第６，８２７，８８６号（Ｎｅａｖｉｎら）、及び同第６，８３０，７１３号（Ｈｅｂｒｉｎｋら）を参照することにより、材料の選択と光学スタック及び多層光学フィルムの製造と関連した更に詳しい考察を得ることができる。
典型的には、第１及び第２の光学層と任意の追加層の重合体材料は、流れを乱すことなく共押出しを可能にする類似の流動学的特性（例えば、融解粘度）を有するように選択される。第１及び第２の光学層と使用される任意の追加層は、多層光学フィルムが剥離しないように十分な層間付着性を有しなければならない。
様々な屈折率の望ましい関係を達成する能力（及び、したがって光学スタックの光学特性）は、光学スタックを作成するために使用される加工条件による影響を受ける。一実施形態では、多層光学フィルムは、一般に、個別の重合体材料を共押出して多層光学フィルムを形成し、次に特定の温度で延伸させ、次に必要に応じて特定の温度で加熱硬化させることによって多層光学フィルムを配向することによって調製される。あるいは、押出し及び配向工程は、同時に実施してよい。
多層光学フィルムは、長さ配向機（length orienter）を使用して機械方向に延伸されてもよく、又は幅出機を使用して幅方向に延伸されてもよい。前延伸温度、延伸温度、延伸速度、延伸比、ヒートセット温度、ヒートセット時間、ヒートセット緩和、及び交差延伸緩和は、所望の屈折率関係を有する多層光学フィルムが得られるように選択される。これらの変量は相互依存しており、したがって、例えば比較的低い延伸温度で結合された場合は、例えば比較的低い延伸速度が使用されることがある。所望の多層光学フィルムを達成するためにこれらの変量の適切な組み合わせを選択する方法は、当業者には明らかであろう。フィルムが延伸される場合は、一般に、１つの延伸方向に１：２〜１：１０又は１：３〜１：７の範囲、この延伸方向と垂直な方向に１：０．２〜１：１０又は更には１：０．２〜１：７の範囲の延伸比が好ましい。幾つかの実施形態では、全体延伸率が、３：１を超え、４：１を超え、又は更には６：１を超える。
多層光学フィルムは、一般に、従順な材料シートである。本開示のため、用語「従順（compliant）」は、多層光学フィルムが寸法的に安定しており、しかも後で様々な形状に成形又は形成することができる柔軟特性を有することを示す。一実施形態では、多層光学フィルムは、特定の最終用途のための様々な形状又は構造に熱成形されてもよい。
本開示の多層光学フィルムは、幾つかの用途を見出すことができる。本開示の一実施形態では、多層光学フィルムは、紫外線ミラー（即ち、紫外線波長を反射する）、赤外線ミラー（即ち、赤外線波長を反射する）、及び／又は可視光ミラー（即ち、可視光波長を反射する）などの物品である。別の実施形態では、本開示の多層光学フィルムは、様々な波長の反射及び／又は透過が望ましい領域内の使用を見出すことができる。多層光学フィルムは、赤外線波長を反射しそれにより熱負荷を低下させために、例えば建物及び自動車に使用される１枚のガラス上又は複数枚のガラスの間に配置されてもよい。更に、多層光学フィルムは、反射特性を提供するために他の実質的に透明なプラスチック上に配置されてもよい。
本開示の多層光学フィルムは、建築用途、温室用途、ソーラーパワー用途、照明、窓割り製品、及び／又は他の用途に使用されてもよい。本開示の多層光学フィルムは、フッ素重合体光学層を含まない光学スタックによって作成された多層光学フィルムと比較して、非可燃性又は低可燃性、改善された耐食性、並びに／又は改善された紫外線安定性及び天候安定性を提供することができる。
一実施形態では、多層光学フィルムは、例えば屋根被覆材、部分的屋根被覆材、ファサード被覆材、又はドーム被覆材などの建築用途に使用されてもよい。建築用途に使用される多層光学フィルムは、可視光を透過するが赤外線波長を反射させるように設計されてもよく、建物内の熱負荷を減少させる透明被覆を可能にする。別の実施形態では、温室用途に使用される多層光学フィルムは、最大の植物成長を可能にするために紫外線波長を透過するように設計されてもよい。別の実施形態では、多層光学フィルムは、ソーラーパワー用途に使用されてもよい。例えば、ソーラーパワー用途では、多層光学フィルムは、太陽電池、太陽集熱（加熱）、太陽光発電電池、集中発電、又は集中ソーラーパワー用途に使用されてもよい。別の実施形態では、多層光学フィルムは、飛散防止ランプ・カバー又はリフレクタなどの照明用途に使用されてもよい。別の実施形態では、多層光学フィルムは、窓割り製品（即ち、例えば光が透過するように設計された窓、扉、天窓、又はカーテンウォールなど、建物の開口部を埋める製品）に使用されてもよい。別の実施形態では、多層光学フィルムは、例えばミラーなどの反射防止用途に使用されてもよい。別の実施形態では、多層光学フィルムは、例えば保護被覆などの産業用途に使用されてもよい。更に詳しい考察は、本開示に付随して出願された米国仮特許出願第６１／１４１６０３号（代理人整理番号６４８１６ＵＳ００２）を参照されたい。
別の実施形態では、本開示の多層光学フィルムは、様々な所望の形状とサイズの光沢材に変換されてもよい。光沢材は、マトリクス材料（例えば、架橋重合体材料）又は被覆組成物に組み込まれてもよい。光沢材のサイズと形状は、典型的には、光沢材の外観を最適化し又は特定の最終用途に適するように選択される。典型的には、被覆組成物に使用される光沢材は、各片の最大寸法が、多層光学フィルムの厚さの少なくとも２倍、かつ被覆の最大厚さ以下の片である。
本開示の利点及び実施形態を、以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例において列挙される特定の材料及びその量並びに他の諸条件及び詳細によって、本開示を不当に制限するものではないと解釈すべきである。他に言及されるか、明らかでない限り、全材料は市販であるか、又は当業者に知られている。
限定はしないが、以下の特定の実施例は、本開示を説明するために供されるであろう。
実施例１〜１２：様々なフッ素化重合体材料のキャストフィルムを以下のように作成した。フッ素化重合体材料を、スクリュー回転数Ｙで動作する単一スクリュー押出機に供給量Ｘで供給した。押出物を適温で押し出し、３本ロール・スタック上にロール速度Ｚでキャストし、巻き取った。それぞれのフィルムの厚さをマイクロメートルゲージで測定すると、厚さ５００マイクロメートル（μｍ）であった。下の表１に、試験したそれぞれの試料の実施例、キログラム／時（ｋｇ／ｈｒ）で表した押出量、回転数／分（ｒｐｍ）で表したスクリュー回転数、及びメートル／分（ｍ／分）で表したロール速度を示す。フッ素化重合体材料は全て、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ．，Ｏａｋｄａｌｅ，ＭＮから入手した。それぞれのキャストフィルムを分光光度計（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡからのＬＡＭＢＤＡ ９５０ ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ）で測定した。
Figure 0006034415
表２（下）は、特定の波長における表１のそれぞれのフッ素化重合体材料の透過率（％）を示す。
Figure 0006034415
実施例１３：キャストウェブを一工程で押し出し、その後フィルムを実験室フィルム延伸装置内で配向させることにより、１５１層を含む共押出フィルムを作成した。１つの押出し成形機によって１０ポンド（４．５ｋｇ）／時の量で供給されたフッ化ビニリデンの単独重合体（ＰＶＤＦ、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ．により商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＰＶＤＦ １００８」で販売されている）（ＰＶＤＦの流量の１０％が２つの外側保護境界層に進み、それぞれの境界層は、高屈折率光学層の厚さの約１０倍である）、別の押出し成形機によって１１ポンド（５．０ｋｇ）／時の量で供給されたテトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体（Ｄｙｎｅｏｎ．ＬＬＣ．により商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶＰ ２０３０Ｇ Ｘ」で販売されている）、並びに別の押出し成形機によって１０ポンド（４．５ｋｇ）／時の量で供給されたスキン層用のＰＶＤＦを、多層重合体溶融マニホールドを通して共押出して、ＰＶＤＦ境界とスキン層を含む１５１層を有する多層溶融ストリームを作成した。この多層共押出溶融ストリームを、０．９５メートル／分（ｍ／分）でチルロール上にキャストして、厚さ約２９ミル（０．７４ｍｍ）、幅約６．５インチ（１６．５ｃｍ）の多層キャストウェブを作成した。第２の試みでは、多層共押出溶解ストリームを３．１ｍ／分でチルロール上にキャストして、厚さ約９ミル（０．２３ｍｍ）、幅約５．７５インチ（１４．５ｃｍ）の多層キャストウェブを作成した。
多層キャストウェブを実験室延伸装置を使用して延伸させ、この実験室延伸装置は、パンタグラフを使用してウェブの角部分を把握し、同時にウェブを両方向に均一速度で延伸させる。４インチ（約１０ｃｍ）四方の２９ミル（０．７４ｍｍ）多層キャストウェブを延伸フレームに入れ、１６５℃の炉内で９０秒間加熱した。次に、多層キャストウェブを、ウェブが元の寸法の約４×４倍に延びるまで、５０％／秒（元の寸法を基準にして）で延伸させた。延伸直後に、多層光学フィルムを延伸装置から取り出し室温で冷却した。第２の試みで、４インチ（約１０ｃｍ）四方の９ミル（０．２３ｍｍ）多層キャストウェブを延伸フレームに入れ、１６５℃の炉内で３０秒間加熱した。次に、多層キャストウェブを、ウェブが元寸法の約４×４倍に延びるまで、２５％／秒（元の寸法を基準にして）で延伸させた。延伸直後に、多層光学フィルムを延伸装置から取り出し室温で冷却した。
実施例１４：実施例１３と同じ手順に従って、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフロオルエチレン、及びエチレンの共重合体（ＨＴＥ、Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ．により商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＨＴＥ １７０５」で販売されている）と、エチレン及びテトラフロオルエチレンの共重合体（Ｄｙｎｅｏｎ ＬＬＣ．により商品名「ＤＹＮＥＯＮ ＥＴ ６２１８Ｘ」で販売されている）とによって、ＨＴＥ境界とスキン層を含む１５１層を有する多層キャストウェブを構成した。この多層共押出溶解ストリームを０．７５ｍ／分でチルロール上にキャストして、厚さ約３０ミル（約０．７６ｍｍ）、幅約６．７５インチ（１７ｃｍ）の多層キャストウェブを作成した。
本出願では、以下の態様が提供される。
１． 光学スタックを含む多層光学フィルムであって、前記光学スタックが、ａ）第１のフッ素重合体材料を含む第１の光学層と、ｂ）第２のフッ素重合体材料を含む第２の光学層と、を含み、前記第１の光学層の少なくとも一部分及び前記第２の光学層の少なくとも一部分が、密接している、多層光学フィルム。
２． 前記第１のフッ素重合体材料と前記第２のフッ素重合体材料との屈折率差が、０．２０未満である、態様１に記載の多層光学フィルム。
３． 前記第１のフッ素重合体材料と前記第２のフッ素重合体材料との屈折率差が、０．１０未満である、態様１又は２に記載の多層光学フィルム。
４． 前記フッ素重合体材料が、ＴＦＥ、ＶＤＦ、ＶＦ、ＨＦＰ、ＣＴＦＥ、フルオロアルキルビニルエーテル、フルオロアルコキシビニルエーテル、フッ素化スチレン、ＨＦＰＯ、フッ素化シロキサン、又はこれらの組み合わせのモノマーの少なくとも１つの共重合単位から誘導される単独重合体又は共重合体を含む、態様１〜３のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
５． 前記フッ素重合体材料が、エチレンとテトラフロオルエチレンの共重合体、テトラフロオルエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンの共重合体、フッ化ビニリデンの単独重合体、フッ化ビニリデンの共重合体、テトラフロオルエチレンとプロピレンの共重合体、テトラフロオルエチレンとペルフルオロビニルエーテルの共重合体、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフロオルエチレンとエチレンの共重合体、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体、エチレンとクロロトリフルオロエチレンの共重合体、ヘキサフルオロプロピレン酸化物の単独重合体、４−フルオロ（２−トリフルオロメチル）スチレンの単独重合体、及びテトラフロオルエチレンとノルボルネンの共重合体からなる群から選択される、態様１〜４のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
６． 前記光学スタックが、フッ化ビニリデンの単独重合体と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペア、（エチレン及びクロロトリフルオロエチレンの共重合体）と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペア、（ヘキサフルオロプロピレン、テトラフロオルエチレン、及びエチレンの共重合体）と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペア、（ヘキサフルオロプロピレン、テトラフロオルエチレン、及びエチレンの共重合体）と（エチレン及びテトラフロオルエチレンの共重合体）の層ペア、（ヘキサフルオロプロピレン、テトラフロオルエチレン、及びエチレンの共重合体）と（テトラフロオルエチレン及びノルボルネンの共重合体）の層ペア、並びに（エチレン及びテトラフロオルエチレンの共重合体）と（テトラフロオルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの共重合体）の層ペアからなる群から選択される層ペアを含む、態様１〜５のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
７． 前記第１のフッ素重合体材料又は前記第２のフッ素重合体材料の少なくとも１つが、複屈折である、態様１〜６のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
８． 前記光学スタックが、少なくとも５個の第１の光学層と、少なくとも５個の第２の光学層とを含む、態様１〜７のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
９． 前記光学スタックが、少なくとも５０個の第１の光学層と、少なくとも５０個の第２の光学層とを含む、態様１〜８のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１０． 前記多層光学フィルムが延伸比を有し、全体延伸比が３：１を超える、態様１〜９のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１１． 前記全体延伸比が、４：１を超える、態様１〜１０のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１２． 前記全体延伸比が、６：１を超える、態様１〜１１のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１３． ａ）印刷、ｂ）接着剤、ｃ）耐引裂層、ｄ）紫外線吸収層、ｅ）スキン層、又はｆ）保護境界層のうちの少なくとも１つを更に含む、態様１〜１２のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１４． 紫外線吸収化合物、赤外線吸収化合物、又はこれらの組み合わせを更に含み、前記第１の光学層、前記第２の光学層、又は任意の追加層が、前記紫外線吸収化合物、前記赤外線吸収化合物、又はこられの組み合わせを含む、態様１〜１３のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１５． 必要に応じて機能性添加剤を更に含み、前記機能性添加剤が、加工添加剤である、態様１〜１４のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１６． 前記多層フィルムが、ａ）約４００〜７００ｎｍの波長の少なくとも一部分、ｂ）約７００ｎｍを超える波長の少なくとも一部分、ｃ）約３００ｎｍ未満の波長の少なくとも一部分、又はｄ）約３００〜４００ｎｍの波長の少なくとも一部分のうちの少なくとも１つを透過する、態様１〜１５のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１７． 前記多層フィルムが、ａ）約４００〜７００ｎｍの波長の少なくとも一部分、ｂ）約７００ｎｍを超える波長の少なくとも一部分、ｃ）約３００ｎｍ未満の波長の少なくとも一部分、又はｄ）約３００〜４００ｎｍの波長の少なくとも一部分のうちの少なくとも１つを反射する、態様１〜１６のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
１８． 態様１〜１７のいずれか一項に記載の多層光学フィルムを含む物品。
１９． 態様１８に記載の物品が、ａ）ソーラーパワー技術、ｂ）照明用途、ｃ）反射防止用途、又はｄ）産業用途のうちの少なくとも１つに使用される、多層光学フィルムを使用する方法。
２０． 多層光学フィルムを作成する方法であって、ａ）フッ素重合体材料を含む第１の光学層を提供する工程と、ｂ）フッ素重合体材料を含む第２の光学層を提供する工程と、ｃ）前記第１の光学層及び前記第２の光学層をウェブに共押出しする工程と、ｄ）前記第１の光学層及び前記第２の光学層を交互に配置して多層フィルムを作成する工程と、を含む、方法。
２１． 第１の光学層又は第２の光学層の少なくとも一方が、複屈折である、態様２０に記載の方法。
本発明の予測可能な改良及び変更が、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに実施できることは、当業者には明らかである。本発明は、例証の目的のために本出願において説明された実施形態に限定されるべきではない。

Claims (4)

  1. 光学スタックを含む多層光学フィルムであって、前記光学スタックが層ペアからなり、前記層ペアが
    ａ）フッ化ビニリデンの単独重合体又はエチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体から選択される第１のフッ素重合体材料からなる第１の光学層と、
    ｂ）テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンを含む共重合体からなる第２のフッ素重合体材料からなる第２の光学層と、
    からなり、前記第１の光学層の少なくとも一部分及び前記第２の光学層の少なくとも一部分が密接している、多層光学フィルム。
  2. 請求項１に記載の多層光学フィルムを含む物品。
  3. 光学スタックを含む多層光学フィルムを作成する方法であって、
    ａ）フッ化ビニリデンの単独重合体又はエチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体からなる第１のフッ素重合体材料からなる第１の光学層を提供する工程と、
    ｂ）テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンを含む共重合体からなる第２のフッ素重合体材料からなる第２の光学層を提供する工程と、
    ｃ）前記第１の光学層及び前記第２の光学層をウェブに共押出しする工程と、
    ｄ）前記第１の光学層及び前記第２の光学層を交互に配置して前記光学スタックを作成する工程と、
    を含む、方法。
  4. 前記多層光学フィルムが、（ａ）約７００ｎｍを超える波長の少なくとも一部分を反射し、且つ約７００ｎｍを超える波長の少なくとも３０パーセントが、９０度の入射角で、反射され、（ｂ）約４００〜７００ｎｍの波長の少なくとも一部分を透過し、且つ約４００〜７００ｎｍの波長の少なくとも３０パーセントが、９０度の入射角で、透過される、請求項１に記載の多層光学フィルム。
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