背投屏幕及其生产方法

专利名称：背投屏幕及其生产方法
技术领域：
本发明涉及包括至少一种光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的背投屏幕和用于生产这些背投屏幕的方法。
信息可使用背投技术为广大听众所获得。原则上，这种系统的结构由图像表面组成，该表面由投影仪从后面照明和因此提供信息。
该技术例如用于控制室(发电所，铁路)，以使得负责人可以更容易地观察复杂过程，这样能够避免控制误差。另一用途是例如用于体育场中和在摩托车比赛时的显示板。在此，观众得到有关所发生的进展和事情的信息，即使它们远离该事件自身。
这些图像表面非常大。通过不断的技术进步(投影仪技术)已在过去数年里增加了其它应用场合。
例如，这种信息传送还例如用于TV设备，大型电影院和家庭影院，和作为展出时的广告媒介，用于橱窗陈设，和用于商店。
该技术还用于在展示过程中提供信息和用于飞行模拟器，其中虚拟环境在最大现实模拟的情况下在驾驶员座舱屏幕上描绘。
该技术的许多优点的来源在于，投影仪在观察空间之外。这意味着投影不受位于投影表面前端的任何观察者的阻挡，并消除了来自投影仪的干扰噪音，且场所可进行有魅力的设计。
现在有各种各样的用于背投技术的塑料片材和箔。片材通常被改性使得它们具有在后面的菲涅耳透镜体系形式的确定表面结构以及在观察者侧的垂直排列双面凸透镜。这些背投板的生产因此是昂贵的。该表面结构还对机械载荷很敏感。破坏的结果是造成对投影图像外观的极大损害。
还已知包含散射介质的背投片材和箔，这些片材包含折射指数不同于基质的颗粒。该片材和箔同样适用于背投，但都不能满足全部要求，因此仅满足对屏幕的一些要求。
由于大量的不同的可能用途，对投影表面存在各种各样的要求。例如，在一种场合中，投影表面必须提供例如非常稳定，透明和高分辨率的图像再现，因为观察者此时必须在长时间内接受信息(例子控制室，家庭影院，等)。
如果这些投影表面用于展示和广告目的，例如在展出台上，该表面因此必须特别耐受机械载荷和污染，而对投影质量的要求不是太高。
例如，提供高光散射角的片材和膜可使用已知的散射介质，如硫酸钡和二氧化钛而制成。投影分辨率同样地高。图像的视角同样应该相应地高。但发现甚至在低厚度下，投影片材上的图像质量是模糊的和朦胧的，而且发现不能或仅能部分地实现或提供其它要求，如良好的表面性质。
另外已知包含塑料颗粒作为散射介质的屏幕。例如，文件JP11179856描述具有至少一包括聚甲基丙烯酸甲酯基质以及包括交联聚甲基丙烯酸甲酯珠粒作为散射/消光剂的层的多层片材，其中所述珠粒的比例是0.5-25％重量。珠粒尺寸是3-30μm，且实施例仅描述了具有厚度2mm的片材，其中包含约3％重量的其尺寸是约6μm的散射珠粒。描述了光透光度和表面光泽，但片材的成像性能不理想。
日本延迟公开说明书JP 07234304描述了交联丙烯酸酯-苯乙烯珠粒(14μm)在透明塑料中的混合物。没有描述表面粗糙度，但描述于实施例中的片材通过注射模塑而制成，并因此对片材施加非常高的压力，该压力一般导致非常低的表面粗糙度。如实施例所制成的片材不具有理想的成像性能。
出版物EP-A-0 561 551描述了一种具有透明聚合物和球形颗粒(2-15μm)的混合物的散射层的多层片材。颗粒的浓度是0.1-40％重量。在实施例中，多层片材使用具有厚度0.64mm的光散射层制成，后者包括20％重量其尺寸是约5μm的颗粒。同样，该片材不能提供理想的图像。
与具有散射介质的已知的背投屏幕有关的问题因此是，其成像性能不理想。尤其是，已知的屏幕具有相对低的图像清晰度或相对差的亮度分布。另外在颜色精度方面存在问题。另外，许多屏幕不适应机械要求，其中擦伤尤其产生不利的光学效果。
考虑到在此描述和讨论的已有技术，本发明的一个目的因此是提供能够得到尤其高图像质量的背投屏幕。尤其是，该屏幕应该能够得到高图像清晰度和高分辨率的投影图像。
另外，背投屏幕上的图像应该具有特殊颜色精度。
本发明的另一目的是提供具有尤其均匀亮度分布的背投屏幕。
另外，背投屏幕应该具有最大机械稳定性。在屏幕上应该没有，或仅有轻微可见的擦痕。尤其是，损害应该对屏幕的成像能力没有或仅有轻微的影响。
本发明的另一目的是提供能够尤其简单生产的背投屏幕。因此，背投屏幕尤其应该能够通过挤塑而生产。
本发明的另一目的因此是得到具有高图像稳定性的背投屏幕。这意味着所呈现的信息可在长时间内观察而不会疲劳。
本发明的另一目的是提供其尺寸和形状可容易根据要求调整的背投屏幕。
另外，在背投屏幕上的图像应该具有尤其良好的对比度。
本发明的另一目的是背投屏幕具有高耐久性，尤其是对UV照射或对风化的高耐性。
本发明的另一目的是提供其图像性能仅有轻微的反射度的背投屏幕。
另外，所得的背投屏幕应该具有低擦伤敏感性。
描述于权利要求1的背投屏幕实现这些目的，以及实现尽管没有被具体地提及但是本文所述情形的明显或必然结果的其它目的。本发明背投屏幕的有用的变型由从属于权利要求1的从属权利要求保护。
权利要求18实现有关用于生产背投屏幕的方法的以下目的。
如果球形塑料颗粒的浓度cP，光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS，和球形塑料颗粒的尺寸DP选择使得比率cP*dS/DP3是0.0015-0.015％重量*mm/μm3且聚甲基丙烯酸甲酯层的平均表面粗糙度Ra与球形塑料颗粒的尺寸DP的比率是0.05-0.4，其中背投屏幕包括至少一具有厚度0.05-4mm的光散射聚甲基丙烯酸甲酯层，其中包含浓度是基于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层总重的2-60％重量的其尺寸是5-35μm的球形塑料颗粒，所述球形塑料颗粒的折射指数与聚甲基丙烯酸甲酯基质相差数值0.02-0.2，则可提供产生尤其高图像质量的背投屏幕。
通过本发明的措施尤其实现以下特殊优点本发明背投屏幕产生高图像清晰度和高分辨率的投影图像。
本发明背投屏幕上的图像具有特殊颜色精度和尤其良好的对比度。
根据本发明提供的背投屏幕具有尤其均匀亮度分布。
另外，本发明背投屏幕具有高机械稳定性。屏幕上的擦伤在此是不可见的或仅轻微可见。
另外，投影到本发明背投屏幕上的图像具有高图像稳定性。这意味着所呈现的信息可在长时间内观察而不会疲劳。
另外，本发明背投屏幕具有非光泽的，无光表面分布。如果合适，表面结构可变化而不会影响光泽之外的光学参数。这使得可降低不利影响屏幕上的图像的反射程度。
另外，本发明背投屏幕可特别容易地制成。例如，背投屏幕可尤其是通过挤塑而制成。
本发明背投片材具有对风化，尤其是对UV照射的高耐性。
背投屏幕的尺寸和形状可根据要求而调整。
按照本发明的背投屏幕的光散射聚甲基丙烯酸甲酯层包含基于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层重量的2-60％重量，尤其是3-55％重量，和优选6-48％重量的球形塑料颗粒。
就本发明而言，术语球形是指，该塑料颗粒优选具有球形形状，但所属技术领域的专业人员显然知道，由于生产方法的原因，具有一些其中形状的塑料颗粒也可存在，或塑料颗粒的形状可偏离理想的球形形状。
术语球形因此是指，塑料颗粒的最大尺寸与最小尺寸的比率不超过4，优选不超过2，这些尺寸分别通过塑料颗粒的重心而测定。基于塑料颗粒的数目，至少70％，尤其至少90％优选为球形的。
塑料颗粒的平均(重均)直径是5-35μm，优选8-25μm。75％的塑料颗粒有利地是5-35μm。
颗粒尺寸以及颗粒尺寸分布可利用激光消光方法而确定。为此，可以使用来自L.O.T.GmbH的Galai-CIS-1，其中用于颗粒尺寸测定的测量方法在用户手册中找到。
可按照本发明使用的塑料颗粒不受任何特殊限制。用于生产塑料颗粒的塑料的性质因此是基本上不重要的，其中在塑料珠粒和基质塑料之间的相边界上发生光的折射。
因此，在20℃下由钠D线(589nm)测定的塑料颗粒的折射指数与基质塑料的折射指数n0相差0.02-0.2个单位。
球形塑料颗粒优选包括交联聚苯乙烯和/或交联聚(甲基)丙烯酸酯。
优选的塑料颗粒的结构包含b1)25-99.9重量份具有芳族基团作为取代基的单体，例如苯乙烯，α-甲基苯乙烯，环-取代的苯乙烯，(甲基)丙烯酸苯酯，(甲基)丙烯酸苄基酯，(甲基)丙烯酸2-苯基乙酯，(甲基)丙烯酸3-苯基丙酯或苯甲酸乙烯基酯；以及b2)0-60重量份在脂族酯基团中具有1-12个碳原子的丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯，这些物质可与单体b1)共聚，且在此例如可以提及以下物质(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸正丙酯，(甲基)丙烯酸异丙酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸异丁酯，(甲基)丙烯酸叔-丁酯，(甲基)丙烯酸环己基酯，(甲基)丙烯酸3，3，5-三甲基环己基酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸降冰片基酯或(甲基)丙烯酸异冰片基酯；b3)0.1-15重量份具有至少两个烯属不饱和的可通过自由基路径与b1)和，如果合适，与b2)共聚的基团的交联单体，例子是二乙烯基苯，二醇二(甲基)丙烯酸酯，1，4-丁烷二醇二(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸烯丙基酯，三烯丙基氰尿酸酯，邻苯二甲酸二烯丙基酯，琥珀酸二烯丙基酯，季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，其中共聚单体b1)，b2)和b3)的量总计100重量份。
用以生产塑料颗粒的混合物尤其优选包含至少80％重量苯乙烯和至少0.5％重量二乙烯基苯。
交联塑料颗粒的生产是本领域熟练技术人员已知的。例如，散射颗粒可通过例如描述于EP-A 342 283或EP-A 269 324的乳液聚合反应制成，和非常尤其优选通过例如描述于德国专利申请P 43 27 464.1的有机相聚合反应而制成，其中在最后提及的聚合反应技术中得到尤其窄的颗粒尺寸分布或，换句话说，尤其小的颗粒直径与平均颗粒直径的偏差。
特别优选使用其耐热性至少200℃，尤其是至少250℃的塑料颗粒，而不应由此受到限制。术语耐热性在此是指颗粒不经受任何显著热降解。热降解造成不理想的变色，使得塑料材料不可使用。尤其优选的颗粒尤其以商品名Techpolymer SBX-6，Techpolymer SBX-8和Techpolymer SBX-12得自Sekisui。
在本发明另一优选的实施方案中，球形颗粒的尺寸是15-35μm。在该实施方案中，至少60％球形颗粒尤其优选具有直径至少15μm且最多30％的散射珠粒具有超过25μm的直径。根据一个特殊方面，最多80％的这些球形颗粒的尺寸是15-25μm。
在本发明的一个特殊方面，这些颗粒在塑料基质中具有均匀分布，而颗粒没有明显的集结或聚集。均匀分布是指颗粒的浓度在塑料基质内基本上恒定。
光散射层不仅包括球形颗粒，而且包括包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的塑料基质。光散射聚甲基丙烯酸甲酯层优选包括基于光散射层的重量至少30％重量的聚甲基丙烯酸甲酯。
聚甲基丙烯酸甲酯一般通过包含甲基丙烯酸甲酯的混合物的自由基聚合反应而得到。这些混合物一般包含基于单体重量至少40％重量，优选至少60％重量，和尤其优选至少80％重量的甲基丙烯酸甲酯。
此外，用于制备聚甲基丙烯酸甲酯的这些混合物可包含可与甲基丙烯酸甲酯共聚的其它(甲基)丙烯酸酯。术语(甲基)丙烯酸酯包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯，以及两者的混合物。
这些单体是熟知的。它们尤其包括衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸丙酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸叔-丁酯，(甲基)丙烯酸戊基酯和(甲基)丙烯酸2-乙基己酯；衍生自不饱和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸油基酯，(甲基)丙烯酸2-丙炔基酯，(甲基)丙烯酸烯丙基酯，(甲基)丙烯酸乙烯基酯；(甲基)丙烯酸芳基酯，如(甲基)丙烯酸苄基酯或(甲基)丙烯酸苯酯，其中每种情况下芳基基团可以是未取代的或具有最高四个取代基；(甲基)丙烯酸环烷基酯，如(甲基)丙烯酸3-乙烯基环己基酯，(甲基)丙烯酸冰片基酯；(甲基)丙烯酸羟基烷基酯，如(甲基)丙烯酸3-羟丙基酯，(甲基)丙烯酸3，4-二羟基丁酯，(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯，(甲基)丙烯酸2-羟丙基酯；二醇二(甲基)丙烯酸酯，如1，4-丁烷二醇(甲基)丙烯酸酯，醚醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸四氢糠基酯，(甲基)丙烯酸乙烯基氧基乙氧基乙酯；(甲基)丙烯酸的酰胺和腈，例如N-(3-二甲基氨基丙基)(甲基)丙烯酰胺，N-(二乙基膦酰基)(甲基)丙烯酰胺，1-甲基丙烯酰基酰氨基-2-甲基-2-丙醇；含硫的甲基丙烯酸酯，如(甲基)丙烯酸乙基亚硫酰基乙酯，(甲基)丙烯酸4-硫代氰酸根合丁酯，(甲基)丙烯酸乙基磺酰基乙酯，(甲基)丙烯酸硫代氰酸根合甲酯，(甲基)丙烯酸甲基亚硫酰基甲酯，二((甲基)丙烯酰基氧基乙基)硫化物；多官能(甲基)丙烯酸酯，如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯。
除了上述(甲基)丙烯酸酯，所要聚合的组合物也可包含可与甲基内烯酸甲酯和上述(甲基)丙烯酸酯共聚的其它不饱和单体。
它们尤其包括1-烯烃，如1-己烯，1-庚烯；支化烯烃，如乙烯基环己烷，3，3-二甲基-1-丙烯，3-甲基-1-二异丁烯，4-甲基-1-戊烯；丙烯腈；乙烯基酯，如乙酸乙烯酯；苯乙烯，在侧链中具有烷基取代基的取代苯乙烯，如α-甲基苯乙烯和α-乙基苯乙烯，在环上具有烷基取代基的取代苯乙烯，如乙烯基甲苯和对甲基苯乙烯，卤化苯乙烯，如单氯苯乙烯，二氯苯乙烯，三溴苯乙烯和四溴苯乙烯；杂环乙烯基化合物，如2-乙烯基吡啶，3-乙烯基吡啶，2-甲基-5-乙烯基吡啶，3-乙基-4-乙烯基吡啶，2，3-二甲基-5-乙烯基吡啶，乙烯基嘧啶，乙烯基哌啶，9-乙烯基咔唑，3-乙烯基咔唑，4-乙烯基咔唑，1-乙烯基咪唑，2-甲基-1-乙烯基咪唑，N-乙烯基吡咯烷酮，2-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基吡咯烷，3-乙烯基吡咯烷，N-乙烯基己内酰胺，N-乙烯基丁内酰胺，乙烯基氧戊环，乙烯基呋喃，乙烯基噻吩，乙烯基硫戊环，乙烯基噻唑和氢化乙烯基噻唑，乙烯基噁唑和氢化乙烯基噁唑；乙烯基和异戊烯基醚；马来酸衍生物，如马来酸酐，甲基马来酸酐，马来酰亚胺，甲基马来酰亚胺；和二烯，如二乙烯基苯。
这些共聚单体的用量一般是基于单体重量的0-60％重量，优选0-40％重量，和尤其优选0-20％重量，其中这些化合物可单独或以混合物的形式使用。
聚合反应一般使用已知的自由基引发剂而引发。优选的引发剂尤其是本领域熟练技术人员熟知的偶氮引发剂，例如AIBN和1，1-偶氮二环己腈，以及过氧化合物，如甲基乙基酮过氧化物，乙酰基丙酮过氧化物，二月桂酰基过氧化物，2-乙基过己酸叔-丁基酯，酮过氧化物，甲基异丁基酮过氧化物，环己酮过氧化物，二过氧化苯甲酰，过苯甲酸叔丁基酯，碳酸叔-丁基过氧异丙基酯，2，5-二(2-乙基己酰基过氧)-2，5-二甲基己烷，2-乙基过氧己酸叔-丁基酯，3，5，5-三甲基过氧己酸叔-丁基酯，过氧化二枯基，1，1-二(叔-丁基过氧)环己烷，1，1-二(叔-丁基过氧)-3，3，5-三甲基环己烷，枯基氢过氧化物，氢过氧化叔丁基，过二碳酸二(4-叔-丁基环己基)酯，两种或多种上述化合物相互间的混合物，以及上述化合物与没有提及但同样能够形成自由基的化合物的混合物。
这些化合物的用量通常是基于单体重量的0.01-10％重量，优选0.5-3％重量。
在此可以使用例如在其分子量或在其单体组成方面不同的各种聚(甲基)丙烯酸酯。
光散射层的基质可另外包含其它聚合物以改性其性能。其中尤其是聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚醚，聚酯，聚碳酸酯和聚氯乙烯。这些聚合物可单独或以混合物的形式使用，其中也可在此使用可衍生自上述聚合物的共聚物。
根据本发明用作基质聚合物的均-和/或共聚物的重均分子量Mw可在宽范围内变化，其中分子量通常适应于预期用途和适应于模塑组合物的加工模式。但它一般是20 000-1 000 000g/mol，优选50 000-500 000g/mol和尤其优选80 000-300 000g/mol，而不应由此受到限制。
在本发明一个特殊实施方案中，光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的基质具有至少70％重量，优选至少80％重量，和尤其优选至少90％重量的聚甲基丙烯酸甲酯，基于光散射层的基质的重量。
在本发明的一个特殊方面，光散射层的基质的聚(甲基)丙烯酸酯具有针对钠D线(589nm)和在20℃下测定的折射指数1.46-1.54。
用于制备光散射层的模塑组合物可包含任何类型的常规添加剂。其中特别有抗静电剂，抗氧化剂，脱模剂，阻燃剂，润滑剂，染料，流动改进剂，填料，光稳定剂，UV吸收剂和有机磷化合物，如亚磷酸酯或膦酸酯，颜料，风化稳定化剂和增塑剂。但添加剂的量根据预期用途而限制。例如，聚甲基丙烯酸甲酯层的光散射性能以及其透明度不应受添加剂的过度损害。
在本发明的一个特殊方面，模塑组合物，如果合适，可通过冲击改性剂获得较大的机械稳定性。这些用于聚甲基丙烯酸酯塑料的冲击改性剂是很久熟知的，和EP-A 0 113 924，EP-A 0 522 351，EP-A 0 465 049和EP-A 0 683 028尤其描述了冲击改性的聚甲基丙烯酸酯模塑组合物的制备和结构。
可用于制备基质的优选的耐冲击性的模塑组合物包含70-99％重量聚甲基丙烯酸甲酯。以上已经描述了这些聚甲基丙烯酸甲酯。
在本发明的一个特殊方面，用于制备冲击改性的模塑组合物的聚甲基丙烯酸甲酯通过包含以下物质的混合物的自由基聚合反应而得到80-100％重量，优选90-98％重量的甲基丙烯酸甲酯和，如果合适，0-20％重量，优选2-10％重量的能够自由基聚合反应的其它共聚单体，这些物质同样已在以上列举。尤其优选的共聚单体尤其是C1-C4-烷基(甲基)丙烯酸酯，尤其是丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸丁酯。
可用于制备冲击改性的基质的聚甲基丙烯酸甲酯的平均分子量Mw优选为90 000-200 000g/mol，尤其是100 000-150 000g/mol。
可用于制备基质的优选的耐冲击性模塑组合物包含1-30％重量，优选2-20％重量，尤其优选3-15％重量，尤其是5-12％重量的冲击改性剂，这是由交联聚合物颗粒组成的弹性体相。
可用于制备基质的优选的耐冲击性模塑组合物包含0.5-55％重量，优选1-45％重量，尤其优选2-40％重量，尤其是3-35％重量的冲击改性剂，这是由交联聚合物颗粒组成的弹性体相。
冲击改性剂可按照一种本身已知的方式通过珠粒聚合反应或通过乳液聚合反应而得到。
优选的冲击改性剂是其平均颗粒尺寸是50-1000nm，优选60-500nm和尤其优选80-120nm的交联颗粒。
例如，这些颗粒可通过一般包含至少40％重量，优选50-70％重量的甲基丙烯酸甲酯，20-80％重量，优选25-35％重量的丙烯酸丁酯，以及0.1-2％重量，优选0.5-1％重量的交联单体，如多官能(甲基)丙烯酸酯，如甲基丙烯酸烯丙基酯，和可与上述乙烯基化合物共聚的共聚单体的混合物的自由基聚合反应而得到。
优选的共聚单体尤其是(甲基)丙烯酸C1-C4-烷基酯，如丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸丁酯，优选丙烯酸甲酯，或其它可乙烯基聚合的单体，如苯乙烯。用于生产上述颗粒的混合物可优选包括0-10％重量，优选0.5-5％重量的共聚单体。
尤其优选的冲击改性剂是具有一个双层，尤其优选三层核-壳结构的聚合物颗粒。这些核-壳聚合物尤其被描述于EP-A 0 113 924，EP-A 0522 351，EP-A 0 465 049和EP-A 0 683 028。
尤其优选的基于丙烯酸酯橡胶的冲击改性剂尤其具有以下结构核具有基于核重量的至少90％重量甲基丙烯酸甲酯含量的聚合物。
壳1具有基于第一壳的重量的至少80％重量丙烯酸丁酯含量的聚合物。
壳2具有基于第二壳的重量的至少90％重量甲基丙烯酸甲酯含量的聚合物。
核以及壳可不仅包含所提及的单体，而且包含其它单体。这些物质以前已经提及，其中尤其优选的共聚单体具有交联作用。
例如，优选的丙烯酸酯橡胶改性剂可具有以下结构核由甲基丙烯酸甲酯(95.7％重量)，丙烯酸乙酯(4％重量)和甲基丙烯酸烯丙基酯(0.3％重量)组成的共聚物S1由丙烯酸丁酯(81.2％重量)，苯乙烯(17.5％重量)和甲基丙烯酸烯丙基酯(1.3％重量)组成的共聚物S2由甲基丙烯酸甲酯(96％重量)和丙烯酸乙酯(4％重量)组成的共聚物。
丙烯酸酯橡胶改性剂的核壳比率可在宽范围内变化。在改性剂具有一个壳的情况下核壳重量比率C/S优选为20∶80-80∶20，优选是30∶70-70∶30，或在改性剂具有两个壳的情况下核∶壳1∶壳2比率C/S1/S2优选为10∶80∶10-40∶20∶40，尤其优选20∶60∶20-30∶40∶30。
核-壳改性剂的颗粒尺寸通常是50-1000nm，优选100-500nm和尤其优选150-450nm，而不应受此限制。
这种冲击改性剂可以商品名METABLENIR 441购自Mitsubishi。也可得到冲击改性的模塑组合物。
用于制备塑料基质的尤其优选的模塑组合物可购自Rhm GmbH& Co.KG。
光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度一般是0.05-4mm。
根据本发明，球形颗粒的浓度cP，光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS，以及球形颗粒的颗粒尺寸DP选择使得球形颗粒的浓度cP和光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度的乘积与球形颗粒的颗粒尺寸的三次幂的比率cP*dS/DP3是0.0015-0.015％重量*mm/μm3，优选0.0025-0.009％重量*mm/μm3。
聚甲基丙烯酸甲酯层的平均表面粗糙度Ra与球形颗粒的颗粒尺寸DP的比率是0.05-0.4，尤其是0.05-0.3和优选0.06-0.2。
根据本发明屏幕的一个特殊实施方案，球形颗粒的浓度cP与光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS的比率cP/dS大于或等于2.5％重量/mm，尤其是大于或等于4％重量/mm。
光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的光泽R85°优选小于或等于60，尤其是小于或等于50。
光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形颗粒的颗粒尺寸DP的比率dS/DP优选为5-1500，尤其是5-500，优选5-250，尤其优选5-150和10-300，不应受此限制。
根据本发明一个特殊实施方案，片材的平均表面粗糙度Ra优选为0.4-6μm，尤其是0.4-2μm，优选0.5-1.5μm，尤其是0.8-5μm，尤其优选1-3.5μm。
在该范围内，光散射层表面上的擦痕的可见性被限制至特别低的水平。这种对擦伤的敏感性可按照DIN 53799和DIN EN 438通过视觉评估受损表面而确定，其中损害是由金刚石在该表面上以变化的力进行作用而带来。
片材的表面粗糙度Ra可受到取决于生产方法的各种参数变化的影响。其中尤其有在挤塑工艺过程中熔体的温度，其中较粗糙的表面由较高的熔体温度产生。但在此必须考虑到的一个因素是，熔体的温度取决于模塑组合物的精确组成。熔体的温度一般是150-300℃，优选200-290℃。这些温度基于熔体在从模头出料时的温度。
表面粗糙度也可受到用于抛光片材的辊之间的间隙的影响。例如，如果抛光组包括三个呈L排列的辊，其中模塑组合物由模头被导向辊1和辊2之间的间隙和成60-180°缠绕辊2，因此辊2和辊3之间的间隙使表面抛光。如果辊2和辊3之间的间隙被调节至片材的厚度，片材表面上的散射颗粒被压入基质，使得表面变得较光。为了实现较粗糙的表面，该间隙一般被调节至稍微大于所要生产的片材的厚度，其中该相应值超过片材的厚度0.1-2mm，优选超过片材的厚度0.1-1.5mm，不应受此限制。表面粗糙度也受到颗粒尺寸和片材的厚度的影响，其中这些依赖性在光散射层可通过已知的工艺而制成，其中优选热塑性成型工艺。一旦加入颗粒，光散射层可由上述模塑组合物通过常规热塑性成型工艺而制成。
根据一个特殊实施方案，双螺杆挤出机用于挤塑工艺或用于生产包含散射珠粒的模塑组合物的粒料。在这些工艺中，塑料颗粒优选在挤出机中被转化成熔体。这样使所得熔体可得到其透光度尤其高的屏幕。
背投屏幕在此可通过两步工艺而制成，其中箔或片材在单螺杆挤出机中的挤塑在双螺杆挤出机中的本发明侧加料器配混工艺和中间造粒的下游进行。通过双螺杆挤出机得到的粒料可具有特别高比例的散射珠粒，使得简单地通过与没有散射珠粒的模塑组合物共混而能够生产出具有变化含量的散射珠粒的投影屏幕。
也可进行单步工艺，其中球形塑料颗粒按照所述在双螺杆挤出机中被配混成熔体，所述挤出机，如果合适，下游具有一个就在用于挤出片材产品的挤塑模头之前的增压单元(如熔体泵)。上述措施惊人地可得到具有特别低发黄指数的背投屏幕。
屏幕另外也可通过注射模塑而制成，但其中对工艺参数或注射模具的选择使得得到在本发明范围内的表面粗糙度。
基质与散射颗粒的配混优选通过双螺杆挤出机而进行，其中实际的片材挤塑也可使用单螺杆挤出机，在此不应受此限制。
根据应用的性质，光散射聚甲基丙烯酸甲酯层可用作屏幕。较薄层在此可以被作为可卷绕的箔的形式使用。尤其优选的箔通过上述方法而具有耐冲击性。
薄光散射聚甲基丙烯酸甲酯层另外可被施用到塑料片材上，这样增加其机械稳定性。该塑料片材一般不含球形颗粒。该塑料片材优选包含聚丙烯酸聚合物。
根据本发明一个特殊方面，屏幕的透光度大于或等于25％，尤其是大于或等于40％和尤其优选大于或等于55％。
根据本发明的一个特殊方面，模塑组合物可被着色。这种措施惊人地能够提高对比度。用于着色工艺的尤其合适的材料是本身已知的染料和/或炭黑。尤其优选的染料是市售的。其中有分别来自Clariant的Sandoplast Red G和Sandoplast Yellow 2G，和分别来自Bayer的Macroplex Green 5B和Macroplex Violet 3R。这些染料的浓度取决于所需感知颜色，以及取决于片材的厚度。不应受此限制，每种染料的该浓度一般是0-0.8％重量，优选0.000001-0.4％重量，基于没有散射珠粒的着色模塑组合物的总重。染料浓度的总和优选为0-1％重量，优选0.0001-0.6％重量，基于没有散射珠粒的着色模塑组合物的总重。透光度的损失可至少在一定程度上通过更强大的投影仪而补偿。
屏幕的发黄指数优选小于或等于12，尤其是小于或等于10，不应受此限制。
本发明屏幕的一个特殊实施方案具有大于或等于15°，尤其是大于或等于25°的半强度角。
根据本发明的一个特殊方面，屏幕具有大于或等于0.15，尤其是大于或等于0.35的散射力，不应受此限制。
根据一种优选的实施方案，本发明聚甲基丙烯酸甲酯片材的表面在反射光下具有无光外观。使用反射计按照DIN 67530进行的光泽测量可用于表征。片材在角度85°下的光泽优选低于50，尤其优选低于40和非常尤其优选低于30。
并不限制本发明背投屏幕的尺寸和形状。但屏幕通常具有长方形板的形状，因为图像通常是以此形式呈现的。
这种背投屏幕的长度优选为25-10 000mm，其中优选50-3000mm和尤其优选200-2000mm。该特殊实施方案的宽度一般是25-10 000mm，优选50-3000mm和尤其优选200-2000mm。两个或多个这些屏幕可结合在一起以提供尤其大的投影表面。
根据一个特殊实施方案，按照DIN EN ISO4892，第2部分-暴露于实验室光源氙弧源的方法，屏幕具有特别高的耐风化性。
以下的实施例和对比例用于更详细描述本发明，但本发明无意于局限于这些实施例。
A)试验方法平均粗糙度Ra按照DIN 4768使用Taylor Hobson的Talysurf 50试验设备测定。
透光度D65/2°按照DIN 5036使用Perkin Elmer的Lambda 19试验设备测定。
发黄指数D65/10°按照DIN 6167使用Perkin Elmer的Lambda 19试验设备测定。
R85°光泽在85°下按照DIN 67530使用来自Dr.Lange的实验室反射计测定。
散射力和半强度角按照DIN 5036使用LMT的GO-T-1500 LMT测角计试验单元测定。
各种背投屏幕另外在表1所示标准的基础上视觉评估。
在此使用的投影仪是Epson EMP-713。试验图像在离图像约1-1.5m的距离下在各种角(0°＝垂直于投影正态，30°和60°)下评估。投影仪与投影片材的距离是约85cm和图像斜线是约50cm。
Epson EMP 713投影仪的技术数据投影体系双色镜和透镜体系，图像单元2359296像素(1024×768)*3，亮度1200 ANSI流明，对比度400∶1，图像辉度85％，颜色输出24比特，16.7百万色，H15-92kHz，V50-85Hz，灯150瓦UHE，影像分辨率750TV线表1
表格中，非常良好的性能表示为++，良好的性能表示为+，令人满意的性能表示为0，不令人满意的性能表示为-，非常不令人满意的性能表示为--和不合适的性能表示为---。
B)塑料颗粒的制备为了制备球形塑料颗粒，使用通过就在开始实际的聚合反应之前由硫酸铝和碳酸钠溶液沉淀而制成的氢氧化铝Pickering稳定剂。为此，16g Al2(SO4)3，0.032g配位剂(Trilon A)和0.16g乳化剂(乳化剂K30，可得自Bayer AG；C15石蜡磺酸盐的钠盐)首先溶解在0.8l蒸馏水中。随后将1N碳酸钠溶液在搅拌下和在温度约40℃下加入溶解在水中的硫酸铝，所得pH是5-5.5。该步骤得到稳定剂在水中的胶体分散体。
在稳定剂沉淀之后，将水相转移至玻璃烧杯。110g甲基丙烯酸甲酯，80g甲基丙烯酸苄基酯，10g甲基丙烯酸烯丙基酯，4g过氧化二月桂基和0.4g过2-乙基己酸叔-丁基酯被加入烧杯。该混合物通过分散器(Ultra-Turrax S50N-G45MF，Janke和Kunkel，Staufen)在7000rpm下分散15分钟。
在这样的剪切之后，将反应混合物装入已被预热至合适的反应温度80℃的反应器中，并在搅拌(600rpm)下在约80℃(聚合反应温度)下聚合45分钟(聚合反应时间)。随后在约85℃内温度下进行后反应阶段1小时。在冷却至45℃之后，稳定剂通过加入50％浓度的硫酸而被转化成水溶性硫酸铝。珠粒通过将所得悬浮液滤过市售纺织品过滤器和在50℃下在加热柜中干燥24小时而被加工。
尺寸分布通过激光消光方法而研究。颗粒的平均尺寸V50是19.66μm。珠粒具有球形形状，没有检测到纤维。没有出现凝聚。所得颗粒以下称作塑料颗粒A。
C)本发明实施例1-6和对比例1-3各种背投屏幕通过挤塑而制成。为此，各种散射珠粒配混料首先由塑料颗粒A和可得自Rhm GmbH & Co.KG的PMMA模塑组合物(97％重量甲基丙烯酸甲酯和3％重量丙烯酸甲酯的共聚物)在ZSK 30Werner & Pfleiderer双螺杆挤出机中，使用侧加料器技术(＝直接加料到排气区的熔体下游)而制成。所得粒料构成用于随后生产描述于实施例的塑料片材的基础。由该浓缩物在随后处理中对各种共混物进行挤塑处理，得到变化含量的所述散射颗粒。使用BREYER 60mm挤出机。熔体在从模头出料时的温度一般是270℃，但模头出料温度在对比例2中是260℃。一般调节抛光组，尤其是在实施例中，这样实现最大表面粗糙度。
塑料颗粒在聚甲基丙烯酸甲酯基质中的比例以及片材的厚度在表2中给出。通过上述方法得到的试验结果在表3，4，5和6中给出。
D)本发明实施例7-14和对比例4-6基本上重复描述于本发明实施例1-6的生产工艺，但挤出来自Sekisui的Techpolymer SBX-8和可得自Rhm GmbH & Co.KG的PMMA模塑组合物(97％重量甲基丙烯酸甲酯和3％重量丙烯酸甲酯的共聚物)以得到塑料片材。
塑料颗粒在聚甲基丙烯酸甲酯中的比例以及片材的厚度在表2中给出。通过上述方法而得到的试验结果在表3，4，5和6中给出。
表2
表3
表4
表5
表6
光学擦伤敏感性测量的实施例使用在本发明实施例1，4，5，6和11中制成的背投屏幕研究挤出物对擦伤的视觉敏感性。
擦伤敏感性通过金刚石的穿透深度tR＝f(负荷)，使用TaberIndustries 203型擦伤测试仪而测试，该方法基于DIN 53799和DIN EN438具有90°锥角的金刚石圆凿，峰半径90μm，旋转方向逆时针。所用的负荷在表7中给出。
黑色基材用于视觉评估(反射试验)。试验(粗糙度，光泽)在试验挤出物的上面进行。
所得结果在表7中列举。
表7
表7(继续)
本发明实施例和对比例清楚地表明，一定窄范围的相对表面粗糙度Ra/DP和比率cP*dS/DP3的组合提供了理想图像质量的背投屏幕。
其中颗粒直接被引入熔体中的实施方案可成功地用于生产包括第二组分如塑料颗粒(侧加料器工艺)的粒料或模塑品。该技术因此不限于本发明。
侧加料器工艺的特征在于，所要配混的模塑组合物不同时通过加料区加料，而是仅将基本组分经过加料区，同时第二组分在基本模塑组合物已被熔化之后被加料到熔体中。熔体随后通过其排列-和因此作用模式-与混合材料匹配的混合和剪切部分而匀化。
匀化熔体随后通过束粒料化或模面切粒在水下进行处理，得到尺寸均匀的粒料(参见

图1)。
图1给出了通过双螺杆挤出机进行配混(侧加料器技术)的图。图1中的参考数字表示1.通过加料区加入模塑组合物2.熔融模塑组合物(如可得自Rhm GmbH & Co.KG的PMMA)3.加入散射剂(如Techpolymer SBX8)至热塑料熔体4.散射珠粒在模塑组合物中的均相熔体5.挤出物，如散射珠粒在模塑组合物中的48％浓度的母料(尺寸均匀的粒料)DF模塑组合物在第二阶段中用作起始原料用于生产各种产品，其中第二组分仅轻微降解。这样可产生显著的优点。在珠粒的情况下，其中包括低水平的产品，如光散射或光导片材变色(发黄指数)和高透光度。
根据一种特殊实施方案，双螺杆挤出机用于配混工艺。
对于使用特意用于处理粉末设计的单螺杆挤出机，和使用侧加料器技术的配混工艺，侧加料器工艺也可得到同样良好的结果。
权利要求
1.包括至少一具有厚度0.05-4mm的光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的背投屏幕，所述层包含基于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层总重的2-60％重量的其颗粒尺寸是5-35μm的球形颗粒，其中所述球形塑料颗粒的折射指数与聚甲基丙烯酸甲酯基质相差数值0.02-0.2，特征在于选择球形塑料颗粒的浓度cP，光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS，和球形塑料颗粒的颗粒尺寸DP使得比率cP*dS/DP3是0.0015-0.015％重量*mm/μm3且聚甲基丙烯酸甲酯层平均表面粗糙度Ra与球形塑料颗粒的颗粒尺寸Dp的比率是0.05-0.4。
2.根据权利要求1的背投屏幕，特征在于球形塑料颗粒的浓度cP与光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS的比率cP/dS大于或等于2.5％重量/mm。
3.根据权利要求1或2的背投屏幕，特征在于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的光泽R85°低于或等于60。
4.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于比率cP*dS/DP3是0.0025-0.009％重量2*mm/μm3。
5.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的厚度dS和球形塑料颗粒的颗粒尺寸DP的比率是5-1500。
6.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于球形塑料颗粒包括交联聚苯乙烯和/或交联聚(甲基)丙烯酸酯。
7.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层已被着色。
8.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的基质具有在钠D线(589nm)处和在20℃下测定的折射指数1.46-1.54。
9.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于片材的平均表面粗糙度Ra是0.4-6μm。
10.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于球形塑料颗粒具有尺寸15-35μm。
11.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于至少60％球形塑料颗粒具有至少15μm的直径且最多30％的散射珠粒具有超过22μm的直径。
12.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于屏幕还包含不包括散射珠粒的塑料片材。
13.根据权利要求12的背投屏幕，特征在于塑料片材包含聚丙烯酸聚合物。
14.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于屏幕具有大于或等于25％的透光度。
15.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于屏幕具有小于或等于12的发黄指数。
16.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于屏幕具有大于或等于15°的半强度角。
17.根据前述权利要求一项或多项的背投屏幕，特征在于屏幕具有大于或等于0.15的散射力。
18.用于生产根据权利要求1-17一项或多项的背投屏幕的方法，特征在于模塑组合物被挤出。
19.根据权利要求18的方法，特征在于具有侧加料设备的双螺杆挤出机用于将球形颗粒完好地引入模塑组合物中。
20.其尺寸是5-35μm的球形颗粒用于生产根据权利要求1-17的背投屏幕的用途。
全文摘要
本发明涉及包括至少一具有厚度0.05－4mm的光散射聚甲基丙烯酸甲酯层的背投屏幕，所述层包含基于光散射聚甲基丙烯酸甲酯层总重的浓度2－60％重量的其尺寸是5－35μm的球形颗粒，其中所述球形塑料颗粒的折射指数与聚甲基丙烯酸甲酯基质相差数值0.02－0.2，其中球形塑料颗粒的浓度c
文档编号G03B21/62GK1592868SQ03801543
公开日2005年3月9日 申请日期2003年9月27日 优先权日2002年11月5日
发明者M·帕鲁塞尔, J·施米特, H·格鲁瑟斯, W·沙恩克, H·洛伦佐, H·哈林, G·迪克豪特-拜尔 申请人:罗姆两合公司