专利名称：一种低反射聚碳酸酯薄膜及其制备装置和制备方法
技术领域：
本发明涉及一种表面具有蛾眼状结构的低反射聚碳酸酯薄膜及其制备装置和制 备方法。
背景技术：
聚碳酸酯(PC)是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色热塑性工程塑料，具有 优良的物理机械性能，其冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；耐蠕变性小；具有良 好的耐热性和耐低温性，可在-60 120°C下长期使用；电性能和阻燃性良好；吸水率小； 收缩率小；薄膜透气性小；透光率可达90%，因此PC很适宜作为光学元件材料。长期以来，光学元件材料的抗反射处理一直被广泛进行研究，在光学领域中通常 采用镀膜的方法来降低薄膜的反射率。抗反射膜(anti-reflection coating,AR coating) 分有单层膜与多层膜两种，薄膜的层数越多越能将反射率降低，但也越难设计及制造，成本 也相对较高。为了在可见光波长范围内得到很低的反射率，可以采用镀多层膜的结构。AR 镀膜一般采用真空蒸镀的方式，于基体上蒸镀多层高低折射率不同的物质，高折射率的材 料以TW2为主，低折射率材料以Si02、MgF2为代表，经设计镀上二层、四层或更多层的交替 多层薄膜，即可将反射率降低至1%。此类单层或多层抗反射膜虽然能降低反射率，但对于大角度入射的光仍无法有效 的降低反射率或减少全反射的发生，除此之外，单或多层抗反射膜还受限于材料折射率的 选择性，以及厚度对应入射波长等限制。1962 年，蛾眼(moth-eye)效应由 G. G. Bernhard 与 W. H. Miller 等人所发现，虫、 蛾等鳞翅类生物高具有很高的夜视能力，其眼角膜上都具有规则排列的突起结构。蛾眼状 薄膜是指薄膜表面带有纳米级的有规则排列的突起物的结构膜片。这种带有突起构造的膜 片，因沿着厚度方向的折射率是连续性变化的，使照射在膜片上的入射光基本不会产生反 射。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面具有蛾眼状结构的低反射聚碳酸酯薄膜及其制 备装置和制备方法，通过本发明制备出的薄膜不管是大角度入射光还是较宽波长范围的入 射光入射，其薄膜表面反射率仅为0.左右。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种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状突起。一种低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置，依次相邻设置有镀铬金属或具有反蛾眼结 构的主辊轮、具有反蛾眼结构的中间辊轮和镀铬金属的从动辊轮，所述主辊轮与中间辊轮、 中间辊轮和从动辊轮之间的间距分别为0. 05mm 2. 5mm，所述与中间辊轮之间设有成型模 头。所述中间辊轮由基辊和镀于基辊上厚度为200-250nm的硅或硅化物层组成，所述硅或硅化物层的外表面形状为反蛾眼结构。上述中间辊轮由如下步骤制作而成A、在普通辊轮上镀硅或镀硅化物制成辊筒，所述硅或硅化物层的厚度为 200-250nm ；B、将辊筒至于深反应离子刻蚀仪，通入氧气O2，刻蚀除去硅或硅化物层表面有机 物；C、将步骤B中的辊筒再次至于深反应离子刻蚀仪中，通入刻蚀气体，使辊筒表面 硅或硅化物层形成反类蛾眼状凹坑；D、最后用的HF漂洗辊筒表面，去除异物。一种低反射聚碳酸酯薄膜的制备方法，采用如下步骤a、原料聚碳酸酯粒料进行预干燥，以消除粒子含有的水分；b、将干燥好的粒子进入挤出成型装置，然后通过挤出成型装置挤出聚碳酸酯薄膜 并送至低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置中，最后冷却、切割。由于蛾眼状结构的存在，可以显著改善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。制备装置结构简单，便于操作，通过该装置和方法制造出来的低反射聚 碳酸酯薄膜的表面反射率大幅度降低，并且显著提高光透过率。
图1为本发明低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置的结构图。图2为中间辊轮的结构剖面图。图3为本发明的低反射聚碳酸酯薄膜的结果图。图4为图3的主视图。图5、图6为本发明的低反射聚碳酸酯薄膜与未处理PC薄膜、传统AR镀膜单面处 理PC薄膜在可见光波长范围内的反射率和透过率比较图。图中1、第一表面；2、或第二表面；3、蛾眼状突起；11、主辊轮；12、中间辊轮；13、 从动辊轮；21、硅或硅化物层；22、基辊。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图3、图4所示的一种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状突起3。如图1所示的一种低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置，依次相邻设置有镀铬金属的 主辊轮11、具有反蛾眼结构的中间辊轮12和镀铬金属的从动辊轮13，所述主辊轮11与 中间辊轮12、中间辊轮12和从动辊轮13之间的间距分别为0. 05mm 2. 5mm，所述11与 中间辊轮12之间设有成型模头14。所述中间辊轮12由基辊22和镀于基辊22上厚度为 200-250nm的硅或硅化物层21组成，所述硅或硅化物层21的外表面形状为反蛾眼结构，如 图2所示。所述中间辊轮12由如下步骤制作而成A、在普通辊轮上镀硅或镀硅化物制成辊筒，所述硅或硅化物层的厚度为200-250nm ；B、将辊筒至于深反应离子刻蚀仪，通入氧气O2，刻蚀除去硅或硅化物层表面有机 物；C、将步骤B中的辊筒再次至于深反应离子刻蚀仪中，通入刻蚀气体，使辊筒表面 硅或硅化物层形成反类蛾眼状凹坑；D、最后用的HF漂洗辊筒表面，去除异物。通过上述制备装置制备而成的低反射聚碳酸酯薄膜起形状见图3、4，其制备方法 采用如下步骤a、原料聚碳酸酯粒料进行预干燥，以消除粒子含有的水分；b、将干燥好的粒子进入挤出成型装置，然后通过挤出成型装置挤出聚碳酸酯薄膜 并送至低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置中，最后冷却、切割。由于中间辊轮12具有反类蛾眼状凹坑，所以所得聚碳酸酯薄膜一面具有对应的 凸起状蛾眼状结构，即为本发明的低反射聚碳酸酯薄膜。在制备低反射聚碳酸酯薄膜时，可 以通过调整硅化物的粒径大小、密度来调整中间辊轮12的反类蛾眼状凹坑的密度、深度及 直径，也可以通过调整刻蚀液种类、刻蚀时间等工艺来调节反蛾眼状凹坑的形状、大小等， 进而调节聚碳酸酯薄膜表面蛾眼状凸起的形状、密度、高度及直径，而对于其厚度，可以通 过根据辊筒间距和挤出量来调节。通过调整硅化物的粒径大小、密度或刻蚀工艺等来调整 辊面反类蛾眼状凹坑的形状、密度、深度及直径，从而导致在入射光宽入射角度(0 60度) 以及宽波长范围内O50nm 2.5 μ m)，实现薄膜表面对入射光的低反射(反射率在0.1% 左右)。图3、图4是不同角度看低反射聚碳酸酯薄膜的表面形状。当然，除如图所示的单 面结构外，还通过把图1装置中主辊轮11换成具有和中间辊轮12同样结构的辊轮，来制备 双面都具有蛾眼结构的超低反射聚碳酸酯薄膜。图5、图6是0. 5mm厚度时未处理PC薄膜、传统AR镀膜单面处理PC薄膜以及单面 蛾眼状结构的低反射聚碳酸酯薄膜在可见光波长范围内的反射率和透过率比较图，入射光 入射角度为5度。从图中可以看出蛾眼状结构的存在使得聚碳酸酯薄膜的表面反射率大幅 度降低，并且显著提高光透过率。与传统的AR处理方式相比也存在着明显优势。另外，由 于蛾眼状结构的存在，可以显著改善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。
权利要求
1.一种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状突起(3)。
2.一种低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置，其特征是所述制备装置依次相邻设置有镀 铬金属或具有反蛾眼结构的主辊轮(11)、具有反蛾眼结构的中间辊轮(12)和镀铬金属的 从动辊轮(13)，所述主辊轮(11)与中间辊轮(12)、中间辊轮(12)和从动辊轮(13)之间的 间距分别为0. 05mm 2. 5mm，所述(11)与中间辊轮(12)之间设有成型模头(14)。
3.根据权利要求2所述的低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置，其特征是所述中间辊轮 (12)由基辊(22)和镀于基辊(22)上厚度为200-250nm的硅或硅化物层(21)组成，所述硅 或硅化物层(21)的外表面形状为反蛾眼结构。
4.根据权利要求2所述的低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置，其特征是所述中间辊轮 (12)由如下步骤制作而成A、在普通辊轮上镀硅或镀硅化物制成辊筒，所述硅或硅化物层的厚度为200-250nm；B、将辊筒至于深反应离子刻蚀仪，通入氧气02，刻蚀除去硅或硅化物层表面有机物；C、将步骤B中的辊筒再次至于深反应离子刻蚀仪中，通入刻蚀气体，使辊筒表面硅或 硅化物层形成反类蛾眼状凹坑；D、最后用的HF漂洗辊筒表面，去除异物。
5.一种低反射聚碳酸酯薄膜的制备方法，其特征是所述制备方法采用如下步骤a、原料聚碳酸酯粒料进行预干燥，以消除粒子含有的水分；b、将干燥好的粒子进入挤出成型装置，然后通过挤出成型装置挤出聚碳酸酯薄膜并送 至低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置中，最后冷却、切割。
全文摘要
本发明涉及一种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匀分布有蛾眼状突起。其制备装置依次相邻有设有镀铬金属或具有反蛾眼结构的的主辊轮、具有反蛾眼结构的中间辊轮和镀铬金属的从动辊轮，主辊轮与中间辊轮、中间辊轮和从动辊轮之间的间距为0.05mm～2.5mm，主辊轮与中间辊轮之间设有成型模头。采用如下步骤a、原料聚碳酸酯粒料进行预干燥，以消除粒子含有的水分；b、干燥好的粒子进入挤出成型装置，然后通过挤出成型装置挤出聚碳酸酯薄膜并送至低反射聚碳酸酯薄膜的制备装置中，最后冷却、切割。由于蛾眼状结构的存在，可以显著改善PC薄膜的表面硬度，使PC薄膜的表面硬度由3B提高至H。制备装置结构简单，便于操作。
文档编号B29C47/00GK102122007SQ20101056956
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者任月璋, 王磊, 罗伟 申请人:苏州奥美材料科技有限公司