一種窗膜的制作方法
【專利摘要】一種窗膜，包括襯底，位于襯底一側的減反結構，位于襯底另一側的光學雙面膠層，所述減反結構包括兩個諧振腔，所述每個諧振腔包括位于上下外側的兩層介質層、位于中間的導電金屬層和分別夾在導電金屬層與兩層介質層之間的兩層抗氧化金屬層，其中所述抗氧化金屬層為鋅或鈦。該窗膜組合兩個五層結構成雙諧振腔，實現了優異的光學性能，并且可以選擇柔性基材，通過卷對卷磁控濺射的方法，實現大規模、大面積生產。
【專利說明】一種窗膜
【技術領域】
[0001]本發明窗膜領域，特別是涉及一種高透型窗膜，可應用于汽車前擋玻璃上。
【背景技術】
[0002]汽車窗膜是一種多層的功能化聚酯復合薄膜材料，它具有改變原有玻璃性能的作用，包括改變玻璃色調、調整透光性、阻隔熱量輻射、防止紫外透過、防爆等。真正意義上的窗膜是從上世紀的96年左右進入中國市場的，當時的窗膜已經經歷了涂料、茶紙、深層染色、夾層、熱蒸發階段。當前市場上的汽車窗膜已經發展到磁控濺射階段。
[0003]目前的窗膜產品種類繁多，如常州山由帝杉防護材料制造有限公司發明設計的隔熱窗膜，由多層復合為一體，包括抗刮耐磨層/柔性基材/隔熱丙烯酸膠黏劑層/阻隔紫外光層/阻隔紫外光丙烯酸膠黏劑層/離型膜，它的透光率可以達到71% (申請號:201110125866.1)。又如武漢羿陽科技有限公司設計的一種隔熱陶瓷窗膜，它是由壓敏膠、離型膜、陶瓷膜、熱塑性聚合物薄膜多層復合而成，成本低廉且可見光透過率為75% (申請號:201220730172)。美國的CP菲林公司設計的外窗膜，其結構為保護性硬涂層/內涂層/聚酯膜/金屬化膜層/粘合層，但是其透過率最大已經達到85%(申請號:200980102102.1)。上海滬正納米科技有限公司所設計的高性能透明玻璃隔熱涂料用于高性能窗膜，它首先制備藍色W0x、AT0和ITO混合分散的透明混合漿料，再用透明聚氨酯樹脂混合攪拌過濾獲得，可見光透過率達到了 75% (申請號:201110367312.2)。上海交通大學的一個課題組提出了電介質層/金屬層/電介質層三層結構，它具有優秀的透過性，然而，由于金屬層很容易被氧化，使用壽命不高，在實際生產和使用中還存在很大問題(專利申請號:03116461.7)。
[0004]目前市場上的窗膜產品普遍存在的問題是可見光透過率低，導致視野模糊，車窗清晰度不佳，鏡面反射現象嚴重，制備工藝復雜，因此尋找新材料，設計制備出一種高透過性、工藝簡單、成本低的新型窗膜是目前窗膜行業發展的主要趨勢。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種新窗膜，該窗膜不僅具有良好的光透過性能，制作工藝簡單，成本低。
[0006]根據本發明提出的一種窗膜,包括襯底,位于襯底一側的減反結構,位于襯底另一側的光學雙面膠層，所述減反結構包括兩個諧振腔，所述每個諧振腔包括位于上下外側的兩層介質層、位于中間的導電金屬層和分別夾在導電金屬層與兩層介質層之間的兩層抗氧化金屬層，其中所述抗氧化金屬層為鋅或鈦。
[0007]優選的，所述單個諧振腔中兩層介質層的總光學厚度為I個光學單位，且該兩層介質層的光學厚度以中間的導電金屬層為鏡像對稱。
[0008]優選的，所述導電金屬層的厚度小于10nm，抗氧化金屬層的厚度在1-1Onm之間，且該兩層抗氧化金屬層以中間的導電金屬層為鏡像對稱。
[0009]優選的，所述兩層介質層的折射率分別大于2。[0010]優選的，所述導電金屬層為金或銀。
[0011]優選的，所述介質層的材質為TiOx、NbOx, ZrOx, ZnOx, CeOx, TaOx, ZnSe或ZnS中的一種。
[0012]優選的，所述襯底為柔性透明材質。
[0013]優選的，所述保護層為光學膠。
[0014]與現有技術相比，本發明具有如下的技術優勢:
[0015]1、本發明的窗膜在可見光范圍內的單面反射率低于5%，反射率曲線是W型，具有優秀的可見光減反射性能。
[0016]2、本發明的窗膜可以通過卷繞式磁控濺射的方法進行制備，可以大量生產，使大面積產業化成為可能。
[0017]3、通過加入了抗氧化金屬層，對傳統的三明治結構透明導電膜進行優化設計，對防止導電金屬層被氧化，提高使用壽命起到重要的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明的5層減反結構示意圖。
[0020]圖2為中間金屬層的厚度從6-10nm變化的光學減反膜的反射曲線族。
[0021]圖3是本發明的窗膜的結構示意圖。
[0022]圖4是本發明設計的雙諧振腔窗膜結構示意圖
[0023]圖5是限定具體光學參數得到的光學性能測試曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]正如【背景技術】中所述，現有的汽車窗膜，普遍存在的問題是可見光透過率低，導致視野模糊，車窗清晰度不佳，鏡面反射現象嚴重，同時由于窗膜需要滿足耐磨性好、透光性高等要求,使得膜系內部的結構復雜,往往需要混很多種材料,導致制備工藝復雜,成本高。
[0025]因此，本發明提出了一種新型高透型窗膜。該窗膜采用由多層介質和多層金屬交互層疊而成的雙諧振腔減反結構，膜系總厚度不超過200個納米，在汽車窗膜領域遠遠薄于現有的窗膜。由于本發明的多層膜系減反結構采用層疊結構，配合柔性基底，可使用卷繞式磁控濺射工藝一次成型，大大降低了制作工藝的復雜性，適合大規模、大面積生產，從而降低生產成本。再通過覆膜方法在基材另一面涂覆雙面膠，使用簡單方便。
[0026]目前具有較高透過性的多層膜結構一般為金屬氧化物/金屬層/金屬氧化物這種所謂的三明治結構，就如專利申請號為03116461.7的專利中所體現的，然而，這種結構主要的劣勢為:金屬層Ag很容易被金屬氧化物中的氧原子和外界環境中的氧原子所氧化。為了解決這個問題，我們選用一層與氧較容易發生反應的抗氧化金屬層，將該抗氧化金屬層引入到三明治結構中，可以使金屬氧化物中的氧原子與該抗氧化金屬層反應，形成致密的氧化膜，對最內層的導電金屬層起到極佳的保護作用。而所形成的金屬鍵也為提高金屬氧化物與抗氧化金屬層的附著力起到重要的作用。我們選用Zn和Ti這兩種金屬作為抗氧化金屬層，這是由于Zn和Ti的較為活潑，很容易氧化生成致密的氧化膜，而氧化膜的性能非常穩定，不易被氧化，化學性能也很穩定，可以有效地保護最內層的金屬Ag層。
[0027]本發明以傳統介質層/金屬層/介質層三明治結構為基礎，通過引入一層抗氧化金屬層，提出了 一種五層減反結構的透明導電膜，該減反結構由介質層-抗氧化金屬層-導電金屬層-抗氧化金屬層-介質層組成，再將2個五層減反結構疊加，形成雙諧振腔窗膜結構，將它用于汽車窗膜前檔，與現有的窗膜相比，本發明具有可見光透過率高，易于大面積產業化生產等優勢。
[0028]請參見圖1，顯示的為五層減反結構的示意圖，該減反結構包括位于上下外側的兩層介質層111和115、位于中間的導電金屬層113和分別夾在導電金屬層與兩層介質層之間的兩層抗氧化金屬層112和114。其中導電金屬層113的厚度小于10nm，其材料考慮到電學性能，優選為金或銀。抗氧化金屬層112和114 一方面可以“抓住”介質層111和115中的氧離子，使介質層呈欠氧狀態，進而形成所謂的隧穿效應提高導電性，一方面可以防止導電金屬層被外界及氧化物介質層的氧化而失效，同時在導電金屬層因厚度過小出現間隙時進行填充，從而增加導電性能。它的厚度在1-1Onm之間，優選為鋅或鈦。考慮到介質膜的厚度對光線減反效果的影響，我們取兩層介質膜111和115的總光學厚度為I個光學單位。在本發明中，為了有效降低五層結構的總體厚度，我們取折射率超過2的高折射率介質材料作為該兩層介質層111和115的材料。比如TiOx、NbOx、ZrOx, ZnOx、CeOx、TaOx、ZnSe,ZnS等。這樣一來，在滿足兩層介質層的總光學厚度為X/4 (即一個光學單位)的情況下，每層介質層的物理厚度可以盡可能的低。以TiO2為例，其折射率n=2.32，當入射光的波長為550nm時,根據光學厚度的計算公式nd= X /4可知(其中n為介質層的折射率，d為介質層的物理厚度，X/4為一個光學單位)，單層介質層的厚度約為27nm，此時該減反結構的總體厚度可以控制在70nm左右，遠遠低于現有的其他減反膜的厚度。需要指出的是，對于兩層介質層111、115和兩層抗氧化金屬層112、114，可以分別選用相同的材料，也可以是不同的材料，但是兩層介質層的光學厚度，和兩層抗氧化金屬層的物理厚度都以中間的導電金屬層為鏡像對稱。
[0029]請再參見圖2，圖2為中間導電金屬層的厚度從6-10nm變化的光學減反膜的反射曲線族，其中曲線I表示中間金屬層的厚度為6nm，曲線2表示中間金屬層的厚度為7nm，曲線3表不中間金屬層的厚度為8nm,曲線4表不中間金屬層的厚度為9nm,曲線5表不中間金屬層的厚度為10nm。從圖中可以看出，絕大多數情況下，本發明的減反結構在整個可見光波段都呈現較低的反射特性。其中當金屬層的厚度在6nm時，效果最好，表現出W型反射率曲線。
[0030]下表為改變不同抗氧化金屬層的厚度，所設計的五層減反結構的反射率，以及的水煮半小時以后的附著力實驗結果。其中表一為金屬Zn,表二為金屬Ti。可以看出，在兩種抗氧化金屬層的厚度為1-1Onm之間，反射率一直在4%以下，具有優秀的減反射性能，水煮半小時的耐候性測試附著力良好，具有很好的耐候性。難能可貴的是，相比于市場上的減反膜產品，膜系結構簡單，厚度非常薄(僅在一個光學厚度左右)，具有很大的產業化優勢。
[0031]表一.不同抗氧化金屬層厚度的減反結構的光學性能及耐候性測試結構(Zn)
【權利要求】
1.一種窗膜,其特征在于:包括襯底，位于襯底一側的減反結構，位于襯底另一側的光學雙面膠層，所述減反結構包括兩個諧振腔，所述每個諧振腔包括位于上下外側的兩層介質層、位于中間的導電金屬層和分別夾在導電金屬層與兩層介質層之間的兩層抗氧化金屬層，其中所述抗氧化金屬層為鋅或鈦。
2.如權利要求1所述的窗膜，其特征在于:所述單個諧振腔中兩層介質層的總光學厚度為I個光學單位，且該兩層介質層的光學厚度以中間的導電金屬層為鏡像對稱。
3.如權利要求1所述的窗膜，其特征在于:所述導電金屬層的厚度小于10nm，抗氧化金屬層的厚度在1-1Onm之間，且該兩層抗氧化金屬層以中間的導電金屬層為鏡像對稱。
4.如權利要求1所述的窗膜，其特征在于:所述兩層介質層的折射率分別大于2。
5.如權利要求1所述的窗膜，其特征在于:所述導電金屬層為金或銀。
6.如權利要求1所述的窗膜，其特征在于:所述介質層的材質為TiOx、NbOx、ZrOx、ZnOx、CeOx, TaOx, ZnSe 或 ZnS 中的一種。
7.如權利要求1所述的窗膜，其特征在于:所述襯底為柔性透明材質。
8.如權利要求1所述的窗膜，其特征在于:所述保護層為光學膠。
【文檔編號】B32B15/04GK103770393SQ201410042012
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】于甄, 胡坤, 劉玉婷 申請人:張家港康得新光電材料有限公司