CZ2001441A3

CZ2001441A3 - Opticky izotropní polykarbonátové fólie jakoľ i způsob jejich výroby

Info

Publication number: CZ2001441A3
Application number: CZ2001441A
Authority: CZ
Inventors: Uwe Numrich; Klaus Hofmann; Roger Hugh Emerson; Thomas Pfaff; Michael Meier-Kaiser
Original assignee: Röhm GmbH & Co. KG
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2001-10-17
Also published as: PL199226B1; CN1204168C; KR20010072466A; DE59904394D1; CA2340722C; IL140772A0; MXPA01001673A; DK1117731T3; KR100631310B1; AU5852399A; JP2002522280A; BR9913049A; WO2000009592A1; HK1038370A1; AU5511599A; HRP20010112B1; SK1922001A3; CN1310739A; CA2340722A1; IL140772A

Description

(57) Anotace:

Při způsobu výroby opticky téměř izotropní plastové fólie z lineárního nebo rozvětveného polykabonátu se polykarbonátová tavenina odlévá procesem Chill-Roll. Opticky izotropní fólie se používají jako kiycí fólie chránící nosiče dat (CD.roms) proti poškrábání, nebo se samy používají jako materiály nosičů pro informační vrstvu.

CZ 2001 - 441 A3 ······ ·· ·· · · 4 I • · · · · 4 · ···· ····· 4 · · · 4 · ·· 4 4 4 4 · · · ·· ··· ·· ···· ·· ···

Opticky izotropní polykarbonátové fólie jakož i způsob jejich výroby

Vynález se týká oboustranných vysoce lesklých opticky izotropních polykarbonátových fólií vysoce čistých stejně tak jako hospodárného vytlačování při jejich výrobě a použití fólií podle vynálezu jako krycích fólií pro optické nosiče dat jako například pro kompaktní disky nebo .DVD disky.

PÓlie podle vynálezu mohou také sloužit jako materiály nosičů pro vrstvu nesoucí informace, čímž se dají vyrobit extrémně tenké optické nosiče dat.

hosavadní_stav_techniky

Požadavky, které jsou kladeny na desky a fólie z plastů, aby se hodily pro výrobu nebo zakrývání opticky čitelných datových pamětí, jsou obecně známy, srovnej J. Hennig, Polymere ais Substrateftlr optische Datenr speicher, Angew. Makřomolekulare Chemie, Band 145/146, 1986 / strana 391 až 4C9/·

Dále nesmí desky a fólie obsahovat žádné cizí částice větší než 10 mikrometrů a při zpracování se nesmí tvořit žádné bubliny a sraženiny. Při tvarování má dojít k co možná nejmenšímu dvojlomu.

Optické nosiče dat ve formě kompaktních disků se až dosud v největší míře vyráběly lisováním. Jiné způsoby, pomocí nichž se mohou vyrábět i optické nosiče dat větších rozměrů, vycházejí z plochých desek z plastu, které se dodatečně opatřují vrstvou nesoucí infor-2 mace.

J£P 461 485 /Rčhm GmbH/ popisuje vytlačenou plochou desku nebo fólii a způsob její výroby, Tavenina polykarbonátu se vylisuje vytlačením asi při 290 °C ze širokoštěrbinové trysky vytlačovacího lisu a kalandruje se ve válcové stolici, sestávající z vysoce lesklého ocelového válce a vatovaného gumového válce. Tímto způsobem se získá polykarbonátová fólie, která je na jedné straně vysoce lesklá a na druhé straně matná a má tlouštku 450 Xim.

351 886 /Bayer AG/ popisuje způsob lití pro výrobu polykarbonátových fólií. Polykarbonát se střední molekulovou hmotností 98 000 se rozpustí v methylenchloridu a roztok se nanese na pomalu se otáčející vyhřívaný a leštěný válec pomocí stíracího zařízení, získá se tak čirý průhledný film s tloušikou 200 /um. Dochází k velkému dvojlomu s rozdílem optických drah G =74 nm. Takto získané polykarbonátové fólie, které nejsou bez dvojlomu se upnou a vyhřívají se pomocí křemenného zářiče po dobu 5 až 60 sekund. Tím se dosáhne redukce nežádoucího dvojlomu na hodnoty, které již neruší·

JP' 07 12 63 75 /Teijin Kasei I>td/ popisuje výrobu fólie z polykarbonátu s malým dvoj lomem. Malý specifický dvojlom polykarbonátové fólie se dosáhne použitím ochranné vrstvy z polyolefinů·

Obvyklé způsoby výroby tenkých opticky izotropních polykarbonátových fólií pracují bucl na bázi nákladných způsobů odlévání, při kterých se musí provádět nákladná aparativní opatření pro zabránění emisí jedovatých • · organických rozpouštědel, nebo se na bázi nákladných způsobů, vytlačování, při kterých se vyrábí v prvním kroku bud na jedné straně matová polykarbonátová fólie nebo opticky anizotropní polykarbonátová fólie.

Tyto naposledy jmenované opticky anizotropní vytlačované fólie se musí při následujících krocích přeměnit na oboustranně se lesknoucí opticky izotropní vytlačené fólie. Dvoustupňový způsob vytlačování je extrémně nákladný. Folie nejsou, ačkoliv jsou opticky do určité míry izotropní, opatřeny optimálními povrchovými vlastnostmi.

Vynález si proto uložil za základní úlohu vyrobiti oboustranně se lesknoucí opticky izotropní polykarbonátové fólie za vyhnutí se ve stavu techniky vylíčeným výrobnětechnickým a ekonomickým nevýhodám. Fólie mají být opticky a mechanicky izotropní, mají mít vysokou kvalitu povrchu a mají být co možná nej čistší.

S překvapením se dají opticky vysoce hodnotné polykarbonátové vytlačované fólie s rozmezím tlouštěk 4 200 pm, s výhodou 15 až 150, nejvýhodněji 30 až 100, a úplně nejvýhodněji 60 až 90 jum, vyrobit-.způsobem odlévání taveniny uhill-fioll / s chladícím válcem/ s požadovaným profilem vlastností. Pro dosažení vysoké úrovně optické čistoty se s výhodou používá relativně nízkomolekulární polykarbonátová vstřikovací hmota, jaká se používá pro výrobu vstřikovým litím vyráběných nosičů dat ve velkém měřítku.

Molekulová hmotnost M,,, používané polykarbonátové

-4formířské hmoty se pohybuje mezi lO.uOO až 40.000, s výhodou mezi asi 15.000 až asi 20.000 /vstřikovací hmota/. Zejména vstřikovací hmota , která není určena pro lisováni vytlačováním, se dá za pomoci OhillRoll způsobu vytlačovat velice hospodárně a za vyvarování se použití jedovatých rozpouštědel na fólie s požadovaným profilem vlastnosti /viz obr. 1/.

rodstatné je pro vynález použití způsobu odlévání taveniny, která se těké nazývá Chill-xioll-způsob. Při tom se film taveniny vystupující z trysky vede na chladící válec /Chill-Koll válec/ a při tom se ochladí. xím se umožní výroba extrémně tenkých folií / až pod 15/um/ s malou optickou anizotropií /téměř izotropní folie/.

rod pojmem téměř izotropní je třeba rozumět, že světelný paprsek pronikající médiem folií vyvolává jen nepatrné vychýlení, například rozdíl optických drah maximálně 50 nrn, s výhodou maximálně 35 nm, nejvýhodněji 25 nm.

Teplota zpracování polykarbonátové formířské hmoty se pohybuje mezi *d!0 až r60, s výhodou mezi <í20 až 240 °C.

řro zabránění usazováni krystylů v trysce je příznivé, když se vytlačovací zařízení startuje při teplotě zpracování 250 až 260 °ú. rro dosažení co možná nejmenšího vytvoření gelových těles se teplota zpracování po fázi rozjezdu může snížit během asi 10 minut až asi 1 hodiny sukcesivně na 220 až 240 °u.

rro zabránění čar trysek popřípadě vytlačovacích pruhů na vytlačované folii se doporučuje, aby se vnitř• φ • ♦ · ···· ···· ····· φφ · φφ · φ · ♦ φ φ · φφφφ · ·· · · φ φ · · * ·· ··· ·Φ ·«·· ·· ΦΦ·

-5ní povrch vytlačovacích trysek, který je s výhodou pochromovaný, zejména oblast vstupu trysek, vyleštil. Dro oblast vstupu vytlačovacích trysek má hloubka drsnosti podle DIN 4768 být 0,025 až 0,002, s výhodou 0,υ15 až o,002, nejvýhodnéji 0,ul až u,u02. Drsnost rozdělovacího kanálu má být s výhodou maximálně 0,1,

Další zlepšení kvality, zejména zabránění tvorbě ěar trysek, popřípadě vytlačovacích pruhů, se u vytlačované f fólie může dosáhnout tím, když se vnitřní povrch vytlačovací trysky opatří činidlem odpuzujícím taveninu polykarbonátu. to se může stát natřením vyčištěné vnitřní plochy trysek takovýmto činidlem , například silikonovým olejem^ činidlo nemá zvýšit drsnost povrchu nebo ji má zvýšit jen nepodstatně, s výhodou ji ale má snížit.

•Dalším faktorem, který může ovlivniti kvalitu vytlačené polykarbonátové fólie, jsou malé mečistoty taveniny polykarbonátu. <je proto výhodné, když se mezi vytlačovací válec a vytlačovací trysku umístí filtr taveniny. Velikost ok filtrační vložky má být 5 až jum.

Dalším opatřením, které může přispívat k vysoké kvalitě polykarbonátové folie, je příměs kluzného prostředku k formířské hmotě... formulace, ubvyklá množství jsou mezi 0,01 až 1 Ί° hmotn. vztaženo na formířskou hmotu, rříklady vhodných kluzných prostředků jsou parciálně oxidovaný polyethylen, pentaerythritstearát nebo estery až UgQ karboxylových kyselin.

vysoká optická čistota stejně tak jako optická izotropie jsou podstatné základní požadavky na použití folií při uvedených použitích.

romocí způsobu podle vynálezu se dají vyrobiti opticky vysoce kvalitní polykarbonátové folie. Dod pojmem • · · ·

-6vysoce kvalitní lze rozumět zejména: malý dvojlom, velkou transmisi, malé vytvoření vytlačovacích pruhů popřípadě čar trysek /měřitelné pomocí malého vychýlení lineárně polarizovaného světla/, stejně tak jako malýú počet pelových těles na jednotku plochy.

S výhodou nemá fólie podle vynálezu v žádné oblasti povrchu vychýlení lineárně polarizovaného světla větší než 2 uhlové minuty.

Měření se provádí pomoci registrace úhlu vychýlení laserového paprsku, který proniká folií.

κ tomu se používá tak zvaná metoda deflekee laserového paprsku. Po cele šíři vytlačování se měří úhel vychýlení pomocí posuvného stolu poháněného krokovým motorem, které dozná laserový paprsek 632,8 nm při kolmém prozařování fólie napříč směru vytlačování. Transmitovaný paprsek prochází potom pro zvětšení úhlu vychýlení dalekohledem a dopadá na digitální optický sensor citlivý vůči poloze. Tento určuje místo centra na něj dopadajícího světelného bodu a uvádí ho přes sériové rozhraní v x a y souřadnicích. Pro vyhodnocení čar trysek je z toho relevantní pouze y- složka.

Možná použití fólií podle vynálezu jsou ochranná fólie proti poškrabaní pro nosiče dat, jako materiály nosičů pro optické nosiče dat, jako základní materiály pro výrobu horních vrstev fólií pro displeje a obrazovky.

Příklady_provedení_vynálezu

Výroba fólie podle vynálezu pomocí Chill-Jloll-vytlačování polykarbonátové formířské hmoty pro optická použi tí vstřikového lití.

Tavenina, vyrobená pomocí vytlačovacího lisu s jedním šnekem nebo dvojšnekového vytlačovacího lisu/ pro zabezpečení stálosti proudu taveniny se může s výhodou používat čerpadlo pro taveninu/ se přivádí přes automaticky regulovatelnou trysku Chill-Roll- válce, dimenzovanou pro vytlačování fólie /hloubka drsnosti U,002 až 0,006, 0,02 až 0,004, měřeno podle DIN 4768/. Hloubka drnosti oblasti vstupu vytlačovacích trysek je 0,002. Vnitřní povrch trysek byl natřen silikonovým olejem odpuzujícím taveninu polykarbonátu. Teplota proudu taveniny je 235 °C + 5 °C. Film taveniny se ukládá tangenciálně na povrch válců a obepíná válec asi okolo 180 °. Do obklopení dalších válců se zjiš^ujetloušika pásu fólií pomocí napříč uspořádaného bezdotykového měrného systému a pomocí elektro. nicky zpracovaných informací se řídí rozdělení taveniny pomocí systému pružného svorníku regulujícího 'š'ířků trysky. Vznikající fólie mají vysokou optickou a rovněž mechanickou izotropii. Tato poslední je obvzláště důležití pro chování při zpracování, například vysekávání na velikost CD, neboí hmoty pro lití DC vstřikem jsou na základě jejich malé molekulové hmotnosti podstatně křehčí než hmoty pro vytlačování 1C.

Srovnávací příklad 1 polykarbonátové fólie vyrobené při procesu hlazení, tlouštka 0,13 mm

Tavenina vyrobená pomocí vytlačovacího lisu s jedním šnekem nebo dvojšnekového vytlačovacího lisu /pro zabezpečení stálosti proudu taveniny se může používat optimálně čerpadla pro taveninu/ se přivádí pomocí trysky dimenzované pro vytlačování folií na hladící stolici. Tavenina se dimenzuje v definované štěrbině válců a hladí se povrchem temperovaných, do zrcadlového lesku vyleštěných

Φ· φ Φ·· ·« ·· · · • · · φ φ · · φ φ · « φ φ φ φ φ · φ · φ válců /hloubka drsnosti R_A 0,002 až 0,006, R_T = 0,02 až 0,04, měřeno podle DIN 4766/ a ochladí se. Dři tom je geometrický tvar jednoho nebo obou váloů vypoukle vybroušen , odlišně od.tvaru válce. Bombírování odpovídá 0,1 až 0,2 mm, vztaženo na průměr válce, uombírování má rozhodující význam pro rovnoměrné rozdělení tlouštěk po šířce pásu fólie.

hia základě pro tenxo způsob typických velkých sil mezer mezi válci se molekuly polymeru ve vytlačovacím zařízení pouélne protáhnou, vznikající orientace vede k výrazné, značně vysoké optické anizotropii.

Srovnávací příklad 2

Výroba lité polykarbonátové fólie a tloušikou 0,08 mm prováděná následujícím způsobem:

Polykarbonát se rozpustí v v mísící nádrži opatřené míchadlem ve směsi rozpouštědla sestávajícího z acetonu a methylenchloridu.

Hrubé nečistoty se potom odstraní z polykarbonátového roztoku pomocí lisu s membránovým filtrem s jemností 2 ^um. Polykarbonátový roztok se potóta z^ťacuje v licím stroji, který sestává z 48 m dlouhého‘ocelového pásu, poháněného 2 0 3 m bubny, na 80 /um tlustou fólii. Rozpouštědlo odpařené během následujícího procesu sušení se opět vrací do procesu.

vznikající lité χϋ folie mají sice dostatečně malou optickou anizotropii, nejsou ale prosté rušících optických defektů, jako gelových částic a pásů.

.ťři výrobě litých folií z organického roztoku se jedná o velice nákladný proces, který ovlivňuje také vysoké požadavky kladené na bezpečnostní techniku. Vzni-9 kající fólie nejsou prosté vysoce jedovatých rozpouštědel a tím se na ně pohlíží jako na toxikologicky závažné.

velkopolochý ocelový pás se dá znaéně obtížněji vyrobit s opticky vysoce kvalitním stavem popřípadě se dá značně obtížněji v takovémto stavu získat než značné menší povrch Chill-Roll-válce, který se používá při způsobu odlévání slitiny podle vynálezu, v důsledku toho dojde ke vzniku nepřípustné velkého počtu pruhů na povrchu fólie. ±*řes použití lisů s membránovými filtry s jemností 2 um se nepodaří vyhnout se agregátům gelových těles, zmenšujících velikost signálu laseru. V protikladu ke zpracování taveniny ve vytlaoovacích zařízeních nepřikládá se při lití roztoku*¹ střihové pole, čímž těžko rozložitelné vysokomolekulární podíly polykarbonátu agregují na základě možnosti “mikřobrownova pohybu, to znamená stavu vyžadujícího co možná nejmenší energii rozmezí.

uelová tělesa a tažné pruhy snižují sílu signálu laseiu na nepřípustně nízkou hladinu, čímž dochází ke vzniku spolehlivého počtu hlášení závad při přéhřáváhí takto chráněných uu-systémů.

vztahové značky film taveniny folie, vytvořená z filmu taveniny

Ohill-Koll-válec tryska •

φ φ

φ φ φ • ·· « • ·· ·· ·«

Φ

1

I

1

Ή

XS

1

Ο

φ

ρ

1

ο

1

ω

ΧΊ

•Ρ

1

C

1

C0

Η

η

φ

I .

1

σ' ·

1

φ

1

ΛΙ

ο

>ρ

χ

ň

1

trs

•

σ>

1

>Ρ

1

χη

β

ΡΊ

Η

ο.

ÉH

1

m

•

1

ΧΡ

1

0

Φ

1

Ό

X

1

X

1

1ί>

1

0

t

ο

Χί

C—

ο

Η

«-

1

σ>

1

φ

1

Λ:

C0

OJ

Ρ

*·<

'Ρ

C)

1

ΟΊ

1

γΗ

1

C

1

Ν

-Ρ

ιη

Ρ.

ο.

1

·Γ3 ο

Η

ΓΊ

I

Ο

Η

Μi

Ο «Η

ΜΉ^-

Χί

Ο $

Ό

-Ρ ÍX ο

V4

Ό

Ν Ο Ρ

Λ co h Ό ο KC m σ» OJ «η <Μ

Η

Μ Ό5

Ν tí •Η e

					1			1	ο-	ι
	Ο				1			1	ι	I
Ή	m				1	rH		I	\	>
0	X	X Κ		I			ι	Η	1	m
χυ	ο		η		1	r~1		ι	Η	1
•Ρ	ο	X	f*		1	u		1		1
κο					1	X		1		1
Ρ	ο		•κ		f			1		1
a	σ'		Ρ		!			1		1	0
m	Η		S		(			1		1	Λ1
					1			•		1	Ο
					1			1		ai	•Ρ 'χ
					1			1		βΐ	Ν 0
-Ρ					t	V-> O ·		1		ι	Ο Ο
W					1	0 P P		1	>Ρ	mi	ΡΗ
ο					1	ΰ Ό5 p. P-		1	ΗΌ5 C	Η 1	CM 05
C					J	N > O		1	Λ5Ό5	S Η	Η Μ
-Ρ					1	Φ O 05		1	Ό « >	Ή ΟΙ	Χ5 Ο
W					1	H KJ -Ρ β		1	05 >ί Ο	Ο t	05 Ό5 fU
05					1	Ό5 05 O Φ		β 1	ρνχ)	sj <01	Η -Ρ 6
Η					1	0H 0Λ4		β\|	Λΐ β 05	Ό rMI	Λ·Η > β
>					1	ř>j-P XJ -p		1	Ρ ΡΗ	C0M-H	S-Ή Φ
					1	> Rs >í		00 1	>Ρ Ο -Ρ	Η κο\|	>Ρ·0 Ν 00
					1	> Ό5 P		Ο 1	0Λη	χ: ρ»	Ρ. Ο Ό5 Ο
					1	ΦΙΛΜ		Η		οι	- 0 *
					1	Η H W > -Ρ O 1	κρ <ν	>ΗΙ	S-ι Φ Ο
					1	Ό H >P	05	1	Ο·Η Ο	-ΡΙ	ΟΡΜ
					1	O O Ή Ή Ό	051	05 Η 59	05 1	05 Η Ρ ®
				Ό	1	Ρ-« β 0		Λ! 1	>Ό Ρ-	C >1	>>ο κι Λ4
				05	t	I ΡΌ5	ΦΗ-> Γ	Ό5 *Η	φ οιι	Ό5<Ρ ρχρ
				γ-1	\|	φ Η Ρ > κι κη ι	0 1 05	Χ> ΦΙ	0 1 Φ κη
				ΛΙ	1	Η Η Ή*Φ	•Η	01	>Ο -Ρ	Ο Ol	> u s 0
				SH	1	Η Ή 1 Η	ΟΙ	Ο 1	Oth Ο	Ρ οι	ορ ο ο
				>f	1	ΌΚυτί	OH 1	Ρ β	PI	Ρ Λϋ Η
				Ο.	I	'HOft Ο	C-P 1	ω «Λ	> Ρ 1	« «Χ-Ρ

-11*MD: Maohine-direotion /řízení stroje/ ^XTD Traverse-direction /řízení posuvu/ (Poznámka: smrštění odlišuje vynález od srovnávacího příkladu zákal odlišuje vynález od srovnávacího příkladu, dvojlom a rozdíl optických drah odlišují vynález od srovnávacího příkladu 1 prodloužení při přetržení odlišuje vynález od srovnávacího příkladu 1 ab.

Claims

JťATJSHTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby opticky téměř izotropní plastové fólie z lineárního nebo rozvětveného polykarbonátu, vyznačující se tím, že se polykarbonátová tavenina odlévá procesem uhill-Roll.
2. způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m, že střední molekulová hmotnost použitého polykarbonátu je mezi 10*000 až 40.000.
3. způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že vnitřní povrch vytlačovací trysky, má v oblasti vstupu hloubku drsnosti podle DIN 4768 0,025 až 0,002.
4. způsob podle jednoho nebo několika nároků 1 až

3, vyznačující se tím, že vnitřní povrch vytlačovací trysky je opatřen činidlem odpuzujícím taveninu polykarbonátu.
5. rolykarbonátová folie, získátelná podle jednoho nebo několika nároků 1 až 4.
6. Bolykarbonátová fólie podle nároku 5> vyznačující se tím, že tloušťka folie je menší než 200 /um.
7. roužití polykarbonátových fólií podle nároku

5 nebo 6 jako folie chránícíh proti poškrábání pro optické nosiče dat.

d. roužití polykarbonátových folií podle nároku > nebo 6 jako materiálů nosičů pro optické nosiče dat.
9. roužití polykarbonátových folií podle nároku ·· · · to · · · ·« *· ··· ···· ··· ····· toto · ·· ·· ·»·· ··· • to ··· ·· ···· ·· ···

-13b nebo 6 jako materiálů bázi pro výrobu overlay folií pro displeje a obrazovky.