Spôsob výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineárneho alebo rozvetveného polykarbonátu, polykarbonátová fólia a jej použitie

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineárneho alebo rozvetveného polykarbonátu prebieha tak, že lineárny alebo rozvetvený polykarbonát s priemernou molekulovou hmotnosťou Mw 10 000 až 40 000 sa roztaví a vytlačí vytláčacou dýzou, ktorá má vnútorný povrch v oblasti vstupu s hĺbkou drsnosti RA 0,025 až 0,002, a tavenina polykarbonátu sa odlieva procesom Chill-Roll. Polykarbonátová fólia je zhotovená s hrúbkou menšou ako 200 mím a môže sa výhodne použiť ako chrániaca fólia proti poškrabaniu na optické dátové nosiče, ako nosný materiál na optické dátové nosiče alebo ako základný materiál na výrobu krycích fólií na displeje a obrazovky.

Text

Pozerať všetko

r (l l) Číslo dokumentu SLOVENSKA REPUBLIKAr 2 8 58(22) Dátum podania prihlášky 16. 8. 1999(24) Dátum nadobudnutia (51) W C 1- (2006) účinkov patentu 6. 9. 2007 Vestník UPV SR č. 9/2007 C 08 J 5/18(31) Číslo prioritnej prihlášky 19 s 36 800.3 R 29 C 47/33(32) Dátum podania prioritnej prihlášky 14. 8. 1998 C 08 L 69/00 ÚRAD (33) Krajina alebo regionálna PRIEMYSELNÉHO organizácia priority DE VLASTNÍCTVA (40) Dátum zverejnenia prihlášky 6. 11. 2001 SLOVENSKEJ REPUBLIKY Vestník ÚPV SR č. 11/2001(47) Dátum sprístupnenia patentu verejnosti 27. 8. 0070(52) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT PCT/EP 99/05996(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT W 000/09592(73) Majiteľ Röhm GmbH Co. KG, Darmstadt, DE(72) Pôvodca Numrich Uwe, Weiterstadt, DE Hofmann Klaus, Griesheim, DE Emerson Roger Hugh, Milton Keynes, GB Pfaff Thomas, Hemsbach, DE Meier-Kaiser Michael, Alsbach-Hähnlein, DE(54) Názov Spôsob výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineárneho alebo rozvetveného polykarbonátu, polykarbonátová fólia a jej použitieSpôsob výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineámeho alebo rozvetveného polykarbonátu prebieha tak,že lineámy alebo rozvetvený polykarbonát s priememou molekulovou hmotnosťou Mw 10 000 až 40 000 sa roztavi a vytlačí vytláčacou dýzou, ktorá má vnútomý povrch v oblasti vstupu s hĺbkou drsnosti RA 0,025 až 0,002, a tavenina polykarbonátu sa odlíeva procesom Chill-Roll. Polykarbonátová fólia je zhotovené s hrúbkou menšou ako 200 m a môže sa výhodne použiť ako chrániaca fólia proti poškrabaniu na optické dátové nosiče, ako nosný materiál na optické dátove nosiče alebo ako základný materiál na výrobu krycích fólii na displeje a obrazovky.Vynález sa týka spôsobu výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineámeho alebo rozvetveného polykarbonátu. vynález sa ďalej týka obojstranných vysoko lesklých opticky izotropných polykarbonátových fólií vysoko čistých, rovnako tak ako hospodarneho vytlačovania pri ich výrobe a použitie fólií podľa vynálezu ako krycích fólii pre optické nosiče informácií, ako napríklad pre kompaktné disky alebo DVD disky.Fólie podľa vynálezu môžu tiež slúžiť ako materiály nosičov na vrstvu, ktorá nesie informácie, čím sa dajú vyrobit extrémne tenké optické nosiče informácií.Požiadavky, ktoré sú kladené na dosky a fólie z plastov,aby boli vhodné na výrobu alebo zakrývanie opticky čitateľných informačných pamätí, sú všeobecne známe, porovnaj J. Hennig, Polymere als Substratefur optische Datenspeicher, Angew. Makromolekulare Chemie, Band 145/146, 1986Ďalej nesmú dosky a fólie obsahovať žiadne cudzie častice väčšie ako 10 mikrometrov a pri spracovaní sa nesmú tvorit žiadne bubliny a zrazeniny. Pri tvarovaní má dôjsť čo možno k najmenšiemu dvoj lomu.Optické nosiče informácií vo forme kompaktných diskov sa až dosiaľ v najväčšom meradle vyrábali lisovanim. Iné spôsoby, pomocou ktorých sa môžu vyrábať aj optické nosiče informácií väčších rozmerov, vychádzajú z plochých dosiek z plastu, ktoré sa dodatočne vybavujú vrstvou, ktorá nesie informácie.EP 461 485 (Rohm GmbH) opisuje vytlačenú plochú dosku alebo fóliu a spôsob jej výroby. Tavenina polykarbonátu sa vylisuje vytlačenim asi pri 290 °C zo široko štrbinovej dýzy vytlačovacieho lisu a kalandruje sa vo valcovej stolici, pozostávajúcej z vysoko lesklého oceľového valca a vatovaného gumového valca. Týmto spôsobom sa získa polykarbonátová fólia, ktorá je na jednej strane vysoko lesklá a na druhej strane matná a má hrúbku 450 m.EP 351 886 (Bayer AG) opisuje spôsob liatia pre výrobu polykarbonátových fólií. Polykarbonát so strednou molekulovou hmotnosťou 98 000 sa rozpusti V metylénchloride a roztok sa nanesie na pomaly sa otáčajúci vyhrievaný a leštený valec pomocou stieracieho zariadenia. Získa sa tak čiry priehľadný ñlm s hrúbkou 200 m. Dochádza k velkému dvojlomu s rozdielom optickýcn dráh AG 74 nm. Takto získané polykarbonátové fólie, ktore nie sú bez dvojlomu, sa upnú a vyhrievajú sa pomocou kremenného žiariča počas 5 až 60 sekúnd. Tým sa dosiahne redukcia nežiaduceho dvojlomu na hodnoty, ktoré už nerušia.JP 07 12 63 75 (Teijin Kasei Ltd) opisuje výrobu fólie z polykarbonátu s malým dvojlomom. Malý špecifický dvojlom polykarbonátovej fólie sa dosiahne použitím ochrannej vrstvy z polyolefinov.Zvyčajne spôsoby výroby tenkých opticky izotropných polykarbonátových fólii pracujú buď na báze nákladných spôsobov odlievania, pri ktorých sa musia uskutočňovať nákladné operatívne opatrenia, ktoré majú zabránit emisiám jedovatých organických rozpúšťadiel, alebo sa na báze nákladných spôsobov vytlačovania, pri ktorých sa vyrába v prvom kroku bud na jednej strane matová polykarbonátová fólia, alebo opticky anizotropná polykarbonátová fólia.Tieto naposledy menované opticky anizotropné vytlačované fólie sa musia pri nasledujúcich krokoch premeniťna obojstranne sa lesknúce opticky izotropné vytláčanć fólie. Dvojstupňový spôsob vytlačovania je extrémne nákladný. Fólie nie sú, aj ked sú do určitej miery izotropné, vybavene optimálnymi povrchovými vlastnosťami, Vynález si preto uložil za základnú úlohu vyrobit obojstranne sa lesknúce opticky izotropne polykarbonátové fólie, pri vyhnutí sa, v stave techniky vyjadreným výrobno technickým a ekonomickým nevýhodám. Fólie majú byt opticky a mechanicky izotropné, majú mat vysokú kvalitu povrchu a majú byt čo možno najčistejšie.Uvedenú úlohu spĺňa spôsob výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineámeho alebo rozvetveného polykarbonátu, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že lineámy alebo rozvetvený polykarbonát so strednou molekulovou hmotnosťou Mw 10000 až 40000 sa roztavi a vytlačí vytlačovacou dýzou, ktorá má vnútomý povrch v oblasti vstupu s hĺbkou drsností RA 0,025 až 0,002, a tavenina polykarbonátu sa odlieva procesom Chill-Roll.Vnútorný povrch vytlačovacej dýzy sa výhodne vybaví činidlom odpudzujúcim taveninu polykarbonátu.Uvedenú úlohu ďalej plní polykarbonátová fólia s hrúbkou menšou ako 200 rn, ktorá má na svojom celom povrchu odchýlku lineáme polarizovaného svetla menšiu alebo nanajvýš rovnajúcu sa 2 uhlovým minútam, a ktorá sa dá získať spôsobom podľa vynálezu.Polykarbonátove fólie podľa vynálezu sa môžu výhodne použit ako fólie chrániace proti poškrabaniu na optické dátové nosiče, ako nosné materiály na optické dátové nosiče alebo ako základné materiály na výrobu krycích fólií na displeje a obrazovky.S prekvapením sa dajú opticky vysokohodnotné polykarbonátové vytlačované fólie s rozrnedzím hrúbok 200 m, výhodne 15 až 150, najvýhodnejšie 30 až 100, a celkom najvýhodnejšie 60 až 90 m, vyrobit spôsobom odlievania taveniny Chill-Roll (s chladiacim valcom) s požadovaným profilom vlasmostí. Na dosiahnutie vysokej úrovne optickej čistoty sa výhodne používa relatívne nizko molekuláma polykarbonátová vstrekovacia hmota, aká sa používa na výrobu vstrekovaným liatím vyrábaných nosičov informácií vo veľkom meradle.Molekulová hmotnosť Mw používanej polykarbonátovej formovacej hmoty sa pohybuje medzi 10 000 až 40 000,výhodne medzi asi 15 000 až asi 20 000 (vstrekovacia hmota). Predovšetkým vstrekovacia hmota, ktorá nie je určená na lisovanie vytlačovaním, sa dá pomocou Chill-Roll spôsobu vytlačovat veľmi hospodárne a pri vyvarovaní sa použitia jedovatých rozpúšťadiel na fólie s požadovaným profilom vlastností (pozri obr. l).Podstatné pre vynález je použitie spôsobu odlievania taveniny, ktorý sa tiež nazýva Chill-Roll-spôsob. Pritom sa ñlm taveniny vystupujúci z dýzy vedie na chladiaci valec(Chill-Roll valec) a pritom sa ochladí. Tým sa umožní výroba extrémne tenkých fólií (až pod 15 m) s malou optickou anizotropiou (takmer izotropná fólia).Pod pojmom takmer izotropná je treba rozumieť, že svetelný lúč prenikajúci médiom fólií vyvoláva len nepatrné vychýlenie, napríklad rozdiel optických dráh maximálne 50 nm, výhodne maximálne 35 nm, najvýhodnejšie 25 nm.Teplota spracovania polykarbonátovej formovacej hmoty sa pohybuje medzi 210 až 260 °C, výhodne medzi 220 až 240 °C.Na zamedzenie usadzovania kryštálov v dýze je priaznivé, keď sa vytlačovacie zariadenie štartuje pri teplotespracovania 250 až 260 °C. Na dosiahnutie čo možno najmenšej tvorby gélových telies sa teplota spracovania po fáze rozjazdu môže znížiť V priebehu 10 minút až asi l hodiny sukcesívne na 220 až 240 °C.Na zabránenie tvorby čiar dýz prípadne vytlačovacích pruhov na vytlačovanej fólii sa odporúča, aby sa vnútomý povrch vytlačovacích dýz, ktorý je výhodne pochromovaný, predovšetkým oblasť vstupu dýz, vyleštil. Pre oblasť vstupu vytlačovacích dýz má hĺbka drsnosti RA podľa DIN 4768 byt 0,025 až 0,002, výhodne 0,015 až 0,002, najvýhodnejšie 0,01 až 0,002. Drsnosť rozdelovacieho kanálu má byť výhodne maximálne 0,1.Ďalšie zlepšenie kvality, predovšetkým zamedzenie tvorby čiar dýz, prípadne vytlačovacích pruhov, sa pri vytlačovanej fólii môže dosiahnut tým, ked sa vnútomý povrch vytlačovacej dýzy vybaví činídlom odpudzujúcim taveninu polykarbonátu. To sa môže stať natretím vyčistenej vnútomej plochy dýz takýmto činídlom, napriklad silikónovým olejom. Čínidlo nemá zvýšiť drsnost povrchu alebo ju má zvýšiť len nepodstatné, výhodne ju ale má znížiť.Ďalším faktorom, ktorý môže oiqalyvnit kvalitu vytlačovanej polykarbonátovej fólie, sú malé nečistoty taveniny polykarbonátu. Je preto výhodné, ked sa medzi vytlačovací valec a vytlačovaciu dýzu urniestni filter taveniny. Veľkost otvorov filtračnej vložky má byť 5 až 50 m.Ďalším opatrením, ktore môže prispievať k vysokej kvalite polykarbonátovej fólie, je pridanie klzného prostriedku k formovacej hmote forrnulácie. Obvykle množstvá sú medzi 0,01 až 1 hmotnosti vztiahnuté k formovacej hmote. Príklady vhodných klzných prostriedkov sú parciálne oxidovaný polyetylén, pentaerytristearát alebo estery Cm až C 20 karboxylových kyselín.Vysoká optická čistota rovnako tak ako optická izotropia sú podstatné základné požiadavky na použitie fólií pri uvedených použitiach.Pomocou spôsobu podľa vynálezu sa dajú vyrobit opticky vysoko kvalitné polykarbonátové fólie. Pod pojmom vysoko kvalitné možno rozumiet predovšetkým malý dvojlom, veľkú transmisiu, malé vytvorenie vytlačovacích pruhov pripadne čiar dýz (merateľné pomocou malého vychýlenia lineáme polarizovaného svetla), rovnako tak ako malý počet gélových telies na jednotku plochy.Výhodne nemá fólia podľa vynálezu v žiadnej oblasti povrchu vychýlenie lineáme polarizovaného svetla väčšie ako 2 uhlové minúty.Meranie sa uskutočňuje pomocou registrácie uhla vychýlenia laserového lúča, ktorý preniká fóliou.Na to sa používa takzvaná metóda deflekcie laserového lúča. Po celej šírke vytlačovania sa meria uhol vychýlenia pomocou posuvného stola poháňaného krokovým motorom, ktorý dosiahne laserový lúč 632,8 nm pri kolmom prežarovani fólie naprieč smeru vytlačovania. Transmitovaný lúč prechádza potom na zväčšenie uhla vychýlenia ďalekohľadom a dopadá na digitálny optický senzor citlivý proti polohe. Tento určuje miesto centra naň dopadajúceho svetelného bodu a uvádza ho cez sériové rozhranie v x a y súradniciach. Na vyhodnotenie čiar dýz je z toho relevantná len y- zložka.Možné použitia fólií podľa vynálezu sú ochranné fólie proti poškrabaniu pre nosiče informácií, ako materiály nosičov pre optické nosiče informácií, ako základné materiály na výrobu homých vrstiev fólií pre displeje a obrazovky.Výroba fólie podľa vynálezu pomocou Chill-Roll-vytlačovania polykarbonátovej forrnovacej hmoty pre optické použitie vstrekového liatia.Tavenina, vyrobená pomocou vytlačovacieho lisu s jednou závitovkou alebo dvojzávitového vytlačovacieho lisu (na zabezpečenie stálosti pnĺidu taveniny sa môže výhodne používať čerpadlo na taveninu) sa privádza cez automaticky regulovateľnú dýzu Chill-Roll-valca, dimenzovanú na vytlačovanie fólie (hĺbka drsnosti RA 0,002 až 0,006, R 1- 0,02 až 0,004, merané podľa DIN 476 S), Hĺbka drsnosti RA oblasti vstupu vytlačovacich dýz je 0,002. Vnútomý povrch dýz bol natretý silikónovým olejom odpudzujúcim taveninu polykarbonátu. Teplota prúdu taveniny je 235 i 5 °C. Film taveniny sa ukladá tangencialne na povrch valcov a obopina valec asi okolo 180 °. Po obklopeni ďalších valcov sa zisťuje hrúbka pásu fólií pomocou naprieč usporiadaného bezdotykového memého systému a pomocou elektronicky spracovaných informácií sa riadi rozdeľovanie taveniny pomocou systému pružného svorníka regulujúceho šírku dýzy. Vznikajúce fólie majú vysokú optickú a taktiež mechanickú izotropiu. Táto posledná je obzvlášť dôležitá pre správanie sa pri spracovaní, napríklad vysekávani na veľkosť CD, lebo hmoty pre liatie PC vstrekom sú na základe ich malej molekulovej hmotnosti podstame krehkejšie ako hmoty na vytlačovanie PC.Porovnávací príklad l Polykarbonátové fólie vyrobené pri procese hladenia, hrúbka 0,13 mmTavenina vyrobená pomocou vytlačovacieho lisu s jednou závitovkou alebo dvojzávitovćho vytlačovacieho lisu(na zabezpečenie stálosti prúdu taveniny sa môže používat optimálne čerpadlo na taveninu) sa privádza pomocou dýzy dimenzovanej na vytlačovanie fólií na hladiacu stolicu. Tavenina sa dimenzuje v deñnovanej štrbine valcov a hladí sa povrchom temperovaných, do zrkadlového lesku vyleštených valcov (hĺbka drsnosti RA 0,002 až 0,006, R, 0,02 až 0,04, merané podľa DIN 4766) a ochladí sa. Pritom je geometrický tvar jedného alebo oboch valcov vypuklo vybrúsený, rozdielne od tvaru valca. Zaoblenie zodpovedá 0,1 až 0,2 mm, vztiahnute na priemer valca. Zaoblenie má rozhodujúci význam na rovnomemé rozdelenie hrúbok po šírke pásu fólie.Na základe pre tento spôsob typických veľkých síl medzier medzi valcami sa molekuly polyrnéru vo vytlačovacom zariadení pozdĺžne pretiahnu. Vznikajúca orientácia vedie k výraznej, značne vysokej optickej anizotropii.Porovnávací príklad 2 Výroba liatej polykarbonátovej fólie s hrúbkou 0,08 mm uskutočnená nasledujúcim spôsobomPolykarbonát sa rozpusti v miesiacej nádrži vybavenej miešadlom v zmesi rozpúšťadla pozostávajúceho z acetónu a metylénchloridu.Hrubé nečistoty sa potom odstránia z polykarbonátového roztoku pomocou lisu s membránovým filtrom s jemnosťou 2 rn. Polykarbonátový roztok sa potom spracuje v liacom stroji, ktorý pozostáva zo 48 m dlhého oceľového pása, poháňaného 2 çb 3 m bubnami, na 80 m hrubú fóliu. Rozpúšťadlo odparené V priebehu nasledujúceho procesu sušenia sa opät vracia do procesu.Vznikajúce liate PC fólie majú sice dostatočne malú optickú anizotropiu, nie sú však zbavene rušiacich optických defektov, ako sú gélové častice a pásy.Pri výrobe liatych fólií z organického roztoku ide o veľmi nákladný proces, ktorý ovplyvňuje tiež vysoke požiadavky kladené na bezpečnostnú techniku. vznikajúce fólie nie sú zbavené vysoko jedovatých rozpúšťadiel a tým sa na ne pozerá ako na toxikologicky závažné.Veľkoplošný oceľový pás sa dá len veľmi ťažko vyrobiť s opticky vysoko kvalitným stavom pripadne sa dá len veľmi ťažko v takomto stave získať ako značne menší povrch Chill-Roll-valca, ktorý sa používa pri spôsobe odlievania zliatiny podľa vynálezu. V dôsledku toho dôjde k vzniku neprípusme veľkého množstva pruhov na povrchu fólie. Napriek použitiu lisov s membránovými filtrami s jemnosťou 2 m sa nepodari vyhnúť sa agregátom gélových telies, zmenšujúcich veľkosť signálu laseru. V protiklade k spracovaniu taveniny vo vytlačovacích zariadefólia podľa vynálezu Chill-Roll-vytlačovanía PC-formovacia hmota na odlievanie vstrekovaním opt. nosiča informácií hrúbka 0,08 mmniach neprikladá sa pri liatí roztoku strihové pole, čím ťažko rozložiteľné vysokomolekuláme podiely polykarbonátu agregujú na základe možnosti mikrobrownovho pohybu, to znamená stavu vyžadujúceho čo možno najmenšiu energiu rozmedzia.Gélové telesá a ťažné pruhy znižujú silu signálu laseru na neprípustne nízku hladinu, čím dochádza k vzniku spoľahlivćho počtu hlásení chýb pri prehravani takto chránených CD-systémov.skúška ťahom ISO 527-3 predlženie pri pretrhnutí MD /TDporovnávací príklad l PC-fólia formovacia hmota na vytlačovanie vyrobená v hladiacom 31/-7 rocese hrúbka 0,13 mmPoznámka zrnrštenie odlišuje vynález od porovnávacieho príkladu zákal odlišuje vynález od porovnávacieho príkladudvojlom a rozdiel optických dráh odlišujú vynález od porovnávacieho príkladu l predĺženie pri pretrhnutí odlišuje vynález od porovnávacieho príkladu 1 ab.l. Spôsob výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineárneho alebo rozvetveného polykarbonátu,vyznačujúci sa tým, že lineárny alebo rozvetvený polykarbonát s priememou molekulovou hmotnosťou MW 10000 až 40000 sa roztaví a vytlačí vytláčacou dýzou, ktorá má vnútomý povrch V oblasti vstupu s hĺbkou drsnosti RA 0,025 až 0,002 a tavenina polykarbonátu sa odlieva procesom Chill-Roll.2. Spôsob podľa nároku l, v y z n a č uj ú ci s a t ý m , že vnútomý povrch vytláčacej dýzy sa vybaví činidlom odpudzujúcim taveninu polykarbonátu.3. Polykarbonátová fólia s hrúbkou menšou ako 200 m,ktorá má na celom svojom povrchu odchýlku lineáme polarizovaného svetla menšiu alebo nanajvýš rovnajúcu sa 2 uhlovým mínútam, a ktorá sa dá získať spôsobom podľa nároku l alebo 2.4. Použitie polykarbonátových fólii podľa nároku 3 ako fólií chrániacich proti poškrabaniu na optické dátové nosiče.5. Použitie polykarbonátových fólií podľa nároku 3 ako nosných materiálov na optické dátové nosiče.6. Použitie polykarbonátových fólií podľa nároku 3 ako základných materiálov na výrobu krycích fólií na displeje a obrazovky.

MPK / Značky

MPK: C08J 5/18, C08L 69/00, B29C 47/88

Značky: opticky, lineárneho, spôsob, výroby, fólia, rozvětveného, použitie, polykarbonátová, izotropnej, plastovej, fólie, polykarbonátu

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-285848-sposob-vyroby-opticky-takmer-izotropnej-plastovej-folie-z-linearneho-alebo-rozvetveneho-polykarbonatu-polykarbonatova-folia-a-jej-pouzitie.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby opticky takmer izotropnej plastovej fólie z lineárneho alebo rozvetveného polykarbonátu, polykarbonátová fólia a jej použitie</a>

Podobne patenty