專利名稱：用于制造熱塑性塑料薄膜的方法、薄膜及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造熱塑性塑料薄膜的方法、薄膜及薄膜的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
EP 1 117 731 Bl描述了近乎光學(xué)均質(zhì)的聚碳酸酯薄膜以及一種用 于其制造的冷卻輥方法。在此，垂直向下由擠壓噴嘴流出的熔化薄膜 在切向上，即與輥表面形成0。的角度，放置在一個冷卻輥
(Chill-RoU-Walze)上。薄膜由線性的或分支的聚碳酸酯制成，其具 有平均的分子量Mw為10000或40000。該發(fā)明的薄膜具有1%/<1% 的收縮(190° /30min機器方向(MD ) /橫向方向(TD ))。優(yōu)選該 發(fā)明的薄膜的表面的任何區(qū)域?qū)€性極化的光的偏轉(zhuǎn)都不大于2角 分。路徑差異例如可以為31nm，雙折射An4x 10"。在拉伸試驗中例 如根據(jù)ISO 527-3 MD/TD的斷裂伸長率測量為39%或35%。為了避 免噴嘴線條或擠出條紋，建議使用一種擠出噴嘴，其在噴嘴唇區(qū)域內(nèi) 的內(nèi)表面具有0.025至0.002的根據(jù)DIN 4768的粗糙深度。這可以通 過鉻處理和拋光實現(xiàn)。
EP 1 285 742 A2描述了用于光學(xué)應(yīng)用的薄膜，在100 ja m以下的 厚度范圍內(nèi)具有較小的不大于10nm的相差以及一個+/-10角分的"光 學(xué)的軸偏差，，和較小的在每2cm寬度上最大為2.4ym的厚度波動。 薄膜借助于一個冷卻輥方法制造。有利的材料特性特別是可以如此取 得，即在聚合物熔體由擠出噴嘴流出后直至與冷卻輥接觸的溫度保持 在塑料的玻璃軟化溫度之上至少30°C。為此目的，從擠出噴嘴的出口 至與冷卻輥的接觸點之間的路徑相對較短，例如在例如30至150 mm 的范圍內(nèi)選擇。流出的熔體薄膜可以此外借助于一個包裹件被熱屏蔽 或被附加地加熱。這種方法適合于許多種塑料、特別是降冰片塑料(nornbomene plastics )。
US 5，476，134描述了一種鍍有氮化鉻的擠出機，用于制造由鋁鐵合金制成的部件。這特別是適合于在制造具有小于0.3%的鐵含量的鋁 合金時減小擠出機部件的腐蝕。
EP 351 886 (Bayer AG)描述了 一種鑄造或擠出方法，用于制造光學(xué)單軸的雙折射的聚碳酸酯薄膜，其借助于石英輻射加熱器加熱。因此實現(xiàn)將不期望的雙折射減小至不再干擾的值。
JP 8336883描述了一種用于由熱塑性塑料擠出薄膜的方法，其中應(yīng)用這樣的擠出噴嘴，其中排出孔的邊緣具有30μm或更低的半徑，其中不均勻度不大于+ /- 2 0 % 。所述的噴嘴幾何形狀特別是抑制不期望 的堆積的構(gòu)成。
JP 6335949描述了一種用于擠出由熱塑性塑料優(yōu)選例如聚醚砜、聚苯醚、聚醚酮構(gòu)成的薄膜，其中應(yīng)用這樣的擠出噴嘴，其中排出孔的邊緣具有30)im或更低的半徑，其中不均勻度不大于+/-20 %。擠 出噴嘴可以由鋼或陶瓷制成。具有鉻、鎳、鈦、銅、鋅等的涂層可以抑制噴嘴材料與擠出的塑料材料的可能的相互作用。所述的噴嘴幾何形狀特別是抑制噴嘴線條的構(gòu)成。
JP 2002-028941描述了一種用于制造由聚乙烯醇構(gòu)成的薄膜的方法，其可以用作極化薄膜。當(dāng)應(yīng)用這樣的擠出噴嘴，其中排出孔的邊緣具有200μm或更低的半徑，可以得到具有減小的厚度波動的薄膜。
JP 2003-267758描述了一種用于給光學(xué)纖維鍍上塑料包封件的方法。在此應(yīng)用這樣的擠出噴嘴，其中排出孔的邊緣具有10至30μm 的半徑。所描述的噴嘴幾何形狀特別是抑制在噴嘴邊緣的區(qū)域內(nèi)的塑 料堆積的構(gòu)成，從而這種方法在較長的制造時段內(nèi)可以無干擾地運行。另外的一個優(yōu)點在于，塑料涂層具有較小的厚度波動。
EP 0 547 562 Al描述了一種利用鍍層溶液給環(huán)繞輥的、面狀的帶鍍層的方法。在此，鍍層溶液由一個寬槽噴嘴在徑向上、即與輥表面成90°地涂覆到待鍍層的帶上。通過輥的傳輸運動形成一個多層的帶。由于陡的涂覆角度，相對于涂覆的涂層溶液的量形成阻塞。當(dāng)噴嘴與輥的間距或相應(yīng)的位于噴嘴和輥之間的間隙非常偏離額定狀態(tài) 時，可能導(dǎo)致多層帶的表面質(zhì)量的損害，例如導(dǎo)致線條或條紋的形成。 為了有利地影響這種方法的可重復(fù)性和精度，在鍍層噴嘴的左右安裝 一個具有調(diào)節(jié)回路的間距測量裝置。如果鍍層噴嘴的排出孔和輥之間 的間距偏離額定值，那么鍍層噴嘴相對于輥的位置借助于調(diào)節(jié)裝置相 應(yīng)地校正。
EP 1 202 261 Al描述了 一種光學(xué)存儲介質(zhì)。此外將市場上通用的 擠出的、在冷卻輥方法中制造的聚碳酸酯薄膜與市場上通用的鑄造的 聚碳酸酯薄膜的垂直雙折射進(jìn)行比較。擠出的薄膜具有0.00029的垂 直雙折射值，鑄造薄膜的值為0.00066。

發(fā)明內(nèi)容
塑料薄膜的一系列應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在光學(xué)的數(shù)據(jù)栽體的范圍內(nèi)， 除了需要較小的光學(xué)雙折射外，還越來越需要在薄膜表面質(zhì)量方面的 改善。特別是在較大的面積上、甚至在整個薄膜上需要更小的厚度公 差。
EP 1 117 731 Bl和EP 1 285 742 A2公開了值得注意的用于制造 具有極其小的、在幾個毫微米范圍的雙折射特性的薄膜的方案，其能 夠滿足光學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的高要求。就表面質(zhì)量而言，根據(jù)EP 1 117 731 B1 的教導(dǎo)可以制造這樣的薄膜，其在薄膜的任何區(qū)域內(nèi)對線性極化光的 偏轉(zhuǎn)都不大于2角分。根據(jù)EP 1 285 742 A2可以在每2cm的寬度上 實現(xiàn)大約2.4|am范圍內(nèi)的厚度公差。
本發(fā)明的目的在于，提供一種由塑料制成的薄膜，其一方面具有 在EP 1 117 731 Bl和EP 1 285 742 A2范圍內(nèi)的非常好的雙折射特 性，并且另外一方面實現(xiàn)更加改善的表面質(zhì)量。薄膜此外應(yīng)當(dāng)在整個 薄膜區(qū)域上具有更小的厚度公差。改善的表面質(zhì)量和厚度公差應(yīng)當(dāng)滿 足光學(xué)數(shù)據(jù)栽體的特別高的要求并且因此涉及在直徑為12cm的圓形 面內(nèi)的規(guī)格。
上述目的通過一種用于制造由熱塑性塑料構(gòu)成的薄膜的方法實 現(xiàn)，其中熱塑性塑料在一個擠出設(shè)備上熔化和輸送并且以面狀的熔體帶的形式從擠出噴嘴的排出孔排出，將熔體帶置于冷卻輥上并且冷卻， 所述擠出設(shè)備包含一擠出機、 一具有寬槽形狀的排出孔的擠出噴嘴以
及一冷卻輥(Chill-Roll-Walze )，所述冷卻輥固定在輥支架上，其特 征在于，應(yīng)用這樣的擠出設(shè)備，其中在工作狀態(tài)下在擠出噴嘴的排出 孔和冷卻輥的表面之間的間距隨時間的變化不大于+/- 50um。
根據(jù)本發(fā)明的方法可得到 一種由熱塑性塑料制成的薄膜，該薄膜 具有10至150 u m的厚度和一面內(nèi)畫雙折射以及一最高為0.0004的垂 直雙折射，所述面內(nèi)-雙折射在垂直透射時導(dǎo)致最高為15nm的光學(xué)路 徑差異，其特征在于，薄膜在表面的任何區(qū)域內(nèi)在一個直徑為12cm 的圓形面內(nèi)對一個垂直入射的光束的偏轉(zhuǎn)都不大于0.8角分并且該薄 膜在直徑為12cm的圓形面上的厚度公差不大于+/-1%。


本發(fā)明借助于下面的附圖詳細(xì)闡述，但是不限于這些實施方式。 其中
圖1本發(fā)明的擠出設(shè)備的傾斜的側(cè)向示意圖2本發(fā)明的擠出設(shè)備的側(cè)向示意圖(橫向于擠出方向)；
圖3本發(fā)明的擠出設(shè)備的前部示意圖。
具體實施例方式
方法
對于本發(fā)明重要的是，使用冷卻輥熔體鑄造方法，這是長久以來 就已知的(例如參見EP 1 117 731 Bl或EP 1 285 742 A2 )。由擠出 噴嘴優(yōu)選垂直向下流出的熔體薄膜被置于一個單個的冷卻輥(冷卻輥 或鑄造輥)上并且纟皮冷卻。
如在EP 1 117 731 Bl中，優(yōu)選基本上在切向上、特別是優(yōu)選在切 向上將熔體薄膜置于冷卻輥的表面上。切向意味著，通常由擠出噴嘴 垂直向下排出的熔體薄膜在之前沒有經(jīng)歷偏轉(zhuǎn)的情況下，輕微地或僅 僅以一個理想的0°角接觸在熔體薄膜側(cè)向上定位的輥的與其最接近 的表面并且可以緊接著將輥包圍。這個角度在此通過熔體的主流動方 向和圓形的輥橫截面在熔體的接觸點處的切線的向量構(gòu)成。
基本上切向特別是不是意味著徑向，而是熔體薄膜從理想的切向
接觸出發(fā)最多偏轉(zhuǎn)較小的角度與接觸輥接觸，例如直至最高為20。的 角度。后者然而是不太優(yōu)選的。將熔體薄膜沿切向置于冷卻輥上具有 這樣的優(yōu)點，即避免了可能負(fù)面影響產(chǎn)品質(zhì)量的伸長或變形或至少保 持較低。
在從擠出噴嘴的出口和與冷卻輥的接觸點之間熔體薄膜經(jīng)歷一段 間距或路徑。越過擠出噴嘴以及冷卻輥的寬度，這個間距(在靜止?fàn)?態(tài)下)應(yīng)當(dāng)在整體上近乎恒定，從而在熔體帶的寬度上沒有伸長出現(xiàn)。 間距在擠出方向上應(yīng)當(dāng)整體上保持盡可能小。優(yōu)選在靜止?fàn)顟B(tài)下在熔 體由擠出噴嘴流出的出口和與冷卻輥的接觸點之間的間距在5至 500mm的范圍內(nèi)、優(yōu)選在10至250mm的范圍內(nèi)、特別是在15至 150mm的范圍內(nèi)。在工作狀態(tài)下這個間距由于振動在幾個jum的范圍 內(nèi)變化，這在下面進(jìn)一步闡述。
熔體薄膜在此特別優(yōu)選在擠出方向上不被拉伸或僅僅被輕微地拉 伸，不大于因子5，并且在熔體薄膜接觸到冷卻輥或被放置在冷卻輥 上之前不遭受主動的冷卻。這具有這樣的優(yōu)點，即，幾乎不會出現(xiàn)分 子定向并且形成的薄膜具有高度的光學(xué)各向同性。優(yōu)選冷卻輥方法特 別是與所謂的砑光機方法不同，在砑光機方法中熔體薄膜穿過一個由 兩個對置的輥構(gòu)成的輥間隙。
本發(fā)明涉及一種用于制造本發(fā)明的薄膜的方法。
熱塑性的塑料在一個擠出設(shè)備上熔化、輸送并且以面狀的熔體帶 形式由擠出噴嘴的排出孔排出，所述擠出設(shè)備包括擠出機、熔體泵和 一個具有寬槽形狀的排出孔的擠出噴嘴。
優(yōu)選在熔體泵和擠出噴嘴之間設(shè)置一個熔體過濾器，其抑制污物。 過濾器嵌件的篩孔大小可以例如是5至50pm，優(yōu)選例如10至30ju m。
擠出噴嘴可以此外在噴嘴出口區(qū)域內(nèi)以眾所周知的方式配備一個 輪廓工具。所述輪廓工具用于精確調(diào)節(jié)排出的熔體輪廓，其中一個薄 壁形構(gòu)成的出口區(qū)域在調(diào)節(jié)元件例如螺栓、旋轉(zhuǎn)螺栓或壓電轉(zhuǎn)換器的
力作用下相應(yīng)地變形。合適的是，例如噴嘴出口區(qū)域構(gòu)造成柔性的唇
或構(gòu)成為所謂的"超柔唇"(例如參見EP-A367 022)或構(gòu)成為膜片 (參見Gross et al. K固tstoffe 84 (1994) 10， S. 1352國1358 )。
熔體帶被放置在一個單個的冷卻輥上并且被冷卻。冷卻輥在此例
如具有ioo至200。c的溫度，例如ioo至13or;或iio至12ox:。
避免振動傳遞
與冷卻輥方法在制造低定向的薄膜時的優(yōu)點相反，重大的缺點在 于，可達(dá)到的厚度公差不僅在擠出方向上而且在橫向于擠出方向上比 在砑光機方法時顯著變差。在砑光機方法中，在過程中在輥間隙之前 構(gòu)成一個較小的熔體余量。這個余量和輥間隙中的壓力導(dǎo)致薄膜厚度 在所有方向上的均化。這個原理的后果就是，在冷卻輥方法中通常可 達(dá)到的厚度公差顯著變差。
本發(fā)明以這樣的認(rèn)識為基礎(chǔ)，即由擠出機并且特別是熔體泵的區(qū) 域可能將振動傳遞至擠出噴嘴上。這個振動導(dǎo)致在工作狀態(tài)下在擠出 噴嘴的排出孔和冷卻輥之間變化的間距。這個變化的間距又導(dǎo)致熔體 帶的壓縮或伸長，這又導(dǎo)致厚度公差的增加。
本發(fā)明此外以這樣的認(rèn)識為基礎(chǔ)，即冷卻輥由于自身的不平衡有 助于擠出噴嘴的排出孔和冷卻輥之間變化的間距。這個變化的間距又 導(dǎo)致熔體帶的壓縮或伸長，這又導(dǎo)致厚度公差的增加。
因此優(yōu)選使用或應(yīng)用這樣的擠出設(shè)備，其中在擠出噴嘴的排出孔
50、特別優(yōu)選不大于+/-25|11111、特別優(yōu)選不大于+/-10|11111。
這例如可以這樣實現(xiàn)，即應(yīng)用這樣的冷卻輥(chill)，其具有+/-10 um或更低的同軸度精度。通過這個措施，振動可以減小至+/-25um 的范圍內(nèi)或更小。振動的減小以意想不到的方式導(dǎo)致減小的厚度公差 并且特別是導(dǎo)致所形成的薄膜的跳躍式改善的表面質(zhì)量，激光偏轉(zhuǎn)在 小于/等于0.8角分、優(yōu)選小于等于0.5角分的范圍內(nèi)。
適合于本發(fā)明目的的、具有+/-10um或更低的、優(yōu)選+/-5um或 更低的同軸度精度的冷卻輥(chill)可以在這個精度下制造并且制造
用于擠出設(shè)備的各構(gòu)件的制造商可以提供。給出的同軸度精度涉及安 裝狀態(tài)或工作狀態(tài)。這個輥不僅必須精確地制造，而且必須以高的精 度定位和定心在擠出設(shè)備中。
在擠出噴嘴的排出孔和冷卻輥表面上的一個點之間的間距(在工 作狀態(tài)下)或最小的間距(在靜止?fàn)顟B(tài)下)可以例如借助于光學(xué)的測 量傳感器或通過激光位移測量裝置近乎在任意選擇的測量點之間確 定。優(yōu)選在擠出噴嘴的排出孔附近選擇測量點并且從那兒出發(fā)選擇一 個位于輥表面上的測量點，其給出在靜止?fàn)顟B(tài)下的最短的測量路徑。 重要的因素在此不是間距本身，而是在工作狀態(tài)下間距隨時間的變化。 符合目的地，間距通過兩個與溫度不相關(guān)的間距傳感器測量，其分別 定位在擠出噴嘴的排出孔附近的左邊和右邊，從而從那兒出發(fā)優(yōu)選可 以測定與冷卻輥表面的相應(yīng)最短間距(在靜止?fàn)顟B(tài)下)。而后在工作 狀態(tài)下測定這個間距的變化。兩個測量傳感器的數(shù)值可以緊接著通過 計算機進(jìn)行平均。如此獲得的數(shù)值對應(yīng)于在工作狀態(tài)下擠出噴嘴的排 出孔和冷卻輥之間的平均間距的變化。
可以通過不同的方式限定在工作狀態(tài)下在擠出噴嘴的排出孔和冷 卻輥之間的平均間距隨時間的變化。
另外一個技術(shù)措施可以是，將保持冷卻輥的輥支架在一個或多個 點例如經(jīng)由例如由鋼制成的支柱與擠出噴嘴例如通過螺釘或鉚釘固定 連接。通過這個簡單的措施業(yè)已顯著減小對擠出噴嘴的排出孔和冷卻 輥之間的平均間距產(chǎn)生負(fù)面影響的振動。
一個更進(jìn)一步的技術(shù)措施可以是，將保持冷卻輥的輥支架與擠出 噴嘴經(jīng)由至少兩個促動器連接，其中促動器經(jīng)由一個調(diào)節(jié)回路控制， 使得它們有利地影響擠出噴嘴的排出孔和冷卻輥之間的間距變化。通 過這個措施進(jìn)一步減小對擠出噴嘴的排出孔和冷卻輥之間的平均間距 產(chǎn)生負(fù)面影響的振動。促動器例如壓電促動器例如安裝在輥附近的左 右兩側(cè)并且在擠出噴嘴的排出孔的左、右側(cè)的點上與擠出噴嘴連接。 必要時還可以在輥支架和擠出噴嘴之間安裝附加的固定的支柱。
所述的各技術(shù)措施可以單個地或者優(yōu)選地組合使用。
熔體泵
即使不處在上述的措施的范圍內(nèi)，亦可附加地取得一定的效果， 當(dāng)擠出設(shè)備在擠出機和擠出噴嘴之間具有 一個熔體泵時。熔體泵使得 由擠出機進(jìn)入擠出噴嘴的波動的熔體壓力平穩(wěn)并且同時有助于減小振 動傳遞。
優(yōu)選使用一個擠出設(shè)備，其中熔體泵與擠出噴嘴脫離，以避免波 動傳遞。所述分離可以機械地實現(xiàn)，例如經(jīng)由柔性的、耐高溫的用于 熔體的導(dǎo)管。
減小或避免從熔體泵向擠出噴嘴的振動傳遞具有這樣的優(yōu)點，即 可以獲得具有進(jìn)一步減小的厚度公差和改善的表面質(zhì)量的薄膜。
擠出噴嘴的排出孔的邊緣半徑
在一個優(yōu)選的實施方式中另外一個特征可以有助于本發(fā)明的薄膜
的較小的厚度公差，即擠出噴嘴的排出孔的邊緣半徑最高是50iam， 優(yōu)選最高或小于30|Lim，特別是最高或小于25jam。擠出噴嘴的排出 孔的邊緣半徑優(yōu)選在排出孔的寬度上具有最高或小于+/-5%的不均勻 度。相對尖銳的且非常均勻的邊緣可能導(dǎo)致特別好地釋放熔體帶，這 可以有助于獲得具有較小的厚度公差的薄膜。排出孔的邊緣或兩個邊 緣優(yōu)選具有一個45。至100°的角度，通常為90° 。
噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面的粗糙度可以影響制造的薄膜的表面質(zhì)量。 噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面是在分配通道和一個可能存在的保持島
(Stauinsel)之后的區(qū)域。噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面，根據(jù)擠出噴嘴的特 性，從排出孔測量，伸出0.5至5cm進(jìn)入擠出噴嘴的內(nèi)部。噴嘴唇區(qū) 域的內(nèi)表面優(yōu)選具有從0.01 |im至0.002 |im或更低的粗糙深度Ra
(根據(jù)DIN 4768 )、從0.08 jum至0.015 |a m的Rz以及從0.10 ju m至 0.025 |a m的R隨。
減小摩擦的涂層
優(yōu)選擠出噴嘴的噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面配備一個減小摩擦的涂層。 這具有這樣的優(yōu)點，即提高過程安全性，特別是在長時間工作中。在 擠出設(shè)備的長時間工作后，例如在20至60小時持續(xù)工作后，可能在構(gòu)成噴嘴唇區(qū)域內(nèi)構(gòu)成不期望的堆積，其導(dǎo)致在薄膜表面上構(gòu)成噴嘴 線條。在薄膜上的噴嘴線條可能在有些情況下肉眼可見。人們也稱之 為擠出條紋。特別成問題的是非常細(xì)的、肉眼不可見的噴嘴線條。薄 膜最初看上去是無光學(xué)缺陷的。在使用這種薄膜制造光學(xué)的數(shù)據(jù)載體 載體時，然而由于缺陷位置導(dǎo)致讀取數(shù)據(jù)時的錯誤。噴嘴線條可以被
顯著減小甚至完全避免，當(dāng)擠出噴嘴的噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面配備減小 摩擦的涂層時。為了不損害噴嘴唇區(qū)域的彈性，涂層應(yīng)當(dāng)不是非常厚。
有利的是，涂層具有在3至30nim、優(yōu)選是5至20jLim的范圍內(nèi)的總 體厚度。
噴嘴唇區(qū)域優(yōu)選劃分成可拆散的各元件并且因此使得在加工內(nèi)表 面時實現(xiàn)更好的可接近性。
實現(xiàn)。根據(jù)EP 1 117 731 B1,噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面例如鍍鉻，其可以 凈皮附加地拋光。
涂層可以優(yōu)選由Ni 、 CrN 、 TiCN 、 TiC 、 TiAIN 、 DLC (Diamond-Like-Carbon )或其它的類似金剛石的碳涂層制成。這些 涂層相對于如由EP 1 117 731 Bl已知的鉻涂層具有更高的直至10倍 長度的使用壽命。相應(yīng)的涂層和其在鋼表面上的涂敷對于專業(yè)人員而 言在原理上例如由US 5，476，134或US 4,637,477已知。
如是"物理蒸鍍，，方法(PVD方法，例如見US 5,476,134或US 4，637，477)。涂層可以構(gòu)成為一層或優(yōu)選多層。在多層的涂層中可以 在擠出噴嘴的相對軟的鋼或鋼合金上優(yōu)選首先涂敷一個硬的層，例如 10至20lim厚度的鎳層，其而后涂敷一個更硬的層，例如2至5lim 厚度的TiN、 CrN或DLC層。噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面的多層的涂層， 其具有內(nèi)部的鎳層和一個涂敷在其上的TiN、 CrN或DLC層，特別 是對于擠出由聚碳酸酯制成的薄膜是有利的。
在選擇聚對苯二甲酸乙二酯(PET)作為熱塑性的塑料的情況下， 特別是鎢碳化物涂層作為減小摩擦的涂層優(yōu)選用于噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面，其可以通過等離子涂敷的方式加設(shè)。
擠出噴嘴在擠出噴嘴唇區(qū)域內(nèi)的內(nèi)表面可以通過冶金或化學(xué)的方 式改變或涂4未。
擠出噴嘴在擠出噴嘴唇區(qū)域內(nèi)的內(nèi)表面可以設(shè)有一個單層的或多 層的、由氟化合物制成的涂層。
加熱流出的熔體薄膜
優(yōu)選熔體帶在從擠出噴嘴的出口和與冷卻輥的接觸點之間的路徑 上被加熱。這具有優(yōu)點，即僅僅出現(xiàn)減小的內(nèi)部的分子應(yīng)力。有利的 是，如此加熱熔體薄膜，使得它與冷卻輥的接觸點上或在此接觸點之前不久具有一溫度，該溫度比擠出的塑料的玻璃軟化溫度至少高30 ° 、至少40° 、至少60°或至少80° 。
玻璃軟化溫度在此特別是理解成才艮據(jù)ISO 11357-2 3.3.3的中點溫 度Tmg。測量在沒有添加增塑劑、在游離單體含量小于100ppm、在 加熱速率小于10'C/分鐘的情況下并且在氮氣氣氛下實現(xiàn)。
包裹件/惰性氣氛
優(yōu)選使用這樣的擠出設(shè)備，其中熔體帶在從擠出噴嘴的出口和與 冷卻輥的接觸點之間被包裹件包圍。這一方面可以實現(xiàn)熔體帶的有效 的加熱并且同時開啟這樣的可能性，即在從擠出噴嘴的出口和與冷卻 輥的接觸點之間的路徑上利用惰性氣體例如氮氣包圍熔體帶。后者具 有這樣的優(yōu)點，即減小或避免塑料材料中的氧化過程，所述氧化過程 可能導(dǎo)致不期望的褪色或混濁度。
薄膜
本發(fā)明涉及一種薄膜、特別是擠出薄膜，其由熱塑性的、優(yōu)選透 明的熱塑性塑料制成，其具有10至150jum、優(yōu)選20至120|im、特 別是30至100|im的厚度。
面內(nèi)-雙折射(in-plane birefringence )
薄膜的面內(nèi)-雙折射從光學(xué)路徑的差異計算。光學(xué)的路徑差異基于 一個相對于薄膜表面垂直入射的光束的雙折射可以例如根據(jù)偏振光顯 微鏡學(xué)(Polarimeter )的原理確定。用于確定面內(nèi)-雙折射的方法對于
專業(yè)人員來書是熟悉的(例如見ISO 11455)。
薄膜具有一個雙折射(面內(nèi)-雙折射)，其在垂直的透射時導(dǎo)致最 高為25nm、特別是最高20nm、優(yōu)選最高15nm、優(yōu)選最高12 nm、 特別是最高10 nm或最高5nm的路徑差異。面內(nèi)-雙折射例如可以是 2至10nm或2至5nm。具有這些數(shù)值的薄膜稱為光學(xué)和機械各向同 性的或近乎各向同性的，并且適合于用于具有較高要求的光學(xué)應(yīng)用。
垂直的雙折射
本發(fā)明的擠出薄膜此外與鑄造薄膜(例如參見EP 351 886 )的區(qū) 別在于一個顯著較小的垂直的雙折射(垂直的雙折射，例如參見EP1 202 261 Al)。本發(fā)明的垂直雙折射最高為0.0004、優(yōu)選最高0.0003。 用于確定垂直的雙折射的合適的測量方法例如詳細(xì)地在EP 1 202 261 Al中描述，見第十一頁第四十四行至第十二頁第二十四行。這個原則 與面內(nèi)-雙折射不同，其基于一個45°的光線入射角。用于確定垂直 的雙折射的方法對于專業(yè)人員來說是熟悉的。
當(dāng)本發(fā)明的薄膜使用在光學(xué)的數(shù)據(jù)載體中時，在垂直的雙折射中 的較低的值特別是有利的。用于掃描數(shù)據(jù)載體的激光光學(xué)裝置的數(shù)值 口徑越高，傾斜入射的激光束的份額越大。特別是在具有高的數(shù)據(jù)口 徑的光學(xué)裝置時，信/噪比隨著垂直的雙折射的增加而變差。
表面質(zhì)量
令人意想不到地，薄膜在表面的任何區(qū)域內(nèi)，就一個直徑為12cm 的圓形面、優(yōu)選對于一個11112的面積、特別是優(yōu)選對于一個101112的 面積而言，對一個垂直入射的光束的偏轉(zhuǎn)都不大于0.8角分，優(yōu)選不 大于0.5角分。
特別是薄膜在表面的任何區(qū)域內(nèi)，就一個直徑為12cm的圓形面 而言，對一個垂直入射的光束的偏轉(zhuǎn)都不大于0.6角分或大于0.5角分。
所述測量借助于記錄偏轉(zhuǎn)角實現(xiàn)，穿過薄膜的激光束經(jīng)歷所述偏 轉(zhuǎn)角。為此應(yīng)用所述的激光偏轉(zhuǎn)方法。在整個擠出寬度上借助于一個 利用多相電動機驅(qū)動的推動臺測量激光束在垂直透射薄膜時所經(jīng)歷的 角度偏轉(zhuǎn)。為了驗證本發(fā)明所需要的薄膜表面質(zhì)量，可以測量具有直徑為12cm的圓形面的沖裁件或薄膜帶的11112或101112的部段或截段。
薄膜的表面質(zhì)量的測量例如可以這樣實現(xiàn)，其中在整個擠出寬度 上測量632.8 nm的光束在橫向于擠出方向垂直透射薄膜時所經(jīng)歷的 角度偏轉(zhuǎn)?？梢越柚谝粋€利用多相電動機驅(qū)動的推動臺實現(xiàn)這個任 務(wù)。所應(yīng)用的激光束的直徑在此可以優(yōu)選小于或最高大致等于待探測 的缺陷位置例如噴嘴線條或擠出條紋的尺寸。這對于在市場上常見的 激光設(shè)備特性幾乎都是這種情況。發(fā)射的束而后穿過一個望遠(yuǎn)鏡以增 大偏轉(zhuǎn)角度并且入射到一個對位置及強度靈敏的數(shù)字光學(xué)傳感器上。 這個傳感器確定入射在其上的光點的強度和/或中心位置并且經(jīng)由一 個串行接口在x和y坐標(biāo)系中輸出。為了評價噴嘴線條，僅僅y分量
是相關(guān)的。
厚度公差
薄膜特別是具有這樣的厚度公差或薄膜厚度的差別，其在直徑為 12cm的圓形面內(nèi)不大于+/-1%、優(yōu)選不大于0.5%。百分比差異在此 相對于在直徑為12cm的圓形面內(nèi)最大厚度值和最小厚度值的平均值 而言。這個規(guī)格確保了，薄膜例如適合于制造具有高的存儲密度例如 25GB或更大的光學(xué)的數(shù)據(jù)存儲器。就100jum厚度的薄膜而言，在直 徑為12cm的圓形面內(nèi)與平均值的厚度偏差不大于+/- ljam。
厚度公差的測定可以通過干涉測量法的層厚度測量確定，這對于 專業(yè)人員是已知的。
為了干涉測量法的層厚度測量，可以例如應(yīng)用 一 個消色差的測量 頭。層厚度測量涉及在薄膜的兩個邊界面上被反射的光的疊加。在材 料的折射率已知時，由反射光的光鐠可以確定層厚度。
塑料
薄膜由一種熱塑性的、優(yōu)選由透明的熱塑性的塑料制成。優(yōu)選薄 膜具有一個用于日光(D65標(biāo)準(zhǔn)照明)T。65的透光度，例如見DIN 5033/5036，在至少60 %、優(yōu)選從65至92 %的范圍內(nèi)。
薄膜可以例如由聚甲基丙烯酸甲酯塑料、沖擊改性的聚曱基丙烯 酸甲酯、聚碳酸酯塑料、聚苯乙烯塑料、苯乙烯丙烯腈塑料、聚對苯二曱酸乙二醇酯塑料、甘醇改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯塑料、聚氯乙烯塑料、聚烯烴塑料、環(huán)狀烯烴共聚物(COC)、聚苯硫醚(PPS) 塑料、聚苯砜(PPSU)塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚(ABS)塑 料或各不同的熱塑性塑料的混合物制成。
薄膜優(yōu)選由線性的或分叉的聚碳酸酯制成，其平均分子量Mw(重 量平均值)從10000至45000、優(yōu)選從12000至25000、特別優(yōu)選從 15000至20000。
分子量Mw (重量平均值)的確定例如通過凝膠滲透色語法或光 散射法實現(xiàn)(例如見H. F. Mark et al" Encyclopedia of PolymerScience and Engineering, 2nd. Edition, Vol. 10， page 1 ff" J. Wiley， 1989)。
應(yīng)用
本發(fā)明的薄膜例如可以用于在光學(xué)的數(shù)據(jù)載體中構(gòu)造透明的層、 用作光學(xué)的數(shù)據(jù)載體的防擦傷的覆蓋薄膜、用作光學(xué)的數(shù)據(jù)栽體的信 息層的載體材料，或者用作LCD屏幕的功能薄膜。
示例
示例1
本發(fā)明的薄膜通過冷卻輥-擠出一種聚碳酸酯模塑化合物制造，其 平均分子量(重量平均值)大約為20000 (道爾頓)。
擠出設(shè)備由一種單螺桿擠出機、熔體泵和寬槽擠出噴嘴構(gòu)成，所 述寬槽擠出噴嘴具有一個680mm x 0.4mm的排出孔。寬槽擠出噴嘴構(gòu) 成為超柔性唇(見EP-A 367 022 )。
擠出噴嘴的內(nèi)表面在唇區(qū)域內(nèi)是被拋光的，從而達(dá)到0.002μm的 Ra、 0.015μm的Rz和0.025μm的Rmax。擠出噴嘴的內(nèi)表面設(shè)有15μm的鎳和5μm的CrN的雙涂層。
噴嘴唇在出口區(qū)域內(nèi)的半徑在大約100μm至200μm之間并且 具有一個在寬度上+/- 50μm的半徑均勻度。
與寬槽擠出噴嘴的排出孔相距25mm，中心定位一個冷卻輥。冷 卻輥具有400mm的直徑并且具有700mm的寬度。輥表面具有才艮據(jù)DIN 4768的< 0.003 μm的粗糙度Ra以及小于0.25 μm的Rmax。輥 具有《3μm的同軸度精度。
擠出噴嘴在擠出噴嘴的排出孔的左右兩側(cè)的兩點處經(jīng)由具有5cm x 1 cm的橫截面的鋼型材支架與輥支架固定連接。
冷卻輥的溫度在100℃至130℃之間調(diào)節(jié)，優(yōu)選110℃至120℃之間。
熔體流的溫度大約為240。C。熔體薄膜近乎在切向上靠到輥表面 上并且以大約180。包圍冷卻輥。
在熔體由噴嘴的出口處和與冷卻輥的接觸點之間的路徑被包裹， 內(nèi)部的溫度大約為120°C。包裹件可以被加熱或填充保護(hù)氣體氣氛例 如凈皮加熱的且過濾的(IOO級潔凈空間)氮氣。
在包圍其余的輥之后，薄膜帶的厚度通過一個橫向設(shè)置的無接觸 的測量系統(tǒng)測定并且借助于電子處理的信息和熱膨脹系統(tǒng)調(diào)節(jié)噴嘴的 熔體分布。
比較示例1
比較示例1與示例1的區(qū)別在于，在輥支架和擠出噴嘴之間不存 在固定連接。
示例2
示例2與示例1的區(qū)別在于，擠出噴嘴在擠出噴嘴的排出孔左右 兩側(cè)的兩點處經(jīng)由壓電促動器與輥支架連接。壓電促動器經(jīng)由一個整 合入光學(xué)的間距測量裝置中的調(diào)節(jié)回路控制并且抑制擠出噴嘴的排出 孔和冷卻輥(冷卻輥)之間的間距變化。
示例3
示例3與示例2的區(qū)別在于，噴嘴唇的半徑在出口區(qū)域內(nèi)大約為 25 μm并且具有在寬度上具有+/-1 μm的半徑均勻度(尖銳的邊緣)。
在比較例1和示例1至3中所包含的薄膜的相關(guān)的測量參數(shù)借助 于沖裁的、圓形的、具有12cm直徑的表面件確定并且在下面的表格 中對照。對比示示例1示例2示例3
例1
噴嘴和鑄造輥之間的固定連接—+
固定連接+促動器一一+
尖銳的邊緣—一一+
薄膜厚度(平均值，Mm)90卯卯90
噴嘴和鑄造輥之間的振動()im)602454
光學(xué)的路徑差異(面內(nèi))(平均值，129810
nm )
激光偏轉(zhuǎn)(角分)0.90.50.50.4
厚度公差d>12cm(%)20.90.50.3
垂直的雙折射0.00030.00030.000290.00025
(-:無，+:有)
附圖標(biāo)記清單
10 擠出噴嘴
20 熔體薄膜/薄膜
30 冷卻輥
40 間距測量傳感器
50 輥支架
60 剛性連接
70 壓電促動器
80 間距
90 調(diào)節(jié)裝置
權(quán)利要求
1.用于制造由熱塑性塑料構(gòu)成的薄膜的方法，其中熱塑性塑料在一個擠出設(shè)備上熔化和輸送并且以面狀的熔體帶的形式從擠出噴嘴的排出孔排出，將熔體帶置于冷卻輥(Chill-Roll-Walze)上并且冷卻，所述擠出設(shè)備包含一擠出機、一具有寬槽形狀的排出孔的擠出噴嘴以及一冷卻輥(Chill-Roll-Walze)，所述冷卻輥固定在輥支架上，其特征在于，應(yīng)用這樣的擠出設(shè)備，其中在工作狀態(tài)下在擠出噴嘴的排出孔和冷卻輥的表面之間的間距隨時間的變化不大于+/-50μm。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，冷卻輥具有+/-10 ja m 或更低的同軸度精度。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，冷卻輥 (Chill-Roll-Walze )固定在一個與擠出噴嘴固定連接的輥支架上。
4. 如權(quán)利要求1至3之一項或多項所述的方法，其特征在于，冷 卻輥(Chill-Roll-Walze)固定在一個經(jīng)由至少兩個促動器與擠出噴嘴 相連接的輥支架上，其中促動器經(jīng)由一個調(diào)節(jié)回路控制，使得促動器 主動地抑制擠出噴嘴的排出孔與冷卻輥之間的間距的變化。
5. 如權(quán)利要求1至4之一項或多項所述的方法，其特征在于，擠 出噴嘴的排出孔的邊緣在不均勻度不大于+/-5%時具有最高為50 nm 的半徑。
6. 如權(quán)利要求1至5之一項或多項所述的方法，其特征在于，擠 出設(shè)備在擠出機和擠出噴嘴之間具有一個熔體泵。
7. 如權(quán)利要求1至6之一項或多項所述的方法，其特征在于，擠出噴嘴的噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面配備一個減小摩擦的涂層。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述涂層由一個單層 的或多層的、必要時改性的由Ni、 CrN、 TiCN、 TiC、 TiAIN、 DLC 構(gòu)成的涂層或其它的類似金剛石的碳涂層制成。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，擠出噴嘴的內(nèi)表 面在擠出噴嘴唇區(qū)域內(nèi)通過冶金或化學(xué)的方式改變或涂抹。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，擠出噴嘴的內(nèi)表面 在擠出噴嘴唇區(qū)域內(nèi)設(shè)有一個單層的或多層的、由氟化合物制成的涂 層。
11. 如權(quán)利要求1至IO之一項或多項所述的方法，其特征在于， 在從擠出噴嘴的出口和與冷卻輥的接觸點之間的路徑上加熱熔體帶。
12. 如權(quán)利要求l至ll之一項或多項所述的方法，其特征在于， 使用一擠出設(shè)備，其中熔體帶在從擠出噴嘴的出口和與冷卻輥的接觸 點之間被一包裹件包圍。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在從擠出噴嘴的出 口和與冷卻輥的接觸點之間的路徑上利用惰性氣體包圍熔體帶。
14. 如權(quán)利要求1至13之一項或多項所述的方法，其特征在于， 噴嘴唇區(qū)域的內(nèi)表面具有根據(jù)DIN 4768的粗糙深度Ra從O.Ol M m至 0.002 jam或更低，Rz從0.08 jam至0.015 jam,以及R咖，從0.10 |u m 至0.025 |am。
15. 由熱塑性塑料制成的薄膜，其具有10至150jum的厚度和一 面內(nèi)-雙折射，所述面內(nèi)-雙折射在垂直透射時導(dǎo)致最高為25nm的光學(xué) 路徑差異，其特征在于，薄膜在表面的任何區(qū)域內(nèi)在一個直徑為12cm 的圓形面內(nèi)對一垂直入射的光束的偏轉(zhuǎn)都不大于0.8角分，并且薄膜 的垂直雙折射最高為0.0004。
16. 如權(quán)利要求15所述的薄膜，其特征在于，該薄膜在直徑為 12cm的圓形面上的厚度公差不大于%。
17. 如權(quán)利要求15或16所述的薄膜，其特征在于，該薄膜由透 明的熱塑性塑料制成。
18. 如權(quán)利要求17所述的薄膜，其特征在于，薄膜由聚曱基丙烯 酸曱酯塑料、沖擊改性的聚甲基丙烯酸曱酯、聚碳酸酯塑料、聚苯乙 烯塑料、苯乙烯丙烯腈塑料、聚對苯二甲酸乙二醇酯塑料、甘醇改性 的聚對苯二曱酸乙二醇酯塑料、聚氯乙烯塑料、聚烯烴塑料、環(huán)狀烯 烴共聚物、聚苯硫醚塑料、聚苯砜塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚 塑料或各不同的熱塑性塑料的混合物(blends)制成。
19. 如權(quán)利要求15至18之一項或多項所述的薄膜，其特征在于， 該薄膜由線性的或分叉的聚碳酸酯制成，其平均分子量Mw從10000 至45000。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15至19之一項或多項的薄膜的應(yīng)用，用于構(gòu) 造光學(xué)的數(shù)據(jù)載體中的透明的層，用作光學(xué)的數(shù)據(jù)載體的覆蓋薄膜， 用作光學(xué)的數(shù)據(jù)載體的防擦傷的覆蓋薄膜，用作光學(xué)的數(shù)據(jù)載體的信 息層的載體材料，或用作LCD屏幕中的功能薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造由熱塑性塑料構(gòu)成的薄膜的方法，其中熱塑性塑料在一個擠出設(shè)備上熔化和輸送并且以面狀的熔體帶的形式從擠出噴嘴的排出孔排出，將熔體帶置于冷卻輥上并且冷卻，所述擠出設(shè)備包含一擠出機、一具有寬槽形狀的排出孔的擠出噴嘴以及一冷卻輥(Chill-Roll-Walze)，所述冷卻輥固定在輥支架上，其特征在于，應(yīng)用這樣的擠出設(shè)備，其中在工作狀態(tài)下在擠出噴嘴的排出孔和冷卻輥的表面之間的間距隨時間的變化不大于+/-50μm。本發(fā)明此外涉及所述薄膜及其應(yīng)用。
文檔編號B29C47/32GK101203366SQ200580049658
公開日2008年6月18日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者克勞德·居納滕, 克里斯托夫·克羅默爾, 克里斯托夫·施泰因費爾斯, 克里斯托費爾·諾伊羅特, 德特勒夫·比爾特, 瓦爾特·梅翁, 米夏埃爾·邁爾-凱澤, 赫伯特·格羅特許斯, 赫爾穆特·黑林 申請人:贏創(chuàng)羅姆有限公司