專利名稱：光學(xué)用棱鏡膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片，制備具有棱鏡 結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片的方法及其用途。
技術(shù)背景對(duì)于不同的用途，工業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出對(duì)塑料表面結(jié)構(gòu)化的方法， 其中塑料適用于這個(gè)目的。例如，在熱塑性塑料的情況下對(duì)表面的結(jié) 構(gòu)化優(yōu)選通過處于適當(dāng)?shù)臏囟认碌谋砻嫔系膲河≡O(shè)備的作用來實(shí)現(xiàn)。(Becker-Braun， Kunststoff-Handbuch [塑料手冊(cè)]，Vol.i， 543-544 Hanser-Verlag 1990; K. Stockhert， Veredeln von Kunstsoffoberflachen [塑料表面的整理],Hanser 175)。可商購(gòu) 的產(chǎn)品尤其是基于P固A的具有特征結(jié)構(gòu)化表面的塑料嵌板。這些產(chǎn)品 尤其通過在三輥磨光組(壓印機(jī))中隨著壓印同時(shí)擠出而制得。其中 一個(gè)輥(壓印輥)已經(jīng)具有了片狀結(jié)構(gòu)的負(fù)結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)化片的情況 中，目標(biāo)是使得輥結(jié)構(gòu)的復(fù)制質(zhì)量最優(yōu)化。通過設(shè)定最小熔融粘度和 最高輥溫度來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。更進(jìn)一步的，如實(shí)踐中可見，在輥隙(即 光滑輥和結(jié)構(gòu)輥之間的距離)最窄處之前的壓力最大值應(yīng)該較高，以 轉(zhuǎn)移最大的壓印力。當(dāng)工業(yè)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)化的嵌板時(shí)，上述的三個(gè)條件 的結(jié)果是不可避免的妥協(xié)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，結(jié)構(gòu)化表面的塑料片的生產(chǎn)具有局限，特別是其 中對(duì)結(jié)構(gòu)的細(xì)度和精度有特別嚴(yán)格的要求時(shí)。對(duì)上述參數(shù)的適合的調(diào)整存在有限的可能由于大部分塑料融體 會(huì)粘附在熱的金屬上，因此輥溫不能按需要升高。這種粘附的趨勢(shì)導(dǎo) 致從壓印輥上分離變得困難，其開始于某一輥溫。塑料的融體粘度不 能選為與需要的一樣低，例如通過設(shè)定高的熔體溫度，這是因?yàn)榉駝t 輥隙上的壓印力會(huì)變得太小。通過這個(gè)過程制備的并具有這些限制的片材的復(fù)制精度不足以用 于特定用途，即，精細(xì)結(jié)構(gòu)沒有得到正確地成形或者被舍入了。因此 就有了提供一種方法的目標(biāo)，這種方法能制備結(jié)構(gòu)化的表面并且能夠 滿足上述的要求，例如使用具有非常精細(xì)表面結(jié)構(gòu)的壓印輥的高精度 復(fù)制。另一個(gè)問題是具有結(jié)構(gòu)化表面的薄箔片的制備。DE 4407468限制 片的厚度為0. 5-25毫米。涂覆的相對(duì)低粘度層的厚度被限制在0. 2-5 毫米。得到的制品為厚度0. 7-30毫米的實(shí)心嵌板。很難將片材生產(chǎn)技 術(shù)轉(zhuǎn)化到薄的箔片上來。另 一個(gè)目標(biāo)為提供一種具有結(jié)構(gòu)化表面的薄箔片。US 5175030描述了一種制備具有棱鏡結(jié)構(gòu)的箔片的方法。復(fù)雜的 分批過程將樹脂涂覆到精巧的箔片上，并且使用了原版進(jìn)行壓印并用 紫外輻射使復(fù)合物固化。之后將原版與微結(jié)構(gòu)的薄膜分離。缺點(diǎn)不僅 包括分批生產(chǎn)技術(shù)的高成本，此外，還有受限的箔片尺寸。原版的最 大尺寸約為1200 x 1200毫米。另一個(gè)目標(biāo)為提供一種具成本有效的、連續(xù)方法。發(fā)明內(nèi)容通過制備具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片的連續(xù)方法，上述目的 已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)，該方法的特征在于在擠出過程中將厚度為0.10-0.35 亳米的基體箔片和低粘度層共擠出，隨后通過包括具有結(jié)構(gòu)化表面的 輥的可加熱壓光輥組使箔片復(fù)合體結(jié)構(gòu)化。
具體實(shí)施方式
使用裝有兩個(gè)擠出機(jī)和包括具有結(jié)構(gòu)化表面的輥(壓印輥)的壓光輥組的擠出系統(tǒng)，來制備共擠出塑料箔片，其中低粘度層涂覆到高粘度基體箔片上。隨后共擠出塑料箔片通過在壓光輥組中的壓印輥進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。高粘度基體箔片的使用可以保證提供了足夠的壓印力?；?體箔片和共擠出層都優(yōu)選為熱塑性塑料?？墒褂玫臒崴苄运芰蠟榫郾┧狨?，特別是P腿A，聚碳酸酯，聚 烯烴，低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，聚丙烯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺.低粘度共擠出層可以更有效地由 與基體箔片等級(jí)相同的塑料組成，但是，也可由足夠與其相容的塑料組成。(J. E. Johnson, Kunststoffberater W, 538-541 ( 1976 ))。i的注塑組合物;斤需:粘^。特別優(yōu)選使用聚碳酸酯，這是因?yàn)?.58 的折射系數(shù)對(duì)于光學(xué)用途具有良好的適應(yīng)性。根據(jù)實(shí)施例，使用聚碳 酸酯可以保證有效的對(duì)光偏折。共擠出層優(yōu)選由低粘度材料組成。在材料中還可加入流動(dòng)促進(jìn)劑。 合適的流動(dòng)促進(jìn)劑為低分子量的化合物，例子為低分子量的聚甲基丙 烯酸甲酯。高粘度基體箔片和低粘度共擠出層之間的MVR (熔體體積流動(dòng)速 率)比例理想為1: 20至1: 8，優(yōu)選1: 10。低粘度共擠出層的厚度取決于功能。結(jié)構(gòu)的壓印要求過程參數(shù)要 精確而且適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。對(duì)于適當(dāng)?shù)恼{(diào)整存在有限的可能輥?zhàn)訙囟炔荒?按需要升高，這是因?yàn)榇蟛糠炙芰先垠w會(huì)粘附到金屬上。這種粘附的 趨勢(shì)導(dǎo)致從壓印輥上分離變得困難，其開始于某一輥溫。塑料的融體 粘度不能選為與需要的一樣低，例如通過設(shè)定高熔體溫度，這是因?yàn)?否則輥隙上的壓印力會(huì)變得太小。如果共擠出層調(diào)整至更高的粘度，通過配對(duì)輥壓力施加的力就不 足以達(dá)成可接受的壓印。因此共擠出層的層厚度產(chǎn)生特殊的影響。為了良好的結(jié)構(gòu)復(fù)制， 層厚度應(yīng)該構(gòu)成壓印輥的至少1/4結(jié)構(gòu)高度。令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由低粘度塑料組成的很厚的共擠出層的 應(yīng)用導(dǎo)致壓印出均勻的棱鏡結(jié)構(gòu)，即使——與DE 4407468的陳述相反 — 一低粘度共擠出層超過壓印輥的結(jié)構(gòu)最大深度。如果適當(dāng)并且理想地適應(yīng)過程參數(shù)，就可以省略任何脫模劑的使 用。盡管如此，如果在共擠出層中需要脫模劑，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的材料(H.F Mark等人，Encyclopedia of Polymer Science & Engineering, Index Volume pp. 307—324，J.Wiley 1990; Ullmann， s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 第5版，Vol,A20， 479-483， VCH 1992; R. Gaechter， H.Muller Kunststoffadditive [塑料添加劑]，第3版，Carl Hanser Verlag 1989 )。共擠出層中使用的脫模劑的含量?jī)?yōu)選為0-0.34重量％，基于共擠 出物的重量。特別可以提及高級(jí)醇。在共擠出組合物中使用脫模劑降低了熔體粘附在熱金屬上的趨 勢(shì)。因此，在壓印過程中壓印輥的溫度可以顯著提高。作為指示可能 提到了高于共擠出組合物的玻璃化溫度Tg最多70°C。(玻璃化溫度 Tg是已知的或可以計(jì)算出來(參考資料Brandrup-Immergut, Polymer Handbook,第五章, J.Wiley, Viewge-Esser， Kunststoff-Handbuch [聚合物手冊(cè)]，第4巻，333-340， Carl Hanser 1975 )。本發(fā)明過程的一個(gè)可能的方法為共擠出系統(tǒng)本質(zhì)上由主擠出機(jī)、 共擠出機(jī)和共擠出工具組成。通過共擠出工具來決定擠出箔片的最大寬度。通常擠出箔片的寬 度為400-2000毫米。箔片的厚度同樣也受到共擠出過程條件的限制， 通?；w箔片的厚度為0. 10-0. 35毫米，并且對(duì)于通過低粘度材料形 成的層，主要決定因素是以結(jié)構(gòu)化為目標(biāo)的功能。然而，它的層厚度 通常為0. 006-0. 075毫米。壓印棍的結(jié)構(gòu)深度理想為0. 025-0. 070毫 米。在共擠出工具中，將通過主擠出機(jī)加熱至適合溫度的基體模塑組 合物，和通過共擠出機(jī)加熱至適合溫度的低粘度模塑組合物混合。對(duì) 于基體模塑組合物的模頭溫度，有如下近似指導(dǎo)基體模塑組合物 加工溫度(x:)聚甲基丙烯酸曱酯 230-290 聚苯乙烯 190-230 聚碳酸酯 250-300 從共擠出工具形成的共擠出物在壓光輥組上傳送，其中一個(gè)輥一 一作為壓印輥一一被設(shè)計(jì)為其表面具有所需結(jié)構(gòu)化箔片結(jié)構(gòu)的負(fù)結(jié)構(gòu)。在壓力施加輥和壓印輥之間存在輥隙。為了允許最大壓印力的轉(zhuǎn) 移，這里的最大壓力在最窄點(diǎn)之前較高。壓光輥組的其他方面與現(xiàn)有 技術(shù)相符。具有結(jié)構(gòu)化表面的擠出箔片在支持滾筒上傳輸。隨后它們 可以被切割和/或巻繞成所需的長(zhǎng)度。之后外形顯示壓印輥表面的精確 復(fù)制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有可能第一次提供了具有任何所需長(zhǎng)度的具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片，其中基體箔片的厚度為0.10-0. 35毫米。在具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片中，基體箔片與共擠出層的MVR 比例為l:20到1:8，優(yōu)選1: 10。共擠出層的厚度可以至少為結(jié)構(gòu)高度的一半。與DE 4407468相反， 共擠出層的厚度可以大于壓印輥上的結(jié)構(gòu)深度。本發(fā)明制備的箔片的應(yīng)用部分通過光學(xué)材料提供。由于光學(xué)應(yīng)用 需要高質(zhì)量的材料，因此本過程優(yōu)選在無(wú)塵室條件下進(jìn)行。對(duì)于這種 具有特殊意義的用途，當(dāng)作為顯示器的背面照明箔片時(shí)，應(yīng)在100級(jí) 的無(wú)塵室條件中進(jìn)行操作，這是由于環(huán)境空氣中的灰塵會(huì)造成箔片上 不可接受的污染。下述實(shí)施例用于為本發(fā)明提供更好的說明，而不應(yīng)該將發(fā)明限制 為這些公開的特征。實(shí)施例實(shí)施例1在共擠出系統(tǒng)內(nèi)將MVR值為6的聚碳酸酯和MVR值為66的低粘度 聚碳酸酯共擠出?；w箔片的寬度為1800毫米和厚度為150微米，及共擠出層的厚 度為25微米。在使用具有棱鏡結(jié)構(gòu)的壓印棍的可加熱的壓光輥組(在此情況下 三輥壓光輥組)上傳送共擠出物。壓印輥的結(jié)構(gòu)深度為50微米。將壓 印輥加熱至大約200X:。共擠出箔片以20米/分鐘的速度在壓印輥上 傳送。產(chǎn)品是一種由聚碳酸酯組成的共擠出塑料箔片，其對(duì)棱鏡結(jié)構(gòu)復(fù)制良好，產(chǎn)品適用于光學(xué)用途，例如為顯示器的背面照明。實(shí)施例2在共擠出系統(tǒng)內(nèi)將MVR值為6的聚碳酸酯和MVR值為66的低粘度 聚碳酸酯共擠出?；w箔片的寬度為400亳米和厚度為500微米，及共擠出層的厚 度為70微米。在使用具有棱鏡結(jié)構(gòu)的壓印棍的可加熱的壓光輥組(在此情況下 三輥壓光輥組)上傳送共擠出物。壓印輥的結(jié)構(gòu)深度為50微米。將壓 印輥加熱至大約200C。共擠出箔片以2米/分鐘的速度在壓印輥上傳 送。產(chǎn)品是一種由聚碳酸酯組成的共擠出塑料箔片，其對(duì)棱鏡結(jié)構(gòu)復(fù) 制良好，產(chǎn)品適用于光學(xué)用途，例如為顯示器的背面照明。 實(shí)施例3在共擠出系統(tǒng)內(nèi)將MVR值為3的聚碳酸酯和MVR值為60的低粘度 聚碳酸酯共擠出。基體箔片的寬度為400毫米和厚度為500微米，及共擠出層的厚 度為70微米。在使用具有棱鏡結(jié)構(gòu)的壓印棍的可加熱的三輥壓光輥組 上傳送共擠出物。壓印輥的結(jié)構(gòu)深度為50微米。將壓印輥加熱至大約200"C。共擠出箔片以2米/分鐘的速度在壓 印輥上傳送。產(chǎn)品是一種由聚碳酸酯組成的共擠出塑料箔片，其對(duì)棱鏡結(jié)構(gòu)復(fù) 制良好，產(chǎn)品適用于光學(xué)用途，例如為顯示器的背面照明。 實(shí)施例4在共擠出系統(tǒng)內(nèi)將MVR值為1.2的聚甲基丙烯酸甲酯和MVR值為 12的低粘度聚甲基丙烯酸甲酯共擠出。基體箔片的寬度為400毫米和厚度為800微米，及共擠出層的厚 度為25微米。在使用具有棱鏡結(jié)構(gòu)的壓印棍的三輥壓光輥組上傳送共 擠出物。壓印輥的結(jié)構(gòu)深度為IOO微米。將壓印輥加熱至大約180C共擠出箔片以2米/分鐘的速度在壓印輥上傳送。產(chǎn)品是一種由聚甲基丙烯酸酯組成的共擠出塑料箔片，其對(duì)棱鏡 結(jié)構(gòu)復(fù)制非常好。
權(quán)利要求
1.制備具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片的連續(xù)方法，其特征在于在擠出過程中將厚度為0.10-0.35毫米的基體箔片和低粘度層共擠出，隨后通過包括具有結(jié)構(gòu)化表面的輥的可加熱壓光輥組使箔片復(fù)合體結(jié)構(gòu)化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的制備共擠出塑料箔片的連續(xù)方法，其特征在 于在擠出過程中將厚度為0. 10-0. 35毫米的基體箔片和厚度構(gòu)成結(jié)構(gòu) 高度至少1/4的低粘度層共擠出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的制備共擠出塑料箔片的連續(xù)方法，其特征在 于擠出過程中共擠出了基體箔片和厚度大于結(jié)構(gòu)高度的低粘度層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的制備共擠出塑料箔片的連續(xù)方法，其特征在 于基體箔片和低粘度層的MVR比例為1: 8到1: 20。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的制備共擠出塑料箔片的連續(xù)方法，其特征在 于壓印輥的溫度高于共擠出組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最多70匸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的制備共擠出塑料箔片的連續(xù)方法，其特征在 于共擠出組合物i^含有脫模劑。
7. 具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片，其特征在于基體箔片的厚度 為0. 10-0. 35毫米。
8. 具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出塑料箔片，其特征在于基體箔片和共擠 出層的MVR比例為l:20到1:8。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的共擠出塑料箔片，其特征在于基體箔片和共 擠出層的MVR比例為1: 10。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的共擠出塑料箔片，其特征在于共擠出層的厚度構(gòu)成結(jié)構(gòu)高度的至少1/4。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7的共擠出塑料箔片，其特征在于共擠出層的 厚度大于結(jié)構(gòu)深度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法制備的共擠出塑料箔片用于光學(xué)應(yīng)用 的用途。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法制備的共擠出塑料箔片用于顯示器背 面照明的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出箔片，制備具有棱鏡結(jié)構(gòu)的共擠出箔片的方法及其用途。
文檔編號(hào)B29C47/04GK101331012SQ200680044043
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2006年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者A·拉施茨, C·克羅默爾, C·羅斯, D·伯斯, H·哈林格, J·施密特 申請(qǐng)人:贏創(chuàng)羅姆有限責(zé)任公司