專利名稱：成形塑料片材的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成形塑料片材的方法和裝置。具體地說，本發(fā)明涉及成形為具有低殘余應(yīng)力和高表面質(zhì)量的塑料片材的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明方法成形的塑料片材特別適用于光學(xué)和電子顯示領(lǐng)域如光窗、濾光器、記錄介質(zhì)和液晶顯示器(LCD)中。
光學(xué)品級玻璃或光學(xué)石英片材已在電子顯示應(yīng)用領(lǐng)域中用作“基材”。在這些用途中，“基材”是一種用來構(gòu)成電子顯示屏的片狀材料。這種基材可以是呈透明的、半透明的或不透明的。但通常是呈透明的。一般說來，這種片狀材料在用作基材前要先涂敷導(dǎo)電涂料。通常，對這種基材的光學(xué)透明度、平坦度及最低雙折射有嚴(yán)格的技術(shù)要求，并且還必須具有高的阻氣性和阻溶劑滲透性。機(jī)械性能如柔順性、抗沖擊性、硬度和抗劃傷性也是很重要的條件。由于玻璃或石英片材能滿足光學(xué)要求和平坦度要求，并具有優(yōu)良的耐熱性和耐化學(xué)品性以及阻隔性能，因此這些材料已用于顯示領(lǐng)域中，但這些材料不具備所要求的某些機(jī)械性能，其中最重要的是要有低的密度、高的柔順性和耐沖擊性。
由于玻璃或石英片材的機(jī)械性能不能滿足光學(xué)或顯示用途的要求，因此在這類用途中最好采用塑料片材。雖然塑料片材有較高的柔順性、較高的耐破損性并且與相同厚度的玻璃或石英片材相比，有較輕的重量，但是，要以適當(dāng)成本生產(chǎn)出符合光學(xué)和顯示領(lǐng)域中光學(xué)技術(shù)要求的塑料片材是極困難的。而且，在制造顯示器過程中，許多種塑料片材在經(jīng)受各種加工成顯示器基材的條件，特別是溫度條件時(shí)會發(fā)生不希望有的尺寸變化。
工業(yè)上有若干種可采用的制造塑料片材和薄膜的方法，其中包括流延法、擠塑法、模塑法和拉伸法。這些方法中，有幾種是不適用于制造高品質(zhì)塑料片材的。在本說明書全文中，名詞“高品質(zhì)”是用來描述具有下列特性表面粗糙度低、波痕少、厚度變化少以及聚合物鏈取向程度極低(例如以不對稱物理性質(zhì)、雙折射或熱收縮性來量度的取向量)的塑料片材。
例如，注塑法可能會使大量的聚合物鏈發(fā)生取向作用，特別是對于薄的片材(即厚度為1毫米或以下)的制造來說，由于熔融的塑料流體向模具中注入，會使具有不可忽略的光彈性(應(yīng)力光學(xué))系數(shù)的聚合物的雙折射上升到不合規(guī)定的程度。注射壓塑成型是一種改進(jìn)的模塑方法，該方法可使聚合物經(jīng)注射后再受到擠壓而達(dá)到提高其表面品質(zhì)和降低聚合物鏈取向的目的。然而，即使實(shí)施了這些改進(jìn)方法，注射壓塑法對于制造高品質(zhì)片材的能力還是有局限性的。
可采用壓塑和壓光法來制造具有優(yōu)良表面品質(zhì)的片材，然而，在這類方法中，擠壓物流本身會導(dǎo)致聚合物鏈取向，從而在熱循環(huán)階段會發(fā)生不希望有的收縮現(xiàn)象。此外，這類方法不是可連續(xù)操作的，因此會增加勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
拉伸法(如制造單軸或雙軸取向薄膜的方法)和吹塑膜擠塑法本身會使大量的聚合物鏈發(fā)生取向作用。因而也不適于用來制造高品質(zhì)塑料片材。
可采用溶劑流鑄法來制造高品質(zhì)薄膜，然而，用這種方法制造薄膜時(shí)，對其最大厚度有具體的限制。此外，在片材成形后，還必須除去流鑄時(shí)使用的溶劑。
片材擠塑是以連續(xù)方式運(yùn)作的，但該方法會因處于模具中和疊輥機(jī)中壓光輥之間的聚合物物流的性質(zhì)而使聚合物鏈產(chǎn)生不希望有的取向作用。
因此，仍需要一種以連續(xù)方式制造成本較低、品質(zhì)優(yōu)良的塑料片材的方法，其中制得的塑料片材能用作光學(xué)和電子顯示領(lǐng)域中的基材。
本發(fā)明涉及一種包含一層或多層高品質(zhì)塑料片材、配置在該片材的至少一面上的反射層或半反射層以及任選配置在該片材的至少一面上的保護(hù)層的光存儲介質(zhì)，其中該塑料片材是按照包括下列步驟的方法制造的，這些步驟是a)提供熔融的塑性樹脂；b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中；c)利用該溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片；d)引導(dǎo)該熔融狀料片脫離溢料式模具；以及e)冷卻該熔融狀料片以成形為固態(tài)片材。
本發(fā)明也涉及一種制造高品質(zhì)塑料片材的裝置，該裝置包括a)提供熔融塑性樹脂的物料源；b)具有一定長度和寬度的溢料式模具，該模具具有邊緣延伸至脊點(diǎn)的大體呈蛋形的截面，還包括開口導(dǎo)管及與所述開口導(dǎo)管相連接的計(jì)量調(diào)節(jié)裝置，其中熔融塑性樹脂物流通過開口導(dǎo)管流入模具，通過計(jì)量調(diào)節(jié)裝置流出模具，并沿模具兩側(cè)邊緣在所述脊點(diǎn)成形為熔融狀料片；c)將熔融塑性樹脂從物料源輸送到溢料式模具的輸送設(shè)備；d)將熔融狀料片引導(dǎo)脫離溢料式模具的導(dǎo)引裝置；e)配置在輸送設(shè)備與溢料式模具之間的用于過濾的過濾裝置以及f)配置在過濾裝置與溢料式模具間的、用于混合的混合裝置。
本發(fā)明還涉及一種用于液晶顯示的基材，該基材包括一種在其至少一面上配置有電子元件的高品質(zhì)塑料片材，其中塑料片材是按照包括下列步驟的方法制造的，這些步驟是a)提供熔融的塑性樹脂，b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中，c)利用該溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片，d)引導(dǎo)該熔融狀料片脫離溢料式模具，以及e)冷卻該熔融狀料片以成形為固態(tài)片材，如果當(dāng)塑性樹脂是聚碳酸酯時(shí)，它不含作為雙酚成分的(1)1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、(2)2，2-雙(4-羥苯基)丙烷與1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷的混合物、(1)與(2)的共混物或者是(1)或(2)與含作為雙酚成分的2，2-雙(4-羥苯基)丙烷的第二種聚碳酸酯的共混物。
本發(fā)明還涉及一種包括高品質(zhì)塑料片材、在該片材的至少一面上配置有磁性層的磁存儲介質(zhì)，其中塑料片材是按照包括下列步驟的方法制造的，這些步驟是a)提供熔融的塑性樹脂；b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中；c)利用該溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片；d)引導(dǎo)該熔融狀料片脫離溢料式模具；以及e)冷卻該熔融狀料片以形成為固態(tài)。
本發(fā)明還涉及一種包括高品質(zhì)塑料片材、在該片材上分散有一種或多種顏料、染料或它們混合物的三維光存儲介質(zhì)，其中顏料、染料或它們的混合物當(dāng)受光照射時(shí)，其光學(xué)性質(zhì)會發(fā)生局部變化，其中光存儲介質(zhì)是按照下列步驟制造的，這些步驟是a)提供熔融的塑性樹脂；b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中；c)利用該溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片；d)在利用溢料式模具將熔融樹脂成形為料片前，將染料、顏料或它們的混合物與熔融的塑性樹脂相混合；e)引導(dǎo)該熔融狀料片脫離溢料式模具；以及f)冷卻該熔融狀料片以成形為固態(tài)片材。
本發(fā)明還涉及一種制造其上存儲有編碼信息的光存儲介質(zhì)的方法，該方法的步驟包括制造高品質(zhì)塑料片材方法的步驟，這些步驟是a)提供熔融的塑性樹脂；b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中；c)利用該溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片；d)引導(dǎo)該熔融狀料片脫離溢料式模具；e)冷卻該熔融狀料片以形成固態(tài)片材；用聚合物薄膜包覆該片材；然后用壓紋方法在包覆的片材上構(gòu)成編碼信息。
本發(fā)明還涉及一種包括具有一定結(jié)構(gòu)表面的、高品質(zhì)塑料片材的光控膜，其中光控膜是按下列步驟制造的，這些步驟是a)提供熔融的塑性樹脂；b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中；c)利用該溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片；d)引導(dǎo)該熔融狀料片脫離溢料式模具；e)冷卻該熔融狀料片以形成固態(tài)片材以及f)在片材經(jīng)冷卻步驟前、在冷卻過程中或冷卻步驟后使該片材獲得具有一定結(jié)構(gòu)的表面。


圖1是本發(fā)明的典型裝置的正面圖；圖2是圖1裝置的側(cè)面圖；圖3A-3C是溢料式模具20的近視圖。圖3A是附有加熱集料管的模具的透視圖，圖3B是模具的頂視圖，及圖3C是模具的側(cè)視圖4是溢料式模具20的截面圖；圖5-7是本發(fā)明溢料式模具的另一實(shí)施方案。圖5說明在模具20的縫口22位置有一組孔的溢料式模具；圖6說明具有無錐度縫口的溢料式模具；以及圖7說明具有“衣架式”配置的溢料式模具。
本發(fā)明的詳細(xì)說明除文中另有明確說明外，本說明書中所用的下列名詞的定義如下“玻璃化轉(zhuǎn)變溫度”或“Tg”是指聚合物從較硬和較脆狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^軟和較粘滯狀態(tài)(橡膠狀)時(shí)所處的窄溫度范圍內(nèi)的中間溫度。“塑料”是指能形成片材的聚合物如熱塑性聚合物。名詞“聚合物”和“樹脂”在本說明書中是可互換使用的。“片材”是指厚度約25毫米或小于25毫米的片狀材料并且也包括“薄膜”(厚度小于0.5毫米的片材)?！笆湛s”是指片材經(jīng)受熱-冷循環(huán)時(shí)發(fā)生的不可逆尺寸變化。名詞“雙酚A”和“2，2-雙(4-羥苯基)丙烷”在本說明書中是可互換使用的?！半p酚A聚碳酸酯”是指含雙酚A和碳酰氯的聚碳酸酯。在本說明書中使用下列縮寫cm＝厘米；mm＝毫米；nm＝納米；μ＝微米；g＝克；mL＝毫升；Pa＝帕；kPa＝千帕；Pa-s＝帕-秒；sec＝秒；min＝分鐘；hrs＝小時(shí)；UV＝紫外及IR＝紅外。除非另有規(guī)定，所有溫度值都是指℃。除非另有特別標(biāo)出外，具體規(guī)定的范圍包括兩端的讀數(shù)。
通過本發(fā)明方法成形的高品質(zhì)塑料片材可應(yīng)用于許多領(lǐng)域，其中包括(但不受此限制)作為電子顯示器如液晶顯示器和場致發(fā)光顯示器的基材；作為顯微光學(xué)透鏡陣列和光導(dǎo)向膜的基材；光窗及濾光器；波導(dǎo)光學(xué)元件；光、磁、化學(xué)或其它類型存儲或記錄介質(zhì)的基材；用于成象如攝影或X-射線成象方面的基材；作為診斷系統(tǒng)的基材以及作為電子電路的基材。
本發(fā)明的片材或薄膜適用于作電子顯示器的基材，例如用作液晶顯示器的基材。這類基材在涂敷導(dǎo)電涂層或配置有源電子器件(例如薄膜晶體三極管或二極管)層之前常常涂以一層或多層涂料層?？捎脕硗糠蟮耐苛项愋桶ń宦?lián)涂料、屏蔽涂料和導(dǎo)電涂料。
交聯(lián)涂料層可提高耐溶劑性、耐磨性，并可增進(jìn)塑料基材與隨后涂敷的涂料層之間(例如有機(jī)與無機(jī)涂料之間)的粘附性。交聯(lián)涂料層(如果采用的話)可涂敷在塑料基材的一面或兩面上。
屏蔽層是一種降低氣體或水汽滲透的涂層，該屏蔽層的組成可以是有機(jī)涂層或無機(jī)涂層。如果屏蔽涂料的材料是耐溶劑的話，則屏蔽涂料也可用作耐溶劑涂料，因而可阻止或大大地減少這類溶劑向塑料片材的遷移。屏蔽涂料層(如果采用的話)可涂敷在塑料片材的一面或兩面上。
本發(fā)明的基材可經(jīng)涂敷導(dǎo)電層而用于光顯示器中。例如，如果該基材要用于液晶顯示(LCD)的話，則至少在該基材的一面需要配置有電子元件。通常，電子元件只需配置在基材的一面，該面就是緊貼液晶的液晶顯示器的“內(nèi)側(cè)”的一面。在另一種方式中，電子元件可設(shè)置在基材的兩面上。對另一實(shí)施方案中來說，基材與電子元件之間配置有一層或多層保護(hù)涂層、濾色涂層或屏蔽涂層。適用的電子元件包括(但不受此限制)有源電子器件層或?qū)щ妼?。這類包括有源電子器件層的基材是特別適用于液晶顯示器中的。
根據(jù)與W.C.O’Mara在Liquid Crystal Flat Panel Displays(Van Nostrand Reinhold，New York 1993)一書中所述相類似的材料和方法，可將本發(fā)明的基材構(gòu)成液晶顯示屏。由基材構(gòu)成液晶屏的方法可包括一步或多步下述步驟采用照相方法對在至少一個(gè)基材上的透明導(dǎo)電膜構(gòu)圖；將液晶有序排列材料涂敷在兩個(gè)基材的導(dǎo)電涂層上；摩擦有序排列層以賦予基材有序排列特性；將隔離微粒涂敷在至少一個(gè)基材上；將邊緣密封材料涂在至少一個(gè)基材上；使兩個(gè)基材以導(dǎo)電層相互面對面地以適當(dāng)取向相接觸；使邊緣密封材料固化；將液晶注入兩基材間形成的窄狹縫隙中；以及封閉縫隙。本發(fā)明基材可用于所有類型的液晶顯示屏中，其中包括那些組合有液晶和聚合物復(fù)合材料的一類顯示器，適用于通過在基材上配置電子器件實(shí)行有源編址顯示圖象單元的一類顯示器(有源矩陣顯示器)以及適用于無源編址顯示圖象單元的一類顯示器(所謂無源矩陣顯示器)。
本發(fā)明片材適用作光存儲介質(zhì)的基材。適合的光存儲介質(zhì)包括(但不受此限制)激光光盤、可記錄的激光光盤、讀/寫激光光盤、數(shù)字通用光盤、可記錄的數(shù)字通用光盤、讀/寫數(shù)字通用光盤及磁光光盤。
激光光盤(“CD”)及數(shù)字通用光盤(“DVD”)的聚合物基材上含有以凹痕和紋道記錄的編碼信息。凹痕的順序和長度是經(jīng)編碼的可用透過基材的聚焦激光束讀出的信息。對于激光光盤的一般制造來說，凹痕和紋道是由模具中壓模壓制在基材上的。當(dāng)基材被模壓后，通過在其上沉積一薄層反射性材料(如鋁或金)層而得以金屬化。然后根據(jù)需要，可在基材上任選涂敷清漆或者涂一層可上油墨的樹脂以便在上面諸如制作標(biāo)記。光數(shù)據(jù)存儲器的進(jìn)展要求增加編碼的存儲信息量，縮小凹痕和紋道間的間隔。對于可寫入光盤來說，為了防止讀出如此密集(即高密度)的信息時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，基材具有足夠高的質(zhì)量是很重要的，這樣在制造或?qū)懭?對于可寫入的光盤來說)過程中，就不會在凹痕和紋道周圍發(fā)生變形。這類變形會在讀出編碼信息時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制成的高品質(zhì)光學(xué)級塑料片材比已知的注塑基材有較低的雙折射、較低的表面粗糙度和較高的尺寸穩(wěn)定性。本發(fā)明片材可存儲較高密度的編碼信息而在凹痕和紋道周圍幾乎不會發(fā)生變形，可達(dá)到在不發(fā)生光畸變情況下寫入和讀出編碼信息，并具有較高的信號噪聲比。
通常，DVD是按與制造激光光盤相同的方法制造的，但還可再增加一層半反射層和聚合物層以在第一(復(fù)制的)表面的上面再增加一層或多層編碼信息層。此外，還可將兩張或兩張以上的DVD光盤用透明粘合劑粘合在一起以增加信息量。通常，DVD包含二至四層。
當(dāng)本發(fā)明片材用作光存儲介質(zhì)的基材時(shí)，該光存儲介質(zhì)包括a)按本發(fā)明方法制得的高品質(zhì)塑料片材；b)配置在該片材至少一面上的反射層或半反射層；以及根據(jù)需要任選的c)配置在該片材至少一面上的保護(hù)層。反射層或半反射層可由任何一種反射或半反射材料形成。當(dāng)采用反射層時(shí)，該反射層優(yōu)選包括金屬，諸如鋁或金。這種反射層通常是以濺射法或真空沉積法涂敷到基材上的。當(dāng)采用半反射層時(shí)，該半反射層優(yōu)選包括金屬。適用作半反射層的金屬包括(但不受此限制)金、鋁及金屬合金如鋁合金。以金屬作為半反射層時(shí)，只需很薄的一層金屬涂層。保護(hù)層可以是涂敷在塑料基材上或反射層上、不會干擾所要求的光學(xué)性能的任何涂層。優(yōu)選的保護(hù)層是清漆或樹脂涂層。優(yōu)選的塑料基材選自聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯的均聚物和共聚物以及它們的混合物。
通過已知方法(如壓紋法或成象法)可將編碼信息記錄在包含本發(fā)明片材的光存儲介質(zhì)上。例如，光存儲介質(zhì)可用熱壓紋方法(如在M.T.Gale，Micro-Optics(Ed.H.P.Herzig)，Taylor & Francis，London，UK，第六章，1997)中所述的那些方法)制造。熱壓紋法采用加熱的壓模將編碼信息記錄在基材上。該熱壓?？捎糜谶B續(xù)方法(卷裝進(jìn)出)或不連續(xù)方法(如壓塑法)中。在另一種方式中，基材在經(jīng)壓紋前可先涂敷一層薄聚合物膜。適用的聚合物膜包括(但不受此限制)乳膠、光聚合物和紫外光固化樹脂。聚合物涂層的厚度一般為0.05-10微米，優(yōu)選0.1-1微米。這種聚合物膜能更快地模壓出具有更好復(fù)制性的編碼信息。
在另一種方式中，光聚合物可用來將編碼信息記錄在光存儲介質(zhì)中。當(dāng)采用光聚合物時(shí)，先將光聚合物涂在基材上，然后，利用技術(shù)上已知的任何一種光刻方法(如半導(dǎo)體工業(yè)中所采用的那些方法)在涂有光聚合物的基材上顯象。
將編碼信息記錄在基材上后，該基材再涂以反射層或半反射層，并根據(jù)需要任選可涂以紫外固化樹脂以保護(hù)反射層或半反射層表面。反射層或半反射層可以濺射法或真空沉積法涂敷。對于DVD的制造來說，編碼記錄用的基材最好涂以半反射層。通常，在反射層或半反射層表面涂以紫外固化樹脂。
編碼信息的凹痕的深度可以為0.01-1微米，優(yōu)選為0.04-0.15微米深和0.4-10微米長。光存儲介質(zhì)一般達(dá)到0.6-1.2毫米厚。用于光存儲介質(zhì)中的基材的雙折射一般低于50納米，優(yōu)選低于30納米。
由本發(fā)明方法制造的高品質(zhì)片材適用作光致相變介質(zhì)的基材。光致相變介質(zhì)是那些能寫入一次并能讀出許多次的介質(zhì)和能寫入及讀出許多次的那些介質(zhì)。本發(fā)明片材適用的光致相變介質(zhì)包括(但不受此限制)記錄一次激光光盤(“CD-R”)、記錄一次數(shù)字通用光盤(“DVD-R”)、磁光介質(zhì)(“MO”)及相變介質(zhì)(“PD”)、讀/寫激光光盤“CD-RW”)和讀/寫數(shù)字通用光盤(“DVD-RW”)。例如，各種相變介質(zhì)已在H.Bennett，Emedia Professional，Online Inc.，Wilton，CT，7，1998，31頁中公開。光致相變介質(zhì)通常是由具有供激光跟蹤用螺旋形紋道的高品質(zhì)基材、反射或半反射層、配置在基材與反射或半反射層之間的相變介質(zhì)、以及用于保護(hù)反射或半反射層的紫外光可固化保護(hù)涂層所構(gòu)成的。
將激光光束在反射層上聚焦成亞微米級點(diǎn)，以產(chǎn)生光畸變(即產(chǎn)生凹痕)或產(chǎn)生相變化(晶體向無定形轉(zhuǎn)變)，從而引起反射率改變的方法將編碼信息記錄在相變介質(zhì)上。而磁光(“MO”)存儲介質(zhì)是反射光的極化發(fā)生了改變。
在光致相變介質(zhì)中螺旋形紋道是由模壓或顯象方法制得的。例如，本發(fā)明方法制得的高品質(zhì)片材可先涂以聚合物層，然后用熱的壓模模壓以產(chǎn)生螺旋形紋道。在另一種方式中，先將光聚合物涂敷在本發(fā)明方法制得的高品質(zhì)光學(xué)片材上，然后由光刻方法來確定紋道，此后固化涂層。適于涂敷供相變介質(zhì)用的高品質(zhì)光學(xué)片材的聚合物必須具有足夠高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以便經(jīng)得起后繼編碼過程中的高溫沉積步驟。螺旋形紋道的寬度和間隔隨具體介質(zhì)的結(jié)構(gòu)而定，但一般為0.1-10微米而優(yōu)選為0.4-2微米。記錄編碼信息的點(diǎn)大小一般為0.4-10微米。
適用作可記錄的光致相變介質(zhì)的可記錄介質(zhì)是隨具體的相變介質(zhì)而定的，這對技術(shù)熟練人員來說是眾所周知的。例如，在CD-R中，可記錄介質(zhì)一般由染料(如花青或酞菁)與其它聚合物添加劑所組成，該添加劑是以溶解在溶劑中的形態(tài)以旋涂法涂敷在壓有紋道的基材上的，凡是不會與高品質(zhì)塑料基材發(fā)生作用，因而不會發(fā)生紋道圖形扭曲或基材翹曲的任何染料都是適用的。適用的染料包括有機(jī)染料、無機(jī)顏料以及它們的混合物。然后將染料涂層干燥、金屬化，再涂以紫外光可固化樹脂而制成成品CD-R。
MO存儲介質(zhì)包括高品質(zhì)基材、配置在基材至少一個(gè)面上的磁光層、配置在磁光層上的反射或半反射層以及根據(jù)需要任選的配置在基材至少一個(gè)面上的保護(hù)層。在MO介質(zhì)中，磁光層如各種鈷合金(如GdFeCo或TbFeCo是濺射在壓有紋道的基材上的。其它涂層可沉積在鈷合金層上，以有助于向基材傳熱和由基材向涂層傳熱。然后采用聚焦激光提供局部加熱和磁頭轉(zhuǎn)換磁疇極性相結(jié)合的方法寫入磁疇。在CD-RW和DVD-RW中，各涂層組合是沉積在壓有紋道的高品質(zhì)塑料基材上的，如在M.Elphick，Data Storage，Penwell，Nashua，NH，1998.9月，85頁中所述的那些涂層。這類涂層包括下保護(hù)層如ZnS.SiO2，可記錄層如Ge2Sb2Te5，上保護(hù)層，上反射金屬層以及最后保護(hù)性紫外光可固化清漆層。
本發(fā)明高品質(zhì)片材適用作存儲介質(zhì)中的基材，其中讀出激光束被介質(zhì)反射并不透過基材。在這種存儲介質(zhì)中，讀出激光束是以固體浸沒透鏡(SIL)聚焦在基材上和記錄介質(zhì)上的。這些透鏡以光波長幾分之一的間隔，一般為10-100納米間隔，在基材表面上方滑動。在這一用途中，雖然基材不必是光學(xué)透明的，但記錄介質(zhì)必須具有很低的粗糙度。這種近場光學(xué)的應(yīng)用已在Mansfield等的Appl. Phys.Lett.，57 1990，2615頁中作了說明。
多層存儲介質(zhì)是一種提高數(shù)據(jù)存儲密度的手段。在這類存儲介質(zhì)中，采用二層或二層以上來存儲數(shù)據(jù)而不是在CD中采用單層模壓復(fù)制的凹痕或象標(biāo)準(zhǔn)DVD中采用的2-4層。例如，美國專利4450553、5202875、5263011、5373499和5627817中所公開的多層存儲介質(zhì)。為了與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相一致，在多層介質(zhì)中的介質(zhì)總厚度應(yīng)等于1.2毫米，因此，對于6層或12層的介質(zhì)來說，每層基材的厚度分別應(yīng)為0.2或0.1毫米。注塑方法不能用來制造具有所需光學(xué)性能的、如此薄的基材，這在技術(shù)上是眾所周知的。用注塑法制成的如此薄的基材會發(fā)生翹曲并有高應(yīng)力和雙折射，而本發(fā)明的高品質(zhì)片材可用來制造具有高表面平滑度、低應(yīng)力和低雙折射的薄基材。
在單層CD上模壓凹痕結(jié)構(gòu)的上述方法也可順利地應(yīng)用于多層存儲介質(zhì)中。例如，將一層或多層聚合物(涂層)涂敷在基材上，如用連續(xù)方法涂敷。經(jīng)涂敷后，可用熱壓模通過熱壓紋方法將編碼數(shù)據(jù)壓在片材上。在另一種方式中，可在基材上涂敷光聚合物，并用光成象法(光刻法)將編碼數(shù)據(jù)記錄在基材上。當(dāng)數(shù)據(jù)被編碼記錄在基材上后，可在每層基材上施加一層半反射金屬化或窄帶通介電層，以使光能從每一基材層上反射。然后，利用粘合劑帶將各個(gè)基材層疊合在一起粘合成所要求的多層存儲介質(zhì)。
本發(fā)明的高品質(zhì)片材也可用作多層可重寫的存儲介質(zhì)的基材。對這類介質(zhì)來說，當(dāng)各層片材形成和經(jīng)涂敷后，就在其上模壓出螺旋紋路圖形。隨后，將一種介質(zhì)(如相變介質(zhì)或MO介質(zhì))濺射在塑料基材上，然后涂敷半反射金屬化層或窄帶介電層。其后利用粘合劑帶將各個(gè)基材層疊合在一起粘合成所要求的多層存儲介質(zhì)。
當(dāng)本發(fā)明高品質(zhì)片材用于磁存儲介質(zhì)時(shí)，該磁存儲介質(zhì)包含由本方法制造的、并在該片材的至少一個(gè)面上配置有磁合金的高品質(zhì)塑料片材。本發(fā)明的任何高品質(zhì)塑料片材都適用作磁存儲介質(zhì)中的基材。采用濺射方法將磁合金涂敷到高品質(zhì)片材上是優(yōu)選的。根據(jù)需要任選的高品質(zhì)片材還可包含硬化劑。硬化劑是用在高品質(zhì)片材需要提高模量(剛性)的用途中的。適用的硬化劑包括(但不受此限制)玻璃纖維、滑石粉、氮化硅、白土以及它們的混合物。本發(fā)明片材與已知的磁存儲介質(zhì)基材如鋁盤相比，具有更輕、更光滑、剛性更好及韌性更好的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的高品質(zhì)片材也可作為三維(“3-D”)光存儲介質(zhì)的基材，而3-D光存儲介質(zhì)可用在任何需要高密度數(shù)據(jù)存儲如計(jì)算機(jī)硬驅(qū)動器件或類似的數(shù)據(jù)存儲器件的用途中。這種3-D光存儲介質(zhì)與常規(guī)二維存儲介質(zhì)如CD-ROM或磁存儲介質(zhì)的區(qū)別在于在3-D光存儲介質(zhì)中，信息是存儲在三維空間而不是只存儲在基材的平面中。這樣可使存儲容量提高許多倍，從每平方英寸(每6.45平方厘米)千兆字節(jié)提高到每立方英寸(每16.39立方厘米)萬億字節(jié)。幾種3-D光存儲介質(zhì)的實(shí)例是已知的，它們包括以無機(jī)材料(或顏料)如LiNbO3與有機(jī)材料(或染料)為主要成分的光存儲介質(zhì)。適用于3-D光存儲介質(zhì)中的有機(jī)材料實(shí)例包括在受到偏振激光光束的光激發(fā)時(shí)，會可逆地顯色和脫色的光致變色染料，能在引起局部雙折射變化的激光光束電場中取向的側(cè)鏈液晶聚合物，含有以柔性間隔基團(tuán)連接到主鏈、并能在引起局部雙折射變化的偏振激光束中取向的染料分子側(cè)鏈的無定形聚合物，側(cè)鏈含偶氮染料分子的聚合物，在激光束中受激發(fā)時(shí)會發(fā)生電子躍遷的光敏蛋白質(zhì)分子，光折射材料以及光聚合物。
通常，3-D光存儲介質(zhì)利用偏振光來引起光學(xué)性能的局部變化，即雙折射或吸收性能的變化。通常，采用激光，優(yōu)選偏振激光，作為3-D光存儲介質(zhì)的光源，因?yàn)檫@種介質(zhì)需要能聚焦于特定點(diǎn)(一般亞微米大小的點(diǎn))上的光源，而激光的窄的線寬度能在特定點(diǎn)上聚焦。例如，對于采用有機(jī)材料的3-D光存儲介質(zhì)來說，偏振激光束會使染料分子發(fā)生順式-反式轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變會改變?nèi)玖系奈展庾V和局部光密度。因此，為了使用來寫入分子的激光束不會達(dá)到畸變的程度，介質(zhì)必須有很低的雙折射，當(dāng)讀出存儲的信息時(shí)，介質(zhì)也必須有很低的雙折射。技術(shù)上有經(jīng)驗(yàn)人員都知道，基體必須有很低的雙折射，這樣才能使寫入激光束引起會產(chǎn)生高信噪比(“SNR”)的可量度的局部光學(xué)性能變化。如果基體有高的雙折射，則SNR會降低，這樣就會難以讀出存儲在3-D空間中的數(shù)據(jù)。
因此，本發(fā)明片材中經(jīng)分散一種或多種顏料、染料或它們的混合物后，本發(fā)明高品質(zhì)光學(xué)片材就可用于制造3-D光存儲介質(zhì)。選自LiNbO3、光致變色染料、側(cè)鏈液晶聚合物、含有染料分子側(cè)鏈的無定形聚合物、側(cè)鏈含偶氮染料分子的聚合物、光敏蛋白質(zhì)分子、光反射材料以及光聚合物的顏料、染料或它們混合物是優(yōu)選的。那些經(jīng)受電子躍遷時(shí)會改變吸收率的、在偏振的激光束電場中能取向而導(dǎo)致局部折射率發(fā)生改變的或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(如交聯(lián))會引起折射率改變的聚合物、顏料或其它無機(jī)材料以任何分子水平相混合的混合物也是可能采用的。
通常，在利用溢料式模具將熔融的塑性樹脂成形為熔融狀樹脂料片前，將染料、顏料或它們的混合物與熔融樹脂相混合，而使染料、顏料或它們混合物摻混入本發(fā)明的光學(xué)片材中。
本發(fā)明制備的片材適用于電路板的制造，具體地說適用作為電路層的基材。多層印制電路板可用于各種不同領(lǐng)域中，并具有減輕重量和節(jié)省空間的顯著優(yōu)點(diǎn)。多層電路板是由兩層或兩層以上電路層構(gòu)成的，每一電路層彼此是以一層或多層介電材料相隔的。電路層的制備包括在聚合物基材上先涂覆一層銅，然后用本領(lǐng)域中熟知的技術(shù)(如印制和蝕刻)在銅層上確定和產(chǎn)生電路圖形從而形成印制電路的電路層。
層合后，以鉆穿板面的通孔將多層電路層連接起來。要在相當(dāng)嚴(yán)格的條件下如用濃硫酸或熱的堿性高錳酸鉀處理電路板除去鉆孔產(chǎn)生的樹脂碎屑，然后對通孔作進(jìn)一步處理和電鍍以提供相互連接的導(dǎo)電表面。電路層在層合前通常用粘合促進(jìn)劑處理以提高每一電路層與交替的樹脂層之間的粘合強(qiáng)度。提高這種粘合強(qiáng)度的一種方便的方法是對電路層進(jìn)行氧化處理，以使其上形成銅氧化物表面涂層。
當(dāng)本發(fā)明方法制造的片材用作微光學(xué)透鏡陣列的基材時(shí)，該陣列可用制造光存儲介質(zhì)的任何適用方法來制造。本發(fā)明片材適用的微光學(xué)透鏡陣列包括(但不受此限制)直線棱鏡、二維棱錐陣列、衍射透鏡和全息透鏡陣列。例如，可采用熱壓紋機(jī)在本發(fā)明片材上壓制透鏡陣列，將熱壓紋機(jī)用在壓塑壓機(jī)中是優(yōu)選的。優(yōu)選的本發(fā)明片材選自聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯的均聚物和共聚物，以及它們的混合物。這類微光學(xué)透鏡陣列可用在需要光折射或光衍射的顯示和成象應(yīng)用中。這類應(yīng)用包括(但不受此限制)平視顯示器、大屏幕顯示器，和辦公設(shè)備中的透鏡陣列如照相復(fù)印機(jī)和傳真機(jī)。在微光學(xué)陣列中所用的透鏡一般是10-100微米。對于全息透鏡來說，其高度一般是光波長的幾分之一，而橫向尺寸一般是10-100微米。
當(dāng)本發(fā)明的光學(xué)級片材具有一種結(jié)構(gòu)表面時(shí)，這種片材就適用作光控膜或光導(dǎo)向膜。光導(dǎo)向膜具有控制光入射角和由光入射角決定的光透射性質(zhì)。例如，光導(dǎo)向膜是由在一個(gè)表面(即一種結(jié)構(gòu)表面)上刻紋有線性周期的角棱鏡陣列的聚合物膜構(gòu)成的。當(dāng)來自光源的光束經(jīng)光導(dǎo)向膜的平表面并透過其結(jié)構(gòu)面時(shí)，該光導(dǎo)向膜可作為一個(gè)光準(zhǔn)直器。當(dāng)以較大入射角入射在光導(dǎo)向膜光滑表面的光束在該膜的光滑表面和結(jié)構(gòu)表面被折射并被片材所發(fā)射時(shí)，此時(shí)折射光和發(fā)射光的方向已改變，沿靠近該膜光滑表面的法線方向折射和發(fā)射。此外，以大于臨界角投射在結(jié)構(gòu)表面內(nèi)部的光束會在棱鏡元件兩側(cè)表面或面上發(fā)生全內(nèi)反射，然后朝光源返回。然而，當(dāng)光束入射在膜的結(jié)構(gòu)側(cè)并接著透過膜的平表面時(shí)，可觀察到互補(bǔ)性質(zhì)，也就是以接近光導(dǎo)向膜的法平面的入射角入射的光束會被透過，而那些以較大入射角入射的光束會經(jīng)全內(nèi)反射而反射返回。這類光控膜或光導(dǎo)向膜特別適用于LCD照明系統(tǒng)如液晶背面照明。
通常，本發(fā)明光學(xué)級片材的結(jié)構(gòu)表面是在片材還是熱的時(shí)候?qū)⒃摻Y(jié)構(gòu)模壓在片材表面上的，或是用熱壓紋機(jī)將該結(jié)構(gòu)模壓在冷的片材表面上。優(yōu)選的形成結(jié)構(gòu)表面的方法是先在本發(fā)明光學(xué)級片材上涂敷可固化的，具有適當(dāng)粘度的預(yù)聚合物，再在該預(yù)聚合物涂層上模壓所要求的結(jié)構(gòu)表面，然后固化該預(yù)聚合物。紫外光可固化的預(yù)聚合物是優(yōu)選的。能涂敷在本發(fā)明光學(xué)級片材上并在固化期間能保持任何壓紋結(jié)構(gòu)的聚合物應(yīng)具有適宜的粘度以供在光控膜中使用。
按本發(fā)明方法制造的片材也可用于波導(dǎo)光學(xué)元件中。本發(fā)明片材適用的波導(dǎo)光學(xué)元件包括(但不受此限制)波導(dǎo)管、有源和無源光開關(guān)、波長分割多路調(diào)制器、場致發(fā)光光源以及電光調(diào)制器。當(dāng)該片材用在這些應(yīng)用中時(shí)，可按與微光學(xué)陣列壓紋相同的方法將波導(dǎo)光學(xué)元件壓紋在該片材上。由本發(fā)明片材制造的波導(dǎo)管的優(yōu)點(diǎn)是可用大的片材制造波導(dǎo)管，因而可避免用已知方法時(shí)所需的費(fèi)用和困難。在波導(dǎo)光學(xué)應(yīng)用中，優(yōu)選的片材選自聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯的均聚物和共聚物以及它們的混合物。
本發(fā)明片材也可用于制造微量流體控制器件。這類器件包括(但不受此限制)生物制藥用的小型診斷系統(tǒng)、定向流體流動的小型器件、藥物和生物化學(xué)用的小型敏感元件以及三維微量流體控制系統(tǒng)。當(dāng)用于這些應(yīng)用時(shí)，優(yōu)選的片材選自聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯的均聚物和共聚物以及它們的混合物。
由本發(fā)明方法制造的片材的特性如低收縮率、低雙折射和表面品質(zhì)的相對重要性，可隨片材的具體用途而不同。所需的片材厚度也可隨具體用途而不同，但片材厚度一般是約25毫米或更低，優(yōu)選為10-5000微米，而最優(yōu)選為50-1000微米。片材厚度可通過改變?nèi)廴诰酆衔锵蚰＞叩墓┝纤俣然蛲ㄟ^改變導(dǎo)引裝置的速度進(jìn)行調(diào)整。在400毫米采樣長度范圍內(nèi)厚度變化通常應(yīng)是10％或更低，優(yōu)選為5％或更低而最優(yōu)選為1％或更低。
本發(fā)明的典型裝置展示于圖1-4中。在本發(fā)明范圍內(nèi)，這些圖中所示的裝置是可進(jìn)行各種變更的，這對于技術(shù)熟練人員來說是顯而易見的。
由物料源10供給的熔融聚合物經(jīng)通道12(優(yōu)選由輸送裝置14控制)輸送給溢料式模具20，在此熔融聚合物通過開口導(dǎo)管21至導(dǎo)管22而進(jìn)入模具20。被輸送到模具20的熔融聚合物的溫度是通過裝在緊靠模具20的加熱器15來保持的。當(dāng)熔融聚合物充滿開口導(dǎo)管21時(shí)，熔融聚合物經(jīng)調(diào)節(jié)裝置、縫口23被壓出至模唇40和41，然后沿模具20的側(cè)邊24和25流出。在模具20的脊點(diǎn)26，來自側(cè)邊24和25的熔融聚合物流聚流而形成初始的熔融狀料片27。
熔融狀料片27的邊緣被兩對引導(dǎo)熔融狀料片脫離模具20的導(dǎo)引裝置(如履帶式走輪(tank treads)31、32、33和34)引出，當(dāng)熔融狀料片27從模具20導(dǎo)出時(shí)，料片的溫度逐漸降至低于該聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并得到冷卻的片材40。在一個(gè)任選的實(shí)施方案中，冷卻裝置36置于靠近導(dǎo)引裝置31、32、33、34的位置上以有助于降低料片的溫度。
熔融樹脂可由許多方法中的任何一種方法供給，例如熔融樹脂可由聚合反應(yīng)器、混合器、脫揮發(fā)分裝置(如閃蒸塔、falling Stranddevolatilizer或脫膜蒸發(fā)器)或擠塑機(jī)供給。因?yàn)閿D塑機(jī)也能作為聚合物輸送裝置(見下面討論)，所以它是優(yōu)選的。雖然雙螺桿擠塑機(jī)或多螺桿擠塑機(jī)也可采用，但最好采用單螺桿擠塑機(jī)。如果采用雙螺桿或多螺桿擠塑機(jī)的話，則可選用任何類型的擠塑機(jī)，例如反轉(zhuǎn)的、共轉(zhuǎn)的嚙合型或非嚙合型擠塑機(jī)。眾所周知的處理或制備樹脂的技術(shù)都可用于本方法中，這是不言而喻的。這類技術(shù)包括干燥、采用惰性氣氛、粒料脫灰分等。
熔融樹脂可含一種或多種塑料添加劑如抗氧化劑、紫外(UV)吸收劑、UV穩(wěn)定劑、熒光染料或吸收染料、抗靜電添加劑、脫模劑、填料及粒狀填料。對于特定用途的特定樹脂所用的添加劑的類型和用量是塑料領(lǐng)域中技術(shù)熟練人員都知道的，因此本文中不再詳述。
樹脂的加工溫度隨樹脂的組成而定，并且在加工過程中溫度也是可改變的。加工溫度必須足夠高以使樹脂能夠流動，但也不能過高以免樹脂發(fā)生降解。操作條件隨要加工的聚合物類型而定，但都是本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟知的。然而，作為一般準(zhǔn)則，操作溫度應(yīng)在100與400℃之間。例如，PMMA可在擠塑機(jī)機(jī)筒溫度為150-260℃，熔融溫度為150-260℃的擠塑機(jī)中加工。其它聚合物如聚碳酸酯或聚甲基甲基丙烯酰亞胺可在適宜的較高熔融溫度(200-330℃)下加工。最好在熔融的塑性樹脂成形為片材前，除去揮發(fā)性物質(zhì)和不需要的顆粒狀物質(zhì)。這項(xiàng)操作可按本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員熟知的方法來實(shí)施。
為了調(diào)整流速和提供將熔融聚合物流經(jīng)通道12、開口導(dǎo)管21和導(dǎo)管22輸送到模具20所需的壓力，需要設(shè)置輸送恒定熔融聚合物物流的輸送裝置14。該輸送裝置可包括任何類型的機(jī)械熔體泵，其中包括(但不受此限制)任何適用的擠塑機(jī)(如上所述)、齒輪泵或它們的組合。簡單的輸送方式是重力供料或靜流壓力供料裝置?？筛鶕?jù)本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)熟練人員熟知的方法選擇輸送裝置。最好采用齒輪熔體泵，這是因?yàn)檫@種泵能控制物流流速并能使流速波動降至最小，因而能制得厚度更均勻的片材。此外，采用熔體泵由于降低了聚合物所受的剪切加熱作用，因而可減少熔融樹脂的降解作用。熔體泵的溫度可由所用的塑性樹脂加以確定，并與標(biāo)準(zhǔn)擠塑方法中采用的溫度相同，一般高于樹脂Tg50-200℃之間。可采用一臺以上的輸送裝置，例如在制造寬幅片材時(shí)。在本發(fā)明中，輸送裝置應(yīng)提供50-70000千帕，優(yōu)選為300-7000千帕，而更優(yōu)選為1000-3500千帕的作用，以將熔融聚合物輸送到溢料式模具的入口。
在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物熔體經(jīng)過位于輸送裝置14與模具20之間的熔體過濾器或混合器。最好是聚合物熔體經(jīng)熔體過濾器后再經(jīng)過混合器。過濾器可除去熔體中的凝膠、灰塵和外來顆粒。用混合器來混和聚合物是為了使熔體中溫度梯度降至最低，并消除因使用熔體過濾器而引起的流線。任何熔體過濾器都可用于本發(fā)明方法中。適用的熔體過濾器包括濾 燭和盤濾機(jī)，盤濾機(jī)是優(yōu)選的。本發(fā)明方法可采用任何一種混合器，如靜態(tài)混合器或旋轉(zhuǎn)混合器。使用熔體過濾器和混合器可生產(chǎn)出光滑度和厚度方面質(zhì)量更好的塑料片材。
溢料式模具可用來使熔融的塑性樹脂成形為片材。該模具包括計(jì)量調(diào)節(jié)裝置和使各側(cè)邊的溢料表面聚流，而截面中的各側(cè)邊延伸至脊點(diǎn)。模具的縱向形狀大體上可呈線形、彎曲形、橢圓形或圓形。模具的高度與寬度之比通常應(yīng)在1∶1-10∶1，優(yōu)選為2∶1-5∶1，而最優(yōu)選為2.5∶1-4∶1。長度(或周線)與高度之比通常至少應(yīng)為1∶2，優(yōu)選為至少2∶1，而最優(yōu)選為至少3∶1。
溢料式模具的計(jì)量調(diào)節(jié)部分由物流分配元件諸如孔、縫口、“衣架式”配置或它們的組合所組成，這類分配元件可控制熔融樹脂通過模具的物流分配，從而控制片材厚度的分布。這類計(jì)量調(diào)節(jié)裝置的實(shí)例在圖5-7中作了圖示說明。其它可采用的計(jì)量調(diào)節(jié)裝置對于技術(shù)熟練人員來說已是熟知的。一種縫口設(shè)置是優(yōu)選的。模具的長度取決于所制造的片材寬度，但平均縫隙(縫23的平均寬度)與導(dǎo)管平均直徑(導(dǎo)管22的平均直徑)之比通常至少為1∶5，優(yōu)選至少為1∶10，而最優(yōu)選至少為1∶20。對于制造成品厚度為1毫米或1毫米以下的片材來說，模具的縫口寬度大體保持恒定是優(yōu)選的。對于制造較厚片材來說，有錐度縫口是優(yōu)選的，其中在供料端縫口較小，而相對另一端縫口較大。如果需要制造寬片材，在模具的兩端可配置有開口導(dǎo)管21和21′(見圖6)，沿縫口23的兩端可帶有錐度。
模具的溢料表面是由模具20的外表面形成的，并由一對模唇40和41所構(gòu)成，模唇與計(jì)量調(diào)節(jié)裝置相連接并將熔融聚合物導(dǎo)向聚流側(cè)邊24和25。該聚流側(cè)邊將熔融聚合物物流導(dǎo)向脊點(diǎn)26，熔融狀料片在脊點(diǎn)從模具中引出。雖然橫具的溢料表面可呈網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)或光滑表面，但光滑表面是優(yōu)選的。此外，優(yōu)選的模具溢料表面是高度拋光的，以使片材上的不均勻程度和缺陷減至最少。模具的溢料表面可以經(jīng)涂料處理(例如電鍍或其它沉積技術(shù))以改善模具表面光潔度、提供耐腐蝕性能或改進(jìn)在模具中的流動性能。
制造模具的材料是很重要的。金屬由于它的高熱導(dǎo)率、優(yōu)良的耐腐蝕性、高模量及其可拋光性，因而是優(yōu)選的。然而，其它材料如玻璃和陶瓷在原則上也是可采用的，但采用不銹鋼或工具鋼是優(yōu)選的。
如果需要非平面片材，則可采用技術(shù)熟練人員已知的方法對模具的幾何形狀進(jìn)行修改。例如，如果需要彎曲形片材，則模具應(yīng)呈沿其縱軸彎曲的形狀。
一般來說，熔融塑料的粘度(對剪切速率為10秒-1而言)保持在1與10000帕-秒之間，優(yōu)選為5-1000帕-秒之間，而最優(yōu)選為10與500帕-秒之間是理想的。此外，每單位模具長度的熔體流速(流速除以長度)一般應(yīng)在1.0×10-3-10克/秒/厘米，優(yōu)選為1.0×10-2-1.0克/秒/厘米而最優(yōu)選為2.0×10-2-2.0×10-1克/秒/厘米。熔體粘度可通過改變溫度加以調(diào)整。根據(jù)模具設(shè)計(jì)，溫度控制或多或少是重要的。整個(gè)模具的溫度越均勻，片材的厚度就越均勻，因此，整個(gè)模具的熔體溫度保持均勻一致是優(yōu)選的。通過改變模具的縫口設(shè)計(jì)或采用其它計(jì)量調(diào)節(jié)裝置可將導(dǎo)致片材厚度發(fā)生變化的模具長度方向上的溫度分布不均勻性降至最低。可用下列一種或多種方法來實(shí)施溫度控制例如筒式電加熱器、紅外燈加熱器、熱油(或其它傳熱液體)、熱管或微波加熱器。熱油或其它傳熱液體是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兊臏囟瓤捎煤銣乜刂破鱽砜刂疲錅囟染恍允侨菀走_(dá)到的。為了減少溫度波動至最低，最好將模具放置在部分封閉的區(qū)域內(nèi)。采用惰性環(huán)境是優(yōu)選的，這種惰性環(huán)境能使樹脂的變色和降解程度降至最低。
優(yōu)選的是(但不是必需的)，讓通過模具后的熔融塑料物流以朝下方向流出，因?yàn)槌碌奈锪魇鞘艿街亓ψ饔玫?。熔體的流速可依據(jù)重力的作用和引出裝置施加的張力的綜合結(jié)果來確定。由于以片材物流與重力作用相同的方向從溢料式模具引出塑料物流，因而可降低引出裝置所需的張力，從而可提高片材的質(zhì)量。通過模具后的熔融塑料形態(tài)稱為“料片”。
引出裝置能以可控速度將熔融狀塑料料片從模具中傳送出來并使料片冷卻。該引出裝置可以是例如滾輪或“履帶式走輪”裝置，因而只有片材的兩外側(cè)邊緣與引出裝置相接觸。“履帶式走輪”裝置是優(yōu)選的，因?yàn)樵撗b置能使片材表面達(dá)到最佳的光滑度。履帶式走輪裝置作為圖1和圖2裝置中的部件31、32、33及34已對其作了圖示說明。
引出裝置控制制造塑料片材的速度，在聚合物流速給定的情況下，引出裝置的引出速度確定了片材的厚度。因此，控制引出裝置的引出速度是十分重要的。引出裝置也支承了片材的重量，從而使片材的寬度和厚度保持一致。引出裝置置于盡可能靠近模具處是理想的，這樣可使未受到支承的熔融樹脂量降至最少。從模具脊點(diǎn)至引出系統(tǒng)(如履帶式走輪裝置的頂部的挾入?yún)^(qū)域)的距離一般小于25厘米、優(yōu)選為小于10厘米，而最優(yōu)選為小于5厘米。
片材的引出速度隨所要求的片材類型和厚度而不同。例如，對0.4毫米厚的片材來說，片材引出速度一般為10-1000厘米/分，優(yōu)選為20-200厘米/分，而最優(yōu)選為50-100厘米/分，而對1毫米厚的片材來說，引出速度一般為5-500厘米/分，優(yōu)選為10-100厘米/分，而最優(yōu)選為25-50厘米/分。同樣，彎曲前，在引出系統(tǒng)的冷卻過程中的停留時(shí)間也是可不同的。例如，對厚度為0.4毫米的片材來說，彎曲前停留時(shí)間一般是≥10秒，優(yōu)選為≥1分，而最優(yōu)選為≥2分，而對厚度為0.2毫米的片材來說，彎曲前的停留時(shí)間一般為≥5秒，優(yōu)選為≥30秒，而最優(yōu)為≥1分鐘。
塑料片材可在以引出系統(tǒng)輸送期間通過自然對流法或通過強(qiáng)制對流法進(jìn)行冷卻。自然對流冷卻是指片材通過空氣浴或流體浴而進(jìn)行的被動冷卻。強(qiáng)制對流冷卻是通過沿片材方向或逆對著片材方向泵送或吹送傳熱流體以增強(qiáng)熱傳導(dǎo)的方式來實(shí)施的，為了減少片材波紋和表面跡印，自然對流是優(yōu)選的。最好是采用清潔的流體(沒有微粒的)來冷卻片材以防止表面污染或產(chǎn)生缺陷。例如，用空氣或氣體冷卻的HEPA過濾器可用于此目的。只要所用流體不會對被加工的塑料材料產(chǎn)生損害，任何流體或流體混合物都可用來冷卻片材?？捎脕砝鋮s片材的流體的實(shí)例是空氣、氮?dú)?、水、油以及二醇類。通過采用一種能作為涂料并在片材脫離冷卻浴時(shí)又能作為涂膜沉積在塑料片材上的適用冷卻劑而將冷卻過程與涂敷過程結(jié)合起來也是可能的。
可供選擇在引出設(shè)備之后使用的設(shè)備的種類是多種多樣的，這對技術(shù)熟練人員來說是不言而喻的。可任選的設(shè)備的實(shí)例包括常規(guī)的薄膜加工設(shè)備如薄膜卷繞機(jī)、邊緣切割機(jī)、片材切割機(jī)以及包裝設(shè)備。此外，也可利用其它下游設(shè)備，例如成形設(shè)備、涂敷設(shè)備、裝飾設(shè)備以及層合設(shè)備。
本發(fā)明方法可使用任何適宜的塑性樹脂，使用熱塑性樹脂是優(yōu)選的。熱塑性樹脂是一種能可逆地在熱環(huán)境中發(fā)生軟化、在冷卻時(shí)發(fā)生硬化的聚合物樹脂。熱塑性樹脂可以是基本上不交聯(lián)的線形的或支鏈的聚合物。優(yōu)選用于本發(fā)明方法中的熱塑性樹脂實(shí)際上是不交聯(lián)的、并在熔融加工溫度下(即具有103帕-秒數(shù)量級的粘度)是具有熱穩(wěn)定性(停留時(shí)間達(dá)10分鐘或更高)的?？晒┍景l(fā)明方法使用的熱塑性樹脂的實(shí)例包括(但不受此限制)丙烯酸、甲基丙烯酸及它們的酯類的均聚物或共聚物，包括(但不受此限制)與苯乙烯及其衍生物、N-烷基馬來酰亞胺、丙烯腈及醋酸乙烯酯形成的共聚物，苯氧基醚，聚苯醚樹脂、環(huán)氧樹脂，纖維素樹脂，乙烯基聚合物如聚氯乙烯(“PVC”)，含氟聚合物如氟化乙烯-丙烯共聚物及聚(偏二氟乙烯)，聚苯乙烯，聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基戊烯-1及包括環(huán)烯烴聚合物和共聚物如以降冰片烯和官能化降冰片烯單體為主要成分的聚合物和共聚物，聚砜，聚醚砜，聚醚酮，聚醚酰亞胺、聚苯硫醚，聚亞芳基酯樹脂，聚酯、N-H和/或N-烷基戊二酰亞胺均聚物或共聚物，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(“ABS”)，苯乙烯-丙烯腈樹脂(“SAN”)，苯乙烯-馬來酸酐樹脂(“SMA”)，酰亞胺化SMA，聚酰胺(“尼龍”)，聚碳酸酯包括高溫均聚物和共聚物，聚碳酸酯-聚酯，多芳基化合物，液晶聚合物，以及它們的混合物。適用的聚碳酸酯包含一種或多種雙酚和一種或多種碳酸。適用的碳酸包括(但不受此限制)碳酰氯、二碳酰氯、三碳酰氯、碳酸酯如氯甲酸酯，以及它們的混合物。適用的雙酚包括(但不受此限制)雙(4-羥基苯)烷烴及環(huán)烷烴、雙(3-取代-4-羥苯基)烷基-環(huán)烷烴、雙(3，5-二取代-4-羥苯基)烷基環(huán)烷烴，如2，2-雙(4-羥苯基)丙烷；2，2-雙(3-甲基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)丙烷、1，1-雙(4-羥苯基)環(huán)己烷；2，2-雙(3-苯基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(3-異丙基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(4-羥苯基)丁烷、9，9-雙(4-羥苯基)芴、9，9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)芴、1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，1-雙(4-羥苯基)-3，3-二甲基環(huán)己烷、1，1-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，3-雙(4-羥苯基)-5，7-二甲基金剛烷、1，1-雙(4-羥苯基)-1-苯基乙烷、4，4′-二羥基-四苯基甲烷、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷、6，6′-二羥基-3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺(雙)二氫化茚以及它們的混合物。適用于本發(fā)明的聚酯-聚碳酸酯包含一種或多種雙酚，一種或多種碳酸及一種或多種附加酸如對苯二甲酸和間苯二甲酸?？捎糜诒景l(fā)明的聚碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯在技術(shù)上是眾所周知的。熱塑性樹脂的混合物也是可采用的。具體可采用的熱塑性樹脂混合物包括諸如SAN-聚戊二酰亞胺、聚碳酸酯-聚酯、PMMA-聚(偏二氟乙烯)、聚苯乙烯-聚(苯醚)、以及包括雙酚A聚碳酸酯與高溫聚碳酸酯共聚物(如購自Bayer corp.的APEC聚碳酸酯2，2-雙(4-羥苯基)丙烷與1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷的共聚物)的共混物在內(nèi)的聚碳酸酯共混物。用于本發(fā)明方法和設(shè)備中的優(yōu)選樹脂是聚碳酸酯、線形丙烯酸均聚物和共聚物、環(huán)聚烯烴及線形酰亞胺化的丙烯酸均聚物和共聚物如公開在美國專利4727117(Hallden-Abberton等)和4246374(Kopchik)中的那些聚合物。
用于本發(fā)明的塑性樹脂通常是由加聚或縮聚方法制得的。加聚方法包括本體聚合和在水中或有機(jī)溶劑介質(zhì)中的溶液聚合或分散聚合，這些方法在技術(shù)上是眾所周知的，并可配合陽離子、陰離子或自由基引發(fā)作用和增長反應(yīng)。縮聚方法包括本體聚合、溶液聚合和分散聚合方法。除本體聚合外的其它聚合方法形成的塑性樹脂需要進(jìn)行后續(xù)處理，以便將樹脂分離出來。
下面提出的實(shí)施例是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的各種形態(tài)，而不是在任何方面限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1丙烯酸薄膜的制備本實(shí)施例說明本發(fā)明方法用于光學(xué)級丙烯酸片材的制造。
將平均分子量為110000的PMMA樹脂用定容供料裝置以3.1克/秒速率的欠喂供料方式供入直徑為2英寸(5厘米)、L∶D比為30∶1的單螺桿排氣式二段擠塑機(jī)中。擠塑機(jī)機(jī)筒的溫度分布是從供料端為204℃至出料端為274℃。在720-750毫米汞柱壓力下進(jìn)行脫揮發(fā)分排氣操作，使樹脂脫揮發(fā)分。螺桿轉(zhuǎn)速為每分鐘30轉(zhuǎn)。采用齒輪型熔體泵泵送熔融樹脂通過一個(gè)濾網(wǎng)組合過濾器至12英寸(30厘米)長、具有1.27厘米直徑內(nèi)導(dǎo)管和相互間隔為1.27厘米的22個(gè)計(jì)量調(diào)節(jié)孔的溢料式模具中。從模具的供料端到出口端，計(jì)量調(diào)節(jié)孔的直徑由3.18毫米增大至3.73毫米。熔體泵的溫度為274℃。熔體泵抽吸壓力為2100千帕，熔體泵的出料壓力約為4100千帕。溢料式模具內(nèi)部用三個(gè)筒式電加熱器加熱，而外部用三個(gè)紅外加熱器加熱，從而使模具溫度達(dá)到274℃。在模具脊點(diǎn)成形的熔融狀料片由兩對履帶式走輪傳送并經(jīng)由兩個(gè)空氣增壓器供給的強(qiáng)制空氣流冷卻。
制得片材的平均厚度為0.325毫米，表面粗糙度Rq為14.6納米，光遲后＜5納米。
實(shí)施例2酰亞胺化丙烯酸片材的制備本實(shí)施例說明本發(fā)明方法用于光學(xué)級酰亞胺化丙烯酸片材的制造。
將重均分子量為108000、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約180℃的封端酰亞胺化丙烯酸樹脂用定重供料裝置，以2.5克/秒速率的欠喂供料方式供入直徑為2英寸(5厘米)、L∶D比為30∶1的單螺桿排氣式二段擠塑機(jī)中。擠塑機(jī)機(jī)筒的溫度分布是從供料端為246℃至出料端為329℃。在720-750毫米汞柱壓力下進(jìn)行脫揮發(fā)分排氣操作，使樹脂脫揮發(fā)分。螺桿轉(zhuǎn)速為每分鐘30轉(zhuǎn)。采用齒輪型熔體泵泵送熔融樹脂通過一個(gè)濾網(wǎng)組合過濾器至25.5英寸(65厘米)長、具有1.588直徑內(nèi)導(dǎo)管和16英寸(40厘米)長、錐度為0.038-0.042英寸(0.965-1.067毫米)的縫口的溢料式模具中。熔體泵的溫度為329℃。熔體泵的抽吸壓力為約4100千帕，熔體泵的出料壓力為約1650千帕。模具是以熱油系統(tǒng)(油溫為343℃)經(jīng)模具內(nèi)孔加熱的，而模具周圍空氣是用強(qiáng)制空氣加熱爐(溫度為280℃)加熱的。在模具脊點(diǎn)成形的熔融狀料片由兩對履帶式走輪以1.2厘米/秒的速度傳送并以室內(nèi)空氣自然對流方式冷卻。
將冷卻的片材切成200毫米×200毫米的試片并做試驗(yàn)。制得片材的厚度為0.390毫米、偏差±0.015毫米。表面波痕Wy和Wq分別為＜0.5微米和0.18微米，表面粗糙度Rq為7.6納米，光遲后＜6納米。在160℃測定的熱收縮率為0.03％或更低。
實(shí)施例3聚碳酸酯片材的制備本實(shí)施例說明本發(fā)明方法用于光學(xué)級聚碳酸酯片材的制造。
將擠塑級聚碳酸酯樹脂(Lexan 101，GE Plastics，Pittsfield，MA)用定重供料裝置，以4.4克/秒速率的欠喂供料方式供入直徑2英寸(5厘米)、L∶D為30∶1的單螺桿排氣式二段擠塑機(jī)中。擠塑機(jī)機(jī)筒的溫度分布是從供料端為232℃至出料端為315℃。在720-750毫米汞柱壓力下進(jìn)行脫揮發(fā)分排氣操作，使樹脂脫揮發(fā)分。螺桿轉(zhuǎn)速為每分鐘30轉(zhuǎn)。采用齒輪型熔體泵泵送熔融樹脂通過一個(gè)濾網(wǎng)組合過濾器至37.5英寸(95厘米)長、具有1.905厘米直徑內(nèi)導(dǎo)管和28英寸(71厘米)長、錐度為0.038-0.045英寸(0.965-1.143毫米)的縫口的溢料式模具中。熔體泵的溫度為315℃。熔體泵抽吸壓力為約3400千帕，熔體泵的出料壓力為約1300千帕。模具是以熱油系統(tǒng)(油溫為315℃)經(jīng)模具內(nèi)孔加熱，而模具周圍空氣是用強(qiáng)空氣加熱爐(溫度為260℃)加熱的。在模具脊點(diǎn)成形的熔融狀料片由兩對履帶式走輪以1.2厘米/秒的速度傳送并以室內(nèi)空氣自然對流方式冷卻。
將冷卻的片材切成400毫米×400毫米的試片并做試驗(yàn)。制得片材的平均厚度為0.43毫米，偏差±0.02毫米(橫向和縱向)。Wy＜1微米，Wq為0.15微米，表面粗糙度Rq＜10納米，平均光遲后為20納米，偏差10納米。在130℃測定的熱收縮率為0.02％。
實(shí)施例4聚碳酸酯薄膜的制備本實(shí)施例說明本發(fā)明方法用于光學(xué)級聚碳酸酯薄膜的制造。
將擠塑級聚碳酸酯樹脂(Lexan 101，GE Plastics，Pittsfield，MA)用定重加料裝置，以2.5克/秒速率的欠喂供料方式供入直徑為2英寸(5厘米)、L∶D為30∶1的單螺桿排氣式二段擠塑機(jī)中。擠塑機(jī)機(jī)筒的溫度分布是從供料端為232℃至出料端為315℃。在720-750毫米汞柱壓力下進(jìn)行脫揮發(fā)分排氣操作，使樹脂脫揮發(fā)分。螺桿轉(zhuǎn)速為每分鐘30轉(zhuǎn)。采用齒輪型熔體泵泵送熔融樹脂通過一個(gè)濾網(wǎng)組合過濾器至37.5英寸(95厘米)長、具有1.905厘米直徑內(nèi)導(dǎo)管和28英寸(71厘米)長、錐度為0.038-0.045英寸(0.965-1.143毫米)的縫口的溢料式模具中。熔體泵的溫度為315℃。熔體泵抽吸壓力約為3400千帕，熔體泵的出料壓力約為1300千帕。模具是以熱油系統(tǒng)(油溫為315℃)經(jīng)模具內(nèi)孔加熱的，而模具周圍空氣是用強(qiáng)制空氣加熱爐(溫度為250℃)加熱的。在模具脊點(diǎn)成形的熔融狀料片由兩對履帶式走輪以3.1厘米/秒的速度傳送并以室內(nèi)空氣自然對流方式冷卻。
將冷卻的片材切成400毫米×400毫米的試片并做試驗(yàn)。制得薄膜的平均厚度為54微米，偏差±4微米(橫向和縱向)，光遲后＜10納米。
實(shí)施例5高溫聚碳酸酯共混物片材的制備將2.33份(APEC DP9-9371，購自Bayer Corp.of Pittsburgh，PA)Tg為205℃的聚碳酸酯共聚物與1份(Makrolon，DP1-1265，也購自Bayer Corp.)Tg為150℃的低分子量聚碳酸酯預(yù)先配混的混合物，用定重供料裝置，以2.5克/秒速率的欠喂供料方式供入擠塑機(jī)中。本實(shí)施例采用直徑為5.08厘米(2英寸)、L∶D比為30∶1單螺桿排氣式二段擠塑機(jī)，10毫升/轉(zhuǎn)的齒輪型熔體泵，熔體過濾器，旋轉(zhuǎn)混合器，及溢料式模具。所有加工設(shè)備在起動前用氮?dú)獯祾?。?20-750毫米汞柱壓力下進(jìn)行脫揮發(fā)分排氣操作，使樹脂脫揮發(fā)分。螺桿轉(zhuǎn)速為30RPM。以齒輪泵計(jì)量通過5微米燒結(jié)金屬纖維熔體過濾器(褶裥式濾燭)的熔融樹脂。壓力降為3800千帕?xí)r，通過過濾器的樹脂流量為8.6磅/小時(shí)/平方英尺。擠塑機(jī)機(jī)筒溫度分布是從供料端為273℃至出料端為304℃。熔體過濾器的溫度保持在322℃。擠塑機(jī)供料的料斗和溢料式模具周圍的加熱爐是用氮?dú)夥毡Ｗo(hù)的以使樹脂形成交聯(lián)凝膠的程度降至最低。樹脂流出熔體過濾器后，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)混合器，混合器以每分鐘165轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速混合熔融聚合物。混合器機(jī)筒溫度保持在325℃。流出混合器的熔融樹脂進(jìn)入長度為37.5英寸(95厘米)、具有1.905厘米直徑內(nèi)導(dǎo)管和長度為28英寸(71厘米)、錐度為0.038-0.045英寸(0.965-1.143毫米)的縫口的溢料式模具中。模具的入口壓力約700千帕，模具溫度由通過內(nèi)部通道循環(huán)的熱油保持在321℃。模具周圍的氮?dú)庥蓮?qiáng)制對流加熱爐加熱到240℃。在模具脊點(diǎn)成形的熔融狀料片由兩履帶式走輪以0.7厘米/秒的速度傳送并以室內(nèi)空氣自然對流方式冷卻。
將冷卻的片材切成400毫米×400毫米的試片并做試驗(yàn)。制得片材的厚度為0.420毫米，偏差±0.020毫米。凝膠計(jì)數(shù)少于200個(gè)/平方米。表面波痕Wy和Wq分別為1微米和0.17微米。表面粗糙度Rq＜10納米。光遲后＜20納米。在160℃測定的熱收縮率＜0.05％。
實(shí)施例6-8光存儲介質(zhì)的制造按照實(shí)施例3制備三片1.2毫米聚碳酸酯片材。對每一片材涂敷如下所述的聚合物涂料。在片材經(jīng)涂敷后，用熱壓模進(jìn)行壓紋。壓模上有凹凸紋路以使塑料片材產(chǎn)生亞微米紋道。將熱壓模施加于每一片材上加壓幾秒鐘。壓紋后，采用濺射鍍膜儀涂敷金屬反射層，接著在每一片材的金屬層上再涂以UV可固化聚丙烯酸酯。然后在壓機(jī)上將片材切成適用作光存儲介質(zhì)的120毫米圓盤。
實(shí)施例聚合物涂料6 Euderm 50UD7S18288 Norland 61Euderm 50 UD是一種乳膠涂料(購自Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)。
S1828是一種光聚合物(購自Shipley Company，Marlborough，MA)。
Norland 61是一種UV可固化樹脂(購自Norland Company，NewBrunswick，NJ)。
試驗(yàn)方法下列試驗(yàn)方法是用來檢測上述實(shí)施例制得的片材的。這些試驗(yàn)方法實(shí)質(zhì)上是例證性的，且得到的結(jié)果與方法無關(guān)，這在技術(shù)上是不言而喻的。
光遲后632.8納米波長的光遲后是按下述方法測定的讓偏振激光束(相對于實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)-45℃偏振光)通過塑料片材，然后通過按照與實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)成0°的光軸取向的光彈性調(diào)制器(PEM)(PEM-90型，HindsInstruments，Inc.；Hillsboro，Oregon)，PEM電壓設(shè)定為波長(158.2納米)遲后，然后使光束通過第二個(gè)線性偏振器(偏振軸+45°)并用硅二極管檢測器(PDA-50型，ThorLabs Inc.，Newton，NewJersey)檢測其強(qiáng)度，PEM和檢測器是經(jīng)調(diào)制的，從檢測器輸出的信號經(jīng)鎖定放大器(5210型，EG&G Princeton Applied Research，Princeton，New Jersey)處理，將塑料片材垂直于激光束旋轉(zhuǎn)以找到最大信號位置。比較最大信號與標(biāo)準(zhǔn)波片的測量信號可以確定光遲后。
材料的雙折射可由光遲后除以材料厚度而得到。例如，如果0.4毫米厚的塑料片材的光遲后為4納米，則該材料的雙折射為0.00001。對本發(fā)明方法制造的光學(xué)級塑料片材來說，如果其雙折射≤0.0002，優(yōu)選≤0.00005，而最優(yōu)選≤0.00001，可認(rèn)為是很低的。
片材波痕片材波痕(Wy和Wq)是采用觸針式驗(yàn)平儀(Stylus profiler)(Surfanalyzer System 5000，F(xiàn)ederal Products，Providence，Rhode Island)按與SEMI標(biāo)準(zhǔn)D15-1296相類似的方法測量的。測得的平整度分布用高斯長波長截止法(Gaussian longwavelength Cutoff)法(8毫米)作數(shù)字計(jì)算法濾波。Wy是20毫米采樣長度中最大值與最小值之間的差值，而Wq是指經(jīng)濾波得到的平整度分布與8毫米范圍計(jì)算的中線的均方根平均偏差，并在80毫米評價(jià)長度范圍求平均值。對于本發(fā)明方法制備的高品質(zhì)片材來說，Wy應(yīng)≤2.0微米，優(yōu)選為≤1.0微米，而最優(yōu)選為≤0.5微米。
片材粗糙度片材粗糙度(Rq)是采用觸針式驗(yàn)平儀(Dektak 3-30，Veeco/Sloan，Santa Barbara，CA)按與SEMI標(biāo)準(zhǔn)D7-94相類似的方法測量的。測得的平整度分布用高斯長波長截止法(0.08毫米)和短波長截止法(0.0025毫米)作數(shù)字計(jì)算法濾波。評價(jià)長度為0.4毫米。粗糙度參數(shù)(Rq)是指經(jīng)濾波得到的平整度分布與中線的均方根平均偏差，并以三個(gè)不同測量值的平均值報(bào)告。對于按本發(fā)明方法制備的高品質(zhì)片材來說，Rq應(yīng)≤50納米，優(yōu)選為≤10納米，而最優(yōu)選為≤5納米。
收縮率收縮率是以直接測量試樣在熱處理前、后的長度來確定的。為了確定干燥塑料片的長度，需對試樣作多次測量。測量的精確度為0.005％。試樣在低于Tg的設(shè)定溫度下加熱4小時(shí)。當(dāng)試樣冷卻到室溫時(shí)，重新多次測量試樣的長度。以試樣在熱循環(huán)前、后的長度變化百分比為收縮率報(bào)告。對于按本發(fā)明方法制備的光學(xué)級片材來說，收縮率應(yīng)≤0.1％，優(yōu)選為≤0.075％，而最優(yōu)選為≤0.05％。
凝膠計(jì)數(shù)試驗(yàn)法借助高架投影儀，通過測定投影在屏幕上的片材疵點(diǎn)數(shù)來計(jì)數(shù)凝膠個(gè)數(shù)。對每塊400毫米×400毫米片材試樣選定9個(gè)3×3厘米的區(qū)域進(jìn)行計(jì)數(shù)，投影在屏幕上的表面疵點(diǎn)數(shù)以每塊3×3厘米面積上的個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)后，以平均值得出試樣上的總凝膠數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種光存儲介質(zhì)，它包含一層或多層高品質(zhì)塑料片材、配置在該片材至少一個(gè)面上的反射層或半反射層以及根據(jù)需要任選配置在該片材至少一個(gè)面上的保護(hù)層，其中塑料片材是通過下列步驟制造的a)提供熔融的塑性樹脂，b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中，c)利用所述溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片，d)引導(dǎo)所述熔融狀料片脫離所述溢料式模具，e)冷卻所述熔融狀料片以成形為固態(tài)片材。
2.權(quán)利要求1的光存儲介質(zhì)，其中熱塑性樹脂選自丙烯酸、甲基丙烯酸及它們的酯的均聚物或共聚物，苯氧基醚，聚苯醚樹脂，纖維素樹脂，乙烯基聚合物，含氟聚合物，聚苯乙烯，聚烯烴，聚砜，聚醚砜，聚醚酮，聚醚酰亞胺，聚苯硫醚，聚亞芳基酯樹脂，聚酯，N-H和/或N-烷基戊二酰亞胺的均聚物或共聚物，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂，苯乙烯-丙烯腈樹脂，苯乙烯-馬來酸酐樹脂，酰亞胺化的苯乙烯-馬來酸酐樹脂，聚酰胺，聚碳酸酯，聚碳酸酯-聚酯，多芳基化合物，液晶聚合物以及它們的混合物。
3.權(quán)利要求2的光存儲介質(zhì)，其中熱塑性樹脂選自聚碳酸酯，線形丙烯酸均聚物和共聚物、環(huán)聚烯烴以及線形酰亞胺化的丙烯酸均聚物和共聚物。
4.權(quán)利要求2的光存儲介質(zhì)，其中樹脂是含一種或多種雙酚的聚碳酸酯或聚碳酸酯-聚酯，所述雙酚選自雙(4-羥基苯)烷烴和環(huán)烷烴、雙(3-取代-4-羥苯基)烷基-環(huán)烷烴、雙(3，5-二取代-4-羥苯基)烷基環(huán)烷烴，如2，2-雙(4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(3-甲基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)丙烷、1，1-雙(4-羥苯基)環(huán)己烷；2，2-雙(3-苯基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(3-異丙基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(4-羥苯基)丁烷、9，9-雙(4-羥苯基)芴、9，9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)芴、1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，1-雙(4-羥苯基)-3，3-二甲基環(huán)己烷、1，1-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，3-雙(4-羥苯基)-5，7-二甲基金剛烷、1，1-雙(4-羥苯基)-1-苯基乙烷、4，4′-二羥基-四苯基甲烷、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷、6，6′-二羥基-3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺(雙)二氫化茚以及它們的混合物。
5.權(quán)利要求2的光存儲介質(zhì)，其中熱塑性樹脂是雙酚A聚碳酸酯。
6.權(quán)利要求1的光存儲介質(zhì)，其中反射層是金屬。
7.權(quán)利要求6的光存儲介質(zhì)，其中金屬是鋁或金。
8.權(quán)利要求1的光存儲介質(zhì)，其中保護(hù)層是清漆或樹脂。
9.權(quán)利要求1的光存儲介質(zhì)還包含光聚合物層。
10.權(quán)利要求1的光存儲介質(zhì)還包含配置在片材與反射層或半反射層之間的相變介質(zhì)。
11.權(quán)利要求1的光存儲介質(zhì)還包含配置在片材與反射層或半反射層之間的磁光層。
12.權(quán)利要求1的光存儲介質(zhì)還包含記錄其上的編碼信息。
13.權(quán)利要求12的光存儲介質(zhì)，其中信息是以凹痕形態(tài)或相變域形態(tài)編碼的。
14.一種制造高品質(zhì)塑料片材的裝置，該裝置包括a)提供熔融塑性樹脂的物料源，b)有一定長度和寬度的溢料式模具，該模具包括邊緣延伸至脊點(diǎn)的大體呈蛋形的截面，開口導(dǎo)管及與所述開口導(dǎo)管相連接的計(jì)量調(diào)節(jié)裝置，其中熔融塑性樹脂通過開口導(dǎo)管流入模具，通過計(jì)量調(diào)節(jié)裝置流出模具，并沿模具兩側(cè)邊緣在所述脊點(diǎn)形成熔融狀料片，c)將熔融塑性樹脂從所述物料源輸送到溢料式模具的輸送設(shè)備，d)引導(dǎo)熔融狀料片脫離所述溢料式模具的導(dǎo)引裝置，e)配置在所述輸送設(shè)備與所述溢料式模具之間的用于過濾的過濾裝置，f)配置在所述過濾裝置與所述溢料式模具之間的用于混和的混合裝置。
15.權(quán)利要求14的裝置，其中過濾裝置是盤濾機(jī)。
16.權(quán)利要求14的裝置，其中混合裝置是旋轉(zhuǎn)混合器。
17.一種用于液晶顯示的基材，它包含一種至少一個(gè)面上配置有電子元件的高品質(zhì)塑料片材，其中塑料片材是由包括下列步驟的方法制造的a)提供熔融的塑性樹脂，b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中，c)利用所述溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片，d)引導(dǎo)所述熔融狀料片脫離所述溢料式模具，e)冷卻所述熔融狀料片以成形為固態(tài)片材；如果當(dāng)塑性樹脂是聚碳酸酯時(shí)，它不含作為雙酚成分的(1)1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、(2)2，2-雙(4-羥苯基)丙烷與1，1-雙(4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷的混合物、(1)與(2)的共混物或者(1)或(2)與含作為雙酚成分的2，2-雙(4-羥苯基)丙烷的第二種聚碳酸酯的共混物。
18.權(quán)利要求17的基材，其中樹脂是熱塑性樹脂，該熱塑性樹脂選自丙烯酸、甲基丙烯酸及它們酯的均聚物或共聚物，苯氧基醚，聚苯醚樹脂，纖維素樹脂，乙烯基聚合物，含氟聚合物，聚苯乙烯，聚烯烴，聚砜，聚醚砜，聚醚酮，聚醚酰亞胺，聚苯硫醚，聚亞芳基酯樹脂，聚酯，N-H和/或N-烷基戊二酰亞胺的均聚物或共聚物，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂，苯乙烯-丙烯腈樹脂，苯乙烯-馬來酸酐樹脂，酰亞胺化苯乙烯-馬來酸酐樹脂，聚酰胺，聚碳酸酯，聚碳酸酯-聚酯，多芳基化合物以及它們的混合物。
19.權(quán)利要求17的基材，其中熱塑性樹脂選自聚碳酸酯、線形丙烯酸均聚物和共聚物、環(huán)聚烯烴以及線形酰亞胺化的丙烯酸均聚物和共聚物。
20.權(quán)利要求17的基材，其中樹脂是含一種或多種雙酚的聚碳酸酯或聚碳酸酯-聚酯，該雙酚選自雙(4-羥苯基)烷烴和環(huán)烷烴、雙(3-取代-4-羥苯基)烷基-環(huán)烷烴、雙(3，5-二取代-4-羥苯基)烷基環(huán)烷烴、2，2-雙(3-甲基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)丙烷、1，1-雙(4-羥苯基)環(huán)己烷、2，2-雙(3-苯基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(3-異丙基-4-羥苯基)丙烷、2，2-雙(4-羥苯基)丁烷、9，9-雙(4-羥苯基)芴、9，9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)芴、1，1-雙(4-羥苯基)-3，3-二甲基環(huán)己烷、1，1-雙(3，5-二甲基-4-羥苯基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，3-雙(4-羥苯基)-5，7-二甲基金剛烷、1，1-雙(4-羥苯基)-1-苯基乙烷、4，4′-二羥基-四苯基甲烷、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷、6，6′-二羥基-3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺(雙)二氫化茚以及它們的混合物。
21.權(quán)利要求17的基材，其中電子元件選自有源電子器件層及導(dǎo)電層。
22.權(quán)利要求17的基材，其中還包含一層或多層配置在塑料片材與電子元件之間的保護(hù)涂層、濾色涂層或屏蔽涂層。
23.一種磁存儲介質(zhì)，它包含一種至少一個(gè)面上配置有磁性層的高品質(zhì)塑料片材，其中塑料片材是由包括下列步驟的方法制造的a)提供熔融的塑性樹脂，b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中，c)利用所述溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片，d)引導(dǎo)所述熔融狀料片脫離所述溢料式模具，e)冷卻所述熔融狀料片以成形為固態(tài)片材。
24.權(quán)利要求23的磁存儲介質(zhì)，其中樹脂是熱塑性樹脂，該樹脂選自丙烯酸、甲基丙烯酸及它們酯的均聚物或共聚物，苯氧基醚，聚苯醚樹脂，纖維素樹脂，乙烯基聚合物，含氟聚合物，聚苯乙烯，聚烯烴，聚砜，聚醚砜，聚醚酮，聚醚酰亞胺，聚苯硫醚，聚亞芳基酯樹脂，聚酯，N-H和/或N-烷基戊二酰亞胺的均聚物或共聚物，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂，苯乙烯-丙烯腈樹脂，苯乙烯-馬來酸酐樹脂，酰亞胺化苯乙烯-馬來酸酐樹脂，聚酰胺，聚碳酸酯，聚碳酸酯-聚酯，多芳基化合物，液晶聚合物以及它們的混合物。
25.權(quán)利要求23的磁存儲介質(zhì)，其中樹脂還包含硬化劑。
26.權(quán)利要求25的磁存儲介質(zhì)，其中硬化劑選自玻璃纖維、滑石粉、氮化硅、粘土以及它們的混合物。
27.一種制造其上有編碼信息的光存儲介質(zhì)的方法，該方法包括由含下列步驟的方法制備高品質(zhì)塑料片材在內(nèi)的步驟a)提供熔融的塑性樹脂，b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具，c)利用所述溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片，d)引導(dǎo)所述熔融狀料片脫離所述溢料式模具，e)冷卻所述熔融狀料片以成形為固態(tài)片材；用聚合物膜包覆該片材并通過壓紋方法編碼信息記錄在已涂膜的片材上。
28.一種三維光存儲介質(zhì)，它包含其中分散有一種或多種顏料、染料或它們混合物的高品質(zhì)塑料片材，其中顏料、染料或它們的混合物當(dāng)受光照射時(shí)，其光學(xué)性質(zhì)會發(fā)生局部變化，其中光存儲介質(zhì)是由下列步驟制造的a)提供熔融的塑性樹脂，b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中，c)利用所述溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片，d)在利用所述溢料式模具將熔融樹脂成形為料片前，將顏料、染料或它們的混合物與熔融塑性樹脂相混合，e)引導(dǎo)所述熔融狀料片脫離所述溢料式模具，f)冷卻所述熔融狀料片以成形為固態(tài)片材。
29.一種光控膜，它包含具有一定結(jié)構(gòu)表面的高品質(zhì)塑料片材，其中該光控膜是由下列步驟制造的a)提供熔融的塑性樹脂，b)將熔融的塑性樹脂導(dǎo)入具有入口和出口的溢料式模具中，c)利用所述溢料式模具使塑性樹脂熔體成形為熔融狀料片，d)引導(dǎo)所述熔融狀料片脫離所述溢料式模具，e)冷卻所述熔融狀料片以成形為固態(tài)片材，f)在片材經(jīng)冷卻步驟前、冷卻過程中或冷卻后使該片材具有一定的結(jié)構(gòu)表面。
全文摘要
本文公開了一種用于以連續(xù)方式成形高品質(zhì)塑料片材的裝置,還公開了以連續(xù)方式制得的高品質(zhì)塑料片材在各種光顯示和電子顯示器中的應(yīng)用。
文檔編號B29C47/68GK1253068SQ9912365
公開日2000年5月17日 申請日期1999年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月2日
發(fā)明者J·L·迪車爾, S·D·菲爾茲, G·卡納里安, A·D·斯泰因 申請人:羅姆和哈斯公司