CN101087683A - 表面结构化制品的制备方法 - Google Patents

表面结构化制品的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有结构化表面的制品的制备方法。该方法包括以下步骤：提供一种工具，其具有所需结构化表面的负像表面；使该负像表面与含氟苯并三唑类化合物接触，从而在其上形成经涂敷的表面；使该经涂敷的工具与树脂接触，从而在树脂上形成结构化表面；并且从工具上取下树脂，从而形成其表面具有所需的正像结构化的表面的制品。

Description

表面结构化制品的制备方法
技术领域
本发明涉及复制品的制备。该复制品具有结构化表面，该结构化表面具有至少一个其横截面符合要求的几何特征物。
背景技术
具有复制表面的制品以及用于提供这种制品的方法是已知的。参见(例如)美国专利6,096,247和6,808,658以及美国专利申请公开2002/0154406 A1。这些参考文献所披露的复制表面包括微棱柱(例如微立方体)和透镜。通常，通过(例如)压印、挤出或机械加工方法在合适的聚合物的表面上产生这些结构。
此类制品的制备通常包括以下步骤：使具有所需结构化表面的负像的工具与聚合物树脂接触。使工具与树脂保持接触，其中接触操作的时间和条件使得足以将工具中的空腔填满，然后从工具上取下树脂。所得的结构化表面是工具的负像表面的复制品。
通常将脱模剂施加到上述工具上，以有利于从工具上取下树脂。例如，已将诸如油类、蜡和有机硅之类的有机材料用作脱模剂，以使表面具有脱模特性。这些脱模剂的缺点之一在于：通常需要将它们频繁地再施加到表面上，以便提供充足的脱模性。聚合物隔离涂料(如由聚四氟乙烯制备的那些)克服了油类、蜡、有机硅和其它临时涂料的部分缺点，并且它们往往是更耐久的。然而，通常的情况是，与非耐久性的处理相比，聚合物隔离涂料要求涂层更厚，从而可能会产生厚度波动，并且可能会难以施加。
此外，已经发现某些种类的聚合物(如半结晶聚合物)不会可靠且完全地与工具分开。结果，难以用此类聚合物复制工具的负像表面。
发明概述
本发明提供一种方法，通过该方法可将种类广泛的聚合物用于复制工具的负像表面。本发明提供一种具有所需的结构化表面的聚合物制品的制备方法，该方法包括以下步骤：
(a)提供一种工具，其具有所需结构化表面的负像表面；
(b)使所述工具的负像表面与含有含氟苯并三唑的组合物接触，从而产生经涂敷的负像表面；
(c)使经涂敷的负像表面与树脂接触，从而在树脂上产生所需的结构化表面，该所需的结构化表面具有几何特征物；并且
(d)从所述工具上取下树脂。
通过本发明的方法在制品上形成的结构化表面具有工具负像表面的复制物。该制品的结构化表面具有至少一个其横截面形状符合要求的几何特征物。本发明方法的一个实施方案包括制备具有结构化表面的膜。本发明的方法可用于制备未取向的和取向的制品(如膜)。取向的制品可以是单轴取向制品或双轴取向制品。由本发明方法制备的结构化复制表面可具有多个几何特征物。所述的几何特征物(一个或多个)可以是长形的。所述的特征物(一个或多个)可以与所述制品的第一面内轴平行。或者，可将它们以与第一面内轴成任何所需角度的方式设置在制品上。所述方法可用于制备具有单一一层或多个单层的制品。各层可包含不同的聚合物材料。该制品可具有正的双折射率或负的双折射率。此外，本发明的方法可用于制备在其相互背对的两侧上都具有结构化表面的制品。
由本发明的方法复制的几何特征物(一个或多个)可以为棱柱状或透镜状的几何特征物。几何特征物(一个或多个)可以是连续的或间断的。其可为宏观特征物或微观特征物。其可具有如以下更充分讨论的各种横截面轮廓。位于复制表面上的几何特征物可以重复或不重复。复制表面可具有多个其横截面形状相同的几何特征物。或者，它可具有多个其横截面形状不同的几何特征物。
在本文中，以下术语和短语具有以下含义。
“横截面形状”及其明显的变体是指由第二面内轴和第三轴限定的几何特征物的外缘结构。几何特征物的横截面形状与物理尺寸无关。
“拉伸比”及其明显的变体是指沿着拉伸方向分开的两个点在拉伸后的距离与相应这两点在拉伸之前的距离之比。
“几何特征”及其明显的变体是指存在于结构化表面上的预定的一种或多种形状。
“宏观”用作前缀是指其修饰的术语具有高度为大于1mm的横截面轮廓。
“金属表面”及其明显的变体是指由金属或者其中还可含有类金属的金属合金涂敷或形成的表面。“金属”是指诸如铁、金、铝之类的元素，其特征通常在于具有延展性、可锻性、有光泽、以及具有导热性和导电性，该元素可与羟基形成碱，并可取代酸中的氢原子而形成盐。“类金属”是指具有某些金属性质以及/或者与金属形成合金(如半导体)的非金属元素，其还包括含有金属的非金属元素和/或类金属掺杂物。
“微”或“微观”用作前缀是指其修饰的术语具有高度为1mm或更小的横截面轮廓。优选该横截面轮廓的高度为0.5mm或更小。更优选该横截面轮廓的高度为0.05mm或更小。
“单轴拉伸”及其明显的变体是指抓持住制品的相对的边缘并且仅在一个方向上对该制品进行物理拉伸的行为。本发明所述的单轴拉伸应该包括例如由于剪切作用(会在薄膜的多个部分中诱导瞬时的或相对极少量的双轴拉伸)而在薄膜的均匀拉伸过程中产生的些许非理想状态。
“结构表面”是指在其上面具有至少一个几何特征物的表面。
“结构化表面”是指通过任何会赋予表面所需的一个或多个几何特征物的技术形成的表面。
在叠层薄膜的情况中，除非另作说明，否则“单轴”或“真正单轴”应该适用于薄膜中的各个单层。
附图简要说明
通过以下结合附图对本发明的多个实施方案所做的详细描述，可以更完全地理解本发明，其中：
图1为通过本发明方法制备的膜的剖视图；
图2A-2E为根据本发明制备的制品的一些可供选择的实施方案的端视图；
图3A-3W示出可通过本发明方法制备的几何特征物的一些可供选择的轮廓的剖视图；
图4是根据本发明的方法的示意图。
本发明可具有各种变化形式和替代形式。本发明的细节仅以举例的方式显示在附图中。但其目的并不是将本发明限定于所描述的具体的实施方案。相反，其目的在于涵盖落入本发明的精神实质和范围内的所有的变化形式、等同形式和可供选择的形式。
发明详述
由本发明方法制备的制品和薄膜通常具有本体部分和表面结构部分。图1表示根据本发明的各实施方案制备的薄膜的端视图。图2A-2E为可通过本发明方法制备的一些可供选择的实施方案的薄膜的端视图。图3A-3W示出可通过本发明方法制备的几何特征物的一些可供选择的实施方案。
参照图1，薄膜9具有：具有一定厚度(Z)的本体或基体部分11，和具有一定高度(P)的表面部分13。表面部分13具有一系列平行的、在此表示为直角棱柱的几何特征物15。几何特征物15各自具有底宽(BW)和峰-峰间距(PS)。该薄膜的总厚度T等于P+Z之和。
本体或基体部分11包含制品中的位于薄膜9的底面17与表面部分15的最低点之间的那部分。在一些情况中，这一部分可在制品的整个宽度(W)上具有恒定的尺寸。在其它情况下，该尺寸可能会由于存在着其峰高不同的几何特征物而发生改变。参见图2E。
薄膜9具有第一面内轴18、第二面内轴20和第三轴22。在图1中，第一面内轴18与几何特征物15的长度方向大体上平行。在图1中，第一面内轴垂直于薄膜9的端面。这三个轴彼此互相垂直。
本发明的方法可用于制备单轴取向薄膜。单轴取向可通过测定薄膜沿着第一面内轴的折射率(n1)、沿着第二面内轴的折射率(n2)、和沿着第三轴的折射率(n3)的差值来确定。本发明的单轴取向薄膜表现为n1≠n2且n1≠n3。此外，n2与n1的差以及n3与n1的差基本上彼此相等。本发明的薄膜优选为真正单轴取向的。
本发明的方法还可用于提供相对双折射率为小于或等于0.3的薄膜。在另一个实施方案中，相对双折射率小于0.2，并且在又一个实施方案中，相对双折射率小于0.1。相对双折射率是根据下式计算得到的绝对值：
|n2-n3|/|n1-(n2+n3)/2|
本发明的方法可用于制备具有至少一个棱柱状或透镜状的几何特征物的薄膜。该几何特征物可以为大体上平行于薄膜的第一面内轴的长形结构体。如图1所示，结构化表面具有一系列的直角棱柱16。然而，可采用其它的几何特征物及其组合。例如，参见图2A-2E和图3A-3W。图2A表示几何特征物不必有尖顶也不必在它们的底部处彼此接触。图2B表示几何特征物可具有圆形的顶部和弯曲的面。图2C表示几何特征物的顶部可为平坦的。图2D表示薄膜的两个相背的表面均可具有结构化的表面。图2E表示几何特征物可具有不同的基体厚度、峰高和底宽。
图3A-3W示出了可用于提供结构化表面的其它横截面形状。这些图进一步说明几何特征物可具有凹陷(参见图3A-3I和3T)或凸起(参见图3J-3S和3U-3W)。在特征物具有凹陷的情况中，位于所述凹陷之间的升高区域可被认为是图3C中所示的凸起型特征物。
本发明的方法可用于提供可以以任何方式组合的各种特征物实施方案，以便得到所需结果。例如水平表面可具有分开的、带有圆弧型顶部或平坦式顶部的特征物。此外，可以对任何这些特征物使用曲面。
如图所示，本发明的方法可用于提供具有任何所需几何形状的特征物。它们可以相对于薄膜的Z轴对称或不对称。结构化表面可具有单一一个特征物、排布成所需图案的多个相同的特征物、或者排布成所需图案的两种或多种特征物的组合。另外，特征物的尺寸(如高度和/或宽度)在整个结构化表面上可以相同。或者，各个特征物的尺寸有所不同。
本发明的方法通常包括提供聚合物树脂的步骤，该聚合物树脂能够形成所需的结构化表面，其中所述的结构化表面是通过压印、流延、共挤出或其它非机械加工技术而赋予其上的。可以在形成所需制品的同时提供结构化表面，或者可以在制品形成之后将结构化表面赋予树脂的第一表面。参照图4进一步说明该方法。
图4是根据本发明的方法的示意图。在该方法中，提供工具24(其具有薄膜所需结构化表面的负像)，并且通过主动辊26A和26B来推动工具24经过模头28中的口模(图中未示出)。模头28包含熔融装置组件(melt train)的出口，所述的熔融装置组件在此包括挤出机30，其具有用于接受颗粒、粉末等形式的干态聚合物树脂的进料斗32。熔融树脂离开模头28来到工具24上。在模头28和工具24之间形成空隙33。熔融树脂接触工具24并且硬化，从而形成聚合物薄膜34。然后在剥离辊36处将薄膜34的前端边缘从工具24上剥离下来。随后，如果需要的话，可将薄膜34送至拉伸装置38。然后可在位置40处将所得的薄膜34卷绕成连续的卷。
应该指出的是，不需要将膜34拉伸。因此，可以将未经拉伸的薄膜34卷绕成薄膜卷、或者切成片并层叠以便进一步使用。如果需要拉伸的话，可以在随后的步骤中进行拉伸，而不必如图4所示的那样在线拉伸。
有多种技术可用于赋予薄膜结构化的表面。这些技术包括间歇技术和连续技术。它们包括以下步骤：提供工具，所述工具具有一个为所需的结构化表面的负像的表面；使聚合物薄膜的至少一个表面接触该工具，其中接触操作的时间和条件使得聚合物足以产生所需的结构化表面的正像；以及从该工具上取下所得到的具有结构化表面的聚合物。通常，所述工具的负像表面包含金属表面。
虽然模头28和工具24被描述为彼此相对地垂直布置，但是也可采用水平布置或其它布置方式。无论采用哪种具体的布置方式，模头28都会在空隙33处将熔融树脂提供给工具24。
模头28以使得它可以朝着工具24移动的方式安装。这样就允许将空隙33调节为所需的间距。空隙的尺寸是熔融树脂的组成、熔融树脂的粘度、以及用熔融树脂大体上完全填满该工具所需压力的函数。
熔融树脂的粘度为使得其优选地(可任选地在施加真空、压力、温度、超声波振动、或机械方式的条件下)大体上填满工具24中的空腔。当树脂大体上填满工具24中的空腔时，所得薄膜的结构化表面被称为是复制而成的。
在上述树脂是热塑性树脂的情况中，其通常以固体形式供应到进料斗32中。为挤出机30提供足够的热量以将固体树脂转化为熔融物料。通常，采用使上述工具通过被加热的主动辊26A的方式将该工具加热。可以采用(例如)使循环热油通过主动辊26A的方式或者采用感应加热的方式来加热该主动辊。工具24的温度通常高于树脂的软化点温度、但低于树脂的分解温度。
在可聚合树脂(包括部分聚合的树脂)的情况中，可以将该树脂直接倒入或泵送到为模头28供料的分配器中。如果该树脂是活性树脂，则本发明的方法包括一个或多个使该树脂固化的附加步骤。例如，可通过将该树脂在适当的辐射能量源下暴露一段时间而使其固化，其中该时间为足以使该树脂硬化并且使得可将其从工具24上取下的这样一段时间，所述的辐射能量源例如为诸如紫外光、红外辐射、电子束辐射、可见光之类的光化辐射。
可以采用各种方法将熔融的薄膜冷却以便使该薄膜硬化，从而用于进一步加工。这些方法包括将水喷到挤出的树脂上、使上述工具的非结构化表面与冷却辊接触、或者使空气直接冲击到薄膜上。
前述讨论集中于同时形成薄膜与结构化表面的技术。可用于本发明的另一种技术包括使工具接触预成形的薄膜的第一表面。然后对薄膜/工具的组合施加压力、加热、或施加压力并加热，直到薄膜表面被软化至足以在该薄膜上产生所需的结构化表面为止。优选的是，使薄膜表面软化至足以完全填满该工具中的空腔。随后，将薄膜冷却并且从母模上取下。
如以上指出的那样，工具具有所需的结构化表面的负像(即，负像表面)。因此，该工具具有形成预定图案的凸起和凹陷(或空腔)。可使工具的负像表面与树脂接触，以便在结构化表面上产生相对于第一面内轴或第二面内轴为任何排列方式的几何特征物。由此，例如图1所示的几何特征物可以沿制品的加工方向、长度方向、横向、或宽度方向排列。
在复制步骤的一个实施方案中，至少50％的工具空腔被树脂填充。在另一个实施方案中，至少75％的工具空腔被树脂填充。在又一个实施方案中，至少90％的工具空腔被树脂填充。在再一个实施方案中，至少95％的工具空腔被树脂填充。在另一个实施方案中，至少98％的工具空腔被树脂填充。
当被树脂填充的空腔为至少75％时，许多应用可以取得足够的负像精度。然而，当被树脂填充的空腔为至少90％时，可以取得较好的负像精度。当被树脂填充的空腔为至少98％时，可以取得最佳的负像精度。
用于产生所需结构化表面的工具在负像表面上具有含有含氟苯并三唑的涂层。优选的是，含氟苯并三唑在工具上形成基本连续的单层。分子形成“基本连续的单层薄膜”是指单个分子以其分子结构所允许的密集程度堆积在一起。据信，薄膜的自组装方式为：本发明的分子中的三唑基团附着在工具的金属/类金属表面所提供的可用区域上，而碳氟化合物尾部侧基则基本朝界面外排列。
单层薄膜的效果和在表面上形成单层膜的程度通常取决于化合物与工具的具体的金属表面或类金属表面之间的结合强度以及涂膜表面的使用条件。例如，一些金属表面或类金属表面可能会需要粘附性强的单层薄膜，而其它的此类表面则需要结合强度较低的单层薄膜。可用的金属表面和类金属表面包括可与本发明的化合物成键的任何表面，并且优选的是，该表面会形成单层薄膜或基本连续的单层薄膜。用于形成所述单层薄膜的合适表面的实例包括含有铜、镍、铬、锌、银、锗及它们的合金的那些。
可以通过使表面与足以涂敷整个表面的量的含氟苯并三唑接触来形成单层薄膜或基本连续的单层薄膜。可以将化合物溶解于合适的溶剂中，将所得组合物施加到表面上，然而使其干燥。合适的溶剂包括：乙酸乙酯、2-丙醇、乙酸酯、2-丙醇、丙酮、水和它们的混合物。或者，可以将含氟苯并三唑由气相沉积到表面上。可以通过用溶剂洗涤基材和/或通过使用经处理的基材来除去任何过量的化合物。
已经发现的是，含氟苯并三唑不仅与金属和类金属表面化学键合，而且它们还为这些表面提供(例如)隔离特性和/或耐腐蚀特性。这些化合物的特征在于它们具有可以与金属或类金属表面(例如上述的母模工具)键合的头部基团，以及在极性和/或官能性方面与待隔离的物质适当地不同的尾部。这些化合物形成单层或实质上单层的、耐久的自组装膜。含氟苯并三唑包括由下式表示的那些：
Figure A20058004429800131
其中Rf为CnF2n+1-(CH2)m-，其中n为1到22的整数，m为0、或1到22的整数；X为-CO2-、-SO3-、-CONH-、-O-、-S-、共价键、-SO2NR-、或-NR-，其中R为H或C1到C5亚烷基；Y为-CH2-，其中z为0或1；R1为H、低级烷基或Rf-X-Yz-，条件是当X为-S-或-O-时，m为0，并且z为0，n≥7，而当X为共价键时，m或z至少为1。优选的是，n+m等于8到20的整数。
一类可用作脱模剂的、特别有用的含氟苯并三唑组合物包括一种或多种由下式表示的化合物：
Figure A20058004429800132
其中Rf为CnF2n+1-(CH2)m-，其中n为1到22，m为0、或1到22的整数；X为-CO2-、-SO3-、-S-、-O-、-CONH-、共价键、-SO2NR-、或-NR-，其中R为H或C1到C5亚烷基，并且q为0或1；Y为C1-C4亚烷基，并且z为0或1；R1为H、低级烷基或Rf-X-Yz-。此类材料在美国专利No.6,376,065中有所描述。
本发明的方法可包括拉伸步骤。例如，所述制品可以是单轴取向(包括单向取向)的或双轴取向的。此外，本发明的方法可任选地包括在拉伸之前进行的预处理步骤，例如提供烘箱或其它装置。预处理步骤可包括预热区和均热区。本发明的方法还可以包括后处理步骤。例如，可首先将薄膜热定形并且随后淬火。
通常，用于本发明中的聚合物可为结晶、半结晶、液晶或无定形的聚合物或共聚物。应该理解，在聚合物领域中普遍认为聚合物通常不是完全结晶的，因此在本发明中，结晶或半结晶的聚合物是指非无定形的那些聚合物，并且包括任何通常称为结晶性、部分结晶性、半结晶性材料等的那些材料。液晶聚合物(有时也称为刚性棒状聚合物)在本领域中被理解为其具有不同于三维晶序的某种长程有序的形式。
本发明预期可以使用可熔融加工成薄膜形式或者可固化成薄膜形式的任何聚合物。这些聚合物可包括(但不限于)以下种类的均聚物、共聚物、以及可以被固化成聚合物的低聚物，所述种类为：聚酯类(如，聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯(如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、以及聚对苯二甲酸-1，4-环己烷二亚甲基二醇酯)、聚联苯甲酸亚乙基酯、聚萘二甲酸亚烷基二醇酯(如，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及其异构体(如，2，6-、1，4-、1，5-、2，7-和2，3-PEN)和聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)及其异构体)、以及液晶聚酯)；聚芳酯类；聚碳酸酯类(如，双酚A聚碳酸酯)；聚酰胺类(如，聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺69、聚酰胺610、和聚酰胺612、芳族聚酰胺和聚邻苯二甲酰胺)；聚醚-酰胺类；聚酰胺-酰亚胺类；聚酰亚胺类(如，热塑性聚酰亚胺和聚丙烯酸酰亚胺)；聚醚-酰亚胺类；聚烯烃或聚亚烷基聚合物类(如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯和聚(4-甲基)戊烯)；离聚物类，例如SurlynTM(可得自位于美国特拉华州Wilmington市的E.I.du Pont de Nemours & Co.)；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物；聚甲基丙烯酸酯类(如，聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯)；聚丙烯酸酯类(如，聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯酸丁酯)；聚丙烯腈；含氟聚合物类(如，全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、氟化乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚乙烯-co-三氟乙烯、聚(乙烯-alt-三氟氯乙烯)、和THVTM(由3M出品))；氯化聚合物类(如，聚偏二氯乙烯和聚氯乙烯)；聚芳醚酮类(如，聚醚醚酮(“PEEK”))；脂肪族聚酮类(如，乙烯或丙烯与二氧化碳形成的共聚物以及乙烯和丙烯与二氧化碳形成的三元共聚物)；任何立构规整性的聚苯乙烯类(如，无规立构的聚苯乙烯、全同立构的聚苯乙烯和间规立构的聚苯乙烯)和任何立构规整性的被环-或链-取代的聚苯乙烯类(如，间规立构的聚-α-甲基苯乙烯、和间规立构的聚二氯苯乙烯)；这些苯乙烯类材料的任何的共聚物和共混物(如，苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)；乙烯基萘；聚醚类(如，聚苯醚、聚(二甲基苯醚)、聚环氧乙烷和聚甲醛)；纤维素类(如，乙基纤维素、醋酸纤维素、丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素和硝酸纤维素)；含硫聚合物(如，聚苯硫醚、聚砜、聚芳基砜和聚醚砜)；有机硅树脂类；环氧树脂类；弹性体类(如，聚丁二烯、聚异戊二烯和氯丁橡胶)和聚氨酯类。也可使用两种或多种聚合物或共聚物的共混物或掺混物。
如上文指出，难于用半结晶聚合物(尤其是聚酯)来复制表面。通常，它们在复制过程中强烈地粘附到工具上。结果，很难在不对复制的表面造成破坏的条件下将它们从工具上取下。可用于本发明的半结晶热塑性聚合物的实例包括半结晶聚酯。这些材料包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。已经发现，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯的聚合物具有许多本发明所需的性质。
用于聚酯的合适的单体和共聚单体可为二醇类或者二羧酸或二羧酸酯类。二羧酸类共聚单体包括(但不限于)对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、所有同分异构的萘二甲酸(2，6-，1，2-，1，3-，1，4-，1，5-，1，6-，1，7-，1，8-，2，3-，2，4-，2，5-，2，8-萘二甲酸)、联苯甲酸(例如4，4’-联苯二甲酸及其异构体)、反式-4，4’-1，2-二苯乙烯二甲酸及其异构体、4，4’-二苯醚二甲酸及其异构体、二羧基4，4’-二苯砜及其异构体、二羧基4，4’-二苯甲酮及其异构体、卤代的芳香族二羧酸(例如2-氯对苯二甲酸和2，5-二氯对苯二甲酸)、其它取代的芳香族二羧酸(例如叔丁基间苯二甲酸和磺化间苯二甲酸钠)、环烷烃二甲酸(例如1，4-环己烷二甲酸及其异构体和2，6-十氢萘二甲酸及其异构体)、双环或多环的二羧酸(例如各种同分异构的降莰烷二甲酸和降冰片烯二甲酸、金刚烷二甲酸和双环辛烷二甲酸)、烷烃二甲酸(例如癸二酸、己二酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、壬二酸和十四烷双酸)、任何稠环芳香族烃(例如茚、蒽、菲、苯并萘、芴等)的同分异构的二羧酸。可使用其它的脂肪族、芳香族、环烷烃或环烯烃的二羧酸。或者，这些二羧酸单体的任何的酯(例如对苯二甲酸二甲酯)可用于代替二羧酸本身或与其组合使用。
合适的二醇共聚单体包括(但不限于)直链或支链的烷二醇或二元醇(例如乙二醇、丙二醇(例如1，3-丙二醇)、丁二醇(例如1，4-丁二醇)戊二醇(例如新戊二醇)、己二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇和更高级的二醇)、醚二醇(例如二甘醇、三甘醇和聚乙二醇)、链-酯二醇(chain-ester diol)  (如，丙酸3-羟基-2，2-二甲基丙基-3-羟基-2，2-二甲基丙基-3-羟基-2，2-二甲酯)、环烷烃二醇(例如1，4-环己烷二甲醇及其异构体和1，4-环己二醇及其异构体)、双环或多环的二醇(例如各种同分异构的三环癸烷二甲醇、降莰烷二甲醇、降冰片烯二甲醇和双环辛烷二甲醇)、芳香族二醇(例如1，4-苯二甲醇及其异构体、1，4-苯二酚及其异构体、双酚(例如双酚A)、2，2’-二羟基联苯及其异构体、4，4’-二羟甲基联苯及其异构体、以及1，3-双(2-羟基乙氧基)苯及其异构体)、以及这些二醇的低级烷基醚或二醚(例如二醇的双甲醚或双乙醚(dimethyl or diethyl diol))。可使用其它的脂肪族、芳香族、环烷基和环烯基的二醇。
也可使用三官能或多官能的共聚单体，其可起到为聚酯分子赋予分支结构的作用。它们可为羧酸、酯、含羟基化合物或醚类型的物质。其实例包括(但不限于)偏苯三酸及其酯、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
其它适合作为共聚单体的单体为具有混合官能团的单体，包括：羟基羧酸类，例如对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸、以及它们的异构体；以及具有混合官能团的三官能或多官能的共聚单体，例如5-羟基间苯二甲酸等。
合适的聚酯共聚物包括：PEN的共聚物(如，2，6-、1，4-、1，5-、2，7-和/或2，3-萘二甲酸或其酯与以下物质形成的共聚物：(a)对苯二甲酸或其酯；(b)间苯二甲酸或其酯；(c)邻苯二甲酸或其酯；(d)烷基二醇；(e)环烷烃二醇(如，环己烷二甲醇)；(f)烷基二甲酸；和/或(g)环烷烃二甲酸(如，环己烷二甲酸))、以及聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯的共聚物(对苯二甲酸或其酯与以下物质形成的共聚物：(a)萘二甲酸或其酯；(b)间苯二甲酸或其酯；(c)邻苯二甲酸或其酯；(d)烷基二醇；(e)环烷烃二醇(如，环己烷二甲醇)；(f)烷基二甲酸；和/或(g)环烷烃二甲酸(如，环己烷二甲酸))。所述的共聚聚酯也可为颗粒料的共混物，其中至少一个组分是基于某一种聚酯的聚合物，其它的一个或多个组分是其它聚酯或聚碳酸酯(为均聚物或共聚物)。
本发明的方法可用于制备可在种类广泛的应用中使用的产品，所述应用包括：轮胎帘子线、过滤介质、磁带背衬、擦拭用品(例如皮肤擦拭用品)、微流体薄膜、模糊滤镜、偏振器、反射偏振器、二向色性偏振器、对齐的反射/二向色性偏振器、吸收偏振器、延迟器(包括z轴延迟器)、衍射光栅、增亮膜和偏振衍射光栅。所述薄膜可具有其自身的特定元件，或者可以将它们用作另一种物件(例如轮胎、过滤器、胶带、分束器(如，用于前投和背投系统的分束器))中的零件，或者用作显示器或微显示器中使用的增亮膜。
在上述说明中，元件的位置有时以术语“第一”、“第二”、“第三”、“顶”和“底”的方式进行描述。使用这些术语仅仅是为了简化对本发明各种元件(例如在附图中示出的那些)所做的说明。不应将它们理解为对本发明的元件可用的方位产生任何限制。
因此，不应将本发明看作是受限于上述的具体实例，而是应该理解为涵盖权利要求书中清楚阐述的本发明的所有方面。可适用于本发明的各种变化形式、等同形式、以及多种结构对于本发明所属领域的技术人员来说，在阅览本发明的说明书之后都是显而易见的。权利要求书涵盖这些变化形式和手段。
实施例
实施例1
将特性粘度(I.V.)为0.74的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(可得自位于美国田纳西州Kingsport市的Eastman Chemical公司)用于本实施例。
将PET颗粒干燥以除去残余水分、并且在氮气吹扫的条件下，将其装载到挤出机料斗的挤出部分中。在挤出机以及与之相连的熔融装置组件内一直到模头为232℃到282℃的升温分布、而模头被设置为282℃的条件下将PET挤出。在沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处连续监控熔融装置组件的压力并且取平均值，然后使模头紧密地靠近将在其上形成聚合物薄膜的工具(该工具同时使薄膜的与之相对的第一表面结构化)。
所述工具为结构化的带状物，其具有用于在流延薄膜上形成结构化表面的负像。该结构化表面具有一系列重复而连续的三棱柱。该三棱柱的三角形截面形成锯齿状图案。各个棱柱的位于基面上的顶点由与之靠近的、相邻的结构体所共用。所述棱柱沿着流延或加工方向(MD)排列。该工具的结构化表面涂有由下式表示的、如美国专利6,376,065中所披露的含氟苯并三唑：
Figure A20058004429800181
其中Rf为C8F17，R为-(CH2)2-。将该工具安装在温度受控的转筒(rotating can)上，所述转筒可以使工具表面沿着流延方向(MD)连续运动。经测量，工具表面温度的平均值为92℃。
使模头口模(用于使熔融聚合物离开熔融装置组件)与旋转的带状工具紧密靠近，从而在所述工具和模头之间形成最终的狭缝。随着模头与该工具相距越来越近，沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处的压力会升高。这一最终压力与之前记录的压力这二者之差被称为狭缝压降。本实施例中的狭缝压降为7.37×106Pa(1070psi)，从而提供了足够的压力以便推动熔融聚合物进入由工具负像结构形成的结构化腔中。由此形成的、并且被结构化的薄膜借助于工具的转动而从狭缝中被传送出来，用附加空气对其进行冷却淬火，从工具上将其剥离下来并且卷绕成卷。流延薄膜的总厚度(包括结构体的高度)(T)为大约510微米。
经流延和卷绕而得到的聚合物薄膜精密地复制了上述工具所具有的结构。使用显微镜观察横截面，结果在薄膜表面上识别出这样一种棱柱状结构：其顶角为约85°，其截面三角形的一个侧边相对于薄膜基体的水平线倾斜成20°、而与该侧边相对的那个侧边相对于垂直线倾斜成15°。所测的剖面表现出期望得到的、具有平直边缘和微圆形顶部的、接近于直角三角形的形状。经测量，复制在聚合物薄膜表面上的棱柱具有44微米的底宽(BW)和19微米的高度(P)。峰-峰间距(PS)近似地与底宽(BW)相等。所用工具也会存在缺陷，其可能会与标称尺寸之间有小的偏差。
将结构化的流延薄膜切成纵横比为10∶7(沿着凹槽的尺寸：垂直于凹槽的尺寸)的片，将其预热到约100℃(在气室中测得)，使用间歇拉幅机工艺、以接近真正单轴的方式、沿着棱柱的连续长度方向拉伸到6.4倍(标称拉伸比)并且立即松弛使得拉伸比达到6.3。在拉伸温度下完成从6.4倍到6.3倍的松弛操作，以控制最终薄膜的收缩情况。所得薄膜的结构化表面仍然保持棱柱形状，并且该棱柱形状具有相当平直的横截面边缘(即，相当平坦的面)和近似相似的形状。通过用显微镜对横截面进行测量，结果拉伸后的底宽(BW′)为16.5微米，拉伸后的峰高(P′)为5.0微米。经测量，薄膜的最终厚度(包括结构体的高度)(T′)为180微米。使用Metricon棱镜耦合器(可得自位于美国新泽西州Piscataway市的Metricon公司)在632.8nm的波长下、在拉伸后的薄膜的背面上测量折射率。经测量，沿着第一面内方向(沿着棱柱的方向)、第二面内方向(横跨棱柱的方向)和厚度方向上的折射率分别为1.672、1.549和1.547。因此，该拉伸材料的横截面内的相对双折射率为0.016。
实施例2
将特性粘度(I.V.)为0.74的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(可得自位于美国田纳西州Kingsport市的Eastman Chemical公司)用于本实施例。
将PET颗粒干燥以除去残余水分、并且在氮气吹扫的条件下，将其装载到挤出式料斗中。在挤出机以及与之相连的熔融装置组件内为大约282℃的恒温分布、而模头也被设置为282℃的条件下将PET挤出。在沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处连续监控熔融装置组件的压力并且取平均值，然后使模头紧密地靠近将在其上形成聚合物薄膜的工具(该工具同时使薄膜的与之相对的第一表面结构化)。
所述工具为结构化的带状物，其具有所需的、用于在流延薄膜上形成结构化表面的负像。该结构化表面具有一系列重复而连续的等腰直角三棱柱，其底宽(BW)为50微米，高度(P)接近25微米。各个棱柱的位于基面上的顶点由与之靠近的、相邻的结构体所共用。所述棱柱沿着流延方向(MD)排列。该工具的结构化表面涂有由下式表示的含氟苯并三唑：
Figure A20058004429800201
其中Rf为C4F9，R为-(CH2)6-。将该工具安装在温度受控的转筒上，所述转筒可以使工具表面沿着流延方向(MD)连续运动。经测量，工具表面温度的平均值为98℃。
使模头口模(用于使熔融聚合物离开熔融装置组件)与旋转的带状工具紧密靠近，从而在所述工具和模头之间形成最终的狭缝。随着模头与该工具相距越来越近，沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处的压力会升高。这一最终压力与之前记录的压力这二者之差被称为狭缝压降。本实施例中的狭缝压降为7.92×106Pa(1150psi)，从而提供了足够的压力以便推动熔融聚合物进入由工具负像结构形成的结构化腔中。由此形成的、并且被结构化的薄膜借助于工具的转动而从狭缝中被传送出来，用附加空气对其进行冷却淬火，从工具上将其剥离下来并且卷绕成卷。流延薄膜的总厚度(包括结构体的高度)(T)为大约600微米。
经流延和卷绕而得到的聚合物薄膜精密地复制了上述工具所具有的结构。使用接触式轮廓测量法(如，具有锥角为60°、半径为2微米的触头的KLA-Tencor P-10)进行测量。结果在薄膜表面上识别出一种清晰的、棱角分明的棱柱状结构。所测的剖面表现出期望得到的、具有平直边缘和微圆形顶部的、接近于直角三角形的形状。经测量，复制在聚合物薄膜表面上的棱柱具有50微米的底宽(BW)和23.4微米的高度(P)。峰-峰间距(PS)近似地与底宽(BW)相等。由于该触头探针所具有的形状和尺寸，所以轮廓测量法的分辨率的极限为大约1微米，因此实际的峰顶可能会高得多。此外，所用工具也会存在缺陷，其可能会与标称尺寸之间有小的偏差。由轮廓法测得的横截面面积与理论计算得到的横截面面积这二者的比值得到填充度计算值(acalculated fill)，该计算值为99％。
可以以类似于实施例1的方式对本实施例中的结构化薄膜进行拉伸。
实施例3
在反应容器中制得特性粘度(I.V.)为0.56的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
将PEN颗粒干燥以除去残余水分、并且在氮气吹扫的条件下，将其装载到挤出式料斗中。在挤出机以及与之相连的熔融装置组件内为288℃的恒温分布、模头也被设置为288℃的条件下将PEN挤出。在沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处连续监控熔融装置组件的压力并且取平均值，然后使模头紧密地靠近将在其上形成聚合物薄膜的工具(该工具同时使薄膜的与之相对的第一表面结构化)。
所述工具为结构化的带状物，其具有所需的、用于在流延薄膜上形成结构化表面的负像。该结构化表面具有一系列重复而连续的等腰直角三棱柱，其底宽(BW)为50微米，高度(P)接近25微米。各个棱柱的位于基面上的顶点由与之靠近的、相邻的结构体所共用。所述棱柱沿着流延方向(MD)排列。该工具的结构化表面涂有由下式表示的含氟苯并三唑：
Figure A20058004429800221
其中Rf为C8F17，R为-(CH2)2-，如美国专利6,376,065所述。将该工具安装在温度受控的转筒上，所述转筒可以使工具表面沿着流延方向(MD)连续运动。经测量，工具表面温度的平均值为144℃。
使模头口模(用于使熔融聚合物离开熔融装置组件)与旋转的带状工具紧密靠近，从而在所述工具和模头之间形成最终的狭缝。随着模头与该工具相距越来越近，沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处的压力会升高。这一最终压力与之前记录的压力这二者之差被称为狭缝压降。本实施例中的狭缝压降为5.51×106Pa(800psi)，从而提供了足够的压力以便推动熔融聚合物进入由工具负像结构形成的结构化腔中。由此形成的、并且被结构化的薄膜借助于工具的转动而从狭缝中被传送出来，用附加空气对其进行冷却淬火，从工具上将其剥离下来并且卷绕成卷。流延薄膜的总厚度(包括结构体的高度)(T)为大约600微米。
经流延和卷绕而得到的聚合物薄膜精密地复制了上述工具所具有的结构。使用接触式轮廓测量法(如，具有锥角为60°、半径为2微米的触头的KLA-Tencor P-10)进行测量。结果在薄膜表面上识别出一种清晰的、棱角分明的棱柱状结构。所测的剖面表现出期望得到的、具有平直边缘和微圆形顶部的、接近于直角三角形的形状。经测量，复制在聚合物薄膜表面上的棱柱具有50微米的底宽(BW)和23.3微米的高度(P)。峰-峰间距(PS)近似地与底宽(BW)相等。由于该触头探针所具有的形状和尺寸，所以轮廓测量法的分辨率的极限为大约1微米，因此实际的峰顶可能会高得多。此外，所用工具也会存在缺陷，其可能会与标称尺寸之间有小的偏差。为了更好地表征真实的填充程度，如，表征用工具进行复制操作的精确度，把用于轮廓测量的横截面拟合成三角形。采用由所测轮廓得到的数据，将边缘拟合为沿着横截面侧边的、从底部开始测量时高度在5到15微米之间的直线。经计算，理论峰高为24.6微米。由轮廓法测得的横截面面积与理论计算得到的横截面面积这二者的比值得到填充度计算值，该计算值为98.0％。
使用间歇拉幅机工艺，将结构化流延薄膜以接近真正单轴的方式沿着棱柱的连续长度方向进行拉伸。将薄膜预热到165℃的标称温度(在气室中测得)，并且在该温度下在25秒内对其进行匀速拉伸使得最终拉伸比为大约6倍(边缘间距)。所得薄膜的结构化表面仍然保持棱柱形状，并且该棱柱形状具有相当平直的横截面边缘(即，相当平坦的面)和近似相似的形状。
表1示出在与流延薄膜的中心相距不同距离的位置处的拉伸效果。
    到中心的相对距离     名义长度方向上的拉伸比     厚度方向上的拉伸比     横截面上较大拉伸比与较小拉伸比的比值  厚度(T′)微米    峰高(P′)微米   峰宽(BW′)微米     沿拉伸方向的面内折射率     垂直于拉伸方向的面内折射率     厚度方向上的折射率     相对双折射率
    0.000     0.427     0.381     1.12  230    8.4127   22.025     1.8095     1.5869     1.5785     0.0370
    0.044     0.427     0.385     1.11  230    8.4494   21.95385     1.81     1.5873     1.5781     0.0405
    0.089     0.427     0.377     1.13  230    8.4226   22.08462     1.8101     1.5869     1.5779     0.0395
    0.133     0.427     0.414     1.03  250    8.3739   22.16154     1.8101     1.5871     1.5778     0.0409
    0.178     0.427     0.385     1.11  230    8.3923   22.05     1.8104     1.5866     1.5781     0.0373
    0.222     0.422     0.377     1.12  230    8.3194   21.9286     1.8132     1.5859     1.5799     0.0261
    0.267     0.417     0.368     1.13  220    8.1205   21.85     1.8153     1.5859     1.5778     0.0347
    0.311     0.417     0.352     1.18  210    7.8141   21.9143     1.8166     1.5859     1.5752     0.0453
    0.356     0.411     0.335     1.23  200    7.4737   21.9615     1.818     1.5875     1.5744     0.0553
    0.400     0.406     0.322     1.26  190    7.1668   22.1071     1.8173     1.5887     1.572     0.0705
    0.444     0.406     0.31     1.31  190    6.8934   22.5143     1.8166     1.5908     1.5727     0.0771
    0.489     0.411     0.301     1.37  180    6.6182   22.85     1.8161     1.5917     1.5718     0.0849
    0.533     0.417     0.289     1.44  170    6.3933   23.4154     1.8146     1.5924     1.5714     0.0902
    0.578     0.422     0.272     1.55  160    5.8504   24.2167     1.8163     1.5979     1.5686     0.1257
    0.622     0.438     0.264     1.66  160    5.6835   25.3154     1.8131     1.5988     1.5662     0.1414
    0.667     0.458     0.264     1.73  160    5.6538   26.8769     1.8112     1.6014     1.5643     0.1625
    0.711     0.484     0.26     1.86  160    5.6149   28.725     1.8111     1.6112     1.5615     0.2211
    0.756     0.51     0.251     2.03  150    5.5633   30.8818     1.811     1.6089     1.5579     0.2241
    0.800     0.552     0.247     2.23  150    5.4791   33.77     1.8117     1.6128     1.552     0.2652
    0.844     0.594     0.243     2.44  150    5.6443   36.075     1.8143     1.6164     1.5454     0.3042
    到中心的相对距离＝到中心的距离/薄膜宽度的一半
实施例4
在反应容器中制得特性粘度(I.V.)为0.56的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
将PEN颗粒干燥以除去残余水分、并且在氮气吹扫的条件下，将其装载到挤出式料斗中。在挤出机以及与之相连的熔融装置组件内为288℃的恒温分布、模头也被设置为288℃的条件下将PEN挤出。在沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处连续监控熔融装置组件的压力并且取平均值，然后使模头紧密地靠近将在其上形成聚合物薄膜的工具(该工具同时使薄膜的与之相对的第一表面结构化)。
所述工具为结构化的带状物，其具有所需的、用于在流延薄膜上形成结构化表面的负像。该结构化表面具有一系列重复而连续的等腰直角三棱柱，其底宽(BW)为50微米，高度(P)接近25微米。各个棱柱的位于基面上的顶点由与之靠近的、相邻的结构体所共用。所述棱柱沿着流延方向(MD)排列。该工具的结构化表面涂有由下式表示的、如美国专利6,376,065中所披露的含氟苯并三唑：
其中Rf为C8F17，R为-(CH2)2-。将该工具安装在温度受控的转筒上，所述转筒可以使工具表面沿着流延方向(MD)连续运动。经测量，工具表面温度的平均值为153℃。
使模头口模(用于使熔融聚合物离开熔融装置组件)与旋转的带状工具紧密靠近，从而在所述工具和模头之间形成最终的狭缝。随着模头与该工具相距越来越近，沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处的压力会升高。这一最终压力与之前记录的压力这二者之差被称为狭缝压降。本实施例中的狭缝压降为4.13×106Pa(600psi)，从而提供了足够的压力以便推动熔融聚合物进入由工具负像结构形成的结构化腔中。由此形成的、并且被结构化的薄膜借助于工具的转动而从狭缝中被传送出来，用附加空气对其进行冷却淬火，从工具上将其剥离下来并且卷绕成卷。流延薄膜的总厚度(包括结构体的高度)(T)为大约600微米。
经流延和卷绕而得到的聚合物薄膜精密地复制了上述工具所具有的结构。使用接触式轮廓测量法(如，具有锥角为60°、半径为2微米的触头的KLA-Tencor P-10)进行测量。结果在薄膜表面上识别出一种清晰的、棱角分明的棱柱状结构。所测的剖面表现出期望得到的、具有平直边缘和微圆形顶部的、接近于直角三角形的形状。经测量，复制在聚合物薄膜表面上的棱柱具有数十微米的底宽(BW)和23.5微米的高度(P)。峰-峰间距(PS)近似地与底宽(BW)相等。由于该触头探针所具有的形状和尺寸，所以轮廓测量法的分辨率的极限为大约1微米，因此实际的峰顶可能会高得多。此外，所用工具也会存在缺陷，其可能会与标称尺寸之间有小的偏差。为了更好地表征真实的填充程度，如，表征用工具进行复制操作的精确度，把用于轮廓测量的横截面拟合成三角形。采用由所测轮廓得到的数据，将边缘拟合为沿着横截面侧边的、从底部开始测量时高度在5到15微米之间的直线。经计算，理论峰高为24.6微米，内顶角(included apex angle)为91.1°。由轮廓法测得的横截面面积与理论计算得到的横截面面积这二者的比值得到填充度计算值，该计算值为98.0％。
使用间歇拉幅机工艺，将结构化流延薄膜以接近真正单轴的方式沿着棱柱的连续长度方向进行拉伸。将薄膜预热到158℃的标称温度，从而在该温度下在90秒内对其进行匀速拉伸使得最终拉伸比为大约6倍(边缘间距)。所得薄膜的结构化表面仍然保持棱柱形状，并且该棱柱形状具有相当平直的横截面边缘(即，相当平坦的面)和近似相似的形状。
采用与流延薄膜所用方法相同的接触式轮廓测量法来检测拉伸后的薄膜。通过用显微镜对横截面进行测量，结果拉伸后的底宽(BW′)为22微米，拉伸后的峰高(P′)为8.5微米。经计算，薄膜的最终厚度(包括结构体的高度)(T′)为220微米。使用Metricon棱镜耦合器(可得自位于美国新泽西州Piscataway市的Metricon公司)在632.8nm的波长下、在拉伸后的薄膜的背面上测量折射率。经测量，沿着第一面内方向(沿着棱柱的方向)、第二面内方向(横跨棱柱的方向)和厚度方向上的折射率分别为1.790、1.577和1.554。因此，该拉伸材料的横截面内的相对双折射率为0.10。
采用轮廓测量法所得到的数据，由表观横截面面积的比值得到拉伸比测估值为6.4(没有对拉伸和取向时的密度变化进行校正)。采用该拉伸比值6.4和轮廓测定法所得到的数据，计算出形状保持参数为0.94。
实施例5
在反应容器中制得这样一种共聚物，经过对该共聚物中的羧酸酯(对苯二甲酸酯和萘二甲酸酯)部分(亚单元)的比例进行测定，结果该共聚物包含40摩尔％聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)结构单元(character)和60摩尔％聚萘二甲酸乙二醇酯结构单元的共聚物(所谓的40/60coPEN)。其特性粘度(I.V.)为大约0.5。
将40/60coPEN树脂干燥以除去残余水分、并且在氮气吹扫的条件下，将其装载到挤出式料斗中。在挤出机以及与之相连的熔融装置组件内为285-277℃的降温分布、而模头被设置为288℃的条件下将所述的40/60coPEN挤出。在沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处连续监控熔融装置组件的压力并且取平均值，然后使模头紧密地靠近将在其上形成聚合物薄膜的工具(该工具同时使薄膜的与之相对的第一表面结构化)。
所述工具为结构化的带状物，其具有所需的、用于在流延薄膜上形成结构化表面的负像。该结构化表面具有一系列重复而连续的等腰直角三棱柱，其底宽(BW)为50微米，高度(P)接近25微米。各个棱柱的位于基面上的顶点由与之靠近的、相邻的结构体所共用。所述棱柱沿着流延方向(MD)排列。该工具的结构化表面涂有由下式表示的、如美国专利6,376,065中所披露的含氟苯并三唑：
Figure A20058004429800281
其中Rf为C4F9，R为-(CH2)6-。将该工具安装在温度受控的转筒上，所述转筒可以使工具表面沿着流延方向(MD)连续运动。经测量，工具表面温度的平均值为102℃。
使模头口模(用于使熔融聚合物离开熔融装置组件)与旋转的带状工具紧密靠近，从而在所述工具和模头之间形成最终的狭缝。随着模头与该工具相距越来越近，沿着熔融装置组件设置的多个监控位置中的最后监控位置处的压力会升高。这一最终压力与之前记录的压力这二者之差被称为狭缝压降。本实施例中的狭缝压降为4.23×106Pa(614psi)，从而提供了足够的压力以便推动熔融聚合物进入由工具负像结构形成的结构化腔中。由此形成的、并且被结构化的薄膜借助于工具的转动而从狭缝中被传送出来，用附加空气对其进行冷却淬火，从工具上将其剥离下来并且卷绕成卷。流延薄膜的总厚度(包括结构体的高度)(T)为大约560微米。
经流延和卷绕而得到的聚合物薄膜精密地复制了上述工具所具有的结构。使用接触式轮廓测量法(如，具有锥角为60°、半径为2微米的触头的KLA-Tencor P-10)进行测量。结果在薄膜表面上识别出一种清晰的、棱角分明的棱柱状结构。所测的剖面表现出期望得到的、具有平直边缘和微圆形顶部的、接近于直角三角形的形状。经测量，复制在聚合物薄膜表面上的棱柱具有49.9微米的底宽(BW)和23.5微米的高度(P)。峰-峰间距(PS)近似地与底宽(BW)相等。由于该触头探针所具有的形状和尺寸，所以轮廓测量法的分辨率的极限为大约1微米，因此实际的峰顶可能会高得多。此外，所用工具也会存在缺陷，其可能会与标称尺寸之间有小的偏差。为了更好地表征真实的填充程度，如，表征用工具进行复制操作的精确度，把用于轮廓测量的横截面拟合成三角形。采用由所测轮廓得到的数据，将边缘拟合为沿着横截面侧边的、从底部开始测量时高度在5到15微米之间的直线。经计算，理论峰高为24.6微米，内顶角为91.1 °。由轮廓法测得的横截面面积与理论计算得到的横截面面积这二者的比值得到填充度计算值，该计算值为98.0％。
将结构化流延薄膜以接近真正单轴的方式沿着棱柱的连续长度方向进行拉伸。采用实验室拉伸机来实施该操作。将薄膜预热到103℃并持续60秒，并且在该温度下在20秒内对其进行匀速拉伸使得最终拉伸比为大约6倍(边缘间距)。所得薄膜的结构化表面仍然保持棱柱形状，并且该棱柱形状具有相当平直的横截面边缘(即，相当平坦的面)和近似相似的形状。使用Metricon棱镜耦合器(可得自位于美国新泽西州Piscataway市的Metricon公司)在632.8nm的波长下、在拉伸后的薄膜的背面上测量折射率。经测量，沿着第一面内方向(沿着棱柱的方向)、第二面内方向(横跨棱柱的方向)和厚度方向上的折射率分别为1.758、1.553和1.551。因此，该拉伸材料的横截面内的相对双折射率为0.0097。
实施例6
根据美国专利申请公开2004/0227994 A1中的实施例1-4所述的过程通过流延操作制成多层光学薄膜，并且除去保护用聚丙烯表层。所用的低折射率聚合物为co-PET。
将多层光学薄膜切成片并且在60℃的烘箱中干燥至少2小时。将台板加热到115℃。将所得薄膜按照以下顺序堆叠成多层结构：纸板、镀铬的黄铜板(约3mm厚)、隔离衬、镍质微结构化工具、多层光学薄膜、隔离衬、镀铬的黄铜板(约3mm厚)和纸板。将所得的构造置于台板之间并且闭合。在1.38×105Pa(20psi)的压力下维持60秒。
镍质微结构化工具的结构化表面具有一系列重复而连续的三棱柱，其顶角为90°、底宽(BW)为10微米、高度(P)为约5微米。各个棱柱的位于基面上的顶点由与之靠近的、相邻的结构体所共用。
将压印后的片状薄膜切成纵横比为10∶7(沿着凹槽的尺寸：横跨凹槽的尺寸)的片。使用间歇拉幅机工艺，将结构化的多层光学薄膜以接近真正单轴的方式沿着棱柱的连续长度方向进行拉伸。将薄膜预热到接近100℃，在约20秒内将其拉伸到拉伸比为大约6倍，然后在其仍然处于拉幅机中的时候、在拉伸温度下使其拉伸程度降低大约10％，以控制薄膜的收缩情况。经测量，薄膜的最终厚度(包括结构体的高度)(T′)为150微米。使用Metricon棱镜耦合器(可得自位于美国新泽西州Piscataway市的Metricon公司)在632.8nm的波长下、在拉伸后的薄膜的背面上测量折射率。经测量，沿着第一面内方向(沿着棱柱的方向)、第二面内方向(横跨棱柱的方向)和厚度方向上的折射率分别为1.699、1.537和1.534。因此，该拉伸材料的横截面内的相对双折射率为0.018。
实施例7
以如下方式构造一种取向的、微复制的结构体，所述方式为：通过在125℃下压缩模塑4分钟，将节距为125微米的、90°棱柱状的凹槽压印到0.010英寸厚的流延PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜中。把经过工具结构化的薄膜在冰水中淬火。在取出薄膜并且干燥之后，在128℃下将薄膜沿着其凹槽的长轴拉伸5倍。这会产生5％的横向收缩，并使得最终节距为大约62微米。经测量，沿着取向轴的折射率为1.84，而在横向上的折射率为1.53。使用Metricon棱镜耦合器在632.8nm的波长下、在所得薄膜的平坦的背面上测量折射率。
随后用各向同性的、折射率为1.593的UV固化型丙烯酸酯树脂将一块取向的微结构化薄膜粘附于玻璃载玻片上，使得该薄膜的结构化表面面对载玻片。采用使该载玻片多次通过UV室的方式使丙烯酸酯树脂固化，其中每一侧通过3次，以确保树脂充分固化。
使氦-氖激光束穿过这块安装于载玻片上的取向的结构化薄膜。通过使HeNe激光穿过Glan-Thompson偏振器而将其完全转化为均匀的线性偏振光。穿过上述结构的普通光线(o-光线)仅表现出较低的分裂程度，其中发现零阶发散的半角为大约2°。然后将半波片以紧挨在Glan-Thompson偏振器之后的方式插入，以便使激光束旋转90°而成为垂直偏振光(e-光线)。这时，零阶光束表现出大约为8°的发散半角(或者其发散角为o-光线的发散角的4倍)。

Claims (19)

1.一种具有所需的结构化表面的聚合物制品的制备方法，该方法包括以下步骤：
(a)提供一种工具，其具有所需的结构化表面的负像表面；
(b)使所述工具的负像表面与含有含氟苯并三唑的组合物接触，从而产生经涂敷的负像表面；
(c)使所述的经涂敷的负像表面与树脂接触，从而在该树脂上产生所需的结构化表面，该所需的结构化表面具有几何特征物；并且
(d)从所述工具上取下所述树脂。
2.权利要求1所述的方法，其还包括在所述的步骤(d)之后拉伸所述的聚合物薄膜的步骤。
3.权利要求1所述的方法，其中所述的苯并三唑在所述工具的负像表面上形成超薄的层。
4.权利要求1所述的方法，其中所述的含有含氟苯并三唑的组合物还含有溶剂。
5.权利要求1所述的方法，其中所述的含有含氟苯并三唑的组合物为溶液形式或气相形式。
6.权利要求1所述的方法，其中所述的含有含氟苯并三唑的组合物为超薄的层。
7.权利要求3所述的方法，其中所述超薄的层含有一种或多种含氟苯并三唑的多个分子。
8.权利要求3所述的方法，其中所述超薄的层包括附着在所述工具负像表面上的自组装的超薄的膜。
9.权利要求1所述的方法，其中所述的含氟苯并三唑具有以下化学式：
其中Rf为CnF2n+1-(CH2)m-，其中n为1到22，m为0、或1到6的整数；
X为-CO2-、-SO3-、-CONH-、-O-、-S-、共价键、-SO2NR-、或-NR-，其中R为H或C1到C5亚烷基；
Y为-CH2-，其中z为0或1；以及
R1为H、低级烷基或Rf-X-Yz-，
条件是当X为-S-或-O-时，m为0，并且z为0，n≥7，而当X为共价键时，m或z为至少1。
10.权利要求9所述的方法，其中所述的几何特征物为长形的。
11.权利要求9所述的方法，其中所述的几何特征物为间断的。
12.权利要求9所述的方法，其中，所述熔融树脂选自：结晶聚合物、半结晶聚合物、液晶聚合物、无定形聚合物、或以上这些聚合物中任何一种的共聚物，以及它们的组合。
13.权利要求12所述的方法，其中，所述熔融树脂选自聚酯、聚芳酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚-酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚-酰亚胺、聚烯烃、聚亚烷基聚合物、聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、含氟聚合物、氯化聚合物、聚芳醚酮、脂肪族聚酮、任何立构规整性的聚苯乙烯、这些苯乙烯类材料的任何的共聚物和共混物、乙烯基萘；聚醚、纤维素、含硫聚合物、聚氨酯以及它们的组合。
14.权利要求13所述的方法，其中所述树脂为聚酯。
15.权利要求14所述的方法，其中所述聚酯选自：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯以及它们的共聚物。
16.权利要求1所述方法，其中所述工具的负像表面具有至少一个几何微特征物。
17.权利要求16所述的方法，其中所述工具的负像表面具有多个几何微特征物。
18.权利要求1所述的方法，其中所述树脂为熔融树脂。
19.权利要求18所述的方法，其中将所述熔融树脂在从所述工具上取下之前固化。
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