KR20070097046A - 구조화된 표면을 갖는 일축 배향 물품 - Google Patents
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Abstract
본원에서는 기하학적 모양 (15)를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 필름 (9)를 일축으로 신장시키는 방법을 설명한다. 상기 방법은 신장 후의 모양 (16)의 단면 형태가 신장 전의 모양 (15)의 단면 형태와 실질적으로 동일한 필름 (10)을 제공한다. 본원에서는 또한 구조화된 표면의 물품을 설명한다. 상기 물품은 기하학적 구조를 포함하는 필름을 통해 실질적으로 동일한 일축 배향을 갖는다.
구조화된 표면, 일축 배향, 중합체성 필름
Description
본 발명은 구조화된 표면을 갖는 중합체성 필름과 같은 일축 신장된 물품, 및 그러한 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 구조화된 표면은 원하는 단면을 갖는 하나 이상의 기하학적 모양을 포함한다.
구조화된 표면을 갖는 광학 물품 및 그러한 물품의 제조 방법은 공지되어 있다. (예를 들어, 미국 특허 제6,096,247호 및 제6,808,658호, 및 미국 출원 공개 제2002/0154406 A1호 참조). 이러한 참조 문헌에 개시된 구조화된 표면은 마이크로프리즘 (예를 들어, 마이크로큐브) 및 렌즈를 포함한다. 전형적으로 이러한 구조는 적절한 중합체의 표면 상에서, 예를 들어, 요철(embossing), 압출 또는 기계가공에 의하여 생성된다.
구조화된 표면을 갖는 복굴절성(birefringent) 물품 또한 공지되어 있다 (예를 들어, 미국 특허 제3,213,753호, 제4,446,305호, 제4,520,189호, 제4,521,588호, 제4,525,413호, 제4,799,131호, 제5,056,030호, 제5,175,030호 및 출원 공개 WO 2003/0058383 A1 및 WO 2004/062904 A1 참조).
신장된 필름의 제조 방법 또한 공지되어 있다. 그러한 방법은 전형적으로 필름의 기계적, 물리적 특성을 향상시키기 위하여 사용된다. 이러한 방법은 이축 신장 기술 및 일축 신장 기술을 포함한다. (예를 들어, PCT WO 00/29197, 미국 특허 제2,618,012호, 제2,988,772호, 제3,502,766호, 제3,807,004호, 제3,890,421호, 제4,330,499호, 제4,434,128호, 제4,349,500호, 제4,525,317호 및 제4,853,602호 참조. 또한, 미국 특허 제4,862,564호, 제5,826,314호, 제5,882,774호, 제5,962,114호 및 제5,965,247호 참조. 또한 일본 미심사 특허 공보 Hei 5-11114, 5-288931, 5-288932, 6-27321 및 6-34815 참조. 신장 필름의 제조 방법을 개시하는 또 다른 일본 미심사 특허 공보로는 Hei 5-241021, 6-51116, 6-51119, 및 5-11113이 포함됨. 또한 WO 2002/096622 A1 참조).
요약
본 발명은 구조화된 표면을 갖는 필름, 그로부터 제조된 물품, 및 그의 신규 제조 방법을 제공한다. 구조화된 표면은 원하는 단면의 형태를 갖는 하나 이상의 기하학적 모양을 포함한다. 본 발명의 물품의 한 실시양태는 구조화된 표면을 갖는 필름을 포함한다. 본 발명의 한 측면은 일축 배향, 바람직하게는 그의 두께를 따라서 진정하게 일축 배향을 갖는 물품을 포함한다. 구조화된 표면은 다수의 기하학적 모양들을 포함할 수 있다. 기하학적 모양 또는 모양들은 신장될 수 있다. 상기 모양 또는 모양들은 실질적으로 물품의 제1 면 내 축을 따라서 정렬된다. 본 발명의 물품은 그 위에 구조화된 표면을 갖는 몸체부 또는 랜드부를 포함한다. 물품은 단일 층 또는 다수의 독립 층들을 포함할 수 있다. 본 발명의 물품은 그의 반대 면에 구조화된 표면을 가질 수 있다. 층들은 상이한 중합체성 물질을 포함할 수 있다. 물품은 양으로 또는 음으로 복굴절될 수 있다.
본 발명의 물품의 한 실시양태는,
(a) (i) 제1 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 몸체, 및
(b) 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 몸체의 제1 표면 상에 배치된 선형 기하학적 모양을 포함하며,
필름이 0.1 이상의 형태 보유 파라미터 (SRP)를 갖는 일축 배향 구조화된 표면 중합체성 필름을 포함한다.
본 발명의 또다른 실시양태는,
(a) (i) 제1 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 몸체, 및
(b) 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 몸체의 제1 표면 상에 배치된 선형 기하학적 모양을 포함하고,
중합체성 필름 제1 면 내 축의 방향으로 1.5 이상의 신장비를 갖고, 제2 면 내 축 및 제3 축을 따른 작은 신장비에 대한 큰 신장비의 비율이 1.4 또는 그 미만이며, 필름이 기하학적 모양 및 몸체의 두께를 따라 실질적으로 동일한 일축 배향을 갖는 일축 배향 필름을 포함한다.
또한 본 발명의 또다른 실시양태의 물품은,
(a) (i) 제1 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 몸체, 및
(b) 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 몸체의 제1 표면 상에 배치된 선형 기하학적 모양을 포함하며,
여기서, (a) 기하학적 모양의 높이 (P')에 대한 몸체의 두께 (Z')의 비가 약 2 이상이거나, 또는
(b) 모양의 높이에 대한 몸체 두께의 비 (Z':P')가 약 1 이상이고, 모양의 간격에 대한 모양의 높이의 비 (P':FS')가 약 1 이상이거나, 또는
(c) 모양의 높이에 대한 몸체 두께의 비 (Z':P')가 약 1 이상이고, 모양의 간격에 대한 모양 하부의 너비의 비 (BW': FS')가 약 1 이상이거나, 또는
(d) 모양 하부의 너비에 대한 몸체 두께의 비 (Z':BW')가 약 3 이상이거나, 또는
(e) 모양 하부의 너비에 대한 몸체 두께의 비 (Z':BW')가 약 1 이상이고, 모양의 간격에 대한 모양의 높이의 비 (P':FS')가 약 1 이상이거나, 또는
(f) 모양 하부의 너비에 대한 몸체 두께의 비 (Z':BW')가 약 1 이상이고, 모양의 간격에 대한 모양 하부의 너비의 비 (BW':FS')가 약 1 이상이거나, 또는
(g) 모양 상부의 너비에 대한 모양 하부의 너비의 비 (BW':TW')가 약 2 이상이고, 모양의 간격에 대한 모양 하부의 너비의 비 (BW':FS')가 약 1 이상인 일축 배향 구조화된 표면 중합체성 필름을 포함한다.
또한 본 발명의 또다른 실시양태에서, 실질적으로 상기 기재한 바와 같은 본 발명의 물품은, 모양 하부의 너비에 대한 몸체의 두께의 비가 약 3 이상이다.
본 발명의 또다른 실시양태의 물품은,
(a) (i) 제1 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 몸체, 및
(b) 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 몸체의 제1 표면 상에 배치된 선형 기하학적 모양을 포함하며,
여기서, 배향된 중합체성 필름은 (i) 제1 면 내 축을 따른 제1 굴절률 (n1), (ii) 제2 면 내 축을 따른 제2 굴절률 (n2), 및 (iii) 제3 축을 따른 제3 굴절률 (n3)을 갖고, n1 ≠ n2 이고 n1 ≠ n3 이고, n2 및 n3는 그들의 n1과의 차이와 비교하여 실질적으로 같은, 일축 배향 구조화된 표면 중합체성 필름을 포함한다. 본 발명의 이러한 실시양태의 한 측면에서 기하학적 모양의 높이에 대한 중합체성 몸체의 두께의 비는 약 2 이상이다.
본 발명은 또한,
(a) (i) 제1 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 몸체, 및 (b) 선형 기하학적 모양이 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 몸체 상에 배치된, 중합체성 몸체의 제1 표면 상에 배치 된 선형 기하학적 모양을 포함하는 표면부를 포함하는 일축 배향 구조화된 표면의 물품의 롤을 제공한다.
본 발명의 또다른 측면에서, 상기 기재한 롤은 제1 면 내 축을 따라 일축 배향된 중합체성 필름을 포함한다. 또다른 측면에서, 상기 기재한 롤은 롤의 각 랩(wrap) 사이에 완충(cushioning) 층을 추가로 포함한다. 완충 층은 구조화된 표면을 제조, 저장 및 선적 중의 손상 및/또는 변형으로부터 보호하는 것을 돕는다.
본 발명에서, 기하학적 모양은 각기둥형 또는 렌즈형 기하학적 모양일 수 있다. 기하학적 모양은 제1 면 내 축을 따라 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 이는 거대- 또는 미세-모양일 수 있다. 이는 하기에서 보다 자세히 논의되는 바와 같이 다양한 단면적 프로필을 가질 수 있다. 구조화된 표면 상에서 기하학적 모양은 반복 또는 비반복될 수 있다. 즉, 구조화된 표면은 동일한 단면의 형태를 갖는 다수의 기하학적 모양을 포함할 수 있다. 다르게는, 이는 상이한 단면적 형태를 갖는 다수의 기하학적 모양을 가질 수 있다. 또다른 실시양태에서, 구조화된 표면은 주기적 또는 비-주기적 방식으로 배열될 수 있는 소정의 셀 수 있는 모양의 패턴을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 또다른 측면에서, 물품은 제1 면 내 축을 따른 제1 굴절률 (n1), 제2 면 내 축을 따른 제2 굴절률 (n2) 및 제3 면 내 축을 따른 제3 굴절률 (n3)을 갖는다. 본 발명에서, n1 ≠ (각 n2 및 n3)이다. 즉, n1은 n2 및 n3보다 크거나 n2 및 n3보다 작을 수 있다. 바람직하게는 n2 및 n3는 실질적으로 서로 같다. 본 발명의 필름의 상대적 복굴절은 바람직하게는 0.3 또는 그 미만이다.
본 발명은 다상(다중-상) 필름을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 필름은 다성분 상 분리계, 또는 한 성분이 다른 성분 내로 용해되어 연속성 매트릭스 또는 복연속성 매트릭스 내에 다공성 구조 또는 매우 작은 입자를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 미세구조화된 표면 또는 제2 표면 위에 추가적인 층을 도입할 수 있다. 또한, 그러한 표면의 하나 또는 모두에 추가적인 층을 도입할 수 있다. 추가적인 층은 신장 전 또는 후에 첨가될 수 있다. 추가적인 층이 신장 전에 추가되는 경우, 그것은 신장될 수 있어야 한다. 그러한 층의 예로는, 이에 한정되지는 않지만, 반사방지 층, 굴절률 정합(index-matching) 층 및 보호층을 들 수 있다.
진정한 일축 신장은 추가적인 층이 사용되는 경우 특히 유용하다. 이러한 경우에, 예를 들어, 횡방향 내의 응력 축적이 최소화되어 층 사이의 접착의 인자가 덜 결정적인 특징이 된다.
또다른 측면에서, 본 발명은 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 수직 면 내 축 및 제3 상호 수직 축의 좌표계와 관련하여 정의되는 소정의 특성을 갖는 미세구조 필름의 롤을 포함한다. 예를 들어, 기하학적 모양은 롤의 랩 방향으로 (즉, 기계 방향 (MD)을 따라서) 정렬될 수 있거나, 또는 롤의 랩 방향에 횡으로 (즉, 횡방향 (TD)을 따라서) 정렬될 수 있다. 다르게는, 기하학적 구조는 MD 또는 TD 방향의 임의의 원하는 각으로 정렬될 수 있다.
본 발명은 구조화된 표면 필름의 제조 방법을 추가로 포함한다. 한 측면에서, 본 발명의 방법은,
(a) (i) 원하는 기하학적 모양을 포함하는 제1 표면 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 필름을 제공하는 단계, 및 이 후
(b) 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 필름을 신장하는 단계를 포함하고,
단계 (b) 전의 기하학적 모양의 단면 형태가 단계 (b) 후에 실질적으로 유지되는 것이다.
또다른 측면에서, 본 발명은,
(a) (i) 제1 구조화된 표면이 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 그 위에 배치된 기하학적 모양을 갖는 제1 구조화된 표면 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 필름을 제공하는 단계, 및 이 후
(b) 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 필름을 일축으로 배향하는 단계를 포함하는 구조화된 표면 필름의 제조 방법을 포함하는 것이다.
또한 또다른 측면에서 본 발명은,
(a) 원하는 구조화된 표면의 음각을 포함하는 도구를 제공하는 단계,
(b) 기하학적 모양을 포함하는 원하는 구조 표면을 생성하기 위하여 도구를 수지(resin)에 접촉시키는 단계,
(c) (i) 원하는 구조화된 표면 및 반대 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 필름을 형성하기 위하여 수지를 임의로, 응고하는 단계
(d) 도구로부터 필름을 제거하는 단계, 및 이 후
(e) 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 필름을 신장하는 단계를 포함하는 구조화된 표면 필름의 제조 방법을 포함하는 것이다.
본 발명의 또다른 실시양태는 다수의 신장된 기하학적 미세모양을 갖는 원하는 미세구조 표면 필름의 제조 방법을 포함한다. 상기 방법은,
(a) 원하는 미세구조 표면의 음각 버전을 포함하는 도구를 제공하는 단계,
(b) 원판 도구 및 제2 표면 사이에 형성된 간극에 용융된 중합체성 수지를 제공하는 단계,
(c) 필름이 (i) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 대하여 상호 직각인 제3 축, 및 (ii) 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향에 위치하는 신장된 미세모양을 갖는 원하는 미세구조 표면을 갖는, 간극 내에 원하는 미세구조 표면을 갖는 중합체성 필름을 형성하는 단계,
(d) 도구로부터 단계 (c)의 중합체성 필름을 제거하는 단계, 및
(e) 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 중합체성 필름을 신장하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법(들)의 한 실시양태에서, 물품은 신장 전에 제1 배향 상태를 갖고, 신장 후에 제1 배향 상태와는 상이한 제2 배향 상태를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 신장은 실질적인 배향이 없이 더 작은 물리적 단면 (즉, 더 작은 기하학적 모양)을 제공한다.
본 발명의 방법(들)은 신장 후에 복굴절이고 제1 면 내 축을 따른 제1 굴절률 (n1), 제2 면 내 축을 따른 제2 굴절률 (n2), 및 제3 축을 따른 제3 굴절률 (n3)을 갖는 중합체성 필름을 제공한다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 상기 방법은 필름의 제2 및 제3 면 내 축 모두의 방향에서 실질적으로 동일한 비율의 치수 변화를 생성한다. 제2 및 제3 면 내 축의 방향에서 이러한 비율의 치수 변화는 필름의 신장 또는 신장 이력을 통해 실질적으로 동일하다.
본 발명의 또다른 측면에서, 본 발명의 임의의 방법으로 제조된 필름은 신장 후 세동(fibrillate)하여 구조화된 표면을 갖는 하나 이상의 일축 배향 섬유를 제공한다. 섬유는 개개의 섬유 또는 길이를 따라 서로 결합된 2 개 이상의 섬유로 생성될 수 있다.
본원에서 사용되는 하기의 용어 및 구들은 하기와 같은 의미를 갖는다.
"단면 형태" 및 그의 명백한 변형은, 제2 면 내 축 및 제3 축으로 정의된 기하학적 모양의 둘레의 형상을 의미한다. 단면 형태는 물리적인 치수 및 모양의 결함 또는 불규칙의 존재와 독립적이다.
"신장비" 및 그의 명백한 변형은, 신장 후 신장 방향을 따라 분리된 두 지점의 거리의, 신장 전 상응하는 지점 사이의 거리에 대한 비율을 의미한다.
"기하학적 모양" 및 그의 명백한 변형은, 구조화된 표면 상에 존재하는 소정의 형태 또는 형태들을 의미한다.
"거대"는 접두사로 사용되고, 1 mm 이상의 높이를 갖는 단면적 프로필을 수식하는 용어를 의미한다.
"미세"는 접두사로 사용되고, 1 mm 또는 그 미만의 높이를 갖는 단면적 프로필을 수식하는 용어를 의미한다. 바람직하게는 단면적 프로필은 0.5 mm 또는 그 미만의 높이를 갖는다. 더욱 바람직하게는 단면적 프로필은 0.05 mm 또는 그 미만의 높이를 갖는다.
"일축 신장" 및 그의 명백한 변형은, 물품의 마주보는 연부들을 잡아서 오직 한 방향으로만 물품을 물리적으로 신장시키는 행위를 의미한다. 일축 신장은, 예를 들어, 필름의 부분에서 순간적 또는 비교적 매우 작은 이축 신장을 일으킬 수 있는 전단효과에 의한, 필름의 약간 불완전하게 균일한 신장도 포함하는 것이다.
"구조 표면"은 그 위에 하나 이상의 기하학적 모양을 갖는 표면을 의미한다.
"구조화된 표면"은 표면에 원하는 기하학적 모양 또는 다수의 기하학적 모양을 만드는 임의의 기술에 의하여 생성된 표면을 의미한다.
"진정한 일축 배향" 및 그의 명백한 변형은, 제2 면 내 축 및 제3 축을 따라 측정된 배향 민감성 특성은 실질적으로 동일하고 제1 면 내 축을 따른 배향 민감성 특성과는 실질적으로 다른 일축 배향의 상태를 의미한다 (하기 참조).
실제 물리적 계는 일반적으로 제2 면 내 축 및 제3 축을 따라 정밀하고 정확하게 동일한 특성을 갖지는 않는다. 용어 "진정한 일축 배향"은 축을 따라 측정한 필름의 배향-민감성 특성이 오직 약간의 차이만 있는 경우의 배향의 상태를 나타내기 위하여 본원에서 사용된다. 의도한 용도에 따라서 허용 가능한 양의 변화가 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 종종, 그러한 필름의 균일성은 일축 배향의 정밀도보다 더 중요하다. 이러한 경우는 길고 얇은 원통형 섬유가 그의 섬유 축을 따라서 신장되는 경우에 발생할 수 있기 때문에, 당업계에서는 때때로 "섬유 대칭"으로 지칭된다.
"진정한 일축 신장" 및 그의 명백한 변형은, 제2 면 내 축 및 제3 축을 따른 신장비가 실질적으로 서로 동일하지만 제1 면 내 축을 따른 신장비와는 실질적으로 다른 방식으로 일축 신장을 제공하는 행위를 의미한다 (상기 참조).
"일축 배향" 및 그의 명백한 변형은, 물품이 제1 면 내 축, 즉, 실질적으로 일축 신장 방향에 평행한 축을 따라 측정한 물품의 배향 민감성 특성이 제2 면 내 축 및 제3 축을 따라 측정한 특성과 다른 배향의 상태를 갖는 것을 의미한다. 일축 배향의 존재를 결정하기 위하여 광범위한 특성이 측정될 수 있지만, 다른 것이 명시되지 않는 한 본원에서는 굴절률을 사용한다. 그러한 특성을 나타내는 예로는, 결정 배향 및 형태(morphology), 열 및 흡습 팽창, 적은 스트레인 이방성 기계적 순응도, 인열 저항, 크리프 저항, 수축, 굴절률 및 다양한 파장에서의 흡수 계수를 들 수 있다.
층상 필름의 경우에, "일축" 또는 "진정한 일축"은 달리 명시되지 않는다면 필름의 각 층에 적용되는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 다양한 실시양태의 하기 상세한 설명에 의하여 더욱 완벽하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에서 유용한 전구체 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 필름의 한 실시양태의 단면도이다.
도 3A 내지 3D는 본 발명의 필름의 일부 다른 실시양태의 단면도이다.
도 4A 내지 4D는 형태 보유 파라미터 (SRP)를 계산하는 방법을 결정하는데 유용한 도시이다.
도 5A 내지 5W는 본 발명에서 유용한 기하학적 모양의 일부 다른 프로필의 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 신장 후의 필름이 일축 배향인 경우 신장 과정 전과 후의 구조 표면 필름의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 필름을 일축으로 신장하는 방법의 개략적인 도시이며 또한 기계 방향 (MD), 수직, 즉, 두께, 방향 (ND), 횡단 방향 (TD)을 나타내는 좌표축을 도시한다.
도 9는 단면의 치수가 변하는 구조화된 표면을 갖는 본 발명의 물품의 말단도이다.
본 발명은 다양한 변형 및 변경된 형태가 용이하다. 본 발명의 구체화는 단 지 예시로서 도면에 나타난다. 이러한 의도는 기재된 특정 실시양태에 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 대신에, 이러한 의도는 모든 변형, 등가물 및 변경은 본 발명의 사상 및 범위에 포함하려는 것이다.
본 발명의 물품 및 필름은 일반적으로 몸체부 및 표면 구조부를 포함한다. 도 1은 제1 배향 상태를 갖는 전구체 필름의 말단도를 나타내며, 도 2는 제2 배향 상태를 갖는 본 발명의 필름의 한 실시양태의 말단도를 나타낸다. 도 3A 내지 3D는 본 발명의 일부 다른 실시양태의 말단도를 나타낸다.
전구체 필름 (9)는 초기 두께 (Z)를 갖는 몸체 또는 랜드부 (11) 및 높이 (P)를 갖는 표면부 (13)을 포함한다. 표면부 (13)은, 여기서는 직각 각기둥으로 나타낸 일련의 평행한 기하학적 모양 (15)을 포함한다. 각각의 기하학적 모양 (15)은 하부의 너비 (BW) 및 피크간 간격 (PS)을 갖는다. 전구체 필름은 P + Z의 합과 같은 총 두께 T를 갖는다.
도 2를 구체적으로 참조하면, 본 발명의 필름 (10)은 두께 (Z')를 갖는 몸체 또는 랜드부 (12) 및 높이 (P')를 갖는 표면부 (14)를 포함한다. 표면부 (14)는 각기둥을 포함하는 일련의 평행한 기하학적 모양 (16)을 포함한다. 각각의 기하학적 모양 (16)은 하부의 너비 (BW') 및 피크간 간격 (PS')을 갖는다. 본 발명의 필름은 P' + Z'와 같은 총 두께 T'를 갖는다.
전구체 필름 및 본 발명의 필름의 치수들 사이의 관계는 T'<T; P'<P; Z'<Z; 일반적으로 BW'<BW, 및 PS'<PS이다.
몸체 또는 랜드부 (11), (12)는 바닥면 (17) 및 (19)와 표면부의 가장 낮은 지점 (15), (16) 사이의 물품의 부분을 포함한다. 일부 경우에, 이는 물품의 너비 (W, W')를 따라 일정한 치수일 수 있다. 다른 경우에, 이 치수는 다양한 랜드 두께를 갖는 기하학적 모양의 존재로 인하여 변화할 수 있다 (도 9 참조). 도 9에서, 랜드 두께는 Z"로 나타낸다.
전구체 필름 (9) 및 본 발명의 필름 (10)은 각각 제1 면 내 축 (18), 제2 면 내 축 (20) 및 두께 방향으로 제3 축 (22)를 갖는다. 제1 면 내 축은, 본원에서 이 후 설명되는 바와 같이 신장의 방향에 실질적으로 평행하다. 도 1 및 2에서, 이 축은 필름 (9) 및 (10)의 말단에 수직이다. 이러한 3 개의 축은 서로 다른 것들에 대하여 상호 수직이다.
본 발명의 필름 또는 물품의 하나 이상의 기하학적 모양의 단면의 형태는 그의 전구체의 기하학적 모양의 단면의 형태와 실질적으로 유사하다. 이러한 형태의 충실도는, 입사광의 균일한 재분포가 요망되는 광학 장치를 제조하는 경우에 특히 중요하다. 상기 모양의 초기 단면의 형태가 평평한 표면을 포함하는지 곡선인 표면을 포함하는지가 중요하다. 방법 및 물품의 형태 보유는 형태 보유 파라미터 (SRP)를 계산함으로써 결정된다.
주어진 모양에 대한 SRP는 하기와 같이 결정된다. 신장 전의 모양을 갖는 필름의 단면의 이미지를 얻는다. 구획 면(sectioning plane)은 제2 면 내 축 (20) 및 제3 축 (22)에 의하여 정의되는 면이고, 필름이 신장되는 방향에 수직이다. 존재하는 구조적 모양의 한 대표적인 예를 선택하고 이를 모양이라고 지칭한다. 몸체부 (11) 및 표면부 (13)의 접합점에서 이미지 상에 선을 중첩한다. 이것이 모양 기준선 (FB)이다. 그 후 기준선 위의 모양의 면적을 계산한다. 이것은 비신장된 모양 면적 (UFA)이다.
그 후 신장 후 필름의 단면의 이미지를 얻는다. 구획 면은 제2 면 내 축 및 제3 축에 의하여 정의되는 면이다. 필름이 실험실 필름 신장 기기 상에서와 같이 비-연속성, 또는 "배치" 방법에 의하여 신장된 경우, 신장 전에 필름 시편을 조사하는 때에 선택된 것과 동일한 모양을 선택하는 것이 가능할 것이다. 필름이 연속성 필름-제조 라인 상에서 신장된 경우, 필름 제조 분야의 당업자가 이해할 수 있는 것과 같이, 모양은 비신장된 웹 상에서 선택된 위치와 유사하게, 신장된 필름 웹 상의 적절한 위치로부터 선택되어야 한다. 모양 기준선 (FB)을 다시 정하고, 그 후 신장된 필름 모양의 면적을 계산한다. 이것은 신장된 모양 면적 (SFA)이다.
그 후 UFA/SFA의 비율을 계산한다. 이것은 이미지 비율 (IR)이다. 그 후 신장된 필름 모양의 이미지를 비신장된 필름 모양의 이미지와 동일한 면적을 갖도록 비례적으로 확대한다. 이것은 이미지를 각 높이 및 너비 치수에서 IR의 제곱근 만큼 확장하여 수행된다. 그 후 신장된 필름의 모양의 확대된 이미지를 비신장된 필름의 모양의 이미지 상에 그들의 모양 기준선이 일치하도록 중첩한다. 이 후 중첩된 이미지들을 그들의 겹치는 면적이 최대가 되는 지점을 찾을 때까지 공통 기준선을 따라 다른 것을 기준으로 하여 옮긴다. 앞서 언급한 것 및 이후의 수학적이고 수치적인 작업은, 당업자에게 자명한 바와 같이, 적절하게 작성된 코드를 사용하여 컴퓨터로 간단하게 수행할 수 있다.
이러한 최적의 중첩된 상태의 중첩된 2개의 이미지의 공유 면적은 공통 면적 (CA)이다. 이 후 CA/UFA의 비율을 계산한다. 이러한 비율은 공통 면적 비율 (CAR)이다. 완전한 형태 보유를 일으키는 신장에서는, CAR이 1일 것이다. 완전한 형태 보유로부터 임의의 편차가 있는 경우에는, CAR은 1 미만의 양수일 것이다.
임의의 특정 필름에 대하여, 적어도 모양의 형태, 신장비, 및 신장 작업이 진정하게 일축으로 배향된 신장으로 접근하는 정도에 의존하는 양에 따라서, CAR은 1로부터 차이가 날 것이다. 또한 다른 인자들이 관련될 수도 있다. 완전한 형태 보유로부터 편차의 정도를 정량화하기 위하여, 또 다른 파라미터인, 형태 보유 파라미터 (SRP)를 전개할 필요가 있다. SRP는 완전한 형태 보유를 나타내는 한 극단으로부터, 전형적인 산업상 실무의 특징적인 하는 선택된 기준점을 나타내는 다른 극단 사이에서, 연속적으로, 구조화된 표면을 갖는 필름이 어디에 속하는가를 비례적으로 나타내는 척도이다. 그러한 기준점으로서, 동일한 모양의 형태 및 신장비에 대하여, 연속적 방식에서 효율적으로 작동하는 이상적인 필름 텐터 (횡단 배향기)의 성능을 선택하였다. 필름의 구조화된 표면 상의 모양의 주축은 신장 방향인 웹의 횡방향에 평행한 것으로 추측된다. 모서리 효과 및 다른 모든 방법 비-이상 요인들을 무시하였고, 예를 들어 신장 중 밀도의 변화와 같은 필름 물질 자체의 비-이상 요인도 무시하였다. 이 후, 이러한 이상적인 텐터의 경우에 대하여, 필름에 부여된 모든 횡단 신장은 필름의 수축에 의하여 동일한 비율로, 오직 두께의 치수에서만 적응된다. 가상의 텐터가 이상적이므로, 기계 또는 웹의 아래 방향에서 필름의 수축이 없다.
이상적으로 신장하는 필름에 대하여, 이미지 비율은 신장비와 동일하다. 이미지 비율이 신장비와 다른 경우에, 이는 예를 들어, 포아송(Poisson) 비율, 밀도 변화 (예를 들어, 신장 중 결정화에 의함), 및 국소적 신장비 및 공칭의(nominal) 이상적인 신장비 사이의 변동에 기인한 계내의 비-이상 요인의 지표이다.
이하에서는 도 4A 내지 4D를 참조하여 설명한다. 계산은 당업자에게 공지된 알고리즘을 사용한 컴퓨터에 의하여 용이하게 수행될 수 있다. 계산은 CAR을 계산하기 위하여 이미 사용된 비신장된 필름의 모양의 실험적으로 얻은 이미지로 시작한다. 도 4A에서, 나타낸 모양은 직각 삼각형 모양이다. 도 4A에 나타낸 직각 삼각형은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 본원의 구체적인 방법은 일반적으로 대칭을 갖거나 갖지 않는 형태, 및 직선 (각기둥형) 또는 곡선 (렌즈형) 표면을 갖는 형태와 같은 모든 모양의 형태에 적용 가능하다. 상기 방법은 또한 일반적으로 "접시" 모양, 또는 복잡한 형태를 갖는 모양, 예컨대 S-형태의 모양, 갈고리-형태의 모양, 또는 "버섯머리" 모양에 적용 가능하다.
도 4A의 이미지는 해당 필름의 제조에 사용된 신장비의 인자만큼 단지 높이 치수만을 축소시킴으로써 계산적으로 도 4B의 이미지로 전환된다. 이는 해당 모양의 형태 및 신장비에 대하여 "이상적인 텐터"의 필름 표면 모양에 발생된 것을 모의한다. 이 후 이미지는, 신장비의 제곱근의 인자만큼 높이 및 너비 치수를 각각 확대하여, 도 4B의 이미지에서 도 4C의 이미지로 전환된다. 따라서, 도 4C의 이미지는 도 4A의 이미지와 동일한 면적을 갖는다. 그 후 도 4A 및 도 4C의 이미지를 중첩하고, 그들의 공통 기준선을 따라 최대 겹침 면적의 지점이 발견될 때까지 옮긴다. 이는 도 4D에 나타내었다. 이 도면의 공통 면적 (원래의 모양의 이미지 및 수치적으로 변형된 모양의 이미지 모두에 공통되는 빗금친 면적)을 계산하고, 도 4A의 이미지의 면적에 대한 이 면적의 비율을 계산하였다. 이러한 값은 주어진 모양의 형태 및 신장비에 대하여 이상적인 텐터에 대한 공통 면적 비율 (CARIT)이다. 이러한 계산은 각 필름 시편에 대하여 반드시 독립적으로 수행되어야 한다는 것이 이해될 것이며, CARIT은 사용되는 비신장된 모양의 형태 및 신장비 모두의 강력한 함수이다.
마지막으로, SRP는 다음 식을 사용하여 계산된다.
SRP = (CAR-CARIT)/(1-CARIT)
완전한 형태 보유에 대하여, SRP는 1이다. "이상적인" 텐터 상에서 신장된 가상의 필름의 경우에, CAR은 CARIT와 같고, SRP는 0이다. SRP는 완전한 형태 보유를 나타내는 한 극단으로부터, 전형적인 산업상 실무를 특징으로 하는 선택된 기준점을 나타내는 다른 극단 사이에서, 연속적으로, 구조화된 표면을 갖는 필름이 어디에 속하는가를 비례적으로 나타내는 척도이다. SRP가 1.00에 아주 가까운 필름은 매우 높은 정도의 형태 보유를 갖는다. SRP가 0.00에 아주 가까운 필름은 사용된 모양의 형태 및 신장비에 대하여 낮은 정도의 형태 보유를 갖는다. 본 발명에서, 필름은 0.1 이상의 SRP를 갖는다.
당업자는 표준 필름 텐터 상에서 또는 다른 수단에 의하여 제조된 필름은, 상기 설명한 바와 같은 가능한 많은 비-이상 요인에 의하여 0 미만의 SRP 값을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. "이상적인 텐터"는 발생할 수 있는 가능한 최악의 형태 보유를 나타내려는 것이 아니다. 오히려, 이는 공통 척도상에서 상이한 필름을 비교하는데 유용한 기준점이다.
본 발명의 한 실시양태에서, 구조화된 표면을 갖는 필름은 약 0.1 내지 1.00의 SRP 값을 갖는다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 구조화된 표면을 갖는 필름은 약 0.5 내지 1.00의 SRP 값을 갖는다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 구조화된 표면을 갖는 필름은 약 0.7 내지 1.00의 SRP 값을 갖는다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 구조화된 표면을 갖는 필름은 약 0.9 내지 1.00의 SRP 값을 갖는다.
본 발명의 또다른 측면에서, 필름은 일축 배향을 갖는다. 일축 배향은 제1 면 내 축 (n1)을 따른 필름의 굴절률, 제2 면 내 축 (n2)을 따른 굴절률, 및 제3 축 (n3)을 따른 굴절률의 차이를 측정하여 결정할 수 있다. 본 발명의 일축 배향 필름에서 n1 ≠ n2 및 n1 ≠ n3이다. 바람직하게는 본 발명의 필름은 진정하게 일축 배향이다. 즉, n2 및 n3는, 그들의 n1과의 차이의 비하여, 실질적으로 서로 같다.
또한 본 발명의 또다른 실시양태에서, 필름은 0.3 또는 그 미만의 상대적 복굴절을 갖는다. 또다른 실시양태에서, 상대적 복굴절은 0.2 미만이고, 또다른 실시양태에서 이는 0.1 미만이다. 상대적 복굴절은 다음 식에 따라 계산되는 절대값이다.
|n2-n3|/|n1-(n2+n3)/2|
상대적 복굴절은 가시광선 또는 적외선 근처의 스펙트럼에서 측정될 수 있다. 임의의 주어진 측정에서, 동일한 파장이 사용되어야 한다. 스펙트럼의 임의의 부위에서 상대적 복굴절이 0.3인 경우 이 시험을 충분히 만족한다.
본 발명의 필름은 신장된 구조일 수 있는 하나 이상의 각기둥형 또는 렌즈형 모양을 포함한다. 상기 구조는 바람직하게는 일반적으로 필름의 제1 면 내 축에 평행하다. 도 2에 나타난 바와 같이, 구조화된 표면은 일련의 각기둥 (16)을 포함한다. 그러나, 다른 기하학적 모양 및 그의 조합이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 도 3A는 꼭지점을 갖지 않아도 되고 하부에서 접촉될 필요가 없는 기하학적 모양을 나타낸다.
도 3B는 둥근 피크 및 곡선 측면을 가질 수 있는 기하학적 모양을 나타낸다.
도 3C는 기하학적 모양의 피크가 평평할 수 있는 것을 나타낸다.
도 3D는 필름의 반대 표면이 모두 구조화된 표면을 가질 수 있는 것을 나타낸다.
도 5A 내지 5W는 구조화된 표면을 제공하기 위해 사용될 수 있는 다른 단면 형태를 나타낸다. 이러한 도면은 추가로 기하학적 모양이 함몰 (도 5A 내지 I 및 5T 참조) 또는 돌출부 (도 5J 내지 5S 및 5U 내지 5W 참조)를 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 함몰을 포함하는 모양의 경우, 함몰 사이의 상승된 면적은 도 3C에 나타낸 바와 같이 돌출부-유형 모양으로 간주할 수 있다.
다양한 모양의 실시양태가 임의의 방식으로 합해져서 원하는 결과를 얻을 수 있다. 예를 들어 수평 표면은 반원형이거나 평평한 피크를 갖는 독립적인 모양일 수 있다. 추가로, 곡면은 임의의 이러한 모양 상에 사용될 수 있다.
도면에서 볼 수 있듯이, 모양은 임의의 원하는 기하학적 형태를 가질 수 있다. 이들은 필름의 z-축에 대하여 대칭이거나 비대칭일 수 있다. 추가로, 구조화된 표면은 단일 모양, 원하는 패턴의 다수의 동일한 모양, 또는 원하는 패턴으로 배열된 2 개 이상의 모양의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 높이 및/또는 너비와 같은 모양의 치수는 구조화된 표면을 통해 동일할 수 있다. 다르게는, 이들은 각 모양마다 다를 수 있다.
도 2에 도시된 미세구조의 기하학적 모양은 직각 각기둥을 포함하거나 그에 근접한다. 본원에서 사용된 직각 각기둥은 약 70° 내지 약 120°, 바람직하게는 약 80° 내지 100°, 가장 바람직하게는 약 90°의 꼭지점 각을 갖는다. 추가적으로 미세구조 모양의 면들은 평평하거나 거의 평평한 표면이다.
또다른 실시양태에서, 미세구조의 기하학적 모양은 톱니형 각기둥을 포함한다. 본원에서 사용된 톱니형 각기둥은 각 랜드 또는 몸체와 대략 90°의 각을 형성하는 연직, 또는 거의 연직의 면을 갖는다 (도 5J 참조). 한 유용한 실시양태에서, 톱니형 각기둥은 랜드 또는 몸체로부터 2°내지 15°의 경사각을 가질 수 있다.
또한 제1 면 내 축을 따라서 연속성 또는 비연속성일 수 있는 모양도 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명의 필름의 다양한 실시양태는 도 2 및 3A에서 설명한 바와 같은 하기 치수의 관계를 갖는다.
본 발명의 방법은 일반적으로 신장에 의해 길어질 수 있는 구조화된 표면 중합체성 필름을 제공하고 이 후 일축으로 필름을 신장하는 단계를 포함한다. 구조화된 표면은 필름의 형성과 동시에 제공될 수도 있고, 또는 필름이 형성된 후에 제1 표면에 부여될 수도 있다. 상기 방법은 도 6 및 7과 관련하여 더욱 자세히 설명된다.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 개략적인 도시이다. 상기 방법에서, 필름의 원하는 구조화된 표면의 음각 버전을 포함하는 도구 (24)가 제공되고, 이는 구동 롤 (26A) 및 (26B)에 의하여 다이 (28)의 오리피스 (나타내지 않음)를 지나서 진행한다. 다이 (28)은 용융된 열(train)의 배출 지점을 포함하고, 펠릿, 분말 등의 형태의 건조 중합체성 수지를 받기 위한 공급 호퍼 (32)를 갖는 압출기 (30)을 포함한다. 용융된 수지는 도구 (24) 상으로 다이 (28)에서 배출된다. 간극 (33)은 다이 (28) 및 도구 (24) 사이에 제공된다. 용융된 수지는 도구 (24)에 접촉하고 경화되어 중합체성 필름 (34)를 형성한다. 그 후 필름의 선단부 (24)가 스트리퍼 롤 (36)에서 도구 (24)로부터 스트리핑되고 일축 신장 장치 (38)로 향한다. 그 후 신장된 필름은 스테이션 (40)에서 연속성 롤로 권취될 수 있다.
필름 (34)는 롤로 권취될 수 있거나 또는 시트로 절단될 수 있고 장치 (38) 내에서 신장되기 전에 적층될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 또한 필름 (34)는 연속성 롤로 권취되지 않고 신장된 후에 시트로 절단될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
필름 (34)는 임의로는 일축 신장 전에 예비-상태조정될 수 있다 (나타내지 않음). 추가적으로, 필름 (34)은 신장 후에 후-상태조정될 수 있다 (나타내지 않음).
필름에 구조화된 표면을 부여하기 위하여 다양한 기술이 사용될 수 있다. 이는 배치 및 연속성 기술을 포함한다. 이는, 원하는 구조화된 표면의 음각인 표면을 갖는 도구를 제공하는 단계, 중합체성 필름의 하나 이상의 표면을 일정 시간 동안 중합체성 필름에 원하는 구조화된 표면의 양각 버전을 생성하기에 충분한 조건 하에서 도구에 접촉시키는 단계, 및 구조화된 표면을 갖는 중합체성 필름을 도구로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
다이 (28) 및 도구 (24)가 서로에 대하여 연직 배열로 도시되어 있지만, 수평 또는 다른 배열 또한 사용할 수 있다. 특정 배열과 상관없이, 다이 (28)는 용융된 수지를 간극 (33)에서 도구 (24)에 제공한다.
다이 (28)은 도구 (24)를 향하여 움직이는 것을 허용하는 방식으로 장착된다. 이는 간극 (33)을 원하는 간격으로 조정하는 것을 가능하게 한다. 간극 (33)의 크기는, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 용융된 수지의 조성, 원하는 몸체 두께, 그의 점도, 그의 점탄성적 반응, 및 본질적으로 용융된 수지로 도구를 완전히 채우기에 필요한 압력의 인자이다.
용융된 수지는, 임의로는 적용된 진공, 압력, 온도, 초음파 진동 또는 기계적 수단에 의해 바람직하게는 실질적으로 도구 (24)의 공동으로 채워지게 되는 점도를 갖는다. 수지가 실질적으로 도구 (24)의 공동을 채우는 경우, 필름의 생성된 구조화된 표면은 복제되었다고 말한다.
도구의 음각 표면은 필름의 너비를 가로질러 (즉, 횡단 (TD) 방향으로) 또는 필름의 길이를 따라서 (즉, 기계 (MD) 방향을 따라서) 모양을 생성하도록 위치할 수 있다. TD 또는 MD 방향으로의 완전한 정렬은 요구되지 않는다. 따라서 도구는 완전한 정렬로부터 약간 벗어난 각일 수 있다. 전형적으로, 이러한 정렬은 약 20°이하이다.
수지가 열가소성 수지인 경우에, 이는 전형적으로 고체로 공급 호퍼 (32)에 공급된다. 고체 수지를 용융된 덩어리로 전환시키기에 충분한 에너지가 압출기 (30)으로 제공된다. 도구는 전형적으로 가열된 구동 롤 (26A) 위로 지나감으로써 가열된다. 구동 롤 (26A)는 예를 들어 고온의 오일을 통하여 순환시킴으로써, 또는 유도적으로 가열함으로써 가열될 수 있다. 도구 (24)의 온도는 전형적으로 수지의 연화 지점 이하 2OoC에서부터 수지의 분해 온도까지이다.
부분적으로 중합된 수지를 포함한 중합성 수지의 경우에, 수지는 다이 (28)을 공급하는 분배기 내로 직접 펌핑되거나 주입될 수 있다. 수지가 반응성 수지인 경우, 본 발명의 방법은 하나 이상의 추가적인 수지를 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수지는 자외선, 적외선 방사, 전자선 방사, 가시광선 등과 같은 화학선과 같은 적절한 복사 에너지 공급원에, 수지가 경화되고 이를 도구 (24)로부터 제거하기에 충분한 시간 동안 노출시킴으로써 경화될 수 있다.
용융된 필름은 추가적인 가공을 위해 필름을 경화하는 다양한 방법에 의해 냉각될 수 있다. 이러한 방법은 압출된 수지 상에 물을 분무하는 것, 도구의 비구조화된 표면을 냉각 롤에 접촉시키는 것, 또는 필름을 공기에 직접 충돌시키는 것을 포함한다.
앞서의 논의는 필름 및 구조화된 표면의 동시 형성에 초점을 맞춘 것이다. 본 발명에서 유용한 또다른 기술은 도구를 기형성된 필름의 제1 표면에 접촉시키는 것을 포함한다. 그 후 필름/도구 조합에 원하는 구조화된 표면이 필름에 생성될 때까지 압력, 열 또는 압력 및 열을 가한다. 그 후, 필름을 냉각하고 도구로부터 제거한다.
또한 또다른 기술에서, 기형성된 필름은 그 위에 원하는 구조화된 표면을 생성하기 위해 다이아몬드 터닝과 같은 것에 의해 기계 가공될 수 있다.
구조화된 표면을 생성하기 위해 도구가 사용된 경우, 구조화된 표면 필름을 도구로부터 제거하는 것을 용이하게 하기 위해 이형제를 사용할 수 있다. 이형제는 도구의 표면 또는 필름의 표면에 얇은 층으로 적용되는 물질일 수 있다. 다르게는, 이는 중합체 내로 도입된 첨가제를 포함할 수 있다.
많은 다양한 물질이 이형제로 사용될 수 있다. 유용한 물질의 한 종류는 오일 및 왁스 및 실리콘과 같은 유기 물질, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 것과 같은 중합체성 이형 코팅을 포함한다. 특히 유용한 이형제의 또다른 종류는 플루오로케미칼 벤조트리아졸을 포함한다. 이러한 물질은 금속 및 메탈로이드 표면에 화학적으로 결합할 뿐 아니라, 그러한 표면에 예를 들어, 이형 및/또는 부식 억제 성질을 제공한다. 이러한 화합물은 금속 또는 메탈로이드 표면 (예컨대, 도구)에 결합할 수 있는 헤드기 및 이형되는 물질과 적절하게 극성 및/또는 작용기가 다른 꼬리부를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 화합물은 단층이거나 실질적으로 단층인 내구성이 있는 자기조립된 필름을 형성한다. 플루오로케미칼 벤조트리아졸은 다음 화학식을 갖는 것을 포함한다.
식 중, Rf는 CnF2n +1-(CH2)m- (n은 1 내지 22의 정수이고 m은 0 또는 1 내지 6의 정수)이고, X는 -CO2-, -SO3-, -CONH-, -O-, -S-, 공유 결합, -SO2NR-, 또는 -NR- (R은 H 또는 C1 내지 C5 알킬렌)이고, Y는 -CH2- (z는 0 또는 1)이고, 및 R'은 H, 저급 알킬 또는 Rf-X-Yz- 이며, 단, X가 -S-, 또는 -O-이고, m이 0이고, z가 0일 때, n이 ≥7이고, X가 공유 결합인 경우, m 또는 z는 1이상이다. 바람직하게는 n + m은 8 내지 20의 정수와 같다.
이형제로 사용되는 플루오로케미칼 벤조트리아졸 조성물의 특히 유용한 종류는 하기 화학식을 갖는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
식 중, Rf는 CnF2n +1-(CH2)m- (n은 1 내지 22이고, m은 0 또는 1 내지 6의 정수)이고, X는 -CO2-, -SO3-, -S-, -O-, -CONH-, 공유 결합, -SO2NR-, 또는 -NR- (R은 H 또는 C1 내지 C5 알킬렌, q는 0 또는 1)이고, Y는 C1 내지 C4 알킬렌이고, z는 0 또는 1이고, R'은 H, 저급 알킬, 또는 Rf-X-Y2이다. 플루오로케미칼 벤조트리아조에이트는 예를 들어, 미국 특허 제6,376,065호에 기재되어 있다.
상기 방법은 임의로 신장 전에 오븐 또는 다른 장치를 제공하는 것과 같은 예비상태조정 단계를 포함할 수 있다. 예비상태조정 단계는 예열 영역 및 열 담금 영역을 포함할 수 있다. 신장비는 또한 수축을 조절하기 위하여 그의 최대로부터 감소될 수 있다. 이는 당업계에서 "토인(toe in)"으로 알려져 있다.
상기 방법은 또한 후 상태조정 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필름은 우선 열경화되고 이후 급냉된다.
일축 신장은 통상적인 텐터 또는 길이 배향기에서 수행할 수 있다. 필름 가공 기술의 일반적인 논의는 문헌 "필름 가공" (토시타카 카나이(Toshitaka Kanai) 및 그레고리 캠벨(Gregory Campbell), 1999)의 제1, 2, 3, 및 6장에서 찾을 수 있다 (또한 문헌 ["The Science and Technology of Polymer Films," edited by Orville J. Sweeting, 1968, Vol. 1, 페이지 365-391 및 471-429] 참조). 일축 신장은 또한 인장 시험기의 조(jaw) 사이와 같은 다양한 배치 장치에서 얻을 수 있다.
일축 신장 방법은, 이에 한정되지는 않지만, 상이한 속도로 회전하는 롤러 사이의 통상적인 "길이 배향", 텐터 내의 통상적인 웹-교차 신장, WO WO2002/096622 A1에 기재된 바와 같은 포물선-경로 텐터 내의 신장, 및 인장 시험기의 조 사이에서의 신장을 포함한다.
이상적인 탄성 물질에 대하여, 2 또는 3 개의 상호 수직 신장비가 동일한 경우에 일축 배향이 발생한다. 신장 중 밀도의 현저한 변화를 겪지 않는 물질에 대하여, 2 개의 각각 실질적으로 동일한 신장비는 실질적으로 제3 수직 신장비의 역수의 제곱근과 같다.
통상적인 텐터에서 신장된 필름은, 일축 배향된 경우라도, 필름이 텐터를 통해 횡단하는 방향의 축을 따른 수축은 자유롭지 않지만, 두께 방향으로의 수축이 자유롭기 때문에, 일축 신장되었다 하더라도 진정하게 일축 배향되지 않는다. 포물선-경로 텐터에서 신장된 필름은, WO2002/096622 A1에 개시된 바와 같이, 포물선 경로가 텐터를 통해 횡단하는 축을 따른 필름의 적절한 양의 수축을 허용하기 때문에, 일축 신장되고 진정하게 일축 배향된다. 포물선-경로 텐터링 이외의 방법이 또한 진정한 일축 배향을 제공할 수 있으며, 상기 개념은 사용되는 방법을 제한하려는 것이 아니다.
진정한 일축 배향은 또한 신장의 전체 이력 내내 일축 조건 하에서 필름을 신장시키는 방법에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 일축 신장으로부터의 편차는 신장 단계의 다양한 부분을 통해 특정 허용치 내에서 유지된다. 그러나, 신장 방법 초기의 일축성으로부터의 편차가 신장 방법의 후반에 상쇄되고, 생성된 필름에서 진정한 일축성을 수득하는 방법들도 또한 본 발명의 범위에 포함된다.
본원에서는, 필름 모서리를 그리핑하는 텐터 신장 장치의 그리핑 수단에 의하여 횡단되는 경로, 및 이에 따라 텐터를 통해 횡단하며 필름의 모서리에 의해 그려진 경로를 경계 궤도로 지칭한다. 3 차원이고 실질적으로 비-평면인 경계 궤도를 제공하는 것은 본 발명의 범위 내이다. 필름은 면-외부의 경계 궤도, 즉, 단일 유클리드 면에 놓이지 않은 경계 궤도를 사용하여 면-외부로 신장될 수 있다.
포물선-경로 텐터 방법에서 진정한 일축성은 요구되지 않지만, 필름은 바람직하게는 면 내에서 신장된다. 주 신장 방향인 TD를 따라 신장된 직선이 신장 후에도 실질적으로 직선으로 남아있는 것이 바람직하다. 필름의 통상적인 텐터 가공에서, 이는 전형적인 경우가 아니며, 이렇게 신장된 라인은 실질적인 굴곡 또는 "활모양(bow)"을 얻는다.
경계 궤도는, 반드시 그럴 필요는 없지만, 대칭적이고, 중심 면을 통해 거울 상을 형성할 수 있다. 이러한 중심 면은 필름 횡단의 초기 방향 내의 벡터를 통과하며, 경계 궤도 사이의 초기의 중심 지점 및 신장 장치로 공급되는 비신장된 필름의 표면에 수직인 벡터를 통과하는 면이다.
다른 필름 신장 방법들과 같이, 포물선-경로 텐터링은 필름의 균일한 공간 연신이 신장 방법 내내 유지되는 조건을 선택하는 것으로부터 이득을 얻는다. 필름의 양호한 공간 균일성은, 비신장된 필름 또는 웹의 웹을 가로지르는 및 웹 아랫방향으로의 두께 분포의 신중한 조절 및 신장 중 웹 전체에 걸친 온도 분포의 신중한 조절에 의하여, 많은 중합체성계에 대하여 달성될 수 있다. 많은 중합체성계는 비-균일성에 특히 민감하고, 캘리퍼 및 온도 균일성이 부적절한 경우 비-균일한 방식으로 신장하게 된다. 예를 들어, 폴리프로필렌은 일축 신장 하에서 "선 신장"을 하는 경향이 있다. 특정 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 나프탈레이트는 또한 매우 민감하다.
어떠한 신장 기술을 사용하더라도, 기하학적 모양 형태 보유가 필요한 경우, 신장은 제1 면 내 축에 실질적으로 평행하게 행해져야 한다. 신장이 제1 면 내 축에 더욱 평행할수록, 더 양호한 형태 보유를 얻는다는 것이 발견되었다. 양호한 형태 보유는 정확하게 평행한 것으로부터 편차가 20°이하인 경우에 얻을 수 있다. 더 양호한 형태 보유는 정확하게 평행한 것으로부터 편차가 10°이하인 경우에 얻는다. 훨씬 더 양호한 형태 보유는 평행한 것으로부터 편차가 5°이하인 경우에 얻는다.
또한 포물선 신장 단계는 신장 단계의 다양한 부분에서 일축 신장으로부터의 편차를 특정 허용치 이내로 유지할 수 있다. 추가적으로, 신장의 초기 부분에서 필름 면-외부 부분을 변형시키면서 이러한 조건이 유지될 수 있으나, 신장의 최종 부분 중에 필름 면 내로 돌아온다.
신장의 전체 이력을 통해 유지되는 진정한 일축 횡단 신장에서, 순간적인 기계 방향 신장비 (MDDR)는 대략 밀도 변화에 의해 보정된 횡단 방향 신장비 (TDDR)의 역수의 제곱근과 같다. 상기에서 설명한 바와 같이, 필름은 면-외부의 경계 궤도, 즉 단일 유클리드 면에 놓이지 않은 경계 궤도를 사용하여 면-외부로 신장될 수 있다. 무수히 많기는 하지만, 본 발명의 이러한 실시양태의 관계 요건을 만족시키는 특정한 경계 궤도가 존재하므로, 면-외부의 경계 궤도를 사용하여 실질적으로 일축 신장 이력이 유지될 수 있다.
신장 후, 필름은 필요한 경우 열경화 및 급냉될 수 있다.
도 7에 대하여, 비신장된 구조화된 표면 필름 (34)은 각각 필름의 두께, 너비, 및 길이를 나타내는 치수 T, W 및 L을 갖는다. 람다 (λ)의 인자만큼 필름 (34)가 신장된 후, 신장된 필름 (35)는 각각 필름의 신장된 두께, 신장된 너비, 및 신장된 길이를 나타내는 치수 T', W, 및 L'을 갖는다. 이러한 신장은 신장된 필름 (35)에 일축 특성을 부여한다.
제1 면 내 축, 제2 면 내 축 및 제3 축을 따른 신장비 사이의 관계는 섬유 대칭의 지표이며, 따라서 신장된 필름의 일축 배향의 지표이다. 본 발명에서, 필름은 제1 면 내 축을 따른 1.1 이상의 최소 신장비를 갖는다. 바람직하게는 제1 면 내 축을 따른 신장비는 1.5 이상이다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 신장비는 1.7 이상이다. 더욱 바람직하게는 3 이상이다. 또한 더 높은 신장비가 유용하다. 예를 들어, 3 내지 10 또는 그 이상의 신장비가 본 발명에서 유용하다.
제2 면 내 축 및 제3 축을 따른 신장비는 본 발명에서 전형적으로 실질적으로 동일하다. 이러한 실질적인 동일함은 이러한 신장비의 또다른 신장비에 대한 상대적 비율로서 가장 손쉽게 표현된다. 2 개의 신장비가 동일하지 않으면, 상대적 비율은 하나의 이러한 축을 따른 큰 신장비의, 다른 축을 따른 작은 신장비에 대한 비율이다. 바람직하게는 상대적 비율은 1.4 미만이다. 2 개의 비율이 같은 경우 상대적 비율은 1이다.
제1 면 내 방향을 따른 λ의 신장비를 갖는 진정한 일축 신장의 경우, 상기 방법이 제2 면 내 축에서 및 제3 축을 따른 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비율의 치수 변화를 생성한다면, 두께 및 너비는 동일한 비율의 치수 변화만큼 감소할 것이다. 본 경우에, 이는 대략 KT/λ0.5 및 KW/λ0.5로 나타낼 수 있다 (여기서, K는 신장 중 밀도 변화를 설명하는 크기 인자를 나타냄). 이상적인 경우에, K는 1이다. 신장 중 밀도가 감소하는 경우, K는 1보다 크다. 신장 중 밀도가 증가하는 경우, K는 1보다 작다.
본 발명에서, 최종 두께 T'의 필름의 초기 두께 T에 대한 비율은 NDSR 신장비 (NDSR)로 정의될 수 있다. MDSR은 신장 후 필름의 일부분의 길이를 그 부분의 초기 길이로 나눈 것으로 정의될 수 있다. 오직 예시적인 목적으로, 도 8의 Y'/Y가 참조된다. TDSR은 신장 후 필름의 일부분의 너비를 그 부분의 초기 너비로 나눈 것으로 정의될 수 있다. 오직 예시적인 목적으로, 도 8의 X'/X가 참조된다.
제1 면 내 방향은 예를 들어, 길이 배향의 경우에는 MD와, 또는 예를 들어, 포물선 텐터의 경우에는 TD와 일치할 수 있다. 또다른 예에서, 연속성 웹이 아닌 시트가 소위 배치 텐터링 방법으로 텐터로 공급된다. 이러한 방법은 미국 특허 제6,609,795호에 기재되어 있다. 이러한 경우에 제1 면 내 방향 또는 축은 TD와 일치한다.
본 발명은 일반적으로 일축 성질이 요구되는, 많은 상이한 구조화된 표면 필름, 물질 및 방법에 적용될 수 있다. 본 발명의 방법은, 필름에서 사용되는 물질의 점탄성 성질이, 필름이 가공 중 신장되는 경우의 물질 내에서 유도된 분자 배향의 양을, 이것이 존재하는 경우에 조절하기 위하여 활용되는 미세구조화 표면을 갖는 중합체성 필름의 가공에 특히 적합한 것으로 생각된다. 향상된 사항은 하나 이상의 향상된 광학 성능, 증진된 치수의 안정성, 더 양호한 가공성 등을 포함한다.
일반적으로, 본 발명에서 사용되는 중합체는 결정성, 반-결정성, 액체 결정성 또는 비결정성 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 중합체 분야에서, 일반적으로 중합체는 전형적으로는 전체적으로 결정성이 아닌 것으로 인식되며, 따라서 본 발명의 맥락에서, 결정성 또는 반-결정성 중합체는 비결정성이 아닌 중합체를 지칭하며 일반적으로 결정성, 부분적으로 결정성, 반-결정성 등으로 지칭되는 임의의 물질을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 액체 결정성 중합체는 때때로 경직-막대 중합체로도 지칭되며, 당업계에서 3 차원 결정성 질서와는 다른 장거리 질서의 형태를 보유하는 것으로 이해된다.
본 발명은 필름 형태로 경화가 가능하거나 용융 가공이 가능한 임의의 중합체가 사용될 수 있는 것을 고려한다. 이는, 이에 한정되지는 않지만, 하기 군으로부터 선택될 수 있는 중합체로 추가적으로 가공될 수 있는 단독중합체, 공중합체, 및 올리고머를 포함한다: 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리알킬렌 테레프탈레이트 (예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리-1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트), 폴리에틸렌 비벤조에이트, 폴리알킬렌 나프탈렌 (예를 들어 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN) 및 그의 이성질체 (예를 들어, 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7-, 및 2,3-PEN)) 및 폴리부틸렌 나프탈렌 (PBN) 및 그의 이성질체), 및 액체 결정성 폴리에스테르); 폴리아릴레이트; 폴리카르보네이트 (예를 들어, 비스페놀 A의 폴리카르보네이트); 폴리아미드 (예를 들어 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 46, 폴리아미드 66, 폴리아미드 69, 폴리아미드 610, 및 폴리아미드 612, 방향족 폴리아미드 및 폴리프탈아미드); 폴리에테르-아미드; 폴리아미드-이미드; 폴리이미드 (예를 들어, 열가소성 폴리이미드 및 폴리아크릴 이미드); 폴리에테르이미드; 폴리올레핀 또는 폴리알킬렌 중합체 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리이소부틸렌, 및 폴리(4-메틸)펜텐); 이오노머, 예컨대 수를린(Surlyn)™ (제조사: E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Del.); 폴리비닐아세테이트; 폴리비닐 알콜 및 에틸렌-비닐 알콜 공중합체; 폴리메타크릴레이트 (예를 들어, 폴리이소부틸 메타크릴레이트, 폴리프로필메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 및 폴리메틸메타크릴레이트); 폴리아크릴레이트 (예를 들어, 폴리메틸 아크릴레이트, 폴리에틸 아크릴레이트, 및 폴리부틸 아크릴레이트); 폴리아크릴로니트릴; 플루오로중합체 (예를 들어, 퍼플루오로알콕시 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 플루오로화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리에틸렌-코-트리플루오로에틸렌, 폴리 (에틸렌-alt-클로로트리플루오로에틸렌), 및 THV ™ (제조사: 3M Co.)); 염소화 중합체 (예를 들어, 폴리비닐리덴 클로라이드 및 폴리비닐 클로라이드); 폴리아릴에테르 케톤 (예를 들어, 폴리에테르에테르케톤 ("PEEK")); 지방족 폴리케톤 (예를 들어, 에틸렌 및/또는 프로필렌과 이산화탄소의 공중합체 및 삼원 공중합체); 임의의 탁틱도의 폴리스티렌 (예를 들어, 어탁틱 폴리스티렌, 이소탁틱 폴리스티렌 및 신디오탁틱 폴리스티렌) 및 임의의 탁틱도의 고리- 또는 사슬-치환 폴리스티렌 (예를 들어, 신디오탁틱 폴리-알파-메틸 스티렌, 및 신디오탁틱 폴리디클로로스티렌); 임의의 이러한 스티렌의 공중합체 및 블렌드 (예를 들어, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원 공중합체); 비닐 나프탈렌; 폴리에테르 (예를 들어, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리(디메틸페닐렌 옥시드), 폴리에틸렌 옥시드 및 폴리옥시메틸렌); 셀룰로스 (예를 들어, 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 및 셀룰로스 니트레이트); 황-함유 중합체 (예를 들어, 폴리페닐렌 술피드, 폴리술폰, 폴리아릴술폰, 및 폴리에테르술폰); 실리콘 수지; 에폭시 수지; 엘라스토머 (예를 들어, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 및 네오프렌), 및 폴리우레탄. 2 개 이상의 중합체 또는 공중합체의 블렌드 또는 알로이도 또한 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서 반결정성 열가소성 물질이 사용될 수 있다. 반결정성 열가소성 물질의 한 예는 반결정성 폴리에스테르이다. 반결정성 폴리에스테르의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트를 포함한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트를 포함하는 중합체가 본 발명에서 바람직한 많은 특성을 갖는다는 것이 밝혀졌다.
폴리에스테르에서 사용되는 적절한 단량체 및 공단량체는 디올 또는 디카르복실산 또는 에스테르 유형일 수 있다. 디카르복실산 공단량체는, 이에 한정되지는 않지만, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 모든 이성질체성 나프탈렌디카르복실산 (2,6-, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,8-), 비벤조산, 예컨대 4,4'-비페닐 디카르복실산 및 그의 이성질체, 트란스-4,4'-스틸벤 디카르복실산 및 그의 이성질체, 4,4'-디페닐 에테르 디카르복실산 및 그의 이성질체, 4,4'-디페닐술폰 디카르복실산 및 그의 이성질체, 4,4'-벤조페논디카르복실산 및 그의 이성질체, 할로겐화 방향족 디카르복실산, 예컨대 2-클로로테레프탈산 및 2,5-디클로로테레프탈산, 다른 치환된 방향족 디카르복실산, 예컨대 tert-부틸 이소프탈산 및 소듐 술폰화 이소프탈산, 시클로알칸 디카르복실산, 예컨대 1,4-시클로헥산디카르복실산 및 그의 이성질체 및 2,6-데카히드로나프탈렌 디카르복실산 및 그의 이성질체, 비- 또는 다중-시클릭 디카르복실산 (예컨대, 다양한 이성질체성 노르보르난 및 노르보르넨 디카르복실산, 아다만탄 디카르복실산, 및 비시클로-옥탄 디카르복실산), 알칸 디카르복실산 (예컨대, 세박산, 아디프산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아젤라산 및 도데칸 디카르복실산), 및 융합-고리 방향족 탄화수소의 임의의 이성질체성 디카르복실산 (예컨대, 인덴, 안트라센, 펜안트렌, 벤조나프텐, 플루오렌 등)을 포함한다. 다른 지방족, 방향족, 시클로알칸 또는 시클로알켄 디카르복실산도 사용될 수 있다. 다르게는, 임의의 이러한 디카르복실산 단량체의 에스테르, 예컨대 디메틸 테레프탈레이트가 디카르복실산 자체를 대신하여 또는 그와 조합하여 사용될 수 있다.
적절한 디올 공단량체는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 직쇄 또는 분지쇄 알칸 디올 또는 글리콜 (예컨대, 에틸렌 글리콜, 프로판디올, 예컨대 트리메틸렌 글리콜, 부탄디올, 예컨대 테트라메틸렌 글리콜, 펜탄디올, 예컨대 네오펜틸 글리콜, 헥산디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 및 고급 디올), 에테르 글리콜 (예컨대, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 및 폴리에틸렌 글리콜), 사슬-에스테르 디올, 예컨대 3-히드록시-2,2-디메틸프로필-3-히드록시-2,2-디메틸프로필-3-히드록시-2,2-디 메틸 프로파노에이트, 시클로알칸 글리콜, 예컨대 1,4-시클로헥산디메탄올 및 그의 이성질체 및 1,4-시클로헥산디올 및 그의 이성질체, 비- 또는 다중시클릭 디올 (예컨대, 다양한 이성질체성 트리시클로데칸 디메탄올, 노르보르난 디메탄올, 노르보르넨 디메탄올, 및 비시클로-옥탄 디메탄올), 방향족 글리콜 (예컨대, 1,4-벤젠디메탄올 및 그의 이성질체, 1,4-벤젠디올 및 그의 이성질체, 비스페놀, 예컨대 비스페놀 A, 2,2'-디히드록시 비페닐 및 그의 이성질체, 4,4'-디히드록시메틸 비페닐 및 그의 이성질체, 및 1,3-비스(2-히드록시에톡시)벤젠 및 그의 이성질체), 및 이러한 디올의 저급 알킬 에테르 또는 디에테르, 예컨대 디메틸 또는 디에틸 디올을 포함한다. 다른 지방족, 방향족, 시클로알킬 및 시클로알케닐 디올이 사용될 수도 있다.
폴리에스테르 분자에 분지쇄 구조를 부여하는 역할을 할 수 있는 트리- 또는 폴리작용기성 공단량체를 또한 사용할 수 있다. 이들은 카르복실산, 에스테르, 히드록시 또는 에테르 유형일 수 있다. 그 예로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 트리멜리트산 및 그의 에스테르, 트리메틸올 프로판, 및 펜타에리트리톨을 들 수 있다.
또한, 공단량체로서 적절한 것은, 히드록시카르복실산, 예컨대 파라히드록시벤조산 및 6-히드록시-2-나프탈렌카르복실산, 및 그들의 이성질체, 및 혼합된 작용기의 트리- 또는 폴리작용기성 공단량체, 예컨대 5-히드록시이소프탈산 등을 포함하는 혼합된 작용기의 단량체이다.
적절한 폴리에스테르 공중합체는 PEN의 공중합체 (예를 들어, 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7-, 및/또는 2,3-나프탈렌 디카르복실산, 또는 그의 에스테르와 (a) 테레프탈산, 또는 그의 에스테르; (b) 이소프탈산, 또는 그의 에스테르; (c) 프탈산, 또는 그의 에스테르; (d) 알칸 글리콜; (e) 시클로알칸 글리콜 (예를 들어, 시클로헥산 디메탄올 디올); (f) 알칸 디카르복실산, 및/또는 (g) 시클로알칸 디카르복실산 (예를 들어, 시클로헥산 디카르복실산)와의 공중합체), 및 폴리알킬렌 테레프탈레이트의 공중합체 (테레프탈산, 또는 그의 에스테르와 (a) 나프탈렌 디카르복실산, 또는 그의 에스테르; (b) 이소프탈산, 또는 그의 에스테르; (c) 프탈산, 또는 그의 에스테르; (d) 알칸 글리콜; (e) 시클로알칸 글리콜 (예를 들어, 시클로헥산 디메탄 디올); (f) 알칸 디카르복실산, 및/또는 (g) 시클로알칸 디카르복실산 (예를 들어, 시클로헥산 디카르복실산)과의 공중합체)이다. 기재된 코폴리에스테르는 또한 하나 이상의 성분이 폴리에스테르에 기초한 중합체이고 다른 성분 또는 성분들은 다른 폴리에스테르 또는 폴리카르보네이트인, 단독중합체 또는 공중합체인, 펠릿의 블렌드일 수 있다.
본 발명의 필름은 또한 상의 연속성 중합체성 매트릭스 또는 복연속성 매트릭스 내에 중합체성 입자를 포함하는 분산상을 함유할 수 있다. 다르게는, 본 발명의 실시양태에서, 분산상은 다층 필름의 하나 이상의 층에 존재할 수 있다. 사용되는 중합체성 입자의 수준은 본 발명에 결정적인 것이 아니며, 최종 물품이 의도하는 목적을 달성할 수 있도록 선택된다. 중합체 입자의 수준 및 유형에 영향을 주는 인자는 매트릭스 내의 입자의 치수의 정렬, 입자의 종횡비, 입자의 부피 분율, 구조화된 표면 필름의 두께 등을 포함한다. 전형적으로, 중합체 입자는 상기에서 설명한 동일한 중합체로부터 선택된다.
본 발명에 따라서 제조된 필름은 타이어 코디지(cordage), 여과 매질, 테입 배킹, 피부 와이프와 같은 와이프, 미세유체 필름, 흐림(blur) 필터, 편광체, 반사 편광체, 이색성 편광체, 정렬된 반사/이색성 편광체, 흡수 편광체, 지연제 (예컨대, z-축 지연제), 회절 격자, 편광 빔 분리기 및 편광 회절 격자를 포함하는 다양한 제품에 유용할 수 있다. 필름은 특정 구성요소 그 자체를 구성할 수도 있고, 또는 타이어, 필터, 접착제 테입, 예를 들어, 전방 및 후방 돌출부 시스템에 대한 빔분리기와 같은 또다른 구성요소 내의 성분으로서, 또는 디스플레이 또는 마이크로디스플레이에 사용되는 밝기 강화 필름으로서 사용될 수 있다.
상기의 설명에서, 구성요소의 위치는 때때로 "제1", "제2", "제3", "상부" 및 "하단" 등의 용어로 설명되었다. 이러한 용어들은 단지 도면에서 도시된 것과 같은 본 발명의 다양한 구성요소들의 설명을 간단하게 하기 위한 것이다. 이들은 본 발명의 구성요소의 유용한 배향 상에 어떠한 제한을 두려는 것으로 이해되어서는 안된다.
따라서, 본 발명은 상기 기재한 특정 예에 의하여 제한되는 것으로 간주되어서는 안되며, 청구의 범위에 명백히 기재된 바와 같이 본 발명의 모든 측면을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명이 적용될 수 있는 다양한 변형, 등가물 및 많은 구조가 본 명세서를 검토한 본 발명에 관한 분야의 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 청구의 범위는 이러한 변형 및 장치를 포함하려는 것이다.
실시예 1
고유 점도 (I.V.)가 0.74인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) (제조사: Eastman Chemical Company, Kingsport, TN)를 본 실시예에서 사용하였다.
PET 펠릿을 건조시켜 잔류 물을 제거하고 질소 퍼징 하에서 압출기 호퍼의 압출 내로 적재하였다. 압출기 내에서 232oC 에서 282oC로 온도 프로필을 증가시키며, 282oC에서 다이 세트로 용융된 열(train)을 지속하면서 PET를 압출시켰다. 용융된 열 압력을 연속적으로 모니터링하고, 그 위에서 중합체 필름이 도구에 대응하는 필름의 제1 표면을 구조화함과 동시에 형성되는 도구 내부로 밀접하게 다이를 가져오기 전에, 용융된 열을 따라 최종 모니터링 위치에서 평균을 구하였다.
도구는 주조 필름 상에 형성된 구조화된 표면의 음각 버전을 갖는 구조화된 벨트이다. 구조화된 표면은 반복되는 연속적인 일련의 삼각형 각기둥을 포함한다. 삼각형은 톱니형 패턴을 형성한다. 각각의 각기둥의 기저의 꼭지점들은 그들의 인접한 근처의 구조에 의하여 공유된다. 각기둥은 주조 또는 기계 방향 (MD) 방향을 따라 정렬된다. 구조화된 도구의 표면은 미국 특허 제6,376,065호에 개시된 바와 같이 다음 화학식을 갖는 플루오로케미칼 벤조트리아졸로 코팅된다.
식 중, Rf는 C8F17이고 및 R은 -(CH2)2-이다. 주조 (MD) 방향을 따라 도구 표 면의 연속 운동을 제공하는 온도 조절된 회전 캔 상에 도구를 장착하였다. 도구의 측정된 표면 온도의 평균은 92oC였다.
용융된 중합체가 용융된 열을 내보내는 다이 오리피스를 도구 및 다이 사이에 최종 슬롯을 형성하는 회전 벨트 도구에 밀접하게 가져왔다. 용융된 열을 따른 최종 모니터링 지점의 압력은 다이와 도구가 가까워질수록 증가하였다. 이러한 최종 압력 및 이전에 기록된 압력의 차이를 슬롯 압력 강하로 칭한다. 본 실시예의 슬롯 압력 강하는 7.37x106 Pa (1070 psi)이고, 이는 도구의 음각에 의해 형성된 구조화된 공동 내로 용융된 중합체를 움직이기에 충분한 압력이다. 이로 인해 형성되고 구조화된 필름은, 슬롯으로부터 도구의 회전에 의하여 운송되고, 추가적인 공기 냉각에 의하여 급냉되고, 도구로부터 스트리핑되며, 롤로 권취된다. 구조의 높이를 포함하여, 주조 필름 (T)의 총 두께는 약 510 미크론이었다.
주조 및 권취된 중합체 필름은 도구의 구조를 면밀히 복제한 것이다. 단면을 보기 위해 현미경을 사용하여, 대략 85°의 꼭지점 각, 삼각형의 한 변에 대하여 필름 랜드의 수평으로부터 20°의 경사 및 반대 변에 대하여 수직으로부터 15°의 기울기를 갖는 각기둥형 구조를 필름 표면 상에서 확인하였다. 측정된 프로필은 기대한 대로 직선 모서리 및 약간 둥근 꼭지점을 갖는 거의 직각 삼각형 형태를 나타내었다. 중합체성 필름 표면 상의 복제된 각기둥을 측정하여 44 미크론의 기저 너비 (BW) 및 19 미크론의 높이 (P)를 확인하였다. 피크간 간격 (PS)은 기저 너비 (BW)와 거의 동일하였다. 또한 도구는 불완전하였으며 공칭의 사이징으로부 터 작은 편차가 존재할 수 있다.
구조화된 주조 필름을 10:7 (홈을 따른 것 : 홈에 수직인 것)의 종횡비를 갖는 시트로 절단하고, 충만한 경우에 측정하여 약 100oC로 예열하고, 배치 텐터 방법을 사용하여 각기둥의 연속 길이 방향을 따라 거의 진정한 일축 방식으로 6.4의 공칭의 신장비로 신장시키고 즉시 6.3의 신장비로 이완시켰다. 각각의 시트를 통상적인 연속성 작업 필름 텐터로 공급하였다. 최종 필름 내의 수축을 조절하기 위하여, 6.4에서 6.3으로의 이완은 신장 온도에서 달성된다. 구조화된 표면은 상당히 직선인 단면 모서리 (상당히 평평한 측면) 및 대략 유사한 형태를 갖는 각기둥 형태를 유지한다. 현미경 단면-구획에 의하여 신장 후의 기저 너비 (BW')는 16.5 미크론으로 측정되었고, 신장 후의 피크 높이 (P')는 5.0 미크론으로 측정되었다. 구조화된 높이를 포함하는 필름의 최종 두께 (T')는 180 미크론으로 측정되었다. 굴절률은 신장된 필름의 후면에서 메트리콘 프리즘 커플러 (Metricon Prism Coupler, 제조사: Metricon, Piscataway, NJ)를 사용하여 632.8 nm의 파장에서 측정하였다. 제1 면 내를 따른 (각기둥을 따른) 굴절률, 제2 면 내를 따른 (각기둥을 가로지른) 굴절률 및 두께 방향의 굴절률은 각각 1.672, 1.549 및 1.547로 측정되었다. 따라서 이러한 신장된 물질의 단면의 상대적 복굴절은 0.016이다.
실시예 2
고유 점도 (I.V.)가 0.74인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) (제조사: Eastman Chemical Company, Kingsport, TN)를 본 실시예에서 사용하였다.
PET 펠릿을 건조시켜 잔류 물을 제거하고 질소 퍼징 하에서 압출 호퍼 내로 적재하였다. PET를 압출기 내에서 282oC의 일정한 온도 프로필로 압출하고 282oC에서 다이 세트로 용융된 열을 지속하였다. 용융된 열 압력을 연속적으로 모니터링하고, 그 위에서 중합체 필름이 도구에 대응하는 필름의 제1 표면을 구조화함과 동시에 형성되는 도구 내부로 밀접하게 다이를 가져오기 전에, 용융된 열을 따라 최종 모니터링 위치에서 평균을 구하였다.
도구는 주조 필름 상에 형성된 구조화된 표면의 원하는 음각 버전을 갖는 구조화된 벨트이다. 구조화된 표면은 반복되는 연속적인 일련의, 50 미크론의 기저 너비 (BW) 및 거의 25 미크론의 높이 (P)를 갖는 직각 이등변 삼각형 각기둥을 포함한다. 각각의 각기둥의 기저의 꼭지점들은 그들의 인접한 근처의 구조에 의하여 공유된다. 각기둥은 주조 (MD) 방향으로 정렬된다. 구조화된 도구의 표면은 다음 화학식을 갖는 플루오로케미칼 벤조트리아졸로 코팅된다.
식 중, Rf는 C4F9이고 R은 -(CH2)6-이다. 주조 (MD) 방향을 따라 도구 표면의 연속 운동을 제공하는 온도 조절된 회전 캔 상에 도구를 장착하였다. 도구의 측정된 표면 온도의 평균은 98oC이다.
용융된 중합체가 용융된 열을 내보내는 다이 오리피스를 도구 및 다이 사이 에 최종 슬롯을 형성하는 회전 벨트 도구에 밀접하게 가져왔다. 용융된 열을 따른 최종 모니터링 지점의 압력은 다이와 도구가 가까워질수록 증가하였다. 이러한 최종 압력 및 이전에 기록된 압력의 차이를 슬롯 압력 강하로 칭한다. 본 실시예의 슬롯 압력 강하는 7.92x106 Pa (1150 psi)이며, 이는 도구의 음각에 의해 형성된 구조화된 공동 내로 용융된 중합체를 움직이기에 충분한 압력을 제공한다. 이로 인해 형성되고 구조화된 필름은, 슬롯으로부터 도구의 회전에 의하여 운송되고, 추가적인 공기 냉각에 의하여 급냉되고, 도구로부터 스트리핑되며, 롤로 권취된다. 구조의 높이를 포함하여, 주조 필름 (T)의 총 두께는 약 600 미크론이었다.
주조 및 권취된 중합체 필름은 도구의 구조를 면밀히 복제한 것이다. 접촉 형상측정법을 사용하여, (예를 들어 60° 2 미크론 반지름 스틸러스를 갖는 KLA-텐코(Tencor) P-10) 뚜렷하고 상당히 예리한 각기둥형 구조를 필름의 표면 상에서 확인하였다. 측정된 프로필은 기대한 대로 직선 모서리 및 약간 둥근 꼭지점을 갖는 거의 직각 삼각형 형태를 나타내었다. 중합체성 필름 표면 상의 복제된 각기둥은 50 미크론의 기저 너비 (BW) 및 23.4 미크론의 높이 (P)를 갖는 것으로 측정되었다. 피크간 간격 (PS)은 기저 너비 (BW)와 거의 동일하였다. 형상측정법은 스틸러스 탐침의 형태 및 크기 때문에 약 1 미크론 정도의 해상도의 제한이 있으며 실제 꼭지점은 상당히 더 높을 수도 있다. 또한 도구는 불완전하였으며 공칭의 사이징으로부터 작은 편차가 존재할 수 있다. 프로필-측정된 단면적의 이상적인 계산된 단면적에 대한 비율은 99%의 계산된 필(fill)을 제공한다.
구조화된 필름은 실시예 1에서와 유사한 방식으로 신장될 수 있다.
실시예 3
고유 점도 (I.V.)가 0.56인 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)를 반응 용기 내에서 제조하였다.
PEN 펠릿을 건조시켜 잔류 물을 제거하고 질소 퍼징 하에서 압출 호퍼 내로 적재하였다. PEN을 압출기 내에서 288oC의 일정한 온도 프로필로 압출하고 288oC에서 다이 세트로 용융된 열을 지속하였다. 용융된 열 압력을 연속적으로 모니터링하고 그 위에서 중합체 필름이 도구에 대응하는 필름의 제1 표면을 구조화함과 동시에 형성되는 도구 내부로 밀접하게 다이를 가져오기 전에 용융된 열을 따라 최종 모니터링 위치에서 평균을 구하였다.
도구는 주조 필름 상에 형성된 구조화된 표면의 원하는 음각 버전을 갖는 구조화된 벨트이다. 구조화된 표면은 반복되는 연속적인 일련의 50 미크론의 기저 너비 (BW) 및 거의 25 미크론의 높이 (P) 직각 이등변 삼각형 각기둥을 포함한다. 각각의 각기둥의 기저의 꼭지점들은 그들의 인접한 근처의 구조에 의하여 공유된다. 각기둥은 주조 (MD) 방향을 따라 정렬된다. 구조화된 도구의 표면은 다음 화학식을 갖는 플루오로케미칼 벤조트리아졸로 코팅된다.
식 중, Rf는 C8F17이고 및 R은 -(CH2)2-이다. 주조 (MD) 방향을 따라 도구 표면의 연속 운동을 제공하는 온도 조절된 회전 캔 상에 도구를 장착하였다. 도구의 측정된 표면 온도의 평균은 144oC였다.
용융된 중합체가 용융된 열을 내보내는 다이 오리피스를 도구 및 다이 사이에 최종 슬롯을 형성하는 회전 벨트 도구에 밀접하게 가져왔다. 용융된 열을 따른 최종 모니터링 지점의 압력은 다이와 도구가 가까워질수록 증가하였다. 이러한 최종 압력 및 이전에 기록된 압력의 차이를 슬롯 압력 강하로 칭한다. 본 실시예의 슬롯 압력 강하는 5.51x1O6 Pa (800 psi)이며, 이는 도구의 음각에 의해 형성된 구조화된 공동 내로 용융된 중합체를 움직이기에 충분한 압력이다. 이로 인해 형성되고 구조화된 필름은, 슬롯으로부터 도구의 회전에 의하여 운송되고, 추가적인 공기 냉각에 의하여 급냉되고, 도구로부터 스트리핑되며, 롤로 권취된다. 구조의 높이를 포함하여, 주조 필름 (T)의 총 두께는 약 600 미크론이었다.
주조 및 권취된 중합체 필름은 도구의 구조를 면밀히 복제한 것이다. 접촉 형상측정법을 사용하여, (예를 들어 60° 2 미크론 반지름 스틸러스를 갖는 KLA-텐코 P-10) 뚜렷하고 상당히 예리한 각기둥형 구조를 필름의 표면 상에서 확인하였다. 측정된 프로필은 기대한 대로 직선 모서리 및 약간 둥근 꼭지점을 갖는 거의 직각 삼각형 형태를 나타내었다. 중합체성 필름 표면 상의 복제된 각기둥 50 미크론의 기저 너비 (BW) 및 23.3 미크론의 높이 (P)를 갖는 것으로 측정되었다. 피크간 간격 (PS)은 기저 너비 (BW)와 거의 동일하였다. 형상측정법은 스틸러스 탐침 의 형태 및 크기 때문에 약 1 미크론 정도의 해상도의 제한이 있으며 실제 꼭지점은 상당히 더 높을 수도 있다. 또한 도구는 불완전하였으며 공칭의 사이징으로부터 작은 편차가 존재할 수 있다. 필의 정도를 더 잘 특성화하기 위하여, 예를 들어 도구로 복제한 것의 정확성을 특성화하기 위하여, 형상측정법 단면을 삼각형에 맞추었다. 측정된 프로필로부터 얻은 데이타를 사용하여, 모서리를 기저에서 측정한 것과 같이 5 내지 15 미크론 사이의 높이에서 단면의 변을 따라 직선으로 맞추었다. 24.6 미크론의 이상적인 꼭지점 높이가 계산되었다. 프로필-측정된 단면적의 이상적인 계산된 단면적에 대한 비율은 98.0%의 계산된 필을 제공하였다.
배치 텐터 방법을 사용하여, 구조화된 주조 필름을 각기둥의 연속성 길이 방향을 따라 거의 진정한 일축 방식으로 신장시켰다. 필름을 충만한 경우에 측정하여 공칭으로 165oC로 예열하고, 이 온도에서 25 초간 균일한 속도로 (모서리 격리거리) 최종 신장비가 약 6이 되도록 신장시켰다. 구조화된 표면은 상당히 직선인 단면 모서리 (상당히 평평한 측면) 및 대략 유사한 형태를 갖는 각기둥 형태를 유지하였다.
표 1은 주조 필름의 중심에서부터 다양한 거리에서의 신장의 효과를 나타낸다.
실시예 4
고유 점도 (I.V.)가 0.56인 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)를 반응 용기 내에서 제조하였다.
PEN 펠릿을 건조시켜 잔류 물을 제거하고 질소 퍼징 하에서 압출 호퍼 내로 적재하였다. PEN을 압출기 내에서 288oC의 일정한 온도 프로필로 압출시키고 288oC에서 다이 세트로 용융된 열을 지속하였다. 용융된 열 압력을 연속적으로 모니터링하고 그 위에서 중합체 필름이 도구에 대응하는 필름의 제1 표면을 구조화함과 동시에 형성되는 도구 내부로 밀접하게 다이를 가져오기 전에 용융된 열을 따라 최종 모니터링 위치에서 평균을 구하였다.
도구는 주조 필름 상에 형성된 구조화된 표면의 원하는 음각 버전을 갖는 구조화된 벨트이다. 구조화된 표면은 50 미크론의 기저 너비 (BW) 및 거의 25 미크론의 높이 (P)를 갖는 반복되는 연속적인 일련의 직각 이등변 삼각형 각기둥을 포함한다. 각각의 각기둥의 기저의 꼭지점들은 그들의 인접한 근처의 구조에 의하여 공유된다. 각기둥은 주조 (MD) 방향으로 정렬된다. 구조화된 도구의 표면은 미국 특허 제6,376,065호에 기재된 바와 같이 다음 화학식을 갖는 플루오로케미칼 벤조트리아졸로 코팅된다.
식 중, Rf는 C8F17이고 R은 -(CH2)2-이다. 주조 (MD) 방향을 따라 도구 표면의 연속 운동을 제공하는 온도 조절된 회전 캔 상에 도구를 장착하였다. 도구의 측정된 표면 온도의 평균은 153oC였다.
용융된 중합체가 용융된 열을 내보내는 다이 오리피스를 도구 및 다이 사이에 최종 슬롯을 형성하는 회전 벨트 도구에 밀접하게 가져왔다. 용융된 열을 따른 최종 모니터링 지점의 압력은 다이와 도구가 가까워질수록 증가하였다. 이러한 최종 압력 및 이전에 기록된 압력의 차이를 슬롯 압력 강하로 칭한다. 본 실시예의 슬롯 압력 강하는 4.13x106 Pa (600 psi)이며, 이는 도구의 음각에 의해 형성된 구조화된 공동 내로 용융된 중합체를 움직이기에 충분한 압력이다. 이로 인해 형성되고 구조화된 필름은, 슬롯으로부터 도구의 회전에 의하여 운송되고, 추가적인 공기 냉각에 의하여 급냉되고, 도구로부터 스트리핑되며, 롤로 권취된다. 구조의 높이를 포함하여, 주조 필름 (T)의 총 두께는 약 600 미크론이었다.
주조 및 권취된 중합체 필름은 도구의 구조를 면밀히 복제한 것이다. 접촉 형상측정법을 사용하여, (예를 들어 60° 2 미크론 반지름 스틸러스를 갖는 KLA-텐코 P-10) 뚜렷하고 상당히 예리한 각기둥형 구조를 필름의 표면 상에서 확인하였다. 측정된 프로필은 기대한 대로 직선 모서리 및 약간 둥근 꼭지점을 갖는 거의 직각 삼각형 형태를 나타내었다. 중합체성 필름 표면 상의 복제된 각기둥은 미크론의 기저 너비 (BW) 및 23.5 미크론의 높이 (P)를 갖는 것으로 측정되었다. 피크간 간격 (PS)은 기저 너비 (BW)와 거의 동일하였다. 형상측정법은 스틸러스 탐침의 형태 및 크기 때문에 약 1 미크론 정도의 해상도의 제한이 있으며 실제 꼭지점은 상당히 더 높을 수도 있다. 또한 도구는 불완전하였으며 공칭의 사이징으로부터 작은 편차가 존재할 수 있다. 필의 정도를 더 잘 특성화하기 위하여, 예를 들어 도구로 복제한 것의 정확성을 특성화하기 위하여, 형상측정법 단면을 삼각형에 맞추었다. 측정된 프로필로부터 얻은 데이타를 사용하여, 모서리를 기저에서 측정한 것과 같이 5 내지 15 미크론 사이의 높이에서 단면의 변을 따라 직선으로 맞추었다. 91.1°의 끼인 꼭지점 각을 갖는 24.6 미크론의 이상적인 꼭지점 높이가 계산되었다. 프로필-측정된 단면적의 이상적인 계산된 단면적에 대한 비율은 98.0%의 계산된 필을 제공한다.
배치 텐터 방법을 사용하여 각기둥의 연속 길이 방향을 따라 거의 진정한 일축 방식으로 구조화된 주조 필름을 신장시켰다. 필름을 공칭으로 158oC로 예열하고 이 온도에서 90 초간 균일한 속도로 (모서리 격리거리) 최종 신장비가 약 6이 되도록 신장시켰다. 구조화된 표면은 상당히 직선인 단면 모서리 (상당히 평평한 측면) 및 대략 유사한 형태를 갖는 각기둥 형태를 유지하였다.
주조 필름에서 사용한 것과 동일한 접촉 형상측정법을 사용하여 신장된 필름을 측정하였다. 현미경 단면-구획에 의하여 신장 후의 기저 너비 (BW')는 22 미크론으로 측정되었고, 신장 후의 피크 높이 (P')는 8.5 미크론으로 측정되었다. 구조화된 높이를 포함하는 필름의 최종 두께 (T')는 약 220 미크론으로 측정되었다. 메트리콘 프리즘 커플러(제조사: Metricon, Piscataway, NJ)를 사용하여 632.8 nm의 파장에서 굴절률을 신장된 필름의 후면에서 측정하였다. 제1 면 내를 따른 (각기둥을 따른) 굴절률, 제2 면 내를 따른 (각기둥을 가로지른) 굴절률 및 두께 방향의 굴절률은 각각 1.790, 1.577 및 1.554로 측정되었다. 따라서 이러한 신장된 물질의 단면의 상대적 복굴절은 0.10이다.
형상측정법 데이타를 사용하여, 외관상 단면적의 비율은 6.4의 신장비로 측정되었고, 이는 신장 및 배향 시 밀도 변화를 보정하지 않은 것이다. 신장비에 대한 6.4의 값 및 형상측정법 데이타를 사용하여, 형태 보유 파라미터는 0.94로 계산되었다.
실시예 5
카르복실레이트 (테레프탈레이트 및 나프탈렌) 잔기 (서브유닛) 비율로 측정하여 40 mol % 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 및 60 mol% 폴리에틸렌 나프탈레이트 특성을 포함하는 공중합체 (소위, 40/60 coPEN)를 반응 용기에서 제조하였다. 고유 점도 (I.V.)는 약 0.5였다.
40/60 coPEN 수지 펠릿을 건조시켜 잔류 물을 제거하고 질소 퍼징 하에서 압출 호퍼 내로 적재하였다. 40/60 coPEN를 285oC에서 277oC로 감소하는 온도 프로필로 압출기 내에서 압출시키고, 288oC에서 다이 세트로 용융된 열을 지속하였다. 용융된 열 압력을 연속적으로 모니터링하고, 그 위에서 중합체 필름이 도구에 대응하는 필름의 제1 표면을 구조화함과 동시에 형성되는 도구 내부로 밀접하게 다이를 가져오기 전에, 용융된 열을 따라 최종 모니터링 위치에서 평균을 구하였다.
도구는 주조 필름 상에 형성된 구조화된 표면의 원하는 음각 버전을 갖는 구조화된 벨트이다. 구조화된 표면은 반복되는 연속적인 일련의 50 미크론의 기저 너비 (BW) 및 거의 25 미크론의 높이 (P)를 갖는 직각 이등변 삼각형 각기둥을 포함한다. 각각의 각기둥의 기저의 꼭지점들은 그들의 인접한 근처의 구조에 의하여 공유된다. 각기둥은 주조 (MD) 방향으로 정렬된다. 구조화된 도구의 표면은 미국 특허 제6,376,065호에 개시된 바와 같이 다음 화학식을 갖는 플루오로케미칼 벤조트리아졸로 코팅된다.
식 중, Rf는 C4F9이고 R은 -(CH2)6-이다. 주조 (MD) 방향을 따라 도구 표면의 연속 운동을 제공하는 온도 조절된 회전 캔 상에 도구를 장착하였다. 도구의 측정된 표면 온도의 평균은 102oC였다.
용융된 중합체가 용융된 열을 내보내는 다이 오리피스를 도구 및 다이 사이에 최종 슬롯을 형성하는 회전 벨트 도구에 밀접하게 가져왔다. 용융된 열을 따른 최종 모니터링 지점의 압력은 다이와 도구가 가까워질수록 증가하였다. 이러한 최종 압력 및 이전에 기록된 압력의 차이를 슬롯 압력 강하로 칭한다. 본 실시예의 슬롯 압력 강하는 4.23x106 Pa (614 psi)이며, 이는 도구의 음각에 의해 형성된 구조화된 공동 내로 용융된 중합체를 움직이기에 충분한 압력이다. 이로 인해 형성되고 구조화된 필름은, 슬롯으로부터 도구의 회전에 의하여 운송되고, 추가적인 공기 냉각에 의하여 급냉되고, 도구로부터 스트리핑되며, 롤로 권취된다. 구조의 높이를 포함하여, 주조 필름 (T)의 총 두께는 약 560 미크론이었다.
주조 및 권취된 중합체 필름은 도구의 구조를 면밀히 복제한 것이다. 접촉 형상측정법을 사용하여 (예를 들어 60° 2 미크론 반지름 스틸러스를 갖는 KLA-텐코 P-10), 뚜렷하고 상당히 예리한 각기둥형 구조를 필름의 표면 상에서 확인하였다. 측정된 프로필은 기대한 대로 직선 모서리 및 약간 둥근 꼭지점을 갖는 거의 직각 삼각형 형태를 나타내었다. 중합체성 필름 표면 상의 복제된 각기둥은 49.9 미크론의 기저 너비 (BW) 및 23.5 미크론의 높이 (P)를 갖는 것으로 측정되었다. 피크간 간격 (PS)은 기저 너비 (BW)와 거의 동일하였다. 형상측정법은 스틸러스 탐침의 형태 및 크기 때문에 약 1 미크론 정도의 해상도의 제한이 있으며 실제 꼭지점은 상당히 더 높을 수도 있다. 또한 도구는 불완전하였으며 공칭의 사이징으로부터 작은 편차가 존재할 수 있다. 필의 정도를 더 잘 특성화하기 위하여, 예를 들어 도구로 복제한 것의 정확성을 특성화하기 위하여, 형상측정법 단면을 삼각형에 맞추었다. 측정된 프로필로부터 얻은 데이타를 사용하여, 기저로부터 측정된 바와 같이 5 내지 15 미크론 사이의 높이에서 모서리를 단면의 변을 따라 직선으로 맞추었다. 91.1°의 끼인 꼭지점 각을 갖는 24.6 미크론의 이상적인 꼭지점 높이가 계산되었다. 프로필-측정된 단면적의 이상적인 계산된 단면적에 대한 비율은 98.0%의 계산된 필을 제공하였다.
구조화된 주조 필름을 각기둥의 연속적인 길이 방향을 따라 거의 진정한 일축 방식으로 신장시켰다. 실험실 신장기를 사용하였다. 필름은 103oC로 60 초 동안 예열되었고, 이 온도에서 20 초간 균일한 속도로 (모서리 격리거리) 최종 신장비가 약 6이 되도록 신장시켰다. 구조화된 표면은 상당히 직선인 단면 모서리 (상당히 평평한 측면) 및 대략 유사한 형태를 갖는 각기둥 형태를 유지하였다. 메트리콘 프리즘 커플러 (제조사: Metricon, Piscataway, NJ)를 사용하여 632.8 nm의 파장에서 굴절률을 신장된 필름의 후면에서 측정하였다. 제1 면 내를 따른 (각기둥을 따른) 굴절률, 제2 면 내를 따른 (각기둥을 가로지른) 굴절률 및 두께 방향의 굴절률은 각각 1.758, 1.553 및 1.551로 측정되었다. 따라서 이러한 신장된 물질의 단면의 상대적 복굴절은 0.0097이었다.
실시예 6
미국 특허 출원 공개 제2004/0227994 A1호의 실시예 1 내지 4에 기재된 방법에 따라서 제조된 다층 광학 필름을 주조하고, 보호 폴리프로필렌 막 층을 제거하였다. 사용된 낮은 지수의 중합체는 co-PET이다.
다층 광학 필름을 시트로 절단하고, 60oC의 오븐에서 최소 2 시간 동안 건조시켰다. 평판을 115oC로 가열하였다. 필름을 층의 구조물에 다음과 같은 순서로 적층하였다: 판지 시트, 크롬 도금된 놋쇠 판 (대략 3 mm 두께), 박리 라이너(release liner), 니켈 미세구조화된 도구, 다층 광학 필름, 박리 라이너, 크롬 도금된 놋쇠 판 (대략 3mm 두께), 및 판지 시트. 구조물을 평판 사이에 배치하고 폐쇄하였다. 1.38x1O5 Pa (20 psi)의 압력을 60 초 동안 유지하였다.
니켈 미세구조화된 도구의 구조화된 표면은 반복되는 연속적인 일련의 90° 꼭지점 각, 10 미크론의 기저 너비 (BW) 및 약 5 미크론의 높이 (P)를 갖는 삼각형 각기둥을 포함하였다. 각각의 각기둥의 기저의 꼭지점들은 그들의 인접한 근처의 구조에 의하여 공유된다.
요철된(embossed) 시트를 10:7의 종횡비 (홈을 따른 것 : 홈에 수직인 것)로 절단하였다. 배치 텐터 방법을 사용하여 각기둥의 연속 길이 방향을 따라 거의 진정한 일축 방식으로 구조화된 다층 광학 필름을 신장시켰다. 필름을 거의 100oC로 예열시키고, 약 6의 신장비가 되도록 약 20 초간 신장시키고, 이 후 신장 온도에서 텐터 내에 놓아두며 신장을 약 10% 감소시켜 필름 내의 수축을 조절하였다. 구조화된 높이를 포함하는 필름의 최종 두께 (T')는 150 미크론으로 측정되었다. 메트리콘 프리즘 커플러 (제조사: Metricon, Piscataway, NJ)를 사용하여 632.8 nm의 파장에서 굴절률을 신장된 필름의 후면에서 측정하였다. 제1 면 내를 따른 (각기둥을 따른) 굴절률, 제2 면 내를 따른 (각기둥을 가로지른) 굴절률 및 두께 방향의 굴절률은 각각 1.699, 1.537 및 1.534로 측정되었다. 따라서 이 신장된 물질의 단면 내의 복굴절은 0.018이었다.
실시예 7
배향된, 미세복제된 구조를 다음과 같이 제조하였다: 125 미크론 피치에서 90°각기둥형 홈을 125C에서 4 분 동안 압축 성형에 의하여 주조 PEN(폴리에테르 나팔레이트)의 0.010 인치 두께 필름으로 요철하였다. 도구 구조화된 필름을 빙수에서 급냉시켰다. 필름의 제거 및 건조 후, 128C에서 홈의 긴 축을 따라 필름을 5x 일축 신장시켰다. 이는 5%의 횡단 수축을 발생시키고, 대략 62 미크론의 최종 피치를 생성한다. 굴절률은 배향된 축을 따라 1.84, 횡단 방향에서 1.53으로 측정되었다. 메트리콘 프리즘 커플러를 사용하여 632.8 nm의 파장에서 필름의 평평한 후면상의 굴절률을 측정하였다.
그 후 한 조각의 배향된 미세구조화된 필름을, 등방성 굴절률 1.593을 갖는 UV 경화성 아크릴레이트 수지를 사용하여, 구조화된 표면이 슬라이드를 바라보도록 유리 현미경 슬라이드에 부착하였다. 아크릴레이트 수지는 UV 챔버를 통한 다중 통과에 의하여 경화된다 - 각 면에서 3 회 수행하여 수지가 완전히 경화될 수 있다.
헬륨-네온 레이저 빔을 배향된 구조화된 필름에 장착된 슬라이드를 통해 통과시켰다. HeNe 레이저를 글랜-톰슨(Glan-Thompson) 편광체에 통과시켜 균일한 선형 편광으로 클리닝하였다. 정상 광선 (o-광선)을, 0 차의 확산의 반 각이 대략 2°인, 단지 작은 정도의 갈라짐을 갖는 구조를 통과시켰다. 레이저 빔을 수직 편광에 대하여 90°회전시키기 위하여 (e-ray), 글랜-톰슨 후에 즉시 반-파장 판을 삽입하였다. 0 차의 빔은 대략 8°의 반 각의 확산, 또는 o-광선의 4x 확산을 나타낸다.
Claims (10)
- (a) (i) 제1 및 제2 표면, 및 (ii) 서로 직각인 제1 및 제2 면 내 축 및 중합체성 필름의 두께 방향에서 제1 및 제2 면 내 축에 상호 직각인 제3 축을 갖는 중합체성 몸체, 및(b) 선형 기하학적 모양이 중합체성 필름의 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 몸체 상에 배치되는, 중합체성 몸체의 제1 표면 상에 배치된 선형 기하학적 모양을 포함하는 표면부를 포함하며,물품은 제1 면 내 축의 방향으로 1.5 이상의 신장비를 갖고, 제2 면 내 축 및 제3 축을 따른 작은 신장비에 대한 큰 신장비의 비율이 1.4 이하이고, 물품이 몸체의 두께 및 높이 기하학적 모양을 통해 실질적으로 동일한 일축 배향을 갖는, 일축 배향 구조화된 표면의 물품.
- 제1항에 있어서, 기하학적 모양 및 몸체가 각각 두께를 갖고, 기하학적 모양의 높이에 대한 몸체의 두께의 비율이 2 이상인 물품.
- 제1항에 있어서, 복굴절인 물품.
- 제3항에 있어서, 양으로 복굴절인 물품.
- 제3항에 있어서, 음으로 복굴절인 물품.
- 제3항에 있어서, 0.3 이하의 상대적 복굴절을 갖는 물품.
- 중합체성 몸체의 제1 표면에 다수의 선형 기하학적 모양을 추가적으로 포함하는 제1항의 필름.
- 제7항에 있어서, 다수의 기하학적 모양이 제1 면 내 축과 실질적으로 정렬된 필름.
- 제8항에 있어서, 제1 면 내 축에 실질적으로 평행한 방향으로 몸체의 제2 표면 상에 배치되는 다수의 제2 기하학적 모양을 추가적으로 포함하는 필름 .
- 일축 배향 중합체성 필름이 (i) 제1 면 내 축을 따른 제1 굴절률 (n1), (ii) 제2 면 내 축을 따른 제2 굴절률 (n2), 및 (iii) 제3 축을 따른 제3 굴절률 (n3)을 가지며, n1≠n2 이고, n1≠n3이고, n2 및 n3는 그들의 n1과의 차이와 비교하여 실질적으로 서로 동일한 제1항의 필름.
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