MX2008007277A - Peliculas de prisma para aplicaciones opticas - Google Patents

Abstract

La invención trata sobre hojas coextruidas con estructura prismática, sobre un proceso para la producción de hojas plásticas coextruidas con estructura prismática y sus usos.

Description

PELÍCULAS DE PRISMA PARA APLICACIONES ÓPTICAS La invención trata sobre hojas plásticas coextruidas con estructura prismática, sobre un proceso para la producción de hojas plásticas coextruidas con estructura prismática y sus usos. Para varias aplicaciones, la industria ha desarrollado proceso para la estructuración de superficies plásticas donde el plástico es apropiado para este propósito. Como ejemplo, en el caso de la estructuración termoplástica de la superficie se logra de preferencia por medio de la acción de un dispositivo de incrustación en la superficie que ha sido llevada hasta la temperatura adecuada. (Becker-Braun, Kunststoff-Handbuch [Plastics handbook] , Vol .1 , 543-544, Hanser-Verlag 1990; K.Stockhert, Veredeln von Kunststoffoberflachen [Finishing of plastics surfaces] , Hanser 1975) . Los productos disponibles en el mercado son, entre otros, el material para tableros plásticos con base en PMMA con superficies estructuradas de forma característica. Estos son producidos, entre otros, por medio de la extrusión por incrustación simultánea en una calandra de satinar de 3 rodillos (satinador) . En el presente se ha proporcionado un rodillo (rodillo de incrustación) con el negativo de la estructura de lámina deseada. En el caso de las láminas estructuradas el objetivo es la máxima calidad en la reproducción de la estructura del rodillo. Este objetivo se logra al establecer una viscosidad mínima de derretimiento y una temperatura máxima del rodillo. Además - como se observó en la práctica - la presión máxima anterior al punto más cercano en la línea de contacto (es decir, el espacio entre el rodillo liso y el rodillo estructurado) debe ser alta para permitir la transferencia de fuerzas máximas de incrustación. El resultado de las tres condiciones mencionadas es mutuo de manera inevitable cuando los paneles estructurados son extruidos de manera industrial . La producción de las láminas plásticas con superficies estructuradas de acuerdo con el proceso de la técnica anterior muestra sus límites en particular cuando hay requisitos particularmente estrictos en relación a la finura y la precisión de la estructura. Hay una oportunidad limitada para un ajuste apropiado de los parámetros descritos: la temperatura del rodillo no se puede aumentar como se desea, ya que la mayoría de los plásticos se derriten y se pegan a los metales calientes. Esta tendencia a pegarse conlleva a dificultades en la liberación del rodillo de incrustación, iniciando a una temperatura de rodillo determinada. La viscosidad de derretimiento del plástico no puede seleccionarse para que sea tan baja como se desea, por ejemplo por medio de la implementación de temperaturas altas, ya que de otra forma la fuerza de de incrustación en la línea de contacto se vuelve muy pequeña . La precisión de la reproducción de las láminas producidas mediante este proceso y con esas restricciones no es lo suficientemente buena para ciertas aplicaciones, es decir que las estructuras finas no se forman de manera correcta o son lisas. Por lo tanto, un objetivo fue proporcionar un proceso que pueda producir superficies estructuradas y que alcance los requisitos mencionados, tal como lo es la alta precisión de la reproducción del rodillo de incrustación con una estructura superficial muy fina. Otro problema es la producción de hojas finas con superficies estructuradas. DE 4407468 limita el grosor de las láminas de 0.5 a 25 mm. El grosor de la capa de relativamente baja viscosidad aplicada se encuentra limitada a una medida de 0.2 a 5mm. Los productos resultantes son paneles sólidos cuyo grosor está entre 0.7 a 30mm. Es muy difícil transferir la técnica de producción de láminas a hojas delgadas. Otro objetivo fue el de proporcionar hojas finas con una superficie estructurada. US 5175030 describe un proceso para producción de hojas con estructura prismática. Un proceso discontinuo complicado aplica una resina a una hoja terminada y usa una matriz negativa para incrustación y usa radiación UV para el tratamiento del compuesto. Después se separa a la matriz negativa de la película microestructurada. Las desventajas no sólo son los costos elevados de producción, entre otros del método de producción discontinua, sino también la dimensión limitada de la hoja. La dimensión máxima de la matriz negativa es de unos 1200xl200mm. Otro objetivo fue proporcionar un proceso continuo rentable . El objetivo se ha logrado por medio de proceso continuo de producción de hojas plásticas coextruidas con estructura prismática, caracterizado en que el proceso de extrusión coextruye una hoja base cuyo grosor es de 0.10 a 0.35mm y una capa de baja viscosidad y después se proporciona el compuesto de la hoja con estructuración por medio de una calandra de rodillo de pulir calentable que comprende de un rodillo con una superficie para estructurar. Un sistema de extrusión equipado con 2 extusores y con una calandra de rodillo de pulir, que comprende de un rodillo con una superficie estructurada (rodillo de incrustación), se utiliza para producir una hoja plástica coextruida donde se aplica una capa de baja viscosidad a una hoja base de alta viscosidad. La hoja plástica coextruida es estructurada entonces por medio del rodillo de incrustación en la calandra de rodillo de pulir. El uso de la hoja base de alta viscosidad asegura que se introduzca la fuerza de incrustación necesaria. Se prefiere que tanto la hoja base como la capa de coextrusión sean termopláticas .

Los termoplásticos que pueden ser utilizados son los poliacplatos , en particular el PMMA, policarbonato, poliolefmas, LDPE, HDPE, PP, polietileno tereftalato, PVC, poliestireno, poliamida. La capa de coextrusión de baja viscosidad puede estar compuesta de manera ventajosa de grados plásticos idénticos a los de la hoja base, sin embargo, también puede estar compuesta de un plástico lo suficientemente compatible con el mismo, (cf. J.E. Johnson, Kunststoffberater 1_0, 538-541 (1976)) . Una regla general que puede estipularse es que la viscosidad de derretimiento del material de coextrusión corresponda a aquella de una composición de moldeo por inyección para una reproducción de alta precisión. Se prefiere de manera particular el uso de policarbonato, ya que el índice de refracción de 1.58 es muy apropiado para aplicaciones ópticas. Como ejemplo, se asegura la refracción eficiente de la luz mediante el uso del policarbonato . Se prefiere que la capa coextruida esté compuesta de un material de baja viscosidad. Los mejoradores de flujo también pueden añadirse al material. Los mejoradores de flujo apropiados son compuestos de peso molecular bajo, por ejemplo el metacplato de polimetilo de bajo peso molecular. La proporción de MVR (velocidad de flujo de volumen de derretimiento, por sus siglas en inglés) entre la hoja base de alta viscosidad y la capa de coextrusión de baja viscosidad debe ser de manera ideal entre 1:20 y 1:8, de preferencia 1:10. El grosor de la capa de coextrusión de baja viscosidad depende de la función. La incrustación de la estructura exige que los parámetros del proceso sean ajustados de forma precisa y apropiada. Hay posibilidades limitadas para un ajuste apropiado: la temperatura del rodillo no puede aumentar como se desea, ya que la mayoría de los plásticos se derriten y se pegan a los metales calientes. Esta tendencia de pegarse conlleva a dificultades en la separación del rodillo de incrustación, iniciando a una temperatura determinada del rodillo. La viscosidad de derretimiento del plástico no puede ser seleccionada para que sea lo más baja posible, por ejemplo, por medio del establecimiento de las temperaturas de derretimiento altas, ya que de otra manera la fuerza de incrustación en la línea de contacto entre los dos rodillos se vuelve muy pequeña. Si la capa de coextrusión se ajusta a una mayor viscosidad, las fuerzas aplicadas por medio de presión de los rodillos emparejados no son suficientes para alcanzar una incrustación aceptable. El grosor de capa de una capa de coextrusión por lo tanto ejerce una influencia particular. El grosor de la placa debe comprender de por lo menos un cuarto de la altura de la estructura de los rodillos de incrustación para una buena reproducción de la estructura. De manera sorprendente, se ha encontrado que la aplicación de una capa de coextrusión muy gruesa compuesta de un plástico de baja viscosidad conlleva a la incrustación de una estructura prismática uniforme aún si, contrario a lo dispuesto en DE4407468, la profundidad máxima de la estructura del rodillo de incrustación se excede debido a la capa de coextrusión de baja viscosidad. Si los parámetros del proceso son adaptados de manera apropiada e ideal es posible omitir cualquier uso de agentes liberadores. Si, a pesar de esto, se requiere del uso de agentes liberadores en la capa de coextrusión, la persona capacitada en la técnica puede hacer uso de los materiales conocidos por la técnica anterior (H.F. Mark et al., Encyclopedia of Polymer Science & Engineering, Index Volum pp , 307-324, J. iley 1990; Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. Vol . A20, pp . 479-483, VCH 1992; R. Gaechter, H. Muller Kunststoffadditive [Plastics additives] , 3rd Ed. Cari Hanser Verlag 1989) . El contenido de los agentes liberadores utilizados con la capa de coextrusión se encuentra de preferencia dentro del rango de 0 a 0.34% por peso, con base en el peso de la mezcla coextruida. Debe hacerse mención particular de los alcoholes más altos. El uso de un agente liberador en la composición de coextrusión reduce la tendencia de la mezcla derretida a pegarse en el metal caliente. La temperatura del rodillo de incrustación puede por lo tanto aumentar de manera considerable durante el proceso de incrustación. Puede mencionarse como referencia que este a 70°C por arriba del punto de transición del estado vitreo Tg de la composición de coextrusión. (Las temperaturas de transición del estado vitreo Tg son conocidas o pueden ser calculadas (cf. Brandrup-Immergut , Polymer Handbook, Chapter V, J.Wiley, Vieweg-Esser, Kunststoff-Handbuch) [Plastics handbook], Vol . IX, 333-340, Cari Hanser 1975) . Un posible método para el proceso innovador es como sigue: el sistema de extrusión en esencia está compuesto de un extrusor principal, de coextrusor y de una herramienta de coextrusión. El ancho máximo de las hojas extruidas se determina por medio de la herramienta de coextrusión. El ancho de las hojas extruidas es por lo general de 400 a 2000 mm. Su grosor está limitado de la misma manera por medio de las condiciones del proceso de coextrusión; el grosor de la hoja base es por lo general de 0.10 a 0.35 mm, y el principal factor determinante en el presente para la capa que se forma del material de baja viscosidad es la función que se pretendía con la estructuración. Sin embargo, su grosor de capa es por lo general de 0.006 a 0.075 mm. La profundidad de la estructura del rodillo de incrustación es idealmente de 0.025 a 0.070 mm . La composición de moldeo base, llevado a una temperatura apropiada por medio del extrusor principal, y la composición de moldeo de baja viscosidad, llevada a la temperatura apropiada en el coextrusor, se combinan en la herramienta de coextrusión. Una guía aproximada en el presente para las temperaturas de matrices resultantes para la composición base de moldeo es como sigue: Composición base de moldeo Temperatura del proceso (°C) Metacrilato de polimetilo 230 - 290 Poliestireno 190 - 230 Policarbonato 250 - 300 La mezcla coextruida que emerge de la herramienta de coextrusión pasa sobre la calandra de rodillo de pulir, donde un rodillo, que sirve como rodillo de incrustación, ha sido diseñado de tal manera que su superficie representa el negativo de la superficie de hoja estructurada deseada. Entre el rodillo aplicador de presión y el rodillo de incrustación hay una línea de contacto. Se pretende que la presión máxima en dicha línea de contacto sea mayor con respecto al punto más estrecho, para permitir la transferencia de la fuerza de incrustación máxima. La calandra de rodillo de pulir corresponde en otros términos a la técnica anterior. Las hojas extruidas con superficie estructurada son transportadas hacia rodillos de soporte. Es entonces cuando pueden ser cortados y/o ensamblados a la longitud deseada. El perfil representa entonces una reproducción exacta de la superficie de rodillo de incrustación. Se ha descubierto por primera vez que es posible proporcionar hojas plásticas coextruidas de cualquier longitud deseada con estructura prismática, el grosor de la hoja base es de 0.10 a 0.35mm. La velocidad MVR de la hoja base a la capa coextruida en las hojas plásticas coextruidas con estructura prismática es de 1:20 a 1:8, de preferencia 1:10. El grosor de la capa extruida puede ser de al menos la mitad de la altura de la estructura. Al contrario de DE 4407468, el grosor de la capa coextruida puede ser aún mayor que la profundidad estructurada del rodillo de incrustación. Un sector de aplicación para las hojas producidas de acuerdo con la invención es proporcionada por materiales ópticos. Ya que las aplicaciones ópticas requieren de un material de alta calidad, este proceso se lleva a cabo de preferencia bajo condiciones de sala blanca. Para la aplicación, que es de particular interés, como hoja para trasfondo de espectaculares, se lleva a cabo una operación en clase 100 de condiciones de sala blanca, ya que el polvo en el aire llevaría al crecimiento de un cultivo inaceptable en la hoja. Los ejemplos que se muestran a continuación se proporcionan para ilustrar de mejor manera la presente invención, pero no debería restringir a la invención a las características dispuestas en el mismo. EJEMPLOS : Ejemplo 1 : El policarbonato cuyo valor MVR es 6 está coextruido con un policarbonato de baja viscosidad cuyo valor MVR es 66 en un sistema de coextrusión. El ancho de la hoja base es 1800 mm y su grosor es 150µm, y el grosor de su capa coextruida es 25µm. La mezcla coextruida pasa a una calandra de rodillo de pulir que puede calentarse, en este caso una calandra de rodillo de pulir de tres rodillos, el cual tiene un rodillo de incrustación con una estructura prismática. La profundidad estructurada del rodillo de incrustación es 50µm. El rodillo de incrustación se calienta a 200°C. La hoja coextruida pasa por encima del rodillo de incrustación a una velocidad de 20 El producto es una hoja plástica coextruida compuesta de policarbonato con una muy buena replicación de la estructura prismática, los productos son apropiados para aplicaciones ópticas, por ejemplo como trasfondo de espectaculares . Ej emplo 2 : El policarbonato cuyo valor MVR es 6 está coextruido con un policarbonato de baja viscosidad cuyo valor MVR es 66 en un sistema de coextrusión. El ancho de la hoja base es 400 mm y su grosor es 500µm, y el grosor de su capa coextruida es 70µm. La mezcla coextruida pasa a una calandra de rodillo de pulir que puede calentarse, en este caso una calandra de rodillo de pulir de tres rodillos, el cual tiene un rodillo de incrustación con una estructura prismática. La profundidad estructurada del rodillo de incrustación es 50µm. El rodillo de incrustación se calienta a 200°C. La hoja coextruida pasa por encima del rodillo de incrustación a una velocidad de 2 m/min. El producto es una hoja plástica coextruida compuesta de policarbonato con una muy buena replicación de la estructura prismática, los productos son apropiados para aplicaciones ópticas, por ejemplo como trasfondo de espectaculares . Ejemplo 3 : El policarbonato cuyo valor MVR es 3 está coextruido con un policarbonato de baja viscosidad cuyo valor MVR es 60 en un sistema de coextrusión.

El ancho de la hoja base es 400 mm y su grosor es 500µm, y el grosor de su capa coextruida es 70µm. La ? mezcla coextruida pasa a una calandra de rodillo de pulir de tres rodillos, el cual tiene un rodillo de incrustación con una estructura prismática. La profundidad estructurada del rodillo de incrustación es 50µm. El rodillo de incrustación se calienta aproximadamente 200°C. La hoja coextruida pasa por encima del rodillo de incrustación a una velocidad de 2 m/min. El producto es una hoja plástica coextruida compuesta de policarbonato con una muy buena replicación de la estructura prismática, los productos son apropiados para aplicaciones ópticas, por ejemplo como trasfondo de espectaculares . Ejemplo 4 : El metacrilato de polimetilo cuyo valor MVR es 1.2 está coextruido con un metacplato de polimetilo de baja viscosidad cuyo valor MVR es 12 en un sistema de coextrusión. El ancho de la hoja base es 400 mm y su grosor es 800µm, y el grosor de su capa coextruida es 25µm. La mezcla coextruida pasa a una calandra de rodillo de pulir de tres rodillos, el cual tiene un rodillo de incrustación con una estructura prismática. La profundidad estructurada del rodillo de incrustación es lOOµm. El rodillo de incrustación se calienta a 180°C. La hoja coextruida pasa por encima del rodillo de incrustación a una velocidad de 2 m/min. El producto es una ho a plástica coextruida compuesta de metacplato de polimetilo con una muy buena replicación de la estructura prismática.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso continuo para la producción de las hojas plásticas coextruidas con estructura prismática, caracterizadas en que el proceso de extrusión coextruye una hoja base cuyo grosor es de 0.10 a 0.35 m y una capa de baja viscosidad y después se proporciona una hoja compuesta con estructura por medio de una calandra de rodillo de pulir que se puede calentar y que comprende de un rodillo con una superficie estructurada.

2. Un proceso continuo para la producción de las hojas plásticas coextruidas de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizadas en que el proceso de extrusión coextruye una hoja base cuyo grosor es de 0.10 a 0.35 m y una capa de baja viscosidad cuyo grosor comprende por lo menos un cuarto de la altura de la estructura.

3. Un proceso continuo para la producción de las hojas plásticas coextruidas de acuerdo con la Reivindicación 2, caracterizadas en que el proceso de extrusión coextruye una hoja base y una capa de baja viscosidad cuyo grosor es mayor al de la altura de la estructura.

4. Un proceso continuo para la producción de las hojas plásticas coextruidas de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizadas en que la velocidad MVR de la hoja base y de la capa de baja viscosidad es de 1:8 a 1:20.

5. Un proceso continuo para la producción de las hojas plásticas coextruidas de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizadas en que la temperatura del rodillo de incrustación está por encima de la temperatura de transición del estado vitreo de la composición de coextrusión por más de 70°C.

6. Un proceso continuo para la producción de las hojas plásticas coextruidas de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizadas en que la composición de coextrusión también contiene un agente liberador.

7. Hoja plástica coextruida con estructura prismática, caracterizada en que el grosor de la hoja base es de 0.10 a 0.35 mm . 8. Hoja plástica coextruida con estructura prismática, caracterizada en que la velocidad MVR de la hoja base hacia una capa coextruida es de 1:20 a 1:

8.

9. Hoja plástica coextruida de acuerdo con la Reivindicación 7, caracterizada en que la velocidad MVR de la hoja base hacia la capa coextruida es 1:10.

10. Hoja plástica coextruida de acuerdo con la Reivindicación 7, caracterizada en que el grosor de la capa coextruida comprende por lo menos un cuarto de la altura de la estructura.

11. Hoja plástica coextruida de acuerdo con la Reivindicación 7, caracterizada en que el grosor de la capa coextruida es mayor que la profundidad de la estructura.

12. El uso de las hojas plásticas coextruidas producidas mediante el proceso de acuerdo con la Reivindicación 1 para aplicaciones ópticas.

13. El uso de las hojas plásticas coextruidas producidas mediante el proceso de acuerdo con la Reivindicación 1 para trasfondo de espectaculares.