MXPA01001673A

MXPA01001673A - Peliculas de policarbonato opticamente isotropicas, asi como el procedimiento para su elaboracion.

Info

Publication number: MXPA01001673A
Application number: MXPA01001673A
Authority: MX
Inventors: Uwe Numrich
Original assignee: Roehm Gmbh
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2002-04-08
Also published as: PL199226B1; WO2000009592A1; KR20010072466A; ID29583A; HRP20010112A2; ATE233294T1; US6613264B1; SK285848B6; SK1922001A3; AU746939B2; HUP0103772A2; ZA200101997B; DE19836800A1; DK1117731T3; WO2000009591A1; JP2002522280A; HUP0103772A3; PT1117731E; US20030031849A1; PL346001A1

Abstract

Las mesas coladas por inyeccion de policarbonato se pueden procesar en un procedimiento de extrusion a base de rodillos de tipo "Chill-Roll" (Enfriamiento y de Rodadura) para obtener hojas delgadas opticamente isotropicas. Estas hojas delgadas opticamente isotropicas se utilizan como peliculas para proteger los portadatos (los Discos Compactos de Tipo "Rom") contra las rayaduras o se utilizan como tales en calidad de materiales portadores para la capa portadora de informacion.

Description

PELÍCULAS DE POLICARBONATO ÓPTICAMENTE ISOTROPICAS, ASI COMO EL PROCEDIMIENTO PARA STJ ELABORACIÓN Campo de la Invención La invención se refiere a películas de policarbonato, ópticamente isotrópicas, con alto brillo por los dos lados, las cuales tienen un alto grado de pureza e igualmente se refiere a un procedimiento de obstrucción económico que sirve para su elaboración, y que también incluye el empleo de las películas, o sea las hojas delgadas de acuerdo con la presente invención, como películas recubridoras para portadores de datos ópticos como por ejemplo, los discos compactos o los llamados discos DVD (discos de video digitales) . Las películas de acuerdo con la presente invención pueden servir igualmente como materiales portadores para la capa que lleva la información, por lo cual se tiene la posibilidad de fabricar portadores de datos ópticos, extremadamente delgados. Estado Actual de la Técnica Los requisitos que se piden de placas y películas de' plástico, para que puedan servir para la elaboración o el recubrimiento de memorias de datos ópticamente legibles, ya se conocen en términos generales; confiérase J. Hennig, Polymere ais Substrate für optische Plattenspeicher , (Polímeros como Substratos para Memorias de Placas Ópticas, "Angew Makromolekulare Chemie", Tomo 145/146, 1986 (Página 391 - 409) . Además se señala que dichas placas y películas no deben contener partículas ajenas con un tamaño mayor de 10 micrómetros, y tampoco durante la elaboración deben presentarse burbujas y huecos. Durante la conformación debe crearse una refracción doble óptica, tan pequeña como fuese posible. Los portadores de datos ópticos en forma de discos compactos hasta la fecha se han estado fabricando en su mayoría mediante el procedimiento de fundición inyectada. Otros procedimientos, con los cuales también es posible elaborar portadores de datos, ópticos, de mayores formatos, parten de planchas o placas macizas de plástico, que luego serán provistas de una capa portadora de información. La Memoria Europea EP 461485 (Rohm GmbH) describe una placa o lámina maciza, extruida o película del mismo tipo, de plástico, y también su procedimiento de fabricación. La masa fundida de policarbonato se expulsa a una temperatura del orden de 290°C, desde una boquilla de ranura ancha, perteneciente a un extrusor, y luego es calandrada en el mecanismo de cilindros, en el cual consta de un cilindro de acero de alto brillo y un cilindro de hule, provisto de una capa exterior de algodón. De esta manera se obtiene una película de policarbonato, con un lado provisto de alto grado de brillo y el otro lado opaco, película que tiene un espesor de 450 mieras. La Memoria Europea EP 351 886 (Bayer AG) describe un procedimiento de fundición o sea de colada que sirve para elaborar películas de policarbonato. El policarbonato con un peso molecular medio de 98,000 se disuelve en cloruro de metileno y la solución se aplica en un cilindro calentado y pulido, que gira lentamente, valiéndose para tal operación de un dispositivo de rasqueta. De esta manera se obtiene una película transparente y clara con un espesor de 20 mieras. Se produce una refracción doble pronunciada con una diferencia de paso de G = 74 nm. Las películas de policarbonato, no exentas de refracción doble, obtenidas de esta manera se tienden en un marco y por medio de un irradiador de calefacción por cuarzo se calientan por un lapso de 5 a 60 segundos. De esta manera se logra una reducción en la refracción doble indeseada hasta valores que ya no molestan. La Memoria Japonesa JP 07126375 (Teijin Kasei Ltd.) describe la elaboración de una película de policarbonato con poca refracción doble. La reducida refracción doble específica de la película de policarbonato se alcanza mediante el empleo de una capa protectora de poliolefinas. Críticas sobre el Estado Actual de la Técnica Los procedimientos convencionales que sirven para elaborar películas de policarbonato, delgadas y ópticamente isotrópicas trabajan ya sea sobre la base de procedimientos de fundición o colada, que tienen un alto costo, y en que se deben tomar ciertas medidas costosas en materia de equipo a fin de evitar la emisión de solventes orgánicos tóxicos, o bien sobre la base de procedimientos de extrusión costosos en los cuales en un primer paso se elabora una película de policarbonato, opaca por un lado, o bien una película de policarbonato, ópticamente anisotrópica. Estas últimas películas de extrusión anisotrópicas, en el aspecto óptico, deben ser convertidos en películas de extrusión ópticamente isotrópicas, por brillo por los dos lados, lo cual se llevará a cabo en los pasos posteriores . Un procedimiento de extrusión de dos etapas, es sumamente costoso por lo que se refiere a los gastos. Las películas no están equipadas con las propiedades de superficie óptimas, a pesar de que ópticamente llevan un determinado grado isotrópico.

Cometido En la presente invención ha tenido por cometido elaborar películas de policarbonato, ópticamente isotrópicas y con brillo por los dos lados, evitando a la vez los inconvenientes tanto técnicos en materia de producto como de carácter económico, que se han señalado como correspondientes al estado actual de la técnica. Las películas deben ser isotrópicas tanto en el aspecto óptico como mecánico, ellas deben tener una elevada calidad de superficie y dentro de lo posible deben poseer un alto grado de pureza óptica. Solución Sorprendentemente es posible obtener películas de extrusión de policarbonato, de alta calidad, al margen de espesores inferior a 200 mieras, y de preferencia de 15 a 150 mieras y con preferencia particular entre 30 y 100 mieras y específicamente entre 70 y 90 mieras, por medio del llamado procedimiento de colada en masa fundida de tipo "Chill-Roll" (Rodillo de Enfriamiento) , para que tenga el perfil de propiedades requerido. Para alcanzar el alto nivel de pureza óptica, se utiliza de preferencia una masa de fundición por inyección, de policarbonato, con un peso molecular relativamente bajo, tal y como se utilizan para la obtención de portadores de datos, ópticos y vaciados mediante sistema de inyección, haciéndose este uso ' en grandes cantidades. El peso molecular Mw de la masa conformadora de policarbonato utilizada se sitúa entre 10,000 y 40,000, de preferencia entre aproximadamente 15,000 y 20,000 (masa de colada por inyección) . En particular puede decirse que la masa de colada por inyección no prevista para utilizarse en un sistema de extrusión, se puede extruir sorprendentemente mediante el llamado procedimiento de "Chill-Roll" (Rodillo de Enfriamiento) todo ello con un alto grado de eficiencia y evitando a la vez la creación de solventes tóxicos, a fin de generar de esta manera películas que tendrán el perfil requerido de propiedades (véase la figura 1) . Realización del Invento Fundamental para la invención es el empleo del procedimiento de colada en masa fundida que también se llama procedimiento "Chill-Roll" (Rodillo de Enfriamiento) . En este caso se aplica la película de la masa fundida que sale de la boquilla, a un cilindro de enfriamiento (Cilindro de "Chill-Roll") para que así sea enfriada. Gracias a este sistema se logra la posibilidad de elaborar películas sumamente delgadas (hasta 15 µm para abajo) y las cuales muestran una baja anisotropía óptica (películas prácticamente isotrópicas) . Por la característica de una isotropía práctica debe entenderse que un rayo de luz que penetra en el medio de la película experimenta una desviación ínfima, por ejemplo una diferencia de paso de 50 nm como máximo, de preferencia de 35 nm como máximo y con preferencia particular de 25 nm como máximo. La temperatura de transformación para la masa conformadora de policarbonato se sitúa entre 210 y 260°C y de preferencia entre 220 y 240°C. Para evitar los depósitos de cristalitas en la boquilla es positivo arrancar el equipo de extrusión a una temperatura de transformación ubicada entre 250 y 260 °C. Para lograr una conformación mínima de cuerpos de gel, puede disminuirse la temperatura de transformación, después de la fase de arranque, por un tiempo de 10 minutos hasta 1 hora aproximadamente, y en un sistema sucesivo 220 a 240°C. Para evitar líneas de boquilla o estrías de extrusión, la película extruida, es recomendable pulir la superficie de la boquilla de extrusión interna, que favorablemente se encuentra cromada, y especialmente en la región de los labios de la boquilla. Para el campo de los labios de la boquilla de extrusión debe ascender la profundidad de la aspereza RA conforme a la Norma Alemana DIN 4768 de 0.025 hasta 0.002 y de preferencia estará entre 0.01 y 0.002. La aspereza del canal repartidor, debe ascender en un máximo de 0.1, como factor favorable. Otra mejoría en la calidad, y especialmente para evitar las líneas de boquillas o en su caso las estrías de extrusión, en la película extruida, puede lograrse cuando se provee la cara interna de la boquilla extrusora de un agente repelente a la masa fundida de policarbonato. Esto puede lograrse untando la superficie de la boquilla interna purificada con tal agente, que puede ser el aceite de silicona. El agente o debe aumentar la aspereza de la superficie en su totalidad, o sólo puede incrementar dicha aspereza en un grado muy poco importante, o mejor disminuiría la misma. Otro factor que puede influir sobre la calidad de la película extruida de policarbonato, está constituido por leves impurezas en la masa fundida de policarbonato. Por consiguiente es favorable instalar entre el cilindro de extrusión y la boquilla extrusora, un filtro para la masa fundida. El ancho de mallas de este inserto de filtro debe estar entre 5 y 50 mieras. Otra medida que puede contribuir a una alta calidad de las películas de policarbonato, es la adición a la mezcla de la formulación de la masa conformadora, de un agente promotor de deslizamiento. Las cantidades habituales de este material se sitúan entre 0.01% y 1% en peso respecto a la masa conformadora. Ejemplos de agentes de deslizamiento son el polietileno parcialmente oxidado, el estearato de pentaeritrita o bien el éster de ácido graso con 10 a 20 átomos de carbono. Un alto grado de pureza óptica, así como un elevado nivel de isotropía óptica constituyen los requisitos básicos para el empleo de películas, en los tipos de aplicación mencionados. Con ayuda del procedimiento según la invención es posible elaborar películas con una alta calidad óptica, de policarbonato. Con el término de alta calidad óptica debe entenderse particularmente: una baja refracción doble, un elevado grado de transmisión, poca formación de estrías de extrusión o líneas de boquilla (que se pueden medir por una leve desviación de la luz linealmente polarizada) y también un número reducido de cuerpos de gel por unidad de superficie. De preferencia, la película según la invención no cuenta en ningún campo de la superficie, de una desviación de la luz linealmente polarizada, de más de 2 minutos angulares .

La medición se lleva a cabo mediante el registro del ángulo de desviación, que es experimentado por un rayo láser, que penetra en la película. Para tal efecto se utiliza el llamado método de deflexión de láser. Sobre todo el ancho de -la extrusión, por medio de una mesa desplazable operado con un motor que funciona en forma intermitente, se mide la desviación angular, que experimenta un rayo láser de 632.8 nm, cuando los rayos atraviesan, la película en sentido perpendicular, transversal al sentido de extrusión. El rayo transmitido luego pasa por un cinescopio a fin de aumentar el ángulo de desviación e incide en un censor óptico digital, sensible a la posición. Este censor determina el lugar del centro del punto de luz que incide en el mismo y presenta este lugar a través de un sitio de intersección en serie en las coordenadas x e y. Para la evaluación de las líneas de boquilla, solamente es importante de las mismas, el componente y.

Posibles empleos de las películas según la invención son las películas protegidas contra rayaduras para portadores de datos ópticos, en calidad de materiales de soporte para los portadatos ópticos, como materiales básicos para la elaboración de películas de recubrimiento destinadas a "Displays" (Despliegues) y pantallas de aparatos de televisión. EJEMPLOS Ejemplo 1 Elaboración de la película según el invento mediante la extrusión de rodillo enfriador ("Chill- Roll") de una masa conformadora de policarbonato, para fines de empleo de material colado por inyección. La masa fundida generada mediante un extrusor de un solo tornillo sin fin o de doble tornillo sin fin • (para asegurar la constancia de la corriente de la masa fundida es posible emplear como alternativa, una bomba de masa fundida) se alimenta al llamado cilindro de ("Chill-Roll") rodillo "enfriador (profundidad de aspereza RA de 0.002 a 0.006, Rt = 0.02 - 0.004, medidas según la Norma Alemana. DIN 4768) , por medio de una boquilla que se puede regular automáticamente, y que está arreglada para llevar a cabo la extrusión de películas. La profundidad de aspereza de RA de la zona de labios de la boquilla de extrusión, es de 0.02. La cara interior de la boquilla se revistió con un aceite de silicona que repele a la masa fundida de policarbonato. La temperatura de la corriente de la masa fundida es de 35°C +_ 5°C. La película de la masa fundida es depositada en forma tangencial respecto a la superficie del cilindro y rodea al cilindro en una zona de 180 °C aproximadamente. Después de pasar alrededor de otros rodillos, que determinan el espesor de la banda pelicular mediante un sistema de medición sin contacto y que penetra el material en sentido transversal, regulándose mediante los datos procesados electrónicamente, el reparto de la masa fundida de la boquilla en el sentido de ancho aplicando un sistema de pernos de expansión. Las películas de condición relativa poseen un alto grado de isotropía óptica y también mecánica. El último factor es particularmente importante para el comportamiento de procesamiento, por ejemplo el troquelado al tamaño de un "CD" (o sea "Disco Compacto") , toda vez que las mesas de colada por inyección de PC (Polivinilcloruro) debido a su bajo peso molecular, son claramente más frágiles que la plazas de extrusión de PC. Ejemplo de Comparación 1 Película de policarbonato elaborada en un proceso de alisamiento ; espesor 0.13 mm . La masa fundida generada mediante un extrusor de un solo tornillo sin fin o tornillo doble (para asegurar en la constancia en la corriente de la masa fundida es posible utilizar una bomba para la masa fundida) , se alimenta a través de una boquilla ajustada a la extrusión de película, al sistema alisador. La masa fundida es dimensionada dentro de la ranura definida entre los rodillos y se alisa mediante la superficie de los cilindros templados, pulidos en alta medida para adquirir un brillo especular (profundidad de aspereza RA 0.002 - 0.006, Rt= 0.02 - 0.04 que se mide según la Norma Alemana DIN 4768) y luego se enfría. En tal caso quede pulida la forma geométrica de uno ó ambos cilindros, en forma abombada, o sea convexa, en desviación de la forma del cilindro. Este abombamiento asciende a 0.1 a 0.2 mm, respecto al diámetro del cilindro. Este abombamiento es de importancia fundamental para un reparto uniforme del espesor, sobre todo el ancho de la banda de película. Sobre la base de los valores típicamente altos de las hendeduras o entre los cilindros, que son característicos . apara este procedimiento, se van estirando las moléculas del polímero en el sentido de la extrusión. La orientación resultante conduce a una notable anisotropía óptica, claramente excesiva. Ejemplo de Comparación 2 Fabricación de una película colada de policarbonato con un espesor de 0.08 mm. Se procede de acuerdo con el siguiente método: Se disuelve el policarbonato en un recipiente batidor equipado con sistema agitador en una muestra de solventes de acetona y cloruro de metileno. Luego se retiran las impurezas grandes con una prensa filtradora de membrana con una finura de 2 mieras, para que sean retiradas de la solución de policarbonato. A continuación se procesa la solución de policarbonato en una máquina coladora que consta de una banda de acero con un largo de 48 metros, impulsada por 2 tambores con diámetro de 3 m. Así se obtiene una película con un espesor de 80 mieras. El solvente retirado por evaporación durante el proceso de secado posterior, nuevamente re retorna al proceso.' Las películas vaciadas resultantes de PC, es verdad que poseen una anisotropía óptica de valor bajo suficiente, pero ellas no se encuentran exentas de ciertos defectos ópticos molestos como partículas de gel y estrías . Durante la elaboración de la película colada a partir de una solución orgánica se trata de un proceso de alto costo, que también pide requisitos muy elevados por concepto de la técnica de seguridad. Las películas resultantes no se encuentran libres del solvente, altamente tóxico, y por consiguiente es de calidad cuestionable, tal y como se observa desde el punto de vista de la toxicología.

La banda de acero, de superficie grande, es evidentemente más difícil de fabricar en una condición de alto valor óptico o se puede obtener en una condición que es mucho mayor que la superficie claramente inferior del rodillo de tipo "Chill-Roll" (Enfriamiento/Rodadura) , del procedimiento de colada de la masa fundida de acuerdo con la presente invención. Debido a ello se produce un número inadmisiblemente alto de estrías sobre la superficie de la película. A pesar del empleo de prensas filtradoras de membrana con una finura de 2 mieras, no se logra evitar los agregados en forma de cuerpos de gel, que disminuyen la intensidad de las señales láser. En contraste con el procesamiento de la masa fundida en equipos de extrusión, en el "Vaciado en Solución" no se producen ningún campo de sizalla iento , por lo que se agregan aquellas porciones de alto peso molecular, difícilmente desdoblables , del policarbonato, a raíz de la posibilidad del "Movimiento del Microbrown" , es decir que tienden a llegar a la condición de una mínima energía de zonas limítrofes. Las tiras creadas por los cuerpos de gel y por la tracción disminuye la intensidad de las señales láser a un nivel inadmisiblemente bajo, por lo cual resulta un número significativo de avisos de falla cuando se tocan los sistemas de disco compacto, así protegidos . Números de referencia 10 Película de la masa fundida 15 Hoja delgada que se forma a partir de la película de masa fundida 20 Rodillo de "Chill-Roll" (Enfriamiento/ Rodadura) 30 Boquilla '' ? *MD: Dirección de la Máquina *TD: Dirección Transversal Observación: El "encogimiento" confina la invención del Ejemplo 1. La neblina confina la invención según el ejemplo de comparación 2. La doble refracción y la diferencia de paso confinan la invención del Ejemplo Comparativo 1. La expansión hasta el desgarre confina la invención de acuerdo con el Ejemplo de Comparación 1 .

Claims

REIVINDICACIONES Un procedimiento para la elaboración de una película, o sea una hoja delgada de plástico, ópticamente casi isotrópica, de policarbonato de cadena lineal o ramificada, Caracterizado porque, Se vacía en su condición, una masa fundida de policarbonato en el llamado proceso de "Chill-Roll" (con Rodillo Enfriador/Rodante) . El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el peso molecular medio del policarbonato utilizado es entre 10,000 y 40,000. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la cara interior de la boquilla extrusora en la zona de los labios de la boquilla de extrusión, tiene una profundidad de la aspereza según la Norma Alemana DIN 4768 RA DE 0.025 hasta 0.002. El procedimiento según cualquiera ó varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cara interior de la boquilla extrusora se provee de un agente que es repelente para la masa fundida de policarbonato . Una película o sea una hoja delgada de policarbonato que se puede obtener en un procedimiento según cualquiera ó varias de las reivindicaciones 1 a 4. La película o sea la hoja delgada de policarbonato, según la reivindicación 5, caracterizada porque el espesor de la hoja delgada es inferior a 200 mieras . El empleo de películas de policarbonato según la reivindicación 5 ó 6, en calidad de hojas delgadas protectoras contra rayaduras para portadatos ópticos . El empleo de las hojas delgadas de policarbonato según la reivindicación 5 ó 6, como materiales portadores para portadatos ópticos. El empleo de hojas delgadas de policarbonato según la reivindicación 5 ó 6, como materiales básicos para la fabricación de hojas delgadas recubridoras para "Displays" (Pantalla) y Pantallas de Televisión.