NL8602018A

NL8602018A - Werkwijze voor het vervaardigen van een baan polycarbonaat en hieruit vervaardigde dragers voor optisch leesbare informatie en de optisch leesbare informatiedrager.

Info

Publication number: NL8602018A
Application number: NL8602018A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1986-08-07
Filing date: 1986-08-07
Publication date: 1988-03-01

Description

V' u JJS/WP/mjh STAMICARBON B.V.

Uitvinders: Armand A.M.A. Duijsens te Bunde Rudolf J.H. Burlet te Ge leen -1- PN 5573

WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN EEN BAAN POLYCARBONAAT EN HIERUIT VERVAARDIGDE DRAGERS VOOR OPTISCH LEESBARE INFORMATIE EN DE OPTISCH LEESBARE INFORMATIEDRAGER

Werkwijze voor het vervaardigen van een baan polycarbonaat geschikt voor het daaruit vervaardigen van dragers voor optisch leesbare informatie zoals audio- en videoplaten, welke werkwijze omvat het vlakke spleetextruderen van polycarbonaat en het onder toepassing van 5 gepolijste koelrollen afkoelen van het extrudaat.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit JP-A-0214-923. Deze op het vervaardigen van een film gerichte werkwijze is ongeschikt voor het vervaardigen van polycarbonaatplaat met een dikte van circa 1 mm die aan de specificaties voor het daaruit vervaardigen van dragers 10 voor optisch leesbare informatie voldoet. Er ontstaat namelijk door de stroming in de extrusiespleet een longitudinale moleculaire oriëntatie in het extrudaat en er verschijnen door slijtage en vervuiling van de spleetwanden, zelfs indien deze gepolijst zijn, na enige tijd extru- siestrepen op het oppervlak van het extrudaat. Extrusiestrepen zijn 15 longitudinale oneffenheden. Ook bij toepassing van de gepolijste koelrollen zoals in JP-A-0214.923 zijn deze oneffenheden onvoldoende te elimineren. Beide verschijnselen hebben waarschijnlijk een ongunstige invloed op de gewenste eigenschappen ten aanzien van de dubbele breking van het plaatmateriaal.

20 Voor het doel geschikte plaat moet namelijk bij voorkeur vrij zijn van door niet-gebalanceerde moleculaire oriëntatie veroorzaakte dubbele breking en moet in alle richtingen een uniforme dikte bezitten.

Een optisch leesbare informatiedrager kan bestaan uit een 25 kunststofschijf uit polycarbonaat die aan een van zijn evenwijdige oppervlakken is voorzien van optisch leesbare informatie, die wordt *ίίΡ2Ρ18 y < -2- gevormd door een oppervlakte-structuurspoor van putjes c.q. nokjes. De afmetingen van deze putjes c.q. nokjes alsmede de afstanden daartussen liggen doorgaans in de grootte van 1 è 2 μιη. Deze optische leesbare informatie is afgedekt door een naar binnen toe reflecterende, spiege-5 lende, laag bijvoorbeeld een aluminium of zilverlaag, zodanig dat een laserstraal, die door het andere oppervlak de informatiedrager binnentreedt, na een zekere weg, afhankelijk van de dikte van de drager, het struktuurspoor bereikt, dit aftast en daarna door de spiegelende laag wordt gereflecteerd. De gereflecteerde straal die door de aan-10 wezigheid van de putjes c.q. nokjes als het ware is omgezet in een intermitterende lichtstraal vormt een signaal voor verdere verwerking tot beeld- en/of geluid.

Naarmate het dragermateriaal sterker de eigenschap bezit dubbele breking van een lichtstraal te veroorzaken en naarmate zijn 15 oppervlak een onregelmatiger oppervlaktestructuur vertoont wordt de mate van de bruikbaarheid van de gereflecteerde straal als verwerkbaar signaal minder. Dubbele breking, het verschijnsel waarbij een lichtstraal met een zekere golflengte bij binnentreden in een medium in twee componenten met verschillende brekingsindex wordt gesplitst, 20 leidt namelijk tot een sterk verminderde bruikbaarheid van de gereflecteerde straal voor omzetting tot beeld- en/of geluid. De mate van deze onbruikbaarheid van de gereflecteerde straal is verder afhankelijk van de dikte van het dragermateriaal c.q. van de weglengte die de straal na breking door het dragermateriaal moet afleggen. Onre-25 gelmatigheden in de dikte tengevolge van extrusiedefecten van het plaatmateriaal werken dus tevens ongunstig uit op de kwaliteit van het beeld- en/of het geluid. Een practische eis die aan dragers voor optisch leesbare informatie kan worden gesteld is dat het optische weglengteverschil, voorgesteld door Δ n x d, kleiner is dan 50 nM, bij 30 voorkeur kleiner is dan 25 nM, waarbij Δ n het verschil in brekingsindex van de lichtcomponenten en d de dikte van de drager uitgedrukt in nanometers (nM) is. Verdere eisen zijn dat de oppervlakte ruwheid van de drager kleiner is dan < 0,01 μιη en dat een polycarbonaatdrager om stijfheidsredenen een dikte bezit tussen 1,0 en 1,3 mm. Voor een com-35 pact disc ligt de dikte bij voorkeur tussen 1,05 en 1,15 mm en bezit §602018

yC

-3- - om redenen van normalisatie een dikte van ca. 1,1 mm. Carbonaat-plaat geschikt voor beeldplaten kan een dikte bezitten van 1,25 mm.

De uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een polycarbonaatplaat geschikt voor 5 het daaruit vervaardigen van dragers voor optisch leesbare informatie die de nadelen van de bekende werkwijze mist en die op flexibele wijze aan gewijzigde eisen kan worden aangepast.

Dit wordt verkregen doordat men het extrudaat onder enige opstuwing toevoert aan een spleet tussen twee in tegengestelde zin 10 draaiende, gepolijste koelwalsen die op een temperatuur worden gehouden zodanig dat de oppervlaktetemperatuur van het extrudaat daalt tot een temperatuur beneden de glaspunttemperatuur van het polycar-bonaat, doordat men vervolgens, bij een verstrektemperatuur van het polycarbonaat het extrudaat onderwerpt aan een simultane of sequen-15 tiële biaxiale verstrekking zodanig dat de oppervlakteruwheid in transversale richting minder is dan 0,01 pm, en de verhouding tussen de transversale en de longitudinale daarbij tot gevolg heeft dat de molecutaire oriëntatie in het verstrekte extrudaat in die richtingen nagenoeg een gelijke waarde bereikt en het verstrekte extrudaat een 20 dikte aanneemt waarbij het optisch weglengteverschil kleiner is dan 50 nM, en de dikte van het verstrekte extrudaat ligt tussen 0,100 en 1.300 mm, doordat men de hoogte van de walsspleet zodanig instelt dat de verstrekbewerkingen kunnen worden uitgevoerd en doordat men het verstrekte extrudaat verder afkoelt tot omgevingstemperatuur.

25 Bij de werkwijze volgens de uitvinding kunnen normaal voor het plaatextruderen gebezigde extrusiekoppen worden toegepast zonder overdreven eisen te stellen aan de mate van gladheid van de wanden van de extrusiespleet omdat extrusiedefecten in de vorm van longitudinale oneffenheden door de daarop volgende bewerkingen verregaand worden 30 geëlimineerd. Ook tijdens het bedrijf, bijv. door slijtage of vervuiling ontstane onregelmatigheden aan de extrusiespleetwanden spelen geen hinderlijke rol meer. Het onder enige opstuwing aan de spleet tussen de koelwanden toevoeren van het extrudaat is een van de genoemde bewerkingen voor het elimineren van extrusiedefecten. De 860 ? C i 8

"V

r -4- dan nog aanwezige defecten en de in de walsspleet ontstane Longitudinale - d.i. in de Lengterichting van het extrudaat - oriëntatie van de polymeermoleculen worden door het kiezen van de juiste transversale en longitudinaLe verstrekverhouding opgeheven. De verstrekking heeft 5 verder tot doel de gewenste dikte van de UiteindeLijke plaat te bereiken. Het voordeel van het onder enige opstuwing toevoeren van het extrudaat aan de walsspleet is dat de spleet goed gevuld blijft en het extrudaat tegen beide walsoppervlakken blijft gedrukt. Het voordeel van het koelen van een extrudaat met een grotere dikte dan die van de 10 uiteindelijke plaat is waarschijnlijk dat de kern van het extrudaat op voldoende hoge temperatuur blijft om de gekoelde oppervlaktelagen, na het verlaten van de koelwalsen, weer op te warmen waardoor er een meer uniform spanningsrelaxerend afkoelingsproces kan worden verkregen. De gehele uitvoering van het produktieproces vereist niet meer kennis dan 15 de normaal geschoolde vakman bezit. De instelling geschiedt aan de hand van meetgegevens aan de gevormde plaat, welke meetgegevens betrekking hebben op de dubbele breking, de oppervlakteruwheid en de dikte van de plaat. Is de oppervlakteruwheid in de dwarsrichting te groot dan dient meer transversaal te worden verstrekt waarbij indien 20 de dikte van de plaat daardoor beneden de ondergrens komt, de spleet-breedte tussen de koelwalsen dient te worden vergroot. Is Δ n te hoog dan dient afhankelijk van een te grote moleculaire oriëntatie in dwars- of lengterichting de verstrekking respectievelijk in dwars- of lengterichting te worden verminderd, of respectievelijk in lengte- of 25 dwarsrichting te worden vermeerderd. Wijzigingen in de verstrek-verhoudingen moeten steeds genomen worden met inachtname van de gewenste oppervlakteruwheid. Deze wijzigingen mogen op hun beurt niet leiden tot buiten de specificaties liggende plaatdikten en dienen zonodig door walsspleetbreedtewijzingen te worden vergezeld.

30 De verstrekking wordt bij voorkeur uitgevoerd boven de tem peratuur van het glaspunt van het gebruikte polycarbonaat.

Het is gebleken dat de verstrekverhoudingen doorgaans niet groter behoeven te zijn dan drie.

Voor het doel geschikte polycarbonaten zijn 35 bisChydrophenyüalkaan polycarbonaten. Onder BisChydrophenyDalkaan 8602018 0/ -5- i poLycarbonaten worden aromatische koolwaterstof-polymeren verstaan met de formule 0

II

£ 0 · A - 0 - 0 Jn 5 waarin A een tweewaardige, van een twee OH-groepen bevattende fenol afgeleide aromatische groep is, welk polycarbonaat op bekende wijze kan worden verkregen door een condensatiereactie van fosgeen en een hydroxy (een- of meerringige aryl) verbinding zoals bijvoorbeeld bis(4-hydroxyphenyt)propaan met de formule: 10 CH3

noO-c -O OH

C»3 dat het bekende bisphenol A oplevert (zie Kunststoffhandbuch Band VIII, Polyester Seite 12, Carl Hanser Verlag München 1973).

15 De polycarbonaten hebben een zodanig moleculair gewicht dat zij met een extruder kunnen worden verwerkt en voldoende sterkte bezitten om doorzakken van de plaat tijdens het verstrekken te voorkomen.

De werkwijze kan met enig verlies aan het de procesflexibili-teit in twee stappen worden uitgevoerd door de eerste stap te laten 20 eindigen via afkoeling van het de koelwalsen verlatende extrudaat en in een volgende stap de gekoelde plaat te verwarmen en te verstrekken.

Het voordeel van de werkwijze in twee stappen is dat het tussenprodukt kan worden opgeslagen en eventueel elders verder kan worden verwerkt tot polycarbonaatplaat geschikt voor informatiedragers, 25 De uitvinding zal hierna aan de hand van enige voorbeelden nader worden toegelicht. Bij alle voorbeelden wordt een polycarbonaat (LEXAN RL 3198-112 van General Electric Plastics B.V.) geëxtrudeerd met behulp van een Kleinewefers enkelschroefextruder. De diameter D van de schroef is 60 mm en zijn lengte is 25 D. De extrusietemperatuur 30 van het polycarbonaat bedraagt steeds 250 bc. Het extrudaat met een breedte van ca. 0,6 m wordt toegevoerd aan de spleet tussen twee gepolijste walsen met een gelijke diameter van 0,21 m, welke walsen op een temperatuur van 146 hc worden gehouden zodat althans de beide oppervlakken van de plaat beneden het glaspunt Tg van het polycar- 8602018 y v -6- bonaat dalen. Deze glaspunttemperatuur is + 150 hC. De plaat wordt vervolgens over een derde rol geleid die op een temperatuur van 152**C wordt gehouden.

Voorbeeld I

5 Een plaat verkregen met behulp van de beschreven extrusie- en walsapparatuur waarbij het materiaal onder enige opstuwing aan een walsspleet met een hoogte van 1,1 mm wordt toegevoerd wordt hierna afgekoeld tot omgevingstemperatuur. Het optische weglengteverschil Δ n x d bedraagt 215 nM bij een Δ n van 19,5 x 10"5 en de oppervlak-10 teruwheid Ra in transversale richting is < 0,04 pm. Dikte van de plaat is 1,1 mm.

Voorbeeld II

Een plaat verkregen met behulp van de beschreven extrusie- en walsapparatuur waarbij het materiaal, nu zonder opstuwing, aan de 15 walsspleet met een hoogte van 1,1 mm wordt toegevoerd wordt hierna afgekoeld tot omgevingstemperatuur. Het optisch weglengteverschil Δ n x d bedraagt 125 nM bij een Δ n van 11,3 x 10"^. De afgekoelde plaat met een dikte van 1,1 mm vertoont zichtbare extrusiestrepen, bezit een dikte van 1,1 mm en bezit een oppervlakteruwheid in transversale 20 richting die zeer veel groter is dan 0,04 pm.

Voorbeeld III

Een plaat verkregen met behulp van de beschreven extrusie- en walsapparatuur, waarbij het materiaal onder enige opstuwing aan een walsspleet met een hoogte van 4 mm werd toegevoerd wordt hierna met 25 behulp van hete lucht opgewarmd tot een verstrektemperatuur van 205 nC en vervolgens aan een biaxiale verstrekking onderworpen waarbij de longitidinale verstrekverhouding 1,82 en de transversale verstrek-verhouding 2,0 bedraagt. De verstrekte en tot omgevingstemperatuur afgekoelde plaat bezit een dikte van 1,1 mm, een optisch weglengte-30 verschil Δ n x d van 27 bij een Δ n van 2,5 x 10“5. pe oppervlakteruwheid Ra in transversale richting bedraagt minder dan 0,01 pm.

8602018 > + 4 -7-

Voorbeeld IV

De in voorbeeld III verkregen plaat wordt vóór verstrekking afgekoeld tot omgevingstemepratuur. Dikte is 4 mm. Optisch weglengte-verschil Δ n x d is 380 bij een Δ n van 9,5 x 10*5, pe 5 oppervlakteruwheid Ra in transversale richting ligt tussen 0,02 en 0,04 pm.

De proeven en de resultaten zijn samengevat in tabel 1.

De metingen van de oppervlakteruwejhid Ra geschieden volgens de norm ANSI B 46.1.

10 Uit de gegeven voorbeelden en uit de tabet blijkt dat de in voorbeeld III verkregen plaat volgens de uitvinding een resultaat geeft waarbij de plaat voldoet aan de specificaties voor het uit deze plaat vervaardigen van dragers voor optisch leesbare informatie. De volgens voorbeeld IV verkregen plaat kan na opwarming 15 tot een verstrektemperatuur van 205 «C worden verstrekt tot een plaat die geschikt is voor het daaruit vervaardigen van dragers voor optisch leesbare informatie.

Het belang van het opstuwen van het materiaal vóór de walsspleet blijkt duidelijk uit de voorbeelden I en II.

20 De opstuwing voor de spleet kan worden teweeggebracht door het extrudaat een grotere dikte te geven dan de hoogte van de spleet of door de snelheid van het toegevoerde extrudaat en de afnamesnelheid door de koelwalsen zodanig op elkaar af te stemmen dat er over een zekere afstand vóór de spleet een bank ontstaat die dikker is. dan de 25 hoogte van de walsspleet.

6602018 (Μ 00 Ν C I (Mr

C Φ 3 Ί-> C

φ Q. O —' .X Φ 73 Φ SZ —1 <0 *r- Φ L L (U ID £ Ol jC 4-> Φ <0 C O <0

L_ W L > W t CO —J

Φ Φ <0 .x t- tj 0) cn 73 ·Γ- (0 Φ Φ 3 O) a L.

C (0 _Q C- > -t-> Ο Φ

Ο 33 4-> 4-> <0 ·ι- 4-» O

n i- £ in me oi <o t- > .,-, 4-> υ t- C (0 C (0 O t_ .,- x *i— φ ·«- t- O —' Ο Φ 03 (UN > Ό 4-> —’ 0- > > si- ·>ί

Ο >ί O

V O _>

O s t- O

I O O I

(M S fM

O A Ο O

re ε v λ * o: i___Ο__Λ V__Ο "Ο

X

C 1Λ ΙΑ Ο Ε 4- ΓΌ Ν· 00 < C (Μ__^__0J__ ΙΑ Ο ΙΛ ΚΙ C *— S Ν ΙΑ ΙΑ θ' »- S Ν <] X 4- 4- (Μ θ' . —-—-“ Φ <υ τι +-> +J Φ (0 4— 4- 4— .X I- <0 Ε ν ν ν •r-φ-^Ε 4— 4— 4- <Γ ö οι α______________ -

JX

φ L.

+J φ +J 4- <0 4-> co Ο) Ε *>

t— (0 -X C- C Ε I I 4- I

—ι τ- (0 Φ τ- Ι _J Ο. Ό C > Ji----------- οο Ui -—--—--

I tt -X

< φ I— L- 4-1 · ΙΑ «0 0.0 o

U Ε Π I I (\J I

Φ Φ

4J

__ CVJ

+» _

4-* φ I Φ 4— T— C

(0 4-> <0 Φ Ε N N . Φ (0 -X —> —J E 4- 4- Ί" "i1 —ι ·γ- <0 (0 CL τ* tt-o c a.-------""" c C φ • I φ Ό Ό (Ί ΟΌ(Μ -ΟΌΝ Ό O CM —1 D. (Λ -J U 4 4 in 4 4 in Sf >ί ΙΛ 4 4 in -1

E —1 —' B 4- IN! K> 4-4-4- 4-4-4- 4-4-4- 4-4-4- O

Φ <0 O *- _±L^J=- φ 4-> Ό Q-—1 Ο Ο Ο O _ ΕΦυ iniAiA in c φ Ε π (Μ (M INI IM Φ h- (/) <0 - -------————— w +J 3 Φ +-> Φ —1 £ α φ u <0 4-> 4— 4— ·»-

(0 Ol Ε N N N

—> Ο E 4-4-^4 *♦ «ο o ---------g O) 'r* £ l 3 c X» 3 Φ 4-> (0 Φ <0 (0 4-* CO ·η C ·γ-ι >n Φ Q. Φ O -* --------a

73 CO

_J CO

Φ —J

φ M (0 £ »H M > 3

L_ M tH t-l M

Ο Φ Ο Ω

Li_ I _1_L * 8602016

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een baan polycarbonaat geschikt voor het daaruit vervaardigen van dragers voor optisch Leesbare informatie zoals audio- en videoplaten, welke werkwijze omvat het vlakke spleetextruderen van polycarbonaat en het onder 5 toepassing van gepolijste koelrollen afkoelen van het extrudaat, met het kenmerk, dat men het extrudaat onder enige opstuwing toevoert aan een spleet tussen twee in tegengestelde zin draaiende, gepolijste koelwalsen die op een temperatuur worden gehouden zodanig dat de oppervlaktetemperatuur van het extrudaat 10 daalt tot een temperatuur beneden het glaspunt van het polycarbo naat, dat men vervolgens bij een verstrektemperatuur van het polycarbonaat het extrudaat onderwerpt aan een simultane of sequentiële biaxiale verstrekking zodanig dat de oppervlakteruwheid in transversale richting minder is dan 0,01 μιη en de verhouding 15 tussen de transversale en de longitudinale verstrekking daarbij tot gevolg heeft dat de moleculaire oriëntatie in die richtingen nagenoeg een gelijke waarde bereikt en het verstrekte extrudaat een dikte aanneemt waarbij het optisch weglengteverschil kleiner is dan 50 nH en de dikte van het verstrekte extrudaat ligt tussen 20 0,100 en 1,300 mm, dat men de hoogte van de walsspleet zodanig instelt dat de verstrekbewerkingen kunnen worden uitgevoerd en dat men het verstrekte extrudaat verder afkoelt tot omgevingstemperatuur.

2. Werkwijze voor het vervaardigen van dragers voor optisch leesbare 25 informatie uit plaat verkregen volgens conclusie 1, met het ken merk, dat men de dragers voor optisch leesbare informatie uit de plaat verkrijgt door ponsen, snijden of zagen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men door persen de optisch leesbare informatie aanbrengt en dat het ponsen en 30 persen gelijktijdig pLaats vinden. 9602018 -V ψ -10-

4. Dragers voor het aanbrengen van optisch Leesbare informatie verkregen uit de plaat vervaardigd onder toepassing van de werkwijze volgens een der conclusies 1-3.

5. Dragers van optisch leesbare informatie verkregen onder toepassing 5 van de werkwijze volgens een der conclusies 1-4. 860 2 0 IS