DE69924354T2

DE69924354T2 - Modifizierte copolyester und verbesserte reflektierende mehrschichtfolie

Info

Publication number: DE69924354T2
Application number: DE69924354T
Authority: DE
Inventors: J. Timothy HEBRINK; W. William MERRILL; A. Carl STOVER
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2019-01-09
Also published as: KR20010034063A; US20050244646A1; KR100554582B1; US20090062504A1; US6352761B1; US20020064671A1; WO1999036262A2; DE69924354D1; US20070098970A1; JP2002509043A; US6641900B2; DE69940961D1; WO1999036262A3; US6946188B2; US7459204B2; AU2314899A; US20040086690A1; JP4274696B2; US8168302B2; EP1548045B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Mehrschichtfolien mit zwei oder mehr unterschiedlichen Schichtsätzen, wobei jeder Satz aus einem anderen Polyester ausgebildet ist.
Polymerfolien werden in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet. Eine besondere Verwendung von Polymerfolien ist in Spiegeln und Polarisatoren, die Licht einer bestimmten Polarisierung und eines bestimmten Wellenlängenbereichs reflektieren. Derartige Reflexionsfolien werden beispielsweise in Verbindung mit der Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristallbildschirmen zur Erhöhung der Helligkeit und Reduzierung der Blendung am Bildschirm verwendet. Eine Polarisatorfolie kann zwischen dem Benutzer und der Hintergrundsbeleuchtung angeordnet werden, um das Licht zum Benutzer zu lenken und das Licht zu polarisieren, wodurch die Blendung reduziert wird. Darüber hinaus kann eine Spiegelfolie hinter der Hintergrundbeleuchtung angeordnet werden, um das Licht zum Benutzer zu reflektieren, wodurch die Helligkeit erhöht wird. Eine weitere Verwendung von Polarisatorfolien ist in Gegenständen, wie Sonnenbrillen, zur Reduzierung der Lichtintensität und der Blendung.
Eine Polymerart, die bei der Erzeugung von Polarisator- und Spiegelfolien nützlich ist, ist Polyester. Ein Beispiel für einen Polarisator auf Polyesterbasis umfasst einen Stapel Polyesterschichten unterschiedlicher Zusammensetzung. Eine Konfiguration dieses Schichtstapels umfasst einen ersten Satz doppelbrechender Schichten und einen zweiten Satz Schichten mit einem isotropen Brechungsindex. Der zweite Satz Schichten wechselt sich mit den doppelbrechenden Schichten unter Bildung einer Serie von Grenzflächen zum Brechen von Licht ab. Der Polarisator kann auch eine oder mehrere nicht optische Schichten umfassen, die beispielsweise wenigstens eine Oberfläche des Schichtstapels bedecken, um eine Beschä digung des Stapels während oder nach der Bearbeitung zu verhindern. Es können auch andere Konfigurationen für Polarisator-/Spiegelfolien verwendet werden, einschließlich Schichtstapel mit zwei oder mehr verschiedenen Sätzen doppelbrechender und/oder isotroper Schichten.
Die Eigenschaften eines bestimmten Polyesters werden üblicherweise durch die Monomermaterialien bestimmt, die zur Herstellung des Polyesters verwendet. Ein Polyester wird häufig durch Reaktionen eines oder mehrerer verschiedener Carboxylat-Monomere (z. B. Verbindungen mit zwei oder mehr funktionellen Carbonsäure- oder -estergruppen) mit einem oder mehreren verschiedenen Glycol-Monomeren (d. h. Verbindungen mit zwei oder mehr funktionellen Hydroxygruppen) hergestellt. Jeder Satz Polyesterschichten im Stapel weist typischerweise eine andere Kombination aus Monomeren auf, um die gewünschten Eigenschaften jeder Schichtart zu erzeugen. Es besteht ein Bedarf nach der Entwicklung von Polyesterfolien zur Verwendung in Polarisatoren und Spiegeln, die verbesserte Eigenschaften, einschließlich physikalischer Eigenschaften, optischer Eigenschaften und niedriger Herstellungskosten, aufweisen.
Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehrschichtpolymerfolie.
Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehrschichtpolymerfolie, umfassend:
eine Mehrzahl erster optischer Schichten, die eine Doppelbrechung in der Ebene von 0,1 oder mehr bei 632,8 nm aufweisen und einen ersten Copolyester umfassen, wobei der erste Copolyester halb kristallin und doppelbrechend ist sowie Carboxylat-Untereinheiten und Glycol-Untereinheiten umfasst, wobei 70 bis 100 Mol-% der Carboxylat-Untereinheiten erste Carboxylat-Untereinheiten darstellen, 0 bis 30 Mol-% der Carboxylat-Untereinhei ten erste Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten darstellen, 70 bis 100 Mol-% der Glycol-Untereinheiten erste Glycol-Untereinheiten darstellen, und 0 bis 30 Mol-% der Glycol-Untereinheiten erste Comonomer-Glycol-Untereinheiten darstellen, und wobei wenigstens 2,5 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten des ersten Copolyesters erste Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten, erste Comonomer-Glycol-Untereinheiten oder eine Kombination davon darstellen, und
eine Mehrzahl zweiter optischer Schichten, die sich mit den ersten optischen Schichten abwechseln und ein zweites Polymer umfassen, das einen zweiten Copolyester umfasst, wobei der zweite Copolyester Carboxylat-Untereinheiten und Glycol-Untereinheiten umfasst, wobei die Carboxylat-Untereinheiten 20 bis 100 Mol-% zweite Carboxylat-Untereinheiten und 0 bis 80 Mol-% zweite Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten umfassen, die Glycol-Untereinheiten 40 bis 100 Mol-% zweite Glycol-Untereinheiten und 0 bis 60 Mol-% zweite Comonomer-Glycol-Untereinheiten umfassen, wobei 10 Mol-% oder mehr der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten des zweiten Copolyesters zweite Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten, zweite Comonomer-Glycol-Untereinheiten oder eine Kombination davon darstellen und
wobei 0,01 bis 2,5 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten des zweiten Copolyesters zweite Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten, die von Verbindungen mit drei oder mehr Carboxylat- oder Esterfunktionen abgeleitet sind, zweite Comonomer-Glycol-Untereinheiten, die von Verbindungen mit drei oder mehr Hydroxyfunktionen abgeleitet sind, oder eine Kombination davon darstellen,
wobei die zweiten optischen Schichten nach Ausbildung der Mehrschichtenpolymerfolie eine Doppelbrechung in der Ebene von 0,04 oder weniger bei 632,8 nm aufweisen.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängenden Ansprüchen erklärt.
Die vorstehende Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung dient nicht der Beschreibung jeder dargestellten Ausführungsform oder jeder Durchführung der vorliegenden Erfindung. Die Figuren und die nachfolgende ausführliche Beschreibung stellen eine ausführlichere beispielhafte Erklärung dieser Ausführungsformen dar.
Die Erfindung ist unter Berücksichtigung der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrschichtpolymerfolie.
2 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrschichtpolymerfolie.
3A und 3B Kurven, die den Rückgang der Glasübergangstemperatur (3A) und der Gefriertemperatur (3B) durch die Zugabe von Terephthalat (als Dimethylterephthalat (DMT)) und Isophthalat(als Dimethylisophthalat (DMI))-Untereinheiten zu Polyethylennaphthalat (PEN), das von Dimethylnaphthalindicarboxylat abgeleitet ist, zeigen;
4 eine Kurve der durchschnittlichen Doppelbrechung in der Ebene von coPEN, das mit Terephthalat- und Isophthalat-Untereinheiten modifiziert und bei relativ niedrigen Temperaturen gereckt wurde;
5 eine Kurve der Wärmestabilität von coPEN mit Terephthalat- und Isophthalat-Untereinheiten;
6 eine Kurve, die die Reduzierung der Doppelbrechung in der Ebene bei 632,8 nm eines coPEN durch die Zugabe von Comonomer-Untereinheiten darstellt und
7 eine Kurve, die die Abhängigkeit der Doppelbrechung in der Ebene bei 632,8 nm vom Molekulargewicht darstellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft Mehrschichtpolymerfolien für optische Anwendungen und die Verwendung von Comonomer-Einheiten zur Verbesserung der Eigenschaften der Polymerfolien und insbesondere zur Verbesserung der Eigenschaften von Polymerfolien aus Polyestern mit Naphthalat-Untereinheiten, einschließlich beispielsweise Copolymere von Polyethylennaphthalat.
1 zeigt eine Mehrschichtpolymerfolie 10, die beispielsweise als ein optischer Polarisator oder Spiegel verwendet werden kann. Die Folie 10 umfasst eine oder mehrere erste optische Schichten 12, eine oder mehrere zweite optische Schichten 14 und eine oder mehrere nicht optische Schichten 18. Die ersten optischen Schichten 12 sind vorzugsweise doppelbrechende Polymerschichten, die uniaxial oder biaxial gereckt sind. Die zweiten optischen Schichten 14 können ebenfalls Polymerschichten sein, die doppelbrechend und uniaxial oder biaxial gereckt sind. Es ist jedoch üblicher, dass die zweiten optischen Schichten 14 einen isotropen Brechungsindex aufweisen, der sich von wenigstens einem der Brechungsindices der ersten optischen Schichten 12 nach der Reckung unterscheidet. Die Verfahren zur Herstellung und Verwendung von sowie Ausbildungsüberlegungen zu den Mehrschichtpolymerfolien 10 sind ausführlich in US-Patentanmeldung Nr. 08/402,041 mit dem Titel "Multilayered Optical Film" beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird zwar in erster Linie beispielhaft anhand der Folien 10 mit zweiten optischen Schichten 14 erklärt, die einen isotropen Brechungsindex aufweisen, die hier beschriebenen Prinzipien und Beispiele können aber auch auf Mehrschichtpolymerfolien mit doppelbrechenden zweiten optischen Schichten 14, wie in US Patent Nr. 6,113,811 mit dem Titel "Optical Film and Process for the Manufacture Thereof" beschrieben, angewendet werden.
In der Mehrschichtpolymerfolie 10 können ebenfalls weitere Sätze optische Schichten, die den ersten und zweiten optischen Schichten 12, 14 ähnlich sind, verwendet werden. Die hier offenbarten Ausbildungsprinzipien für die Sätze erste und zweite optische Schichten können auf jeden weiteren Satz optische Schichten angewendet werden. Außerdem ist offensichtlich, dass die Mehrschichtpolymerfolie 10 aus mehreren Stapeln hergestellt werden kann, die anschließend unter Ausbildung der Folie 10 zusammengefügt werden, obwohl in 1 nur ein einziger Stapel 16 dargestellt ist.
Die optischen Schichten 12, 14 und wahlweise eine oder mehrere der nicht optischen Schichten 18 sind üblicherweise unter Ausbildung eines Stapels 16 aus Schichten aufeinander angeordnet. Die optischen Schichten 12, 14 sind, wie in 1 dargestellt, unter Ausbildung einer Reihe von Grenzflächen zwischen Schichten unterschiedlicher optischer Eigenschaften als alternierende Paare angeordnet. Die optischen Schichten 12, 14 sind üblicherweise weniger als 1 μm dick, es können jedoch dickere Schichten verwendet werden. Außerdem können, obwohl 1 nur sechs optische Schichten 12, 14 zeigt, zahlreiche Mehrschichtpolymerfolien 10 eine große Anzahl optischer Schichten aufweisen. Typische Mehrschichtpolymerfolie weisen 2 bis 5000 optische Schichten, vorzugsweise 25 bis 2000 optische Schichten, mehr bevorzugt 50 bis 1500 optische Schichten und am meisten bevorzugt 75 bis 1000 optische Schichten auf.
Die nicht optischen Schichten 18 sind Polymerschichten, die in (siehe 2) und/oder über (siehe 1) dem Stapel 16 angeordnet sind, um die optischen Schich ten 12, 14 vor Beschädigung zu schützen, die Coextrusionsverarbeitung zu unterstützen und/oder die mechanischen Eigenschaften nach der Verarbeitung zu verbessern. Die nicht optischen Schichten 18 sind häufig dicker als die optischen Schichten 12, 14. Die Dicke der nicht optischen Schichten 18 ist üblicherweise wenigstens doppelt, vorzugsweise wenigstens viermal und mehr bevorzugt wenigstens zehnmal so hoch wie die Dicke der einzelnen optischen Schichten 12, 14. Die Dicke der nicht optischen Schichten 18 kann zur Herstellung einer Mehrschichtpolymerfolie 10 mit einer bestimmten Dicke unterschiedlich sein. Üblicherweise sind eine oder mehrere der nicht optischen Schichten 18 so angeordnet, dass wenigstens ein Teil des Lichts, das von den optischen Schichten 12, 14 durchgelassen, polarisiert und/oder reflektiert werden soll, auch durch die nicht optischen Schichten passiert (d. h., die nicht optischen Schichten sind im Weg des Lichts angeordnet, das durch die optischen Schichten 12, 14 passiert oder von diesen reflektiert wird).
Die optischen Schichten 12, 14 umfassen wie vorstehend definierte Polyester. Die nicht optischen Schichten 18 der Mehrschichtpolymerfolie 10 sind üblicherweise aus Polymeren wie Polyestern zusammengesetzt. Polyester umfassen Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten und werden durch Reaktionen von Carboxylat-Monomermolekülen mit Glycol-Monomermolekülen erzeugt. Jedes Carboxylat-Monomermolekül weist zwei oder mehr funktionelle Carbonsäure- oder -estergruppen auf und jedes Glycol-Monomermolekül weist zwei oder mehr funktionelle Hydroxygruppen auf. Die Carboxylat-Monomermoleküle können alle gleich sein oder es können zwei oder mehr verschiedene Molekülarten vorkommen. Dies gilt auch für die Glycol-Monomermoleküle. Der Begriff "Polymer" schließt hier sowohl Polymere und Copolymere ein sowie Polymere und Copolymere, die beispielsweise mittels Coextrusion oder Reaktion, einschließlich beispielsweise Umesterung, in einem mischbaren Gemisch gebildet werden können.
Die Eigenschaften einer Polymerschicht oder -folie unterscheiden sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Wahl der Monomermoleküle. Ein Beispiel für ein in optischen Mehrschichtfolien nützliches Polyester ist Polyethylennaphthalat (PEN), das beispielsweise durch Umsetzen von Naphthalindicarbonsäure mit Ethylenglycol hergestellt werden kann.
Zu geeigneten Carboxylat-Monomermolekülen zur Verwendung bei der Bildung der Carboxylat-Untereinheiten der Polyesterschichten gehören beispielsweise 2,6-Naphthalindicarbosäure und Isomere davon, Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, Azelainsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Norbornendicarbonsäure, Bicyclooctandicarbonsäure, 1,6-Cyclohexandicarbonsäure und Isomere davon, t-Butylisophthalsäure, Trimellitinsäure, natriumsulfonierte Isophthalsäure, 2,2'-Biphenyldicarbonsäure und Isomere davon und niedere Alkylester dieser Säuren, wie Methyl- oder Ethylester. Der Begriff "niederes Alkyl" bezieht sich im vorliegenden Kontext auf geradkettige oder verzweigte C1-C10-Alkylgruppen. Ebenfalls im Begriff "Polyester" eingeschlossen sind Polycarbonate, die sich aus der Reaktion von Glycol-Monomermolekülen mit Estern von Carbonsäuren ergeben.
Zu geeigneten Glycol-Monomermolekülen zur Verwendung bei der Bildung von Glycol-Untereinheiten der Polyesterschichten gehören Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,4-Butandiol und Isomere davon, 1,6-Hexandiol, Neopentylglycol, Polyethylenglycol, Diethylenglycol, Tricyclodecandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol und Isomere davon, Norbornandiol, Bicyclooctandiol, Trimethylolpropan, Pentaerythritol, 1,4-Benzoldimethanol und Isomere davon, Bisphenol A, 1,8-Dihydroxybiphenyl und Isomere davon und 1,3-Bis(2-hydroxyethoxy)benzol.
Die ersten optischen Schichten 12 sind üblicherweise reckbare Polyesterfolien, die mittels beispielsweise Verstrecken der ersten optischen Schichten 12 in einer gewünschten Richtung oder Richtungen doppelbrechend gemacht wurden. Der Begriff "doppelbrechend" bedeutet, dass die Brechungsindices in orthogonaler x-, y- und z-Richtung nicht identisch sind. 1 zeigt eine zweckmäßige Wahl der x-, y- und z-Achse für Folien und Schichten einer Folie, in der die x- und y-Achse der Länge und Breite der Folie oder Schicht entsprechen und die z-Achse der Dicke der Folie oder Schicht entspricht. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist die Folie 10 mehrere optische Schichten 12, 14 auf, die in z-Richtung übereinander gestapelt sind.
Die ersten optischen Schichten 12 können beispielsweise durch Verstrecken in eine einzige Richtung uniaxial gereckt sein. In einer zweiten orthogonalen Richtung kann den Wert um weniger als die ursprüngliche Länge verringert werden. In einer Ausführungsform entspricht die Verstreckrichtung im Wesentlichen entweder der in 1 gezeigten x- oder y-Achse. Es können jedoch auch andere Richtungen gewählt werden. Eine doppelbrechende uniaxial gereckte Schicht zeigt in der Regel einen Unterschied zwischen der Durchlässigkeit und/oder Reflexion von einfallenden Lichtstrahlen, deren Polarisationsebene parallel zur Reckrichtung (d. h. zur Verstreckrichtung) ist, und Lichtstrahlen, deren Polarisationsebene parallel zu einer Querrichtung (d. h. einer Richtung orthogonal zur Verstreckrichtung) ist. Wenn beispielsweise eine reckbare Polyesterfolie entlang der x-Achse verstreckt wird, ist das typische Ergebnis n_x ≠ n_y, wobei n_x und n_y die Brechungsindices des Lichts sind, das in einer Ebene parallel zur x-Achse bzw. y-Achse polarisiert wird. Das Ausmaß der Veränderung des Brechungsindexes entlang der Verstreckrichtung ist von Faktoren, wie dem Verstreckungsausmaß, der Verstreckungsgeschwindigkeit, der Temperatur der Folie während des Verstreckens, der Dicke der Folie, Unterschieden in der Foliendicke und der Zusammensetzung der Folie abhängig. Üblicherweise haben die ersten optischen Schichten 12 eine Doppelbrechung in der Ebene (der Absolutwert von n_x – n_y) nach dem Recken von 0,1 oder mehr bei 632,8 nm, vorzugsweise ungefähr 0,2 oder mehr. Alle Werte für Doppelbrechung und Brechungsindex beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf Licht von 632,8 nm.
Aufgrund der hohen Doppelbrechung nach dem Verstrecken ist Polyethylennaphthalat (PEN) ein Beispiel für ein nützliches Material zur Bildung der ersten optischen Schichten 12. Der Brechungsindex von PEN bei Licht von 632,8 nm, das in einer Ebene parallel zur Verstreckrichtung polarisiert ist, erhöht sich von ungefähr 1,62 auf einen so hohen Wert wie ungefähr 1,87. Innerhalb des sichtbaren Spektrums zeigt PEN bei einer üblichen Verstreckung mit hoher Reckung (d. h., ein Material wird bei einer Temperatur von 130°C und einer anfänglichen Streckgeschwindigkeit von 20%/min auf das Fünffache oder mehr der ursprünglichen Abmessung verstreckt) in einem Wellenlängenbereich von 400–700 nm eine Doppelbrechung von 0,20 bis 0,40.
Die Doppelbrechung eines Materials kann durch eine Erhöhung der Molekülausrichtung erhöht werden. Zahlreiche doppelbrechende Materialien sind kristallin oder halb kristallin. Der Begriff "kristallin" wird hier derart benutzt, dass er sich auf kristalline und halb kristalline Materialien bezieht. PEN und andere kristalline Polyester, wie Polybutylennaphthalat (PBN), Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT), sind Beispiele für kristalline Materialien, die zum Aufbau von doppelbrechenden Folienschichten, was häufig für die ersten optischen Schichten 12 gilt, nützlich sind. Außerdem sind auch einige Copolymere von PEN, PBN, PET und PBT kristallin oder halb kristallin. Die Zugabe eines Comonomers zu PEN, PBN, PET oder PBT kann andere Eigenschaften des Materials verbessern, einschließlich beispielsweise der Haftung an den zweiten optischen Schichten 14 oder den nicht optischen Schichten 18 und/oder der Senkung der Verarbeitungstemperatur (d. h. der Extrudier- und/oder Verstreckungstemperatur der Folie).
In einigen Ausführungsformen sind die ersten optischen Schichten 12 aus einem halb kristallinen, doppelbrechenden Copolyester hergestellt, der 70 bis 99 Mol-% einer ersten Carboxylat-Untereinheit und 1 bis 30 Mol-%, und vorzugsweise 5 bis 15 Mol-%, Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten umfasst. Die Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten können eine oder mehrere der vorstehend genannten Untereinheiten darstellen. Zu bevorzugten ersten Carboxylat-Untereinheiten gehören Naphthalat und Terephthalat.
Wenn das Polyestermaterial der ersten optischen Schichten 12 mehr als eine Art Carboxylat-Untereinheiten enthält, kann der Polyester ein Block-Copolyester sein, um die Haftung an anderen Schichten (z. B. an den zweiten optischen Schichten 14 oder den nicht optischen Schichten 18), die aus Block-Copolymeren mit ähnlichen Blöcken hergestellt sind, zu erhöhen. Es können auch ungeordnete Copolyester verwendet werden.
In anderen Ausführungsformen sind die ersten optischen Schichten 12 aus einem halb kristallinen, doppelbrechenden Copolyester hergestellt, der 70 bis 99 Mol-% einer ersten Glycol-Untereinheit und 1 bis 30 Mol-%, und vorzugsweise 5 bis 30 Mol-%, Comonomer-Glycol-Untereinheiten umfasst. Die Comonomer-Glycol-Untereinheiten können eine oder mehrere der vorstehend genannten Untereinheiten darstellen. Bevorzugte erste Glycol-Untereinheiten sind von C2-C8-Diolen abgeleitet. Mehr bevorzugte erste Glycol-Untereinheiten sind von Ethylen glycol oder 1,4-Butandiol abgeleitet.
Noch andere Ausführungsformen umfassen erste optische Schichten 12, worin sowohl die Carboxylat- als auch die Glycol-Untereinheiten Comonomer-Untereinheiten umfassen. In der vorliegenden Erfindung sind wenigstens 2,5 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten, Comonomer-Glycol-Untereinheiten oder eine Kombination davon.
Mit zunehmender Zugabe von Comonomer-Carboxylat- und/oder -Glycol-Untereinheiten nimmt der Brechungsindex in Reckrichtung, üblicherweise der höchste Brechungsindex, häufig ab. Auf der Grundlage einer derartigen Beobachtung kann der Schluss gezogen werden, dass die Doppelbrechung der ersten optischen Schichten proportional berührt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der Brechungsindex in Querrichtung mit zunehmender Zugabe von Comonomer-Untereinheiten ebenfalls abnimmt. Dies führt zu einer im Wesentlichen Bewahrung der Doppelbrechung.
Die Zugabe von 3 Mol-% Isophthalat-Untereinheiten zu Polyethylennaphthalat senkt beispielsweise die Verarbeitungstemperatur in der Schmelze von ungefähr 280°C auf ungefähr 265°C, wobei der Verlust an Doppelbrechung nur 0,02 Einheiten beträgt. 3A und 3B zeigen die Senkung der Glasübergangstemperatur und des Gefrierpunkts bei der Zugabe von 3 bis 9 Mol-% Isophthalat (als Dimethylisophthalat (DMI)) oder Terephthalat (als Dimethylterephthalat (DMT)) -Untereinheiten. Im Allgemeinen ist bei einer bestimmten Menge substituierten Untereinheiten die Senkung des Gefrierpunkts größer als die Änderung der Glasübergangstemperatur. 4 zeigt die durchschnittliche Doppelbrechung eines coPENs mit niedrigem Schmelzpunkt und 0 bis 9 Mol-% Terephthalat- und Isophthalat-Untereinheiten. Dieses coPEN mit niedrigem Schmelzpunkt zeigt üblicherweise eine bessere Haftung an zweiten op tischen Schichten, die aus coPEN hergestellt sind und die aufgrund der Gegenwart von gemeinsamen Monomer-Untereinheiten Terephthalat- und/oder Isophthalat-Untereinheiten enthalten.
In vielen Fällen kann eine Mehrschichtpolymerfolie 10 unter Verwendung von ersten optischen Schichten 12 gebildet werden, die aus einem coPEN hergestellt sind, das bei einem bestimmten Verstreckungsverhältnis (d. h. dem Verhältnis der Längen der Folie in Verstreckrichtung nach und vor dem Verstrecken) dieselbe Doppelbrechung in der Ebene aufweist wie eine ähnliche Mehrschichtpolymerfolie, die unter Verwendung von PEN für die ersten optischen Schichten hergestellt wurde. Die Übereinstimmung der Doppelbrechungswerte kann durch Einstellung der Verarbeitungsparameter, wie Verarbeitungs- oder Verstreckungstemperatur, erreicht werden. Optische coPEN-Schichten weisen häufig einen Brechungsindex in Zugrichtung auf, der wenigstens 0,02 Einheiten kleiner ist als der Brechungsindex von optischen PEN-Schichten in Zugrichtung. Die Doppelbrechung bleibt erhalten, da der Brechungsindex in der Nichtzugrichtung abnimmt.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen der Mehrschichtpolymerfolien, sind die ersten optischen Schichten aus einem coPEN hergestellt, das Brechungsindices in der Ebene (d. h. n_x und n_y) von 1,83 oder weniger, und vorzugsweise 1,80 oder weniger aufweist, wobei der Unterschied (d. h. |n_x – n_y|) bei Messungen mit Licht von 632,8 nm 0,15 Einheiten oder mehr, und vorzugsweise 0,2 Einheiten oder mehr beträgt. PEN weist häufig einen Brechungsindex in der Ebene auf, der 1,84 oder höher ist und wobei der Unterschied zwischen den Brechungsindices in der Ebene bei Messungen mit Licht von 632,8 nm ungefähr 0,22 bis 0,24 oder mehr beträgt. Der Unterschied zwischen Brechungsindices in der Ebene, oder Doppelbrechung, der ersten optischen Schichten, ob PEN oder coPEN, kann auf weniger als 0,2 Einheiten verrin gert werden, um Eigenschaften, wie Haftung zwischen den Schichten, zu verbessern. Bezüglich PBN und PET lassen sich ähnliche Vergleiche mit geeigneten coPBN- und coPET-Polymeren für die ersten Schichten anstellen.
Die zweiten optischen Schichten 14 sind aus Copolymeren der vorstehend definierten Polyester hergestellt.
In einigen Ausführungsformen sind die zweiten optischen Schichten 14 uniaxial oder biaxial reckbar. Es ist jedoch üblicher, dass die zweiten optischen Schichten 14 unter den Verarbeitungsbedingungen, die zum Recken der ersten optischen Schichten 12 verwendet werden, nicht gereckt sind. Diese zweiten optischen Schichten 14 bewahren üblicherweise selbst in verstrecktem Zustand einen relativ isotropen Brechungsindex. Die zweiten optischen Schichten haben bei 632,8 nm eine Doppelbrechung von weniger als 0,04, und mehr bevorzugt weniger als ungefähr 0,02.
Beispiele für geeignete Materialien für die zweiten optischen Schichten 14 sind Copolymere von PEN, PBN, PET oder PBT. Typischerweise umfassen diese Copolymere Carboxylat-Untereinheiten, die zu 20 bis 100 Mol-% aus zweiten Carboxylat-Untereinheiten, wie Naphthalat (bei coPEN oder coPBN) oder Terephthalat(bei coPET oder coPBT)-Untereinheiten, und zu 0 bis 80 Mol-% aus zweiten Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten bestehen. Die Copolymere umfassen auch Glycol-Untereinheiten, die zu 40 bis 100 Mol-% aus zweiten Glycol-Untereinheiten, wie Ethylen (bei coPEN oder coPET) oder Butylen (bei coPBN oder coPBT), und zu 0 bis 60 Mol-% aus zweiten Comonomer-Glycol-Untereinheiten bestehen. Wenigstens ungefähr 10 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten sind zweite Comonomer-Carboxylat- oder -Glycol-Untereinheiten.
Ein Beispiel für einen Polyester zur Verwendung in zweiten optischen Schichten 14 ist ein preiswertes co PEN. Ein derzeit verwendetes coPEN weist Carboxylat-Untereinheiten auf, die zu ungefähr 70 Mol-% aus Naphthalat und zu ungefähr 30 Mol-% aus Isophthalat bestehen. Preiswertes coPEN erstattet einige oder alle der Isophthalat-Untereinheiten durch Terephthalat-Untereinheiten. Die Kosten für dieses Polymer sind niedriger, da Dimethylisophthalat, die übliche Quelle für Isophthalat-Untereinheiten, derzeit erheblich mehr kostet als Dimethylterephthalat, eine Quelle für Terephthalat-Untereinheiten. Außerdem zeigt coPEN mit Terephthalat-Untereinheiten, wie in 5 dargestellt, in der Regel eine größere Wärmestabilität als coPEN mit Isophthalat-Untereinheiten.
Der Austausch von Isophthalat durch Terephthalat kann jedoch die Doppelbrechung der coPEN-Schicht erhöhen; somit kann eine Kombination aus Terephthalat und Isophthalat wünschenswert sein. Preiswertes coPEN weist üblicherweise Carboxylat-Untereinheiten auf, in denen 20 bis 80 Mol-% der Carboxylat-Untereinheiten Naphthalat-, 10 bis 60 Mol-% sind Terephthalat- und 0 bis 50 Mol-% Isophthalat-Untereinheiten darstellen. Vorzugsweise sind 20 bis 60% Mol-% der Carboxylat-Untereinheiten Terephthalat und 0 bis 20 Mol-% sind Isophthalat. Mehr bevorzugt sind 50 bis 70% Mol-% der Carboxylat-Untereinheiten Naphthalat-, 20 bis 50 Mol-% sind Terephthalat- und 0 bis 10 Mol-% Isophthalat-Untereinheiten.
Da coPENs beim Verstrecken leicht doppelbrechend und gereckt werden, kann es wünschenswert sein, eine Polyesterzusammensetzung zur Verwendung für die zweiten optischen Schichten 14 herzustellen, in der diese Doppelbrechung verringert ist. coPENs mit niedriger Doppelbrechung können durch die Zugabe von Comonomermaterialien synthetisiert werden. Beispiele für geeignete Comonomermaterialien zur Verwendung als Diol-Untereinheiten, die die Doppelbrechung herabsetzten, leiten sich von 1,6-Hexandiol, Trimethylolpropan und Neopentyl glycol ab. Beispiele für geeignete Comonomermaterialien zur Verwendung als Carboxylat-Untereinheiten, die die Doppelbrechung herabsetzten, leiten sich von t-Butylisophthalsäure, Phthalsäure und niederen Alkylestern davon ab. 6 zeigt eine Kurve, die die Reduzierung der Doppelbrechung von coPEN durch Zugabe dieser Materialien veranschaulicht. Diese Reduzierung kann bei 632,8 nm 0,07 oder mehr betragen, wenn die zweiten optischen Schichten 14 unter Bedingungen hoher Spannungen (z. B. mit einem Verstreckungsverhältnis von 5:1 oder mehr) oder bei niedriger Verstreckungstemperatur gestreckt werden. Die Zugabe von Comonomeren zu coPEN erhöht auch die Normalwinkelverstärkung des optischen Polarisators. Die Normalwinkelverstärkung ist ein Maß für die Erhöhung der Lichtdichte, die von einem LCD abgegeben wird, wenn der reflektierende Polarisator zusammen mit einem Absorptionspolymer verwendet wird.
Bevorzugte die Doppelbrechung reduzierende Comonomermaterialien sind von t-Butylisophthalsäure, niederen Alkylestern davon und 1,6-Hexandiol abgeleitet. Andere bevorzugte Comonomermaterialien sind Trimethylolpropan und Pentaerythritol, die als Verzweigungsmittel dienen können. Die Comonomere können willkürlich im coPEN-Polyester verteilt sein oder sie können einen oder mehrere Blöcke eines Block-Copolymers bilden.
Zu Beispielen für coPEN mit niedriger Doppelbrechung gehören Glycol-Untereinheiten, die von 70–100 Mol-% C2-C4-Diolen und ungefähr 0–30 Mol-% Comonomer-Diol-Untereinheiten abgeleitet sind, welche von 1,6-Hexandiol oder Isomeren davon, Trimethylolpropan oder Neopentylglycol abgeleitet sind, und Carboxylat-Untereinheiten, die 20 bis 100 Mol-% Naphthalat-, 0 bis 80 Mol-% Terephthalat- oder Isophthalat-Untereinheiten oder Mischungen davon, und 0 bis 30 Mol-% Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten darstellen, die von Phthalsäure, t-Butylisophthalsäure oder niederen Alkylestern davon abgeleitet sind. Außerdem weist das coPEN mit niedriger Dop pelbrechung wenigstens 0,5 bis 5 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten auf, bei denen es sich um Comonomer-Carboxylat- oder -Glycol-Untereinheiten handelt.
Die Zugabe von Comonomer-Untereinheiten, die von Verbindungen mit drei oder mehr Carboxylat-, Ester- oder Hydroxyfunktionen abgeleitet sind, kann auch die Doppelbrechung des Copolyesters der zweiten Schichten verringern. Diese Verbindungen dienen unter Ausbildung von Verzweigungen und Vernetzungen mit anderen Polymermolekülen als Verzweigungsmittel. Der Copolyester der zweiten Schicht umfasst 0,01 bis 2,5 Mol-% dieser Verzweigungsmittel.
Ein besonderes Polymer weist Glycol-Untereinheiten, die von 70 bis 99 Mol-% C2-C4-Diolen und ungefähr 1 bis 30 Mol-% Comonomer-Untereinheiten abgeleitet sind, welche von 1,6-Hexandiol abgeleitet sind, und Carboxylat-Untereinheiten, die 5 bis 99 Mol-% Naphthalat, 1 bis 95 Mol-% Terephthalat, Isophthalat oder Mischungen davon, und 0 bis 30 Mol-% Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten darstellen, die von einer oder mehreren Phthalsäure, t-Butylisophthalsäure oder niederen Alkylestern davon abgeleitet sind, auf. Darüber hinaus sind wenigstens 0,01 bis 2,5 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten dieses Copolyesters Verzweigungsmittel.
Da die Doppelbrechung üblicherweise mit dem Molekulargewicht abnimmt, ist ein weiterer nützlicher Polyester eine niedermolekulares coPEN. Das niedermolekulare coPEN weist eine Grenzviskosität von 0,4 bis 0,5 dL/g auf. Die Grenzviskosität des Polymers wird durch die Zugabe von zwischen ungefähr 0,5 und 5 Mol-% der Monomere mit drei oder mehr Carboxylat-, Ester- und/oder Hydroxygruppen erhalten. Diese Monomere dienen häufig als Verzweigungsmittel. Das Molekulargewicht der Polymere wird durch Beenden der Polymerisation bei einer bestimmten Schmelzeviskosität, die beispielsweise durch die Zugbelastung am Reaktorrührer bestimmt wird, bestimmt. Üblicherweise werden zu Verstärkungszwecken nicht optische Schichten mit einer Grenzviskosität von 0,5 dL/g oder mehr zusammen mit diesen niedermolekularen coPEN verwendet.
Zu geeigneten Verzweigungsmonomeren zur Verwendung bei der Erhöhung der Schmelzeviskosität eines niedermolekularen coPEN gehören Alkohole mit mehr als zwei Hydroxyfunktionen sowie Carbonsäuren mit mehr als zwei Carbonsäurefunktionen und niedere Alkylester davon. Zu Beispielen für geeignete Verzweigungsmonomere gehören Trimethylolpropan, Pentaerythritol und Trimellitirisäure. 7 stellt den Rückgang der Doppelbrechung mit der Abnahme des Molekulargewichts (gemessen durch die Abnahme der Grenzviskosität) dar.
Zu einer weiteren Art nützlicher Copolyester gehören Cyclohexandicarboxylat-Untereinheiten. Diese Copolyester sind aufgrund ihrer viskoelastischen Eigenschaften, die eine stabile Mehrschicht-Coextrusion mit Polyethylennaphthalat in den ersten optischen Schichten 12 ermöglichen, als Polymere mit niedrigem Brechungsindex besonders nützlich. Im Gegensatz dazu weisen einige andere aliphatische Copolyester mit niedrigem Brechungsindex nicht die rheologischen Eigenschaften auf, die bei der Coextrusion in einem Mehrschicht-Schmelzeverteiler zusammen mit Polyethylennaphthalat einen stabilen Schmelzefluss ergeben. Cyclohexandicarboxylat kann während der Coextrusion im Gegensatz zu anderen Copolyestern mit niedrigem Brechungsindex auch eine verbesserte Wärmestabilität ermöglichen.
Tertiäres Butylisophthalat ist bei der wirksamem Verbesserung der Glasübergangstemperatur und dem Copolyester-Modul ohne eine wesentliche Erhöhung der Brechungsindices eine bevorzugte Carboxylat-Untereinheit zur Verwendung mit Cyclohexandicarboxylat. Die Zugabe von tertiärem Butylisophthalat ermöglicht Glasübergangstemperaturen der Copolyester von Cyclohexandicarboxylat von über Raumtemperatur, wobei die Brechungsindices bei 632,8 nm so niedrige Werte wie 1,51 annehmen. Durch die Verwendung von Verzweigungsmonomeren, wie Trimethylolpropan, können aus diesen Monomeren Polymere mit hoher Viskosität synthetisiert werden, ohne dass dies große Mengen Katalysator oder lange Reaktionszeiten verlangt, was die Farbe und Klarheit des Polymers verbessert. Somit können mit Cyclohexandicarboxylat und tertiärem Butylisophthalat unter Bereitstellung der Carboxylat-Untereinheiten und mit Ethylenglycol und Trimethylolpropan unter Bereitstellung der Glycol-Untereinheiten nicht doppelbrechende Copolyester mit niedrigem Brechungsindex hergestellt werden. Diese Copolyester sind bei der Herstellung von optischen Mehrschichtfolien nützlich, die ihre physikalischen Eigenschaften bei Raumtemperatur bewahren. Copolyester, die mit Naphthalindicarboxylat und Cyclohexandicarboxylat als Carboxylate hergestellt werden, können mit Polyethylennaphthalat unter Ausbildung einer Mehrschichtpolymerfolie mit guter Haftung zwischen den Schichten coextrudiert werden.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst zweite optische Schichten, die aus einem Polyester mit Carboxylat-Untereinheiten, die von Cyclohexandicarboxylat abgeleitet sind, hergestellt sind. Der Polyester weist vorzugsweise Carboxylat-Untereinheiten, die von 5 bis 95 Mol-% Dimethylcyclohexandicarboxylat und 5 bis 95 Mol-% Dimethyl-tert.-butylisophthalat abgeleitet sind, und Glycol-Untereinheiten, die von 85 bis 99,99 Mol-% C₂-C₄-Diolen und 0,01 bis 5 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet sind, auf. Mehr bevorzugt weist der Polyester Carboxylat-Untereinheiten, die von 50 bis 85 Mol-% Dimethylcyclohexandicarboxylat und 15 bis 50 Mol-% Dimethyl-tert.-butylisophthalat abgeleitet sind, und Glycol-Untereinheiten, die von 98 bis 99,99 Mol-% C₂-C₄-Diolen und 0,01 bis 2 Mol-% Trimethyl olpropan abgeleitet sind, auf.
Die nicht optischen Schichten 18 können ebenfalls mit ähnlichen Materialien und ähnlichen Mengen jedes Materials aus Copolyestern hergestellt werden, die denen für die zweiten optischen Schichten 14 ähnlich sind. Darüber hinaus können andere Polymere verwendet werden, die vorstehend mit Bezug auf die zweiten optischen Schichten 14 beschrieben wurden. Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung coPEN (d. h. einem Copolymer von PEN) oder anderem Copolymermaterial für Außenschichten (wie in 1 dargestellt) die Aufspaltung (d. h. das Abbrechen einer Folie aufgrund von spannungsinduzierter Kristallinität und Ausrichtung der Mehrzahl der Polymermoleküle in Reckrichtung) der Mehrschichtpolymerfolie reduziert, da das coPEN der Außenschichten beim Verstrecken unter den Bedingungen, die zum Recken der ersten optischen Schichten 12 verwendet werden, nur wenig gereckt wird.
Die Polyester der ersten optischen Schichten 12, der zweiten optischen Schichten 14 und der nicht optischen Schichten 18 werden vorzugsweise mit ähnlichen rheologischen Eigenschaften (d. h. Schmelzeviskositäten) gewählt, sodass sie coextrudiert werden können. Üblicherweise weisen die zweiten optischen Schichten 14 und die nicht optischen Schichten 18 eine Glasübergangstemperatur, T_g, auf, die entweder unter oder nicht mehr als ungefähr 40°C über der Glasübergangstemperatur der ersten optischen Schichten 12 liegt. Die Glasübergangstemperatur der zweiten optischen Schichten 14 und der nicht optischen Schichten 18 liegt vorzugsweise unterhalb der Glasübergangstemperatur der ersten optischen Schichten 12.
Ein Polarisator lässt sich durch das Kombinieren einer uniaxial gereckten ersten optischen Schicht 12 mit einer zweiten optischen Schicht 14 mit einem isotropen Brechungsindex, der ungefähr gleich einem der Indices in der Ebene der gereckten Schicht ist, herstellen. Alternativ werden beide optischen Schichten 12, 14 aus doppelbrechenden Polymeren gebildet und in einem Mehrfachstreckverfahren derart gereckt, dass die Brechungsindices in einer einzigen Richtung in der Ebene ungefähr gleich sind. Die Grenzfläche zwischen zwei optischen Schichten 12, 14 bildet in jedem Fall eine Licht reflektierende Ebene. Licht, das in einer Ebene parallel zu der Richtung polarisiert ist, in der die Brechungsindices der beiden Schichten ungefähr gleich sind, wird im Wesentlichen durchgelassen. Licht, das in einer Ebene parallel zu der Richtung polarisiert ist, in der die beiden Schichten verschiedene Brechungsindices aufweisen, wird wenigstens teilweise reflektiert. Die Reflexion kann durch Erhöhung der Anzahl Schichten oder durch Erhöhung des Unterschieds der Brechungsindices der ersten und zweiten Schichten 12, 14 verstärkt werden.
Üblicherweise tritt die höchste Reflexion einer bestimmten Grenzfläche bei einer Wellenlänge auf, die doppelt so hoch ist wie die gemeinsame optische Dicke des Paares optischer Schichten 12, 14, die die Grenzfläche bilden. Die optische Dicke der beiden Schichten ist n₁d₁ + n₂d₂, worin n₁, n₂ die Brechungsindices der beiden Schichten und d₁, d₂ die Dicken der beiden Schichten darstellen. Die Dicke der Schichten 12, 14 kann jeweils ein Viertel der Wellenlänge betragen oder die Schichten 12, 14 können verschiedene optische Dicken aufweisen, solange die Summe der optischen Dicken die Hälfte einer Wellenlänge (oder eines Vielfachen davon) ausmacht. Eine Folie mit einer Mehrzahl von Schichten kann zur Erhöhung der Reflexion der Folie in einem Wellenlängenbereich Schichten unterschiedlicher optischer Dicke umfassen. Beispielsweise kann eine Folie Schichtpaare umfassen, die individuell derart abgestimmt sind, dass eine optimale Reflexion von Licht bestimmter Wellenlängen erreicht wird.
Alternativ können die ersten optischen Schichten 12 durch Verstrecken in zwei verschiedene Richtungen biaxial gereckt sein. Das Verstrecken optischer Schichten 12 in zwei Richtungen kann insgesamt zu einer symmetrischen oder asymmetrischen Verstreckung in den beiden gewählten orthogonalen Achsen führen.
Ein Beispiel für die Ausbildung eines Spiegels ist die Kombination einer biaxial gereckten optischen Schicht 22 und einer zweiten optischen Schicht 24 mit Brechungsindices, die sich von den Indices in der Ebene der biaxial gereckten Schicht unterscheiden. Der Spiegel funktioniert, indem er Licht reflektiert, das aufgrund der nicht übereinstimmenden Brechungsindices der beiden optischen Schichten 12, 14 in beide Richtungen polarisiert ist. Spiegel können auch unter Verwendung einer Kombination aus uniaxial gereckten Schichten mit erheblich unterschiedlichen Brechungsindices in der Ebene hergestellt werden. Es gibt weitere Verfahren und Schichtkombinationen, die zur Herstellung von sowohl Spiegeln als auch Polarisatoren bekannt sind und verwendet werden können. Die vorstehend besprochenen speziellen Kombinationen sind nur als Beispiele gedacht.
Die zweiten optischen Schichten 14 können, wenigstens teilweise in Abhängigkeit von der gewünschten Funktion der Folie 10, mit einer Vielzahl von optischen Eigenschaften hergestellt werden. In einer Ausführungsform sind die zweiten optischen Schichten 14 aus einem Polymermaterial hergestellt, das sich beim Verstrecken unter den Bedingungen, die zum Recken der ersten optischen Schichten 12 verwendet werden, nicht merkbar recken lässt. Derartige Schichten sind insbesondere bei der Bildung von reflektierenden Polarisatorfolien nützlich, da sie die Ausbildung eines Stapels 16 aus Schichten mittels beispielsweise Coextrusion ermöglichen, der dann zum Recken der ersten optischen Schichten 12 verstreckt werden kann, während die zweiten optischen Schichten 14 relativ isotrop bleiben. Üblicher weise ist der Brechungsindex der zweiten optischen Schichten 14 ungefähr gleich einem der Brechungsindices der gereckten ersten optischen Schichten 12, um den Durchlass von Licht zu ermöglichen, das in einer Ebene parallel zur Richtung des passenden Indexes polarisiert wurde. Die beiden ungefähr gleichen Brechungsindices unterscheiden sich bei 632,8 nm vorzugsweise um ungefähr 0,05 oder weniger, und mehr bevorzugt um ungefähr 0,02 oder weniger. In einer Ausführungsform ist der Brechungsindex der zweiten optischen Schichten 14 ungefähr gleich dem Brechungsindex der ersten optischen Schichten 12 vor dem Verstrecken.
In anderen Ausführungsformen sind die zweiten optischen Schichten 14 reckbar. In einigen Fällen haben die zweiten optischen Schichten 14 einen Brechungsindex in der Ebene, der im Wesentlichen gleich dem entsprechenden Brechungsindex der ersten 12 nach dem Recken der beiden Sätze Schichten 12, 14 ist, während der andere Brechungsindex in der Ebene im Wesentlichen anders als der der ersten optischen Schichten 12 ist. In anderen Fällen, insbesondere bei Spiegelanwendungen, sind beide Brechungsindices in der Ebene der optischen Schichten 12, 14 nach dem Recken im Wesentlichen verschieden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 2 kann eine oder mehrere der nicht optischen Schichten 18 als eine Außenschicht über wenigstens einer Oberfläche des Stapels 16 ausgebildet sein, wie in 1 dargestellt, um beispielsweise die optischen Schichten 12, 14 vor direkter Beschädigung während der Verarbeitung und/oder später zu schützen. Darüber hinaus können eine oder mehrere nicht optische Schichten 18 im Schichtstapel 16 gebildet sein, wie in 2 veranschaulicht, um dem Stapel beispielsweise eine höhere mechanische Festigkeit zu verleihen oder den Stapel während der Verarbeitung zu schützen.
Idealerweise sind die nicht optischen Schichten 18 we nigstens in den fraglichen Wellenlängenbereichen nicht wesentlich an der Bestimmung der optischen Eigenschaften der Mehrschichtpolymerfolie 10 beteiligt. Die nicht optischen Schichten 18 sind üblicherweise nicht doppelbrechend oder reckbar, in einigen Fällen braucht das aber nicht zuzutreffen. Üblicherweise tritt, wenn die nicht optischen Schichten 18 als Außenschichten verwendet werden, wenigstens etwas Oberflächenreflexion auf. Wenn die Mehrschichtpolymerfolie 10 als Polarisator verwendet werden soll, haben die nicht optischen Schichten vorzugsweise einen relativ niedrigen Brechungsindex. Dadurch wird die Oberflächenreflexion verringert. Wenn die Mehrschichtpolymerfolie 10 als Spiegel verwendet werden soll, haben die nicht optischen Schichten 18 vorzugsweise einen hohen Brechungsindex, um die Lichtreflexion zu erhöhen.
Wenn sich die nicht optischen Schichten 18 im Stapel 16 befinden, tritt üblicherweise zusammen mit den optischen Schichten 12, 14 benachbart den nicht optischen Schichten 18 wenigstens eine geringe Polarisation oder Reflexion von Licht durch die nicht optischen Schichten 18 auf. Üblicherweise weisen die nicht optischen Schichten 18 jedoch eine Dicke auf, die dafür sorgt, dass Licht, das durch die nicht optischen Schichten 18 im Stapel 16 reflektiert wird, eine Wellenlänge außerhalb des fraglichen Bereichs hat, bei Polarisatoren oder Spiegeln für sichtbares Licht beispielsweise im Infrarotbereich.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Einrichtungen können zur Veränderung oder Verbesserung ihrer physikalischen oder chemischen Eigenschaften, insbesondere entlang der Oberfläche der Folie oder der Einrichtung durch verschiedene funktionelle Schichten und Überzüge ergänzt werden. Zu derartigen Schichten und Überzügen können beispielsweise Gleitmittel, Rückseitenmaterialien mit geringer Haftung, leitfähige Schichten, antistatische Überzüge oder Folien, Barriereschichten, flammhemmende Mittel, UV-Stabilisatoren, abriebbeständige Materialien, optische Überzüge und/oder Substrate gehören, die zur Verbesserung der mechanischen Integrität oder Festigung der Folie oder Einrichtung dienen.
Außenschichten oder Überzüge können hinzugefügt werden, um der gebildeten Folie oder Einrichtung gewünschte Barriereeigenschaften zu verleihen. So können beispielsweise Barrierefolien oder -überzüge als Außenschichten oder als ein Bestandteil der Außenschichten hinzugefügt werden, um die Durchlässigkeitseigenschaften der Folie oder Vorrichtung in Bezug auf Flüssigkeiten, wie Wasser oder organische Lösungsmittel, oder Gase, wie Sauerstoff oder Kohlendioxid, zu verändern.
Außenschichten oder Überzüge können auch hinzugefügt werden, um dem gebildeten Gegenstand eine bessere Abriebbeständigkeit zu verleihen. So kann beispielsweise eine Außenschicht, die in eine Polymermatrix eingebettete Siliciumdioxidteilchen umfasst, zu einer erfindungsgemäß hergestellten optischen Folie hinzugefügt werden, um der Folie Abriebbeständigkeit zu verleihen, selbstverständlich mit der Maßgabe, dass eine derartige Schicht die optischen Eigenschaften, die für die Anwendung, für die die Folie gedacht ist, erforderlich sind, nicht unnötig gefährdet.
Außenschichten oder Überzüge können auch hinzugefügt werden, um dem gebildeten Gegenstand eine bessere Durchstoß- und/oder Reißfestigkeit zu verleihen. Zu den Faktoren, die bei der Wahl eines Materials für eine reißfeste Schicht zu beachten sind, gehören prozentuale Bruchdehnung, Young-Modul, Zerreißfestigkeit, Haftung an Innenschichten, prozentuale Durchlässigkeit und Absorption in einer fraglichen elektromagnetischen Bandbreite, optische Klarheit oder Trübung, Brechungsindices in Abhängigkeit von der Frequenz, Textur und Rauheit, Schmelzwärmestabilität, Molekulargewichtsverteilung, Schmelzerheologie und Coextrudierbarkeit, Misch barkeit und Geschwindigkeit der wechselseitigen Diffusion von Materialien in den Außenschichten und optischen Schichten, viskoelastische Reaktion, Relaxations- und Kristallisierungsverhalten unter Zugbedingungen, Wärmestabilität bei Verwendungstemperaturen, Witterungsbeständigkeit, Haftfähigkeit an Überzügen und Permeabilität gegenüber verschiedenen Gasen und Lösungsmitteln. Durchstoß- oder reißfeste Außenschichten können während des Herstellungsverfahrens aufgebracht oder zu einem späteren Zeitpunkt auf die Mehrschichtpolymerfolie 10 aufgetragen oder laminiert werden. Das Anhaften dieser Schichten an die Folie während des Herstellungsverfahrens, wie eines Coextrusionsverfahrens, ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Folie während des Herstellungsverfahrens geschützt ist. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere durchstoß- oder reißfeste Schichten in der Folie entweder einzeln oder zusammen mit einer durchstoß- oder reißfesten Außenschicht bereitgestellt werden.
Den erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können durch deren Behandlung mit reibungsarmen Überzügen oder Gleitmitteln, wie auf die Oberfläche aufgetragenen Polymerkügelchen, gute Gleiteigenschaften verliehen werden. Alternativ kann die Morphologie der Oberflächen dieser Materialien, wie durch Manipulation der Extrusionsbedingungen, derart modifiziert werden, dass der Folie eine glatte Oberfläche verliehen wird; Verfahren zur Modifizierung der Oberflächenmorphologie sind in US-Patent Nr. 5,759,467 beschrieben.
Bei einigen Anwendungen, wenn die erfindungsgemäßen Mehrschichtpolymerfolien 10 als Bestandteil von Klebebändern verwendet werden sollen, kann es wünschenswert sein, die Folien mit Überzügen oder Folien mit Rückseitenbeschichtung mit geringer Haftung (LAB), wie denjenigen auf der Basis der Urethan-, Silikon- oder Fluorkohlenwasserstoffchemie, zu behandeln. Auf diese Weise behandelte Folien zeigen Haftklebern (PSA) gegenüber geeignete Ablöseeigenschaften, wodurch deren Behandlung mit Klebemittel und ein Aufwickeln zu Rollen ermöglicht wird. Auf diese Weise hergestellte Klebebänder können für dekorative Zwecke oder in jeder Anwendung verwendet werden, bei der eine diffus reflektierende oder durchlässige Oberfläche des Bands wünschenswert ist.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können auch mit einer oder mehreren leitfähigen Schichten versehen werden. Derartige leitfähige Schichten können Metalle, wie Silber, Gold, Kupfer, Aluminium, Chrom, Nickel, Zinn und Titan, Metalllegierungen, wie Silberlegierungen, Edelstahl und Inconel, sowie Halbleiter-Metalloxide, wie dotierte und nicht dotierte Zinnoxide, Zinkoxid und Indiumzinnoxide (ITO), umfassen.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können auch mit antistatischen Überzügen oder Folien versehen werden. Zu derartigen Überzügen oder Folien gehören beispielsweise V₂O₅ und Salze von Sulfonsäurepolymeren, Kohlenstoff oder andere leitfähige Metallschichten.
Die erfindungsgemäßen Folien und Vorrichtungen können auch mit einer oder mehreren Barrierefolien oder -überzügen versehen werden, die die Durchlässigkeitseigenschaften der Folie in Bezug auf bestimmte Flüssigkeiten oder Gase verändern. So können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Folien mit Folien oder Überzügen versehen sein, die den Durchlass von Wasserdampf, organischen Lösungsmitteln, O₂ oder CO₂ durch die Folie hemmen. Barriereüberzüge können in Umgebungen mit hoher Feuchtigkeit, in denen Bestandteile der Folie oder Vorrichtungen aufgrund von eindringender Feuchtigkeit Verformungen ausgesetzt sein können, besonders wünschenswert sein.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtun gen können auch mit flammhemmmenden Mitteln behandelt werden, insbesondere wenn sie in Umgebungen, wie Flugzeugen, zum Einsatz kommen, die strengen Brandschutzbestimmungen unterliegen. Zu geeigneten flammhemmmenden Mitteln gehören Aluminiumtrihydrat, Antimontrioxid, Antimonpentoxid und flammhemmende Organophosphat-Verbindungen.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können auch mit abriebbeständigen oder harten Überzügen versehen werden, die als Außenschicht aufgetragen werden können. Dazu gehören acrylische Festigungsüberzüge, wie diejenigen, die unter den Handelsbezeichnungen Acryloid A-11 und Paraloid K-120N von Rohm & Haas, Philadelphia, PA, erhältlich sind, Urethanacrylate, wie diejenigen, die in US-Patent. Nr. 4,249,011 offenbart sind und diejenigen, die von Sartomer Corp., Westchester, PA, erhältlich sind, und Urethan-Festigungsüberzüge, die durch die Reaktion eines aliphatischen Polyisocyanats (z. B. derjenigen, die unter der Handelsbezeichnung Desmodur N-3300 von Miles, Inc., Pittsburgh, PA, erhältlich sind) mit einem Polyester (z. B. denjenigen, die unter der Handelsbezeichnung Tone Polyol 0305 von Union Carbide, Houston, TX, erhältlich sind) erhalten werden.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können weiterhin auf starre oder halb starre Substrate, wie beispielsweise Glas, Metall, Acryl, Polyester oder andere Polymerträger, laminiert werden, um Struktursteifigkeit, Witterungsbeständigkeit oder leichtere Handhabung zu ermöglichen. Die Mehrschichtpolymerfolien 10 können beispielsweise auf einen dünnen Acryl- oder Metallträger laminiert sein, sodass sie gestanzt oder anderweitig geformt werden können und ihre gewünschte Form behalten. Bei einigen Anwendungen, wenn die Folie beispielsweise auf andere zerbrechliche Träger aufgebracht ist, kann eine zusätzliche Schicht, die eine PET-Folie oder eine durchstoß-/reißfeste Folie um fasst, verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können auch mit splitterfesten Folien und Überzügen versehen werden. Für diesen Zweck geeignete Folien und Überzüge sind beispielsweise in den Schriften EP 592284 und EP 591055 , beschrieben und im Handel von 3M Company, St. Paul, MN, erhältlich.
Für spezifische Anwendungen können auch verschiedene optische Schichten, Materialien und Vorrichtungen auf die erfindungsgemäßen Folien und Vorrichtung aufgebracht oder zusammen mit diesen verwendet werden. Dazu gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, magnetische oder magnetooptische Überzüge oder Folien, Flüssigkristalltafeln, wie diejenigen, die für Anzeigetafeln und blickdichte Fenster verwendet werden, lichtempfindliche Emulsionen, Gewebe, Prismenfolien, wie linear Fresnellinsen, helligkeitssteigernde Folien, holografische Folien und Bilder, prägbare Folien, Sabotagefolien oder -überzüge, IR-durchlässige Folien für Wärmeschutzanwendungen, Ablösefolien und Antihaftschichtpapier sowie Polarisator oder Spiegel.
Es sind auch mehrfache zusätzliche Schichten auf einer der oder beiden Hauptoberflächen der Mehrschichtpolymerfolie 10 denkbar, die eine beliebige Kombination der vorstehend genannten Überzüge oder Folien darstellen können. Wenn beispielsweise ein Klebemittel auf die Mehrschichtpolymerfolie 10 aufgetragen wird, kann das Klebemittel ein weißes Pigment, wie Titandioxid enthalten, um das Gesamtreflexionsvermögen zu erhöhen, oder es kann optisch transparent sein, damit das Reflexionsvermögen des Substrats und das Reflexionsvermögen der Mehrschichtpolymerfolie 10 summiert werden können.
Zur Verbesserung der Rollenbildung und der Wendbarkeit der Folie können die erfindungsgemäßen Mehrschichtpolymerfolien 10 auch ein Gleitmittel umfassen, das in die Folie eingearbeitet wird oder als getrennter Überzug hinzugefügt wird. In den meisten Anwendungen werden Gleitmittel nur an einer Seite der Folie hinzugefügt, idealerweise der Seite, der dem starren Substrat gegenüber liegt, um Trübungen auf ein Mindestmaß zu beschränken.
Die erfindungsgemäß hergestellten Folien und anderen optischen Vorrichtungen können auch eine oder mehrere Antireflexschichten oder -überzüge umfassen, wie beispielsweise herkömmliche optische Folien mit aufgedampftem dielektrischem Metalloxid oder Metall/Metalloxid, Überzüge aus Kieselsäuresolgel und beschichtete oder coextrudierte Antireflexschichten, wie diejenigen, die von niedrig brechenden Fluorpolymeren, wie THV, einem extrudierbaren Fluorpolymer, erhältlich von 3M Company (St. Paul, MN), abgeleitet sind. Derartige Schichten oder Überzüge, die polarisationsempfindlich sein können oder nicht, dienen dazu, die Durchlässigkeit zu erhöhen und eine Reflexionsblendung zu dämpfen und können durch eine geeignete Oberflächenbehandlung, wie Beschichten oder Sputterätzen, auf die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen aufgebracht werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Folien und anderen optischen Vorrichtungen können mit einer Folie oder einem Überzug versehen werden, der Antibeschlag-Eigenschaften verleiht. In einigen Fällen dient eine vorstehend beschriebene Antireflexschicht dem doppelten Zweck, der Folie oder dem Überzug sowohl Antireflexeigenschaften als auch Antibeschlag-Eigenschaften zu verleihen. Im Fachgebiet sind verschiedene Antibeschlag-Mittel bekannt. Üblicherweise umfassen diese Materialien jedoch Substanzen, wie Fettsäureester, die der Folienoberfläche hydrophobe Eigenschaften verleihen und die Bildung eines ununterbrochenen, weniger lichtundurchlässigen Wasserfilms fördern.
Überzüge, die die Neigung von Oberflächen zu beschlagen mindern, sind von mehreren Erfindern bekannt. US-Patent Nr. 3,212,909 an Leigh offenbart beispielsweise die Verwendung einer Ammoniumseife, wie Alkylammoniumcarboxylaten in Mischung mit einem oberflächenaktiven Mittel, wie einem sulfatierten oder sulfonierten Fettsäurematerial, zur Herstellung einer Antibeschlag-Zusammensetzung. US-Patent Nr. 3,075,228 an Elias offenbart die Verwendung von Salzen von sulfatiertem Alkylaryloxypolyalkoxyalkohol sowie Alkylbenzolsulfonat zur Herstellung eines Antibeschlag-Gegenstands, der zum Reinigen von und Verleihen von Antibeschlag-Eigenschaften an verschiedene Oberflächen nützlich ist. US-Patent Nr. 3,819,522 an Zmoda offenbart die Verwendung von Tensidkombinationen, die Derivate von Decyndiol umfassen, sowie Tensidmischungen, die ethoxylierte Alkylsulfate umfassen, in einer Tensidmischung für einen Antibeschlag-Fensterreiniger. Das Japanische Patent Kokai Nr. Hei 6 [1994] 41,335 offenbart eine trübungs- und tropfverhindernde Zusammensetzung, die kolloides Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und ein anionisches Tensid umfasst. US-Patent Nr. 4,478,909 (Taniguchi et al.) offenbart eine gehärtete Antibeschlag-Beschichtungsfolie, die Polyvinylalkohol, ein fein verteiltes Siliciumdioxid und eine organische Siliciumverbindung umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis von Kohlenstoff/Silicium offenbar für die dargestellten Antibeschlag-Eigenschaften der Folie wichtig ist. Zur Verbesserung der Überzugsglätte können verschiedene Tenside, einschließlich fluorhaltiger Tenside, verwendet werden. Andere Antibeschlag-Überzüge, die Tenside eingearbeitet haben, sind in US-Patent 2,803,552, 3,022,178 und 3,897,356 offenbart. PCT 96/18,691 (Scholtz et al.) offenbart Mittel, mit denen Überzüge sowohl Antibeschlag- als auch Antireflexeigenschaften verleihen können.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können durch die Verwendung von UV-stabilisierten Folien oder Überzügen vor UV-Strahlung geschützt wer den. Zu geeigneten UV-stabilisierten Folien und Überzügen gehören diejenigen, die Benzotriazole oder Lichtstabilisatoren mit gehindertem Amin (HALS), wie diejenigen, die unter der Handelsbezeichnung Tinuvin 292 von Ciba Geigy Corp., Hawthorne, NY, erhältlich sind, umfassen. Zu weiteren geeigneten UV-stabilisierten Folien und Überzügen gehören diejenigen, die Benzophenone oder Diphenylacrylate enthalten und im Handel von BASF Corp., Parsippany, NJ, erhältlich sind. Derartige Folien oder Überzüge können besonders wünschenswert sein, wenn die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen bei Anwendungen im Freien oder unter Beleuchtungsbedingungen verwendet werden, bei denen die Quelle wesentliche Mengen Licht im UV-Bereich des Spektrums aussendet.
Die erfindungsgemäßen Folien und optischen Vorrichtungen können zur Änderung ihres Aussehens oder zur Anpassung an spezielle Anwendungen mit Druckfarben, Farben oder Pigmenten behandelt werden. Die Folien können beispielsweise mit Druckfarben oder anderen gedruckten Freistempeln, wie denjenigen, die zur Anzeige der Produktidentifikation, Werbung, Warnhinweisen, Verzierungen und anderen Informationen verwendet werden, behandelt werden. Zum Bedrucken der Folie können verschiedene Techniken, wie Siebdruck, Buchdruck, Offsetdruck, Flexodruck, Punktierdruck, Laserdruck usw., verwendet werden und es können verschiedene Druckfarben, einschließlich Ein- und Zwei-Komponenten-Druckfarben, oxidativ oder UV-trocknender Druckfarben, gelöster Druckfarben, dispergierter Druckfarben und 100%iger Druckfarbensysteme, verwendet werden. Außerdem können Farben und Pigmente entweder vor oder nach Ausbildung von Schichten mittels Polymer in das Polymer eingemischt werden.
Das Aussehen der Mehrschichtpolymerfolie 10 kann auch durch Färben der Folie, wie durch Laminieren einer gefärbten Folie auf die Mehrschichtpolymerfolie, Aufbrin gen eines Pigmentüberzugs auf die Oberfläche der Folie oder Einschließen eines Pigments in eine oder mehrere der zur Herstellung der Folie verwendeten Materialien, verändert werden.
Erfindungsgemäß sind sowohl sichtbare Farben und Pigmente als auch solche im nahen Infrarotbereich denkbar, zu denen beispielsweise optische Aufheller, wie Farben, die Licht im UV-Bereich absorbieren und im sichtbaren Bereich des Farbspektrums fluoreszieren, gehören. Zu weiteren zusätzlichen Schichten, die zur Änderung des Aussehens der optischen Folie hinzugefügt werden können, gehören beispielsweise Deckschichten (schwarz), Streuschichten, holografische Bilder oder holografische Diffusoren und Metallschichten. Jede kann direkt auf eine oder beide Oberflächen der Folie aufgebracht werden oder kann ein Bestandteil einer zweiten Folie oder Folienstruktur sein, die auf die Folie laminiert wird. Alternativ können einige Bestandteile, wie Deck- oder Streumittel, oder gefärbte Pigmente in einer Klebeschicht umfasst sein, die zum Laminieren der Folie auf eine Oberfläche verwendet wird.
Die erfindungsgemäßen Folien und Vorrichtungen können auch mit Metallüberzügen versehen sein. So kann beispielsweise eine metallische Schicht mittels Pyrolyse, Pulverbeschichten, Dampfabscheiden, Kathodensputtern, Ionenplattieren und dergleichen direkt auf die optische Folie aufgebracht werden. Metallfolien oder starre Metallbleche können ebenfalls auf die optische Folie laminiert werden oder getrennte Polymerfolien oder Glas- oder Kunststoffplatten können zuerst unter Verwendung der vorstehend genannten Techniken metallisiert und anschließend auf die erfindungsgemäßen Folien und Vorrichtungen laminiert werden.
Es folgt eine kurze Beschreibung eines Verfahrens zur Ausbildung von Mehrschichtpolymerfolien. Die Mehrschichtpolymerfolien werden durch Extrusion der Poly mere, die für die ersten und zweiten optischen Schichten sowie die nicht optischen Schichten verwendet werden, gebildet. Die Extrusionsbedingungen sind so gewählt, dass die Polymerharzströme auf ununterbrochene, beständige Weise ausreichend zugeführt, geschmolzen, vermischt und gepumpt werden. Die endgültigen Schmelzestromtemperaturen sind so gewählt, dass sie in einem Bereich liegen, der im unteren Ende des Bereichs ein Gefrieren, Kristallisieren oder unnötige hohe Druckabfälle verhindert und im oberen Ende des Bereichs eine Zersetzung verringert. Die gesamte Schmelzestromverarbeitung von mehr als einem Polymer bis einschließlich des Foliengießens auf einer Kühlwalze wird häufig als Coextrusion bezeichnet.
Nach der Extrusion wird jeder Schmelzestrom durch ein Halsrohr zu einer Zahnradpumpe geführt, die zur Regelung des ununterbrochenen Polymerflusses mit gleich bleibender Geschwindigkeit verwendet wird. Am Ende des Halsrohrs kann zur Weiterleitung des Polymerschmelzestroms mit gleich bleibender Schmelzestromtemperatur von der Zahnradpumpe in einen Mehrschicht-Feedblock eine statische Mischeinheit angeordnet sein. Der gesamte Schmelzestrom wird üblicherweise so gleichmäßig wie möglich erwärmt, um sowohl einen gleichmäßigen Durchfluss des Schmelzestroms zu fördern als auch eine Zersetzung während der Schmelzeverarbeitung zu mindern.
Die Mehrschicht-Feedblocks teilen jeden der zwei oder mehr Polymerschmelzeströme in zahlreiche Schichten, verschachteln diese Schichten und vereinen die zahlreichen Schichten zu einem einzigen Mehrschichtstrom. Die Schichten eines bestimmten Schmelzestroms werden durch sequenzielles Ablassen eines Teil des Stroms aus einem Hauptdurchflusskanal in Seitenkanalrohre geschaffen, die zu Schichtschlitzen im Feedblock-Verteiler führen. Der Schichtfluss wird in der Regel durch die Wahl der Maschine gesteuert sowie durch die Form und Abmessungen der jeweiligen Seitenkanalrohre und Schichtschlitze.
Die Seitenkanalrohre und Schichtschlitze von zwei oder mehr Schmelzeströmen werden häufig beispielsweise zur Ausbildung abwechselnder Schichten verschachtelt. Der nachgeschaltete Verteiler am Feedblock ist häufig so geformt, dass die Schichten des vereinigten Mehrschichtstapels quer verpresst und gleichmäßig ausgebreitet werden. Dicke, nicht optische Schichten, die als Schutzgrenzschichten (PBL) bekannt sind, können über die Schmelzeströme des optischen Mehrschichtstapels oder über einen getrennten Schmelzestrom nahe der Verteilerwände zugeführt werden. Wie vorstehend beschrieben, können diese nicht optischen Schichten zum Schutz der dünneren optischen Schichten vor den Auswirkungen von Wandspannungen und möglichen sich daraus ergebenden Durchflussveränderungen verwendet werden.
Der am Feedblock-Verteiler austretende Mehrschichtstapel kann dann in eine letzte Formgebungseinheit, wie eine Düse, aufgenommen werden. Alternativ kann der Strom, vorzugsweise rechtwinklig zu den Schichten im Stapel, unter Ausbildung von zwei oder mehr Mehrschichtströmen, die durch Stapeln wieder vereint werden können, geteilt werden. Der Strom kann auch in einem von 90 Grad verschiedenen Winkel zu den Schichten geteilt werden. Ein System zur Kanalisierung des Durchflusses, das die Ströme teilt und stapelt, wird als Vervielfältiger bezeichnet. Die Breite der geteilten Ströme (d. h. die Summe der Dicken der einzelnen Schichten) kann gleich oder verschieden sein. Das Vervielfältigungsverhältnis ist als das Verhältnis der breiten zur schmalen Strombreite definiert. Ungleiche Strombreiten (d. h. mit Vervielfältigungsverhältnissen von mehr als 1) können bei der Schaffung von Schichtdickegradienten nützlich sein. Im Falle von ungleichen Strombreiten kann der Vervielfältiger den schmalen Strom ausbreiten und/oder den breiten Strom verpressen, und zwar quer zur Dicke und Strömungsrichtung, um für das Stapeln abgeglichene Schichtbreiten zu gewährleis ten.
Vor der Vervielfältigung können nicht optische Schichten zum Mehrschichtstapel hinzugefügt werden. Diese nicht optischen Schichten können innerhalb des Vervielfältigers als PBL dienen. Nach Vervielfältigung und Stapelung können einige dieser Schichten interne Grenzschichten zwischen optischen Schichten bilden, während andere Außenschichten bilden können.
Nach der Vervielfältigung wird die Bahn zur letzten Formgebungseinheit geführt. Die Bahn wird dann auf eine Kühlwalze gegossen, die gelegentlich auch als Gusswalze oder Gusstrommel bezeichnet wird. Dieses Gießen wird häufig durch elektrostatisches Verankern unterstützt, wobei die Einzelheiten auf dem Fachgebiet der Polymerfolienherstellung gut bekannt sind. Die Bahn kann mit einheitlicher Dicke über die gesamte Bahn gegossen werden oder es kann unter Verwendung der Steuerung der Austrittsspalte des Extruderkopfs ein geplantes Profil der Bahndicke eingeführt werden.
Die Mehrschichtbahn wird dann zur Herstellung der fertigen optischen Mehrschichtfolie verstreckt. In einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung eines optischen Mehrschichtpolarisators wird ein einziger Verstreckungsschritt verwendet. Dieser Prozess kann in einem Spannrahmen oder einer Längsreckvorrichtung durchgeführt werden. Typische Spannrahmen verstrecken quer (TD) zur Bahnrichtung, bestimmte Spannrahmen sind jedoch mit Einrichtungen zum maßhaltigen Verstrecken und Entspannen (Schrumpfen) der Folie in Bahnrichtung oder Maschinenrichtung (MD) ausgestattet. Somit wird in diesem beispielhaften Verfahren eine Folie in einer Richtung in der Ebene verstreckt. Die zweite Dimension in der Ebene bleibt entweder unverändert, wie in einem herkömmlichen Spannrahmen, oder es wird eine Verkleinerung zu einer geringeren Breite wie in einer Längsreckvorrichtung zugelassen. Eine solche Verkleinerung kann wesentlich sein und das Verstreckungsverhältnis erhöhen.
In einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtspiegels wird ein Zwei-Stufen-Verstreckungsprozess zum Recken des doppelbrechenden Materials in beiden Richtungen in der Ebene verwendet. Die Verstreckungsprozesse können eine beliebige Kombination der beschriebenen Ein-Stufen-Prozesse sein, die ein Verstrecken in zwei Richtungen in der Ebene ermöglichen. Darüber hinaus kann ein Spannrahmen, der ein Verstrecken entlang MD ermöglicht, d. h. ein biaxialer Spannrahmen, in dem das Verstrecken in zwei Richtungen in Folge oder gleichzeitig erfolgen kann, verwendet werden. In letzterem Fall kann ein einziger biaxialer Verstreckungsprozess verwendet werden.
In einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtpolarisators wird ein Mehrfach-Verstreckungsprozess verwendet, der das unterschiedliche Verhalten verschiedener Materialien in den einzelnen Verstreckungsschritten dazu nutzt, dass die verschiedenen Schichten, die die verschiedenen Materialien innerhalb einer einzigen coextrudierten Mehrschichtpolymerfolie umfassen, im Vergleich zueinander unterschiedliche Reckgrade und -arten anzunehmen. Auf diese Weise können auch Spiegel gebildet werden.
Die inhärente Viskosität von Polyestern, die in diesen Schichten und Folien verwendet wird, steht (in Abwesenheit von Verzweigungsmonomeren) mit dem Molekulargewicht in Bezug. Die Polyester weisen üblicherweise eine inhärente Viskosität von mehr als ungefähr 0,4 dL/g auf. Vorzugsweise liegt die inhärente Viskosität zwischen 0,4 und 0,7 dL/g. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung wird die inhärente Viskosität, wenn nicht anders angegeben, in einem Lösungsmittel aus 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol bei 30°C ermittelt.
Die folgenden Beispiele zeigen die Herstellung und Verwendungen der erfindungsgemäßen Mehrschichtpolymerfolien. Es ist offensichtlich, dass diese Beispiele einzig der Veranschaulichung dienen und in keiner Weise als eine Begrenzung des Schutzumfangs der Erfindung zu verstehen sind.
BEISPIELE
Monomere, Katalysatoren und Stabilisatoren, die zur Schaffung der Polymere dieser Beispiele verwendet wurden, sind im Handel von folgenden Lieferanten erhältlich: Dimethylnaphthalindicarboxylat und Terephthalsäure von Amoco (Decatur, Alabama), Dimethylterephthalat von Hoechst Celanese (Dallas, TX), Dimethylisophthalat und Dimethyl-tert.-butylisophthalat von Morflex Inc. (Greensboro, NC), Ethylenglycol von Union Carbide (Charleston, WV), 1,6-Hexandiol von BASF (Charlotte, NC), Sebacinsäure von Union Camp (Dover, OH), Antimontriacetat von Elf Atochem (Philadelphia, PA), Cobaltacetat und Manganacetat von Hall Chemical (Wickliffe, OH), Triethylphosphonacetat von Albright & Wilson (Glen Allen, VA), Dimethylcyclohexandicarboxylat von Eastman Chemical Co. (Kingsport, Tennessee) und Triethylamin von Air Products (Phillipsburg, NJ).
In jedem der nachstehenden Beispiele wird eine Folie mit 836 Schichten gebildet. Die Struktur mit 836 optischen Schichten umfasst vier optische Mehrschichtstapel mit abgestufter Schichtdicke, die durch eine doppelte Vervielfältigung einer Struktur mit 209 Schichten auf einem Mehrschicht-Feedblock erhalten wird. Die optischen Schichten stellen ungefähr 50 Prozent der Dicke der Struktur dar. Jeder der Stapel ist durch eine von drei nicht optischen internen Schutzgrenzschichten getrennt, die jeweils ungefähr 2% der Gesamtdicke ausmachen. Schließlich besitzt jede Seite der Folie eine äußere nicht optische Außenschicht, die jeweils ungefähr 22% der Dicke ausmacht.
Zur Prüfung mehrerer der beispielhaften Folien wurde ein "Verstärkungsprüfgerät" verwendet. Ein solches "Verstärkungsprüfgerät kann hergestellt werden, indem ein Spotmesser und eine geeignete Hintergrundbeleuchtung mit einem dazwischen angeordneten Polarisator verwendet werden, sodass nur eine Polarisation des Lichts der Hintergrundbeleuchtung vom Fotometer gemessen wird. Zu geeigneten Spotmessern gehören der Minolta LS-100 und LS-110 (Ramsey, NJ). Die Absolutwerte der gemessenen Verstärkung bezüglich der verwendeten Hintergrundbeleuchtung und der Ausrichtung der Probe zur Hintergrundbeleuchtung sowie die Größe der Probe. Die in den Beispielen verwendete Hintergrundbeleuchtung wurde von Landmark erhalten und der Polarisator war ein kontrastreicher Bildschirmpolarisator, der so ausgerichtet war, dass die Durchlassachse des Polarisators an der langen Achse der Hintergrundbeleuchtung ausgerichtet war. Die Probe wurde so in das Prüfgerät eingesetzt, dass die Durchlassachse der Probe an der Durchlassachse des kontrastreichen Polarisators ausgerichtet war. Die Probe wurde in einer Größe hergestellt, dass die gesamte Hintergrundbeleuchtung bedeckt werden konnte.
Vergleichsbeispiel
Polarisatorfolie mit Schichten aus PEN/coPEN (70/0/30). Als Vergleichsbeispiel wurde eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie aus ersten optischen Schichten, die aus Polyethylennaphthalat erzeugt wurden, und zweiten optischen Schichten, die aus Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, aufgebaut, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 70 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 30 Mol-% Dimethylisophthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet waren.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwen dete Polyethylennaphthalat wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 136 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 73 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol (einem Nebenprodukt der Umesterungsreaktion) auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 35 kg Methanol wurden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,48 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 109 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 37 kg Dimethylisophthalat, 79 kg Ethylenglycol, 29 g Manganacetat, 29 g Cobaltacetat und 58 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 41 kg Methanol wurden 52 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,57 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das vorstehend beschriebene PEN und coPEN wurden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere Schutzschichten und äußere Schutzschichten, die aus demselben Co(polyethylennaphthalat) wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Diese Schutzschichten werden durch zusätzliche Schmelzespalte eingeführt. Diese gegossene Folie wurde in einem Ofen, der mit heißer Luft von 150°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Nachdem die beschriebene reflektierende Mehrschichtfolie in einem wie vorstehend beschriebenen "Verstärkungsprüfgerät" angebracht wurde, stieg die Helligkeit um 58%, was einer "Verstärkung" von 1,58 entspricht. Erhöhungen der Helligkeit wurden als Verstärkung ermittelt, die das Verhältnis der Helligkeit eines Prüfgeräts mit Polarisatorfolie und der Helligkeit des Prüfgeräts ohne Polarisatorfolie darstellt.
Eine zweite Folie wurde wie vorstehend beschrieben aufgebaut und verarbeitet, mit der Ausnahme, dass die zweite Folie mit einer Verstreckung von 7:1 uniaxial gereckt wurde. Die sich ergebende Doppelbrechung der zweiten Folie wurde bei 632,8 nm auf ungefähr 0,24 geschätzt. Die durchschnittliche Verstärkung der zweiten Folie wurde auf ungefähr 1,62 geschätzt.
Es wurde eine Schälfestigkeitsprüfung durchgeführt. Proben der zweiten Folie wurden 45° zur Reflexions- und Durchlassachse (d. h. den Achsen in der Ebene) der Folie in 2,54-cm-Streifen geschnitten. Die optische Mehrschichtfolie wurde auf ein Substrat aufgeklebt und dann wurden die Schichten der Folie mit einem Gleit-/Schälprüfgerät von Instrumentors, Inc. (Strongsville, OH) mit 2,54 cm/Sekunde bei 25°C, 50% rel. Feuchtigkeit und einem Schälwinkel von 90° abgezogen. Der Prüffehler wurde auf ungefähr ±8 × 10³ dyn/cm geschätzt. Bei der zweiten Folie betrug die Beständigkeit gegenüber Schichtspaltung zwischen den beiden Sätzen optischer Schichten ungefähr 1,2 × 10⁴ dyn/cm (0,12 N/cm), was relativ niedrig ist.
Eine dritte reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie wurde auf ähnliche Weise wie die ersten beiden Folien aufgebaut und verarbeitet, jedoch mit der Ausnahme, dass die Folie in einem Spannrahmen mit Heißluft, die mit einer Temperatur von ungefähr 160°C eingeleitet wurde, vorgewärmt und dann mit Luft, die mit ungefähr 150°C eingeleitet wurde, verstreckt wurde. Die sich ergebende Doppelbrechung dieser Folie in der Ebene wurde bei Licht von 632,8 nm auf ungefähr 0,17 geschätzt. Die durchschnittliche Verstärkung wurde auf ungefähr 1,53 geschätzt. Die Beständigkeit gegenüber Schichtspaltung betrug ungefähr 6,2 × 10⁴ dyn/cm (0,62 N/cm).
Beispiel 1
Polarisatorfolie mit Schichten aus coPEN (90/10/0)/coPEN (55/0/45). Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie kann aus ersten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 90 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 10 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol-Untereinheiten abgeleitet sind, und zweiten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 55 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 45 Mol-% Dimethylisophthalat und die Glycol-Untereinheiten von 99,8 Mol-% Ethylenglycol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet sind, aufgebaut werden.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 126 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 11 kg Dimethylterephthalat, 75 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 36 kg Methanol werden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,50 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 83 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 54 kg Dimethylisophthalat, 79 kg Ethylenglycol, 313 g Trimethylolpropan, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 39,6 kg Methanol werden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,60 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Die vorstehend beschriebenen coPENs werden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch einen Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere und äußere Schutzschichten, die aus demselben Co(polyethylennaphthalat) wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Die gegossene Folie wird in einem Ofen, der mit heißer Luft von 145°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Beispiel 2 (Bezugsbeispiel)
Polarisatorfolie mit Schichten aus coPEN (85/15/0)/coPEN (50/0/50). Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie wurde aus ersten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 85 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 15 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet waren, und zweiten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 50 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 50 Mol-% Dimethylisophthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet waren, aufgebaut.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 123 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 17 kg Dimethylterephthalat, 76 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 36 kg Methanol wurden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,51 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 77 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 61 kg Dimethylisophthalat, 82 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 39,6 kg Methanol wurden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,60 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Die vorstehend beschriebenen coPENs wurden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch einen Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthielt auch innere und äußere Schutzschichten, die aus demselben Co(polyethylennaphthalat) wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Die gegossene Folie wurde in einem Ofen, der mit heißer Luft von 135°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt. Die sich ergebende Doppelbrechung in der Ebene wurde bei Licht von 632,8 nm auf ungefähr 0,17 geschätzt. Die Beständigkeit gegenüber Schichtspaltung der Zwischenschichten betrug ungefähr 5,9 × 10⁴ dyn/cm (0,59 N/cm).
Nachdem die beschriebene reflektierende Mehrschichtfo lie in einem wie vorstehend beschriebenen "Verstärkungsprüfgerät" angebracht wurde, stieg die Helligkeit um 58%, was einer "Verstärkung" von 1,58 entspricht. Erhöhungen der Helligkeit wurden als Verstärkung ermittelt, die das Verhältnis der Helligkeit eines Prüfgeräts mit Polarisatorfolie und der Helligkeit des Prüfgeräts ohne Polarisatorfolie darstellt.
Eine zweite Folie wurde auf die gleiche Weise gebildet, mit der Ausnahme, dass die zweite Folie in heißer Luft von 129°C verstreckt wurde. Die sich ergebende Doppelbrechung in der Ebene wurde auf ungefähr 0,185 geschätzt. Die ermittelte Verstärkung betrug 1,58 und Beständigkeit gegenüber Schichtspaltung der Zwischenschichten betrug ungefähr 4,5 × 10⁴ dyn/cm (0,45 N/cm).
Beispiel 3
Polarisatorfolie mit Schichten aus coPEN (88/12/0)/coPEN (55/45/0). Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie wurde aus ersten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 88 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 12 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet waren, und zweiten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 55 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 45 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 96,8 Mol-% Ethylenglycol, 3,0 Mol-% Hexandiol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet waren, aufgebaut.
Das Co(polyethylennaphthalat), das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendet wurde, wurde als Gemisch zweier Polymere erzeugt: ein PET (8 Gew.-%) und ein coPEN (92 Gew.-%). Das PET des Gemisches wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 138 kg Dimethylterephthalat, 93 kg Ethylenglycol, 27 g Zinkacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 45 kg Methanol wurden 52 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,60, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das coPEN des Gemisches zur Bildung der ersten optischen Schichten wies Carboxylat-Untereinheiten auf, die von 97 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 3 Mol-% Dimethylterephthalat abgeleitet waren, und Glycol-Untereinheiten, die von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet waren. Das coPEN wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 135 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 3,2 kg Dimethylterephthalat, 75 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 37 kg Methanol wurden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,50 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 88,5 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 57,5 kg Dimethylterephthalat, 81 kg Ethylenglycol, 4,7 kg Hexandiol, 15 g Manganacetat, 22 g Cobaltacetat, 15 g Zinkacetat, 239 g Trimethylolpropan und 51 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 39,6 kg Methanol wurden 47 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,56 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Die vorstehend beschriebenen coPENs wurden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch einen Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthielt auch innere und äußere Schutzschichten, die aus demselben Co(polyethylennaphthalat) wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Die gegossene Folie wurde in einem Ofen, der mit heißer Luft von 140°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Nachdem die beschriebene reflektierende Mehrschichtfolie in einem wie vorstehend beschriebenen "Verstärkungsprüfgerät" angebracht wurde, stieg die Helligkeit um 58%, was einer "Verstärkung" von 1,58 entspricht. Erhöhungen der Helligkeit wurden als Verstärkung ermittelt, die das Verhältnis der Helligkeit eines Prüfgeräts mit Polarisatorfolie und der Helligkeit des Prüfgeräts ohne Polarisatorfolie darstellt.
Die Zwischenschichthaftung wurde unter Verwendung des Bandabschältests bei 90 Grad als ungefähr 9,5 × 10⁴ dyn/cm (0,95 N/cm) ermittelt.
Beispiel 4
Polarisatorfolie mit Schichten aus coPEN (85/15/0)/coPEN (55/45/0). Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie wurde aus ersten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 85 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 15 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol-Untereinheiten abgeleitet waren, und zweiten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 55 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 45 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 96,8 Mol-% Ethylenglycol, 3,0 Mol-% Hexandiol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet waren, aufgebaut.
Das Co(polyethylennaphthalat), das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendet wurde, wurde wie in Beispiel 2 synthetisiert.
Das Co(polyethylennaphthalat), das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendet wurde, wurde wie in Beispiel 3 synthetisiert.
Die vorstehend beschriebenen coPENs wurden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch einen Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthielt auch innere und äußere Schutzschichten, die aus demselben Co(polyethylennaphthalat) wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Die gegossene Folie wurde in einem Ofen, der mit heißer Luft von 135°C be schickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Nachdem die beschriebene reflektierende Mehrschichtfolie in einem wie vorstehend beschriebenen "Verstärkungsprüfgerät" angebracht wurde, stieg die Helligkeit um 58%, was einer "Verstärkung" von 1,58 entspricht. Erhöhungen der Helligkeit wurden als Verstärkung ermittelt, die das Verhältnis der Helligkeit eines Prüfgeräts mit Polarisatorfolie und der Helligkeit des Prüfgeräts ohne Polarisatorfolie darstellt.
Beispiel 5
Polarisatorfolie mit Schichten aus coPEN (85/15/0)/coPEN (50/50/0). Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie wurde aus ersten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 85 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 15 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet waren, und zweiten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 50 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 50 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 96,8 Mol-% Ethylenglycol, 3,0 Mol-% Hexandiol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet waren, aufgebaut.
Das Co(polyethylennaphthalat), das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendet wurde, wurde wie in Beispiel 2 synthetisiert.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 81,4 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 64,5 kg Dimethylterephthalat, 82 kg Ethylenglycol, 4,7 kg Hexandiol, 15 g Manganacetat, 22 g Cobaltacetat, 15 g Zinkacetat, 239 g Trimethylolpropan und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 44 kg Methanol wurden 47 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,60 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt war.
Die vorstehend beschriebenen coPENs wurden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch einen Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthielt auch innere und äußere Schutzschichten, die aus demselben Co(polyethylennaphthalat) wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Die gegossene Folie wurde in einem Ofen, der mit heißer Luft von 135°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Nachdem die beschriebene reflektierende Mehrschichtfolie in einem wie vorstehend beschriebenen "Verstärkungsprüfgerät" angebracht wurde, stieg die Helligkeit um 58%, was einer "Verstärkung" von 1,58 entspricht. Erhöhungen der Helligkeit wurden als Verstärkung ermittelt, die das Verhältnis der Helligkeit eines Prüfgeräts mit Polarisatorfolie und der Helligkeit des Prüfgeräts ohne Polarisatorfolie darstellt.
Beispiel 6
Polarisatorfolie mit zweiten optischen Schichten, die von Dimethylcyclohexandicarboxylat abgeleitet sind. Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie kann aus ersten optischen Schichten, die aus einem Copolyester erzeugt werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 100 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 90 Mol-% 1,4-Butandiol und 10 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet sind, aufgebaut werden. Die zweiten optischen Schichten werden aus einem Copolyester hergestellt, der Carboxylat-Untereinheiten, die von 50 Mol-% Cyclohexandicarbonsäure und 50 Mol-% Terephthalsäure abgeleitet sind, und Glycol-Untereinheiten, die von 99,8 Mol-% Ethylenglycol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet sind, aufweist.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendete Poly(butylenterephthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 127 kg Dimethylterephthalat, 77 kg 1,4-Butandiol, 9 kg Ethylenglycol und 11 g Tetrabutyltitanat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 41 kg Methanol wird der Reaktordruck auf Normaldruck reduziert und überschüssiges 1,4-Butandiol entfernt. Dann werden weitere 22 g Tetrabutyltitanat in den Reaktor eingebracht und der Druck unter Erwärmen auf 270°C weiter auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Polykondensation, 1,4-Butandiol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,85 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Copolyester wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 58,6 Terephthalsäure, 59,5 kg Cyclohexandi carbonsäure, 87,7 kg Ethylenglycol, 300 g Triethylamin, 275 g Trimethylolpropan und 82 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Wasser, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 25,5 kg Wasser wird der Druck allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 1,1 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Die vorstehend beschriebenen Copolyester werden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch einen Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere Schutzschichten und äußere Schutzschichten, die aus demselben Copolyester wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Die gegossene Folie wird in einem Ofen, der mit heißer Luft von 65°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Beispiel 7
Spiegelfolie mit zweiten optischen Schichten, die von Dimethylcyclohexandicarboxylat und tertiärem Isophthalat abgeleitet sind. Eine reflektierende Mehrschicht-Spiegelfolie kann aus ersten optischen Schichten, die aus einem coPEN erzeugt werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 90 Mol-% Dimethylterephthalat und 10 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet sind, aufgebaut werden. Die zweiten optischen Schichten werden aus einem Copolyester hergestellt, der Carboxylat-Untereinheiten, die von 85 Mol-% Cyclohexandicarbonsäure und 15 Mol-% Dimethyl-tert.-butylisophthalat abgeleitet sind, und Glycol-Untereinheiten, die von 99,7 Mol-% Ethylenglycol und 0,3 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet sind, aufweist.
Das coPEN, das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendet wird, wird wie in Beispiel 1 synthetisiert.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Copolyester wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 25,5 kg Dimethyl-tert.-butylisophthalat, 112 kg Cyclohexandicarbonsäure, 88 kg Ethylenglycol, 409 g Trimethylolpropan, 34 g Kupferacetat, 27 g Manganacetat und 82 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 43 kg Methanol wird der Druck allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 1,2 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Die vorstehend beschriebenen Copolyester werden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch einen Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere Schutzschichten und äußere Schutzschichten, die aus demselben Copolyester wie die zweiten optischen Schichten hergestellt sind. Diese gegossene Folie wird biaxial gereckt. Zunächst wird die Folie in einem Ofen, der mit heißer Luft von 120°C beschickt ist, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend mit einer Verstreckung von 3,6:1 ge reckt. Dann wird die Folie in einem Ofen, der mit heißer Luft von 135°C beschickt ist, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend mit einer Verstreckung von 4,0:1 in Querrichtung gereckt.
Beispiel 8 (Bezugsbeispiel)
Polarisatorfolie mit optischen Schichten aus PEN, optischen Schichten aus coPEN (70/0/30) mit niedriger inhärenter Viskosität und nicht optischen Schichten aus coPEN (70/0/30) mit hoher inhärenter Viskosität. Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie kann aus ersten optischen Schichten, die aus Polyethylennaphthalat erzeugt werden, und zweiten optischen Schichten, die aus Co(polyethylennaphthalat) mit niedriger inhärenter Viskosität (0,48 dL/g) erzeugt werden, aufgebaut werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 70 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 30 Mol-% Dimethylisophthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet sind. Die Folie umfasst ebenfalls nicht optische Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) mit hoher inhärenter Viskosität (0,57 dL/g) erzeugt werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 70 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 30 Mol-% Dimethylisophthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet sind.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendete Polyethylennaphthalat wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 136 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 73 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol (einem Nebenprodukt der Umesterungsreaktion) auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 35 kg Methanol werden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,46 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 109 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 37 kg Dimethylisophthalat, 79 kg Ethylenglycol, 29 g Manganacetat, 29 g Cobaltacetat und 58 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 41 kg Methanol werden 52 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,48 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Das zur Bildung der nicht optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält:
109 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 37 kg Dimethylisophthalat, 79 kg Ethylenglycol, 29 g Manganacetat, 29 g Cobaltacetat und 58 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 41 kg Methanol werden 52 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,57 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Das vorstehend beschriebene PEN und coPEN der zweiten optischen Schichten können anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert werden. Diese reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere Schutzschichten und äußere Schutzschichten, die aus Co(polyethylennaphthalat) mit hoher inhärenter Viskosität hergestellt werden, welche durch zusätzliche Schmelzespalte eingeführt werden. Diese gegossene Folie wird in einem Ofen, der mit heißer Luft von 145°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und anschließend unter Herstellung eines reflektierenden Polarisators mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Beispiel 9
Polarisatorfolie mit optischen Schichten aus coPEN (85/15), optischen Schichten aus coPEN (50/50) mit niedriger inhärenter Viskosität und nicht optischen Schichten aus coPEN (50/50) mit hoher inhärenter Viskosität. Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie kann aus ersten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) erzeugt werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 85 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 15 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 100 Mol-% Ethylenglycol abgeleitet sind, und zweiten optischen Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) mit niedriger inhärenter Viskosität (0,48 dL/g) erzeugt wurden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 50 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 50 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 96,6 Mol-% Ethylenglycol, 3 Mol-% 1,6-Hexandiol und 0,4 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet sind, aufgebaut werden. Die Folie umfasst ebenfalls nicht optische Schichten, die aus einem Co(polyethylennaphthalat) mit hoher inhärenter Viskosität (0,56 dL/g) erzeugt werden, wobei die Carboxylat-Untereinheiten von 50 Mol-% Dimethylnaphthalindicarboxylat und 50 Mol-% Dimethylterephthalat und die Glycol-Untereinheiten von 96,8 Mol-% Ethylenglycol, 3 Mol-% 1,6-Hexandiol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan abgeleitet sind.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 123 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 17 kg Dimethylterephthalat, 76 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol (einem Nebenprodukt der Umesterungsreaktion) auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 36 kg Methanol werden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,48 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 81,4 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 64,5 kg Dimethylterephthalat, 82 kg Ethylenglycol, 4,7 kg 1,6-Hexandiol, 15 g Manganacetat, 22 g Cobaltacetat, 15 g Zinkacetat, 581 g Trimethylolpropan und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 44 kg Methanol werden 47 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,48 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Das zur Bildung der nicht optischen Schichten verwendete Co(polyethylennaphthalat) wird in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthält: 81,4 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 64,5 kg Dimethylterephthalat, 82 kg Ethylenglycol, 4,7 kg 1,6-Hexandiol, 15 g Manganacetat, 22 g Cobaltacetat, 15 g Zinkacetat, 290 g Trimethylolpropan und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (2 × 10⁵ N/m²) unter Abdampfen von Methanol auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 44 kg Methanol werden 47 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wird anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wird laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,56 dL/g, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/o-Dichlorbenzol, hergestellt ist.
Die vorstehend beschriebenen coPENs der ersten und zweiten optischen Schichten können anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert werden. Diese reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere Schutzschichten und äußere Schutzschichten, die aus Co(polyethylennaphthalat) mit hoher inhärenter Viskosität hergestellt werden, welche durch zusätzliche Schmelzespalte eingeführt werden. Diese gegossene Folie wird in einem Ofen, der mit heißer Luft von 130°C beschickt war, ungefähr eine Minute lang erwärmt und an schließend unter Herstellung eines reflektierenden Polarisators mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Beispiel 10 (Bezugsbeispiel)
Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie wurde aus ersten optischen Schichten, die aus Polyethylennaphthalat erzeugt wurden, das 100 Mol-% Naphthalindicarboxylat als Carboxylat und 100 Mol-% Ethylenglycol als Diol umfasste, aufgebaut. Zweite optische Schichten wurden aus Copolyethylennaphthalat, das 55 Mol-% Naphthalindicarboxylat und 45 Mol-% Terephthalat als Carboxylate und 95,8 Mol-% Ethylenglycol, 4 Mol-% Hexandiol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan als Glycole umfasste, aufgebaut.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendete Polyethylennaphthalat wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 136 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 73 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 35 kg Methanol wurden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,48, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Copolyethylennaphthalat wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 88,5 kg Dimethylnaphthalindicar boxylat, 57,5 kg Dimethylterephthalat, 81 kg Ethylenglycol, 4,7 kg Hexandiol, 29 g Cobaltacetat, 29 g Zinkacetat, 239 g Trimethylolpropan und 51 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (202 kPa) unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 39,6 kg Methanol wurden 56 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,54, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/Dichlorbenzol, hergestellt war.
Die vorstehend beschriebenen coPENs wurden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere Schutzschichten und äußere Schutzschichten, die dasselbe Copolyethylennaphthalat wie die zweiten optischen Schichten umfassen. Diese gegossene Folie wurde anschließend nach Erwärmung auf 163°C unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Nachdem die beschriebene reflektierende Mehrschichtfolie in einem LCD-Computerbildschirm angebracht wurde, stieg die Helligkeit des LCD-Bildschirms um 56%, was einer "Verstärkung" von 1,56 entspricht. Erhöhungen der Helligkeit von LCD-Bildschirmen werden als Verstärkung ermittelt, die das Verhältnis der Helligkeit eines LCD-Bildschirms mit helligkeitssteigernder Folie und der Helligkeit eines LCD-Bildschirms ohne helligkeitssteigernde Folie darstellt. Üblicherweise wurde die Helligkeit des Bildschirms mit einem Luminanzmesser LS-100 oder LS-110 bestimmt. Die Zwischenschichthaftung der vorstehend beschriebenen reflektierenden Mehrschichtfolie wurde unter Verwendung des Bandabschältests bei 90 Grad als mehr als 450 Gramm/Zoll (180 g/cm; 1,77 N/cm) ermittelt.
Beispiel 11 (Bezugsbeispiel)
Eine reflektierende Mehrschicht-Polarisatorfolie wurde aus ersten optischen Schichten, die aus Polyethylennaphthalat erzeugt wurden, das 100 Mol-% Naphthalindicarboxylat als Carboxylat und 100 Mol-% Ethylenglycol als Diol umfasst, aufgebaut. Zweite optische Schichten wurden aus Copolyethylennaphthalat, das 55 Mol-% Naphthalindicarboxylat und 45 Mol-% Terephthalat als Carboxylate und 95,8 Mol-% Ethylenglycol, 4 Mol-% Hexandiol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan als Glycole umfasst, aufgebaut. Diese spezielle Mehrschichtfolie enthielt auch äußere Schutzschichten, die aus Copolyethylennaphthalat, das 75 Mol-% Naphthalindicarboxylat und 25 Mol-% Terephthalat als Carboxylate und 95,8 Mol-% Ethylenglycol, 4 Mol-% Hexandiol und 0,2 Mol-% Trimethylolpropan als Glycole umfasste, erzeugt wurden.
Das zur Bildung der ersten optischen Schichten verwendete Polyethylennaphthalat wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 136 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 73 kg Ethylenglycol, 27 g Manganacetat, 27 g Cobaltacetat und 48 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 35 kg Methanol wurden 49 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,48, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das zur Bildung der zweiten optischen Schichten verwendete Copolyethylennaphthalat wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 88,5 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 57,5 kg Dimethylterephthalat, 81 kg Ethylenglycol, 6,2 kg Hexandiol, 29 g Cobaltacetat, 29 g Zinkacetat, 239 g Trimethylolpropan und 51 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (202 kPa) unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 39,6 kg Methanol wurden 56 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,54, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/Dichlorbenzol, hergestellt war.
Das zur Bildung der äußeren Schutzschichten verwendete Copolyethylennaphthalat wurde in einem diskontinuierlichen Reaktor synthetisiert, der die folgenden Ausgangsstoffe enthielt: 114,8 kg Dimethylnaphthalindicarboxylat, 30,4 kg Dimethylterephthalat, 75 kg Ethylenglycol, 5,9 kg Hexandiol, 29 g Cobaltacetat, 29 g Zinkacetat, 200 g Trimethylolpropan und 51 g Antimontriacetat. Diese Mischung wird unter einem Druck von 2 atm (202 kPa) unter Abdampfen des Nebenprodukts der Umesterungsreaktion, Methanol, auf 254°C erwärmt. Nach Abdampfen von 39,6 kg Methanol wurden 56 g Triethylphosphonacetat in den Reaktor gegeben und der Druck wurde anschließend allmählich unter Erwärmen auf 290°C auf 1 Torr (133 Pa) reduziert. Das Nebenprodukt der Kondensationsreaktion, Ethylenglycol, wurde laufend abgezogen, bis ein Polymer mit einer inhärenten Viskosität von 0,52, gemessen mit 60/40 Gew.-% Phenol/Dichlorbenzol, hergestellt war.
Die vorstehend beschriebenen coPENs wurden anschließend unter Erzeugung einer Mehrschichtpolymerfolie mit 836 alternierenden ersten und zweiten optischen Schichten durch Mehrschicht-Schmelzeverteiler coextrudiert. Diese spezielle reflektierende Mehrschichtfolie enthält auch innere Schutzschichten, die dasselbe Copolyethylennaphthalat wie die zweiten optischen Schichten umfassen. Diese gegossene Folie wurde anschließend nach Erwärmung auf 160°C unter Herstellung einer reflektierenden Polarisatorfolie mit einer Dicke von ungefähr 125 μm uniaxial mit einer Verstreckung von 6:1 gereckt.
Nachdem die beschriebene reflektierende Mehrschichtfolie in einem LCD-Computerbildschirm angebracht wurde, stieg die Helligkeit des LCD-Bildschirms um 58%, was einer "Verstärkung" von 1,58 entspricht. Erhöhungen der Helligkeit von LCD-Bildschirmen werden als Verstärkung ermittelt, die das Verhältnis der Helligkeit eines LCD-Bildschirms mit helligkeitssteigernder Folie und der Helligkeit eines LCD-Bildschirms ohne helligkeitssteigernde Folie darstellt. Üblicherweise wurde die Helligkeit des Bildschirms mit einem Luminanzmesser LS-100 oder LS-110 bestimmt.
Die Zwischenschichthaftung der vorstehend beschriebenen reflektierenden Mehrschichtfolie wurde unter Verwendung des Bandabschältests bei 90 Grad als mehr als 450 Gramm/Zoll (180 g/cm; 1,77 N/cm) ermittelt.
Die vorliegende Erfindung wird durch die vorstehend beschriebenen ausführlichen Beispiele nicht beschränkt, sondern deckt vielmehr alle Aspekte der Erfindung ab, wie sie in den anhängenden Ansprüchen angemessen dargelegt sind. Für den Fachmann, für den die vorliegende Erfindung nach Prüfung der Beschreibung gedacht ist, ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung bei zahlreichen Modifikationen, gleichwertigen Prozessen sowie verschiedenen Strukturen anwendbar ist. Alle derartigen Modifikationen und Vorrichtungen sind durch die Ansprüche abgedeckt.

Claims

Mehrschichtpolymerfolie, umfassend eine Mehrzahl erster optischer Schichten, die eine Doppelbrechung in der Ebene von 0,1 oder mehr bei 632,8 nm aufweisen und einen ersten Copolyester umfassen, wobei der erste Copolyester halb kristallin und doppelbrechend ist sowie Carboxylat-Untereinheiten und Glycol-Untereinheiten umfasst, wobei 70 bis 100 Mol-% der Carboxylat-Untereinheiten erste Carboxylat-Untereinheiten darstellen, 0 bis 30 Mol-% der Carboxylat-Untereinheiten erste Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten darstellen, 70 bis 100 Mol-% der Glycol-Untereinheiten erste Glycol-Untereinheiten darstellen, und 0 bis 30 Mol-% der Glycol-Untereinheiten erste Comonomer-Glycol-Untereinheiten darstellen, und wobei mindestens 2,5 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten des ersten Copolyesters erste Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten, erste Comonomer-Glycol-Untereinheiten oder eine Kombination davon darstellen, und eine Mehrzahl zweiter optischer Schichten, die sich mit den ersten optischen Schichten abwechseln und ein zweites Polymer umfassen, das einen zweiten Copolyester umfasst, wobei der zweite Copolyester Carboxylat-Untereinheiten und Glycol-Untereinheiten umfasst, wobei die Carboxylat-Untereinheiten 20 bis 100 Mol-% zweite Carboxylat-Untereinheiten und 0 bis 80 Mol-% zweite Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten umfassen, die Glycol-Untereinheiten 40 bis 100 Mol-% zweite Glycol-Untereinheiten und 0 bis 60 Mol-% zweite Comonomer-Glycol-Untereinheiten umfassen, wobei 10 Mol-% oder mehr der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten des zweiten Copolyesters zweite Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten, zweite Comonomer-Glycol-Untereinheiten oder eine Kombination davon darstellen und wobei 0,01 bis 2,5 Mol-% der vereinigten Carboxylat- und Glycol-Untereinheiten des zweiten Copolyesters zweite Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten, die von Verbindungen mit drei oder mehr Carboxylat- oder Esterfunktionen abgeleitet sind, zweite Comonomer-Glycol-Untereinheiten, die von Verbindungen mit drei oder mehr Hydroxyfunktionen abgeleitet sind, oder eine Kombination davon darstellen, wobei die zweiten optischen Schichten nach Ausbildung der Mehrschichtenpolymerfolie eine Doppelbrechung in der Ebene von 0,04 oder weniger bei 632,8 nm aufweisen.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Carboxylat-Untereinheiten gleich sind.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 1, wobei die ersten Carboxylat-Untereinheiten Naphthalat- oder Terephthalat-Untereinheiten sind.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 1, wobei die ersten Comonomer-Carboxylat-Untereinheiten Naphthalat-, Terephthalat- oder Isophthalat-Untereinheiten oder eine Kombination davon sind.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 1, wobei die ersten Glycol-Untereinheiten aus C2-C8-Diolen erzeugt sind.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 5, wobei die ersten Glycol-Untereinheiten aus Ethylenglycol, Propylenglycol oder 1,4-Butandiol abgeleitet sind.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 1, wobei der erste Copolyester nach dem Verstrecken in eine Streckrichtung doppelbrechend ist.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtenpolymerfolie weiterhin eine oder mehrere nicht optische Schichten umfasst.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl der ersten und zweiten Schichten einen Schichtenstapel bildet und eine oder mehrere der nicht optischen Schichten über dem Schichtenstapel ausgebildet sind.
Mehrschichtenpolymerfolie nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl der ersten und zweiten Schichten einen Schichtenstapel bildet und eine oder mehrere der nicht optischen Schichten innerhalb des Schichtenstapels angeordnet sind.