CN102712125B - 控制多层聚合物薄膜的幅材横向层分布 - Google Patents

Abstract

一种方法和设备用于：通过多个狭槽（60）形成多个聚合物层，其中所述多个层相混合，以生成多层聚合物料流；以及与所述多个聚合物层的形成相结合地控制流向所述多个狭槽的热流。所述多层聚合物料流可用于生成多层薄膜。在一些实施例中，通过控制从加热器（54a、54b）流向形成所述多个聚合物层的所述多个狭槽的热流，可控制所述幅材横向层厚度分布。

Description

控制多层聚合物薄膜的幅材横向层分布

技术领域

本发明涉及多层薄膜，确切地说，涉及用于制备多层聚合物薄膜的设备和技术。

背景技术

可通过包括送料区块设备的薄膜生产线来制备多层聚合物薄膜，其中所述送料区块设备被配置为接纳合适的聚合物材料，然后对所述聚合物材料进行取向以便产生具有彼此叠堆的多个单独的聚合物层的多层聚合物料流。在送料区块设备中生成之后，多层料流可沿薄膜生产线进行进一步加工，以制备具有一个或多个所需特性的多层聚合物薄膜。

多层聚合物薄膜可能显现出许多光学和物理特性，且可用于多种光学和非光学应用中。多层薄膜的光学和物理特性可能取决于多个变量，包括各聚合物层的成分、薄膜中单独层的总数，和/或薄膜的层厚度分布。因此，可以调整多层薄膜的特性，方法是在薄膜制备过程期间精确地控制这些变量中的一个或多个变量。

发明内容

通常，本发明涉及一种***、装置和技术，用于控制由具有多个单独聚合物层的多层料流生成的多层聚合物薄膜的一个或多个特性。在一些实施例中，所述***、装置和技术涉及在制备过程期间控制多层薄膜的一个或多个幅材横向薄膜特性，例如，薄膜的幅材横向层厚度分布，方法是，例如，控制流向多层送料区块的狭槽模头部分内的一个或多个狭槽的热流。每个狭槽可被配置为控制聚合物熔融流的流动方向，以形成彼此混合的聚合物层，从而生成多层料流，所述多层料流可在薄膜生产线内进行进一步加工，以生成多层聚合物薄膜。通过控制流向一个或多个狭槽的热流，能够以影响通过相应狭槽形成的聚合物层的厚度的方式控制所述相应狭槽内聚合物熔融流的温度和压力。

在一些实施例中，可通过选择性地将热流提供给多层送料区块内的一个或多个狭槽来对热流进行控制。提供给狭槽的热量能够以促进向所述狭槽的某些部分流动的方式，使所述狭槽内的聚合物熔融流形成温度梯度，从而影响幅材横向方向上聚合物层的厚度。例如，可选择性地将热量提供给一个或多个狭槽的边缘，以产生温度梯度，其中相对于更靠近狭槽中心的其他位置而言，狭槽内熔融流的温度在狭槽边缘处较大。在此些情况下，温度梯度可促进向狭槽边缘的流动，这可能影响通过相应狭槽生成的聚合物层在幅材横向方向上的厚度分布，方法是，例如，在幅材横向上对应于狭槽内流动增加的位置处增加聚合物层的相对厚度。这样，可通过控制流向用以形成多层聚合物料流的各聚合物层的一个或多个狭槽的热流来控制薄膜的幅材横向层厚度分布的一个或多个方面。要注意的是，可通过控制提供给一个或多个狭槽边缘附近的热量来控制幅材横向方向上一个或多个聚合物层的层厚度分布。

在一个实施例中，本发明涉及一种方法，所述方法包括：通过多个狭槽形成多个聚合物层，其中所述多个聚合物层彼此混合，以生成多层聚合物料流；以及与所述多个聚合物层的形成相结合地控制流向所述多个狭槽的热流。

在另一项实施例中，本发明涉及一种***，所述***包括：多个狭槽，其被配置为形成彼此混合以生成多层聚合物料流的多个聚合物层；以及至少一个加热器，其置于所述多个狭槽附近，被配置为与所述多个聚合物层的形成相结合地控制流向所述多个狭槽的热流。

附图和下文的说明中给出了本发明的一个或多个实施例的详情。从说明、附图和权利要求书中将显而易见本发明的其他特征、目标和优点。

附图说明

图1是示出可用于制备多层聚合物薄膜的实例薄膜生产线的示意图。

图2A和2B是示出可生成多层聚合物料流的实例送料区块的示意图。

图3是示出沿图2A所示线A-A’截取的图2A和2B所示实例送料区块的横截面图的示意图。

图4是示出用于控制多层薄膜的幅材横向层厚度分布的实例技术的实例流程图。

图5是示出实例送料区块构造的概念图，其中所述实例送料区块用于一系列“碰撞”测试，以评估向狭槽模头部分提供热流对多层薄膜的影响。

图6A到14A是各个幅材横向位置处多层薄膜的基线层厚度分布和实验层厚度分布的图表，其中示出了加热多层送料区块的狭槽模头部分的一部分的影响。

图6B到14B是分别对应于图6A到14A的图表，其中示出了基线层厚度分布与实验层厚度分布之间的差异。

图15是示出热流对与特定区域相关联的聚合物层的影响的图表，其中向所述区域提供热流以进行一系列碰撞测试。

图16和17是示出在实例薄膜生产线内分别通过向狭槽模头部分提供热流和不提供热流而生成的多层薄膜在幅材横向层厚度分布方面的实例变化的图表。

具体实施方式

本发明涉及用于制备多层聚合物薄膜的***、装置和技术。在一些实施例中，可使用与制备此类多层薄膜有关的***、装置和技术来控制所述多层薄膜的一个或多个特性，例如，多层薄膜的层厚度分布，方法是，控制提供给一个或多个狭槽的热流，其中所述狭槽被配置为由聚合物熔融流形成多个单独的聚合物层。通过一个或多个狭槽形成的单独聚合物层可彼此混合，以形成多层料流，挤出所述多层料流可形成多层聚合物薄膜。在一些情况下，提供给狭槽的热流的量可影响相应狭槽内聚合物熔融流的形态，方法是，例如，改变所述狭槽内聚合物熔融流的温度和/或压力，以影响从聚合物流得到的聚合物层的厚度。这样，提供给用于形成多层料流的各个聚合物层的一个或多个狭槽的热量可影响多层聚合物薄膜的层厚度分布。

通常，多层聚合物薄膜可包括多个单独的层，每层包括一种或多种类型的聚合物材料。例如，某些多层光学薄膜可包括数百个在高折射率聚合物材料与低折射率聚合物材料之间交替的单独聚合物层。可通过一种送料区块设备来形成此类聚合物层，其中所述送料区块设备接纳通常是聚合物熔融流形式的合适聚合物材料，以及将所述聚合物材料取向到包括单独聚合物层的叠堆的多层聚合物料流中。从送料区块排出后，所述多层料流可接着在薄膜生产线内进行进一步加工，以生成多层光学薄膜。例如，授予尼艾文（Neavin）等人的标题为“用于制备多层光学薄膜的设备（APPARATUS FOR MAKING MULTILAYER OPTICAL FILMS）”的第6,783,349号美国专利中对被配置为制备多层光学薄膜的送料区块和薄膜生产线的实例有所描述。

为了进行说明，本发明的各实施例总体上参照制备多层光学聚合物薄膜进行描述。但是，已经认识到，本发明的各实施例并不限于光学聚合物薄膜，而是也可包括非光学多层聚合物薄膜，例如，用于非光学应用的多层聚合物薄膜。

如上所述，多层薄膜的一个或多个物理和/或光学特性可取决于所述薄膜中单独的聚合物层的总数。因此，在一些情况下，可在制备过程期间控制多层薄膜中的层数，以制备具有一个或多个所需特性的薄膜。例如，送料区块可设计成以生成具有所需数目的单独聚合物层的多层料流的方式，对所接纳的聚合物熔融流进行取向，从而获得某些光学和/或物理特性。

此外，除了控制多层光学薄膜的单独层的数目之外，还需要精确地控制构成多层光学薄膜的各聚合物层的厚度，通常可将这些厚度的组合称为层厚度分布，或，确切地说，当基本上在薄膜的幅材横向方向上进行评估时，可称为幅材横向层厚度分布。例如，多层光学薄膜的一个或多个物理和/或光学特性可取决于多层光学薄膜的幅材横向层厚度分布以及所述薄膜中单独层的数目。在一些情况下，多层薄膜需要具有幅材横向层厚度分布，以便多层薄膜中的层厚度具有线性变化或梯度。如果多层光学薄膜内的层厚度偏离目标层厚度分布，则可能导致薄膜性能的下降。

至少因为上述原因，使得通常需要精确地控制送料区块所生成的多层料流的层厚度分布。可实施有限数目种技术，无论该技术是用于送料区块的设计，还是用于制备过程本身，从而至少部分实现对多层料流中的层厚度分布的控制或“调节”。在一些实例中，可控制幅材横向层厚度分布，方法是通过以促进沿聚合物层的幅材横向方向的差异流动的方式精确地加工送料区块壳体，从而限定送料区块内的流动维度。但是，此类方法可能十分昂贵且耗时，而且在薄膜制备过程中基本上不具有任何调整能力。

另外或其他，幅材横向层厚度分布可基于与制备过程关联的加工条件而进行控制，例如，所选的聚合物材料、聚合物熔融温度、送料区块温度，和/或有差别的送料区块温度。但是，以这种方式控制幅材横向层厚度分布可能影响多层薄膜中的所有聚合物层，而不是只影响多层薄膜内的单个层和/或聚合物层分组，因此在一些情况下，即使并非不可能，也难以按照调整多层薄膜的特性所需的精确度来控制幅材横向层厚度分布。

用于控制或“调节”多层薄膜的层厚度分布的实例技术可包括授予尼艾文（Neavin）等人的第6,783,349号美国专利中所述的一个或多个实例。在一些实施例中，尼艾文（Neavin）可描述置于将聚合物熔融流输送到送料区块内的狭槽的导管附近的一个或多个轴杆状加热器，所述轴杆状加热器的构造能够实现将额外热量提供给在相应导管内流动的熔融流。由轴杆状加热器提供的热量可局部地降低聚合物粘度，并促进聚合物在导管内附加流动。在此类情况下，可调整和控制每位置所添加的热量，从而改变由通过送料区块生成的多层聚合物料流制备的多层薄膜的层厚度和/或光学光谱。

在一些情况下，提供给一个或多个导管的热量可在整个狭槽宽度上影响对应于一个或多个导管的聚合物层。例如，增加导管内聚合物熔融流的流动可在整个幅材横向方向上影响所得聚合物层的厚度。但是，此类技术可能无法在通过狭槽形成的聚合物层的幅材横向方向上，充分地控制所述层的厚度。

图1是示出可用于制备多层聚合物薄膜的实例薄膜生产线10的示意图。通常，薄膜生产线10可被配置为接纳一种或多种聚合物材料，并加工所述聚合物材料以形成具有由所接纳的聚合物材料构成的多个单独层的多层聚合物薄膜，例如，多层光学薄膜。

如图1所示，薄膜生产线10包括第一挤出机12、第二挤出机14、送料区块16、倍增器18、挤出模头20、浇注轮22、取向机24，以及收卷辊26。薄膜生产线10可用于制备具有多个单独聚合物层的多层薄膜，其中各聚合物层包括对应于第一挤出机12的第一聚合物材料28，或对应于第二挤出机14的第二聚合物材料30。

第一聚合物材料28和第二聚合物材料30可分别通过第一挤出机12和第二挤出机14加热到等于或大于它们的加工温度（熔融和/或玻璃化转变温度）的温度，然后以聚合物熔融流的形式供料到送料区块16中。送料区块16将第一聚合物熔融流28和第二聚合物熔融流30分成多个聚合物层，这些聚合物层随后彼此混合以形成多层料流32。随着多层料流32从送料区块16中排出，可任选地将其供料到层倍增器18中。倍增器18将多层料流32分成两个或更多个子流，然后在将一个子流叠堆在另一子流之上后，再混合一个或多个相应的流，从而增加多层料流42中的层数。

多层料流42从倍增器18进入薄膜挤出模头20。挤出物44通常以熔融形式从薄膜挤出模头挤出，并在浇注轮22上冷却，所述浇注轮上缠绕有一根或多根钉扎线，从而将挤出物44钉扎到浇注轮22上。在一些情况下，多层料流42可包括一个或多个表层，例如，以分散模头20的模头壁附近出现的较大应力梯度，从而使光学层更易挤出。

通过浇注轮22之后，多层薄膜46可通过取向机24进行取向。例如，取向机24可包括拉辊等长度取向机，其可在纵向（机器）方向上拉伸薄膜46。又如，取向机24可包括拉幅机，其可在横向（幅材横向）方向上拉伸薄膜46。在一些实施例中，取向机24可双轴向地拉伸薄膜46，即，连续地或同时地在机器和幅材横向方向拉伸。取向机可根据合适的拉伸比对薄膜46进行拉伸，合适的拉伸比是取决于薄膜46所需特性。随后，可在收卷辊26上从取向机24收集薄膜46。这样，薄膜生产线10可用于制备多层聚合物薄膜46，其具有包括第一聚合物材料28的多个聚合物层和包括第二聚合物材料30的多个聚合物层。

第一聚合物28和第二聚合物30可包括适用于多层聚合物薄膜的任何合适的聚合物。在一些实施例中，第一聚合物28和第二聚合物30可分别包括高折射率聚合物和低折射率聚合物，这两种聚合物以使薄膜46显现出某些所需光学和/或物理特性的方式进行选择。

图2A和2B是示出图1所示薄膜生产线10的实例送料区块16的示意图。如图2A和2B所示，送料区块16由第一聚合物材料和第二聚合物材料生成多层料流32，且送料区块16包括壳体48内的第一流动通道50、第二流动通道52、多个第一导管56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g（统称“第一导管56”）、多个第二导管58a、58b、58c、58d、58e、58f（统称“第二导管58”）、狭槽模头部分60、导管加热器62a和62b（统称“导管加热器62”）、狭槽模头加热器54a和54b（统称“狭槽模头加热器54”），以及压缩部分64（图2B中未图示）。

第一流动通道50和第二流动通道52分别与第一挤出机12和第二挤出机14（图1）流体连通，所述第一挤出机12和第二挤出机14分别向第一流动通道50和第二流动通道52提供第一聚合物熔融流28和第二聚合物熔融流30。第一流动通道50也与第一导管56流体连通，且第二流动通道52也与第二导管58流体连通。第一聚合物熔融流从第一流动通道50内流过第一导管56到达狭槽模头部分60，且第二聚合物熔融流从第二流动通道52内流过第二导管58到达狭槽模头部分60。如图2B所示，第一导管56包括七个单独的第一导管56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g，且第二导管58包括六个单独的第二导管58a、58b、58c、58d、58e、58f。每个相应的单独导管可对应于通过送料区块16生成的多层料流32中多个聚合物层中的单个聚合物层。因此，在图2A和2B所示实例中，送料区块16形成总共具有十三个单独聚合物层的多层料流32，其中七个聚合物层包括第一聚合物材料，六个聚合物层包括第二聚合物材料。但是，如下文进一步描述，通过送料区块形成的多层料流32中的单独层的数目并不限于所述数目。

狭槽模头部分60包括与第一导管56和第二导管58流体连通的多个狭槽（图3中所示的狭槽70a到70m，统称“狭槽70”）。第一和第二聚合物熔融流分别从第一导管56和第二导管58流入狭槽模头部分60的狭槽70中。根据狭槽70的流动维度，相应熔融流在狭槽70中重新取向，从而形成多个单独的聚合物层。在一些实施例中，狭槽模头部分60的狭槽70可包括伸展歧管部分，其被配置为从第一多个导管56和第二多个导管58接纳聚合物材料，并在狭槽模头部分60的宽度方向（x方向）上铺展所述聚合物熔融流，铺展范围大约是从送料区块16排出的多层料流32的所需宽度。从伸展歧管部分开始，狭槽70进一步限定流路，从而在狭槽模头部分60内形成多个单独的聚合物层。

从狭槽模头部分60排出后，通过狭槽70生成的聚合物层即刻被供料到压缩部分64（如图2A所示）中，在该部分中，聚合物层彼此混合，从而形成聚合物层的主平面大致在幅材横向方向（x方向）上延伸的多层料流32，即，各聚合物层如图2所示大致在y方向上叠堆。压缩部分64也可在横向方向（y方向）上对聚合物层进行压缩，从而减小多层料流32的厚度。在压缩部分64中进行压缩之后，通过送料区块16生成的多层料流32可在薄膜生产线10内进行进一步加工，如上所述，从而形成多层薄膜46。

在一些情况下，根据所制备的多层聚合物薄膜所需的单独层的数目，通过送料区块16生成的多层料流32可能或可能不会进行进一步加工，以在通过挤出模头进行加工之前增加所述料流中聚合物层的数目。例如，通过送料区块16生成的多层料流32可从压缩部分64供料给挤出机20（图1），而不经过倍增器18（图1）的加工。或者，多层料流32可由倍增器进行加工，以增加由挤出模头20加工的料流中的层数，例如，如果通过送料区块16生成的料流32中的层数小于所制备的多层薄膜46所需的量的话。

如图2B所示，将相应的聚合物熔融流供料到狭槽模头部分60的狭槽70中的第一导管56和第二导管58的各导管可沿送料区块16的深度（y方向）交错。因此，通过送料区块16生成的多层料流32以使各聚合物层基本上在第一聚合物材料与第二聚合物材料之间交替的方式形成。在一些情况下，通过使聚合物层交替，例如，尤其是在高折射率聚合物层与低折射率聚合物层之间交替，可使从多层料流32生成的多层薄膜46显现出一个或多个所需光学特性。尽管在图2A和2B所示实施例中，送料区块16被配置为生成具有十三个单独聚合物层的多层料流32，但实施例并不限于此类构造。相反，在一些实施例中，送料区块16可生成包括十三个以上或以下的单独聚合物层的多层料流32。例如，送料区块16可被配置为使多层料流32中单独聚合物层的数目在从约50个聚合物层到约600个聚合物层的范围内，例如，约100个聚合物层到约300个聚合物层。

在从送料区块16中排出后，多层料流32即刻显现出特定的层厚度分布，所述层厚度分布由通过送料区块16的狭槽70形成的料流32内的各聚合物层的厚度所限定。得自薄膜生产线10中的多层料流32的多层薄膜46的层厚度分布可部分取决于多层料流32所显现出的层厚度分布。例如，如果对多层料流32的层厚度分布做出一项或多项改变，则可能导致多层薄膜46所显现出的层厚度分布也发生一项或多项改变。因此，可通过控制通过送料区块16生成的多层料流32的层厚度分布来控制薄膜46的层厚度分布。

在一些情况下，多层料流32的幅材横向层厚度分布可能受到送料区块16的流动限定部分的维度的影响，例如，第一流动通道50和第二流动通道52，第一导管56，第二导管58，狭槽模头部分60的狭槽70和压缩部分64等流动限定部分。可选择狭槽高度和/或长度、导管直径、流动通道宽度等参数，从而得到特定层厚度分布。例如，流动通道50和52的横截面积可以保持恒定，或者可变化，例如，面积增加或减小，从而得到特定的压力梯度，而该压力梯度又可以影响多层料流32的层厚度分布。这样，可设计一个或多个流动限定部分的维度，以根据目标层厚度分布等，影响通过送料区块16生成的多层料流的层厚度分布。但是，如上所述，使用此类方法来控制薄膜的幅材横向层厚度分布可能既昂贵又耗时，而且在薄膜制备过程中基本上不具有任何调整能力。

另外或其他，送料区块16可包括位于第一导管56和/或第二导管58附近的导管加热器62，如图2A和2B所示，从而影响多层料流32的幅材横向层厚度分布。例如，导管加热器62可包括一个或多个筒式加热器，称为轴杆状加热器，位于从任一侧穿过送料区块16到达第一导管56和第二导管58的孔中。在此类取向中，导管加热器62可选择性地将热量提供给第一导管56和第二导管58，从而将热量提供给在第一导管56和第二导管58内流动的聚合物熔融流。这样，导管加热器62可用于根据通过导管加热器62提供的热量来控制在第一导管56和第二导管58内流动的聚合物熔融流的温度和压力，从而影响多层料流32的层厚度分布。但是，由导管加热器62提供的控制程度可能因包括上述原因在内的各种原因而受到限制。

要注意的是，在一些实施例中，送料区块16能够以可选择性地将热量提供给部分或全部狭槽模头部分60的方式进行配置。如图2A和2B所示，送料区块16包括位于狭槽模头部分60附近的狭槽加热器54，例如，其被配置为通过选择性地将热流提供给狭槽模头部分60来控制流向狭槽模头部分60的热流。在此类构造中，由狭槽加热器54提供的热量可用于控制狭槽模头部分60的特定部分的温度，以及狭槽模头部分70的一个或多个狭槽70内聚合物熔融流的温度和/或压力，从而影响一个或多个狭槽70内聚合物熔融流的流动特性，且在一些情况下，影响通过狭槽模头部分60的狭槽70形成的一个或多个层的层厚度分布。

图3是示出沿图2A所示线A-A’截取的图2A和2B所示实例送料区块16的横截面图的示意图。具体地讲，图3进一步示出狭槽模头部分60的狭槽70，以及狭槽加热器54a和54b在送料区块16的壳体48内相对于狭槽模头部分60的构造。

狭槽模头部分60包括十三个单独狭槽70a到70m，这些狭槽由从第一导管56和第二导管58接纳的聚合物材料形成十三个单独聚合物层，如上所述。具体地讲，狭槽70a由从第一导管56a接纳的第一聚合物熔融流28形成聚合物层；狭槽70b由从第二导管58a接纳的第二聚合物熔融流30形成聚合物层；狭槽70c从接纳于第二导管58b的第一聚合物熔融流28形成聚合物层；狭槽70d由从第二导管58b接纳的第二聚合物熔融流30形成聚合物层；狭槽70e由从第一导管56c接纳的第一聚合物熔融流28形成聚合物层，等等。通常，每个狭槽70的维度，例如狭槽70a的长度72和宽度74限定狭槽内相应聚合物熔融流的流动，以形成相应的聚合物层，且可影响通过送料区块16生成的多层料流32内幅材横向方向上聚合物层的厚度分布。如图所示，狭槽70可沿对应于多层料流32在幅材横向方向上的中心的中心轴76排列。

狭槽加热器54a和54b分别位于送料区块16的壳体48内狭槽模头部分60的第一平板边缘78a和第二平板边缘78b（统称“平板边缘78”）附近，并在垂直于层平面的方向上，基本上沿狭槽模头部分60的整个长度延伸，或至少沿包含狭槽70的狭槽模头部分的长度延伸。狭槽加热器54靠近狭槽模头部分60使狭槽加热器54能够通过将热量提供给狭槽模头部分60来影响狭槽模头部分60中的一个或多个狭槽70内的聚合物熔融流的温度和压力。

在一些实施例中，狭槽加热器54的位置邻***板边缘78使狭槽加热器54能够以形成从狭槽模头部分60的边缘78向中心延伸的温度梯度的方式，将局部热量提供给狭槽模头部分的边缘78。因此，通过狭槽加热器56提供的热量可以使一个或多个狭槽70内的聚合物熔融流在相应狭槽的边缘处，也就是狭槽70中最接***板边缘78a或78b的部分处的温度高于相应狭槽的中心附近的聚合物熔融流的温度，从而促使更多聚合物熔融流相对于中心向相应狭槽的边缘流动。这样，通过狭槽加热器54提供给狭槽模头部分60的热量可用于控制通过狭槽模头部分60的一个或多个狭槽70形成的一个或多个聚合物层在幅材横向方向上相对于该（等）层中心的厚度，更一般地说，控制多层料流32的幅材横向层厚度分布。此类控制尤其适用于未经倍增的多层薄膜，这种多层薄膜可能具有相对于幅材横向的中心大体对称的幅材横向层厚度分布。

狭槽加热器54可包括适用于如本文所述将热量提供给狭槽模头部分60的一个或多个狭槽70的任何类型的加热器，例如，筒式加热器（例如，杆状和/或笔状加热器），其经成形用于配合在送料区块16中靠近狭槽模头部分60的一个或多个孔中。在一些实施例中，狭槽加热器54可被配置为将可调整热流提供给狭槽模头部分60，从而实现狭槽模头部分60内的更好温度控制。例如，通过狭槽加热器54提供给狭槽模头部分60的相对热量可取决于提供给相应加热器的相对功率量。在此类情况下，加热器54a和/或54b提供给狭槽平板60的热量可通过调整提供给相应加热器的功率来进行调整。

在一些实施例中，狭槽加热器54可根据相对于狭槽模头部分60形成的多个温度控制区域，沿狭槽模头部分60的长度（y方向）选择性地提供热量。例如，狭槽加热器54可被配置为将热流仅单独提供给边缘78a在狭槽70a和70b附近的一部分，而不是沿狭槽模头部分60的整个边缘78a提供热量。因此，狭槽加热器54可形成主要在狭槽70a和70b内的温度梯度，从而影响在相应的狭槽70a和70b内，而不是狭槽模头部分60内的所有狭槽70内形成的聚合物层的厚度。这样，狭槽加热器54可通过仅将热量提供给狭槽模头部分60的特定部分和/或通过将不同的热量提供给狭槽模头部分60的各单独部分来控制流向狭槽模头部分60的热流。

为了沿狭槽模头部分60的长度形成多个温度控制区域，狭槽加热器54可包括能够通过沿长度改变电阻、多区域控制，或本领域中任何其他合适的方法来沿长度提供温度梯度或多个离散温度的任何类型的加热器。在一些实施例中，狭槽加热器54a和狭槽加热器54b可包括分别靠近边缘78a和78b的多个单独的加热器，这些加热器可单独地沿狭槽模头部分60的整个长度中的一部分长度延伸。这些单独加热器中的每个加热器可被配置为以彼此独立或半独立的方式将热量提供给狭槽模头部分60的特定部分。在此类构造中，狭槽加热器54可沿狭槽模头部分60的长度形成多个温度控制区域，在这些区域中，热量可提供给狭槽模头部分60中与独立于其他控制区域的某个控制区域相对应的部分。通常，狭槽加热器54提供的温度控制区域越多，即可更精确地控制狭槽模头部分60内的温度，从而更为精确地控制幅材横向层厚度分布。

狭槽加热器54在狭槽模头部分60的一个或多个狭槽70内形成的温度梯度至少部分取决于从加热器54提供给狭槽模头部分60的热量的位置和/或量。此外，温度梯度可能受到相应狭槽内的聚合物熔融流的特性的影响。例如，如果第一聚合物材料28的热容量不同于第二聚合物材料30的热容量，则包含第一聚合物熔融流的狭槽内的温度梯度可能不同于包含第二聚合物熔融流的狭槽内的温度梯度。在任何情况下，狭槽加热器54可以提供能够实现以下效果的热量：沿一个或多个狭槽的长度使聚合物熔融流中形成足以促使流体相对于彼此向一个狭槽或狭槽的一部分流动的温度梯度。

图4所示流程图示出通过控制流向送料区块内的一个或多个狭槽的热流来控制多层薄膜的幅材横向层厚度分布的实例技术，其中所述送料区块被配置为形成多层聚合物料流。例如，可使用此类技术来控制通过图1所示薄膜生产线10生成的多层薄膜46的幅材横向层厚度分布。

在薄膜制备过程中，可通过任何合适的装置80来测量多层薄膜46的幅材横向层厚度分布。例如，薄膜生产线10可包括位于取向机24与收卷辊26之间的监测装置86（图1），其被配置为以基本上连续或周期性的方式来测量多层薄膜46的全部或部分幅材横向层厚度分布。在一些情况下，监测装置86可通过测量薄膜46的物理厚度等方法来直接确定薄膜46的幅材横向层厚度分布。例如，对薄膜的物理厚度进行测量可使用联机横动β测厚扫描装置进行，例如根据商品名Measurex购自美国新泽西州莫里森镇的霍尼韦尔国际公司（Honeywell International,Inc.,Morristown,New Jersey,USA）的扫描装置。其他测厚仪包括但不限于β透射式测厚仪、x射线透射式测厚仪、γ背向散射式测厚仪、接触式厚度传感器，以及激光厚度传感器。此类测量仪器通常可进行商购，例如，从美国加利福尼亚州艾维戴尔的NDC红外技术公司（NDC Infrared Engineering,Irwindale,California,USA）购买。另外或其他，监测装置86可通过测量薄膜46在幅材横向方向上的光学特性等方法来间接地确定薄膜46的幅材横向层厚度分布。由于薄膜46的一个或多个光学特性可能取决于薄膜46的层厚度分布，因此可根据对此类光学特性的测量来测定薄膜46的层厚度分布。在任何情况下，监测装置86可被配置为确定薄膜的幅材横向层厚度分布，至少能够如本文所述通过狭槽加热器54控制流向狭槽模头部分60的热流。

根据通过监测装置86测量的薄膜46的幅材横向层厚度分布，通过将所测量的分布与目标分布进行比较等方法，能够确定薄膜46的所测量幅材横向厚度分布相对于目标幅材横向层厚度分布存在一项或多项偏差（80）。目标幅材横向层厚度分布可限定显现出一个或多个所需光学和/或物理特性的薄膜所具有的幅材横向层厚度分布。因此，如果薄膜46的所测量幅材横向层厚度分布符合目标分布，或至少在特定公差内，则薄膜46可显现出一个或多个所需光学和/或物理特性。在此类情况下，可将薄膜生产线10的现有可控制参数（包括流向狭槽模头部分60的热流）维持在它们的当前设置，且监测装置86可继续测量幅材横向层厚度分布，以辨识所述分布中可描述为偏离目标分布的任何改变。

但是，如果确定所测量的幅材横向层厚度分布偏离目标分布，则可至少部分根据所述分布偏差（84）来控制流向包括多个狭槽（70）的狭槽模头部分60的热流，例如，以将薄膜46的幅材横向层厚度分布“调节”成符合目标分布。当与目标分布存在一项或多项偏差时，薄膜46可能无法显现出对应于目标分布的一个或多个所需特性，和/或甚至可能显现出一个或多个不良特性。至少因为上述原因，使得将热流提供给狭槽模头部分60可影响多层料流32和薄膜46的一个或多个特性，包括相应的幅材横向层厚度分布。利用这种关系，可调整或“调节”幅材横向层厚度，方法是通过一个或多个加热器54控制流向狭槽模头部分60的热流，从而使薄膜46的幅材横向层厚度分布符合目标分布。

在一些实施例中，控制流向狭槽模头部分60的热流（84）可包括引发流向狭槽模头部分60的一个或多个部分的热流。例如，可通过将合适量的功率提供给与影响狭槽模头部分60的一个或多个狭槽70的一个或多个温度控制区域相关联的一个或多个加热器54来引发流向狭槽模头部分60的热流。提供给狭槽模头部分60的新热流影响受影响狭槽70内的聚合物熔融流的一个或多个特性，以将薄膜46的幅材横向层厚度分布调整成符合目标分布，方法是，例如，促使聚合物熔融流向一个或多个受影响狭槽70的近端边缘流动。

另外或其他，控制流向狭槽模头部分60的热流（84）可包括针对已通过一个或多个加热器54提供给狭槽模头部分60的热流，调整流向狭槽模头部分60的一个或多个部分的热流。在一些情况下，增加或减小热流的方法可以是对提供给加热器54的功率做出适当调整，从而增加或减小由所述加热器产生的热量。此类热流调整可被配置为影响狭槽模头部分60的一个或多个狭槽70内的聚合物熔融流的一个或多个特性，以将薄膜46的幅材横向层厚度分布调整成符合目标分布，方法是，例如，促使或阻止聚合物熔融流向一个或多个受影响狭槽70的近端边缘流动。

另外或其他，控制提供给狭槽模头部分60的热量（84）可包括终止流向狭槽模头部分60的一个或多个部分的热流。例如，可关掉一个或多个加热器54，从而终止由所述加热器提供给狭槽模头部分60的热流。终止源自一个或多个加热器54的热流可被配置为影响狭槽模头部分60的一个或多个狭槽70内的聚合物熔融流的一个或多个特性，以将薄膜46的幅材横向层厚度分布调整成符合目标分布。

在一些实施例中，可采用一个或多个步骤来校正通过加热器54提供给狭槽模头部分60的热流对薄膜46的幅材横向层厚度分布的影响。例如，可进行一项或多项“碰撞”测试，在所述测试中，通过一个或多个加热器54将特定热流提供给狭槽模头部分60的一个或多个部分，同时监测幅材横向层厚度分布，从而确定热流是否对幅材横向层厚度分布产生影响，如果产生影响，则确定“碰撞”对幅材横向分布造成的改变的位置和/或大小。随后，可使用一项或多项“碰撞”测试的结果来确定控制热流的方式以适当地解决与目标分布的特定偏差。

部分根据薄膜生产线10的构造，可通过一种或多种合适的控制技术来手动地和/或自动地控制提供给狭槽模头部分60的热流。例如，在薄膜生产中，一个或多个操作人员可通过手动地调整提供给加热器54的功率量等方法来手动地控制通过加热器54提供给狭槽模头部分60的热流，从而影响薄膜46的幅材横向层厚度分布。例如，所述一个或多个操作人员可根据试误法技术来控制提供给狭槽模头部分60的热流，方法是，例如，对所述热流做出一项或多项有根据的调整并监测所述调整所得的幅材横向层厚度分布的改变，从而使幅材横向层厚度分布符合目标分布。在一些情况下，一个或多个操作人员可根据在校正测试和/或之前的薄膜生产中收集的信息来控制提供给狭槽模头部分60的热流。

另外或其他，可使用实施合适的控制技术的一个或多个自动化控制***来自动地或半自动地控制提供给狭槽模头部分60的热流。例如，薄膜生产线10可还包括一种控制装置，其将薄膜46的当前光学特性与所需光学特性之间的差值作为一项输入参数关联到控制送料区块内各热区域的标准比例积分微分（PID）型调节回路。另外或其他，可并入根据薄膜的一个或多个物理特性（如薄膜厚度）进行操作的类似控制装置。

尽管本文描述了用于通过控制提供给一个或多个狭槽的热流来控制多层薄膜的一个或多个特性的***、装置和技术的具体实施例，但本发明的范围并不限于此。例如，尽管可将送料区块16描述为包括位于狭槽模头部分60两侧附近的加热器54a和54b，但在一些实施例中，送料区块16可能仅包括能够将热流提供给狭槽模头部分60的一个边缘而不是两个边缘附近的加热源，例如，仅包括加热器54a。在此类构造中，加热器54a可能仍然能够以影响薄膜46的幅材横向层厚度分布控制的方式，将热流提供给狭槽模头部分60，但相对于将加热器置于狭槽模头部分60两侧的实施例而言，影响程度可能进一步受限。

本发明所述技术可实施于硬件、软件、固件，或这些项的任一组合中。如果实施于软件中，则软件可在处理器中执行，处理器是指一个或多个处理器，例如微处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA），或数字信号处理器（DSP），或其他等效集成或离散逻辑电路。包括用以执行所述技术的指令的软件初始可存储在计算机可读媒体中，并由处理器加载和执行。因此，本发明也涵盖包括使处理器执行本发明所述各种技术中的任一种技术的指令的计算机可读媒体。在一些情况下，计算机可读媒体可形成计算机程序产品的一部分，所述计算机产品可出售给制造商和/或用于特定装置中。计算机程序产品可包括计算机可读媒体，且在一些情况下，也可包括包装材料。

实例

可进行一系列测试以评估将热量提供给送料区块内的狭槽模头部分的所选部分对多层薄膜的幅材横向层厚度分布的影响。配置成与图1所示薄膜生产线100相同或相似的薄膜生产线可用于制备具有275个在CoPen（聚萘二甲酸乙二醇酯共聚物）与SA115（可从田纳西州金斯波特伊士曼化学公司（Eastman Chemical of Kingsport,Tennessee）商购的PC:PCTg合金）之间交替的聚合物层的多层薄膜。包括送料区块的薄膜生产线基本上类似于图2A和图2B所示的送料区块16，其中所述送料区块16生成用以得到多层薄膜的多层聚合物料流。与图2A和2B所示送料区块16不同，用于测试的送料区块被配置为使用狭槽模头部分来生成具有275个聚合物层的多层聚合物料流，其中所述狭槽模头部分包括用以形成相应层的275个单独狭槽。要注意的是，所生成的多层料流并未经过倍增器装置加工以增加所得多层薄膜中的层数，相反，多层薄膜中的聚合物层数基本上与送料区块生成的多层料流中的聚合物层数相同。

图5是示出用于测试笔状加热器提供给狭槽模头部分的边缘的热量对多层薄膜的幅材横向分布的影响的送料区块构造的概念图。如上所述，薄膜生产线被配置为生成具有275个聚合物层的多层薄膜。送料区块包括位于狭槽模头部分的两个边缘附近的多个笔状加热器。每个笔状加热器被配置为根据提供给相应加热器的功率量，将热流提供给狭槽模头部分。

如图5所示，相应加热器相对于狭槽模头部分的配置形成六个温度控制区域（Z-1到Z-6），这六个温度控制区域大致对应于全部275个层中的共55个层。根据所述六个温度控制区域，进行一系列“碰撞”测试，以确定提供热流对所得多层薄膜的幅材横向层厚度分布的影响。下表1中概括了进行每个测试的条件。

表1：对应于各个区域提供给笔状加热器的功率百分比

测试编号	Z-1	Z-2	Z-3	Z-4	Z-5	Z-6
							1	0	0	0	0	33	0
2	0	0	0	0	66	0
							3	0	0	0	0	99	0
4	0	0	0	99	66	33
							5	99	66	33	99	66	33
6	33	66	99	99	66	33
							7	0	0	0	33	66	99
8	33	66	99	33	66	99

对于表1中列出的每个测试条件，在***达到相应测试条件下的稳定状态之后，提取多层薄膜的样本，以确定由加热器提供到狭槽模头部分附近的热量对多层薄膜的影响。对于每个样本，在薄膜的幅材横向方向上的9个单独位置处测量薄膜的厚度分布。具体地讲，在S和N方向上（如图5所示）与近似幅材横向中心相距线约27英寸、约20英寸、约13.5英寸、约7英寸的距离处对厚度分布进行测量。之后，将每个位置处的厚度分布与相应位置的基线厚度分布进行比较，其中基线厚度分布是在开始进行测试之前测量的，在测量时，中心经过调整以显现出从约400纳米到900纳米的平坦光谱响应。

图6A到14A分别是薄膜的幅材横向上每个相应位置的基线厚度分布100a到100i以及实验厚度分布102a到102i的图表，其中基线厚度分布100a到100i是在将热提供给狭槽模头部分边缘时测量的，而所述实验厚度分布是针对表1所列测试1，即，区域5中有33%功率进行测量的。下表2概括了图6A到14A中每幅图表的幅材横向测量位置。

表2：实验测量位置

图	相对于幅材横向中心的测量位置（近似）
		6A	在N方向上距中心27英寸
7A	在N方向上距中心20英寸
		8A	在N方向上距中心13.5英寸
9A	在N方向上距中心7英寸
		10A	中心
11A	在S方向上距中心7英寸
		12A	在S方向上距中心13.5英寸
13A	在S方向上距中心20英寸
		14A	在S方向上距中心27英寸

图6B到14B所示图表针对对应于图6A到14A的每个相应位置，分别示出相对于薄膜的层数，基线分布与实验厚度分布之间的百分数差异106a到106i。

如图6A到14A和6B到14B所示，通过狭槽杆状加热器提供给狭槽模头部分的边缘的热量使薄膜的层厚度分布相对于基线分布发生变化。厚度分布变化在对应于区域5，即热量提供给狭槽模头部分的边缘的区域的各层中特别普遍，其中所述各层大致对应于层185到205。此外，所述结果也表明，在最靠近接纳所提供热量的狭槽边缘的幅材横向位置上，即，在N方向上距中心约27英寸的测量位置上，变化的大小最大，并随着位置向幅材横向上的相对位置移动而减小。

将针对表1所列的每个剩余碰撞测试，即，测试2到9重复此过程。随后，以类似于测试1的结果的方式对每个相应测试的结果进行分析，以确定每组条件对多层薄膜的幅材横向层厚度分布的影响的大小和区域。

图15所示图表示出每个测试中所提供的热流对与接纳所提供的热流的区域相关联的层的影响。具体地讲，线108、110、112分别是对应于将33％、66％、99％功率提供给加热器的热流对幅材横向位置上与相应区域关联的特定层的影响的曲线。

如图15所示，在每种情况下，提供给狭槽模头部分的热流对多层薄膜中与接纳所提供热量的区域关联的特定层产生影响。通常，每层的厚度相对于所测量基线厚度增加，且厚度增加的大小随着从接纳所提供热量的幅材横向边缘向相对的幅材横向边缘移动而减小。此外，这些结果示出，随着热流增加，例如，从33％到66％再到99％，热流对层厚度的影响也随之增大。

通过使用图15所示实验数据，使用两步二次幂回归来使多项式曲线与线108、110、112拟合，所述多项式曲线在图中分别是曲线114、116、118。基于与实验数据拟合的二阶多项式曲线114、116、118，可确定一种关系，即，限定曲线114、116、118的二阶多项式方程的系数取决于功率设置（“碰撞”测试中的33％、66％和99％）。此种关系表明，可通过一个控制输入变量，即每个区域的功率设置来控制幅材横向方向上厚度改变的大小和影响深度。

随后使用从狭槽模头部分的幅材横向边缘到相对幅材横向边缘的一条十五点曲线，将这种回归关系应用到基线层分布，其中当进入狭槽的距离中有一半以上是重叠时（大致对应于幅材横向的中心），相应区域的影响彼此叠加。随后使用合适的数学求解软件来对十五个边缘区域进行调整，从而最小化幅材横向相对于幅材横向中心处的层厚度的波动。

相应结果如图16和17所示，这两幅图表示出在实例薄膜生产线内分别通过向狭槽模头部分提供和不提供热流而生成的多层薄膜的幅材横向层厚度分布的实例变化。

如图16和17所示，可以通过如本文所述控制流向狭槽模头部分中的一个或多个狭槽的热流来使多层物具有更高均匀度的幅材横向层厚度分布。更一般地说，所述实例示出，可通过控制流向狭槽模头部分中的一个或多个狭槽的热流来在一定程度上控制幅材横向层厚度分布。这样，幅材横向层厚度分布可调整成符合目标幅材横向层厚度分布，从而提高适用于需要高度定制化幅材横向层厚度分布的应用的多层薄膜的百分比。

本文所引用的所有参考文献及出版物是以引用方式明确地全文并入本文中，但与本发明相抵触的部分除外。本文讨论了本发明所涉及的各种示例性实施例，并提及本发明范围内可能的变型。在不脱离本发明的范围的前提下，本领域内的技术人员将显而易见本发明的这些和其他变化和修改形式，而且应当理解，本发明不受限于本文阐述的示例性实施例。因此，本发明仅受限于下面提供的权利要求书。

Claims (13)

1.一种多层薄膜***，包括：

多个狭槽，其被配置为形成多个聚合物层，所述多个聚合物层相混合，以生成多层聚合物料流；以及

至少一个加热器，其置于所述多个狭槽附近，并被配置为与所述多个聚合物层的形成相结合地控制流向所述多个狭槽的热流，

其中，所述至少一个加热器在垂直于层平面的方向上沿所述多个狭槽的整个长度延伸，并且

其中，所述多个狭槽包括至少50个狭槽。

2.根据权利要求1所述的***，其中通过选择性地将热流提供给所述多个狭槽中的至少一个狭槽来至少部分地控制流向所述多个狭槽的热流。

3.根据权利要求1所述的***，其中通过以下各项中的至少一项来至少部分地控制流向所述多个狭槽的热流：引发源自所述至少一个加热器的热流；调整源自所述至少一个加热器的热流；或终止从所述至少一个加热器流向所述多个狭槽中的至少一个狭槽的热流。

4.根据权利要求1所述的***，其中在形成所述多个聚合物层期间控制流向所述多个狭槽的热流。

5.根据权利要求1所述的***，还包括监测装置，所述监测装置被配置为确定由所述多层聚合物料流生成的多层聚合物薄膜的幅材横向层厚度分布，其中根据所确定的所述多层聚合物薄膜的幅材横向层厚度分布来控制流向所述多个狭槽的热流。

6.根据权利要求5所述的***，其中根据一项或多项分布偏差来控制流向所述多个狭槽的热流，所述一项或多项分布偏差是通过将所确定的幅材横向层厚度分布与目标幅材横向层厚度分布进行比较而确定的。

7.根据权利要求1所述的***，其中所述流向所述多个狭槽的热流影响通过所述多个狭槽形成的所述多个聚合物层中的一个或多个聚合物层的至少一个特性。

8.根据权利要求7所述的***，其中所述至少一个特性包括幅材横向层厚度分布。

9.根据权利要求1所述的***，其中所述流向所述多个狭槽的热流在所述多个狭槽中的至少一个狭槽内形成温度梯度。

10.根据权利要求9所述的***，其中所述温度梯度足以促进所述至少一个狭槽的第一部分内的聚合物流动。

11.根据权利要求1所述的***，其中所述至少一个加热器包括第一加热器，所述第一加热器被配置为将热流提供给所述多个狭槽中的至少一个狭槽的第一边缘。

12.根据权利要求11所述的***，还包括第二加热器，所述第二加热器被配置为将热流提供给所述多个狭槽中的所述至少一个狭槽的第二边缘。

13.根据权利要求1所述的***，其中所述多层聚合物料流包括多个第一层和多个第二层，其中所述多个第一层包括第一聚合物，所述多个第二层包括不同于所述第一聚合物的第二聚合物。