[发明专利]分流倍增装置、分流系统、方法与多层膜结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有厚度梯度变化的分流倍增装置、系统、方法与由该方法制作的多层膜结构，特别是一种结合分流与倍增效果，且具有设计弹性的分流倍增装置，并以此装置制作的多层膜结构的方法。

背景技术

用于光学系统或是特定用途的多层膜结构由多层薄膜叠合组成的，各层之间依据需求设计为物理特性(如折射率)相异的薄膜。若应用于光学系统中，多层膜的设计可以使某波长区段的光通过或阻挡特定波长的光线，此类具有多层光学膜的光学元件可以高分子聚合物所组成。各种用途的多层膜结构特别利用一种共挤出(co-extrsion)的制作方法，如图1所示的示意图。

图1中所示为一共挤出装置的大致构造，材料分别由第一进料口100与第二进料口102输入装置内，材料混入后，先经过一前置处理，包括清洗、烘干(含水控制)、去杂质等步骤。经过前置处理后的材料可经第一分流单元104进行第一次分流，将材料分别以不同的流道输送，此例可依据需求再经第二分流单元110进行第二次分流，将材料有层次地混合，并经过多个流道输送。

之后，多个流道的流体将经过倍增单元106处理，以产生多倍数的层数，此时也可以再引入表面材料进料口108，作为各层结构的保护层。经过倍增单元106之后，可以将原有的层数进行倍增为数倍的层数，之后由多层挤出单元111压缩，输送至模头(extrusion die，挤压模具)112输出，模头112的作用是可以使挤出的塑料温度与厚度较为均匀并产生特定厚度与特定形状的成品。

接着设置有一整形单元114，此为模头112输出的半成品输送时用来微调结构与成品厚度与导向的用途，滚轮116则是用来平整整个多层膜结构，并输送至平台。延伸滚轮组118能够通过延伸机构的设计，将多层膜结构材料进行单轴延伸，之后经过拉幅单元120可在施以单轴或双轴延伸，辅以加热单元122，以加热方式加热多层膜结构，使之能够依据设计进行型塑、解应力，并改善材料的机械或热力与光学性质，最后由收集单元124收纳为产品。

在共挤出装置内的分流器(feedblock device)的实作方式之一如图2所示现有技术示意图。其中所示的分流器2具有多个进料口20，21，23，24，可以分别输入不同的材料，如流质的高分子聚合物材料，经过进料口20，21，23，24输入至分流单元27内。利用分流单元27内的机构设计，将进料区分为多层结构，之后挤出由出口22输出。

此现有技术的分流器所产生的多层结构的层数将以输入的入口数与分流器内设计分开的流道(channel)数目相乘而定。

图3A，3B接着显示现有技术的倍增器运作原理与装置示意图。

图3A描述倍增器的运作原理，其中举例包括有初始进料301，经过分流切割为多个(此例为4个)输送部分，如图中所示的切割进料303a，303b，303c，303d，之后依据需求，可以重新排列切割进料303a，303b，303c，303d的相对顺序，如图所示，原本切割进料303a，303b，303c，303d的顺序改为303c，303a，303d与303b(由上而下)。

之后依设计的顺序叠合各层结构，可扩展为图标较长的结构，输出形成如倍增进料305的多层结构，最后经压出膜堆形成多层膜结构307。

执行上述倍增原理的设计之一如图3B所示的现有技术的倍增器示意图。

倍增器如图1所示，可能设于分流之后，图3B的进料区31显示将进料分别由分流入口311，312，313，314进入装置内，各个入口的材料经过不同的流道输送，到达如图显示的转换处311’，312’，313’，314’，流道的相对位置可以依据设计进行转换，到了倍增出口32的位置时，除了相对位置改变外，层数倍增为四层，最后经压缩后输出。

现有技术中，当圆盘形超多层分流器内部的超多层流道本身不具有厚度或宽度或长度等尺寸的梯度变化时，高分子在超多层分流器的内部流动所受的背压较稳定且均匀，较不易造成过大的流速差异，理论上各流道流动的稳定性会很好，制作出的多层膜在整体的厚度变化较为均匀，不容易产生色斑与色块等缺陷，但实际应用上为达成具有厚度梯度变化的超多层分流器，常常在超多层分流器制造时就制作出具有厚度或宽度或长度变化的超多层流道，但因流道厚度宽度或长度等机械尺寸有差异，高分子在其内部流动所受的背压也有差异，所以此造成超多层膜在流道内部所受的背压差距过大，造成挤出成膜时超多层流道的不稳定，使得多层膜厚度均匀性质量不佳，造成多层膜的色斑与色条纹。

发明内容