CN101717521B

CN101717521B - 一种三醋酸纤维素酯膜的制备装置及制品

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Publication number: CN101717521B
Application number: CN2009101752993A
Authority: CN
Inventors: 孙志英; 张少杰; 刘睿
Original assignee: China Lucky Film Group Corp
Current assignee: Photoelectric materials Co.,Ltd.
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: CN101717521A

Abstract

一种三醋酸纤维素酯膜的制备装置及制品，它包括流延嘴，无端支持体，拉伸机，干燥设备，收卷装置，改进后，在剥离辊后端与拉伸机之间设置送片器，送片器由上下相同的两个片状体组成，上下两部分之间的间距为0.5～5毫米，表面光洁度Ra为0.4～3.2。本发明可以大大提高TAC膜的表观平整度，降低膜面褶皱，从而减少了由于褶皱引起的干燥断片。本发明还可以由该装置制得表观良好的制品。

Description

一种三醋酸纤维素酯膜的制备装置及制品

技术领域

本发明涉及一种薄膜的制备装置，特别涉及一种三醋酸纤维素酯膜的制备装置，还涉及由该装置直接获得的产品。

背景技术

平均醋化度57.5～62.5％的醋酸纤维素一般称之为三醋酸纤维素，其制成的三醋酸纤维素酯膜(TAC薄膜)因其强度和阻燃性而用作光敏材料的支持体。而且由于TAC薄膜具有优异的光学各向同性，该薄膜适合用作偏光片内保护膜或液晶显示用彩色滤色片、防眩光膜、防反射膜、相位差膜等各类功能膜层，且其市场正处于飞速扩展中。

TAC薄膜一般采用溶液流延方法制备，即将三醋酸纤维素酯、增塑剂、各类助剂等溶于溶剂中，形成粘稠高浓度棉胶液，然后将高浓度棉胶液流延在带状或鼓形无端支持体上，经过干燥、收卷等一系列工序形成薄膜。与其它方法如熔融流延法、熔体挤出法相比，溶液流延法所获得的膜的光学各向同性极好，且具有极佳的光学特性和物化性能，尤其适用于光学显示的应用。

显示用TAC膜较之传统感光材料用膜在性能方面有了更加严格的要求，其中一个关键指标就是材料的表观特性。而为了控制薄膜较好的表观质量，提高其均一性、平整性，拉伸装置的添加就是手段之一。拉伸装置是依靠安装于链轮上的夹具将从无端支持体(流延钢带或鼓)上剥离下的膜两个侧边夹持住，并横向延展，防止膜的回缩及起皱。但由此也带来一个新的问题，薄膜自流延无端支持体剥离下来，由于上下两个表面溶剂挥发速率的差异，造成湿膜向空气面的弯曲，弯曲的侧边在进入拉伸机夹具时极易产生裂口、褶皱、卷边等弊病；另外，经过拉伸机、自拉伸机夹具输送出的薄膜，由于两个侧边被高温的金属夹具夹持，夹持部分表面产生的不规则起伏，一旦引入后面的光面导轴上，边缘的不平整就延伸至膜的中间，造成产品质量的下滑，较严重的起伏甚至产生褶皱及干燥箱断片。

针对翘曲问题，第2002-29642号日本专利公开出版物提出了下面的方法：

1)使湿膜的侧边缘部分中的温度高于其中间部分；

2)使湿膜的侧边缘部分中的溶剂的残余量大于其中间部分；

3)将拉伸干燥机划分成温度互不相同的多个区。

第2004-314529号日本专利公开出版物提出了一种方法，该方法通过在拉伸干燥机中的一部分中将膜的溶剂残余量的变化调整重量百分比为25％或更小来使得膜的慢轴方向与其宽度方向对准，其中膜的侧边缘部分被保持。

申请号为200680008888.7的中国专利申请中描述了通过精确控制减慢湿膜宽度的变化速度来减小翘曲。

从给出的上解决手段中，精确控制边缘部分的温度和溶剂残余量等并不是简单易行的手段，而且精确控制上述指标不容易在工业上实现。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术之缺陷、提供一种可避免因翘曲而造成断片和停车等弊病的三醋酸纤维素酯膜的制备装置。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种三醋酸纤维素酯膜的制备装置，它包括流延嘴，无端支持体，拉伸机，干燥设备，收卷装置，改进后，在剥离辊后端与拉伸机之间设置送片器，送片器由上下相同的两个片状体组成，，片状体接触湿膜的面为平面，上下片状体之间的间距为0.5～5毫米，表面光洁度Ra为0.4～3.2。

上述三醋酸纤维素酯膜的制备装置，在拉伸机的后端设置展平器，展平器位于湿膜的两个侧边，展平器由两个或两个以上相对的圆辊组合而成。

上述三醋酸纤维素酯膜的制备装置，所述送片器的长边a与湿膜侧边平行，其长度为150～800mm，送片器长边a与其两侧边之间为圆弧过渡。

上述三醋酸纤维素酯膜的制备装置，所述圆辊直径为10～170mm；圆辊的辊面长度为10～160mm。

[成膜物质]

虽然本发明一直描述三醋酸纤维素酯膜，但实际上用于本发明的聚合物没有特别限制，该装置可以用于任何使用流延法成膜的物质。例如，可以使用聚酰胺、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚乙烯醇、纤维素衍生物、聚丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯等。

本发明中，优选成膜物质具有较好的光学各向同性的材料。为此制造本发明中膜的材料为纤维素酯类，优选使用酰化纤维素，更优选的为醋酸纤维素，具体为三醋酸纤维素，特别是乙酰度为57.5％-62.5％的三醋酸纤维素酯。

[溶剂]公知的化合物能够用作本发明中棉胶粘稠液的溶剂。例如，卤代烃(二氯甲烷等)、酯类(甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯等)、醚类(二乙醚、叔丁基醚、二噁烷、二氧杂戊烷等)、酮类(丙酮、丁酮、环己酮等)、芳香烃类(苯、甲苯、二甲苯等)、脂肪烃类(乙烷、庚烷等)。然而，所用溶剂不限于上述化合物。此外，本发明中，几种类型的溶剂混合而成的混合物也可以用于制备制造薄膜的高浓度棉胶液。

[添加剂]

几种已知的化合物能够作为添加剂加入到高浓度棉胶液中，作为添加剂的有增塑剂、紫外吸收剂、消光剂、增稠剂、染料。增塑剂可以使用该领域公知的各种增塑剂，优选使用磷酸三苯酯、磷酸联苯基二苯酯、邻苯二甲酸二甲氧乙酯等中的一种或几种；可以使用该领域公知的各种紫外吸收剂，优选使用2，4-二-正辛硫基-6-(4-羟基-3，5-二-叔丁基苯胺基)-1，3，5-三嗪、二苯甲酮类化合物等；消光剂可以使用二氧化硅、二氧化钛中的一种或混合物；染料为调节膜色调的各种染料，染料可以是黑、红、绿、蓝各色染料的单独或组合加入。然而添加剂不限于此，添加剂可以在高浓度棉胶液制备中添加，也可以在流延前在线添加，也就是采用静态混合器将添加剂预先混合到溶剂中，然后加入高浓度棉胶液中。

[成膜过程]

从图1中可以看出，装有高粘度高浓度棉胶液的胶浆用混合器通过泵和过滤装置连接于流延嘴上。另外，高粘度高浓度棉胶液混合器上安装有可用电动机(未图示)带动旋转的搅拌桨，使高粘度高浓度棉胶液内部总保持均匀一致。此时，高粘度高浓度棉胶液中也可以混合增塑剂、紫外线吸收剂等添加剂。在流延嘴的下方，设置有搭在旋转滚筒上的无端支持体。无端支持体可随着被未图示的驱动装置所驱动旋转的旋转滚筒的旋转而进行环形移动。从高浓度棉胶液混合器用泵输送高粘度高浓度棉胶液，并用过滤装置去除杂质之后，输送至流延嘴。用流延嘴将高粘度高浓度棉胶液流延于无端支持体上，形成湿膜。湿膜一边被无端支持体输送，一边被缓慢干燥至具有自我支持性，并由剥离辊从无端支持体上被剥离，形成薄膜。薄膜被拉伸机搬送的同时被予以干燥。还有，此时优选至少在一个方向以上被拉伸为所定的宽度。从拉伸机输送至干燥区的薄膜一边被多个辊卷绕并输送一边被予以干燥。干燥后的薄膜在冷却区被冷却之后，被卷取机所卷取。还有，从冷却区所送出的薄膜在被卷取之前可以对此进行剪边处理，或进行压花处理。

[送片器]

送片器设置在剥离辊后面，拉伸机夹具前端。

送片器由上下两部分构成，上下两部分可以是分开的，也可以是连接在一起的，上下两部分之间的距离可以根据需要进行调整。送片器与拉伸机夹具间距为1-10mm。送片器在流延机上的固定可以选择焊接、锚固和一体成型等方式连接。送片器与湿膜相邻侧的外侧部分设计成有一定的弧度，避免与湿膜接触时产生硬划伤或撕裂。拉伸机夹具设置拉伸机支架上，用于夹持湿膜。送片器解决了翘曲的湿膜侧边在进入拉伸机夹具时极易产生裂口、褶皱、卷边等弊病，利于流延无端支持体上剥离膜的平稳输送及平整度提升。

一般来说，成品的三醋酸纤维素酯膜有40微米，80微米，150微米，200微米，270微米等型号，在进入拉伸机前的湿膜厚度由于溶剂没有挥发以及膜未拉伸，会比成品膜厚度大。如果送片器上下两部分的间距太小，容易划伤湿膜表面，造成表观弊病，如果间距太大，不能纠正湿膜的翘曲问题，不能实现本发明的目的，因此送片器上下两部分的间距为0.5～5毫米，优选0.8～3毫米，最优选1毫米左右。

为避免由于与湿膜表面接触造成表观划伤等弊病，送片器与湿膜相邻的面应该选用有一定光洁度的表面制品，优选使用表面光洁度为0.1～3.2的制品，最优选使用表面光洁度为0.4～1.8的制品。

送片器的材质没有特别的限制，优选使用有一定溶剂耐受性的材料，如不锈钢、含氟橡胶、耐高温耐腐蚀橡胶、铜、铜合金、聚氯乙烯、聚乙烯板、聚四氟乙烯、钛等，也可以使用其中两种以上的材质复合而成。

[展平器]

展平器设置在拉伸机后端，目的是为了有效消除从拉伸机出来的湿膜的边缘处由于拉伸机夹具造成的凹凸不平整问题。拉伸机将TAC湿膜进行横向延展后，由于拉伸机夹具的夹持，会使膜的两个侧面产生夹痕，造成膜面的不平整，甚至褶皱，这些弊病会沿导轴的传送造成膜面中间的不平整，会降低最终成品膜的质量，严重时会使薄膜在随后的干燥箱中断片。

展平器由两个或两个以上相对的圆辊组合而成，优选由两个圆辊组成。展平器对应设置在流延机箱体两侧。湿膜由拉伸机输送过来，在进入预干燥前，薄膜两侧端被夹具夹持部位经由本发明展平器处理，延展，膜面平整度得到极大提高。

展平器两个圆辊直径相同，也可以不同，圆辊直径为5～200毫米，优选10～170毫米。直径太小无法满足快速生产的需要，直径太大造成空间浪费，并且不经济。

展平器圆辊的辊面长度以略长于夹具夹持湿膜表面的长度为宜，一般为8～200毫米，优选10～160毫米。

展平器两辊之间的间距可以根据生产的薄膜的厚度不同进行调节。

展平器的材质没有特别的限制，优选使用有一定溶剂耐受性的材料，如不锈钢、含氟橡胶、耐高温耐腐蚀橡胶、铜、铜合金、聚氯乙烯、聚乙烯板、聚四氟乙烯、钛等，也可以使用其中两种以上的材质复合而成。

[膜]

使用平均醋化度57.5～62.5％三醋酸纤维素酯膜，其制成的薄膜因其强度和阻燃性而用作感光材料的支持体。TAC薄膜一般采用溶液流延方法制备，即将三醋酸纤维素酯、增塑剂、各类助剂溶于溶剂中，形成粘稠棉胶液，然后将棉胶液流延在带状或鼓形支持体上，经过干燥、收卷等一系列工序形成薄膜。与其它方法如熔融流延法、熔体挤出法相比，溶液流延法所获得的膜的光学各向同性极好，且具有极佳的光学特性和物化性能，尤其适用于光学显示的应用。由本发明中所述设备制得的三醋酸纤维素酯膜，产品生产率高，膜面表观平整度好，适合用作偏光片内保护膜(支持体)、偏光眼镜片内保护膜(支持体)或液晶显示用彩色滤色片、防眩光膜、防反射膜、相位差膜等各类功能膜支持体。

本发明通过在现有设备上增加送片器，解决了翘曲的湿膜侧边在进入拉伸机夹具时极易产生裂口、褶皱、卷边等弊病，利于流延无端支持体上剥离膜的平稳输送及平整度提升，提升了产品质量，提高了生产效率。送片器与湿膜接触面采用有一定粗糙度的平面，防止湿膜在生产中的划伤及裂口。同时，由于上下两片之间的距离较小，使得湿膜边缘部分翘曲程度大大降低，利于进入拉伸夹具，避免由于送片不利造成的在夹具部分的褶皱、卷边及断膜等弊病，大大提高成品率，减少了停车的频次，有利于降低生产成本。

由于薄膜制造设备上拉伸夹具的夹持，在湿膜表面的两个侧边部分易形成夹痕，夹痕会通过导轴的传导部分传递到膜的中间部分，造成整个膜面的横向条道及褶皱等表观弊病，通过在现有设备上增加展平器，可有效消除从拉伸机出来的湿膜的边缘处由拉伸机夹具造成的夹痕，消除了影响膜整体质量的隐患，提升了产品质量和成品率，节约了生产成本。

附图说明

图1是本发明薄膜制造装置结构示意图；

图2是本发明送片器和展平器部分工作原理示意图；

图3是送片器和展平器在薄膜制造装置中的位置示意图；

图4是送片器形状示意图。

图中各标号表示为：101、棉胶液；102、混合器；103、泵；104、过滤装置；105、流延嘴；106、搅拌桨；107、转滚筒；108、转滚筒；109、无端支持体；110、湿膜；111、剥离辊；112、薄膜；113、拉伸机；114、干燥区；115、辊；116、冷却区；117、卷取机；118、拉伸机夹具；201、送片器；202、展平器；203、圆辊。

具体实施方式

薄膜的溶液流延法包含溶液即高浓度棉胶液的配制过程，溶液脱泡输送过程，流延过程，干燥收卷过程。

高浓度棉胶液的配方：

试验中，使用高粘度高浓度棉胶液，其基本配方如下：

三醋酸纤维素酯 12份；(质量份，下同)

混和溶剂(二氯甲烷92：甲醇8) 50份；

TPP(磷酸三苯酯) 0.6份；

BDP(磷酸联苯基二苯酯) 0.3份；

紫外吸收剂 0.006份；

二氧化硅 0.000012份；

染料 0.00002份；

由二氯甲烷作为主要溶剂的高浓度棉胶液是采用已知方法制备的。

下面将详细叙述本发明的配方具体实施例。

实施例1

将上述高浓度棉胶液流延到无端支持体上，高浓度棉胶液经过无端支持体的处理后，成为溶剂含量较高的湿膜。湿膜从无端支持体剥离后，进入送片器201(图4)，该送片器201间距为1毫米，光洁度Ra为3.2，边a为160毫米，边b为100毫米，边c为280毫米。薄膜经干燥，收卷，得到80微米厚度的薄膜。

实施例2

将上述高浓度棉胶液流延到无端支持体上，高浓度棉胶液经过无端支持体的处理后，成为溶剂含量较高的湿膜。湿膜从无端支持体剥离后，进入送片器201，该送片器201间距为0.5毫米，光洁度Ra为0.8，边a为600毫米，边b为450毫米，边c为200毫米。经干燥，收卷，得到150微米厚度的薄膜。

实施例3

将上述高浓度棉胶液流延到无端支持体上，高浓度棉胶液经过无端支持体的处理后，成为溶剂含量较高的湿膜。湿膜从无端支持体剥离后，进入送片器201，该送片器201间距为1毫米，光洁度Ra为0.8，边a为350毫米，边b为300毫米，边c为10毫米。经过拉伸装置的薄膜，经由拉伸装置送出后，进入展平器202，展平器202材质是镀橡胶辊，辊长160毫米，直径70毫米，经干燥，收卷，得到80微米厚度的薄膜。

实施例4

将上述高浓度棉胶液流延到无端支持体上，高浓度棉胶液经过无端支持体的处理后，成为溶剂含量较高的湿膜。湿膜从无端支持体剥离后，进入送片器201(图4)，该送片器201间距为1毫米，光洁度Ra为0.8，边a为350毫米，边b为300毫米，边c为10毫米。经过拉伸装置的薄膜，经由拉伸装置送出后，进入展平器202，展平器202材质是镀橡胶辊，辊长160毫米，直径180毫米，经干燥，收卷，得到150微米厚度的薄膜。

实施例5

将上述高浓度棉胶液流延到无端支持体上，高浓度棉胶液经过无端支持体的处理后，成为溶剂含量较高的湿膜。湿膜从无端支持体剥离后，进入送片器201(图4)，该送片器201间距为1毫米，光洁度Ra为0.8，边a为350毫米，边b为300毫米，边c为10毫米。经过拉伸装置的薄膜，经由拉伸装置送出后，进入展平器202，展平器202材质是镀橡胶辊，辊长10毫米，直径10毫米，经干燥，收卷，得到80微米厚度的薄膜。

比较例

将上述高浓度棉胶液流延到无端支持体上，高浓度棉胶液经过无端支持体的处理后，成为溶剂含量较高的湿膜。湿膜从无端支持体剥离后，直接进入拉伸机夹具中进行拉伸处理，由于膜两侧边的卷曲，多次发生断片。薄膜经由拉伸装置送出后，进入后干燥区，经干燥，收卷，得到80微米厚度的薄膜。

结果对比：

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

比较例

表观等级

C

B

D

成品率

76％

80％

85％

86％

断片

Claims

1.一种三醋酸纤维素酯膜的制备装置，它包括流延嘴(105)，无端支持体(109)，拉伸机(113)，干燥设备(114)，收卷装置(117)，其特征在于，在剥离辊(111)与拉伸机之间设置送片器(201)，送片器由上下相同的两个片状体组成，片状体接触湿膜的面为平面，上下片状体之间的间距为0.5～5毫米，表面光洁度Ra为0.4～3.2。

2.根据权利要求1所述的三醋酸纤维素酯膜的制备装置，其特征在于，在拉伸机(113)的后端设置展平器(202)，展平器位于湿膜(110)的两个侧边，展平器由两个以上相对的圆辊(203)组合而成。

3.根据权利要求2所述的三醋酸纤维素酯膜的制备装置，其特征在于，所述送片器的长边a与湿膜侧边平行，其长度为150～800毫米，送片器长边a与其两侧边之间为圆弧过渡。

4.根据权利要求3所述的三醋酸纤维素酯膜的制备装置，其特征在于，所述圆辊直径为10～170毫米；圆辊的辊面长度为10～160毫米。