CN104002317A - 聚乙烯醇系聚合物薄膜及其切断方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种聚乙烯醇系聚合物薄膜，于沿其长边方向具有至少一切断部，其中，该切断部断面的长边于每200mm长度的平直度为0.5mm以下。本发明还提供一种聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法。通过本发明，可使聚乙烯醇系聚合物薄膜的幅宽变化率在常温及膨润状况下能有稳定表现，降低偏光片工艺中的断膜频度、及提升延伸倍率，提升产量。

Description

聚乙烯醇系聚合物薄膜及其切断方法

技术领域

本发明有关一种聚乙烯醇系聚合物薄膜及其切断方法。

背景技术

偏光片是将一般不具偏极性的自然光偏极化，转变成偏极光。LCD液晶显示器就是利用这种偏极光，加上液晶分子扭转特性，来控制光线通过。随着液晶显示器的广泛应用，偏光片的需求市场也随之水涨船高。偏光片主要是利用聚乙烯醇(PVA)高分子薄膜作为偏光基体，因此聚乙烯醇系聚合物薄膜的品质将直接影响偏光片的使用效果。

在制备偏光片时，一般先将聚乙烯醇高分子制成薄膜，再对高分子薄膜进行延伸，接着进行贴合、涂布等加工，以完成偏光片的制作。其中，工艺到成膜后段卷取前，为符合客户需求，需将薄膜裁切成指定幅宽，形成聚乙烯醇系聚合物薄膜，然而，若此时经裁切薄膜的裁切面不够平整或有缺陷时，此缺陷位置将成为后续延伸过程中的应力集中点，延伸时可能自此缺陷位置产生薄膜断裂，无法制备具有足够长度的薄膜。因此，聚乙烯醇系聚合物薄膜裁切面的平整与否与后续的偏光膜制作有相当大的关系。

已经从刀具、制法等多方面的尝试致力于改善裁切薄膜的裁切及裁切面平整度，其中，部分报导，如JP4353482、JP4578140宣称可使用圆形可旋转刀具将聚乙烯醇聚合物薄膜沿长度方向切断的方法。因圆形可旋转刀具在旋转时容易产生偏摆，直径越大的圆形可旋转刀具偏摆现象越明显，而导致裁切边会有蛇行现象，部分报导以上下圆形可旋转刀具靠刀方式来改善偏摆现象，但上下圆形可旋转刀具以相互依靠剪切方式容易造成刀锋磨损而使切断面有剪断和撕断的痕迹，相对的切断端面平直度较差；当对于薄膜的切面有较高的平整要求水准时，却无法进一步降低膜边的平直度。

因此，为了改善上述问题，仍有改善制法，以取得具良好平直度的聚乙烯醇系聚合物薄膜，且增加延伸倍率及降低断膜次数。

发明内容

本发明提供一种聚乙烯醇系聚合物薄膜，于沿其长边方向具有至少一切断部，其中，该切断部断面的长边于每200mm长度的平直度为0.5mm以下。

为此，本发明提供一种聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，包括：以至少一直刀沿该聚乙烯醇系聚合物薄膜的长边方向，切断该聚乙烯醇系聚合物薄膜，得到具至少一切断部的聚乙烯醇系聚合物薄膜及耳料，其中，该切断部断面的长边于每200mm长度的平直度为0.5mm以下。

通过本发明，可使聚乙烯醇系聚合物薄膜的幅宽变化率在常温及膨润状况下能有稳定表现，降低偏光片工艺中的断膜频度，并提升延伸倍率，提升产量。

附图说明

图1为本发明的裁切方法示意图；

图2为本发明的聚乙烯醇系聚合物薄膜示意图；以及

图3为本发明的优选裁切方法的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1        聚乙烯醇系聚合物薄膜

11       聚乙烯醇系聚合物薄膜

11a      切断部

12       耳料

21       第一传送辊

22       第二传送辊

23       上压辊

24       卷取辊

3        直刀

4        传送/收集装置

V1       第一传送速度

V2       第二传送速度

V3       第三传送速度

θ       切刀角度。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例详细说明本发明的技术内容及实施方式，该领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供该领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明所使用的未经裁切的聚乙烯醇系聚合物薄膜可自任何方式制备。举例而言，可先配制聚乙烯醇浇铸溶液，再将该聚乙烯醇浇铸溶液浇铸至铸造滚筒，经干燥后形成聚乙烯醇系聚合物薄膜。

具体而言，于上述的聚乙烯醇系聚合物薄膜制法中，聚乙烯醇浇铸溶液主要包括聚乙烯醇、塑化剂及水，该聚乙烯醇是通过乙烯酯系树脂单体聚合得到聚乙烯酯系树脂，再进行皂化反应而成。此种聚乙烯酯单体的实例包括，但非限于甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、辛酸乙烯酯等乙烯酯类，优选为乙酸乙烯酯。此外，烯烃类化合物，例如乙烯、丙烯、丁烯等，或丙烯酸酯衍生物，例如丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯等与上述乙烯酯系单体共聚合形成的共聚合物亦可使用。通常，该聚乙烯醇系树脂的皂化度为90%以上，优选99%以上，以获得较佳的光学特性。本发明法所使用的聚乙烯醇系树脂的聚合度介于800至10000之间，聚合度高于2200时具有较佳的加工特性，若高于10000则不利于溶解。

一般而言，所使用的聚乙烯醇浇铸溶液中，若聚乙烯醇系树脂的含量不足，浇铸溶液粘度过低，干燥负荷过大，会导致成膜效率恶化。另一方面，若聚乙烯醇系树脂的含量过高，聚乙烯醇系树脂不易溶解，且浇铸溶液粘度过高，所产生的不溶物会凝胶化而影响成膜的均匀性。因此，本发明方法所使用的聚乙烯醇浇铸溶液中，该聚乙烯醇系树脂的含量通常介于10至60重量％，优选介于15至40重量％，又更优选介于20至30重量％。

上述聚乙烯醇浇铸溶液中，除了聚乙烯醇系树脂，亦可含有塑化剂以增进成膜的加工性。常用的塑化剂实例包括多元醇，例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、丙三醇等，优选为乙二醇及丙三醇。塑化剂含量不足，所形成的聚乙烯醇系聚合物薄膜容易产生结晶而影响后续加工的染色效能。另一方面，若塑化剂含量过高，则会破坏聚乙烯醇系聚合物薄膜的机械性质。因此，该种多元醇塑化剂的添加量相对于聚乙烯醇树脂，通常介于3至30重量份，优选介于7至20重量份。

于上述的方法中，于聚乙烯醇系树脂及塑化剂溶于溶液中，形成聚乙烯醇浇铸溶液后，使用过滤器进行过滤，最后再利用齿轮泵(gear pump)及T型模头涂布机，使该聚乙烯醇浇铸溶液浇铸至铸造滚筒，经高温干燥形成聚乙烯醇系聚合物薄膜，再将该聚乙烯醇系聚合物薄膜自该铸造滚筒剥离。通常，该薄膜的厚度为10到100μm，更优选30到80μm。

工艺到成膜后段以及卷取前，为符合客户需求，需使用刀具裁切膜边以至合适幅宽供客户使用。

本发明使用的裁切刀具是直刀，即该刀锋呈线形。直刀使用的材质可为金属或陶瓷，以金属材质为佳，直刀的刀身厚度在0.1到1mm，其中优选为0.1到0.4mm。若刀身太厚则容易产生粉屑。

如图1所示，将通过上述方法制得的聚乙烯醇系聚合物薄膜1传送在依序设置有第一传送辊21、直刀3、第二传送辊22的传送线上。第一传送辊21、第二传送辊22的轮径在5到30cm，优选为8到15cm。此外，第一传送辊21、第二传送辊22的轮径可相同亦可相异，但一般为相同。

第一传送辊21与第二传送辊22相距10cm到150cm，更优选为15cm到60cm，而直刀3可在第一传送辊和第二传送辊之间任何位置，刀座设计为可上下缓慢摆动，使薄膜和刀具接触不会一直在同一点而造成刀锋快速磨耗，摆动速度可为1至10mm/每分钟，更优选为2至6mm/每分钟，摆动距离可为1至20mm，更优选为2至6mm。此外，在本说明书中，直刀或各辊之间的距离皆以直刀或各辊与薄膜接触的切点计算。

于此传送线上，自该第一传送辊21向第二传送辊22以1至20米/分钟，其中以优选1至8米/分钟，更优选3至8米/分钟的第一传送速度V1传送该聚乙烯醇系聚合物薄膜1，一边利用直刀3，沿着聚乙烯醇系聚合物薄膜1的长边方向切断聚乙烯醇系聚合物薄膜1，形成具至少一切断部11a的聚乙烯醇系聚合物薄膜11(见图2)及耳料12。而该具至少一切断部11a的聚乙烯醇系聚合物薄膜11及耳料12被平行传送至该第二传送辊22。

任选地，可以使用多把直刀(例如为两把)同时裁切(图中未示出)聚乙烯醇系聚合物薄膜1的两相对长边方向，产生多个切断部，且经该直刀3切断后，该具至少一切断部11a的聚乙烯醇系聚合物薄膜11及耳料12被平行传送至该第二传送辊22，即，两者直至经过第二传送辊22时方允许各自分离。

本发明的直刀3与聚乙烯醇系聚合物薄膜1表面的切刀角度θ优选介于5到170度，其中更优选为100到160度。切刀角度指裁切刀具刀锋面至聚乙烯醇系膜上方平面形成夹所量侧的角度。当角度过于接近0或180度时，刀锋面无法发挥良好的裁切效果。

如图2所示，以此制法得到的聚乙烯醇系聚合物薄膜11，于切断部11a的长边(即对应于聚乙烯醇系膜上方平面与断面的边)于每200mm长度的平直度为0.5mm以下。在此处，平直度指于指定长度下，当使用仪器设定的基准直线测量切边时，切边会在基准直线上下波动形成截面积，以基准直线上方面积为正值，基准直线下方面积为负值，在测试长度正负面积和的平均值即为平直度。当此数值愈趋近于0时，代表待测线愈接近真实的“直线”，即裁切平顺。由于本发明所得到的聚乙烯醇系聚合物薄膜具有较佳的膜边平直度，故可以使延伸倍率达4至8倍，且可令聚乙烯醇系聚合物薄膜1000米拉伸长度的断膜次数降至0次。

进一步地，本发明的优选聚乙烯醇系聚合物薄膜的制备方法如图3所示。其中，于第二传送辊22还可配置上压辊23，以形成夹辊(nip roll)的形式以夹持裁切后的聚乙烯醇系聚合物薄膜11及耳料12。上压辊23的轮径在5到30cm之间，优选为8到15cm，且对聚乙烯醇系聚合物薄膜11及耳料12提供0.5到15公斤重/平方公分(kg_f/cm²)的下压压力，优选为2到5kg_f/cm²。

此外，形成的聚乙烯醇系聚合物薄膜11及耳料12经过下压轮后，聚乙烯醇系聚合物薄膜11可由传送/收集装置4进行后续的传送/收集，通常为使用收集辊(图中未示出)进行收集，亦可传送至后续工艺进行后续的加工。该传送/收集装置4置于该第二传送辊22相对于该直刀3的另一侧处，对该聚乙烯醇系聚合物薄膜11提供第二传送速度V2。其中，传送/收集装置4可对聚乙烯醇系聚合物薄膜11提供第二传送速度V2。第二传送速度V2与第一传送速度V1可为相同或相异。于一实施例中，第二传送速度V2为第一传送速度V1的90%至105%，其中优选为95%到100%。

而耳料12则可选地随重力自然落下，或经由卷取辊24卷取(如图3所示)。优选使用卷取辊24卷取，同时，卷取辊24对耳料12提供第三传送速度V3。第三传送速度V3亦可各别与上述的第一传送速度V1或第二传送速度V2为相同或相异。于一实施例中，第三传送速度V3较佳为第一传送速度V1的90%至105%，其中优选为95%到100%。

通过本发明，可使聚乙烯醇系聚合物薄膜的幅宽变化率在常温及膨润状况下能有稳定表现，降低偏光片工艺中的断膜频度、及提升延伸倍率，提升产量。

实施例

以下将通过实施例具体说明本发明的实施方法，然而实施例用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。

本实施例使用聚乙烯醇系聚合物薄膜。于后述的各实施例进行裁切后，对各实施例所得的裁切薄膜下列特性进行测试评估：

a)拉伸倍率

聚乙烯醇系聚合物薄膜样品在20℃，65%湿度恒温恒湿下放置一天后，取膜边样品10mm×150mm做测试，以拉力试验机，型号：HT-9102测试拉伸倍率。

b)偏光度

以型号为PE Lambda750S60mm Sphere的分光光度计测试。

c)断膜次数

以已知的偏光板工艺做测试，累计制备1000米长的聚乙烯醇系聚合物薄膜以生产偏光片。首先，聚乙烯醇系聚合物薄膜在膨润槽中进行膨润；膨润后直接进行以碘化合物或染料进行染色，使聚乙烯醇系聚合物薄膜染色，并通过单轴延伸将聚乙烯醇系聚合物薄膜单向延伸成具有偏光特性的聚乙烯醇系聚合物薄膜，固定6倍的总拉伸倍率，在这累计1000米拉伸聚乙烯醇系聚合物薄膜的染色延伸工艺中计算断膜次数。

d)平直度测量

以型号为Nikon INEXIV VMA-2520的CNC Video Measuring System测量。

于本发明中，平直度指 $|{\∫}_0^L{f}^{+}\left(X\right)\mathrm{dx}-{\∫}_0^L{f}^{-}\left(X\right)\mathrm{dx}|$

其中，f(x)指在基准直线上下波动的切边线条函数，L是测量的固定长度。在本发明的各实施例中，L皆为200mm。

e)粗糙度测量

以非接触式共轭焦及干涉技术的光学3D表面轮廓扫瞄仪器测量表面粗糙度，依JIS B0601-2001标准定义测量值，型号：SENSOFAR PLu。

实施例1

取塑化剂及皂化度99.9%的聚乙烯醇系树脂溶于溶液中，形成30重量%的聚乙烯醇浇铸溶液后，使用过滤器进行过滤，最后再利用齿轮泵(gear pump)及T型模头涂布机，使该聚乙烯醇浇铸溶液浇铸至铸造滚筒，经高温干燥形成聚乙烯醇系聚合物薄膜，再将该聚乙烯醇系聚合物薄膜自该铸造滚筒剥离，经由烘箱热处理后卷取制得薄膜厚度为60μm的聚乙烯醇系聚合物薄膜。

于设置有第一传送辊、直刀、第二传送辊的传送线上，使聚乙烯醇系聚合物薄膜沿第一传送辊、直刀、第二传送辊的方向以5米/分钟的速度传送。其中，裁切段的膜面与直刀呈140角度，裁切后经过上压辊(上压压力为3Kg_f/cm²)，使制得的聚乙烯醇系聚合物薄膜成品继续沿机械方向传送(传送速度为5米/分钟)，耳料部分由独立卷取辊卷取(卷取速度为5米/分钟)；制成的成品经延伸测试，结果如表1。

实施例2

以相同于实施例1的方式制备聚乙烯醇系聚合物薄膜，但于薄膜裁切后经过上压辊(上压压力为0.5Kg_f/cm²)。制成的成品经延伸测试，结果如表1。

实施例3

以相同于实施例1的方式制备聚乙烯醇系聚合物薄膜，但于薄膜裁切后未经过上压辊。制成的成品经延伸测试，结果如表1。

实施例4

以相同于实施例1的方式制备聚乙烯醇系聚合物薄膜，但于薄膜裁切后，使耳料部分自然落下，未经滚动条卷取。制成的成品经延伸测试，结果如表1。

实施例5

以相同于实施例1的方式制备聚乙烯醇系聚合物薄膜，但于薄膜裁切后未经过上压辊，且使耳料部分自然落下，未经滚动条卷取。制成的成品经延伸测试，结果如表1。

对照例1

以相同于实施例1的方式制备聚乙烯醇系聚合物薄膜，但裁切刀具系使用圆刀。制成的成品经延伸测试，结果如表1。

对照例2

以相同于对照例1的方式制备聚乙烯醇系聚合物薄膜，但于薄膜裁切后，使耳料部分自然落下，未经滚动条卷取。制成的成品经延伸测试，结果如表1。

表1

如表1所示，本发明使用直刀的实施例1至5于薄膜拉伸时皆无断膜发生。再比较实施例3与对照例1，可知在相同的耳料收取方式下，使用直刀者可得到较佳的切边平直度、较佳的拉伸倍率以及较少的断膜次数。此外，当选用适当的压辊条件与耳料收取方式时，可进一步改善切边平直度与拉伸倍率的数值。

此外，本发明亦对切边平直度与粗糙度进行比较。可发现，薄膜的粗糙度数值与平直度并非绝对正相关，如实施例3与对照例1所示，两者有相近的粗糙度，但对照例1的平直度却高达实施例3的三倍以上。另外，亦可发现粗糙度高不见得会造成断膜次数的增加，但切边平直度值高者却明显有较多的断膜次数。更甚者，比较实施例5与对照例1，有较低粗糙度的对照例1反而有较多的断膜次数。

上述实施例用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何该领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如后述权利要求书所列。

Claims (13)

1.一种聚乙烯醇系聚合物薄膜，沿其长边方向具有至少一切断部，其特征在于，该切断部断面的长边于每200mm长度的平直度为0.5mm以下。

2.如权利要求1所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜，其特征在于，该聚乙烯醇系聚合物薄膜的延伸倍率为4至8倍。

3.如权利要求1所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜，其特征在于，该聚乙烯醇系聚合物薄膜的长度为1000米以上。

4.如权利要求1所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜，其用作偏光膜。

5.一种聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，包括：

以至少一直刀沿该聚乙烯醇系聚合物薄膜的长边方向，切断该聚乙烯醇系聚合物薄膜，得到具至少一切断部的聚乙烯醇系聚合物薄膜及耳料，其中，该切断部断面的长边于每200mm长度的平直度为0.5mm以下。

6.如权利要求5所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，其特征在于，该直刀设在第一传送辊及第二传送辊之间，以自该第一传送辊向第二传送辊以1至20米/分钟的第一传送速度传送该聚乙烯醇系聚合物薄膜，且经该直刀切断，该具至少一切断部的聚乙烯醇系聚合物薄膜及耳料被平行传送至该第二传送辊。

7.如权利要求5所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，其特征在于，该直刀与该聚乙烯醇系聚合物薄膜表面的切刀角度介于5到170度之间。

8.如权利要求6所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，其特征在于，第一传送辊与第二传送辊相距10cm到150cm。

9.如权利要求6所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，还包括使用上压辊，以与该第二传送辊夹持该具至少一切断部的聚乙烯醇系聚合物薄膜及该耳料。

10.如权利要求9所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，其特征在于，该上压辊的下压压力介于0.5到15kg_f/cm²之间。

11.如权利要求6所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，还包括传送/收集装置，置于该第二传送辊相对于该直刀的另一侧处，对该聚乙烯醇系聚合物薄膜提供第二传送速度，其中，该第二传送速度为第一传送速度的90%至105%。

12.如权利要求11所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，还包括使用卷取辊卷取该耳料，并对该耳料提供第三传送速度。

13.如权利要求12所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法，其特征在于，该第三传送速度为第一传送速度的90%至105%。