CN104356415A - 偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法及装置，在干燥过程中对初始胚模内表面加热，并在成膜过程中对初始胚模外层吹送湿气，该湿气相对湿度为20-90％，温度为50-95℃；干燥至挥发成分比率按质量比为10-30％时，停止吹送湿气；本发明在初始胚膜内层加热，同时在外层通过吹湿气的方式平衡各层挥发速率，最终制得的偏光片用聚乙烯醇膜整体均匀且致密性较高，在后续的拉伸过程中不产生或极少产生细微裂纹或孔洞，同时具有优越的光学性能，具有较为简单的工艺过程，制作成本较低。

Description

偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法及装置

技术领域

本发明涉及偏光膜的制备方法及装置，特别涉及一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法及装置。

背景技术

偏光片较为普遍的应用于各类液晶显示器(LCD)上。现有技术中，为了制造液晶监视器、液晶电视等要求具有高对比度的鲜明图像的制品，必须使用偏光度高的偏光薄膜。而为了获得高偏光度的偏光薄膜且采用现有的聚乙烯醇膜，一般通过提高延伸倍数来进行单轴拉伸实现，而这种拉伸过程，在偏光膜表面和内部容易形成细微裂纹、孔洞。

偏光片用聚乙烯醇膜在制备过程中均采用溶液挤出后于热辊或钢带上进行溶剂挥发干燥成膜，实际上，在溶剂挥发干燥过程中，聚乙烯醇膜的即内层(内表面)、中层和外层(外表面)挥发程度不一致，甚至具有较大差别。比如，采用热辊进行溶剂挥发干燥成膜，聚乙烯醇湿膜内层与热辊接触面温度较高，溶剂挥发速率较快，而外层及中层温度较低，溶剂挥发相对较慢。在整个干燥过程中，由于内外中层溶剂挥发速率不同引起三层溶剂含量相差过大导致内层薄膜收缩产生缺陷，在后续单轴拉伸过程中缺陷放大，从而造成偏光膜中形成细微裂纹、孔洞，进而影响偏光效果；采用流延钢带也存在同样的问题，依然会造成各层干燥不同步的问题，只是干燥机理略有差别；而现有技术中，对上述问题，并没有有效地解决措施

因此，需要一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，所生产的偏光片用聚乙烯醇膜整体均匀且致密性较高，在后续的拉伸过程中不产生或极少产生细微裂纹或孔洞，同时具有优越的光学性能，具有较为简单的工艺过程，制作成本较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法及装置，所生产的偏光片用聚乙烯醇膜整体均匀且致密性较高，在后续的拉伸过程中不产生或极少产生细微裂纹或孔洞，同时具有优越的光学性能，具有较为简单的工艺过程，制作成本较低。

本发明的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，包括下列步骤：

a.形成初始胚模并在干燥过程中成膜，干燥过程中对初始胚模内表面加热；

b.在成膜过程中对初始胚模外层吹送湿气，该湿气相对湿度为20-90％，温度为50-95℃；

c.成膜过程中，干燥至挥发成分比率按质量比为10-30％时，停止吹送湿气；

d.直至干燥成膜。

进一步，步骤b中，湿气吹送速度为1-10m/s，吹送面积为涂层面积的40％-70％，并相对于涂层表面均匀分布；

进一步，步骤b中，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为60-90％，温度70-95℃，吹送速度为1-5m/s，干燥时间为1-5min；第二干燥段湿气相对湿度40-60％，温度60-80℃的湿气，吹送速度为4-8m/s,干燥时间为1-5min；第三干燥段湿气相对湿度20-40％，温度60-80℃的湿气，吹送速度为4-10m/s，干燥时间为1-5min；

进一步，在成膜过程中对初始胚模内表面的加热温度为70-125℃；

进一步，步骤a中，形成初始胚膜的聚乙烯醇的溶液的挥发成分按质量百分比占50-90％；

进一步，步骤b中，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为80％，温度95℃，吹送速度为3m/s；第二干燥段湿气相对湿度65％，温度75℃的湿气，吹送速度为6m/s；第三干燥段湿气相对湿度35％，温度75℃的湿气，吹送速度为8m/s。

本发明还公开了一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备装置，包括干燥设备，与干燥设备对应设有用于对通过干燥设备的初始胚模的外表面吹送湿气的吹送设备。

进一步，所述吹送设备为吹送喷嘴，所述吹送喷嘴的吹送出口正对初始胚模的外表面；

进一步，所述吹送喷嘴为三组沿初始胚模在干燥设备上的行进方向上并列设置，，形成三个干燥段，每段吹送喷嘴的吹送面积相对于每段涂层面积占40％-70％；

进一步，所述干燥设备为流延钢带或干燥辊。

本发明的有益效果是：本发明的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法及装置，在初始胚膜内层加热，同时在外层通过吹湿气的方式平衡各层挥发速率，最终制得的偏光片用聚乙烯醇膜整体均匀且致密性较高，在后续的拉伸过程中不产生或极少产生细微裂纹或孔洞，同时具有优越的光学性能，具有较为简单的工艺过程，制作成本较低。

附图说明

下面结合幅图对本发明进行进一步说明。

图1为本发明在流延刚带上的应用。

具体实施方式

图1为本发明在流延刚带4上的应用，在干燥滚上的应用与流延钢带原理相一致。

本发明的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，包括下列步骤：

a.形成初始胚模并在干燥过程中成膜，干燥过程中对初始胚模内表面加热；初始胚模的形成可采用现有技术的流延制膜法、螺杆挤出制膜法等，初始胚膜的制备可以述及的方法有通过气压挤出聚乙烯醇系聚合物溶液通过模头狭缝成膜的方法，通过螺杆挤出聚乙烯醇系聚合物溶液通过狭缝成膜的方法，通过螺杆熔融挤出聚乙烯醇系聚合物溶液通过狭缝成膜的方法等；每种方法并不局限，如所述及的提供狭缝成膜的成膜装置有T型狭缝、料斗板、I-模、唇形涂布机膜等已知的膜状吐出装置，将含有PVA系聚合物的制膜原液以膜状吐出至第一干燥辊上或流延于钢带上，形成初始胚膜；均能实现发明目的，在此不再赘述；

b.在成膜过程中对初始胚模外层吹送湿气，该湿气相对湿度为20-90％，温度为50-95℃；采用合适的相对湿度范围和温度范围，利于有效控制初始胚膜在成膜过程中各层之间的挥发速率，从而实现相对平衡；

c.成膜过程中，干燥至挥发成分比率按质量比为10-30％时，停止吹送湿气；以保证最终的干燥效果；

d.直至干燥成膜。

本实施例中，步骤b中，湿气吹送速度为1-10m/s，吹送面积为涂层面积的40％-70％，并相对于涂层表面均匀分布；合理的吹送量保证最终的平衡，避免不足或者过量。

本实施例中，步骤b中，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段1湿气相对湿度为60-90％，温度70-95℃，吹送速度为1-5m/s，干燥时间为1-5min；第二干燥段2湿气相对湿度40-60％，温度60-80℃的湿气，吹送速度为4-8m/s，干燥时间为1-5min；第三干燥段3湿气相对湿度20-40％，温度60-80℃的湿气，吹送速度为4-10m/s，干燥时间为1-5min；针对不同的干燥过程，具有针对性的施以不同的干燥平衡参数，保证成膜的均匀性和致密性，从而保证最终的产品质量。

本实施例中，在成膜过程中对初始胚模内表面的加热温度为70-125℃；该加热温度与合理的湿气喷吹相适应，保证成膜最终的均匀致密效果。

本实施例中，步骤a中，形成初始胚膜的聚乙烯醇的溶液的挥发成分按质量百分比占50-90％；初期的挥发成分量控制，利于后期干燥喷湿气以及喷湿后期的干燥控制，从而获得理想的成膜。

本实施例中，步骤b中，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为80％，温度95℃，吹送速度为3m/s；第二干燥段湿气相对湿度65％，温度75℃的湿气，吹送速度为6m/s；第三干燥段湿气相对湿度35％，温度75℃的湿气，吹送速度为8m/s；阶段和湿度、温度以及喷吹量的合理优化，获得最佳的成膜质量。

本发明还公开了一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备装置，包括干燥设备，与干燥设备对应设有用于对通过干燥设备的初始胚模的外表面吹送湿气的吹送设备。

本实施例中，所述吹送设备为吹送喷嘴，所述吹送喷嘴的吹送出口正对初始胚模的外表面；

本实施例中，所述吹送喷嘴为三组沿初始胚模在干燥设备上的行进方向上并列设置，，形成三个干燥段，每段吹送喷嘴的吹送面积相对于每段涂层面积占40％-70％；如图所示，三组吹送喷嘴并列设置，控制合理的间距，保证影响的连续性。

本实施例中，所述干燥设备为流延钢带或干燥辊。

以下为本发明的制备方法的具体实施例：以下实施例采用流延钢带

实施例一

a.形成初始胚模并在干燥过程中成膜，形成初始胚膜的聚乙烯醇的溶液的挥发成分按质量百分比占75％，干燥过程中对初始胚模内表面加热并控制加热温度为95℃；

b.在成膜过程中对初始胚模外层吹送湿气，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为80％，温度95℃，吹送速度为3m/s，吹送面积为涂层面积的70％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为3min；第二干燥段湿气相对湿度65％，温度75℃的湿气，吹送速度为6m/s，吹送面积为涂层面积的50％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为1min；第三干燥段湿气相对湿度35％，温度75℃的湿气，吹送速度为8m/s，吹送面积为涂层面积的40％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为5min；

c.成膜过程中，干燥至挥发成分比率按质量比为25％时，停止吹送湿气；

d.直至干燥成膜。

实施例二

a.形成初始胚模并在干燥过程中成膜，形成初始胚膜的聚乙烯醇的溶液的挥发成分按质量百分比占90％，干燥过程中对初始胚模内表面加热并控制加热温度为125℃；

b.在成膜过程中对初始胚模外层吹送湿气，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为60％，温度70℃，吹送速度为5m/s，吹送面积为涂层面积的70％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为1min；第二干燥段湿气相对湿度40％，温度60℃的湿气，吹送速度为8m/s，吹送面积为涂层面积的50％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为5min；第三干燥段湿气相对湿度20％，温度60℃的湿气，吹送速度为10m/s，吹送面积为涂层面积的40％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为3min；

c.成膜过程中，干燥至挥发成分比率按质量比为30％时，停止吹送湿气；

d.直至干燥成膜。

实施例三

a.形成初始胚模并在干燥过程中成膜，形成初始胚膜的聚乙烯醇的溶液的挥发成分按质量百分比占50％，干燥过程中对初始胚模内表面加热并控制加热温度为70℃；

b.在成膜过程中对初始胚模外层吹送湿气，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为90％，温度95℃，吹送速度为1m/s，吹送面积为涂层面积的70％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为4min；第二干燥段湿气相对湿度60％，温度80℃的湿气，吹送速度为4m/s，吹送面积为涂层面积的50％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为5min；第三干燥段湿气相对湿度40％，温度80℃的湿气，吹送速度为10m/s，吹送面积为涂层面积的40％，并相对于涂层表面均匀分布，干燥时间为1min；

c.成膜过程中，干燥至挥发成分比率按质量比为10％时，停止吹送湿气；

d.直至干燥成膜。

对比例一

采用与实施例一相同的工艺，不喷吹湿气。

对比例二

采用与实施例二相同的工艺，不喷吹湿气。

对比例三

采用与实施例三相同的工艺，不喷吹湿气。

将上述实施例一、对比例一、实施例二、对比例二、实施例三、对比例三在30℃的水中浸渍1分钟进行预溶胀后，在碘/碘化钾的质量比为1/100、碘浓度为40g/L于35℃溶液中3min。然后将PVA薄膜从染浴中取出，在50℃的硼酸水溶液(硼酸浓度为3％)中浸渍并进行6倍的单轴拉伸，在30℃的碘化钾·硼酸(碘化钾含量40g/L，硼酸含量40g/L)中浸渍4分钟进行固定处理，进而在给定长度下用50℃的条件下热风干燥，制造出偏光薄膜。

将上述制得的聚乙烯醇偏光膜进行测试，测试方法如下：

1、溶胀度测试方法：将裁成3mm宽的质量约3g的聚乙烯醇膜裁切片，在40℃的温水中浸渍15分钟后，以3000rmp进行5分钟离心脱水后的裁切片质量(W1)和将该离心脱水后的裁切片在105℃干燥16小时后的裁切片质量(W2)根据如下公式计算溶胀度：

溶胀度(％)＝(W1)/(W2)×100

2、透射率、偏光度由岛津U-1700紫外分光光度计测量。

3、偏光薄膜的裂纹数及孔洞数在显微镜在100倍的放大倍数下进行测试。

测试结果如下表所示：

表1本发明制备的聚乙烯醇偏光膜与对比例性能参数

检测项目	实施例一	对比例一	实施例二	对比例二	实施例三	对比例三
							厚度μm	75	75	75	75	75	75
溶胀度/％	210	215	203	210	205	207

透射率/％	44.0	43.7	44.0	43.6	44.0	43.7
							偏光度	99.99	99.89	99.99.	99.90	99.99	99.94
裂纹数	0	7	0	6	0	3
							孔洞数	2	42	4	36	5	19

由表1可知，本发明提供的聚乙烯醇膜制备工艺所制得的聚乙烯醇膜具有较优越的偏光性能，且缺陷较少。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：包括下列步骤： 

a.形成初始胚模并在干燥过程中成膜，干燥过程中对初始胚模内表面加热； 

b.在成膜过程中对初始胚模外层吹送湿气，该湿气相对湿度为20-90％，温度为50-95℃； 

c.成膜过程中，干燥至挥发成分比率按质量比为10-30％时，停止吹送湿气； 

d.直至干燥成膜。 

2.根据权利要求1所述的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：步骤b中，湿气吹送速度为1-10m/s，吹送面积为涂层面积的40％-70％，并相对于涂层表面均匀分布。 

3.根据权利要求1或2所述的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：步骤b中，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为60-90％，温度70-95℃，吹送速度为1-5m/s，干燥时间为1-5min；第二干燥段湿气相对湿度40-60％，温度60-80℃的湿气，吹送速度为4-8m/s,干燥时间为1-5min；第三干燥段湿气相对湿度20-40％，温度60-80℃的湿气，吹送速度为4-10m/s，干燥时间为1-5min。 

4.根据权利要求1所述的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：在成膜过程中对初始胚模内表面的加热温度为70-125℃。 

5.根据权利要求1所述的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：步骤a中，形成初始胚膜的聚乙烯醇的溶液的挥发成分按质量百分比占50-90％。 

6.根据权利要求3所述的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：步骤b中，湿气的吹送过程分段进行：第一干燥段湿气相对湿度为80％，温度95℃，吹送速度为3m/s；第二干燥段湿气相对湿度65％，温度75℃的湿气，吹送速度为6m/s；第三干燥段湿气相对湿度35％，温度75℃的湿气，吹送速度为8m/s。 

7.一种偏光片用聚乙烯醇膜的制备装置，其特征在于：包括干燥设备，与干燥设备对应设有用于对通过干燥设备的初始胚模的外表面吹送湿气的吹送设备。 

8.根据权利要求7所述的聚乙烯醇宽幅薄膜的制备装置，其特征在于：所述吹送设备为吹送喷嘴，所述吹送喷嘴的吹送出口正对初始胚模的外表面。 

9.根据权利要求7或8所述的聚乙烯醇宽幅薄膜的制备装置，其特征在于：所述吹送喷嘴为三组沿初始胚模在干燥设备上的行进方向上并列设置，形成三个干燥段，每段吹送喷嘴的吹送面积相对于每段涂层面积占40％-70％。 

10.根据权利要求7所述的偏光片用聚乙烯醇膜的制备方法，其特征在于：所述干燥设备为流延钢带或干燥辊。