发明内容
本发明的目的是要提供一种用于高速制造薄膜的方法和装置。
为了达到该目的以及其它目的,发明人经过认真的研究,发现了一种方法可以不用调节唇边间隙就能解决上述问题,从而使得仅仅边缘部分变厚。在发明人所发现的方法中,设置边缘校正通道用于供给边缘校正涂料,而边缘校正涂料的流速通过不是用于控制唇边间隙的控制装置来控制。因此,将边缘校正涂料供给到浇铸模的两侧,以便独立地控制薄膜的两个边缘部分的厚度。
在本发明的薄膜制造方法中,形成初级薄膜且该初级薄膜的两个侧部被切断。由此得到切割薄膜。所述的两个侧部满足以下条件:
0.1cm≤W≤10cm
65μm≤T1≤T1m≤T2
在该公式中,W是每个侧部的宽度;T1是两个侧部的平均厚度(μm);T1m是两个侧部的最大厚度;T2是2.0×T0(μm)和130μm中的较大值;T0是所述的切割薄膜的平均厚度。
在本发明的薄膜制造方法的优选实施例中,流动条件被满足:
0μm≤(T0m-T0)μm≤20μm
T0v≤T0±2μm
在这些公式中,T0m是所述切割薄膜的侧面区域的最大厚度,所述侧面区域位于距侧边缘1mm-20mm的范围内;T0v是在除了所述侧面区域之外的中心区域内的任意位置的厚度(μm)。
在另一优选实施例中,初级薄膜是纤维素酯薄膜。更优选地,为了形成初级薄膜,将主涂料供给到浇铸模的主通道内,并将校正涂料供给到浇铸模的各个校正通道内。校正通道设置在主通道的两侧。然后校正通道在主涂料的两边接合到主涂料。由此获得浇铸涂料。其后,浇铸涂料从浇铸模中浇铸到支撑体上,从而形成初级薄膜。
此外,特别优选地,为了形成初级薄膜,按照侧部的厚度值来调节每个校正涂料流经校正通道的流速。当校正涂料流入校正通道时,校正涂料所产生的空气从校正通道中排出。此外,每个校正通道中的校正涂料的温度控制在预定值。而且,在主涂料的宽度变成浇铸宽度的位置的下游侧,将该校正涂料加入到主涂料。初级薄膜的宽度至少为1400mm。
在本发明的薄膜制造方法的另一个实施例中,将主涂料注入到浇铸模的主通道中,并将校正涂料注入到浇铸模的各个校正通道内。该校正通道设置在主通道的两边。然后按照薄膜的外侧部的厚度值来调节每个校正涂料流经校正通道的流速。校正通道在主通道的两边缘加入主涂料。因此,获得该浇铸涂料。其后,该浇铸涂料从该浇铸模中浇铸到支撑上,从而形成初级薄膜。
在另一个优选实施例中,该薄膜是纤维素酯薄膜。当校正涂料流入校正通道时,校正涂料所产生的空气从校正通道中排出。每个校正通道中的校正涂料的温度控制在预定值。在主涂料的宽度变成浇铸宽度的位置的下游侧,将校正涂料加入到主涂料。该膜的宽度至少为1400mm。
在本发明的薄膜制造装置中,含有用于将涂料浇铸在支撑上以形成薄膜的浇铸模,该浇铸模包括用于注入主涂料的主通道,用于分别注入校正涂料的校正通道。校正通道设置在主通道的两侧,该浇铸模还包括流速调节装置和接合部分。该流速调节装置按照薄膜的外侧部的厚度值来调节每个校正涂料流经每个校正通道的流速。在接合部分中,该校正涂料从主通道的两边缘加入到主涂料。因此,获得浇铸涂料。
在薄膜制造方法的优选实施例中,浇铸模还包括主体和连接主体两边的边缘调节部分。主体设置主通道和接合部分。边缘调节部分设置校正通道和流速调节装置。
此外,薄膜制造装置的优选实施例还包括通孔,当校正涂料流入校正通道时,校正涂料所产生的气体从该通孔排出。
薄膜制造装置的另一个优选实施例还包括将每个校正通道中的校正涂料控制在预定值的温度控制器。优选地,接合部分设置在主通道的宽度变成浇铸涂料的浇铸宽度的位置的下游侧。
根据本发明的制造薄膜的方法,能形成一未修整的薄膜,对其两个边缘部分进行切割和切断从而获得成品薄膜。每个边缘部分的宽度W满足0.1cm≤W≤10cm的条件。如果未修整的薄膜的平均厚度是T0,该薄膜的两个边缘部分的平均厚度T1满足与两个边缘部分的最大厚度T1m和2.0×T0(μm)和130μm中较大值关系的条件:65μm≤T1≤T1m≤T2。因此,在支撑上浇铸涂料而形成在支撑上的铸型薄膜的边缘部分变得更厚,因此整个未修整的薄膜变得更坚固。当铸型薄膜从支撑上剥离时,防止诸如部分铸型薄膜残留在支撑上这类的剥离损坏。在仅仅两个边缘部分加厚的该方法中,浇铸模具有用于注入边缘校正涂料的边缘校正通道,其连接到主通道中的主涂料的侧部从而加厚该未修整的薄膜的边缘部分。因此本发明能通过现有设备的一个微小改进来实现,并能降低成本。此外,边缘校正涂料的流速无需通过控制唇边间隙来控制。因此该薄膜厚度的控制是高精确的。此外,成品薄膜是薄的且具有良好的表面条件。用于偏振滤光片保护膜、光学薄膜、偏振滤光器、液晶设备等的,其中使用了成品薄膜的保护膜,具有优良的光学特性。
本发明的用于制造薄膜的装置,其中该浇铸模具有主体和用于注入边缘校正涂料的边缘校正通道。因此两个边缘部分的厚度能分别控制。因此,具有与中间部分不同厚度的两个边缘部分的未修整薄膜能很容易地形成。
具体实施方式
【溶剂】
周知的化合物能够用作用于制备本发明中的涂料的溶剂。优选地,有卤代烃(二氯甲烷(二氯甲烷)等),酯类(乙酸甲酯等),醚类,醇类(甲醇、乙醇、正丁醇等),酮类(丙酮等),等等。然而,用于溶剂的化合物不限于以上化合物。此外,本发明中,几种类型的上述溶剂混和成的溶剂混合物也可以用于制备制造薄膜的涂料。在本发明中,以二氯甲烷为主要溶剂的混和溶剂称为二氯甲烷型溶剂,以乙酸甲酯为主要溶剂的混和溶剂称为乙酸甲酯型溶剂。
【聚合物】
用于本发明中的聚合物没有特别限制。例如,有纤维素酯类,(如酰化纤维素(celloulose acylate)),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。然而该聚合物不仅限于以上物质。此外,优选使用酰化纤维素,特别是乙酰化度为59.0%到62.5%的三乙酸纤维素(TAC)。此外,TAC的原料是棉绒和木浆。当使用TAC时,从棉绒或木浆中得到的TAC的化合物或混合物都可以使用。
【添加剂】
几种已知的化合物能够作为添加剂加入到涂料中。作为添加剂的有,增塑剂(磷酸三苯酯(或TPP);磷酸联苯基二苯酯(BDP)等),紫外吸收剂(2,4-二-(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔-丁基苯胺基(butylanylino))-1,3,5-三嗪;2-(2’-羟基-3’,5’-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑;等),消光剂(二氧化硅等),增稠剂,油-胶凝剂等。然而,添加剂不仅限于上述物质。添加剂可以和聚合物一起加入到溶剂中用来制备涂料。另外,在制备好的涂料的供给中,添加剂可使用静态混和器等加入到涂料中以进行管线内混和。
【涂料的制备】
将聚合物加入溶剂(可以是混和溶剂)中后,聚合物通过已知的溶解方法来溶解,从而制备涂料。同时,可以进行添加剂的溶解。通常,过滤添加剂从而清除杂质。过滤过程中,可以使用已知的过滤材料,例如滤纸,滤布,无纺布,金属网,烧结金属,多孔过滤器,等等。在进行过滤时,可以清除涂料中的杂质和未溶颗粒,且由此在所制成的薄膜中由杂质引起的缺陷会减少。应注意,优选使用二氯甲烷型溶剂或乙酸甲酯型溶剂中的一种。
此外,可以加热制备好的涂料以增加溶解性。为了加热涂料,有以下方法,例如,在固定槽中搅拌加热的方法,使用诸如具有静止混和器的套管等的几种热交换器输送给涂料的方法。此外,可以增加装置中的内压以加热涂料至大于大气压下的沸点。在进行这样的过程时,可以完全溶解未溶颗粒,或者减少过滤器的负荷。此外,能减少杂质的数量。
【薄膜制造方法】
图1中,在薄膜生产线10的混合槽11中,将以上述方法制备的涂料作为涂料12供应且通过旋转搅拌叶片13搅拌以便均匀。用泵14将涂料12供给到过滤装置15以便清除杂质,并进一步以恒定流量供给到浇铸模16中。浇铸模16设置在带17上,带17根据辊18、19通过旋转装置(未示出)的旋转而循环无端地运动。浇铸模16将涂料12浇铸到带17上。稍后会详细地介绍该浇铸方法。涂料12在带17上形成铸型薄膜20,从而具备自支撑特性,然后用剥离辊21将其剥离作为未修整薄膜22。在本实施例中,带用作支撑体。然而本发明不仅限于此,支撑体也可以为滚筒。
未修整薄膜22在拉幅干燥机30中干燥。干燥期间,未修整薄膜22至少在横向和纵向中的一个方向上被拉伸,从而得到预定的薄膜。由此将必需的光学特性提供给未修整薄膜22,并且能防止薄膜表面上产生褶皱。
在拉伸之前,在未修整薄膜22上确定设置在拉伸方向上的两点,并测出它们的间距作为第一间距X。在拉伸之后,测出该两点间的间距作为第二间距Y。因此,将拉伸率Rstr定义为:
Rstr=[(Y-X)/X]×100
拉伸率没有特别限制,但未修整薄膜22优选在拉伸率为0.5%-150%范围内进行拉伸。然后,用切割器31切断或裁掉未修整薄膜22的两个边缘部分,由此获得作为成品薄膜的具有预定宽度的修整薄膜23。将修整薄膜23传输至其内具有许多辊32的干燥室33,在干燥室33中干燥之后再在冷却室34中冷却。尽管冷却温度没有特别限制,但修整薄膜23例如冷却至室温。此外,用切割器35切断修整薄膜23的两个边缘部分。冷却后的修整薄膜23通过缠绕装置36缠绕,同时防止成薄膜卷的修整薄膜23的粘结。本发明中,切割器的数量不仅限于两台。例如,可以仅在拉幅干燥机30的下游侧(切割器31的位置)或仅在缠绕之前(切割器35的位置)设置切割器。此外,切割器也可以设置在干燥室33或冷却室34中。
本发明的制造薄膜的方法中的浇铸方法和浇铸装置将参照图2所示来详细描述。浇铸模16包括主体41和边缘确定装置50、51。此外,主体41具有使用于浇铸的涂料12宽度更大的结构。将涂料12供给到管40中并通过主通道42供应给浇铸模16的加宽区域43。然后涂料流入歧管44,歧管44的宽度与加宽区域43的下端相同。然后将涂料供给切口45,其中涂料的厚度可调节为预定值,且涂料被从孔口46排出。
在边缘确定装置50、51中,分别形成边缘校正通道54、55。此外,衬垫52具有作为边缘校正通道54的入口的孔口52a和具有作为边缘校正通道54的出口的孔口52b,衬垫53具有作为边缘校正通道55的入口的孔口53a和具有作为边缘校正通道55的出口的孔口53b。优选地,孔口52a、53a位于涂料12的宽度在加宽区域43内变得足够大之后。如果在加宽完成之前将涂料12供给到边缘校正通道54、55内,主体41中涂料的流动有时会紊流。优选地,孔口52b、53b位于涂料12加宽完成之后。因此,孔口52b、53b优选形成在歧管44上。当涂料12变宽时,主体41中的涂料从主通道42供给到歧管44。在歧管44中,调节导引件64a、65a设置在两侧从而使涂料12在边缘校正通道54、55中的流动平稳。在导引件64a、65a的下游侧,有用于使涂料12的厚度均匀的导引件64b、65b。通常,在浇铸涂料12时,铸型薄膜的两边缘部分在涂料12的表面张力的作用下变得更厚。然而,即使调节浇铸模16的唇边间隙,这种现象还是很难控制。因此,通常设置导引件64b、65b,然后进行涂料12的浇铸,从而使得铸型薄膜20的两个边缘部分可以不变得更厚。
在边缘校正通道54、55中,有流量调节器56、57,其中涂料12的流量由节流阀(未示出)来调节,从而控制铸型薄膜20的边缘部分的厚度。因此,能控制成品薄膜的边缘部分的厚度。此外,边缘校正通道优选于排气孔58、59连接,用于将空气从边缘校正通道54、55中排到外面。这样,可以防止在铸型薄膜20中产生气孔或空隙。
在边缘校正通道54、55中流动的涂料是边缘校正涂料12a、12b,而经歧管44流到切口45的涂料是主涂料12c。边缘校正涂料12a、12b与主涂料12c接合。这样,当这些涂料12a-12c在接合时具有彼此不相同的温度,在接合后有时会在边缘校正涂料12a、12b之间产生界面,因此,薄膜宽度方向上的薄膜表面条件往往会变糟。因此,为了调节边缘校正涂料12a、12b的温度,优选设置用于控制温度的装置或部件。在图2中,设置了外套60、61,且传热介质(流体)62、63分别供给到通道60a、61a内,从而控制边缘校正涂料12a、12b的温度。然而,在本发明中,用于控制温度的装置或部件没有特别限定,且可以为加热器等。此外,传热介质也没有特别限定。但是,优选为水、盐水(brine)(商品名),油等。
导引件64a、65a设置为主涂料12的宽度变大。由此边缘校正涂料12a、12b能被供给到主涂料12c的两边缘。此外,在边缘校正涂料12a、12b回流至歧管44的位置,设置槽44a、44b以加厚边缘校正涂料12a、12b。因此能够校正边缘校正涂料12a、12b的厚度。注意,槽44a、44b形成在例如歧管44中。
在浇铸过程中,将涂料12经由主通道42从管40供给到加宽区域43,其中涂料12的宽度变大到歧管44的宽度。部分涂料12作为边缘校正涂料12a、12b进入边缘确定装置50、51中的边缘校正通道。此外,另一部分涂料12作为主涂料12c流向歧管44,其宽度由导引件64a、65a调节。流入边缘校正通道54、55的边缘校正涂料12a、12b进入歧管44的槽44a、44b。由此在边缘涂料和主涂料12a-12c接合之后,在边缘校正涂料12a、12b中,边缘部分比中间部分厚。然后涂料12通过切口45供给并从孔口46浇铸到带17上(见图1)。因为涂料12边缘部分比中间部分厚,所以铸型薄膜20的两个边缘部分变得更厚。
铸型薄膜20(即未修整薄膜22的)在宽度方向上的厚度分布是通过形成在浇铸模16的唇之间的孔口46在宽度方向上调节涂料12的出料分布来控制的。未修整薄膜22的,即已修整薄膜(见图3)的成品部分22a(见图3)的厚度能通过改变唇边间隙(或唇间距)来调节。否则,因为浇铸模16具有用于限定浇铸宽度的导引件64b、65b,所以很难通过改变唇边间隙来调节出料分布。此外,歧管44中的导引件64b、65b的合适的形式必须随薄膜厚度的改变而改变。因此,当所制造的薄膜的厚度改变时,导引件64b、65b也要改变以提供薄膜厚度的预定分布。在这种情况下,薄膜生产线的驱动停止,且在改变导引件之后,需要进行用于薄膜宽度方向上的厚度分布的微调节的薄膜试生产。因此,改变歧管中的导引件是不实际的。
然而,在本实施例中,边缘确定装置50、51连接于主体41。此外,如果P0(Pa)为主涂料12c从主通道42到孔口46的压力损失,而P1(Pa)为边缘校正涂料12a、12b在相同流速(m/d)下从主通道42到孔口46的压力损失,则压力损失P0、P1满足以下条件:
P0>P1+1000Pa
通过调节闸孔开度能容易地控制压力损失P1。因此能调节铸型薄膜20的两个边缘部分,从而容易地控制宽度方向上的薄膜厚度分布。
因为铸型薄膜20的两个边缘部分很大,所以铸型薄膜20的强度是足够的,因此尽管成品薄膜的厚度薄,但未修整薄膜22的边缘部分具有足够强度从而不会因拉幅干燥机30中的夹子或销的支撑而损坏。
如图3所示,未修整薄膜22的边缘部分22b、22c在未修整薄膜22的宽度方向上具有宽度WR、WL,且宽度WR、WL从0.1cm-10cm。如果宽度WR、WL小于0.1cm,则在拉幅干燥机30中很难保持支撑强度,因此不能得到本发明的足够的效果。此外,如果宽度WR、WL大于10cm,则未修整薄膜22的宽度变大,且将从未修整薄膜切除的边缘部分变宽。当用于浇铸的涂料中厚的部分变大,涂料在孔口处的进料压力就会变高。这样,有时很难从浇铸模连续浇铸均匀的涂料。
如果T1是边缘部分22b、22c的平均厚度,T1m是边缘部分22b、22c的最大厚度,且T0是成品部分的平均厚度,则边缘部分22b、22c的平均厚度T1满足公式:
65μm≤T1≤T1m≤T2 .....(1)
(T2是130μm和2.0×T0中的最大值)
本发明中,边缘部分22b、22c的平均厚度T1以及成品部分的平均厚度T0使用非接触型厚度计测量。
本发明的方法被执行用来生产薄膜(例如,厚度范围在20μm到85μm之间)。边缘部分22b、22c的厚度T1处于65μm到170μm的范围。
此外,边缘部分22b、22c的厚度可以为恒量(即,T1=T1m)。但是,浇铸模的形状和供给涂料的方法尽可能是常用的,从而使得装置的改进成本很低。因此在本发明中,足以满足T1≤T1m的条件。
然而,如果边缘部分22b、22c的最大值T1m的上限远大于成品部分22a的平均厚度T0,则边缘涂料和主涂料12a-12c不能适当的接合,且边缘涂料和主涂料12a-12c之间常产生界面。因此从浇铸模中浇铸的涂料12在宽度方向上是不连续的。因此,边缘部分22b、22c的最大值T1m的上限是130μm和2.0×T0中的较大值,从而减少浇铸失败。
未修整薄膜22的宽度L1优选至少为2000mm,特别为至少1400mm。切断了未修整薄膜22的两个边缘部分22b、22c之后,成品部分22a成为修整薄膜23,其宽度L2优选为至少1200mm,特别是1400mm。此外,如果成品部分22a在成品部分22a的边缘23a、23b之间的侧部区域W1、W2的最大宽度为T0m(μm),则优选满足以下条件,
0μm≤(T0m-T0)μm≤20μm
侧部区域W1、W2在未修整薄膜22的宽度方向上为1mm-20mm,且依据修整薄膜23的宽度L2来适当地确定。此外,修整薄膜23优选形成为其中心区域W3的厚度分布可以为T0(μm)±2μm。这样的话,修整薄膜23可以优选作为偏振片用保护膜和宽视角薄膜的基片使用。
注意,本发明用于制造薄膜的方法和装置不仅限于上述描述。对于本发明的方法,可以采用使用了供料块和多歧管模的共浇铸法(co-castingmethod),或者顺序浇铸法,其中在支撑体之上设置有多个浇铸模。
通过本发明的薄膜制造方法所获得的修整薄膜23能用作偏振片用保护膜,其中保护膜粘附在由聚乙烯醇形成的偏振膜的两个表面上。此外,该薄膜可以用作光学功能薄膜,如其中修整薄膜23粘附在光学补偿片上的光学补偿膜,其中抗反射层形成在修整薄膜23上的抗反射薄膜,宽视角薄膜等。这些产品能用于构成液晶显示器中的液晶显示屏。
【实施例】
接下来,将详细描述本发明的一个实施例。本发明的实施方案不仅限于该实施例。在该实施例中,试验1-3和试验4作为对比例进行。对试验1进行了详细描述,而接下来的试验2-4中相同的部分则省略说明。
试验1中,使用涂料A。涂料A中,溶剂是二氯甲烷型混和溶剂,包括二氯甲烷(64重量%),甲醇(16重量%)以及正丁醇(0.4重量%)。作为聚合物,使用由木浆合成的纤维素酯(20重量%),且纤维素酯的乙酰化度为62%。使用的添加剂有,增塑剂(TPP∶BDP=2∶1,占整个涂料的2.2重量%),紫外吸收剂和消光剂(紫外吸收剂和消光剂的总重量为0.02重量%)。注意,以二氯甲烷作用主要溶剂的涂料是由已知方法制备的。
薄膜是使用图1的薄膜生产线制造的。浇铸模是单层型浇铸模。浇铸模16的两侧连接边缘确定装置50、51。调节边缘校正涂料的流量,使得薄膜的边缘部分的厚度为大于20μm。传热介质62、63在34.5℃时供给到外套60、61内,从而边缘校正通道54、55处于34℃。每个边缘校正通道54、55的横截面积为12cm2,且每个排气孔58、59的横截面积为0.8cm2。带17的温度控制在25℃。辊18、19的旋转控制为能使浇铸速度为60m/min处。将34℃的涂料浇铸在带17上。当铸型薄膜20具有自支撑特性时,未修整薄膜利用剥离辊21的支撑而被从带17上剥离,然后在以销为夹具的拉幅干燥机中在130℃干燥3分钟。此外,在剩余溶剂的含量为固体物质含量的30重量%的情况下,未修整薄膜被拉伸扩大了1%。然后,未修整薄膜在干燥室33中在135℃下干燥10分钟,然后传送至冷却室34在80℃冷却3分钟。从而通过缠绕装置36将薄膜缠绕起来。
未修整薄膜的平均厚度T0为60μm,而两个边缘部分的平均厚度T1为102μm。公式(1)得到满足:
65μm≤T1(102μm)≤130μm(2.0×T0(60μm)<130μm)
此外,拉幅干燥机30中的未修整薄膜22的传输稳定性是良好的。
试验2中,未修整薄膜的平均厚度T0为30μm且两个边缘部分的平均厚度T1为98μm。改变这些条件从而使得边缘校正涂料可以形成部分边缘部分,以便在每个98μm的边缘部分具有41μm的平均厚度。其它条件与试验1相同。公式(1)得到满足:
65μm≤T1(98μm)≤130μm(2.0×T0(30μm)<130μm)
此外,拉幅干燥机30中的未修整薄膜22的传输稳定性是良好的。
试验3中,未修整薄膜的平均厚度T0为30μm且两个边缘部分的平均厚度T1为73μm。改变这些条件从而使得边缘校正涂料可以形成部分的边缘部分,以便在每个73μm的边缘部分具有16μm的平均厚度。其它条件与试验1相同。公式(1)得到满足:
65μm≤T1(73μm)≤130μm(2.0×T0(30μm)<130μm)
将未修整薄膜传送至拉幅干燥机30中之后,边缘部分从在由销形成的孔处会有轻微的裂痕。然而,这不会影响使用。
作为比较例的试验4中,未修整薄膜的平均厚度T0为30μm且两个边缘部分的平均厚度T1为57μm。改变这些条件从而使得边缘校正涂料可以形成部分的边缘部分,以便在每个57μm的边缘部分具有0μm的平均厚度。其它条件与试验1相同。这样,平均厚度T1有关系式:
65μm>T1(57μm)
因此不满足公式(1)。在拉幅干燥机30中,在某些位置边缘部分具有裂痕,且薄膜不能连续地形成。
给单层浇铸模的上游侧设置供料块,并在相同条件下在试验1-4中进行多层浇铸。这些浇铸的效果与单层浇铸的效果相同。
本发明的各种改进和变形都是可能的,且应理解在本发明的范围之内。