CN1112597C - K型偏振膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型光学材料的制造方法，即″K″型偏振膜的制造方法。其特征是两层聚乙烯醇薄膜在三层衬膜的保护下做成五合板式的夹心膜，然后将此夹心膜拉伸，揭下丙侧衬膜，可同时做出两层有用的K型偏振膜。

Description

K型偏振膜的制造方法

本发明涉及一种K型偏振膜的制造方法。偏振膜可以用来在寻常光线中“滤出”偏振光。在制造液晶显示器时与液晶层结合起来产生图像：在照像术中，偏振膜用来减少眩光，减小镜面反射光的强度，从而提高拍摄质量，在CRT显示中可以用来减少阴极射线管显示器表面上的眩光。特别在汽车的前灯罩上和驾驶室窗上分别覆盖偏振膜，可以使对方的前灯照射到司机眼中的光线强度大大减弱，而路面上和四周的光线强度变化较少，从而可避免司机因看不清路面造成的交通事故。对环境的温度和湿度的耐受力较强的K型偏振薄膜，在上述领域中有特殊的应用价值。

以往制造K型膜的方法，是使聚乙烯醇的薄膜在较高的温度下通过接触作为催化剂的强酸雾，发生脱水反应，从而形成分子中含有共轭双键区段的聚合物。光线在透过这种聚合物制成的薄膜中取向一致的共轭双键区段时，产生了线性偏振。利用这种常规的酸雾方法制备的结果，由于酸雾分布的不均匀性不可避免地造成产品中的条纹和斑点，从而降低偏振膜的质量，这样生产出来的偏振膜特别不适用于需要高光学精度的场合。本发明的一个目的，就是克服这种障碍，使在制造K型偏振膜时避免采用酸雾。

本发明提供了制造聚亚乙烯薄膜起偏器，即K薄膜类起偏器的方法。这种方法将含有羟基的线性高聚物组成的薄膜向一定的方向延伸到足够的程度，使得薄膜的高聚物组分分子沿着延伸的方向排列。其方法是在三层柔性衬膜每两两之间夹以一层聚乙烯醇原料膜(原料膜需在去离子水中浸泡后风干)，形成五合板式的夹心膜，在衬膜和聚乙烯醇膜的中间各加以酸性催化剂，将原料膜粘贴在衬膜上，然后将此夹心膜拉伸后，加热至一定温度以后在原料膜中生成共轭双键生色基团，即制成K型偏振膜。

这种方法的优点之一是原料薄膜始终处于衬膜的保护下，避免了起皱和打折，并且在脱水的过程中薄膜接触到的催化剂的浓度是均匀的，从而减少了产生条纹和斑点的可能，因此用这种方法生产，成品率较高。将酸催化剂加到薄膜的表面上还可以使生产者有可能使用浓度较低的酸，这种制备方法可能更安全，制造过程腐蚀性更小。

据上所述，本发明的目的是提供一个制取K型偏振膜的方法，这种方法涉及将聚乙烯醇原料膜和柔性衬膜叠成夹心膜，其中在薄膜与衬膜的界面上加以脱水的酸催化剂。

本发明的另一个目的是提供一个制取K型偏振膜的方法，在这种方法中将上述的加了酸性脱水催化剂的夹心膜拉伸后加热到一定温度。

本发明的另一个目的是提供一个制取K型偏振膜的方法，在这种方法中原料膜始终在柔性的衬膜保护下，避免了制成的偏振膜起皱和打折的缺陷。

本发明的另一个目的是提供一个制取K型偏振膜的方法，这种方法不容易受到制造聚亚乙烯过程中由于环境的波动而造成的条纹和斑点的问题。

本发明的其他细节和优点在下述连同附图一起对于本发明最佳实施的细节中可加以说明。

本发明提供了一个从含羟基的线性高聚物原料制造聚亚乙烯偏振膜的新方法。

开始时，在三层柔性衬膜每两两之间夹以一层聚乙烯醇原料膜，形成五合板式的夹心膜，在衬膜和聚乙烯醇原料膜之间各加以酸性催化剂，将原料膜粘贴在衬膜上，然后将此夹心膜拉伸后，加热至100至200℃以生成共轭双键生色基团，聚乙烯醇原料膜转化为K型偏振膜。

任何可以在较高的温度(或其他适当的处理条件)下可以起到脱水催化剂作用，在所说的线性高聚物分子的含羟基的区段中，以终产物nH20的形式脱除2n个H原子和n个0原子，在这些高聚物分子中形成共轭双键的酸(或其他试剂)都可以考虑使用。最好使用盐酸。

延伸了的薄膜本身有些脆弱，并且容易起皱和打折，在夹心膜中衬膜的保护下不容易受到上述的损害。更重要的是，这样处理后粘上了酸的薄膜可以转变成K型偏振膜。这种转变是通过如下方式实现的：把拉伸了的、其中加了酸性催化剂的夹心薄膜加热到足够高的温度，维持足够长的时间，以完成所说原料膜的酸催化脱水反应，从而在高聚物中形成吸光的共轭双键区段。

为了进一步地解释本发明，请参看图1和2。图1表示由柔性衬膜和聚乙烯醇原料膜构成夹心膜后，在膜层的间隙中加入酸性催化剂，进而送往拉伸机中去拉伸的过程，图2表示从图1右端送出的、拉伸后的夹心膜经在加热炉中脱水后，剥离出偏振膜，送往硼酸浴中去处理的过程。由图1和2所表示的方法是解释性的。

如图1所示，由三个卷轴1提供柔性衬膜2，两个卷轴3提供聚乙烯醇原料膜4，三层衬膜2每两两之间夹以一层聚乙烯醇原料膜4，形成五合板式的夹心膜5。在衬膜和聚乙烯醇膜之间各加以酸性催化剂，将原料膜粘贴在衬膜上。所采用的聚乙烯醇原料膜典型的厚度为0.030～0.080mm，最好为0.050mm。

可以用很多种材料中的一种作为衬膜2。合适的衬膜如纤维素酯类(如硝酸纤维素，醋酸纤维素和乙酸丁酸纤维素酯等)；聚酯；聚碳酸酯；乙烯基高聚物如聚乙烯醇丙烯酸酯；聚乙烯醇缩丁醛等，以及任何可以膜的形式提供的材料。由于本发明特殊的用处和需要，聚乙烯醇缩丁醛和聚酯是特别有用的材料。衬膜的厚度取决于特定的应用。一般地，从制造工艺角度考虑，可使用厚度约为0.020mm到0.50mm的材料。

如图1所示，一层衬膜2和两层聚乙烯醇原料膜4首先在夹辊6和7组成的夹子中被合到一起，这时它们中间形成了两个分岔处。根据本发明，从酸溶液的容器8中向这两个分岔处滴下酸溶液9，酸在这里所形成的两条沟中聚集，展开到整个衬膜2和聚乙烯醇原料膜4间的界面上。衬膜2和聚乙烯醇原料膜4和所加的酸合成了三层的夹心膜10。

同样地，当另外两层衬膜2和上述夹心膜10在夹辊11和12组成的夹子中被合到一起时，它们中间也形成了两个分岔处。根据本发明，从酸溶液的容器8中向这个分岔处滴下酸溶液9，酸在这里聚集，并展开到整个衬膜2和聚乙烯醇原料膜4间的界面上。总共三层衬膜2和两层聚乙烯醇原料膜4加上所加的酸合成了夹心膜5。其中所加的酸提供了下一个转化工序所需要的催化作用。

典型地，为了保证均匀铺开，应在整个制造过程中维持一定酸溶液的流速和流量，足够连续地形成和维持覆盖整个夹辊长度的四条沟中的酸溶液9。其他影响涂布均匀性的因素也应加以考虑。

夹心膜5通过导向辊13被送往适当的拉伸机14(或其他类似的机械或***)。图1中拉伸机由慢速夹辊15和快速夹辊16组成，在其中将夹心膜5向一定的方向拉伸。在这一步中，向轴向延伸至原来长度的2-5倍。虽然它是在长度的方向拉伸的，但在宽度和厚度的方向上也会变化。

如图1所示，拉伸是在备有加热元件17的热风炉18中进行的(最好加热至高聚物原料的玻璃化转变温度以上)。可以利用夹辊15和16之间转速的不同导致在它们之间传动的夹心膜受到相应的张力，将其拉伸。

拉伸后的五合板式薄膜被送进备有加热元件19、慢速夹辊20和快速夹辊21的热风炉22中，聚乙烯醇薄膜在加热条件下，经酸催化剂的作用发生脱水反应，生成偏振膜23。成品偏振膜的光学性质可以用转化炉中的温度，以及薄膜受到加热的时间加以控制。如果需要生产高透明度的起偏器，转化炉温应较低，而如果需要生产透明度相对较低，遮断率较高的起偏器，应采用较高的转化炉温。

经过转化的偏振膜23与内外衬膜剥离后可再次延伸。如图2所示，延伸步骤可以(但不是必须)在硼酸浴24中进行。在其中用硼酸与/或硼砂的水溶液处理含有分子取向一定的亚乙烯基-乙烯醇共聚物。采用前述的用来将聚乙烯醇原料膜4延伸的相似方式来延展：采用高速的和低速的夹辊25和26。最后生成的偏振膜被卷到卷轴27上，成为成品。

Claims (6)

1、一种从聚乙烯醇聚合物薄膜制造K型偏振膜的方法，其特征在于：

(a)原料膜的浸泡

将聚乙烯醇原料膜在去离子水中浸泡后风干；

(b)形成衬膜与原料膜的夹心膜

在三层衬膜每两两之间夹以一层聚乙烯醇原料膜，在衬膜和聚乙烯醇膜的界面，加入酸性脱水催化剂将这些膜粘合起来，形成五合板式的夹心膜；

(c)夹心膜的拉伸

将夹心膜在原料膜的玻璃化转变温度以上拉伸；

(d)制作K型偏振膜

揭去夹心膜的最外层的村膜，将分子取向了的聚乙烯醇薄膜在足够导致薄膜中的羟基化线性高聚物发生催化脱水反应的条件下处理，从而在所说高聚物中产生吸收光的共轭双键区段，从而制成K型偏振膜；

(e)所述的制作K型偏振膜的方法，其特征为将夹在三层衬膜中的二层拉伸取向薄膜在足够高的温度下加热足够长的时间，从而导致所说的催化脱水反应；

(f)所述的制作K型偏振膜的方法，其特征在于脱水反应的加热温度大约在100℃至200℃之间。

2、按权利要求1所述的制作K型偏振膜的方法，其特征为加入脱水催化剂的方法是将所说催化剂滴加到聚乙烯醇薄膜与衬膜的界面所构成的分岔处。

3、按权利要求1所述的制作K型偏振膜的方法，其特征为夹心膜向一定方向拉伸至原长的大约2.0倍至5.0倍。

4、按权利要求3所述的制作K型偏振膜的方法，其特征为夹心膜通过转速不同的夹辊加以拉伸或延伸。

5、按权利要求1所述的制作K型偏振膜的方法，其特征为通过进一步的延伸步骤，在其中经受了所说的催化脱水反应的所说薄膜，向一定方向进一步延伸10％至160％，以至总共延伸到原长的至少4.8倍。

6、按权利要求1所述的制作K型偏振膜的方法，其特征为拉伸的聚乙烯醇薄膜在含有硼酸根离子的溶液中进一步延伸。

Images