一种聚乙烯醇系光学膜的制备方法

技术领域

本发明涉及光学膜加工领域，具体涉及一种聚乙烯醇系光学膜的制备方法。

背景技术

聚乙烯醇(以下简称：PVA)是一种可降解的水溶性高分子化合物，具有强力粘接、耐溶解、气体阻绝、无毒等特性，被大量用于纺织、食品、医药、建筑、高分子化工等行业。随着产品技术的不断开发，其应用领域还在进一步拓展，具有良好的开发前景。

PVA在加工过程中，PVA熔体通过模头挤出流延到钢带、PET膜或辊筒上经干燥制得聚乙烯醇光学膜。当PVA溶体在模头流道内流动时，因电加热的模头中部地方保温较好，两端散热较快，导致溶体受热应力影响流速和压力不一致，即中间流速快，两边流速略慢，导致熔体流动不均匀，使得流延在制膜模具上熔体不均匀，在薄膜幅宽方向上会出现中间薄两端厚或中间厚两端薄的现象。为了获得光学性能均匀的薄膜，往往要切去较多比例的边膜，这会导致收率大幅下降。目前，为了增加收率，有些研究者只有增加模头的尺寸，这样一来不但设备成本增加，同时占用较大的安装空间，且为了确保熔体不外溢对操作也提出了极高的要求，增大加工难度以及加工成本。

发明内容

本发明意在提供一种聚乙烯醇系光学膜的制备方法，以解决现有技术中因模头流道内熔体流速和压力不一致导致的光学膜不均匀的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种聚乙烯醇系光学膜的制备方法，将PVA熔体通过模头挤出后干燥即得光学膜，模头上设置有温度调节机构，温度调节机构包括吹气系统和排气系统，吹气系统设置在模头的中部，排气系统设置在模头的两端，且吹气系统的出气端与排气系统连通。

本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，在利用模头挤出PVA熔体时，通过设置吹气系统和排气系统，可以对模头的温度进行调节，消除模头因电加热使得模头温度分布不均匀，对流道内的熔体产生较大应力的问题，从而保证了模头内熔体流速和压力基本一致，流延到钢带、PET膜带或辊筒的熔体分布较为均匀，经干燥后切边量大幅减少，提高产品收率，同时又能便捷操作。

本技术方案的有益效果在于：

1、本技术方案通过调节模头内部的温度，能够确保模头流道内的熔体流速和压力基本一致，使得流延到干燥模具上熔体较为均匀，挤出成膜效果优异，经干燥后切边量少，产品收率高。

2、本技术方案由于能够保证熔体被均匀挤出，规避了挤出后薄膜幅宽方向上薄厚不一致的问题，能够保证光学膜光学均匀性良好。

3、本技术方案是在原有挤出机模头上进行的改造，保留了原设备生产线，改动较小，设备优化成本相对较低，易于实施。且气体不会直接与熔体接触，避免引入杂质，从而保证后续成品质量。

优选的，作为一种改进，吹气系统包括送风机、送风管及送风阀，送风管连通在送风机与模头之间，送风阀安装在送风管上，送风管与送风机之间以及送风管与送风阀之间均连接有连接件。

本技术方案中，送风机主要为送风管供气，保证稳定一致的气体供应，通过送风阀的阀门开度大小可以对送风量进行调节、实现送风通断的切换，可以根据实际需要灵活操作，通过送风系统可对模头内部的温度进行调节，从而保证模头温度分布均匀。

优选的，作为一种改进，排气系统包括排风机、排风管及排风阀，排风管连通在排风机与模头之间，排风阀安装在排风管上，排风管与排风机之间以及排风管与排风阀之间均连接有连接件。

本技术方案中，气体进入模头进行温度调节后，气体本身的温度会升高，此时气体对模头内部的调温效果下降，排气系统用于将该部分气体及时排出模头，以使吹气系统可持续性的供入新鲜气体，保证模头内部温度的有效调节。

优选的，作为一种改进，送风管包括主管道和若干支管道，主管道与送风机连通，主管道远离送风机的一端与所述若干支管道连通，支管道远离主管道的一端均与排风管连通。

本技术方案中，主管道用于送入气体，支管道分散在模头内部，能够实现分散调温，增大调节面积，保证模头内部的温度调节效果，送风管的气体流入到各个支管道内，而后从排风管排出即可，结构设计合理。

优选的，作为一种改进，吹气系统的气体为洁净空气，温度为18-30℃，流速为0.5-15.0m/s。

本技术方案中，向模头内吹的气体为洁净的空气，能够避免在调节温度的过程中携带杂质，即使在管道出现损坏时，也不会向摸头内引入杂质，能够保证制备而成的光学膜的品质。气体温度过高会让熔体失水，温度过低会影响熔体的流动性；流速过高会容易产生划痕，成型效果变差，流速过低会产量会下降。

优选的，作为一种改进，排气系统的排气的流速1.0-30.0m/s。

本技术方案中，通过对排气系统排气速度的控制，能够较好地控制模头各区温度，排气速度过高会让局部区域熔体温度下降过快，排气速度过低会起不到调节模头温度的作用，上述的排气量为经过实践验证的最佳的排气速度范围。

优选的，作为一种改进，模头的温度为80-220℃。

本技术方案中，模头的温度影响熔体的流动性，温度过高会导致熔体失水，温度过低会导致流动性下降，增大加工难度，影响成膜效果。

优选的，作为一种改进，模头的幅宽为1.5m-6.5m。

本技术方案中，模头的幅宽过大会增大操作难度，且投入成本会明显增加；模头的幅宽过小会降低产量，生产效率下降，上述的模头的幅宽为经过实践验证的最佳范围。

优选的，作为一种改进，主管道与排风管均设置有2根。

本技术方案中，通过将主管道与排风管均设置成2根，可以提高模头温度调节效果，此外，当其中一根主管道或排风管出现故障后，能够保证系统维持运行，避免设备停车造成损失。

优选的，作为一种改进，支管道靠近主管道的一端均安装有调节阀。

本技术方案中，通过在支管道的进气端均安装调节阀，通过调节调节阀的阀门开度，能够对各个支管道的进气量进行调节，从而实现对每根支管道温度的调节，操作灵活性更强。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

一种聚乙烯醇系光学膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤I：熔体的制备，称取以下质量份数的原料：聚乙烯醇100份、增塑剂20份、表面活性剂0.1份、抗氧剂0.01份、正丁醛1份、聚氧丙烯丙二醇醚0.15份；将聚乙烯醇、水、增塑剂、表面活性剂、抗氧剂、正丁醛、聚氧丙烯丙二醇醚通过精确计量加入到双螺杆机中进行混合、熔融塑化，经塑化的熔体可通过多级(实际加工过程中可以是两级也可以是三级)双螺杆进一步熔融塑化和脱泡，获得PVA熔体；

步骤II：光学膜挤出成型，通过模头将PVA熔体挤出至流延辊上进行初步干燥，初步干燥后进行二次干燥，二次干燥时，干燥的初始温度控制在82℃，干燥过程中温度每秒降低0.5℃，直至降低到60℃；最后通过气浮式干燥箱进行第三次干燥，干燥后得到的薄膜在离开浮式干燥箱前通过控制湿度对薄膜进行湿度微调。模头内设置有若干流道，模头的温度为85℃，模头的幅宽为6.5m。

本实施例中，模头连通有温度调节机构，温度调节机构包括吹气系统和排气系统。

吹气系统包括吹风用的送风机、送风管及送风阀，送风管连通在送风机与模头之间，送风阀安装在送风管上，送风管与送风机之间以及送风管与送风阀之间均连接有连接件，本实施例中的连接件为密封圈，实际应用时可以根据需要自行选择。本实施例中，送风管包括主管道和若干支管道，主管道设置有两个，两个主管道均与送风机连通，主管道远离送风机的一端与所述若干支管道连通，支管道远离主管道的一端均与排气系统连通，且支管道上均安装有调节阀，调节阀的阀门开度可调节设置。吹气系统的气体为洁净空气，温度为18℃，流速为10m/s。

排气系统包括排风用的排风机、排风管及排风阀，排风管连通在排风机与模头之间，且排风管设置有两个，两个排风管分别与若干支管道的出气端连通(即：若干支管道连通在主管道和排风管之间)。送风阀安装在排风管上，排风管与排风机之间以及排风管与排风阀之间均连接有连接件，本实施例中排气系统的排气速度为10m/s。在对PVA熔体挤出时，洁净的空气从送风管流入到各个支管道内，对模头温度进行调节，而后从排风管排出即可。本发明消除了模头因电加热使得模头温度分布不均匀，对流道内的熔体产生较大应力的问题，从而保证了模头内熔体流速和压力基本一致，流延到钢带、PET膜带或辊筒的熔体分布较为均匀，经干燥后切边量大幅减少。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中吹气系统的洁净空气的温度为30℃。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中吹气系统的洁净空气流速为15m/s。

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于：未在模头上加装吹气系统和排气系统。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于：本对比例通入的空气为普通的空气，而非洁净空气。

对比例3

本对比例与实施例1的不同之处在于：本对比例通入的气体为水蒸气。

对比例4

本对比例与实施例1的不同之处在于：本对比例中洁净空气的温度为50℃。

实验例

对上述各实施例以及对比例制备而成的光学膜进行拉伸强度、产品收率以及光学性能的检测，其中拉伸强度参考HG/T 4185—2011方法进行检测，产品收率的计算方法为收率(％)＝产品实际幅宽(m)/模唇流出到成膜基材上的幅宽(m)，光学性能参考HG/T 4185—2011方法检测，结果如下表所示。从表1可知，本发明各实施例制备而成的光学膜的拉伸强度、产品收率以及光学性能指标均显著高于对比例的结果。其中，对比例1中未设置吹气系统及排气系统会严重影响产品收率以及光学膜的光学性能；而对比例3中通入水蒸气会由于水分含量过高，影响光学膜的光学性能。对比例4通气温度过高，则会导致温度调节效果差，对光学膜的拉伸强度、收率以及膜的光学性能均产生不利影响。

表1

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以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。