專利名稱：一種液晶光學用高透明聚碳酸酯薄膜和片材及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材以及制造 該種薄膜及片材的方法，該種髙透明聚碳酸酯薄膜及片材產品應用在液晶 光學裝置的相關領域。
背景技術：
聚碳酸酯(PC)是應用廣泛的五大工程塑料之一，具有綜合均衡的
力學、電氣及耐熱性能，特別以優異的沖擊強度和耐蠕變性著稱，透光率
高，力學性能好，特別是沖擊韌性在工程塑料中最佳。由于PC的優良性
能，其制品及其共混材料在電子、電器、機械、汽車、紡織、輕工及建筑 等行業獲得了廣泛的應用。
聚碳酸酯是分子長鏈中含有一[O-R-O-CO]—鏈節的熱塑性樹脂，是一 種無定型、無臭、無毒、髙度透明的無色或微黃色熱塑性工程塑料，具有 優良的物理機械性能，尤其是耐沖擊性優異，拉伸強度、彎曲強度、壓縮
強度高；蠕變性小，尺寸穩定；具有良好的耐熱性和耐低溫性，在較寬的 溫度范圍內具有穩定的力學性能，尺寸穩定性，電性能和阻燃性。可
在-60~12010下長期使用；無明顯熔點，在220-230t:呈熔融狀態；由 于分子鏈剛性大，樹脂熔體粘度大；吸水率小，收縮率小，尺寸精度高， 尺寸穩定性好，薄膜透氣性小；屬自熄性材料；對光穩定，但不耐紫外光， 耐候性好；耐油、耐酸、不耐強堿、氧化性酸及胺、酮類，溶于氯化烴類 和芳香族溶劑，長期在水中易引起水解和開裂，缺點是因抗疲勞強度差，
容易產生應力開裂，抗溶劑性差，耐磨性欠佳。
光學薄膜泛指在光學器件或光電子元器件表面用物理方法沉積的、利 用光的干涉現象以改變其光學特性來產生增透、反射、分光、分色、帶通 或截止等光學現象的各類膜系。它可分為增透膜、濾光膜、分光膜、偏振 與消偏振膜等。光電信息產業中最有發展前景的通訊、顯示和存儲三大類 產品都離不開光學薄膜，如投影機、背投電視機、數碼照相機、攝像機、
DVD、以及光通訊中的DWDM、 GFF濾光片等，光學薄膜的性能在很大 程度上決定了這些產品的最終性能。光學薄膜正在突破傳統的范疇，越來 越廣泛地滲透到從空間探測器、集成電路、生物芯片、激光器件、液晶顯 示到集成光學等各學科領域中，對科學技術的進步和全球經濟的發展都起 著重要的作用，研究光學薄膜物理特性及其技術已經構成現代科技的一個 分支-一薄膜光學。光學薄膜技術水平已經成為衡量一個國家光電信息等 高科技產業科技發展水平的關鍵技術之一。
聚碳酸酯薄膜最早產于德國拜耳公司，隨后美國通用電氣公司、日本 三菱瓦斯化學、帝人化成公司等也相繼組織生產，使該產品很快成為一個 引人注目的品種。
聚碳酸酯(PC)薄膜具有良好的綜合性能，普通薄膜為無色透明， 透光率在90%以上，很適宜作為光學材料。PC不僅電性能優異，而且具 有較高的拉伸強度和剛性，耐沖擊性也是熱塑性塑料中較高的。PC薄膜 的吸水率及制品成型收縮率低，抗蠕變性優良，因而在不同的溫度、濕度 條件下制品的尺寸穩定，適合制作精密元件。特別是其耐寒性和耐熱性十 分優異，可在-100 13(TC較寬的范圍內長期工作。我國雖然是一個塑料
薄膜與片材的生產與消費的大國，但產品多集中在常規的塑料材料方面， 對于液晶光學用的聚碳酸酯級薄膜仍然依賴進口，同時，相關的生產工藝 并沒有見報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 以及制造該種薄膜及片材的方法。
實現本發明第 一個目的的技術方案是這樣的
一種液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材，該種薄膜及片材以聚
碳酸酯作為原料，其特征在于所述的聚碳酸酯原料的熔融指數為 4 20g/10min。
優選的聚碳酸酯原料的熔融指數為6 14g/10min，更優選的聚碳酸酯 原料的熔融指數為8 10g/10min,即所述的聚碳酸酯原料的分子量在 20000~30000之間。
對于聚碳酸酯材料而言，由于種類繁多，對于加工生產薄膜來說，材 料的熔融指數MFI值很關鍵，材料的熔融指數MFI值是由材料本身的分 子量決定的。對于加工聚碳酸酯薄膜，MFI值太高，也就是材料的流動太 好，不利于加工成薄膜及片材產品；MFI值太低，材料的流動性太差也不 容易成型。最為優選的聚碳酸酯材料的MFI值在8~10g/10min,即材料 的分子量在20000 ~ 30000之間的光學級芳香族聚碳酸酯樹脂。
實現本發明第二個目的的技術方案是這樣的
一種液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征在 于所述的方法包括下述步驟
(1) 原料干燥；
(2) 原料輸送；
(3) 熔融塑化；
(4) 成型；
(5) 覆膜。
由于聚碳酸酯屬于易吸水材料，原料在加工前應嚴格進行干燥以除去 材料中所含的水份，干燥處理的溫度與時間直接影響到最終產品的質量。 干燥不足會導致薄膜表面有大量的氣泡與晶點，干燥過度會導致材料結塊 無法正常生產。干燥處理的時間越長越好，但對于加工生產來說，連續化 生產要求原料要連續供應，因此，原料的干燥時間不可能無限長。干燥可 以采用熱風循環干燥或除濕干燥等方式。上述步驟(l)中所述的原料干 燥的溫度不能高于原料本身的軟化溫度即i5(TC，但也不能低于8(TC,所 述的原料干燥的時間在相應的干燥溫度下不能低于4~8個小時。干燥溫 度越高，相對干燥的時間就短一些。
上述步驟(2)中所述的原料輸送是指經干燥后的原料通過真空吸料 裝置輸送到擠出系統里，熔體經準確計量輸送至T型模頭，如果不能準確 計量熔體流量，會導致薄膜厚度不均勻，偏差大，影響正常成膜，產品無 法使用，特別是對于超薄膜的薄膜。在原料抽入擠出系統前，原料必需經 過一個金屬檢測裝置，它的作用是為了防止原料中存在有金屬物質，如果 存在，該金屬檢測裝置會自動將金屬物質排出，否則，金屬物質會嚴重損 壞擠出系統與T型模具及成型輥簡。
原料進入擠出機會進行熔融塑化，熔融塑化的好壞對薄膜的成型及表
面質量至關重要，聚碳酸酯原料熔融塑化的溫度有嚴格要求，溫度過低會 導致材料無法加工，溫度過高會導致材料高溫氧化發黃至炭化。上述步驟
(3 )中所述的熔融塑化的溫度要求在聚碳酸酯原料的熔點以上40 ~ 80°C
的范圍內進行，優選的熔融塑化的溫度范圍控制在聚碳酸酯原料本身熔點
以上的50~60°C。聚碳酸酯原料的熔點在220 23(TC范圍內，通常步驟 (3)中所述的熔融塑化的溫度在28(TC。熔融塑化的原料經計量后送入T
型模頭形成 一定厚度的片狀熔體。
上述步驟(4)中所述的成型是指從T型模頭出來的片狀熔體經成型
輥快速冷卻成型形成聚碳酸酯薄膜或片材，冷卻輥的溫度應控制在原料加 工溫度即步驟3中的熔融塑化溫度以下的145。C 155t:之間，溫度過高 或過低均會導致無法成膜。冷卻的溫度及成型輥的表面質量直接決定了產 品的好壞，冷卻的溫度與產品的厚度直接相關，原則上越薄的產品冷卻的 溫度越高，越厚的的產品冷卻的溫度越低，這其中主要涉及到一個熱交換 的過程，厚的產品釋放的熱量相對的較多。另外，成型輥的表面拋光程度 對于薄膜表面質量至關重要，由于用于液晶光學方面的使用，表面不能有 任何的污垢與灰塵，以確保薄膜表面的質量。
上述步驟(5)中所述的覆膜是指將上述步驟(4)中得到的聚碳酸酯
薄膜或片材雙面覆上保護膜。由于聚碳酸酯是一種極易刮傷的材料，特別 是對于薄膜及片材產品，產品在后期的收卷與運輸過程中會產生不同程度 的表面刮傷，所以在收卷或切割產品前要對產品的表面進行相應的保護處 理。最有效的保護處理是在薄聚碳酸酯膜或片材的雙面覆一層抗刮傷的材 料，最為優選的保護材料是PE材料，更為優選的是耐高溫PE材料。覆膜采用加熱覆膜的方式在聚碳酸酯表面進行。
經覆膜后的產品已經基本完成，需將產品以巻狀的形式存放，此過程 涉及薄膜的收卷或切割。成型的薄膜或片材需經多次展平才能正常收卷或 切割成片，如果不經過相應的展平，薄膜會出現收縮導致收縮不齊或無法 收卷。收卷要求產品的厚度均一，端面整齊。產品厚度與收卷張力是決定 收卷或切割效果好壞的兩個關鍵因素。
對于液晶光學用聚碳酸酯薄膜及片材的生產環境，由于聚碳酸酯在生 產加工過程中會在薄膜的表面產生大量的靜電，通過靜電消除裝置只能部 分的消除這些靜電，由于靜電在表面存在，會使薄膜吸附環境周圍的塵埃, 使產品質量下降。因此，要求生產車間的凈化度達到一定的級別，凈化等 級要求生產車間至少小于io萬級，以確保產品的表面質量。
對于生產的其他輔助要求，包括水、電、氣等方面，均需要確保穩定 供應，不穩定將會導致產品的質量。例如，供氣系統不穩定會導致成型輥 的壓力波動，直接會在產品表面反映出來會有許多的波紋狀橫紋，嚴重的 會導致薄膜無法成型。因此，要求輔助系統的運行要平穩才能確保有良好 的薄膜產品。
釆用本工藝制造生產的聚碳酸酯薄膜及片材具有非常高的透光率，可
達90%以上，材料的吸水率在0.34%以下，薄膜表面光滑平整，不存在黑
點與晶點，不存在橫紋與波浪暗線。薄膜厚度均勻，公差范圍小于厚度的
4%，卷材收巻端面平整無梯型，無收縮現象產生。用本發明的制造工藝 生產的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材具有如下的優點產品厚度0.25 mm
序號物性性能指標單位測試標準
1密度1.2g/cm3ISO 1183
2吸水率<0.34%ASTM D570
透光率>90%ASTMD訓3
4拉伸強度>60MpaASTM D882
斷裂伸長率125-140%ASTM D882
6拉伸模量2500MPaASTM D882
可燃性V-2/UL-94
8表面電阻率>1E15ASTM D257
9體積電阻率>1E16Q CMASTM D257
10黃度指數<2%ASTM D1925
11折光指數>1.5-ASTM D542A
12坡璃化溫度150'CISO 11357
13收縮率<0.3(135。C)%ASTM 120具體實施例方式
為使貴審查員及公眾能進 一 步了解本發明的特征及其有益效果，特結
合實施例對本發明的具體實施方式
詳細描述如下
實施例一以生產厚度為0.25mm的高透明薄膜為例。選擇優質的聚 碳酸酯原料，熔融指數為12g/10min，加入熱風循環干燥塔中進行除濕干 燥，干燥溫度設定為115°C,干燥時間設定為4個小時。
將擠出系統與模具的溫度按聚碳酸酯原料熔融塑化要求升至2S(TC，
將干燥到位的原料通過抽料系統抽入擠出系統的預加料裝置，進行開機。 開機擠料，擠料過程將擠出系統中的空氣與雜質清除后，清理模具系統。 清理結東后正常開機擠出薄膜，成型模具的溫度設定在135'C，成型的薄
膜經過冷卻、測厚，牽引、切邊、覆保護膜后收卷為成品。覆保護膜釆用 對薄膜或片材雙面加熱同時覆耐高溫PE保護膜的方法，以防止薄膜或片 材在后續過程中劃。
實施例二以生產厚度為0.5mm的高透明薄膜為例。選擇優質的聚 碳酸酯原料，熔融指數為10g/10min,加入熱風循環干燥塔中進行除濕干 燥，干燥溫度設定為ll(TC,干燥時間設定為5個小時。
將擠出系統與模具的溫度按碳酸酯原料熔融塑化的要求升至28(TC， 將干燥到位的原料通過抽料系統抽入擠出系統的預加料裝置，進行開機。 開機擠料，擠料過程將擠出系統中的空氣與雜質清除后，清理模具系統。 清理結束后正常開機擠出薄膜，成型模具的溫度設定在13(TC,成型的薄 膜經過冷卻、測厚，牽引、切邊、覆保護膜后收卷為成品。
實施例三以生產厚度為0.8mm的高透明薄膜為例。選擇優質的聚 碳酸酯原料，熔融指數為8g/10min，加入熱風循環干燥塔中進行除濕干燥， 干燥溫度設定為105°C,干燥時間設定為6個小時。
將擠出系統與模具的溫度按碳酸酯原料熔融塑化的要求升至2S(TC，
將干燥到位的原料通過抽料系統抽入擠出系統的預加料裝置，進行開機。 開機擠料，擠料過程將擠出系統中的空氣與雜質清除后，清理模具系統。 清理結束后正常開機擠出薄膜，成型模具的溫度設定在125°C,成型的薄 膜經過冷卻、測厚，牽引、切邊、覆保護膜后收卷為成品。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此 項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明 的保護范圍。凡根據本發明內容所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發 明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材，該種薄膜及片材以聚碳酸酯作為原料，其特征在于所述的聚碳酸酯原料的熔融指數為4～20g/10min。
2. 根據權利要求l所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材， 其特征在于所述的聚碳酸酯原料的熔融指數為6~14g/10min。
3. 根據權利要求l所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材， 其特征在于所述的聚碳酸酯原料的熔融指數為8~10g/10min。
4. 一種權利要求1所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 的制造方法，其特征在于所述的方法包括下述步驟(1 )原料干燥；(2) 原料輸送；(3) 熔融塑化；(4) 成型；(5) 覆膜。
5. 根據權利要求4所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 的制造方法，其特征在于步驟(l)中所述的原料千燥的溫度不能高于 原料本身的軟化溫度15(TC,也不能低于8(TC,所述的原料干燥的時間為 4 8小時。
6. 根據權利要求4所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 的制造方法，其特征在于步驟(2)中所述的原料輸送是指經干燥后的 原料通過真空吸料裝置輸送到擠出系統里。
7. 根據權利要求4所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 的制造方法，其特征在于步驟(3)中所述的熔融塑化的溫度要求在聚 碳酸酯原料的熔點以上40~80°C的范圍內，熔融塑化后的原料送入T型模 頭形成片狀熔體。
8. 根據權利要求4所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 的制造方法，其特征在于步驟(3)中所述的熔融塑化的溫度要求在聚 碳酸酯原料的熔點以上50 6(TC的范圍內，熔融塑化后的原料送入T型模 頭形成片狀熔體。
9. 根據權利要求4所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 的制造方法，其特征在于步驟(4)中所述的成型是指將從T型模頭出 來的片狀熔體經成型輥快速冷卻成型形成聚碳酸酯薄膜或片材，冷卻輥的 溫度在原料熔融塑化溫度以下145 °C~155 °C之間。
10. 根據權利要求4所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材 的制造方法，其特征在于步驟(5)中所述的覆膜是指將上述步驟(4) 中得到的聚碳酸酯薄膜或片材雙面覆上保護膜。
11. 根據權利要求10所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片 材的制造方法，其特征在于所述的保護膜為PE材料，優選的保護膜是 耐高溫PE材料。
12. 根據權利要求4所述的液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片 材的制造方法，其特征在于步驟(5)所述的覆膜采用加熱覆膜的方式。
全文摘要
本發明公開了一種液晶光學用的高透明聚碳酸酯薄膜及片材以及該種薄膜及片材的制造方法，該種薄膜及片材以聚碳酸酯作為原料，其特征在于所述的聚碳酸酯原料的熔融指數為4～20g/10min。所述的薄膜及片材的制造方法包括下述步驟(1)原料干燥；(2)原料輸送；(3)熔融塑化；(4)成型；(5)覆膜。采用本工藝制造生產的聚碳酸酯薄膜及片材具有非常高的透光率，可達90％以上，材料的吸水率在0.34％以下，薄膜表面光滑平整，不存在黑點與晶點，不存在橫紋與波浪暗線。薄膜厚度均勻，公差范圍小于厚度的4％，卷材收卷端面平整無梯型，無收縮現象產生。
文檔編號B29D11/00GK101353474SQ20081002300
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月7日 優先權日2008年7月7日
發明者任玥璋, 杜獻超, 偉 羅 申請人:蘇州奧美光學材料有限公司