一种复合光学材料压膜品质控制方法技术

本发明专利技术涉及一种复合光学材料压膜品质控制方法，包括以下各步骤：（1）前处理：聚合物芯‑壳结构纳米微球通过前处理形成连续片材，厚度为0.1‑5mm；（2）辊压薄膜处理：所述连续片材被加热到80‑140℃软化，保持软化温度与上下两层包覆膜复合，在压辊的作用下挤压成光学薄膜，所述光学薄膜层的厚度为20‑200μm。压膜品质的一个重要参数是压制的薄膜的厚度均匀性，要想实现厚度的均匀，材料进入压辊之前的预加热是必须的。本发明专利技术针对此问题提出相应的设备、工艺解决方案，以实现大于500mm宽幅光学薄膜的连续化生产、厚度均匀控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料加工领域，涉及一种复合光学材料压膜品质控制方法。
技术介绍
高分子蛋白石是一种新型复合光学材料，ChrisFinlayson等人在“3DBulkOrderinginOpalsbyEdge-InducedRotationalShearing,Adv.Mat.23,1540(2011)”中研究了以芯-壳结构聚合物微球夹在两层PET薄膜中间辊压成薄膜然后通过楔形金属顶端的压力导致剪切流动得到纳米微球规则排列以产生结构色的制备方法；CN103534079A中公布了以芯-壳结构聚合物微球制备高分子蛋白石的一种制备技术，通过夹层结构产生的剪切力使微球在层状薄膜中排列成规则的结构，进而产生类似自然蛋白石的光学结构色；QibinZhao等人在“Large-scaleorderingofnanoparticlesusingviscoelasticshearprocessing”（NatureCommunications2016，7：11661）中对这种制备工艺进行了进一步阐述，对剪切力的作用原理及效果进行了详细研究。上述资料中均使用了通过在两层PET薄膜中间辊压形成复合光学材料薄膜然后进行剪切规整处理的工艺，但是对于辊压工艺未进行详细阐述，同时在实验室中的小型设备只适用于制备5-10cm级别小片样品，同时所制备的材料厚度不均匀，不适合大宽幅工业连续生产。实用化大尺寸工业级高分子蛋白石复合光学材料薄膜的连续生产需要匹配的生产工艺，辊压薄膜的品质工艺控制决定了能否顺利进行后续的剪切结构规整化工序，决定了产品的质量。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种复合光学材料压膜品质控制方法。本专利技术提供了如下的技术方案：一种复合光学材料压膜品质控制方法，包括以下各步骤：（1）前处理：聚合物芯-壳结构纳米微球通过前处理形成连续片材，厚度为0.1-5mm；（2）辊压薄膜处理：所述连续片材被加热到80-140℃软化，保持软化温度与上下两层包覆膜复合，在压辊的作用下挤压成光学薄膜，所述光学薄膜层的厚度为20-200μm。材料从加热单元出来进入压辊之前这段时间容易快速冷却失去一定的温度，软化温度低于80度的话会导致材料进入压辊时的温度过低而不能达到需要的软化效果；加热单元软化温度过高的话材料可能因为耐热性无法承受而发生一定的破坏。光学薄膜层的限定，是因为薄膜太薄了会导致无法出现需要的光学特性，太厚的话与市场需求不符。通过在这个温度的预加热材料使材料保持软化状态进入压辊机从而保证压膜的均匀度。在上述任一方案中优选的是，所述聚合物芯-壳结构纳米微球为粉体或块状材料。在上述方案中优选的是，所述辊压薄膜处理采用的设备包括原料连续放卷、传送装置，片材加热装置和复合、辊压成膜装置。所述复合、辊压成膜装置包括辊压成膜装置。在上述任一方案中优选的是，所述连续放卷、传送装置包括放卷装置和传输单元。在上述任一方案中优选的是，所述片材加热装置包括加热单元。在上述任一方案中优选的是，所述加热单元设置在所述传输单元的中后部。在上述任一方案中优选的是，所述辊压薄膜处理过程如下：所述连续片材在所述放卷装置控制下进入所述传输单元，向所述辊压成膜装置运动，在所述传输单元中后部设置加热单元，所述连续片材在经过所述加热单元时被加热到80-140℃软化，保持软化温度进入所述辊压成膜装置与上下两层包覆膜复合，在压辊的作用下挤压成所述光学薄膜。在上述任一方案中优选的是，所述光学薄膜层的厚度为50-140μm。在上述任一方案中优选的是，所述传输单元为自带动力的连续运动的传输带。在上述任一方案中优选的是，所述传输单元为不自带动力运动、由连续的转动轴组成或者由摩擦系数较小的表面组成。片材可以在较小的牵引力作用下在传输单元上运动。在上述任一方案中优选的是，所述加热单元的加热方式包括电加热板加热、电磁加热板加热或红外加热单元加热。本专利技术中加热单元设置在传输单元的某一部分，片材从加热单元中穿过，加热的方向可以是对片材单面加热，也可以对片材的上下表面同时加热。在上述任一方案中优选的是，所述电加热板加热的装置由电加热板组成，加热方式为电加热棒加热，所述连续片材从两块加热板的间隙中穿过得到加热。在上述任一方案中优选的是，所述电磁加热板加热的装置由电磁加热板组成，加热方式为电感加热，通过电磁感应装置对金属板（电磁加热板）进行加热，加热板然后使所述连续片材得到加热。在上述任一方案中优选的是，所述外加热单元加热的装置由红外加热单元加热，通过红外线照射方式对所述连续片材进行加热。在上述任一方案中优选的是，所述加热单元由控制模块控制，对所述连续片材进出所述加热单元的温度进行检测并调整加热功率。在上述任一方案中优选的是，所述加热单元设置的位置贴近所述辊压成膜装置。保证材料通过加热后的温度尽可能接近80-150℃，但不超过150℃。优选为140℃。材料如果在短时间（10秒左右）温度在150℃能能够保持特性不变，但是时间稍长就会出现破坏，140℃是实际操作的保险数值。在上述任一方案中优选的是，所述辊压成膜装置包括上下卷包覆膜放卷装置和上下辊压的对辊加压装置。在上述任一方案中优选的是，所述包覆膜的材料为聚酯（PET）、热塑性聚氨酯（TPU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）。PET作为上下夹层将所述连续片材光学原料夹在中间进入对辊，在对辊的压力下将片材挤压成薄膜。PET也可以由其他材质的聚合物薄膜替代，例如TPU，PMMA，BOPP等，但需要考虑压力及温度以及后续工艺的要求来进行选择和调整工艺参数。在上述任一方案中优选的是，所述包覆膜为PET，厚度为20-200μm，在上述任一方案中优选的是，所述包覆膜的厚度为经过压辊后所述光学薄膜层厚度的0.8-2倍。这里的包覆膜的厚度，例如PET薄膜，它的单层厚度应该是两层PET中间夹着的辊压后光学材料的厚度的0.8-2倍，这个数值是保证中间光学材料的光学特性的最佳数值范围。在上述任一方案中优选的是，所述上下辊压的对辊加压装置包括上下压辊，所述上下压辊为镜面辊，所述压辊表面温度为20-200℃。表面温度的限定能够保证压膜过程顺利同时不破坏光学原材料的化学成分。所述上下压辊的表面为经过表面镀铬等工艺处理的光滑表面，压辊需要能够控制表面温度。在上述任一方案中优选的是，所述压辊表面温度为80-130℃。在上述任一方案中优选的是，所述压辊的加热方式为油热或电感表面加热。在上述任一方案中优选的是，所述压辊的宽幅为20-500厘米。在宽幅大于60厘米的情况下压辊的形状设计考虑到加热变形因素最好进行特殊补偿设计。在上述任一方案中优选的是，所述上下压辊的间隙为0-5毫米，精确到1微米。在上述任一方案中优选的是，所述上下压辊的压强为0-40兆帕。在上述任一方案中优选的是，所述压辊的转动线速度为0-5米/秒。该线速度下能保证光学特性不被破坏。在上述任一方案中优选的是，所述辊压薄膜处理采用的设备包括片材加热装置和复合、辊压成膜装置，所述连续片材的挤出模具头接近辊压成膜装置的上下辊压的对辊的间隙位置。为不使用片材放卷装置及加热单元，而将片材挤出的模具头尽可能放置得接近压制薄膜的对辊的间隙位置，这样片材经过模具头挤出后的残余热量可以保证片材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合光学材料压膜品质控制方法，包括以下各步骤：（1）前处理：聚合物芯‑壳结构纳米微球通过前处理形成连续片材，厚度为0.1‑5mm；（2）辊压薄膜处理：所述连续片材被加热到80‑140℃软化，保持软化温度与上下两层包覆膜复合，在压辊的作用下挤压成光学薄膜，所述光学薄膜层的厚度为20‑200μm。

【技术特征摘要】
1.一种复合光学材料压膜品质控制方法，包括以下各步骤：（1）前处理：聚合物芯-壳结构纳米微球通过前处理形成连续片材，厚度为0.1-5mm；（2）辊压薄膜处理：所述连续片材被加热到80-140℃软化，保持软化温度与上下两层包覆膜复合，在压辊的作用下挤压成光学薄膜，所述光学薄膜层的厚度为20-200μm。2.根据权利要求1所述的复合光学材料压膜品质控制方法，其特征在于：所述辊压薄膜处理采用的设备包括原料连续放卷、传送装置，片材加热装置和复合、辊压成膜装置。3.根据权利要求2所述的复合光学材料压膜品质控制方法，其特征在于：所述连续放卷、传送装置包括放卷装置和传输单元。4.根据权利要求3所述的复合光学材料压膜品质控制方法，其特征在于：所述片材加热装置包括加热单元。5.根据权利要求4所述的复合光学材料压膜品质控制方法，其特征在于：所述辊压薄膜处理过程如下：所述连续片材在所述放卷装置控制下进入所述传输单元，向所述辊压成膜装置运动，在所述传输单元中后部设置加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵其斌，克里斯蒂安·杰哈德·西弗，
申请(专利权)人：赵其斌，
类型：发明
国别省市：广东;44