Способ формирования отражающего покрытия для пленочных поляризаторов отражающего типа

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОТРАЖАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ ПОЛЯРИЗАТОРОВ ОТРАЖАЮЩЕГО ТИПА(71) Заявители Государственное научное учреждение ИНСТИТУТ ФИЗИКООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ НАН БЕЛАРУСИ Государственное научное учреждение ИНСТИТУТ ХИМИИ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НАН БЕЛАРУСИ Научно-производственное унитарное предприятие Дисплей открытого акционерного общества МНИПИ(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение ИНСТИТУТ ФИЗИКООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ НАН БЕЛАРУСИ Государственное научное учреждение ИНСТИТУТ ХИМИИ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НАН БЕЛАРУСИ Научно-производственное унитарное предприятие Дисплей открытого акционерного общества МНИПИ(57) 1. Способ формирования отражающего покрытия для пленочных поляризаторов отражающего типа,включающий нанесение матированной алюминиевой фольги на поляризатор путем приклеивания с помощью прозрачного клея, отличающийся тем, что в качестве клея используют чувствительную к давлению клеевую композицию на основе натурального полиизопрена, сосновой канифоли, дибутилфталата, толуола при следующем соотношении компонентов, мас.натуральный полиизопрен 2,9-5,3 канифоль сосновая 2,9-10,6 дибутилфталат 0,29-0,88 толуол остальное,с последующим удалением толуола подсушиванием при 45-55 С. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что матированную алюминиевую фольгу защищают с внешней стороны полиэтилентерефталатной пленкой приклеиванием ее с помощью оптически прозрачного чувствительного к давлению клея на основе сополимера бутилакрилата и винилацетата в виде 10-25 раствора продукта Акрилат 50 Т в толуоле с предварительным подсушиванием клея. Изобретение относится к технологии производства пленочных поляризаторов, используемых в жидкокристаллических устройствах отображения информации, в частности к способам формирования отражающего покрытия на пленочных поляризаторах пропускающего типа (ПП) с целью изготовления пленочных поляризаторов отражающего типа (ПО). Известны способы формирования отражающего покрытия на пленочных поляризаторах, включающие нанесение светоотражающей эмали, содержащей алюминиевый пигмент на защитную систему ПП 1,2, вакуумное напыление алюминия на матированную полимерную подложку с последующим ламинированием ее с поляризатором 3,4. Недостатком этих способов является то, что покрытие из светоотражающей эмали не дает достаточно высоких коэффициентов отражения, а получение напыленного в вакууме покрытия довольно дорогостоящий процесс, требующий высоких энергозатрат и специального оборудования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу и достигаемому результату является способ формирования отражающего покрытия на поляризаторе 5 (прототип), в котором алюминиевая 4678 1 фольга, имеющая матированную поверхность в виде волосных линий и толщину 0,00065 дюймов (16,5 мкм),приклеивается к пропускающему поляроиду, состоящему из дихроичной поляроидной пленки, защищенной слоем из ацетатбутират целлюлозы, с помощью прозрачного термопластичного синтетического полимера,например поливинилацетата, поливинилбутираля или полимеризованного 1,3-бутадиена (эмульсии с коммерческой маркой 400 фирмы). Однако поляризаторы отражающего типа американской фирмы , произведенные по описанному способу 5, не удовлетворяют потребителей из-за низкой теплостойкости при повышенной влажности и механических повреждений наружной незащищенной поверхности алюминиевой фольги, которые возникают во время изготовления, хранения и транспортировки как поляризаторов, так и ЖК индикаторов. Из-за малой толщины фольги эти дефекты проявляются и на внутренней, рабочей поверхности ПО. Задача настоящего изобретения - создание на поверхности пленочного поляризатора пропускающего типа отражающего покрытия, стойкого к механическим повреждениям и воздействию повышенных влажности и температуры. Поставленная задача решается тем, что в способе формирования отражающего покрытия для пленочных поляризаторов отражающего типа, включающем нанесение матированной алюминиевой фольги на поляризатор путем приклеивания с помощью прозрачного клея, в качестве клея используют чувствительную к давлению клеевую композицию на основе натурального полиизопрена (НПИ), сосновой канифоли,дибутилфталата, толуола при следующем соотношении компонентов, мас.натуральный полиизопрен 2,9-5,3 канифоль сосновая 2,9-10,6 дибутилфталат 0,29-0,88 толуол остальное,из которой после нанесения удаляют толуол подсушиванием при 45-55 С. Кроме того, алюминиевую фольгу защищают с внешней стороны от механических воздействий полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) пленкой, которую приклеивают при помощи чувствительного к давлению клея на основе сополимера бутилакрилата и винилацетата в виде 10-25 раствора товарного продукта Акрилат 50 Т в толуоле с предварительным подсушиванием клея. Поставленная задача была достигнута при использовании в способе формирования отражающего покрытия прозрачного, чувствительного к давлению клея на основе натурального полиизопрена, сосновой канифоли, дибутилфталата, растворенных в толуоле, а также благодаря защитной полиэтилентерефталатной пленки,приклеенной при помощи клея из раствора Акрилата 50 Т в толуоле. Как известно, натуральный полиизопрен представляет собой коагулированный латекс, полученный из млечного сока бразильской гевеи. По химическому строению это цис-1,4-полиизопрен с 98-100 содержанием цис-1,4 звеньев и непредельностью 95-986. Натуральный полиизопрен обладает повышенной когезионной прочностью. Как следует из данных табл. 1 и 2, введение его в количестве, большем или равном 2,9 мас. , дает возможность получать клеевую композицию с высокой когезией и улучшает прочность склеивания фольги с поляризатором. При содержании же НПИ в количестве, превышающем 5,3 мас. , ухудшаются реологические свойства клея, что затрудняет равномерное его нанесение на поверхность ПП. Канифоль используется для эффективного повышения клейкости 7. Введение ее в клеевую композицию в количестве от 2,9 до 10,6 мас.обеспечивает необходимую адгезионную прочность клеевому шву. Большее количество канифоли в толуольном растворе НПК полностью не растворяется. Применение дибутилфталата (ДБФ) дает возможность варьировать реологические свойства клеевой композиции снижать вязкость и повышать пластичность, так как натуральный полиизопрен по своей природе высоковязкий полимер. Кроме того, использование ДБФ снижает температуру стеклования полимера и тем самым повышает морозостойкость используемой клеевой композиции. Однако и здесь имеются ограничения по концентрациям, определяемые интервалом 0,29-0,88 мас. , за пределами которого не обеспечивается удерживание клеевой композиции и равномерное ее растекание по поверхности ПП при нанесении и подсушивании. Применение в качестве клея для дублирования алюминиевой фольги с защитной ПЭТФ пленкой Акрилата 50 Т(ТУ 6-14-278-77), представляющего собой высоковязкий раствор сополимера бутилакрилата и винилацетата в этилацетате, обусловлено высокой адгезией его к фольге за счет образования связей А 1-О. Для достижения технологической вязкости, необходимой при фильерном способе нанесения клея, использовали растворы исходного товарного продукта в толуоле. Оптимальные концентрации сополимера в растворе, как следует из данных табл. 1,3, составили 10-25 . При меньшем содержании сополимера в клее, из-за низкой вязкости последнего, невозможно обеспечить одинаковую толщину (или равномерность) клеевого шва при нанесении и подсушивании, а при большем - происходит резкое возрастание вязкости, что также не позволяет равномерно нанести клей на поляризатор. Для снижения внутренних напряжений в слоистом материале, которым является поляроид отражающего типа, при приклеивании фольги к поляризатору использовали более жесткий клей на основе НПИ, а для дублирования с защитной ПЭТФ пленкой - менее жесткий, из Акрилата 50 Т. Тем самым обеспечивается плав 2 4678 1 ный переход по жесткости между слоями ламината - поляроидной пленки отражающего типа и снижается стрела прогиба. Алюминиевая фольга (ГОСТ-745-79), используемая в данной конструкции, имеет толщину от 7 до 20 мкм, предпочтительно 9-12 мкм и, как минимум, одну поверхность с определенной рельефной структурой. Эта структура характеризуется наличием на поверхности фольги волосных линий, которые представляют собой чередование впадин и выпуклостей с частотой от 100 до 10000 на 1 см. Пленочные поляризаторы получали путем йодного окрашивания и одноосной ориентации поливинилспиртовой пленки с последующей защитой ее с обеих сторон триацетатцеллюлозными (ТАЦ) пленками,приклеенными гидрофильным клеем 8. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Изготовление клеевой композиции на основе натурального полиизопрена . В реактор, снабженный мешалкой, загружают рассчитанное количество натурального полиизопрена и 1/3 от общего количества толуола. Содержимое реактора оставляют на 1-3 суток при комнатной температуре для набухания полимера. Получают высоковязкий, прозрачный раствор. Далее в него вводят остальной толуол, рассчитанные количества сосновой канифоли и дибутилфталата. Смесь перемешивают в течение 3-х часов при температуре 20-30 С, затем фильтруют при 0,5 ати. Условная вязкость готового клея при температуре 20 С по вискозиметру ВЗ-4 должна быть в пределах 50-120 с. После деаэрации клеевая композицияготова к употреблению. Изготовление клеевой композиции на основе Акрилата 50 Т(Н). В реактор, снабженный мешалкой и обратным холодильником, загружают рассчитанные количества Акрилата 50 Т - сополимера бутилакрилата с винилацетатом и толуола. Содержимое реактора нагревают до 60 С и перемешивают при указанной температуре в течение 3-х часов. После фильтрования и деаэрации клейготов к употреблению Вязкость готового клея при 20 С по вискозиметру ВЗ-4 должна быть в пределах 70-100 с. Формирование отражающего покрытия на поверхности поляризатора. На поверхность пленочного поляризатора (ПП) при помощи фильеры мажущего типа наносят клеевую композицию . Сушат 15-30 мин при температуре 45-55 С, более продолжительная сушка, аналогично как и более высокая температура, приводят к увеличению стрелы прогиба листа поляроидной пленки с покрытием и к отрицательным результатам климатических испытаний. К сформированному на поляризаторе оптически прозрачному, чувствительному к давлению клеевому слою толщиной 5-15 мкм после охлаждения приклеивают алюминиевую фольгу так, чтобы волосные линии фольги были параллельны оси ориентации поляроидной пленки. Далее на поверхность алюминиевой фольги наносят акриловый клей , из которого затем удаляют растворитель при 45-55 С за 15-30 мин. После охлаждения прикатывается ПЭТФ пленка и поляризатор готов к использованию. Для защиты внешней стороны алюминиевой фольги используют ПЭТФ пленку толщиной 20-70 мкм(лучше 30-40 мкм). Примеры 2-9. В этих примерах способ формирования отражающего покрытия на поверхности поляризатора осуществлялся, как описано в примере 1. Соотношение компонентов, результаты испытаний качества клеевых слоев и их адгезионная прочность приведены в табл. 1, 2 и 3. Испытания полученного поляризатора на устойчивость к циклической смене температур (-60- 60) С и климатическим воздействиям по ускоренному режиму, при температуре 552 С и влажности 933 в течение 4-х суток, проводят согласно методам, указанным в ТУ РБ 145595887. 001-97 9. После испытаний оценивают качество отражающего слоя он должен быть сплошным, непрозрачным на просвет, не иметь участков вздутий и отслоений. Адгезионные свойства клеевых слоев оценивали также по прочности сцепления алюминиевой фольги с ТАЦ и ПЭТФ пленками до и после климатических испытаний, причем в табл. 1 отмечалось наличие дефектов и указывалось место склеивания, где они наблюдались, в противном случае - эффект был положительным. Установлено, что склеивание ПП с фольгой и фольги с ПЭТФ пленкой композициямии , для которых составы варьировались в указанных выше пределах, позволило сформировать ПО с требуемыми эксплуатационными характеристиками. Таким образом, разработанный способ склеивания пленочных материалов позволяет формировать поляризаторы отражающего типа с повышенной механической прочностью, термо- и влагостойкостью. Подобранные составы клеев, последовательность и режимы формирования из них клеевых слоев и склеивания ими пленок, позволяют исключить коробление ламинатов. Полученные поляризаторы отражающего типа соответствуют действующим в РБ стандартам 9. 4678 1 Таблица 1 Влияние состава клеевых композиций на качество приклеивания отражающего слоя Состав клеевой композициип/п Натуральпри-меный полира изопрен Качество поляроидной пленки после испытаний Толуол отслоение отражателя и ПЭТФ пленки от поляроида до 3 мм отслоение ПЭТФ пленки до 1 мм отслоение отражателя от поляроида до 2 мм отслоение отражателя от поляроида до 1 мм точечные дефекты при склеивании с поляроидом отсутствие дефектов отсутствие дефектов дефектность из-за неравномерного растекания клеевых композиций отслоение отражателя от поляроида до 2 мм отслоение отражателя от поляроида более 3 мм Таблица 2 Адгезия алюминиевой фольги к ТАЦ пленке пропускающего поляризатора Прочность сцепления при отслаивании до испыта- Прочность сцепления при отслаивании после примера ний на термо-, влагостойкость, гс/см испытаний, гс/см 1 200,4 190,7 2 когезионный разрыв по фольге 200,5 3 206,7 193,7 4 220,7 200,3 5 когезионный разрыв по фольге 220,7 6-220,5 прототип 210,0 150,0 Таблица 3 Адгезия алюминиевой фольги к защитной ПЭТФ пленке Прочность сцепления при отслаивании до испытапримера ний на тепло-, влагостойкость, гс/см 1 170,5 2 190,2 3 205,7 4 235,7 5 260,8 6 262,0 7 267,3 8 268,3 9 260,2 4 Прочность сцепления при отслаивании после испытаний, гс/см 141,3 179,7 182,5 228,1 248,5 250,0 255,8 229,4 250,1 4678 1 Источники информации 1. Патент Швейцарии 576 647 от 15.06.1976, МКИ 2 04 17/00. 2. А.с. СССР 1819280, МПК 5 С 09 131/04, 133/08, 5/33. 30.05.1993. - БИ 20. 3. Патент Франции 79 10093 от 20.04.1979, МКИ 3 02 В 5/30. 4. Патент США 4 286 127 от 19.05.1981, МКИ 3 02 1/13. 5. Патент США 4 025 688 от 24.05.1977, МКИ 2 09 7/02. 6. Донцов А.А., Канаузов А.А., Литвинова Т.В. Каучук олигомерные композиции в производстве резиновых изделий. - М. Химия, 1986. - 216 с. 7. Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В.А. Химия эластомеров. - М. Химия, 1981. - 376 с. 8. Патент РБ 1706 от 10.03.1997, МПК 6 С 08 29/04, С 08 5/18, 29 11/00. 9. ТУРБ 145595887.001-97. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.