化學轉化膜在光學薄膜生產中的研究與應用

高春梅，周 陽

（中國樂凱集團有限公司 河北 保定 071054）

1 引言

制備光學薄膜通常采用溶液流延法，溶液流延法包括棉膠液制備、流延、干燥、收卷等工序。薄膜流延成型后經導輥牽引向前，但在導輥牽引過程中，光學薄膜表面易出現粘軸印、橫白印等表觀弊病。

光學薄膜生產用導輥表面均附有化學轉化膜，不同的化學轉化膜對光學薄膜生產過程中的表觀影響不同，配合不同導輥基礎材質，并通過機械處理化學轉化膜形成表粗糙度等級較高的表面，可實現提高光學薄膜表觀質量的作用。

本文通過實例對不同光學轉化膜表面的導輥搭配不同基礎材質情況下，對光學薄膜生產表觀質量的影響分析，以方便為后續相關問題的處理提供思路。

2 光學薄膜生產牽引導輥

2.1 光學薄膜生產流程簡介

制備光學薄膜通常采用溶液流延法[1]，溶液流延法包括棉膠液制備、流延、拉伸、干燥、收卷等工序。薄膜流延成型后經導輥牽引向前，流延成型后液膜干燥不夠徹底，在剝離后，其表面呈膠凍狀態，所以在進行二次干燥前，需要對光學薄膜進行干燥定型，從而避免光學薄膜在二次干燥過程中由于薄膜表面強度不夠而產生表觀弊病經導輥牽引向前。但在薄膜經導輥牽引向前時，光學薄膜表面易出現粘軸印、橫白印等表觀弊病。光學薄膜生產流程示意圖見圖1。

圖1 光學薄膜生產流程示意圖

2.2 牽引導輥的選擇

光學薄膜生產過程中由牽引導輥牽引向前，導輥基材可選擇碳鋼、不銹鋼、鋁及其合金，通常考慮生產線投資，牽引導輥基材一般選擇碳鋼、鋁及其合金。

3 不同化學轉化膜對光學薄膜生產的影響

3.1 化學轉化膜概述

單層狀態的金屬（貴金屬除外）包括其合金，在通常情況下會自發地與介質起反應形成化合物，化合物在金屬表面堆積形成一種“膜”，金屬就好像穿上了一件外衣，在金屬表面形成附著力良好的隔離層，這層化學隔離層稱為化學轉化膜[2]。

幾乎所有工業上應用的金屬及鍍層金屬（如鐵、鋅、鎘、鉻、鋁、銅、錫、鎂、鋁及其合金）均可形成化學轉化膜。目前光學薄膜生產用導輥輥筒的基材一般選用碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金，輥筒經過陽極氧化或鍍層處理[3]，提高了導輥的耐腐蝕性、耐磨損性。

本文選擇碳鋼、鋁及其合金的導輥基材，配合不同的化學轉化膜進行研究。導輥選擇不同化學轉化膜，碳鋼導輥表面鍍鉻，鋁及合金表面陽極氧化、鋁及合金表面鍍鉻，并經過機械處理形成不同表面粗糙度。經以上各種配合加工制作的導輥，用于光學薄膜生產[4]。選擇最優組合方式，為適用于高質量薄膜生產提供依據。

3.2 不同化學轉化膜在光學薄膜生產中的應用

3.2.1 不同導輥基材，相同化學轉化膜在光學薄膜生產中的應用

選擇碳鋼、鋁及其合金的導輥基材，配合電鍍鍍鉻的化學轉化膜處理。利用浸潤法對以上兩種電鍍鉻導輥測試表面張力，測試數據見表1。

表1 不同導輥基材表面張力測試結果

將以上兩種導輥用于光學生產，發現均對光學薄膜表觀產生影響，進行相同電鍍鍍鉻處理表，不同導輥基材對光學薄膜生產的影響結果見表2。

表2 不同基材對光學薄膜生產的影響結果

3.2.2 相同導輥基材，不同化學轉化膜在光學薄膜生產中的應用

選擇鋁及其合金的導輥基材，進行電鍍鍍鉻和陽極氧化不同的表面處理，測試導輥表面張力見表3。

表3 不同化學轉化膜處理導輥表面張力測試結果

3.2.3 相同化學轉化膜，不同表面粗糙度的導輥在光學薄膜生產中的應用

選擇動靜平衡20 g、10 g的碳鋼鍍鉻導輥，通過機械處理形成不同表面粗糙度，分別為Ra=0.4、0.1、0.05、0.03，將以上導輥用于光學薄膜生產，不同表面粗糙度對薄膜生產的影響結果見表4。

表4 不同表面粗糙度對薄膜生產的影響結果

發現Ra=0.4時，光學薄膜表觀出現劃傷等其他弊病，Ra≤0.1時，光學薄膜表觀良好。

4 結語

對于光學薄膜生產，選用碳鋼導輥基材配合表面鍍鉻，并通過機械處理形成表面粗糙度Ra≤0.1，可減少導輥牽引光學薄膜向前時造成的橫白印等表觀影響，為生產高質量光學薄膜提供了選擇依據。