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刘标盛
（佛山纬达光电材料有限公司,广东 佛山 528136）
摘 要：文章介绍了偏光膜的概况,同时对偏光膜生产核心设备—— PVA 拉伸机做了阐述,并对偏光膜生产新技术进行了介绍,对设备的国产化提出了观点.
关键词：偏光膜；生产设备；PVA 拉伸机
中图分类号：TQ342 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）20-0034-03
1. 前言
近年来的显示器技术中,液晶显示器（LCD）是发展最快速的技术之一.虽然这两年论文范文显示技术有机EL面板发展迅速,但在全球面板产值高达1000亿美元的市场份额中,约9成仍是液晶面板.
一块液晶面板包括背光板、偏光板、液晶层以及彩色滤光片等重要组成部分.其中偏光板用于提供一个方向的线性极化光通过的功能.利用此功能,当液晶层接受外部电压控制时,能够产生明亮状态以及黑暗状态以控制液晶显示器的画面显示.所以说偏光膜是液晶显示器必需的关键组件之一,且必须上下成对配合使用.如图1所示,偏光膜的基本结构是两层TAC膜夹一层PVA膜,业内称之为“原板”.以“原板”为基础,分别复合不同功能的光学膜,如反射膜、半透膜、位相差膜等,由此形成不同用途的偏光膜成品.
因此,“原板”是偏光膜的核心,生产“原板”的设备——PVA拉伸机是偏光膜生产的核心设备.现对PVA拉伸机的设计要点进行探讨.
2. PVA拉伸机设备组成及作用
2.1 设备组成
见下图,PVA拉伸机为3层式标准结构,亦有2层式结构.不过,尽管布局不同,但基本组成仍然一样.
2.2 作用
PVA拉伸机实现偏光膜的基本性能,如光学特性、耐久特性等.在一般LCD产品的使用中,要求偏光度和透过率性能指标越高越好.偏光度和透过率越高,LCD显示器件的显示效率就越高,相对能耗就越小.
3. PVA拉伸机设计要点
3.1 PVA放卷
PVA的放卷装置设计为单轴放卷,这主要取决于PVA膜高倍数拉伸的生产特性,在高倍数（3～8倍）拉伸条件下,PVA原料膜卷与卷之间的拼接根本无法承受.而PVA拉伸机的流程又较长（＞100米以上）,为减少每卷膜用完后需重新穿膜所带来的损耗,同时提高生产效率,PVA原膜的长度应尽量长,有的已达6000米/卷以上.需要注意的是长度越长,重量也越大（超过1～2吨）,必要时需考虑配备吊机以保安全.PVA的放卷为主动式放卷,并配置张力检出器进行张力控制,以确保放卷平稳.
3.2 液槽部分
各槽均要求液体循环过滤装置保证槽内液体的均匀性与洁净性,加热（冷却）装置保证温差控制在设定温度的±1℃以内,严禁循环出液口出现湍流、气泡等影响膜平稳运行的情况,同时也要避免出现呆滞区.槽内各导辊采用海绵辊（Sponge roll）为宜,并注意辊面硬度及质量变化,及时进行更换.
（1）水洗槽.作用是通过纯水洗去PVA原膜上的皂化剂及异物.由于PVA膜吸水后会起皱,所以水洗槽的设计需注意防止PVA膜在槽内因浸水起皱形成折痕,PVA膜在槽内横向无拉伸,消除折痕的理想办法除采用弧形辊（Sponge roll,中心高度50～100mm）进行扩张外,还需要循环泵水力的帮助.生产过程中此槽会产生大量白色泡沫,设计合适的液体排放口与循环口及时将槽内异物去除很重要.
（2）膨润槽.槽内溶液为硼酸液,目的是利用硼酸控制膜的热膨胀,提高化学稳定性、提高机械强度和热冲击能力、改善着色性能等.
（3）染色槽.由于偏光膜的色相、透过率与偏光度及耐候性等均需在此槽来实现,因此该槽是所有液槽之中最为重要的一个.设计重点是确保染色时间充足（即行程够长）,由于不同产品要求的染色时间不尽相同,槽内导辊亦设计成高度自动同步可调,此处升降机构的精度要求高,确保各导辊之间的平行误差在0.02～0.05mm之间.同时,需保证染色的均匀,保证槽内染着液浓度稳定一致.染色槽出口的Nip roll需保证切干效果,以避免槽内染着液被带走造成损失,并污染后面的液槽,导致色相的不可控.
P V A 膜视不同产品要求在槽内浸染时间以60～300秒为宜.
（4）洗净槽.此槽相对单纯,只是对从染色槽出来的膜进行浸洗.
（5）延伸槽.目的就是保证达到要求的拉伸比.对染色后的PVA膜而言,拉伸比越大,就越容易实现高透过、高对比度.现在通用的湿法拉伸生产设备均采用两段拉伸,即通过两个延伸槽、三对延伸辊来共同实现.延伸槽的拉伸比大小是衡量拉伸能力的重要参数,拉伸比除取决于设备精度、延伸辊尺寸和材质外（NBR或EPDM,邵氏硬度A在70～85之间）,还与PVA膜材料的性能、论文范文度、槽内溶液的配比、工艺参数及人员操作水平等密切相关.拉伸比过低会导致偏光膜性能无法满足高透过、高对比度等规定要求；拉伸比过高则会引起膜厚度的相对误差难以控制,且制造工艺更为复杂.通常制造偏光膜的PVA膜单向拉伸至少3～5倍以上才可保证偏光膜的性能,而满足更高要求的偏光膜拉伸比需达到5～7倍.
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（6）洗净槽.相对简单,主要是去除膜上附有的硼酸或其他异物.
（7）补色槽.主要是对经过前面工序的PVA膜,检测其色相等指标是否已符合要求,然后再根据色相与要求的误差进行补充染色.
（8）水切.将PVA素子上的水分彻底挤切干净,因此设计时Nip roll连续配置2～3对,水切不良,水迹会被带入素子干燥箱内,由于水迹为硼酸溶液,硼酸干燥结晶后会形成白色颗粒,从而造成欠点并划伤PVA素子.为加强水切效果,建议生产速度超过10m/min时加配不锈钢风刀.
3.3 素子干燥箱
此干燥箱对净化等级要求在1000～100级之间.箱体内壁采用抛光不锈钢板制作,所有直角应导成圆角并抛光,以便于清洁.干燥箱内导辊间距为350～500mm,布置较密,以防止PVA素子受热后产生卷曲.建议采用被动辊,要求辊表面抛光、钢性好、质轻、防锈、防腐.干燥箱内需保持正压以确保洁净,箱体长度在10～20米之间,箱内温度范围在55℃～90℃之间,设定后温度波动控制在±1℃以内.热风系统需经亚高效、高效两级过滤.
3.4 上TAC与下TAC
上TAC与下TAC两个装置的组成是一样的,由双工位放卷、贮膜机、洗净槽、干燥箱等组成.双工位放卷是确保TAC可连续供应,贮膜机主要是为了保证换膜、接膜不影响生产,洗净槽是对已处理的TAC膜再次洗净,这里出口的Nip roll切水效果一定要好,必要时也要配置风刀.干燥箱长度较短,温度在60℃～85℃之间,相关要求同素子干燥箱.
3.5 贴合（LAMI）
在此实现PVA膜与上、下TAC膜的贴合.由于是三层膜同时贴合,因此通过张力控制装置保持各膜的平整是必须的.LAMI-ROLL的质量直接决定贴合质量,此处,LAMI-ROLL如同印刷辊,不同的是要求辊圆、平、性质均匀,不能有缺陷甚至暗影.辊的材质主要为液体硅胶或NBR,硬度控制在邵氏硬度A70～85度之间,但同一对辊硬度误差需控制在±1以内,辊径大小一致,确保线速度一样,必须指出的是,目前国内的NBR胶辊还不能用作LAMIROLL.
影响LAMI质量的除上述因素外,两贴合辊间的压力大小、接着剂的添加方式如加胶装置、加胶位置、加胶距离等也对产品质量影响很大.
3.6 合板干燥箱
三膜贴合后即进入合板干燥箱进行干燥.合板干燥箱通常分为两部分,第一部分为贴合后部分,此处胶水未干,干燥的方式有电加热、热风加热或两种方式的组合,此段干燥箱工作高度建议与LAMI-ROLL保持一致,长度在8～15米之间,温度在50℃～70℃之间.此干燥箱出口需有一外径超过400mm的牵引展平辊.然后进入第二段合板干燥,此段干燥箱长度相对较长,在25～80m之间.干燥温度需分段设定,不能过高,否则会导致偏光膜变黄.合板干燥箱质量要求与素子干燥箱相似,不同的是合板干燥箱内导辊很少、风量和缓.
3.7 贴保护膜装置至成品收卷
完成干燥过程的“原板”表面非常洁净,为确保后工序加工时不影响表面质量,通常需在偏光膜的一面或两面贴上保护膜.
收卷的产品称之为“原板”.收卷时张力的控制与收卷辊径的尺寸非常重要,否则易产生折痕,影响良品率,收卷辊辊径建议为400～700mm,双工位收卷.
3.8 电控装置
在PVA拉伸机的整个生产过程中张力、速度、温度等控制非常重要,因此对机台的自动化控制要求也高,建议使用进口电气品牌进行配置.
4. 结语
P V A拉伸机目前主要由日本与韩国的设备商制造,属非标设备,生产速度基本在10～25m/min之间,幅宽从500mm到2500mm不等.随着显示技术的不断发展,对偏光片的要求也越来越高,耐候水平从通常的干热80℃×500HR,湿热60℃×90%RH×500HR变得更为苛刻, 即要求在高耐久条件下（ 干热85℃×1000HR,湿热65℃×95%RH×1000HR）使用.为满足这些严苛要求,近来有人尝试使用UV固化胶水代替传统的接着剂,以获得高耐久产品.同时,可大幅提高生产效率并缩短整个生产线长度,现已取得较大进展.
PVA拉伸设备完全国产化条件仍不具备,国内相关核心部件的加工技术仍有待提高,特别是重要的辊——如LAMI-ROLL、液槽内EXPANDER ROLL以及电控部分等.另外,设备国产化也受到市场需求制约,偏光膜市场近几年新进入的厂商基本没有,大都是现有客户为扩大产能而增加投资.
（责任编辑：周加转）
总结：本论文可用于偏光拉伸论文范文参考下载，偏光拉伸相关论文写作参考研究。
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