偏光膜成份及生产设备

偏光膜成份

在大自然中，可见光是横波，其振动方向垂直于传播方向。自然光的振动方向，在垂直传播方向的平面内是任意的;对于偏光，其振动方向在某一瞬间，被限定在特定方向上。

偏光膜的作用是将自然光变成偏振光，由于把偏振光用于其显示原理中，偏振片不仅是必需的构件，并对其提高性能也是必不可少的。偏光膜的原理就像百叶窗一样，调整百叶窗叶片角度时，室内光线会产生明暗变化，这时只有与百叶窗叶片角度平行的光线才能透过百叶窗计入室内，使得进入室内的光线由杂乱无章的多方向散射调整为单向直射光线，进入室内的光线变得柔和。

不同类型的偏光膜均以其基本结构“原板”为基础——两层三醋酸纤维素酯薄膜(TAC)夹一层聚乙烯醇(PVA)，业内称为“原板”。

1、PVA膜

性状：聚乙烯醇，具有高透明、高延展性、好的碘吸附作用、良好的成膜特性等特点，延伸前厚度有75微米、60 微米、45 微米等几种规格。

作用：该层膜吸附碘的二向吸收分子后经过延伸配向，起到偏振的作用，是偏光片的核心部分，决定了偏光片的偏光性能、透过率、色调等关键光学指标。

PVA膜经染色后吸附具有二向吸收功能的碘分子，通过拉伸使碘分子在PVA膜上有序排列，形成具有均匀二向吸收性能的偏光膜，其透过轴与拉伸的方向垂直。

2、TAC膜

性状：三醋酸纤维素膜，具有优异的支撑性、光学均匀性和高透明性，耐酸碱、耐紫外线，厚度主要有80 微米、60 微米、40 微米、25微米等多种规格。

作用：一方面作为PVA 膜的支撑体，保证延伸的PVA 膜不会回缩，另一方面保护PVA 膜不受水汽、紫外线及其他外界物质的损害，保证偏光片的环境耐候性。

偏光膜生产设备

偏光膜的生产分为TAC表面处理、PVA拉伸、离型膜涂布后贴合三个流程。根据产品的具体要求，通过光学涂布生产设备在原板的一侧或两侧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。产品类型不同，涂布的次数会有变化。如上述不同结构的产品，每增加一层PSA胶，需涂布一次。

1、设备流程

与大多数涂布设备类似，主要由基材(如离型膜)放卷装置、接膜装置、基材蓄膜装置、电晕装置、涂布头、干燥箱、UV固化装置、原板放卷、原板蓄膜装置、贴合装置、裁片堆叠装置、涂布贴合产品收卷装置等组成。不同的是，偏光膜涂布生产设备与其他光学膜涂布设备对环境洁净度要求极高，涂布头及干燥箱要求在1000级以上，有的甚至达到100级。

2、组成说明

　　1)离型膜放卷装置

放卷装置为双工位，主要考虑到连续生产的需要。当一卷膜接近用完时，需做好与下一卷膜连接的准备。放卷装置通常配置对边装置，以保证膜按规定的路径运行。

　　2)接膜装置

此装置在生产速度较高或膜的幅宽较宽时才配置使用。偏光膜涂布的生产速度与普通的如粘胶带涂布速度动辄上100m/min不同，通常速度在(8～10)m/min，生产速度超过(30～50)/min的很少。因此幅宽1m以下时直接人工接膜即可。

　　3)蓄膜装置

此装置主要是为换卷接膜时进行膜的储备，因为接膜的时候接膜处会短暂停止，而生产是连续的，蓄膜就是保证不影响生产的连续性。蓄膜的长度设计需考虑正常的生产速度及接膜所需的时间。太短来不及接膜，太长浪费设备投资与安装空间。

4)电晕装置

电晕装置的使用是根据需要对涂布的一面进行表面电击处理，使其具有更高的附着性。其原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电，而产生低温等离子体，使塑料表面产生游离基反应从而使聚合物发生交联、表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性和附着能力。

5)涂布头

涂布头是整个涂布生产设备的核心，目前偏光膜涂布主要有COMMA KNIFE(逗号式刮刀)与SLOT DIE(狭缝式模头挤出涂布)两种形式。

COMMA KNIFE适合的涂布厚度为18～100μm，涂布液粘度较高，其突出的优点是改变涂布宽度比较容易，另供胶系统也相对简单。但存在涂布液大面积暴露的问题，因此必须保证涂布头的洁净度。

SLOT DIE涂布是一种预计量的涂布方式，就是说涂布量取决于输入涂布液量与基材运行速度之比，可预先精确设定。通常都采用高精度无脉冲计量泵来输送涂布液量。SLOT DIE涂布可分为背辊直接接触和基材张力控制两种方式，偏光膜涂布采用背辊直接接触式为主。这种涂布厚度范围较宽，约为3～300μm，可满足不同的使用要求，适合生产速度从低到高均可。其涂布精度受背辊本身的平直度以及轴承的跳动影响，由于涂布间隙很小，对基材厚度变化及表面异物影响非常敏感。生产过程中更换涂布液品种时内部清洁比较困难，需用溶剂反复清洗。

两种涂布头涂层干后厚度误差均可控制在1μm以内。其中SLOT DIE涂布精度更高，造价昂贵，并需配置完善的供胶系统。

6)干燥箱

偏光膜涂布设备干燥箱分为“导辊式”与“导辊加气悬浮式”两种，总长度一般在20～30m之间。“导辊加气悬浮式”通常是前两节为导辊，其余为气悬浮。气悬浮干燥过程中，因涂布基材只受到空气的磨擦力影响、无机械接触，所以对产品表面无划伤。且干燥效率比“导辊式”大幅提高。

但要保证膜在干燥箱内温度均匀、运转平稳具有较高的技术难度，因此对风槽、喷嘴的结构设计，对风量与压差的控制等都有较高要求。对进入干燥箱的空气一定要经过HEPA过滤，确保箱内的洁净度。同时需及时将干燥箱内产生的有机废气及时排出，防止VOCs聚集导致发生危险。

偏光膜涂布干燥箱内温度不高，通常不超过120℃，但对温度的控制非常严格，通常误差在±1℃以内。加热方式有蒸汽盘管直接加热与外置换热器热风循环加热(气悬浮式必须)。热源以蒸汽为主，部分使用导热油。

　　7)UV固化装置

此装置主要针对UV固化胶水，在偏光膜涂布设备中比较少用，有的并不配置。配置的原因主要是考虑一机多用，除偏光膜涂布外还可进行其他光学膜的涂布，如硬化膜等。需注意的是，COMMA KNIFE涂布头不适合UV固化胶水的涂布，通常使用Micro Gravure(微凹版辊)涂布工艺。

　　8)原板放卷装置。同1)“离型膜放卷装置”

9)原板蓄膜装置。同3)“蓄膜装置”。

10)贴合装置

贴合装置的重点是贴合辊，贴合辊设计有上下两辊式或3辊式、水平两辊式等。两辊式通常一钢辊、一胶辊配置。进行贴合时，各膜的平整度与张力控制非常重要，否则会影响贴合产品的平整度。为提高贴合效率，根据实际需要在贴合机上实现多功能复合与保护膜收卷是十分必要的。在偏光膜的涂布过程中，由于膜的层数多，实现这一功能尤为重要。

11)裁片堆叠装置

本装置是偏光膜生产必需设备之一，因为偏光膜产品多为片状交货，直接配置在生产线上切片易于实现连续生产。由于偏光膜对切口要求整齐、不能起毛边，因此对切刀的要求极高。同时，由于偏光膜与位相差膜贴合时有角度的要求，因此切片装置需具有整体旋转功能并配置角度显示。需注意的是，堆叠机的使用受到生产速度的限制，当生产速度超过10m/min时不适宜在线自动切片堆叠，而必须进行离线裁切。

12)成品收卷装置

本装置与裁片堆叠装置错开使用。当不需要裁切时，就使用本装置进行收卷。收卷机视实际需要，选用单工位收卷或双工位收卷。