一种偏光膜延伸处理装置、工艺及偏光片的制作方法

1.本发明属于偏光片技术领域，具体涉及一种偏光膜延伸处理装置、工艺及偏光片。


背景技术：

2.在传统偏光片用偏光膜的中主流处理工艺包含：膨润、染色、交联、延伸、调整、补色。膨润槽一般用纯水对pva(聚乙烯醇)膜进行膨润处理，析出pva原膜中的甘油，吸水膨胀，增加pva的幅宽。染色槽采用碘系(碘和碘化钾水溶液)进行染色，促使pva膜吸附具有二向色性的碘，为延伸后的pva提供光学特性的基础。交联槽采用碘化钾、硼酸水溶液，通过硼酸的键接效果，提高pva延伸前的拉伸强度。延伸是赋予pva膜在高拉伸倍率下具有高度排列取向的过程，经延伸后的pva膜偏光度可达99.990％以上。调整和补色则是对延伸后的pva膜进行色相调整补充。各槽体使用到的药液主要以碘化钾、硼酸水溶液为主，药液使用时间越长，洁净度越差，从而恶化pva膜贴合前的点缺水准，影响产品品质。总的来看，提高药液洁净度的方式通常来说有两种，一种采用药液稀释的方式，即不断投入洁净度高的新药液来稀释旧药液，以此来提高药液槽整体的洁净度。另一种，利用活性炭物理和化学吸附的能力达到过滤药液洁净度的方式，参考专利cn201820779170.8，该方式只需定期更换活性炭，无需配置新药液，可降低生产成本，提高生产效率。无论采用稀释或活性炭过滤的方式，补色槽中碘化钾、硼酸的存在，致使处理后的pva膜表面经烘箱干燥后易残留化学结晶，在滚轮的挤压作用下从而产生缺陷。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种偏光膜延伸处理装置、工艺及偏光片，用洗涤槽替换掉传统的补色槽，有效去除偏光膜表面的硼酸附着，避免干燥后硼酸结晶导致的缺陷异常，提高偏光膜贴合前的表面洁净度，降低点状缺陷发生率，提升产品良率，同时降低化学品使用量，提升偏光膜表面亲水基团数量，制造出物理性能更优异的偏光片。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种偏光膜延伸处理装置，包括膨润槽、染色槽、交联槽、延伸槽、调整槽、洗涤槽及干燥单元，还包括偏光膜表面药剂去除机构，所述偏光膜表面药剂去除机构包括设置在调整槽上方的第一药剂去除机构和设置在洗涤槽上方的第二药剂去除机构，所述第一药剂去除机构包括第一刮刀，所述第二药剂去除机构包括第二刮刀。
5.进一步具体的，所述第一刮刀与所述偏光膜的表面形成夹角r＝0.1～0.5；所述第二刮刀与所述偏光膜的表面形成夹角r＝0.1～0.5。
6.为实现上述目的，本发明还提供了一种偏光膜延伸处理工艺，将pva基膜依次经过膨润、染色、交联、延伸、调整、洗涤、干燥工序处理后得到pva偏光膜，所述洗涤工序中应用的洗涤液为纯水。
7.进一步具体的，所述洗涤工序中洗涤时间为0.5～5秒。
8.进一步具体的，所述染色工序中的染色液包括0.01～0.1％碘和碘化钾的水溶液。
9.进一步具体的，所述延伸工序中的药剂包括碘化钾和硼酸的水溶液，所述碘化钾浓度1～3％，硼酸浓度2～4％。
10.进一步具体的，所述调整工序中的药剂包括碘化钾和硼酸的水溶液，所述碘化钾浓度3～6％，硼酸浓度4～6％。
11.进一步具体的，经过所述洗涤工序后，所述洗涤液中的硼酸浓度控制在2％以下。
12.进一步具体的，经过所述洗涤工序后，所述洗涤液中的硼酸浓度控制在1％以下。
13.为实现上述目的，本发明还提供了一种偏光片，包括tac膜、粘合剂以及通过所述粘合剂与所述tac膜贴合的pva偏光膜，所述pva偏光膜采用上述偏光膜延伸处理工艺处理得到。
14.本发明的有益效果为：
15.(1)本发明提供了一种偏光膜延伸处理装置，将洗涤槽替换掉传统的补色槽，且在调整槽和洗涤槽的上方分别设置有第一药剂去除机构和第二药剂去除机构，有效去除调整和洗涤工序后pva膜表面残留的药剂，防止药剂结晶造成点状缺陷，提高产品品质；
16.(2)本发明还提供了一种偏光膜延伸处理工艺，通过将洗涤工序替代补色工序，并以纯水作洗涤液，有效去除偏光膜表面的硼酸附着，避免干燥后硼酸结晶导致的缺陷异常，提高偏光膜的表面洁净度，降低点状缺陷和线面缺的发生率，提升产品良率；并且能够降低传统补色工序中化学品使用量，节约生产成本；此外，洗涤工序能够有效增加偏光膜表面亲水基团数量，提高偏光片中偏光膜与粘结剂之间的键接力，使得偏光片的耐候性等物理性能更加优异。
附图说明
17.图1是本发明的偏光膜的延伸处理工艺的流程图；
18.图2是本发明的对比例中偏光膜的线面缺形成原理图；
19.图3是本发明的pva偏光膜与粘合剂的反应原理图。
20.图中标记的含义：a-pva放卷；b-膨润槽；c-染色槽；d-交联槽；e-延伸槽；f-调整槽；g-洗涤槽；h-烘箱；a-入膨润压辊；b-出膨润压辊；c-出染色槽压辊；d-出交联槽压辊；e-出延伸槽压辊；f-出调整槽压辊；g-出洗涤槽压辊。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作详细的描述。
22.如图1所示，一种偏光膜延伸处理装置，包括膨润槽b、染色槽c、交联槽d、延伸槽e、调整槽f、洗涤槽g及干燥单元，所述干燥单元为烘箱h。此外，还包括偏光膜表面药剂去除机构，所述偏光膜表面药剂去除机构包括设置在调整槽f上方的第一药剂去除机构和设置在洗涤槽g上方的第二药剂去除机构，所述第一药剂去除机构包括第一刮刀，所述第二药剂去除机构包括第二刮刀。所述第一药剂去除机构通过第一刮刀去除出调整槽f后的pva膜表面残留的药剂，所述第二药剂去除机构通过第二刮刀去除出洗涤槽g后的pva膜表面残留的药剂；所述第一刮刀相对偏光膜角度与位置可调，当第一刮刀与偏光膜的表面形成夹角r＝0.1～0.5时，具有优异的药剂去除能力；同样的，所述第二刮刀相对偏光膜角度与位置可调，当第二刮刀与偏光膜的表面形成夹角r＝0.1～0.5时，具有优异的药剂去除能力。所述
第一刮刀及第二刮刀的材质可以采用玻璃、不锈钢、陶瓷中的任一种。使用该偏光膜表面药剂去除机构对pva膜表面的药剂或水分去除能力可达99％以上，可有效去除pva膜表面多余的药剂，降低膜表面的化学品结晶，防止药剂结晶造成点状缺陷的爆量，提高产品品质。
23.本发明还提供了一种偏光膜延伸处理工艺，该工艺可以使用上述偏光膜延伸处理装置，将pva基膜依次经过膨润、染色、交联、延伸、调整、洗涤、干燥工序处理，得到pva偏光膜。具体步骤如下：
24.s1.膨润：将pva基膜放入膨润槽b中进行膨润处理，膨润槽b中的药剂为纯水，析出pva原膜中残留的甘油添加剂，并借用展开轮的平展效果，提升膨润后pva膜的实际幅宽；
25.s2.染色：将膨润后的pva膜浸渍于含染色液的染色槽c中进行染色处理，染色液包括0.01～0.1％碘和碘化钾水溶液，使得pva膜吸附具有二向色性的碘，为延伸后的pva偏光膜提供光学特性基础；
26.s3.交联：将染色后的pva膜放入交联槽d中进行交联处理，交联槽d中的药剂为碘化钾和硼酸水溶液，硼酸凭借其键接效果，将碘链接在pva膜表面，提高pva膜延伸前的拉伸强度；
27.s4.延伸：交联处理后的pva膜进入延伸槽e进行延伸，延伸槽e中的药液包括碘化钾和硼酸的水溶液，所述碘化钾浓度1～3％，硼酸浓度2～4％，采用二段延伸，延伸倍率在2.0以上，延伸温度在59℃以上；
28.s5.调整：将延伸后的pva膜放入调整槽f进行色相调整，调整槽f中的药剂包括碘化钾和硼酸的水溶液，所述碘化钾浓度3～6％，硼酸浓度4～6％。
29.s6.洗涤：将调整后的pva膜放入洗涤槽g中进行洗涤，洗涤液为纯水，洗涤时间为0.5～5秒；
30.s7.干燥：将洗涤后的pva膜放入烘箱h中干燥，得到pva偏光膜。
31.本发明还提供了一种偏光片，包括tac(三醋酸纤维素)膜、粘合剂以及通过粘合剂与tac(三醋酸纤维素)膜贴合的pva偏光膜，pva偏光膜通过上述延伸处理工艺获得。
32.下面以表格形式列举实施例作进一步说明，实施例1-3、比较例1之间的区别在于pva膜在洗涤工序中的洗涤时间不同，比较例2与实施例1-3的区别在于洗涤液成分不同，具体参数见表1。
33.表1
34.项目洗涤液洗涤时间/s实施例1纯水3实施例2纯水4实施例3纯水5比较例1纯水7比较例2碘化钾和硼酸水溶液7
35.将上述实施例1-3、比较例1-2制备得到偏光膜或相应偏光片的相关性能进行测试评估。
36.(1)偏光片光学性能测试
37.分别将通过实施例1-3、比较例1-2的延伸处理工艺得到的pva偏光膜与tac膜通过粘合剂三层贴合后得到相应偏光片，并使用uv-vis分光光度计v7100进行光学性能测试，测
试结果见表2。其中，在综合判断项中，“ok”表示符合光学卡控规格，“ng”表示不符合光学卡控规格。
38.表2
[0039][0040][0041]
参照表2，根据实施例1-3及比较例1可以发现，随着pva膜洗涤时间的延长，光学指标中的色差直交b值及色温tc430值逐渐蓝移。其中，当pva膜的洗涤时间不多于5秒时，所得到的偏光片符合光学卡控规格；更优选的，当pva膜的洗涤时间不多于4秒时，所得到的偏光片光学性能更为优异，而当pva偏光膜的洗涤时间延长为7秒时，如比较例1所示，偏光片的色差直交b值及色温tc430值蓝移严重，有漏蓝光风险，不符合光学卡控规格；比较例2中的洗涤液为传统延伸处理工艺中补色工序使用的碘化钾和硼酸水溶液，所得到的偏光片的光学性能符合光学卡控规格。
[0042]
(2)偏光片点状缺陷评价
[0043]
偏光膜的延伸处理工艺中，洗涤工序中的洗涤液为纯水，理论上不含硼酸，即硼酸浓度为零，但在实际工艺过程中，pva膜经交联、延伸、调整工序处理后会吸附一定量硼酸，之后在洗涤工序中已被pva膜吸附的硼酸逐渐析出，导致洗涤液中的硼酸含量逐渐提升。测试洗涤工序后，洗涤液中的硼酸浓度对偏光片缺陷的影响，结果见表3。分别将通过实施例1-3、比较例1-2的延伸处理工艺得到的pva偏光膜与tac膜通过粘合剂三层贴合后得到相应偏光片，所述偏光片的点状缺陷通过自动光学检测设备(aoi)来测量，每平方米缺陷颗数，数值越高，缺陷数越多，产品品质越差。
[0044]
表3
[0045][0046][0047]
根据表3可以看出，通过实施例1-3及比较例1中延伸处理工艺得到的偏光片的aoi指标优于通过比较例2的延伸处理工艺得到的偏光片，说明洗涤液采用纯水时相较采用碘化钾和硼酸水溶液能更好的减少点状缺陷的产生；且根据aoi指标结果，洗涤工序后，洗涤液中的硼酸浓度控制在2％以下，优选1％以下。
[0048]
(3)偏光膜线面缺(押痕)评价
[0049]
在传统的偏光膜延伸处理工艺中，pva膜在调整及补色工序后刮刀切水过程中，因刮刀的磨损或卡pva屑，导致pva膜表面特定位置残留的药剂含量增加，残留的药剂在烘箱干燥过程中迅速挥发，伴随着pva膜在td方向的收缩，形成线面缺，即押痕，形成原理及押痕形态如图2所示。押痕的存在严重影响产品外观品质，恶化产品不良率。而洗涤工序的存在，能够有效去除pva膜表面的硼酸残留，避免pva膜的硼酸结晶与刮刀频繁接触磨损导致的线面缺产生。测试不同洗涤液对线面缺(押痕)的影响，结果见表4。
[0050]
表4
[0051]
项目线面缺(押痕)实施例10.00％比较例25.00％
[0052]
实施例1中的洗涤液为纯水，比较例2中的洗涤液为碘化钾和硼酸水溶液，参照表4，实施例1线面缺(押痕)的检出比例为0.00％，而比较例中押痕的检出比例则为5.00％，说明洗涤工序中洗涤液为纯水时能够有效抑制刮刀的磨损，降低pva膜表面带药液的风险，降低线面缺形成，从而提升产品品质。
[0053]
(4)偏光片水煮测试
[0054]
分别将通过实施例1和比较例2的延伸处理工艺得到的pva偏光膜与tac膜通过粘合剂贴合得到偏光片，所述粘合剂为水性粘合剂。在本发明提供的偏光膜延伸处理工艺中，洗涤工序可给予pva膜更多的亲水性基团如羟基，提升pva膜与粘合剂的作用力和键接强度，赋予偏光片更优异的物理性能。经洗涤工序处理后的pva膜表面与水性粘合剂的反应机理如图3所示。并通过对偏光片的水煮实验评估耐候性能，具体测试方法为：将偏光片裁切成固定大小贴附于玻璃上做成试片，投放于固定高温环境的水中进行一定时间的水煮，将水煮结束后的试片放在显微镜下观察量测偏光片的内缩距离，内缩距离越小，偏光片的耐
候性能越好，结果如表5所示。
[0055]
表5
[0056][0057]
参照表5，实施例1和比较例2均测试6个样品，实施例1中偏光片的水煮内缩距离平均值165.11um，比较例2中偏光片的水煮内缩距离平均值384.59um，实施例1中偏光片的水煮内缩距离明显小于比较例2，说明经过纯水洗涤工序后的pva膜表面亲水性基团如羟基的数量更多，更有利于pva膜和水性粘合剂之间-oh键接，形成致密网状大分子结构，有效提升了偏光片的耐候性能。
[0058]
综上，本发明提供了一种偏光膜延伸处理装置、工艺及偏光片，采用洗涤槽g取代传统的补色槽，且洗涤槽g中的洗涤液为纯水，有效去除偏光膜表面的硼酸附着，避免干燥后硼酸结晶导致的缺陷异常，提高偏光膜贴合前的表面洁净度，降低点状缺陷发生率，并减少了传统补色工序中化学药剂的使用量，降低了生产成本；同时，调整槽f和洗涤槽g的上方分别设置有第一药剂去除机构和第二药剂去除机构，有效去除调整和洗涤工序后pva膜表面残留的药剂，防止药剂结晶造成点状缺陷，提高产品品质；此外，纯水作为洗涤液能够有效降低线面缺的形成风险，提升产品品质；进一步的，洗涤工序能够有效增加pva偏光膜表面亲水基团数量，提高偏光片中偏光膜层与水性粘结剂之间的键接力，使得偏光片的耐候性能更加优异。
[0059]
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。