双向拉伸光学薄膜生产线工艺设备分析.pdf

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判性出自や
双向拉仲光学薄膜生产线工艺设备分析
Analysis between equipment and process
a biaxial orientation stretching
line of optical film
方青1,程志辉,王宁威
FANG Qing, CHENG Zhi-hui, WANG Ning-wei
(1.北京机械工业自动化研究所,北京100120;2.安微铜峰电子股份有限公司,安微244000)
摘要:生产线设备是生产光学薄膜非常重要的一个部分,气泡、厚薄均匀性、表面晶痕等直接与设
备相关,它导致海膜产品的质量好坏。针对实际生产中产品复杂特性,生产光学膜产品对设
备各部分提出特殊要求。
关键词:光学薄膜;预结晶;聚酯;塑化
中图分类号:TP391
文献标识码:A
文章编号:1009-0134(2012)08(下)-0084-03
Doi:10.3969/j.isSn.1009-0134.2012.8(下).25
0引言
导光板
随着近几年电子设备的飞速
发展,从手机、电脑、电视的液
扩散膜
晶显示再到LED、激光器等,它
增亮膜
光罩
充斥我们生活的方方面面,并使
下扩散膜
我们的生活更加丰富多彩。
光学薄膜的主要原材料是聚
酯(PET)和根据不同用途的光
光源
反向膜
学薄膜增加不同的添加剂,图1
所述的薄膜基膜均为PET薄膜。
基膜的生产通过双向拉伸设备将
图1光学薄膜示意图
聚酯(PET)进行于燥预结晶、挤
出熔融、铸片、拉伸、牵引、收卷等工序形成。
的水份,避免形成的铸片中产生气泡,同时在千
光学薄膜常用有高反射膜、减反射膜、滤光燥过程中升至合适的温度使材料预结晶,增加铸
膜、滤色膜、增透膜、聚光膜、扩散膜、偏光膜片的强度,有利于纵向、横向的拉伸,千燥过程
等,任何一种膜它都是光通过介质膜层光的反射、中还需要保证原材料的干燥时间,温度均匀性
透射和偏振等特性以达到想要的在某一或多个波致,使所有聚酯材料湿度在40PPM以下,如时间
段范围内光的全部反射或全部透射或光的偏振分过长,易使聚酯材料软化架桥现象,所以干燥时
离等各种特殊形态的光。
采用压缩空气、罗茨风机鼓吹暖风,通过震荡筛
光学薄膜作为一种介质,它要求介质内部
干燥塔,保证所有聚酯切片受温、受热一致。
致,不能有色差、斑点等,使每一束光的路径达到2挤出系统
理想的效果。所以对基膜要求高,対其表面要求更
挤出系统包括挤出机、熔体计量泵、熔体过
高,给生产带来很大难度,以下是针对光学薄膜和
滤器、嫆体管线、静态混合器等,经过预结晶和
双向拉伸设备各部分之间进行生产工艺分析。
干爍处理后的聚酯切片经过单螺杆挤出机或双螺
1干燥系统
杆挤出机加热熔融、塑化,挤出后通过高精度熔
光学薄膜主要原材料聚酯(PET)具有高吸体计量泵提供稳定的压力,再通过过滤器去除熔
湿性,暴露在空气中将吸收空气中的水份,聚酯体中可能存在的杂质,凝胶粒子、鱼眼等异物。
(PET)在熔融挤出、铸片之前需要充分除去其中熔体管线起挤出机、计量泵、过滤器、模头之间
收日期:2012-05-20
作者简介:方青(1973-),男,工程师,本科,研究方向为工业自动化。
84】第34卷第8期2012-8(下)
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的连接作用,光学薄膜要求高,挤出系统对制造
方面经急冷的铸片不易贴附在辊筒表面,另
光学薄膜很关键,一般挤出机采用单螺杆挤出机,方面,在厚片和急冷辊之间会夹杂空气,降低热
对于光学薄膜生产线现都采用双螺杆挤出机,塑传低效果,严重影响厚片形成的质量,会造成洁
化效果好,减少剪切力,同时双螺杆挤出机有
净度高、结晶不均匀、径缩大、甚至有水波纹等
套抽真空系统,具有很好的排气、除湿功能,可缺陷,对后续的纵向拉伸和横向拉伸产生严重影
以将干燥不彻底的聚酯切片中的水份抽走,还能响以致薄膜不合格。
抽走部分低聚物,计量泵选高精度计量泵使压力
静电吸附力为F=K×V/8×④2
更加稳定,以克服熔体通过过滤器的阻力,压力
由上公式可知,吸附力与电压V成正比,与
越稳,薄膜的纵向厚薄均匀性越好,选择过滤器吸附丝和冷辊的距离6、吸附丝直径的平方成
滤?时,要求滤网密度高,网孔一般都选用15-
反比。吸附丝的直径一般为0.02-0.2之间。
20um,有利于更好去除熔体中杂质,过滤器过滤
在生产的过程中,聚酯厚片会产生低聚物凝
面积的大小设计的合理性对光学薄膜生产也十分聚在吸附丝表面,影响吸附效果,所以吸附丝要
重要,要保证熔体经过过滤器的合理时间,同时通过收放卷装置不断的移动,此装置还需接高压
不能出现死角或不同路径出现流过时间不一致,发生器,绝緣和缠绕精度是很重要的性能,要平
造成熔体温度不均匀,熔体管线仅起连接作用,稳的卷绕不影响静电场。因此卷绕的设计于分重
一般越短越好,以免熔体停留时间过长产生降解,要,静电吸附丝的直径很小,仅能承受20牛左右
同时熔体流过时间过长,产生熔体管内芯部和管的拉力,并且还要接上高压静电,整套传动机构
壁熔体温度不致,使薄膜形成色差。
十分精密。
3铸片系统
由于国内没有成熟的设计,我们只有自己开
铸片系统由模头、急冷辊(冷鼓)、静电吸附
发,经过我们的研究和开发,成功完成了静电吸
装置、背风等设备组成,铸片系统是光学薄膜片
附装置的设计,并且交付使用,效果良好。
因光学薄膜较厚,一般都在100um到250um
材生产最关键部分,模头是流延铸片关键模具
之间,使得铸片很厚,仅靠冷鼓冷却到玻璃态,
直接决定铸片的外形和厚度均匀性,聚酯拉伸线
常采用衣架型模头,模头开度通过若干个带有加会使铸片冷鼓面和背面温差大,背风装置主要使
热线圈的推拉式差动螺栓初调,生产线生产时基铸片两面均匀冷却
本稳定后再通过测厚仪自动测厚,反馈给模头加4拉伸系统
热螺栓,调整加热功率,控制螺栓的伸长进行唇
光学薄膜采用的都是双向拉伸设备,其中分
口开度的徽调,保证薄膜横向的均匀性,光学薄为两步拉伸和同步拉伸,两步拉伸是现在最常见
膜的表面和厚薄均匀性要求高,对模头唇口的光的拉伸设备,分为纵向拉伸和横向拉伸,纵拉是
洁度、唇口柔刃度和螺栓热膨胀系数的合理性以将来自铸片机的厚片在纵向拉伸机组中加热到高
及每-螺栓控制的宽度有严格的要求。静电吸附弹态下进行一定倍数的纵向拉伸。纵向拉伸机由
装置是将从模头流出呈粘流态的聚酯嫆体使其很预热辊、拉伸辊、冷却辊、张力辊和橡胶压辊
好的不转入空气贴服在匀速转动的急冷辊上,被红外加热管、加热机组以及驱动装置等组成。纵
快速、均匀地冷却至玻璃化温度以下,形成厚度向拉伸通常为单点拉伸,也有多点拉伸,如两点
均匀的玻璃态铸片。静电吸附装置是由静电吸附或三点拉伸。纵拉比是通过慢拉辊与快拉辊之间
丝、电极、高压发生器、电极丝收放卷装置和伺的速度差而产生的,一般为3~4倍。因为拉伸
服定位装置构成。其原理是:利用高压15KV的直过程中经过的辊比较多,很容易使薄膜表面产生
流电压通过静电吸附丝(正极),