CN103869545B - 一种可用于静电释放的摩擦布与摩擦装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于静电释放的摩擦布，其包括摩擦布基膜和织附在摩擦布基膜上的摩擦毛羽，其中至少部分所述的摩擦毛羽由高分子导电聚合纤维制备而成。此外，本发明所述的摩擦布还包括将摩擦布基膜粘附在摩擦金属辊上的双面胶，所述双面胶和摩擦布基膜中均含有Au。本发明一方面将压缩回复率高，耐热性和稳定性强的高分子导电聚合纤维按一定比例加入到现有摩擦布中，另一方面在摩擦布基膜与双面胶中分别加入一定量的Au线/Au纳米颗粒，不仅可以大幅增强摩擦布的抗静电性能，还能将摩擦产生的静电荷迅速释放掉。所述装置配合X射线静电消除器同时使用，可以有效降低异物漏光（Zara？Particle）的产生，提高TFT-LCD产品的良率，增加经济效益。

Description

一种可用于静电释放的摩擦布与摩擦装置

技术领域

本发明主要涉及TFT-LCD行业，提供了一种可用于静电释放的摩擦布与摩擦装置，可应用于通过摩擦进行液晶分子配向的摩擦工艺中。

背景技术

摩擦配向在TFT-LCD领域应用最为广泛，目前用于取向膜摩擦工艺的摩擦布（RubbingCloth）主要有三种类型：棉纤维、人造丝纤维、棉与人造丝纤维混合等，分别用于不用显示模式的液晶显示器。

现有的摩擦（Rubbing）工艺如下：首先利用双面胶将摩擦布粘附在摩擦辊（Rubbing辊）上，根据显示模式的差异设置一定的摩擦角度、基台速度、辊的转速及辊的压入量，然后对TFT与彩膜基板进行定向机械摩擦，从而控制液晶分子配向排列。

在摩擦工艺流程中，会产生大量静电，积聚的静电荷会吸附摩擦过程中产生的PI屑膜或者少量的摩擦布纤维毛，该过程是异物漏光（ZaraParticle）发生的重要因素。这些静电如果不能及时消除，会严重危害生产，影响产品良率。现有的摩擦布主要由摩擦毛羽（PileMaterials）与摩擦布基膜（GroundMaterials）两部分组成，抗静电性能较差。目前采用的解决方法是在Rubbing设备上安装大量的X射线静电消除器(13～16台/每台摩擦设备)，以在摩擦过程中消除静电，但仍不免有静电荷积累，不能及时释放掉，会影响液晶显示器的显示效果。

中国专利203204273U公开了一种摩擦布以及摩擦配向装置，所述的摩擦布包括：用于贴附在摩擦辊上的摩擦布基膜；以及，设置于所述摩擦布基膜上的用于与取向膜接触进行摩擦的摩擦毛羽，所述摩擦毛羽采用具有抗静电性的导电纤维制成。由于该摩擦布的摩擦毛羽采用具有抗静电性的导电纤维制成，可以将取向膜的摩擦工艺产生的静电消除，解决由于摩擦过程中产生的静电吸附PI碎屑而导致产品不良的问题。

但上述技术方案采用抗静电性的导电纤维完全代替传统的摩擦毛羽纤维的技术方案，考虑到导电聚合物纤维与使液晶发生取向作用的聚酰亚胺材料的匹配性，该技术方案显著增加了基板摩擦过程中划伤聚酰亚胺薄膜的风险。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决已有摩擦布存在的静电荷累积问题，本发明提出了一种可用于静电释放的摩擦布，具体采用如下技术方案：

一种可用于静电释放的摩擦布，包括摩擦布基膜和织附在摩擦布基膜上的摩擦毛羽，至少部分所述的摩擦毛羽由高分子导电聚合纤维制备而成。

除高分子导电聚合纤维外，剩余的摩擦毛羽材料可沿用现有技术公开的多种已有方案，包括但并不局限于棉纤维或人造丝纤维等。

此外，本发明所述的摩擦布还包括将摩擦布基膜粘附在摩擦金属辊上的双面胶，所述双面胶和摩擦布基膜中均含有Au。

上述Au在双面胶和摩擦布基膜的掺入方式不限，但为了获得更好的技术效果，优选所述双面胶中掺入Au颗粒，所述摩擦布基膜的材料中含有Au颗粒或Au线。

其中，所述Au颗粒的粒径范围为10nm～100nm之间，优选55nm，这样既可以保证双面胶具有均一的厚度和较好的粘结强度，也可以提高摩擦装置的静电释放效果。

所述双面胶中，Au颗粒的掺入量为0.1～1克/平方米，该用量范围差异并不大，优选0.5～0.6克/平方米。

本发明所述的摩擦布，优选所述摩擦布基膜由Au线与棉纤维或者铜氨纤维织构形成，Au线与棉纤维或者铜氨纤维的直径均为10μm～20μm。在该限定范围内，摩擦布基膜对顶部纤维毛羽的支撑力足够，摩擦过程中不容易产生摩擦划伤（RubbingMura）。

具体而言，本发明将5%～25%Au线作为部分/全部纬线，与剩余75-95%的棉纤维或者铜氨纤维作为全部径线兼作部分纬线/全部径线均匀织构形成摩擦布基膜。此处的%，是指相对于制备摩擦布基膜材料的用量百分比，下同。

除此之外，还可以采用其他的方式将Au引入至摩擦布基膜，如同样以Au颗粒的方式掺入织构摩擦布基膜的原料中等。可以理解的是，只要在摩擦毛羽、摩擦布基膜和双面胶之间形成了利于静电荷释放的快速传输通道，静电荷传到接地的摩擦辊，即可实现静电释放。

本发明所述的摩擦布，所述的摩擦毛羽由5%-25%的高分子导电聚合纤维和75-95%的棉纤维或人造丝纤维织入摩擦布基膜形成，在不产生摩擦划伤的前提下，优选高分子导电聚合纤维的用量为25%，可显著增强新型摩擦布的电荷疏导性能。

本发明所述的高分子导电聚合纤维为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯中的一种或由几种材料构成的复合材料，优选聚苯胺。

此外，本发明的第二目的在于提供一种摩擦装置，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种摩擦装置，包括摩擦金属辊、摩擦布和驱动所述摩擦金属辊绕其中心轴旋转的传动装置，所述摩擦布包括摩擦布基膜和织附在摩擦布基膜上的摩擦毛羽，至少部分所述的摩擦毛羽由高分子导电聚合纤维制备而成。

所述的摩擦布还包括将摩擦布基膜粘附在摩擦金属辊上的双面胶，所述双面胶中掺有Au颗粒，所述摩擦布基膜由包括部分Au线在内的材料织构形成。

其中，所述Au颗粒的粒径范围为10nm～100nm之间，优选55nm。

所述双面胶中，Au颗粒的掺入量为0.1～1克/平方米，优选0.5～0.6克/平方米。

本发明所述的摩擦装置，所述摩擦布基膜由Au线与棉纤维或者铜氨纤维织构形成，Au线与棉纤维或者铜氨纤维的直径均为10μm～20μm。

具体而言，本发明将5%～25%Au线作为部分/全部纬线，与剩余75-95%的棉纤维或者铜氨纤维均匀织构形成摩擦布基膜。

所述的摩擦毛羽由5%-25%的高分子导电聚合纤维和75-95%的棉纤维或人造丝纤维织入摩擦布基膜形成。如此，高分子导电聚合纤维可以均匀的织附在摩擦布基膜表面。这样，可以避免高分子导电聚合纤维完全替代传统的摩擦布毛羽（棉纤维或人造丝纤维）引起的TFT或者彩膜基板表面聚酰亚胺材料划伤，减少不良的发生率。

本发明所述的装置，所述的摩擦毛羽由5%-25%的高分子导电聚合纤维和75-95%的棉纤维或人造丝纤维织入摩擦布基膜形成，优选高分子导电聚合纤维的用量为25%。

采用上述技术方案，本发明得到了一种可用于静电释放的摩擦布与摩擦装置，一方面将压缩回复率高，耐热性和稳定性强的高分子导电聚合纤维按一定比例加入到现有摩擦布中，另一方面在摩擦布基膜与双面胶中分别加入Au线/Au颗粒，不仅可以大幅增强摩擦布的抗静电性能，而且可以将摩擦产生的静电荷迅速释放掉。该发明配合X射线静电消除器同时使用，可以有效降低异物漏光的产生，提高TFT-LCD产品的良率，增加经济效益。

附图说明

图1为本发明摩擦装置的结构示意图；

图2为本发明摩擦布的平面结构示意图；

图3为本发明摩擦布与摩擦毛羽的局部放大结构示意图；

其中，1为摩擦金属辊；2为摩擦布基膜；2-1为Au线；2-2为棉纤维或铜氨纤维；3为摩擦毛羽；3-1为高分子导电聚合纤维；3-2为棉纤维或人造丝纤维；4为双面胶；4-1为Au颗粒；5为聚酰亚胺取向膜。

具体实施方式

本发明公开了一种用于静电释放的摩擦布与摩擦装置，一方面在摩擦布基膜的纬线方向织入部分Au线（5%～25%）,并以此为基础织入高分子导电纤维毛羽（5%～25%）；另一方面在双面胶中掺入一定量的（0.1～1克/平方米）Au纳米颗粒，用于增强摩擦布的抗静电性能，达到理想的静电释放效果。

Au的导电性能仅次于Ag和Cu,但是Au的化学性质最为稳定，在一定湿度的空气中不易被氧化。将一定比例的Au掺入到摩擦布的摩擦布基膜与双面胶材料中，可以大幅提高摩擦过程中静电释放与传导性能，降低异物漏光（ZaraParticle）发生率，提高产品的良率。

本发明所述的摩擦布，其摩擦布基膜和摩擦毛羽的尺寸参数可参照现有技术，其中摩擦布基膜的厚度约为0.3mm，摩擦纤维毛羽的平均长度约为1.5mm～2.3mm，直径约为11μm～15μm，可沿用常规参数，本发明对此不作特别限定。

具体而言，本发明所述可用于静电释放的摩擦布，包括摩擦布基膜和织附在摩擦布基膜上用于与取向膜接触进行摩擦的摩擦毛羽，其中至少部分所述的摩擦毛羽由高分子导电聚合纤维制备而成。

除高分子导电聚合纤维外，剩余的摩擦毛羽材料可沿用现有技术公开的多种已有方案，包括但并不局限于棉纤维或人造丝纤维等。

本发明中，高分子导电聚合物常温下电导率在102S/cm左右，属于半导体，但电导率非常接近导体，且随温度升高电导率增大；物理化学性质稳定，强度韧性高，耐热性好(分解温度150℃以上)，因此不易受到摩擦过程中产生的高温的影响。在摩擦布纤维中加入少量的高分子导电聚合纤维，配合Au优异的电荷疏导性能，可以迅速释放摩擦过程中产生的大量静电，增强摩擦布的抗静电性，获得永久性的大幅增强抗静电能力，并且很稳定，不易受到环境(湿度、温度)的影响。

本发明在普通棉纤维或人造丝纤维中混用5%-25%的高分子导电聚合纤维，就能赋予纤维制品充分的抗静电性能，而且抗静电性能不会受到环境湿度的影响，优选聚合导电纤维的用量为25%。

本发明所述的高分子导电聚合纤维为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯中的一种或由几种材料构成的复合材料，优选聚苯胺。其中聚苯胺具有良好的热稳定性和化学稳定性，用聚苯胺制备的导电纤维，通过改变掺杂酸的浓度，可调节纤维的电导率，使其具有优良的导电性能，这是其它纤维所不具备的优良性质。

另外，本发明还可以在聚苯胺中掺入适量碳纳米管以进一步有效提高聚苯胺材料的电性能，但由于碳纳米管的分散性较差（易团聚），严重影响其应用。为了增强聚苯胺材料的电荷传输与分离特性，可以制备包覆的聚苯胺/碳纳米管复合体系。其中，碳纳米管的掺入量为0%～10%，优选10%。一方面，聚苯胺/碳纳米管复合体系在摩擦条件下的热稳定性更强，另一方面在聚苯胺和碳纳米管之间存在大量给体/受体界面面积，形成了一定的具有相分离结构的互穿导电网络结构，而碳纳米管又是电荷的良导体，因此进一步提高了材料的电性能。

同时，本发明所述的摩擦布还包括将摩擦布基膜粘附在摩擦金属辊上的双面胶，所述双面胶中掺有Au颗粒，双面胶的具体组成与制备为现有技术，本发明对此不作特别限定。

本发明技术方案中，双面胶的厚度大约为0.14mm,Au颗粒的粒径范围10nm～100nm，属于纳米级范畴。纳米金颗粒的制备方法简单易操作，市场已普遍有售，成本并不高。在10nm～100nm尺寸范围内，Au颗粒在双面胶中的散布会更为均匀，且不容易刺穿胶膜而影响粘结强度，这样疏导静电荷的作用会更强。

本发明可在制备双面胶的原材料或者胶体中掺入一定比例的纳米Au颗粒，由于Au的化学性质稳定，不会和原材料发生化学反应，搅拌均匀后使原材料发生交联作用，最终形成的双面胶中可形成均匀分布的Au颗粒。

理论上而言，双面胶的粘结强度越大，效果越好，但是摩擦布卷到辊子上面过程中由于胶粘度过强，可能导致应力释放不完全的问题，影响摩擦效果，产生不良。因此，Au纳米颗粒的掺杂量应保证一定的范围，掺入量过大，成本高且影响粘结强度，掺入量过小，一方面导电性较差，另一方面影响显示效果。因此双面胶中Au颗粒的用量为0.1～1克/平方米，该用量范围差异并不大，优选0.5～0.6克/平方米。

本发明所述摩擦布基膜材料通常使用棉纤维或者铜氨纤维制成（其他可行材料亦可应用至本发明），如果采用喷洒的方法直接散布Au颗粒，一方面分布不均，另一方面在摩擦过程中可能产生脱落。因此本发明创造性地将一定比例的Au线作为纬线（直径同棉纤维或者铜氨纤维）织构到基膜材料中，然后以Au线为纬线按照传统织构方式织入一定比例的高分子导电聚合纤维，作为静电荷的快速传输通道；剩余摩擦布基膜经纬线全部为常规棉纤维或铜氨纤维构成，以此为基底织入摩擦毛羽纤维（Cotton或Rayon）。将5%-25%的高分子导电聚合纤维，以及75-95%的棉纤维或人造丝纤维均匀织构到摩擦布基膜中形成摩擦毛羽，并非完全代替传统的摩擦毛羽纤维，以充分考虑到导电聚合物纤维与使液晶发生取向作用的聚酰亚胺材料的匹配性，不仅可降低基板摩擦过程中划伤聚酰亚胺薄膜的风险，增加液晶的配向作用，并且可有效疏导摩擦产生的静电荷，减少对聚酰亚胺碎屑的吸附，有效抑制摩擦划伤类不良的发生。

具体而言，本发明所述的摩擦布，由5%～25%的Au线作为纬线，其余纬线与全部经线都采用传统的棉纤维或铜氨纤维，直径均为10μm～20μm，以此为基膜，采用传统织构方式织构摩擦毛羽纤维，其中高分子导电聚合纤维以Au线为基膜同比例织附在上面，其余经纬线上面全部织附传统的棉纤维或人造丝纤维，两者共同构成摩擦布毛羽。

所谓同比例织附，是指用Au线替代部分（5%～25%）纬线，其余纬线和全部经线都采用传统的棉纤维或铜氨纤维，其中Au线均匀分布在基膜材料的纬线方向，并采用传统织构方式织构摩擦毛羽纤维。

如图3所示，如果顶部纤维毛羽采用V型组织进行织构，只需要在底部基膜纬线方向的Au线上（5%～25%）均匀织入高分子导电聚合物纤维，其余纬线和全部经线(棉纤维或铜氨纤维)方向全部织入传统的棉纤维或人造丝纤维，保证高分子导电聚合物纤维占整张摩擦布毛羽纤维的5%～25%即可。

此外，本发明还进一步提供了一种摩擦装置，包括摩擦金属辊、摩擦布和驱动所述摩擦金属辊绕其中心轴旋转的传动装置，所述摩擦布包括摩擦布基膜和织附在摩擦布基膜上的摩擦毛羽，至少部分所述的摩擦毛羽由高分子导电聚合纤维制备而成。

本发明所述的摩擦布与双面胶连同摩擦金属辊共同构成摩擦配向的整体装置，其中，金属摩擦辊接地，为摩擦静电荷的释放提供一个完整路径，属于一种全新的静电释放机理。上述摩擦装置中，关于摩擦布各部分的限定同上，在此不作重复限定。

实施例1

本实施例所述的摩擦布，包括摩擦布基膜2、织附在摩擦布基膜上2用于与聚酰亚胺取向膜5接触进行摩擦的摩擦毛羽3以及将摩擦布基膜2粘附在摩擦辊上的双面胶4。

其中，双面胶4的厚度约为0.14mm,同常规双面胶。摩擦布基膜2的厚度约为0.3mm，摩擦毛羽3的平均长度约为1.5mm～2.3mm，直径约为11μm～15μm。

本实施例中摩擦布毛羽由两种材料构成，一种是传统的棉纤维或人造丝纤维，另一种是高分子导电聚合物纤维中的一种或几种构成的复合材料。其中摩擦毛羽密度40000～70000Piles/cm²，稳定而规整的纤维流向有利于提高产品性能。TFT-LCD器件的类型和像素尺寸不同，相应摩擦布毛羽的织入量也有所差异。

如图1所示，本实施例在双面胶4中掺入0.5克/平方米的Au颗粒4-1，Au颗粒4-1的粒径范围为50nm～60nm之间。

如图3所示，本实施例摩擦布基膜2由15%的Au线2-1与85%的棉纤维或者铜氨纤维2-2织构形成，其中，Au线2-1与棉纤维或者铜氨纤维2-2的直径均为10μm～20μm。具体将Au线2-1作为部分/全部纬线，与棉纤维或者铜氨纤维2-2均匀织构形成摩擦布基膜2。

如图2所示，本实施例所述的摩擦布，摩擦毛羽3由15%的高分子导电聚合纤维3-1和85%的棉纤维或人造丝纤维3-2织入摩擦布基膜2形成，其中，摩擦毛羽3的织构方式同现有技术条件，将高分子导电聚合纤维3-1按预定比例加入，并使之均匀织构在整张摩擦布基膜2中即可。

本实施例中，高分子导电聚合纤维为聚苯胺/碳纳米管复合体系。其中，碳纳米管的掺入量为10%。

实施例2

与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中：

双面胶4的厚度约为0.14mm，同常规双面胶。摩擦布基膜2的厚度约为0.3mm，摩擦毛羽3的平均长度约为1.5mm～2.3mm，直径约为11μm～15μm。

如图1所示，本实施例在双面胶4中掺入0.6克/平方米的Au颗粒4-1，Au颗粒4-1的粒径范围为10nm～20nm之间。

如图3所示，本实施例摩擦布基膜2由5%的Au线2-1与95%的棉纤维或者铜氨纤维2-2织构形成，其中，Au线2-1与棉纤维或者铜氨纤维2-2的直径均为10μm～20μm。具体将Au线2-1作为部分/全部纬线，与棉纤维或者铜氨纤维2-2均匀织构形成摩擦布基膜2。

如图2所示，本实施例所述的摩擦布，摩擦毛羽3由5%的高分子导电聚合纤维3-1和95%的棉纤维或人造丝纤维3-2织入摩擦布基膜2形成，其中，摩擦毛羽3的织构方式同现有技术条件，将高分子导电聚合纤维3-1按预定比例加入，并使之均匀织构在整张摩擦布基膜2中即可。

本实施例中，高分子导电聚合纤维为聚乙炔与聚苯胺构成的复合材料。

实施例3

与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中：

双面胶4的厚度约为0.14mm，同常规双面胶。摩擦布基膜2的厚度约为0.3mm，摩擦毛羽3的平均长度约为1.5mm～2.3mm，直径约为11μm～15μm。

如图1所示，本实施例在双面胶4中掺入1克/平方米的Au颗粒4-1，Au颗粒4-1的粒径范围为90nm～100nm之间。

如图3所示，本实施例摩擦布基膜2由25%的Au线2-1与75%的棉纤维或者铜氨纤维2-2织构形成，其中，Au线2-1与棉纤维或者铜氨纤维2-2的直径均为10μm～20μm。具体将Au线2-1作为部分/全部纬线，与棉纤维或者铜氨纤维2-2均匀织构形成摩擦布基膜2。

如图2所示，本实施例所述的摩擦布，摩擦毛羽3由25%的高分子导电聚合纤维3-1和75%的棉纤维或人造丝纤维3-2织入摩擦布基膜2形成，其中，摩擦毛羽3的织构方式同现有技术条件，将高分子导电聚合纤维3-1按预定比例加入，并使之均匀织构在整张摩擦布基膜2中即可。

本实施例中，高分子导电聚合纤维为聚吡咯、聚苯胺构成的复合材料。

实施例4摩擦装置

如图1所示的摩擦装置，包括摩擦金属辊1、如实施例1-3任一所述的摩擦布和驱动所述摩擦金属辊1绕其中心轴旋转的传动装置（图中未标示）。使用时，用掺入了Au颗粒的双面胶4将所述摩擦布粘附在摩擦金属辊1上，对聚酰亚胺取向膜5进行定向机械摩擦。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可用于静电释放的摩擦布，包括摩擦布基膜和织附在摩擦布基膜上的摩擦毛羽，其特征在于：至少部分所述的摩擦毛羽由高分子导电聚合纤维制备而成；

所述的摩擦布还包括将摩擦布基膜粘附在摩擦金属辊上的双面胶，所述双面胶和摩擦布基膜中均含有Au。

2.根据权利要求1所述的摩擦布，其特征在于：所述双面胶中加入了Au颗粒。

3.根据权利要求2所述的摩擦布，其特征在于：所述双面胶中，Au颗粒的掺入量为0.1～1克/平方米。

4.根据权利要求1所述的摩擦布，其特征在于：所述摩擦布基膜由Au线与棉纤维或者铜氨纤维织构形成。

5.根据权利要求4所述的摩擦布，其特征在于：将5％～25％的Au线作为部分/全部纬线，与75％～95％的棉纤维或者铜氨纤维作为全部径线兼作部分纬线/全部径线均匀织构形成摩擦布基膜。

6.根据权利要求1所述的摩擦布，其特征在于：所述的摩擦毛羽由5％～25％的高分子导电聚合纤维和75％～95％的棉纤维或人造丝纤维织入摩擦布基膜形成。

7.根据权利要求1或6所述的摩擦布，其特征在于：所述的高分子导电聚合纤维为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯中的一种或由其中几种材料构成的复合材料。

8.一种摩擦装置，包括摩擦金属辊、摩擦布和驱动所述摩擦金属辊绕其中心轴旋转的传动装置，其特征在于：所述摩擦布包括摩擦布基膜和织附在摩擦布基膜上的摩擦毛羽，至少部分所述的摩擦毛羽由高分子导电聚合纤维制备而成；所述的摩擦布还包括将摩擦布基膜粘附在摩擦金属辊上的双面胶，所述双面胶和摩擦布基膜中均含有Au。