CN104656178B - 一种用于液晶显示器成像的偏光成像片及其染色制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于偏光片专用PVA光学薄膜染色技术领域，公开了一种用于液晶显示器成像的偏光成像片及染色制作方法。该方法通过三道连续的工序，分别按照改良配方对PVA薄膜基材进行延伸、染色和固色等一系列操作，最后收卷包装偏光原片。本发明制造的偏光片，由于经历三次特殊的创新染色固色技术，让固色剂能更好、更牢固地固定锁死存在于膜内微观线性通道内的碘5离子，使得此发明的偏光片与现有产品相比具有更加优越的耐热性能；用本发明方法所制造的碘系偏光片相对于市面现有同类产品具有机械强度高，不易断裂的优点；与现有平行产品相比，膜内PVA分子链段排列具有更高度的线性度，使之具有更高的偏光度，和更加出色的偏光性能。

Description

一种用于液晶显示器成像的偏光成像片及其染色制作方法
技术领域
本发明属于偏光片专用PVA光学薄膜染色技术领域，特别涉及一种用于液晶显示器成像的偏光成像片及其染色制作方法。
背景技术
偏光片的全称是偏振光片，液晶显示器的成像必须依靠偏振光，所有的液晶都有前后两片偏振光片紧贴在液晶玻璃，组成总厚度1mm左右的液晶片。如果少了任何一张偏光片，液晶片都是不能显示图像的。目前主流的偏光片都采用“多层复合薄膜技术”，将若干层不同功能的薄膜复合制造而成。偏光片的基本结构包括：最中间的PVA(聚乙烯醇)，两层TAC(三醋酸纤维素)，PSA film(压敏胶)，Release film(离型膜)和Protective film(保护膜)。其中，起到偏振作用的是PVA层，但是PVA极易水解，为了保护偏光膜的物理特性，因此在PVA的两侧各复合一层具有高光透过率、耐水性好又有一定机械强度的(TAC)薄膜进行防护，这就形成了偏光片原板。再做后续技术加工处理，制成具有不同光学效果的偏光片半成品，即可广泛用于不同的光学领域。
目前，偏光片生产技术以PVA膜的延伸工艺划分，有干法和湿发两大类；以PVA膜染色方法划分，有染料系和碘染色两大类。针对染色方法而言，碘染色法是指在偏光片染色、拉伸过程中，使用碘和碘化钾作为二向性介质使PVA膜产生极性化偏光特性。这种染色方法的优点是比较容易获得99.9％以上的高偏光度和42％以上高透过率的偏光特性。所以在早期的偏光材料产品或需要高偏光、高透过特性的偏光材料产品中大多都采用碘染色工艺进行加工。但这种工艺的不足之处就是由于碘的分子结构在高温高湿的条件下易于破坏，因此使用 碘染色工艺生产的偏光片耐久性较差，导致碘系偏光片的使用范围受到了一定的限制。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种用于液晶显示器成像的偏光成像片的染色制作方法；该方法用于制造以线性PVA为基材的高性能偏光片。该方法的的创新和实施流程在于通过三道连续的工序，分别按照创新的不同流程和改良配方，对PVA薄膜基材进行延伸、染色和固色等一系列操作，最后收卷包装偏光原片。
本发明的另一目的在于提供一种上述方法制作而成的用于液晶显示器成像的PVA基材碘系偏光成像片。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种用于液晶显示器成像的偏光成像片的染色制作方法，包括以下操作步骤：
将PVA薄膜卷材通过放卷机，在辊轮牵引下以2.0～2.5m/min的牵引速度放卷进入膨润池进行膨润；继而在辊轮牵引下以2.5～3.0m/min的速度进入第一染色池进行初染；以2.5～3.0m/min的速度经辊轮牵引继续通过第一固色池进行第一次固色，随后通过辊轮牵引下以3.5～4.0m/min的速度进行第一次延伸；第一次延伸后，PVA薄膜在辊轮牵引下以3.5～4.0m/min速度牵引进入第二染色池进行第二次染色；继而在辊轮牵引下以相同速度3.5～4.0m/min牵引进入第二固色池进行第二次固色，随后通过辊轮牵引以速度6.0～6.5m/min进行二次延伸；第二次延伸后，PVA薄膜再经由辊轮牵引以相同的速度6.0～6.5m/min进入第三染色池进行第三次染色，而后继续以相同速度6.0～6.5m/min经辊轮牵引进入第三固色池进行第三次固色；随后在辊轮牵引下以12.0～12.5m/min速度进行第三次延伸；第三次延伸后的PVA薄膜继续经由辊轮牵引以相同速度12.0～12.5m/min牵引进入补色池进行偏光原片颜色的最后校正，再经同速辊轮牵引进 入补色固色池进行补色固定；随后，PVA薄膜经牵引轮进入水洗槽水洗除去残留的染料和固色剂，再经过同速压水辊轮压去表面的流动残液，并随即送入干燥箱吹风烘干残留水份，得到经过拉伸染色的具有偏光性能的PVA原片；
所述第一染色池中染色剂的配方由质量百分浓度0.05～6.5％的I2、质量百分浓度0.1～5.5％的KI和余量为水组成，其温度为27～35℃；
所述第一固色池中固色剂的配方由质量百分浓度0.2～0.55％的H3BO3和余量为水组成，其温度为27～35℃；
所述第二染色池中染色剂的配方由质量百分浓度6.6～12.5％的I2、质量百分浓度5.6～8.5％的KI和余量为水组成，其温度为35～40℃；
所述第二固色池中固色剂的配方由质量百分浓度0.56～0.95％的H3BO3和余量为水组成，其温度为35～40℃；
所述第三染色池中染色剂的配方由质量百分浓度12.6～22.5％的I2、质量百分浓度8.6～12.5％的KI和余量为水组成，其温度为40～50℃；
所述第三固色池中固色剂的配方由质量百分浓度0.96～1.5％的H3BO3和余量为水组成，其温度为40～50℃。
所述放卷机带有张紧装置；所述膨润池的长度为5m；所述第一染色池的长度为1m；所述第一固色池的长度为1m；所述第二染色池的长度为2m；所述第二固色池的长度为2m；所述第三染色池的长度为3m；所述第三固色池的长度为2m；所述补色池的长度为2m；所述补色固色池的长度为2m；所述干燥箱的长度为60米。
所述PVA薄膜由三层组成，中间层为交联型的PVA材料层，上层和下层为线性PVA材料层；上层、中间层和下层之间的厚度比例依次为2～3：4～6：2～3；所述线性PVA材料层的配方为重量百分比60～80％的PVA1799和重量百分比20～40％的塑化剂3G8；所述交联型的PVA材料层的配方为重量比百分比70～80％的PVA2499、重量比百分比19.5～28％的塑化剂3G8和重量比百分比0.5～2％的交联剂戊二醛。
一种由上述方法制作而成的用于液晶显示器成像的偏光成像片。
上述用于液晶显示器成像的偏光成像片按照以下方法制备得到：将经过拉伸染色的具有偏光性能的PVA原片的两面均匀涂布PSA压敏胶，并分别与PET保护膜和离型膜复合，经辊轮压制成三层复合薄膜；最后对成品偏光薄膜进行裁切、收卷并封装，得到用于液晶显示器成像的偏光成像片。
本发明原理为：
本发明设计的新型偏光片的染色方法为业界创新的三次延伸染色技术，前两次延伸分别采用较缓和的延伸递增速度，目的是使线性PVA(聚乙烯醇)分子链在第三次高倍延伸前做好分子链的线性排列准备，减少了PVA分子链段出现拉伸断裂的可能性。然后再在适当拉伸温度和不同配方的染色剂和固色剂的互相配合下，经过第三次高倍拉伸(拉伸速率为第二次的两倍)，使得PVA分子链高度取向，表现出极强的偏光性能。另外，本发明通过合适的延伸速率、倍率和固色剂在特定温度发生固色反应相互结合，使得此碘系偏光片的耐热性相对于现有产品有较大幅度的提高。
本发明与现有技术相比具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明所选用的PVA膜原料为中间层交联的三层复合PVA偏光片专用膜，用本发明方法所制造的碘系偏光片相对于市面现有同类产品具有机械强度高，不易断裂的优点。
(2)本发明制造的偏光片与现有平行产品相比，膜内PVA分子链段排列具有更高度的线性度，使之具有更高的偏光度，和更加出色的偏光性能。
(3)本发明制造的偏光片，由于经历三次特殊的创新染色固色技术，让固色剂能更好、更牢固地固定锁死存在于膜内微观线性通道内的碘5离子，使得此发明的偏光片与现有产品相比具有更加优越的耐热性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
下述实施例采用以下染色制作方法制作一种用于液晶显示器成像的偏光成像片：
将PVA薄膜卷材通过带有张紧装置的放卷机，在辊轮A1牵引下以2.0～2.5m/min的牵引速度放卷进入膨润池(长度为5m)进行膨润；继而在辊轮A2牵引下以2.5～3.0m/min的速度进入第一染色池(长度为1m)进行初染；以2.5～3.0m/min的速度经辊轮A3牵引继续通过第一固色池(长度为1m)进行第一次固色，随后通过辊轮A4牵引下以3.5～4.0m/min的速度进行第一次延伸；第一次延伸后，PVA薄膜在辊轮A5牵引下以3.5～4.0m/min速度牵引进入第二染色池(长度为2m)进行第二次染色；继而在辊轮A6牵引下以相同速度3.5～4.0m/min牵引进入第二固色池(长度为2m)进行第二次固色，随后通过辊轮A7牵引以速度6.0～6.5m/min进行二次延伸；第二次延伸后，PVA薄膜再经由辊轮A8牵引以形同的速度6.0～6.5m/min进入第三染色池(长度为3m)进行第三次染色，而后继续以相同速度6.0～6.5m/min经辊轮A8牵引进入第三固色池(长度为2m)进行第三次固色；随后在辊轮A9牵引下以12.0～12.5m/min速度进行第三次延伸；第三次延伸后的PVA薄膜继续经由辊轮A10牵引以相同速度12.0～12.5m/min牵引进入补色池(长度为2m)进行偏光原片颜色的最后校正，再经同速辊轮A11牵引进入补色固色池(长度为2m)进行补色固定；随后，PVA薄膜经牵引轮A12进入水洗槽水洗除去残留的染料和固色剂，再经过同速压水辊轮A13压去表面的流动残液，并随即送入干燥箱(长度为60米)吹风烘干残留水份，得到经过拉伸染色的具有偏光性能的PVA原片；将经过拉伸染色的具有偏光性能的PVA原片的两面均匀涂布PSA压敏胶，并分别与PET保护膜和离型膜复合，经辊轮A14压制成三层复合薄膜；最后对成品偏光薄膜进行裁切、收卷并封装，得到用于液晶显示器成像的偏光成像片。
所述PVA薄膜由三层组成，中间层为交联型的PVA材料层，上层和下层为线性PVA材料层；上层、中间层和下层之间的厚度依次为2～3：4～6：2～3； 所述线性PVA材料层的配方为重量百分比60～80％的PVA1799和重量百分比20～40％的塑化剂3G8；所述交联型的PVA材料层的配方为重量比百分比70～80％的PVA2499、重量比百分比19.5～28％的塑化剂3G8和重量比百分比0.5～2％的交联剂戊二醛。
染色池和固色池的配方详见各实施例所述。
实施例1：
PVA膜选材：奥吉斯公司(AJS)生产的三层结构偏光片专用膜。(型号：PVA-AJS2000-140-2000，即宽度2000mm，厚度140μm，长度2000m)
第一染色池B1的配方如下，余量为水：
第一固色池C1配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.25
固色池温度(℃) 27
第二染色池B2配方如下，余量为水：
第二固色池C2配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.56
固色池温度(℃) 37
第三染色池B3配方如下，余量为水：
第三固色池C3配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.95
固色池温度(℃) 48
实施例2：
PVA膜选材：奥吉斯公司(AJS)生产的三层结构偏光片专用膜。(型号：PVA-AJS2000-140-2000，即宽度2000mm，厚度140μm，长度2000m)
第一染色池B1配方如下，余量为水：
第一固色池C1配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.35
固色池温度(℃) 27
第二染色池B2配方如下，余量为水：
第二固色池C2配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.66
固色池温度(℃) 37
第三染色池B3配方如下，余量为水：
第三固色池C3配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 1.0
固色池温度(℃) 48
实施例3：
PVA膜选材：奥吉斯公司(AJS)生产的三层结构偏光片专用膜。(型号：PVA-AJS2000-140-2000，即宽度2000mm，厚度140μm，长度2000m)
第一染色池B1配方如下，余量为水：
第一固色池C1配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.55
固色池温度(℃) 27
第二染色池B2配方如下，余量为水：
第二固色池C2配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.85
固色池温度(℃) 37
第三染色池B3配方如下，余量为水：
第三固色池C3配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 1.45
固色池温度(℃) 48
实施例4：
PVA膜选材：奥吉斯公司(AJS)生产的三层结构偏光片专用膜。(型号：PVA-AJS2000-140-2000，即宽度2000mm，厚度140μm，长度2000m)
第一染色池B1配方如下，余量为水：
第一固色池C1配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.2
固色池温度(℃) 30
第二染色池B2配方如下，余量为水：
第二固色池C2配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.95
固色池温度(℃) 35
第三染色池B3配方如下，余量为水：
第三固色池C3配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 1.5
固色池温度(℃) 40
实施例5：
PVA膜选材：奥吉斯公司(AJS)生产的三层结构偏光片专用膜。(型号：PVA-AJS2000-140-2000，即宽度2000mm，厚度140μm，长度2000m)
第一染色池B1配方如下，余量为水：
第一固色池C1配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.45
固色池温度(℃) 35
第二染色池B2配方如下，余量为水：
第二固色池C2配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.85
固色池温度(℃) 40
第三染色池B3配方如下，余量为水：
第三固色池C3配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 1.2
固色池温度(℃) 50
对比实施例：
PVA膜选材：奥吉斯公司(AJS)生产的三层结构偏光片专用膜。(型号：PVA-AJS2000-140-2000，即宽度2000mm，厚度140μm，长度2000m)
第一染色池B1配方如下，余量为水：
第一固色池C1配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.52
固色池温度(℃) 27
第二染色池B2配方如下，余量为水：
第二固色池C2配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.52
固色池温度(℃) 27
第三染色池B3配方如下，余量为水：
第三固色池C3配方如下，余量为水：
试剂 硼酸H3BO3
质量百分浓度(％) 0.52
固色池温度(℃) 27
不同配方偏光片原片参数对比如表1所示：
表1偏光片原片性能对比
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于液晶显示器成像的偏光成像片的染色制作方法，其特征在于包括以下操作步骤：
将PVA薄膜卷材通过放卷机，在辊轮牵引下以2.0～2.5m/min的牵引速度放卷进入膨润池进行膨润；继而在辊轮牵引下以2.5～3.0m/min的速度进入第一染色池进行初染；以2.5～3.0m/min的速度经辊轮牵引继续通过第一固色池进行第一次固色，随后通过辊轮牵引下以3.5～4.0m/min的速度进行第一次延伸；第一次延伸后，PVA薄膜在辊轮牵引下以3.5～4.0m/min速度牵引进入第二染色池进行第二次染色；继而在辊轮牵引下以相同速度3.5～4.0m/min牵引进入第二固色池进行第二次固色，随后通过辊轮牵引以速度6.0～6.5m/min进行二次延伸；第二次延伸后，PVA薄膜再经由辊轮牵引以相同的速度6.0～6.5m/min进入第三染色池进行第三次染色，而后继续以相同速度6.0～6.5m/min经辊轮牵引进入第三固色池进行第三次固色；随后在辊轮牵引下以12.0～12.5m/min速度进行第三次延伸；第三次延伸后的PVA薄膜继续经由辊轮牵引以相同速度12.0～12.5m/min牵引进入补色池进行偏光原片颜色的最后校正，再经同速辊轮牵引进入补色固色池进行补色固定；随后，PVA薄膜经牵引轮进入水洗槽水洗除去残留的染料和固色剂，再经过同速压水辊轮压去表面的流动残液，并随即送入干燥箱吹风烘干残留水份，得到经过拉伸染色的具有偏光性能的PVA原片；
所述第一染色池中染色剂的配方由质量百分浓度0.05～6.5％的I2、质量百分浓度0.1～5.5％的KI和余量为水组成，其温度为27～35℃；
所述第一固色池中固色剂的配方由质量百分浓度0.2～0.55％的H3BO3和余量为水组成，其温度为27～35℃；
所述第二染色池中染色剂的配方由质量百分浓度6.6～12.5％的I2、质量百分浓度5.6～8.5％的KI和余量为水组成，其温度为35～40℃；
所述第二固色池中固色剂的配方由质量百分浓度0.56～0.95％的H3BO3和余量为水组成，其温度为35～40℃；
所述第三染色池中染色剂的配方由质量百分浓度12.6～22.5％的I2、质量百分浓度8.6～12.5％的KI和余量为水组成，其温度为40～50℃；
所述第三固色池中固色剂的配方由质量百分浓度0.96～1.5％的H3BO3和余量为水组成，其温度为40～50℃。
2.根据权利要求1所述的一种用于液晶显示器成像的偏光成像片的染色制作方法，其特征在于：所述放卷机带有张紧装置；所述膨润池的长度为5m；所述第一染色池的长度为1m；所述第一固色池的长度为1m；所述第二染色池的长度为2m；所述第二固色池的长度为2m；所述第三染色池的长度为3m；所述第三固色池的长度为2m；所述补色池的长度为2m；所述补色固色池的长度为2m；所述干燥箱的长度为60m。
3.根据权利要求1所述的一种用于液晶显示器成像的偏光成像片的染色制作方法，其特征在于：所述PVA薄膜由三层组成，中间层为交联型的PVA材料层，上层和下层为线性PVA材料层；上层、中间层和下层之间的厚度比例依次为2～3：4～6：2～3；所述线性PVA材料层的配方为重量百分比60～80％的PVA1799和重量百分比20～40％的塑化剂3G8；所述交联型的PVA材料层的配方为重量比百分比70～80％的PVA2499、重量比百分比19.5～28％的塑化剂3G8和重量比百分比0.5～2％的交联剂戊二醛。
4.一种由权利要求1～3任一项所述方法制作而成的用于液晶显示器成像的偏光成像片。
5.根据权利要求4所述的用于液晶显示器成像的偏光成像片，其特征在于：所述用于液晶显示器成像的偏光成像片按照以下方法制备得到：将经过拉伸染色的具有偏光性能的PVA原片的两面均匀涂布PSA压敏胶，并分别与PET保护膜和离型膜复合，经辊轮压制成三层复合薄膜；最后对成品偏光薄膜进行裁切、收卷并封装，得到用于液晶显示器成像的偏光成像片。
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