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高流量液体过滤产品在LCD制造中的应用 |
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作者：3M公司 张长宝 |
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液晶显示（LCD）产品作为新一代数字环保、健康型显示产品，其智能化数字处理、数字显示、超薄超轻、健康环保与长寿命等优点都倍受青睐。据美国权威机构预测，5年后液晶将作为主流显示终端，其市场潜力是巨大的。液晶产业已经成为当今显示器件中的主导产业，它在信息产业及国民经中的应用与市场空间，促使液晶显示亦将成为未来大有发展前景的电子基础产品产业。
LCD制造过程非常复杂。以当前主导产品TFT-LCD面板制造流程为例，可分为TFT陈列基板（Array）、面板组装（Cell）、和模板组装（Module）三个主要工序，另外还涉及到众多的上游工序，如玻璃基材的生产和切割、PVA偏光膜、彩色滤光片的生产等。其中，液体过滤（固液）分离在很多工序都有所涉及，就具体应用领域而言，主要有以下几个工艺过程：
去离子水预处理
PVA偏光膜的制造
玻璃基板和膜（PVA偏光膜、彩色滤光片等）清洗
清洗水和碘液循环过滤
玻璃基板抛光
3M™高流量滤芯技术特点
传统过滤材料（尼龙单丝、金属单丝、棉织物等）是将过滤中杂质直接截留在材料表面，属于表面过滤模式，易造成滤材表面堵塞，适用于精度较低的粗滤场合（50-1200μm）。而在LCD生常工艺中要求固液分离过滤精度高，如去离子水的生产以及去离子水和碘液的循环过滤，滤材不允许有释出物，符合FDA认证。
图 1 3M™ 系列不同型号高性能过滤产品
与传统过滤材料相比，3M™高流量滤芯融合了聚丙烯（PP）熔喷、纤维多重复合以及专利打摺等先进技术，赋予滤芯高精度、高效率、高流量、深层过滤、使用周期长等特点，滤芯在1-70μm范围内绝对过滤精度达到99%。同时滤芯采用双“O” 型圈密封和独特的导流管设计，可以保证过滤效率，杜绝旁漏。
此外，由于滤芯的纤维组织疏松，高空隙率增加了杂质的容截量，因此滤芯具有深层三维过滤效果，属复式深层截留，即较大的颗粒杂质被截留在纤维表面，而细微颗粒则被捕捉于滤材深层中，因此滤芯具有大流量、高容污量以及压差小等优点。本文以国外某些电子生产企业为研究对象，就3M™700系列高流量滤芯在LCD生产工艺中去离子水预过滤和PVA偏光膜的制造的应用作一个简单的介绍。
图2 3M™700高流量滤芯在不同粒径的过滤效率
请根据表中的数据制作范例中的图，横坐标单位为：颗粒粒径（μm）。纵坐标为：过滤效率（%）
去离子水预处理
LCD制造工艺中，部分元器件如玻璃基板、PVA偏光膜、彩色滤光片等在生产前都需要反复清洗以除去其表面的杂质，常采用去离子水进行操作。元器件表面的任何细微杂质都会直接影响LCD的画质，因此对去离子水性能指数（电阻率、离子含量、细菌含量、颗粒含量等）要求异常苛刻。在实际生产过程中常采用反渗透膜法（RO membrane）生产去离子水。但是，无论是地下水还是地表水，总含有铁铝胶体、硅胶体、有机质胶体以及其它外加助剂形成的胶体，这些都可能沉积在RO膜表面形成胶体污染和胶体污堵现象。使系统质差增加，产水量降低，脱盐率下降，反冲困难。因此，为了提高RO 膜的使用性能，提高膜的使用寿命，RO系统需要预过滤以除去原水中较大粒径杂质和胶体。一般在RO膜前要对原水进行两重过滤。一是粗滤，采用沙滤或者沉淀方法去除原水中大颗粒杂质；二是预滤，采用滤芯或者滤袋以除去原水中小颗粒杂质。在本文研究案例中，采用的是3M™ 700系列高流量滤芯作为RO膜预过滤解决方案。现场数据表明，采用3M™ 700系列高流量滤芯有效的降低了原水中含有的固体颗粒杂质和胶体，降低了金属离子含量，使原水浊度减小，从而降低了RO膜的“工作负荷”，减小了RO膜的污染指数，使RO膜的反冲时间由原来的2个月增加到8个月以上，延长了RO膜的使用寿命，达到了增效降本的目的。
图3 去离子水生产工艺示意图
表1 原水经3M™700系列743B*滤芯预过滤数据
* :743B指绝对过滤精度在2μm达到99%的滤芯 PVA偏光膜制造
偏光膜是由美国拍立得公司(Polaroid)创始人兰特(Edwin H. Land)于1938年所发明。直到今天，虽然偏光膜在生产技巧和设备上有了许多的改进，但在制程的基本原理和使用的材料上基本保持不变。据统计，偏光膜在LCD成本中的比重约为11%，是LCD的重要组成部分。
目前PVA偏光膜的湿法生产技术中，液体过滤使用工序较多，主要为：去离子水（清洗水）预处理，碘液过滤，去离子水和碘液的循环过滤。为了提高LCD画素，在外观特性上偏光膜的表面必须平滑且高精细化，因此PVA偏光膜的制造过程中都是在无尘室进行，而且表面不可有异物及未溶的树脂。为此，PVA膜在染色和拉伸等每个工序后，都需要用去离子水对PVA膜进行清洗，除去可能在其表面黏附的固体颗粒。由于去离子水的生产成本高，通常要对清洗后的去离子水进行过滤后循环使用。一般来说，由于此过滤效果直接影响去离子水的品质，因此在实际应用中通常采用绝对过滤精度在在1μm达到99%的高流量滤芯进行操作，达到高效过滤的作用；在染色工序中，为了保证碘液染色均匀以及碘液中的固体颗粒进入工艺流程而污染PVA膜，同样要用高流量、高精度滤芯对碘液进行过滤。通过对接触PVA膜的液体进行多重过滤，可以有效提高PVA偏光膜的质量，降低不合格率，降低企业成本。
图4 PVA偏光膜制造工艺流程示意图
图5 3M™700系列高流量滤芯容器
图 6 卧式容器使高流量滤芯更换更加方便、快捷
(end)
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(8/13/2005) |
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佳工网友 cuihua
于5/28/2010 3:10:00 PM评论说：
Very professional! But do not understand!
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对 压缩机/分离/过滤机械 有何见解？请到 压缩机/分离/过滤机械论坛 畅所欲言吧！
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