KR100818135B1

KR100818135B1 - 폴리비닐알코올계 필름 및 편광필름

Info

Publication number: KR100818135B1
Application number: KR1020010025686A
Authority: KR
Inventors: 사네후지도루; 후지따사또루; 가와이쯔또무
Original assignee: 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2008-03-31
Also published as: ES2253298T3; EP1154290A2; CN1323999A; EP1154290B1; ATE310965T1; DE60115139T2; US6833099B2; EP1154290A3; US20020001700A1; KR20010104259A; TWI230275B; DE60115139D1; CN1179236C

Abstract

드럼위에서 주조함으로 수득된 폴리비닐알코올계 필름으로서, 필름의 TD 방향의 두께 변동을 0.5 ㎛/㎜ 이하로 하고, 필름 두께를 20~150 ㎛ 으로 하고, 필름 폭을 2 m 이상으로 한다.

Description

폴리비닐알코올계 필름 및 편광필름{POLYVINYL ALCOHOL FILM AND POLARIZATION FILM}

본 발명은 대화면 액정디스플레이에 사용되는 편광필름 용도에 적합하고, 대면적에서도 균일한 광학성능을 갖는 폭넓은 폴리비닐알코올계 필름에 관한 것이다.

광의 투과 및 차폐기능을 갖는 편광판은 광의 스위칭기능을 갖는 액정과 함께, 액정디스플레이 (LCD) 의 기본적인 구성요소이다. 이 LCD 의 적용분야도 개발 초기 경의 탁상용 전자계산기 및 손목시계 등의 소형기계에서, 랩톱 (lap top) 개인 컴퓨터, 워드프로세서, 액정칼라프로젝터, 자동차용 네비게이션 시스템, 액정 TV 등의 범위로 확대되고, 대화면으로도 사용할 수 있게 된 점에서 종래품 이상으로 대화면에서의 광학성능의 균일성이 우수한 편광판이 요구되게 되었다.

편광판은, 일반적으로 폴리비닐알코올계 필름 (이하, 폴리비닐알코올계 중합체를「PVA」, 폴리비닐알코올(계 중합체) 필름을「PVA 필름」으로 약기하는 경우가 있음) 을 한 축으로 늘리고 염색함으로써 제조한 편광필름의 양면에, 트리아세트산셀룰로스 (TAC) 막 등의 보호판이 부착된 구성으로 되어 있다. 편광성능의 균일성을 위해서는 두께가 균일한 PVA 필름을 사용하는 것, 이색성 염료를 균일하게 염색하는 것, 얼룩 없이 부착하는 등의 많은 주의점이 있고, 사용하는 소재인 PVA 필름이 얼마나 균일한가가 중요하다.

PVA 필름을 제조하는 방법으로서, 예를 들어 용액 또는 용융상태의 PVA 를 함유하는 필름원료 (유기용제 등을 포함할 수도 있음) 를, 가열한 벨트 또는 드럼에 공급하고 건조시킴으로써 벨트 또는 드럼에서 필름을 제조하는 방법이 공업적으로 사용되고 있다.

벨트상 또는 드럼상에 용액 또는 용융상태의 PVA 필름의 필름원료를 다이에서 토출하고 건조시킴으로써 필름을 제조하는 방법에서는, 두께가 균일한 필름을 얻기 곤란하였다. 원래, 필름의 두께 불규칙성은 작은 것이 요구되고, 두께 불규칙성이 최대한 제로에 가까운 것이 가장 좋으나, 현실적으로는 어느 정도의 문제를 내포하고 있다. 즉, 두께 불규칙성에는 2 가지의 항목이 있고, TD 방향 (횡방향) 에 대하여 수 ㎝ ~ 수 십 ㎝ 의 범위에서 두께의 요철이 있는 커다란 기복과 1 ㎜ 범위내에서 두께의 요철이 발생되는 국소적인 필름의 줄무늬이다.

본 발명에서 문제가 되는 것은, 후자의 국소적인 요철 줄무늬이고, 다이에서 필름원료를 토출할 때 시간경과와 함께, 다이의 토출부 (립이라고도 함) 에서 MD 방향 (종방향) 을 따라서 직선형상의 줄무늬 (凹凸)가 연속적으로 발생될 때가 있다. 이 줄무늬는 종래에는 그다지 문제가 되지 않았으나, 최근의 LCD 의 화면사이즈의 대형화, 화면발광도의 향상에 수반하여 PVA 필름에 줄무늬가 있으면 편광판을 제조했을 때 색 편차가 되고, 이것이 광학적인 결함이 되는 문제가 표면화되게 되었다. 종래부터 필름의 두께 불규칙성을 해소하는 시도는 많이 이루어지 고 있는데, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-138319 호에서는 두께 불규칙성이 작은 PVA 필름이 제안되고 있다. 여기에서는, TD 방향에 대하여 수 ㎝ ~ 수 십 ㎝ 의 범위에서 두께의 요철이 있는 커다란 파도의 해소를 목적으로 하고 있어서, 국소적인 줄무늬 형상의 결점 해소를 목적으로 한 것은 지금까지 거의 알려지고 있지 않다.

한편 최근 LCD 의 화면 대형화에 수반하여 폭 2 m 이상의 광학용 필름이 요청되어 왔으나, 2 m 이상의 폭을 갖는 필름을 제조할 때, 벨트위에서 제조하는 방법의 경우에는 벨트의 MD 방향에서 벨트끼리를 연결할 필요가 있다. 그 결과, PVA 필름원료를 벨트로 토출, 건조시키면 벨트의 연결부분의 국소적인 요철 줄무늬의 광학불량 (굴절율, 투과율, 결정성 등의 불균일) 때문에 광학용 필름으로 사용할 수 없는 경우가 있었다.

본 발명의 목적은, 대화면 액정디스플레이에 사용되는 편광필름 용도에 바람직하고, 대면적에서도 균일한 광학성능을 갖는 폭넓은 PVA 필름을 제공하는데 있다. 본 발명자들은 이 과제에 대하여 예의 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

상기 목적은 드럼위에서 주조함으로 수득된, 필름의 TD 방향의 두께 변동이 0.5 ㎛/㎜ 이하, 필름 두께가 20~150 ㎛, 그리고 필름 폭이 2 m 이상인 것을 특징으로 하는 PVA 필름에 의하여 달성된다. 여기에서,「필름의 TD 방향의 두께 변동이 0.5 ㎛/㎜ 이하이고,」란 필름의 TD 방향 (횡방향: JIS K 6900 참조) 으로 연 속적으로 필름 두께를 측정하고, TD 방향의 임의의 1 ㎜ 당 필름 두께의 차를 구했을 때, 이 두께의 차가 0.5 ㎛ 이하인 것을 의미한다.

본 발명에 의하면, 대면적에서도 균일한 광학성능을 갖는 PVA 필름을 얻을 수 있다.

PVA 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 중합체로는, 비닐에스테르계 모노머를 중합하여 얻어진 비닐에스테르계 중합체를 가수분해하고, 비닐에스테르 단위를 비닐알코올 단위로 한 것을 사용할 수 있다. 그 비닐에스테르계 모노머로는, 예를 들어 포름산비닐, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 발레르산비닐(vinyl valerate), 라우린산비닐(vinyl laurate), 스테아르산비닐, 벤조산비닐, 피발린산비닐(vinyl pivalate), 바사틱산비닐(vinyl versatate) 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 아세트산비닐을 사용하는 것이 바람직하다.

비닐에스테르계 모노머를 공중합시킬 때, 필요에 따라서 공중합 가능한 모노머를, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위내 (바람직하게는 15 몰 % 이하, 보다 바람직하게는 5 몰 % 이하의 비율) 에서 공중합시킬 수도 있다.

이러한 비닐에스테르계 모노머와 공중합 가능한 모노머로는, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐 등의 탄소수가 3~30 인 올레핀류; 아크릴산 및 그 염; 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산 n-프로필, 아크릴산 i-프로필, 아크릴산 n-부틸, 아크릴산 i-부틸, 아크릴산 t-부틸, 아크릴산 2-에틸헥실, 아크릴산도데실, 아크릴산옥타데실 등의 아크릴산에스테르류; 메타아크릴산(methacrylic acid) 및 그 염; 메타아크릴산메틸, 메타아크릴산에틸, 메타아크릴산 n-프로필, 메타아크릴산 i-프로필, 메타아크릴산 n-부틸, 메타아크릴산 i-부틸, 메타아크릴산 t-부틸, 메타아크릴산 2-에틸헥실, 메타아크릴산도데실, 메타아크릴산옥타데실 등의 메타아크릴산에스테르류; 아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 아크릴아미드프로판술폰산 및 그 염, 아크릴아미드프로필디메틸아민 및 그 염, N-메티롤아크릴아미드 및 그 유도체 등의 아크릴아미드 유도체; 메타아크릴아미드, N-메틸메타아크릴아미드, N-에틸메타아크릴아미드, 메타아크릴아미드프로판술폰산 및 그 염, 메타아크릴아미드프로필디메틸아민 및 그 염, N-메티롤메타아크릴아미드 및 그 유도체 등의 메타아크릴아미드 유도체; N-비닐포름아미드, N-비닐아세토아미드, N-비닐피롤리돈 등의 N-비닐아미드류; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, i-프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르, i-부틸비닐에테르, t-부틸비닐에테르, 도데실비닐에테르, 스테아릴비닐에테르 등의 비닐에테르류; 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴 등의 니트릴류: 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐, 불화비닐리덴 등의 할로겐화비닐류; 아세트산알릴, 염화알릴 등의 알릴 화합물; 말레인산 및 그 염 또는 그 에스테르; 이타콘산(itaconic acid) 및 그 염 또는 그 에스테르; 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실릴 화합물; 아세트산이소프로페닐 등을 들 수 있다.

PVA 필름을 구성하는 PVA 의 평균중합도는, 필름의 강도라는 점에서 500 이상이 바람직하고, 편광성능이란 점에서 1000 이상이 보다 바람직하고, 2000 이상이 더욱 바람직하고, 3500 이상이 특히 바람직하다. 한편 PVA 의 중합도의 상한은 필름 형성의 특성이란 점에서 8000 이하가 바람직하고, 6000 이하가 특히 바람직하다. 평균중합도가 8000 을 초과하면, 모노머 중합시의 수율이 향상되지 않고 효율이 저하되는 경우가 있다. 또한, PVA 의 중합도 (P) 는 JIS K 6726 에 준하여 측정된다. 즉, PVA 를 다시 가수분해하고 정제한 후, 30 ℃ 의 물 속에서 측정한 극한점도 [η] (단위: dL/g, L 은 리터) 에서 다음의 식에 의하여 구해진다.

P = ([η] ×10³/8.29)^(1/0.62)

PVA 필름을 구성하는 PVA 의 가수분해 정도는 편광필름의 내구성이란 점에서 90 몰 % 이상이 바람직하고, 95 몰 % 이상이 보다 바람직하고, 98 몰 % 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 필름의 염색성이란 점에서 99.99 몰 % 이하가 바람직하다. 또한, 본 명세서에서 말하는 가수분해 정도란, 가수분해에 의하여 비닐알코올 단위로 변화될 수 있는 단위 중에서, 실제로 비닐알코올 단위로 가수분해되어 있는 단위의 비율을 나타낸 것이다. 또한, PVA 의 가수분해 정도는 JIS 에 기재된 방법에 의하여 측정하였다.

PVA 필름을 제조할 때, 가소제로서 다가 알코올을 첨가하는 것이 바람직하다. 다가 알코올으로는, 예를 들어 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메티롤프로판 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 이것들 중에서도 연신성 향상효과에서 에틸렌글리콜 또는 글리세린이 바람직하게 사용된다. 다 가 알코올의 첨가량으로는 PVA 100 중량부에 대하여 1~30 중량부가 바람직하고, 3~25 중량부가 더욱 바람직하고, 5~20 중량부가 특히 바람직하다. 1 중량부보다도 적으면 염색성이나 연신성이 저하되는 경우가 있고, 30 중량부보다도 많으면 필름이 너무 유연해져 취급성이 저하되는 경우가 있다.

PVA 필름을 제조할 때, 계면활성제를 첨가하는 것이 바람직하다. 계면활성제는, 통상 PVA 필름원료를 드럼상 또는 벨트상으로 토출시키고 건조시킨 후, PVA 필름의 드럼 또는 벨트에서의 박리성을 개선하기 위하여 첨가되고 있는데, 특정 비이온성 계면활성제를 사용하면 국소적인 줄무늬를 억제하는데 효과가 있어 바람직하다. 이 목적에 사용할 수 있는 비이온성 계면활성제는 탄소 (C), 산소 (O), 수소 (H) 및 질소 (N) 등을 함유하는 계면활성제이고, 그 구체예는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 알킬에테르형, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 등의 알킬페닐에테르형, 폴리옥시에틸렌라우레이트 등의 알킬에스테르형, 폴리옥시에틸렌라우릴아미노에테르 등의 알킬아민형, 폴리옥시에틸렌라우린산아미드 등의 알킬아미드형, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에테르 등의 폴리프로필렌글리콜에테르 형, 라우린산디에탄올아미드, 올레인산디에탄올아미드 등의 알카노일아미드형, 폴리옥시알킬렌알릴페닐에테르 등의 알릴페닐에테르형 등의 비이온성 계면활성제를 들 수 있다.

상기 비이온성 계면활성제를 사용할 때, 음이온성 계면활성제를 병용할 수도 있다. 음이온성 계면활성제는 칼륨 (K), 나트륨 (Na), 황 (S), 질소 (N) 등을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 그 구체예로서, 라우린산칼륨 등의 카르복실 산형, 옥틸설페이트 등의 황산에스테르형, 도데실벤젠술포네이트 등의 술폰산형의 음이온성 계면활성제를 들 수 있다. 이들 계면활성제는 1 종 또는 2 종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.

계면 활성제의 첨가량으로는, PVA 100 중량부에 대하여 0.01~2 중량부가 바람직하고, 0.02~1 중량부가 더욱 바람직하고, 0.05~0.5 중량부가 특히 바람직하다. 0.01 중량부보다도 적으면 드럼 또는 벨트에서의 박리성이 저하되는 점 및 국소적인 줄무늬 형상의 결점이 발생되는 경우가 있다. 2 중량부보다도 많으면 필름 표면에 용출되어 블록킹의 원인이 되거나, 계면활성제의 덩어리가 필름 중에 존재하여 필름의 결점이 되어 광학성능이 저하되는 경우가 있다.

PVA 필름 제조시에 사용되는 PVA 를 함유하는 필름원료의 휘발성 구성인자는 50~90 중량 % 가 바람직하고, 55~80 중량 % 가 더욱 바람직하다. 휘발성 구성인자가 50 중량 % 보다도 작으면, 점도가 높아지기 때문에 필름의 TD 방향의 두께 균일성이 저해됨과 동시에 압력이 상승되어 제막이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 휘발성 구성인자가 90 중량 % 보다도 크면, 점도가 지나치게 낮아져 필름의 TD 방향의 두께 균일성이 저해되는 경우가 있다.

본 발명에서 사용하는 드럼을 구성하는 금속재료로는, 예를 들어 니켈, 크롬, 구리, 스텐레스스틸 등이 있는데, 드럼 표면이 잘 부식되지 않고 거울 광택의 드럼 표면을 얻을 수 있는 금속재료가 바람직하다. 또한 드럼의 내구성을 높이기 위하여 드럼 표면에 니켈층, 크롬층 또는 니켈/크롬 합금층을 단층 또는 2 층 이상 조합하여 도금할 수도 있다.

본 발명에서 말하는 드럼 제막이란, 회전하는 바람직하게는 직경 1 m ~ 5 m 의 금속드럼 (롤) 상에 용액 또는 용융상태의 필름원료를 공급하고, 드럼 (롤) 상에서 함유되는 수분이나 유기용제 등의 휘발분을 증발시켜 건조시킴으로써 필름을 제조하는 방법이다. 이어서, 박리 롤로 필름이 벗겨지고, 또한 건조 또는 조습 (調濕) 되어 적절한 필름이 된다.

PVA 필름 제조용의 다이로는, 예를 들어 쵸크바 방식 또는 플렉시블 립 (flexible lip) 방식 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 일체 성형되어 체류부가 없는 플렉시블 립 방식의 다이를 사용하면, 특히 필름의 TD 방향의 국소적인 두께의 변동 (불규칙성) 이 작은 PVA 필름을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명에서 말하는 필름의 TD 방향 (횡방향 : JIS K 6900 참조) 의 단위 ㎜ 당 두께 변동이란 필름의 국소적인 두께 변동 (불규칙성) 을 나타내고, 이 두께 변동은 0.5 ㎛/㎜ 이하, 0.28 ㎛/㎜ 이하인 것이 바람직하다. 두께 변동이 0.5 ㎛/㎜ 를 초과하면 MD 방향 (종방향 : JIS K 6900 참조) 에 연속하는 세로 줄무늬가 현저해지고, 결과적으로 편광필름으로 했을 때 상기 줄무늬의 농도가 상이한 세로 줄무늬로 나타나 품질이 저하된다. 따라서, 균일한 광학성능을 갖는 편광필름을 제조하기 위해서는, 가능한 한 세로 줄무늬가 없는 PVA 필름, 즉 TD 방향의 두께 변동이 0.5 ㎛/㎜ 이하인 PVA 필름을 사용하는 것이 매우 중요해진다.

PVA 필름의 평균 두께는 20~150 ㎛ 이나, 40~120 ㎛ 가 바람직하다. 평균 두께가 20 ㎛ 미만이 되면, 편광필름을 제조하는 공정중 한 축으로 늘릴때 연신 파열(break)이 발생한다. 또한, 평균 두께가 150 ㎛ 를 초과하면 편광필름을 제 조할 때의 한 축으로 늘리는 공정에서 연신 불규칙성이 발생한다. 본 발명의 PVA 필름의 폭은 2 m 이상이고, 2.3 m 이상인 것이 바람직하고, 2.6 m 이상인 것이 보다 바람직하고, 3 m 이상인 것이 더욱 바람직하며, 3.5 m 이상인 것이 특히 바람직하다. 폭이 2 m 보다도 작은 경우에는, 한 축으로 늘리는 공정시의 네크 인 (폭방향의 수축; neck in) 의 영향을 필름 중앙부 부근까지 받기 쉬워 폭넓고 광학성능이 균일한 편광필름을 얻을 수 없다. 폭이 6 m 를 초과하면, 편광필름을 제조할 때의 한 축으로 늘리는 공정에서 균일하게 연신하기가 곤란해지는 경우가 있기 때문에, 필름 폭은 6 m 이하가 바람직하고, 5 m 이하가 보다 바람직하며, 4 m 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명의 폴리비닐알코올 필름에서 편광필름을 제조하기 위해서는, 예를 들어 PVA 필름에 염색, 한 축으로 늘리는 공정, 고정처리 및 건조처리, 그리고 필요에 따라서 열처리하면 된다. 각 공정의 순서는 특별히 한정되지 않고, 염색과 한 축으로 늘리는 공정 등의 2 가지 공정을 동시에 실시할 수도 있다. 또한 각 공정을 복수 회 반복할 수도 있다.

염색은 한 축으로 늘리는 공정 전, 한 축으로 늘리는 공정과 동시, 한 축으로 늘리는 공정 후의 어느 때라도 가능하나, 에틸렌 변성 PVA 는 한 축으로 늘리는 공정에 의하여 결정화도가 향상되기 쉽고 염색성이 저하되기 때문에, 한 축으로 늘리는 공정에 앞선 임의의 공정 또는 한 축으로 늘리는 공정 중에 염색하는 것이 바람직하다. 염색에 사용되는 염료로는, 요오드-요오드화 칼륨 또는 Direct black 17, 19, 154; Direct brown 44, 106, 195, 210, 223; Direct red 2, 23, 28, 31, 37, 39, 79, 81, 240, 242, 247; Direct blue 1, 15, 22, 78, 90, 98, 151, 168, 202, 236, 249, 270; Direct violet 9, 12, 51, 98; Direct green 1, 85; Direct yellow 8, 12, 44, 86, 87; Direct orange 26, 39, 106, 107 등의 이색(二色)성 염료 등을 사용할 수 있다. 염색은, 통상 PVA 필름을 상기 염료를 함유하는 용액 중에 침지시켜 행할 수 있고, 그 처리조건 또는 처리방법은 특별히 제한 받지 않는다.

한 축으로 늘리는 공정은 습식연신법 또는 건열연신법을 사용할 수 있고, 온수 중 (상기 염료를 함유하는 용액이나 후기하게 될 고정처리욕 중에서도 가능하다.) 또는 흡수 후의 필름을 사용하여 공기 중에서 행할 수도 있다. 광학성능의 균일성이란 점에서, 연신장치는 롤간의 속도차 등을 이용한 롤 연신법을 사용하는 것이 가장 바람직하나, 다른 연신방식에 본 발명의 폭이 2 m 이상인 폴리비닐알코올 필름을 사용해도 광학성능의 균일성 향상에 효과를 얻을 수 있다. 연신배율은 4 배 이상이 바람직하고, 5 배 이상이 특히 바람직하다. 연신배율이 4 배보다도 작으면, 실용적으로 충분한 편광성능이나 내구성능을 얻기 힘들다. 연신은 1 단계에서 목적하는 연신배율까지 행할 수도 있으나, 2 단계 이상의 다단연신을 행한 것이 더욱 네크인이 작아져 광학성능의 균일성에 효과가 있다. 연신온도는 특별히 한정되지 않으나, 필름을 온수 중에서 연신 (습식연신) 하는 경우에는 30~90 ℃ 가 바람직하고, 건열연신하는 경우에는 50~180 ℃ 가 바람직하다. 연신 후의 필름 두께는 3~75 ㎛ 이 바람직하고, 10~50 ㎛ 가 보다 바람직하다.

폴리비닐알코올필름에 대한 상기 염료의 흡착을 튼튼하게 하는 것을 목적으 로 고정 처리한다. 고정처리에 사용하는 처리욕에는 통상적으로 붕산 및 붕소화합물이 첨가된다. 또한, 필요에 따라서 처리욕중에 요오드 화합물을 첨가할 수도 있다.

편광필름의 건조처리 (열처리) 는 30~150 ℃ 에서 행하는 것이 바람직하고, 50~150 ℃ 에서 행하는 것이 더욱 바람직하다.

이렇게 하여 얻어진 본 발명의 편광필름은, 통상적으로 그 양면 또는 한쪽 면에 광학적으로 투명하고 기계적 강도를 가진 보호막을 부착하여 편광판으로 사용된다. 보호막으로는, 통상적으로 셀룰로스아세테이트계 필름, 아크릴계 필름, 폴리에스테르계 필름 등이 사용된다.

[실시예]

이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 이때, 본 발명은 여기에 조금도 한정되지 않는다. 본 실시예, 비교예에 기재되어 있는 TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 측정은 다음과 같이 실시하였다.

ㆍ TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 측정

Anritsu Corp.에서 제조한 필름 두께 시험 장치 KG 601 A 를 사용하여, 필름의 TD 방향의 두께 데이터를, MD 방향에서 1 m 간격으로 5 지점을 측정하고 TD 방향의 임의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치를 구하였다.

실시예 1

가수분해 정도 99.9 몰 %, 중합도 2400 의 PVA 100 중량부와 글리세린 8 중량부와 라우린산 디에탄올아미드 0.1 중량부와 물로 이루어지는 휘발성 구성인자 63 중량 % 의 필름원료를, 90 ℃ 의 크롬 도금한 직경 3.2 m 의 금속드럼에 토출하고 제막하였다. 필름원료를 토출할 때 사용한 다이는 플렉시블 립 방식의 코트행거(coat hanger) 타입의 T 다이이었다. 그리고 금속드럼 표면의 필름원료를 80 ℃ 의 열풍으로 건조시켜 폭 3.4 m 의 PVA 필름을 얻었다. 얻어진 필름 두께를 측정한 결과, 평균두께는 74 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.15 ㎛/㎜ 이었다.

이 PVA 필름을 예비팽윤, 염색, 한 축으로 늘리는 공정, 고정처리, 건조, 열처리의 순서로 처리하여 편광필름을 제작하였다. 즉, PVA 필름을 30 ℃ 의 물 속에서 3 분 동안 침지시켜 예비팽윤시키고, 요오드 농도 0.4 g/L, 요오드화 칼륨 농도 40 g/L 의 40 ℃ 의 수용액 중에 4 분 동안 침지시켰다. 계속하여, 붕산 4 % 의 50 ℃ 의 수용액 중에서 5.3 배로 롤방식으로 한 축으로 늘렸다. 그리고 요오드화칼륨 40 g/L, 붕산 40 g/L 의 30 ℃ 의 수용액 중에 5 분간 침지시켜 고정처리하였다. 필름을 꺼내어 상기 길이를 유지 하면서, 40 ℃ 에서 열풍건조시키고, 다시 100 ℃ 에서 5 분 동안 열처리하였다. 얻어진 편광필름 두께는 26 ㎛ 이고, 이 편광필름에는 염색불규칙성은 확인되지 않고, 크로스니콜(cross nicol) 상태의 2 장의 편광판 사이에, 얻어진 편광필름을 45°의 각도로 끼우고 투과광을 육안으로 관찰했을 때 광학적인 줄무늬얼룩은 확인되지 않고 양호하였다.

실시예 2

가수분해 정도 99.9 몰 %, 중합도 4000 의 PVA 100 중량부와 글리세린 13 중량부와 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 중량부와 물로 이루어지는 휘발성 구성인 자 72 중량 % 의 필름원료를, 실시예 1 과 동일한 금속드럼에 토출하고 제막하였다. 필름원료를 토출할 때 사용한 다이는 플렉시블 립 방식의 코트행거 타입의 T 다이이었다. 그리고 금속드럼 표면의 필름원료를 90 ℃ 의 열풍으로 건조시켜 폭 3.2 m 의 PVA 필름을 얻었다. 얻어진 필름 두께를 측정한 결과, 평균두께는 76 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.1 ㎛/㎜ 이었다. 또한, 실시예 1 에서 연신배율을 5.0 배로 한 것 이외에는 동일하게 처리하여, 두께가 27 ㎛ 인 편광필름을 얻었다. 이 편광필름에는 염색불규칙성은 확인되지 않고, 크로스니콜 상태의 2 장의 편광판 사이에, 얻어진 편광필름을 45°의 각도로 끼우고 투과광을 육안으로 관찰했을 때 광학적인 줄무늬 얼룩은 확인되지 않고 양호하였다.

실시예 3

가수분해 정도 99.9 몰 %, 중합도 5500 의 PVA 100 중량부와 글리세린 12 중량부와 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 중량부와 물로 이루어지는 휘발성 구성인자 78 중량 % 의 필름원료를, 90 ℃ 의 크롬 도금한 직경 2.5 m 의 금속드럼에 토출하고 제막하였다. 필름원료를 토출할 때 사용한 다이는 플렉시블 립 방식의 코트행거 타입의 T 다이이었다. 그리고 금속드럼 표면의 필름원료를 92 ℃ 의 열풍으로 건조시켜 폭 2.5 m 의 PVA 필름을 얻었다. 얻어진 필름 두께를 측정한 결과, 평균두께는 72 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.3 ㎛/㎜ 이었다. 또한, 실시예 1 에서 연신배율을 4.7 배로 한 것 이외에는 동일하게 처리하여, 두께가 32 ㎛ 인 편광필름을 얻었다. 이 편광필름에는 염색불규 칙성은 확인되지 않고, 크로스니콜 상태의 2 장의 편광판 사이에, 얻어진 편광필름을 45°의 각도로 끼우고 투과광을 육안으로 관찰했을 때 광학적인 줄무늬 얼룩은 확인되지 않고 양호하였다.

비교예 1

실시예 1 에서, 계면활성제를 양이온계의 라우릴트리메틸암모늄클로라이드로 변경한 것 이외에는 함유량도 동일하고 또한 동일조건에서 드럼제막 및 건조시켜 폭이 3.4 m 인 PVA 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 두께를 측정한 결과, 평균두께는 75 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.9 ㎛/㎜ 이었다. 그리고 실시예 1 의 연신배율을 4.9 배로 한 것 이외에는 동일하게 처리하여 두께가 28 ㎛ 인 편광필름을 얻었다. 이 편광필름에는 MD 방향으로 줄무늬형상의 짙은 부분이 존재하는 염색불규칙성이 확인되고, 크로스니콜 상태의 2 장의 편광판 사이에, 얻어진 편광필름을 45°의 각도로 끼우고 투과광을 육안으로 관찰했을 때, 심한 광학적 줄무늬얼룩이 확인되어 불량하였다.

비교예 2

실시예 1 의 휘발성 구성인자를 84 중량 % 로, 필름원료를 토출할 때 사용한 다이를 쵸크바 방식의 코트행거 타입의 T 다이로 변경한 것 이외에는 동일한 필름원료를, 실시예 1 과 동일하게 드럼제막 및 건조시켜 폭 3.3 m 의 PVA 필름을 얻었다. 얻어진 필름 두께를 측정한 결과, 평균두께는 74 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.7 ㎛/㎜ 이었다. 그리고 실시예 1 의 연신배율을 5.0 배로 한 것 이외에는 동일하게 처리하여 두께가 29 ㎛ 인 편광필름을 얻었다. 이 편광필름에는 MD 방향으로 줄무늬형상의 얇은 부분이 존재하는 염색불규칙성이 확인되고, 크로스니콜 상태의 2 장의 편광판 사이에, 얻어진 편광필름을 45°의 각도로 끼우고 투과광을 육안으로 관찰했을 때, 심한 광학적 줄무늬얼룩이 확인되어 불량하였다.

비교예 3

실시예 1 과 동일한 필름원료를, 85 ℃ 의 대기하에서 제어한 벨트상에 토출하고, 벨트를 제막하였다. 필름원료를 토출할 때에 사용한 다이는 플렉시블 립 방식의 코트행거 타입의 T 다이이었다. 얻어진 PVA 필름은 폭이 2.4 m, 평균두께는 74 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.5 ㎛/㎜ 이었다. 그러나 본 시험에서 사용한 벨트에는 중앙부분에 이음매가 있고, 이 PVA 필름을 암실에서 화이트보드 앞에 걸어 투영기로 비춘 결과, PVA 필름의 중앙부분에 벨트의 이음매가 전사된 것으로 보이는 광학형상의 줄무늬가 관찰되었다. 이 PVA 필름은 품질이 나쁘고, 그래서 편광필름의 품질을 평가할 수 없었다.

실시예 4

가수분해 정도 99.9 몰 %, 중합도 1700 의 PVA 100 중량부와 글리세린 15 중량부와 라우린산 디에탄올아미드 0.1 중량부와 물로 이루어지는 휘발성 구성인자 60 중량 % 의 필름원료를, 92 ℃ 의 크롬 도금한 직경 3.2 m 의 금속드럼에 토출하고 제막하였다. 필름원료를 토출할 때 사용한 다이는 플렉시블 립 방식의 코트행거 타입의 T 다이이었다. 그리고 금속드럼 표면의 필름원료를 90 ℃ 의 열풍으로 건조시켜 폭 3.2 m 의 PVA 필름을 얻었다. 얻어진 필름 두께를 측정한 결 과, 평균두께는 75 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.2 ㎛/㎜ 이었다. 또한, 실시예 1 에서 연신배율을 4.4 배로 한 것 이외에는 동일하게 처리하여, 두께가 33 ㎛ 인 편광필름을 얻었다. 이 편광필름에는 염색불규칙성은 확인되지 않고, 크로스니콜 상태의 2 장의 편광판 사이에, 얻어진 편광필름을 45°의 각도로 끼우고 투과광을 육안으로 관찰했을 때 광학적인 줄무늬얼룩은 확인되지 않고 양호하였다.

비교예 4

실시예 4 와 동일한 필름원료를 95 ℃ 의 크롬 도금한 직경 3.2 m 의 금속드럼에 토출하고 제막하였다. 필름원료를 토출할 때에 사용한 다이는 플렉시블 립 방식의 코트행거 타입의 T 다이이었다. 그리고 금속드럼 표면의 필름원료를 95 ℃ 의 열풍으로 건조시켜 폭 1.8 m 의 PVA 필름을 얻었다. 얻어진 필름 두께를 측정한 결과, 평균두께는 182 ㎛, TD 방향의 단위 ㎜ 당 두께 변동의 최대치는 0.3 ㎛/㎜ 이었다. 또한, 실시예 1 에서 연신배율을 4.7 배로 한 것 이외에는 동일하게 처리하여, 두께가 28 ㎛ 인 편광필름을 얻었다. 이 편광필름은 연신불규칙성에서 기인하는 염색불규칙성이 확인되고, 크로스니콜 상태의 2 장의 편광판 사이에, 얻어진 편광필름을 45°의 각도로 끼우고 투과광을 육안으로 관찰한 결과, 광학적인 줄무늬얼룩이 전체 면에 확인되어 불량하였다. 이상의 실시예 1~4, 비교예 1~3 의 제원을 표 1 에 정리하였다.

	필름원료		제막방법	드럼직경 (m)	PVA 필름			편향판의 품질	비고
	PVA 중합도	휘발 분율 (중량 %)	제막방법	드럼직경 (m)	평균두께(㎛)	폭 (m)	두께 변동의 최대치 (㎛/㎜)	광학적 줄무늬얼룩	비고
실시예1	2400	63	드럼	3.2	74	3.4	0.15	양호
실시예2	4000	72	드럼	3.2	76	3.2	0.1	양호
실시예3	5500	78	드럼	2.5	72	2.5	0.3	양호
실시예4	1700	60	드럼	3.2	75	3.2	0.2	양호
비교예1	2400	63	드럼	3.2	75	3.4	0.9	불량	양이온계 계면활성제 첨가
비교예2	2400	84	드럼	3.2	75	3.3	0.7	불량	MD 방향으로 줄무늬가 발생하고, 편광판으로 하면 심한 염색불규칙성에 수반하는 광학적 줄무늬 발생
비교예3	2400	63	벨트	-	74	2.4	0.5	불량	벨트 중앙부의 이음매가 필름에 전사되고, 광학적 줄무늬가 발생
비교예4	1700	60	드럼	3.2	182	1.8	0.3	불량	연신불규칙성이 발생

이상과 같이 바람직한 실시형태를 설명하였는데, 당업자이라면 본건 명세서를 보고 자명한 범위내에서 여러 가지의 변경 및 수정을 용이하게 상정할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 변경 및 수정은, 첨부된 청구범위에서 정하는 본 발명의 범위내의 것으로 해석된다.

본 발명은 종래의 편광필름에 비하여 광학적 불규칙성이 없고, 대면적에서도 균일한 광학성능을 갖는 편광필름을 제공한다.

Claims

폴리비닐알코올계 중합체를 주원료로 하고,

여기에, 폴리비닐알코올계 중합체 100 중량부에 대하여, 다가 알코올을 3 ~ 25 중량부, 및 비이온성 계면 활성제를 함유하는 계면 활성제를 0.01 ~ 2 중량부 첨가한 제막원료를 드럼위에서 주조함으로 수득된, 필름의 TD 방향의 두께 변동이 0.28 ㎛/㎜ 이하이고, 필름 두께가 40~120 ㎛ 이고, 또한 필름 폭이 3~6 m 인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올계 필름.
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제 1 항에 있어서, 편광필름용인 폴리비닐알코올계 필름.
제 4 항에 따른 편광필름용 폴리비닐알코올계 필름에서 제조된 편광필름.
제 1 항에 있어서, 상기 제막원료에는, 추가로 음이온성 계면활성제가 첨가되어 있는 폴리비닐 알코올계 필름.