KR101050414B1 - Apparatus and method for producing cellulose film - Google Patents
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Abstract
액정표시장치의 편광판 보호 필름, 위상차 필름 등으로 유용한 셀룰로오스 필름의 제조 장치 및 방법이 개시된다. 상기 셀룰로오스 필름 제조 장치는, 셀룰로오스 성분과 상기 셀룰로오스 성분을 용해시키는 캐스팅 용매로 이루어진 캐스팅 원액을 시이트의 형태로 압출하는 다이; 상기 다이에서 압출된 시이트상의 캐스팅 원액을 이송하면서, 캐스팅 원액에 존재하는 용매를 증발시켜 셀룰로오스 필름으로 제막하는 지지체; 상기 지지체 상의 셀룰로오스 필름을 지지체로부터 박리시키는 박리 롤러; 및 상기 지지체로부터 박리되는 셀룰로오스 필름의 지지체 방향의 면으로 공기를 공급하는 에어 노즐을 포함한다.Disclosed are an apparatus and method for producing a cellulose film useful as a polarizing plate protective film, a retardation film, and the like of a liquid crystal display device. The cellulose film production apparatus may include a die for extruding a casting stock solution comprising a cellulose component and a casting solvent for dissolving the cellulose component in the form of a sheet; A support for forming a cellulose film by evaporating the solvent present in the casting stock while transferring the casting stock solution on the sheet extruded from the die; A peeling roller separating the cellulose film on the support from the support; And an air nozzle for supplying air to the surface of the support body of the cellulose film peeled off from the support.
액정표시장치, 보호 필름, 셀룰로오스 필름, 공기, 에어 노즐 LCD, protective film, cellulose film, air, air nozzle
Description
본 발명은 셀룰로오스 필름의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 액정표시장치의 편광판 보호 필름, 위상차 필름 등으로 유용한 셀룰로오스 필름의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing a cellulose film, and more particularly, to an apparatus and method for producing a cellulose film useful as a polarizing plate protective film, a retardation film, and the like of a liquid crystal display device.
액정표시장치(LCD)는 대표적인 평판 표시장치의 하나로서, 백라이트(back light)에서 방출된 빛이 이방성을 가지는 액정재료 및 편광판을 통과하면서, 화상을 표시한다. 일반적으로, 액정표시장치에 있어서는, 상기 편광판을 보호하기 위한 보호 필름, 액정표시장치의 시야각 의존성을 개선하기 위한 위상차 필름 등이 사용되고 있다.A liquid crystal display (LCD) is one of the representative flat panel display devices, and displays an image while light emitted from a back light passes through an anisotropic liquid crystal material and a polarizing plate. Generally, in the liquid crystal display device, a protective film for protecting the polarizing plate, a retardation film for improving the viewing angle dependency of the liquid crystal display device, and the like are used.
이와 같은 액정표시장치용 필름으로서, 투명성, 광학적 등방성, 강인성 등이 우수한 셀룰로오스아세테이트 필름이 널리 이용되고 있다. 일반적으로, 셀룰로 오스아세테이트 필름 등의 셀룰로오스 필름은 솔벤트 캐스트(solvent cast)법에 의해 제조된다. 솔벤트 캐스트법에 있어서는, 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride: MC) 등의 용매에 셀룰로오스아세테이트 수지를 용해시킨 도프(Dope) 용액을 벨트(Belt) 형태의 지지체에 유연하고, 용매를 증발시킴으로써, 필름을 형성한다. 그러나, 지지체에서 용매가 건조될 때, 셀룰로오스아세테이트 필름의 에어면(air, 공기 접촉면)과 벨트면(belt, 지지체 접촉면)의 용매 농도가 서로 달라지며, 이러한 용매 농도 차이에 의하여, 지지체로부터 필름을 박리(peel-off)시킬 때, 필름의 가장자리(edge) 부분이 벨트면 방향으로 말리는 컬링(curling) 현상이 발생한다. 이와 같이 가장자리가 컬링된 필름을 연신기(Tenter)로 이송하면, 컬링된 부분이 연신기의 클립(clip)에 물려, 연신 과정에서 필름이 파단 될 우려가 있다. 또한, 에어면과 벨트면의 용매 농도 차이에 의해 발생한 컬링 현상이 최종 필름에서도 나타나므로, 액정표시장치의 제조 수율을 저하시키는 원인이 되기도 한다. 또한, 컬링이 심한 셀룰로오스아세테이트 필름을 사용할 경우, 편광판과의 적층(lamination) 자체가 어렵거나, 적층 후에도, 필름이 다시 이탈(delamination)하는 문제가 발생기도 한다.As such a liquid crystal display film, a cellulose acetate film excellent in transparency, optical isotropy, toughness, and the like is widely used. Generally, cellulose films, such as a cellulose acetate film, are manufactured by the solvent cast method. In the solvent cast method, a film is formed by casting a Dope solution in which a cellulose acetate resin is dissolved in a solvent such as methylene chloride (MC) on a belt-type support, and evaporating the solvent. . However, when the solvent is dried on the support, the solvent concentrations of the air surface (air, air contact surface) and the belt surface (belt, support contact surface) of the cellulose acetate film are different from each other. When peeling off, a curling phenomenon occurs in which the edge portion of the film is curled in the direction of the belt surface. As such, when the edge curled film is transferred to a stretching machine, the curled portion may be bitten by a clip of the stretching machine, and the film may be broken during the stretching process. In addition, the curling phenomenon caused by the difference in solvent concentration between the air surface and the belt surface also appears in the final film, which may cause a decrease in the production yield of the liquid crystal display device. In addition, when using a cellulose acetate film with high curling, lamination with the polarizing plate itself is difficult, or even after lamination, a problem may occur in that the film delaminations again.
따라서, 본 발명의 목적은, 필름의 에어면과 벨트면에 있어서, 용매 농도 차이가 작은 셀룰로오스 필름의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the objective of this invention is providing the manufacturing apparatus and method of a cellulose film with a small difference in solvent concentration in the air surface and the belt surface of a film.
본 발명의 다른 목적은, 솔벤트 캐스팅 과정에서, 지지체로부터 박리된 필름의 에어면과 벨트면의 용매 농도 차이를 감소시켜, 셀룰로오스 필름의 컬링(curling) 현상을 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for reducing the curling phenomenon of a cellulose film by reducing the solvent concentration difference between the air side and the belt side of the film peeled from the support during the solvent casting process. will be.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 셀룰로오스 성분과 상기 셀룰로오스 성분을 용해시키는 캐스팅 용매로 이루어진 캐스팅 원액을 시이트의 형태로 압출하는 다이; 상기 다이에서 압출된 시이트상의 캐스팅 원액을 이송하면서, 캐스팅 원액에 존재하는 용매를 증발시켜 셀룰로오스 필름으로 제막하는 지지체; 상기 지지체 상의 셀룰로오스 필름을 지지체로부터 박리시키는 박리 롤러; 및 상기 지지체로부터 박리되는 셀룰로오스 필름의 지지체 방향의 면으로 공기를 공급하는 에어 노즐을 포함하는 셀룰로오스 필름 제조 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a die for extruding a casting stock solution consisting of a cellulose component and a casting solvent for dissolving the cellulose component in the form of a sheet; A support for forming a cellulose film by evaporating the solvent present in the casting stock while transferring the casting stock solution on the sheet extruded from the die; A peeling roller separating the cellulose film on the support from the support; And an air nozzle for supplying air to the surface of the support body of the cellulose film peeled off from the support body.
또한, 본 발명은 지지체의 표면에, 셀룰로오스 성분과 상기 셀룰로오스 성분을 용해시키는 캐스팅 용매로 이루어진 캐스팅 원액을 시이트의 형태로 압출하는 단계; 상기 지지체를 회전시켜, 압출된 시이트상의 캐스팅 원액을 이송하면서 캐스팅 원액에 존재하는 용매를 증발시켜 셀룰로오스 필름으로 제막하는 단계; 및 상기 지지체 상의 셀룰로오스 필름을 지지체로부터 박리시키면서, 셀룰로오스 필름의 지지체 방향의 면으로 공기를 공급하는 단계를 포함하는 셀룰로오스 필름 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of extruding a casting stock solution consisting of a cellulose component and a casting solvent for dissolving the cellulose component on the surface of the support in the form of a sheet; Rotating the support to evaporate the solvent present in the casting stock while transferring the casting stock on the extruded sheet to form a cellulose film; And it provides a method for producing a cellulose film comprising the step of supplying air to the surface of the support direction of the cellulose film while peeling off the cellulose film on the support.
본 발명에 따른 셀룰로오스 필름의 제조 장치 및 방법에 의해, 필름의 컬링(curling) 현상이 감소되어, 지지체에서 박리(peel-off)된 필름이 연신기(Tenter)로 이송된 후에도, 가장자리가 말리거나 접히는 문제가 현저히 감소되며, 최종 필름 상태에서도 컬링(curling) 발생이 억제되어, 작업성 및 편광 필름과의 적층(lamination) 특성이 양호하게 된다.By the apparatus and method for producing a cellulose film according to the present invention, the curling phenomenon of the film is reduced, so that the edges are curled even after the film peeled off from the support is transferred to the stretching machine. The problem of folding is significantly reduced, and the occurrence of curling is suppressed even in the final film state, so that workability and lamination properties with the polarizing film are good.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰로오스 필름의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 셀룰로오스 필름 제조 장치는 다이(22, Die), 지지체(32), 박리 롤러(34, Peel-off Roller) 및 에어 노즐(42, air nozzle)을 포함한다.1 is a view for explaining an apparatus for producing a cellulose film according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the cellulose film manufacturing apparatus according to the present invention includes a
상기 다이(22, Die)는, 셀룰로오스 필름(10)을 형성하는 셀룰로오스 성분과 상기 셀룰로오스 성분을 용해시키는 캐스팅 용매(solvent)로 이루어진 캐스팅 원액(도프, dope)을 시이트(sheet)의 형태로 압출하는 것으로서, 예를 들면 통상의 T-다이가 사용될 수 있다. 상기 캐스팅 원액(dope)은 통상적으로 약 10 내지 35중량%, 바람직하게는 15 내지 25 중량%의 셀룰로오스 성분(고형분)을 포함하며, 필름으로 성형되기 적절한 점도를 가져야 한다. 상기 셀룰로오스 성분으로는 트리아세 틸셀룰로오스(TAC), 셀룰로오스아세테이트프로피오닐레이트(CAP) 등의 셀룰로오스아세테이트가 사용될 수 있고, 상기 캐스팅 용매로는 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride: MC), 아세트산 메틸(Methyl Aceticacid), 메탄올 등의 알코올 등의 유기용매가 사용될 수 있다. 상기 다이(22)는 캐스팅 원액(dope)을 지지체(32)의 표면에 시이트 형태로 도포함으로써, 캐스팅 원액(dope)을 소정 두께의 필름(10)으로 성형하며 상기 다이(22)에서 압출되는 캐스팅 원액의 양 또는 지지체(32)의 이동 또는 회전 속도를 조절함으로써 셀룰로오스 필름(10)의 두께를 조절할 수 있다.The die 22 extrudes a casting stock solution (dope) composed of a cellulose component forming the
상기 지지체(32)는 다이(22)에서 압출된 시이트상의 캐스팅 원액을 이송하면서, 캐스팅 원액에 존재하는 용매를 증발시켜, 셀룰로오스 필름(10)으로 제막하는 역할을 한다. 상기 지지체(32) 또는 그의 표면은 금속으로 이루어져, 표면을 경면 마무리한 것이 바람직하며, 상기 지지체(32)로서는 스테인레스 스틸 벨트 등의 금속 벨트(Steel Belt)가 바람직하게 사용된다. 상기 금속 지지체(32)의 표면 온도는 -30℃ 내지 용제의 비점 미만의 온도이며, 온도가 높을수록 캐스팅 원액에 존재하는 용매의 증발을 빠르게 할 수 있기 때문에 유리하지만, 지나치게 높으면 캐스팅 원액이 발포되거나 평면성이 나빠지는 문제가 발생하여, 사용하는 용매에 따라 달라질 수 있으나, 0 내지 70℃가 바람직하고, 5 내지 40℃이면 더욱 바람직하다. 상기 지지체(32)로는, 도 1에 도시된 평면상 컨베이어 벨트 형태의 금속 지지체(32)가 사용될 수 있다. 상기 지지체(32)에 도포된 캐스팅 원액은, 필름(10)으로 성형되기 충분한 시간 및 거리 동안, 지지체(32)와 함께 이동한 다음, 지지체(32)로부 터 박리(Peel-off)된다. 상기 박리 롤러(34)는, 지지체(32) 상의 셀룰로오스 필름(10)을 지지체(32) 외부로 안내하여, 지지체(32)로부터 박리(Peel-off)시키는 통상의 안내(guide) 롤러이다.The
상술한 지지체(32)에서의 셀룰로오스 필름(10)의 제막 과정에 있어서, 시이트(sheet) 상의 캐스팅 원액이 벨트(belt) 형태의 금속 지지체(32) 상에서 회전 이동하는 동안, 캐스팅 원액의 에어면(10a, 공기(air) 접촉면) 방향에 존재하는 용매가 먼저 증발되고, 벨트면(10b, belt), 즉, 지지체(32) 방향에 존재하는 용매는 상대적으로 천천히 건조되면서, 에어면(10a)과 벨트면(10b)의 용매 농도가 서로 달라지게 된다. 이러한 용매 농도 차이를 감소시키기 위하여, 본 발명에 따른 셀룰로오스의 필름 제조 장치는, 지지체(32)로부터 박리되는 셀룰로오스 필름(10)의 지지체(32) 방향의 면(즉, 벨트면(10b))으로 공기를 공급하는 에어 노즐(42)을 포함한다. 상기 에어 노즐(42)로는 셀룰로오스 필름(10)의 폭 전체에 걸쳐서 균일하게 공기를 공급할 수 있는 슬릿(slit) 형태의 노즐을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 슬릿(slit) 형태의 에어 노즐(42)에 있어서, 공기를 공급하는 슬릿의 길이는 셀룰로오스 필름(10)의 폭과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 상기 에어 노즐(42)로부터 공급되는 공기의 풍량은, 공기 공급 시간, 공기의 온도, 에어면(10a)과 벨트면(10b)의 용매 농도 차이 등에 따라 달라질 수 있으나, 20 내지 1500 m3/hr, 바람직하게는 50 내지 1000 m3/hr이다. 여기서, 상기 공기의 풍량이 너 무 작으면, 벨트면(10b)의 용매 제거가 불충분할 우려가 있고, 상기 공기의 풍량이 너무 많으면, 벨트면(10b)의 용매가 과도하게 제거되어, 필름(10)이 반대 방향으로 컬링될 우려가 있다. 이와 같이, 셀룰로오스 필름(10)의 벨트면(10b)에 균일하게 공기를 공급하여, 벨트면(10b)에 존재하는 용매를 휘발시킴으로써, 에어면(10a)과 벨트면(10b) 사이의 용매 농도 차이를 줄여, 필름(10)의 컬링(curling) 현상을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따라 제조되는 셀룰로오스 필름(10)의 두께는, 필요에 따라 적절히 조절될 수 있으나, 통상적으로, 5 내지 100㎛이며, 필요에 따라, 종 및/또는 횡 방향으로 연신 될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조되는 셀룰로오스 필름(10)의 폭은, 필요에 따라 적절히 조절될 수 있으나, 통상적으로, 900 mm 내지 2,000 mm이다.In the above-described film forming process of the
다음으로, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 셀룰로오스의 필름 제조 방법을 개략적으로 설명한다. 먼저, 지지체(32)의 표면에 셀룰로오스 성분과 상기 셀룰로오스 성분을 용해시키는 캐스팅 용매로 이루어진 캐스팅 원액(도프, dope)을 시이트(sheet)의 형태로 압출한다. 다음으로, 지지체(32)를 이동시켜 압출된 시이트 상의 캐스팅 원액을 이송하면서, 캐스팅 원액에 존재하는 용매를 증발시켜 셀룰로오스 필름(10)으로 제막한다. 다음으로, 상기 지지체(32)에서 제막된 셀룰로오스 필름(10)을 지지체(32)로부터 박리시키면서, 셀룰로오스 필름(10)의 지지체(32) 방향의 면(즉, 벨트면(10b))으로 공기를 공급하여, 셀룰로오스 필름(10) 양면의 용매 농도를 균일하게 유지시킨다.Next, with reference to FIG. 1, the film manufacturing method of the cellulose which concerns on this invention is demonstrated schematically. First, a casting stock solution (dope) consisting of a cellulose component and a casting solvent for dissolving the cellulose component on the surface of the
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples and comparative examples. The following examples are intended to specifically illustrate the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
[실시예 1~5, 비교예 1] 셀룰로오스의 필름의 제조 [Examples 1-5, Comparative Example 1] Production of Film of Cellulose
셀룰로오스 성분으로서 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와 가소제로서 소량의 트리페닐포스테이트(TPP)를 포함하는 고형분 18.5 중량% 및 용매로서 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride: MC)와 메탄올(Methanol: MeOH)의 혼합 용매 81.5 중량%로 이루어진 캐스팅 원액(dope)을 금속 지지체 표면에 두께 400 ㎛ 및 폭 800 mm의 시이트(sheet)의 형태로 압출하였다. 상기 금속 지지체를 회전 이동시켜, 캐스팅 원액을 이송하면서, 캐스팅 원액에 존재하는 용매를 증발시켜, 두께 90 ㎛의 셀룰로오스 필름을 제막하였다. 다음으로, 제막된 셀룰로오스 필름을 금속 지지체로부터 박리시키면서, 셀룰로오스 필름의 금속 지지체 방향의 면(즉, 벨트면)으로, 하기 표 1에 기재된 풍량의 공기를 균일하게 공급하여(실시예 1~5, 비교예 1), 셀룰로오스 필름 양면의 용매 농도를 조절하였다. 제조된 셀룰로오스 필름의 가장자리(Edge) 컬링(curling)된 높이를 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.Solid solvent containing triacetyl cellulose (TAC) as a cellulose component and a small amount of triphenylphosphate (TPP) as a plasticizer, and a mixed solvent of methylene chloride (MC) and methanol (Methanol: MeOH) as a solvent. 81.5 A casting dope consisting of weight percent was extruded on the surface of the metal support in the form of a sheet having a thickness of 400 μm and a width of 800 mm. The metal support was rotated and the solvent was present in the casting stock while the casting stock was transported to form a 90 탆 thick cellulose film. Next, while peeling the cellulose film formed into a film from a metal support body, the air of the air volume shown in following Table 1 is uniformly supplied to the surface (namely, a belt surface) of the cellulose film direction (Examples 1-5, Comparative Example 1), the solvent concentration on both sides of the cellulose film was adjusted. Edge curled height of the prepared cellulose film was measured and shown in Table 1 below.
상기 표 1로부터, 본 발명에 따라 셀룰로오스 필름의 벨트면으로 공기를 공급하여 셀룰로오스 필름 양면의 용매 농도를 조절하는 경우, 셀룰로오스 필름의 컬링을 현저히 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.From Table 1, it can be seen that in the case of adjusting the solvent concentration on both sides of the cellulose film by supplying air to the belt surface of the cellulose film according to the present invention, it can be seen that the curling of the cellulose film can be significantly reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스의 필름 제조 장치를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the film production apparatus of cellulose according to an embodiment of the present invention.
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