KR101202101B1

KR101202101B1 - 폴리비닐알콜계 필름 및 그것을 이용한 편광막, 편광판

Info

Publication number: KR101202101B1
Application number: KR1020077017298A
Authority: KR
Inventors: 히데키 오오노; 아키히코 치가미; 세이이치로우 하야카와
Original assignee: 닛폰고세이가가쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2012-11-15
Also published as: WO2006070627A1; US9085664B2; US20110227248A1; TW201247389A; KR20070107011A; CN101091127B; TW200635738A; TWI496672B; CN101091127A; CN101706596B; TWI388413B; CN101706596A; US20070298234A1

Abstract

본 발명은 폭이 3 m 이상이고, 필름 면 내의 리타데이션값이 30 nm 이하, 또한, 필름 폭 방향에 있어서의 필름 면 내 리타데이션값의 편차가 15 nm 이하인 폴리비닐알콜계 필름을 제공한다.

Description

폴리비닐알콜계 필름 및 그것을 이용한 편광막, 편광판{POLYVINYL ALCOHOL FILM, POLARIZING FILM USING SAME, AND POLARIZING PLATE}

본 발명은 폴리비닐알콜계 필름에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 복굴절률이 낮은 폴리비닐알콜계 필름 및 그 제조 방법 및 이 필름으로부터 얻어지는 편광도의 면 내 균일성이 우수한 편광막, 편광판에 관한 것이다.

종래로부터, 폴리비닐알콜계 필름은 폴리비닐알콜계 수지를 물 등의 용매에 용해하여 원액을 조제한 후, 용액 유연법(이하, 캐스트법이라고 기재함)에 의해 제막하고, 금속 가열롤 등을 사용하여 건조, 필요에 따라 열처리함으로써 제조되고 있다. 이와 같이 하여 얻어진 폴리비닐알콜계 필름은 투명성이나 염색성이 우수한 필름으로서 많은 용도에 이용되고 있으며, 그 유용한 용도 중 하나로 편광막을 들 수 있다. 이러한 편광막은 액정 디스플레이의 기본 구성 요소로서 이용되고 있으며, 최근에는 고품위이며, 고신뢰성이 요구되는 기기에 그 사용이 확대되고 있다.

이 중, 액정 텔레비전 등의 화면 대형화에 따라 종래품보다 한층 편광 성능, 특히 편광 성능의 면 내 균일성이 우수한 편광막이 요망되고 있다. 편광 성능의 면 내 균일성이 우수한 편광막을 얻기 위해서는 편광막의 원반 필름이 되는 폴리비닐알콜계 필름이 광학적으로 균질인 것, 특히 면 내 리타데이션값의 균일성이 중요하 다. 이러한 대책으로서, 예컨대 필름 폭이 2 m 이상이고, 폭 방향으로 1 cm 떨어진 2점 사이의 리타데이션값의 차가 5 nm 이하이며, 또한, 폭 방향으로 1 m 떨어진 2점 사이의 리타데이션값의 차가 50 nm 이하인 폴리비닐알콜계 중합체 필름이 제안되고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 또한, 캐스트용 기재로부터 박리될 때의 필름의 함수율(water content)을 10 중량% 미만으로 설정한 폴리비닐알콜계 필름을 이용하는 것이 제안되고 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조).

또한, 이하에서는 특별히 반대 언급이 없는 한, "리타데이션"이란 "면 내의 리타데이션값"을 의미한다.

그러나, 이들의 개시 기술을 갖고 있어도 얻어지는 폴리비닐알콜계 필름의 리타데이션은 일정하지 않고, 이 폴리비닐알콜계 필름을 원반 필름으로서 이용하여 제조되는 편광막에는 편광도의 불균일이 발생한다. 특허 문헌 1의 폴리비닐알콜계 중합체 필름은 필름 폭을 2 m 이상으로 한 경우, 필름 상의 2점 사이에 있어서 수십 nm의 리타데이션차가 존재하며, 광학적으로 균질한 폭 3 m 이상의 필름을 얻는다는 최근의 요망에 대응되고 있지 않다. 또한, 리타데이션 그 자체가 크기 때문에, 편광판 전체의 광학 설계가 복잡해진다.

일반적으로, 폴리비닐알콜계 필름은 폭 방향에 있어서 양단은 리타데이션이 커지며, 중앙부에서 작아지는 경향이 나타난다. 이 원인 중 하나는 필름의 건조 공정이나 열처리 공정에서 탈수 수축이 일어나고, 필름 양단부에 응력이 가해지기 쉽기 때문이다. 이 응력은 필름의 함수율이 낮아질수록 발생하기 쉽고, 함수율이 20중량% 이하가 되는 공정, 특히 10 중량% 이하가 되는 공정에서 증대된다.

또한, 특허 문헌 2와 같이, 캐스트 기재로부터 박리될 때의 필름의 수분률이 10 중량% 미만에서는 박리 공정 전에 리타데이션의 불균일이 증대된다.

폭 방향의 리타데이션 불균일은 필름이 폭이 넓어질수록 현저하며, 현재 사용되고 있는 2 m 폭의 폴리비닐알콜계 필름에서는 양단과 중앙부에서 약 10 nm의 리타데이션이 존재하게 된다. 필름의 폭이 커질수록 폭 방향에 있어서의 리타데이션의 플랫화는 곤란하다. 이것이 종래의 제조 방법에서는 3 m 폭 이상의 광학적으로 균질한 필름을 제조할 수 없는 요인으로 되어 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-28939호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제6-138319호 공보

본 발명은 디스플레이의 대면적화, 고선명화에 대응하는 면 내의 리타데이션값이 작고, 또한, 폭 방향에 있어서의 면 내의 리타데이션값의 편차가 작은 폴리비닐알콜계 필름 및 편광도의 면 내 균일성이 우수한 편광막, 나아가서는 편광판을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

(1) 폭이 3 m 이상이고, 필름 면 내의 리타데이션값의 편차가 30 nm 이하, 또한, 필름 폭 방향에 있어서의 필름 면 내의 리타데이션값의 편차가 15 nm 이하 인 폴리비닐알콜계 필름.

(2) 두께가 30～70 ㎛인 항 (1)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름.

(3) 편광막의 원반 필름으로서 이용되는 항 (1)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름.

(4) 캐스트법에 의해 필름을 제막하는 공정 및 상기 필름을 각각이 40℃ 이상의 표면 온도를 갖는 복수의 열롤(hot roll)에 의해 가열 처리하는 공정을 포함하고, 상기 가열 처리하는 공정에서의 상기 필름면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉 시간이 1～6초인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.

(5) 상기 필름 면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉 시간의 총계가 30～100초인 항 (4)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.

(6) 모든 상기 열롤의 직경이 150～500 mm인 항 (4)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.

(7) 캐스트법에 의해 필름을 제막하는 공정 및 상기 필름을 각각이 40℃ 이상의 표면 온도를 갖는 복수의 열롤에 의해 가열 처리하는 공정을 포함하고, 상기 가열 처리하는 공정에서의 상기 필름면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉 시간이 1～6초이며, 상기 필름이 항 (1)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.

(8) 상기 필름 면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉 시간의 총계가 30～100초인 항 (7)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.

(9) 모든 상기 열롤의 직경이 150～500 mm인 항 (7)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.

(10) 항 (1)에 기재한 폴리비닐알콜계 필름으로 형성되는 편광막.

(11) 항 (10)에 기재한 편광막 중 적어도 한쪽 면에 설치된 보호막을 갖는 편광판.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명은 필름 폭 3 m 이상의 폴리비닐알콜계 필름에 있어서, 필름 면 내의 리타데이션값이 30 nm 이하이며, 또한, 폭 방향에 있어서의 필름 면 내의 리타데이션값의 편차가 15 nm 이하인 폴리비닐알콜계 필름에 관한 것이다.

본 발명에 있어서의 "필름 면 내의 리타데이션값이 N 이하"란, 필름 면 내의 리타데이션값이 필름면의 어떤 장소에서도 N 이하인 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서는 필름 면 내의 리타데이션값의 평가는 측정 대상으로 하는 필름의 폭 방향(TD)에 복수의 측정점을 정하여, 각 측정점의 리타데이션값을 각각 측정함으로써 이루어진다. 또한, 리타데이션값은 각 측정점에서의 필름면 내의 최대 굴절률을 nx, nx의 방향과 수직인 방향의 필름면 내의 굴절률을 ny, 필름의 두께를 d로 한 경우에, (nx-ny)×d로 정의되는 값이다.

또한, 본 발명에 있어서의 "필름 폭 방향에 있어서의 필름 면 내의 리타데이션값의 편차"란, 상기에서 측정된 필름의 폭 방향의 리타데이션값에 관하여, 그 최대값과 최소값과의 차의 절대값이다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은 후술하는 제조 방법으로써, 폴리비닐알콜계 수지로 제조된다. 폴리비닐알콜계 수지로서는 통상, 초산비닐을 중합하여 얻어지는 폴리초산비닐을 비누화하여 제조되는 수지가 이용되지만, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름에 있어서는 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 초산비닐과, 소량의 초산비닐과 공중합 가능한 성분과의 공중합체를 비누화하여 얻어지는 수지를 이용할 수도 있다. 초산비닐과 공중합 가능한 성분으로서는, 예컨대 불포화 카르복실산(염, 에스테르, 아미드, 니트릴 등을 함유), 탄소수 2～30의 올레핀류(에틸렌, 프로필렌, n-부텐, 이소부텐 등), 비닐에테르류, 불포화 술폰산염 등을 들 수 있다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 수지의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 겔 침투 크로마토그래프-저각도 레이저 광산란법(이하, GPC-LALLS법이라고 함)에 의해 측정되는 중량 평균 분자량이 바람직하게는 120000～300000, 더욱 바람직하게는 130000～260000, 보다 바람직하게는 140000～200000이다. 중량 평균 분자량이 120000 미만에서는 폴리비닐알콜계 수지를 광학 필름으로 하는 경우에 충분한 광학 성능을 얻을 수 없고, 300000을 초과하면, 필름을 편광막으로 하는 경우에 연신이 곤란해지며, 공업적인 생산이 어려워 바람직하지 못하다.

폴리비닐알콜계 수지의 비누화도는 바람직하게는 97～100 몰%, 보다 바람직하게는 98～100 몰%, 더욱 바람직하게는 99～100 몰%이다. 비누화도가 97 몰% 미만에서는 폴리비닐알콜계 수지를 광학 필름으로 하는 경우에 충분한 광학 성능을 얻을 수 없어 바람직하지 못하다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 필름 면 내의 리타데이션값은 30 nm 이하, 바람직하게는 5～30 nm, 보다 바람직하게는 5～25 nm, 더욱 바람직하게는 5～20 nm 이다. 폴리비닐알콜계 필름을 편광막의 원반 필름으로서 이용한 경우, 연신 공정에 있어서 리타데이션값이 크게 증대된다. 따라서, 원반 필름인 폴리비닐알콜계 필름의 면 내의 리타데이션값이 30 nm를 초과하는 경우에는, 얻어지는 편광막이나 편광판에 있어서 원반 필름이 갖는 리타데이션의 영향이 커지며, 액정 셀의 광학 설계가 번잡해진다. 또한, 원반 필름의 면 내의 리타데이션값이 특정 범위로 제어되어 있지 않은 경우에는, 편광막의 리타데이션값이 제품마다 크게 편차가 나게 되며, 안정된 품질을 갖는 액정셀을 제조하는 것이 어려워진다. 또한, 필름 면 내의 리타데이션값은 작으면 작을수록 바람직하다. 단, 원반 필름인 폴리비닐알콜계 필름의 면 내의 리타데이션값이 5 nm보다 작은 경우, 필름의 제막 조건을 매우 엄격하게 관리해야 하며, 적은 조건 변화에 영향을 미치기 때문에, 생산성이 뒤떨어지는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 폭 방향에 있어서 면 내의 리타데이션값의 편차는 15 nm 이하, 바람직하게는 10 nm 이하, 보다 바람직하게는 7 nm 이하, 더욱 바람직하게는 5 nm 이하이다. 또한, 필름 폭 방향에 있어서 면 내의 리타데이션값 편차의 하한값은 상기한 정의로부터 명백한 바와 같이, 0(제로)이다. 폭 방향 리타데이션값의 편차가 15 nm를 초과하는 경우는, 필름을 편광막의 원반 필름으로서 이용한 경우, 얻어지는 편광막 편광도의 편차가 커진다. 또한, 필름 폭 방향에 있어서 면 내의 리타데이션값의 편차는 작으면 작을수록 바람직하다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 폭은 3 m 이상이며, 3.5 m 이상인 것이 편광막 제조시 생산성의 점에서 바람직하다. 또한, 필름 폭의 상한값은 편광막을 제조할 때에 일축 연신할 때에 균일하게 연신하는 것이 곤란한 경우가 있기 때문에, 6 m 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 두께는 30～100 ㎛인 것이 바람직하고, 나아가서는 바람직하게는 40～90 ㎛, 특히 바람직하게는 30～70 ㎛이다. 두께가 30 ㎛ 미만에서는 연신이 어렵고, 100 ㎛를 초과하면 막 두께 정밀도가 저하하여 바람직하지 못하다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 전광선(全光線) 투과율은 90% 이상인 것이 바람직하고, 91% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 전광선 투과율의 상한은 95%이다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 인장 강도는 70 N/㎟ 이상인 것이 바람직하고, 75 N/㎟ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 인장 강도의 상한은 115 N/㎟ 이하가 바람직하고, 110 N/㎟ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서의 인장 강도란, 20℃ 65% RH 환경하에서 24시간 조습한 시험편에 대하여, 동일한 환경하에서 인장 속도 1000 mm/min로 인장 시험을 행함으로써 얻어지는 인장 강도이다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 완전용해 온도는 65℃ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 65～90℃, 보다 바람직하게는 71～80℃이다. 또한, 본 발명에 있어서의 완전용해 온도란, 2 L 비이커에 2000 ㎖의 물을 넣어 30℃로 승온시킨 후, 2 cm×2 cm의 필름편을 투입하여 교반하면서 3℃/분의 속도로 수온을 상승시켰을 때의 필름이 완전히 용해되는 온도이다. 또한, 필름편의 두께는 30～70 ㎛이면 특별히 한정되지 않는다.

일반적으로, 폴리비닐알콜계 필름은 전술한 바와 같은 폴리비닐알콜계 수지를 이용하여 폴리비닐알콜계 수지 수용액을 조제하고, 이 수용액을 드럼형 롤에 캐스팅하여 제막, 건조, 필요에 따라 열처리함으로써 제조된다. 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은, 예컨대 후술하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

이하에, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법은 캐스트법에 의해 필름을 제막하는 공정 및 제막 후의 필름을 각각이 40℃ 이상의 표면 온도를 갖는 복수의 열롤에 의해 가열 처리하는 공정을 포함하고, 가열 처리하는 공정에서 필름면 내의 임의의 1점과 각각의 열롤과의 접촉 시간이 1～6초인 제조 방법이다.

또한, 상기한 "가열 처리하는 공정"이란, 필름을 건조시키는 공정 및 건조 후의 필름에 대하여 실시하는 열처리 공정 모두를 포함한다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법에 있어서는 우선, 전술한 바와 같은 폴리비닐알콜계 수지를 함유하는 폴리비닐알콜계 수지 수용액이 조제된다. 폴리비닐알콜계 수지 수용액의 농도는 바람직하게는 10～50 중량%, 보다 바람직하게는 15～40 중량%, 특히 바람직하게는 20～30 중량%이다. 이러한 농도가 10 중량% 미만에서는 건조 부하가 커져 생산 능력이 뒤떨어지고, 50 중량%를 초과하면 점도가 높아져 균일한 용해를 할 수 없어 바람직하지 못하다.

또한, 폴리비닐알콜계 수지 수용액에는 필요에 따라 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 일반적으로 사용되는 가소제나, 비이온성, 음이온성, 양이온성의 계면활성제를 첨가하여도 좋다.

폴리비닐알콜계 수지 수용액을 조제할 때에, 수지를 용해시키는 온도 조건은 바람직하게는 50～200℃, 더욱 바람직하게는 100～150℃이다. 50℃ 미만에서는 모터의 부하가 커지며, 200℃를 초과하면 폴리비닐알콜계 수지의 열화가 발생하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 수지를 용해시키는 시간은 바람직하게는 1～20시간, 보다 바람직하게는 2～10시간이다. 1시간 미만에서는 용해가 불충분하고, 20시간을 초과하면 생산성이 뒤떨어져 바람직하지 못하다.

다음에, 얻어진 폴리비닐알콜계 수지 수용액은 통상, 탈포(脫泡) 처리된다. 탈포 방법으로서는 정치(靜置) 탈포나 다축 압출기에 의한 탈포 등을 들 수 있지만, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 다축 압출기를 이용하여 탈포하는 방법이 바람직하다. 다축 압출기로서는 벤트를 지닌 다축 압출기이면 특별히 한정되지 않지만, 통상은 벤트를 지닌 2축 압출기가 이용된다.

다축 압출기를 이용한 탈포 처리는 폴리비닐알콜계 수지 수용액을 다축 압출기에 공급하고, 벤트부의 수지 온도를 바람직하게는 100～200℃, 더욱 바람직하게는 110～150℃로 하며, 또한, 압출기 선단 압력을 바람직하게는 2～100 kg/㎠, 더욱 바람직하게는 5～70 kg/㎠로 한 조건하에서 행해진다. 벤트부의 수지 온도가 1 00℃ 미만에서는 탈포가 불충분해지며, 200℃를 초과하면 수지 열화가 발생하게 된다. 또한, 압출기 선단 압력이 2 kg/㎠ 미만에서는 탈포가 불충분해지며, 100 kg/㎠를 초과하면 배관에서의 수지 누출 등이 발생하여 안정적으로 생산할 수 없게 된다.

탈포 처리 후, 다축 압출기로부터 배출된 폴리비닐알콜계 수지 수용액은 일정량씩 T형 슬릿 다이에 도입된다. 그 후, 슬릿 다이로부터 토출된 폴리비닐알콜계 수지 수용액은 캐스팅하여 제막된다.

T형 슬릿 다이로서는 통상, 길고 가는 직사각형을 지닌 T형 슬릿 다이가 이용된다.

또한, T형 슬릿 다이 출구의 수지 온도는 80～100℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 85～98℃이다. T형 슬릿 다이 출구의 수지 온도가 80℃ 미만에서는 유동 불량이 되며, 100℃를 초과하면 발포하여 바람직하지 못하다.

폴리비닐알콜계 수지 수용액의 캐스팅시에는 일반적으로, 드럼형 롤 또는 앤드리스 벨트(endless belt)가 이용되지만, 폭이 넓어지는 것이나 길어지는 것, 막 두께의 균일성 등의 점에서 드럼형 롤을 이용하는 것이 바람직하다.

드럼형 롤로 캐스팅 제막하는 데 있어서, 예컨대 드럼형 롤의 회전 속도는 5～30 m/분인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 6～20 m/분이다. 드럼형 롤의 표면온도는 70～99℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 75～97℃이다. 드럼형 롤의 표면 온도가 70℃ 미만에서는 건조 불량이 되며, 99℃를 초과하면 필름이 발포하여 바람직하지 못하다. 드럼형 롤의 크기에 대해서는 3 m 폭 이상의 필름이 제막되는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 롤의 직경은 3100～5000 mm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3100～4000 mm이다.

드럼형 롤에 의해 캐스팅 제막된 필름의 함수율은 10～30 중량%인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 15～25 중량%이다. 30 중량%를 초과하면, 롤로부터의 박리가 곤란하며, 건조 공정의 부하가 커져 바람직하지 못하다. 또한, 10 중량% 미만에서는 급격한 수분 증발에 의해 리타데이션이 증대하게 되어 바람직하지 못하다.

전술한 방법에 의해 얻어진 제조 후의 필름은 그 표면과 이면을 복수의 열롤에 교대로 접촉시키면서 건조되고, 그 후, 필요에 따라 열처리된다. 본 발명에 있어서, 열롤이란, 캐스트법에 의해 드럼롤을 이용하여 필름을 캐스팅 제막하는 공정보다 뒤의 공정에서 이용되는 롤로서, 가열 장치를 갖고, 롤의 표면 온도가 40℃ 이상인 롤을 의미한다. 롤의 표면 온도가 40℃ 미만인 경우, 건조 효율이 나빠서 열롤의 의의가 부족하다. 가열 장치를 갖지 않고, 단지 필름의 반송을 목적으로만 하는 롤은 가령 그 표면 온도가 40℃를 초과하여도 본 발명의 열롤에는 해당하지 않는다. 또한, 열롤의 원주 방향에 있어서의 필름과 열롤과의 접촉 길이는(이하, 원주 방향의 접촉 길이라고 기재함), 원주의 1/4 이상인 것이 바람직하다. 접촉 길이가 원주의 1/4 미만인 경우, 건조 효율이 나빠서 열롤의 의의가 부족하다.

통상, 폴리비닐알콜계 필름의 건조 공정이나 열처리 공정에서는 탈수에 의한 필름의 수축이 발생한다. 열롤을 이용하여 필름을 가열하는 경우에는 필름과 롤과의 접촉 중에 유동 방향과 폭 방향의 양방으로 복잡한 수축 응력이 작동하고, 이 응력이 리타데이션을 발생시킨다. 또한, 롤 주변의 필름과 롤과의 접촉 시간이 길수록 리타데이션의 값과 불균일이 커진다. 특히, 롤의 폭 방향에 있어서의 필름과 열롤과의 접촉 길이(이하, 폭 방향의 접촉 길이라고 기재함)는 그 값이 크기 때문에 리타데이션 불균일을 발생시키기 쉽고, 보다 응력이 증대되는 양단부에서 리타데이션이 크고, 중앙부에서 낮아지는 경향이 있다. 또한, 이 경우의 접촉이란, 롤과 필름의 완전 밀착을 꼭 의미하는 것은 아니며, 근소한 간극(공기층)이 존재하는 경우도 포함한다.

이와 같은 리타데이션 불균일의 문제를 회피하기 위해서는 건조 공정이나 열처리 공정에서 롤 주변의 필름과 롤과의 접촉 시간을 저감해야 한다. 접촉 길이 자체는 문제가 아니다. 접촉 길이가 길어도 단시간에 필름이 통과하면 리타데이션은 발생하지 않고, 반대로 접촉 길이가 짧아도 장시간 롤 위에서 가열하면 리타데이션은 증대된다. 따라서, 응력을 발생시키는 시간을 없애는 것이 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법의 요지이다.

응력을 발생시키는 시간을 저감시키는 구체적인 수법으로서는 개개의 열롤의 소직경화, 반송 속도의 향상이 있다. 제조 공정 전체에서 필름에 가해지는 열의 양이 일정한 경우, 열롤의 소직경화는 라인 전체로서 열롤의 개수를 늘리는 것을 의미한다. 이것은 생산성의 저하를 예감시키지만, 반송 속도의 향상에 의해 생산성을 유지할 수 있다. 또한, 근실한 열롤 사이에서의 응력 완화가 가능해지기 때문에, 리타데이션 불균일이 없는 필름을 수율 좋게 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법에 있어서는 필름을 가열 처리하는 공정에서 각각의 열롤과 필름 면 내의 임의의 1점과의 접촉 시간을 1～6초로 한다. 본 접촉 시간은 바람직하게는 1～5.5초, 보다 바람직하게는 2～5초, 특히 바람직하게는 2～4.5초이다. 접촉 시간이 1초 미만에서는 건조가 불충분해지는 경향이 있으며, 6초를 초과하는 경우는 필름의 폭 방향의 리타데이션이 증대된다. 또한, 본 접촉 시간은 열롤의 롤 직경이나 필름의 반송 속도를 조정함으로써 제어할 수 있다.

또한, 각각의 열롤과 필름면 내의 임의의 1점과의 접촉 시간의 총계는 바람직하게는 30～100초, 보다 바람직하게는 40～90초, 더욱 바람직하게는 50～80초이다. 100초를 초과하면, 필름의 리타데이션이 증대하게 되어 바람직하지 못하고, 30초 미만에서는 건조가 불충분해져 바람직하지 못하다.

또한, 당연한 것이지만, 접촉 시간은 필름의 반송 속도에 의존한다. 필름의 반송 속도는 바람직하게는 4～15 m/분, 보다 바람직하게는 8～14 m/분, 특히 바람직하게는 9～13 m/분이다. 4 m/분 미만에서는 생산성이 뒤떨어지고, 15 m/분을 초과하면 건조가 부족한 경향이 있어 바람직하지 못하다.

필름을 가열 처리하는 공정에 사용되는 열롤의 총수는 10～40개가 바람직하고, 보다 바람직하게는 12～30개, 특히 바람직하게는 13～25개이다. 10개 미만에서는 건조가 불충분해지고, 40개를 초과하면 설비 부하가 커져 바람직하지 못하다.

열롤의 직경은 150～500 mm(외주 471～1570 mm)가 바람직하고, 보다 바람직하게는 200～450 mm(외주 628～1413 mm), 더욱 바람직하게는 250～400 mm(외주 785～1256 mm)이다. 직경 500 mm를 초과하면, 리타데이션이 증대되기 쉬워 바람직하지 못하다. 또한, 직경 150 mm 미만에서는 필름과의 접촉 면적이 부족하여 건조 효율이 뒤떨어지는 경향이 있다. 또한, 모든 열롤이 상기한 범위 내의 직경을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 필름과 각 열롤과의 원주 방향의 접촉 길이는 바람직하게는 200～1400 mm, 보다 바람직하게는 300～1300 mm, 더욱 바람직하게는 400～1200 mm이다.

열롤의 폭은 3 m 폭의 필름에 처리를 실시할 수 있으면, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 3100～5000 mm, 보다 바람직하게는 3200～4500, 특히 바람직하게는 3300～4200 mm이다.

또한, 각 열롤 사이의 거리는 0.5～10 mm로 하는 것이 바람직하고, 0.5～5 mm로 하는 것이 더욱 바람직하다. 단지, 이 경우, 각 열롤 사이의 거리 전부를 동일하게 할 필요는 없으며, 각 열롤 사이의 거리는 각각 다르더라도 좋다.

열롤의 표면 온도는 40℃ 이상이며, 바람직하게는 40～150℃, 보다 바람직하게는 50～120℃, 특히 바람직하게는 60～110℃이다. 표면 온도가 40℃ 미만에서는 건조 능력이 부족하고, 150℃를 초과하면 외관 불량을 초래하여 바람직하지 못하다. 열롤의 표면 온도는 일정할 필요는 없으며, 예컨대, 함수율이 큰 건조 초기에서는 고온, 후기에서는 저온으로 하여도 좋다. 또한, 결정화 등을 목적으로서 행해지는 열처리도 서서히 고온의 열롤을 이용하거나, 서서히 저온의 열롤을 이용하여 냉각하여도 좋다. 또한, 열롤에 의한 건조나 열처리 후에, 필름을 양면으로부터 온풍으로 가열하는 플로우팅법(floating method)에 의한 열처리를 행하여도 좋다. 이 경우의 열처리 온도는 50～150℃가 적당하고, 열처리 시간은 10～120초인 것이 적당하다.

열롤의 드로우비(draw ratio)는 0.9～1.1이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.95～1.07,더욱 바람직하게는 0.98～1.05이다. 0.9 미만에서는 반송시에 필름이 느슨해지며, 1.1을 초과하면 인장 응력에 의해 리타데이션이 증대하여 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명에 있어서, 드로우비란 열롤(후단)의 회전 속도/열롤(전단)의 회전 속도로 구하는 수치이다.

가열 처리 후, 즉 건조 후(열처리를 행하는 경우는 열처리 후)의 필름 함수율은 5 중량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1～4 중량%, 더욱 바람직하게는 2～3 중량%이다. 5 중량%를 초과하는 경우는 필름 보관시에 외관 불량을 초래하기 쉽다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법에 있어서는 필름을 가열 처리하는 공정에서 필름과 열롤과의 접촉 시간을 특정함으로써, 리타데이션이 낮고, 특히 폭 방향의 필름 면 내의 리타데이션값의 편차가 적은 폴리비닐알콜계 필름을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은 하기의 제조 방법에 의해서도 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은 캐스트법에 의해 폴리비닐알콜계 수지수용액으로부터 폴리비닐알콜계 필름을 제막하고, 본 필름을 건조시키는 공정 및 건조 공정을 거친 폴리비닐알콜계 필름을 소수성 액체 중에서 50～150℃의 온도범위에서 열처리하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해서도 얻을 수 있다.

통상, 폴리비닐알콜계 수지 수용액을 캐스팅 제막한 후, 건조시켜 얻어지는 폴리비닐알콜계 필름의 열처리는 50～150℃의 열풍, 혹은 50～150℃의 롤형 드럼 상에서 행해진다. 그러나, 상기한 제조 방법에 있어서는 본 수법 대신에 필름을 소수성 액체 중에서 50～150℃의 온도 범위에서 열처리를 행한다.

여기서 말하는 소수성 액체란, 50～150℃의 온도 범위에서 액형의 소수성인 것이면 특별히 한정되지 않는다. 소수성 액체는 공기 등의 기체보다 열전도성이 좋고, 또한, 폴리비닐알콜계 필름을 침범하지 않는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 것으로서는 점도, 표면 장력, 부식성의 관점으로부터 실리콘 오일을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 안전성이나 취급성의 관점으로부터 디메틸실리콘 오일 및 메틸페닐실리콘 오일을 들 수 있다.

공기보다도 열전도성이 좋은 액체에 접촉시킴으로써, 열풍에 의한 열처리에서는 발생되는 온도 불균일이 극력 적은 상황에서 필름 전체를 양면으로부터 균일한 온도로 열처리할 수 있다. 또한, 필름 내의 수분은 결정화에 많은 영향을 가져온다. 열풍에 의한 열처리에서는 필름 내의 수분은 항상 시스템 밖으로 방출되고, 함수율은 항상 변화하며, 또한 면 내의 변동도 커진다. 따라서, 상기한 제조 방법과 같이, 소수성 액체 중에서 특정한 온도 범위에서 열처리함으로써, 필름 중 수분량의 변화를 극력 억제하고, 결정화도에의 수분의 영향을 저감하여 필름의 열처리 불균일을 없애고, 필름의 면 내 및 두께 방향의 결정화도를 균일하게 할 수 있다(스킨층(skin layer)을 없앰). 그 결과, 면 내 리타데이션값의 균일성이 우수한 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름을 얻을 수 있다.

본 제조 방법에 있어서의 열처리 온도 범위로서는 50～150℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80～140℃, 특히 바람직하게는 90～120℃이다. 50℃ 미만에서는 결정화가 불충분해지는 경향이 있으며, 150℃를 초과하면 결정화가 폭주하는 경향이 있다. 열처리 시간은 바람직하게는 5초～5분, 더욱 바람직하게는 10초～1분, 특히 바람직하게는 15～30초이다. 5초 미만에서는 결정화가 불충분해지는 경향이 있으며, 5분을 초과하면 생산성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 열처리는 복수의 열처리조를 이용하여 반복 실시하여도 좋고, 종류나 온도가 다른 소수성 액체를 이용하여 복수 회 실시하여도 좋다.

소수성 액체 중에서의 열처리 후의 필름은 크실렌, 톨루엔, 시클로헥산, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 용제로 세정된다. 세정은 바람직하게는 0～70℃, 보다 바람직하게는 10～50℃에서 행해진다. 0℃ 미만에서는 세정 부족이 되는 경향이 있으며, 70℃를 초과하면 환경 부하가 증대되는 경향이 있다. 세정은 복수의 세정조를 이용하여 반복 실시하여도 좋고, 종류나 온도가 다른 용제를 이용하여 복수 회 실시하여도 좋다. 또한, 세정 후, 필요에 따라 온풍 등으로 필름 표면의 용제를 건조하여도 좋다.

즉, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은 캐스트법에 의해 폴리비닐알콜계 수지 수용액으로부터 폴리비닐알콜계 필름을 제막하고, 본 필름을 건조시키는 공정 및 필요하면 건조 공정을 거친 폴리비닐알콜계 필름에 열처리를 실시하는 공정 및 건조 처리나 열처리에 의해 가열된 폴리비닐알콜계 필름을 50℃ 이하로 냉각하는 공정 및 냉각된 폴리비닐알콜계 필름을 롤에 감기 전에 50～100℃로 가열하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해서도 얻을 수 있다.

상기한 건조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 막의 표면과 이면을 복수의 건조롤에 교대로 통과시킴으로써 행할 수 있다. 건조롤의 직경은 본 제조 방법을 이용하는 경우에는 바람직하게는 100～1000 mm, 보다 바람직하게는 150～900 mm, 특히 바람직하게는 200～800 mm이다. 건조롤의 직경이 100 mm 미만에서는 막대한 개수가 필요해지며, 1000 mm를 초과하면 필름 반송이 불안정해져 바람직하지 못하다. 본 제조 방법을 이용하는 경우에는 건조롤의 개수는 통상 2～30개이다. 건조롤의 표면 온도는 본 제조 방법을 이용하는 경우에는 60～100℃, 나아가서는 65～90℃인 것이 바람직하다.

건조 후, 얻어진 필름은 필요에 따라 열처리된다. 본 제조 방법을 이용하는 경우에는 열처리 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 플로우팅법이나 롤에 의한 접촉 가열법에 의해 행할 수 있다.

본 제조 방법에 있어서는 전술한 바와 같이하여 건조 처리나 열처리에 의해 가열된 필름을 50℃ 이하로 냉각한다.

냉각 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 송풍에 의한 방법(플로우팅법)이나 롤을 이용하는 방법 등에 의해 냉각할 수 있지만, 급격한 온도 저하에 의한 필름의 복굴절 증대를 회피하기 위해, 특히 송풍에 의한 방법이 바람직하고, 10～40℃의 송풍에 의한 방법이 보다 바람직하다. 냉각은 필름에 결로가 발생하는 온도 이상이며, 또한, 필름을 구성하는 폴리머 분자쇄의 재배열이 발생하는 온도 이하에서 행해진다. 즉, 냉각 온도는 50℃ 이하, 바람직하게는 10～40℃, 더욱 바람직하게는 20～35℃이다. 냉각 시간은 특별히 한정되지 않지만, 필름 내부에의 열 전달을 고려하면 5초 이상인 것이 바람직하고, 생산성을 떨어뜨리지 않는 3분 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 8초～2분, 더욱 바람직하게는 10초～1분이다.

냉각된 폴리비닐알콜계 필름은 롤에 감겨지기 전에 50～100℃로 가열된다.

가열 방법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 송풍에 의한 방법(플로우팅법)이나 롤을 이용하는 방법 등에 의해 가열할 수 있지만, 급격한 온도 상승에 따른 필름의 복굴절 증대를 회피하기 위해, 특히 온풍으로 가열하는 것이 바람직하다. 가열은 필름을 구성하는 폴리머의 분자쇄가 재배열을 일으키는 온도 이상이며, 또한, 결정화가 일어나며, 새로운 응력 변형이 발생하는 온도 이하에서 행해진다. 즉, 가열 온도는 50～100℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 60～90℃, 더욱 바람직하게는 70～80℃이다. 가열 시간은 특별히 한정되지 않지만, 필름 내부에의 열 전달을 고려하면 5초 이상인 것이 바람직하고, 생산성을 떨어뜨리지 않는 3분 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 8초～2분, 더욱 바람직하게는 10초～1분이다. 또한, 냉각 공정과 가열 공정 사이의 시간, 예컨대, 냉각 온도에 도달하고 나서 다음 가열 온도에 도달하기까지의 시간은 생산성을 고려하여 3분 이내가 바람직하다.

제막 공정에서 수지의 내부에 발생하는 응력 변형은 적절한 열처리에 의해, 바람직하게는 열처리를 수회에 걸쳐 반복함으로써 저감된다. 따라서, 본 제조 방법에 있어서는 냉각 공정과 가열 공정으로 이루어지는 히트 사이클을 적어도 1회 이상, 바람직하게는 2～5회, 보다 바람직하게는 3～4회 실시하는 것이 바람직하다. 히트 사이클에 의한 이 응력 완화 현상은 고분자를 구성하는 분자쇄가 재배열되고, 변형이 없는 안정된 상태로 안정되어 가기 때문에, 또한, 고분자 내부의 자유 부피가 변형을 완화하도록 재배치되기 때문이라고 예상된다. 그 결과, 면 내 리타데이션값의 균일성이 우수한 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름을 얻을 수 있다.

상기한 각각의 제조 방법에 의해, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름을 얻을 수 있다. 또한, 이들 제조 방법의 2종 이상을 조합시킨 제조 방법으로 하여도 좋다.

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은 필름 면 내의 리타데이션값이 작고, 또한 폭 방향에 있어서의 필름 면 내 리타데이션값의 편차가 작기 때문에, 편광도의 면 내 균일성이 우수한 편광막을 제조할 때에, 원반 필름으로서 바람직하게 이용된다.

이하, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름을 이용한 본 발명의 편광막의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 편광막은 통상의 염색, 연신, 붕산 가교 및 열처리 등의 공정을 거쳐 제조된다. 편광막의 제조 방법으로서는 폴리비닐알콜계 필름을 연신하여 요오드 또는 이색성 염료의 용액에 침지하여 염색한 후, 붕소 화합물 처리하는 방법, 연신과 염색을 동시에 행한 후, 붕소 화합물 처리하는 방법, 요오드 또는 이색성 염료에 의해 염색하여 연신한 후, 붕소 화합물 처리하는 방법, 염색한 후, 붕소 화합물의 용액 중에서 연신하는 방법 등이 있으며, 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 이와 같이, 폴리비닐알콜계 필름(미연신 필름)은 연신과 염색, 또한, 붕소 화합물 처리를 따로따로 행하여도 동시에 행하여도 좋지만, 염색 공정, 붕소 화합물 처리 공정 중 적어도 한쪽의 공정 중에 일축 연신을 실시하는 것이 생산성의 점으로부터 바람직하다.

연신은 일축 방향으로 3～10배, 바람직하게는 3.5～6배 연신하는 것이 바람직하다. 이 때, 연신 방향과 직각 방향으로도 약간의 연신(폭 방향의 수축을 방지하는 정도 혹은 그 이상의 연신)을 행하여도 지장이 없다. 연신시의 온도 조건은 40～170℃로 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 연신 배율은 최종적으로 상기한 범위로 설정되면 좋고, 연신 조작은 1 단계뿐만 아니라 제조 공정의 임의의 범위의 단계로 실시하면 좋다.

폴리비닐알콜계 필름에의 염색은 필름에 요오드 혹은 이색성 염료를 함유하는 액체를 접촉시킴으로써 행해진다. 통상은 요오드-요오드화칼륨 수용액이 이용되고, 요오드의 농도는 0.1～2 g/L, 요오드화칼륨의 농도는 10～50 g/L, 요오드화칼륨/요오드의 중량비는 20～100으로 하는 것이 바람직하다. 염색 시간은 30～500초 정도가 실용적이고, 처리조(bath)의 온도는 5～50℃가 바람직하다. 수용매 이외에 물과 상용성이 있는 유기 용매를 소량 함유시켜도 지장이 없다. 접촉 수단으로서는 침지, 도포, 분무 등의 임의의 수단을 적용할 수 있다.

염색 처리된 필름은 일반적으로 계속해서 붕소 화합물에 의해 처리된다. 붕소 화합물로서는 붕산, 붕사가 실용적이다. 붕소 화합물은 수용액 또는 물-유기 용매 혼합액의 형태로 농도 0.5～2 몰/L 정도로 이용되는 것이 바람직하고, 액 중에는 소량의 요오드화칼륨을 공존시키는 것이 실용상 바람직하다. 처리법은 침지법이 바람직하지만, 물론 도포법, 분무법도 실시 가능하다. 처리시의 온도는 50～70℃ 정도가 바람직하고, 처리 시간은 5～20분 정도가 바람직하며, 또한, 필요에 따라 처리 중에 연신 조작을 행하여도 좋다.

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 편광막은 그 한쪽 면 또는 양면에 보호막을 갖는 편광판으로서 이용할 수도 있다. 보호막은 바람직하게는 광학적으로 등방성 고분자 필름 또는 고분자 시트이다. 이러한 보호막으로서는, 예컨대 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에테르술폰, 폴리아릴렌에스테르, 폴리-4-메틸펜텐, 폴리페닐렌옥사이드, 시클로계 혹은 노르보넨계 폴리올레핀 등의 필름 또는 시트를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 편광막에는 박막화를 목적으로 하여, 상기 보호막 대신에, 그 한쪽 면 또는 양면에 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레아 수지 등의 경화성 수지를 도포하여, 적층시킬 수도 있다.

본 발명의 편광막(또는 그 적어도 한쪽 면에 보호막 혹은 경화성 수지를 적층한 것)은 그 한쪽 표면에 필요에 따라 투명한 감압성 접착제층이 통상 알려져 있는 방법으로 형성되어 실용에 제공되는 경우도 있다. 감압성 접착제층으로서는 예컨대, 아크릴산부틸, 아크릴산에틸, 아크릴산메틸, 아크릴산2-에틸헥실 등의 아크릴산 에스테르와, 예컨대 아크릴산, 말레산, 이타콘산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 α-모노올레핀카르복실산과의 공중합물(아크릴니트릴, 초산비닐, 스티롤과 같은 비닐 단량체를 첨가한 것도 함유함)을 주체로 하는 것이 편광 필름의 편광 특성을 저해하는 일이 없기 때문에 특히 바람직하지만, 이들에 한정되지 않고, 투명성을 갖는 감압성 접착제이면 사용 가능하고, 예컨대 폴리비닐에테르계, 고무계 등이어도 좋다.

본 발명의 편광막의 편광도는 바람직하게는 99.5% 이상, 보다 바람직하게는 99.8% 이상이다. 편광도가 99.5% 미만에서는 액정 디스플레이에 있어서의 콘트라스트를 확보할 수 없게 되는 경향이 있다. 또한, 편광막의 편광도 상한은 100%이다.

또한, 편광도는 2장의 편광막을 그 배향 방향이 동일 방향이 되도록 중첩시킨 상태에서 파장(λ)에 있어서 측정한 광선 투과율(H₁₁)과, 2장의 편광막을 배향 방향이 서로 직교하는 방향이 되도록 중첩시킨 상태에서 파장(λ)에 있어서 측정한 광선 투과율(H₁)로부터 하기 수학식에 따라 산출된다.

[(H₁₁-H₁)/(H₁₁+ H₁)]^1/2

또한, 본 발명의 편광막의 폭 방향에 있어서의 편광도의 편차는 바람직하게는 0.5% 이하, 보다 바람직하게는 0.3% 이하이다. 편광도의 편차가 0.5%를 초과하면, 액정 디스플레이에 있어서 색 불균일이 발생하는 경향이 있다.

또한, 본 발명에 있어서 "편광도의 편차"란, 편광막의 폭 방향으로 전체 폭에 걸쳐 편광도를 측정하였을 때의 편광도의 최대값과 최소값과의 차(절대값)로서 정의되는 값이다.

본 발명의 편광막의 단체 투과율은 바람직하게는 43% 이상이다. 특히 바람직하게는 44% 이상이다. 43% 미만에서는 액정 디스플레이의 고휘도화를 달성할 수 없게 되는 경향이 있다. 또한, 편광막의 단체 투과율의 상한은 46%이다.

본 발명의 편광막은 전자 탁상 계산기, 전자 시계, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 정보 단말기, 자동차나 기계류의 계기류 등의 액정 표시 장치, 선글라스, 보안경, 입체 안경, 표시 소자(CRT, LCD 등)용 반사 저감층, 의료기기, 건축 재료, 완구 등에 이용된다.

이하, 본 발명에 대해서 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 중「부」, 「%」로 되어 있는 것은 특별히 반대 언급이 없는 한 각각 「중량부」 및 「중량%」를 의미한다.

(1) 중량 평균 분자량

GPC-LALLS법에 의해, 이하의 조건으로 측정한다.

1) GPC

장치: Waters제 244형 겔 침투 크로마토그래프

칼럼: 도소 가부시키가이샤제 TSK-gel-GMPW_XL(내부 직경 8 mm, 길이 30 cm, 2개)

용매: 0.1M-트리스 완충액(pH 7.9)

유속: 0.5 ㎖/분

온도: 23℃

시료 농도: 0.040%

여과: 도소 가부시키가이샤제 0.45 ㎛ MAISHORI Disk W-25-5

주입량: 0.2 ㎖

검출 감도(시차 굴절률 검출기): 4배

2) LALLS

장치: Chromatrix제 KMX-6형 저각도 레이저 광산란 광도계

온도: 23℃

파장: 633 nm

제2 비리얼 계수(virial coefficient)×농도: 0 mol/g

굴절률 농도 변화(dn/dc): 0.159 ㎖/g

필터: MILLIPORE제 0.45 ㎛ 필터 HAWP01300

게인(Gain): 800 mV

(2) 필름 면 내의 리타데이션값

얻어진 필름을 폭(TD의 길이) 3000 mm×길이(MD의 길이) 50 mm로 절단하여, 세그먼트 샘플을 작성한다. 얻어진 샘플에 관하여, KOBRA-21 SDH(Oji Scientific Instruments)를 이용하여, 전체 폭에 걸쳐 폭 방향으로 10 mm의 일정 간격으로 측정점을 정하고, 각 측정점에서의 샘플의 면 내 리타데이션값을 측정한다. 표 2에 얻어진 리타데이션값의 범위, 평균값 및 리타데이션값의 편차로서 그 최대값과 최소값과의 차의 절대값을 나타낸다.

(3) 편광도

얻어진 편광막을 폭(TD 길이) 1000 mm×길이(MD 길이) 50 mm로 절단하여, 세그먼트 샘플을 작성한다. 얻어진 샘플에 관하여 고속 다파장 굴절 측정 장치(Otsuka Electronics Co., Ltd.: RETS-2000 파장: 550 nm)를 이용하여, 폭 방향으로 10 mm 피치로 전체 폭에 걸쳐 편광도를 측정한다. 표 2에 얻어진 편광도의 범위, 평균값 및 편광도의 편차로서 그 최대값과 최소값과의 차의 절대값을 나타낸다.

[실시예 1]

(폴리비닐알콜계 필름의 제조)

200 1의 탱크에 중량 평균 분자량 142000, 비누화도 99.8 몰%의 폴리비닐알콜계 수지 40 kg, 물 100 kg, 가소제로서 글리세린 4.2 kg 및 박리제로서 폴리옥시에틸렌도데실아민 42 g을 넣고, 교반하면서 150℃까지 승온하여 균일하게 용해한 수지 농도 25%의 폴리비닐알콜계 수지 수용액을 얻었다. 다음에 이 폴리비닐알콜계 수지 수용액을 2축 압출기에 공급하여 탈포한 후, T형 슬릿 다이로부터 드럼형 롤에 캐스팅하여 제막하였다. 이러한 캐스팅 제막의 조건은 하기한 바와 같다.

드럼형 롤

직경: 3 m, 폭: 3.3 m, 회전 속도: 10 m/분, 표면 온도: 90℃, T형 슬릿 다이 출구의 수지 온도: 95℃

제막 후에 얻어진 필름의 수분율은 23%였다. 그리고, 이 필름의 표면과 이면을 하기의 조건으로써 열롤에 교대로 접촉시키면서 건조를 행하였다.

열롤(건조롤)

직경: 350 mm, 폭: 3.3 m, 개수: 18개, 회전 속도: 10 m/분, 표면 온도: 80℃, 필름과 각 롤의 원주 방향의 접촉 길이: 550 mm(접촉 시간 3.3초)

필름과 열롤의 접촉 시간의 총계는 59초였다. 그 후, 추가로 열처리[조건: 플로우팅 드라이어(120℃, 길이 6 m)]를 행하였다. 열처리 후의 필름의 함수율은 4%였다. 얻어진 폴리비닐알콜계 필름(폭 3 m, 두께 50 ㎛)의 리타데이션값을 표 2에 나타낸다. 또한, 리타데이션의 최저값은 필름 중앙부이며, 최대값은 양단부였다.

(편광막의 제조)

얻어진 폴리비닐알콜계 필름을 요오드 0.2 g/L, 요오드화칼륨 15 g/L로 이루어지는 수용액 중에 30℃에서 240초 침지하고, 이어서 붕산 60 g/L, 요오드화칼륨 30 g/L 조성의 수용액(55℃)에 침지하는 동시에, 동시에 4배로 일축 연신하면서 5분간에 걸쳐 붕산 처리를 행하였다. 그 후, 건조하여 편광막을 얻었다. 얻어진 편광막의 편광도를 표 2에 나타낸다.

[실시예 2～6, 비교예 1～2]

표 1의 조건 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 폴리비닐알콜계 필름 및 편광막을 얻었다. 얻어진 폴리비닐알콜계 필름 및 편광막의 성능은 표 2에 나타내는 바와 같다.

본 발명을 상세하게, 또한 특정한 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고, 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은 2004년 12월 28일 출원한 일본 특허 출원(특허 출원 2004-381185)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들인다.

[발명의 효과]

본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은 필름 면 내의 리타데이션값이 낮고, 또한 폭 방향에 있어서의 필름 면 내의 리타데이션값의 편차가 작기 때문에, 편광도의 면 내 균일성이 우수한 편광막을 제조할 때에, 원반 필름으로서 바람직하게 이용된다.

본 발명에 의해, 필름 면 내의 리타데이션값이 작고, 또한, 폭 방향에 있어서의 필름 면 내 리타데이션값의 편차도 작은 폴리비닐알콜계 필름을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리비닐알콜계 필름은 광학적인 균질성이 우수하기 때문에, 편광도의 면 내 균일성이 우수한 편광막을 제조할 때의 원반 필름으로서 이용할 수 있다.

Claims

폭이 3 m 이상이며,

하기 방법에 의해 측정되는 리타데이션값에 있어서, 필름 면 내의 리타데이션값이 30 nm 이하, 또한,

필름 폭 방향에 있어서의 필름 면 내 리타데이션값의 편차가 15 nm 이하인 폴리비닐알콜계 필름:

필름을, 폭(TD의 길이) 3000 mm×길이(MD의 길이) 50 mm로 절단하여, 세그먼트 샘플을 작성한 후, 얻어진 샘플에 관하여, 전체 폭에 걸쳐 폭 방향으로 10 mm의 일정 간격으로 측정점을 정하고, 각 측정점에서의 샘플의 면 내 리타데이션값을 측정하는 것이며, 리타데이션값은 각 측정점에서의 필름면 내의 최대 굴절률을 nx, nx의 방향과 수직인 방향의 필름면 내의 굴절률을 ny, 필름의 두께를 d로 한 경우에, (nx-ny)×d로 정의되는 값이다.
제1항에 있어서, 두께가 30～70 ㎛인 폴리비닐알콜계 필름.
제1항에 있어서, 편광막의 원반 필름으로서 이용되는 폴리비닐알콜계 필름.
캐스트법에 의해 필름을 제막하는 공정 및

상기 필름을 각각이 40℃ 이상의 표면 온도를 갖는 12~25개의 열롤에 의해 가열처리하는 공정을 포함하고,

상기 가열 처리하는 공정에서 상기 필름 면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉 시간이 1～6초인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 필름 면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉시간의 총계가 30～100초인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.
제4항에 있어서, 모든 상기 열롤의 직경이 150～500 mm인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.
캐스트법에 의해 필름을 제막하는 공정 및

상기 필름을 각각이 40℃ 이상의 표면 온도를 갖는 12~25개의 열롤에 의해 가열처리하는 공정을 포함하고,

상기 가열 처리하는 공정에서의 상기 필름 면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉 시간이 1～6초이며,

상기 필름이 제1항에 기재한 폴리비닐알콜계 필름인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 필름 면 내의 임의의 1점과 각각의 상기 열롤과의 접촉 시간의 총계가 30～100초인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.
제7항에 있어서, 모든 상기 열롤의 직경이 150～500 mm인 폴리비닐알콜계 필름의 제조 방법.
제1항에 기재한 폴리비닐알콜계 필름으로 형성되는 편광막.
제10항에 기재한 편광막 중 적어도 한쪽 면에 설치된 보호막을 포함하는 편 광판.