KR101429595B1 - 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법, 장치 및 광학 필름용 베이스 필름 - Google Patents

Abstract

제막된 폴리에스테르 필름(18)의 표리면 중 한쪽 면을 복사 가열 방식의 가열 장치(30)로 가열하면서 종연신할 때에 복사되는 전자파는 폴리에스테르 필름(18)의 한쪽 면에 복사되는 열 에너지 전체 중 20%이상 50%이하의 열 에너지가 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 투과되는 파장대역으로 구성된다. 이에 따라, 종연신 공정에 있어서 필름의 한쪽 면을 가열하면서 종연신할 경우이어도 필름에 컬이 발생하기 어려워진다.

연신 열가소성 수지 필름의 제조 장치, 종연신 공정부, 파장대역

Description

연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법, 장치 및 광학 필름용 베이스 필름{PROCESS FOR PRODUCING ORIENTED THERMOPLASTIC RESIN FILM, APPARATUS THEREFOR AND BASE FILM FOR OPTICAL FILM}

본 발명은 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법, 장치 및 광학 필름용 베이스 필름에 관한 것이고, 특히 액정 모니터(LDC), 플라즈마 디스플레이(PDP) 등에 사용되는 각종 광학용 부재나, 광학 분야의 제품의 제조 공정에 있어서 사용되는 보호 필름이나 이형 필름 등에 적절히 이용되는 연신 열가소성 수지 필름으로서 컬(curl) 값이 작고 평면성이 양호하고 광학 특성이 우수한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법, 장치 및 광학 필름용 베이스 필름에 관한 것이다.

종래, 폴리에스테르 필름, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트의 연신 필름은 우수한 기계적 성질, 내열성, 내약품성을 갖고 있고, 자기 테이프, 강자성 박막 테이프, 사진 필름, 포장용 필름, 전자 부재용 필름, 전기 절연 필름, 금속 라미네이트용 필름, 글래스 디스플레이 필름 등의 글래스 표면에 붙이는 필름, 각종 부재의 보호용 필름 등의 소재(베이스 필름)로서 널리 이용되고 있다.

폴리에스테르 필름은 최근 특히 각종 광학용의 베이스 필름으로서 많이 사용 되고, LCD 부재의 프리즘 시트, 광확산 시트, 반사판, 터치 패널 등의 베이스 필름, 반사 방지용 베이스 필름, 디스플레이의 방폭용 베이스 필름, PDP 필터용 필름 등의 각종 용도에 이용되고 있다. 이들의 광학 제품에 있어서 밝고 선명한 화상을 얻기 위해 광학용 필름으로서 이용되는 베이스 필름은 그 사용 형태로부터 투명성이 양호하고, 또한 화상에 영향을 주는 이물이나 흠집 등의 결함이 없는 것이 필요해진다. 이에 더해, 특히 편광을 사용했을 경우라도 폴리머의 배향 불균일이나 두께 불균일을 원인으로 하는 편광 불균일이 없는 것이 필요하다.

그래서, 이 종류의 광학 필름용 베이스 필름을 제조하는 것에 즈음해서는 다이로부터 토출된 용융 열가소성 수지를 냉각 드럼 상에 캐스팅해서 급냉 고화하여 필름을 얻고, 얻어진 필름을 주위 속도가 다른 가열 연신 롤과 냉각 연신 롤에 의해 종연신하고, 그 후 소정의 온도로 유지된 텐터 내에 있어서 횡연신해서 제조하는 것이 종래부터 행하여졌다(특허문헌1 참조).

특허문헌1: 일본 특허 공개 2000-263642호 공보

그러나, 상기 종연신 공정에 있어서 필름의 표리면 중 한쪽 면을 복사 가열식의 가열 히터로 가열하면서 종연신하면 표리면의 온도차에 기인해서 필름이 컬되어 버린다고 하는 문제가 있다. 필름의 종연신시에 컬이 발생해서 평면성이 악화되면 광학 특성이 우수한 광학 필름용 베이스 필름이 얻어지지 않는다.

이 대책으로서, 필름 표리면의 양측에 가열 장치를 배치하면 좋은 것은 알고 있지만, 가열 연신 롤이나 냉각 연신 롤이 배치되는 설치 부분의 설치 스페이스의 관계상 필름 표리면의 한쪽 면에만 가열 히터를 배치할 수 없는 것이 많다.

따라서, 필름의 표리면 중 한쪽 면을 복사열식의 가열 히터로 가열하면서 종연신할 경우이어도 필름에 컬이 발생하지 않기 위한 대책이 요망되고 있었다. 특히, 광학 필름용 베이스 필름으로서는 두께가 800㎛이상 4000㎛이하 정도의 비교적 두꺼운 폴리에스테르 필름이 사용되고 있는 것이 많고, 표리면 온도차가 커지기 쉽고, 한층 컬되기 쉽다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 종연신 공정에 있어서 필름의 표리면 중 한쪽 면을 복사 가열식의 가열 히터로 가열하면서 종연신할 경우이어도 필름에 컬이 발생하지 않으므로 평면성이 양호하고 광학 특성이 우수한 연신 열가소성 수지 필름을 제조할 수 있는 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법, 장치 및 그 제조 방법으로 제조된 광학 필름용 베이스 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법은 띠상의 열가소성 수지 필름의 표리면 중 한쪽 면을 복사 가열로 가열하면서 종연신하는 종연신 공정을 구비하고, 상기 가열시에 복사되는 전자파는 상기 열가소성 수지 필름의 한쪽 면에 복사되는 열 에너지 전체 중 20%이상 50%이하의 열 에너지가 상기 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 투과가능한 투과율의 파장대역으로 구성된다.

제 1 실시형태에 의하면, 열가소성 수지 필름의 종연신 공정에 있어서 가열시에 복사되는 전자파는 열가소성 수지 필름의 한쪽 면에 복사되는 열 에너지 전체 중 20%이상 50%이하의 열 에너지가 상기 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 투과가능한 투과율의 파장대역으로 구성되므로 필름 표리면의 온도차를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 종연신시에 컬이 발생할 일이 없고 평면성이 양호하고 광학 특성이 우수한 연신 열가소성 수지 필름을 제조하는 것이 가능해진다. 이 경우, 열 에너지의 투과율이 20%미만으로 지나치게 작으면 필름 표리면의 온도차가 커져서 필름에 컬이 발생한다. 한편, 열 에너지의 투과율이 50%를 초과해서 지나치게 크면, 종연신중에 필름 온도가 소망의 종연신 온도까지 충분히 오르지 않기 때문에 종연신 배율을 적절히 확보할 수 없다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태는 종연신할 때의 필름 가열에 관한 열 에너지의 열효율성을 중시하고 있었던 종래의 발상을 전환해서 열 에너지의 필름 투과성에 착안함으로써 과제를 해결한 것이다.

본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법은 상기 열가소성 수지 필름의 두께에 따라 상기 투과율이 되도록 상기 파장대역을 시프팅하는 시프트 제어 공정을 더 구비한다.

가열시에 복사되는 전자파의 파장대역이 일정한 경우 열가소성 수지 필름의 두께가 두꺼워지면 전자파의 투과율이 작아지고, 두께가 얇아지면 전자파의 투과율은 커진다. 따라서, 열가소성 수지 필름의 두께에 따라 20%이상 50%이하의 투과율이 되도록 전자파의 파장대역을 시프팅하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 3 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 있어서 상기 열가소성 수지 필름의 두께는 상기 종연신하기 전에 있어서 800㎛이상 4000㎛이하이다.

광학 필름용 베이스 필름으로서는 종연신전에 있어서 800㎛이상 4000㎛이하의 두꺼운 것이 일반적으로 사용되고 있고, 제 3 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법은 이러한 필름에 특히 유효하다.

본 발명의 제 4 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 내지 제 3 실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 있어서 상기 열가소성 수지 필름은 폴리에스테르 필름이다.

이에 따라, 종연신시에 컬이 발생할 일이 없고 평면성이 양호해서 광학적 성질이 우수한 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 5 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법은 상기 가열에 있어서 상기 열가소성 수지 필름의 한쪽 면과 다른 쪽 면의 온도차가 20℃이하가 되도록 제어하는 공정을 더 구비한다.

이와 같이, 열가소성 수지 필름의 한쪽 면과 다른 쪽 면의 온도차를 20℃이하가 되도록 함으로써 종연신시의 컬 발생을 한층 확실히 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 6 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 내지 제 5 실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 있어서 상기 가열시에 복사되는 전자파는 최대 에너지 파장이 0.8㎛이상 2.5㎛이하의 근적외선이다.

복사열을 발생하는 광선 중에서도 근적외선은 에너지의 투과성이 우수한 것이며, 특히 최대 에너지 파장이 0.8㎛이상 2.5㎛이하의 근적외선이 바람직하다. 이러한 파장을 갖는 근적외선을 이용함으로써 종연신시의 컬 발생을 한층 확실히 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 7 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 내지 제 6 실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법은 상기 종연신 공정의 종료 시점에 있어서의 상기 연신 열가소성 수지 필름 표리면의 X선 회절의 피크 높이는 상기 필름 표리면 중 피크 높이가 작은 면의 피크 높이를 100으로 했을 때에 피크 높이가 큰 면의 피크 높이가 200이하의 관계에 있고, 또한 상기 종료 시점에서의 상기 필름 표리면의 필름 반송 방향에 있어서의 굴절률의 차이가 0.04이하가 되도록 제어하는 공정을 더 구비한다.

필름을 가열했을 때의 필름 표리면의 온도의 차이는 필름 표리면의 X선 회절의 피크 높이의 차이나, 필름 표리면의 최대 굴절률 차이로서 나타난다. 따라서, 이 피크 높이나 최대 굴절률 차이를 규정함으로써도 컬의 발생을 한층 확실히 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 8 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 내지 제 7 실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법은 상기 종연신 공정 후에 횡연신 공정을 더 구비한다.

연신 열가소성 수지 필름에 대해서 종연신 공정 후에 횡연신 공정을 행해서 제품으로 함으로써 제품에서의 컬 값이 작아지도록 하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 9 실시형태에 의하면, 제 8 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 있어서 상기 연신 열가소성 수지 필름은 횡연신 후의 컬 값이 20㎜이하이다.

제품 시점에서의 컬 값이 20㎜이하가 됨으로써 평면성이 양호하고 광학적 성질이 우수한 연신 열가소성 수지 필름을 제공하는 것이 가능해진다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 10 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 내지 제 9 실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 의해 제조되는 광학 필름용 베이스 필름을 제공한다.

제 1 실시형태 내지 제 9 실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 의해 광학 필름용 베이스 필름을 제조함으로써 평면성이 양호하고 광학적 성질이 우수한 광학 필름용 베이스 필름을 얻는 것이 가능해진다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 11 실시형태에 의하면, 열가소성 수지 필름의 제조 장치로서, 띠상의 열가소성 수지 필름의 표리면 중 한쪽 면을 복사 가열식의 가열 장치로 가열하면서 종연신하는 종연신 공정부를 구비하고, 상기 가열 장치에서 복사되는 전자파는 상기 열가소성 수지 필름의 한쪽 면에 복사되는 열 에너지 전체 중 20%이상 50%이하의 열 에너지가 상기 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 투과되는 투과율을 갖는 파장대역이다.

제 11 실시형태는 제 1 실시형태에 의한 방법에 있어서 행하여지는 각 공정을 실현하는 열가소성 수지 필름의 제조 장치이다. 상기 제조 장치에 있어서의 종연신 공정부에서 열가소성 수지 필름의 한쪽 면에 복사되는 열 에너지 전체 중 20%이상 50%이하의 열 에너지가 필름의 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 투과되는 바와 같은 투과율을 갖는 파장대역으로 구성되는 전자파를 사용함으로써 종연신시에 필름이 컬되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 12 실시형태에 의하면, 제 11 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 장치는 상기 열가소성 수지 필름의 두께에 따라 상기 투과율이 되도록 상기 근적외선의 파장대역을 제어하는 제어 장치를 더 구비하고, 상기 가열 장치에서 복사되는 전자파는 최대 에너지 파장이 0.8㎛이상 2.5㎛이하의 근적외선이다.

복사 가열에서 이용되는 전자파 중에서도 근적외선은 에너지의 투과성이 우수한 것이며, 본 발명의 각 실시형태에 적절히 이용될 수 있고, 특히 최대 에너지 파장이 0.8㎛이상 2.5㎛이하의 근적외선이 바람직하다. 이러한 파장을 갖는 근적외선을 이용함으로써 종연신시의 컬 발생을 한층 확실히 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법 및 장치에 의하면, 비교적 두께가 두꺼운 열가소성 수지 필름이어도 컬을 발생시키지 않도록 종연신하는 것이 가능해진다.

따라서, 본원 발명에 의해 제조되는 광학 필름용 베이스 필름은 평면성이 양호하고 광학 특성이 우수하다.

도 1은 본 발명의 연신 열가소성 수지 필름 제조 장치의 전체 구성도이며,

도 2는 제막 공정부에 있어서의 설명도이며,

도 3은 종연신 공정부에서의 근적외선 히터를 설명하는 설명도이며,

도 4는 근적외선 히터로부터 발사된 복사열의 필름 투과율을 설명하는 설명도이고,

도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예의 시험 조건과 컬 값을 나타낸 표도이다.

부호의 설명

10: 연신 열가소성 수지 필름의 제조 장치 12: 다이

14: 용융 폴리에스테르 수지 16: 냉각 드럼

18: 폴리에스테르 필름 20: 종연신 공정부

22: 저속 닙 롤러 24: 횡연신 공정부

26: 고속 닙 롤러 28: 권취 공정부

30: 근적외선 히터 30A: 근적외선 램프

30B: 반사경

이하, 첨부 도면에 따라 본 발명의 연신 열가소성 수지 필름의 제조 방법, 장치 및 광학 필름용 베이스 필름의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다.

또한, 열가소성 수지의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 등에도 본 발명은 적용할 수 있지만, 본 실시형태에서는 광학 필름용 베이스 필름으로서 특히 바람직한 폴리에스테르의 예로서 이하에 설명 한다.

본 발명의 실시형태에 있어서 사용되는 폴리에스테르는 디올과 디카르본산으로부터 중축합에 의해 얻어지는 폴리머이며, 디카르본산으로서는 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌디카르본산, 아디픽산, 세바식산 등으로 대표되는 것이며, 또한 디올로서는 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 시클로헥산디메탄올 등으로 대표되는 것이다. 구체적으로는, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-P-옥시벤조에이트, 폴리-1,4-시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트 등이 열거된다. 물론, 이들의 폴리에스테르는 호모 폴리머이어도, 성분이 다른 모노머와의 공중합체 또는 블렌드물이어도 좋다. 공중합 성분으로서는, 예컨대 디에치렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 폴리알킬렌글리콜 등의 디올 성분, 아디픽산, 세바식산, 프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산 등의 카르본산 성분 등이 열거된다.

폴리에스테르 필름은 폴리에스테르와 그 밖의 폴리머의 블렌드 수지로 되는 것이어도 좋지만, 그 경우에서도 폴리에스테르의 함유율이 50중량%이상, 바람직하게는 80중량%이상인 것이 바람직하다.

또한, 사용하는 폴리머 중에는 중합 단계에서 인산, 아인산, 및 그들의 에스테르 및 무기 입자(실리카, 카올린, 탄산 칼슘, 이산화 티탄, 황산 바륨, 알루미나 등)가 포함되어 있어도 좋고, 중합후 폴리머에 무기 입자 등이 블렌드되어 있어도 좋다. 또한, 다른 첨가제, 예컨대 안정제, 착색제, 난연화제 등을 함유할 수도 있 다.

도 1은 본 실시의 실시형태에 의한 연신 열가소성 수지 필름의 제조 장치의일예를 나타낸는 전체 구성도이다. 이하, 열가소성 수지로서 폴리에스테르 수지를 예로서 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 연신 열가소성 수지 필름의 제조 장치(10)는 다이(12)로부터 시트 형상(박막 형상)으로 압출된 용융 폴리에스테르 수지(14)를 냉각 드럼(16)에서 냉각 고화시켜서 폴리에스테르 필름(18)을 제막하는 제막 공정부(15)와, 제막된 폴리에스테르 필름(18)을 필름의 흐름 방향(주행 방법)으로 종연신하는 종연신 공정부(20)와, 종연신된 폴리에스테르 필름(18)을 폭방향으로 횡연신하는 횡연신 공정부(24)와, 이렇게 해서 2축 연신(종연신 및 횡연신)된 폴리에스테르 필름(18)을 권취하는 권취 공정부(28)를 구비한다. 또한, 종연신 공정부(20)에서는 연신 롤 등이 배치되는 설치 부분의 설치 스페이스의 관계상 필름 표리면의 한쪽 면에만 가열 히터를 배치할 수 없는 것이 많다. 종연신 공정부(20)에서의 가열에 대한 상세한 것은 후술한다.

우선, 제막 공정부(15)에 대해서 설명한다. 상기 폴리에스테르 수지를 충분히 건조한 후, 예컨대 폴리에스테르 수지의 융점+10℃이상 50℃이하의 온도 범위로 제어된 압출기(도시되지 않음), 필터(도시되지 않음) 및 다이(12)를 통해서 시트 형상으로 용융 압출하고, 회전하는 냉각 드럼(16)(캐스트 드럼이라 함) 상에 캐스팅해서 급냉 고화한 필름을 얻는다. 이 급냉 고화한 폴리에스테르 필름(18)은 실질적으로 비결정 상태이다.

도 2는 다이(12)와 냉각 드럼(16)의 바람직한 위치 관계를 나타낸 도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 냉각 드럼(16)의 회전축(O)과, 회전축(O) 바로 위의 냉각 드럼 주위면의 점(A)을 잇는 선을 각도0으로 했을 때에 -20도의 각도의 위치B~+90도의 각도의 위치(C)의 범위 내에 다이(12)를 배치하는 것이 바람직하고, -10 도의 각도~+45도의 각도의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 다이(12)를 배치하는 위치가 -20도를 초과해서 마이너스 측이 되면 필름면에 횡단상(橫段狀) 불균일이나 종 스트리크(longitudinal streak)가 발생하기 쉬워진다. 또한, 다이(12)의 배치 위치는 필연적으로 90도를 초과해서 커질 일은 없다.

또한, 다이(12) 선단으로부터 냉각 드럼(16) 주위면까지의 거리인 에어 갭(S)은 20㎜이상 300㎜이하가 바람직하고, 40㎜이상 140㎜이하가 보다 바람직하다. 에어 갭(S)이 20㎜미만에서는 필름면에 횡단상 불균일이나 종 스트리크가 발생하기 쉬워진다. 반대로, 에어 갭(S)이 300㎜를 초과하면 막 스윙을 일으켜서 두께 불균일이 발생한다.

더욱이, 제막 공정부(15)에서의 횡단 불균일, 종 스트리크, 두께 불균일 등의 결함을 억제하기 위해서는 냉각 드럼(16)과의 관계가 상기와 같은 위치 관계에 설치된 다이(12)로부터 시트 형상으로 토출된 용융 수지에 냉각 드럼(16) 근방에 배치된 도시되지 않은 와이어 피닝(wire pinning) 장치 등의 정전 인가 장치에 의해 7kV이상 15kV이하의 고전압이 인가되는 것이 바람직하다. 이 인가에 의해 다이(12)로부터 토출된 용융 폴리에스테르 수지(14)와 냉각 드럼(16)의 밀착성을 올리고, 급냉 고화된 미연신의 폴리에스테르 필름을 얻을 수 있다.

이렇게 하여 얻어진 미연신의 폴리에스테르 필름(18)은 종연신 공정부(20)에 보내져서 종연신된다.

종연신 공정부(20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 주로 한 쌍의 롤(22A, 22B)로 이루어지는 저속 닙 롤(nip roll)(22)과, 저속 닙 롤(22)보다도 고속으로 회전하는 한 쌍의 롤(26A, 26B)로 이루어지는 고속 닙 롤(26)과, 폴리에스테르 필름(18)의 표리면 중 표면을 가열하는 복사 가열식의 가열 장치(30), 예컨대 근적외선 히터를 구비한다. 도 3에서는 폴리에스테르 필름(18)의 이면측에도 가열 장치를 배치할 수 있는 스페이스가 있지만, 실제의 현장에서는 상기한 바와 같이 다른 기기나 장치의 레이아웃의 관계상 필름 이면측에 가열 장치를 배치할 수 없는 것이 많다.

근적외선 히터(30)는 저속 닙 롤(22)과 고속 닙 롤(26)의 사이이며, 폴리에스테르 필름(18)의 주행 방향을 따라 배치된다. 도 3에서는, 근적외선 램프(30A)를 폴리에스테르 필름(18)의 주행 방향을 따라 3으로 나누어진 경우를 나타내고 있지만, 근적외선 램프(30A)의 수는 적당히 변경할 수 있다. 근적외선 램프(30A)의 길이(필름 폭방향의 길이)는 폴리에스테르 필름(18)의 폭보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 근적외선 램프(30A)의 배면에는 반사 미러(30B)가 설치되고, 근적외선 램프(30A)로부터 발사된 복사열이 폴리에스테르 필름(18)을 향해서 평행 광으로서 발사된다. 이에 따라, 종연신되는 폴리에스테르 필름(18)이 소망의 종연신 온도까지 가열된다. 이 경우, 폴리에스테르 필름(18)의 주행 속도는 5m/분이상 200m/분이하가 좋고, 10m/분이상 150m/분이하인 것이 보다 바람직하다.

그리고, 본 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가열시에 복사되는 전자파는 근적외선 램프(30A)로부터 폴리에스테르 필름(18)의 표면에 복사되는 열 에너지 전체(A) 중 20%이상 50%이하의 열 에너지(B)가 폴리에스테르 필름(18)의 표면으로부터 이면으로 투과되도록 한 파장대역(투과율이 20%이상 50%이하)으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 필름 표면으로부터 외측으로 복사되어버린 복사열은 상기 열 에너지 전체(A)에는 포함되지 않는다. 투과율이 20%이상 50%이하로 되어 있는 지의 여부는 다음과 같이 해서 측정될 수 있다. 즉, CAPTEC사제의 복사 센서를 이용해서 필름을 통과시키기 전과 통과시킨 후에서의 열유속값(W/m²)을 측정하고, 그 비를 구함으로써 투과율을 알 수 있다.

이 투과율을 갖는 근적외선의 파장대역으로서는 최대 에너지 파장이 0.8㎛이상 2.5㎛이하의 범위인 것이 바람직하다. 그러나, 파장대역이 일정할 경우에는 폴리에스테르 필름(18)의 두께가 변하면 투과율도 변한다. 따라서, 최대 에너지 파장을 0.8㎛이상 2.5㎛이하로 한정하는 것이 아니고, 폴리에스테르 필름(18)의 두께에 따라 최대 에너지 파장의 영역을 시프팅(이동)시키는 것이 바람직하다. 통상, 광학 필름용 베이스 필름의 제조에 있어서 폴리에스테르 필름(18)의 두께는 종연신하기 전에 있어서 800㎛이상 4000㎛이하의 범위이며, 그 두께에 따라 최대 에너지 파장의 영역을 시프트 제어하면 좋다.

파장을 시프팅하기 위한 시프트 제어 장치로서는 특별히 도시되지 않지만, 시프트 제어 장치는, 예컨대 폴리에스테르 필름(18)의 두께와 최대 에너지 파장의 투과율의 관계를 나타내는 데이터(관계는 미리 오프라인에서 구함)를 기억해 두는 기억 장치와, 종연신전의 폴리에스테르 필름(18)의 두께를 측정하는 측정 장치와 (측정은 온라인 또는 오프라인에서 행할 수 있음), 기억 장치 데이터와 측정 결과에 의거해서 상기 투과율이 되기 위한 근적외선 히터(30)의 최대 에너지 파장을 가변하는 가변 장치를 구비하는 것으로서도 좋다.

이와 같이, 폴리에스테르 필름(18)을 투과하는 가열 장치[근적외선 히터(30)]를 이용해서 종연신되는 폴리에스테르 필름(18)을 가열함으로써 필름 표리면의 온도차를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 종연신시의 폴리에스테르 필름(18)의 컬을 효과적으로 억제할 수 있다. 이 경우, 후술하는 횡연신후의 폴리에스테르 필름(18)의 컬 값으로서는 20㎜이하인 것이 바람직하다.

컬의 측정 방법은 횡연신후의 폴리에스테르 필름(18)에 대해서 폭20㎜, 길이333㎜의 스트립 형상으로 샘플을 커팅하고, 샘플을 세워서 중앙을 고정하고, 컬해서 중앙부의 접선보다 떨어져 있는 양단 부분의 길이를 측정한다. 그리고, 양단 부분의 측정값의 평균값을 컬 값으로서 ㎜단위로 표시했다.

본 실시형태에 있어서는 종연신 공정부(20)에 있어서의 폴리에스테르 필름(18)의 표리면의 온도차는 20℃이하인 것이 바람직하다. 필름 표리면의 온도차를 측정하는 온도계로서는, 예컨대 방사 온도계를 적절히 사용할 수 있다.

또한, 폴리에스테르 필름(18)의 표리면의 온도차의 영향은 필름 표리면의 사이의 X선 회절의 피크 차이나, 필름 표리면의 필름 반송 방향에 있어서의 최대 굴절 차이로서 나타내어진다. 따라서, 이 피크 높이나 최대 굴절률 차이를 규정함으 로써도 컬의 발생을 한층 확실히 억제할 수 있다. 구체적으로는, 종연신 공정의 종료 시점에 있어서 필름 표리면의 X선 회절의 피크 높이는 피크 높이가 작은 면의 피크 높이를 100으로 했을 때에 피크 높이가 큰 면의 피크 높이가 200이하의 관계에 있고, 또한 상기 종료 시점에서의 필름 표리면의 필름 반송 방향에 있어서의 굴절률의 차이가 0.04이하인 것이 바람직하다.

따라서, 투과율이 20%이상 50%이하가 되는 근적외선 히터(30)에 의해 종연신 되는 폴리에스테르 필름(18)을 가열하면 폴리에스테르 필름(18)의 표리면에 부여되는 열량의 차이를 표리면의 온도차, X선 회절의 피크 높이의 차이, 및 최대 굴절률 차이의 3항목 중 적어도 1항목으로 모니터링하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 종연신 공정부(20)에서 종연신된 폴리에스테르 필름(18)은 횡연신 공정부(24)에 있어서 횡연신된다.

횡연신부에서 필름은 연신 전에 가열된다. 횡연신에서의 필름의 온도는 글래스 전이 온도~글래스 전이 온도+100℃의 범위가 좋고, 더욱 바람직하게는 글래스 전이 온도+10℃~글래스 전이 온도+60℃의 범위이다. 가열 방법으로서는 열풍이나 적외선을 이용한 히터를 사용할 수 있다. 횡연신 배율은 종연신과 같이 필름에 요구되는 특성에 의해 선택되지만, 본 실시형태의 경우 2~5배가 좋다.

횡연신된 필름은 열고정된다. 열고정 온도로서는 필름의 융점-50℃~융점-5℃이 좋다. 더욱 바람직하게는 융점-40℃~융점-15℃의 범위이다. 열고정에 요하는 시간은 필름에 요구되는 성능에 의해 다르지만, 3초~30초의 범위가 좋다. 열고정된 필름은 폭방향으로 0%이상 10%이하 정도, 통상 0.5%이상 8%이하 정도 열완되고, 냉 각된 후, 횡연신 공정으로부터 반출된다. 본 발명의 폴리에스테르 필름 두께는 횡연신 종료후, 30㎛이상 400㎛이하의 범위이며, 바람직하게는 50㎛이상 300㎛이하이다.

이상의 제막 공정부(15), 종연신 공정부(20), 횡연신 공정부(24)을 거쳐서 제조된 연신 폴리에스테르 필름(18)은 광학 필름용 베이스 필름이어도 좋다. 이에 따라, 두께 불균일 및 컬이 대부분 없고, 평면성이 우수한 필름을 제공하는 것이 가능해진다.

실시예

다음에, 도 1에 나타낸 본 발명의 연신 열가소성 수지 필름의 제조 장치를 이용해서 종연신 공정부의 필름 가열에 본 발명의 조건을 만족하는 실시예와 만족하지 않는 비교예로 필름의 컬의 정도가 어떻게 상위한 지를 시험했다.

시험은 실시예 및 비교예와 함께 폴리에스테르 필름을 사용했다. 그리고, 종연신 공정부에 있어서 1~5㎛의 범위에서 파장을 가변할 수 있는 적외선 히터(IR 히터)를 이용해서 필름의 표면(한쪽 면)으로부터 가열하면서 종연신을 행했다. 가열시의 필름 표리면의 온도차는 방사 온도계를 이용해서 방사율0.95로 측정했다.

이어서, 종연신한 필름을 횡연신 공정부에서 횡연신하고, 횡연신한 후의 필름에 대해서 컬을 측정했다. 컬의 측정은 전술에 기재한 방법으로 행해졌다. 광학 용도에 있어서의 필름의 컬 값의 허용 한계는 20㎜이기 때문에 컬 값이 20㎜이하의 것을 합격으로 했다.

또한, 실시예 및 비교예와 함께 종연신 공정부에서의 연신 배율을 3배로 하 고, 횡연신 공정부에서의 연신 배율을 4배로 했다.

실시예1~4 및 비교예1~2의 시험 조건, 및 필름의 컬 값은 도 5의 표1에 나타내는 대로이다.

실시예1은 2500㎛의 두께의 필름을 파장1.3㎛의 근적외선에 의한 복사로 가열함으로써 열 에너지 전체 중 40%의 열 에너지가 필름의 표면으로부터 이면으로 투과되도록 했다. 또한, 본 실시형태를 만족하는 열 에너지 투과율은 20~50%의 범위이다.

실시예2는 3200㎛의 두께의 필름을 파장2.2㎛의 근적외선에 의한 복사로 가열함으로써 열 에너지 전체 중 23%의 열 에너지가 필름의 표면으로부터 이면으로 투과되도록 했다.

실시예3은 2500㎛의 두께의 필름을 파장0.9㎛의 근적외선에 의한 복사로 가열함으로써 열 에너지 전체 중 48%의 열 에너지가 필름의 표면으로부터 이면으로 투과되도록 했다.

실시예4는 700㎛의 두께의 필름을 근적외선의 영역을 간신히 초과한 파장2.6㎛의 전자파에 의한 복사로 가열함으로써 열 에너지 전체 중 25%의 열 에너지가 필름의 표면으로부터 이면으로 투과되도록 했다.

비교예1은 2500㎛의 두께의 필름을 근적외선의 영역을 초과한 파장2.8㎛의 전자파에 의한 복사로 가열함으로써 열 에너지 전체 중 15%의 열 에너지가 필름의 표면으로부터 이면으로 투과되도록 했다.

비교예2는 2500㎛의 두께의 필름을 근적외선의 영역을 크게 초과한 파장4.7 ㎛의 전자파에 의한 복사로 가열함으로써 열 에너지 전체 중 0%의 열 에너지가 필름의 표면으로부터 이면으로 투과되도록 했다. 즉, 열 에너지가 필름을 투과하지 않았다.

그 결과, 표1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예1~4는 필름 표리면의 온도차를 7.6~18.3℃의 범위로 작게 할 수 있고, 이에 따라 필름의 컬 값도 2.5~17㎜의 범위에서 모두 합격 라인인 20㎜이하를 만족할 수 있었다. 특히, 실시예1 및 3의 열 에너지 투과율이 40%과 48%인 경우에는 필름 표리면의 온도차가 각각 9.2℃, 7.6℃이며, 컬 값도 각각 5.6㎜, 2.5㎜로 지극히 양호한 결과이었다. 실시예4는 필름 표리면의 온도차가 15.3℃로 실시예1 및 3보다도 높은데도 불구하고 컬 값이 6.4㎜으로 작은 것은 필름 막 두께가 700㎜로 실시예1 및 3보다도 얇기 때문에 원래 컬하기 어렵기 때문이라고 고찰된다.

이에 대하여, 비교예1 및 2는 열 에너지 투과율이 각각 15%, 0%에서 20%미만이기 때문에 컬 값이 24㎜, 30㎜로 커지고, 합격 라인인 컬 값20㎜이하를 만족할 수 없었다.

또한, 표1에는 나타내지 않았지만, 열 에너지 투과율이 50%를 초과하면 종연신중에 필름 온도를 종연신 온도까지 올릴 수 없고, 연신 배율이 3배가 되도록 종연신할 수 없었다.

또한, 실시예1~4, 및 비교예1~2에 대해서 X선 피크의 「높이비」와 굴절률의 「필름 표리 차이」를 보면 필름 표리면의 「온도차」와, 「높이비」나 「필름 표리 차이」는 비례 관계에 있는 것을 안다. 즉, 필름 두께가 거의 같으면 필름 표리 면의 「온도차」가 작아지고, X선 피크의 「높이비」나 굴절률의 「필름 표리 차이」도 작아진다. 따라서, 필름 표리면의 온도차 이외에 X선 피크의 「높이비」나 굴절률의 「필름 표리 차이」를 규정함으로써도 컬의 발생을 한층 확실히 억제할 수 있는 것을 안다. 구체적으로는, 필름 표리면의 X선 회절의 피크 높이는 필름 표리면 중 피크 높이가 작은 면의 피크 높이를 100으로 했을 때에 피크 높이가 큰 면의 피크 높이가 200이하의 관계에 있는 것이 바람직하다. 또한, 굴절률의 「필름 표리 차이」는 0.04이하인 것이 바람직하다.

이상, 본 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 여러가지의 변형이 가능하다. 예컨대, 상기에 있어서, 복사 가열식의 가열 장치로서 근적외선을 이용한 가열 장치(근적외선 히터)를 예로서 설명했지만, 다른 가열 장치, 예컨대 중간 적외선을 이용한 가열 장치를 이용하는 것도 가능하다.

Claims (12)

1. 연신 폴리에스테르 필름의 제조 방법으로서:

   띠상의 폴리에스테르 필름의 표리면 중 한쪽 면을 복사열로 가열하면서 종연신하는 종연신 공정을 구비하고,

   상기 폴리에스테르 필름의 두께는 상기 종연신하기 전에 있어서 800㎛이상 4000㎛이하이고,

   상기 복사열로 가열 시에 최대 에너지 파장이 0.8㎛이상 2.5㎛이하의 파장대역인 근적외선이 사용되고,

   상기 폴리에스테르 필름의 두께에 따라, 상기 폴리에스테르 필름의 한쪽 면에 복사되는 복사열의 열 에너지 전체 중 20%이상 50%이하의 열 에너지가 상기 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 투과가능한 투과율이 되도록 상기 최대 에너지 파장을 상기 근적외선의 파장대역으로부터 설정하고,

   상기 가열시, 상기 폴리에스테르 필름의 한쪽 면과 다른 쪽 면의 온도차가 20℃이하가 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 연신 폴리에스테르 필름의 제조 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 종연신 공정의 종료 시점에 있어서의 상기 연신 폴리에스테르 필름 표리면의 X선 회절의 피크 높이는 상기 필름 표리면 중 피크 높이가 작은 면의 피크 높이를 100으로 했을 때에 피크 높이가 큰 면의 피크 높이가 200이하의 관계에 있고, 또한 상기 종료 시점에서의 상기 필름 표리면의 필름 반송 방향에 있어서의 굴절률의 차이가 0.04이하가 되도록 제어하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연신 폴리에스테르 필름의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 종연신 공정 후에 횡연신 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연신 폴리에스테르 필름의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 연신 폴리에스테르 필름은 상기 횡연신 후의 컬 값이 20㎜이하인 것을 특징으로 하는 연신 폴리에스테르 필름의 제조 방법.
10. 삭제
11. 폴리에스테르 필름의 제조 장치로서:

    띠상의 폴리에스테르 필름의 표리면 중 한쪽 면을 복사 가열 장치로 가열하면서 종연신하는 종연신 공정부를 구비하고,

    상기 폴리에스테르 필름의 두께는 상기 종연신하기 전에 있어서 800㎛이상 4000㎛이하이고,

    상기 복사 가열 장치로서 최대 에너지 파장이 0.8㎛이상 2.5㎛이하의 파장대역인 근적외선이 사용되고,

    상기 폴리에스테르 필름의 두께에 따라, 상기 폴리에스테르 필름의 한쪽 면에 복사되는 복사열의 열 에너지 전체 중 20%이상 50%이하의 열 에너지가 상기 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 투과가능한 투과율이 되도록 상기 최대 에너지 파장을 상기 근적외선의 파장대역으로부터 설정하도록 제어하는 제어 장치를 더 구비하고,

    상기 가열시, 상기 폴리에스테르 필름의 한쪽 면과 다른 쪽 면의 온도차가 20℃이하가 되도록 조정이 행해지는 것을 특징으로 하는 연신 폴리에스테르 필름의 제조 장치.
12. 삭제

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