KR101759012B1 - 편광성 적층 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재 필름 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 공정; 적층 필름을 연신하여 연신 필름을 얻는 공정; 염색조를 지나는 반송 경로를 따라서 연신 필름을 반송하여 폴리비닐알코올계 수지층을 이색성 색소로 염색하는 공정을 구비하고, 염색 공정은, 제1 필름을 상기 반송 경로를 따라서 반송하여 염색조에 침지하는 공정; 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를 접합하여 접합부를 형성하는 공정; 접합부를 상기 반송 경로를 따라서 반송하여 염색조에 침지하는 공정을 포함하고, 제1 및 제2 필름의 적어도 어느 한쪽이 연신 필름인, 편광성 적층 필름의 제조 방법이다.

Description

편광성 적층 필름의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING POLARIZING LAMINATE FILM}

본 발명은, 기재 필름의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 편광자층을 구비하는 편광성 적층 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

편광판은, 편광 기능을 갖는 편광자층과, 이것을 보호하기 위한 보호 필름을 구비하는 광학 소자이며, 액정 표시 장치에 있어서의 편광의 공급 소자로서, 또한 편광의 검출 소자로서 널리 이용되고 있다. 종래, 편광판으로서는, 폴리비닐알코올계 수지의 필름 원반으로 제조한 편광 필름을 편광자층으로 하고, 그 한쪽 면 또는 양쪽 면에 트리아세틸셀룰로오스 등으로 이루어지는 보호 필름을 접착한 것이 주로 사용되고 있다. 최근, 액정 표시 장치의 노트북 PC나 휴대전화 등 모바일 기기로의 전개, 나아가서는 대형 텔레비전으로의 전개 등에 따라, 편광판의 박육 경량화가 요구되고 있다.

폴리비닐알코올계 수지의 필름 원반(통상 두께 75 ㎛ 정도)을 연신한 후, 염색하여 제조되는 편광 필름의 두께는 통상 30 ㎛ 정도이다. 이 이상의 박막화는, 연신시의 필름이 파단되기 쉽게 되는 등의 생산성의 문제가 있어 곤란하다.

한편, 장척의 다층 필름으로서 편광판을 연속적으로 제조하는 경우, 예컨대 상기와 같은 종래의 편광판에서는, 편광판의 부재의 하나인 장척의 편광 필름을 연속적으로 제조할 필요가 있다. 편광 필름의 연속 제조는, 통상 필름 롤로부터 장척 필름을 연속적으로 풀어내면서, 조 안의 염색 용액에 침지하여 염색을 하는 공정을 포함하고 있고, 편광 필름의 연속 제조가 가능하게 되도록, 풀어내어진 장척 필름이 끝에 가까워져 왔을 때에는, 이 장척 필름의 종단부와, 미리 준비한 다른 필름 롤의 장척 필름의 시단부를 접합하는 조작을 포함하는 롤의 전환 조작을 하여, 계속해서 새로운 장척 필름에 대해서 염색 공정을 실시한다.

그런데, 상기와 같은 편광 필름의 연속 제조에는, 필름의 접합부(이음부)를 염색 용액에 침지했을 때에, 접합부에서 필름이 파단되거나, 접합부가 박리되거나 하는 문제점이 생기는 경우가 있었다. 이 문제를 해결하는 방법으로서 일본 특허공개 2006-350224호 공보(특허문헌 1)에는, 폴리비닐알코올계 수지의 필름 원반으로부터 편광 필름을 연속적으로 제조하는 방법에 있어서, 필름의 접합부가 염색 공정 등의 각종 처리 공정을 통과하는 경우에는, 제조 장치의 승강 롤을 전부 상승시킴으로써 필름의 반송 경로를 직선형으로 하여, 접합부가 염색 용액 등의 약액에 침지되지 않도록 하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재한 방법의 경우, 필름의 접합부가 처리 공정을 다 통과할 때까지 필름에 대하여 아무런 처리를 할 수 없기 때문에, 그 만큼의 필름 손실이 생긴다. 또한, 접합부가 처리 공정을 통과한 후, 승강 롤을 하강시킴으로써 처리 공정을 실시하기 위한 반송 경로를 재차 구축하더라도, 그 후 당분간은 필름의 상태가 안정될 때까지 시간이 필요하다. 안정 상태를 회복하지 못한 필름에 대하여 처리 공정을 실시하더라도 양호한 품질의 편광 필름의 제조는 기대할 수 없기 때문에, 안정 상태를 회복할 때까지 동안에도 필름의 손실이 생기게 된다.

일본 특허공개 2007-171897호 공보(특허문헌 2)에는, 폴리비닐알코올계 수지의 필름 원반에 대하여 염색 처리, 가교 처리, 연신 처리를 이 순서로 실시하여 편광 필름을 연속적으로 제조하는 방법에 있어서, 선행하는 필름 원반의 종단부와, 다음 필름 원반의 시단부와의 접합을, 55~90℃의 온도 범위에서의 히트 시일에 의해 실시함으로써, 길이 방향으로의 일축 연신에 의한 필름의 파단이나 접합부의 박리를 억제할 수 있다는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 특허문헌 2에 기재된 접합 방법을 채용한 경우라도, 필름의 접합부에 변형을 일으키기 쉬운 약액, 예컨대 온도가 높은 약액에 침지했을 때에는, 필름의 파단이나 접합부의 박리를 일으키는 경우가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 그 자체 편광판으로서 사용할 수 있는 동시에, 보호 필름을 구비하는 편광판의 제조 중간체로서도 유용한, 편광자층을 구비하는 편광성 적층 필름의 제조 방법으로서, 염색 공정에서의 침지 처리에 의해서도, 선행하는 필름의 종단부와 다음 필름의 시단부와의 접합부에서의 필름의 파단이나 박리를 일으키는 일 없이, 박막의 편광자층을 구비하는 편광성 적층 필름을 안정적으로 연속 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명은 다음과 같다.

[1] 기재 필름의 적어도 한쪽의 면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정과,

상기 적층 필름을 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정과,

이색성 색소를 함유하는 염색조를 지나는 반송 경로를 따라서 상기 연신 필름을 반송함으로써, 상기 연신 필름의 폴리비닐알코올계 수지층을 상기 이색성 색소로 염색하여 편광자층을 형성하는 염색 공정을 이 순서로 구비하고,

상기 염색 공정은,

제1 필름을 상기 반송 경로를 따라서 반송함으로써, 상기 염색조에 침지하는 공정과,

상기 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를 접합하여 접합부를 형성하는 공정과,

상기 접합부를 상기 반송 경로를 따라서 반송함으로써, 상기 염색조에 침지하는 공정을 포함하고,

상기 제1 필름 및 상기 제2 필름의 적어도 어느 한쪽이 상기 연신 필름인, 편광성 적층 필름의 제조 방법.

[2] 상기 염색조에 침지하는 공정에서는, 실질적으로 연신 처리를 하지 않는, 상기 [1]에 기재된 방법.

[3] 상기 반송 경로는, 상기 염색조 뒤에 배치되고, 가교제를 함유하는 가교조를 추가로 지나는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법.

[4] 상기 제1 필름 및 상기 제2 필름이 모두 상기 연신 필름인, 상기 [1]~[3] 중 어느에 기재된 방법.

[5] 상기 제1 필름 및 상기 제2 필름 중 어느 한쪽이 상기 연신 필름이고, 다른 쪽이 리드 필름인, 상기 [1]~[3] 중 어느 것에 기재된 방법.

[6] 상기 연신 공정에 있어서, 상기 적층 필름은 5배 초과의 연신 배율로 연신되는, 상기 [1]~[5] 중 어느 것에 기재된 방법.

[7] 상기 적층 필름의 폴리비닐알코올계 수지층의 두께가 3~30 ㎛인, 상기 [1]~[6] 중 어느 것에 기재된 방법.

본 발명의 방법에 따르면, 염색 공정에 제공되는 필름이 기재 필름마다 연신 처리를 실시한 연신 필름이며, 미리 충분한 연신이 이루어져 있기 때문에, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부를 염색조나 가교조에 침지한 경우라도 상기 접합부의 변형을 억제할 수 있고, 이로써 상기 접합부에서의 필름의 파단이나 박리를 효과적으로 억제할 수 있다.

염색조에 침지하는 공정에서는 필름에 대한 연신 처리를 실질적으로 행하지 않는 것으로 하면, 상기 침지 처리에 의한 접합부의 변형을 더 효과적으로 억제할 수 있는 동시에, 상기 접합부를 연신함으로써 생길 수 있는 주름의 발생을 방지할 수 있다.

편광성 적층 필름의 연속 제조는 필름 롤의 전환을 필연적으로 동반하며, 이에 따라 선행하는 필름과 다음 필름과의 접합부가 필연적으로 생기는데, 본 발명의 방법에 따르면, 상기 접합부에 관해서도, 필름의 파단이나 박리를 일으키는 일 없이, 염색 공정을 실시하기 위한 통상의 반송 경로(염색조 등을 지나는 반송 경로)에 그대로 통과시킬 수 있다. 따라서, 안정적으로 또한 효율적으로 편광성 적층 필름을 연속 제조할 수 있다.

또한 본 발명의 방법에 따르면, 도공액의 도공에 의해서 편광자층을 형성할 수 있기 때문에, 박막의 편광자층을 구비하는 편광성 적층 필름 및 편광판을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 편광성 적층 필름의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 염색 공정의 실시양태의 일례를 도시하는 개략 측면도이다.
도 3은 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부의 접합부에서의 접합 형태의 일례를 도시하는 개략 상면도이다.
도 4는 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부와의 접합부에서의 접합 형태의 다른 일례를 도시하는 개략 상면도이다.
도 5는 편광판의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.

<편광성 적층 필름의 제조 방법>

도 1은 본 발명에 따른 편광성 적층 필름의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 1에 도시하는 것과 같이, 본 발명에 따른 편광성 적층 필름의 제조 방법은 하기 공정 [1]~[3]을 이 순서로 포함한다.

[1] 기재 필름의 적어도 한쪽의 면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정 S10.

[2] 적층 필름을 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정 S20.

[3] 연신 필름의 폴리비닐알코올계 수지층을 이색성 색소로 염색하여 편광자층을 형성함으로써 편광성 적층 필름을 얻는 염색 공정 S30.

후술하는 것과 같이, 편광자층과 그 위에 적층되는 보호 필름을 구비하는 편광판은, 염색 공정 S30까지를 실시하여 얻어지는 편광성 적층 필름의 편광자층 상에 보호 필름을 접합하여 접합 필름을 얻고(접합 공정 S40), 이어서 접합 필름으로부터 기재 필름을 박리하여 제거(박리 공정 S50)함으로써 얻을 수 있다.

이하, 편광성 적층 필름의 제조 방법이 구비하는 S10~S30의 각 공정에 관해서 보다 상세히 설명한다.

[1] 수지층 형성 공정 S10

본 공정은, 기재 필름의 적어도 한쪽의 면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 공정이다. 이 폴리비닐알코올계 수지층은, 연신 공정 S20 및 염색 공정 S30을 거쳐 편광자층으로 되는 층이다. 폴리비닐알코올계 수지층은, 폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 도공액을 기재 필름의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 도공하고, 도공층을 건조시킴으로써 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 따르면, 폴리비닐알코올계 수지층, 나아가서는 편광자층의 두께를 작게 할 수 있으므로, 편광성 적층 필름 및 편광판의 박막 경량화에 유리하다. 미리 제막한 폴리비닐알코올계 수지 필름을 기재 필름에 접합함으로써 폴리비닐알코올계 수지층을 형성할 수도 있지만, 편광자층의 박막화라는 관점에서는, 상기한 것과 같이, 도공액의 도공에 의해서 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하는 것이 바람직하다.

수지층 형성 공정 S10은, 전형적으로는, 장척의 기재 필름의 필름 롤로부터 기재 필름을 연속적으로 풀어내고, 이것을 반송하면서 연속적으로 이루어진다. 필름은 가이드 롤 등을 이용하여 반송할 수 있다.

(기재 필름)

기재 필름은 열가소성 수지로 구성할 수 있으며, 그 중에서도 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 연신성 등이 우수한 열가소성 수지로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 열가소성 수지의 구체예는, 예컨대, 쇄상 폴리올레핀계 수지, 환상 폴리올레핀계 수지(노르보르넨계 수지 등)와 같은 폴리올레핀계 수지; 폴리에스테르계 수지; (메트)아크릴계 수지; 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리비닐알코올계 수지; 폴리아세트산비닐계 수지; 폴리아릴레이트계 수지; 폴리스티렌계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리술폰계 수지; 폴리아미드계 수지; 폴리이미드계 수지; 및 이들의 혼합물, 공중합물 등을 포함한다.

기재 필름은, 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지로 이루어지는 하나의 수지층으로 이루어지는 단층 구조라도 좋고, 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지로 이루어지는 수지층을 복수 적층한 다층 구조라도 좋다.

쇄상 폴리올레핀계 수지로서는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 쇄상 올레핀의 단독 중합체 외에, 2종 이상의 쇄상 올레핀으로 이루어지는 공중합체를 예로 들 수 있다. 쇄상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 기재 필름은, 안정적으로 고배율로 연신하기 쉽다는 점에서 바람직하다. 그 중에서도 기재 필름은, 폴리프로필렌계 수지(프로필렌의 단독 중합체인 폴리프로필렌 수지나, 프로필렌을 주체로 하는 공중합체), 폴리에틸렌계 수지(에틸렌의 단독 중합체인 폴리에틸렌 수지나, 에틸렌을 주체로 하는 공중합체) 등으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

기재 필름을 구성하는 열가소성 수지로서 적합하게 이용되는 예의 하나인 프로필렌을 주체로 하는 공중합체는, 프로필렌과 이것에 공중합 가능한 다른 모노머와의 공중합체이다.

프로필렌에 공중합할 수 있는 다른 모노머로서는, 예컨대, 에틸렌, α-올레핀을 들 수 있다. α-올레핀으로서는, 탄소수 4 이상의 α-올레핀이 바람직하게 이용되고, 보다 바람직하게는 탄소수 4~10의 α-올레핀이다. 탄소수 4~10의 α-올레핀의 구체예는, 예컨대, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센과 같은 직쇄상 모노올레핀류; 3-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐과 같은 분기상 모노올레핀류; 비닐시클로헥산 등을 포함한다. 프로필렌과 이것에 공중합할 수 있는 다른 모노머와의 공중합체는, 랜덤 공중합체라도 좋고, 블록 공중합체라도 좋다.

상기 다른 모노머의 함유량은, 공중합체 중, 예컨대 0.1~20 중량%이고, 바람직하게는 0.5~10 중량%이다. 공중합체 중 다른 모노머의 함유량은, 「고분자 분석 핸드북」(1995년, 기노쿠니야쇼텐 발행)의 제616페이지에 기재되어 있는 방법에 따라서, 적외선(IR) 스펙트럼 측정을 함으로써 구할 수 있다.

상기한 것 중에서도, 폴리프로필렌계 수지로서는, 프로필렌의 단독 중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌-1-부텐 랜덤 공중합체 또는 프로필렌-에틸렌-1-부텐 랜덤 공중합체가 바람직하게 이용된다.

폴리프로필렌계 수지의 입체 규칙성은, 실질적으로 이소택틱 또는 신디오택틱인 것이 바람직하다. 실질적으로 이소택틱 또는 신디오택틱의 입체 규칙성을 갖는 폴리프로필렌계 수지로 이루어지는 기재 필름은, 그 취급성이 비교적 양호한 동시에, 고온 환경 하에 있어서의 기계적 강도가 우수하다.

기재 필름은, 1종의 쇄상 폴리올레핀계 수지로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 쇄상 폴리올레핀계 수지의 혼합물로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 쇄상 폴리올레핀계 수지의 공중합물로 구성되어 있어도 좋다.

환상 폴리올레핀계 수지는, 환상 올레핀을 중합 단위로 하여 중합되는 수지의 총칭이며, 예컨대, 일본 특허공개 평1-240517호 공보, 일본 특허공개 평3-14882호 공보, 일본 특허공개 평3-122137호 공보 등에 기재되어 있는 수지를 들 수 있다. 환상 폴리올레핀계 수지의 구체예를 들면, 환상 올레핀의 개환 (공)중합체, 환상 올레핀의 부가 중합체, 환상 올레핀과 에틸렌, 프로필렌과 같은 쇄상 올레핀과의 공중합체(대표적으로는 랜덤 공중합체) 및 이들을 불포화 카르복실산이나 그 유도체로 변성한 그라프트 중합체, 그리고 이들의 수소화물 등이다. 그 중에서도, 환상 올레핀으로서 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 모노머 등의 노르보르넨계 모노머를 이용한 노르보르넨계 수지가 바람직하게 이용된다.

환상 폴리올레핀계 수지는 다양한 제품이 시판되고 있다. 환상 폴리올레핀계 수지의 시판 제품의 예는, 모두 상품명이며, 「Topas」(TOPAS ADVANCED POLYMERS GmbH사 제조, 폴리플라스틱스(주)로부터 입수할 수 있음), 「아톤」(JSR(주) 제조), 「제오노아(ZEONOR)」(닛폰제온(주) 제조), 「제오넥스(ZEONEX)」(닛폰제온(주) 제조), 「아펠」(미쓰이가가쿠(주) 제조)를 포함한다.

또한, 모두 상품명이며, 「에스시나」(세키스이가가쿠고교(주) 제조), 「SCA40」(세키스이가가쿠고교(주) 제조), 「제오노아 필름」(닛폰제온(주) 제조) 등의 제막된 환상 폴리올레핀계 수지 필름의 시판 제품을 기재 필름으로서 이용하여도 좋다.

기재 필름은, 1종의 환상 폴리올레핀계 수지로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 환상 폴리올레핀계 수지의 혼합물로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 환상 폴리올레핀계 수지의 공중합물로 구성되어 있어도 좋다.

폴리에스테르계 수지는 에스테르 결합을 갖는 수지이며, 다가 카르복실산 또는 그 유도체와 다가 알코올과의 중축합체로 이루어지는 것이 일반적이다. 다가 카르복실산 또는 그 유도체로서는 2가의 디카르복실산 또는 그 유도체를 이용할 수 있으며, 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 나프탈렌디카르복실산디메틸 등을 들 수 있다. 다가 알코올로서는 2가의 디올을 이용할 수 있으며, 예컨대 에틸렌글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올 등을 들 수 있다.

폴리에스테르계 수지의 대표예로서, 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중축합체인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 들 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 결정성의 수지이지만, 결정화 처리하기 전의 상태인 쪽이, 연신 등의 처리를 실시하기 쉽다. 필요하면, 연신할 때 또는 연신한 후의 열처리 등에 의해서 결정화 처리할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 골격에 다른 종류의 모노머를 더 공중합함으로써, 결정성을 내린(혹은 비정질로 한) 공중합 폴리에스테르도 적합하게 이용된다. 이러한 수지의 예로서, 예컨대 시클로헥산디메탄올이나 이소프탈산을 공중합시킨 것 등을 들 수 있다. 이들 수지도 연신성이 우수하기 때문에, 적합하게 이용할 수 있다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 및 그 공중합체 이외의 폴리에스테르계 수지의 구체예를 들면, 예컨대, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌나프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸테레프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸나프탈레이트 등을 들 수 있다.

기재 필름은, 1종의 폴리에스테르계 수지로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 폴리에스테르계 수지의 혼합물로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 폴리에스테르계 수지의 공중합물로 구성되어 있어도 좋다.

(메트)아크릴계 수지는, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물을 주된 구성 모노머로 하는 수지이다. (메트)아크릴계 수지의 구체예는, 예컨대, 폴리메타크릴산메틸과 같은 폴리(메트)아크릴산에스테르; 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산 공중합체; 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산에스테르 공중합체; 메타크릴산메틸-아크릴산에스테르-(메트)아크릴산 공중합체; (메트)아크릴산메틸-스티렌 공중합체(MS 수지 등); 메타크릴산메틸과 지환족 탄화수소기를 갖는 화합물과의 공중합체(예컨대, 메타크릴산메틸-메타크릴산시클로헥실 공중합체, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산노르보르닐 공중합체 등)를 포함한다. 바람직하게는, 폴리(메트)아크릴산메틸과 같은 폴리(메트)아크릴산C_1-6알킬에스테르를 주성분으로 하는 중합체가 이용되고, 보다 바람직하게는, 메타크릴산메틸을 주성분(50~100 중량%, 바람직하게는 70~100 중량%)으로 하는 메타크릴산메틸계 수지가 이용된다.

기재 필름은, 1종의 (메트)아크릴계 수지로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 (메트)아크릴계 수지의 혼합물로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 (메트)아크릴계 수지의 공중합물로 구성되어 있어도 좋다.

셀룰로오스에스테르계 수지는 셀룰로오스와 지방산과의 에스테르이다. 셀룰로오스에스테르계 수지의 구체예는, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리프로피오네이트, 셀룰로오스디프로피오네이트 등을 포함한다. 또한, 이들의 공중합물이나 수산기의 일부가 다른 치환기로 수식된 것 등도 들 수 있다. 이들 중에서도, 셀룰로오스트리아세테이트(트리아세틸셀룰로오스)가 특히 바람직하다. 셀룰로오스트리아세테이트는 많은 제품이 시판되고 있어, 입수 용이성이나 비용의 점에서도 유리하다. 셀룰로오스트리아세테이트의 시판 제품의 예로서는, 모두 상품명이며, 「후지탁크 TD80」(후지 필름(주) 제조), 「후지탁크 TD80UF」(후지 필름(주) 제조), 「후지탁크 TD80UZ」(후지 필름(주) 제조), 「후지탁크 TD40UZ」(후지 필름(주) 제조), 「KC8UX2M」(코니카미놀타옵트(주) 제조), 「KC4UY」(코니카미놀타옵트(주) 제조) 등을 들 수 있다.

기재 필름은, 1종의 셀룰로오스에스테르계 수지로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 셀룰로오스에스테르계 수지의 혼합물로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 셀룰로오스에스테르계 수지의 공중합물로 구성되어 있어도 좋다.

폴리카보네이트계 수지는, 카보네이트기를 통해 모노머 단위가 결합된 중합체로 이루어지는 엔지니어링 플라스틱이고, 높은 내충격성, 내열성, 난연성, 투명성을 갖는 수지이다. 기재 필름을 구성하는 폴리카보네이트계 수지는, 광탄성 계수를 내리기 위해서 폴리머 골격을 수식한 것과 같은 변성 폴리카보네이트라고 불리는 수지나, 파장 의존성을 개량한 공중합 폴리카보네이트 등이라도 좋다.

폴리카보네이트계 수지는 다양한 제품이 시판되고 있다. 폴리카보네이트계 수지의 시판 제품의 예로서는, 모두 상품명이며, 「판라이트」(데이진가세이(주) 제조), 「유피론」(미쓰비시엔지니어링플라스틱(주) 제조), 「SD 폴리카」(스미토모다우(주) 제조), 「칼리바」(다우케미컬(주) 제조) 등을 들 수 있다.

기재 필름은, 1종의 폴리카보네이트계 수지로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 폴리카보네이트계 수지의 혼합물로 구성되어 있어도 좋고, 2종 이상의 폴리카보네이트계 수지의 공중합물로 구성되어 있어도 좋다.

이 중에서도, 연신성이나 내열성 등의 관점에서, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, (메트)아크릴계 수지, 또는 폴리카보네이트계 수지가 바람직하게, 폴리프로필렌계 수지 또는 폴리에스테르계 수지가 보다 바람직하게, 폴리프로필렌계 수지가 특히 바람직하게 이용된다.

기재 필름에는, 상기한 열가소성 수지 외에, 임의의 적절한 첨가제가 첨가되어 있어도 좋다. 이러한 첨가제로서는, 예컨대, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색 방지제, 난연제, 핵제, 대전 방지제, 안료 및 착색제 등을 들 수 있다. 기재 필름 속의 열가소성 수지의 함유량은, 바람직하게는 50~100 중량%, 보다 바람직하게는 50~99 중량%, 더욱 바람직하게는 60~98 중량%, 특히 바람직하게는 70~97 중량%이다. 기재 필름 속의 열가소성 수지의 함유량이 50 중량% 미만인 경우, 열가소성 수지가 원래 갖는 고투명성 등이 충분히 발현되지 않을 우려가 있다.

기재 필름의 두께는 적절하게 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성의 관점에서 1~500 ㎛가 바람직하고, 1~300 ㎛가 보다 바람직하고, 나아가서는 5~200 ㎛가 바람직하고, 5~150 ㎛가 가장 바람직하다.

(폴리비닐알코올계 수지를 함유하는 도공액)

도공액은, 바람직하게는 폴리비닐알코올계 수지의 분말을 양용매(예컨대 물)에 용해시켜 얻어지는 폴리비닐알코올계 수지 용액이다. 폴리비닐알코올계 수지로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올 수지 및 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올 수지의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등 외에, 폴리비닐알코올 수지를 에틸렌, 프로필렌과 같은 올레핀류로 변성한 것; 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산과 같은 불포화 카르복실산류로 변성한 것; 불포화 카르복실산의 알킬에스테르로 변성한 것; 아크릴아미드로 변성한 것 등을 들 수 있다. 변성 비율은 30 몰% 미만인 것이 바람직하고, 10 몰% 미만인 것이 보다 바람직하다. 30 몰% 초과의 변성을 행한 경우에는, 이색성 색소를 흡착하기 어렵게 되어, 편광 성능이 낮아져 버리는 문제점을 일으킬 수 있다. 상술한 폴리비닐알코올계 수지 중에서도, 폴리비닐알코올 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 100~10000의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1000~10000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 1500~8000의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하고, 2000~5000의 범위에 있는 것이 가장 바람직하다. 평균 중합도는, JIS K 6726-1994 「폴리비닐알코올 시험 방법」에 규정되는 방법에 의해서 구할 수 있다. 평균 중합도가 100 미만이면 바람직한 편광 성능을 얻기가 어렵고, 10000을 초과하면 용매로의 용해성이 악화되어, 폴리비닐알코올계 수지층의 형성이 곤란하게 되어 버린다.

폴리비닐알코올계 수지는, 폴리아세트산비닐계 수지의 비누화품인 것이 바람직하다. 비누화도의 범위는, 80 몰% 이상, 나아가서는 90 몰% 이상, 특히 94 몰% 이상인 것이 바람직하다. 비누화도가 지나치게 낮으면, 편광성 적층 필름이나 편광판으로 했을 때의 내수성이나 내습열성이 충분하지 않게 될 가능성이 있다. 또한, 완전 비누화품(비누화도가 100 몰%인 것)이라로도 좋지만, 비누화도가 지나치게 높으면, 염색 속도가 늦어져, 충분한 편광 성능을 부여하기 위해서는 제조 시간이 길어지거나, 경우에 따라서는 충분한 편광 성능을 갖는 편광자층을 얻을 수 없거나 하는 경우가 있다. 그래서, 그 비누화도는 99.5 몰% 이하, 또 99.0 몰% 이하인 것이 바람직하다.

비누화도란, 폴리비닐알코올계 수지의 원료인 폴리아세트산비닐계 수지에 포함되는 아세트산기(아세톡시기: -OCOCH₃)가 비누화 처리에 의해 수산기로 변화된 비율을 유닛비(몰%)로 나타낸 것으로, 하기 식으로 정의된다.

비누화도(몰%)=〔(수산기의 수)÷(수산기의 수+아세트산기의 수)〕×100

비누화도가 높을수록 수산기의 비율이 많음을 의미하며, 따라서 결정화를 저해하는 아세트산기의 비율이 적음을 의미한다. 비누화도는, JIS K 6726-1994 「폴리비닐알코올 시험 방법」에 규정되는 방법에 의해서 구할 수 있다.

폴리아세트산비닐계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등이 예시된다. 아세트산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다.

적합하게 이용할 수 있는 폴리비닐알코올계 수지의 시판 제품의 예는, 모두 상품명이며, (주)쿠라레 제조의 「PVA124」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「PVA117」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「PVA117H」(비누화도: 99.5 몰% 이상), 「PVA624」(비누화도: 95.0~96.0 몰%) 및 「PVA617」(비누화도: 94.5~95.5 몰%); 닛폰고세이가가쿠고교(주) 제조의 「AH-26」(비누화도: 97.0~98.8 몰%), 「AH-22」(비누화도: 97.5~98.5 몰%), 「NH-18」(비누화도: 98.0~99.0 몰%) 및 「N-300」(비누화도: 98.0~99.0 몰%); 니혼사쿠비포발(주) 제조의 「JC-33」(비누화도: 99.0 몰% 이상), 「JM-33」(비누화도: 93.5~95.5 몰%), 「JM-26」(비누화도: 95.5~97.5 몰%), 「JP-45」(비누화도: 86.5~89.5 몰%), 「JF-17」(비누화도: 98.0~99.0 몰%), 「JF-17L」(비누화도: 98.0~99.0 몰%) 및 「JF-20」(비누화도: 98.0~99.0 몰%)을 포함한다.

도공액은 필요에 따라서, 가소제, 계면활성제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 좋다. 가소제로서는, 폴리올 또는 그 축합물 등을 이용할 수 있으며, 예컨대 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등이 예시된다. 첨가제의 배합량은, 폴리비닐알코올계 수지의 20 중량% 이하로 하는 것이 적합하다.

(도공액의 도공 및 도공층의 건조)

상기 도공액을 기재 필름에 도공하는 방법은, 와이어 바 코팅법; 리버스 코팅, 그라비아 코팅과 같은 롤 코팅법; 다이 코트법; 콤마 코트법; 립 코트법; 스핀 코팅법; 스크린 코팅법; 파운틴 코팅법; 디핑법; 스프레이법 등의 공지된 방법에서 적절하게 선택할 수 있다.

기재 필름의 양면에 도공액을 도공하는 경우, 상술한 방법을 이용하여 한 면씩 순서대로 도공할 수도 있고, 디핑법이나 스프레이 코트법이나 그 밖의 특수한 장치 등을 이용하여, 기재 필름의 양면에 동시에 도공할 수도 있다.

도공층(건조 전의 폴리비닐알코올계 수지층)의 건조 온도 및 건조 시간은 도공액에 포함되는 용매의 종류에 따라서 설정된다. 건조 온도는, 예컨대 50~200℃이며, 바람직하게는 60~150℃이다. 용매가 물을 포함하는 경우, 건조 온도는 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 건조 시간은 예컨대 2~20분이다.

폴리비닐알코올계 수지층은, 기재 필름의 한쪽의 면에만 형성하여도 좋고, 양면에 형성하여도 좋다. 양면에 형성하면, 편광성 적층 필름이나 편광판의 제조시에 발생할 수 있는 필름의 컬을 억제할 수 있는 동시에, 1장의 편광성 적층 필름에서 2장의 편광판을 얻을 수 있기 때문에, 편광판의 생산 효율의 면에서도 유리하다.

적층 필름에 있어서의 폴리비닐알코올계 수지층의 두께는, 3~30 ㎛인 것이 바람직하고, 5~20 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 이 범위 내의 두께를 갖는 폴리비닐알코올계 수지층이라면, 후술하는 연신 공정 S20 및 염색 공정 S30을 거쳐, 이색성 색소의 염색성이 양호하고 편광 성능이 우수하며, 또한 충분히 두께가 작은 편광자층을 얻을 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지층의 두께가 30 ㎛를 초과하면, 편광자층의 두께가 10 ㎛를 초과하는 경우가 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지층의 두께가 3 ㎛ 미만이면, 연신 후에 지나치게 얇아져 염색성이 악화되는 경향이 있다.

도공액의 도공에 앞서서, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 수지층과의 밀착성을 향상시키기 위해서, 적어도 폴리비닐알코올계 수지층이 형성되는 쪽의 기재 필름 표면에, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 플레임(화염) 처리 등을 실시하여도 좋다.

또한, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 수지층과의 밀착성을 향상시키기 위해서, 기재 필름 상에 프라이머층이나 접착제층을 통해 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여도 좋다.

(프라이머층)

프라이머층은, 프라이머층 형성용 도공액을 기재 필름 표면에 도공한 후, 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 프라이머층 형성용 도공액은, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 수지층의 양쪽에 어느 정도 강한 밀착력을 발휘하는 성분을 포함한다. 프라이머층 형성용 도공액은, 통상, 이러한 밀착력을 부여하는 수지 성분과 용매를 함유한다. 수지 성분으로서는, 바람직하게는 투명성, 열안정성, 연신성 등이 우수한 열가소 수지가 이용되며, 예컨대, (메트)아크릴계 수지, 폴리비닐알코올계 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 양호한 밀착력을 부여하는 폴리비닐알코올계 수지가 바람직하게 이용된다.

폴리비닐알코올계 수지로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올 수지 및 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올 수지의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등 외에, 폴리비닐알코올 수지를 에틸렌, 프로필렌과 같은 올레핀류로 변성한 것; 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산과 같은 불포화 카르복실산류로 변성한 것; 불포화 카르복실산의 알킬에스테르로 변성한 것; 아크릴아미드로 변성한 것 등을 들 수 있다. 상술한 폴리비닐알코올계 수지 중에서도 폴리비닐알코올 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

용매로서는, 통상, 상기 수지 성분을 용해할 수 있는 일반적인 유기 용매나 수계 용매가 이용된다. 용매의 예를 들면, 예컨대, 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤과 같은 케톤류; 아세트산에틸, 아세트산이소부틸과 같은 에스테르류; 염화메틸렌, 트리클로로에틸렌, 클로로포름과 같은 염소화탄화수소류; 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올과 같은 알코올류이다. 단, 유기 용매를 포함하는 프라이머층 형성용 도공액을 이용하여 프라이머층을 형성하면, 기재 필름을 용해시켜 버리는 경우도 있기 때문에, 기재 필름의 용해성도 고려하여 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 환경에 미치는 영향도 고려하면, 물을 용매로 하는 도공액으로 프라이머층을 형성하는 것이 바람직하다.

프라이머층의 강도를 올리기 위해서, 프라이머층 형성용 도공액에 가교제를 첨가하여도 좋다. 가교제는, 사용하는 열가소성 수지의 종류에 따라서, 유기계, 무기계 등 공지된 것 중에서 적절한 것을 적절하게 선택한다. 가교제의 예를 들면, 예컨대, 에폭시계, 이소시아네이트계, 디알데히드계, 금속계의 가교제이다.

에폭시계 가교제로서는, 일액경화형, 이액경화형의 어느 것이나 이용할 수 있으며, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세린디- 또는 트리-글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜아민 등을 들 수 있다.

이소시아네이트계 가교제로서는, 톨릴렌디이소시아네이트, 수소화톨릴렌디이소시아네이트, 트리메틸올프로판-톨릴렌디이소시아네이트 아닥트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 메틸렌비스(4-페닐메탄)트리이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 이들의 케토옥심 블록물 또는 페놀 블록물 등을 들 수 있다.

디알데히드계 가교제로서는, 글리옥살, 말론디알데히드, 숙신디알데히드, 글루타르디알데히드, 말레인디알데히드, 프탈디알데히드 등을 들 수 있다.

금속계 가교제로서는, 예컨대, 금속염, 금속 산화물, 금속 수산화물, 유기 금속 화합물을 들 수 있다. 금속염, 금속 산화물, 금속 수산화물로서는, 예컨대, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 철, 니켈, 지르코늄, 티탄, 규소, 붕소, 아연, 구리, 바나듐, 크롬, 주석과 같은 2가 이상의 원자가를 갖는 금속의 염, 산화물 및 수산화물을 들 수 있다.

유기 금속 화합물이란, 금속 원자에 직접 유기기가 결합하고 있거나, 또는 산소 원자나 질소 원자 등을 통해 유기기가 결합하고 있는 구조를 분자 내에 적어도 1개 갖는 화합물이다. 유기기란, 적어도 탄소 원소를 포함하는 1가 또는 다가의 기를 의미하며, 예컨대, 알킬기, 알콕시기, 아실기 등일 수 있다. 또한 결합이란, 공유 결합만을 의미하는 것은 아니고, 킬레이트형 화합물 등의 배위에 의한 배위 결합이라도 좋다.

유기 금속 화합물의 적합한 예는, 유기 티탄 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 알루미늄 화합물, 유기 규소 화합물을 포함한다. 유기 금속 화합물은, 1종만을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.

유기 티탄 화합물로서는, 예컨대, 테트라노르말부틸티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 부틸티타네이트다이머, 테트라(2-에틸헥실)티타네이트, 테트라메틸티타네이트와 같은 티탄오르토에스테르류; 티탄아세틸아세토네이트, 티탄테트라아세틸아세토네이트, 폴리티탄아세틸아세토네이트, 티탄옥틸렌글리콜레이트, 티탄락테이트, 티탄트리에탄올아미네이트, 티탄에틸아세토아세테이트와 같은 티탄킬레이트류; 폴리히드록시티탄스테아레이트와 같은 티탄아실레이트류 등을 들 수 있다.

유기 지르코늄 화합물로서는, 예컨대, 지르코늄노르말프로피오네이트, 지르코늄노르말부틸레이트, 지르코늄테트라아세틸아세토네이트, 지르코늄모노아세틸아세토나토, 지르코늄비스아세틸아세토네이트, 지르코늄아세틸아세토네이토비스에틸아세토아세테이트 등을 들 수 있다.

유기 알루미늄 화합물로서는, 예컨대, 알루미늄아세틸아세토네이트, 알루미늄유기산킬레이트 등을 들 수 있다. 유기 규소 화합물로서는, 예컨대, 앞서 유기 티탄 화합물 및 유기 지르코늄 화합물에 있어서 예시한 배위자가 규소에 결합한 화합물을 들 수 있다.

이상의 저분자계 가교제 외에도, 메틸올화 멜라민 수지, 폴리아미드 에폭시 수지와 같은 고분자계 가교제를 이용할 수도 있다. 폴리아미드 에폭시 수지의 시판 제품의 예를 들면, 다오카가가쿠고교(주)에서 판매하고 있는 「스미레즈레진 650(30)」이나 「스미레즈레진 675」(모두 상품명) 등이다.

프라이머층을 형성하는 수지 성분으로서 폴리비닐알코올계 수지를 사용하는 경우는, 폴리아미드 에폭시 수지, 메틸올화 멜라민 수지, 디알데히드계 가교제, 금속 킬레이트 화합물계 가교제 등이, 가교제로서 적합하게 이용된다.

프라이머층 형성용 도공액 속의 수지 성분과 가교제의 비율은, 수지 성분 100 중량부에 대하여, 가교제 0.1~100 중량부 정도의 범위에서, 수지 성분의 종류나 가교제의 종류 등에 따라서 적절하게 결정하면 되며, 특히 0.1~50 중량부 정도의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 프라이머층 형성용 도공액은, 그 고형분 농도가 1~25 중량% 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

프라이머층의 두께는, 0.05~1 ㎛ 정도인 것이 바람직하고, 0.1~0.4 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 0.05 ㎛보다 얇아지면, 기재 필름과 폴리비닐알코올계 수지층과의 밀착력 향상 효과가 작고, 1 ㎛보다 두껍게 되면, 편광성 적층 필름이나 편광판의 박막화에 불리하다.

프라이머층 형성용 도공액을 기재 필름에 도공하는 방법은, 폴리비닐알코올계 수지층 형성용의 도공액의 경우와 같은 식일 수 있다. 프라이머층은, 폴리비닐알코올계 수지층 형성용의 도공액이 도공되는 면(기재 필름의 한쪽 면 또는 양쪽 면)에 도공된다. 프라이머층 형성용 도공액으로 이루어지는 도공층의 건조 온도 및 건조 시간은 도공액에 포함되는 용매의 종류에 따라서 설정된다. 건조 온도는, 예컨대 50~200℃이고, 바람직하게는 60~150℃이다. 용매가 물을 포함하는 경우, 건조 온도는 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 건조 시간은 예컨대 30초~20분이다.

프라이머층을 형성하는 경우, 기재 필름로의 도공 순서는 특별히 제약되는 것은 아니며, 예컨대 기재 필름의 양면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하는 경우에는, 기재 필름의 양면에 프라이머층을 형성한 후, 양면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여도 좋고, 기재 필름의 한쪽의 면에 프라이머층, 폴리비닐알코올계 수지층을 순차 형성한 후, 기재 필름의 다른 쪽의 면에 프라이머층, 폴리비닐알코올계 수지층을 순차 형성하여도 좋다.

본 발명의 편광성 적층 필름의 제조 방법에서 얻어지는 적층 필름은, 전형적으로는 장척의 필름이다. 이 장척의 적층 필름은, 폴리비닐알코올계 수지층을 형성한 후에 순차 권취해 나감으로써, 일단 필름 롤의 형태로 하여도 좋고, 권취하지 않고서, 얻어진 적층 필름을 연속적으로 다음 연신 공정 S20에 공급하여, 계속해서 연신 처리를 하여도 좋다.

[2] 연신 공정 S20

본 공정은, 기재 필름 및 폴리비닐알코올계 수지층으로 이루어지는 적층 필름을 연신하여 연신 필름을 얻는 공정이다. 연신 공정 S20은, 전형적으로는, 장척의 적층 필름을 반송하면서, 또는 장척의 적층 필름의 필름 롤로부터 적층 필름을 연속적으로 풀어내고, 이것을 반송하면서 연속적으로 이루어진다. 필름은 가이드 롤 등을 이용하여 반송할 수 있다.

적층 필름의 연신 배율은, 원하는 편광 특성에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 바람직하게는, 적층 필름의 원래 길이에 대하여 5배 초과 17배 이하이며, 보다 바람직하게는 5배 초과 8배 이하이다. 연신 배율이 5배 이하이면, 폴리비닐알코올계 수지층을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지의 고분자쇄가 충분히 배향되지 않기 때문에, 편광자층의 편광도가 충분히 높아지지 않는 경우가 있다. 한편, 연신 배율이 17배를 초과하면, 연신시에 필름의 파단이 생기기 쉬워지는 동시에, 연신 필름의 두께가 필요 이상으로 얇아져, 후속 공정에서의 가공성 및 취급성이 저하될 우려가 있다. 연신 처리는 통상 일축 연신이다.

연신 처리는, 필름 길이 방향(필름 반송 방향)으로 연신하는 세로 연신일 수 있고, 그 외에 필름 폭 방향으로 연신하는 가로 연신 또는 경사 연신 등이라고 좋다. 세로 연신 방식으로서는, 롤을 이용하여 연신하는 롤간 연신〔거리를 두고 설치된 2개의 닙롤 사이를 반송하면서, 이들 2개의 닙롤 사이의 원주 속도의 차에 의해서 세로 일축 연신을 하는 방식〕, 열롤 연신〔연신 가능한 원하는 온도로 표면이 가열된 열롤과, 열롤과는 원주 속도가 다른(원주 속가 큰) 가이드 롤(또는 열롤이라도 좋음) 사이를 통과시킴으로써, 열롤과 접촉하는 것에 의해 생기는 가열 상태 하에 열롤과의 접촉시 (열롤 위) 또는 그 근방에서 세로 일축 연신을 하는 방식〕, 압축 연신, 척(클립)을 이용한 연신 등을 들 수 있고, 가로 연신 방식으로서는, 텐터법 등을 들 수 있다. 연신 처리는, 습윤식 연신 방법, 건식 연신 방법의 어느 것이나 채용할 수 있지만, 건식 연신 방법을 이용하는 쪽이, 연신 온도를 넓은 범위에서 선택할 수 있다는 점에서 바람직하다.

연신 온도는, 폴리비닐알코올계 수지층 및 기재 필름 전체가 연신 가능할 정도로 유동성을 보이는 온도 이상으로 설정되며, 바람직하게는 〔기재 필름의 상전이 온도(융점 또는 유리 전이 온도)-30〕℃~〔기재 필름의 상전이 온도+30〕℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 〔기재 필름의 상전이 온도-30〕℃~〔기재 필름의 상전이 온도+5〕℃의 범위이고, 더욱 바람직하게는 〔기재 필름의 상전이 온도-25〕℃~〔기재 필름의 상전이 온도〕℃의 범위이다. 기재 필름이 복수의 수지층으로 이루어지는 경우, 상기 상전이 온도는 그 복수의 수지층이 보이는 상전이 온도 중, 가장 높은 상전이 온도를 의미한다.

연신 온도를 〔기재 필름의 상전이 온도-30〕℃보다 낮게 하면, 5배 초과의 고배율 연신이 달성되기 어렵거나, 또는 기재 필름의 유동성이 지나치게 낮아 연신 처리가 곤란하게 되는 경향이 있다. 연신 온도가 〔기재 필름의 상전이 온도+30〕℃를 초과하면, 기재 필름의 유동성이 지나치게 커 연신이 곤란하게 되는 경향이 있다. 5배 초과의 고연신 배율을 보다 달성하기 쉬우므로, 연신 온도는 상기 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상이다. 연신 온도가 120℃ 이상인 경우, 5배 초과의 고 연신 배율이라도 연신 처리에 곤란함을 동반하지 않기 때문이다.

연신 처리에 있어서의 적층 필름의 가열 방법으로서는, 존 가열법(예컨대, 열풍을 불어넣음으로써 소정의 온도로 조정한 가열로와 같은 연신 존 내에서 가열하는 방법); 열롤 연신에 의해서 연신하는 경우에, 롤 자체를 가열하는 방법; 히터 가열법(적외선 히터, 할로겐 히터, 패널 히터 등을 적층 필름의 위아래에 설치하여 복사열로 가열하는 방법) 등이 있다. 롤간 연신 방식에서는, 연신 온도의 균일성이라는 관점에서 존 가열법이 바람직하다. 이 경우, 2개의 닙롤은 온도 조절한 연신 존 안에 설치하여도 좋고, 연신 존 밖에 설치하여도 좋지만, 적층 필름과 닙롤과의 점착을 방지하기 위해서 연신 존 밖에 설치하는 쪽이 바람직하다.

한편, 연신 온도란, 존 가열법의 경우, 존 내부(예컨대 가열로 내)의 분위기 온도를 의미하고, 히터 가열법에서도 로 내부에서 가열을 하는 경우는 로 내부의 분위기 온도를 의미한다. 또한, 열롤 연신의 경우는, 롤의 표면 온도를 의미한다.

연신 처리는 1단에 의한 연신에 한정되지 않고, 다단으로 실시할 수도 있다. 이 경우, 연신 처리의 전체 단을 합쳐서 5배 초과의 고 연신 배율이 되도록 연신 처리를 하는 것이 바람직하다.

연신 공정 S20에 앞서서, 적층 필름을 예열하는 예열 처리 공정을 두어도 좋다. 예열 방법으로서는, 연신 처리에 있어서의 가열 방법과 같은 방법을 이용할 수 있다. 연신 처리 방식이 롤간 연신인 경우, 예열은, 상류 측의 닙롤을 통과하기 전, 통과 중, 통과한 후의 어느 타이밍에 행하여도 좋다. 연신 처리 방식이 열롤 연신인 경우에는, 예열은, 열롤을 통과하기 전 타이밍에 행하는 것이 바람직하다. 연신 처리 방식이 척을 이용한 연신인 경우에는, 예열은, 척 사이 거리를 넓히기 전 타이밍에 행하는 것이 바람직하다. 예열 온도는, 연신 온도의 -50℃ 내지 ±0℃의 범위인 것이 바람직하고, 〔연신 온도-40〕℃~〔연신 온도-10〕℃의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또한, 연신 공정 S20에서의 연신 처리 후에, 열고정 처리 공정을 두어도 좋다. 열고정 처리는, 연신 필름의 단부를 클립에 의해 파지한 상태에서 긴장 상태로 유지하면서, 결정화 온도 이상으로 열처리를 하는 처리이다. 이 열고정 처리에 의해서, 폴리비닐알코올계 수지층의 결정화가 촉진된다. 열고정 처리의 온도는, 〔연신 온도〕℃~〔연신 온도-80〕℃의 범위인 것이 바람직하고, 〔연신 온도〕℃~〔연신 온도-50〕℃의 범위인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 편광성 적층 필름의 제조 방법에서 얻어지는 연신 필름은, 전형적으로는 장척의 필름이고, 통상은 연신 처리 후에 순차 권취하여 나감으로써 필름 롤의 형태로 얻어진다.

[3] 염색 공정 S30

본 공정은, 연신 필름의 폴리비닐알코올계 수지층을 이색성 색소로 염색하고 이것을 흡착 및 배향시켜, 편광자층으로 하는 공정이다. 본 공정을 거쳐 기재 필름의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 편광자층이 적층된 편광성 적층 필름을 얻을 수 있다. 이색성 색소에 의한 염색은, 장척의 연신 필름의 필름 롤로부터 연신 필름을 연속적으로 풀어내고, 이색성 색소를 함유하는 염색조를 지나는 반송 경로(패스 라인)을 따라서 연신 필름을 반송하여, 연속적으로 염색조에 침지함으로써 염색할 수 있다. 필름은 가이드 롤 등을 이용하여 반송할 수 있다.

본 발명에서 염색 공정 S30은 하기 공정 [a]~[c]를 포함한다.

[a] 제1 필름을 상술한 염색조를 지나는 반송 경로를 따라서 반송시킴으로써 염색조에 침지하는 공정.

[b] 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를 접합하여 접합부를 형성하는 공정.

[c] 접합부를 상기 반송 경로를 따라서 반송시킴으로써 염색조에 침지하는 공정.

제1 필름 및 제2 필름의 적어도 어느 한쪽은, 연신 공정 S20에서 얻어진 연신 필름이다. 상술한 공정 [a]~[c]를 포함하는 염색 공정 S30에 따르면, 공정[a]에 의해, 상기 반송 경로를 따라서 선행하여 반송된 장척의 제1 필름이 끝에 가까워졌을 때에는, 이 제1 필름의 종단부와, 미리 준비한 다른 제2 필름(제2 필름은 통상은 필름 롤로서 준비되어 있음)의 시단부를 접합하는 조작을 포함하는 롤의 전환 조작을 하고(공정[b]), 이어서 접합된 제2 필름에 관해서 염색 처리를 실시할 수 있으므로, 편광성 적층 필름의 연속 제조가 가능하게 된다. 본 발명에서는, 원하는 편광성 적층 필름의 제조량에 따라서, 제2 필름에 제3 필름을 접합하거나, 제3 필름에 또 제4 필름(나아가서는 제5 필름, 제6 필름, …)을 접합하거나 할 수 있다.

염색 공정 S30에 제공되는 제1 필름 및 제2 필름의 적어도 어느 한쪽은, 연신 공정 S20에서 연신 처리를 실시한 연신 필름이며, 미리 충분한 연신이 이루어져 있다. 따라서, 특허문헌 2에 기재된 방법과 같이 폴리비닐알코올계 수지의 필름 원반을 미연신의 상태로 염색조에 침지하는 경우와는 달리, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부를 염색조에 침지했을 때의 접합부의 변형을 효과적으로 억제할 수 있다. 이러한 변형에 대한 내성에 의해서, 변형에 기인하는 접합부에서의 필름의 파단이나 박리를 효과적으로 억제할 수 있다.

접합부가 내변형성이 우수하므로, 본 발명에서는 접합부를 상술한 염색조를 지나는 반송 경로에 그대로 통과시킬 수 있다(공정[c]). 즉, 특허문헌 1에 기재한 방법과 같이 접합부의 파단이나 박리를 우려하여, 접합부가 염색조에 침지되지 않도록 반송 경로를 변경할 필요가 없다. 본 발명의 방법에 따르면, 반송 경로를 변경하는 번잡한 작업을 피할 수 있을 뿐만 아니라, 염색 처리할 수 없는 필름 부분의 발생을 피할 수 있고, 나아가서는, 공정[b]에서 롤을 전환한 후, 필름의 상태가 안정될 때까지의 시간을 비약적으로 단축시킬 수 있기 때문에, 필름의 손실을 거의 일으키지 않고, 매우 높은 제조 효율로 편광성 적층 필름을 연속 제조할 수 있다.

한편, 염색 공정 S30에서의 필름의 파단이나 박리를 억제하기 위해 생각할 수 있는 방법으로서, 필름에 걸리는 장력을 낮게 하여 필름을 반송하는 것을 들 수 있지만, 이 경우에는, 염색조나 임의로 설치되는 팽윤조에서 오히려 파단을 일으키기 쉽다. 또한, 장력이 낮은 경우에는 필름의 사행이 발생하기 쉽게 된다. 이 경우, 장력을 복귀시킨 후, 필름의 주행이 안정될 때까지 잠시 동안의 시간이 필요하기 때문에, 필름의 손실이 많아지는 동시에 제조 효율이 저하한다. 장력이 낮은 경우에는, 닙롤을 통과할 때에 필름의 흐름이 나빠지기 때문에, 주름 등의 문제점도 일어나기 쉽다.

도면을 참조하여 염색 공정 S30에 관해서 보다 구체적으로 설명한다. 도 2는 염색 공정 S30의 실시양태의 일례를 도시하는 개략 측면도로, 선행하는 제1 필름인 연신 필름(10)이 염색조(40), 가교조(50)(단, 가교조(50)는 임의로 설치되는 조임)를 순차 통과함으로써 편광성 적층 필름(20)이 연속적으로 제작되는 동시에, 제1 필름의 종단부에 접합된 제2 필름인 연신 필름(10)이 염색조(40)를 통과해 나가는 모습을 도시한 것이다. 접합부(15)보다 하류 쪽이 제1 필름이고, 상류 쪽이 제2 필름이다. 화살표는 필름의 반송 방향을 나타내고 있다. 도시하는 것과 같이, 본 발명의 방법에 따르면, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부(15)를, 반송 경로를 특별히 변경하는 일 없이, 염색조(40)를 적어도 포함하는 염색 공정 S30을 실시하기 위한 반송 경로에 그대로 통과시킬 수 있다.

염색 공정 S30에서의 필름은, 다른 공정과 마찬가지로, 가이드 롤(1) 등을 이용하여 반송할 수 있다. 염색조(40)에 수용된 이색성 색소를 함유하는 염색 용액(41)이나 가교조(50)에 수용된 가교제를 함유하는 가교 용액(51)으로의 필름의 침지는, 예컨대 도시하는 것과 같이, 염색조(40)나 가교조(50) 내에서, 위아래로 복수의 가이드 롤(1)을 설치하고, 이들에 따라서 필름을 반송시키면 된다. 가이드 롤(1)을 설치하는 수나 가이드 롤 사이의 거리 등은, 용액 내에서의 원하는 필름의 체류 시간(침지 시간) 등에 따라서 조정된다.

염색조(40) 내의 염색 용액(41)은 이색성 색소를 용매에 용해한 용액일 수 있다. 염색 용액(41)에 함유되는 이색성 색소로서는, 요오드 또는 이색성 유기 염료를 예로 들 수 있다. 이색성 유기 염료의 구체예는, 예컨대, 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루빈 BL, 보르도 GS, 스카이블루 LG, 레몬 옐로우, 블루 BR, 블루 2R, 네이비 RY, 그린 LG, 바이올렛 LB, 바이올렛 B, 블랙 H, 블랙 B, 블랙 GSP, 옐로우 3G, 옐로우 R, 오렌지 LR, 오렌지 3R, 스칼렛 GL, 스칼렛 KGL, 콩고 레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 수프라 블루 G, 수프라 블루 GL, 수프라 오렌지 GL, 다이렉트 스카이블루, 다이렉트 퍼스트 오렌지 S, 퍼스트 블랙 등을 포함한다. 이색성 색소는, 1종만을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.

염색 용액(41)에 함유되는 용매로서는, 일반적으로는 물이 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 추가로 첨가되어도 좋다. 염색 용액(41)에 있어서의 이색성 색소의 농도는, 0.01~10 중량%인 것이 바람직하고, 0.02~7 중량%인 것이 보다 바람직하고, 0.025~5 중량%인 것이 더욱 바람직하다.

이색성 색소로서 요오드를 사용하는 경우, 염색 효율을 한층 더 향상시킬 수 있으므로, 요오드를 함유하는 염색 용액(41)에 요오드화물을 추가로 첨가하는 것이 바람직하다. 요오드화물로서는, 예컨대 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 염색 용액(41)에 있어서의 요오드화물의 농도는 0.01~20 중량%인 것이 바람직하다. 요오드화물 중에서도 요오드화칼륨을 첨가하는 것이 바람직하다. 요오드화칼륨을 첨가하는 경우, 요오드와 요오드화칼륨의 비율은 중량비로 1:5~1:100의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1:6~1:80의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 1:7~1:70의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

염색 용액(41)으로의 연신 필름(10)의 침지 시간은 통상 15초간~15분간의 범위이고, 30초간~3분간인 것이 바람직하다. 또한, 염색 용액(41)의 온도는, 10~60℃의 범위에 있는 것이 바람직하고, 20~40℃의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

도 2에 도시하는 것과 같이, 염색조(40)를 지나는 연신 필름(10)의 반송 경로에는, 염색조(40)의 뒤(하류 쪽)에 가교조(50)를 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 염색 공정 S30은, 염색조(40)에서의 염색 처리 공정 후에 실시되는 가교 처리 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 가교조(50) 내의 가교 용액(51)은, 가교제를 용매에 용해한 용액일 수 있다. 가교제로서는, 종래 공지된 물질을 사용할 수 있으며, 예컨대, 붕산, 붕사와 같은 붕소 화합물, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 들 수 있다. 가교제는 1종만을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.

가교 용액(51)에 함유되는 용매로서는, 예컨대 물을 사용할 수 있지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매를 추가로 포함하여도 좋다. 가교 용액(51)에 있어서의 가교제의 농도는, 1~20 중량%의 범위인 것이 바람직하고, 6~15 중량%의 범위인 것이 보다 바람직하다.

가교 용액(51)은 요오드화물을 포함할 수 있다. 요오드화물의 첨가에 의해, 편광자층의 면내에 있어서의 편광 성능을 보다 균일화시킬 수 있다. 요오드화물로서는, 예컨대 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 가교 용액(51)에 있어서의 요오드화물의 농도는, 0.05~15 중량%인 것이 바람직하고, 0.5~8 중량%인 것이 보다 바람직하다.

염색조(40) 침지 후의 필름의 가교 용액(51)으로의 침지 시간은 통상 15초간~20분간이고, 30초간~15분간인 것이 바람직하다. 또한, 가교 용액(51)의 온도는 10~90℃의 범위에 있는 것이 바람직하다.

한편, 가교 처리는, 가교제를 염색 용액(41) 중에 배합함으로써 염색 처리와 동시에 실시할 수도 있다.

염색 공정 S30은, 위에서 설명한 염색 처리 공정 및 가교 처리 공정 외에, 염색 처리 공정에 앞서서 연신 필름(10)을 팽윤시키는 팽윤 처리 공정; 염색 처리 공정과 가교 처리 공정 사이에 실시되는 제1 세정 공정; 가교 처리 공정 후에 실시되는 제2 세정 공정을 포함할 수 있다.

팽윤 처리 공정은, 예컨대 0~40℃ 정도의 수욕(이온교환수, 증류수와 같은 순수욕)에 연신 필름(10)을 침지함으로써 실시할 수 있다.

제1 및 제2 세정 공정은 통상 물 세정 공정을 포함한다. 물 세정 처리는, 이온교환수, 증류수와 같은 순수에 염색 처리 후의 또는 가교 처리 후의 필름을 침지함으로써 행할 수 있다. 물 세정 온도는 통상 3~50℃, 바람직하게는 4~20℃의 범위이다. 물로의 침지 시간은 통상 2~300초간, 바람직하게는 3~240초간이다.

제1 및 제2 세정 공정은, 물 세정 공정과 요오드화물 용액에 의한 세정 공정과의 조합이라도 좋다. 또한, 물 세정 공정 및/또는 요오드화물 용액에 의한 세정 처리에서 사용하는 세정액에는, 물 외에, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 프로판올과 같은 액체 알코올을 적절하게 함유시킬 수 있다.

연신 필름(10)을 염색조에 침지하는 공정 및 접합부(15)를 염색조에 침지하는 공정에서는, 모두 실질적으로 연신 처리를 하지 않는 것이 바람직하다. 이에 따라, 염색조(40)로의 침지 처리에 의한 접합부(15)의 변형을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 염색조(40)로의 침지 중에 연신 처리를 실시하면, 접합부(15)의 변형량이 증가하여, 접합부에서의 필름의 파단이나 박리가 일어날 우려가 있다.

또한, 연신 필름(10)을 염색조(40)에 침지하는 공정 및 접합부(15)를 염색조에 침지하는 공정에서 실질적으로 연신 처리를 하지 않음으로써, 접합부(15)에 대한 연신 처리에 기인하여 생길 수 있는 주름의 발생을 방지할 수 있다. 주름이 생기면, 이것을 해소하기 위해서 어느 정도의 시간이 필요하게 되기 때문에, 제조 효율이 저하한다. 가교조(50)에 침지하는 공정에서는 필요에 따라서 연신 처리를 실시할 수도 있다.

한편, 염색조(40)에 침지하는 공정에서 「실질적으로 연신 처리를 하지 않는다」란, 상기 공정에서의 연신 배율을, 상기 공정에 제공되는 연신 필름(10)의 원래 길이에 대하여 1.5배 이하, 바람직하게는 1배(연신하지 않음)로 억제하는 것을 의미한다.

필름에 걸리는 장력을 충분히 높게 하면서, 실질적으로 연신 처리를 하지 않고서 염색 공정을 실시하기 위해서는, 기재 필름으로서, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, (메트)아크릴계 수지, 셀룰로오스에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아세트산비닐계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리이미드계 수지가 바람직하다.

이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 염색 공정 S30의 공정[b]에 있어서의 제1 필름의 종단부(100)와 제2 필름의 시단부(200)의 접합부(15)를 형성하는 방법에 관해서 설명한다. 접합부(15)의 형성 방법은, 염색조(40)나 가교조(50)로의 침지에 의해서도 필름이 박리되기 어려운 방법인 한 특별히 제한되지 않고, 예컨대 양면 테이프(기재 양면에 점착층을 갖는 필름)을 이용한 접합이나, 히트 시일을 이용한 접합에 의해 접합부(15)를 형성할 수 있다. 특별한 기기가 필요하지 않다고 하는 관점에서는, 양면 테이프에 의한 접합은 간편하여 바람직하다. 히트 시일에는 종래 공지된 장치(히트 실러)를 이용할 수 있다.

본 발명의 방법에서는, 염색 공정 S30에서 연신 처리를 실시할 필요가 없기 때문에, 특별히 강력한 접합 방법을 이용하지 않더라도 필름의 파단이나 박리, 주름의 발생과 같은 문제점을 일으키기 어렵다.

제1 필름의 종단부(100)와 제2 필름의 시단부(200)와의 접합부(15)에 있어서의 필름의 접합 형태도 특별히 제한되지 않고, 예컨대 도 3에 도시하는 것과 같이, 양면 테이프나 히트 시일에 의한 1 라인의 띠 형상의 접착 영역(15a)에서의 접착에 의해 접합을 하여도 좋고, 도 4에 도시하는 것과 같이 접착 영역(15a)을 복수 형성하여도 좋다.

공정[b]에서의 롤의 전환에는, 예컨대 터릿 방식과 같은 종래 공지된 자동 종이 이음 장치를 이용할 수 있다. 또한, 자동 종이 이음 장치와 히트 실러가 일체로 된 장치도 시판되고 있어, 이러한 장치도 적합하게 이용할 수 있다.

여기서, 염색 공정 S30에서 사용하는 제1 필름 및 제2 필름은, 상술한 것과 같이, 적어도 어느 한쪽이 연신 공정 S20에서 얻어진 연신 필름(10)이다. 도 2를 이용한 상술한 설명에서는, 제1 필름 및 제2 필름이 함께 연신 필름(10)인 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 필름 및 제2 필름 중 어느 한쪽이 연신 필름(10)이고, 다른 쪽이 리드 필름이라도 좋다.

리드 필름은, 반송 경로(패스 라인) 유지용의 필름이며, 염색 공정 S30을 시작하기 전 또는 염색 공정 S30을 중단할 때에 반송 경로로 지나가게 해 놓는(반송 경로 상에 임시로 놓아 두는) 필름이다. 염색 공정 S30 중단시에 리드 필름을 반송 경로로 지나가게 해 놓음으로써, 중단 후의 염색 공정 S30을 재개할 때에 재차 연신 필름(10)을 반송 경로에 다시 통과시키는 작업이 불필요하게 된다.

상술한 것과 같이, 염색 공정 S30의 반송 경로에는, 염색조(40), 가교조(50)와 같은 약액조(때로는 가온 상태의 약액조도 있음)나, 고온의 건조로 등이 배치되어 있기 때문에, 염색 공정 S20 중단 후에 다시 처음부터 연신 필름(10)을 다시 통과시키는 작업을 실시하기 위해서는, 약액조로부터 약액을 뽑아내거나, 반송 경로를 형성하고 있는 가이드 롤을 움직이거나, 건조로의 도어를 개방하는 등의 번잡한 작업이 필요하게 된다. 이러한 작업을 실시하면, 필름을 다시 통과시키는 시간에 더하여, 약액조의 온도나 건조로의 온도를 다시 정상 상태로 하는 데 매우 긴 시간이 필요하게 되어 버려, 제조 효율이 현저히 저하한다.

리드 필름을 반송 경로로 지나가게 한 상태에서 라인 반송을 정지해 놓음으로써 염색 공정 S30을 실시할 때의 반송 경로를 그대로 장시간 유지할 수 있으므로, 염색 공정 S30를 재개함에 있어서, 약액을 뽑아내거나, 가이드 롤을 움직이거나, 건조로의 도어를 개방하거나 할 필요가 없다. 따라서, 염색 공정 S30의 재개시에 그 반송 경로를 정상 상태로 하는 시간을 비약적으로 단축할 수 있어, 재개를 원활하게 할 수 있다.

리드 필름으로서는, 저렴하다, 파단되기 어렵다, 주름이 발생하기 어렵다, 약액에 장시간 침지하여도 부식되기 어렵다, 등과 같은 특성을 갖는 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 연신 폴리프로필렌 필름 등을 바람직하게 이용할 수 있다. 리드 필름은 반드시 연신 처리된 필름일 필요는 없지만, 연신 처리를 실시함으로써 필름의 내인열 강도나 내열성 등을 향상시킬 수 있어, 리드 필름에 적합한 특성을 얻기가 쉽다. 또한, 연신 처리를 실시하면, 필름 면적이 증가하기 때문에, 연신 처리된 필름은 대체로 미연신인 것과 비교하여 염가이다.

한편, 리드 필름으로서 연신 공정 S20에서 얻어지는 연신 필름(10)을 이용하는 것은 바람직하지 못하다. 연신 필름(10)을 리드 필름으로서 이용하는 것은, 연신 필름(10)의 손실이 방대하게 되어, 제조 비용의 면에서 불리하다. 또한, 연신 필름(10)을 반송 경로에 통과시킨 상태에서 라인 반송을 장시간 정지하면, 폴리비닐알코올계 수지층이 염색조 등의 약액조에 서서히 용해되어 가, 약액조를 오염시켜 버린다.

따라서, 염색 공정 S30에서 사용하는 제1 필름 및 제2 필름이 함께 연신 필름(10)인 경우란, 어느 한쪽의 필름이 리드 필름으로서 사용되는 것은 아니고, 접합된 양쪽의 연신 필름(10)이 염색 공정 S30을 거쳐 편광성 적층 필름(20)이 되는 것을 의미하고 있다.

한편, 제1 필름이 연신 필름(10)이며, 제2 필름이 리드 필름인 경우란, 예컨대, 염색 공정 S30을 중단하기 위해서, 중단 직전의 연신 필름(10)의 종단부에 리드 필름을 접합하고, 접합부를 그대로 반송 경로를 따라서 반송시켜, 리드 필름을 반송 경로에 통과시키는 경우이다. 제1 필름이 리드 필름이고, 제2 필름이 연신 필름(10)인 경우란, 예컨대, 반송 경로에 리드 필름을 통과시킨 중단 상태에서, 리드 필름의 종단부에 연신 필름(10)을 접합하여 염색 공정 S30을 재개하는 경우이다. 이 경우, 접합부, 나아가서는 제2 필름을 반송 경로를 따라서 반송하고 제2 필름의 염색 처리를 실시하여, 편광성 적층 필름(20)을 얻는다.

염색 공정 S30 후, 얻어진 젖은 채로의 편광성 적층 필름을 건조시키는 건조공정을 두는 것이 바람직하다. 건조 공정으로서는, 자연 건조, 송풍 건조, 가열 건조 등의 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예컨대 가열 건조의 경우, 건조 온도는 통상 20~95℃이고, 건조 시간은 통상 1~15분간 정도이다. 이상과 같이 하여 얻어지는 편광성 적층 필름(20)은 그대로 편광 요소(편광판)로서 사용할 수 있는 동시에, 편광자층과 보호 필름을 포함하는 후술하는 편광판을 제작하기 위한 제조 중간체로서도 유용하다.

편광성 적층 필름(20)이 갖는 편광자층의 두께는 10 ㎛이하이며, 바람직하게는 7 ㎛ 이하이다. 편광자층의 두께를 10 ㎛ 이하로 함으로써, 박형의 편광성 적층 필름(20)을 구성할 수 있다.

<편광판의 제조 방법>

위에서 설명한 것과 같은 제조 방법에 의해서 얻어지는 편광성 적층 필름은, 도 5에 도시하는 흐름도에 따라서, 편광성 적층 필름의 편광자층 상에 보호 필름을 접합하여 접합 필름을 얻는 접합 공정 S40, 접합 필름으로부터 기재 필름을 박리하여 제거하는 박리 공정 S50을 거쳐, 편광자층 상에 보호 필름이 접합된 편광판으로 할 수 있다. 박리 공정 S50을 실시하지 않고, 접합 공정 S40에 의해서 얻어지는 기재 필름, 편광자층 및 보호 필름을 포함하는 적층체를 편광판으로서 이용할 수도 있다.

[4] 접합 공정 S40

본 공정은, 편광성 적층 필름의 편광자층 위, 즉, 편광자층의 기재 필름 측과는 반대쪽의 면에 보호 필름을 접합하여 접합 필름을 얻는 공정이다. 보호 필름은 접착제나 점착제를 이용하여 편광자층에 접합할 수 있다. 편광성 적층 필름이 기재 필름의 양면에 편광자층을 갖는 경우는, 통상, 양면의 편광자층 상에 각각 보호 필름이 접합된다. 이 경우, 이들 보호 필름은 동종의 보호 필름이라도 좋고, 이종의 보호 필름이라도 좋다.

(보호 필름)

보호 필름은, 예컨대, 쇄상 폴리올레핀계 수지(폴리프로필렌계 수지 등), 환상 폴리올레핀계 수지(노르보르넨계 수지 등)와 같은 폴리올레핀계 수지; 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트와 같은 셀룰로오스에스테르계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 폴리카보네이트계 수지; (메트)아크릴계 수지; 또는 이들의 혼합물, 공중합물 등으로 이루어지는 필름일 수 있다. 환상 폴리올레핀계 수지 및 그 필름, 그리고 셀룰로오스트리아세테이트 등의 사용 가능한 시판 제품의 예는 상술한 것과 같다.

보호 필름은, 위상차 필름, 휘도 향상 필름 등과 같은 광학 기능을 더불어 갖는 보호 필름일 수도 있다. 예컨대, 상기 재료로 이루어지는 수지 필름을 연신(일축 연신 또는 이축 연신 등)하거나, 상기 필름 상에 액정층 등을 형성하거나 함으로써, 임의의 위상차 값이 부여된 위상차 필름으로 할 수 있다.

보호 필름의 편광자층과는 반대쪽의 표면에는, 하드 코트층, 방현층, 반사 방지층 등의 광학층을 형성할 수도 있다. 보호 필름 표면에 이들 광학층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 광학층은, 접합 공정 S40의 실시에 앞서서 보호 필름 상에 미리 형성해 두어도 좋고, 접합 공정 S40 실시 후 또는 후술하는 박리 공정 S50 실시 후에 형성하여도 좋다.

편광자층 상에 보호 필름을 접합함에 있어서, 보호 필름의 편광자층 측의 표면에는, 편광자층과의 접착성을 향상시키기 위해서, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 플레임(화염) 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리(이접착 처리)를 실시할 수 있고, 그 중에서도, 플라즈마 처리, 코로나 처리 또는 비누화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 예컨대 보호 필름이 환상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 경우, 통상 플라즈마 처리나 코로나 처리가 실시된다. 또한, 셀룰로오스에스테르계 수지로 이루어지는 경우에는, 통상 비누화 처리가 실시된다. 비누화 처리로서는, 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 알칼리 수용액에 침지하는 방법을 들 수 있다.

보호 필름의 두께는 얇은 것이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하하여, 가공성이 뒤떨어진다. 한편, 지나치게 두꺼우면, 투명성이 저하하거나, 접합 후에 필요한 양생 시간이 길어지거나 하는 등의 문제가 생긴다. 따라서, 보호 필름의 두께는 90 ㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~60 ㎛, 더욱 바람직하게는 5~50 ㎛이다. 또한, 편광판의 박막화라는 관점에서, 편광자층과 보호 필름과의 합계 두께는, 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 90 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 80 ㎛ 이하이다.

(접착제)

접착제로서는 수계 접착제 또는 광경화성 접착제를 이용할 수 있다. 수계 접착제로서는, 폴리비닐알코올계 수지 수용액으로 이루어지는 접착제, 수계 이액형 우레탄계 에멀젼 접착제 등을 들 수 있다. 특히, 보호 필름으로서 비누화 처리 등으로 표면 처리(친수화 처리)된 셀룰로오스에스테르계 수지 필름을 이용하는 경우에는, 폴리비닐알코올계 수지 수용액으로 이루어지는 수계 접착제를 이용하는 것이 바람직하다.

폴리비닐알코올계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐을 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알코올 호모폴리머 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체를 비누화 처리하여 얻어지는 폴리비닐알코올계 공중합체 또는 이들의 수산기를 부분적으로 변성한 변성 폴리비닐알코올계 중합체 등을 이용할 수 있다. 수계 접착제는, 다가 알데히드, 수용성 에폭시 화합물, 멜라민계 화합물, 지르코니아 화합물, 아연 화합물 등의 첨가제를 포함할 수 있다. 수계 접착제를 이용한 경우, 그로부터 얻어지는 접착제층의 두께는 통상 1 ㎛ 이하이다.

수계 접착제를 편광성 적층 필름의 편광자층 위 및/또는 보호 필름 위에 도공하고, 이들 필름을 접착제층을 통해 접합하고, 바람직하게는 접합 롤 등을 이용하여 가압하여 밀착시킴으로써 접합 공정이 실시된다. 수계 접착제(광경화성 접착제에 관해서도 마찬가지)의 도공 방법은 특별히 제한되지 않고, 유연법, 메이어 바 코트법, 그라비아 코트법, 콤마 코터법, 닥터 플레이트법, 다이 코트법, 딥 코트법, 분무법 등의 종래 공지된 방법을 이용할 수 있다.

수계 접착제를 이용하는 경우, 상술한 접합을 실시한 후, 수계 접착제 중에 포함되는 물을 제거하기 위해서 필름을 건조시키는 건조 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 건조는, 예컨대 필름을 건조로에 도입함으로써 실시할 수 있다. 건조 온도(건조로의 온도)는 바람직하게는 30~90℃이다. 30℃ 미만이면, 보호 필름이 편광자층으로부터 박리되기 쉽게 되는 경향이 있다. 또한 건조 온도가 90℃를 초과하면, 열에 의해서 편광자층의 편광 성능이 열화될 우려가 있다. 건조 시간은 10~1000초 정도로 할 수 있고, 생산성의 관점에서는, 바람직하게는 60~750초, 보다 바람직하게는 150~600초이다.

건조 공정 후, 실온 또는 그보다 약간 높은 온도, 예컨대 20~45℃ 정도의 온도에서 12~600시간 정도 양생하는 양생 공정을 두어도 좋다. 양생 온도는 건조 온도보다도 낮게 설정되는 것이 일반적이다.

상기 광경화성 접착제란, 자외선 등의 활성 에너지선을 조사함으로써 경화하는 접착제를 말하며, 예컨대, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 것, 광반응성 수지를 포함하는 것, 바인더 수지 및 광반응성 가교제를 포함하는 것 등을 들 수 있다. 중합성 화합물로서는, 광경화성 에폭시계 모노머, 광경화성 아크릴계 모노머, 광경화성 우레탄계 모노머 등의 광중합성 모노머나, 광중합성 모노머에 유래하는 올리고머 등을 예로 들 수 있다. 광중합 개시제로서는, 자외선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해 중성 라디칼, 음이온 라디칼, 양이온 라디칼과 같은 활성종을 발생하는 물질을 포함하는 것을 예로 들 수 있다. 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 광경화성 접착제로서, 광경화성 에폭시계 모노머 및 광양이온 중합 개시제를 포함하는 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

광경화성 접착제를 이용하는 경우, 상술한 접합을 실시한 후, 필요에 따라서 건조 공정을 실시하고(광경화성 접착제가 용매를 포함하는 경우 등), 이어서 활성 에너지선을 조사함으로써 광경화성 접착제를 경화시키는 경화 공정을 실시한다. 활성 에너지선의 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 nm 이하에 발광 분포를 갖는 활성 에너지선이 바람직하고, 구체적으로는, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로파 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프 등이 바람직하게 이용된다.

광경화성 접착제로의 광조사 강도는, 광경화성 접착제의 조성에 따라서 적절하게 결정되며, 중합 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사 강도가 0.1~6000 mW/㎠가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 조사 강도가 0.1 mW/㎠ 이상인 경우, 반응 시간이 지나치게 길어지지 않고, 6000 mW/㎠ 이하인 경우, 광원으로부터 복사되는 열 및 광경화성 접착제의 경화시의 발열에 의한 광경화성 접착제의 황변이나 편광자층의 열화를 일으킬 우려가 적다.

광경화성 접착제로의 광조사 시간에 관해서도 광경화성 접착제의 조성에 따라서 적절하게 결정되며, 상기 조사 강도와 조사 시간과의 곱으로서 나타내어지는 적산 광량이 10~10000 mJ/㎠가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 적산 광량이 10 mJ/㎠ 이상인 경우, 중합 개시제 유래의 활성종을 충분량 발생시켜 경화 반응을 보다 확실하게 진행시킬 수 있고, 10000 mJ/㎠ 이하인 경우, 조사 시간이 지나치게 길어지지 않아, 양호한 생산성을 유지할 수 있다.

한편, 활성 에너지선 조사 후의 접착제층의 두께는 통상 0.001~5 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 0.01~2 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.01~1 ㎛이다.

(점착제)

보호 필름의 접합에 이용할 수 있는 점착제는, 통상 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 실리콘계 수지 등을 베이스 폴리머로 하고, 거기에, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물과 같은 가교제를 더한 점착제 조성물로 이루어진다. 또한 미립자를 함유하여 광산란성을 보이는 점착제층으로 할 수도 있다.

점착제층의 두께는 1~40 ㎛일 수 있지만, 가공성, 내구성의 특성을 해치지 않는 범위에서, 얇게 칠하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 3~25 ㎛인 것이 바람직하다. 3~25 ㎛의 두께는, 양호한 가공성을 가지면서 또 편광자층의 치수 변화를 억제함에 있어서도 적합하다. 점착제층이 1 ㎛ 미만이면 점착성이 저하하고, 40 ㎛를 초과하면 점착제가 불거져 나오는 등의 문제점을 일으키기 쉽게 된다. 점착제를 이용하여 보호 필름을 편광자층에 접합하는 방법에서는, 보호 필름의 면에 점착제층을 형성한 후, 편광자층에 접합하여도 좋고, 편광자층의 면에 점착제층을 형성한 후, 여기에 보호 필름을 접합하여도 좋다.

점착제층을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 보호 필름의 면 또는 편광자층의 면에, 상기한 베이스 폴리머를 비롯한 각 성분을 포함하는 점착제 조성물(점착제 용액)을 도공하고, 건조하여 점착제층을 형성한 후, 보호 필름과 편광자층을 접합시켜도 좋고, 세퍼레이터(박리 필름) 상에 점착제층을 형성한 후, 이 점착제층을 보호 필름의 면 또는 편광 필름의 면에 전사하고, 이어서 보호 필름과 편광자층을 접합시키도록 하여도 좋다. 점착제층을 보호 필름의 면 또는 편광자층의 면에 형성할 때에는, 필요에 따라서 보호 필름의 면 혹은 편광자층의 면, 또는 점착제층의 한쪽 면 혹은 양쪽 면에 표면 처리, 예컨대 코로나 처리 등을 실시하여도 좋다.

[5] 박리 공정 S50

본 공정은, 보호 필름을 접합하여 얻어지는 접합 필름으로부터 기재 필름을 박리하여 제거하는 공정이다. 이 공정을 거쳐, 편광자층 상에 보호 필름이 적층된 기재 필름을 갖지 않는 편광판을 얻을 수 있다. 편광성 적층 필름이 기재 필름의 양면에 편광자층을 가지고, 이들 양쪽의 편광자층에 보호 필름을 접합한 경우에는, 이 박리 공정 S50에 의해, 1장의 편광성 적층 필름으로부터 2장의 편광판을 얻을 수 있다.

기재 필름을 박리하여 제거하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상의 점착제를 갖는 편광판에서 행해지는 세퍼레이터(박리 필름)의 박리 공정과 같은 방법으로 박리할 수 있다. 기재 필름은, 접합 공정 S40 후, 그대로 곧바로 박리하여도 좋고, 접합 공정 S40 후, 한 번 롤 형상으로 권취하고, 그 후의 공정에서 풀어내면서 박리하여도 좋다.

이상과 같이 하여 제조되는 편광판은, 실제 사용함에 있어서 다른 광학층을 적층한 광학 필름으로서 이용할 수도 있다. 또한, 보호 필름이 이러한 광학층의 기능을 갖고 있어도 좋다. 다른 광학층으로서는, 어떤 종류의 편광광을 투과하고, 그것과 반대의 성질을 보이는 편광광을 반사하는 반사형 편광 필름; 표면에 요철 형상을 갖는 방현 기능을 구비한 필름; 표면 반사 방지 기능을 구비한 필름; 표면에 반사 기능을 갖는 반사 필름; 반사 기능과 투과 기능을 더불어 갖는 반투과 반사 필름; 시야각 보상 필름 등을 들 수 있다.

어떤 종류의 편광광을 투과하고, 그것과 반대의 성질을 보이는 편광광을 반사하는 반사형 편광 필름에 상당하는 시판 제품으로서는, 예컨대, 「DBEF」(3M사 제조, 일본에서는 스미토모쓰리엠(주)로부터 입수 가능), 「APF」(3M사 제조, 일본에서는 스미토모쓰리엠(주)로부터 입수 가능)를 들 수 있다.

시야각 보상 필름으로서는, 기재 표면에 액정성 화합물이 도포되어, 배향·고정되어 있는 광학 보상 필름, 폴리카보네이트계 수지로 이루어지는 위상차 필름, 환상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름 등을 들 수 있다.

기재 표면에 액정성 화합물이 도포되어, 배향·고정되어 있는 광학 보상 필름에 해당하는 시판 제품으로서는, 「WV 필름」(후지 필름(주) 제조), 「NH 필름」(JX 닛코닛시키에네르기(주) 제조), 「NR 필름」(JX 닛코닛시키에네르기(주) 제조) 등을 들 수 있다.

환상 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름에 해당하는 시판 제품으로서는, 「아톤 필름」(JSR(주) 제조), 「에스시나」(세키스이가가쿠고교(주) 제조), 「제오노아 필름」(닛폰제온(주) 제조) 등을 들 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 기재하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해서 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

(1) 기재 필름의 제작

에틸렌 유닛을 약 5 중량% 포함하는 프로필렌/에틸렌의 랜덤 공중합체(스미토모가가쿠(주) 제조의 「스미토모노브렌 W151」, 융점 Tm=138℃)로 이루어지는 수지층의 양면에 프로필렌의 단독 중합체(스미토모가가쿠(주) 제조의 「스미토모노브렌 FLX80E4」, 융점 Tm=163℃)로 이루어지는 수지층을 배치한 3층 구조의 장척의 기재 필름을, 다층 압출 성형기를 이용한 공압출 성형에 의해 제작했다. 얻어진 기재 필름의 합계 두께는 90 ㎛이고, 각 층의 두께의 비(FLX80E4/W151/FLX80E4)는 3/4/3이었다.

(2) 프라이머층 형성 공정

폴리비닐알코올 분말(닛폰고세이가가쿠고교(주) 제조의 「Z-200」, 평균 중합도 1100, 평균 비누화도 99.5 몰%)을 95℃의 열수에 용해하여, 농도 3 중량%의 폴리비닐알코올 수용액을 조제했다. 얻어진 수용액에 가교제(다오카가가쿠고교(주) 제조의 「스미레즈레진 650」)를 폴리비닐알코올 분말 6 중량부에 대하여 5 중량부의 비율로 혼합하여, 프라이머층 형성용 도공액을 얻었다.

상기 (1)에서 제작한 기재 필름을 연속적으로 반송하면서, 그 한쪽 면에 코로나 처리를 실시하고, 그 코로나 처리면에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 상기 프라이머층 형성용 도공액을 연속적으로 도공하고, 80℃에서 10분간 건조시킴으로써, 두께 0.2 ㎛의 프라이머층을 형성했다. 또한, 기재 필름의 다른 쪽의 면에도 코로나 처리를 실시하고, 그 코로나 처리면에, 상기와 같은 식으로 두께 0.2 ㎛의 프라이머층을 형성함으로써 양면에 프라이머층을 갖는 기재 필름을 얻었다.

(3) 적층 필름의 제작(수지층 형성 공정)

폴리비닐알코올 분말((주)쿠라레 제조의 「PVA124」, 평균 중합도 2400, 평균 비누화도 98.0~99.0 몰%)을 95℃의 열수에 용해하여, 농도 8 중량%의 폴리비닐알코올 수용액을 조제하고, 이것을 폴리비닐알코올계 수지층 형성용 도공액으로 했다.

상기 (2)에서 제작한 양면에 프라이머층을 갖는 기재 필름을 연속적으로 반송하면서, 한쪽의 프라이머층 표면에 립 코터를 이용하여 상기 폴리비닐알코올계 수지층 형성용 도공액을 연속적으로 도공하고, 80℃에서 2분간, 70℃에서 2분간, 이어서 60℃에서 4분간 건조시킴으로써, 프라이머층 상에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성했다. 또한, 다른 쪽의 프라이머층 표면에도, 상기와 같은 식으로 폴리비닐알코올계 수지층을 형성함으로써 적층 필름을 얻었다. 적층 필름에 있어서의 폴리비닐알코올계 수지층의 두께는 각각 10.5 ㎛, 10.2 ㎛였다.

(4) 연신 필름의 제작(연신 공정)

상기 (3)에서 제작한 적층 필름을 연속적으로 반송하면서, 롤간 연신 장치를 이용하여 160℃의 연신 온도(가열로 내의 분위기 온도)에서 세로 방향(필름 반송 방향)으로 5.8배의 배율로 자유단 일축 연신을 실시하여, 연신 필름을 연속적으로 제작하고, 순차 권취하여 연신 필름의 필름 롤을 얻었다. 연신 필름에 있어서의 2개의 폴리비닐알코올계 수지층의 두께는 각각 5.1 ㎛, 4.9 ㎛였다.

이상의 (1)~(4)의 공정을 반복하여, 합계 2개의 연신 필름 롤을 제작했다.

(5) 편광성 적층 필름의 제작(염색 공정)

염색 공정을 실시하기 위한 반송 경로(패스 라인)가, 염색조(40)와 가교조(50) 사이에 제1 세정조를 포함하는 동시에, 가교조(50) 뒤에 제2 세정조를 포함하는 것 이외에는, 도 2과 같은 장치를 이용하여 염색 공정을 실시하여, 편광성 적층 필름을 제작했다. 제2 세정조의 하류 쪽에는 건조로가 설치되어 있다. 따라서, 이 반송 경로를 따라서 반송되는 연신 필름은, 염색조(40), 제1 세정조, 가교조, 제2 세정조, 건조로를 순차 통과하여 편광성 적층 필름으로 된다.

염색조(40)에는, 물 100 중량부당 요오드를 0.35 중량부, 요오드화칼륨을 10 중량부 포함하는 30℃의 염색 용액(41)이 수용되어 있다. 가교조(50)에는, 물 100 중량부당 붕산을 9.5 중량부, 요오드화칼륨을 5 중량부 포함하는 76℃의 가교 용액(51)이 수용되어 있다. 제1 세정조 및 제2 세정조에는, 각각 10℃의 순수가 수용되어 있다. 건조로는 그 로의 내부 온도가 80℃로 조정되어 있다.

구체적으로는, 다음과 같은 식으로 염색 공정을 실시하여, 편광성 적층 필름을 제작했다. 우선, 상기 (4)에서 제작한 연신 필름 롤의 하나로부터 제1 필름인 연신 필름을 연속적으로 풀어내고, 상기한 반송 경로를 따라서 연속적으로 반송시킴으로써, 염색조(40)로의 침지(체류 시간: 150초)에 의한 폴리비닐알코올계 수지층의 염색 처리, 제1 세정조로의 침지(체류 시간: 4초)에 의해 필요 이상의 염색 용액을 씻어버리는 제1 세정 처리, 가교조(50)로의 침지(체류 시간: 600초)에 의한 가교 처리, 제2 세정조로의 침지(체류 시간: 4초)에 의해 필요 이상의 가교 용액을 씻어버리는 제2 세정 처리, 건조로 내의 통과(체류 시간: 300초)에 의한 건조 처리를 이 순서로 제1 필름에 대하여 연속적으로 실시했다.

상기 (4)에서 제작한 또 하나의 연신 필름 롤의 연신 필름을 제2 필름으로 한다.

필름 롤로부터 제1 필름을 풀어내는 것이 끝에 가까워졌을 때, 제1 필름의 반송을 일시적으로 정지한 상태에서, 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를, 양면 테이프를 이용하여, 도 3에 도시하는 것과 같이 띠 형상의 접착 영역(15a)을 한 곳 갖도록 접합한 후, 필름의 반송을 재가동하여, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부, 나아가서는 제2 필름을 계속해서 상기한 반송 경로를 따라서 연속적으로 반송함으로써, 제2 필름의 종단부까지 염색 처리, 제1 세정 처리, 가교 처리, 제2 세정 처리, 건조 처리를 실시한다. 상기한 반송 경로를 따라서 반송되는 필름에 걸리는 장력을 염색조(40) 부근에서 측정한 바, 125 N/m였다.

<실시예 2>

반송 경로를 따라서 반송되는 필름에 걸리는 장력을 500 N/m로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<실시예 3>

반송 경로를 따라서 반송되는 필름에 걸리는 장력을 1000 N/m로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<실시예 4>

제1 필름으로서, 필름 롤로부터 풀어내어지는 이축 연신 폴리프로필렌 필름으로 이루어지는 리드 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 3과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<실시예 5>

제2 필름으로서, 필름 롤로부터 풀어내어지는 이축 연신 폴리프로필렌 필름으로 이루어지는 리드 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 3과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<실시예 6>

히트 시일에 의해 띠 형상의 접착 영역(15a)을 두 곳 갖도록 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를 접합한 것 이외에는, 실시예 3과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<실시예 7>

제1 필름으로서, 필름 롤로부터 풀어내어지는 이축 연신 폴리프로필렌 필름으로 이루어지는 리드 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 6과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<실시예 8>

제2 필름으로서, 필름 롤로부터 풀어내어지는 이축 연신 폴리프로필렌 필름으로 이루어지는 리드 필름을 이용한 것 이외에는, 실시예 6과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<비교예 1>

실시예 1의 (1)~(4)를 거쳐 제작한 연신 필름의 필름 롤 대신에, 폴리비닐알코올로 이루어지는 단층 필름((주)쿠라레 제조의 「VF-PS7500」)의 필름 롤을 제1 및 제2 필름의 필름 롤로서 이용한 것, 염색조(40) 및 가교조(50) 내에서 총 연신 배율이 5.0배가 되도록 세로 일축 연신을 한 것, 히트 시일에 의해 띠 형상의 접착 영역(15a)을 한 곳 갖도록 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를 접합한 것, 그리고 반송 경로를 따라서 반송되는 필름에 걸리는 장력을 400 N/m로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

<비교예 2>

띠 형상의 접착 영역(15a)을 두 곳 갖도록 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를 접합한 것 이외에는, 비교예 1과 같은 식으로 편광성 적층 필름을 제작했다.

[연속 제조성의 평가 및 편광성 적층 필름의 편광 성능의 평가]

(연속 제조성의 평가)

각 실시예 및 비교예에 관해서, 다음 평가 기준에 기초하여 편광성 적층 필름의 연속 제조성을 평가했다. 결과를 표 1에 기재한다.

A: 염색 공정 동안, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부에 파단, 박리, 주름 등의 문제점은 인정되지 않고, 제1 필름 및 이것에 접합한 제2 필름을 염색 공정의 반송 경로를 따라서 연속적으로 문제없이 반송시킬 수 있어, 편광성 적층 필름을 연속 제조할 수 있다,

B: 염색 공정 실시 중에 필름에 파단, 접합부의 박리, 접합부의 주름 등의 문제점이 일어나, 문제없이 편광성 적층 필름을 연속 제조할 수 있다고는 말할 수 없다.

(편광성 적층 필름의 편광 성능의 평가)

각 실시예에서 얻어진 편광성 적층 필름에 관해서, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부 근방의 필름 부분의 편광 성능(시감도 보정 단일체 투과율 및 시감도 보정 편광도)을 측정하고, 접합부로부터 떨어진 필름 부분의 편광 성능과 비교하여, 다음 평가 기준에 기초하여 평가했다. 결과를 표 1에 기재한다. 접합부 근방의 필름 부분이란, 제1 필름에 리드 필름을 이용한 실시예 4 및 7에 관해서는 접합부 직후의 필름 부분, 제2 필름에 리드 필름을 이용한 실시예 5 및 8에 관해서는 접합부 직전의 필름 부분, 다른 실시예에 관해서는 접합부 직전 및 직후의 필름 부분을 가리킨다.

A: 접합부 근방의 필름 부분의 편광 성능이, 접합부에서 떨어진 필름 부분의 편광 성능과 동등하다

B: 접합부 근방의 필름 부분의 편광 성능이, 접합부에서 떨어진 필름 부분의 편광 성능보다도 유의하게 저하했다

편광성 적층 필름의 시감도 보정 편광도 및 시감도 보정 단일체 투과율은, 기재 필름의 양면에 있는 편광자층 중 한쪽의 편광자층을 점착 테이프를 이용하여 박리 제거한 것을 측정 샘플로 하고, 니혼분코(주) 제조의 분광광도계 「V7100」을 이용하여, 편광자층 측에서 광을 입사함으로써 측정했다.

표 1에 기재하는 것과 같이, 실시예 1~8에서는, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부를, 염색 공정을 실시하기 위한 반송 경로를 따라서 반송하더라도, 접합부에서의 필름의 파단이나 박리, 주름 등의 문제점을 일으키지 않고, 편광성 적층 필름을 연속 제조할 수 있었다. 실시예 1~8에서는, 염색 용액(41)에 더하여, 76℃로 고온의 가교 용액(51)에 접합부를 침지시키고 있지만, 이와 같이 변형을 일으키게 하기 쉬운 약액에 접합부를 침지하여도 파단이나 박리는 일어나지 않았다. 또한, 실시예 2~8에서는, 실시예 1과 비교하여 필름에 걸리는 장력을 크게 하여, 필름의 파단이 보다 생기기 쉬운 조건으로 염색 공정을 실시했지만, 필름의 파단이나 박리는 일어나지 않았다. 더욱이 실시예 1~8에서는, 편광성 적층 필름에 있어서의 접합부 근방의 편광 성능은, 접합부에서 떨어진 부분의 편광 성능과 동등하여, 접합에 의한 편광 성능의 저하는 인정되지 않았기 때문에, 필름의 손실을 1 m 미만으로 할 수 있었다.

이에 대하여, 미연신의 폴리비닐알코올 단층 필름을 염색 공정에 제공하여, 염색 공정 내에서 연신 처리를 실시한 비교예 1 및 2에서는, 염색조(40) 내에서의 연신 처리 중에 접합부에서 필름의 파단이 일어났다.

한편, 실시예 2~8에서는, 비교예 1 및 2보다도 필름에 걸리는 장력은 크지만, 기재 필름으로서 폴리프로필렌계 수지를 이용하고 있기 때문에, 상기 조건의 염색조(40) 내에서는 연신되지 않는다.

<참고 실시예: 편광판의 제작>

폴리비닐알코올 분말((주)쿠라레 제조의 「KL-318」, 평균 중합도 1800)을 95℃의 열수에 용해하여, 농도 3 중량%의 폴리비닐알코올 수용액을 조제했다. 얻어진 수용액에 가교제(다오카가가쿠고교(주) 제조의 「스미레즈레진 650」)을 폴리비닐알코올 분말 2 중량부에 대하여 1 중량부의 비율로 혼합하여, 접착제 수용액으로 했다.

이어서, 실시예 1에서 제작한 편광성 적층 필름을 연속적으로 반송하면서, 상기 접착제 수용액을 양면의 편광자층 상에 도공한 후, 접합면에 비누화 처리를 실시한 보호 필름〔트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 이루어지는 투명 보호 필름(코니카미놀타옵트(주) 제조의 「KC4UY」), 두께 40 ㎛〕을 편광자층 상에 접합하고, 한 쌍의 접합 롤 사이에 통과시킴으로써 압착하여, TAC/편광자층/프라이머층/기재 필름/프라이머층/편광자층/TAC의 층 구성으로 이루어지는 접합 필름을 제작했다(접합 공정).

이어서, 접합 필름을, 기재 필름과 프라이머층과의 계면에서 박리 분할하여, TAC/편광자층/프라이머층/기재 필름으로 이루어지는 필름과, 프라이머층/편광자층/TAC로 이루어지는 편광판을 얻은 후, 또한 전자의 필름으로부터 기재 필름을 박리하고 제거하여, 또 한 장의 편광판을 얻었다. 기재 필름을 박리하는 공정에서, 파단 등의 문제점은 일어나지 않았다.

산업상 이용가능성

본 발명의 방법에 따르면, 염색 공정에 사용되는 필름이 기재 필름마다 연신 처리를 실시한 연신 필름이고, 미리 충분한 연신이 이루어져 있기 때문에, 제1 필름과 제2 필름과의 접합부를 염색조나 가교조에 침지한 경우라도 그 접합부의 변형을 억제할 수 있고, 이로써 상기 접합부에서의 필름의 파단이나 박리를 효과적으로 억제할 수 있다.

염색조에 침지하는 공정에서는 필름에 대한 연신 처리를 실질적으로 실시하지 않는 것으로 하면, 상기 침지 처리에 의한 접합부의 변형을 더 효과적으로 억제할 수 있는 동시에, 그 접합부를 연신함으로써 생길 수 있는 주름의 발생을 방지할 수 있다.

편광성 적층 필름의 연속 제조는 필름 롤의 전환을 필연적으로 동반하며, 이에 따라 선행하는 필름과 다음 필름과의 접합부가 필연적으로 생기는데, 본 발명의 방법에 따르면, 상기 접합부에 관해서도, 필름의 파단이나 박리를 일으키는 일 없이, 염색 공정을 실시하기 위한 통상의 반송 경로(염색조 등을 지나는 반송 경로)에 그대로 통과시킬 수 있다. 따라서, 안정적이며 또한 효율적으로 편광성 적층 필름을 연속 제조할 수 있다.

또한 본 발명의 방법에 따르면, 도공액의 도공에 의해서 편광자층을 형성할 수 있기 때문에, 박막의 편광자층을 구비하는 편광성 적층 필름 및 편광판을 제조할 수 있다.

부호의 설명

1: 가이드 롤

10: 연신 필름

15: 접합부

15a: 접합부의 접착 영역

20: 편광성 적층 필름

40: 염색조

41: 염색 용액

50: 가교조

51: 가교 용액

100: 제1 필름의 종단부

200: 제2 필름의 시단부.

Claims (7)

1. 기재 필름의 적어도 한쪽의 면에 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층 필름을 얻는 수지층 형성 공정과,
   상기 적층 필름을 연신하여 연신 필름을 얻는 연신 공정과,
   이색성 색소를 함유하는 염색조를 지나는 반송 경로를 따라서 상기 연신 필름을 반송함으로써, 상기 연신 필름의 폴리비닐알코올계 수지층을 상기 이색성 색소로 염색하여 편광자층을 형성하는 염색 공정을 이 순서로 구비하고,
   상기 염색 공정은,
   제1 필름을 상기 반송 경로를 따라서 반송함으로써, 상기 염색조에 침지하는 공정과,
   상기 제1 필름의 종단부와 제2 필름의 시단부를 접합하여 접합부를 형성하는 공정과,
   상기 접합부를 상기 반송 경로를 따라서 반송함으로써, 상기 염색조에 침지하는 공정을 포함하고,
   상기 제1 필름 및 상기 제2 필름의 적어도 어느 한쪽이 상기 연신 필름이며,
   상기 염색조에 침지하는 공정에 있어서는 상기 연신 필름에 대하여 연신 처리를 행하지 않거나, 또는 연신 처리를 행하는 경우에 있어서, 그의 연신 배율이 1.5배 이하인, 편광성 적층 필름의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 반송 경로는, 상기 염색조 뒤에 배치되고, 가교제를 함유하는 가교조를 추가로 지나는 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 필름 및 상기 제2 필름이 모두 상기 연신 필름인 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 필름 및 상기 제2 필름 중 어느 한쪽이 상기 연신 필름이고, 다른 쪽이 리드 필름인 제조 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 리드 필름을 상기 반송 경로로 지나가게 한 상태에서 라인 반송을 정지하는 공정을 더 포함하는 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연신 공정에 있어서 연신의 연신 배율이 5배 초과인 제조 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적층 필름의 폴리비닐알코올계 수지층의 두께가 3~30 ㎛인 제조 방법.

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