KR101804851B1

KR101804851B1 - 필름끼리의 열용착 접합방법과 접합장치, 및 광학 필름의 제조방법

Info

Publication number: KR101804851B1
Application number: KR1020110143571A
Authority: KR
Inventors: 히데토모 이토; 료 타케다; 마스미 사카모토
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2017-12-05
Also published as: KR20120080529A; CN102582076B; CN102582076A

Abstract

본 발명의 한 실시형태에 의한 필름 열용착 접합장치는 제 1 필름의 후단부와 제 2 필름의 선단부를 포개서 열용착 접합하는 장치에 있어서 상기 제 1 필름과 상기 제 2 필름을 포갠 접합영역 부분의 양측에 각각 배치되고 흡착면을 갖는 흡인 박스와; 상기 흡인 박스를 서로 이동시키고 상기 흡인 박스의 이동에 맞춰서 상기 접합영역 부분을 이동시키는 제 1 이동수단과; 상기 흡인 박스를 각각 필름 길이방향으로 이동시키는 제 2 이동수단과; 상기 흡인 박스의 흡착면에 흡인력을 부여하는 흡인력 발생수단과; 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 각각 절단해서 상기 접합영역 부분에 상기 후단부와 상기 선단부를 형성하는 절단날과; 상기 제 1 필름의 후단부와 상기 제 2 필름의 선단부를 포갠 접합부를 열용착하는 열용착수단과; 상기 제 1 및 제 2 이동수단, 상기 흡인력 발생수단, 상기 절단날 및 상기 열용착수단의 ON-OFF 제어를 행하는 제어수단을 구비한다.

Description

필름끼리의 열용착 접합방법과 접합장치, 및 광학 필름의 제조방법{METHOD AND APPARATUS FOR THERMALLY WELDING AND JOINTING FILMS, AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL FILM}

본 발명은 필름끼리의 열용착 접합방법과 접합장치, 및 광학 필름의 제조방법에 관한 것이다.

편광 필름은 액정표시장치(이하, LCD)의 보급에 따라서 수요가 급증하고 있다. 편광 필름은 일반적으로 편광능을 갖는 편광층의 양면 또는 한면에 접착제층을 개재해서 보호필름이 접합되어 있다. 편광층의 소재로서는 일반적으로 PVA(폴리비닐알콜)계 필름이 사용되고 있다. 편광 필름은 이 PVA계 필름을 롤형상으로 권회한 원반 롤로부터의 필름 선단부를 연신장치에 보내어 소정의 처리를 하면서 연신시킴으로써 제조된다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

이 경우, 연신 처리를 효율 좋게 행하기 위해서는 복수의 원반 롤마다 배치식으로 연신 처리를 행하는 것이 아니라 연속적으로 연신 처리를 행하는 것이 바람직하다. 복수의 원반 롤에 대해서 연속 연신 처리를 행하기 위해서는 연신 처리중인 원반 롤(이하 「구(舊) 롤」이라고 함)의 필름 후단부와 다음에 연신하는 원반 롤(이하 「신(新) 롤」이라고 함)의 필름 선단부를 접합하는 것이 필요하게 된다.

필름끼리의 후단부와 선단부를 접합하는 장치로서는, 예를 들면 특허문헌 3에 기재된 웹의 맞댐 접합장치 및 접합방법이 있다. 이 접합방법은 필름끼리의 후단부와 선단부를 흡착 드럼에 유지하면서 절단해서 접합 테이프로 접합한다.

그러나, 접합 테이프로 접합하는 방법은 접합부만 다른 필름 부분과 비교해서 두께나 강성이 다르기 때문에 연신 처리시에 접합부가 박리되거나 파단되거나 한다고 하는 문제가 있다.

이것으로부터, 예를 들면 특허문헌 4에 기재된 바와 같이 필름끼리의 후단부와 선단부를 포개서 열용착(가열 밀봉)하는 것이 행해지고 있다.

일본 특허공개 2008-122988호 공보 일본 특허공개 2008-250326호 공보 일본 특허공개 2007-055704호 공보 일본 특허공개 2004-160665호 공보

그러나, 종래의 열용착 접합방법에서는 필름끼리 포개져서 열용착된 접합부가 주름지기 쉽고, 주름의 내부에 공기 고임이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다. 특히, 편광자를 제조하는데 적합한 필름인 PVA계 필름은 재질이 연하고 또한 박막형상임과 아울러, 근래의 필름 폭의 확폭화(예를 들면, 3m 이상)에 의해 열용착시에 주름이 발생하기 쉽다. 또한, 제조된 PVA계 필름은 중앙이 높은 롤형상으로 권회되어 보관되기 때문에 필름을 되감았을 때에 필름이 주름지기 쉽다. 중앙이 높은 롤이란 중앙부의 롤 지름이 단부의 롤 지름보다 굵어지도록 권회시킴으로써 필름 폭방향의 중앙부와 단부의 필름 신장이 다르다.

그리고, 접합부에 주름이 발생해서 주름 내부에 공기 고임이 발생하면 충분한 접합 강도가 얻어지지 않는다. 이 결과, 연신 처리시에 여전히 접합부가 박리되거나 파단되거나 하는 문제가 해결되어 있지 않은 것이 실상이다.

또한, 필름끼리의 후단부와 선단부를 포개서 열용착한 후에 후단부나 선단부에 있어서 미용착된 테일 부분(후단부나 선단부의 단부)이 크면 테일 부분의 경계에서 응력 집중이 일어나서 필름이 파단되기 쉽다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 필름끼리의 후단부와 선단부를 열용착한 후에 주름이 발생하거나 테일 부분이 길어지거나 하지 않도록 할 수 있으므로, 예를 들면 연신 처리시에도 접합부가 박리되거나 파단되거나 하는 일이 없는 필름끼리의 열용착 접합방법과 접합장치, 및 광학 필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 필름끼리의 열용착 접합방법은 상기 목적을 달성하기 위해서 띠형상의 제 1 필름의 후단부와 띠형상의 제 2 필름의 선단부를 포개서 열용착 접합하는 필름끼리의 열용착 접합방법에 있어서, 상기 제 1 필름과 상기 제 2 필름의 접합영역 부분을 포개어 상기 접합영역 부분의 양측에 대향 배치된 흡인 박스끼리의 평탄한 흡착면에 의해 끼워넣음으로써 상기 포갠 부분의 양면에 면압을 부여하는 면압 부여 공정과, 상기 면압을 부여한 후 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 상기 각각의 흡인 박스의 흡착면에 흡인 유지해서 상기 흡인 박스끼리를 상기 포갠 부분이 이간하는 방향으로 이동시키는 이간 이동 공정과, 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 이간한 상태에서 각각의 필름을 절단해서 제 1 필름 및 제 2 필름의 상기 접합영역 부분에 상기 후단부와 상기 선단부를 형성하는 절단 공정과, 상기 흡인 박스끼리를 접근 이동시켜서 상기 형성된 제 1 띠형상 필름의 후단부와 제 2 띠형상 필름의 선단부를 포갠 접합부를 열용착함으로써 필름끼리를 접합하는 열용착 공정을 적어도 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 실시형태에 의하면, 제 1 필름 및 제 2 필름끼리를 열용착 접합하기 전에 제 1 필름과 제 2 필름의 접합영역 부분의 양측에 면압을 부여하도록 했다. 즉, 대향 배치되어 평탄한 흡착면을 갖는 흡인 박스에 의해 접합영역 부분을 끼워넣고 접합영역 부분에 면압을 부여하도록 했기 때문에 접합영역 부분의 주름을 펴서 없앨 수 있다. 따라서, 필름끼리의 후단부와 선단부를 열용착한 후에 주름이 발생하는 일이 없으므로, 예를 들면 연신 처리시에도 접합부가 박리되거나 파단되거나 하는 일이 없다. 또한, 열용착시에 제 1 필름 및 제 2 필름의 후단부나 선단부를 유지하기 위한 흡인 박스를 주름의 해소에 사용할 수 있으므로 주름의 해소를 위한 특별한 장치를 필요로 하지 않는다. 이것에 의해, 장치의 콤팩트화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 의한 필름끼리의 열용착 접합방법은 상기 목적을 달성하기 위해서, 띠형상의 제 1 필름의 후단부와 띠형상의 제 2 필름의 선단부를 포개서 열용착 접합하는 필름끼리의 열용착 접합방법에 있어서, 상기 제 1 필름과 상기 제 2 필름의 접합영역 부분을 포개고, 상기 접합영역 부분의 양측에 대향 배치된 흡인 박스끼리의 흡착면에 의해 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 흡인 유지하는 흡인 유지 공정과, 상기 포갠 부분을 이간시키는 방향으로 상기 흡인 박스끼리를 이동시키는 이간 이동 공정과, 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 이간한 상태에서 각각의 필름을 절단해서 상기 접합영역 부분에 상기 후단부와 상기 선단부를 형성하는 절단 공정과, 상기 흡인 박스끼리를 필름 길이방향으로 이동시켜서 상기 제 1 띠형상 필름의 후단부와 제 2 띠형상 필름의 선단부를 포개는 겹침폭을 조정하는 겹침폭 조정 공정과, 상기 겹침폭을 조정한 후에 상기 흡인 박스끼리를 접근 이동시켜서 상기 형성된 제 1 띠형상 필름의 후단부와 제 2 띠형상 필름의 선단부를 포갠 접합부를 열용착함으로써 필름끼리를 접합하는 열용착 공정을 적어도 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 형태는 접합영역 부분에 제 1 필름의 후단부와 제 2 필름의 선단부를 포갠 접합부의 겹침폭을 조정하도록 했으므로 후단부나 선단부에 있어서 미용착된 테일 부분(후단부나 선단부의 단부)을 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 필름 반송시에 테일 부분이 펄럭이거나 반송 롤러에 걸리거나 하는 일이 없어지므로 접합부가 박리되거나 파단되는 일이 없다. 또한, 흡인 박스 자체를 필름 반송방향으로 슬라이딩시켜서 접합부의 겹침폭 조정을 행하도록 했으므로 겹침폭 조정시에 필름에 주름이 발생하는 일이 없다. 덧붙이자면, 흡인 박스의 흡인력을 해제한 상태에서 필름 자체를 반송해서 슬라이딩하는 방법은 필름 폭방향으로 반송 장력이 불균형되기 쉽기 때문에 필름이 주름지기 쉽다. 특히, 지금과 같이 필름 폭이 3m를 초과하도록 폭을 넓힌 필름의 경우에는 주름지기 쉽다.

본 발명에 있어서는 상기 제 1 실시형태의 주된 특징인 면압 부여 공정과 상기 제 2 실시형태의 주된 특징인 겹침폭 조정 공정의 양쪽을 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 면압 부여 공정에 의해 주름을 해소한 필름이 접합부의 겹침폭을 조정할 때에 주름이 다시 발생해버린다고 하는 문제가 없다.

본 발명의 한 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서는 상기 제 1 필름을 사용 중인 구 롤을 권회 지지하는 제 1 릴로부터 상기 한 쌍의 흡인 박스의 사이를 통해서 상기 제 1 필름에 소망한 처리를 실시하는 필름 연신 처리부로 반송하는 제 1 필름 반송 공정과, 상기 제 2 필름을 다음에 사용하는 신 롤을 권회 지지하는 제 2 릴로부터 상기 흡인 박스끼리의 사이까지 인출하는 제 2 필름 인출 공정과, 상기 흡인 박스와 상기 필름 연신 처리부 사이에 설치된 리저버에 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 열용착 접합하는 소요 시간에 상당하는 길이의 제 1 필름을 저류해서 상기 제 1 필름의 반송을 정지하고 열용착을 행하면서 상기 제 1 필름을 상기 필름 연신 처리부에 공급 가능하게 하는 리저빙(reserving) 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시형태에 의한 열용착 접합방법은 접합을 위한 열용착 접합장치를 조립한 제조 라인을 정지한 상태에서 사용할 수 있다. 그러나, 상기 구성을 구비함으로써 제조 라인을 정지하는 일없이 제 1 필름 및 제 2 필름끼리를 접합하는 것이 가능해진다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서는 상기 흡인 박스의 흡착면은 마찰계수가 4 이하, 바람직하게는 2 이하, 특히 바람직하게는 1 이하이다. 상기 흡인 박스의 흡착면으로서는, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌을 적합하게 사용할 수 있다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서는 상기 접합영역 부분의 양측에 상기 흡인 박스의 흡착면과 면 일치하고 또한 상기 흡인 박스의 흡착면의 마찰계수보다 작은 흡착면을 갖는 보조 흡인 박스를 각각 고정 배치하고, 상기 절단 공정으로부터 상기 열용착 공정 사이의 스텝에 있어서 상기 절단된 제 1 필름 및 제 2 필름의 절단단부 근방을 상기 열용착을 저해하지 않도록 흡인 유지하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 절단된 제 1 필름 및 제 2 필름의 절단단부 근방이 자중에 의해 늘어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보조 흡인 박스의 흡착면은 흡인 박스의 흡착면보다 마찰계수가 작아서 슬라이딩성이 좋으므로, 겹침폭 조정 공정에 있어서 제 1 필름 및 제 2 필름을 슬라이딩시켰을 때에 흡착면에서 스쳐도 주름이나 스크래치가 생기지 않는다. 따라서, 열용착 접합의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서는 상기 겹침폭 조정 공정은 상기 대향 배치된 흡인 박스끼리의 거리를 상기 절단 공정보다 접근시킨 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 절단된 제 1 필름 및 제 2 필름의 절단단부 근방이 자중에 의해 늘어지는 것을 한층 확실하게 방지할 수 있다.

상기 실시형태에 있어서는 상기 제 1 필름 및 제 2 필름은 광학 필름 제조용 PVA계 필름인 것이 바람직하다. 상기 실시형태는 PVA계 필름 이외의 필름의 열용착 접합을 행하는 것은 물론이다. 그러나, PVA계 필름과 같이 재질이 연하고 또한 광학 필름 제조용과 같이 필름 두께가 매우 얇을 경우에는 주름지기 쉽고, 주름에 기인하는 공기 고임이 접합 강도를 약화시키므로 바람직하다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서는 상기 면압 부여 공정에서는 상기 접합영역 부분을 0.2∼0.8MPa로 가압하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.4∼0.8MPa의 범위이다. 0.2MPa 미만에서는 주름을 피는 효가 거의 보여지지 않음과 아울러 0.8MPa를 초과하면 필름면에 가압 얼룩이 생길 염려가 있기 때문이다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서는 상기 열용착 공정에서는 상기 접합부의 제 1 필름 및 제 2 필름의 각각의 단부 중 상기 열용착되어 있지 않은 미용착 영역이 1.5mm 이하가 되도록 열용착하는 것이 바람직하다.

접합부의 제 1 필름 및 제 2 필름 중 열용착되어 있징 않은 미용착 영역(테일 부분)이 1.5mm를 초과해서 크면 필름 반송시에 테일 부분이 펄럭이거나 반송 롤러에 걸리거나 할 위험이 있어 필름이 박리되거나 파단되기 쉽다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서, 열용착 공정에서는 상기 필름 길이방향으로 직교하는 방향에 대하여 경사각도는 20°이상 60°이하의 범위에서 경사시켜서 열용착하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 예를 들면 연신 처리시 등에 있어서의 접합부의 파단 내성을 향상시킬 수 있다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합방법에 있어서, 열용착 공정에서는 상기 열용착 공정의 전단 또는 후단에 상기 열용착되기 전의 접합부 또는 열용착된 후의 접합부의 필름 폭방향 양단부를 원호상으로 절취하는 절취 공정을 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 예를 들면 연신 처리시 등에 있어서의 접합부의 파단 내성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 한 실시형태에 의한 필름끼리의 열용착 접합장치는 상기 목적을 달성하기 위해서, 띠형상의 제 1 필름의 후단부와 띠형상의 제 2 필름의 선단부를 포개서 열용착 접합하는 필름끼리의 열용착 접합장치에 있어서 상기 제 1 필름과 상기 제 2 필름을 포갠 접합영역 부분의 양측에 각각 대향 배치되고 평탄한 흡착면을 갖는 흡인 박스와 상기 대향 배치된 흡인 박스끼리를 서로 접근 이동 및 이간 이동시키는 동시에 상기 흡인 박스끼리의 이동에 맞춰서 상기 접합영역 부분을 접근 이동 및 이간 이동시키는 제 1 이동수단과, 상기 대향 배치된 흡인 박스를 각각 필름 길이방향으로 이동시키는 제 2 이동수단과, 상기 대향 배치된 흡인 박스의 흡착면에 흡인력을 부여하는 흡인력 발생수단과, 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 각각 절단해서 상기 접합영역 부분에 상기 후단부와 상기 선단부를 형성하는 절단날과, 상기 제 1 필름의 후단부와 상기 제 2 필름의 선단부를 포갠 접합부를 열용착하는 열용착수단과, 상기 제 1 및 제 2 이동수단, 상기 흡인력 발생수단, 상기 절단날 및 상기 열용착수단의 ON-OFF 제어를 행하는 제어수단을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 열용착 접합장치는 본 발명을 장치로서 구성한 것이며, 필름끼리의 후단부와 선단부를 열용착한 후에 주름이 발생하거나 테일 부분이 길어지거나 하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 예를 들면 연신 처리시에도 접합부가 박리되거나 파단되거나 하는 일이 없다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합장치에 있어서는 상기 흡인 박스의 흡착면은 마찰계수가 4 이하, 바람직하게는 2 이하, 특히 바람직하게는 1 이하이다. 상기 흡인 박스의 흡착면으로서는, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌을 적합하게 사용할 수 있다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합장치에 있어서는 상기 접합영역 부분의 양측에 상기 흡인 박스의 흡착면과 면 일치하고 또한 상기 흡인 박스의 흡착면의 마찰계수보다 작은 흡착면을 가짐과 아울러, 상기 절단날에 의해 절단된 제 1 필름 및 제 2 필름의 절단단부 근방을 상기 열용착을 저해하지 않도록 흡인 유지하는 보조 흡인 박스를 각각 고정 배치하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합장치에 있어서는 상기 제 1 이동수단은 상기 접근 이동의 거리 및 상기 이간 이동의 거리를 조정하는 조정기구를 갖는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 절단된 제 1 필름 및 제 2 필름의 절단단부 근방이 자중에 의해 늘어지는 것을 한층 확실하게 방지할 수 있다.

상기 실시형태에 의한 열용착 접합장치에 있어서는 상기 제 1 필름을 롤형상으로 권회 지지하는 제 1 릴과, 상기 제 2 필름을 롤형상으로 권회 지지하는 제 2 릴과, 상기 제 1 필름을 상기 제 1 릴로부터 상기 대향 배치된 흡인 박스끼리의 사이를 통해서 상기 제 1 필름에 소망한 처리를 실시하는 필름 연신 처리부로 반송하는 제 1 필름 반송 수단과, 상기 제 2 필름을 상기 제 2 릴로부터 상기 대향 배치된 흡인 박스끼리의 사이로 인출하는 제 2 필름 인출 수단과, 상기 흡인 박스와 상기 필름 연신 처리부 사이에 설치되어 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 열용착 접합하는 소요 시간에 상당하는 길이의 제 1 필름을 저류해서 상기 제 1 필름의 반송을 정지하여 열용착을 행하면서 상기 제 1 필름을 상기 필름 연신 처리부로 공급 가능하게 하는 리저버 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 제조 라인을 정지하는 일 없이 제 1 필름 및 제 2 필름끼리를 접합하는 것이 가능해진다.

본 발명의 한 실시형태에 의한 광학 필름의 제조방법은 상기 목적을 달성하기 위해서, 필름에 각종 처리를 실시해서 광학 필름을 제조하는 제조 라인에 상기 필름을 연신 처리하는 연신 처리 공정을 적어도 구비한 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 제조 라인의 상류 위치에 상기 실시형태에 의한 필름끼리의 열용착 접합방법을 행하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 실시형태에 의한 광학 필름의 제조방법에 의하면 상기 열용착 접합방법을 행하도록 했으므로, 필름을 연신 처리하는 연신 처리 공정에 있어서 필름의 접합부가 박리되거나 파단되거나 하는 일이 없다. 이것에 의해, 광학 필름의 생산 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

상기 실시형태에 의한 광학 필름의 제조방법에 있어서는 상기 필름은 PVA계 필름인 것이 바람직하다. PVA계 필름은 재질이 연하여 광학용일 경우에는 매우 필름 두께가 얇기 때문에 주름지기 쉬워서 상기 실시형태에 의한 열용착 방법이 특히 유효하기 때문이다.

본 발명의 필름끼리의 열용착 접합방법 및 접합장치에 의하면, 필름끼리의 후단부와 선단부를 열용착한 후에 주름이 발생하거나 테일 부분이 길어지거나 하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 이 열용착 접합방법을 광학 필름의 제조방법에 적용하면, 예를 들면 연신 처리시에도 접합부가 박리되거나 파단되거나 하는 일이 없다.

도 1은 광학 필름의 제조 라인에 열용착 접합장치를 조립한 개략 구성도이다.
도 2는 열용착 접합장치의 필름 반송방향에 따른 측면도이다.
도 3a는 열용착 접합방법의 (A)∼(E)의 스텝을 나타내는 스텝도이다.
도 3b는 열용착 접합방법의 (F)∼(J)의 스텝을 나타내는 스텝도이다.
도 3c는 열용착 접합방법의 (K)∼(M)의 스텝을 나타내는 스텝도이다.
도 4는 흡인 박스의 흡착면의 슬라이딩성과 유지력을 설명하는 도면이다.
도 5는 접합부의 테일 부분의 길이를 설명하는 설명도이다.
도 6은 경사 접합에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 7은 접합부의 필름 폭방향 양단부를 원호상으로 절취하는 설명도이다.
도 8은 보조 흡인 박스를 설치하지 않을 경우에 발생하기 쉬운 불량의 설명도이다.
도 9는 보조 흡인 박스를 설치한 것에 의한 작용 효과를 설명하는 설명도이다.

이하, 첨부 도면을 따라서 본 발명의 필름끼리의 열용착 접합방법과 접합장치, 및 광학 필름의 제조방법의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1은 광학 필름을 제조하기 위한 제조 라인에 본 발명의 실시형태의 열용착 접합장치를 조립한 개략 구성도이다. 또한, 본 실시형태에서는 광학 필름으로서 편광 필름의 예로 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

편광 필름에 사용되는 띠형상의 필름으로서는 PVA(폴리비닐알콜)계 필름을 적합하게 사용할 수 있다. PVA계 필름으로서는 폴리비닐알콜 필름, 부분 비누화 폴리비닐알콜 필름 또는 폴리비닐알콜의 탈수 처리 필름 등을 들 수 있다.

PVA계 필름의 중합도는 일반적으로 500∼10000이며, 1000∼6000의 범위인 것이 바람직하고, 1400∼4000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 부분 비누화 폴리비닐알콜 필름의 경우, 그 비누화도는 예를 들면 물에의 용해성의 점으로부터 75몰% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 98몰% 이상이며, 98.3∼99.8몰%의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

PVA계 필름의 제법으로서는 물 또는 유기용매에 용해한 원액을 유연 성막하는 유연법, 캐스팅법, 압출법 등 임의의 방법으로 성막된 것을 적당히 사용할 수 있다. 필름의 위상차값은 5nm∼100nm의 것이 바람직하게 사용된다. 또한, 면내 균일한 편광 필름을 얻기 위해서 PVA계 필름 면내의 위상차 불균형은 가능한 한 작은 편이 바람직하다. PVA계 필름의 면내 위상차 불균형은 측정 파장 1000nm에 있어서 10nm 이하인 것이 바람직하고, 5nm 이하인 것이 보다 바람직하다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 광학 필름의 제조 라인(1)은 필름 공급부(2), 필름 연신 처리부(3), 필름 건조부(14), 접합부(16), 건조부(17), 필름 권취부(18)를 구비하고 있다. 필름 공급부(2)에는 열용착 접합장치(26)가 조립된다.

필름 공급부(2)는 복수의 필름롤을 유지하는 터릿장치(24), 사용 중인 제 1 필름(36a)과 다음에 사용하는 제 2 필름(40a)을 열용착 접합하는 열용착 접합장치(26), 및 리저버 장치(28)를 구비하고 있다.

터릿장치(24)의 지주(32)에는 터릿암(30)이 축(34)을 지지점으로 하여 도시하지 않은 회전 구동원에 의해 회전가능하게 설치된다. 터릿암(30)의 한쪽 단부에는 사용 중인 제 1 필름(36a)을 롤형상으로 권회한 제 1 필름롤(36b)이 제 1 릴(38)에 회전가능하게 지지된다. 그리고, 사용 중인 제 1 필름롤(36b)은 필름 공급위치에 세팅된다.

또한, 터릿암(30)의 다른 쪽 단부에는 다음에 사용하는 제 2 필름(40a)을 롤형상으로 권회한 제 2 필름롤(40b)이 제 2 릴(42)에 회전가능하게 지지된다. 그리고, 이 제 2 필름(40a)은 사용 중인 제 1 필름(36a)의 잔량이 적어져서 제 2 필름(40a)과 접합된 후에 제 2 필름롤(40b)로부터 열용착 접합장치(26)까지 인출된다. 즉, 제 1 필름롤(36b)에 있어서 제 1 필름(36a)의 잔량이 적어지면 터릿암(30)이 회전하고, 이것에 의해 제 2 필름롤(40b)이 필름 공급위치로 이동한다. 그리고, 제 2 필름롤(40b)로부터 제 2 필름(40a)의 선단부가 인출되어 열용착 접합장치(26)에 있어서 제 2 필름(40a)의 후단부와 접합된다. 접합이 종료되면 터릿암(30)의 제 1 릴(38)에 새로운 필름롤을 더 부착할 수 있다. 상술한 조작을 반복하여 실행함으로써 필름 공급부(2)로부터 필름이 연속적으로 공급된다.

또한, 도 1에는 제 2 필름롤(40b)로부터 제 2 필름(40a)의 선단부를 인출하는 자동 인출수단에 대해서는 기재되어 있지 않지만, 예를 들면 터릿장치(24)의 필름 공급위치와 열용착 접합장치(26) 사이에서 필름 선단부를 클램핑해서 왕복 이동하는 왕복 이동수단을 채용할 수 있다. 또한, 작업자가 수동으로 행하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 실시형태의 열용착 접합장치(26) 및 그 열용착 접합장치(26)를 사용한 열용착 접합방법은 광학 필름의 제조 라인(1)을 설명한 후에 자세하게 설명한다.

필름 연신 처리부(3)는, 예를 들면 팽윤조(4), 염색조(6), 경막조(8), 연신조(10), 세정조(12)를 구비하고 있다. 팽윤조(4), 염색조(6), 경막조(8)에 있어서 필름에 소망한 처리가 실시된 후 연신조(10)에서 연신 처리된다. 여기에서는 제 1 필름(36a)에 처리를 실시하는 예에 의해 설명한다.

필름 연신 처리부(3)에 반송된 제 1 필름(36a)은 팽윤조(4)에서 제 1 필름(36a)을 팽윤하고 염색조(6)에서 제 1 필름(36a)을 염색한다. 그 다음에, 경막조(8)에서 필름 구성 고분자를 가교시킨 후, 연신조(10)에서 제 1 필름(36a)을 횡연신한다. 또한, 여기에서는 횡연신하는 예에 의해 설명하지만, 텐터장치 등에 의한 횡연신을 채용하는 것도 가능하다. 최후에, 세정조(12)에서 제 1 필름(36a)을 세정하고 필름 연신 처리부(3)에서의 처리를 종료한다.

팽윤조(4)에서는 제 1 필름(36a)을 물에 침지시키면서 반송함으로써 제 1 필름(36a) 표면의 오염이나 블록킹 방지제를 세정한다. 또한, 제 1 필름(36a)을 팽윤 시킴으로써 염색 얼룩 등의 불균일성을 방지한다.

팽윤조(4) 중에는 글리세린이나 요오드화 칼륨 등을 적당히 첨가해도 좋다. 글리세린의 첨가 농도는 5질량% 이하, 요오드화 칼륨의 첨가 농도는 10질량% 이하인 것이 바람직하다. 팽윤조(4)의 온도는 20∼50℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 25∼45℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 팽윤조(4)로의 침지 시간은 2∼180초간이 바람직하고, 10∼150초간이 보다 바람직하고, 60∼120초간이 특히 바람직하다. 팽윤조(4) 중에서 제 1 필름(36a)을 연신해도 좋다. 연신 배율은 팽윤에 의한 신전도 포함해서 1.1∼3.5배 정도가 바람직하다.

염색조(6)에서는 제 1 필름(36a)을 요오드 등의 2색성 물질을 포함하는 액에 침지시키면서 반송함으로써 2색성 물질을 제 1 필름(36a)에 흡착시킨다. 2색성 물질로서는 종래 공지의 물질을 사용할 수 있고, 예를 들면 요오드나 유기염료 등을 들 수 있다. 유기염료로서는, 예를 들면 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루빈 BL, 보르도 GS, 스카이블루 LG, 레몬옐로우, 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, 콩고레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 수프라 블루 G, 수프라 블루 GL, 수프라 오렌지 GL, 다이렉트 스카이블루 , 다이렉트 패스트 오렌지 S, 패스트 블랙 등을 사용할 수 있다. 이들 2색성 물질은 1종류만 사용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 상기 유기염료를 사용할 경우에는, 예를 들면 가시광 영역의 뉴트럴화를 도모하는 점에서 2종류 이상을 조합시키는 것이 바람직하다. 구체예로서는 콩고레드와 수프라 블루 G, 수프라 오렌지 GL과 다이렉트 스카이블루의 조합, 또는 다이렉트 스카이블루와 패스트 블랙의 조합을 들 수 있다.

염색조(6)의 용액으로서는 상기 2색성 물질을 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다. 상기 용매로서는 물을 일반적으로 사용할 수 있지만, 물과 상용성이 있는 유기용매를 더 첨가해서 사용해도 좋다. 2색성 물질의 농도로서는 0.010∼10질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.020∼7질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.025∼5질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 2색성 물질로서 요오드를 사용할 경우, 염색 효율을 보다 한층 향상시킬 수 있는 것으로부터 요오드화물을 더 첨가하는 것이 바람직하다. 이 요오드화물로서는, 예를 들면 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄 등을 들 수 있다. 이들 요오드화물의 첨가 비율은 상기 염색 배스에 있어서 0.010∼10질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.10∼5질량%로 하는 것이 보다 바람직하다. 이들 중에서도, 요오드화 칼륨을 첨가하는 것이 바람직하고, 요오드와 요오드화 칼륨의 비율(질량비)은 1:5∼1:100의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1:6∼1:80의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 1:7∼1:70의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다.

염색조(6)에서의 제 1 필름(36a)의 침지 시간은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1∼5분이 바람직하고, 2∼4분이 보다 바람직하다. 또한, 염색조(6)의 온도는 5∼42℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 10∼35℃의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 염색조(6) 중에서 제 1 필름(36a)을 연신해도 좋고, 이 때의 누적한 총연신 배율은 1.1∼4.0배 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같은 염색조(6)에 침지하는 방법 이외에, 예를 들면 2색성 물질을 함유하는 수용액을 제 1 필름(36a)에 도포 또는 분무하는 방법을 채용해도 좋다. 또한, 본 발명에 있어서 염색 공정을 행하지 않고, 제 1 필름(36a)으로서 미리 2색성 물질이 혼합된 폴리머 원료로 제막된 필름을 채용해도 좋다.

경막조(8)에서는 가교제를 포함하는 용액 중에 제 1 필름(36a)을 침지시키면서 반송함으로써 가교한다. 가교제로서는 종래 공지의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물이나, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 사용할 수 있다. 이들은 1종류만 사용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 2종류 이상을 병용할 경우에는, 예를 들면 붕산과 붕사의 조합이 바람직하다. 또한, 그 첨가 비율(몰비)은 4:6∼9:1의 범위로 하는 것이 바람직하고, 5.5:4.5∼7:3의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 6:4로 하는 것이 가장 바람직하다.

경막조(8)의 용액으로서는 상기 가교제를 용매에 용해한 용액을 사용할 수 있다. 상기 용매로서는, 예를 들면 물을 사용할 수 있지만, 물과 상용성이 있는 유기용매를 더 병용해도 좋다. 가교제의 농도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1∼10질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 2∼6질량%로 하는 것이 보다 바람직하다.

경막조(8)에는 편광 필름의 면내의 균일한 특성이 얻어지는 점으로부터 요오드화물을 첨가해도 좋다. 요오드화물로서는, 예를 들면 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 요오드화 티타늄을 들 수 있다. 첨가했을 경우에 있어서의 요오드화물의 함유량은 0.05∼15질량%가 바람직하고, 0.5∼8질량%가 보다 바람직하다. 가교제와 요오드화물의 조합으로서는 붕산과 요오드화 칼륨의 조합이 바람직하다. 붕산과 요오드화 칼륨의 비율(질량비)은 1:0.1∼1:3.5의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1:0.5∼1:2.5의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.

경막조(8)의 온도는 보통 20∼70℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 제 1 필름(36a)의 침지 시간은 보통 1초∼5분으로 하고, 바람직하게는 5초∼4분으로 한다. 또한, 경막조(8) 중에서 제 1 필름(36a)을 연신해도 좋다. 이 때의 누적한 총연신 배율은 1.1∼5.0배 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 염색에서와 마찬가지로 경막조(8)에 제 1 필름(36a)을 침지시키는 처리 대신에 가교제 함유 용액을 도포 또는 분무하는 방법을 사용해도 좋다.

연신조(10)에서는 소위 롤 연신방식에 의해 제 1 필름(36a)을 횡연신시킨다. 즉, 제 1 필름(36a)을 필름 반송방향의 상류측과 하류측에 각각 설치된 1쌍의 닙롤러(39a)에 의해 협지 반송한다. 그리고, 하류측의 롤러 회전속도를 하류측보다 고속으로 함으로써 필름(36a)을 횡연신한다. 또한, 도 1에서는 각 조에 있어서도 연신할 수 있도록 닙롤러(39a)를 배치한 예에 의해 나타내고 있다.

이 경우, 연신조(10) 중에 침지된 상태에서 누적한 총연신 배율이, 예를 들면 2∼7배 정도가 되도록 연신한다. 연신조(10)의 용액으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 각종 금속염, 요오드, 붕소 또는 아연의 화합물이 첨가된 용액을 사용할 수 있다. 이 용액의 용매로서는 물, 에탄올 또는 각종 유기용매를 적당히 사용할 수 있다. 특히, 붕산 및/또는 요오드화 칼륨을 각각 2∼18질량%정도 첨가한 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이 붕산과 요오드화 칼륨을 동시에 사용할 경우에는 그 함유 비율(질량비)은 1:0.1∼1:4 정도, 보다 바람직하게는 1:0.5∼1:3 정도의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 연신조(10)의 온도로서는, 예를 들면 40∼67℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 50∼62℃로 하는 것이 보다 바람직하다.

세정조(12)에서는 물 중에 제 1 필름(36a)을 통과시킴으로써 전의 처리에 의해 부착된 붕산 등의 불필요 잔존물을 씻어 버린다. 물에는 요오드화물을 첨가하는 것이 바람직하고, 예를 들면 요오드화 나트륨 또는 요오드화 칼륨을 첨가하는 것이 바람직하다. 세정조(12)의 물에 요오드화 칼륨을 첨가했을 경우, 그 농도는 보통 0.1∼10질량%, 바람직하게는 3∼8질량%로 한다. 또한, 세정조(12)의 온도는 10∼60℃로 하는 것이 바람직하고, 15∼40℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 세정 처리의 횟수는 특별히 한정하지 않고 복수로 해도 좋다. 복수의 세정조(12)에 첨가물의 종류나 농도가 다른 물을 저류해 두고, 이것에 제 1 필름(36a)을 통과시킴으로써 세정 공정을 실시해도 좋다.

또한, 제 1 필름(36a)을 각 공정에 있어서의 조로부터 꺼냈을 때에는 드립핑을 방지하기 위해서 종래 공지된 핀치롤 등의 액절롤을 사용하거나, 에어나이프(60)에 의해 액을 떨어뜨리거나 하는 등의 방법에 의해 여분의 수분을 제거해도 좋다.

또한, 필름 연신 처리부(3)는 닙롤러(39a) 이외에 각 조에 제 1 필름(36a)의 필름 반송 경로를 규제하는 복수의 가이드롤러(39b)를 구비한다.

필름 연신 처리부(3)에서 처리된 제 1 필름(36a)은 다음에 필름 건조부(14)로 보내져서 건조된다. 건조방법으로서는 자연건조, 열풍건조, 적외선 등의 가열건조 등 적당한 방법을 채용할 수 있지만, 통상 열풍건조가 바람직하다. 열풍건조의 조건은 가열 온도를 20∼80℃ 정도, 건조 시간을 1∼10분간 정도로 하는 것이 바람직하다.

건조된 제 1 필름(36a)은 다음에 접합부(16)로 보내진다. 접합부(16)는 보호필름(64a)을 롤형상으로 한 필름롤(64b)을 공급하는 한 쌍의 송출기(66, 66)와 한 쌍의 롤러(68)를 갖는다. 접합부(16)에서는 제 1 필름(36a)의 양면 또는 한면에 보호필름(64a)이 부착된다. 보호필름(64a)으로서 TAC(트리아세틸셀룰로오스)를 적합하게 사용할 수 있다. 접합부(16) 뒤에 건조부(17)를 설치해서 건조시킨다.

최후에, 제 1 필름(36a)은 필름 권취부(18)에 의해 롤형상으로 권취되고, 이것에 의해 편광 필름이 제조된다.

이러한 편광 필름의 제조 효율을 향상시키기 위해서는 열용착 접합장치(26)에서 사용 중인 제 1 필름(36a)의 후단부와 다음에 사용하는 제 2 필름(40a)의 선단부를 열용착해서 필름끼리를 접합함으로써 제조 라인(1)에 항상 필름을 공급하는 것이 필요하게 된다. 이 경우, 열용착한 접합부(A)에 주름이 발생하거나 나중에 설명하는 테일 부분의 길이(L1)가 길어지지 않도록 함으로써, 예를 들면 필름에 파단력이 가해지기 쉬운 연신조(10)에서의 연신 처리시에 접합부가 박리되거나 파단되거나 하는 일이 없도록 열용착 접합하는 것이 중요해진다. 여기에서, 본 실시형태에서는 이러한 과제를 하기에 설명하는 열용착 접합장치(26)에 의해 달성하도록 했다.

도 2는 본 발명의 실시형태의 열용착 접합장치(26)의 필름 반송방향에 따른 측면도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 열용착 접합장치(26)는 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71)을 구비하고 있다. 상측 유닛(70)을 끼운 필름 반송방향 양측에는 사용 중인 제 1 필름(36a)의 승강 이동에 관여하는 한 쌍의 승강용 롤러(73)가 설치된다. 또한, 하측 유닛(71)의 좌측에는 제 2 필름(40a)에 결합하는 맞물림 롤러(74)가 설치됨과 아울러, 우측에는 터릿장치(24)의 제 2 필름롤(40b)로부터 인출된 제 2 필름(40a)의 선단부를 한 쌍의 롤러(75A ,75B)에 의해 협지 유지하는 핀치 롤러(75)가 설치된다. 이것에 의해, 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71) 사이에 제 1 필름(36a)의 반송 경로 및 제 2 필름(40a)의 인출 경로가 형성된다.

상기한 한 쌍의 승강용 롤러(73)는 실린더 장치(73A)에 의해 상하 방향으로 승강가능하게 구성된다.

상측 유닛(70)은 천장 프레임에 승강부(78)가 서스펜딩 지지됨과 아울러 승강부(78)에는 승강 기구가 탑재된다. 이 승강 기구로서는, 예를 들면 수압 또는 유압식의 실린더 기구를 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 승강부(78)의 하단부에는 지지부(91)와 슬라이드부(92)가 설치된다. 그리고, 지지부(91)에는 한 쌍의 흡인 박스(88A, 88B) 중 흡인 박스(88A), 열용착 헤드(85), 및 상측 절단날(89)이 지지된다. 또한, 슬라이드부(92)에는 제 1 필름(36a)의 반송방향 하류측에 위치하는 흡인 박스(88B)가 지지된다. 그리고, 슬라이드부(92)에는 흡인 박스(88B)를 제 1 필름(36a)의 반송방향을 따라 이동시키는 슬라이딩 기구(도시 생략)가 탑재된다. 이 슬라이딩 기구는 0.1mm 정도의 이동 정밀도인 것이 바람직하고, 예를 들면 리드 스크류 기구를 서보모터 제어하는 기구를 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 제 1 필름(36a)의 반송방향 상류측에 위치하는 흡인 박스(88A)에 대해서도 슬라이드부를 개재해서 지지하도록 하고, 하류측의 흡인 박스(88B)와는 독립한 상태로 제 1 필름(36a)의 반송방향을 따라 이동할 수 있게 해도 좋다.

또한, 한 쌍의 흡인 박스(88A, 88B) 및 열용착 헤드(85)는 도 2의 표리 방향으로 길게 형성되고, 열용착 헤드(85)의 선단부(하단부)에 열용착폭이 10mm폭 정도이고 길이가 필름폭보다 긴 선상 히터(85A)가 설치된다.

여기에서, 필름 반송방향(도 2의 좌측에서 우측)에서 본 상류측의 흡인 박스를 상류측 흡인 박스(88A)라고 하고, 하류측의 흡인 박스를 하류측 흡인 박스(88B)라고 칭한다. 그리고, 하류측과 상류측의 흡인 박스(88A, 88B) 사이에 선상 히터(85A) 이외에 제 1 필름(36a)을 폭방향으로 절단하는 상측 절단날(89)이 설치된다. 이 상측 절단날(89)은 열용착 헤드(85)의 측면을 따라 필름 폭방향으로 이동하는 이동 기구(도시 생략)에 부착할 수 있다. 이동 기구는 필름 절단을 하지 않을 시에는 필름폭의 외측에 절단날(89)을 위치시키고, 필름 절단시에는 필름 폭방향의 한쪽측으로부터 다른 쪽측으로 절단날을 이동시킨다. 이것에 의해, 제 1 필름(36a)을 폭방향으로 절단할 수 있고, 또한 후술하는 면압 처리시나 열용착시에 절단날(89)이 방해되지 않도록 구성된다.

또한, 상류측 및 하류측의 흡인 박스(88A, 88B)의 하면에는 다수의 흡인 구멍을 갖는 흡착면(88C)이 형성됨과 아울러, 이 흡착면(88C)은 경면 레벨의 평탄면으로서 형성된다. 상류측 및 하류측의 흡인 박스(88A, 88B)의 흡착면(88C)과 선상 히터(85A)의 선단은 대략 면일치되게 형성됨(흡착면(88C)과 선상 히터(85A)의 선단면이 대략 동일 평면 상에 또는 흡착면(88C)과 선상 히터(85A)의 선단면 사이에 단차가 생기지 않도록 배치됨)과 아울러, 후술하는 프레스 처리에 있어서 선상 히터(85A)에 과잉의 압력이 가해졌을 때에는 선상 히터(85A)(폭 0.1∼0.5mm)가 열용착 헤드(85) 내에 몰입되도록 구성된다.

한편, 하측 유닛(71)은 바닥(93)면에 지주 블록(95)이 세워서 설치되고, 이 지주 블록(95) 상에 상측 유닛(70)의 경우와 마찬가지로 지지부(98)와 슬라이드부(96)가 설치된다. 그리고, 지지부(98)에는 한 쌍의 흡인 박스(101A, 101B) 중 흡인 박스(101B), 열용착 헤드(85)의 받침대(97)(고무 튜브제), 및 하측 절단날(102)로 이루어진 하측 주요 부재가 설치된다. 또한, 슬라이드부(96)에는 제 2 필름(40a)의 반송방향 상류측에 위치하는 흡인 박스(101A)가 지지된다. 그리고, 슬라이드부(96)에는 흡인 박스(101A)를 제 2 필름(40a)의 반송방향을 따라 이동시키는 슬라이딩 기구(도시 생략)가 탑재된다.

슬라이딩 기구로서는 상측 유닛(70)에서 설명한 것과 동일한 기구를 채용할 수 있다. 또한, 제 2 필름(40a)의 반송방향 하류측에 위치하는 흡인 박스(101B)에 대해서도 슬라이드부를 개재해서 지지되도록 하여 상류측의 흡인 박스(101A)와는 독립한 상태로 제 2 필름(40a)의 반송방향을 따라 이동할 수 있게 해도 좋다.

여기에서, 필름 반송방향(도 2의 좌측에서 우측)에서 본 상류측의 흡인 박스를 상류측 흡인 박스(101A)라고 하고, 하류측의 흡인 박스를 하류측 흡인 박스(101B)라고 칭한다.

그리고, 하류측과 상류측의 흡인 박스(101A, 101B) 사이에 받침대(97) 이외에, 제 2 필름(40a)을 폭방향으로 절단하는 하측 절단날(102)이 설치된다. 여기에서, 상측 유닛(70)의 상측 절단날(89)은 도 2에 있어서 선상 히터(85A)의 좌측에 배치되는 한편, 하측 유닛(71)의 하측 절단날(102)은 받침대(97)의 우측에 배치된다. 즉, 상측 유닛(70)의 절단날(89)과 하측 유닛(71)의 절단날(102)은 완전히 대향하지 않고 조금 어긋난 상태로 배치된다.

또한, 하측 유닛(71)의 하측 절단날(102)도 상측 유닛(70)의 상측 절단날(89)과 마찬가지로 이동 기구(도시 생략)에 의해 절단하고 있지 않을 때에는 필름폭의 외측에 위치하고 있고, 필름 절단시에 필름 폭방향의 한쪽 측에서 다른쪽 측으로 이동한다. 이것에 의해, 제 2 필름(40a)을 폭방향으로 절단할 수 있고, 또한 후술하는 프레스 처리시나 열용착시에 하측 절단날(102)이 방해되지 않도록 구성된다.

상류측 및 하류측의 흡인 박스(101A, 101B)의 표면에는 다수의 흡인 구멍을 갖는 흡착면(101C)이 형성됨과 아울러, 이 흡착면(101C)은 경면 레벨의 평탄면으로서 형성된다.

또한, 상측 유닛(70)의 제 2 필름(40a)의 반송방향의 하류 위치에는 댄서 기구(107)가 설치되고, 댄서 기구(107)의 하류측에 제 2 필름(40a)을 필름 연신 처리부(3)에 피딩하는 핀치 롤러식 피드 롤러(108)가 설치된다.

그리고, 상측 유닛(70) 및 하측 유닛(71)을 구성하는 각 구동 기기, 댄서 기구(107), 및 피드 롤러(108)는 제어수단(106)에 신호 케이블 또는 무선에 의해 접속되어 제어수단(106)에 의해 ON-OFF 제어된다. 도 2는 무선제어인 경우에서 나타내고 있다. 또한, 각 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)는 도시하지 않은 흡인력 발생장치에 접속된다.

그 다음에, 도 3a∼도 3c를 사용하여 상기와 같이 구성된 열용착 접합장치(26)에 의해 제 1 필름(36a)과 제 2 필름(40a)을 열용착 접합하는 방법을 설명한다. 또한, 흡인 박스 내에 화살표가 있을 경우에는 그 흡인 박스에 흡인력이 부여되고 있는 것을 의미한다.

도 1에 나타낸 터릿암(30)의 제 1 릴(38)로부터 송출된 사용 중인 제 1 필름(36a)은 도 3a의 (A)에 나타낸 바와 같이 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71) 사이를 통과해서 도 1의 필름 연신 처리부(3)로 반송되고 있다.

그리고, 제 1 필름(36a)의 롤 잔량이 적어지면 터릿암(30)이 회전해서 다음에 사용하는 제 2 필름롤(40b)이 필름 공급위치로 이동한다. 또한, 제 2 필름롤(40b)로부터 제 2 필름(40a)의 선단부가 인출되어 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71) 사이를 통과해서 핀치 롤러(75)에 협지된다. 제 1 필름롤(36b)의 잔량은, 예를 들면 제 1 필름롤(36b)의 롤 두께를 센서(도시 생략) 등으로 측정함으로써 검출할 수 있다. 이 상태에서 리저버 장치(28)(도 1 참조)를 구동함과 아울러, 제 1 필름(36a)을 필름 연신 처리부(3)에 공급하는 피드 롤러(108)의 구동을 정지해서 리저버 장치(28)의 상류측의 제 1 필름(36a)의 반송을 정지한다.

다음에, 도 3a의 (B)에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 승강용 롤러(73, 73)를 하강시킨다. 이것에 의해, 제 1 필름(36a)과 제 2 필름(40a)의 접합영역 부분이 포개진다.

여기에서, 접합영역 부분이란 최종적으로 제 1 필름(36a)의 후단부와 제 2 필름(40a)의 선단부가 포개져서 열용착 접합되는 접합부(A)(도 4 참조)가 아니라 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71) 사이에 위치하고 후술하는 각 스텝의 대상이 되는 필름 부분을 말한다.

다음에, 도 3a의 (C)에 나타낸 바와 같이 승강부(78)의 승강 기구를 구동해서 상측 유닛(70)을 하강시킨다. 그리고, 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)의 접합영역 부분을 상류측 및 하류측의 흡인 박스(88A, 88B)와 하측 유닛(71)의 상류측 및 하류측의 흡인 박스(101A, 101B)에 의해 끼워서 프레싱한다. 프레싱 중에는 4개의 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)에는 흡인력을 부여하지 않는다. 이것에 의해, 접합영역 부분의 양면에는 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71)의 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)의 평탄한 흡착면(88C, 101C)에 의해 면압이 가해진다. 따라서, 접합영역 부분에 주름이 있어도 다리미 효과에 의해 주름을 펼 수 있다.

터릿장치(24)에 권회 지지되는 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)은 중앙이 높은 롤형상으로 권회되어 보관된 것을 사용하는 것이 통상이어서 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)을 되감았을 때에 필름이 주름지기 쉽다. 프레스압은 0.2∼0.8MPa의 범위가 바람직하고, 0.4∼0.8MPa의 범위가 보다 바람직하다.

다음에, 도 3a의 (D)에 나타낸 바와 같이 4개의 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)에 흡인력을 부여하여 주름이 없어진 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)의 접합영역 부분을 흡인 유지한다.

다음에, 도 3a의 (E)에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 승강용 롤러(73, 73)를 상승 동작시킴과 아울러, 승강부(78)의 승강 기구를 구동해서 상측 유닛(70)을 상승 동작시켜서 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)의 접합영역 부분끼리를 이간시킨다.

다음에, 도 3b의 (F)에 나타낸 바와 같이 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71)의 각각의 절단날(89, 102)에 의해 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)을 필름 폭방향으로 절단한다. 이것에 의해, 사용 중인 제 1 필름(36a)을 접합하기 위한 후단부와 다음에 사용하는 제 2 필름(40a)을 접합하기 위한 선단부를 형성한다.

다음에, 도 3b의 (G)에 나타낸 바와 같이 상측 유닛(70)의 상류측 흡인 박스(88A)의 흡인력을 해제함과 아울러, 터릿장치(24)의 제 1 릴(38)을 역회전시켜서 절단된 제 1 필름(36a)의 터릿측 부분을 권취한다. 또한, 하측 유닛(71)의 하류측 흡인 박스(101B)의 흡인력을 해제함과 아울러, 핀치 롤러(75)를 회전하여 절단된 제 2 필름(40a)의 필름편(40c)을 제거한다.

다음에, 도 3b의 (H)에 나타낸 바와 같이 상측 유닛(70)과 하측 유닛(71)의 슬라이드부(92, 96)의 슬라이딩 기구를 구동하여 상측 유닛(70)의 하류측 흡인 박스(88B)와 하측 유닛(71)의 상류측 흡인 박스(101A)를 필름 반송방향을 따라 각각 화살표 방향으로 이동시켜서 제 1 필름(36a)의 후단부와 제 2 필름(40a)의 선단부를 포개는 겹침폭을 조정한다. 이것에 의해, 접합하는 접합부(A)의 접합폭을 조정한다. 이것에 의해, 제 1 필름(36a)의 후단부에 있어서 열접착되어 있지 않은 테일 부분의 길이(L1)를 작게 함과 아울러, 제 2 필름(40a)의 선단부에 있어서 열점착되어 있지 않은 테일 부분의 길이(L1)를 작게 한다. 이 테일 부분의 길이(L1)에 대해서는 나중에 자세하게 설명한다.

그리고, 이렇게 흡인 박스(88B, 101A) 자체를 슬라이딩시킴으로써 접합부(A)의 접합폭을 조정하도록 했으므로 조정시에 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)에 주름이 발생하는 일이 없다. 덧붙이자면, 흡인 박스(88B, 101A)의 흡인력을 해제한 상태에서 필름 자체를 반송해서 슬라이딩하는 방법은 필름 폭방향으로 반송장력이 불균형되기 쉽기 때문에 필름이 주름지기 쉽다. 특히, 지금과 같이 필름폭이 3m를 초과하도록 폭을 넓힌 필름의 경우에는 주름지기 쉽다. 필름 자체를 반송하는 방법으로서는 제 1 필름은 피드 롤러(108)를 구동하고, 제 2 필름은 제 2 릴(42)을 역회전시킴으로써 행할 수 있다.

상기한 도 3a의 (A)로부터 도 3b의 (H)까지의 스텝에 있어서, 예를 들면 도 3a의 (A)에서는 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)에 흡인력을 부여하지 않는 OFF 상태에서 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)을 반송하고, 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)을 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)의 소정 위치에 주름 등이 없이 편평한 상태에서 세팅할 필요가 있다. 따라서, 반송되는 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)이 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)의 흡착면(88C, 101C)에 접촉해서 스치는 경우도 있다. 이 접촉에 있어서, 흡착면(88C, 101C)의 마찰계수가 크면 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)에 스크래치 등의 고장이 발생할 우려가 있으므로 흡착면(88C, 101C)의 슬라이딩성을 좋게 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 3b의 (H)에서는 흡인 박스(88B, 101A)는 필름 길이방향으로 인장 텐션이 가해진 상태에서 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)을 흡착면(88C, 101C)에 확실하게 유지하면서 흡인 박스(88B, 101A)를 슬라이딩시켜서 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)의 겹침폭을 조정할 필요가 있다. 즉, 제 1 필름(36a)은 흡인 박스(88B)와 리저버 장치(28) 사이에서 긴장 상태가 유지되어 흡착면(88C)에 인장 텐션이 가해진다. 제 2 필름(40a)은 흡인 박스(101A)와 제 2 릴(42) 사이에서 긴장 상태가 유지되어 흡착면(101C)에 인장 텐션이 가해진다.

인장 텐션의 크기는 필름폭을 220mm으로 하여 시험했을 때에 4.9N(뉴턴) 정도이다. 따라서, 흡착면(88C, 101C)은 흡인압이 -1∼-2kPa에서 필름폭(220mm)당 4.9N 이상의 유지력을 갖는 것이 필요하게 된다.

즉, 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)의 흡착면(88C, 101C)은 슬라이딩성과 유지력의 양쪽이 요구된다. 이 슬라이딩성과 유지력의 양쪽을 만족하는 흡착면(88C, 101C)의 특성으로서는 마찰계수가 4 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 이하, 특히 바람직하게는 1 이하이다.

이러한 마찰계수를 만족하는 재질은, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 적합하게 사용할 수 있다.

도 4(A)는 SUS304로 형성한 흡착면과 PTFE로 형성한 흡착면의 마찰계수를 비교한 것이며, SUS304는 약 8, PTFE는 약 0.5이었다. 그리고, 각각의 흡착면에 접촉하도록 PVA 필름을 반송시킨 결과, SUS304의 흡착면은 슬라이딩성이 나빠서 PVA 필름에 주름이나 스크래치가 발생하기 쉬운 것을 알았다. 한편, PTFE의 흡착면은 슬라이딩성이 좋아서 PVA 필름에 주름이나 스크래치가 발생하지 않았다.

도 4(B)는 SUS304로 형성한 흡착면을 갖는 흡인 박스(필름 반송방향의 폭이 280mm)와 PTFE로 형성한 흡착면을 갖는 흡인 박스(필름 반송방향의 폭이 280mm)를 시험 제작하여 220mm폭의 PVA 필름을 각각의 흡착면에서 유지했을 때의 유지력을 대비한 것이다. 유지력의 시험은 흡착면에 유지한 PVA 필름을 흡착면을 따라 인장했을 때에 PVA 필름이 움직이기 직전의 인장력을 유지력으로 했다. 그리고, 흡착면의 흡인압과 유지력의 관계를 플롯팅하여 도 4(B)에 나타냈다.

도 4(B)로부터 알 수 있듯이, PTFE로 형성한 흡착면의 유지력은 SUS304로 형성한 흡착면의 유지력보다 열화하지만, 흡인압이 -1kPa에 있어서 10kPa를 확보할 수 있어서 상기한 4.9N 이상의 유지력을 충분히 만족하는 결과가 되었다.

또한, 실제로 사용하는 필름(예를 들면, 3m폭 이상)에 있어서, 필요한 유지력을 구할 경우에는 시험한 필름의 폭 220mm과의 관계와 유지력을 계산에 의해 구할 수 있다.

다음에, 도 3b(I)에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 승강용 롤러(73, 73)를 하강시키는 동시에 승강부(78)의 승강 기구를 구동해서 상측 유닛(70)을 하강시켜서 제 1 필름(36a)의 후단부를 제 2 필름(40a)의 선단부에 포개서 접합부(A)를 형성한다. 그리고, 열용착 헤드(85)의 선상 히터(85A)를 ON으로 해서 접합부(A)를 열용착 접합한다. 이것에 의해, 제 1 필름(36a)의 후단부와 제 2 필름(40a)의 선단부가 접합된다. 또한, 본 실시형태의 설명에서는 접합하기 전과 후에 양쪽에 대해서 접합부(A)라는 용어를 사용하고, 접합전 또는 접합후인 것이 중요할 경우에는 그 뜻을 설명한다.

열용착시의 조건으로서 160∼280℃의 온도 범위가 바람직하다. 160℃ 미만에서는 용착이 충분하지 않고, 280℃를 초과하면 접합된 접합부(A)에 기포가 혼입되어 접합부(A)의 강도를 충분히 유지할 수 없기 때문이다. 가열후의 냉각 시간을 포함하여 소요 시간은 2초∼10초가 바람직하다. 또한, 선상 히터(85A)가 받침대(97)(고무 튜브)를 압박하는 압박력은 0.1∼0.6MPa의 범위가 바람직하다.

다음에, 도 3b의 (J)에 나타낸 바와 같이 상측 유닛(70)의 하류측 흡인 박스(88B)의 흡인력은 그대로 부여하고 나머지 흡인 박스(88A, 101A, 101B)의 흡인력을 해제한다.

다음에, 도 3c의 (K)에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 승강용 롤러(73, 73)를 상승시키는 동시에, 승강부(78)의 승강 기구를 구동해서 상측 유닛(70)을 상승시킨다. 그리고, 도 3c의 (L)에 나타낸 바와 같이 선상 히터(85A)를 OFF로 함과 아울러 상측 유닛(70)의 하류측 흡인 박스(88B)의 흡인력을 해제한다. 이것에 의해, 제 1 필름(36a)의 후단부와 제 2 필름(40a)의 선단부를 포갠 접합부(A)에 1회의 열용착 접합이 실시된다.

또한, 도 3a∼도 3c는 접합부(A)에 1회의 열용착 접합을 실시하는 예에서 설명했지만, 접합부(A)에 복수회(예를 들면, 2회)의 열용착 접합을 실시하도록 해도 좋다.

이 경우에는 상측 유닛(70)의 하류측 흡인 박스(88B)를 필름 반송방향으로 슬라이딩시켜서 접합부(A)에 있어서의 선상 히터(85A)의 위치를 변동시켜 열용착 접합을 행한다.

그리고, 열용착 접합이 종료되면 리저버 장치(28)를 구동 정지함과 아울러, 제 1 필름(36a)을 필름 연신 처리부(3)에 공급하는 피드 롤러(108)를 구동함으로써 사용 중인 제 1 필름(36a)에 이어서 다음에 사용하는 제 2 필름(40a)이 필름 연신 처리부(3)에 연속적으로 공급된다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 열용착 접합장치(26)를 사용해서 상기 열용착 접합방법을 행함으로써 필름(36a, 40a)끼리의 후단부와 선단부를 열용착한 후에 주름이 발생하거나 테일 부분의 길이(L1)가 길어지거나 하지 않도록 할 수 있다. 이것에 의해, 접합부(A)에 공기 고임이 발생하지 않으므로 접합 강도를 크게 할 수 있음과 아울러, 필름 반송 중에 테일 부분이 펄럭이는 일이 없으므로, 예를 들면 연신조(10)에서의 연신 처리시에도 접합부(A)가 박리되거나 파단되거나 하는 일이 없다.

도 5는 1회의 열용착 접합(도 5(A))을 행할 경우와 2회의 열용착 접합(도 5(B), 5(C))을 행할 경우의 테일 부분의 길이(L1)에 대해서 나타낸 것이다. 선상 히터(85A)의 폭, 즉 열용착 선(B)의 폭(D)을 10mm으로 했을 경우이다.

도 5(A)∼도 5(C)에 나타낸 바와 같이 제 1 필름(36a)의 후단부의 테일 부분의 길이(L1) 및 제 2 필름(40a)의 선단부의 테일 부분의 길이(L1)는 1.5mm 이하인 것이 바람직하다. 미용착된 테일 부분의 길이(L1, L2)가 1.5mm를 초과하여 크면 필름 반송시에 테일 부분이 펄럭이거나 반송 롤러에 걸리거나 하기 쉬워진다. 이것에 의해, 접합부(A)가 박리되기 쉬워진다.

또한, 도 5(B), 도 5(C)에 나타낸 바와 같이 2회의 열용착 접합을 행할 경우에는 열용착 선(B)이 폭방향에서 일부 겹치도록 열용착하는 것이 바람직하다. 이 경우, 겹침량(L2)은 0mm를 초과하고 1.5mm 이하인 것이 바람직하다.

또한, 열용착 접합에 있어서는 도 6에 나타낸 바와 같이 화살표의 반송방향(필름 반송방향)과 직교방향의 직교선(110)과 열용착선(B)의 중심선(112)이 이루는 각도(θ)가 20°이상 60°이하가 되도록 경사 접합하는 것이 바람직하다.

PVA계 필름의 연신 공정에서의 접합부(A)와 그 근방에서의 필름 폭방향에 있어서의 변형(필름폭의 불균일성), 특히 불균일성에 의한 접합부(A)의 파단특성은 다음의 현상이 있다. 즉, PVA계 필름이 반송방향으로 3∼8배로 횡연신할 때, 필름은 폭방향으로 수축하지만 접합부(A)는 필름 폭방향으로 거의 수축하지 않는다. 이 때문에, 필름 반송방향과 직교하는 방향으로 열용착 접합하면 필름 상에 있어서 접합된 필름 부분과 다른 필름 부분에서는 필름 폭방향의 신축차가 커지고, 이것이 필름폭의 불균일성이나 파단을 일으키는 원인이 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 경사 접합을 행함으로써 횡연신했을 때에 접합부(A)도 신축하기 쉬워지므로 파단되기 어려워진다. 이 경우, 횡연신했을 때의 접합부(A)의 필름 폭방향 성분(벡터)은 경사 접합의 각도(θ)의 증가에 따라 작아지므로 각도(θ)가 클수록 필름폭의 불균일성 및 필름의 파단을 억제하는 효과가 커진다. 즉, 이론적으로는 각도(θ)는 90°미만이면 좋다. 그러나, 각도(θ)가 지나치게 크면 접합부(A)를 형성하기 위한 설비 등이 지나치게 커진다. 따라서, 경사 접합하는 각도(θ)의 상한은 60°이하가 바람직하다. 또한, 각도(θ)가 20°미만에서는 효과가 충분히 발휘되지 않는다. 따라서, 각도(θ)는 20°이상 60°이하가 바람직하고, 30°이상 60°이하가 보다 바람직하다.

또한, 열용착 접합장치(26)의 전단 또는 열용착 접합장치(26)와 필름 연신 처리부(3) 사이에 필름 커터(도시 생략)를 배치한다. 그리고, 열용착하기 전의 접합부(A) 또는 열용착된 후의 접합부(A)의 필름 폭방향 양단부를 원호상으로 절취하는 것이 바람직하다.

이렇게, 접합부(A)의 필름 폭방향 양단부를 원호상으로 절취함으로써 연신 처리 등에 있어서 접합부(A)에 파단력이 부여되어도 파단 내성을 향상시킬 수 있다.

그 이유를 도 7에 의해 설명한다. 도 7(A)에 나타낸 바와 같이, 필름(36a)의 후단부와 필름(40a)의 선단부가 필름 폭방향에 있어서 어긋난 상태에서 열용착 접합되었을 경우 엇갈림 부분에 응력이 집중해버린다. 그러나, 도 7(B)과 같이 접합부(A)의 필름 폭방향 양단부를 원호상으로 절취함으로써 필름(36a)의 후단부와 필름(40a)의 선단부의 필름 폭방향에서의 엇갈림이 해소된다. 이것에 의해, 접합부(A)의 엇갈림 부분에 응력이 집중하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접합전의 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)에 대해서 원호상으로 절취할 경우에는 열용착 접합한 후에 필름 폭방향에 있어서 단차(차이)를 없앨 수 있는 정도의 곡률이면 좋다.

또한, 도 7(B)에 나타낸 바와 같이 필름폭(W0)과 원호상으로 절취한 부분의 필름폭(L)의 관계는 이하의 식을 만족시키는 것이 바람직하다.

0.01(%）≤（1-(L/W0))×100 ≤ 29(%)

이 경우, 29%보다 커지면 연신 처리시에 필름이 파단될 우려가 있고, 0.01%보다 작아지면 실질적으로 원호상 절단의 효과를 발휘할 수 없기 때문이다.

또한, 본 실시형태는 편광 필름을 제조하는 예에 의해 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 다른 광학 필름을 제조할 경우에도 적용할 수 있다.

[제 2 실시형태]

제 2 실시형태에서는 상기 접합영역 부분의 양측에 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)의 흡착면(88C, 101C)과 면 일치하고 또한 흡인 박스(88A, 88B, 101A, 101B)의 흡착면(88C, 101C)의 마찰계수보다 작은 흡착면을 갖는 보조 흡인 박스(110A, 110B)가 각각 고정 배치되어 있다. 그리고, 절단 공정으로부터 열용착 공정과의 사이의 스텝에 있어서, 절단된 제 1 필름(36a) 및 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(각각 36x, 40x)을 열용착을 저해하지 않도록 흡인 유지하도록 했다.

즉, 도 3b의 (I)의 스텝에 있어서, 제 1 필름(36a)의 후단부를 제 2 필름(40a)의 선단부에 포개서 접합부(A)를 형성하고, 열용착 헤드(85)의 선상 히터(85A)를 ON으로 해서 접합부(A)를 열용착 접합한다. 이것에 의해, 제 1 필름(36a)의 후단부와 제 2 필름(40a)의 선단부가 접합된다.

이러한 열용착 접합의 스텝에서는 열용착할 때에 접합부(A)의 양측에 형성되는 미용착 부분(테일 부분)은 필름 길이방향의 인장 텐션이 가해지지 않는다. 이 때문에, 필름 연신 처리부(3)에서의 연신 처리시에 필름폭이 축소(네킹(necking)) 되지 않는다. 따라서, 테일 부분이 너무 길면 응력 집중이 강해져서 필름의 파단을 일으키는 요인이 된다. 따라서, 테일 부분의 길이(L1)는 0.5∼1.5mm 정도로 할 필요가 있다.

그러나, 열용착 접합장치(26)의 구조상 상측 유닛(70)에 있어서 절단날(89)과 흡인 박스(88B)의 거리는 100mm 정도 이간되어 있을 필요가 있다. 마찬가지로, 하측 유닛(71)에 있어서 절단날(102)과 흡인 박스(101A)의 거리는 100mm 정도 이간되어 있을 필요가 있다. 이것에 의해, 절단날(89)에 의해 절단된 제 1 필름(36a)의 후단부 중, 흡인 박스(88B)에 흡인되어 있지 않은 절단단부 근방(36x)의 길이가 100mm 정도로 길어진다. 마찬가지로, 절단날(102)에 의해 절단된 제 2 필름(40a)의 선단부 중, 흡인 박스(101A)에 흡인되어 있지 않은 절단단부 근방(40x)의 길이가 100mm 정도로 길어진다.

따라서, 제 1 실시형태에서 설명한 도 3b의 (F), (H), (I)에 있어서, 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x) 및 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(40x)이 자중에 의해 늘어지기 쉬워진다. 이 결과, 도 3b의 (I)의 열용착의 스텝에 있어서 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x) 및 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(40x)에 꺽임이 발생하여 열용착 접합의 정밀도가 나빠지기 쉽다.

이것을 도 8에 의해 더 설명하면, 도 8의 (F₁)에 나타낸 바와 같이 절단된 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x)이 자중에 의해 늘어진다.

또한, 도 8의 (H₁)에 나타낸 바와 같이 접합폭의 조정을 위해서 흡인 박스(88B)와 흡인 박스(101A)를 화살표 방향으로 슬라이딩시킬 때에 절단된 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(40x)이 받침대(97)와 흡인 박스(101A) 사이에서 자중에 의해 늘어져서 꺽임이 발생하기 쉽다.

그리고, 도 8의 (I₁)에 나타낸 바와 같이, 열용착 접합시에 선상 히터(85A)를 받침대(97)를 향해서 하강시킬 때에 늘어진 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x)이 꺽여 구부러지기 쉬워진다.

이것에 의해, 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x)과 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(40x)이 소정의 접합폭을 갖게 중첩되지 않거나 전혀 중첩되지 않는 불량이 생기기 쉽다. 이러한, 불량은 강성이 큰 필름에는 발생하기 어렵지만, PVA필름과 같이 연하고 게다가 얇을 경우에 발생하기 쉽다.

여기에서, 제 2 실시형태에서는 상측 유닛(70)의 흡인 박스(88B)와 열용착 헤드(85) 사이에서 열용착 헤드(85)의 승강 동작을 저해하지 않는 위치에 보조 흡인 박스(110A)를 설치하도록 했다. 마찬가지로, 하측 유닛(71)의 흡인 박스(101A)와 받침대(97) 사이에 보조 흡인 박스(110B)를 설치하도록 했다. 그리고, 이 보조 흡인 박스(110A, 110B)는 접합폭의 조정시에 흡인 박스(88B, 101A)와 함께 슬라이딩하지 않도록 고정 배치했다. 이 경우, 이 보조 흡인 박스(110A)는 열용착 헤드(85)의 승강을 저해하지 않는 한도에서 열용착 헤드(85)에 근접시켜서 고정 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 보조 흡인 박스(110B)는 받침대(97)에 근접해서 고정 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 보조 흡인 박스(110A, 110B)는 흡인 박스(88B, 101A)의 흡착면(88C, 101C)과 면 일치하고 또한 흡인 박스(88B, 101A)의 흡착면(88C, 101C)의 마찰계수보다 작은 흡착면을 갖게 형성된다.

도 9는 보조 흡인 박스(110A, 110B)를 설치한 것에 의한 작용 효과를 나타내는 도면이다.

도 9의 (F₁)에 나타낸 바와 같이 절단된 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x)이 보조 흡인 박스(110A)에 의해 흡인 유지되므로 자중에 의해 늘어지는 것을 방지한다.

또한, 도 9의 (H₁)에 나타낸 바와 같이, 접합폭의 조정을 위해서 흡인 박스(88B)와 흡인 박스(101A)를 화살표 방향으로 슬라이딩시킬 때에 절단된 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(40x)이 보조 흡인 박스(110B)에 의해 흡인 유지된다. 이것에 의해, 절단단부 근방(40x)이 받침대(97)와 흡인 박스(101A) 사이에서 자중에 의해 늘어져서 꺽임이 발생하는 것을 방지한다.

이 경우, 보조 흡인 박스(110A, 110B)의 흡착면은 흡인 박스(88B, 101A)의 흡착면(88C, 101C)보다 마찰계수가 작아서 슬라이딩성이 좋다. 이 때문에, 겹침폭 조정 공정에 있어서 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)을 슬라이딩시켰을 때에 흡착면에서 스쳐도 주름이나 스크래치가 생기지 않는다. 따라서, 열용착 접합의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 도 9의 (I₁)에 나타낸 바와 같이 열용착 접합시에 선상 히터(85A)를 받침대(97)를 향해서 하강시켜서 절단단부 근방(36x)에 접촉시킬 때에 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x)이 늘어지지 않으므로 절단단부 근방(36x)이 꺽여 구부러지는 일이 없다.

이것에 의해, 설정한 접합폭 및 설정한 테일 부분 길이가 되도록 정밀도 좋게 열용착될 수 있다.

또한, 보조 흡인 박스(110A, 110B)는 접합폭 조정시에 슬라이딩하지 않기 때문에 흡인 박스(88B, 101A)의 슬라이딩시에는 절단단부 근방(36x) 또는 절단단부 근방(40x)을 흡인 유지한 상태에서 흡착면을 따라 절단단부 근방(36x) 또는 절단단부 근방(40x)을 슬라이딩시킬 필요가 있다.

따라서, 보조 흡인 박스(110A, 110B)의 흡착면은 흡인 박스(88B, 101A)의 흡착면에서도 더욱 마찰계수를 작게 할 필요가 있고, 마찰계수가 2 이하, 특히 바람직하게는 1 이하이다. 또한, 보조 흡인 박스(110A, 110B)의 유지력은 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x) 또는 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(40x)이 자중에 의해 늘어지는 것을 방지할 수 있으면 좋고, 흡인 박스(88B, 101A) 정도의 유지력은 필요하지 않다.

예를 들면, 보조 흡인 박스(필름 반송방향의 폭이 20mm)를 시험 제작하여 필름폭 220mm의 PVA 필름을 -0.1kPa의 흡인압으로 유지했을 때에 유지력이 0.3∼0.5kPa의 범위이면 좋다.

이것에 의해, 접합폭 조정시에 제 1 필름 및 제 2 필름(36a, 40a)이 보조 흡인 박스(110A, 110B)의 흡착면에 접촉하면서 주행해도 주름이나 스크래치 등이 생기는 일이 없고, 또한 제 1 필름(36a)의 절단단부 근방(36x) 또는 제 2 필름(40a)의 절단단부 근방(40x)이 자중에 의해 늘어지는 것을 방지할 수 있다.

이 경우, 도 9의 (H₁)의 접합폭 조정시에서는 도 8의 (H₁)과의 대비로부터 알 수 있듯이, 상측 유닛(70)의 흡인 박스(88A, 88B)와 하측 유닛(71)의 흡인 박스(101A, 101B)의 거리를 접근시킨 상태에서 접합폭을 조정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 보조 흡인 박스(110A, 110B)에도 흡인 유지되지 않고 공간으로 돌출하여 있는 단부의 늘어짐을 받침대(97)에 의해 받칠 수 있으므로 열용착 접합의 정밀도를 한층 향상시킬 수 있다.

따라서, 한 쌍의 승강용 롤러(73)를 승강시키는 실린더 장치, 및 흡인 박스(88A, 88B)를 승강시키는 승강부(78)는 승강 거리를 조정하는 조정기구를 갖는 것이 바람직하다.

1 … 편광 필름의 제조 라인 2 … 필름 공급부
3 … 필름 연신 처리부 14 … 필름 건조부
16 … 접합부 17 … 건조부
18 … 필름 권취부 24 … 터릿장치
26 … 열용착 접합장치 28 … 리저버 장치
30 … 터릿암 32 … 지주
36a … 제 1 필름 36b … 제 1 필름롤
38 … 제 1 릴 39a … 닙롤러
39b … 가이드롤러 40a … 제 2 필름
40b … 제 2 필름롤 64a … 보호필름
64b … 필름롤 68 … 라미네이트 롤러
70 … 상측 유닛 71 … 하측 유닛
73 … 승강용 롤러 74 … 맞물림 롤러
75 … 핀치 롤러 76 … 천장 프레임
78 … 승강부(제 1 이동수단) 85 … 열용착 헤드
85A … 선상 히터
88A … 상측 유닛의 상류측 흡인 박스
88B … 상측 유닛의 하류측 흡인 박스
88C … 흡착면 89 … 상측 절단날
92 … 슬라이드부(제 2 이동수단) 93 … 바닥
95 … 지주 블록
96 … 슬라이드부(제 2 이동수단)
97 … 받침대(고무 튜브제)
101A … 하측 유닛의 상류측 흡인 박스
101B … 하측 유닛의 하류측 흡인 박스
102 … 하측 절단날 106 … 제어수단
107 … 댄서 기구 108 … 피드 롤러
110A, 110B … 보조 흡인 박스

Claims

띠형상의 제 1 필름의 후단부와 띠형상의 제 2 필름의 선단부를 포개서 열용착 접합하는 필름끼리의 열용착 접합방법에 있어서:
상기 제 1 필름과 상기 제 2 필름의 접합영역 부분을 포개어 상기 접합영역 부분의 양측에 대향 배치된 흡인 박스끼리의 평탄한 흡착면에 의해 끼워넣음으로써 상기 포갠 부분의 양면에 면압을 부여하는 면압 부여 공정과;
상기 면압을 부여한 후 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 상기 각각의 흡인 박스의 흡착면에 흡인 유지해서 상기 흡인 박스끼리를 상기 포갠 부분이 이간하는 방향으로 이동시키는 이간 이동 공정과;
상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 이간한 상태에서 각각의 필름을 절단해서 상기 제 1 필름 및 제 2 필름의 상기 접합영역 부분에 상기 후단부와 상기 선단부를 형성하는 절단 공정과;
상기 흡인 박스끼리를 접근 이동시켜서 상기 형성된 제 1 필름의 후단부와 제 2 필름의 선단부를 포갠 접합부를 열용착함으로써 필름끼리를 접합하는 열용착 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
띠형상의 제 1 필름의 후단부와 띠형상의 제 2 필름의 선단부를 포개서 열용착 접합하는 필름끼리의 열용착 접합방법에 있어서:
상기 제 1 필름과 상기 제 2 필름의 접합영역 부분을 포개어 상기 접합영역 부분의 양측에 대향 배치된 흡인 박스끼리의 흡착면에 의해 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 흡인 유지하는 흡인 유지 공정과;
상기 포갠 부분을 이간시키는 방향으로 상기 흡인 박스끼리를 이동시키는 이간 이동 공정과;
상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 이간한 상태에서 각각의 필름을 절단해서 상기 접합영역 부분에 상기 후단부와 상기 선단부를 형성하는 절단 공정과;
상기 흡인 박스끼리를 필름 길이방향으로 이동시켜서 상기 제 1 필름의 후단부와 제 2 필름의 선단부를 포개는 접합부의 겹침폭을 조정하는 겹침폭 조정 공정과;
상기 겹침폭을 조정한 후에 상기 흡인 박스끼리를 접근 이동시켜서 상기 형성된 제 1 필름의 후단부와 제 2 필름의 선단부를 포갠 접합부를 열용착함으로써 필름끼리를 접합하는 열용착 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항에 있어서,
상기 절단 공정과 상기 열용착 공정 사이에 상기 흡인 박스끼리를 필름 길이방향으로 이동시켜서 상기 제 1 필름의 후단부와 제 2 필름의 선단부를 포갠 접합부의 겹침폭을 조정하는 겹침폭 조정 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 필름을 사용 중인 구 롤을 권회 지지하는 제 1 릴로부터 상기 한 쌍의 흡인 박스의 사이를 통해서 상기 제 1 필름에 소망한 처리를 실시하는 필름 연신 처리부로 반송하는 제 1 필름 반송 공정과,
상기 제 2 필름을 다음에 사용하는 신 롤을 권회 지지하는 제 2 릴로부터 상기 흡인 박스끼리의 사이까지 인출하는 제 2 필름 인출 공정과,
상기 흡인 박스와 상기 필름 연신 처리부 사이에 설치된 리저버에 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 열용착 접합하는 소요 시간에 상당하는 길이의 제 1 필름을 저류하여 상기 제 1 필름의 반송을 정지해서 열용착을 행하면서 상기 제 1 필름을 상기 필름 연신 처리부에 공급 가능하게 하는 리저빙 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡인 박스의 흡착면은 마찰계수가 4 이하인 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 5 항에 있어서,
상기 흡인 박스의 흡착면은 폴리테트라플루오로에틸렌으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합영역 부분의 양측에 상기 흡인 박스의 흡착면과 면 일치하고 또한 상기 흡인 박스의 흡착면의 마찰계수보다 작은 흡착면을 갖는 보조 흡인 박스를 각각 고정 배치하고,
상기 절단 공정으로부터 상기 열용착 공정 사이의 스텝에 있어서 상기 절단된 제 1 필름 및 제 2 필름의 절단단부 근방을 상기 열용착을 저해하지 않도록 흡인 유지하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 겹침폭 조정 공정은 상기 대향 배치된 흡인 박스끼리의 거리를 상기 절단 공정보다 접근시킨 상태에서 행하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 필름 및 제 2 필름은 광학 필름 제조용 PVA계 필름인 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 면압 부여 공정에서는 상기 접합영역 부분을 0.2∼0.8MPa로 가압하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열용착 공정에서는 상기 접합부의 제 1 필름 및 제 2 필름의 각각의 단부 중 상기 열용착되어 있지 않은 미용착 영역이 1.5mm 이하가 되도록 열용착하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열용착 공정에서는 상기 필름 길이방향에 직교하는 방향에 대한 열용착되는 영역의 경사각도는 20°이상 60°이하의 범위인 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열용착 공정의 전단 또는 후단에 상기 열용착되기 전의 접합부 또는 열용착된 후의 접합부의 필름 폭방향 양단부를 원호상으로 절취하는 절취 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합방법.
띠형상의 제 1 필름의 후단부와 띠형상의 제 2 필름의 선단부를 포개서 열용착 접합하는 필름끼리의 열용착 접합장치에 있어서:
상기 제 1 필름과 상기 제 2 필름을 포갠 접합영역 부분의 양측에 각각 대향 배치되고 평탄한 흡착면을 갖는 흡인 박스와;
상기 대향 배치된 흡인 박스끼리를 서로 접근 이동 및 이간 이동시킴과 아울러 상기 흡인 박스끼리의 이동에 맞춰서 상기 접합영역 부분을 접근 이동 및 이간 이동시키는 제 1 이동수단과;
상기 대향 배치된 흡인 박스를 각각 필름 길이방향으로 이동시키는 제 2 이동수단과;
상기 흡인 박스의 흡착면에 흡인력을 부여하는 흡인력 발생수단과;
상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 각각 절단해서 상기 접합영역 부분에 상기 후단부와 상기 선단부를 형성하는 절단날과;
상기 제 1 필름의 후단부와 상기 제 2 필름의 선단부를 포갠 접합부를 열용착하는 열용착수단과;
상기 제 1 및 제 2 이동수단, 상기 흡인력 발생수단, 상기 절단날, 및 상기 열용착수단의 ON-OFF 제어를 행하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합장치.
제 14 항에 있어서,
상기 흡인 박스의 흡착면은 마찰계수가 4 이하인 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합장치.
제 15 항에 있어서,
상기 흡인 박스의 흡착면은 폴리테트라플루오로에틸렌으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합영역 부분의 양측에 상기 흡인 박스의 흡착면과 면 일치하고 또한 상기 흡인 박스의 흡착면의 마찰계수보다 작은 흡착면을 가짐과 아울러, 상기 절단날에 의해 절단된 제 1 필름 및 제 2 필름의 절단단부 근방을 상기 열용착을 저해하지 않도록 흡인 유지하는 보조 흡인 박스를 각각 고정 배치한 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 이동수단은 상기 흡착 박스 간의 거리를 조정하는 조정기구를 갖는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 필름을 롤형상으로 권회 지지하는 제 1 릴과;
상기 제 2 필름을 롤형상으로 권회 지지하는 제 2 릴과;
상기 제 1 필름을 상기 제 1 릴로부터 상기 대향 배치된 흡인 박스끼리의 사이를 통해서 상기 제 1 필름에 소망한 처리를 실시하는 필름 연신 처리부로 반송하는 제 1 필름 반송 수단과;
상기 제 2 필름을 상기 제 2 릴로부터 상기 대향 배치된 흡인 박스끼리의 사이로 인출하는 제 2 필름 인출 수단과;
상기 흡인 박스와 상기 필름 연신 처리부 사이에 설치되고, 상기 제 1 필름 및 제 2 필름을 열용착 접합하는 소요 시간에 상당하는 길이의 제 1 필름을 저류하여 상기 제 1 필름의 반송을 정지해서 열용착을 행하면서 상기 제 1 필름을 상기 필름 연신 처리부에 공급 가능하게 하는 리저버 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필름끼리의 열용착 접합장치.
필름에 각종 처리를 실시해서 광학 필름을 제조하는 제조 라인에 상기 필름을 연신 처리하는 연신 처리 공정을 구비한 광학 필름의 제조방법에 있어서:
상기 제조 라인의 상류 위치에 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 필름끼리의 열용착 접합방법을 행하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
제 20 항에 있어서,
상기 필름은 PVA계 필름인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.