KR102138925B1

KR102138925B1 - 폴리비닐 알코올계 필름 롤 및 이를 이용한 편광막

Info

Publication number: KR102138925B1
Application number: KR1020157033972A
Authority: KR
Inventors: 아키히코 치가미; 켄지 오야마
Original assignee: 미쯔비시 케미컬 주식회사
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2020-07-28
Also published as: TWI639710B; CN105263838A; TW201508067A; KR20160050011A; WO2015029557A1; CN105263838B

Abstract

폴리비닐 알코올계 필름의 광폭화, 장척화에도 대응한 폴리비닐 알코올계 필름 롤이며, 풀어낸 필름은 균질인 필름이며, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 편광막을 얻을 수 있는 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 제공한다. 이 롤은, 광학용 폴리비닐 알코올계 필름을 원통형의 심관에 권취하여 포함한 폴리비닐 알코올계 필름 롤이며, 상기 심관은 알루미늄 합금을 포함하고, 상기 알루미늄 합금의 구리 함유량은 0.15∼0.5중량%, 망간 함유량은 0.04∼0.8중량%, 크롬 함유량은 0.01∼0.5중량%, 아연 함유량이 0.01∼0.5중량%이다.

Description

폴리비닐 알코올계 필름 롤 및 이를 이용한 편광막 {Polyvinyl alcohol film roll and polarizing film using same}

본 발명은 폴리비닐 알코올계 필름 롤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 광폭으로 길이가 긴 폴리비닐 알코올계 필름을 권취하여 폴리비닐 알코올계 필름 롤, 및, 이를 이용하여 얻어지는 편광 성능이 뛰어난 편광막에 관한 것이다.

종래부터 폴리비닐 알코올계 필름은, 여러 가지의 용도에 이용되고 있지만, 그 중에서도 유용한 용도로 광학용 필름, 특히 편광막을 들 수 있다.

통상, 폴리비닐 알코올계 필름은, 제막 후, 원통형의 심관에 권취함으로써 제품화된다.

최근, 액정표시장치의 대화면화에 따라 폴리비닐 알코올계 필름의 대형화, 특히 3m 이상이라는 광폭화가 요구되고 있으며, 또한, 폴리비닐 알코올계 필름을 이용하여 편광막을 제조할 때에, 생산성 관점에서 5000m 이상이라는 장척(長尺)화가 요구되고 있다.

이와 같은 광폭으로 길이가 긴 폴리비닐 알코올계 필름을 권취하기 위한 심관으로서는, 심관 자신의 무게, 강도, 코스트 등의 점에서 재질에 알루미늄을 이용한 심관인 것이 바람직하다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 2 참조).

JP 2004－106377 A JP 2001－315885 A

그런데 최근에는, 액정표시장치의 대화면화는 더욱 진행되고 있으며, 예를 들면 32인치에서, 다시 52인치와 같이 급속히 진행되고 있다. 그것에 따라, 폴리비닐 알코올계 필름의 한층 더 광폭화, 장척화로의 대응도 필요하게 되어, 그것을 권취하여 제품화하기 위해, 강도나 굴곡 등에 견디기 위한 심관의 개량도 요구되고 있다.

또, 심관에 권취된 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 통상, 롤 단면보다 외측으로 돌출한 심관 부분을 지지하는 것으로 공중에 매달린 상태로 보관되는 것이지만, 이 경우에는, 심관이 유지되고 있는 부분이 국소적인 힘에 의해, 심관이 튀거나 완전한 원이 변형해 버린다는 등의 우려도 있고, 이와 같은 점에서도 한층 더 대형화를 향한 심관의 개량이 요구된다.

심관이 튀거나 완전한 원이 변형해 버렸을 경우에는, 심관의 변형에 의해 필름이 풀릴 때에 편심이 원인으로 풀리는 속도가 불안정해지며, 필름의 파단이나 저킹(jerking) 등의 문제가 생기거나 한다. 이와 같은 문제의 원인에 의해 광학 얼룩짐 등의 문제가 발생하는 것으로 연결된다. 또, 완전한 원으로부터의 변형이 너무 크면, 제조 정비에 세트조차 할 수 없는 상태가 되어 버린다.

이러한 배경하에서, 본 발명은, 폴리비닐 알코올계 필름의 광폭화, 장척화에도 대응한 폴리비닐 알코올계 필름 롤이며, 풀어낸 필름은 균질인 필름이며, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 편광막을 얻을 수 있는 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그런데 본 발명자들이 이와 같은 목적을 달성할 수 있도록 예의 검토를 거듭한 결과, 심관의 재료에 이용하는 알루미늄 합금에 주목하여, 그 알루미늄 합금의 구리 함유량은 0.15∼0.5중량%, 망간 함유량은 0.04∼0.8중량%, 크롬 함유량은 0.01∼0.5중량%, 아연 함유량은 0.01∼0.5중량%이면, 그 심관은, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것이 되며, 또한 그 심관에 권취하는 폴리비닐 알코올계 필름을 광폭화, 장척화해도, 그것들로부터 이루어진 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어나며, 그리고, 그 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 풀린 필름은, 균질인 것이 되어, 그 필름으로부터 제작한 편광막은, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것이 되는 것을 발견하여 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명은, 광학용 폴리비닐 알코올계 필름을 원통형의 심관에 권취하여 포함한 폴리비닐 알코올계 필름 롤이며, 상기 심관이 알루미늄 합금을 포함하고, 상기 알루미늄 합금의 구리 함유량은 0.15∼0.5중량%, 망간 함유량은 0.04∼0.8중량%, 크롬 함유량은 0.01∼0.5중량%, 아연 함유량은 0.01∼0.5중량%인 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 제1 요지로 하고, 그 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 풀어낸 폴리비닐 알코올계 필름을 이용하여 얻어지는 편광막을 제2 요지로 한다.

　본 발명의 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 심관이 알루미늄 합금으로 이루어지며, 그 알루미늄 합금의 구리 함유량은 0.15∼0.5 중량%, 망간 함유량은 0.04∼0.8 중량%, 크롬 함유량은 0.01∼0.5 중량%, 아연 함유량은 0.01∼0.5 중량%이다. 이때문에, 심관을 장척화해도, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것으로 할 수 있고, 그 심관에 권취하는 폴리비닐 알코올계 필름을 광폭화, 장척화해도, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것으로 할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 풀어낸 필름을 균질인 것으로 할 수 있고, 그 필름으로부터 제작하는 편광막을, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.

특히, 알루미늄 합금의 규소 함유량이 0.3∼1.5중량%인 경우에는, 심관의 내변형성, 내굴곡성을 보다 향상시킬 수 있고, 그 결과, 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 내변형성, 내굴곡성도 보다 향상시킬 수 있다.

또, 알루미늄 합금의 철 함유량이 0.04∼0.8중량%, 마그네슘 함유량이 0.2∼1.5중량%, 티탄 함유량이 0.01∼0.5중량%인 경우에는, 심관의 내변형성, 내굴곡성 및 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 내변형성, 내굴곡성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 알루미늄 합금의 0.2% 내력이 175N/㎟ 이상인 경우에도, 동일하게 심관을 장척화해도 내굴곡성이 뛰어난 것으로 할 수 있고, 그 심관에 권취하는 폴리비닐 알코올계 필름을 광폭화, 장척화해도, 내굴곡성이 뛰어난 것으로 할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 풀어낸 필름을 균질인 것으로 할 수 있고, 그 필름으로부터 제작하는 편광막을, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.

그리고 본 발명의 편광막은, 본 발명의 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 풀어낸 균질인 필름을 이용하기 때문에, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.

이어서, 본 발명의 실시의 형태를 자세하게 설명한다.

본 발명의 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 일실시 형태는, 특정의 성분을 갖는 알루미늄 합금을 포함한 원통형의 심관과 이 심관의 외주면에 권취된 폴리비닐 알코올계 필름을 포함한다.

상기 심관의 재료인 알루미늄 합금의 성분은, 구리 함유량은 0.15∼0.5중량%, 바람직하게는 0.15∼0.4중량%, 망간 함유량은 0.04∼0.8중량%, 바람직하게는 0.05∼0.5중량%, 크롬 함유량은 0.01∼0.5중량%, 바람직하게는 0.04∼0.35중량%, 아연 함유량은 0.01∼0.5중량%, 바람직하게는 0.04∼0.25중량%의 조합인 것이 바람직하다. 이러한 특정의 성분인 것으로, 상기 심관은, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것이 된다. 또한, 이들 각 성분이 함유되어 있지 않으면 심관의 강도가 저하하여, 내변형성이나 내굴곡성이 저하하는 경향이 있다. 또, 각 성분의 함유량이 너무 많아서도 본 발명의 효과가 얻기 어려워지는 경향이 있다.

특히, 상기 알루미늄 합금의 성분에서 규소 함유량이 0.3∼1.5중량%, 바람직하게는 0.4∼0.9중량%인 것이, 심관의 내변형성, 내굴곡성을 보다 향상시키는 관점에서 바람직하다. 또한, 이 규소에서도, 함유량이 너무 적으면, 심관의 내변형성, 내굴곡성이 저하하는 경향에 있기 때문에, 그 함유량이 0.5중량%를 넘는 것이 특히 바람직하다.

또, 상기 알루미늄 합금의 성분에서, 철 함유량은 0.04∼0.8중량%, 바람직하게는 0.1∼0.7중량%, 마그네슘 함유량은 0.2∼1.5중량%, 바람직하게는 0.4∼1.2중량%, 티탄 함유량은 0.01∼0.5중량%, 바람직하게는 0.04∼0.15중량%의 조합인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 이용되는 심관은, 상기 조성의 알루미늄 합금을 이용하고, 그 알루미늄 합금의 0.2% 내력이 175N/㎟ 이상인 것이, 심관을 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것으로 할 수 있는 점에서 바람직하다. 상기 0.2% 내력의 바람직한 범위는 175∼600N/㎟ , 특히 바람직하게는 200∼400N/㎟ 이다.

그리고 상기 심관의 치수는, 권취하는 폴리비닐 알코올계 필름의 폭 등에도 따르지만, 그 바깥 지름이, 통상 150∼300㎜의 범위 내, 바람직하게는 160∼260㎜의 범위 내에서, 한편 원통 길이(축방향 길이)는, 통상 2∼7m의 범위 내, 바람직하게는 3∼6m의 범위 내이다. 또, 상기 심관의 두께는, 통상, 3∼40㎜의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 5∼30㎜, 또한 6∼20㎜의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 상기 심관의 질량은, 통상, 15∼500㎏의 범위 내, 특히 30∼150㎏의 범위 내인 것이 바람직하다.

본 발명에서 이용되는 심관은, 상기와 같이 각 성분을 함유하는 알루미늄 합금이지만, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.

즉, 상기 각 성분을 함유하는 알루미늄 합금의 주괴를 통상 400∼600℃로 가열한 후, 고압 환경하에서 다이스(dies)에서 압출하는 것으로 원통을 형성한다.

고온 압출된 알루미늄 합금은, 다시 상온까지 되돌린 후, 다시 170∼180℃까지 온도상승하고, 이를 5∼10시간 정도 유지하는 것으로 인공 시효 경화 처리를 가하거나 고온 압출한 후에 급냉(담금질)하는 것으로 인공 시효 경화 처리를 가하는 경우가 있다.

한편, 상기 폴리비닐 알코올계 필름은, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조된다. 즉, 폴리비닐 알코올계 수지 수용액을 이용하여 유연 제막된다.

폴리비닐 알코올계 수지로서는, 통상, 미변성의 폴리비닐 알코올계 수지, 즉, 초산비닐을 중합하여 얻어지는 폴리 초산비닐을 비누화하여 제조되는 수지가 이용된다. 필요에 따라, 초산비닐과 소량(예를 들면, 10몰% 이하, 바람직하게는 5 몰% 이하)의 초산비닐과 공중합 가능한 성분과의 공중합체를 비누화하여 얻어지는 수지를 이용할 수도 있다. 초산비닐과 공중합 가능한 성분으로서는, 예를 들면, 불포화 카르본산(염, 에스테르, 아미드, 니트릴 등을 포함한다), 탄소수 2∼30의 올레핀류(에틸렌, 프로필렌, n－부텐, 이소부텐 등), 비닐 에테르류, 불포화 설폰산 염 등을 들 수 있다.

또, 폴리비닐 알코올계 수지로서, 측쇄에 1, 2－글리콜 결합을 갖는 폴리비닐 알코올계 수지를 이용할 수도 있다. 이와 같은 측쇄에 1,2－글리콜 결합을 갖는 폴리비닐 알코올계 수지는, 예를 들면, (i) 초산비닐과 3,4－디아세톡시-1－부텐과의 공중합체를 비누화하는 방법, (ii) 초산비닐과 비닐에틸렌카보네이트와의 공중합체를 비누화 및 탈탄산하는 방법, (iii) 초산비닐과 2,2－디알킬비닐-4-비닐-1,3－디옥소란과의 공중합체를 비누화 및 탈케탈화하는 방법, (iv) 초산비닐과 글리세린모노알릴에테르와의 공중합체를 비누화하는 방법, 등에 의해 얻을 수 있다.

상기 폴리비닐 알코올계 수지의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 80000∼300000, 더욱 바람직하게는 110000∼260000, 더욱더 바람직하게는 130000∼200000의 범위 내이다. 중량 평균 분자량이 너무 작으면, 폴리비닐 알코올계 수지를 광학 필름으로 하는 경우에 충분한 광학 성능을 얻을 수 없는 경향이 있고, 너무 크면, 필름을 편광막으로 하는 경우에 연신이 곤란해져서, 공업적인 생산이 어려워지는 경향이 있다. 또한, 폴리비닐 알코올계 수지의 중량 평균 분자량은, GPC－LALLS법에 의해 측정된다.

또한, 폴리비닐 알코올계 수지의 평균 비누화도는 80몰% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 85∼100몰%, 특히 바람직하게는 98∼100몰%이다. 이와 같이, 평균 비누화도가 너무 작으면 편광막으로 하는 경우에 충분한 편광 성능을 얻을 수 있기 어려운 경향이 있다.

상기 폴리비닐 알코올계 수지 수용액에는, 통상, 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리메티롤프로판 등, 일반적으로 사용되는 가소제를 함유하는 것이 바람직하고, 이와 같은 함유량은, 폴리비닐 알코올계 수지에 대해서 30중량% 이하, 특히 3∼25중량%, 또한 5∼20중량%인 것이 바람직하다. 상기 가소제가 너무 많으면 필름 강도가 저하하는 경향이 보인다.

또한, 더욱이는 비이온성, 음이온성, 양이온성의 계면활성제, 그 중에서도 특히 바람직하게는 폴리옥시 에틸렌알킬아미노에테르 등의 비이온성 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같은 계면활성제의 함유량은, 폴리비닐 알코올계 수지에 대해서 5중량% 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.001∼3중량%, 특히 바람직하게는 0.001∼2중량%이다. 상기 계면활성제가 너무 많으면, 필름 표면의 외관이 불량이 되는 경향이 있다.

상기 폴리비닐 알코올계 수지의 분말중에 함유되는 초산나트륨은, 광학적 성능에 악영향을 주기 때문에, 제거(탈초)되는 것이 바람직하다. 이 초산나트륨의 제거(탈초)는, 통상, 탈초조 내에서, 폴리비닐 알코올계 수지에 물을 더하는 것으로 실시된다.

　　　이어서, 세정 후의 함수 폴리비닐 알코올계 수지 웨트 케이크를 용해하고, 폴리비닐 알코올계 수지 수용액을 조제하지만, 이와 같은 함수 폴리비닐 알코올계 수지 웨트 케이크를 그대로 물에 용해하면 원하는 고농도의 수용액을 얻을 수 없기 때문에, 일단 탈수하는 것이 바람직하다. 탈수 방법은 특별히 한정되지 않지만, 원심력을 이용한 방법이 일반적이다.

상기 세정 및 탈수에 의해, 함수율 50중량% 이하, 바람직하게는 30∼45중량%의 함수 폴리비닐 알코올계 수지 웨트 케이크로 하는 것이 바람직하다. 함수율이 너무 많으면, 원하는 수용액 농도로 하는 것이 어려워지는 경향이 있다.

그리고 용해캔 내에서, 그 케이크 형태의 폴리비닐 알코올계 수지에, 수증기(110∼160℃ 정도)를 불어넣는 것으로, 가압 용해하여, 폴리비닐 알코올계 수지 수용액을 조제한다. 이때, 필요에 따라, 가소제나 첨가제 등이 첨가된다. 이것에 의해, 함수율 60∼80중량% 정도의 폴리비닐 알코올계 수지 수용액을 얻는다.

이어서, 얻어진 폴리비닐 알코올계 수지 수용액을 필터에 걸쳐 불순물을 제거한 후, 탈포처리한다. 탈포처리 방법으로서는, 정치탈포나 다축압출기에 의한 탈포처리 방법 등이 이용되지만, 다축압출기를 이용한 탈포처리 방법이 바람직하다.

이어서, 탈포처리된 폴리비닐 알코올계 수지 수용액을 재차 필터에 걸친 후, T형 슬릿 다이에 공급하고, T형 슬릿 다이에서 압출하여 스크린 형태로 유하시킨다.

그리고 T형 슬릿 다이로부터 압출되어 유하된 상기 폴리비닐 알코올계 수지 수용액은, 회전하는 드럼형 롤의 외주면상에서, 유연, 제막, 건조되어 필름에 형성된다. 또, 상기 제막 및 건조를 위해서, 드럼형 롤은, 통상, 그 자체가 고온(80∼100℃ 정도)으로 되어 있다.

이어서, 드럼형 롤의 외주면으로부터 필름을 박리하고, 복수의 건조 롤(60∼100℃ 정도)의 사이에 필름의 표면과 이면이 교대로 통과하도록 통하게 한 후, 바람직하게는 열처리기(100∼140℃ 정도)에 걸친다. 이어서, 필요에 따라 조습기에 걸친다. 필름의 함수율은, 5중량% 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 1∼4중량%이다. 함수율이 너무 많으면, 필름의 보관시에 외관 불량을 초래하기 쉬워지는 경향이 있다. 이와 같이 하여, 목적의 폴리비닐 알코올계 필름을 얻을 수 있다. 이 얻을 수 있는 폴리비닐 알코올계 필름의 치수는, 통상, 폭이 1.5∼6m의 범위내로 설정되고, 길이가 5000∼20000m의 범위내로 설정된다.

그리고 상기 특정의 성분을 갖는 알루미늄 합금제의 심관을 권취기에 세트 한다. 이어서, 상기 권취기를 구동시켜 심관을 회전시키고, 그 심관의 외주면에, 상기 얻어진 폴리비닐 알코올계 필름을 권취한다. 여기서, 상기 심관은, 상술한 바와 같이, 특정 성분을 갖는 알루미늄 합금제, 0.2% 내력이 175N/㎟ 이상의 알루미늄 합금제로 함으로써, 고강도를 가지며, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것이 되기 때문에 상기 권취기로 심관을 회전시킬 때, 그 심관의 회전 편차가 작고, 폴리비닐 알코올계 필름을, 주름 등이 없는 균질한 상태로 권취할 수 있다. 그 후, 필요에 따라, 슬릿터에 의해, 권취한 폴리비닐 알코올계 필름을 제품폭으로 절단하고, 재차 상기 심관에 권취한다. 이와 같이 하여, 이 실시의 형태의 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 얻을 수 있다.

또한 본 발명에서는, 제품으로서 보관, 수송되는 상태 때에, 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 심관으로서 상기 심관이 사용되고 있는 것도 바람직하고, 슬릿터 후에 재차 권취하는 공정을 갖는 경우에는, 그 이전에서의 권취에서는, 회전 편차가 작고, 고강도를 가지며, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 심관이면 상기 심관일 필요는 없으며, 상기와는 다른 알루미늄제의 심관이나 철제의 심관 등을 적절히 이용할 수 있다.

여기서, 폴리비닐 알코올계 필름을 권취한 필름 롤을 제조할 때에는, 예를 들면, 심관의 권취 속도를 30∼100m/min, 바람직하게는 40∼80m/min로 하거나 회전 조정 방법을 정장력 제어 방식으로 하거나 회전 토크는 20∼200N/m로 하는 것 등이 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어진 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 지지대에 이동되어 심관의 좌우 양단부가 지지를 받는다. 심관은, 상기와 같이 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것이기 때문에, 그 심관에 상기 폴리비닐 알코올계 필름을 권취하여 만들어진 폴리비닐 알코올계 필름 롤도, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어나며, 변형이나 굴곡이 없는, 또는 변형이나 굴곡량이 적은 상태로 지지되어 보관 또는 수송된다.

그리고 상기 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 폴리비닐 알코올계 필름은, 광학 필름, 특히 편광막의 형성 재료로서 매우 유용하다.

따라서, 이하, 그 폴리비닐 알코올계 필름을 이용한 편광막의 제법의 일례에 대해 설명한다.

우선, 상기 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 상기 지지대로부터 편광막 제조 장치에 세트한다. 그리고 그 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터, 폴리비닐 알코올계 필름을 풀어낸다. 이때, 상술한 바와 같이, 상기 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 변형이나 굴곡이 생기지 않는 것으로부터, 상기 폴리비닐 알코올계 필름을 풀어낼 때, 그 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 회전 편차가 작고, 폴리비닐 알코올계 필름을, 주름이나 접힘 등이 없는 균질한 상태로 풀어낼 수 있다. 그 후, 그 폴리비닐 알코올계 필름에 염색, 1축 연신 및 붕소 화합물 처리를 한다.

상기 염색은, 상기 폴리비닐 알코올계 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 함유하는 액체를 접촉시키는 것에 의해서 실시된다. 통상은, 요오드-요오드화 칼륨의 수용액이 이용되며, 요오드의 농도는 0.1∼20g/리터, 요오드화 칼륨의 농도는 10∼70g/리터, 요오드화 칼륨/요오드의 혼합 중량비는, 요오드화 칼륨/요오드=10∼100의 범위가 바람직하다. 또, 염색 시간은 30∼500초 정도가 실용적이고, 염색 처리 욕의 온도는 5∼60℃가 바람직하다. 그리고 수용매 이외에 물과 상용성이 있는 유기용매를 소량 함유시켜도 지장 없다. 또, 접촉 수단으로서는, 침지, 도포, 분무 등의 임의의 수단을 적용할 수 있다.

상기 1축 연신은, 3∼10배로 연신하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3.5∼6배의 연신이다. 이때, 상기 1축 연신과 직각 방향에서도 약간의 연신(폭 방향의 수축을 방지하는 정도 또는 그 이상의 연신)을 실시해도 지장 없다. 1축 연신시의 온도 조건은 40∼170℃의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 1축 연신 배율은 최종적으로 상기 범위로 설정되면 좋고, 또 1축 연신 조작도 일단층 뿐만 아니라, 제조 공정의 임의의 범위의 단계에 실시하면 좋다.

또한, 상기 염색은, 1축 연신 전에 실시하거나, 1축 연신과 동시에 실시해도, 1축 연신 후에 실시해도 되지만, 폴리비닐 알코올계 필름은, 1축 연신에 의해 결정화가 진행하여 염색성이 저하하기 때문에, 상기 염색은, 1축 연신 전 또는 그것과 동시에 실시하는 것이 바람직하다.

상기 붕소 화합물 처리는, 상기 염색을 강고하게 하기 위한 처리이며, 상기 염색 및 1축 연신 후 또는 염색과 동시, 또는 1축 연신과 동시에 실시된다. 상기 붕소 화합물로서는, 붕산, 붕사가 실용적이다. 이 붕소 화합물은 수용액 또는 물-유기용매 혼합액으로서 농도 0.3∼2몰/리터 정도로 이용되며, 액 중에는 소량의 요오드화 칼륨을 공존시키는 것이 실용상 바람직하다. 상기 붕소 화합물에 의한 처리 방법으로서는, 침지법이 바람직하지만, 도포법, 분무법도 실시 가능하다. 또, 처리 조건으로서는, 온도 40∼70℃ 정도, 처리 시간은 2∼20분 정도가 바람직하고, 필요에 따라 처리중에 연신 조작을 실시하는 것도 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어진 편광막은, 상술한 바와 같이, 그 편광막의 재료가 되는 폴리비닐 알코올계 필름이, 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 주름이나 접힘 등이 없는 균질인 상태로 풀어내고 있기 때문에, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것이 되고 있다.

그리고 상기 편광막은, 그 한 면 또는 양면에 광학적으로 등방성의 고분자 필름 또는 시트를 보호막으로서 적층 접착하여 편광판으로서 이용할 수도 있다. 상기 보호막으로서는, 예를 들면, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에테르설폰, 폴리알릴렌에스테르, 폴리-4－메틸펜텐, 폴리페닐렌옥사이드, 시클로계 내지는 노르보르넨계의 폴리올레핀 등의 필름 또는 시트를 들 수 있다. 또, 상기 편광막에는 박형화를 목적으로 하여, 상기 보호막에 대신하여 그 한 면 또는 양면에, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레아계 수지 등의 경화성 수지를 도포하여 적층시킬 수도 있다.

또한, 상기 편광막(또는 그 적어도 한 면에 보호막 또는 경화성 수지를 적층한 것)은, 그 한쪽 표면에 필요에 따라, 투명한 감압성 접착제층이 통상의 방법으로 형성되어 실용에 제공되는 경우도 있다. 상기 감압성 접착제층으로서는, 예를 들면, 아크릴산 부틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 메틸, 아크릴산 2－에틸헥실 등의 아크릴산 에스테르와 아크릴산, 말레산, 이타콘산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 α-모노올레핀카르본산과의 공중합물(아크릴로니트릴, 초산비닐, 합성수지와 같은 비닐 단량체를 첨가한 것을 포함한다)을 주체로 하는 것이, 편광막의 편광 성능을 저해하지 않아 특히 바람직하다. 이외에도, 투명성을 갖는 감압성 접착제라면 사용 가능하고, 예를 들면, 폴리비닐에테르계, 고무계 등을 이용할 수도 있다.

이와 같이 하여 얻어진 편광막은, 예를 들면, 액정 디스플레이(전자 탁상 계산기, 전자 시계, 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 정보 단말기, 자동차나 기계류의 계기류 등의 액정표시장치), 선글라스, 방현 안경, 입체 안경, 표시 소자(CRT, LCD 등)용 반사 저감층, 의료기기, 건축재료, 완구 등에 이용된다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한 실시예 중 「부」, 「%」는 중량 기준을 의미한다.

〔실시예 1〕

하기에 나타낸 바와 같이, 심관 및 폴리비닐 알코올계 필름을 제작한 후, 그 심관의 외주면에 폴리비닐 알코올계 필름을 권취하고, 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 제작하였다. 그리고 그 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 폴리비닐 알코올계 필름을 이용하여 편광막을 제작하였다.

〔심관〕

상기 실시의 형태와 같은 특정의 성분과 0.2% 내력을 갖는 알루미늄 합금으로서 JIS로 규정되고 있는 A6N01를 선택하고, 그것을 재료로서 원통형의 심관을 제작하였다. 그 알루미늄 합금 A6N01의 화학 성분을 하기 표 1에 나타내고, 상기 0.2% 내력을 하기 표 2에 나타낸다. 그리고 그 심관의 치수는, 외경 215㎜, 원통 길이 3500㎜, 두께 6㎜로 하였다. 또, 그 심관의 질량은, 37㎏였다.

〔0.2% 내력 시험〕

또한, 상기 0.2% 내력은, 다음과 같이 하여 구하였다. 즉, 0.2% 내력의 측정은, JIS　Z2241 「금속재료 인장 시험 방법」에 준거하였다. 또, 시험편의 제작은, JIS　Z2201 「금속재료 인장 시험편」에 준거하고, 원통형 심관으로부터 시험편 분류 14호 B호로 자른 것을 이용하였다. 인장 시험은 시마즈세이사쿠쇼 제조 오토 그래프 AG－X(100 kN)를 이용하여 인장 속도 5㎜/min로 측정을 실시하였다. 측정 데이터를 바탕으로, 변형-응력 곡선으로부터 0.2%의 변형이 주어졌을 때의 응력을 0.2% 내력으로 하였다.

〔폴리비닐 알코올계 필름〕

중량 평균 분자량 135000, 비누화도 99.7몰%의 폴리비닐 알코올 100부, 가소제로서 글리세린 12부, 계면활성제(박리제)로서 폴리옥시에틸렌알킬아미노에테르 0.1부를 이용하고, 35% 농도의 폴리비닐 알코올 수용액(가소제, 박리제도 고형분으로서 포함)을 조제한 후, T형 슬릿 다이로부터 드럼형 롤로 유연 제막하고, 건조, 열처리, 조습을 실시하여 함수율 4%, 폭 3000㎜, 두께 75㎛의 폴리비닐 알코올계 필름을 제작하였다.

〔폴리비닐 알코올계 필름 롤의 제작〕

그리고 상기 심관의 외주면에 상기 폴리비닐 알코올계 필름을 10000m 권취하였다. 이때, 권취 장력(폴리비닐알코올계 필름의 폭 1m 당 장력)을 130N/m, 권취 속도를 80m/min로 하였다. 권취를 끝낸 후의 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 질량은, 3000㎏였다.

〔편광막의 제작〕

그 후, 권취 후의 폴리비닐 알코올계 필름을 1.23m/min의 속도로 풀어내고, 세정조(24℃)에서 팽윤시킨 후, 요오드조(20℃, 요오드 0.17g/리터)로 1.8배, 붕산조(50℃, 요오드 8ppm, 붕산 47g/리터)로 2.0배의 1축 연신을 실시하고, 다시 권취 속도 6.4m/min로 토탈 5.2배의 1축 연신을 실시하여 편광막을 제작하였다.

〔실시예 2〕

상기 실시예 1에서 심관의 두께를 8㎜로 하였다. 그 심관의 질량은, 50 ㎏였다. 그 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.

〔실시예 3〕

상기 실시의 형태와 같은 특정의 성분과 0.2%내력을 갖는 알루미늄 합금으로서 JIS로 규정되고 있는 A6061를 선택하고, 그것을 재료로서 원통형의 심관을 제작하였다. 그 0.2% 내력은, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 구하였다. 또, 그 알루미늄 합금 A6061의 화학 성분을 하기 표 1에 나타내고, 상기 0.2% 내력을 하기 표 2에 나타낸다. 그리고 그 심관의 치수는, 외경 233㎜, 원통 길이 4800㎜, 두께 15㎜로 하였다. 또, 그 심관의 질량은 133㎏였다. 상기 심관에 감는 폴리비닐 알코올계 필름으로서 폭 4500㎜, 두께 60㎛의 폴리비닐 알코올계 필름을 제작하였다. 또, 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 질량은 3600㎏였다. 그 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.

〔비교예 1〕

상기 실시예 1에서, JIS로 규정되고 있는 알루미늄 합금 A6063제의 심관을 준비하였다. 그 알루미늄 합금 A6063의 화학 성분을 하기 표 1에 나타내고, 상기 0.2% 내력을 하기 표 2에 나타낸다. 그 0.2% 내력은, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 구하였다. 또, 그 심관의 질량은, 37㎏이었다. 또, 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 질량은 3000㎏였다. 그 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하였다.

〔비교예 2〕

상기 실시예 3에서, JIS로 규정되고 있는 알루미늄 합금 A6063제의 심관을 준비하였다. 그 알루미늄 합금 A6063의 화학 성분을 하기 표 1에 나타내고, 상기 0.2% 내력을 하기 표 2에 나타낸다. 그 0.2% 내력은, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 구하였다. 또, 그 심관의 질량은 133㎏였다. 또, 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 질량은 3600㎏였다. 그 이외는, 상기 실시예 3과 동일하게 하였다.

〔폴리비닐 알코올계 필름 롤의 자중 휨〕

상기 실시예 1∼3 및 비교예 1, 2의 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 자중 휨(양단 핀 지지시의 중앙부의 휨)를 측정하였다. 그 결과를, 하기 표 2에 표기하였다.

〔폴리비닐 알코올계 필름 권취시의 주름의 형성의 유무〕

권취시의 각 폴리비닐 알코올계 필름의 주름의 형성의 유무를 육안에 의해 평가하였다. 그 결과, 주름의 형성이 확인되지 않았던 것을 균질성이 뛰어난다고 하여 ○, 주름의 형성이 확인된 것을 균질성에 뒤떨어진다고 하여 X로 평가하여 하기 표 2에 표기하였다.

〔편광막의 선, 염색 얼룩 유무〕

편광막의 선 및 염색 얼룩을 육안에 의해 평가하였다. 그 결과, 선 및 염색 얼룩 모두 확인되지 않았던 것을 외관 특성이 뛰어난다고 하여 ○, 어느 것이 확인된 것을 외관 특성에 뒤떨어진다고 하여 X로 평가하여 하기 표 2에 표기하였다.

〔편광막의 광학 특성〕

측정 장치로서 쟈스코 코포레이션 제조 「VAP－7070」을 이용하여 편광막의 광학 특성(단체 투과율 및 편광도)을 측정하였다. 이 측정은, 편광막의 폭 방향에 대해서 등간격으로 5개소 측정하고, 그 최대치, 최소치, 평균치를 하기 표 2에 표기하였다.

또한, 비교예 1, 2의 폴리비닐 알코올 필름에서는, 주름이 발생하고 편광막으로 했을 때에 염색 얼룩이 생기는 것이 되었다. 이 때문에, 필름면 내에서, 단일체 투과율 및 편광도가 높은 것이나 낮은 것으로 할 수 있어 균일한 필름은 되지 않았다.　　　

상기 표 2의 결과로부터, 실시예 1∼3에서는, 폴리비닐 알코올계 필름에, 주름이 발생하지 않고, 또, 편광막에도, 선이나 염색 얼룩도 발생하지 않았다. 이것에 대해서, 비교예 1, 2에서는, 폴리비닐 알코올계 필름에 주름이 발생하고, 폴리비닐 알코올계 필름의 투입이 안정되지 않은 균일한 연신을 실시할 수 없었다. 이 때문에, 염색 얼룩이 발생하였다. 이 원인은, 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 자중 휨이, 실시예 1∼3보다 비교 예의 것보다 큰 것에 있다고 알 수 있다. 또, 편광막의 광학 특성(단체 투과율 및 편광도)은, 실시예 1∼3에서는, 폭 방향의 격차가 적고, 면내의 균일성이 뛰어나다. 그 결과, 득율의 향상 및 광폭 제품으로의 품질 대응이 가능해진다. 이에 대해, 비교예 1, 2에서는, 폭 방향의 불규칙하기 때문에, 득율이 저하하여 광폭 제품에 대응할 수 없다. 이 원인도, 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 자중 휨이 실시예 1∼3보다 비교예 1, 2가 큰 것에 있다는 것을 알 수 있다.

〔압축 시험〕

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1의 심관을 구성하는 알루미늄 합금으로 이루어진 시험편〔폭 40㎜, 두께는 각 예의 두께(실시예 1 및 비교예 1：6㎜, 실시예 2：8㎜)〕를 각 예 3개 준비하고, 각 시험편에 대해, 인장 압축 시험기(인스트롱 사 제조, 100KN)를 이용하여 하기 조건에서 압축 시험을 실시하였다. 그리고 변위 50㎜시의 하중을 측정하여, 3개의 시험편의 평균치를 산출하였다.

휨속도：10㎜/min

시험 온도：23℃

사용 로드 셀：100kN

압축 거리：80㎜

그 결과, 상기 변위 50㎜시의 하중의 평균치는, 실시예 1의 시험편이 3873 N, 실시예 2의 시험편이 6357 N, 비교예 1의 시험편이 1797N였다. 즉, 상기 변위 50㎜시의 압축 강도는, 비교예 1의 시험편에 대해, 실시예 1의 시험편이 약 2.2배, 실시예 2의 시험편이 약 3.5배인 것을 알 수 있다.

상기 실시예에서는, 본 발명에 있어서의 구체적인 형태에 대해 나타냈지만, 상기 실시예는 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석되는 것은 아니다. 당업자에게 분명한 여러 가지 변형은, 본 발명의 범위 내인 것이 기도되고 있다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은, 폴리비닐 알코올계 필름이 광폭화, 장척화하여도, 그 필름으로부터 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 편광막을 얻을 수 있도록 하는 경우에 이용 가능하다.

Claims

폴리비닐 알코올계 필름 롤으로서, 상기 폴리비닐 알코올계 필름 롤은 광학용 폴리비닐 알코올계 필름을 원통형의 심관에 권취하여 포함하고, 상기 심관은 알루미늄 합금을 포함하며, 상기 알루미늄 합금의,
구리 함유량은 0.15∼0.5중량%,
망간 함유량은 0.04∼0.8중량%,
크롬 함유량은 0.01∼0.5중량%,
아연 함유량은 0.01∼0.5중량%이며,
상기 알루미늄 합금의 0.2% 내력이 175 N/mm² 이상인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알코올계 필름 롤.
청구항 1에 있어서,
알루미늄 합금의 규소 함유량은 0.3∼1.5중량%인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알코올계 필름 롤.
청구항 1 또는 2에 있어서,
알루미늄 합금의,
철 함유량은 0.04∼0.8중량%,
마그네슘 함유량은 0.2∼1.5중량%,
티탄 함유량은 0.01∼0.5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알코올계 필름 롤.
청구항 1 또는 2에 있어서,
심관의 외경은 150∼300㎜이며, 심관의 원통 길이는 2∼7m인 것을 특징으로 하는 청구항 폴리비닐 알코올계 필름 롤.
청구항 1 또는 2에 기재된 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 풀어낸 폴리비닐 알코올계 필름을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 편광막.
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