KR102189762B1

KR102189762B1 - 편광 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR102189762B1
Application number: KR1020157021303A
Authority: KR
Inventors: 게이지 아미타니
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2020-12-11
Also published as: CN104937459B; WO2014115897A1; KR20150111946A; TW201429676A; JPWO2014115897A1; CN104937459A; TWI618621B

Abstract

본 발명은 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대해, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리를 이 순서로 실시하는 공정을 가지며, 이들 중 어느 하나의 공정 전 또는 공정 중에, 2개의 닙롤을 이용하여 필름의 일축 연신을 행하는 편광 필름을 제조하는 방법에 있어서, 어느 하나의 처리가 실시된 필름을 그 처리조로부터 꺼내어 다음 공정으로 반송할 때, 필름의 양면에 액이 부착된 상태로 가이드롤을 통과시킴으로써 가이드롤과 접한 면의 액을 제거하고, 계속해서 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭(擴幅)하는 처리를 실시하는 방법이다. 이러한 방법에 의하면, 필름의 폭 방향의 양단부에 발생하는 컬을 방지하고, 이것에 기인하는 필름의 접혀 들어감이나 파단을 방지할 수 있다.

Description

편광 필름의 제조 방법{PROCESS FOR MANUFACTURING POLARIZING FILM}

본 발명은 액정 표시 장치에 사용하는 편광 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다.

편광 필름에는, 종래부터, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이 이용되고 있다. 즉, 요오드를 이색성 색소로 하는 요오드계 편광 필름이나, 이색성 염료를 이색성 색소로 하는 염료계 편광 필름 등이 알려져 있다. 이들 편광 필름은 통상, 그 적어도 한면, 바람직하게는 양면에 폴리비닐알코올계 수지의 수용액으로 이루어지는 접착제를 통해 트리아세틸셀룰로오스 등의 보호 필름을 접합하여 편광판이 되고, 액정 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터용 모니터 및 휴대전화 등의 액정 표시 장치에 이용된다.

편광 필름은, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대해 팽윤 처리, 염색 처리, 연신 처리, 가교 처리(붕산 처리) 및 세정 처리가 실시되고, 마지막으로 건조시킴으로써 제조된다. 이때, 처리조의 전후에 배치한 닙롤에 주속차(周速差)를 두어 필름의 연신을 행하고 있다. 또한, 처리욕(處理浴)의 전후나 처리욕 중에 배치한 가이드롤에 의해 필름의 반송 방향을 변경하여, 처리욕에의 필름의 도입이나 취출을 행하고 있다.

최근에 와서는, 시장에 있어서 액정 표시 장치의 대형화, 박형화, 경량화, 원재료의 저비용화 등을 요구하는 경향이 있으며, 이에 따라 편광 필름의 광폭화나 박막화를 달성할 수 있는 제조 방법이 개발되어 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 제2004-20633호 공보(특허문헌 1)에는, 두께가 10~50 ㎛로 얇은 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 편광 필름을 제조할 때, 필름에 1000 N/m 이하의 장력을 가하면서 연신함으로써, 박막 경량화를 달성한 편광 필름의 제조 방법이 개시되어 있다.

그러나, 박막의 폴리비닐알코올계 수지 필름에, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리를 실시하는 경우, 각 처리조로부터 필름을 꺼낸 후, 닙롤로 필름 양면의 물기 제거를 행하기 전까지, 필름의 폭 방향의 양단부에서는, 표면에 부착되어 있는 액의 표면 장력에 의해 컬이 발생한다고 하는 문제가 있었다. 이 때문에, 이어지는 닙롤로 물기 제거를 행할 때, 필름이 끼워 넣어졌을 때에 컬 부분에서의 필름의 접혀 들어감이나 파단이 발생하는 경우가 있었다.

일본 특허 공개 제2004-20633호 공보

상기한 필름의 폭 방향의 양단부에 있어서의 컬은, 편광 필름의 박막화나 경량화와 같은 요청에 응하기 위해서, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 두께를 60 ㎛ 이하로 얇게 한 것에 의해 빈번하게 발생하게 된 것이다.

본 발명의 과제는, 얇은 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 편광 필름을 제조하는 방법에 있어서, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부에 발생하는 컬을 방지하고, 또한 이것에 기인하는 필름의 접혀 들어감이나 파단을 방지할 수 있는 편광 필름의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 얇은 폴리비닐알코올계 수지 필름으로 편광 필름을 제조하는 경우에, 처리조로부터 폴리비닐알코올계 수지 필름을 꺼내어 다음 공정으로 반송할 때, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭(擴幅)하는 방법이 유효한 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 두께가 60 ㎛ 이하인 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대해, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리를 이 순서로 실시하는 공정을 가지며, 이들 중 어느 하나의 공정 전 또는 공정 중에, 2개의 닙롤 사이의 주속차를 이용하여 필름의 일축 연신을 행하는 편광 필름을 제조하는 방법으로서, 상기한 어느 하나의 처리가 실시된 필름을 그 처리조로부터 꺼내어 다음 공정으로 반송할 때, 필름의 양면에 액이 부착된 상태로 가이드롤을 통과시킴으로써 가이드롤과 접한 면의 액을 제거하고, 계속해서 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리를 실시하는 편광 필름의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이용되는 상기 가이드롤로서, 반송되는 필름을 확폭시키는 기능도 갖는 롤을 이용할 수도 있다. 이러한 롤로서, 구체적으로, 익스팬더롤, 크라운롤 등을 들 수 있다.

필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리는, 클로스 가이더에 의해, 또는 바, 벤드바, 익스팬더롤 및 크라운롤 등의 확폭 장치에 의해 실시할 수 있다.

본 발명의 편광 필름의 제조 방법에 의하면, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부에 있어서의 컬의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 필름이 닙롤과 접촉했을 때, 필름의 컬에 기인한 접혀 들어감이나 파단을 억제하는 것이 가능해진다.

도 1은 편광 필름의 제조 방법에 있어서의 장치의 적합한 배치예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 처리조로부터 필름을 꺼낸 후, 필름의 양단부에 실시되는 확폭 처리를 나타내는 설명도이다.

[편광 필름의 제조 방법]

편광 필름은, 구체적으로는 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소가 흡착 배향하고 있는 것이다. 원료가 되는 폴리비닐알코올계 수지는, 통상, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어진다. 이 비누화도는, 통상 약 85 몰% 이상, 바람직하게는 약 90 몰% 이상, 보다 바람직하게는 약 99 몰% 이상이다. 폴리아세트산비닐계 수지로서는, 예컨대, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는, 통상 약 1000~10000, 바람직하게는 약 1500~5000 정도이다.

이들 폴리비닐알코올계 수지는 변성되어 있어도 좋고, 예컨대, 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐부티랄 등도 사용할 수 있다.

본 발명에서는, 편광 필름 제조의 개시 재료로서, 두께가 60 ㎛ 이하인 것, 바람직하게는 약 10~50 ㎛의 미연신의 폴리비닐알코올계 수지 필름(원반(原反) 필름)을 이용한다. 공업적으로는, 필름의 폭이 약 1500~6000 ㎜인 것이 실용적이다.

편광 필름은, 상기한 원반 필름에, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리를 이 순서로 실시하고, 각 처리 공정 중 어느 하나의 전 또는 공정 중에, 습식 또는 건식으로 일축 연신을 행하며, 마지막으로 건조시킴으로써 제조된다. 이하, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 편광 필름을 제조하는 방법에서 사용하는 제조 장치의 적합한 배치예를 단면 모식도로 나타낸 것이다. 이 제조 장치는, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어지는 원반 필름(10)이, 조출(繰出)롤(11)로부터 풀리고, 팽윤조(13), 염색조(15), 가교조(17) 및 세정조(19)를 순차 통과하며, 마지막으로 건조로(21)를 통과하도록 구성되어 있다.

또한, 도 1에는, 팽윤조(13), 염색조(15), 가교조(17) 및 세정조(19)를 각각 1조(槽)씩 설치한 예를 나타내었으나, 필요에 따라, 어떤 하나의 처리에 대해 복수의 처리조를 설치해도 좋다. 제조된 편광 필름(23)은, 그대로 다음의 보호 필름을 붙이는 공정으로 반송된다. 이하, 본 발명에서 실시하는 처리에 대해 설명한다.

(팽윤 처리)

팽윤 처리는, 필름 표면의 이물질 제거, 필름 중의 가소제 제거, 염색성 용이성의 부여, 필름의 가소화 등의 목적으로 행해진다. 처리 조건은, 이들 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 필름의 극단적인 용해나 실투(失透) 등의 문제가 발생하지 않는 범위에서 결정된다.

원반 필름(10)에 대해 맨 처음으로 팽윤 처리를 실시하는 경우에는, 예컨대, 약 10~50℃, 바람직하게는 약 20~40℃의 수용액에 필름을 침지하여 행해진다. 필름의 침지 시간은, 바람직하게는 약 30~300초, 더욱 바람직하게는 약 60~240초 정도이다. 또한, 미리 기체 중에서 연신한 필름을 팽윤시키는 경우에는, 예컨대, 약 20~70℃, 바람직하게는 약 30~60℃의 수용액에 필름을 침지하여 행해진다. 필름의 침지 시간은, 바람직하게는 약 30~300초, 더욱 바람직하게는 약 60~240초 정도이다.

팽윤 처리에서는, 폴리비닐알코올계 수지 필름이 폭 방향으로 팽윤하여 필름에 주름이 생기는 등의 문제가 발생하기 쉽기 때문에, 익스팬더롤, 스파이럴롤, 크라운롤, 클로스 가이더, 벤드바, 텐터 클립 등, 공지의 확폭 장치를 이용하여 필름의 주름을 제거하면서 필름을 반송하는 것이 바람직하다. 또한, 욕(浴) 중의 필름 반송을 안정화시킬 목적으로, 팽윤욕 중에서의 수류(水流)를 수중 샤워로 제어하거나, EPC 장치(Edge Position Control 장치: 필름의 단부를 검출하여, 필름의 사행(蛇行)을 방지하는 장치) 등을 병용하는 것도 유용하다.

팽윤 처리에서는, 필름의 주행 방향으로도 필름이 팽윤 확대되기 때문에, 필름에 적극적인 연신을 행하지 않는 경우에는, 반송 방향의 필름의 늘어짐을 없애기 위해서, 예컨대, 처리조의 전후에 배치하는 반송롤의 속도를 컨트롤하는 등의 수단을 강구하는 것이 바람직하다. 한편, 원반 필름(10)에, 팽윤 처리에 있어서 일축 연신을 행해도 좋고, 그 경우의 연신 배율로서는, 통상 1.2~3배, 바람직하게는 1.3~2.5배이다.

팽윤 처리에서 이용하는 처리욕에는, 순수 외에, 붕산(일본 특허 공개 평성 제10-153709호 공보), 염화물(일본 특허 공개 평성 제06-281816호 공보), 무기산, 무기염, 수용성 유기 용매, 알코올류 등을 약 0.01~10 중량%의 범위에서 첨가한 수용액을 사용하는 것도 가능하다.

팽윤조(13)로부터 꺼내진 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 이어지는 염색조(15)로 반송되는데, 가이드롤(30)을 통과시킴으로써, 이것과 접촉한 면의 액이 제거된다. 또한, 가이드롤(30)을 통과한 후, 팽윤조(13)와 염색조(15) 사이에 설치된 닙롤(35)을 통과시킴으로써, 필름 양면의 액 제거를 행할 수 있다. 일반적으로, 필름은, 처리조로부터 꺼내진 후, 닙롤(35)에 통과되기 전까지의 사이에 필름의 단부에서 컬이 발생하기 때문에, 후술하는 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리에 의해 이것을 방지하는 것이 유효하다. 이 필름의 액 제거 및 필름의 폭 방향 양단부를 확폭하는 처리는, 후술하는 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리 후에 적절히 실시할 수 있다.

(염색 처리)

염색 처리는, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착, 배향시키는 등의 목적으로 행해진다. 처리 조건은, 이들 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 필름의 극단적인 용해나 실투 등의 문제가 발생하지 않는 범위에서 결정된다.

이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우, 처리욕(염색욕)에는, 예컨대, 농도가 중량비로 요오드/요오드화칼륨/물=약 0.003~0.3/약 0.1~10/100인 수용액을 이용할 수 있다. 요오드화칼륨을 대신하여, 요오드화아연 등의 다른 요오드화물을 이용해도 좋고, 요오드화칼륨과 다른 요오드화물을 병용해도 좋다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대, 붕산, 염화아연, 염화코발트 등을 공존시켜도 좋다. 붕산을 첨가하는 경우에는, 요오드를 포함하는 점에서 후술하는 가교 처리와 구별되며, 수용액이 물 100 중량부에 대해, 요오드를 약 0.003 중량부 이상 포함하고 있는 것이면, 염색욕이라고 볼 수 있다. 필름을 침지할 때의 염색욕의 온도는, 10~45℃ 정도, 바람직하게는 20~35℃이고, 필름의 침지 시간은, 30~600초 정도, 바람직하게는 60~300초이다.

이색성 색소로서 수용성 이색성 염료를 이용하는 경우, 처리욕에는, 농도가 중량비로 이색성 염료/물=약 0.001~0.1/100인 수용액을 이용할 수 있다. 이 처리욕에는, 염색 조제 등을 공존시켜도 좋고, 예컨대, 황산나트륨 등의 무기염이나 계면 활성제 등을 함유하고 있어도 좋다. 이색성 염료는 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상의 이색성 염료를 병용해도 좋다. 필름을 침지할 때의 염색욕의 온도는, 예컨대, 20~80℃ 정도, 바람직하게는 30~70℃이고, 필름의 침지 시간은, 30~600초 정도, 바람직하게는 60~300초 정도이다.

폴리비닐알코올계 수지 필름에 대해, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리의 순서로 실시하는 경우에는, 통상, 염색조(15)에서 필름의 연신을 행한다. 필름의 연신은, 염색조(15)의 전후에 배치한 닙롤(35)에 주속차를 갖게 하는 등의 방법으로 행해진다. 염색 처리까지의 적산의 연신 배율(염색 처리까지 연신 공정이 없는 경우에는 염색 처리에서의 연신 배율)은, 통상, 1.6~4.5배, 바람직하게는 1.8~4배이다. 이 연신 배율이 1.6배 미만이면 필름의 파단의 빈도가 많아져, 수율을 악화시키는 경향이 있다.

또한, 염색 처리에 있어서도, 팽윤 처리와 마찬가지로 필름의 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송하기 위해서, 익스팬더롤, 스파이럴롤, 크라운롤, 클로스 가이더, 벤드바 등을, 염색조(15)의 내부 및/또는 그 출입구에 설치할 수 있다.

(가교 처리)

가교 처리는, 가교에 의한 내수화나 색상 조정(필름이 푸른 빛을 띠는 것을 방지하는 등) 등의 목적으로, 물 100 중량부에 대해 붕산을 약 1~10 중량부 함유하는 수용액에, 이색성 색소로 염색한 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지함으로써 행해진다. 처리욕은, 염색 처리에서 사용한 이색성 색소가 요오드인 경우, 붕산에 더하여 요오드화물을 함유하는 것이 바람직하고, 그 양은, 물 100 중량부에 대해 1~30 중량부로 할 수 있다. 요오드화물로서는, 요오드화칼륨, 요오드화아연 등을 들 수 있다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대, 염화아연, 염화코발트, 염화지르코늄, 티오황산나트륨, 아황산칼륨, 황산나트륨 등을 공존시켜도 좋다.

가교 처리는, 그 목적에 따라, 붕산 및 요오드화물의 농도, 및 처리욕의 온도를 적절히 변경할 수 있다. 내수화를 위한 가교 처리 및 색상 조정을 위한 가교 처리는, 특별히 구별되는 것은 아니며, 이하의 조건으로 실시된다. 가교 처리의 목적이 가교에 의한 내수화이며, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어지는 원반 필름에 대해, 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리를 이 순서로 실시하는 경우, 처리욕은, 농도가 중량비로 붕산/요오드화물/물=3~10/1~20/100인 수용액일 수 있다. 필요에 따라, 붕산을 대신하여 글리옥살 및 글루탈알데히드 등의 가교제를 이용해도 좋고, 붕산과 가교제를 병용해도 좋다. 처리욕의 온도는, 통상, 50~70℃ 정도, 바람직하게는 53~65℃이고, 필름의 침지 시간은, 통상, 10~600초 정도, 바람직하게는 20~300초, 보다 바람직하게는 20~200초이다. 또한, 미리 연신한 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대해, 염색 처리 및 가교 처리를 이 순서로 실시하는 경우, 가교 처리욕의 온도는, 통상, 50~85℃ 정도, 바람직하게는 55~80℃이다.

내수화를 목적으로 하는 가교 처리 후, 색상 조정을 목적으로 하는 가교 처리를 행해도 좋다. 색상 조정을 목적으로 하는 가교 처리의 조건은, 예컨대, 이색성 염료로서 요오드를 이용한 경우, 농도가 중량비로 붕산/요오드화물/물=1~5/3~30/100인 처리욕을 사용할 수 있다. 처리욕의 온도는, 통상, 약 10~45℃이고, 필름의 침지 시간은, 통상, 1~300초 정도, 바람직하게는 2~100초이다.

이들 가교 처리는 복수 회 행해도 좋고, 통상, 2~5회 행해진다. 이 경우, 사용하는 각 가교 처리욕의 조성 및 온도는, 상기한 범위 내이면 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 가교에 의한 내수화를 위한 가교 처리 및 색상 조정을 위한 가교 처리는, 각각 복수의 공정에서 행해도 좋다.

(세정 처리)

세정 처리는, 가교 처리 후, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 부착된 여분의 붕산이나 요오드 등의 약제를 제거할 목적으로 행해진다. 세정 처리는, 예컨대, 내수화 및/또는 색조 조정을 위해 가교 처리한 폴리비닐알코올계 수지 필름을 물에 침지, 또는 필름에 대해 물을 샤워로서 분무, 혹은 이들을 병용함으로써 행해진다.

도 1에는, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 물에 침지하여 세정 처리를 행하는 경우의 예를 나타내었다. 세정 처리에 있어서의 물의 온도는, 통상 2~40℃ 정도이고, 침지 시간은, 2~120초 정도이다. 한편, 가교 처리 및 세정 처리에 있어서도, 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송할 목적으로, 확폭롤을 사용할 수 있다.

(폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리)

폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리란, 얇은 필름의 폭 방향의 양단부에 발생하는 컬이나 접혀 들어감을 방지하는 처리이다. 본 발명에서는, 상기한 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리 중, 적어도 하나의 처리 공정 후에, 필름을 처리조로부터 꺼내고 나서 다음 공정으로 반송할 때, 필름의 양면에 액이 부착된 상태로 가이드롤을 통과시킴으로써 가이드롤과 접한 면의 액을 제거하고, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부에 확폭하는 처리를 실시한다. 본 명세서 중에 있어서, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리를 간단히 「확폭 처리」라고 기재하는 경우도 있다.

여기서, 먼저 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부에 발생하는 컬에 대해 설명한다. 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 일본 특허 제3429476호 공보 및 일본 특허 제3478534호 공보에도 기재가 있는 바와 같이, 필름에 연신을 실시할 때, 고습도나 수중과 같은 환경에서의 필름의 흡수율 등이 기인하여, 그 단부에 컬을 발생시키는 경우가 있고, 이것이 필름의 접혀 들어감이나 사행의 원인이 되는 경우가 있었다.

필름의 단부에 있어서의 컬은, 상기와 같은 환경 하에서 연신을 실시하는 경우 외에, 필름을 처리조로부터 꺼낸 후에도 발생하는 경우가 있으며, 이것은 필름 표면에 부착되는 액량에 의해 발생한다고 생각된다. 예컨대, 도 1을 참조하여, 처리조로부터 꺼내진 필름이 가이드롤을 통과하는 경우, 필름의 한쪽의 면은, 가이드롤과의 접촉에 의해 부착되어 있는 액이 제거된다. 그 결과, 필름에 부착되어 있는 액량이 많은 표면(가이드롤과 접촉하지 않는 면)에서는, 액에 작용하는 표면 장력이 다른 쪽의 면보다 커지기 때문에, 그 면을 내측으로 말려들게 하여 컬이 발생하고 있다고 생각된다.

또한, 필름 표면에 부착되는 액량에 기인하는 컬은, 필름이 가이드롤을 통과하지 않는 경우에 있어서도 발생하는 경우가 있다. 이 경우에는, 예컨대, 필름이 반송될 때, 필름의 하면측(실내의 바닥 방향을 향하고 있는 면)에 부착되어 있는 액이 자연 낙하하는 등 하여, 필름의 상면측과 하면측에 각각 부착되어 있는 액량에 차이가 발생하기 때문이라고 생각된다. 이러한 실시형태로서는, 예컨대, 필름이 처리조로부터 꺼내지고 나서 가이드롤(30)로 반송될 때, 처리욕의 액면에 대해 수직이 되지 않는 각도로 반송되는 것과 같은 형태, 직전의 처리조로부터 꺼내져 가이드롤(30)을 통과한 후, 직전의 처리에 이용하는 수용액 또는 다음 처리에 이용하는 수용액을 필름에 대해 분무하는 것과 같은 형태 등을 들 수 있다. 한편, 직전의 처리에 이용하는 수용액은, 직전의 처리조에서 이용하는 수용액과 동일한 것이어도 좋고, 상이한 것이어도 좋다.

한편, 이 폴리비닐알코올계 수지 필름을 각 처리조로부터 꺼낸 후에 발생하는 필름 단부의 컬이라고 하는 현상은, 편광 필름의 두께가 얇은 경우일수록 현저해지는 것이다. 원반 필름이 60 ㎛보다 두꺼운 경우에는, 필름의 기계적 강도에 의해 컬이 거의 발생하지 않는다.

다음으로, 본 발명에서 규정하는 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리에 대해 설명한다. 이 처리는, 폴리비닐알코올계 수지 필름이 처리조로부터 꺼내지고 나서 다음 공정으로 반송될 때, 다음 공정 직전에 설치되어 있는 닙롤(35)에 접촉하기 전까지 실시된다. 도 1에는, 가교 처리 후에 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리가 실시되고 있는 예를 나타내었으나, 이 처리는, 팽윤조(13), 염색조(15), 가교조(17) 및 세정조(19)의 어떤 처리조 후에도 행할 수 있다. 또한 필요에 따라, 복수의 처리조 후에 행할 수도 있다. 확폭 처리는, 특히, 도 2에 도시한 바와 같이, 폴리비닐알코올계 수지 필름이 처리조로부터 꺼내진 후, 가이드롤(30)을 통과하고 나서 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 것이 효과적이다. 이에 의해, 필름의 폭 방향 양단부에 발생하는 컬의 방지와, 그 후의 롤과 접촉하는 개소에서의 컬에 기인하는 필름의 접혀 들어감이나 파단과 같은 문제를 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.

폴리비닐알코올계 수지 필름은, 처리조로부터 꺼내진 후, 필름을 담지하기 위해서 설치된 가이드롤(30)을 통과하고, 영역(L)에 있어서 확폭 처리가 실시되며, 그리고 닙롤(35)을 통과하여 다음 처리 공정으로 반송된다(도 2 참조).

영역(L)에 있어서 실시되는 확폭 처리는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 클로스 가이더로 필름의 단부를 유지함으로써 행해진다. 또한, 다른 형태로서는, 바, 벤드바, 익스팬더롤, 크라운롤 등, 그 형상으로 필름 단부의 컬을 교정할 수 있는 것과 같은 확폭 장치를 이용하여, 필름 단부의 컬을 교정함으로써 확폭 처리가 실시된다.

상기한 확폭 장치 중, 바를 이용하는 경우에는, 필름의 진행 방향에 대해 경사시킨 1개의 바를 필름 양단에 각각 배치하고, 필름에 밀어붙임으로써, 필름 단부를 확폭할 수 있다. 이 바는, 필름의 상면으로부터 필름을 밀어내리도록 배치해도 좋고, 필름의 하면(이면)으로부터 필름을 밀어올리도록 배치해도 좋다. 바는, 반송되는 필름의 중앙부를 수평면으로 하고, 필름을 수평면으로부터 0~50 ㎜ 밀어내리거나, 또는 밀어올리도록 배치하는 것이 바람직하며, 필름의 단부가, 수평면으로부터 5~50 ㎜ 밀어내려지거나, 또는 밀어올려지도록 배치하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 바는, 필름의 진행 방향에 대해, 필름 단부로부터 필름 중앙부를 향해 50°이하, 바람직하게는 5~30°의 각도로 배치되는 것이 바람직하다. 바와 필름이 접하는 길이(필름의 단부로부터, 필름에 접하는 바의 최선단부까지의 길이)는, 10~500 ㎜, 바람직하게는 20~300 ㎜이다. 이 거리가 지나치게 길면, 필름 단부를 확폭할 수 있는 위치로 조정하는 것이 어렵고, 또한 중량으로 바가 휠 염려가 있으며, 한편 지나치게 짧으면, 확폭 처리의 효과가 충분히 얻어지지 않게 된다.

상기한 바는, 스테인리스제, 고무제, 스폰지제 등, 여러 가지 재질로부터 임의의 것을 선택하면 되고, 비회전식의 것이어도, 롤과 같은 회전식의 것이어도 좋다. 또한, 바의 형상은, 원통형이 바람직하지만, 필름에 접하는 면이 곡면형으로 되어 있으면 되고, 원통형의 바를 이용하는 경우, 그 직경은 5~100 ㎜ 정도, 바람직하게는 10~50 ㎜이면 원활하게 반송하는 것이 가능해져 바람직하다. 또한 바의 선단도 곡면형인 것이 바람직하다. 바의 길이는, 필름 단부에 확폭 처리를 실시할 수 있는 정도이면 되고, 50~1000 ㎜ 정도, 바람직하게는 100~500 ㎜로 할 수 있다.

본 발명에서는, 가이드롤(30)로서, 익스팬더롤을 사용하는 실시형태도 적합하게 들 수 있다. 이 경우, 예컨대, 익스팬더롤과 클로스 가이더의 조합, 익스팬더롤과 익스팬더롤의 조합이 이용된다. 또한, 본 발명에 있어서, 확폭 처리를 둘 이상 병용할 수도 있다. 그 예로서, 가이드롤(30) 바로 앞에서 확폭 처리를 행하고, 계속해서 가이드롤(30) 후에 확폭 처리를 행하는 실시형태, 가이드롤(30) 후에 둘 이상의 확폭 처리를 행하는 실시형태도 들 수 있다.

(건조 처리)

세정 처리 또는 상기한 확폭 처리 후, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 건조시킴으로써 편광 필름을 제작할 수 있다. 필름의 건조는, 건조로(21) 내에 있어서, 예컨대, 온도 30~100℃ 정도에서, 30~600초 정도로 할 수 있다.

(연신 공정)

필름의 일축 연신은, 상기한 바와 같이, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리 중, 어느 하나의 공정 전 또는 공정 중에서 행할 수 있고, 하나의 연신 공정만으로 행해도 좋고, 둘 이상의 공정으로 행해도 좋다. 둘 이상의 공정으로 행하는 경우, 연신 공정을 적어도 하나 갖는 것 이외에는, 공지의 연신 방법을 채용할 수 있다. 공지의 연신 방법으로서는, 필름을 반송하는 2개의 닙롤 사이에 주속차를 두어 연신을 행하는 롤간 연신, 일본 특허 제2731813호 공보에 기재된 바와 같은 열롤 연신, 텐터 연신 등이 있다. 물론, 연신 공정을 복수 회 행해도 좋다. 또한, 기본적으로 공정의 순서는, 상기한 바와 같으나, 처리욕의 수 또는 처리 조건 등에 제약은 없다.

본 발명의 실시형태에 있어서, 편광 필름의 최종적인 적산 연신 배율은, 통상, 약 4.5~7배, 바람직하게는 약 5~6.5배이다.

(그 외의 공정)

또한, 상기한 처리 이외의 처리를 다른 목적으로 추가할 수도 있다. 추가될 수 있는 처리의 예를 들면, 가교 처리 후에 행해지는, 붕산을 포함하지 않는 요오드화물 수용액에의 침지 처리(보색(補色) 처리), 또는 붕산을 포함하지 않고 염화아연 등을 함유하는 수용액에의 침지 처리(아연 처리) 등이 있다.

이렇게 해서 얻어지는 편광 필름의 두께는, 원반 필름보다 얇으며, 예컨대, 약 5~30 ㎛ 정도이다.

[편광판]

이렇게 해서 제조된 편광 필름의 적어도 한면에, 접착제를 통해 보호 필름을 접합함으로써 편광판을 얻을 수 있다. 보호 필름으로서는, 예컨대, 트리아세틸셀룰로오스나 디아세틸셀룰로오스와 같은 아세틸셀룰로오스계 수지로 이루어지는 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지로 이루어지는 필름, 폴리카보네이트계 수지로 이루어지는 필름, 시클로올레핀계 수지로 이루어지는 필름, 아크릴계 수지 필름, 폴리프로필렌계 수지 필름을 들 수 있다.

접착제와 편광 필름 및/또는 보호 필름과의 접착성을 향상시키기 위해서, 편광 필름 및/또는 보호 필름의 접합면에, 코로나 처리, 화염 처리, 플라즈마 처리, 자외선 조사, 프라이머 도포 처리, 비누화 처리 등의 표면 처리를 실시해도 좋다.

편광 필름과 보호 필름을 접합하는 접착제는, 양자를 접착할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 충분한 접착력이나 투명성을 만족시키는 것이 선택된다. 이러한 점들로부터, 편광 필름과 보호 필름의 접합에는, 자외선 경화형 접착제, 수계 접착제가 이용된다. 수계 접착제의 예로서는, 예컨대, 폴리비닐알코올계 수지의 수용액, 또는 이것에 가교제가 배합된 수용액, 우레탄계 에멀젼 접착제를 들 수 있다.

자외선 경화형 접착제는, 아크릴계 화합물과 광라디칼 중합 개시제의 혼합물이나, 에폭시 화합물과 광양이온 중합 개시제의 혼합물 등일 수 있다. 또한, 양이온 중합성의 에폭시 화합물과 라디칼 중합성의 아크릴계 화합물을 병용하고, 개시제로서 광양이온 중합 개시제와 광라디칼 중합 개시제를 병용할 수도 있다.

자외선 경화형 접착제를 이용한 경우에는, 접착제를 통해 필름을 적층한 후, 자외선을 조사함으로써 그 접착제를 경화시킨다. 자외선의 광원은 특별히 한정되지 않으나, 파장 400 ㎚ 이하에 발광 분포를 갖는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프 등이 바람직하게 이용된다.

자외선 경화형 접착제를 경화시키기 위한 광조사 강도는, 접착제의 조성에 따라 적절히 결정되며, 특별히 한정되지 않으나, 중합 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사 강도가 0.1~6000 ㎽/㎠가 되도록 하는 것이 바람직하다. 조사 강도를 이 범위에서 적절히 선택함으로써, 반응 시간이 지나치게 길어지지 않고, 광원으로부터 복사되는 열 및 접착제의 경화시의 발열에 의한 접착제의 황변이나, 편광 필름의 열화를 억제할 수 있다. 광조사 시간도 경화시키는 접착제에 따라 선택되는 것이며 특별히 한정되지 않으나, 상기한 조사 강도와 조사 시간의 곱으로서 나타나는 적산 광량이 10~10000 mJ/㎠가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 적산 광량을 이 범위에서 적절히 선택함으로써, 중합 개시제 유래의 활성종을 충분량 발생시켜 경화 반응을 확실하게 진행시키고, 또한 조사 시간이 지나치게 길어지지 않아, 양호한 생산성을 유지할 수 있다. 경화 후의 접착제층의 두께는, 통상, 0.1~10 ㎛, 보다 바람직하게는 0.2~4 ㎛이다.

자외선의 조사에 의해 편광 필름이나 보호 필름을 포함하는 필름의 자외선 경화형 접착제를 경화시키는 경우, 편광 필름의 편광도, 투과율 및 색상, 및 보호 필름의 투명성 등, 편광판의 여러 기능이 저하되지 않는 조건으로 경화를 행하는 것이 바람직하다.

수계 접착제를 이용하는 경우에는, 예컨대, 필름의 표면에 접착제를 균일하게 도포하거나 또는 2장의 필름 사이에 유입시키고, 그 도포층을 개재하여 2장의 필름을 포개며, 롤 등에 의해 접합하여 건조시키는 방법을 채용할 수 있다. 건조 후에는 또한, 실온 또는 그보다 약간 높은 온도, 예컨대, 20~45℃ 정도의 온도에서 양생(養生)해도 좋다. 접착제층의 두께는, 0.001~5 ㎛ 정도의 범위로부터, 접착제의 종류나 접착되는 2장의 필름의 조합에 따라 적절히 선택된다. 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상이고, 또한 바람직하게는 2 ㎛ 이하이다.

[실시예]

이하, 본 발명의 보다 구체적인 형태를 이하에서 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 조금도 제한되는 것은 아니다.

〔실시예 1〕

두께 60 ㎛의 폴리비닐알코올 필름〔(주)쿠라레 제조의 상품명 "쿠라레 비닐론 VF-PE#6000", 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상〕을 30℃의 순수가 들어간 팽윤조에, 필름이 늘어지지 않도록 긴장 상태를 유지한 채로 100초간 침지하여, 필름을 충분히 팽윤시켰다. 다음으로, 요오드와 요오드화칼륨을 포함하는 수용액(염색조)에 침지하면서 일축 연신을 행하고, 내수화를 목적으로 하는 가교 처리를 실시하기 위해서, 붕산/요오드화칼륨/물이 중량비로 4.4/12/100인 55℃의 수용액(제1 가교조)에 침지하며, 계속해서, 59℃로 설정한 동일 조성의 수용액(제2 가교조)에 침지하면서, 원반으로부터의 적산 연신 배율이 5.5배가 될 때까지 일축 연신을 행하였다. 그 후, 색상 조정을 목적으로 하는 가교 처리를 실시하기 위해서, 붕산/요오드화칼륨/물이 중량비로 2.9/9/100인 40℃의 수용액(보색조(補色槽))에 침지한 후, 12℃의 순수가 들어간 세정조에 침지하고, 70℃에서 3분 건조시켜, 편광 필름을 제작하였다. 이때, 보색조의 출구측에서의 필름의 반송은, 도 2에 나타내는 바와 같이 행해지며, 보색조로부터 꺼내진 필름에는, 가이드롤을 통과하고 나서 클로스 가이더에 의해 필름 폭 방향의 양단부에 확폭 처리가 실시되고 있다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 24시간의 가동 중, 필름에는 접혀 들어감이나 이것에 기인하는 필름의 절단은 보이지 않고, 필름의 손실도 없었다.

〔실시예 2〕

두께 50 ㎛의 폴리비닐알코올 필름〔(주)쿠라레 제조의 상품명 "쿠라레 비닐론 VF-PE#5000", 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상〕을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 24시간의 가동 중, 필름에는 접혀 들어감이나 이것에 기인하는 필름의 절단은 보이지 않고, 필름의 손실도 없었다.

〔실시예 3〕

두께 30 ㎛의 폴리비닐알코올 필름〔(주)쿠라레 제조의 상품명 "쿠라레 비닐론 VF-PE#3000", 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상〕을 이용하고, 실시예 1의 보색조 후에 실시하는 확폭 처리에 더하여, 팽윤조 및 염색조의 출구측에 있어서, 팽윤조 및 염색조로부터 꺼내진 필름이, 가이드롤을 대신하여, 익스팬더롤을 통과하고 나서, 클로스 가이더에 의해 필름 폭 방향의 양단부에 확폭 처리가 실시되도록 제조 장치를 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 24시간의 가동 중, 필름에는 접혀 들어감이나 이것에 기인하는 필름의 절단은 보이지 않고, 필름의 손실도 없었다.

〔실시예 4〕

보색조로부터 꺼내진 폴리비닐알코올 필름이, 익스팬더롤을 통과하고 나서, 클로스 가이더에 의해 필름 폭 방향의 양단부에 확폭 처리가 실시되도록 제조 장치를 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 24시간의 가동 중, 필름에는 접혀 들어감이나 이것에 기인하는 필름의 절단은 보이지 않고, 필름의 손실도 없었다.

〔실시예 5〕

보색조로부터 꺼내진 폴리비닐알코올 필름이, 가이드롤을 통과하고 나서, 익스팬더롤에 의해 필름 폭 방향의 양단부에 확폭 처리가 실시되도록 제조 장치를 배치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 24시간의 가동 중, 필름에는 접혀 들어감이나 이것에 기인하는 필름의 절단은 보이지 않고, 필름의 손실도 없었다.

〔실시예 6〕

팽윤조 및 염색조로부터 꺼내진 폴리비닐알코올 필름이, 익스팬더롤을 통과하고 나서, 스테인리스제의 바에 의해 필름 폭 방향의 양단부에 확폭 처리가 실시되도록 제조 장치를 배치한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 이 스테인리스제의 바에는, 길이가 200 ㎜이고 직경이 25 ㎜인 것을 사용하고, 필름의 진행 방향에 있어서, 필름 단부로부터 필름 중앙측으로 20°의 각도가 되도록, 또한 필름을 20 ㎜ 밀어내리도록 배치하였다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 24시간의 가동 중, 필름에는 접혀 들어감이나 이것에 기인하는 필름의 절단은 보이지 않고, 필름의 손실도 없었다.

〔비교예 1〕

클로스 가이더를 설치하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 편광 필름을 제작하였다. 폴리비닐알코올 필름의 단부에는, 한쪽 7 ㎜의 접혀 들어감이 발생하고, 이 접혀 들어간 부분에서 건조시에 파단이 발생하였다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 24시간의 가동 중, 필름의 절단은 3회 발생하고, 편광 필름을 제작할 수 있었으나, 필름에는 접혀 들어감이 보여지며, 생산성 및 효율성은 낮았다.

〔비교예 2〕

클로스 가이더를 설치하지 않은 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 편광 필름을 제작하였다. 이 방법으로 편광 필름을 제조한 결과, 폴리비닐알코올 필름의 단부에는, 필름의 연신을 실시한 팽윤조 및 염색조의 출구에서 각각 한쪽 7 ㎜의 접혀 들어감이 발생하고, 제2 가교조에 있어서의 연신에서 필름의 절단이 다발(多發)하였기 때문에, 편광 필름을 제작할 수 없었다.

상기한 실시예 및 비교예에 대해, 표 1에 정리하였다.

본 발명의 제조 방법에 의해 편광 필름을 제조한 실시예 1, 4 및 5와, 실시예 1과 동일한 폴리비닐알코올 필름(원반 필름)을 이용하여 본 발명의 제조 방법에 해당하지 않는 방법으로 편광 필름을 작성한 비교예 1의 비교로부터, 필름을 처리조로부터 꺼낸 후, 가이드롤 또는 익스팬더롤을 이용하여 액 제거를 행한 후, 필름 폭 방향으로 확폭 처리를 실시함으로써, 필름 단부에 발생하는 접혀 들어감이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1보다 막 두께가 얇은 원반 필름을 사용한 실시예 2, 3 및 6의 결과로부터, 본 발명은 막 두께가 얇아 접혀 들어감이 발생하기 쉬운 제조 조건에 있어서도, 외관이나 생산성이 우수한 편광 필름을 제조할 수 있다고 하는 점에서 유효한 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭 방향의 양단부에 있어서의 컬의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 필름이 닙롤과 접촉했을 때, 필름의 컬에 기인하는 접혀 들어감이나 파단을 억제하는 것이 가능해진다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 편광 필름은, 액정 표시 장치에 적합하게 이용되기 때문에, 본 발명은 공업적으로 매우 유용하다.

10: 폴리비닐알코올계 수지의 원반 필름
11: 조출(繰出)롤
13: 팽윤조
15: 염색조
17: 가교조
19: 세정조
21: 건조로
23: 편광 필름
30: 가이드롤
35: 닙롤
L: 필름의 폭 방향의 양단부에 확폭하는 처리를 실시하는 영역

Claims

두께가 60 ㎛ 이하인 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대해, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리를 이 순서로 실시하는 공정을 가지며, 이들 중 어느 하나의 공정 전 또는 공정 중에, 2개의 닙롤 사이의 주속차(周速差)를 이용하여 필름의 일축 연신을 행하는 편광 필름을 제조하는 방법으로서,
상기 어느 하나의 처리가 실시된 필름을 그 처리조로부터 꺼내고 나서 다음 공정으로 반송할 때, 필름의 양면에 액이 부착된 상태로 가이드롤을 통과시킴으로써 가이드롤과 접한 면의 액을 제거하고,
계속해서, 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭(擴幅)하는 처리를 실시하고,
상기 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리는 클로스 가이더, 바, 벤드바, 익스팬더롤 및 크라운롤로 이루어지는 군에서 선택되는 확폭 장치를 이용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 편광 필름의 제조 방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 필름의 폭 방향의 양단부를 확폭하는 처리는 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리 및 세정 처리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 처리 후에 실시되는 편광 필름의 제조 방법.
제1항 또는 제4항에 있어서, 가이드롤로서 익스팬더롤을 이용하는 편광 필름의 제조 방법.