KR102239857B1 - 폴리비닐 알코올계 필름 롤 및 이를 이용한 편광막 - Google Patents

Abstract

　심관 표면의 흠집을 방지할 수 있는 폴리비닐 알코올계 필름 롤이고, 풀린 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 감아서 포함하는 폴리비닐 알코올계 필름 롤이며, 상기 심관은 알루미늄재를 포함하고, 더욱이 심관의 표면의 빅커스 경도(HV)는 400 이상이다.

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 권취한 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.

최근에는, 액정표시장치의 대화면화에 따라, 폴리비닐 알코올계 필름의 대형화, 특히 3m 이상이라는 광폭화가 요구되고 있고, 또한 폴리비닐 알코올계 필름을 이용하여 편광막을 제조할 때, 생산성의 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 1및 2 참조).

JP 2004－106377 A JP 2001－315885 A

그런데 폴리비닐 알코올계 필름의 권취나 풀렸을 때에, 심관의 표면 형상은 폴리비닐 알코올계 필름의 필름 외관, 나아가서는 편광막으로 했을 때의 편광 성능에 영향을 주는 것이다. 또한, 폴리비닐 알코올계 필름을 다 사용하여 심관만 된 상태로 보관 또는 수송하는 경우에도 심관을 손상시키지 않고, 양호한 표면 형상을 유지하는 것이 필요하다. 또, 폴리비닐 알코올계 필름을 다 사용하지 못하고 남았을 경우에는, 커터 나이프를 이용하여 상기 필름의 폭 방향으로 평행하게 절단하여 심관으로부터 박리하게 되나, 그때 커터 나이프에 접촉해도 심관에 흠집 등이 생기지 않고 양호한 표면 형상을 유지하는 것도 필요하다.

한편, 폴리비닐 알코올계 필름은, 친수성의 필름이며, 다른 소수성의 필름에 비해, 수분의 영향을 받기 쉽다는 등, 외적 요인에 영향을 받기 쉽고, 이 때문에 심관의 표면 형상의 영향도 받기 쉽고, 필름에 전사되기 쉬운 것이다. 이 때문에, 폴리비닐 알코올계 필름에 최적인 심관을 검토할 필요가 있다.

이러한 배경하에서, 본 발명은 심관 표면의 흠집을 방지할 수 있는 폴리비닐 알코올계 필름 롤이며, 풀린 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 열심히 연구를 거듭한 결과, 심관의 재료가 알루미늄재인 것을 고려하고, 상기 심관의 표면이 빅커스 경도(HV) 400 이상인 것에 의해, 효과적으로 심관 표면의 흠집을 방지하고, 또한 내식성도 향상시킬 수 있으며, 그리고, 그 심관에 폴리비닐 알코올계 필름을 감아서 이루어진 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 풀린 필름은, 흠집이 없고, 균질인 것이 되며, 그 필름으로부터 제작한 편광막은, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것이 된다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은, 광학용 폴리비닐 알코올계 필름을 원통형의 심관에 권취하여 포함한 폴리비닐 알코올계 필름 롤이며, 상기 심관은 알루미늄재를 포함하고, 또한, 상기 심관의 표면은 빅커스 경도(HV) 400 이상인 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, 심관의 표면이 빅커스 경도(HV) 400 이상이기 때문에, 남은 필름을 커터 나이프 등을 이용하여 절단하여 박리할 때에 커터 나이프 등이 심관에 접촉해도, 또, 심관만을 보관 또는 수송할 때에도 심관 표면의 흠집을 효과적으로 방지할 수 있고, 또, 내후성에도 뛰어난 것이 된다. 그 결과, 본 발명의 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 풀린 필름을, 흠집이 없는 균질인 것으로 할 수 있고, 그 필름으로부터 제작하는 편광막을, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.

특히, 심관의 표면에 양극 산화에 의해 양극 산화 피막이 형성되고 있는 경우에는, 심관의 경도 및 강도가 높아져서 심관 표면의 흠집을 방지할 수 있다.

또한, 알루미늄재가 알루미늄 합금인 경우에는, 심관의 경도 및 강도가 높아져, 심관 표면의 흠집을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 심관의 표면에 형성되어 있는 양극 산화 피막의 두께가 10∼40㎛인 경우에는, 양극 산화 피막이 심관표면의 흠집 방지로서 적정한 두께로 되어 있다.

그리고 본 발명의 편광막은, 본 발명의 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 풀린 흠집이 없는 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 일실시의 형태는, 알루미늄재를 포함하며, 심관 표면이 빅커스 경도(HV) 400 이상의 강도를 갖는 원통형의 심관과, 이 심관의 외주면에 감긴 폴리비닐 알코올계 필름을 포함한다. 이와 같이, 심관의 표면의 빅커스 경도(HV)가 400 이상인 것에 의해, 상기 심관은, 표면의 흠집이 방지되어 그 심관의 외주면에 감긴 상기 폴리비닐 알코올계 필름은, 흠집의 전사가 없이 균질한 것으로 되어 있다.

상기 심관의 재료인 알루미늄재로서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 이용된다. 그 중에서도, 심관의 경도 및 강도를 높이는 관점에서 알루미늄 합금을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 알루미늄 합금으로서는, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어나고, 폴리비닐 알코올계 필름의 광폭화(심관의 광폭화)에 대응할 수 있도록 하는 관점에서, 0.2% 내력이 175N/㎟ 이상인 것이 바람직하고, 특히 175∼600N/㎟, 또한 200∼400N/㎟인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 심관의 재료인 알루미늄 합금의 0.2% 내력을 175N/㎟이상으로 하기 위해서는, 예를 들면, 하기 방법 등을 들 수 있다.

즉, (1) 알루미늄 합금의 함유 성분을 특정 조성으로 하는 방법, (2) 고온 압출한 알루미늄 합금을 상온으로 되돌린 후, 다시 온도상승시켜 인공 시효 경화 처리하는 방법, (3) 고온 압출한 알루미늄 합금을 급냉(담금질)하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 (1)에 (2) 및 (3)을 조합하는 방법이 기계적 특성의 향상을 발현하는 점에서 바람직하고, 이하, 그 알루미늄 합금의 성분에 대해 설명한다.

알루미늄 합금의 구리 함유량이 0.15∼0.5중량%, 바람직하게는 0.1∼0.4중량%, 망간 함유량이 0.04∼0.8중량%, 바람직하게는 0.05∼0.5중량%, 크롬 함유량이 0.01∼0.5중량%, 바람직하게는 0.04∼0.35중량%, 아연 함유량이 0.01∼0.5중량%, 바람직하게는 0.04∼0.25중량%인 것이 바람직하다. 이들 각 성분이 함유되어 있지 않으면, 상기 0.2% 내력이 저하하는 경향이 있고, 심관의 내변형성이나 내굴곡성이 저하하는 경향이 있다. 또, 각 성분의 함유량이 너무 많아도 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, 상기 0.2% 내력을 보다 향상시키고, 심관의 내변형성, 내굴곡성을 보다 향상시키는 관점에서 바람직하다. 또한, 이 규소에 대해서도, 함유량이 너무 적으면, 상기 0.2% 내력이 저하하는 경향이 있고, 심관의 내변형성, 내굴곡성이 저하하는 경향이 있기 때문에, 그 함유량이 0.5중량%를 넘는 것이 특히 바람직하다.

또, 상기 알루미늄 합금의 성분에서, 철 함유량이 0.04∼0.8중량%, 바람직하게는 0.1∼0.7중량%, 마그네슘 함유량이 0.2∼1.5중량%, 바람직하게는 0.4∼1.2중량%, 티탄 함유량이 0.01∼0.5중량%, 바람직하게는 0.04∼0.15중량%인 것이, 상기 0.2% 내력을 더욱 향상시키고, 심관의 내변형성, 내굴곡성을 더욱 향상시키는 관점에서 바람직하다.

그리고 상기 심관의 치수는, 권취하는 폴리비닐 알코올계 필름의 폭 등에도 따르나, 그 외경이 통상 150∼300㎜의 범위내, 바람직하게는 160∼260㎜의 범위내에서, 또한 원통 길이(축방향 길이)이, 통상 2∼7m의 범위내, 바람직하게는 3∼6m의 범위내인 것이 바람직하다. 또, 상기 심관의 두께는 통상, 3∼40㎜의 범위내인 것이 바람직하고, 특히 5∼30㎜, 또한 6∼20㎜의 범위내인 것이 바람직하다. 또한, 상기 심관의 질량은, 통상, 15∼500㎏의 범위내, 특히 30∼150㎏의 범위내인 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 심관의 표면이 빅커스 경도(HV) 400 이상의 강도를 갖는 것이지만, 이와 같은 물성을 만족시키기 위해서는, 예를 들면, 하기 방법 등을 들 수 있다.

즉, (1) 심관의 표면에 양극 산화에 의해 양극 산화 피막을 형성시키는 방법, (2) Cr 등의 이금속을 전해 도금하는 방법, (3) 하드 코트 수지 등을 도포하는 방법이 있지만, 그 중에서도, 상기 (1) 방법이 바람직하고, 이하, 상기 (1) 방법에 대해 설명한다.

본 발명에서 심관의 표면에 형성되는 양극 산화 피막은, 두께를 10∼40㎛의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 그 두께가 너무 얇으면, 마모에 의해 단기간에 알루미늄재가 드러날(내구성의 저하를 부를) 우려가 있고, 너무 두꺼우면, 과잉 품질이 되어, 제조 코스트가 비싸진다. 또한, 두께는, 일반적으로 현미경 단면 시험 방법, 전해식 시험 방법, 형광 X선식 시험 방법 등에 의해 측정할 수 있지만, 간편하게는 현미경 단면 시험 방법이 유효하다.

또, 심관의 표면에 형성되어 있는 양극 산화 피막의 경도가 빅커스 경도(HV) 400 이상, 특히 410∼500, 또한 420∼480인 것이 흠집 방지성 점에서 더욱 바람직하다.

그 양극 산화 피막은, 예를 들면, 다음과 같게 하여 형성된다.

즉, 우선, 필요에 따라 심관의 표면을 탈지한다. 이 탈지는, 예를 들면, 황산 등의 산성의 수용액 또는 계면활성제를 포함한 알칼리성의 수용액에, 상기 심관을 침지함으로써 이루어진다. 그 후, 필요에 따라 세정한다.

이어서, 상기 심관을 상기 분해액에 침지하고, 그 심관을 양극으로서 전압을 인가한다. 이것에 의해, 상기 심관의 표면에, 양극 산화 피막이 형성된다. 그 양극 산화 피막의 두께는, 상기 전기 분해액의 농도나 온도, 인가하는 전압의 크기나 그 시간 등을 제어함으로써 조정된다.

상기 전기분해액으로서는, 예를 들면, 황산, 옥살산, 크롬산, 인산 등의 산성의 수용액을 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2종류 이상을 조합하여 이용된다. 그리고 그 전해액의 농도는, 예를 들면, 3%∼20%의 범위내로 설정되며, 그 온도는, 예를 들면, 0℃∼20℃의 범위내로 설정된다. 또, 인가하는 전류 밀도는 예를 들면, 2A/d㎡ ∼10 A/d㎡ 의 범위내로 설정된다.

이렇게 하여 본 발명에서 이용되는, 알루미늄재를 포함하고, 표면에 빅커스 경도(HV)가 400 이상인 원통형의 심관이 얻어진다.

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, 아세트산비닐을 중합하여 얻어지는 폴리아세트산비닐을 비누화하여 제조되는 수지가 이용된다. 필요에 따라, 아세트산 비닐과 소량(예를 들면, 10몰% 이하, 바람직하게는 5몰% 이하)의 아세트산비닐과 공중합 가능한 성분과의 공중합체를 비누화하여 얻어지는 수지를 이용할 수도 있다. 아세트산비닐과 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 설폰산염 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 폴리비닐알코올계 수지는, 예를 들면, (i) 아세트산비닐과 3,4－디아세톡시-1－부텐과의 공중합체를 비누화하는 방법, (ii) 아세트산비닐과 비닐에틸렌카보네이트와의 공중합체를 비누화 및 탈탄산하는 방법, (iii ) 아세트산비닐과 2,2－디알킬-4－비닐-1,3－디옥소란과의 공중합체를 비누화 및 탈케탈화하는 방법, (iv) 아세트산비닐과 글리세린모노알릴에테르와의 공중합체를 비누화하는 방법, 등에 의해 얻을 수 있다.

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

또한, 폴리비닐 알코올계 수지의 평균 비누화도는 80몰% 이상인 것이 바람직하고, 보다 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, 트리메티롤프로판등, 일반적으로 사용되는 가소제를 함유하는 것이 바람직하고, 이와 같은 함유량은 폴리비닐 알코올계 수지에 대해서 30중량% 이하, 특히는 3∼25중량%, 또한 5∼20중량%인 것이 바람직하다. 상기 가소제가 너무 많으면 필름 강도가 저하하는 경향을 보인다.

또, 더욱이는 비이온성, 음이온성, 양이온성의 계면활성제, 그 중에서도 특히 바람직하게는 폴리옥시 에틸렌 알킬 아미노 에테르 등의 비이온성 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같은 계면활성제의 함유량은, 폴리비닐 알코올계 수지에 대해서 5중량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 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 아세트산나트륨은, 광학적 성능에 악영향을 주기 때문에, 제거(탈초)되는 것이 바람직하다. 이 아세트산나트륨의 제거(탈초)는, 통상, 탈초조 내에서, 폴리비닐 알코올계 수지에 물을 가하는 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 소망하는 고농도의 수용액을 얻을 수 없기 때문에, 일단 탈수를 실시하는 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, 소망하는 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 공급하여, T형 슬릿 다이로부터 압출하여 스크린 형상으로 유하시킨다.

그리고 T형 슬릿 다이로부터 압출되어 유하한 상기 폴리비닐 알코올계 수지 수용액은, 회전하는 드럼형 롤의 외주면상에서, 류연, 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 통한 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, 필름 보관시에 외관 불량을 초래하기 쉬워지는 경향이 있다.

이와 같이 하여, 목적의 폴리비닐 알코올계 필름이 얻어진다. 이 얻어진 폴리비닐 알코올계 필름의 치수는, 통상, 폭이 1.5∼6m의 범위내로 설정되고, 길이가 5000∼20000m의 범위내로 설정된다.

그리고 상기 특정 알루미늄재로 이루어진 심관을 권취기에 세트한다. 이어서, 상기 권취기를 구동시켜 심관을 회전시키고, 그 심관의 외주면에, 상기 얻어진 폴리비닐 알코올계 필름을 권취한다. 여기서, 상기 심관으로서 고강도를 가지며, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것을 이용하면, 상기 권취기로 심관을 회전시킬 때에, 그 심관의 회전 편차가 작아져서, 폴리비닐 알코올계 필름을 주름 등이 없는 균질인 상태로 감아 꺼낼 수 있다. 그 후, 필요에 따라 슬릿터에 의해, 권취한 폴리비닐 알코올계 필름을 제품폭으로 절단하고, 재차 전기 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 이전으로의 권취에서는, 회전 편차가 작고, 고강도를 가지며, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 심관이라면 상기 심관일 필요는 없고, 상기와는 다른 알루미늄제의 심관이나 철제의 심관 등을 적당 이용할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 지지대에 이동되어 심관의 좌우 양단부가 지지된다. 심관으로서 상기와 같이 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것을 이용하면, 그 심관에 상기 폴리비닐 알코올계 필름을 권취하여 이루어진 폴리비닐 알코올계 필름 롤도, 내변형성, 내굴곡성이 뛰어난 것이 되고, 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, 상기 폴리비닐 알코올계 필름 롤이, 앞서 서술한, 변형이나 굴곡이 생기지 않는 것이라면, 상기 폴리비닐 알코올계 필름을 계속 풀어낼 때에, 그 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 회전 편차가 작아져, 폴리비닐 알코올계 필름을, 주름이나 접힘 등이 없는 균질인 상태로 계속 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 이용되어, 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, 보다 바람직하게는 3.5∼6배의 연신이다. 이때, 상기 1축 연신과 직각 방향에도 약간의 연신(폭 방향의 수축을 방지하는 정도 또는 그 이상의 연신)을 실시해도 지장 없다. 1축 연신시의 온도 조건은 40∼170℃의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 1축 연신 배율은 최종적으로 상기 범위로 설정되면 좋고, 또 1축 연신 조작도 일단계 뿐만 아니라, 제조 공정의 임의의 범위의 단계에 실시하면 좋다.

또한, 상기 염색은, 1축 연신 전에 실시해도, 1축 연신과 동시에 실시해도, 1축 연신의 뒤에 실시해도 되지만, 폴리비닐 알코올계 필름은, 1축 연신에 의해 결정화가 진행되어 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 연신의 뒤 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, 그 편광막의 재료가 되는 폴리비닐 알코올계 필름이, 앞서 상술한 바와 같이, 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 주름이나 접힘 등이 없는 균질인 상태로 풀어지면, 편광 성능, 외관 특성이 뛰어난 것이 된다.

상기 편광막은, 그 한 면 또는 양면에 광학적으로 등방성의 고분자 필름 또는 시트를 보호막으로서 적층 접착하고, 편광판으로서 이용할 수도 있다. 상기 보호막으로서는, 예를 들면, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에테르설폰, 폴리 알릴렌 에스테르, 폴리-4－메틸펜텐, 폴리페닐렌옥시드, 시클로계 내지는 노르보르넨계의 폴리올레핀 등의 필름 또는 시트를 들 수 있다. 또, 상기 편광막에는 박형화를 목적으로 하여, 상기 보호막을 대신하여 그 한 면 또는 양면에, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 우레아계 수지 등의 경화성 수지를 도포하고, 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 형성되고 실용에 제공되는 경우도 있다. 상기 감압성 접착제층으로서는, 예를 들면, 아크릴산 부틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 메틸, 아크릴산 2－에틸 헥실등의 아크릴산 에스테르와 아크릴산, 말레산, 이타콘산, 메타크릴산, 크로톤산 등의α-모노올레핀카르본산과의 공중합물(아크릴로니트릴, 아세트산비닐, 합성수지와 같은 비닐 단량체를 첨가한 것을 포함한다)을 주체로 하는 것이, 편광막의 편광 성능을 저해하는 것이 없어 특히 바람직하다. 이외에도, 투명성을 갖는 감압성 접착제라면 사용 가능하고, 예를 들면, 폴리비닐 에테르계, 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 넘지 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 권취하여, 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 제작했다. 그리고 그 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 폴리비닐 알코올계 필름을 이용하여 편광막을 제작하였다.

〔심관〕

JIS로 규정되어 있는 알루미늄 합금 A6N01를 재료로서 원통형의 심관을 제작했다. 그 알루미늄 합금 A6N01의 화학 성분을 하기 표 1에 나타낸다. 그리고 그 심관의 치수는, 외경 215㎜, 원통 길이 3500㎜, 두께 6㎜로 하였다.

〔양극 산화 피막〕

상기 심관에 대해서 양극 산화를 실시해, 심관의 표면에 두께 20㎛의 양극 산화 피막을 형성하였다. 얻어진 심관의 표면의 빅커스 경도(HV)는 410이었다.

〔폴리비닐 알코올계 필름〕

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

〔폴리비닐 알코올계 필름 롤의 제작〕

그리고 상기 심관의 외주면에 상기 폴리비닐 알코올계 필름을 10000m 권취하였다. 이때, 권취 장력(폴리비닐 알코올계 필름의 폭 1m 당 장력)을 130 N/m, 권취 속도를 80m/min로 하였다. 권취를 끝낸 후의 폴리비닐 알코올계 필름 롤의 질량은, 3009㎏였다.

〔편광막의 제작〕

그 후, 권취한 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〕

JIS에서 규정되어 있는 알루미늄 합금 A6061를 재료로서 원통형의 심관을 제작했다. 그 알루미늄 합금 A6061의 화학 성분을 하기 표 1에 나타낸다. 그리고 그 심관의 치수는, 외경 233㎜, 원통 길이 4800㎜, 두께 15㎜로 하였다. 또, 양극 산화 피막, 폴리비닐 알코올계 필름 및 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 상기 실시예 1과 동일하게 하였다. 또한, 얻어진 심관의 표면의 빅커스 경도(HV)는 420이었다.

〔실시예 3〕

JIS에서 규정되어 있는 알루미늄 합금 A6063를 재료로서 원통형의 심관을 제작하였다. 그 알루미늄 합금 A6063의 화학 성분을 하기 표 1에 나타낸다. 그리고 그 심관의 치수, 양극 산화 피막, 폴리비닐 알코올계 필름 및 폴리비닐 알코올계 필름 롤은, 상기 실시예 1과 동일하게 하였다. 또한, 얻어진 심관의 표면의 빅커스 경도(HV)는 405였다.

〔비교예〕

상기 실시예 3에서, 심관의 표면에 양극 산화 피막을 형성하지 않고, 그 외 주위면에 상기 실시예 3과 같은 폴리비닐 알코올계 필름을 권취하여 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 제작하였다. 그 이외는, 상기 실시예 3과 동일하게 하였다. 또한, 이용한 심관의 표면의 빅커스 경도(HV)는 150이었다.

〔심관의 흠집의 유무〕

상기 실시예 1∼3 및 비교예에서 이용한 심관에, 커터 나이프(Utility knife)를 이용하여 심관 폭방향으로 평행하게, A4카피 용지를 5장 겹쳐서 절단할 정도의 힘으로 흠집을 내는 조작을 실시하였다. 그 결과, 흠집이 없는 것을 흠집 방지성에 매우 뛰어난다고 하여 ◎, 약간 작은 흠집이 있는 것을 흠집 방지성이 뛰어난다고 하여 ○, 큰 흠집이 있는 것을 흠집 방지성이 뒤떨어진다고 하여 X로 평가하고, 하기 표 2에 표기하였다.

〔폴리비닐 알코올계 필름의 흠집의 유무〕

이어서, 흠집 조작을 실시한 상기 실시예 1∼3 및 비교예에서 이용한 심관에 폴리비닐 알코올계 필름을 권취하였다.

또한, 심관에 폴리비닐 알코올계 필름을 고정하기 위해서, 스미카 플라스틱 사제 상품명：컷 에이스 MS(50㎜ X 50m)를 점착 테이프로서 이용했다.

1일간 방치한 상기 실시예 1∼3 및 비교 예의 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 폴리비닐 알코올계 필름을 전부 풀어서 폴리비닐 알코올계 필름의 흠집의 유무를 육안으로 평가하였다. 그 결과, 흠집이 없는 것을 균질성에 매우 뛰어난다고 하여 ◎, 약간 작은 흠집이 있는 것을 균질성이 뛰어난다고 하여 ○, 큰 흠집이 있는 것을 균질성에 뒤떨어진다고 하여 X로 평가하여 하기 표 2에 표기하였다.

〔점착 테이프의 잔여 풀 유무〕

상기 실시예 1∼3 및 비교 예의 폴리비닐 알코올계 필름 롤로부터 폴리비닐 알코올계 필름을 전부 풀어낸 뒤의 심관에 남아 있는 점착 테이프를 벗겨 잔여 풀 의 유무를 육안으로 평가하였다. 그 결과, 잔여 풀이 없는 것을 균질성에 매우 뛰어난다고 하여 ◎, 약간의 잔여 풀이 있는 것을 균질성이 뛰어난다고 하여 ○, 많은 잔여 풀이 있는 것을 균질성에 뒤떨어진다고 하여 X로 평가하고, 하기 표 2에 표기하였다.

　상기 표 2의 결과로부터, 심관표면에 양극 산화 피막이 형성되어 심관표면의 빅커스 경도(HV)는 400 이상인 실시예 1∼3에서는, 심관의 표면에 흠집이 생기지 않거나, 생기기 힘든 것이며, 양극 산화 피막이 형성되지 않고, 심관 표면의 빅커스 경도(HV)는 150인 비교예에서는, 심관의 표면에 흠집이 생기기 쉬운 것이다. 이것으로부터, 심관 표면의 빅커스 경도(HV)가 높은 것이, 흠집을 방지하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1, 2과 실시예 3과의 흠집의 차이는, 심관의 재료인 알루미늄 합금의 경도가 실시예 1, 2가 실시예 3보다 높은 것에 원인이 있다고 추측된다.

그리고 심관 표면에 흠집이 없거나, 있어도 작은 흠집이 약간 있는 것뿐일 경우에는, 폴리비닐 알코올계 필름에도 흠집이 없거나, 있어도 작은 흠집이 약간 있는 것뿐이며, 편광막으로 했을 경우에도 균질한 것을 얻을 수 있는 데 대하여, 심관 표면에 흠집이 있는 경우에서는, 폴리비닐 알코올계 필름에도 흠집이 생기게 되어, 편광막으로 했을 경우에는 균질한 것을 얻을 수 없게 된다. 이것으로부터, 폴리비닐 알코올계 필름 롤에서는, 심관 표면의 양극 산화 피막의 형성이 중요하다는 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 범위내인 것이 기도되고 있다.

(산업상 이용 가능성)

본 발명은, 심관표면의 흠집을 방지하여, 흠집이 없는 폴리비닐 알코올계 필름, 나아가서는 흠집이 없는 편광막을 얻는 경우에 이용 가능하다.

Claims (6)

1. 폴리비닐 알코올계 필름 롤으로서, 상기 폴리비닐 알코올계 필름 롤은 광학용 폴리비닐 알코올계 필름을 원통형의 심관에 권취하여 포함하고, 상기 심관은 알루미늄재를 포함하며, 상기 심관의 표면에 양극 산화에 의해 두께가 10∼40㎛인 양극 산화 피막이 형성되어 있으며, 상기 심관의 표면은 빅커스 경도(HV) 400 이상이고, 상기 심관의 외경은 150∼300㎜이며, 상기 심관의 원통 길이는 2∼7m인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알코올계 필름 롤.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,　
   알루미늄재는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알코올계 필름 롤.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 기재된 폴리비닐 알코올계 필름 롤을 풀어낸 폴리비닐 알코올계 필름을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 편광막.