KR102323034B1

KR102323034B1 - 광학 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR102323034B1
Application number: KR1020167020255A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 하다; 사토시 히라타; 세이지 곤도
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2021-11-05
Also published as: TW201632923A; WO2016114004A1; KR20170104367A; JP6579752B2; JP2016129963A; CN115464864A; KR20210135352A; CN105980133A

Abstract

본 발명은, 파지 수단으로서의 복수의 클립을 구비하는 텐터 연신 장치를 사용하여 광학 필름을 제조하는 방법에 관한 것이다. 그 방법은, 장척상의 수지 필름의 양측연부를 그 클립에 의해 반송 방향의 클립 간격 L1 로 파지하는 것 (파지 공정), 그 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 폭 방향의 클립 간격을 W1 에서 W2 까지 감소시켜, 그 수지 필름을 폭 방향으로 이완시키는 것 (이완 공정), 폭 방향으로 이완된 그 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 반송 방향의 클립 간격을 L2 까지 확대시켜, 그 수지 필름을 길이 방향으로 연신하는 것 (연신 공정) 을 포함한다.

Description

광학 필름의 제조 방법{OPTICAL FILM MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 장척상의 필름을 텐터 클립에 의해 파지 및 반송하고, 그 텐터 클립의 반송 방향의 간격을 넓힘으로써 그 필름을 연신하여 광학 필름을 제조하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 의 청구항 7). 이와 같은 연신 기술에서는, 연신의 초기에 있어서 필름의 측연부 (側緣部) 에 주름이나 접힘이 발생하는 경우가 있고, 그 결과, 클립 척킹시에 필름의 측연부가 클립까지 닿지 않아 파지할 수 없다는 문제 (이하,「클립 미스」라고 한다) 가 발생하여 생산성의 저하로 이어지는 경우가 있다.

일본 공개특허공보 2008-26881호

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 주된 목적은, 텐터 연신 장치를 사용하여 장척상의 수지 필름을 반송 방향으로 연신하는 것을 포함하는 광학 필름의 제조 방법으로서, 주름이나 접힘의 발생에 의한 클립 미스를 억제할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 파지 수단으로서의 복수의 클립을 구비하는 텐터 연신 장치를 사용하여 광학 필름을 제조하는 방법을 제공한다. 그 방법은, 장척상의 수지 필름의 양측연부를 그 클립에 의해 반송 방향의 클립 간격 L1 로 파지하는 것 (파지 공정), 그 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 폭 방향의 클립 간격을 W1 에서 W2 까지 감소시켜, 그 수지 필름을 폭 방향으로 이완시키는 것 (이완 공정), 및 폭 방향으로 이완된 그 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 반송 방향의 클립 간격을 L2 까지 확대시켜, 그 수지 필름을 길이 방향으로 연신하는 것 (연신 공정) 을 포함한다.

하나의 실시형태에 있어서는, 길이 방향으로의 총 연신 배율 A (A ＝ L2/L1) 가 2.0 이상이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 가 0.60 ∼ 0.99 이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 이완 공정이, 폭 방향의 클립 간격을 감소시킴과 함께, 반송 방향의 클립 간격을 L1' 까지 확대시켜, 상기 수지 필름을 길이 방향으로 연신하는 것을 포함하고, 길이 방향으로의 연신 배율 a (a ＝ L1'/L1) 와 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 가 B ＜ 1/√a 의 관계를 만족시킨다.

하나의 실시형태에 있어서는, 제조되는 광학 필름의 두께가 110 ㎛ 이하이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 제조되는 광학 필름이 편광막이다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 길이 방향으로의 연신에 앞서 수지 필름을 폭 방향으로 이완시킨다. 이로써, 길이 방향으로의 연신 전의 영역에 있어서 폭 방향으로 수지 필름이 이완된 이완 영역을 형성하여, 길이 방향으로의 연신 영역에서 발생한 주름이나 접힘이 텐터 입구까지 도달하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 클립 미스의 발생이 억제될 수 있어, 생산성을 저하시키지 않고 광학 필름을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제조 방법에 사용될 수 있는 연신 장치의 일례의 전체 구성을 설명하는 개략 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 하나의 실시형태를 설명하는 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하는 개략도이다.

A. 광학 필름의 제조 방법

본 발명의 광학 필름의 제조 방법에 있어서는, 필름의 파지 수단으로서 복수의 클립을 구비하는 텐터 연신 장치가 사용된다. 본 발명의 제조 방법은, 장척상의 수지 필름의 양측연부를 그 클립에 의해 반송 방향의 클립 간격 L1 로 파지하는 것 (파지 공정), 그 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 폭 방향의 클립 간격을 W1 에서 W2 까지 감소시켜, 그 수지 필름을 폭 방향으로 이완시키는 것 (이완 공정), 및 폭 방향으로 이완된 그 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 반송 방향의 클립 간격을 L2 까지 확대시켜, 그 수지 필름을 길이 방향으로 연신하는 것 (연신 공정) 을 포함한다. 클립으로 필름을 파지하는 텐터 연신 장치에 있어서는, 연신 전의 장력이 가해지지 않은 상태에서 수지 필름 단부 (端部) 를 클립으로 파지하고 나서 가온이나 연신에 의해 수지 필름에 장력이 가해질 때까지의 과정에 있어서, 가온의 면내 편차나 각각의 클립 반송 정밀도에 따라 수지 필름에 응력이 가해지고, 그 결과, 연신 초기 영역에서 수지 필름에 큰 주름이나 접힘이 발생하여 클립 미스로 이어지는 것으로 생각된다. 이에 대하여, 본 발명에 있어서는, 길이 방향으로의 연신에 앞서 수지 필름을 폭 방향으로 이완시킨다. 이로써, 길이 방향으로의 연신 전의 영역에 있어서 폭 방향으로 수지 필름이 이완된 이완 영역을 형성하여, 수지 필름을 파지하는 텐터 입구 영역에 있어서, 수지 필름에 과도한 장력이 발생하는 것을 회피할 수 있으므로, 클립 미스의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서 사용되는 수지 필름은, 열가소성 수지 기재와 그 열가소성 수지 기재의 편측에 형성된 수지층을 갖는 적층체여도 되고, 단일의 필름으로 이루어지는 단층체여도 된다. 제조되는 광학 필름은, 상기 파지 공정, 이완 공정 및 연신 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조될 수 있는 한에 있어서 임의의 적절한 광학 필름일 수 있다. 광학 필름은, 그 두께가 바람직하게는 110 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 80 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 70 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 60 ㎛ 이하이다. 한편, 광학 필름의 두께는, 바람직하게는 10 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 이상이다.

제조되는 광학 필름의 구체예로는, 편광막, 광학 보상 필름 등을 바람직하게 예시할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에서 사용되는 텐터 연신 장치로는, 예를 들어, 레일간 거리가 연속적으로 감소하는 테이퍼부와 레일간 거리가 일정한 직선부를 갖는 1 쌍의 레일과, 각 레일 상을 클립 간격을 변화시키면서 주행 가능한 복수의 클립을 구비하는 연신 장치가 사용될 수 있다. 이와 같은 연신 장치에 의하면, 수지 필름의 양측연부를 클립으로 파지한 상태에서, 반송 방향의 클립 간격 (동일 레일 상의 클립간 거리) 및 폭 방향의 클립 간격 (상이한 레일 상의 클립간 거리) 을 변화시킴으로써, 수지 필름의 길이 방향으로의 연신 (MD 연신) 및 폭 방향으로의 이완 (TD 이완) 이 가능해진다.

도 1 은 본 발명의 제조 방법에 사용될 수 있는 연신 장치의 일례의 전체 구성을 설명하는 개략 평면도이다. 도 1 을 참조하면서, 본 발명의 제조 방법에 사용될 수 있는 연신 장치에 대해 설명한다. 연신 장치 (100) 는, 평면에서 봤을 때, 좌우 양측에 무단 레일 (10L) 과 무단 레일 (10R) 을 좌우 대칭으로 갖는다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 수지 필름의 입구측에서 봤을 때에 좌측의 무단 레일을 좌측의 무단 레일 (10L), 우측의 무단 레일을 우측의 무단 레일 (10R) 이라고 한다. 좌우의 무단 레일 (10L, 10R) 상에는 각각 수지 필름 파지용의 다수의 클립 (20) 이 배치되어 있다. 클립 (20) 은, 각각의 레일에 안내되어 루프상으로 순회 이동한다. 좌측의 무단 레일 (10L) 상의 클립 (20) 은 반시계 회전 방향으로 순회 이동하고, 우측의 무단 레일 (10R) 상의 클립 (20) 은 시계 회전 방향으로 순회 이동한다. 연신 장치에 있어서는, 수지 필름의 반입측에서 반출측을 향하여, 파지존 (A), TD 이완존 (B), MD 연신존 (C), 및 해방존 (D) 이 순서대로 형성되어 있다. 또한, 이들 각각의 존은, 수지 필름이 실질적으로 파지, TD 이완 (또는 TD 이완 및 MD 연신), MD 연신 및 해방되는 존을 의미하며, 기계적, 구조적으로 독립된 구획을 의미하는 것은 아니다. 또, 도 1 의 연신 장치에 있어서의 각각의 존의 길이의 비율은, 실제의 길이의 비율과 상이한 점에 유의하였으면 한다.

파지존 (A) 에서는, 좌우의 무단 레일 (10R, 10L) 은, 레일간 거리가 일정한 직선부로 되어 있다. 대표적으로는, 좌우의 무단 레일 (10R, 10L) 은, 처리 대상이 되는 수지 필름의 초기 폭에 대응하는 레일간 거리로 서로 대략 평행해지도록 구성되어 있다. TD 이완존 (B) 에서는, 좌우의 무단 레일 (10R, 10L) 은, 레일간 거리가 연속적으로 감소하는 테이퍼부로 되어 있다. 대표적으로는, 좌우의 무단 레일 (10R, 10L) 은, 파지존 (A) 측에서 MD 연신존 (C) 측을 향함에 따라 레일간 거리가 상기 수지 필름의 이완 후의 폭에 대응할 때까지 서서히 감소하는 구성으로 되어 있다. MD 연신존 (C) 및 해방존 (D) 에서는, 좌우의 무단 레일 (10R, 10L) 은, 레일간 거리가 일정한 직선부로 되어 있고, 대표적으로는, 상기 수지 필름의 이완 후의 폭에 대응하는 레일간 거리로 서로 대략 평행해지도록 구성되어 있다.

좌측의 무단 레일 (10L) 상의 클립 (좌측의 클립) (20) 및 우측의 무단 레일 (10R) 상의 클립 (우측의 클립) (20) 은, 각각 독립적으로 순회 이동할 수 있다. 예를 들어, 좌측의 무단 레일 (10L) 의 구동용 스프로킷 (30a, 30b) 이 전동 모터 (40a, 40b) 에 의해 반시계 회전 방향으로 회전 구동되고, 우측의 무단 레일 (10R) 의 구동용 스프로킷 (30a, 30b) 이 전동 모터 (40a, 40b) 에 의해 시계 회전 방향으로 회전 구동된다. 그 결과, 이들 구동용 스프로킷 (30a, 30b) 에 걸어 맞춰져 있는 구동 롤러 (도시 생략) 의 클립 담지 부재 (도시 생략) 에 주행력이 부여된다. 이로써, 좌측의 클립 (20) 은 반시계 회전 방향으로 순회 이동하고, 우측의 클립 (20) 은 시계 회전 방향으로 순회 이동한다. 좌측의 전동 모터 및 우측의 전동 모터를 각각 독립적으로 구동시킴으로써, 좌측의 클립 (20) 및 우측의 클립 (20) 을 각각 독립적으로 순회 이동시킬 수 있다.

클립 사이즈는, 바람직하게는 12 ㎜ ∼ 40 ㎜ 이며, 보다 바람직하게는 15 ㎜ ∼ 35 ㎜ 이다. 클립 사이즈가 12 ㎜ 미만인 경우에는, 연신 장력을 유지할 수 없게 되어 파단되거나, 클립 반송부의 강도 부족에 의해 구동 문제가 발생하는 경우가 있다. 클립 사이즈가 40 ㎜ 를 초과하면, 클립 근방에서 연신되지 않는 영역이 커져 단부의 불균일이 발생하거나, 비파지부가 국소적으로 연신됨으로써 수지 필름의 표면에 균열이 발생하는 경우가 있다. 또한, 클립 사이즈란, 파지 영역의 폭을 의미한다.

또한, 좌측의 클립 (20) 및 우측의 클립 (20) 은 각각 가변 피치형이다. 즉, 좌우의 클립 (20, 20) 은, 각각 독립적으로 이동에 수반하여 반송 방향의 클립 간격 (클립 피치) 이 변화할 수 있다. 가변 피치형의 클립은, 팬터그래프 기구 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-23775호에 기재된 구성) 등의 임의의 적절한 구성에 의해 실현될 수 있다.

도 1 에 예시한 바와 같은 연신 장치를 사용하는 경우, 본 발명의 제조 방법은, 파지존 (A) 에 있어서 수지 필름의 양측연부를 클립에 의해 반송 방향의 클립 간격 L1 로 파지하는 것 (파지 공정), 수지 필름을 테이퍼부를 통과시켜 폭 방향의 클립 간격을 W1 에서 W2 까지 감소시키고, 이로써, 수지 필름을 폭 방향으로 이완시키는 것 (이완 공정), 수지 필름을 직선부를 통과시키면서 반송 방향의 클립 간격을 L2 까지 확대시켜, 수지 필름을 길이 방향으로 연신하는 것 (MD 연신 공정) 을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 수지 필름을 파지하는 클립을 해방시키는 것 (해방 공정) 을 추가로 포함해도 된다. 도 2 및 도 3 은 각각 이들 공정을 포함하는 본 발명의 제조 방법의 일례를 설명하는 개략도이다. 이하, 이들 도면을 참조하면서 각 공정에 대해 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 파지 공정 (파지존 (A)) 에 있어서, 좌우의 클립 (20) 에 의해, 연신 장치에 도입된 수지 필름 (50) 의 양측연부를 일정한 파지 간격 (클립 간격) L1 로 파지하고, 좌우의 무단 레일에 안내된 각 클립 (20) 의 이동에 의해, 당해 수지 필름 (50) 을 TD 이완존 (B) 으로 반송한다. 파지존 (A) 에 있어서의 양측연부의 파지 간격 (클립 간격) 은, 대표적으로는 서로 동등한 간격으로 된다. L1 은, 예를 들어 30 ㎜ ∼ 200 ㎜ 일 수 있다. 또한, 클립 간격이란, 이웃하는 클립의 중심간의 거리이다.

클립에 의해 파지되는 수지 필름으로는, 제조되는 광학 필름의 용도 등에 따라 임의의 적절한 필름이 선택될 수 있다. 제조되는 광학 필름이 편광막인 경우, 일례로서 열가소성 수지 기재와 그 열가소성 수지 기재의 편측에 형성된 PVA 계 수지층을 갖는 적층체가 수지 필름으로서 파지된다. 이하, 당해 적층체에 대해 특유의 특징·조건 등에 대해 설명하고, 그 후에 이완 공정 이후의 공정을 설명한다. 이완 공정 이후의 공정에 대해서는, 적층체인지 통상적인 수지 필름 (단일의 필름) 인지에 상관없이, 동일한 조작·조건 등이 적용될 수 있다.

상기 적층체는, 장척상의 열가소성 수지 기재 상에 PVA 계 수지층을 형성함으로써 제조된다. 열가소성 수지 기재는, PVA 계 수지층 (얻어지는 편광막) 을 편측으로부터 지지할 수 있는 한, 임의의 적절한 구성으로 된다.

열가소성 수지 기재의 형성 재료로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지 등의 에스테르계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 이것들의 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 바람직하게는, 시클로올레핀계 수지 (예를 들어, 노르보르넨계 수지), 비정질의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지이다. 비정질의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지의 구체예로는, 디카르복실산으로서 이소프탈산을 추가로 함유하는 공중합체나, 글리콜로서 시클로헥산디메탄올을 추가로 함유하는 공중합체를 들 수 있다.

열가소성 수지 기재의 연신 온도는, 열가소성 수지 기재의 형성 재료, 연신 방식 등에 따라, 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있다. 연신 온도는, 대표적으로는, 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 이상이며, 바람직하게는 Tg ＋ 10 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 Tg ＋ 15 ℃ ∼ Tg ＋ 30 ℃ 이다. 연신 방식으로서 건식 연신 방식 또는 습식 연신 방식을 채용하고, 열가소성 수지 기재의 형성 재료로서 비정질의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 사용하는 경우, 연신 온도를 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (예를 들어, 60 ℃ ∼ 100 ℃) 보다 낮게 할 수 있다.

열가소성 수지 기재에 미리 표면 개질 처리 (예를 들어, 코로나 처리 등) 를 실시해도 되고, 열가소성 수지 기재 상에 접착 용이층을 형성해도 된다. 이와 같은 처리를 실시함으로써, 열가소성 수지 기재와 PVA 계 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표면 개질 처리 및/또는 접착 용이층의 형성은 상기 연신 전에 실시해도 되고, 상기 연신 후에 실시해도 된다.

상기 PVA 계 수지층의 형성 방법은, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 바람직하게는, 연신 처리가 실시된 열가소성 수지 기재 상에, PVA 계 수지를 함유하는 도포액을 도포하고, 건조시킴으로써, PVA 계 수지층을 형성한다.

상기 PVA 계 수지로는, 임의의 적절한 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올은, 폴리아세트산비닐을 비누화함으로써 얻어진다. 에틸렌-비닐알코올 공중합체는, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체를 비누화함으로써 얻어진다. PVA 계 수지의 비누화도는, 통상적으로 85 몰％ ∼ 100 몰％ 이며, 바람직하게는 95.0 몰％ ∼ 99.95 몰％, 더욱 바람직하게는 99.0 몰％ ∼ 99.93 몰％ 이다. 비누화도는, JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다. 이와 같은 비누화도의 PVA 계 수지를 사용함으로써, 내구성이 우수한 편광막을 얻을 수 있다. 비누화도가 지나치게 높은 경우에는, 도포액이 겔화되기 쉽고, 균일한 도포막을 형성하기 곤란해질 우려가 있다.

PVA 계 수지의 평균 중합도는, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 평균 중합도는 통상적으로 1000 ∼ 10000 이며, 바람직하게는 1200 ∼ 4500, 더욱 바람직하게는 1500 ∼ 4300 이다. 또한, 평균 중합도는, JIS K 6726-1994 에 준하여 구할 수 있다.

상기 도포액은, 대표적으로는, 상기 PVA 계 수지를 용매에 용해시킨 용액이다. 용매로는, 예를 들어, 물, 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 N-메틸피롤리돈, 각종 글리콜류, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올류, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민류를 들 수 있다. 이것들은 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이것들 중에서도, 바람직하게는 물이다. 용액의 PVA 계 수지 농도는, 용매 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 3 중량부 ∼ 20 중량부이다. 이와 같은 수지 농도이면, 열가소성 수지 기재에 밀착된 균일한 도포막을 형성할 수 있다.

도포액에 첨가제를 배합해도 된다. 첨가제로는, 예를 들어, 가소제, 계면 활성제 등을 들 수 있다. 가소제로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올을 들 수 있다. 계면 활성제로는, 예를 들어, 비이온 계면 활성제를 들 수 있다. 이것들은, 얻어지는 PVA 계 수지층의 균일성이나 염색성, 연신성을 보다 더 향상시킬 목적으로 사용할 수 있다.

도포액의 도포 방법으로는, 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어 바 코트법, 딥 코트법, 다이 코트법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법, 나이프 코트법 (콤마 코트법 등) 등을 들 수 있다.

상기 건조 온도는, 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 Tg － 20 ℃ 이하이다. 이와 같은 온도에서 건조시킴으로써, PVA 계 수지층을 형성하기 전에 열가소성 수지 기재가 변형되는 것을 방지하고, 얻어지는 PVA 계 수지층의 배향성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 이렇게 하여, 열가소성 수지 기재가 PVA 계 수지층과 함께 양호하게 변형될 수 있어, 후술하는 적층체의 이완 및 연신을 양호하게 실시할 수 있다. 그 결과, PVA 계 수지층에 양호한 배향성을 부여할 수 있고, 우수한 광학 특성을 갖는 편광막을 얻을 수 있다. 여기서, 「배향성」이란, PVA 계 수지층의 분자 사슬의 배향을 의미한다.

이어서, 이완 공정 (TD 이완존 (B)) 에 있어서, 좌우의 클립 (20) 으로 파지된 수지 필름 (50) 을 길이 방향으로 반송하면서, 폭 방향으로 이완시킨다. TD 이완존 (B) 에 있어서는, 좌우의 무단 레일 (10R, 10L) 이 레일간 거리가 연속적으로 감소하는 테이퍼부로 되어 있으므로, 당해 존을 통과시킴으로써 폭 방향의 클립 간격이 W1 에서 W2 까지 감소하고, 이로써, 수지 필름 (50) 의 폭 방향으로의 이완이 실시된다. 이완량은, 레일간 거리의 변화량을 조정함으로써 제어할 수 있다. 구체적으로는, TD 이완존 (B) 의 입구 (파지존 (A) 측 단부) 에 있어서의 레일간 거리에 대한 TD 이완존 (B) 의 출구 (MD 연신존 (C) 측 단부) 에 있어서의 레일간 거리의 비를 작게 할수록, 큰 이완량이 얻어진다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「수지 필름을 폭 방향으로 이완시킨다」란, 수지 필름에 폭 방향으로 이완된 (바꿔 말하면, 텐션이 가해지지 않은) 영역을 형성하는 것을 의미하며, 하나의 실시형태에 있어서는, 수지 필름을 폭 방향으로 수축시키는 것일 수 있다.

도 2 에 예시하는 실시형태에 있어서는, 이완 공정에 있어서, 수지 필름 (50) 의 폭 방향으로의 이완만이 실시된다. 이 경우, 반송 방향의 클립 간격 (L1) 을 유지한 채로, 수지 필름 (50) 을 TD 이완존 (B) 을 통과시킨다. 한편, 도 3 에 예시하는 실시형태에 있어서는, 이완 공정에 있어서, 수지 필름 (50) 의 폭 방향으로의 이완과 길이 방향으로의 연신이 실시된다. 이 경우, 수지 필름 (50) 을 TD 이완존 (B) 을 통과시키면서, 클립 (20) 의 반송 방향으로의 이동 속도를 서서히 증대시켜 반송 방향의 클립 간격을 L1 에서 L1' 까지 확대시킨다. 이완 공정과 연신 공정에 있어서 다단계로 MD 연신을 실시함으로써 최종 연신 배율을 높게 할 수 있다. 또, 폭 방향으로의 이완과 길이 방향으로의 연신을 동시에 실시함으로써 과도한 이완을 회피할 수 있으므로, 이완에서 기인하는 주름의 발생 등을 억제할 수 있다는 효과가 얻어질 수 있다.

폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 은, MD 연신 배율 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있다. 감소 배율 B 는, 바람직하게는 0.60 ∼ 0.99, 보다 바람직하게는 0.65 ∼ 0.90, 더욱 바람직하게는 0.70 ∼ 0.80 이다. 이와 같은 감소 배율이면, 수지 필름의 폭 방향으로 이완 영역이 바람직하게 형성될 수 있다. 또, 편광막의 제조에 있어서는, 보다 우수한 광학 특성을 얻을 수 있다. 또한, 폭 방향의 클립 간격은, 좌우의 클립으로 파지되어 있는 부분의 수지 필름의 폭에 대응할 수 있다.

이완 공정이 MD 연신을 포함하는 실시형태 (도 3 에 예시하는 실시형태) 에 있어서는, 자유단에서 길이 방향으로 1 축 연신하는 경우에 있어서의 폭 방향으로의 수축률보다 큰 수축률이 되도록 폭 방향의 클립 간격을 감소시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 길이 방향으로의 연신 배율 a (a ＝ L1'/L1) 와 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B 가 B ＜ 1/√a 의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 관계를 만족시키는 경우, 길이 방향으로의 연신에 상관없이 수지 필름의 폭 방향으로 이완 영역이 바람직하게 형성될 수 있다. 길이 방향으로의 연신 배율 a 는, 바람직하게는 1.0 배 ∼ 5.5 배, 보다 바람직하게는 1.1 배 ∼ 4.0 배일 수 있다.

이완 공정에 있어서의 수지 필름의 온도 (이완 온도) 는, 수지 필름의 형성 재료 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있다. 편광막을 제조하는 경우에 있어서의 적층체의 이완 온도는, 대표적으로는 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 이상이며, 바람직하게는 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) ＋ 10 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 Tg ＋ 15 ℃ 이상이다. 그 한편으로, 적층체의 이완 온도는, 바람직하게는 170 ℃ 이하이다.

이어서, 연신 공정 (MD 연신존 (C)) 에 있어서, 좌우의 클립 (20) 으로 파지된 수지 필름 (50) 을 길이 방향으로 반송하면서, 길이 방향으로 연신한다. 수지 필름 (50) 의 연신은, 클립 (20) 의 반송 방향으로의 이동 속도를 서서히 증대시켜, 반송 방향의 클립 간격을 L2 까지 확대시킴으로써 실시된다. MD 연신존 (C) 의 입구에 있어서의 반송 방향의 클립 간격 (L1 또는 L1') 과 MD 연신존 (C) 의 출구에 있어서의 반송 방향의 클립 간격 (L2) 을 조정함으로써, 연신 배율 (이완 공정이 MD 연신을 포함하지 않는 경우에는 L2/L1, 포함하는 경우에는 L2/L1') 을 제어할 수 있다. 또한, 연신 공정에 있어서, 폭 방향으로의 수축을 동시에 실시해도 된다. 연신 공정에 있어서 폭 방향으로의 수축을 동시에 실시하는 경우에는, MD 연신존 (C) 에 있어서, 좌우의 무단 레일 (10R, 10L) 의 레일간 거리가 연속적으로 감소하는 테이퍼부를 형성하면 된다. 좌우의 레일간 거리의 감소량을 조정함으로써, 폭 방향의 수축률을 제어할 수 있다.

연신 공정 후에 있어서의 수지 필름의 총 연신 배율 (연신 공정에 있어서의 연신 배율과 이완 공정에 있어서의 연신 배율의 곱, L2/L1) 은, 수지 필름의 원래 길이에 대하여, 바람직하게는 2.0 배 이상, 보다 바람직하게는 2.0 배 ∼ 6.5 배 이다.

연신 온도는, 수지 필름의 형성 재료 등에 따라 임의의 적절한 값으로 설정할 수 있다. 편광막을 제조하는 경우에 있어서의 연신 온도는, 대표적으로는 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) 이상이며, 바람직하게는 열가소성 수지 기재의 유리 전이 온도 (Tg) ＋ 10 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 Tg ＋ 15 ℃ 이상이다. 그 한편으로, 연신 온도는 바람직하게는 170 ℃ 이하이다. 이와 같은 온도에서 연신함으로써, PVA 계 수지의 결정화가 급속하게 진행되는 것을 억제하여, 당해 결정화에 의한 문제 (예를 들어, 연신에 의한 PVA 계 수지층의 배향을 방해한다) 를 억제할 수 있다.

마지막으로, 해방 공정 (해방존 (D)) 에 있어서, 수지 필름 (50) 을 파지하는 클립 (20) 을 해방시킨다. 해방 공정에 있어서는, 대표적으로는, 클립간 거리 및 클립 간격이 모두 일정하게 된다. 필요에 따라, 수지 필름 (50) 을 원하는 온도 (바람직하게는 유리 전이 온도 (Tg) 이하) 로 냉각시킨 후에 클립을 해방시킨다.

본 발명의 광학 필름의 제조 방법은, 상기 이외에 그 밖의 공정을 포함할 수 있다. 광학 필름으로서 편광막을 제조하는 경우에 있어서의 그 밖의 공정으로는, 예를 들어, 불용화 공정, 염색 공정, 가교 공정, 상기 연신과는 다른 연신 공정, 세정 공정, 건조 (수분율의 조절) 공정 등을 들 수 있다. 그 밖의 공정은, 임의의 적절한 타이밍에서 실시할 수 있다.

상기 염색 공정은, 대표적으로는, PVA 계 수지층을 이색성 물질로 염색하는 공정이다. 바람직하게는, PVA 계 수지층에 이색성 물질을 흡착시킴으로써 실시한다. 당해 흡착 방법으로는, 예를 들어, 이색성 물질을 함유하는 염색액에 PVA 계 수지층 (적층체) 을 침지시키는 방법, PVA 계 수지층에 염색액을 도포하는 방법, PVA 계 수지층에 염색액을 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 이색성 물질을 함유하는 염색액에 적층체를 침지시키는 방법이다. 이색성 물질이 양호하게 흡착될 수 있기 때문이다. 적층체 양면을 염색액에 침지시켜도 되고, 편면만 침지시켜도 된다. 또한, 염색 공정 및/또는 후술하는 가교 공정에 있어서, 연신을 동시에 실시해도 된다.

상기 이색성 물질로는, 예를 들어, 요오드, 유기 염료를 들 수 있다. 이것들은 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이색성 물질은, 바람직하게는 요오드이다. 이색성 물질로서 요오드를 사용하는 경우, 상기 염색액은, 바람직하게는 요오드 수용액이다. 요오드의 배합량은, 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 중량부 ∼ 1.0 중량부이다. 요오드의 물에 대한 용해성을 높이기 위해, 요오드 수용액에 요오드화물염을 배합하는 것이 바람직하다. 요오드화물염으로는, 예를 들어, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 바람직하게는 요오드화칼륨, 요오드화나트륨이다. 요오드화물염의 배합량은, 물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.3 중량부 ∼ 15 중량부이다.

염색액의 염색시의 액온은, 바람직하게는 20 ℃ ∼ 40 ℃ 이다. 염색액에 PVA 계 수지층을 침지시키는 경우, 침지 시간은, 바람직하게는 5 초 ∼ 300 초이다. 이와 같은 조건이면, PVA 계 수지층에 충분히 이색성 물질을 흡착시킬 수 있다.

상기 불용화 공정 및 가교 공정은, 대표적으로는, 붕산 수용액에 PVA 계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 상기 세정 공정은, 대표적으로는, 요오드화칼륨 수용액에 PVA 계 수지층을 침지시킴으로써 실시한다. 상기 건조 공정에 있어서의 건조 온도는, 바람직하게는 30 ℃ ∼ 100 ℃ 이다.

B. 편광막

상기 제조 방법에 의해 제조되는 편광막은, 실질적으로는 이색성 물질을 흡착 배향시킨 PVA 계 수지막이다. 편광막은, 바람직하게는 파장 380 ㎚ ∼ 780 ㎚ 중 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다.

편광막의 사용 방법은, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체적으로는, 상기 열가소성 수지 기재와 일체로 된 상태에서 사용해도 되고, 열가소성 수지 기재로부터 다른 부재에 전사하여 (열가소성 수지 기재를 박리하여) 사용해도 된다.

상기 제조 방법에 의해 제조되는 편광막은, 수축 응력이 작고, 고온 환경하에서도 치수 안정성이 우수할 수 있다. 또, 단체 투과율 42 ％ 에 있어서의 편광도는, 바람직하게는 99.99 ％ 이상이다. 이와 같이 광학 특성이 우수할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

＜적층체의 제조＞

열가소성 수지 기재로서, 비정성 PET 기재 (100 ㎛ 두께) 를 준비하고, 당해 비정성 PET 기재에 PVA 수용액을 도포하고, 50 ℃ ∼ 60 ℃ 의 온도에서 건조시켰다. 이로써, 비정성 PET 기재 상에 14 ㎛ 두께의 PVA 층을 제막하여, 적층체를 제조하였다.

＜TD 이완 및 MD 연신＞

얻어진 적층체를, 도 1 에 나타내는 바와 같은 연신 장치를 사용하여 폭 방향으로 이완시키고, 이어서, 길이 방향으로 연신하였다. 구체적으로는, 파지존 (A) 에 있어서, 클립 간격 L1 : 40 ㎜ 로 적층체의 양측연부를 파지하여 길이 방향으로 반송하고, TD 이완존 (B) 에 있어서, 100 ℃ 에서 폭 방향의 클립 간격을 800 ㎜ (W1) 에서 680 ㎜ (W2) 까지 감소시켜 적층체를 폭 방향으로 수축시켰다 (TD 이완존 (B) 의 출구에 있어서의 클립 간격 L1' : 40 ㎜). 이어서, MD 연신존 (C) 에 있어서, 120 ℃ 에서 적층체를 길이 방향으로 3 배로 공중 연신하였다 (MD 연신존 (C) 의 출구에 있어서의 클립 간격 L2 : 120 ㎜, 폭 방향의 클립 간격 W3 : 680 ㎜). 그 후, 해방존 (D) 에 있어서, 적층체를 파지하는 클립을 해방시켰다.

TD 이완에 있어서의 길이 방향으로의 연신 배율 a (a ＝ L1'/L1) 는 1 이고, 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 는 0.85 로서, B ＜ 1/√a 의 관계를 만족시켰다.

TD 이완 및 MD 연신에 있어서는, 척킹 미스는 일어나지 않았다.

＜염색 처리＞

이어서, 적층체를 25 ℃ 의 요오드 수용액 (요오드 농도 : 0.5 중량％, 요오드화칼륨 농도 : 10 중량％) 에 30 초간 침지시켰다.

＜가교 처리＞

염색 후의 적층체를 60 ℃ 의 붕산 수용액 (붕산 농도 : 5 중량％, 요오드화칼륨 농도 : 5 중량％) 에 60 초간 침지시킴과 함께, MD 방향으로 1.6 배로 연신하였다 (총 연신 배율 : 5 배).

＜세정 처리＞

가교 처리 후, 적층체를 25 ℃ 의 요오드화칼륨 수용액 (요오드화칼륨 농도 : 5 중량％) 에 5 초간 침지시켰다.

이와 같이 하여, 열가소성 수지 기재 상에 두께 3.5 ㎛ 의 편광막을 제조하였다.

[실시예 2]

이하와 같이 하여 TD 이완 및 MD 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 열가소성 수지 기재 상에 두께 3.5 ㎛ 의 편광막을 제조하였다.

＜TD 이완 및 MD 연신＞

얻어진 적층체를, 도 1 에 나타내는 바와 같은 연신 장치를 사용하여 폭 방향으로 이완시키고, 이어서, 길이 방향으로 연신하였다. 구체적으로는, 파지존 (A) 에 있어서, 클립 간격 L1 : 40 ㎜ 로 적층체의 양측연부를 파지하여 길이 방향으로 반송하고, TD 이완존 (B) 에 있어서, 100 ℃ 에서 폭 방향의 클립 간격을 800 ㎜ (W1) 에서 680 ㎜ (W2) 까지 감소시켜 적층체를 폭 방향으로 수축시켰다. 동시에 TD 이완존 (B) 에 있어서, 클립 간격을 L1' : 45 ㎜ 까지 증대시켜 길이 방향으로 연신하였다. 이어서, MD 연신존 (C) 에 있어서, 120 ℃ 에서 적층체를 길이 방향으로 3 배로 공중 연신하였다 (MD 연신존 (C) 의 출구에 있어서의 클립 간격 L2 : 120 ㎜, 폭 방향의 클립 간격 W3 : 680 ㎜). 그 후, 해방존 (D) 에 있어서, 적층체를 파지하는 클립을 해방시켰다. 즉, TD 이완존 (B) 에 있어서 동시에 MD 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, TD 이완 및 MD 연신을 실시하였다.

TD 이완에 있어서의 길이 방향으로의 연신 배율 a (a ＝ L1'/L1) 는 1.125 이며, 따라서 1/√a 는 0.943 이고, 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 는 0.85 로서, B ＜ 1/√a 의 관계를 만족시켰다.

[실시예 3]

＜TD 이완 및 MD 연신＞

얻어진 적층체를, 도 1 에 나타내는 바와 같은 연신 장치를 사용하여 폭 방향으로 이완시키고, 이어서, 길이 방향으로 연신하였다. 구체적으로는, 파지존 (A) 에 있어서, 클립 간격 L1 : 40 ㎜ 로 적층체의 양측연부를 파지하여 길이 방향으로 반송하고, TD 이완존 (B) 에 있어서, 100 ℃ 에서 폭 방향의 클립 간격을 800 ㎜ (W1) 에서 680 ㎜ (W2) 까지 감소시켜 적층체를 폭 방향으로 수축시켰다. 동시에 TD 이완존 (B) 에 있어서, 클립 간격을 L1' : 45 ㎜ 까지 증대시켜 길이 방향으로 연신하였다. 이어서, MD 연신존 (C) 에 있어서, 120 ℃ 에서 적층체를 길이 방향으로 3 배로 공중 연신하였다 (MD 연신존 (C) 의 출구에 있어서의 클립 간격 L2 : 120 ㎜). 동시에 MD 연신존 (C) 에 있어서, 폭 방향의 클립 간격을 680 ㎜ (W2) 에서 560 ㎜ (W3) 까지 감소시켜 적층체를 폭 방향으로 수축시켰다. 그 후, 해방존 (D) 에 있어서, 적층체를 파지하는 클립을 해방시켰다. 즉, TD 이완존 (B) 에 있어서 동시에 MD 연신을 실시한 것, 및 MD 연신존 (C) 에 있어서 동시에 폭 방향의 수축을 실시한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, TD 이완 및 MD 연신을 실시하였다.

[실시예 4]

＜TD 이완 및 MD 연신＞

얻어진 적층체를, 도 1 에 나타내는 바와 같은 연신 장치를 사용하여 폭 방향으로 이완시키고, 이어서, 길이 방향으로 연신하였다. 구체적으로는, 파지존 (A) 에 있어서, 클립 간격 L1 : 40 ㎜ 로 적층체의 양측연부를 파지하여 길이 방향으로 반송하고, TD 이완존 (B) 에 있어서, 100 ℃ 에서 폭 방향의 클립 간격을 800 ㎜ (W1) 에서 680 ㎜ (W2) 까지 감소시켜 적층체를 폭 방향으로 수축시켰다. 동시에 TD 이완존 (B) 에 있어서, 클립 간격을 L1' : 60 ㎜ 까지 증대시켜 길이 방향으로 연신하였다. 이어서, MD 연신존 (C) 에 있어서, 120 ℃ 에서 적층체를 길이 방향으로 3 배로 공중 연신하였다 (MD 연신존 (C) 의 출구에 있어서의 클립 간격 L2 : 120 ㎜). 동시에 MD 연신존 (C) 에 있어서, 폭 방향의 클립 간격을 680 ㎜ (W2) 에서 560 ㎜ (W3) 까지 감소시켜 적층체를 폭 방향으로 수축시켰다. 그 후, 해방존 (D) 에 있어서, 적층체를 파지하는 클립을 해방시켰다. 즉, TD 이완존 (B) 에 있어서의 MD 연신 배율을 1.5 배로 한 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여, TD 이완 및 MD 연신을 실시하였다.

TD 이완에 있어서의 길이 방향으로의 연신 배율 a (a ＝ L1'/L1) 는 1.5 이며, 따라서 1/√a 는 0.816 이고, 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 는 0.85 로서, B ＜ 1/√a 의 관계를 만족시키지 않았다.

TD 이완 및 MD 연신에 있어서는, 적층체에 약간의 주름이 확인되었지만 척킹 미스는 일어나지 않아, 실용상의 문제는 발생하지 않았다.

[비교예 1]

이하와 같이 하여 MD 연신 및 TD 수축을 실시한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 열가소성 수지 기재 상에 두께 3.5 ㎛ 의 편광막을 제조하였다.

＜MD 연신 및 TD 수축＞

얻어진 적층체를 먼저 길이 방향으로 연신하고, 이어서 길이 방향으로 연신하면서 폭 방향으로 수축시켰다. 구체적으로는, 처음에 클립 간격 L1 : 40 ㎜ 로 적층체의 양측연부를 파지하여 길이 방향으로 반송하고, 이어서, 100 ℃ 에서 폭 방향의 클립 간격을 800 ㎜ (W1) 로 유지하면서 클립 간격을 L1' : 70 ㎜ 까지 증대시켜 길이 방향으로 연신하였다. 이어서, 120 ℃ 에서 폭 방향의 클립 간격을 800 ㎜ (W2 ＝ W1) 에서 560 ㎜ (W3) 까지 감소시켜 적층체를 폭 방향으로 수축시키면서 길이 방향으로 3 배로 공중 연신하였다 (연신존의 출구에 있어서의 클립 간격 L2 : 120 ㎜). 그 후, 해방존 (D) 에 있어서, 적층체를 파지하는 클립을 해방시켰다.

MD 연신 및 TD 수축에 있어서는, 척킹 미스가 발생하였다.

[평가]

실시예 1 ∼ 4 와 비교예 1 을 비교하면 분명한 바와 같이, 길이 방향으로의 연신에 앞서 수지 필름을 폭 방향으로 이완시킴으로써, 척킹 미스의 발생을 억제할 수 있다. 실시예 3 과 실시예 4 를 비교하면 분명한 바와 같이, TD 이완에 있어서의 길이 방향으로의 연신 배율과 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율을 소정의 관계로 제어함으로써, 주름 등의 발생이 더욱 억제되고, 결과적으로, 척킹 미스의 발생을 더욱 억제할 수 있음을 알 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명의 제조 방법은, 편광막, 광학 보상막 등의 광학 필름의 제조에 바람직하게 사용된다.

10 : 레일
20 : 클립
50 : 적층체 (수지 필름)
100 : 연신 장치

Claims

파지 수단으로서의 복수의 클립을 구비하는 텐터 연신 장치를 사용하여 광학 필름을 제조하는 방법으로서,
장척상의 수지 필름의 양측연부를 그 클립에 의해 반송 방향의 클립 간격 L1 로 파지하는 것 (파지 공정),
상기 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 폭 방향의 클립 간격을 W1 에서 W2 까지 감소시켜, 상기 수지 필름을 폭 방향으로 이완시키는 것 (이완 공정),
폭 방향으로 이완된 상기 수지 필름을 길이 방향으로 반송하면서 반송 방향의 클립 간격을 L2 까지 확대시켜, 상기 수지 필름을 길이 방향으로 연신하는 것 (연신 공정) 을 포함하고,
길이 방향으로의 총 연신 배율 A (A ＝ L2/L1) 가 2.0 이상인, 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 가 0.60 ∼ 0.99 인, 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이완 공정이, 폭 방향의 클립 간격을 감소시킴과 함께, 반송 방향의 클립 간격을 L1' 까지 확대시켜, 상기 수지 필름을 길이 방향으로 연신하는 것을 포함하고,
길이 방향으로의 연신 배율 a (a ＝ L1'/L1) 와 폭 방향의 클립 간격의 감소 배율 B (B ＝ W2/W1) 가 B ＜ 1/√a 의 관계를 만족시키는, 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
제조되는 광학 필름의 두께가 110 ㎛ 이하인, 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
제조되는 광학 필름이 편광막인, 광학 필름의 제조 방법.
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