KR102344719B1 - 편광 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

폴리비닐알코올계 수지 필름을 처리욕에 침지시키면서 반송하여 상류측 닙롤과 하류측 닙롤 사이의 주속차를 이용하여 1축 연신을 행하는 연신 공정을 가지고, 상기 연신 공정은, 폭감소율(R)이 0.55(%/초) 이하인 저 폭감소율 연신 공정을 가지며, 상기 폭감소율(R)은, 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름의, 상기 상류측 닙롤 통과 시의 폭을 W1(㎜), 상기 하류측 닙롤의 통과 시의 폭을 W2(㎜), 상기 상류측 닙롤로부터 상기 하류측 닙롤까지의 반송에 필요한 시간을 T(초)로 한 경우에, 하기 식 (1)로 산출되는 편광 필름의 제조 방법.

Description

편광 필름의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING POLARIZING FILM}

본 발명은, 편광판의 구성 부재로서 이용할 수 있는 편광 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

편광 필름에는, 1축 연신된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 요오드나 이색성 염료와 같은 이색성 색소를 흡착 배향시킨 것이 종래 이용되고 있다. 편광 필름은 통상, 그 편면 또는 양면에 접착제를 이용하여 보호 필름을 접합하여 편광판이 되고, 액정 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터용 모니터 및 휴대전화 등의 액정 표시 장치로 대표되는 화상 표시 장치에 이용되고 있다.

일반적으로 편광 필름은, 연속적으로 반송되는 장척(長尺)의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤욕, 염색욕, 가교욕과 같은 처리욕에 순차 침지하는 처리를 행함과 더불어, 이들 일련의 처리 동안에 연신 처리를 행함으로써 제조된다(예컨대, 일본 특허 공개 제2001-315140호 공보).

편광 필름은, 폴리비닐알코올계 수지 필름의 원반 롤(권취 제품)로부터 필름을 연속적으로 풀면서, 전술한 바와 같이 각종 처리욕을 통과하는 필름 반송 경로를 따라 반송시킴과 더불어, 팽윤욕에 침지시키고 나서 가교욕으로부터 꺼낼 때까지 중 어느 1 이상의 단계에서 연신 처리를 행함으로써 연속 제조할 수 있다. 그런데, 연속 제조 중, 특히 연신 처리 시에 필름이 파단되는 경우가 있어, 생산성이나 편광 필름의 수율의 관점에서 개선이 요구되고 있었다.

그래서 본 발명은, 연신 처리 시에 있어서의 필름 파단을 억제할 수 있는 편광 필름의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은, 이하에 나타내는 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.

[1] 폴리비닐알코올계 수지 필름을 처리욕에 침지시키면서 반송하여 상류측 닙롤과 하류측 닙롤 사이의 주속차(周速差)를 이용하여 1축 연신을 행하는 연신 공정을 가지고,

상기 연신 공정은, 폭감소율(R)이 0.55(%/초) 이하인 저 폭감소율 연신 공정을 가지며,

상기 폭감소율(R)은, 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름의, 상기 상류측 닙롤 통과 시의 폭을 W1(㎜), 상기 하류측 닙롤 통과 시의 폭을 W2(㎜), 상기 상류측 닙롤로부터 상기 하류측 닙롤까지의 반송에 필요한 시간을 T(초)로 한 경우에, 하기 식 (1)로 산출되는 것인 편광 필름의 제조 방법.

[2] 상기 저 폭감소율 연신 공정은, 하류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 누적 연신 배율이 4.5배 이상인 연신을 행하는 공정을 갖는 것인 [1]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[3] 상기 저 폭감소율 연신 공정은, 가교욕에 침지시키면서 반송하여 1축 연신을 행하는 공정을 갖는 것인 [1] 또는 [2]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[4] 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 복수의 가교욕에 침지되고,

상기 저 폭감소율 연신 공정은, 반송 방향 2번째 이후에 배치되는 가교욕에 침지시키면서 반송하여 1축 연신을 행하는 공정을 갖는 것인 [3]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[5] 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 복수의 가교욕에 침지되고,

상기 연신 공정은, 가교욕에의 침지를 수반하는 반송 방향 최초의 제1 가교 시 연신 공정을 가지며,

상기 제1 가교 시 연신 공정에 있어서, 상류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 누적 연신 배율이 2.5배 이상인 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[6] 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 복수의 가교욕에 침지되고,

상기 연신 공정은, 가교욕에의 침지를 수반하는 반송 방향 2단째의 제2 가교 시 연신 공정을 가지며,

상기 제2 가교 시 연신 공정에 있어서, 상류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 누적 연신 배율이 4.0배 이상인 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[7] 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름의 두께가, 미연신으로 65 ㎛ 이하인 [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

도 1은 본 발명에 따른 편광 필름의 제조 방법 및 그것에 이용하는 편광 필름 제조 장치의 일례를 모식적으로 나타낸 단면도이다.

<편광 필름의 제조 방법>

본 발명에 있어서 편광 필름은, 1축 연신된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소(요오드나 이색성 염료)가 흡착 배향되어 있는 것이다. 폴리비닐알코올계 수지 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지는 통상, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화함으로써 얻어진다. 그 비누화도는, 통상 약 85 몰% 이상, 바람직하게는 약 90 몰% 이상, 보다 바람직하게는 약 99 몰% 이상이다. 폴리아세트산비닐계 수지는, 예컨대, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등일 수 있다. 공중합 가능한 다른 단량체로는, 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 바람직하게는 65 ㎛ 이하(예컨대 60 ㎛ 이하), 보다 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 35 ㎛ 이하의 미연신 폴리비닐알코올계 수지 필름(원반 필름)을 이용한다. 이에 따라 시장 요구가 점점 높아지고 있는 박막의 편광 필름을 얻을 수 있다. 원반 필름이 얇을수록, 연신 처리 시의 필름 파단을 일으키기 쉽지만, 본 발명에 따르면, 원반 필름이 얇은 경우(예컨대 60 ㎛ 이하)라도 필름 파단을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 원반 필름은 두께가 10 ㎛ 이상인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 원반 필름의 폭은 특별히 제한되지 않고, 예컨대 400∼6000 ㎜ 정도일 수 있다. 통상, 필름 폭이 클수록 연신 처리 시에 필름 파단을 일으키기 쉬운 경향이 있지만, 본 발명에 따르면 원반 필름 폭이 커도 효과적으로 필름의 파단을 억제할 수 있다.

본 발명에 있어서 원반 필름은, 장척의 미연신 폴리비닐알코올계 수지 필름의 롤(원반 롤)로서 준비할 수 있다.

편광 필름은, 상기한 장척의 원반 필름을 원반 롤로부터 풀면서, 편광 필름 제조 장치의 필름 반송 경로를 따라 연속적으로 반송시켜 소정의 처리 공정을 실시함으로써 장척의 편광 필름으로서 연속 제조할 수 있다. 소정의 처리 공정은, 원반 필름을 팽윤욕에 침지시킨 후에 꺼내는 팽윤 처리 공정, 팽윤 처리 공정 후의 필름을 염색욕에 침지시킨 후에 꺼내는 염색 처리 공정, 및 염색 처리 후의 필름을 가교욕에 침지시킨 후에 꺼내는 가교 처리 공정을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 필름을 처리욕(팽윤욕, 염색욕, 가교욕 및 세정욕과 같은 필름 반송 경로 상에 설치되는 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대하여 처리를 행하는 처리액을 수용하는 욕을 총칭하여 「처리욕」이라고도 함)에 침지시키면서 반송시키는 전술한 바와 같은 처리 공정 중 어느 하나 이상의 처리 공정에 있어서, 상류측 닙롤과 하류측 닙롤 사이의 주속차를 이용하여 1축 연신을 병행하여 행하는 연신 공정을 갖는다.

본 발명에 있어서는, 하나의 닙롤과 이것과 주속이 상이한 반송 경로를 따른 다음 닙롤을 각각 「상류측 닙롤」과 「하류측 닙롤」이라고 하고, 상류측 닙롤로부터 하류측 닙롤까지의 공정을 하나의 연신 공정으로 한다. 본 발명의 제조 방법은, 이러한 연신 공정을 하나 이상 갖는다. 또한, 필름의 처리욕에의 침지를 수반하는 상기한 연신 공정 이외에, 필름을 처리욕에 침지시키기 전후에 기상 중에서 행하는 연신 공정을 갖고 있어도 좋다.

반송 경로 상에 설치되는 상기와 같은 각 처리욕은, 동종의 처리욕이 하나여도 되고, 복수여도 된다. 또한, 폴리비닐알코올계 수지 필름이, 상류측 닙롤로부터 다음의 하류측 닙롤에 도달할 때까지 복수의 처리욕에의 침지를 수반하는 경우여도, 상류측 닙롤로부터 다음의 하류측 닙롤까지를 하나의 연신 공정으로 한다. 한편, 상류측 닙롤로부터 다음의 하류측 닙롤에 도달할 때까지 처리욕(예컨대 가교욕)에의 침지를 수반하고, 다음의 상류측 닙롤로부터 또한 다음 하류측 닙롤에 도달할 때까지 전단과 동종의 처리욕(예컨대 가교욕)에의 침지를 수반하는 경우여도, 이들은 각각 별도의 연신 공정으로 한다. 전단의 연신 공정의 하류측 닙롤이, 다음단의 연신 공정의 상류측 닙롤을 겸하는 경우가 있다. 본 발명에 있어서는, 필요에 따라 다른 처리 공정을 부가하여도 좋다.

본 발명에 있어서는, 필름의 처리욕에의 침지를 수반하는 상기 연신 공정으로서, 폭감소율(R)이 0.55(%/초) 이하인 저 폭감소율 연신 공정을 갖는다. 본 발명자들은 필름의 파단을 억제하기 위해서는 폭감소율(R)을 조정하는 것이 유효하고, 또한 폭감소율(R)이 0.55(%/초) 이하인 저 폭감소율 연신 공정을 갖는 것이 유효하다는 것을 발견하여 이루어진 것이다. 파단을 억제한다는 관점에서, 누적 연신 배율이 2.4배 이상인 필름에 대하여 저 폭감소율 연신 공정을 행하는 것이 특히 유효하고, 누적 연신 배율이 4.0배 이상인 필름에 대하여 저 폭감소율 연신 공정을 행하는 것이 더욱 유효하다. 또한, 저 폭감소율 연신 공정에 있어서의 폭감소율(R)은, 바람직하게는 0.50(%/초) 이하, 더욱 바람직하게는 0.45(%/초) 이하이다. 또한, 폭감소율(R)은, 통상 0.01(%/초) 이상이다. 여기서, 폭감소율(R)이란, 처리욕에의 침지를 수반하는 연신 공정에 있어서, 상류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 W1(㎜), 하류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 W2(㎜), 상기 상류측 닙롤로부터 상기 하류측 닙롤까지의 반송에 필요한 시간을 T(초)로 한 경우에, 하기 식 (1)로 산출되는 값이다.

이하, 도 1을 참조하면서, 본 발명에 따른 편광 필름의 제조 방법에 대해서 보다 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 편광 필름의 제조 방법 및 그것에 이용하는 편광 필름 제조 장치의 일례를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 편광 필름 제조 장치는, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 원반(미연신) 필름(10)을, 원반 롤(11)로부터 연속적으로 풀면서 필름 반송 경로를 따라 반송시킴으로써, 필름 반송 경로 상에 설치되는 팽윤욕(13), 염색욕(15), 제1 가교욕(16), 제2 가교욕(17) 및 세정욕(18)을 순차 통과시키고, 마지막으로 건조로(21)를 통과시키도록 구성되어 있다. 얻어진 편광 필름(23)은, 예컨대, 그대로 다음 편광판 제작 공정(편광 필름(23)의 편면 또는 양면에 보호 필름을 접합하는 공정)으로 반송할 수 있다. 도 1에 있어서의 화살표는, 필름의 반송 방향을 나타내고 있다.

편광 필름 제조 장치의 필름 반송 경로는, 상기 처리욕 외에, 반송되는 필름을 지지하거나 혹은 필름 반송 방향을 더 변경할 수 있는 가이드 롤(30∼44, 60, 61)이나, 반송되는 필름을 압박·협지하고, 그 회전에 의한 구동력을 필름에 부여할 수 있거나 혹은 필름 반송 방향을 더 변경할 수 있는 닙롤(50∼56)을 적절한 위치에 배치함으로써 구축할 수 있다. 가이드 롤이나 닙롤은, 각 처리욕의 전후나 처리욕 중에 배치할 수 있고, 이에 따라 처리욕에의 필름의 도입·침지 및 처리욕으로부터의 인출을 행할 수 있다[도 1 참조]. 예컨대, 각 처리욕 중에 1 이상의 가이드 롤을 설치하고, 이들 가이드 롤을 따라 필름을 반송시킴으로써, 각 처리욕에 필름을 침지시킬 수 있다.

도 1에 도시된 편광 필름 제조 장치는, 각 처리욕의 전후에 닙롤이 배치되어 있고(닙롤(50∼55)), 이에 따라, 어느 하나 이상의 처리욕 중에서, 그 전후에 배치되는 닙롤 사이(상류 닙롤과 하류 닙롤 사이)에 주속차를 두고 세로 1축 연신을 행하는 롤간 연신(연신 공정)을 실시하는 것이 가능하게 되어 있다. 이하, 각 처리 공정에 대해서 설명한다.

(팽윤 처리)

팽윤 처리는, 원반 필름(10) 표면의 이물 제거, 원반 필름(10) 중의 가소제 제거, 염색 용이성 부여, 원반 필름(10)의 가소화 등의 목적으로 행해진다. 처리 조건은, 상기 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 원반 필름(10)의 극단적인 용해나 실투(失透) 등의 문제점을 일으키지 않는 범위에서 결정된다.

도 1을 참조하여, 팽윤 처리는, 원반 필름(10)을 원반 롤(11)로부터 연속적으로 풀면서, 필름 반송 경로를 따라 반송시키고, 원반 필름(10)을 팽윤욕(13)(팽윤조에 수용된 처리액)에 소정 시간 침지하고, 계속해서 꺼냄으로써 실시할 수 있다. 도 1의 예에 있어서, 원반 필름(10)을 풀고 나서 팽윤욕(13)에 침지시킬 때까지, 원반 필름(10)은, 가이드 롤(60, 61) 및 닙롤(50)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송된다. 팽윤 처리에 있어서는, 가이드 롤(30∼32)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송된다.

팽윤욕(13)에는, 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.

팽윤욕(13)의 온도는, 예컨대 10∼50℃ 정도, 바람직하게는 10∼40℃ 정도, 보다 바람직하게는 15∼30℃ 정도이다. 원반 필름(10)의 침지 시간은, 바람직하게는 10∼300초 정도, 보다 바람직하게는 20∼200초 정도이다. 또한, 원반 필름(10)이 미리 기체 중에서 연신한 폴리비닐알코올계 수지 필름인 경우, 팽윤욕(13)의 온도는, 예컨대 20∼70℃ 정도, 바람직하게는 30∼60℃ 정도이다. 원반 필름(10)의 침지 시간은, 바람직하게는 30∼300초 정도, 보다 바람직하게는 60∼240초 정도이다.

팽윤 처리에서는, 원반 필름(10)이 폭 방향으로 팽윤하여 필름에 주름이 생긴다고 하는 문제가 발생하기 쉽다. 이 주름을 제거하면서 필름을 반송하기 위한 하나의 수단으로서, 가이드 롤(30, 31 및/또는 32)에 익스팬더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 크로스 가이더, 벤드 바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 하는 것을 들 수 있다.

팽윤 처리에서는, 닙롤(상류측 닙롤)(50)과 닙롤(하류측 닙롤)(51)과의 주속차를 이용하여 1축 연신 처리를 행하는 연신 공정을 병행하여 실시하여도 좋다. 연신 공정을 병행하여 행함으로써, 주름의 발생을 억제할 수도 있다.

팽윤 처리에서는, 필름의 반송 방향으로도 필름이 팽윤 확대되기 때문에, 필름에 적극적인 연신을 행하지 않는 경우는, 반송 방향의 필름의 느슨함을 없애기 위해서, 예컨대, 팽윤욕(13)의 전후에 배치하는 닙롤(50, 51)의 속도를 컨트롤하는 등의 수단을 강구하는 것이 바람직하다. 또한, 팽윤욕(13) 중의 필름 반송을 안정화시킬 목적으로, 팽윤욕(13) 중에서의 수류를 수중 샤워로 제어하거나, EPC 장치(Edge Position Control 장치: 필름의 단부를 검출하고, 필름의 사행을 방지하는 장치) 등을 병용하거나 하는 것도 유용하다.

도 1에 도시된 예에 있어서, 팽윤욕(13)으로부터 꺼내어진 필름은, 가이드 롤(32), 닙롤(51)을 차례로 통과하여 염색욕(15)에 도입된다.

(염색 처리)

염색 처리는, 팽윤 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착, 배향시키는 등의 목적으로 행해진다. 처리 조건은, 상기 목적을 달성할 수 있는 범위에서, 또한 필름의 극단적인 용해나 실투 등의 문제점이 생기지 않는 범위에서 결정된다. 도 1을 참조하여, 염색 처리는, 가이드 롤(33∼35) 및 닙롤(51)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송시키고, 팽윤 처리 후의 필름을 염색욕(15)(염색조에 수용된 처리액)에 소정 시간 침지하고, 계속해서 꺼냄으로써 실시할 수 있다. 이색성 색소의 염색성을 높이기 위해서, 염색 처리 공정에 제공되는 필름은, 적어도 어느 정도의 1축 연신 처리를 행한 필름인 것이 바람직하고, 또는 염색 처리 전의 1축 연신 처리 대신에, 혹은 염색 처리 전의 1축 연신 처리에 덧붙여, 염색 처리 시에 병행하여 1축 연신 처리하는 연신 공정을 행하는 것이 바람직하다. 염색 처리와 병행하여 행하는 연신 공정은, 염색욕(15)의 전후에 배치한 닙롤(상류측 닙롤)(51)과 닙롤(하류측 닙롤)(52) 사이에 주속차를 둠으로써 행할 수 있다.

이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우, 염색욕(15)에는, 예컨대, 농도가 중량비로 요오드/요오드화칼륨/물=약 0.003∼0.3/약 0.1∼10/100인 수용액을 이용할 수 있다. 요오드화칼륨 대신에, 요오드화아연 등의 다른 요오드화물을 이용하여도 좋고, 요오드화칼륨과 다른 요오드화물을 병용하여도 좋다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대, 붕산, 염화아연, 염화코발트 등을 공존시켜도 좋다. 붕산을 첨가하는 경우는, 요오드를 포함하는 점에서 후술하는 가교 처리와 구별되고, 수용액이 물 100 중량부에 대하여, 요오드를 약 0.003 중량부 이상 포함하고 있는 것이면, 염색욕(15)이라고 간주할 수 있다. 필름을 침지할 때의 염색욕(15)의 온도는, 통상 10∼45℃ 정도, 바람직하게는 10∼40℃이고, 보다 바람직하게는 20∼35℃이며, 필름의 침지 시간은, 통상 30∼600초 정도, 바람직하게는 60∼300초이다.

이색성 색소로서 수용성 이색성 염료를 이용하는 경우, 염색욕(15)에는, 예컨대, 농도가 중량비로 이색성 염료/물=약 0.001∼0.1/100인 수용액을 이용할 수 있다. 이 염색욕(15)에는, 염색 보조제 등을 공존시켜도 좋고, 예컨대, 황산나트륨 등의 무기염이나 계면활성제 등을 함유하고 있어도 좋다. 이색성 염료는 1종만을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종류 이상의 이색성 염료를 병용하여도 좋다. 필름을 침지할 때의 염색욕(15)의 온도는, 예컨대 20∼80℃ 정도, 바람직하게는 30∼70℃이고, 필름의 침지 시간은, 통상 30∼600초 정도, 바람직하게는 60∼300초 정도이다.

염색 처리에 있어서도, 팽윤 처리와 마찬가지로 필름의 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송하기 때문에, 가이드 롤(33, 34 및/또는 35)에 익스팬더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 크로스 가이더, 벤드 바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 할 수 있다. 또한, 주름의 발생을 억제하기 위해서는, 염색 처리 시에 병행하여 행하는 연신 공정도 유효하다.

도 1에 도시된 예에 있어서, 염색욕(15)으로부터 꺼내어진 필름은, 가이드 롤(35), 닙롤(52)을 차례로 통과하여 제1 가교욕(16)에 도입된다.

(제1 가교 처리)

제1 가교 처리는, 가교에 의한 내수화나 색상 조정(필름이 푸르스름해지는 것을 방지하는 등) 등의 목적으로 행하는 처리이다. 도 1을 참조하여, 제1 가교 처리는, 가이드 롤(36∼38) 및 닙롤(52)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송시키고, 제1 가교욕(16)(가교조에 수용된 처리액)에 염색 처리 후의 필름을 소정 시간 침지하고, 계속해서 꺼냄으로써 실시할 수 있다.

제1 가교욕(16)은, 물 100 중량부에 대하여 붕산을 예컨대 약 1∼10 중량부 함유하는 수용액일 수 있다. 제1 가교욕(16)은, 염색 처리에서 사용한 이색성 색소가 요오드인 경우, 붕산에 덧붙여 요오드화물을 함유하는 것이 바람직하고, 그 양은, 물 100 중량부에 대하여, 예컨대 1∼30 중량부로 할 수 있다. 요오드화물로는, 요오드화칼륨, 요오드화아연 등을 들 수 있다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대, 염화아연, 염화코발트, 염화지르코늄, 티오황산나트륨, 아황산칼륨, 황산나트륨 등을 공존시켜도 좋다.

제1 가교 처리에 있어서는, 그 목적에 따라, 붕산 및 요오드화물의 농도, 그리고 제1 가교욕(16)의 온도를 적절하게 변경할 수 있다. 예컨대, 제1 가교 처리의 목적이 가교에 의한 내수화이며, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대하여, 팽윤 처리, 염색 처리 및 제1 가교 처리를 이 순서로 행하는 경우, 제1 가교욕의 가교제 함유액은, 농도가 중량비로 붕산/요오드화물/물=3∼10/1∼20/100인 수용액일 수 있다. 필요에 따라, 붕산 대신에 글리옥살 또는 글루타르알데히드 등의 다른 가교제를 이용하여도 좋고, 붕산과 다른 가교제를 병용하여도 좋다. 필름을 침지할 때의 제1 가교욕의 온도는, 통상 50∼70℃ 정도, 바람직하게는 53∼65℃이며, 필름의 침지 시간은, 통상 10∼600초 정도, 바람직하게는 20∼300초, 보다 바람직하게는 20∼200초이다. 또한, 팽윤 처리 전에 미리 연신한 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대하여 염색 처리 및 제1 가교 처리를 이 순서로 행하는 경우, 가교욕(17)의 온도는, 통상 50∼85℃ 정도, 바람직하게는 55∼80℃이다.

색상 조정을 목적으로 하는 제1 가교 처리에 있어서는, 예컨대, 이색성 색소로서 요오드를 이용한 경우, 농도가 중량비로 붕산/요오드화물/물=1∼5/3∼30/100인 가교제 함유액을 사용할 수 있다. 필름을 침지할 때의 제1 가교욕의 온도는, 통상 10∼45℃ 정도이며, 필름의 침지 시간은, 통상 1∼300초 정도, 바람직하게는 2∼100초이다.

제1 가교 처리에 있어서는, 닙롤(상류측 닙롤)(52)과 닙롤(하류측 닙롤)(53)과의 주속차를 이용하여 1축 연신 처리하는 연신 공정을 병행하여 행할 수도 있다. 이러한 연신 공정은, 주름의 발생을 억제하기 위해서도 유효하다.

제1 가교 처리에 있어서는, 팽윤 처리와 마찬가지로 필름의 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송하기 때문에, 가이드 롤(36, 37 및/또는 38)에 익스팬더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 크로스 가이더, 벤드 바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 할 수 있다.

도 1에 도시된 예에 있어서, 제1 가교욕(16)으로부터 꺼내어진 필름은, 가이드 롤(38), 닙롤(53)을 차례로 통과하여 제2 가교욕(17)에 도입된다.

(제2 가교 처리)

도 1을 참조하여, 제2 가교 처리는, 가이드 롤(39∼41) 및 닙롤(53)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송되고, 제2 가교욕(17)(가교조에 수용된 처리액)에 제1 가교 처리 후의 필름을 소정 시간 침지하고, 계속해서 꺼냄으로써 실시할 수 있다.

제2 가교 처리에 대해서는, 제1 가교 처리에서의 상기 설명이 적용된다. 따라서, 제2 가교 처리에서는, 닙롤(상류측 닙롤)(53)과 닙롤(하류측 닙롤)(54)과의 주속차를 이용하여 1축 연신 처리하는 연신 공정을 병행하여 행할 수도 있다.

본 발명의 제조 장치에서는, 2개의 가교욕(16, 17)을 갖는 경우에 대해서 설명하였지만, 가교욕은 1개 이상이면 그 수는 한정되지 않는다. 가교 처리는, 통상 2∼5회 행해진다. 3개 이상의 가교욕을 갖는 경우의 반송 방향 3번째 이후의 가교욕의 조성 및 온도는, 제1 가교욕에 관하여 설명한 상기한 범위 내라면 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다. 가교에 의한 내수화를 위한 가교 처리 및 색상 조정을 위한 가교 처리는, 각각 복수의 공정으로 행하여도 좋다.

(세정 처리)

본 발명의 제조 방법은, 가교 처리 공정 후의 세정 처리 공정을 포함할 수 있다. 세정 처리는, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 부착된 여분의 붕산이나 요오드 등의 약제를 제거할 목적으로 행해진다. 세정 처리는, 예컨대, 가교 처리한 폴리비닐알코올계 수지 필름을 세정욕(물)(18)에 침지, 또는 상기 필름에 대하여 물을 샤워로서 분무, 혹은 이들을 병용함으로써 행할 수 있다.

도 1에는 폴리비닐알코올계 수지 필름을 세정욕(18)에 침지하여 세정 처리를 행하는 경우의 예를 나타내고 있다. 세정 처리에 있어서의 세정욕(18)의 온도는, 통상 2∼40℃ 정도이며, 필름의 침지 시간은, 통상 2∼120초 정도이다.

또한, 세정 처리에 있어서도, 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송할 목적으로, 가이드 롤(42, 43 및/또는 44)에 익스팬더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 크로스 가이더, 벤드 바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 할 수 있다.

세정 처리에서는, 닙롤(상류측 닙롤)(54)과 닙롤(하류측 닙롤)(55)과의 주속차를 이용하여 1축 연신 처리를 행하는 연신 공정을 병행하여 실시하여도 좋다. 연신 공정은, 주름의 발생을 억제하기 위해서도 유효하다.

(연신 처리)

본 발명의 제조 방법은, 상기 일련의 처리 공정과 병행하여 필름을 1축 연신하는 연신 공정을 갖는다. 1축 연신 처리의 구체적 방법은, 상기한 바와 같이, 상류측 닙롤과 하류측 닙롤 사이의 주속차를 이용하여 1축 연신하는 롤간 연신이다. 또한, 롤간 연신에 의한 연신 공정에 덧붙여, 일본 특허 제2731813호 공보에 기재된 바와 같은 열롤 연신, 텐터 연신 등에 의한 연신 처리를 조합하여 행하여도 좋다. 연신 처리는, 원반 필름(10)으로부터 편광 필름(23)을 얻을 때까지 복수 회에 걸쳐 실시할 수 있다. 전술한 바와 같이 연신 처리는, 필름의 주름 발생의 억제에도 유리하다.

원반 필름(10)을 기준으로 하는 편광 필름(23)의 최종적인 누적 연신 배율은 한정되지 않지만, 통상 4.5∼7배 정도이며, 바람직하게는 5∼6.5배이다.

본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 필름의 누적 연신 배율이 4.5배 이상인 연신 공정 및 가교가 진행된 필름을 연신하는 연신 공정에 있어서 필름의 파단이 발생하기 쉬운 것을 지견하였다. 그리고, 필름의 파단이 발생하기 쉬운 롤간 연신에 의한 연신 공정에 대해서, 폭감소율(R)이 0.55(%/초) 이하, 바람직하게는 0.50(%/초) 이하, 더욱 바람직하게는 0.45(%/초) 이하인 저 폭감소율 연신 공정으로 함으로써, 파단을 억제할 수 있는 것을 지견하였다. 이들의 지견에 한층 더 검토를 더하여, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 저 폭감소율 연신 공정으로서, [a] 폴리비닐알코올계 수지 필름의 하류측 닙롤 통과 시의 누적 연신 배율이 4.5배 이상인 연신을 행하는 공정, 및 [b] 가교욕에 침지시키면서 반송하여 1축 연신을 행하는 공정 중 적어도 하나를 갖는 것이 바람직하고, 이에 따라 필름의 파단 억제 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 2개의 공정을 함께 가져도 좋고, 또는 2개의 공정이 동일한 연신 공정이어도 좋다.

[a]에 대해서

하류측 닙롤 통과 시의 누적 연신 배율이 4.5배 이상인 연신 공정을 복수 갖는 경우는, 이러한 연신 공정 중 적어도 하나가 저 폭감소율 연신 공정이다. 또한, 하류측 닙롤 통과 시의 누적 연신 배율이 4.5배 이상이고 또한 폭감소율(R)이 0.55(%/초) 이하인 저 폭감소율 연신 공정이 하나여도 필름의 파단을 억제하는 효과가 있지만, 하류측 닙롤 통과 시의 누적 연신 배율이 4.5배 이상이 되는 모든 연신 공정이 저 폭감소율 연신 공정인 것이 바람직하다. 이에 따라, 필름 파단의 억제 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

하류측 닙롤 통과 시의 누적 연신 배율이 4.5배 이상이 되는 연신 공정에 있어서의 연신 배율은, 바람직하게는 1.25배 이하이고, 더욱 바람직하게는 1.21배 이하이다. 이러한 연신 배율로 함으로써, 필름의 파단을 더욱 억제할 수 있다.

[b]에 대해서

폴리비닐알코올계 수지 필름의 가교욕에의 침지를 수반하는 연신 공정을 복수 갖는 경우는, 이러한 연신 공정의 적어도 하나가 저 폭감소율 연신 공정이다. 또한, 복수의 가교욕을 갖는 경우에는, 2번째 이후의 가교욕(제2 가교욕 이후)에의 침지를 수반하는 연신 공정이, 저 폭감소율 연신 공정인 것이 바람직하다. 2번째 이후의 가교욕에서는, 1번째의 가교욕보다도 필름의 가교가 진행되고 있는 상태이고, 따라서 2번째 이후의 가교욕에의 침지를 수반하는 연신 공정이 저 폭감소율 연신 공정임에 따라, 필름 파단의 억제 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

[a] 및 [b]에 대해서

가교욕에의 침지를 수반하는 반송 방향 최초의 연신 공정(「제1 가교 시 연신 공정」이라고 함)에 대해서는, 상류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 누적 연신 배율이 2.5배 이상인 것이 바람직하고, 2.7배 이상이 보다 바람직하다. 이것보다 낮으면, 총 연신 배율이 높은 경우는, 가교욕에서의 연신 배율을 높게 해야만 하고, 가교욕에서의 연신 배율이 높으면 필름의 파단이 발생하기 쉽다. 또한, 가교욕에의 침지를 수반하는 반송 방향 2단째의 연신 공정(「제2 가교 시 연신 공정」이라고도 함)에 대해서는, 상류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 누적 연신 배율이 4.0배 이상인 것이 바람직하고, 4.2배 이상이 보다 바람직하다. 가교가 진행함에 따라, 연신 시에 필름이 파단되기 쉽기 때문에, 제2 가교 시 연신 공정에 도입되는 시점에서 누적 연신 배율이 4.0배 이상인 쪽이, 총 연신 배율이 높은 경우여도 필름의 파단을 억제할 수 있다.

연신 공정에 있어서의 폭감소율(R)은, 예컨대, 연신 공정에 있어서의, 상류측 닙롤로부터 하류측 닙롤까지의 연신 배율, 처리욕의 온도, 처리욕의 조성(예컨대, 가교욕에 있어서의 붕산 농도), 또는, 연신 공정 전까지의 누적 연신 배율이나 온도 등에 따라 조정할 수 있다.

(건조 처리)

세정 처리한 후, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 건조시키는 처리를 행하는 것이 바람직하다. 필름의 건조는 특별히 제한되지 않지만, 도 1에 도시된 예와 같이 건조로(21)를 이용하여 행할 수 있다. 건조 온도는, 예컨대 30∼100℃ 정도이며, 건조 시간은, 예컨대 30∼600초 정도이다. 이상과 같이 하여 얻어지는 편광 필름(23)의 두께는, 예컨대 약 5∼30 ㎛ 정도이다.

(그 밖의 처리 공정)

상기한 처리 이외의 처리를 부가할 수도 있다. 추가될 수 있는 처리의 예는, 가교 처리 후에 행해지는, 붕산을 포함하지 않는 요오드화물 수용액에의 침지 처리(보색 처리), 붕산을 포함하지 않고 염화아연 등을 함유하는 수용액에의 침지 처리(아연 처리)를 포함한다.

<편광판>

이상과 같이 하여 제조되는 편광 필름의 적어도 편면에, 접착제를 통해 보호 필름을 접합함으로써 편광판을 얻을 수 있다. 보호 필름으로는, 예컨대, 트리아세틸셀룰로오스나 디아세틸셀룰로오스와 같은 아세틸셀룰로오스계 수지로 이루어진 필름; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지로 이루어진 필름; 폴리카보네이트계 수지 필름, 시클로올레핀계 수지 필름; 아크릴계 수지 필름; 폴리프로필렌계 수지의 쇄상 올레핀계 수지로 이루어진 필름을 들 수 있다.

편광 필름과 보호 필름의 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 행하여도 좋다. 편광 필름과 보호 필름의 접합에 이용하는 접착제로는, 자외선 경화성 접착제와 같은 활성 에너지선 경화성 접착제나, 폴리비닐알코올계 수지의 수용액, 또는 이것에 가교제가 배합된 수용액, 우레탄계 에멀션 접착제와 같은 수계 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.

실시예

이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 예에 있어서, 도 1에 도시된 편광 필름의 제조 장치와 동일한 장치를 이용하여 편광 필름을 제조하였다. 가이드 롤(30∼44)에는 전부 플랫 롤을 사용하였다.

<실시예 1>

(1) 팽윤 처리

두께 30 ㎛, 폭 450 ㎜의 미연신 폴리비닐알코올 필름[(주)쿠라레 제조의 상품명 「쿠라레포발필름 VF-PE#3000」, 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상]을 원반 롤(11)로부터 연속적으로 풀면서 반송하고, 30℃의 순수가 들어 있는 팽윤욕(13)에, 필름이 느슨하지 않도록 긴장 상태를 유지한 채로 100초간 침지하였다.

(2) 염색 처리

다음에, 닙롤(51)을 통과한 필름을, 요오드/요오드화칼륨/물(중량비)이 0.05/2/100인 30℃의 염색욕(15)에 120초간 침지하였다. 이 염색 처리와 병행하여, 닙롤(51, 52) 사이에 주속차를 두고 롤 사이의 세로 1축 연신(「염색 시 연신 공정」이라 함)을 행하였다.

(3) 제1 가교 처리

다음에, 내수화를 목적으로 하는 제1 가교 처리를 행하기 위해서, 닙롤(52)을 통과한 필름을, 요오드화칼륨/붕산/물(중량비)이 12/4.4/100인 56℃의 제1 가교욕(16)에 침지하였다. 여기서도, 제1 가교 처리와 병행하여, 닙롤(52, 53) 사이에 주속차를 두고, 롤 사이의 세로 1축 연신(제1 가교 시 연신 공정)을 행하였다. 제1 가교 시 연신 공정 개시 시, 즉 상류측 닙롤(52) 통과 시의 누적 연신 배율(염색 연신 공정 종료 시의 연신 배율과 동일하다고 간주할 수 있음)과 필름 폭(W1), 제1 가교 시 연신 공정 종료 시, 즉 하류측 닙롤(53) 통과 시의 누적 연신 배율과 필름 폭(W2)을 표 1에 나타낸다. 또한, 제1 가교 시 연신 공정에 필요한 시간(T)을 표 1에 나타낸다.

(4) 제2 가교 처리

이어서, 제1 가교 처리 후의 필름을, 요오드화칼륨/붕산/물(중량비)이 12/4.4/100인 40℃의 제2 가교욕(17)에 침지하였다. 여기서도, 제2 가교 처리와 병행하여, 닙롤(53, 54) 사이에 주속차를 두고, 롤 사이의 세로 1축 연신(제2 가교 시 연신 공정)을 행하였다. 제2 가교 시 연신 공정 개시 시, 즉 상류측 닙롤(53) 통과 시의 누적 연신 배율과 필름 폭(W1), 제2 가교 시 연신 공정 종료 시, 즉 하류측 닙롤(54) 통과 시의 누적 연신 배율과 필름 폭(W2)을 표 1에 나타낸다. 또한, 제2 가교 시 연신 공정에 필요한 시간(T)을 표 1에 나타낸다.

(5) 세정 공정, 건조 공정

그 후, 제2 가교 처리와 제3 연신 공정을 끝낸 후의 필름을 6℃의 순수가 들어 있는 세정욕(18)에 침지하고, 계속해서 건조로(21)를 통과시킴으로써 70℃에서 3분간 건조시켜, 편광 필름(23)을 제작하였다.

(6) 폭감소율의 산출

제1 가교 시 연신 공정에 있어서, 상류측 닙롤(52) 통과 시의 필름의 폭 W1(㎜), 하류측 닙롤(53) 통과 시의 필름의 폭 W2(mm), 상류측 닙롤(52)로부터 하류측 닙롤(53)까지의 반송에 필요한 시간 T(초)로부터, 상기 식 (1)로 산출되는 폭감소율(R)을 산출하였다. 폭감소율(R)(%/초)의 산출 결과를 표 1에 나타낸다.

동일하게, 제2 가교 시 연신 공정에 있어서, 상류측 닙롤(53) 통과 시의 필름의 폭 W1(㎜), 하류측 닙롤(54) 통과 시의 필름의 폭 W2(㎜), 상류측 닙롤(53)로부터 하류측 닙롤(54)까지의 반송에 필요한 시간 T(초)로부터, 상기 식 (1)로 산출되는 폭감소율(R)을 산출하였다. 폭감소율(R)(%/초)의 산출 결과를 표 1에 나타낸다.

(7) 파단 평가

편광 필름 제조를 연속해서 실시하고, 필름의 파단이 발생하는 연속 실시 시간 또는 필름의 파단이 발생하지 않고 계속된 연속 실시 시간을 확인하였다. 또한 필름의 파단이 발생한 경우에는, 필름의 파단이 발생할 때까지의 연속 실시 시간으로부터 1시간당 필름의 파단 빈도를 산출하였다. 실시예 1에 대해서는, 편광 필름 제조를 연속해서 24시간 동안 실시한 결과, 24시간의 가동 중, 어느 하나의 처리 공정에 있어서도 필름의 파단은 발생하지 않았다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 2∼5>

실시예 2∼5에 대해서, 실시예 1과 상이한 제조 조건에 대해서는 표 1에 나타내고, 그 밖의 제조 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 얻어진 편광 필름에 대해서, 제1 가교 시 연신 공정 및 제2 가교 시 연신 공정의 폭감소율의 산출, 및 파단 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 2, 3에 대해서는 편광 필름 제조를 연속해서 24시간 동안 실시한 결과, 24시간의 가동 중, 어느 하나의 처리 공정에 있어서도 필름의 파단은 발생하지 않았다. 실시예 4에 대해서는 편광 필름 제조를 연속해서 72시간 실시한 결과, 72시간의 가동 중, 어느 하나의 처리 공정에 있어서도 필름의 파단은 발생하지 않았다. 실시예 5에 대해서는 편광 필름 제조를 연속해서 60시간 동안 실시한 시점에서 필름이 파단되었다.

<비교예 1∼3>

비교예 1∼3에 대해서, 실시예 1과 상이한 제조 조건에 대해서는 표 1에 나타내고, 그 밖의 제조 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 얻어진 편광 필름에 대해서, 제1 가교 시간 연신 공정 및 제2 가교 시 연신 공정의 폭감소율의 산출, 및 파단 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1에 대해서는 편광 필름 제조를 연속해서 3.5시간 동안 실시한 시점에서 필름이 파단되었다. 비교예 2에 대해서는 편광 필름 제조를 연속해서 2.5시간 동안 실시한 시점에서 필름이 파단되었다. 비교예 3에 대해서는 편광 필름 제조를 연속해서 4시간 동안 실시한 시점에서 필름이 파단되었다.

10: 폴리비닐알코올계 수지로 이루어진 원반 필름, 11: 원반 롤, 13: 팽윤욕, 15: 염색욕, 16: 제1 가교욕, 17: 제2 가교욕, 18: 세정욕, 21: 건조로, 23: 편광 필름, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 60, 61: 가이드 롤, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56: 닙롤.

Claims (7)

1. 폴리비닐알코올계 수지 필름을 처리욕에 침지시키면서 반송하여 상류측 닙롤과 하류측 닙롤 사이의 주속차를 이용하여 1축 연신을 행하는 연신 공정을 가지고,
   상기 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 미연신 시의 두께가 65 ㎛ 이하이고,
   상기 처리욕은, 복수의 가교욕을 포함하고,
   상기 연신 공정은, 반송 방향 1번째의 가교욕에의 침지를 수반하는 제1 가교 시 연신 공정과, 반송 방향 2번째의 가교욕에의 침지를 수반하는 제2 가교 시 연신 공정을 가지고,
   상기 제1 가교 시 연신 공정은, 상류측 닙롤 통과 시의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 누적 연신 배율이 2.5배 이상이고,
   상기 제2 가교 시 연신 공정은, 폭감소율(R)이 0.55(%/초) 이하인 저 폭감소율 연신 공정으로서, 누적 연신 배율이 4.5배인 폴리비닐알코올계 수지 필름의 처리를 포함하고,
   상기 폭감소율(R)은, 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름의, 상기 상류측 닙롤 통과 시의 폭을 W1(㎜), 상기 하류측 닙롤 통과 시의 폭을 W2(㎜), 상기 상류측 닙롤로부터 상기 하류측 닙롤까지의 반송에 필요한 시간을 T(초)로 한 경우에, 하기 식 (1)로 산출되고,
   상기 저 폭감소율 연신 공정은, 상기 상류측 닙롤 통과 시의 상기 폴리비닐알코올계 수지 필름의 누적 연신 배율이 4.0배 이상, 상기 시간(T)이 21초 이상, 연신 배율이 1.25배 이하인, 편광 필름의 제조 방법.
   

   
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