KR102455214B1

KR102455214B1 - 편광 필름의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR102455214B1
Application number: KR1020210147055A
Authority: KR
Inventors: 최정녕; 조민혁; 조천희
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-10-14
Also published as: JP6893292B1; JP2022094883A; CN114633491A; TW202225744A; JP2022094895A; KR20220085704A

Abstract

[과제] 폭 방향에 있어서의 수축력이 균일한 편광 필름을 제조할 수 있는 편광 필름의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것.
[해결 수단] 편광 필름의 제조 방법으로서, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송시키면서 1쌍의 닙롤 사이에서 연신 처리를 행하는 연신 처리 공정을 포함하고, 연신 처리 공정에 있어서, 1쌍의 닙롤 중 필름 반송 방향에 있어서 상류측 닙롤의 폭을 A[mm], 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤의 폭을 B[mm], 상기 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 C[mm]로 할 때, 3.0≤Y<7.0[식 중, Y=(A+B+C)/C로 함]을 만족하는 편광 필름의 제조 방법.

Description

편광 필름의 제조 방법 및 제조 장치{METHOD FOR MANUFACTURING POLARIZING FILM AND APPARATUS FOR MANUFACTURING POLARIZING FILM}

본 발명은, 편광 필름의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

편광 필름의 제조 방법은, 예컨대 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서 제안되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2017-149052호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2017-105970호 공보

본 발명의 목적은, 편광 필름의 폭 방향에 있어서의 수축력이 균일한 편광 필름을 제조할 수 있는 편광 필름의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 이하의 편광 필름의 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다.

[1] 편광 필름의 제조 방법으로서,

폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송시키면서 1쌍의 닙롤 사이에서 연신 처리를 행하는 연신 처리 공정을 포함하고,

상기 연신 처리 공정에 있어서, 상기 1쌍의 닙롤 중 필름 반송 방향에 있어서 상류측 닙롤의 폭을 A[mm], 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤의 폭을 B[mm], 상기 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 C[mm]로 할 때, 하기 식 (1)을 만족하는 편광 필름의 제조 방법.

3.0≤Y<7.0 (1)

[식 중, Y=(A+B+C)/C로 함]

[2] 상기 A[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (2)를 만족하는 [1]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

1.0<A/C<3.0 (2)

[3] 상기 B[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (3)을 만족하는 [1] 또는 [2]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

1.0<B/C<3.0 (3)

[4] 이하의 공정:

장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 원반(原反)롤로부터 권출하는 권출 공정,

상기 권출 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤욕(澎潤浴)에 침지시킨 후에 인출하는 팽윤 처리 공정,

상기 팽윤 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 염색욕(染色浴)에 침지시킨 후에 인출하는 염색 처리 공정, 및

상기 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 가교욕(架橋浴)에 침지시킨 후에 인출하는 가교 처리 공정

을 더 포함하고,

상기 연신 처리 공정은, 상기 팽윤 처리 공정, 상기 염색 처리 공정 및 상기 가교 처리 공정 중 어느 하나 이상에서 행하는 [1]∼[3]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[5] 상기 연신 처리 공정은, 상기 가교 처리 공정에서 행하는 [4]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[6] 상기 가교 처리 공정은, 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 제1 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 제1 가교 처리 공정, 및 제1 가교 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 제2 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 제2 가교 처리 공정을 포함하고, 상기 연신 처리 공정은, 상기 제2 가교 처리 공정에서 행하는 [5]에 기재된 편광 필름의 제조 방법.

[7] 편광 필름의 제조 장치로서,

장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 원반롤로부터 권출하면서 필름 반송 경로를 따라 반송시키는 가이드롤, 및

권출된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 연신 처리를 행하는 1쌍의 닙롤을 구비하고,

상기 필름 반송 경로의 상류측에 배치된 닙롤의 폭을 A[mm], 상기 필름 반송 경로의 하류측에 배치된 닙롤의 폭을 B[mm], 상기 필름 반송 경로의 하류측에 배치된 닙롤에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 C[mm]로 할 때, 하기 식 (4)를 만족하는 편광 필름의 제조 장치.

3.0≤Y<7.0 (4)

[식 중, Y=(A+B+C)/C로 함]

[8] 상기 A[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (5)를 만족하는 [7]에 기재된 편광 필름의 제조 장치.

1.0<A/C<3.0 (5)

[9] 상기 B[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (6)을 만족하는 [7] 또는 [8]에 기재된 편광 필름의 제조 장치.

1.0<B/C<3.0 (6)

[10] 상기 필름 반송 경로 상에 팽윤 처리를 행하기 위한 욕조, 염색 처리를 행하기 위한 욕조 및 가교 처리를 하기 위한 욕조를 이 순서로 구비하고,

상기 욕조 중 어느 하나 이상의 욕조의 입구 및 출구에 상기 1쌍의 닙롤을 구비하는 [7]∼[9]에 기재된 편광 필름의 제조 장치.

[11] 상기 가교 처리를 행하기 위한 욕조의 입구 및 출구에 상기 1쌍의 닙롤을 구비하는 [10]에 기재된 편광 필름의 제조 장치.

[12] 상기 가교 처리를 행하기 위한 욕조는, 상기 필름 반송 경로의 상류측에서부터 차례로 제1 가교 욕조 및 제2 가교 욕조를 구비하고, 상기 제2 가교 욕조의 입구 및 출구에 상기 1쌍의 닙롤을 구비하는 [11]에 기재된 편광 필름의 제조 장치.

본 발명에 따르면, 폭 방향에 있어서의 수축력이 균일한 편광 필름을 제조할 수 있는 편광 필름의 제조 방법 및 제조 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 편광 필름의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 얻어지는 편광 필름은, 양호한 두께 균일성과 광학 특성을 갖는다.

도 1은 편광 필름의 제조 방법의 일례를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 편광 필름의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 편광 필름의 제조 장치의 일례를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 편광 필름의 제조 장치에 있어서의 가교 욕조의 일례를 모식적으로 나타낸 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 이하의 모든 도면에 있어서는, 각 구성 요소를 이해하기 쉽게 하기 위해 축척을 적절하게 조정하여 나타내고 있고, 도면에 도시된 각 구성 요소의 축척과 실제의 구성 요소의 축척은 반드시 일치하는 것은 아니다.

<편광 필름의 제조 방법>

본 발명의 일 양태에 따른 편광 필름의 제조 방법은, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송시키면서 1쌍의 닙롤 사이에서 연신 처리를 행하는 연신 처리 공정을 포함한다.

[폴리비닐알코올계 수지 필름]

폴리비닐알코올계 수지 필름을 구성하는 폴리비닐알코올계 수지로서는, 폴리아세트산비닐계 수지를 비누화한 것을 이용할 수 있다. 폴리아세트산비닐계 수지로서는, 아세트산비닐의 단독중합체인 폴리아세트산비닐 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체가 예시된다. 아세트산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류, 암모늄기를 갖는 (메트)아크릴아미드류 등을 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는, 통상 약 85 몰% 이상, 바람직하게는 약 90 몰% 이상, 보다 바람직하게는 약 99 몰% 이상이다. 본 명세서에 있어서 「(메트)아크릴」이란, 아크릴 및 메타크릴로부터 선택되는 적어도 한쪽을 의미한다. 「(메트)아크릴로일」에 대해서도 동일하다.

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

폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는, 바람직하게는 100 이상 10000 이하이며, 보다 바람직하게는 1500 이상 8000 이하이고, 더욱 바람직하게는 2000 이상 5000 이하이다. 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는, JIS K 6726(1994)에 준거하여 구할 수 있다. 평균 중합도가 100 미만에서는 바람직한 편광 성능을 얻기 어렵고, 10000 초과에서는 필름 가공성이 뒤떨어지는 경우가 있다.

원반 필름인 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭은, 예컨대 300 mm 이상 5000 mm 이하이다.

원반 필름인 폴리비닐알코올계 수지 필름의 두께는, 예컨대 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하 정도이며, 편광 필름의 두께를 15 ㎛ 이하로 한다는 관점에서, 바람직하게는 40 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 30 ㎛ 이하이다.

[연신 처리 공정]

연신 처리 공정은, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송시키면서 1쌍의 닙롤 사이에서 연신 처리를 행하는 공정이다. 연신 처리는 일축 연신 처리일 수 있다. 연신 처치는, 공중에서 연신을 행하는 건식 연신, 후술하는 처리 욕조 내에서 연신을 행하는 습식 연신 중 어느 하나여도 좋고, 이들 양쪽 모두를 행하여도 좋다. 연신 처리는, 1쌍의 닙롤 사이에 주속차(周速差)를 두어 필름 반송 방향으로 일축 연신을 행하는 롤간 연신일 수 있다.

원반 필름을 기준으로 하는 연신 배율(2 이상의 단계로 연신 처리를 행하는 경우에는 이들의 누적 연신 배율)은, 3배 이상 8배 이하 정도이다. 양호한 편광 특성을 부여하기 위해, 연신 배율은, 바람직하게는 4배 이상, 보다 바람직하게는 5배 이상이다.

도 1은 연신 처리 공정을 나타낸 개략도이다. 1쌍의 닙롤을 구성하는 닙롤(1, 2) 중 필름 반송 방향에 있어서 상류측 닙롤(1)의 폭을 A[mm](이하, 상류측 닙롤폭 A라고도 부름), 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤(2)의 폭을 B[mm](이하, 하류측 닙롤폭 B라고도 부름), 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤(2)에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름(3)의 폭을 C[mm](이하, PVA폭 C라고도 부름)로 할 때, 하기 식 (1)을 만족한다.

3.0≤Y<7.0 (1)

[식 중, Y=(A+B+C)/C로 함]

닙롤은 통상, 2개의 롤로 구성된다. 도 1에 있어서, 닙롤(1)은, 2개의 롤(1a 및 1b)로 구성되고, 닙롤(2)은 2개의 롤(2a 및 2b)로 구성되어 있다. 닙롤을 구성하는 2개의 롤의 폭은 동일하여도 좋고, 또는 서로 상이하여도 좋다.

연신 처리 공정에 있어서, 상기 식 (1)을 만족함으로써, 얻어지는 편광 필름의 폭 방향에 있어서의 수축력 및 두께의 편차가 작아지고, 우수한 시감도 보정 단체 투과율 Ty(이하, 투과율 Ty라고도 함) 및 시감도 보정 단체 편광도 Py(이하, 편광도 Py라고도 함)가 얻어지기 쉬워지는 경향이 있다. 본 명세서에 있어서, 편광 필름의 폭 방향은, 필름 반송 방향에 대하여 수직인 방향이며, 편광 필름의 흡수축에 대하여 수직인 방향을 말한다.

상기 식 (1)에 있어서의 Y는, 바람직하게는 3.1 이상, 보다 바람직하게는 3.3 이상, 더욱 바람직하게는 3.5 이상이다. 상기 식 (1)에 있어서의 Y는, 바람직하게는 6.9 이하, 보다 바람직하게는 6.7 이하, 더욱 바람직하게는 6.5 이하, 특히 바람직하게는 6.3 이하이다.

상류측 닙롤폭 A는, 예컨대 300 mm 이상 3600 mm 이하이다. 또한, 상류측 닙롤에 있어서, 닙롤을 구성하는 2개의 롤의 폭이 서로 상이한 경우는 롤의 폭이 짧은 쪽을 상류측 닙롤폭 A로 한다.

하류측 닙롤폭 B는, 예컨대 300 mm 이상 3100 mm 이하이다. 또한, 하류측 닙롤에 있어서, 닙롤을 구성하는 2개의 롤의 폭이 서로 상이한 경우는 롤의 폭이 짧은 쪽을 하류측 닙롤폭 B로 한다.

상류측 닙롤폭 A[mm] 및 하류측 닙롤폭 B[mm]는 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다.

PVA 폭 C는, 예컨대 300 mm 이상 3000 mm 이하이다.

상류측 닙롤폭 A 및 PVA 폭 C는 편광 필름의 폭 방향에 있어서의 수축력 및 두께 균일성의 관점에서 바람직하게는 하기 식 (2)를 더 만족할 수 있다.

1.0<A/C<3.0 (2)

상기 식 (2)에 있어서의 A/C는, 바람직하게는 1.1 이상, 보다 바람직하게는 1.2 이상이다. 상기 식 (2)에 있어서의 A/C는, 바람직하게는 2.9 이하, 보다 바람직하게는 2.7 이하, 더욱 바람직하게는 2.6 이하, 특히 바람직하게는 2.5 이하이다.

상류측 닙롤폭 B 및 PVA 폭 C는, 편광 필름의 폭 방향에 있어서의 수축력 및 두께 균일성의 관점에서 바람직하게는 하기 식 (3)을 더 만족할 수 있다.

1.0<B/C<3.0 (3)

상기 식 (3)에 있어서의 B/C는, 바람직하게는 1.1 이상, 보다 바람직하게는 1.2 이상이다. 상기 식 (3)에 있어서의 B/C는, 바람직하게는 2.9 이하, 보다 바람직하게는 2.7 이하, 더욱 바람직하게는 2.6 이하, 특히 바람직하게는 2.5 이하이다.

도 1에 있어서, 도시되어 있지 않지만, 1쌍의 닙롤(1, 2) 사이에 1 이상의 가이드롤을 이용하여 필름을 지지하여도 좋다.

[편광 필름의 제조 방법의 일 실시양태]

편광 필름의 제조 방법은, 이하의 공정: 장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 원반롤로부터 권출하는 권출 공정, 권출 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤욕에 침지시킨 후에 인출하는 팽윤 처리 공정, 팽윤 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 염색욕에 침지시킨 후에 인출하는 염색 처리 공정, 및 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 가교 처리 공정을 더 포함할 수 있다.

연신 처리 공정은, 팽윤 처리 공정, 염색 처리 공정 및 가교 처리 공정 중 어느 하나 이상에서 행할 수 있다. 또한, 상기 연신 처리 공정 이외에 다른 연신 처리를 행할 수도 있다. 다른 연신 처리는, 예컨대 상기 연신 처리 이외의 롤간 연신, 열롤 연신, 텐터 연신 등일 수 있다.

상기 공정은, 편광 필름의 제조 장치의 필름 반송 경로를 따라 원반 필름인 폴리비닐알코올계 수지 필름을 연속적으로 반송시킴으로써 연속적으로 실시할 수 있다. 필름 반송 경로는, 각 공정을 실시하기 위한 설비(처리조나 로 등)를, 이들의 실시순으로 구비하고 있다.

필름 반송 경로는, 상기 설비 외에, 가이드롤이나 닙롤 등을 적절한 위치에 배치함으로써 구축될 수 있다. 예컨대, 가이드롤은, 후술하는 처리 욕조의 전후나 처리 욕조 내에 배치할 수 있고, 이것에 의해 처리 욕조로의 필름의 도입·침지 및 처리 욕조로부터의 인출을 행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 각 처리조 내에 2 이상의 가이드롤을 설치하고, 이들 가이드롤을 따라 필름을 반송시킴으로써, 각 처리 욕조에 필름을 침지시킬 수 있다.

편광 필름의 제조 방법에 대해서 도 2를 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 도 2에 도시하는 제조 방법은, 장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 원반롤로부터 권출하는 권출 공정 S10, 권출 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤욕에 침지시킨 후에 인출하는 팽윤 처리 공정 S20, 팽윤 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 염색욕에 침지시킨 후에 인출하는 염색 처리 공정 S30, 및 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 가교 처리 공정 S40과, 가교 처리 공정 S40 후의 필름을 세정조에 침지하는 세정 공정 S50과, 그리고 세정 공정 S50 후의 건조 공정 S60을 포함한다.

전술한 바와 같이, 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 편광 필름의 제조 공정 중 어느 하나 이상의 단계, 보다 구체적으로는, 팽윤 처리 공정 S20에서부터 가교 처리 공정 S40까지 중 어느 하나 이상의 단계에서 연신 처리 공정을 행할 수 있다.

[권출 공정]

원반 필름인 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 예컨대, 장척의 미연신 또는 연신 폴리비닐알코올계 수지 필름의 롤(권회품)로서 준비할 수 있다. 이 경우, 편광 필름도 또한, 장척물로서 얻어진다. 권출 공정 S10은, 장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 권출 장치를 이용하여 원반롤로부터 권출할 수 있다. 권출된 폴리비닐알코올계 수지 필름은, 필름 반송 경로를 따라 연속적으로 반송된다.

[팽윤 처리 공정]

팽윤 처리는, 원반 필름인 폴리비닐알코올계 수지 필름의 이물 제거, 가소제 제거, 염색 용이성 부여, 필름 가소화 등의 목적으로 필요에 따라 실시되는 처리이며, 구체적으로는, 물을 함유하는 처리액을 수용하는 팽윤 처리를 행하기 위한 욕조(이하, 팽윤 욕조라고도 함)에 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지시킴으로써 행할 수 있다. 상기 필름은, 하나의 팽윤 욕조에 침지되어도 좋고, 2 이상의 팽윤 욕조에 순차 침지되어도 좋다.

연신 처리 공정은, 팽윤 처리 전, 팽윤 처리시, 또는 팽윤 처리 전 및 팽윤 처리시에 행할 수 있다.

팽윤 욕조에 수용되는 처리액은, 물(예컨대 순수)일 수 있는 것 외에, 알코올류와 같은 수용성 유기 용매를 첨가한 수용액이어도 좋다.

필름을 침지할 때의 팽윤 욕조에 수용되는 처리액의 온도는, 통상 10∼70℃ 정도, 바람직하게는 15∼50℃ 정도이며, 필름의 침지 시간은, 통상 10∼600초 정도, 바람직하게는 20∼300초 정도이다.

팽윤 처리 공정은, 팽윤 처리를 행하기 전에, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 세정하기 위한 수세 처리를 행하기 위한 조(이하, 수세 처리조라고도 함)를 구비하고 있어도 좋다.

[염색 처리 공정]

본 공정에서의 염색 처리는, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소를 흡착, 배향시킬 목적으로 행해지는 처리이며, 구체적으로는, 이색성 색소를 함유하는 처리액을 수용하는 염색 처리를 행하기 위한 욕조(이하, 염색 욕조라고도 함)에 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지시킴으로써 행할 수 있다. 상기 필름은, 하나의 염색 욕조에 침지되어도 좋고, 2 이상의 염색 욕조에 순차 침지되어도 좋다. 예컨대 2개의 염색 욕조에 순차 침지하는 경우, 필름 반송 방향에 있어서 상류측에서부터 제1 염색 처리 공정, 제2 염색 처리 공정이라고 하는 경우가 있다.

이색성 색소의 염색성을 높이기 위해, 염색 처리 공정에 제공되는 필름은, 적어도 어느 정도의 연신 처리가 행해져 있어도 좋다. 염색 처리 전의 연신 처리 대신에, 혹은 염색 처리 전의 연신 처리에 더하여 염색 처리시에 연신 처리 공정을 행하여도 좋다.

이색성 색소는, 요오드 또는 이색성 유기 염료일 수 있다. 이색성 유기 염료의 구체예는, 레드 BR, 레드 LR, 레드 R, 핑크 LB, 루빈 BL, 보르도 GS, 스카이블루 LG, 레몬 옐로우, 블루 BR, 블루 2R, 네이비 RY, 그린 LG, 바이올렛 LB, 바이올렛 B, 블랙 H, 블랙 B, 블랙 GSP, 옐로우 3G, 옐로우 R, 오렌지 LR, 오렌지 3R, 스칼렛 GL, 스칼렛 KGL, 콩고 레드, 브릴리언트 바이올렛 BK, 수프라 블루 G, 수프라 블루 GL, 수프라 오렌지 GL, 다이렉트 스카이블루, 다이렉트 퍼스트 오렌지 S, 퍼스트 블랙을 포함한다. 이색성 색소는, 1종만을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.

이색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우, 염색 욕조에 수용되는 처리액에는, 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 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 포함한다는 점에서 후술하는 가교 처리와 구별된다. 상기 수용액에 있어서의 요오드의 함유량은 통상 물 100 질량부당 0.01 질량부 이상 1 질량부 이하이다. 또한, 요오드화칼륨 등의 요오드화물의 함유량은 통상 물 100 질량부당 10.5 질량부 이상 20 질량부 이하이다.

필름을 침지할 때의 염색 욕조에 수용되는 처리액의 온도는, 통상 10℃ 이상 45℃ 이하, 바람직하게는 10℃ 이상 40℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 20℃ 이상 35℃ 이하이며, 필름의 침지 시간은, 통상 30초 이상 600초 이하, 바람직하게는 60초 이상 300초 이하이다.

이색성 색소로서 이색성 유기 염료를 이용하는 경우, 염색 욕조에 수용되는 처리액에는, 이색성 유기 염료를 함유하는 수용액을 이용할 수 있다. 상기 수용액에 있어서의 이색성 유기 염료의 함유량은 통상 물 100 질량부당 1×10^-4 질량부 이상 10 질량부 이하이며, 바람직하게는 1×10^-3 질량부 이상 1 질량부 이하이다. 염색 욕조에는 염색 조제 등을 공존시켜도 좋고, 예컨대, 황산나트륨 등의 무기염이나 계면활성제 등을 함유시켜도 좋다. 이색성 유기 염료는 1종만을 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다. 필름을 침지할 때의 염색 욕조에 수용되는 처리액의 온도는, 예컨대 20℃ 이상 80℃, 바람직하게는 30℃ 이상 70℃ 이하이며, 필름의 침지 시간은, 통상 30초 이상 600초 이하, 바람직하게는 60초 이상 300초 이하이다.

[가교 처리 공정]

염색 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 가교제로 처리하는 가교 처리는, 가교에 의한 내수화나 색상 조정 등의 목적으로 행하는 처리이며, 구체적으로는, 가교제를 함유하는 가교 처리를 행하기 위한 욕조(이하, 가교 욕조라고도 함)에 수용되는 처리액에 염색 처리 공정 후의 필름을 침지시키는 처리일 수 있다. 상기 필름은, 하나의 가교 욕조에 침지되어도 좋고, 2 이상의 가교 욕조에 순차 침지되어도 좋다. 가교 처리시에 연신 처리 공정을 행하여도 좋다. 예컨대 2개의 가교 욕조에 순차 침지하는 경우, 필름 반송 방향에 있어서 상류측에서부터 제1 가교 처리 공정, 제2 가교 처리 공정이라고 하는 경우가 있다.

가교제로서는, 붕산, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 들 수 있고, 붕산이 바람직하게 이용된다. 2종 이상의 가교제를 병용할 수도 있다. 가교 욕조에 수용되는 처리액에 있어서의 붕산의 함유량은 통상 물 100 질량부당 0.1 질량부 이상 15 질량부 이하이며, 바람직하게는 1 질량부 이상 10 질량부 이하이다. 이색성 색소가 요오드인 경우, 가교 욕조에 수용되는 처리액은, 붕산 이외에 요오드화물을 함유하는 것이 바람직하다. 가교 욕조에 수용되는 처리액에 있어서의 요오드화물의 함유량은 통상 물 100 질량부당 0.1 질량부 이상 15 질량부 이하이며, 바람직하게는 5질량부 이상 12 질량부 이하이다. 요오드화물로서는, 요오드화칼륨, 요오드화아연 등을 들 수 있다. 또한, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대, 염화아연, 염화코발트, 염화지르코늄, 티오황산나트륨, 아황산칼륨, 황산나트륨 등을 가교 욕조에 공존시켜도 좋다.

필름을 침지할 때의 가교 욕조에 수용되는 처리액의 온도는, 통상 50℃ 이상 85℃ 이하, 바람직하게는 50℃ 이상 70℃ 이하이며, 필름의 침지 시간은, 통상 10초 이상 600초 이하, 바람직하게는 20초 이상 300초 이하이다.

가교 욕조가 2조 이상으로 구성되는 경우, 각 가교 욕조에 수용되는 처리액의 조성 및 온도는 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다. 가교 욕조에 수용되는 처리액은, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지시키는 목적에 따른 가교제 및 요오드화물 등의 농도나, 온도를 갖고 있어도 좋다. 가교에 의한 내수화를 위한 가교 처리 및 색상 조정(보색)을 위한 가교 처리를, 각각 복수의 공정(예컨대 복수의 조)에서 행하여도 좋다.

일반적으로, 가교에 의한 내수화를 위한 가교 처리 및 색상 조정(보색)을 위한 가교 처리 양쪽 모두를 실시하는 경우, 색상 조정(보색)을 위한 가교 처리를 실시하는 조(보색조)가 후단에 배치된다. 보색조에 수용되는 처리액의 온도는, 예컨대 10℃ 이상 55℃ 이하이며, 바람직하게는 20℃ 이상 50℃ 이하이다. 보색조에 수용되는 처리액에 있어서의 가교제의 함유량은, 물 100 질량부당, 예컨대 1 질량부 이상 5 질량부 이하이다. 보색조에 수용되는 처리액에 있어서의 요오드화물의 함유량은, 물 100 질량부당, 예컨대 3 질량부 이상 30 질량부 이하이다.

연신 처리 공정은, 편광 필름의 폭 방향에 있어서의 수축력 및 두께 균일성의 관점에서, 가교 처리 공정에서 행하는 것이 바람직하고, 가교 처리 공정에 더하여 팽윤 처리 공정 및 선색 처리 공정 중 어느 하나에 있어서도 행하는 것이 보다 바람직하다. 가교 처리 공정이, 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 제1 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 제1 가교 처리 공정, 및 제1 가교 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 제2 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 제2 가교 처리 공정을 포함하는 경우, 연신 처리 공정은, 제2 가교 처리 공정에서 행하는 것이 바람직하다.

[세정 공정]

본 공정에 있어서의 세정 처리는, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 부착된 여분의 가교제나 이색성 색소 등의 약제를 제거할 목적으로 필요에 따라 실시되는 처리이며, 물을 함유하는 세정액을 이용하여 가교 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 세정하는 처리이다. 구체적으로는, 세정조에 수용되는 처리액(세정액)에 가교 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지시키는 처리일 수 있다. 상기 필름은, 하나의 세정조에 침지되어도 좋고, 2개 이상의 세정조에 순차 침지되어도 좋다. 혹은, 세정 처리는, 가교 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대하여 세정액을 샤워로서 분무하는 처리여도 좋고, 상기한 침지와 분무를 조합하여도 좋다.

세정액은, 물(예컨대 순수)일 수 있는 것 외에, 알코올류와 같은 수용성 유기 용매를 첨가한 수용액이어도 좋다. 세정액의 온도는, 예컨대 5℃ 이상 40℃ 이하 정도일 수 있다.

세정 공정 S50은 임의의 공정이며 생략되어도 좋고, 후술하는 바와 같이, 건조 공정 S60 중에 세정 처리를 행하여도 좋다. 바람직하게는, 세정 공정 S50을 행한 후의 필름에 대하여 건조 공정 S60을 행한다.

[건조 공정]

건조 공정 S60은, 세정 공정 S50 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 건조시키기 위한 존이다. 세정 공정 S50 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 계속해서 반송시키면서, 건조 공정 S60에 상기 필름을 도입함으로써 건조 처리를 행할 수 있고, 이것에 의해 편광 필름을 얻을 수 있다.

건조 처리는, 필름의 건조 수단(가열 수단)을 이용하여 행해진다. 건조 수단의 적합한 일례는 건조로이다. 건조로는, 바람직하게는 로내 온도를 제어 가능한 것이다. 건조로는, 예컨대, 열풍의 공급 등에 의해 로내 온도를 높일 수 있는 열풍 오븐이다. 또한 건조 수단에 의한 건조 처리는, 볼록 곡면을 갖는 하나 또는 2개 이상의 가열체에 세정 공정 S50 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 밀착시키는 처리나, 히터를 이용하여 상기 필름을 가열하는 처리여도 좋다.

상기 가열체로서는, 열원[예컨대, 온수 등의 열매(熱媒)나 적외선 히터]을 내부에 구비하여, 표면 온도를 높일 수 있는 롤(예컨대 열롤을 겸한 가이드롤)을 들 수 있다. 상기 히터로서는, 적외선 히터, 할로겐 히터, 패널 히터 등을 들 수 있다.

건조 처리의 온도(예컨대, 건조로의 로내 온도, 열롤의 표면 온도 등)는, 통상 30℃ 이상 100℃ 이하이며, 50℃ 이상 90℃ 이하인 것이 바람직하다. 건조 시간은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 30초 이상 600초 이하이다.

[그 밖의 처리 공정]

그 밖의 처리 공정으로서는, 예컨대 가교 처리 후에 행해지는, 붕산을 포함하지 않는 요오드화물 수용액에 침지하는 보색 처리 공정 등이어도 좋다.

이상의 공정을 거쳐 일축 연신된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소가 흡착 배향되어 있는 편광 필름을 얻을 수 있다.

얻어진 편광 필름은, 예컨대, 그대로 다음 편광판 제작 공정(편광 필름의 한면 또는 양면에 열가소성 수지 필름을 접합하는 공정)으로 반송할 수도 있다.

[편광 필름]

편광 필름의 두께는, 예컨대 4 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하여도 좋고, 바람직하게는 4 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 4 ㎛ 이상 24 ㎛ 이하이다.

편광 필름의 수축력은, 예컨대 1.0 N 이상 10.0 N 이하여도 좋고, 바람직하게는 1.0 N 이상 5.0 N 이하, 보다 바람직하게는 1.0 N 이상 4.0 N 이하이다.

편광 필름은, 폭 방향에 있어서의 수축력의 편차가 예컨대 0.3 N 이하여도 좋고, 바람직하게는 0.25 N 이하이다. 본 명세서에 있어서, 폭 방향에 있어서의 수축력의 편차는, 폭 방향에 있어서의 중앙부와 단부와의 수축력의 차를 말한다.

편광 필름은, 투과율 Ty가 예컨대 40% 이상이어도 좋고, 통상 50.0% 이하이며, 예컨대 50.0% 미만이어도 좋고, 49.0% 이하여도 좋다.

편광 필름은, 폭 방향에 있어서의 투과율 Ty의 편차가 예컨대 2.0% 이하여도 좋고, 바람직하게는 1.0% 이하이다. 본 명세서에 있어서, 폭 방향에 있어서의 투과율 Ty의 편차는, 폭 방향에 있어서의 투과율 Ty의 최대값과 최소값의 차를 말한다.

편광 필름은, 편광도 Py가 예컨대 99.00% 이상이어도 좋고, 바람직하게는 99.90% 이상이며, 통상 100% 이하이고, 예컨대 100% 미만이어도 좋다.

편광 필름은, 폭 방향에 있어서의 편광도 Py의 편차가 예컨대 0.1% 이하여도 좋고, 바람직하게는 0.01% 이하이다. 본 명세서에 있어서, 폭 방향에 있어서의 편광도 Py의 편차는, 폭 방향에 있어서의 편광도 Py의 최대값과 최소값의 차를 말한다.

편광 필름의 두께, 수축력, 투과율 Ty 및 편광도 Py는, 후술하는 실시예의 란에서 설명하는 방법에 따라 측정할 수 있다.

<편광 필름의 제조 장치>

본 발명의 다른 일 실시양태에 따른 편광 필름의 제조 장치는, 장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 원반롤로부터 권출하면서 필름 반송 경로를 따라 반송시키는 가이드롤, 및 권출된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 연신 처리를 행하는 1쌍의 닙롤을 구비한다. 폴리비닐알코올계 수지 필름, 원반롤, 필름 반송 경로, 가이드롤, 연신 처리 및 1쌍의 닙롤에 대한 설명은, 전술한 편광 필름의 제조 방법에 있어서의 설명이 적용된다.

필름 반송 경로의 상류측에 배치된 닙롤의 폭을 A[mm](이하, 상류측 닙롤폭 A라고도 함), 필름 반송 경로의 하류측에 배치된 닙롤의 폭을 B[mm](이하, 하류측 닙롤폭 B라고도 함), 필름 반송 경로의 하류측에 배치된 닙롤에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 C[mm](이하, PVA 폭 C라고도 함)로 할 때, 하기 식 (4)를 만족한다.

3.0≤Y<7.0 (4)

[식 중, Y=(A+B+C)/C로 함]

편광 필름의 제조 장치에 있어서, 상기 식 (4)를 만족함으로써, 얻어지는 편광 필름의 폭 방향에 있어서의 수축력 및 두께의 편차가 작아져, 우수한 투과율 Ty 및 편광도 Py가 얻어지기 쉬워지는 경향이 있다.

상기 식 (4)에 있어서 Y는, 바람직하게는 3.1 이상, 보다 바람직하게는 3.3 이상, 더욱 바람직하게는 3.5 이상이다. 상기 식 (4)에 있어서 Y는, 바람직하게는 6.9 이하, 보다 바람직하게는 6.7 이하, 더욱 바람직하게는 6.5 이하, 특히 바람직하게는 6.3 이하이다.

PVA 폭 C는, 예컨대 300 mm 이상 3000 mm 이하이다.

상류측 닙롤폭 A 및 PVA 폭 C는, 수축력의 관점에서 바람직하게는 하기 식 (5)를 더 만족할 수 있다.

1.0<A/C<3.0 (5)

상기 식 (5)에 있어서 A/C는, 바람직하게는 1.1 이상, 보다 바람직하게는 1.2 이상이다. 상기 식 (5)의 우변은, 바람직하게는 2.9 이하, 보다 바람직하게는 2.7 이하, 더욱 바람직하게는 2.6 이하, 특히 바람직하게는 2.5 이하이다.

상류측 닙롤폭 B 및 PVA 폭 C는, 수축력의 관점에서 바람직하게는 하기 식 (6)을 더 만족할 수 있다.

1.0<B/C<3.0 (6)

상기 식 (6)에 있어서 B/C는, 바람직하게는 1.1 이상, 보다 바람직하게는 1.2 이상이다. 상기 식 (6)에 있어서 B/C는, 바람직하게는 2.9 이하, 보다 바람직하게는 2.7 이하, 더욱 바람직하게는 2.6 이하, 특히 바람직하게는 2.5 이하이다.

편광 필름의 제조 장치에 있어서, 1쌍의 닙롤은 1 이상의 처리 욕조(팽윤 욕조, 염색 욕조, 가교 욕조 및 세정조와 같은, 필름 반송 경로 상에 설치되는 폴리비닐알코올계 수지 필름에 대하여 처리를 행하는 처리액을 수용하는 욕조를 총칭하여 처리 욕조라고도 함)의 입구 및 출구에 배치할 수 있다. 이것에 의해, 1 이상의 처리 욕조 내에서, 그 전후에 배치되는 닙롤 사이에 주속차를 두어 필름 반송 방향으로 일축 연신을 행하는 롤간 연신을 실시할 수 있다.

[편광 필름의 제조 장치의 일 실시양태]

편광 필름의 제조 장치는, 필름 반송 경로 상에 팽윤 처리를 행하기 위한 욕조, 염색 처리를 행하기 위한 욕조 및 가교 처리를 행하기 위한 욕조를 이 순서로 구비하고, 상기 욕조 중 어느 하나 이상의 욕조의 입구 및 출구에 연신 처리를 행하기 위한 1쌍의 닙롤을 구비할 수 있다. 팽윤 처리, 염색 처리 및 가교 처리에 대한 설명은, 전술한 편광 필름의 제조 방법에 있어서의 설명이 적용된다.

이하, 도 3을 참조하면서, 본 발명의 편광 필름의 제조 장치에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 도 3에 도시된 편광 필름 제조 장치는, 폴리비닐알코올계 수지로 이루어지는 원반(미연신) 필름(10)을, 원반롤(11)로부터 연속적으로 권출하면서 필름 반송 경로를 따라 반송시킴으로써, 필름 반송 경로 상에 설치되는 팽윤 욕조(13), 염색 욕조(15), 가교 욕조(17), 및 세정조(19)를 순차 통과시키고, 마지막으로 건조로(21)를 통과시키도록 구성되어 있다. 얻어진 편광 필름(23)은, 예컨대, 그대로 다음 편광판 제작 공정[편광 필름(23)의 한면 또는 양면에 보호 필름을 접합하는 공정]으로 반송할 수 있다. 도 3에 있어서의 화살표는, 필름의 반송 방향을 나타내고 있다.

또한 도 3은 처리 욕조[팽윤 욕조(13), 염색 욕조(15), 가교 욕조(17) 및 세정조(19)]를 각각 1조씩 설치한 예를 나타내고 있지만, 필요에 따라, 어느 하나 이상의 처리 욕조를 2조 이상 설치하여도 좋다.

1쌍의 닙롤은, 예컨대 닙롤(51과 52)의 조합, 닙롤(52과 53)의 조합, 닙롤(53과 54)의 조합 등일 수 있다.

편광 필름 제조 장치의 필름 반송 경로는, 상기 처리 욕조 외에, 반송되는 필름을 지지하거나 혹은 또한 필름 반송 방향을 변경할 수 있는 가이드롤(30∼50)이나, 반송되는 필름을 압박·협지하고, 그 회전에 의한 구동력을 필름에 부여할 수 있거나 혹은 또는 필름 반송 방향을 변경할 수 있는 닙롤(51∼55)을 적절한 위치에 배치함으로써 구축할 수 있다. 가이드롤이나 닙롤은, 각 처리욕의 전후나 처리욕 내에 배치할 수 있고, 이것에 의해 처리욕으로의 필름의 도입·침지 및 처리욕으로부터의 인출을 행할 수 있다. 예컨대, 각 처리욕 내에 1 이상의 가이드롤을 설치하고, 이들 가이드롤을 따라 필름을 반송시킴으로써, 각 처리 욕조에 필름을 침지시킬 수 있다.

팽윤 처리는, 원반 필름(10)을 원반롤(11)로부터 연속적으로 권출하면서, 필름 반송 경로를 따라 반송시켜, 원반 필름(10)을 팽윤 욕조(13)(팽윤 욕조에 수용된 처리액)에 소정 시간 침지하고, 이어서 인출함으로써 실시할 수 있다. 팽윤 처리에 있어서는, 닙롤(51, 52) 및 가이드롤(30∼34)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송된다.

팽윤 처리에서는, 원반 필름(10)이 폭 방향으로 팽윤되어 필름에 주름이 생긴다고 하는 문제가 발생하기 쉽다. 이 주름을 제거하면서 필름을 반송하기 위한 하나의 수단으로서, 가이드롤(30∼34) 중 어느 하나 이상에 익스팬더롤, 스파이럴롤, 크라운롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 클로스 가이더, 벤드바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 하는 것을 들 수 있다. 또한, 닙롤(51, 52)에 의해 연신 처리를 행하는 경우, 주름의 발생이 억제되기 쉬워지는 경향이 있다.

팽윤 욕조(13)에 있어서 필름의 연신 처리를 행하는 경우, 팽윤 욕조(13)의 입구 및 출구에 각각 배치한 닙롤(51)과 닙롤(52) 사이에 주속차를 두는 등의 방법에 의해 행할 수 있다.

팽윤 처리에서는, 필름의 반송 방향으로도 필름이 팽윤 확대되기 때문에, 필름에 적극적인 연신을 행하지 않는 경우는, 반송 방향의 필름의 느슨함을 없애기 위해, 예컨대, 팽윤 욕조(13)의 전후에 배치하는 닙롤(51, 52)의 속도를 컨트롤하는 등의 수단을 강구하는 것이 바람직하다. 또한, 팽윤 욕조(13) 중의 필름 반송을 안정화시킬 목적으로, 팽윤 욕조(13) 내에서의 수류를 수중 샤워로 제어하거나, EPC 장치(Edge Position Control 장치: 필름의 단부를 검출하여, 필름의 사행을 방지하는 장치) 등을 병용하거나 하는 것도 유용하다.

도 3에 도시된 예에 있어서, 팽윤 욕조(13)로부터 인출된 필름은, 닙롤(52), 가이드롤(35)을 차례로 통과하여 염색 욕조(15)로 도입된다.

염색 처리는, 닙롤(52, 53) 및 가이드롤(35∼39)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송시켜, 팽윤 처리 후의 필름을 염색 욕조(15)(염색 욕조에 수용된 처리액)에 소정 시간 침지하고, 이어서 인출함으로써 실시할 수 있다. 이색성 색소의 염색성을 높이기 위해, 염색 처리 공정에 제공되는 필름은, 적어도 어느 정도의 연신 처리를 행한 필름인 것이 바람직하고, 또는 염색 처리 전의 연신 처리 대신에, 혹은 염색 처리 전의 연신 처리에 더하여 염색 처리시에 연신 처리 공정을 행하는 것이 보다 바람직하다.

염색 처리에 있어서도, 팽윤 처리와 마찬가지로 필름의 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송하기 위해, 가이드롤(35∼39) 중 어느 하나 이상에 익스팬더롤, 스파이럴롤, 크라운롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 클로스 가이더, 벤드바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 할 수 있다. 또한, 닙롤(52, 53)에 의해 연신 처리를 행하는 경우, 주름의 발생이 억제되기 쉬워지는 경향이 있다.

염색 욕조(15)에 있어서 필름의 연신 처리를 행하는 경우, 염색 욕조(15)의 입구 및 출구에 각각 배치한 닙롤(52)과 닙롤(53) 사이에 주속차를 두는 등의 방법에 의해 행할 수 있다.

염색 욕조(15)로부터 인출된 필름은, 닙롤(53), 가이드롤(40)을 차례로 통과하여 가교 욕조(17)로 도입된다.

가교 처리는, 닙롤(53, 54) 및 가이드롤(40∼44)에 의해 구축된 필름 반송 경로를 따라 반송시켜, 가교 욕조(17)(가교 욕조에 수용된 처리액)에 염색 처리 후의 필름을 소정 시간 침지하고, 계속해서 인출함으로써 실시할 수 있다.

가교 처리를 행하기 위한 욕조의 입구 및 출구에 각각 배치한 닙롤(53)과 닙롤(54)의 주속차를 이용하여 가교 욕조(17) 내에서 연신 처리를 행할 수도 있다. 편광 필름의 폭 방향에 있어서의 수축력 및 두께 균일성의 관점에서 바람직하게는, 가교 욕조(17) 내에서 연신 처리 공정을 행한다.

가교 욕조(17)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 필름 반송 경로의 상류측에서부터 차례로 제1 가교 욕조(17a) 및 제2 가교 욕조(17b)로 구성될 수 있다. 가교 욕조(17)가 제1 가교 욕조(17a) 및 제2 가교 욕조(17b)로 구성되는 경우, 제2 가교 욕조(17b)의 입구 및 출구에 배치한 1쌍의 닙롤(56, 57)에 의해 연신 처리를 행하는 것이 바람직하다. 도 4에 있어서, 닙롤(56)이 입구측 닙롤이 되고, 닙롤(57)이 출구측 닙롤이 된다.

가교 처리에 있어서도, 팽윤 처리와 마찬가지로 필름의 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송하기 위해, 가이드롤(40∼44) 중 어느 하나 이상에 익스팬더롤, 스파이럴롤, 크라운롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 클로스 가이더, 벤드바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 할 수 있다. 또한, 닙롤(53, 54)에 의해 연신 처리를 행하는 경우, 주름의 발생이 억제되기 쉬워지는 경향이 있다.

가교 욕조(17)로부터 인출된 필름은, 닙롤(54), 가이드롤(45)을 차례로 통과하여 세정조(19)로 도입된다. 세정 처리에 있어서도, 주름을 제거하면서 폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송할 목적으로, 가이드롤(45∼49) 중 어느 하나 이상에 익스팬더롤, 스파이럴롤, 크라운롤과 같은 확폭 기능을 갖는 롤을 이용하거나, 클로스 가이더, 벤드바, 텐터 클립과 같은 다른 확폭 장치를 이용하거나 할 수 있다.

세정 처리 후, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 건조시키는 처리를 행하는 것이 바람직하다. 필름의 건조는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 건조로(21)를 이용하여 행할 수 있다.

편광 필름의 제조 방법은, 그 밖의 처리 욕조를 구비하고 있어도 좋다. 그 밖의 처리 욕조로서는, 예컨대 가교 처리 후에 행해지는, 붕산을 포함하지 않는 요오드화물 수용액으로 처리하기 위한 보색 처리 욕조 등을 들 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 예 중의 「%」 및 「부」는 특별히 기재하지 않는 한, 질량% 및 질량부이다.

(1) 편광 필름의 수축력

편광 필름의 지상축(遲相軸)이 장변과 일치하도록, 편광 필름을 폭 방향에 있어서 중앙부 및 단부로부터 단변 2 mm, 장변 50 mm의 직사각형으로 수퍼커터(가부시키가이샤 오기노세이키세이사쿠쇼 제조)에 의해 잘라내어, 시험편으로 하였다. 시험편의 수축력을 열기계분석장치(에스아이아이·나노테크놀로지 가부시키가이샤 제조, 형식 TMA/6100)를 이용하여 측정하였다. 이 측정은, 치수 일정 모드에 있어서 실시하며(척간 거리를 10 mm로 함), 시험편을 20℃의 실내에 충분한 시간 방치한 후 샘플의 실내 온도 설정을 20℃에서 80℃까지 10분간에 걸쳐 승온시키고, 승온 후에는 샘플의 실내 온도를 80℃로 유지하도록 설정하였다. 승온 후 4시간 더 방치한 후, 80℃의 환경 하에서 시험편의 장변 방향의 수축력을 측정하였다. 이 측정에 있어서 정하중(靜荷重)은 0 mN으로 하고, 지그에는 SUS제의 프로브를 사용하였다. 중앙부 및 단부의 수축력의 차를 편차로서 구하였다.

(2) 편광 필름의 시감도 보정 단체 투과율 Ty 및 시감도 보정 편광도 Py

편광 필름에, (메트)아크릴계 점착제층을 통해 무알칼리 유리판(코닝사 제조의 상품명 「EAGLEXG」, 두께 0.7 mm)을 접합하여, 측정 샘플을 얻었다. 이 측정 샘플을 적분구를 구비한 분광광도계[니혼분코(주) 제조의 「V7100」, 2도 시야; C광원]에 세트하고, 투과율 Ty 및 편광도 Py를 측정하였다. 측정 샘플은, 무알칼리 유리판과는 반대쪽으로부터 입사광이 입사되도록 세트하였다.

또한, 투과율 Ty 및 편광도 Py는 각각 하기 식으로 정의된다.

투과율(λ)=0.5×(Tp(λ)+Tc(λ))

편광도(λ)=100×(Tp(λ)-Tc(λ))/(Tp(λ)+ Tc(λ))

Tp(λ)는, 입사되는 파장 λnm의 직선 편광과 평행 니콜의 관계로 측정했을 때의 투과율(%)이며, Tc(λ)는, 입사되는 파장 λnm의 직선 편광과 직교 니콜의 관계로 측정했을 때의 투과율(%)이다.

투과율 Ty 및 편광도 Py는, 각 파장마다 구한 단체 투과율(λ) 및 편광도(λ)에 대하여, JlS Z 8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행한 것이다. Ty 및 Py는 파장 380∼780 nm의 범위에서 5 nm 간격으로 측정하였다.

(3) 편광 필름의 두께

(주)니콘 제조의 디지털 마이크로미터 「MH-15M」을 이용하여, 편광 필름의 폭 방향(필름 반송 방향에 대하여 수직 방향)에 있어서의 두께를 복수 점 측정하고, 그 중의 최대값과 최소값의 차를 편차로 했을 때, 이하의 식에 따라 개선율을 구하였다.

개선율[%]=[(비교예 1의 편차-실시예의 편차)/비교예 1의 편차]×100

<실시예 1>

장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름(원반폭: 550 mm, 평균 중합도: 약 2400,비누화도: 99.9 몰% 이상, 두께: 30 ㎛)을 연속적으로 반송하면서, 이하의 [1]∼[4]의 욕(浴)에 순차, 장력을 부여하면서 침지하고, 필름 반송 방향으로 연신하였다. 계속해서, 순수로 세정한 후, 건조시켜, 일축 연신된 폴리비닐알코올 필름에 요오드가 흡착 배향된 장척의 편광 필름을 얻었다.

단, [4]의 제2 가교 욕조에서 1쌍의 닙롤 사이에서 연신 처리를 행할 때에는, 제2 가교 욕조의 입구측(필름 반송 방향 상류측) 닙롤의 폭(닙롤폭 A)을 900 mm, 출구측(필름 반송 방향 하류측) 닙롤의 폭(닙롤폭 B)을 900 m, 출구측 닙롤에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭(PVA 폭 C)이 355 nm가 되도록 하였다. (A+B+C)/C=6.1이었다.

[1] 팽윤 욕조: 40℃의 순수

[2] 염색 욕조: 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 수용액

[3] 제1 가교 욕조: 요오드화칼륨 및 붕산을 함유하는 수용액

[4] 제2 가교 욕조: 요오드화칼륨 및 붕산을 함유하는 수용액

얻어진 편광 필름의 수축력, 광학 성능, 두께 편차의 개선율을 표 1에 나타낸다.

<실시예 2∼5, 비교예 1>

장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 원반폭, 닙롤폭 A 및 B, PVA 폭 C를 표 1에 나타낸 값으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 편광 필름을 제작하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

1,2 : 닙롤 1a, 1b, 2a, 2b : 롤
3 : 폴리비닐알코올계 수지 필름 10 : 원반 필름
11 : 원반롤 13 : 팽윤 욕조
15 : 염색 욕조 17 ; 가교 욕조
17a : 제1 가교 욕조 17b : 제2 가교 욕조
19 : 세정조 21 : 건조로
23 : 편광 필름 30∼50 : 가이드롤
51∼57 : 닙롤

Claims

편광 필름의 제조 방법으로서,
폴리비닐알코올계 수지 필름을 반송시키면서 1쌍의 닙롤 사이에서 연신 처리를 행하는 연신 처리 공정을 포함하고,
상기 연신 처리 공정에 있어서, 상기 1쌍의 닙롤 중 필름 반송 방향에 있어서 상류측 닙롤의 폭을 A[mm], 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤의 폭을 B[mm], 상기 필름 반송 방향에 있어서 하류측 닙롤에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 C[mm]로 할 때, 하기 식 (1)을 만족하는 편광 필름의 제조 방법.
3.0≤Y<7.0 (1)
[식 중, Y=(A+B+C)/C로 함]
제1항에 있어서, 상기 A[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (2)를 만족하는 편광 필름의 제조 방법.
1.0<A/C<3.0 (2)
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 B[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (3)을 만족하는 편광 필름의 제조 방법.
1.0<B/C<3.0 (3)
제1항 또는 제2항에 있어서, 이하의 공정:
장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 원반(原反)롤로부터 권출하는 권출 공정,
상기 권출 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 팽윤욕(澎潤浴)에 침지시킨 후에 인출하는 팽윤 처리 공정,
상기 팽윤 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 염색욕(染色浴)에 침지시킨 후에 인출하는 염색 처리 공정, 및
상기 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 가교욕(架橋浴)에 침지시킨 후에 인출하는 가교 처리 공정
을 더 포함하고,
상기 연신 처리 공정은, 상기 팽윤 처리 공정, 상기 염색 처리 공정 및 상기 가교 처리 공정 중 어느 하나 이상에서 행하는 편광 필름의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 연신 처리 공정은, 상기 가교 처리 공정에서 행하는 편광 필름의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 가교 처리 공정은, 염색 처리 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 제1 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 제1 가교 처리 공정, 및 제1 가교 처리 공정 후의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 제2 가교욕에 침지시킨 후에 인출하는 제2 가교 처리 공정을 포함하고, 상기 연신 처리 공정은, 상기 제2 가교 처리 공정에서 행하는 편광 필름의 제조 방법.
편광 필름의 제조 장치로서,
장척의 폴리비닐알코올계 수지 필름을 원반롤로부터 권출하면서 필름 반송 경로를 따라 반송시키는 가이드롤, 및
권출된 폴리비닐알코올계 수지 필름에 연신 처리를 행하는 1쌍의 닙롤을 구비하고,
상기 필름 반송 경로의 상류측에 배치된 닙롤의 폭을 A[mm], 상기 필름 반송 경로의 하류측에 배치된 닙롤의 폭을 B[mm], 상기 필름 반송 경로의 하류측에 배치된 닙롤에 접촉하기 직전의 폴리비닐알코올계 수지 필름의 폭을 C[mm]로 할 때, 하기 식 (4)를 만족하는 편광 필름의 제조 장치.
3.0≤Y<7.0 (4)
[식 중, Y=(A+B+C)/C로 함]
제7항에 있어서, 상기 A[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (5)를 만족하는 편광 필름의 제조 장치.
1.0<A/C<3.0 (5)
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 B[mm] 및 상기 C[mm]는 하기 식 (6)을 만족하는 편광 필름의 제조 장치.
1.0<B/C<3.0 (6)
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 필름 반송 경로 상에 팽윤 처리를 행하기 위한 욕조, 염색 처리를 행하기 위한 욕조 및 가교 처리를 행하기 위한 욕조를 이 순서로 구비하고,
상기 욕조 중 어느 하나 이상의 욕조의 입구 및 출구에 상기 1쌍의 닙롤을 구비하는 편광 필름의 제조 장치.
제10항에 있어서, 상기 가교 처리를 행하기 위한 욕조의 입구 및 출구에 상기 1쌍의 닙롤을 구비하는 편광 필름의 제조 장치.
제11항에 있어서, 상기 가교 처리를 행하기 위한 욕조는, 상기 필름 반송 경로의 상류측에서부터 차례로 제1 가교 욕조 및 제2 가교 욕조를 구비하고, 상기 제2 가교 욕조의 입구 및 출구에 상기 1쌍의 닙롤을 구비하는 편광 필름의 제조 장치.