KR102599701B1 - 폴리비닐알코올 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
폭 3 m 이상, 길이 1,000 m 이상, 두께 15 ∼ 65 ㎛ 이고, 길이 방향의 피치를 15 m, 폭 방향의 피치를 10 ㎜ 로 하여 측정된 리타데이션값이 하기 식 (1) ∼ (4) 를 만족하는 폴리비닐알코올 필름을 제공한다. 당해 필름은, 얇고 폭이 넓어도 우수한 연신성을 가질 뿐 아니라, 연신 후의 폭의 변동이 작다. 따라서, 당해 필름을 사용함으로써, 광학 성능이 우수한, 얇고 폭이 넓은 광학 필름 등을 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 폴리비닐알코올 필름 (이하, 「폴리비닐알코올」을 「PVA」로 약기하는 경우가 있다) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
광의 투과 및 차폐 기능을 갖는 편광판은, 액정 표시 장치 (LCD) 의 중요한 구성 요소이다. 액정 표시 장치는, 노트북형 컴퓨터, 액정 모니터, 액정 컬러 프로젝터, 액정 텔레비전, 차재용 네비게이션 시스템, 휴대 전화, 옥내외에서 사용되는 계측 기기 등 폭넓은 분야에 있어서 사용되고 있다.
편광판은, 통상, 롤로부터 풀어낸 PVA 필름을 염색하여 1 축 연신한 후에 붕소 화합물로 고정 처리를 실시하는 방법 등에 의해 편광 필름을 제조한 후, 얻어진 편광 필름의 편면 또는 양면에 삼아세트산 셀룰로오스 필름이나 아세트산·부티르산 셀룰로오스 필름 등의 보호막을 첩합 (貼合) 함으로써 공업적으로 제조된다.
최근, 액정 모니터나 액정 텔레비전 등의 대화면화나 노트북형 컴퓨터, 휴대 전화 등의 경량화가 진행되고 있다. 또, 편광판의 비용의 저감도 요구되고 있다. 이와 같은 것으로부터, 얇고, 폭이 넓은 편광 필름이 요구되고 있다. 이러한 편광 필름의 제조에는, 원단으로서, 얇고, 폭이 넓은 PVA 필름이 사용되는데, 이와 같은 PVA 필름은, 연신성이 불충분하여 문제가 되고 있었다.
특허문헌 1 에는, PVA 필름의 제조 방법으로서, (a) 회전축이 서로 평행한 복수의 건조 롤을 구비하는 제막 (製膜) 장치를 사용하여, 당해 제막 장치의 제 1 건조 롤 상에 PVA 를 함유하는 제막 원액을 토출하고 부분 건조시킨 후에 그것에 이어지는 건조 롤에 의해 추가로 건조시켜 제막하고 ; 그 때에, (b) 제 1 건조 롤의 주속 (周速) (S1) 에 대한 최종 건조 롤의 주속 (SL) 의 비 (SL/S1) 를 0.955 ∼ 0.980 으로 하고 ; (c) 휘발 분율이 20 질량％ 가 되었을 때의 PVA 필름의 폭 (H20) 및 휘발 분율이 9 질량％ 가 되었을 때의 PVA 필름의 폭 (H9) 으로부터 계산되는 수축률 [(1－H9/H20)×100] (％) 을 1 ％ 이상으로 하고 ; PVA 필름의 휘발 분율이 20 질량％ 가 되었을 때의 건조 롤로부터, PVA 필름의 휘발 분율이 9 질량％ 가 되었을 때의 건조 롤까지의 각 건조 롤의 표면 온도에 대해, 이들의 평균치를 85 ℃ 이상으로 하는 ; 방법이 기재되어 있다. 그러나, 당해 방법에 의해 얻어지는 PVA 필름은 연신성이 불충분하였다.
특허문헌 2 에는, PVA 필름의 제조 방법으로서, (a) 회전축이 서로 평행한 3 개 이상의 건조 롤을 구비하는 제막 장치를 사용하여, 당해 건조 롤 중 최상류에 위치하는 제 1 건조 롤 상에 PVA 를 함유하는 제막 원액을 토출하고 부분 건조시킨 후에, 그것에 이어지는 건조 롤에 의해 추가로 건조시켜 제막하고 ; 그 때에 (b) 제 1 건조 롤로부터 박리할 때의 PVA 필름의 휘발 분율을 20 ∼ 40 질량％ 로 하고 ; (c) 제 1 건조 롤의 주속 (S1) 에 대한 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 의 비 (S2/S1) 를 1.015 ∼ 1.050 으로 하고 ; (d) 제 2 건조 롤 또는 그것보다 하류의 건조 롤 중 PVA 필름의 휘발 분율이 20 질량％ 가 되었을 때의 건조 롤 (제 x 건조 롤) 과 PVA 필름의 휘발 분율이 10 질량％ 가 되었을 때의 건조 롤 (제 y 건조 롤) 사이에 있어서의, 인접하는 2 개의 건조 롤 중 상류의 건조 롤의 주속 (Sn) 에 대한 하류의 건조 롤의 주속 (Sn＋1) 의 비 (Sn＋1/Sn) 를 모두 0.992 ∼ 0.999 로 하는 ; 제조 방법이 기재되어 있다. 그러나 당해 방법은, 얇은 PVA 필름의 제조에는 적합하지 않았다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 우수한 연신성을 갖고, 또한 연신 후의 폭의 변동이 작은, 얇고 폭이 넓은 PVA 필름 및 그 간편한 제법 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제는, 폭 3 m 이상, 길이 1,000 m 이상, 두께 15 ∼ 65 ㎛ 의 PVA 필름으로서, 길이 방향의 피치를 15 m, 폭 방향의 피치를 10 ㎜ 로 하여 측정된 리타데이션값이 하기 식 (1) ∼ (4) 를 만족하는 것을 특징으로 하는 PVA 필름을 제공함으로써 해결된다.
식 중,
Remax (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 최대치
Remin (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 최소치
Reave (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 평균치
Rei (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 측정점 i (i = 1 ∼ n, n 은 정수) 의 리타데이션값
Retotal (㎚) : 전체 측정점의 리타데이션의 평균치이다.
상기 과제는, 상기 PVA 필름의 제조 방법으로서, 회전축이 서로 평행한 복수의 건조 롤을 구비하는 제막 장치를 사용하고, 상기 복수의 건조 롤이, 제 1 건조 롤로부터 제 m 건조 롤 (m 은 3 이상의 정수를 나타낸다) 로 이루어지고, 다이로부터 제 1 건조 롤 상에 PVA 를 함유하는 제막 원액을 토출하고 건조시킴으로써 필름을 얻은 후에, 제 2 건조 롤 ∼ 제 m 건조 롤을 사용하여 상기 필름을 추가로 건조시키는 공정을 갖고, 제 1 건조 롤로부터 박리할 때의 필름의 휘발 분율이 12 ∼ 20 ％ 이고, 제 1 건조 롤의 주속 (S1) 에 대한 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 의 비 (S2/S1) 가 1.015 ∼ 1.050 이고, 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 상기 필름의 휘발 분율이 11 질량％ 이하가 된 다음 처음으로 접촉하는 건조 롤 (제 x 건조 롤) 의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.970 ∼ 0.995 이고, 제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤까지의 롤 온도의 평균이 63 ∼ 81 ℃ 인, PVA 필름의 제조 방법을 제공하는 것에 의해서도 해결된다.
이 때, 상기 PVA 를 함유하는 제막 원액의 휘발 분율이 60 ∼ 75 질량％ 이고, 제 1 건조 롤의 주속 (S1) 이 8 ∼ 25 m/분인 것이 바람직하다.
본 발명의 PVA 필름은, 얇고 폭이 넓어도 우수한 연신성을 가질 뿐 아니라, 연신 후의 폭의 변동이 작다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 이와 같은 PVA 필름을 간편하게 제조할 수 있다. 이와 같은 PVA 필름을 사용함으로써, 광학 성능이 우수한, 얇고 폭이 넓은 광학 필름 등을 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
도 1 은, PVA 필름 중의 리타데이션의 측정점을 나타낸 모식도이다.
본 발명의 PVA 필름은, 폭 3 m 이상, 길이 1,000 m 이상, 두께 15 ∼ 65 ㎛ 이고, 길이 방향의 피치를 15 m, 폭 방향의 피치를 10 ㎜ 로 하여 측정된 리타데이션값이 하기 식 (1) ∼ (4) 를 만족하는 것이다.
식 중,
Remax (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 최대치
Remin (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 최소치
Reave (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 평균치
Rei (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 측정점 i (i = 1 ∼ n, n 은 정수) 의 리타데이션값
Retotal (㎚) : 전체 측정점의 리타데이션의 평균치이다.
본 발명의 PVA 필름은, 길이 방향의 피치를 15 m, 폭 방향의 피치를 10 ㎜ 로 하여 측정된 리타데이션값이 상기 식 (1) ∼ (4) 를 만족한다. 여기서, 필름의 리타데이션 Re (㎚) 는 하기 식으로 나타낸다. 구체적으로는, 실시예에 기재된 방법에 의해 PVA 필름의 리타데이션 Re (㎚) 를 측정할 수 있다.
Re = d × Δn
[식 중, d 는 필름 두께 (㎚), Δn 은 필름의 복굴절이다.]
상기 식 (1) 및 (2) 중의 Remax, Remin, Reave 및 Rei 는, 상기 PVA 필름의 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션값을 측정하여 구한다. 도 1 은, 이 때의 PVA 필름 (1) 중의 측정점 i (i = 1 ∼ n, n 은 정수) 를 나타내는 모식도이다. PVA 필름 (1) 의 양단 (2, 3) 에서부터 각각 10 ㎜ 의 위치에 있어서, PVA 필름 (1) 의 길이 방향 (4) 으로 15 m 피치 (5) 로, 리타데이션을 측정한다. 이 때의, PVA 필름 (1) 의 단 (2, 3) 에서부터 각각 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 각 측정점 i (i = 1 ∼ n, n 은 정수) 의 리타데이션값이 Rei 이다. PVA 필름 (1) 의 양단 (2, 3) 에서부터 각각 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 전체 측정점 i 중 리타데이션의 최대치가 Remax, 최소치가 Remin, 수평균치가 Reave 이다. 후술하는 바와 같이, 건조 후의 PVA 필름의 양단부 (귀) 를 절단하는 경우에는, 절단 후의 PVA 필름 (1) 의 양단 (2, 3) 에서부터 각각 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션을 측정하여, Rei, Remax, Remin 및 Reave 를 구한다.
후술하는 바와 같이, 상기 식 (3) 중의 Retotal 을 구하기 위해서, PVA 필름 (1) 전체의 리타데이션을 측정한다. 통상, 이 때에, PVA 필름 (1) 의 양단 (2, 3) 에서부터 각각 10 ㎜ 의 위치가 포함되도록 측정을 실시한다. 이 때의 측정치를 사용하여, Retotal 과 함께, Rei, Remax, Remin 및 Reave 도 구한다.
상기 식 (1) 중의 A 및 상기 식 (2) 중의 B 는 모두 본 발명의 PVA 필름의 길이 방향의 리타데이션의 불균일의 지표가 된다. 상기 식 (1) 및 (2) 를 만족하고, 길이 방향의 리타데이션의 불균일이 작은 본 발명의 PVA 필름은 연신성이 우수할 뿐 아니라, 연신 후의 폭의 변동도 작다. 당해 PVA 필름을 연신하여 제조되는 광학 필름은 우수한 광학 성능을 갖는다. 상기 식 (1) 중의 A 가 10 ㎚ 를 초과하는 경우에는, 얻어지는 광학 필름의 광학 성능이 불충분해진다. 또, 연신성이나 연신 후의 필름 폭의 균일성도 저하된다. A 는, 9.5 ㎚ 이하가 바람직하다. 상기 식 (2) 중의 B 가 1.5 ㎚ 를 초과하는 경우에는, 얻어지는 광학 필름의 광학 성능이 불충분해진다. 또, 연신성이나 연신 후의 필름 폭의 균일성도 저하된다. B 는, 1.2 ㎚ 이하가 바람직하다. 한편, B 는, 통상 0.1 ㎚ 이상이다.
상기 식 (3) 중의 Retotal (㎚) 은, 길이 방향의 피치를 15 m, 폭 방향의 피치를 10 ㎜ 로 하여 PVA 필름 전체에 대해 리타데이션을 측정했을 때의, 전체 측정점의 리타데이션의 수평균치이다. Retotal 이 상기 식 (3) 으로 나타내는 범위임으로써, PVA 필름의 연신성이 향상된다. Retotal 은 18 ㎚ 이하가 바람직하다. 상기 서술한 바와 같이, 통상, PVA 필름 전체에 대해 리타데이션을 측정할 때에, PVA 필름 (1) 의 양단 (2, 3) 에서부터 각각 10 ㎜ 의 위치가 포함되도록 측정을 실시한다. 이 때의 측정치를 사용하여, Retotal 과 함께 Rei, Remax, Remin 및 Reave 도 구한다.
상기 식 (4) 는, Retotal 에 대한 A 의 비 (A/Retotal) 를 규정한 것이다. A 는, PVA 필름의 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 최대치 Remax 와 최소치 Remin 의 차이고, 이 차가 작을수록 얻어지는 광학 필름의 광학 특성이 향상되어 바람직하게도 생각된다. 그러나, 본 발명자들은 PVA 필름의 연신성과 얻어지는 광학 필름의 광학 성능을 향상시키기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 놀랍게도, Retotal 에 대한 A 의 비 (A/Retotal) 를 0.3 이상으로 함으로써, 광학 성능이 거의 저하되지 않고, 연신성이 대폭 향상되는 것을 알아냈다. 상기 비 (A/Retotal) 는 0.4 이상이 보다 바람직하다. 한편, 상기 비 (A/Retotal) 는 2 이하가 바람직하고, 1 이하가 보다 바람직하다.
본 발명의 PVA 필름의 두께는 15 ∼ 65 ㎛ 이고, 폭은 3 m 이상이다. 상기 식 (1) ∼ (4) 를 만족하는 본 발명의 PVA 필름은, 이와 같이 얇고 폭이 넓어도, 우수한 연신성을 갖고, 또한 연신 후의 폭의 변동이 작다. 이와 같은 PVA 필름을 사용함으로써, 광학 성능이 우수한, 얇고 폭이 넓은 광학 필름을 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
상기 PVA 필름의 연신성이 보다 향상되는 관점에서는, 상기 PVA 필름의 두께가 20 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또, 상기 PVA 필름의 폭은 3.5 m 이상이 바람직하다. 한편, 현실적인 생산기에 의해 편광 필름 등의 광학 필름을 제조하는 경우, 필름의 폭이 지나치게 넓으면 균일한 1 축 연신이 곤란해지는 경우가 있으므로, PVA 필름의 폭은 8 m 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 PVA 필름의 길이는 1,000 m 이상이다. 본 발명의 PVA 필름은, 연신성이 우수하다. 따라서, 광학 필름의 원단으로 당해 PVA 필름을 사용함으로써, 장기간 안정적으로 광학 필름을 제조할 수 있다. 상기 PVA 필름의 길이는 50,000 m 이하가 바람직하고, 20,000 m 이하가 보다 바람직하다.
본 발명의 필름에 사용되는 PVA 로서, 비닐에스테르를 중합하여 얻어지는 폴리비닐에스테르를 비누화함으로써 제조된 것을 사용할 수 있다. 비닐에스테르로는, 예를 들어, 포름산비닐, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 발레르산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐, 벤조산비닐, 피발산비닐, 버사트산비닐 등을 들 수 있다. 상기 비닐에스테르 중에서도, 입수 용이성, 비용, PVA 의 제조의 용이성 등의 관점에서 아세트산비닐이 바람직하다.
상기 폴리비닐에스테르는, 단량체로서 1 종 또는 2 종 이상의 비닐에스테르만을 사용하여 얻어진 것이 바람직하고, 단량체로서 1 종의 비닐에스테르만을 사용하여 얻어진 것이 보다 바람직하지만, 1 종 또는 2 종 이상의 비닐에스테르와 이것과 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체여도 된다.
이와 같은 비닐에스테르와 공중합 가능한 다른 단량체로는, 예를 들어, 에틸렌 ; 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐 등의 탄소수 3 ∼ 30 의 올레핀 (α-올레핀 등) ; 아크릴산 또는 그 염 ; 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산n-프로필, 아크릴산i-프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산i-부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산도데실, 아크릴산옥타데실 등의 아크릴산에스테르 ; 메타크릴산 또는 그 염 ; 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산n-프로필, 메타크릴산i-프로필, 메타크릴산n-부틸, 메타크릴산i-부틸, 메타크릴산t-부틸, 메타크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산도데실, 메타크릴산옥타데실 등의 메타크릴산에스테르 ; 아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 아크릴아미드프로판술폰산 또는 그 염, 아크릴아미드프로필디메틸아민 또는 그 염, N-메틸올아크릴아미드 또는 그 유도체 등의 아크릴아미드 유도체 ; 메타크릴아미드, N-메틸메타크릴아미드, N-에틸메타크릴아미드, 메타크릴아미드프로판술폰산 또는 그 염, 메타크릴아미드프로필디메틸아민 또는 그 염, N-메틸올메타크릴아미드 또는 그 유도체 등의 메타크릴아미드 유도체 ; N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐피롤리돈 등의 N-비닐아미드 ; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, i-프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르, i-부틸비닐에테르, t-부틸비닐에테르, 도데실비닐에테르, 스테아릴비닐에테르 등의 비닐에테르 ; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 시안화비닐 ; 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐, 불화비닐리덴 등의 할로겐화비닐 ; 아세트산알릴, 염화알릴 등의 알릴 화합물 ; 말레산 또는 그 염, 에스테르 혹은 산 무수물 ; 이타콘산 또는 그 염, 에스테르 혹은 산 무수물 ; 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실릴 화합물 ; 아세트산이소프로페닐 등을 들 수 있다. 상기 폴리비닐에스테르는, 이들 다른 단량체의 1 종 또는 2 종 이상에서 유래하는 구조 단위를 가질 수 있다.
상기 폴리비닐에스테르에서 차지하는 상기 다른 단량체에서 유래하는 구조 단위의 비율은, 폴리비닐에스테르를 구성하는 전체 구조 단위의 몰수에 기초하여, 15 몰％ 이하인 것이 바람직하고, 5 몰％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 PVA 는 1 종 또는 2 종 이상의 그래프트 공중합 가능한 단량체에 의해 변성된 것이어도 된다. 당해 그래프트 공중합 가능한 단량체로는, 예를 들어, 불포화 카르복실산 또는 그 유도체 ; 불포화 술폰산 또는 그 유도체 ; 탄소수 2 ∼ 30 의 α-올레핀 등을 들 수 있다. PVA 에 있어서의 그래프트 공중합 가능한 단량체에서 유래하는 구조 단위의 비율은, PVA 를 구성하는 전체 구조 단위의 몰수에 기초하여, 5 몰％ 이하인 것이 바람직하다.
상기 PVA 는, 그 수산기의 일부가 가교되어 있어도 되고 가교되어 있지 않아도 된다. 또 상기 PVA 는, 그 수산기의 일부가 아세트알데히드, 부틸알데히드 등의 알데히드 화합물 등과 반응하여 아세탈 구조를 형성하고 있어도 되고, 이들 화합물과 반응하지 않고 아세탈 구조를 형성하고 있지 않아도 된다.
PVA 의 중합도는 특별히 제한되지 않지만, 필름 강도나 얻어지는 광학 필름의 내구성 등의 관점에서, 500 이상인 것이 바람직하고, 1,000 이상인 것이 보다 바람직하고, 1,500 이상인 것이 더욱 바람직하고, 2,000 이상인 것이 특히 바람직하다. 한편, 중합도가 지나치게 높으면 제조 비용의 상승이나 제막시에 있어서의 공정 통과성의 불량으로 이어지는 경향이 있는 점에서, PVA 의 중합도는 10,000 이하인 것이 바람직하고, 9,000 이하인 것이 보다 바람직하고, 8,000 이하인 것이 더욱 바람직하고, 7,000 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 명세서에서 말하는 PVA 의 중합도는 JIS K6726-1994 의 기재에 준하여 측정되는 평균 중합도를 의미한다.
PVA 의 비누화도는 특별히 제한되지 않지만, 얻어지는 PVA 필름으로부터 제조되는 광학 필름의 광학 성능이나 내구성 등의 관점에서, PVA 의 비누화도는 95 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 98 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 99 몰％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 99.2 몰％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서의 PVA 의 비누화도란, PVA 가 갖는, 비누화에 의해 비닐알코올 단위로 변환될 수 있는 구조 단위 (전형적으로는 비닐에스테르 단위) 와 비닐알코올 단위의 합계 몰수에 대해 당해 비닐알코올 단위의 몰수가 차지하는 비율 (몰％) 을 말한다. PVA 의 비누화도는 JIS K6726-1994 의 기재에 준하여 측정할 수 있다.
본 발명의 PVA 필름의 원료로서, 1 종의 PVA 를 단독으로 사용해도 되고, 변성의 종류나 변성률, 중합도, 비누화도 등이 서로 상이한 2 종 이상의 PVA 를 병용해도 된다. 단, 광학 필름을 제조할 때의 원단으로서 사용하는 경우와 같이 본 발명의 PVA 필름에 우수한 2 차 가공성이 요구되는 경우 등에 있어서, PVA 필름이, 카르복실기, 술폰산기 등의 산성 관능기를 갖는 PVA ; 산 무수물기를 갖는 PVA ; 아미노기 등의 염기성 관능기를 갖는 PVA ; 이들의 중화물 등, 가교 반응을 촉진시키는 관능기를 갖는 PVA 를 함유하면, PVA 분자간의 가교 반응에 의해 PVA 필름의 2 차 가공성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, 상기와 같은 경우에 있어서 PVA 필름은, 산성 관능기를 갖는 PVA, 산 무수물기를 갖는 PVA, 염기성 관능기를 갖는 PVA 및 이들의 중화물의 어느 것도 함유하지 않는 것이 바람직하다. PVA 로서, 비닐에스테르만을 단량체로 사용하여 얻어진 폴리비닐에스테르를 비누화함으로써 제조된 PVA, 및/또는, 비닐에스테르와 에틸렌 및/또는 탄소수 3 ∼ 30 의 올레핀만을 단량체로 사용하여 얻어진 폴리비닐에스테르를 비누화함으로써 제조된 PVA 만을 함유하는 것이 보다 바람직하고, PVA 로서 비닐에스테르만을 단량체로 사용하여 얻어진 폴리비닐에스테르를 비누화함으로써 제조된 PVA, 및/또는, 비닐에스테르와 에틸렌만을 단량체로 사용하여 얻어진 폴리비닐에스테르를 비누화함으로써 제조된 PVA 만을 함유하는 것이 더욱 바람직하다.
이렇게 하여 얻어진 PVA 를 사용하여 상기 PVA 필름을 제조한다. 본 발명의 PVA 필름의 제법은 특별히 한정되지 않지만, 회전축이 서로 평행한 복수의 건조 롤을 구비하는 제막 장치를 사용하여, 상기 복수의 건조 롤이, 제 1 건조 롤로부터 제 m 건조 롤 (m 은 3 이상의 정수를 나타낸다) 로 이루어지고, 다이로부터 제 1 건조 롤 상에 폴리비닐알코올을 함유하는 제막 원액을 토출하고 건조시킴으로써 필름을 얻은 후에, 제 2 건조 롤 ∼ 제 m 건조 롤을 사용하여 상기 필름을 추가로 건조시키는 공정을 갖고, 제 1 건조 롤로부터 박리할 때의 필름의 휘발 분율이 12 ∼ 20 ％ 이고, 제 1 건조 롤의 주속 (S1) 에 대한 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 의 비 (S2/S1) 가 1.015 ∼ 1.050 이고, 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 상기 필름의 휘발 분율이 11 질량％ 이하가 된 다음 처음으로 접촉하는 건조 롤 (제 x 건조 롤) 의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.970 ∼ 0.995 이고, 제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤까지의 롤 온도의 평균이 63 ∼ 81 ℃ 인, 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.
제막 원액으로서, PVA 를 액체 매체와 혼합한 용액이나, 액체 매체 등을 함유하는 PVA 칩을 용융시킨 용융액이 사용된다. 이들은, 교반식 혼합 장치, 용융 압출기 등을 사용하여 조제할 수 있다. 그 때에 사용하는 액체 매체로는, 예를 들어, 물, 디메틸술폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등을 들 수 있다. 이들 액체 매체는 1 종을 단독으로 사용해도, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도 물, 디메틸술폭시드, 또는 그들의 혼합물이 바람직하게 사용되고, 물이 보다 바람직하게 사용된다.
얻어지는 PVA 필름의 연신성이 한층 더 향상되는 점에서, 제막 원액은 가소제를 함유하는 것이 바람직하다. 가소제를 함유하는 제막 원액을 사용함으로써 가소제를 함유하는 PVA 필름이 얻어진다. 가소제로는 다가 알코올이 바람직하게 사용되고, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 글리세린, 디글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판 등을 들 수 있다. 가소제는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다. 그 중에서도, 글리세린, 디글리세린 및 에틸렌글리콜 중 1 종 또는 2 종 이상이 바람직하게 사용된다.
가소제의 함유량은, PVA 100 질량부에 대해 0.1 ∼ 30 질량부인 것이 바람직하고, 3 ∼ 25 질량부인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 20 질량부인 것이 특히 바람직하다. 가소제의 함유량이 PVA 100 질량부에 대해 30 질량부 이하임으로써, 얻어지는 PVA 필름의 취급성이 향상된다.
PVA 필름을 제조할 때의 건조 롤로부터의 박리성의 향상, 얻어지는 PVA 필름의 취급성 등의 점에서, 제막 원액은 계면 활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 계면 활성제를 함유하는 제막 원액을 사용함으로써 계면 활성제를 함유하는 PVA 필름이 얻어진다. 계면 활성제의 종류로는 특별히 한정은 없지만, 아니온성 계면 활성제 또는 논이온성 계면 활성제가 바람직하게 사용된다. 이들 계면 활성제는 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다.
아니온성 계면 활성제로는, 예를 들어, 라우르산칼륨 등의 카르복실산형, 옥틸술페이트 등의 황산에스테르형, 도데실벤젠술포네이트 등의 술폰산형의 아니온성 계면 활성제가 바람직하다.
또, 논이온성 계면 활성제로는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 알킬에테르형, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 등의 알킬페닐에테르형, 폴리옥시에틸렌라우레이트 등의 알킬에스테르형, 폴리옥시에틸렌라우릴아미노에테르 등의 알킬아민형, 폴리옥시에틸렌라우르산아미드 등의 알킬아미드형, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에테르 등의 폴리프로필렌글리콜에테르형, 라우르산디에탄올아미드, 올레산디에탄올아미드 등의 알칸올아미드형, 폴리옥시알킬렌알릴페닐에테르 등의 알릴페닐에테르형의 논이온성 계면 활성제가 바람직하다.
계면 활성제의 함유량은, PVA 100 질량부에 대해 0.01 ∼ 1 질량부인 것이 바람직하고, 0.02 ∼ 0.5 질량부인 것이 보다 바람직하고, 0.05 ∼ 0.3 질량부인 것이 더욱 바람직하다. 계면 활성제의 함유량이 PVA 100 질량부에 대해 0.01 질량부 이상임으로써, 연신성이나 염색성이 한층 더 향상된다. 또, 계면 활성제의 함유량이 PVA 100 질량부에 대해 1 질량부 이하임으로써, PVA 필름의 취급성이 향상된다.
제막 원액은, 안정화제 (산화 방지제, 자외선 흡수제, 열안정제 등), 상용화제, 블로킹 방지제, 난연제, 대전 방지제, 활제, 분산제, 유동화제, 항균제 등의 각종 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 이들 첨가제는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다.
PVA 필름의 제조에 사용되는 제막 원액의 휘발 분율은 60 ∼ 75 질량％ 인 것이 바람직하다. 휘발 분율이 60 질량％ 이상인 제막 원액은 적당한 점도를 갖기 때문에 제막성이 향상된다. 휘발 분율이 65 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 휘발 분율이 75 질량％ 이하임으로써, 얻어지는 PVA 필름의 두께의 균일성이 향상된다. 또한, 본 발명에 있어서, 제막 원액의 휘발 분율은, 하기 식 (i) 에 의해 구할 수 있다.
휘발 분율 (질량％) = ｛(Wa－Wb)/Wa｝× 100 (i)
[식 중, Wa 는 제막 원액의 질량 (g), Wb 는 Wa (g) 의 제막 원액을 105 ℃ 의 전열 건조기 중에서 16 시간 건조한 후에 잔존하는 성분의 질량 (g) 을 나타낸다.]
상기 PVA 필름의 제조에 사용되는 제막 장치에 있어서의, 건조 롤의 표면은 잘 부식되지 않고, 또한 경면 (鏡面) 광택을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 관점에서, 건조 롤은, 니켈, 크롬, 구리, 철, 스테인리스 스틸 등의 금속에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 건조 롤의 내구성을 높이는 관점에서, 건조 롤의 표면에 니켈, 크롬, 니켈/크롬 합금 등의 도금층이 단층 또는 다층으로 형성되어 있는 것도 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 제막 장치는, 필요에 따라서, 건조 롤에 계속해서, 열풍로식의 열풍 건조 장치, 열처리 장치, 조습 장치 등을 가지고 있어도 된다.
상기 제막 장치에 있어서의, 건조 롤의 수는 3 개 이상이고, 5 ∼ 30 개인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상류에 배치된 건조 롤로부터 순서대로, 제 1 건조 롤, 제 2 건조 롤, 제 3 건조 롤, 제 4 건조 롤, ··· 제 m 건조 롤이라고 부른다. 상기 제막 장치는, T 형 슬릿 다이, 호퍼 플레이트, I-다이, 립 코터 다이 등의 이미 알려진 토출 장치 (유연 장치) 를 갖는다. 당해 장치의 다이로부터 제 1 건조 롤 상에 상기 제막 원액을 필름 상에 토출 (유연) 한다.
제 1 건조 롤 상에 토출된 상기 제막 원액을 제 1 건조 롤 상에서 건조시키는 것에 의해 필름을 얻은 후에, 당해 필름을 제 1 건조 롤로부터 박리한다. 여기서, 제 1 건조 롤로부터 박리할 때의 필름의 휘발 분율이 12 ∼ 20 질량％ 일 필요가 있다.
제 1 건조 롤로부터 박리할 때의 필름의 휘발 분율이 12 질량％ 미만인 경우, 연신성이 현저하게 저하된다. 한편, 제 1 건조 롤로부터 박리할 때의 필름의 휘발 분율이 20 질량％ 를 초과하는 경우, 제 1 건조 롤로부터의 필름의 박리성이 나빠져, 흐름 방향의 두께 불균일이 커진다. 상기 휘발 분율은 19 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 18 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 16 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에 있어서, 필름의 휘발 분율은, 제 1 건조 롤로부터 박리한 직후의 필름을 채취한 후에 하기 식 (ii) 에 의해 구한다.
휘발 분율 (질량％) = ｛(Wc－Wd)/Wc｝× 100 (ii)
[식 중, Wc 는 채취된 필름의 질량 (g), Wd 는 상기 필름 Wc (g) 를 온도 105 ℃ 의 건조기 중에서 16 시간 건조시킨 후의 필름의 질량 (g) 을 나타낸다.]
PVA, 글리세린 등의 다가 알코올 (가소제), 계면 활성제 및 물을 사용하여 조제한 제막 원액을 사용하여 얻어지는 PVA 필름을 상기 조건에서 건조시켰을 때에는, 물 이외의 성분은 실질적으로 휘발되지 않고 필름 중에 잔류하기 때문에, 필름의 휘발 분율은, 필름 중에 함유되어 있는 수분량 (수분율) 과 실질적으로 동일하다.
건조의 균일성, 건조 속도 등의 점에서, 제 1 건조 롤의 표면 온도는 80 ∼ 120 ℃ 인 것이 바람직하다. 당해 표면 온도가 80 ℃ 미만인 경우, 제 1 건조 롤 상에서의 건조가 불충분해지는 경향이 있어, 박리 불량의 원인이 되기 쉽다. 당해 표면 온도는, 85 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 표면 온도가 120 ℃ 를 초과하면 필름이 발포되기 쉬워지는 경향이 있다. 상기 표면 온도는 105 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 99 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
건조의 균일성, 건조 속도 및 생산성 등의 관점에서, 제 1 건조 롤의 주속 (S1) 은, 8 ∼ 25 m/분인 것이 바람직하다. 주속 (S1) 이 8 m/분 미만인 경우, 생산성이 저하될 우려가 있다. 주속 (S1) 은, 10 m/분 이상인 것이 보다 바람직하고, 12 m/분 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 주속 (S1) 이 25 m/분을 초과하는 경우, 제 1 건조 롤에 있어서의 건조가 불충분해지는 경향이 있다. 또, 23 m/분 이하인 것이 보다 바람직하고, 22 m/분 이하인 것이 더욱 바람직하다.
제 1 건조 롤 상에 필름 형상으로 토출된 제막 원액의 건조는, 제 1 건조 롤만을 사용하여 실시해도 되지만, 제 1 건조 롤과 접촉하고 있지 않은 필름면에 열풍을 분사함으로써, 필름의 양면으로부터 열을 가하여 건조를 실시해도 된다. 이로써, 건조의 균일성, 건조 속도가 한층 더 향상된다. 열풍의 풍속은, 1 ∼ 10 m/초가 바람직하고, 2 ∼ 8 m/초가 보다 바람직하고, 3 ∼ 8 m/초가 더욱 바람직하다.
상기 풍속이 지나치게 느리면, 제 1 건조 롤 상에 결로가 발생하고, 그 물방울이 필름에 낙하하여 얻어지는 PVA 필름에 결함이 생길 우려가 있다. 한편, 상기 풍속이 지나치게 빠르면, 얻어지는 PVA 필름에 두께 불균일이 발생함으로써, 염색 불균일 등의 트러블이 발생할 우려가 있다.
열풍의 온도는, 건조 효율, 건조의 균일성 등의 점에서, 50 ∼ 150 ℃ 인 것이 바람직하고, 70 ∼ 120 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 80 ∼ 95 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 열풍의 이슬점 온도는 10 ∼ 15 ℃ 인 것이 바람직하다. 열풍의 온도가 지나치게 낮으면, 건조 효율, 건조의 균일성 등이 저하되기 쉬워진다. 한편, 열풍의 온도가 지나치게 높으면 발포가 생기기 쉬워진다.
제 1 건조 롤 상에서 필름에 열풍을 분사할 때의 방식은 특별히 제한되지 않지만, 노즐 방식, 정류판 방식 또는 그들의 조합 등이 바람직하게 채용된다. 또, 제 1 건조 롤 상의 필름의 건조시에 발생한 휘발분과 분사한 열풍을 배기하는 것이 바람직하다.
제 1 건조 롤에 의해 휘발 분율 12 ∼ 20 질량％ 로 건조시킨 필름을 당해 롤로부터 박리하고, 당해 필름을 제 2 건조 롤에 의해 추가로 건조시킨다. 제 2 건조 롤 상에서 상기 필름을 건조시킴에 있어서는, 당해 필름의 제 1 건조 롤이 접촉하고 있던 면과는 반대측의 면을 제 2 건조 롤에 접촉시켜 건조시키는 것이 바람직하다.
제 1 건조 롤의 주속 (S1) 에 대한 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 의 비 (S2/S1) 는, 1.015 ∼ 1.050 인 것이 바람직하다. 당해 비 (S2/S1) 가 1.015 미만인 경우에는, 제 1 건조 롤로부터 필름이 박리되기 어려워져, 얻어지는 PVA 필름의 폭 방향의 균일성이 저하될 우려가 있다. 한편, 상기 비 (S2/S1) 가 1.050 을 초과하는 경우에는, 제 1 건조 롤과 제 2 건조 롤 사이의 필름에 가해지는 장력의 불균일이 커져, 얻어지는 PVA 필름의 균일성이 손상될 우려가 있다.
제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 상기 필름의 휘발 분율이 11 질량％ 이하가 된 다음 처음으로 접촉하는 건조 롤 (제 x 건조 롤) 의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.970 ∼ 0.995 인 것이 바람직하다. 휘발 분율의 측정은, 상기 필름이 각 건조 롤에 접촉하기 직전에 실시한다. 휘발 분율이 처음으로 11 질량％ 이하가 된 직후에 상기 필름이 접촉하는 건조 롤이 「필름의 휘발 분율이 11 질량％ 이하가 된 다음 처음으로 접촉하는 건조 롤 (제 x 건조 롤)」이다. 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 제 x 건조 롤의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.970 미만인 경우에는, A 및 B 가 각각 상한을 초과함으로써, 얻어지는 광학 필름의 광학 성능이 불충분해지는 경우가 있다. 또, PVA 필름의 연신성이나 연신 후의 필름 폭의 균일성이 저하되는 경우도 있다. 한편, 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 제 x 건조 롤의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.995 를 초과하는 경우에는, 얻어지는 PVA 필름에 있어서의, Retotal 이 20 ㎚ 를 초과함으로써, 연신성이 저하될 우려가 있다.
제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤에 있어서, 인접하는 2 개의 건조 롤 중 상류의 건조 롤의 주속 (Sa) 에 대한 하류의 건조 롤의 주속 (Sa＋1) 의 비 (Sa＋1/Sa) 가, 0.975 ∼ 1 인 것이 바람직하다. 제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤에 있어서, 모든 인접하는 2 개의 건조 롤에 있어서의 당해 비 (Sa＋1/Sa) 가 0.975 ∼ 1 인 것이 보다 바람직하다.
제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤의 롤 온도의 평균이 63 ∼ 81 ℃ 인 것이 바람직하다. 당해 롤 온도의 평균이 63 ℃ 미만 또는 81 ℃ 를 초과하는 경우에는, A 및 B 가 각각 상한을 초과함으로써, 얻어지는 광학 필름의 광학 성능이 불충분해지는 경우가 있다. 또, PVA 필름의 연신성이나 연신 후의 필름 폭의 균일성도 저하되는 경우가 있다.
제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤의 롤 온도가 모두 50 ∼ 95 ℃ 인 것이 바람직하다. 당해 롤 온도가 50 ℃ 미만인 경우 또는 95 ℃ 를 초과하는 경우에는, A 및 B 가 각각 상한을 초과함으로써, 얻어지는 광학 필름의 광학 성능이 불충분해지는 경우가 있다. 또, 연신성이나 필름 폭의 균일성도 저하되는 경우가 있다.
제 x 건조 롤의 하류에 추가로 건조 롤이 배치되어 있는 경우, 제 x 건조 롤로부터 제 m 건조 롤에 있어서, 인접하는 2 개의 건조 롤 중 상류의 건조 롤의 주속 (Sb) 에 대한 하류의 건조 롤의 주속 (Sb＋1) 의 비 (Sb＋1/Sb) 가 0.975 ∼ 1 인 것이 바람직하다. 제 x＋1 건조 롤로부터 제 m 건조 롤의 롤 온도가 모두 50 ∼ 130 ℃ 인 것이 바람직하다.
제 x 건조 롤의 하류에 추가로 건조 롤이 배치되어 있는 경우, 그들의 적어도 일부의 건조 롤의 표면 온도를 높게 해도 된다. 이로써, PVA 필름의 건조와 열처리를 동시에 실시할 수 있다. 이 때의 롤 온도는 90 ∼ 140 ℃ 인 것이 바람직하고, 95 ∼ 130 ℃ 인 것이 보다 바람직하다.
각 건조 롤과 필름을 접촉시킴에 있어서, 보다 균일하게 건조시킬 수 있는 점에서, 필름의 일면과 타면을 각 건조 롤에 교대로 접촉시키는 것이 바람직하다.
제 1 건조 롤의 주속 (S1) 에 대한 제 m 건조 롤의 주속 (Sm) 의 비 (Sm/S1) 는 특별히 제한되지 않지만, 0.900 ∼ 1.100 의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.950 ∼ 1.050 의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 0.980 ∼ 1.020 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, 0.990 ∼ 1.010 의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
건조된 상기 PVA 필름의 폭 방향 양단부 (귀) 를 절단하는 것이 바람직하다. 이 때, 다이로부터 토출되었을 때의 필름 폭 (W1) 에 대한, 양단부 (귀) 가 절단된 후의 필름 폭 (WT) 의 비 (WT/W1) 가 0.6 이상인 것이 바람직하고, 0.7 이상인 것이 보다 바람직하다. 종래의 방법에 의해 제막된 PVA 필름의 단부는 리타데이션값이 높고, 이와 같은 PVA 필름은 연신성이 불충분하였다. 당해 PVA 필름의 단부를 널찍하게 절단함으로써, 연신성이 개선되지만, 얻어지는 PVA 필름의 폭이 좁아질 뿐 아니라, 폐기되는 부분이 증가함으로써 비용도 상승하여 문제가 되었다. 한편, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 제막 후의 PVA 필름 단부의 리타데이션값을 저하시킬 수 있기 때문에, 단부를 넓게 절단할 필요가 없이, 연신성이 우수한 폭이 넓은 PVA 필름이 얻어진다.
건조된 PVA 필름은, 필요에 따라서, 조습 처리 등을 실시하여, 롤 형상으로 감아도 된다. 최종적으로 얻어지는 PVA 필름의 휘발 분율은 1 ∼ 5 질량％ 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 4 질량％ 인 것이 보다 바람직하다. 또, 당해 PVA 필름 중의 PVA 의 함유량은, 50 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 80 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 PVA 필름은, 얇고 폭이 넓어도, 우수한 연신성을 갖고, 또한 연신 후의 폭의 변동이 작다. 이와 같은 PVA 필름을 사용함으로써, 광학 성능이 우수한, 얇고 폭이 넓은 광학 필름, 특히 편광 필름을 양호한 생산성으로 제조할 수 있다. 최근, 액정 텔레비전이나 모니터의 대화면화가 진행되고 있다. 또, 노트북형 컴퓨터, 휴대 전화 등의 경량화도 진행되고 있다. 본 발명의 PVA 필름은, 이들에 사용되는 광학 필름의 원단 등으로서 바람직하게 사용된다. 당해 광학 필름은, 본 발명의 PVA 필름을 사용하여 1 축 연신하는 공정을 갖는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 PVA 필름을 원단으로서 사용하여 편광 필름을 제조하는 방법으로서, 본 발명의 PVA 필름을 사용하여 염색, 1 축 연신, 고정 처리, 건조 처리, 필요에 따라서 열처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 염색과 1 축 연신의 순서는 특별히 한정되지 않으며, 1 축 연신 전에 염색을 실시해도 되고, 1 축 연신과 동시에 염색을 실시해도 되고, 또는 1 축 연신 후에 염색을 실시해도 된다. 또, 1 축 연신, 염색 등의 공정은 복수 회 반복해도 된다.
PVA 필름의 염색에 사용하는 염료로는, 요오드 또는 이색성 유기 염료 (예를 들어, Direct Black 17, 19, 154 ; Direct Brown 44, 106, 195, 210, 223 ; Direct Red 2, 23, 28, 31, 37, 39, 79, 81, 240, 242, 247 ; Direct Blue 1, 15, 22, 78, 90, 98, 151, 168, 202, 236, 249, 270 ; Direct Violet 9, 12, 51, 98 ; Direct Green 1, 85 ; Direct Yellow 8, 12, 44, 86, 87 ; Direct Orange 26, 39, 106, 107 등의 이색성 염료) 등을 사용할 수 있다. 이들 염료는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다. 염색은, 통상, PVA 필름을 상기 염료를 함유하는 용액 중에 침지시킴으로써 실시할 수 있지만, 그 처리 조건이나 처리 방법은 특별히 제한되지 않는다.
PVA 필름의 1 축 연신은, 습식 연신법 또는 건열 연신법 중 어느 것으로 실시해도 된다. 습식 연신법에 의해 1 축 연신하는 경우에는, 붕산을 함유하는 온수 중에서 1 축 연신해도 되고, 상기한 염료를 함유하는 용액 중이나 후기 고정 처리욕 중에서 1 축 연신해도 되고, 흡수 후의 PVA 필름을 사용하여 공기 중에서 1 축 연신해도 되며, 그 밖의 방법으로 1 축 연신해도 된다. 1 축 연신 처리시의 연신 온도는 특별히 한정되지 않지만, PVA 필름을 온수 중에서 연신 (습식 연신) 하는 경우에는 바람직하게는 30 ∼ 90 ℃, 보다 바람직하게는 40 ∼ 70 ℃, 더욱 바람직하게는 45 ∼ 65 ℃ 의 온도가 채용되고, 건열 연신하는 경우에는 50 ∼ 180 ℃ 의 온도가 바람직하게 채용된다. 또, 1 축 연신의 연신 배율 (다단으로 1 축 연신을 실시하는 경우에는 합계 연신 배율) 은, 편광 성능의 면에서 필름이 절단되기 직전까지 가능한 한 연신하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 4 배 이상인 것이 바람직하고, 5 배 이상인 것이 보다 바람직하고, 5.5 배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 연신 배율의 상한은 필름이 파단되지 않는 한 특별히 제한은 없지만, 균일한 연신을 실시하기 위해서는 8.0 배 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서의 연신 배율은 연신 전의 필름의 길이에 기초하는 것으로, 연신을 하고 있지 않은 상태가 연신 배율 1 배에 상당한다. 연신 후의 필름 (편광 필름) 의 두께는, 5 ∼ 35 ㎛, 특히 20 ∼ 30 ㎛ 인 것이 바람직하다.
장척 (長尺) 의 PVA 필름을 1 축 연신하는 경우에 있어서의 1 축 연신의 방향에 특별히 제한은 없으며, 길이 방향에 대한 1 축 연신이나 횡 1 축 연신을 채용할 수 있지만, 편광 성능이 보다 우수한 편광 필름이 얻어지는 점에서 길이 방향에 대한 1 축 연신이 바람직하다. 길이 방향에 대한 1 축 연신은, 서로 평행한 복수의 롤을 구비하는 연신 장치를 사용하여, 각 롤 사이의 주속을 변경함으로써 실시할 수 있다. 한편, 횡 1 축 연신은 텐터형 연신기를 사용하여 실시할 수 있다.
편광 필름의 제조에 있어서는, 1 축 연신된 필름에 대한 염료의 흡착을 강고하게 하기 위해서, 고정 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 고정 처리로는, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물을 첨가한 고정 처리욕 중에 필름을 침지하는 방법을 들 수 있다. 그 때에, 필요에 따라서 고정 처리욕 중에 요오드 화합물을 첨가해도 된다.
1 축 연신, 또는 1 축 연신과 고정 처리를 실시한 필름을 이어서 건조 처리 (열처리) 하는 것이 바람직하다. 건조 처리 (열처리) 의 온도는 30 ∼ 150 ℃ 의 범위 내, 특히 50 ∼ 140 ℃ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 건조 처리 (열처리) 의 온도가 지나치게 낮으면, 얻어지는 편광 필름의 치수 안정성이 저하되기 쉬워지고, 한편, 지나치게 높으면 염료의 분해 등에 수반되는 편광 성능의 저하가 발생하기 쉬워진다.
이상과 같이 하여 얻어진 편광 필름의 양면 또는 편면에, 광학적으로 투명하고, 또한 기계적 강도를 갖는 보호막을 첩합 (貼合) 하여 편광판으로 할 수 있다. 그 경우의 보호막으로는, 삼아세트산셀룰로오스 (TAC) 필름, 아세트산·부티르산 셀룰로오스 (CAB) 필름, 아크릴계 필름, 폴리에스테르계 필름 등이 사용된다. 또, 보호막을 첩합하기 위한 접착제로는, PVA 계 접착제나 우레탄계 접착제 등을 들 수 있고, 그 중에서도 PVA 계 접착제가 바람직하다.
이상과 같이 하여 얻어진 편광판은, 아크릴계 등의 점착제를 피복한 후, 유리 기판에 첩합하여 액정 표시 장치의 부품으로서 사용할 수 있다. 편광판을 유리 기판에 첩합할 때에, 위상차 필름, 시야각 향상 필름, 휘도 향상 필름 등을 첩합해도 된다.
실시예
이하에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
리타데이션값의 측정
건조 공정을 거쳐 감아들이기 직전의 PVA 필름의 리타데이션값을 측정하였다. 필름의 흐름 방향에 대해, 수직 방향으로 복수 나란히 정렬한 리타데이션 측정 장치를 사용하여, 파장 590 ㎚ 의 광에 기초하여, 25 ℃ 에 있어서의, 필름의 두께 방향의 리타데이션값을 측정하였다. 필름의 길이 방향 (흐름 방향) 의 피치를 15 m, 폭 방향의 피치를 10 ㎜ 로 하여 필름 전체면의 리타데이션값을 측정한 후, 전체 측정점의 리타데이션의 수평균치 Retotal 을 구하였다. 그리고, PVA 필름의 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 측정점 i (i = 1 ∼ n, n 은 정수) 의 리타데이션 (Rei) 으로부터, 그 최대치 (Remax), 최소치 (Remin), 수평균치 (Reave) 를 상기 방법에 의해 구한 후, 상기 식 (1), (2) 에 도입하여 A 및 B 를 산출하였다.
실시예 1
(1) PVA 필름의 제조
PVA (아세트산비닐의 단독 중합체의 비누화물, 중합도 2,400, 비누화도 99.9 몰％) 100 질량부, 글리세린 12 질량부, 라우르산디에탄올아미드 0.1 질량부 및 물로 이루어지는 휘발 분율 66 질량％ 의 제막 원액을 사용하였다. 제막 장치로서, T 형 슬릿 다이 (폭 4.9 m) 와, 회전축이 서로 평행한 18 개의 건조 롤을 구비하는 것을 사용하였다. 상기 제막 원액을 T 형 슬릿 다이로부터 제 1 건조 롤 (표면 온도 93.5 ℃, 주속 (S1) 14.5 m/분) 상에 필름 형상으로 토출하였다. 이 때, 제 1 건조 롤 상의 필름에 열풍 (온도 90 ℃, 이슬점 온도 10 ℃) 을 5 m/초의 풍속으로 필름 전체에 균일하게 분사하였다. 이어서 제 1 건조 롤로부터 필름을 박리하고 (제 1 건조 롤로부터 박리한 직후의 필름의 휘발 분율은 18.2 질량％), 제 1 건조 롤과 접촉하지 않았던 필름면을 제 2 건조 롤에 접촉시켜 건조를 실시하였다. 필름의 일면과 타면이 교대로 각 건조 롤에 접하도록, 당해 필름을 제 3 건조 롤로부터 제 18 건조 롤에 순차 접촉시킴으로써 건조를 실시하였다. 그 후, 필름의 양단부 (귀) 를 절단한 후, 롤 형상으로 감아, PVA 필름 (두께 60 ㎛, 폭 4 m, 길이 5,000 m, 휘발 분율 3 질량％) 을 얻었다. 필름의 양단부를 절단한 후, 감아들이기 전에 상기 방법에 의해 PVA 필름의 리타데이션값을 측정하였다. 필름의 휘발 분율은 다음과 같이 구하였다. 제 1 건조 롤로부터 필름이 박리된 직후에 필름의 중앙부로부터 샘플을 채취하였다. 또, 제 2 ∼ 제 18 건조 롤에 접촉하기 직전의 필름의 중심부로부터 샘플을 각각 채취하였다. 각 샘플을 105 ℃ 의 건조기 중에서 16 시간 건조시킨 후, 건조 전후의 필름의 질량으로부터 휘발 분율을 구하였다. 각 건조 롤의 표면 온도를 표 2 에 나타내고, 인접하는 건조 롤의 주속비를 표 3 에 나타낸다.
제 7 건조 롤에 접촉하기 직전의 필름의 휘발 분율은 10.8 질량％ 였다. 즉, 상기 필름의 휘발 분율이 11 질량％ 이하가 된 다음 처음으로 접촉한 건조 롤은 제 7 건조 롤 (x = 7) 이었다. 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한 제 7 건조 롤의 주속 (S7) 의 비 (S7/S2) 는 0.971 이고, 제 1 건조 롤의 주속 (S1) 에 대한 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 의 비 (S2/S1) 는 1.050 이었다. 제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤의 롤 표면 온도의 평균은 80 ℃ 였다. 이들의 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, PVA 필름의 리타데이션값을 사용한 계산된 A, B, Retotal 및 A/Retotal 을 표 1 에 나타낸다.
연신성의 평가
다음과 같이, 얻어진 PVA 필름의 필름 롤을 연속적으로 팽윤 처리, 염색, 1 축 연신, 건조 처리를 이 순서대로 실시하여 편광 필름을 제조하였다. 팽윤 처리로서 PVA 필름을 증류수에 1 분간 침지하였다. 이어서, 요오드계 색소를 함유하는 수용액 (요오드 농도 : 0.3 질량％, 요오드화칼륨 농도 : 2.1 질량％, 온도 30 ℃) 에 1 분간 침지하여 요오드계 색소를 함유시켰다. 계속해서, 붕산 수용액 (붕산 농도 : 4 질량％, 요오드화칼륨 농도 : 6 질량％, 온도 : 60 ℃) 중에서 흐름 방향으로 6.2 배로 연신하였다. 그 후, 60 ℃ 에서 1 분간 건조시켜, 편광 필름을 얻었다. 상기 조건으로 1,000 m 의 PVA 필름 롤을 연신했을 때의 파단 발생 횟수가 0 회인 경우에 연신성의 평가를 A 로 하고, 1 ∼ 3 회인 경우에 연신성의 평가를 B 로 하고, 4 회 이상인 경우에 연신성의 평가를 C 로 하였다.
폭 변동의 평가
얻어진 편광 필름의 폭을 100 m 간격으로 측정하고, 그 최대치와 최소치의 차 α (㎝) 를 산출하였다. 원단의 PVA 필름 폭 β (㎝) 에 대한 상기 차 α (㎝) 의 백분율 (100×α/β) 을 산출하였다. 당해 백분율이 0.5 ％ 미만인 경우에 폭 변동의 평가를 A 로 하고, 0.5 ％ 이상 ∼ 1.0 ％ 미만인 경우에 폭 변동의 평가를 B 로 하고, 1.0 ％ 이상인 경우에 폭 변동의 평가를 C 로 하였다.
실시예 2, 3, 비교예 1 ∼ 4, 참고예 1, 2
PVA 필름의 제조 조건을 표 1 ∼ 3 과 같이 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 PVA 필름의 제조 및 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타냈다.
상기 식 (1) ∼ (4) 를 만족하는 본 발명의 PVA 필름은 우수한 연신성이 우수함과 함께, 연신시의 폭도 균일하였다. 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 제 x 건조 롤의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.970 미만이고, 제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤까지의 롤 온도의 평균이 81 ℃ 를 초과하는 경우 (비교예 1, 2), 얻어지는 PVA 필름의 A 및 B 가, 상기 식 (1) 및 (2) 에 의해 규정된 상한을 초과하여, 연신성 및 연신시의 폭의 균일성이 저하되었다. 또한 A 및 B 는, PVA 필름의 길이 방향의 리타데이션 불균일의 지표로, 이들의 값이 큰 비교예 1 및 2 의 PVA 필름은 얻어지는 광학 필름의 광학 성능이 불충분한 것으로 생각된다.
제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤까지의 롤 온도의 평균이 63 ℃ 미만인 경우 (비교예 3) 도, 얻어지는 PVA 필름의 A 및 B 가, 상기 식 (1) 및 (2) 에 의해 규정된 상한을 초과하여, 연신성 및 연신시의 폭의 균일성이 저하되었다. A 및 B 가 큰 비교예 3 의 PVA 필름은 얻어지는 광학 필름의 광학 성능도 불충분한 것으로 생각된다. 제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤까지의 롤 온도의 평균이 63 ℃ 미만이고, 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 제 x 건조 롤의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.995 를 초과하는 경우 (비교예 4), 얻어지는 PVA 필름의 Retotal 이 상기 식 (3) 에 의해 규정된 상한을 초과하여, 연신성 및 연신시의 폭의 균일성이 저하되었다.
참고예 1 은, 비교예 3 과 동일하게 하여 제막된 PVA 필름의 양단을 절단할 때에, 비교예 3 보다 단부를 널찍하게 절단한 예이다. 얻어진 PVA 필름의 성능은 충분했지만, 폭이 좁기 때문에, 실용상 문제가 있었다. 참고예 2 는, 종래의 두꺼운 (75 ㎛) PVA 필름의 예이다.
1 : PVA 필름
2, 3 : 단
4 : 길이 방향
5 : 피치
6 : 폭 방향
2, 3 : 단
4 : 길이 방향
5 : 피치
6 : 폭 방향
Claims (3)
- 폭 3 m 이상, 길이 1,000 m 이상, 두께 15 ∼ 65 ㎛ 의 폴리비닐알코올 필름으로서,
길이 방향의 피치를 15 m, 폭 방향의 피치를 10 ㎜ 로 하여 측정된 리타데이션값이 하기 식 (1) ∼ (4) 를 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올 필름.
식 중,
Remax (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 최대치
Remin (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 최소치
Reave (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 리타데이션의 평균치
Rei (㎚) : 단에서부터 10 ㎜ 의 위치에 있어서의 측정점 i (i = 1 ∼ n, n 은 정수) 의 리타데이션값
Retotal (㎚) : 전체 측정점의 리타데이션의 평균치이다. - 제 1 항에 기재된 폴리비닐알코올 필름의 제조 방법으로서,
회전축이 서로 평행한 복수의 건조 롤을 구비하는 제막 장치를 사용하고,
상기 복수의 건조 롤이, 제 1 건조 롤로부터 제 m 건조 롤 (m 은 3 이상의 정수를 나타낸다) 로 이루어지고,
다이로부터 제 1 건조 롤 상에 폴리비닐알코올을 함유하는 제막 원액을 토출하고 건조시킴으로써 필름을 얻은 후에, 제 2 건조 롤 ∼ 제 m 건조 롤을 사용하여 상기 필름을 추가로 건조시키는 공정을 갖고,
제 1 건조 롤로부터 박리할 때의 필름의 휘발 분율이 12 ∼ 20 ％ 이고,
제 1 건조 롤의 주속 (S1) 에 대한 제 2 건조 롤의 주속 (S2) 의 비 (S2/S1) 가 1.015 ∼ 1.050 이고,
제 2 건조 롤의 주속 (S2) 에 대한, 상기 필름의 휘발 분율이 11 질량％ 이하가 된 다음 처음으로 접촉하는 건조 롤 (제 x 건조 롤) 의 주속 (Sx) 의 비 (Sx/S2) 가 0.970 ∼ 0.995 이고,
제 2 건조 롤로부터 제 x 건조 롤까지의 롤 온도의 평균이 63 ∼ 81 ℃ 인, 폴리비닐알코올 필름의 제조 방법. - 제 2 항에 있어서,
폴리비닐알코올을 함유하는 제막 원액의 휘발 분율이 60 ∼ 75 질량％ 이고, 제 1 건조 롤의 주속 (S1) 이 8 ∼ 25 m/분인, 폴리비닐알코올 필름의 제조 방법.
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