KR20040003025A

KR20040003025A - 실질적으로 단축 캐릭터를 갖는 횡방향으로 신장된 필름의제조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040003025A
Application number: KR10-2003-7015523A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 와드 메릴; 제퍼리 엔. 잭슨; 앤드류 티. 러프; 존 에이. 휘틀리; 데니스 엘. 크뢰거
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2004-01-07
Also published as: EP1526961A2; JP2012101559A; US20070134364A1; TW575494B; US7740470B2; US20020180107A1; JP2004528206A; US7229271B2; EP1526961B1; JP5921908B2; WO2002096622A1; EP1390193A1; US9314961B2; JP2005501757A; JP2013151162A; ATE530329T1; JP2010058513A; CN1635948A; KR100866176B1; EP2277682A3

Abstract

필름을 연신시키는 방법을 기술한다. 상기 방법은 바람직하게는 필름을 단축 양식으로 연신시킨다. 바람직하게는, 다층 광학 필름을 포함한 광학 필름이 연신된다. 본 발명의 다른 측면은 연신된 필름의 롤 및 필름 연신용 장치를 포함한다.

Description

실질적으로 단축 캐릭터를 갖는 횡방향으로 신장된 필름의 제조 방법 및 장치 {PROCESSES AND APPARATUS FOR MAKING TRANSVERSELY DRAWN FILMS WITH SUBSTANTIALLY UNIAXIAL CHARACTER}

필름을 연신시키는 이유는 다양하다. PCT 공개 제WO 00/29197호에서는 중합성 필름을 2축 연신시키는 방법을 개시하였다. 상기 방법은 필름 백킹과 같은 제품에 기계적 특징을 부여하기 위해 사용될 수 있다.

연신은 결정질 플라스틱 필름의 물성을 향상시킬 수 있다. 미국 특허 제2,998,772호에서는 필름의 엣지 부분을 고정시켜 필름을 필름의 기계 방향에 대해 횡방향으로 연신시키는 원형 디스크를 포함하는 필름 연신용 기계를 개시하였다.

도 1은 연속 공급된 필름을 필름 이동 방향에 대해 횡방향으로 연신시키는 종래의 텐터 (tenter) 신장 (drawing) 공정을 도시한다. 필름은 양 엣지 (2)에서 몇몇의 고정 수단, 대개 텐터 클립에 의해 고정된다. 텐터 클립은 직선으로 분기하는 텐터 트랙 또는 레일을 따라 이동하는 텐터 체인에 연결된다. 상기 설비는 필름을 필름 이동의 기계 방향으로 전방으로 추진시켜 필름을 연신시킨다. 따라서, 필름 내의 초기 형태 (4)는 형태 (6)으로 연신될 수 있다.

텐터 장치는 미국 특허 제2,618,012호, 제3,502,766호, 제3,890,421호, 제4,330,499호; 제4,525,317호 및 제4,853,602호에 기재되어 있다. 종래의 텐터에는 많은 단점이 있다. 종래의 텐터의 분기각은 대개 작으며 보통 10도 미만이다. 경계 궤도(trajectory)는 중합성 필름의 켄칭 및 슬릿팅(slitting) 이전에 평행하거나 거의 평행한 상태로 되돌아간다. 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 필름의 비연신 부분 (4)은 치수 T, W 및 L을 가질 수 있다. 필름이 람다 (7)의 인수로 연신된 후, 상기 필름의 비연신 부분의 치수는 부분 (6)에 도시된 치수로 변한다. 이는 아래에 보다 상세히 설명하는 바와 같이 단축 연신이 아니다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 필름의 최초 두께 (T)에 대한 최종 두께 (T')의 비 (도 10 참조)는 수직 방향 신장비 (draw ratio) (NDDR)로서 정의될 수 있다. 기계 방향 신장비 (MDDR)은 필름의 일부의 최초 길이로 나눈 연신 후 필름의 일부의 길이로서 정의될 수 있다. 단지 예시의 목적으로, 도 11에서 Y'/Y를 참조한다. 횡방향 신장비 (TDDR)은 필름의 일부의 최초 폭으로 나눈 연신 후 필름의 일부의 폭으로서 정의될 수 있다. 단지 예시의 목적으로, 도 9에서 X0/X를 참조한다.

NDDR은 대략 종래의 텐터에서 TDDR의 역수이지만, MDDR은 본질적으로 변하지 않는다. MDDR 및 NDDR 신장에서의 상기 비대칭은 이들 방향과 연신 방향 (TD) 사이에서의 특성의 차이를 넘어 필름의 각종 분자, 기계 및 광학 특성의 차이를 야기한다. 상기 특성의 예시적인 예는 결정 배향과 형태, 열성 및 흡습성 팽창, 소변형 이방성 기계 컴플라이언스 (compliance), 내인열성, 내크립성 (creep resistance), 수축, 각종 파장에서의 굴절률과 흡수 계수를 포함한다.

미국 특허 제4,862,564호에서는 열가소성 물질 웹을 연신시키기 위한 장치를 개시하였다. 상기 장치는 지수함수 또는 다른 곡선 연신 프로파일을 포함한다. 상기 장치는 종래의 직선 코스 텐터 장치를 사용하여 제공되는 날카로운 피크 및 가변률의 연신과는 반대로 웹에 불변률의 연신을 제공한다.

단축으로 신장된 필름은 단순히 1축으로 신장된 필름에 비해 우월한 성능을 갖는다. 예를 들어, 단축으로 신장된 필름은 연신 방향 (TD)를 따라 보다 쉽게 섬유화되거나 인열된다. 광학 용도에서, MD 및 ND 굴절률을 조화시키는 것이 종종 유리하다. 예를 들어 미국 특허 제5,882,774호; 제5,962,114호; 및 제5,965,247호 (Jonza 등)는 다층 반사 편광기의 휘도 향상 용도에서 개선된 어프-노말각(off-normal angle) 성능을 위해 조화된 굴절률을 갖는 물질을 개시하였다.

도 3은 편광기와 같은 광학 장치에서 구성성분으로서 사용하기에 적합한 다층 필름을 연신시키기 위한 공지의 배치 기술을 설명한다. 평평한 초기 필름 (3)은 화살표 방향으로 단축으로 연신된다. 중앙부는 네킹 다운(necking down)되어 필름의 2개의 엣지들이 연신 공정 후 더이상 평행하지 않게 된다. 대부분의 연신된 필름 (5)는 광학 구성성분으로서 쓸모없다. 단지 필름의 비교적 작은 중앙부 (9)만이 편광기와 같은 광학 구성성분에서 사용하기에 적합하다. 상기 공정으로부터의 수율과 이용가능한 부품 크기는 작다.

일본 특허 공개 제 평성 5-11114호에서는 조화된 MD 및 ND 굴절률을 갖는 보정 필름이 액정 디스플레이에서 보다 넓은 관찰각을 허용함을 교시한다.

단축으로 신장된 필름을 제조하기 위해 시도한 종래의 방법은 필름을 속도가 다른 롤러들 사이에 적어도 전장을 가로질러 MD로 종방향으로 신장시키는 길이 배향기 (orienter) (L.O.)를 사용하는 것이다. 상기 전장 또는 신장 간격을 따라 길이 부여된 MDDR은 본질적으로 하류 롤 대 상류 롤의 속도비이다. 필름은 엣지 속박없이 롤러들에 자유롭게 걸쳐지기 때문에, 필름은 신장될 때 폭에서 넥킹 다운될 뿐만 아니라 두께가 얇아질 수 있다. 따라서, TDDR은 1 미만으로 실질적으로 감소될 수 있으며 가능하게는 NDDR과 동일하게 될 수 있다. 상기 방법에는 위험과 한계가 따른다. 한가지 단점은 부품 크기에 있어서의 한계이다. 제시된 폭의 최초 웹은 MDDR의 역수의 제곱근의 인수로 폭이 감소된다. 따라서, L.O.를 사용하여 제조된 최종 필름은 실질적으로 감소된 폭을 갖는다. 폭을 대략 TDDR (고정에 의한 엣지 손실을 배제함)로 증가시키는 텐터에 의해 제조된 필름과 대조할 때, 단축 조건 하의 L.O.는 가능한 부품 크기를 실질적으로 감소시킨다.

종방향 연신은 다이 라인(die line)과 같은 기계 방향으로 전파된 (propagated) 두께 결함을 증폭시키는 경향이 있다. 고도의 단축 캐릭터 (uniaxial character)를 달성하기 위해, L.O.는 필름의 최초 폭에 비해 긴 전장을 필요로 한다. 실제적으로, 이는 제어하기 어려울 수 있는 큰 장치와 긴 필름 전장을 요구한다.

일본 특허 공개 제 평성 6-34815호에서는 광학용 필름을 롤러 상에서 제조하는 또다른 한계를 지적하였다. 상기 문헌에서는 롤러가 필름의 표면을 긁거나 손상시킬 수 있음을 지적하였다. 섬세한 코팅을 갖거나 부드러운 외피층을 갖는 필름은 쉽게 해로운 영향을 받을 수 있다.

일본 특허 공개 제 평성-150115호에서, 효과적인 초기 폭은 MD 배향 슬릿을 필름 내에 주기적인 양식으로 도입함으로써 감소된다. 상기 방법은 이용가능한 부품 폭을 훨씬 더 심하게 제한한다.

필름을 단축 방식으로 신장시키는 것이 많이 시도되었다. 일본 특허 공개 제 평성 5-288931, 5-288932, 6-27321 및 6-34815호 (H. Field 등)에서는 그의 고정 표면이 평면외 (out-of-plane) 파형을 형성하는 클립 내로 필름이 공급되는 방법을 기술하였다. 필름의 MD를 따른 실제 윤곽선(contour) 길이는 텐터의 MD를 따라 윤곽선 평면내 (in-plane) 돌출부 (projection)보다 훨씬 더 길기 때문에, 실제 필름 공급 속도는 그의 평면 돌출부보다 더 높다. 필름은 초기에 유사한 평면외 파형 (예를 들어 주름고정된다)으로 공급된다. 상기 방법은 주름의 처짐 (slack)을 팽팽하게 죄고 최종 필름을 평평하게 하기 위해 신장시키는 동안 발생하는 MD 장력을 이용한다. 변법에서, 필름은 수직으로 신장된 다음 파형 클립 내에 배치된다. 이어서 웹을 평평하게 하는 것은 신장 후 장력 하의 열처리와 생성된 수축력에 의지한다. 상기 방법은 낮은 수준의 과다공급율 (20% 미만으로)에서 폴리술폰 필름과 관련하여 기술된다. 상기 방법은 요구되는 신장비 범위 및 열 전달과 같은 공정 문제로 제한되기 쉽다. 많은 유용한 단축으로 배향된 필름은 4를 초과하는 신장비를 필요로 한다. 이들은 다시 100%를 초과하는 과다공급율을 필요로 하여,균일하게 가열하는 것이 어려울 수 있는 깊은 평면외 주름(fold)을 생성시킨다. 예를 들어, 주름의 상단부와 저변부로의 열 전달은 가열 플리넘 (plenums)에 보다 근접성 때문에 중심면에서보다 훨씬 더 많을 수 있다. 이는 라인 속도를 제한시키는 경향이 있을 것이다. 상기 큰 주름은 또한 신장을 수행하기 위해 필요한 예열에서 약화된 웹 강도로 인해 붕괴되고 서로 붙을 수 있어서, 상기 방법이 실패하게 될 수 있다. 낮은 수준의 과다공급율에서, 상기 방법은 필름을 가로지른 우수한 평탄화를 보고하였다. 경계 파형이 보다 깊어지므로, 최종 필름의 수율과 품질이 불리한 영향을 받을 것으로 믿어진다.

일본 특허 공개 제 평성 5-241021, 6-51116 및 6-51119호에서는 신장하는 동안 평면내에 유지되는 클립 고정 표면을 개시하였다. 필름이 클립에 평면외 각도로 공급되는 동안, 클립은 평면외 반경 둘레로 움직인다. 평면외 반경은 개별 클립간의 분리를 일시적으로 증가시킨다. 곡선을 돈 다음, 클립 고정 표면은 평면내로 돌아오고, 클립들은 분리되어 유지되지만 보다 가깝게 이격되어 있으며, 필름의 주름진 부분들은 클립들 사이에 놓인 여분의 처짐을 제공한다. 상기 방법은 평면내 필름을 평평하게 하기 위해 신장시키는 동안 장력에 의존한다. 상기 방법은 높은 신장비 조건에서 큰 주름이 생기는 단점이 있을 수 있다. 부가적으로, 클립은 신장 전에 분리되어 유지되므로, 초기 주름을 형성하는 필름의 엣지들은 지지되지 않는다. 신장이 진행되고 스트레스가 생성됨에 따라, 이들 지지되지 않은 엣지들은 필름 중심선을 향해 내부로 당겨지기 시작한다. 궁극적으로 클립들 사이에 큰 가리비모양 (scallop)이 형성된다. 가리비모양은 엣지들을 이용불가능하게 만들뿐만 아니라, 필름을 통해 큰 캘리퍼스 변동을 일으킨다. 이는 최종 필름의 수율과 품질에 불리하게 영향을 끼친다.

일본 특허 공개 제 평성 5-11113호에서는 질량 (mass) 유동에서 공정을 부분적으로 불연속적으로 만듦으로써 순간적 필름 MD 속도로부터 MD 선속도를 디커플링시키는 것을 개시하였다. 횡방향으로 배향된 슬릿이 웹 내로 도입된다. 이들은 연속 필름의 중심 부분이 서로 멀리 당겨지도록 허용하여, 이들 부분에서 보다 많은 물질이 실질적으로 단축으로 신장될 수 있다고 주장한다. 상기 방법은 사용가능한 부품 크기와 수율을 심하게 제한시킨다.

미국 특허 제4,349,500호 (Yazawa 등)에서는 2개의 회전 디스크 또는 휠 사이에 공급된 필름을 개시한다. 필름은 2개의 연속 벨트에 의해 고정된다. 필름과 디스크는 모두 동일면 내에 놓인다. 필름은 그의 엣지들이 디스크의 분기하는 원주 엣지들을 따르므로 반대반향으로 회전하는 디스크 사이에서 횡방향으로 연신된다. 신장의 분기각은 커지고, 필름의 MD 속력은 상기 분기각의 코사인에 의해 느려진다. 벨트 속도는 일정하게 유지된다. 상기 방식에서, output 속도는 필름의 input 속도로부터 감소된다. 필름은 그의 고정 벨트로부터 방출되며, 필름은 보다 느린 MD 속력에서 권취된다.

상기 방법에서는 디스크의 회전의 중심들 사이의 분리 거리와 디스크 크기의 조정을 개시한다. 미국 특허 제5,826,314호에 논의된 상기 방법의 한가지 단점은 벨트 시스템을 사용하여 필름의 우수한 고정을 유지하는 어려움이다. 이는 높은 수준의 신장 스트레스를 발생시키는 필름의 연신에서, 예를 들어 유리 전이 온도부근에서 신장된 폴리에스테르에서 특히 문제가 된다. 상기 공정에서 사용된 많은 물질이 상기 방법을 사용하여 주름잡히거나 비-단축으로 신장된 영구적인 경화가 발생할 것으로 믿어진다. 예를 들어, MD 길이를 고정시켜 유지하면서 유리 전이 온도 부근에서 1축으로 신장된 폴리에스테르는, 최종 폭이 실질적으로 단축인 경우에 대해 예상된 다음 단계에서 감소될 때 평면내에서 뒤로 꺽이기보다는 주름잡힐 수 있다. 주름잡힘은 또한 MD 감소가 TD 신장 단계에서 너무 늦게 적용될 때 발생할 수 있다.

스웬슨 (Swenson)의 미국 특허 제5,043,036호에서는 경사진 (canted) 휠 필름 신장 장치를 기술하였다. 여기서, 디스크는 더이상 필름과 평면내에 있지 않고, 따라서 시트는 경사진 휠의 원주에 의해 규정된 평면외 경계 궤도 사이에서 연신된다. 상기 방법은 엘라스토머층을 포함하는 필름을 연신시키는 수단으로서 기술된다. 미국 특허 제3,807,004호에 지적된 바와 같이, 신장 진행을 따라 발생되는 MD 장력 때문에, 상기 평면외 만곡된 표면들 사이에서의 연신은 필름 표면을 안장 (saddle) 모양으로 만든다. 필름의 중심 부분은 경계 궤도에서의 필름처럼 직접 유지되지 않으므로 직선으로 되며, 따라서 엣지와는 상이한 경로를 따라 신장된다. 상기 불균일한 신장은 웹을 가로질러 유의한 캘리퍼스 및 특성 변동을 일으킬 수 있으며, 따라서 평면외로 움직이는 경계 궤도를 따라 필름을 신장시키는데 있어서 주요 단점이다.

미국 특허 제3,807,004호에서는 안장 형성을 부분적으로 처리하기 위한 다양한 방법을 기술하였다. 최초 필름 두께 또는 온도 분포를 프로파일링하는 것이 캘리퍼스를 균일하게 하기 위한 수단으로서 제안되었지만, 상이한 신장 상황으로 인한 특성 변동은 남을 것이다. 별법으로, 지지 장치가 만곡된 평면외 궤도에 일치하도록 중심 부분에서 필름에 힘을 가할 수 있다. 필름 표면에 대한 마찰 및 수반되는 손상은 에어 쿠션 (air cushion)을 포함한 다양한 방법에 의해 감소될 수 있다. 안장형성은 또한 미국 특허 제4,434,128호에 기재된 바와 같이 상기 언급된 디스크 배향기를 사용한 각종 작동시에 나타난다. 볼록 가이드 표면이 안장모양에 대면하기 위해 사용된다. 상기 방법의 적용에 기인한 필름 표면에 대한 손상은 상기 방법의 또다른 단점이다. 특히, 광학 용도로 사용되는 필름은 마모 및 다른 접촉 관련 결함에 의해 일어날 수 있는 표면 결함에 특히 민감하다.

<발명의 개요>

본 발명은 바람직한 특성 (예를 들어 광학 특성)을 제공하도록 필름을 연신시키는 방법, 상기 방법에 따라 연신된 필름 및 필름 연신용 장치를 포함한다. 바람직한 실시태양에서, 본 발명은 최종 필름의 목적하는 용도의 폭을 가로질러 과도한 두께 편차, 최종 필름의 목적하는 용도의 폭을 가로질러 섬유 대칭으로부터 과도한 이방성 편차, 최종 필름 내의 주름 및 다른 비평탄 결함 및 최종 필름에 표면 손상을 일으킬 수 있는 표면 접촉과 같은 종래 기술의 결점을 처리한다.

한 측면에서, 본 발명은 필름이 제1 및 제2 직교 평면내 축들과 필름의 두께 방향의 제3 상호 직교축의 좌표계와 관련하여 정의되도록, 소정의 광학 특성을 갖는 중합체 물질의 교대층들을 갖는 다층 필름을 제공하는 단계; 다층 필름을 연신기에 공급하는 단계; 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 필름의 수축을허용하면서, 연신기를 사용하여 필름의 제1 평면내 축을 따라 필름을 연신시키는 단계 (상기 연신은 필름의 엣지 부분을 고정시키고, 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키도록 분기하는 소정의 경로를 따라 필름의 엣지 부분을 이동시킴으로써 달성한다)를 포함하는, 소정의 광학 특성을 갖는 광학 필름의 형성 방법을 포함한다.

한 실시태양에서, 소정의 경로는 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키도록 하는 형태이다. 바람직한 실시태양에서, 필름의 엣지 부분들 중 적어도 하나는 실질적인 포물선인 소정의 경로를 따라 이동한다.

다른 실시태양에서, 필름의 엣지의 속도는 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키도록 제어된다.

다른 실시태양에서, 필름의 엣지 부분들 중 적어도 하나는 소정의 경로를 따라 실질적으로 일정한 속도로 움직인다.

바람직한 실시태양에서, 공정은 연속 공정이며 필름은 연신기에 연속적으로 공급된다. 필름은 롤로부터 연신기에 연속적으로 공급될 수 있거나, 연신기와 인라인 (in-line) 압출 또는 동시압출될 수 있다.

다른 실시태양에서, 제1 평면내 축의 연신 방향을 따라 변형률은 적어도 연신의 일부 동안 일정하지 않다.

바람직하게는, 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 비례적인치수 변화는 실질적으로 모든 신장 기간 내내 실질적으로 동일하다.

다른 실시태양에서, 필름의 엣지 부분은 제1 및 제2 평면내 축들에 의해 규정된 평면 내에 실질적으로 존재하는 소정의 경로를 따라 움직인다.

또다른 실시태양에서, 필름의 엣지 부분은 소정의 3차원 경로를 따라 이동한다.

바람직하게는, 필름의 엣지 부분은 중심축 주위에 실질적으로 대칭적인 소정의 경로를 따라 움직인다.

보다 바람직하게는, 필름은 제1 및 제2 주면을 갖고, 필름은 필름의 엣지 부분을 제외하고 필름의 제1 및 제2 주면들을 물리적으로 접촉시키지 않으면서 연신된다.

다른 측면에서, 본 발명은 제1 및 제2 직교 평면내 축들과 필름의 두께 방향의 제3 상호 직교축의 좌표계에 관련하여 정의되는 필름을 제공하는 단계; 필름을 연신기에 공급하는 단계; 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 필름의 수축을 허용하면서, 연신기를 사용하여 필름의 제1 평면내 축을 따라 필름을 연신시키는 단계 (상기 연신은 필름의 엣지 부분을 고정시키고, 실질적으로 모든 연신 단계 내내 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키도록 하는 형상인 소정의 경로를 따라 필름의 엣지 부분을 이동시킴으로써 달성됨)를 포함하는 소정의 특성을 갖는 필름의 형성 방법을 포함한다.

다른 측면에서, 본 발명은 상기한 바와 유사한 좌표계에 관련하여 정의되는필름을 제공하는 단계; 필름을 연신기에 필름의 이동 방향으로 공급하는 단계; 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 필름의 수축을 허용하면서, 연신기를 사용하여 필름의 제1 평면내 축을 따라 필름을 연신시키는 단계 (상기 연신은 필름의 엣지 부분을 고정시키고 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 필름의 엣지 부분을 이동시킴으로써 달성한다)를 포함하는, 소정의 특성을 갖는 필름의 형성 방법을 포함한다.

바람직한 실시태양에서, 본 발명은 상기한 바와 유사한 좌표계에 관련하여 정의된 필름을 제공하는 단계; 필름을 연신기에 필름의 이동 방향으로 연속적으로 공급하는 단계; 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 필름을 수축을 허용하면서, 연신기를 사용하여 필름의 제1 평면내 축을 따라 필름을 연신시키는 단계 (상기 연신은 필름의 엣지 부분을 고정시키고 제1 평면내 축 방향에서의 변형률이 적어도 연신 단계의 일부 동안 일정하지 않도록 하는 방식으로 분기하는 소정의 경로를 따라 필름의 엣지 부분을 이동시킴으로써 달성한다)를 포함하는, 소정의 특성을 갖는 필름의 연속 형성 방법을 포함한다.

다른 측면에서, 본 발명은 필름의 롤을 연신기에 연속적으로 공급하고, 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 필름의 수축을 허용하면서, 연신기를 사용하여 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키도록 필름의 제1 평면내 축을 따라 필름을 연속적으로 연신시키는 공정에 의해 제조되는, 제1 및 제2 직교 평면내 축들과 필름의 두께 방향의 제3 상호 직교축의 좌표계에 관련하여 정의된 소정의 광학 특성을 갖는 광학 필름의 롤을 포함한다.

바람직하게는, 광학 필름의 롤은 소정의 광학 특성을 갖는 중합체 물질의 교대층들을 갖는 다층 광학 필름이다.

보다 바람직하게는, 광학 필름의 롤은 편광기 내로 포함시키기에 적합한 부분을 갖는다. 보다 더 바람직하게는, 편광기는 반사 편광기일 수 있다.

바람직하게는, 필름의 롤은 실질적으로 모든 연신 공정 내내 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화가 생성되도록 필름을 연신시키는 공정에 의해 제작된다.

또다른 측면에서, 본 발명은 소정의 특성을 갖는 필름의 연속 공급을 수용하기 위한 수단 (상기 필름은 상기한 바와 같은 좌표계에 관련하여 정의된다); 필름의 엣지 부분을 고정하기 위한 클램핑 (clamping) 수단; 및 기계 방향 및 두께 방향에서 필름의 수축을 허용하면서, 필름이 횡방향을 따라 연신되도록 분기하는 소정의 경로를 따라 클램핑 수단을 연속적으로 이동시키기 위한 연신 수단 (상기 소정의 경로는 소정의 광학 특성을 필름에 부여하기 위해 필름의 기계 방향에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키도록 선택되는 형상을 갖는다)을 포함하는, 필름을 연속 가공하기 위한 연신기에 관한 것이다.

연신기는 바람직하게는 상기 필름의 롤로부터 필름을 수용하기 위한 수단을 포함하는, 필름의 공급을 수용하기 위한 수단을 포함한다.

연신기는 또한 바람직하게는 연신된 필름을 연신기로부터 제거하기 위한 분리 수단을 포함한다. 바람직한 실시태양에서, 분리 수단은 필름의 빠르게 분기하는 엣지 부분으로부터 연신된 필름을 분리시켜 연신된 부분을 연신기 밖으로 이동시키는 수단을 포함한다.

본 발명은 필름, 특히 광학 필름, 보다 특히는 실질적으로 단축 배향될 광학 필름의 연신에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 필름의 연신에 적합한 장치와 상기 장치에 의해 연신된 생성된 필름을 포함한다.

본 발명은 첨부 도면과 함께 하기하는 본 발명의 다양한 실시태양의 상세한 설명에서 보다 완전히 이해될 수 있다.

도 1은 필름을 연신시키기 위한 종래 기술의 텐터 장치의 개략적 평면도이다.

도 2는 연신 공정의 전후에 도 1에 도시된 종래 기술의 공정에서 필름의 일부의 투시도이다.

도 3은 연신 전후의 필름을 보여주는, 다층 광학 필름을 신장시키기 위한 종래 기술의 배치 공정의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 한 측면에 따른 단계를 보여주는 블록도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시태양에 따른 연신 공정의 개략도이다.

도 6은 연신 공정의 전후에 도 5에 도시된 공정에서 필름의 일부의 투시도이다.

도 7은 본 발명의 한 측면에 따른 연신 장치의 일부의 개략적 평면도이다.

도 8은 도 7의 장치의 말단도이다.

도 9는 기계 방향 (MD), 수직 방향 (ND), 횡방향, 최초 폭 (X), 연신된 폭 (XO) 및 경계 궤도 (IBT)를 보여주는 좌표축을 예시하는 연신된 필름의 개략도이다.

도 10은 최초 두께 (T), 최종 두께 (T'), 수직 방향 (ND)를 예시하는 연신된 필름의 측면도이다.

도 11은 기계 방향 (MD), 수직 방향 (ND), 횡방향 (TD), 최초 길이 (Y), 연신된 길이 (Y') 및 경계 궤도 (IBT)를 보여주는 좌표축을 예시하는 연신된 필름의 개략도이다.

도 12는 본 발명의 일 측면에 따른 특정 장치의 분리 부분의 투시도이다.

본 발명은 각종 변형과 대안적 형태를 취할 수 있다. 발명의 구체적인 내용은 단지 예로서 도면에 도시된다. 본 발명은 설명된 특정 실시태양으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 대신, 청구의 범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 취지와 범위 내에 있는 모든 변형, 동등물 및 대안을 포함하는 것으로 의도된다.

도 4는 본 발명의 한 측면에 따른 공정의 블록도이다. 본 공정은 소정의 특성을 갖는 필름을 형성한다.

본 발명은 일반적으로 많은 상이한 필름, 물질 및 공정에 적용가능하다. 본 발명은 가공하는 동안 필름이 신장될 때 물질 내에 유도되는 분자 배향의 양을 조절하기 위해 필름에 사용되는 물질의 점탄성 특징이 활용되는 중합성 광학 필름의 제작에 특히 적합한 것으로 생각된다. 아래에 설명하는 바와 같이, 광학 필름을 개선시키기 위해 광학 필름을 제조하기 위해 사용되는 물질의 각종 특성을 고려할 수 있다. 특성의 개선은 하나 이상의 개선된 광학 성능, 증가된 내파괴성 또는 내인열성, 강화된 치수 안정성, 보다 우수한 가공성 등을 포함한다.

다양한 광학 필름이 본 발명에 따라 연신되거나 신장될 수 있다. 필름은 단층 또는 다층 필름을 포함할 수 있다. 적합한 필름은 예를 들어 미국 특허 5,699,188; 5,825,543; 5,882,574; 5,965,247; 6,096,375; 및 PCT 공개 WO 95/17303; WO 96/19347; WO 99/36812; WO 99/36248에 개시되어 있다. 상기 필름은 4 초과의 연신비로 신장될 수 있다. 일부 실시태양에서, 필름은 5 초과, 6 초과, 6.5 초과 또는 7 초과의 연신비로 신장된다.

본 발명에 따라 제조된 필름은 편광기, 반사 편광기, 2색 편광기, 병렬(aligned) 반사/2색 편광기, 흡수 편광기, 지연기 (retarder) (z-축 지연기 포함)를 포함하는 다양한 제품에 유용할 수 있다. 필름은 광학 부재 자체를 포함할 수 있거나, 또는 전방 및 후방 투사 시스템을 위해 빔스플리터 (beamsplitter)에 사용되는 일치형 z-인덱스 (matched z-index) 편광기와 같은 광학 부재에서 한 구성성분으로서 또는 디스플레이 또는 마이크로디스플레이에 사용되는 휘도 강화 필름으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 아래 설명된 연신기는 다층 광학 필름으로부터 거울을 제조하기 위해 길이 배향기와 함께 사용될 수 있음을 또한 알아야 한다.

본 발명의 하나의 특정 실시태양에 따라 광학 필름을 제작하는 공정을 도 9, 10 및 11을 참조하여 설명할 것이다. 이들 도면은 광학 필름의 일부를 예시한다. 도시된 광학 필름은 3개의 상호 직교하는 축 TD, MD 및 ND와 관련하여 설명할 수 있다. 설명적인 실시태양에서, 2개의 직교하는 축들 (TD 및 MD)는 필름의 평면 내에 있고 (평면내 축들), 제3 축은 필름 두께의 방향으로 신장한다.

도 4는 본 발명에 따른 공정의 블록도이다. 단계 (30)에서, 필름은 필름 연신용 장치에 공급되거나 제공된다. 상기 공정은 임의로 예비컨디셔닝 (preconditioning) 단계 (32)를 포함할 수 있다. 필름은 단계 (34)에서 연신된다. 필름은 임의로 단계 (36)에서 사후컨디셔닝(post-conditioning)될 수 있다. 필름은 단계 (38)에서 연신 장치로부터 제거된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시태양을 설명한다. 본 공정은 필름 (40)을 연신 장치에 제공하는 단계를 포함한다 (구역 (30') 참조). 도 9, 10 및 11에 보이는 바와 같이, 필름은 제1 및 제2 직교 평면내 축 (예, 기계 방향 MD와 횡방향 TD)과 필름의 두께 방향 (예, 수직 방향 (ND))의 제3 상호 직교축의 좌표계와 관련하여 참조될 수 있다.

본 공정은 필름 (40)을 연신기에 공급하는 단계 (구역 (30') 참조); 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 필름의 수축을 허용하면서, 연신기를 사용하여 필름의 제1 평면내 축을 따라 필름을 연신시키는 단계 (구역 (34') 참조) (상기 연신은 필름의 엣지 부분을 고정시키고 필름의 엣지 부분을 필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키도록 분기하는 소정의 경로 (64)를 따라 이동시킴으로써 달성된다)를 포함한다.

본 공정은 임의로 오븐 (54) 또는 다른 장치를 제공하는 것과 같은 예비컨디셔닝 단계 (구역 (32') 참조)를 포함할 수 있다. 예비컨디셔닝 단계는 예열 (preheating) 대역 (필름의 구역 (42) 참조)과 열 흡수 (heat soak) 대역 (구역 (44) 참조)을 포함할 수 있다.

필름은 구역 (34')에서 연신된다. 필름의 엣지는 롤러 (62)에 의해 화살표 방향으로 이동하는 기계적 클립에 고정될 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 경로 (64)는 포물선이거나 실질적인 포물선이다.

본 공정은 선택적인 사후컨디셔닝 단계를 포함한다 (구역 (36') 참조). 예를 들어, 필름은 구역 (48)에서 경화되고 구역 (50)에서 켄칭될 수 있다. 상기 구역에서 필름을 진행시키기 위해 벨트 및 롤러가 임의로 사용될 수 있다. (58)에서 절단이 이루어질 수 있으며, 거추장스럽거나 쓸모없는 부분 (56)은 폐기될 수 있다.

실질적으로 모든 신장 내내 실질적으로 단축 신장을 유지시키기 위해 (도 5에 보이는 바와 같이), 횡 연신 종료시에, 빠르게 분기하는 엣지 부분 (56)은 바람직하게는 슬릿팅 지점 (58)에서 연신된 필름 (48)로부터 분리된다.

연속 고정 메카니즘으로부터 가장자리 (selvage)의 방출은 연속적으로 수행될 수 있지만, 분리형 고정 메카니즘, 예를 들어 텐터 클립으로부터의 방출은 필름의 분리된 MD 섹션 상에서 이루어져야 하며, 예를 들어 임의의 주어진 클립 하의 모든 물질은 한꺼번에 방출된다. 상기 분리형 방출 메카니즘은 신장 웹 상류에 의해 감지될 수 있는 스트레스에서 보다 큰 전복을 일으킬 수 있다. 단리 (isolating) 테이크어웨이 장치의 작용을 돕기 위해, 장치에서 연속식 가장자리 분리 메카니즘, 예를 들어 가열, 신장된 필름의 중심 부분으로부터 가장자리의 "고온" 슬릿팅을 사용하는 것이 바람직하다.

슬릿팅 위치는 바람직하게는 "고정 라인 (grip line)"에 충분히 가까이, 예를 들어 제1 유효 고정기 (gripper) 접촉의 분리 지점의 상류에서 스트레스 전복를 최소화시키기 위해 상기 지점에 위치한다. 필름이 고정 전에 슬릿팅되면, 예를 들어, TD를 따른 필름 "스냅백 (snapback)"에 의해 불안정한 테이크어웨이가 일어날 수 있다. 따라서 필름은 바람직하게는 고정 라인에서 또는 그 하류에서 슬릿팅된다. 슬릿팅은 파열 (fracture) 공정이고, 그 자체로 대개 공간적인 위치에서 작지만 자연적인 변동을 갖는다. 따라서, 슬릿팅에서 임의의 일시적 변동이 고정 라인의 상류에서 발생하는 것을 방지하기 위해 고정 라인의 약간 하류를 슬릿팅하는 것이 바람직할 수 있다. 필름이 고정 라인으로부터 실질적으로 하류에서 슬릿팅되면, 테이크어웨이와 경계 궤도 사이의 필름은 TD를 따라 계속 연신될 것이다. 필름의 상기 부분만이 현재 신장되기 때문에, 이제 경계 궤도에 비해 증대된 신장비에서 신장되어, 상류에 존재할 수 있는 보다 많은 스트레스 전복을 생성시키며, 예를 들어 바람직하지 않은 수준의 기계 방향 장력이 상류에 존재한다.

슬릿팅은 바람직하게는 이동성이고 재배치가능하여, 가변적인 최종 가로 신장 방향비를 조정하기 위해 필요한 테이크어웨이 포지션의 변화에 의하여 변할 수 있다. 상기 유형의 슬릿팅 시스템의 이점은 단순히 테이크어웨이 슬릿팅 지점 (58)을 이동시킴으로써 신장 프로파일을 유지하면서 신장비를 조정할 수 있다는 것이다.

열 레이저 (razor), 고온 와이어, 레이저 (laser), 강한 IR 방사선의 집중된 (focused) 빔 또는 집중된 가열 공기 제트를 포함하는 다양한 슬릿팅 기술이 사용될 수 있다. 가열 공기 제트의 경우, 공기는 예를 들어 열 연화, 용융 및 제트 하에 제어된 파열에 의해 필름 내에 구멍을 내도록 제트 내에서 충분하게 더 뜨거울 수 있다. 별법으로, 가열 제트는 여전히 분기하는 경계 궤도에 의해 부여된 추가의 신장을 국소화하기 위해 단지 필름의 집중된 섹션을 충분히 연화시킬 수 있고, 따라서 연속 필름 확장의 작용을 통해 상기 가열 라인을 따라 하류에 궁극적인 파열을 일으킬 수 있다. 집중 제트 방법은 일부 경우에, 특히 이탈(stray) 온도 흐름(current)이 신장 공정의 균일성을 저해하는 것을 방지하기 위해 배기 공기가 예를 들어 진공 배기에 의해 제어된 양식으로 능동적으로 제거될 수 있을 때 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제트 노즐 주위의 동심형 배기 고리가 사용될 수 있다. 별법으로, 제트 아래의, 예를 들어 필름의 다른 면 상의 배기가스가 사용될 수 있다. 배기가스는 신장 대역 내로 상류 유동하는 이탈 유동을 더욱 감소시키기 위해 더욱 오프셋 (offset)되거나 하류에서 보충될 수 있다.

본 공정은 또한 구역 (38')에서 제거 부분을 포함한다. 임의로, 롤러 (65)가 필름을 진행시키기 위해 사용될 수 있지만 생략될 수도 있다. 바람직하게는, 롤러 (65)는 연신된 필름을 손상시키는 부수적인 기능을 가지면서 연신된 필름 (52)에 접촉하기 때문에 사용되지 않는다. 또다른 절단 (60)이 이루어질 수 있고, 비사용 부분 (61)은 폐기될 수 있다.

도 6은 공정이 "필름의 제2 평면내 축에서 및 필름의 두께 방향에서 실질적으로 동일한 비례의 치수 변화를 생성시키는" 것으로 말해질 때 본원에서 의미하는 것을 설명하도록 돕는다. 3차원 부재 (24)는 치수 T, W 및 L을 갖는 필름의 비연신 부분 (예를 들어 도 5 및 도 6 참조)을 나타낸다. 3차원 부재 (26)은 길이 x람다로 연신된 후의 부재 (24)를 나타낸다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 두께 및 폭은 동일한 비례의 치수 변화에 의해 감소된다. 도 6은 예를 들어, 도 2에 도시된 비-단축 연신과는 반대로 단축 연신을 나타낸다.

본 발명은 완전한 단축 연신으로 제한되지 않는다. 대신, 본 발명은 "실질적으로" 단축 연신되는 필름, 공정 및 장치를 포함한다. 다음 논의와 관찰은 본 발명의 범위 내에 있는 것을 정의하도록 제공된다.

"실질적으로" 단축 신장된 필름은 바람직하게는 MD 및 ND에서의 특성이 주어진 물질층 내에서 유사한 섬유 대칭성을 갖는다 (다층을 포함하는 필름은 자체로는 층을 이룬 필름 복합재 때문에 섬유 대칭성을 갖지 않을 수 있기 때문에). 이는 2개의 신장비가 동일한 경우 탄성 물질에서도 존재할 수 있다. 한 방향, 예를 들어 TD가 연신되면, 다른 두 방향, 예를 들어 MD와 ND는 바람직하게는 동일한 신장비를 갖는다. 부피 보존을 가정하면, MDDR과 NDDR은 모두 TDDR의 역수의 제곱근에 접근할 것이다. 종래의 텐터에서 신장된 필름은 공정의 경계 속박이 MDDR과 NDDR 사이에 차이를 부여하기 때문에 이들이 한 방향으로만 물리적으로 신장 (소위 "1축" 신장)될 지라도 실질적으로 단축으로 신장되지 않는다.

본 발명은 또한 전체 연신 또는 신장 기간 내내 단축 조건 하에 필름을 연신시키는 방법으로 제한되지 않는다. 바람직한 실시태양에서, 본 발명은 신장의 전체 기간 내내 기계 방향 신장비 (MDDR) 및 횡방향 신장비 (TDDR)에 실질적으로 단축 속박을 제공하는데 있어서 종래 기술의 공정 (예, 디스크 배향기)의 부적합성을 처리한다. 종래 기술에서 신장 기간 내내 단축 조건을 제공하지 못하는 것은 최종필름에서 주름 및 다른 평면외 결함의 원인이다.

바람직한 실시태양에서, 본 발명은 신장 단계 내내 경계 궤도를 통해 실질적으로 단축 신장이 제공되는 방법을 제공한다. 보다 바람직하게는, 본 방법은 필름을 평면내에 유지하면서 상기 기간 의존성을 제공한다. 그러나, 연신 단계는 실질적으로 평면 구역 내에서 수행될 필요는 없다 (도 5에 도시된 바와 같이). 아래에 보다 상세히 논의하는 바와 같이, 3차원이고 실질적으로 비평면형인 필름의 경계 궤도를 제공하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.

바람직하게는, 본 발명은 단축 신장으로부터 편차를 신장 단계의 각 부분 전체에 걸쳐 특정 허용오차 내에서 유지한다. 임의로, 본 발명은 최초 신장 부분에서 필름의 일부를 평면외 변형시키면서 이들 조건을 유지하지만, 최종 신장 부분 동안 필름을 평면내로 되돌릴 수 있다.

전체 신장 기간 내내 유지된 단축 횡 신장에서, 순간적 MDDR은 TDDR의 역수의 제곱근과 같다. 본 발명의 바람직한 실시태양과 관련하여 상기 논의한 바와 같이, 필름은 평면외 경계 궤도, 즉, 단일 유클리드 (Euclidean) 평면 내에 놓이지 않는 경계 궤도를 이용하여 평면외 신장될 수 있다. 본 발명의 상기 바람직한 실시태양의 상관 요건을 만족시키는 경계 궤도는 무수히 많지만 그럼에도 불구하고 특정하여, 실질적으로 단축 신장 기간은 평면외 경계 궤도를 사용하여 유지될 수 있다.

경계선은 대칭적이며, 중심 평면, 예를 들어 경계 궤도들 사이의 최초 중심점, 필름 이동의 최초 방향 및 비연신된 필름 표면에 최초 수직 방향을 포함하는평면을 통해 거울상을 형성할 수 있다. 상기 바람직한 실시태양에서, 필름은 경계 궤도를 따라 유사한 최초 위치, 즉, 서로에 대해 동일직선 및 최초 중심점로부터 동일한 속도비로 이동함에 따라 2개의 마주보는 경계 궤도들 사이의 최단 거리의 선 세그먼트의 세트에 의해 형성된 원통형 공간 매니폴드 (minifold)를 따라 경계 궤도들 사이에서 신장될 수 있다. 따라서 중심 평면 상의 상기 이상적인 매니폴드의 궤적은 이상적인 신장을 위한 필름 중심의 경로를 그린다. 경계 궤도에서 중심 평면 상의 중심 궤적까지 상기 매니폴드를 따른 거리 대 경계 궤도의 시작에서 최초 중심점까지 본래 거리의 비는 경계 궤도에 걸쳐 필름을 가로지르는 순간적 공칭 TDDR, 즉, 경계 궤도 상의 현재 마주보는 지점들 사이의 거리의 1/2 대 경계 궤도 상의 마주보는 지점들의 최초 위치 사이의 거리의 1/2의 비이다. 2개의 마주보는 지점들은 마주보는 경계 궤도를 따라 일정하고 동일한 속도로 이동하므로, 중심 궤적 상의 상응하는 중심점은 중심 궤적의 아크(arc), 즉 곡선 MD를 따라 측정될 때 속도를 변경시킨다. 특히, 중심 궤적은 중심 궤적의 단위 탄젠트에 대한 경계 궤도의 단위 탄젠트의 사영(projection)에 비례하여 변한다 .

중심점의 속도가 마주보는 경계 궤도 상의 상응하는 마주보는 지점들 사이에 측정된 순간적 TDDR의 역수의 정확한 제곱근의 인수로 최초 속도로부터 중심 궤적을 따라 매 지점에서 감소하는 한, 단축 신장은 전체 신장 기간을 따라 유지될 수 있다. 이것이 이상적인 중심 궤적을 따른 미분의 필름 아크의 순간적 MDDR을 볼 때의 단축 조건이다. 단축 조건은 중심 궤적을 따른 아크 길이의 순간적 변화율 대 경계 궤도 상의 상응하는 마주보는 지점에서의 아크 길이의 순간적 변화율의비, 즉 곡선 MDDR를 조절함으로써 달성될 수 있다. 상기 속박을 유지함으로써, 일반적인 종류의 3차원 공간 곡선 내의 적합한 경계 궤도는 상기 본 발명의 바람직한 바람직한 실시태양의 문맥 내에서 발견되고 구체화될 수 있다.

바람직하게는, 필름은 도 5에 도시된 바와 같이 평면으로 신장된다. 이는 필름의 중심 부분을 이상적인 신장 공간 매니폴드에 유지시키는 문제를 방지한다. 또한, 경계 궤도의 디자인은 평면내 속박이 변수의 수를 감소시키기 때문에 단순화된다. 신장 공정 내내 단축 조건을 유지하는 경계 궤도에 마주보는 한쌍의 거울상이 존재한다. 경계 궤도의 디자인은 곡선 중앙 궤적을 따라 규정된 MDDR 또는 MD 속도보다는 순간적인 평면내 신장비 MDDR 및 TDDR를 고려하여 진행될 수 있다. 그 결과는 그들 사이의 평면내 MD 중심선으로부터 멀리 분기하는 한쌍의 거울 대칭성 평면내 포물선 궤도이다. 포물선은 먼저 TD를 "x" 방향으로, MD를 "y" 방향으로 규정함으로써 그려질 수 있다. 마주보는 경계의 포물선들 사이의 MD 중심선은 y 좌표축으로 취해질 수 있다. 좌표 기점은 포물선 궤도 사이의 중심 궤적의 최초 중심점으로서 선택될 수 있고, 좌측 및 우측 경계의 포물선은 y=0일 경우 각각 + 및 - X₀에서 시작하는 것으로 선택된다. 본 발명의 바람직한 실시태양을 나타내는 양의 y 값에 대해 우측 경계의 포물선 궤도는 하기 등식 1이다.

x/x₀= (1/4)(y/x₀)²+ 1

좌측 경계의 포물선 궤도는 상기 등식 1의 좌변에 -1을 곱하여 얻는다.

등식 1의 포물선 궤도는 단축 조건을 제공한다. 따라서, 상기 궤도는 MD 장력이 무시되어야 하는 평면내 신장 상태를 나타낸다. 최종 필름의 사용가능한 폭을 가로질러 우수한 수율과 특성 균일성을 얻기 위해, 신장에 의해 유도되는 분자 배향과 얻어지는 특성의 주요축은 거의 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 이 경우, 주요 신장 방향인 TD를 따라 신장된 직선은 신장 후에 실질적으로 직선으로 남는다. 2축으로 배향된 필름의 텐터 가공에서, 이는 일반적으로 그렇지 않다.

본 발명이 완전히 단축으로 신장된 필름에 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 실제로, 거의 또는 "실질적으로" 단축으로 신장된 필름은 충분히 요구되는 특성의 요소를 형성하기에 충분하다. 종종, 상기 필름의 균일성이 단축 캐릭터의 정확한 제시보다 더 중요하다. 굴절률과 같은 특성에서 단축 캐릭터의 불일치는 많은 용도에서 허용된다. 예를 들어, 액정 디스플레이 용도에서 사용되는 반사 편광기의 이탈각 (off-angle) 특징은 TD가 주요 1축 신장 방향인 경우 MD와 ND 굴절률 차이에 의해 큰 영향을 받는다. 0.08의 633 nm에서의 MD 및 ND의 굴절률 차이는 일부 용도에서 용인가능하다. 0.04의 차이는 다른 용도에 허용가능하다. 보다 엄격한 적용시에, 0.02 미만의 차이가 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 필름의 바람직한 실시태양은 거의 또는 실질적으로 단축으로 신장된 필름 종류, 상기 실질적으로 단축으로 신장된 필름의 제조 방법 및 상기 실질적으로 단축으로 신장된 필름 제조용 장치를 포함한다.

거의 또는 실질적으로 단축 캐릭터의 명시된 엔벨롭 (envelope) 내의 궤도를 계산하는 바람직한 방법을 논의한다. 본 방법에서는 "우측" 경계 궤도를 직접 측정하고, "좌측" 경계 궤도는 거울상으로서 얻어진다. 먼저, 엔벨롭 속박은 마주보는 경계 궤도들 사이에 측정된 TDDR과 선택된 범위의 TDDR 위의 상기 경계 궤도의 음이 아닌 분기각의 코사인으로 규정된 MDDR 사이의 순간적 함수 관계를 규정함으로써 설정된다. 이어서, 문제의 기하학은 포물선 궤도의 논의에서 기술된 바와 같이 규정된다. X₁은 경계 궤도들 사이의 최초 1/2 폭으로 정의되고, 비 (x/x₁)은 순간적 TDDR로서 확인되며, 여기서 x는 경계 궤도 상의 마주보는 지점의 현재 x 위치이다. 이어서, TDDR과 MDDR 사이의 순간적 함수 관계는 TDDR과 분기각 사이의 관계로 전환된다. 이어서, 경계 궤도는 하기 미분 등식 2를 만족시키도록 속박된다.

d(x/x₁)/d(y/x₁) = tan(θ)

식에서, tan(θ)는 분기각 θ의 탄젠트이고, y는 주어진 x 좌표에 상응하는 우측 경계 궤도 상의 마주보는 지점의 현재 위치의 y 좌표이다. 이어서, 미분 등식은 예를 들어 분석적으로든 수적으로든 우측 경계 궤도의 완전 좌표 세트 {(x,y)}를 얻기 위해 1부터 목적하는 최대값까지 TDDR의 히스토리 (x/x₁)를 따라 1/tan(θ)를 적분함으로써 풀 수 있다. 분기각은 필름의 중심선의 이동 방향과 (x,y)에서 순간적 경계 궤도 사이에 만들어진 음이 아닌 최소각이다. 등식 2의 대칭적 평면내 경우에서, 중심선의 이동은 MD를 따르며, 예를 들어 경계 궤도가 MD에 평행한 경우 분기각은 0이며, 이 경우가 종래의 텐터에서의 경우와 유사하다.

본 발명의 바람직한 실시태양의 방법은 포물선 궤도예를 통해 예시된다. 먼저, 엔벨롭이 단축 속박으로서 선택된다. TDDR은 분기각의 코사인의 역수의 제곱과 동일한 것으로 나타난다. TDDR은 분기각 + 1의 탄젠트의 제곱과 동일하다. 이것은 단지 등식의 좌변을 TDDR의 함수만으로 직접 치환시킬 수 있게 한다. 이어서 등식은 결과, 즉 등식 1을 밝히기 위해 분석적 방법으로 적분될 수 있다.

또다른 바람직한 실시태양에서, 단축 캐릭터 U의 크기를 하기 등식 3에 따라 단순한 비율로 규정한다.

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

상태 U=1은 단축 조건을 충족시킨다. 0과 1 사이의 U의 상태는 몇몇 수준의 MD 장력이 발생할 중간 상태를 나타낸다. 1에 가까운 상태는 거의 또는 실질적으로 단축이다. 1 초과의 U의 상태는 각종 수준의 과다이완 (over-relaxing)을 나타낸다. 이들 과다이완 상태는 경계 엣지로부터 MD 압축에 영향을 준다. MD 압축 수준이 기하학 및 물질 견뢰성 (stiffness)에 충분한 경우, 필름은 비틀리거나 주름이 발생할 것이다. 일부 실시태양에서, 결과인 MDDR·(TDDR)^1/2은 100% 미만의 과다공급율에 상응하는, 연신 코스에 결쳐 0.5 이상이다.

하기 논의는 본 발명의 문맥에서 바람직한 "실질적으로" 단축으로 신장된 필름이 의미하는 바를 이해하는데 또한 유용하다. 많은 최종 필름 용도에서 1 미만의 최종 단축 캐릭터 크기가 허용가능한 성능을 제공할 수 있기 때문에, 최종 필름 허용성의 엔벨롭 내의 바람직한 만곡의 한가지 종류는 단축 캐릭터의 크기를 신장 과정 내내 목적하는 역치 이상으로 유지하는 것이다. 예를 들어, 많은 경우에 0.85의 단축 캐릭터의 크기가 1축으로 횡방향으로 신장된 필름에 대해 633 nm에서0.02 이하의 폴리에틸렌 나프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르 시스템에서 MD 및 ND 방향 사이의 굴절률 차이를 제공하기에 충분하다. 일부 실시태양에서, 단축 캐릭터의 크기는 0.9 또는 0.95 이상일 수 있다. 일부 폴리에스테르 시스템, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 대해, 예를 들어 비실질적으로 단축으로 신장된 필름에서 굴절률의 보다 낮은 본질적인 차이 때문에 0.80 또는 심지어 0.75의 보다 낮은 U값이 허용될 수 있다. 특정 값의 U가 선택될 경우, 등식 3은 상기 언급한 연산 또는 방법과 함께 사용되어 U가 1에 접근할 때 제한하는 경우로서 포물선 궤도를 또한 포함하는 경계 궤도의 보다 넓은 종류를 특정하는 MDDR과 TDDR 사이의 특수 관계를 제공한다. 적어도 최종 신장 부분에 대해 1 미만의 U값을 보이는 궤도는 아-포물선 (sub-parabola) 궤도로서 본원에서 언급된다.

1 미만의 상수 U의 조건은 보다 작은 최초 유효 웹 폭을 갖는 등식 1의 포물선 궤도가 사용되는 평면내 "아-포물선" 궤도의 바람직한 종류에 가까울 수 있다. x₁이 여전히 효과적인 고정 후 웹의 신장가능한 중심 부분의 실제 유효 1/2 폭 (즉, 마주보는 경계 궤도들 사이의 최초 1/2 거리인, 최초 폭 - 고정기에 의해 유지된 가장자리)으로서 취해지는 경우, 상기 종류의 궤도는 하기 등식 4로 설명된다.

(x+c)/(x₁+c) = (1/4)(y/(x₁+c))²+ 1

식에서, "c"는 양의 오프셋 거리이다. 상기 종류의 궤도는 8 하의 TDDR에 대한 상수 U에 바람직한 근사치이다.

또다른 종류의 경계 궤도가 남은 주름을 억제하는데 바람직할 수 있다. 전단의 부재 하에 단축 조건은 0의 주요 MD 스트레스를 제공하기 때문에, 유한 변형력 분석을 이용하여 주요 MD 스트레스가 실제로 이들 조건 하에 약간의 압축으로 진행될 것임이 예상된다. 유한 변형력 분석과 Neo-Hookean 탄성 솔리드 (solid) 구성 등식을 이용하여, 압축 스트레스를 방지하기 위한 적합한 기준은 임의로 하기 등식 5에 의해 주어질 수 있는 것이 밝혀졌다.

((TDDR)(MDDR))^-4+ ((TDDR)(MDDR))²- (TDDR)^-2- (MDDR)^-2- sin²(θ)((TDDR)(MDDR))^-2= 0

MDDR은 분기각의 코사인이다. 본 발명의 상기 선택적인 방법은 상기 종류의 경계 궤도를 구체화한다.

상기 설명된 종류의 궤도는 예시적이며 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 다수의 궤도 종류는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 본 발명은 바람직하게는 약 0.70, 보다 바람직하게는 약 0.75, 보다 더 바람직하게는 약 0.80, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.85의 U의 최소값을 갖는, 모든 거의 단축의 경계 궤도를 포함한다. 최소 U 속박은 바람직하게는 약 2.5, 훨씬 더 바람직하게는 약 2.0, 보다 바람직하게는 약 1.5의 임계 TDDR로 규정된 최종 신장 부분에 적용될 수 있다. 일부 실시태양에서, 임계 TDDR은 4 또는 5일 수 있다. 임계 TDDR을 넘으면, 몇몇 물질, 예를 들어 배향가능한 복굴절 폴리에스테르를 포함하는 몇몇 단일체 및 다층 필름은 예를 들어 변형력-유발 결정과 같은 구조의 발생 때문에 탄성력 또는 스냅백 능력을 잃기 시작할 수 있다. TDDR은 변형력-유발 결정화 발생에 대한 임계 TDDR과 같은 다양한 물질 및 공정 (예, 온도 및 변형률) 특이적 사건과 동시에 일어날 수 있다. 상기 임계 TDDR을 넘는 U의 최소값은 최종 필름으로 경화된 비-단축 캐릭터의 양에 관련될 수 있다. 상기 논의한 바와 같이, 주름을 억제하기 위해 적은 수준의 MD 장력을 필름 내로 도입하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는, 상기 MD 장력의 양은 U를 감소시키면서 증가한다.

신장이 진행함에 따라 장력을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 신장의 보다 초기에 보다 작은 U값은 보다 많은 비-단축 캐릭터를 최종 필름으로 경화시키는 경향이 있을 수 있다. 따라서, 다양한 궤도 종류들의 특성을 복합 궤도에 조합하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 포물선 궤도는 보다 초기의 신장 부분에 바람직할 수 있는 한편, 보다 후기의 신장 부분은 등식 4의 보다 팽창된 포물선의 궤도 또는 등식 5의 궤도 종류로 집중될 수 있다. 다른 배열에서, U는 TDDR과 함께 U를 감소시키는 종래 기술의 디스크 배향기와는 반대로 TDDR과 비-증가 함수로서 취해질 수 있다.

포물선 궤도는 필름의 균일한 공간 신장을 나타낸다. 필름의 우수한 공간 균일성은 신장의 개시시와 신장 동안 온도 분포의 주의깊은 제어와 함께, 최초의 비신장된 필름 또는 웹의 크로스웹 및 다운웹 캘리퍼스 (두께) 분포의 주의깊은 제어로 많은 중합체계에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 최초 균일한 캘리퍼스의 필름에 대해 최초에 및 신장 동안 필름을 가로질러 균일한 온도 분포가 대부분의 경우 충분할 것이다. 많은 중합체계는 비-균일성에 특히 예민하며, 캘리퍼스 및 온도 균일성이 불충분하면 비-균일 양식으로 신장할 것이다. 예를 들어, 폴리프로필렌은 1축 신장 하에 "라인 신장 (line draw)"하는 경향이 있다. 몇몇 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 나프탈레이트가 또한 매우 민감하다.

본 발명은 필름, 바람직하게는 필름의 엣지를 고정하는 수단을 포함한다. 바람직하게는, 필름은 기계 클립 조립체 상의 고정기 표면들 사이에 샌드위치된다. 필름이 더이상 효과적으로 유지되지 않는 고정기 표면의 유효 엣지는 신장될 필름의 중심 부분의 엣지를 규정한다. 상기 고정기 엣지는 신장하는 필름에 대한 경계 엣지를 규정한다. 고정기의 이동은 또한 적어도 부분적으로 필름의 이동과 신장을 초래하는 경계 궤도를 한정할 수 있다 (한편 다른 효과, 예를 들어, 다운웹 장력과 테이크업 (take-up) 장치는 이동과 신장의 나머지에 대한 설명이 될 수 있다). 요구되지는 않지만 바람직하게는, 고정기 표면 엣지는 하나의 클립을 따라 측정된 엣지의 중심이 순간적으로 레일을 따라 또는 레일로 절단되는 채널 내부에서 걸린 체인의 탄젠트에 따르도록 디자인된다. 경계 궤도는 또한 레일 채널로부터의 고정기 엣지 표면의 오프셋이 포함될 때 레일에 의해 규정될 수 있다. 실제로, 고정기 표면의 유효 엣지는 표면들 아래로부터 약간의 필름 편차 또는 그로부터 유출에 의해 다소 차폐될 수 있지만, 이들 편차는 작게 만들어져야 한다. 필름은 체인과 레일쌍 상에 탑재된 2 세트의 마주보는 고정기에 의해 유지되므로, 2개의 마주보는 경계 궤도가 존재한다. 바람직하게는, 이들 궤도는 신장하는 필름의 MD 중심선 주위에서 거울상이다.

레일은 전통적으로 그의 분기각, 예를 들어 경계 궤도와 필름 이동 방향 (예, MD) 사이에 형성된 각이 조정될 수 있는 일련의 일직선 세그먼트에 의해 형성된다. 만곡된 궤도가 또한 조사되었다.

본 발명에 따른 필름을 고정하는 수단은 특성상 분리식이거나 연속식일 수 있다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 한 측면에 따른 필름 연신 장치의 바람직한 실시태양을 상세히 설명한다. 고정 수단은 분절화 (segmentation)를 통해 전체 유연성 (flexibility)을 제공하는 일련의 텐터 클립 (70)을 포함한다. 분리형 클립 (70)은 조밀하게 패킹되어 체인과 같은 유연성 구조에 부착된다. 유연성 구조는 레일과 같은 궤도 제어 장치를 따른 채널을 따라 또는 채널 내에 걸려있다. 전략상 놓배치된 캠 (cam) 및 캠 표면은 텐터 클립을 목적하는 지점에서 개폐한다. 클립 및 체인 조립체는 임의로 휠 또는 베어링 등에 걸려있을 수 있다. 별법으로, 연속 고정 메카니즘은 유연성 연속 메카니즘, 예를 들어 벨트 또는 디딤판 (tread)을 포함할 수 있다. 유연성 연속 메카니즘은 홈 또는 채널 내에 자리잡거나 걸려있을 수 있다. 별법으로, 예를 들어 미국 특허 제5,517,737호 또는 유럽 특허 출원 제0236171 A1호에 기술된 바와 같은 다양한 다른 마주보는 다중 벨트 방법이 사용될 수 있다. 이들은 홈 내에 걸려 있거나, 또는 베어링 또는 유연성 연속 메카니즘의 이동을 허용하는 몇몇 다른 하부의 지지 수단 위에 걸려 있을 수 있다.

바람직한 연속 고정 메카니즘은 경계 엣지의 모든 부분을 따라 변화하는 경계 궤도를 연속적으로 따르는 이점을 제공한다. 분절화된 분리형 고정 시스템은 본 발명의 범위 내에 있으며, 경계 엣지에서 필름의 일부를 따라 경계 궤도에 단지 접근하는 경향이 있다. 예를 들어, 텐터 클립은 일직선의 클립 표면 엣지를 갖는다. 클립은 상기 클립 표면 엣지의 중심이 이동 및 신장의 과정 내내 경계 궤도에대해 탄젠트로, 예를 들어 텐터 레일에 대해 탄젠트로 유지되도록 탑재된다. 이는 중심에서 고정된 필름이 경계 궤도를 따르지만, 클립의 나머지 부분을 따라 고정된 필름의 나머지 부분은 경계 궤도가 일직선이 아니라면 경계 궤도로부터 벗어난 경로에 속박된다는 것을 의미한다. 엣지에서 단일 클립에 의해 고정된 필름은 클립의 전체 거리를 따라 클립 중심에서 분기각을 나타내는 경향이 있을 것이다. 그 결과, 클립 표면 엣지 중심의 상류의 필름은 의도된 경계 궤도에 비해 너무 큰 분기각을 갖는 경향이 있는 반면, 클립 표면 엣지 중심의 하류의 필름은 의도된 경계 궤도에 비해 너무 작은 분기각을 갖는 경향이 있을 것이다. 본 발명에 따라, 필름 특성 및 단축 특징에서 작은 MD 변동이 발생할 수 있다. 실제에서, 이들 MD 변동은 주어진 장치에 대해 짧은 충분한 클립을 사용함으로써 작게 유지될 수 있다. 예를 들어, 클립 표면 엣지의 길이는 바람직하게는 경계 궤도들 사이의 총 최초 거리의 1/2 이하, 보다 바람직하게는 1/2 이하일 수 있다. 보다 작은 클립이 일반적으로 경계 궤도에 보다 우수한 근사치 및 보다 작은 MD 변동을 제공할 것이다.

분기각이 엣지와의 MDDR 적합성을 위한 조건을 설정하는데 기여하기 때문에, 고정기 메카니즘에 의해 실제 제시되는 분기각의 정밀한 제어는 디자인시 고려사항이다. 필름의 스트레스 영역과 경계의 상호작용이 또한 필름 MD 중심선을 향해 진행함에 따라 엣지에서 근사 오차를 완화시키는 경향이 있을 수 있다. 일부 경우에 고정기 접촉을 클립의 총 길이 미만으로 감소시키는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 2개의 연속 클립들 사이에서 필름은 상류 클립의 선두 엣지로부터 과소-근사 (under-approximated) 분기각에서 하류 클립의 꼬리 엣지로부터 과다-근사 (over-approximated) 분기각의 조건을 겪게 된다. 이들 엣지에서 접촉 면적의 약간의 이완은 MDDR에서 급격한 변화를 감소시키고, 결함을 일으킬 수 있는 원치않는 스트레스 영역을 완화시킬 수 있다. 엣지의 일부에서 고정기 작용의 손실은 지지되지 않은 엣지에서 과도한 가리비모양화를 감소시키기 위해 주의깊게 균형맞추어져야 한다.

임의로, 연신기 장치는 예를 들어, 고정기 표면 근처의 신장가능한 필름에 열 전달을 개선시키기 위해 고정기 구역을 통해 공기 배기가스를 갖도록 경계 엣지를 향해 또는 그 내부로 기류를 보낼 수 있다. 상기 장치는 예를 들어, 고정기 메카니즘 하에 그로부터 유출되는 것을 방지함으로써 필름의 고정된 부분의 우수한 고정을 유지하기 위해 임의로 고정기 메카니즘, 예를 들어 클립에 능동적 냉각을 적용할 수 있다. 능동적인 가열과 냉각의 상세한 내용은 유효 경계 엣지 구역을 확립하는 것을 도울 것이다. 일반적으로, 경계 엣지가 고정기 표면 엣지에 의해 또는 이들로부터 필름 중심선을 향하여 작은 오프셋에 의해 합당하게 접근되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 일부 경우에, 예를 들어 경계 궤도의 형상을 제어하는 능력이 제한되는 경우에, 경계 궤도에 의해 규정된 것으로부터 유효 경계 엣지를 조정하기 위해서 고정기 표면 엣지 가까이의 작은 엣지 구역을 냉각시키거나 냉각상태로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 경우에, 필름의 주요 중심 부분을 가로질러 온도 균일성을 적절하게 제어하는데 합리적으로 유의하는 것은 신장의 균일성을 유지하는데 바람직할 것이다.

경계 궤도는 고정되거나 조정가능할 수 있다. 경계 궤도의 밑에있는 제어는레일, 이동 표면 또는 분리형 또는 연속 시스템에 대한 몇몇 다른 지지 수단과 유사할 수 있다. 레일은 또한 분절화되고 부분적으로 또는 전체로서 조정될 수 있다. 예를 들어, 벨트 시스템에 대한 레일 또는 밑에있는 지지체의 조정은 접합부에서 또는 물리적인 굽힘에 의해 및 각종 수단에 의해 이루어질 수 있다.

구동 수단은 임의의 개수의 방법이 될 수 있다. 예를 들어, 구동기 (drive)에 연결된 기어 (gears)에 의해 추진되는 바와 같은 체인의 운동, 또는 독립적인 구동기에 의한 또는 밑에놓인 지지체, 예를 들어 디스크 배향기 내의 디스크의 운동에 의한 벨트의 운동일 수 있다.

방출 수단은 고정 수단에 의해 유지된 가장자리의 물리적인 방출 또는 신장된 필름의 중심 부분으로부터 가장자리의 물리적 분리일 수 있다.

도 12는 바람직한 분리 수단 (100)을 예시한다. 분리 수단은 벨트 (104) 및 휠 (102)를 포함한다. 분리 수단은 구동 휠 (108) 및 조정 아암 (106)을 포함할 수 있다. 분리 수단은 바람직하게는 필름의 유용한 부분에 대한 손상을 방지하면서 방출된 필름의 적어도 일부를 유지한다. 분리 장치는 바람직하게는 가열된 필름 F가 켄칭되는 동안 지지 수단을 제공한다. 분리는 또한 바람직하게는 TD 또는 MD 방향 중 하나 또는 둘 모두에서 수축을 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 분리 장치를 떠나는 필름은 일반적으로 사후 사용을 위해 롤 상에 감긴다. 별법으로, 직접 전환이 분리 후에 일어날 수 있다. 분리 수단은 닙 (nips), 랩 각 (wrap angles), 진공 보조기 등을 갖는 단순 롤러 시스템을 포함하는 임의의 개수의 방법을 포함할 수 있다. 광학 필름이나 예민한 코팅을 갖는 광학 필름에 대해서, 커버필름 라미네이션 시스템과 같은 상단 및 저변 마스킹 (masking) 시스템을 포함하는 시스템이 포함될 수 있다. 이것은 롤러 시스템의 작용으로부터 표면을 보호할 것이다. 테이크-어웨이 시스템의 다른 속성은 속도 및(또는) MD 장력 제어의 방법이어서, 필름이 배출 속도와 일치하는 방식으로 제거될 수 있도록 한다. 상기 테이크-어웨이 시스템은 또한 필름 내의 임의의 잔류 주름을 당기기 위해 사용될 수도 있다. 주름은 개시 동안 분리 속도에서 신장된 필름의 최종, 방출된 부분의 배출 속도보다 높은 일시적인 증가에 의해 처음에 당겨질 수 있거나, 연속 작동 동안 배출 필름 속도보다 높은 일정한 속도에 의해 당겨질 수 있다.

상기 설명에서, 구성요소의 위치는 때때로 "상부", "하부", "위에", "아래에", "우측", "좌측", "상단" 및 "저변"의 용어로 설명된다. 이들 용어는 도면에 예시된 바와 같이 단지 본 발명의 각종 구성요소의 설명을 단순화하기 위해서만 사용된다. 이들은 본 발명의 구성요소들의 유용한 배향을 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.

따라서, 본 발명은 상기한 특정 예에 제한되는 것으로 고려되어서는 안되며, 대신 본 발명의 모든 측면을 청구의 범위에 명백히 설명된 바와 같이 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각종 변형, 동등물 뿐만 아니라 본 발명이 적용될 수 있는 수많은 구조는 본 명세서를 통하여 본 발명이 지향되는 당업계의 숙련인에게 쉽게 명백해질 것이다. 청구의 범위는 상기 변형과 장치를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

필름의 마주보는 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연신시키는 단계

를 포함하는 필름의 가공 방법.
제1항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 이동시킴으로써 필름을 연신기 내에서 4를 초과하는 신장비로 연신시키는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 이동시킴으로써 필름을 연신기 내에서 일정하지 않은 변형력 하에 연신시키는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 필름은 연신기 내로 운반될 때 최초 두께와 최초 폭을 갖고, 연신된 필름은 연신된 두께와 연신된 폭을 갖고, 필름을 λ로서 정의된 연신된 폭/최초 폭의 비로 연신시킨 후, 연신된 두께/최초 두께의 비가 약 λ^-1/2인 것인 방법.
제1항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 마주보는 엣지 부분들을 공통면에 있는 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연신시키는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 마주보는 엣지 부분들을 필름의 중심축 주위에서 실질적으로 대칭적인 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연시시키는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 필름을 필름의 롤로부터 연속식으로 연신기에 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 필름을 연신기와 인라인 (in-line)으로 압출시키거나 동시압출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 연신된 필름이 실질적으로 동일하지만 폭 방향의 굴절률과는 실질적으로 상이한, 기계 방향에 상응하는 길이 방향과 두께 방향의 굴절률을 갖는 적어도 하나의 층을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실질적인 포물선 경로의 끝에서 필름의 엣지 부분을 방출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 필름이 상이한 중합체 조성의 다수의 교대하는 층들을 갖는 다층 필름을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단축 캐릭터 (character) U의 크기의 최소값이 적어도 0.7이고, 여기서 U는 하기 식으로 정의되는 것인 방법.

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 기계 방향 신장비이고 TDDR은 횡방향 신장비이다.
제1항에 있어서, 분기하는 실질적인 포물선 경로가 하기 관능식으로 표시되는 것인 방법.

x/x₀= ±((1/4)(y/x₀)²+ 1)

식에서, x-축은 필름의 평면 내에 있고 필름의 중심축에서 x=0인 기계 방향에 직교하는 것으로 정의되고, y-축은 필름의 평면 내에 있고 연신기 내에서 필름의 연신이 시작하는 y=0인 기계 방향을 따르는 것으로 정의되며, x₀은 y=0일 때 필름의 중심축으로부터 엣지 부분의 거리이다.
제1항에 있어서, 분기하는 실질적인 포물선 경로의 적어도 일부가 하기 관능식으로 표시되는 것인 방법.

(x+c)/(x₁+c) = ±((1/4)(y/(x₁+c))²+ 1)

식에서, x-축은 필름의 평면 내에 있고 필름의 중심축에서 x=0인 기계 방향에 직교하는 것으로 정의되고, y-축은 필름의 평면 내에 있고 연신기 내에서 필름의 연신이 시작하는 y=0인 기계 방향을 따르는 것으로 정의되며, c는 임의의 수이며, x₁은 y=0일 때 필름의 중심축으로부터 엣지 부분의 거리이다.
제1항에 있어서, 필름의 마주보는 엣지 부분이 실질적으로 연속적으로 지지되는 것인 방법.
상이한 중합체 조성의 교대하는 층들을 포함하는 다층 필름을 형성하는 단계;

다층 필름의 마주보는 엣지 부분들을 유지시키면서 다층 필름을 연신기 내로 기계 방향을 따라 운반하는 단계; 및

다층 광학 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 다층 필름을 연신시키는 단계

를 포함하는 광학 필름의 형성 방법.
제16항에 있어서, 다층 광학 필름이 실질적으로 단축으로 배향된 다층 광학 필름인 방법.
제16항에 있어서, 다층 필름은 연신기 내로 운반될 때 최초 두께와 최초 폭을 갖고, 다층 광학 필름은 연신된 두께와 연신된 폭을 가지며, 다층 필름을 λ로서 정의된 연신된 폭/최초 폭의 비로 연신시킨 후, 연신된 두께/최초 두께의 비가 약 λ^-1/2인 것인 방법.
제16항에 있어서, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값이 적어도 0.7이고, 여기서 U는 하기 식으로 정의되는 것인 방법.

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 기계 방향 신장비이고 TDDR은 횡방향 신장비이다.
제16항에 있어서, 분기하는 실질적인 포물선 경로가 하기 관능식으로 표시되는 것인 방법.

x/x₀= ±((1/4)(y/x₀)²+ 1)

식에서, x-축은 다층 필름의 평면 내에 있고 다층 필름의 중심축에서 x=0인기계 방향에 직교하는 것으로 정의되고, y-축은 다층 필름의 평면 내에 있고 연신기 내에서 다층 필름의 연신이 시작하는 y=0인 기계 방향을 따르는 것으로 정의되며, x₀은 y=0일 때 다층 필름의 중심축으로부터 엣지 부분의 거리이다.
제16항에 있어서, 분기하는 실질적인 포물선 경로의 적어도 일부가 하기 관능식으로 표시되는 것인 방법.

(x+c)/(x₁+c) = (1/4)(y/(x₁+c))²+ 1

식에서, x-축은 다층 필름의 평면 내에 있고 다층 필름의 중심축에서 x=0인 기계 방향에 직교하는 것으로 정의되고, y-축은 다층 필름의 평면 내에 있고 연신기 내에서 다층 필름의 연신이 시작하는 y=0인 기계 방향을 따르는 것으로 정의되며, c는 임의의 수이며, x₁은 y=0일 때 다층 필름의 중심축으로부터 엣지 부분의 거리이다.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형의 공통면 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 4를 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 최종 연신 부분에 걸쳐 적어도 0.8이고, U는 연신 종료시에 1 미만이며, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
제22항에 있어서, 단축 캐릭터의 크기의 최소값이 적어도 0.85인 방법.
제22항에 있어서, 필름이 상이한 중합체 조성의 다수의 교대하는 층들을 갖는 다층 필름을 포함하는 것인 방법.
제22항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 마주보는 엣지 부분들을 필름의 평면 내에 있는 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연신시키는 것을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 마주보는 엣지 부분들을 필름의 중심축 주위에서 실질적으로 대칭인 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연신시키는 것을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 단축 캐릭터 U의 크기가 2.0의 TDDR을 달성한 후 최종 연신 부분에 걸쳐 적어도 0.8인 것인 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형의 공통면 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 5를 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 최종 연신 부분에 걸쳐 적어도 0.7이고, U는 연신 종료시에 1 미만이며, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 7을 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 연신의 최종 부분에 걸쳐 적어도 0.7이고, U는 연신 종료시에 1 미만이며, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 6.5를 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 연신의 최종 부분에 걸쳐 적어도 0.8이고, U는 연신 종료시에 1 미만이며, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 6을 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 연신의 최종 부분에 걸쳐 적어도 0.9이고, U는 연신 종료시에 1 미만이며, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형의 공통면 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 5를 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 연신의 최종 부분에 걸쳐 적어도 0.85이고, MDDR·(TDDR)^1/2은 연신 동안 적어도 0.5이며, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형의 공통면 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 6을 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 연신의 최종 부분에 걸쳐 적어도 0.7이고, MDDR·(TDDR)^1/2은 연신 동안 적어도 0.5이며, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 7을 초과하는 신장비로 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안, 단축 캐릭터 U의 크기의 최소값은 2.5의 TDDR을 달성한 후 연신의 최종 부분에 걸쳐 적어도 0.85이고, 여기서 U는 하기 식으로 정의된다

U = (1/MDDR - 1)/(TDDR^1/2- 1)

식에서, MDDR은 분기하는 경로의 분기각에 상응하는 기계 방향 신장비이고 TDDR은 분기하는 경로들 사이에서 측정된 횡방향 신장비이다.}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
마주보는 필름의 엣지 부분들을 유지시키면서 필름을 연신기 내에서 기계 방향을 따라 운반시키는 단계; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연신시키는 단계 {여기서, 필름의 연신 동안 기계 방향을 따른 필름의 속도는 약 λ^1/2의 인수로 감소하고, 여기서, λ는 횡방향 신장비임)}

를 포함하는 필름의 가공 방법.
제35항에 있어서, 필름이 상이한 중합체 조성의 다수의 교대하는 층들을 갖는 다층 필름을 포함하는 것인 방법.
제35항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 마주보는 엣지 부분들을 필름의 평면 내에 있는 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연신시키는 것을 포함하는 방법.
제35항에 있어서, 필름을 연신시키는 단계가 마주보는 엣지 부분들을 필름의 중심축 주위에서 실질적으로 대칭인 분기하는 비선형 경로를 따라 이동시킴으로써 연신기 내에서 필름을 연신시키는 것을 포함하는 방법.
다층 광학 필름의 적어도 하나의 층이 실질적으로 동일하지만 폭 방향의 굴절률과는 실질적으로 상이한 길이 방향과 두께 방향의 굴절률을 갖는 것인, 실질적으로 단축으로 배향된 다층 광학 필름을 포함하는 다층 광학 필름의 롤 (roll).
제39항에 있어서, 다층 광학 필름이 반사 편광기인 롤.
필름의 마주보는 엣지 부분들을 유지시키기 위한 다수의 클립;

클립이 이동하는 경로 (상기 경로 중 적어도 일부는 분기하는 실질적인 포물선 코스를 규정한다); 및

필름 및 클립을 기계 방향을 따라 운반시키기 위한 구동 메카니즘

을 포함하는, 필름 가공용 연신기.
제41항에 있어서, 경로가 조정가능한 것인 연신기.
필름을 수용하는 수단;

필름의 엣지 부분을 고정하는 수단;

필름을 기계 방향으로 운반시키는 수단; 및

연신된 필름을 형성하도록 마주보는 엣지 부분들을 분기하는 실질적인 포물선 경로를 따라 이동시키는 수단

을 포함하는, 필름 가공용 연신기.