KR20130006396A - 폴리비닐알코올계 중합체 필름 및 편광필름 - Google Patents

Abstract

폴리비닐알코올계 중합체 필름 (6) 의 TD 방향으로 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 (retardation) 차를 5 nm 이하로 한다. 또, 폴리비닐알코올계 중합체 필름 (6) 을 건조시키는 면의 길이 (a ~ b ~ c) 를 3 ~ 200 m 로 하고, 이 건조면을 통과하여 박리할 때의 폴리비닐알코올계 중합체 필름 (6) 의 수분율을 50 중량% 이하로 하여 제조한다.

Description

폴리비닐알코올계 중합체 필름 및 편광필름{POLYVINYL ALCOHOL POLYMER FILM AND POLARIZATION FILM}

본 발명은 얼룩이 적은 편광필름의 제조원료로서 유용한 연신시에 주름이 생기기 어려운 폴리비닐알코올계 중합체 필름과 그의 제조법 및 편광필름에 관한 것이다.

광의 투과 및 차폐기능을 갖는 편광판은 광의 스위칭 기능을 갖는 액정과 함께 액정 디스플레이 (LCD) 의 기본적 구성요소이다. 이 LCD 의 적용분야도, 개발초기경의 전자계산기 및 손목시계 등의 소형기기에서, 최근에는 랩톱 (lap top) 퍼스널컴퓨터, 워드프로세스, 액정칼라 프로젝터, 차재용 내비게이션 시스템, 액정 텔레비전, 퍼스널 폰 및 옥내외의 계측기기 등으로 광범위하게 확산되고, 종래품 이상으로 얼룩이 적어 큰 면적의 편광판이 요구되고 있다.

편광판은 일반적으로 폴리비닐알코올계 중합체 필름 (이하, 폴리비닐알코올계 중합체를「PVA」, 폴리비닐알코올계 중합체 필름을「PVA 필름」이라 함) 을 일축연신 시켜서 염색하거나 염색한 후, 일축연신한 후에 붕소 화합물로 고정처리를 행한 (염색과 고정처리가 동시인 경우) 편광필름에, 트리아세트산 셀룰로오스 (TAC) 필름이나 아세트산ㆍ브티르산 셀룰로오스 (CAB) 필름 등의 보호막을 접합시킨 구성으로 되어 있다.

그런데, 외관상으로는 균일하게 보이는 PVA 필름이라도 이것으로부터 수득되는 편광필름에는 외부로부터 판별이 곤란한 얼룩이 내재되어 있는 것이 있다. 이 얼룩은 보호막등을 적층한 최종제품 (편광판) 이 아니라면 확인이 어렵다. 이 최종제품에서 얼룩이 발현하면, 양질의 제품인 보호막등의 부자재도 불량품으로서 폐기되므로, 큰 비용이 낭비된다. 종래, 얼룩을 감소시키는 방법으로서, 일본 공개특허공보 평6-138319호 등에 기재되어 있는 바와 같이 두께 편차나 복굴절 편차를 감소시키는 검사를 하여왔다. 두께 편차나 복굴절 편차를 감소시킴으로써 얼룩이 있는 정도(程度)를 감소시켜 당시의 요구를 만족시키는 것은 가능하였지만, 최근의 성능이 향상된 최종제품 (편광판) 에서 문제가 되는 정도의 얼룩을 감소시키는 것은 곤란하다는 것을 알았다. 또, 두께 편차나 복굴절 편차를 막의 전체면의 얼룩으로서 평가하여도, 육안으로 느낄 수 있는 실제의 얼룩이란 대응하기 어렵다는 것은 알고 있었다.

또, 액정표시화면의 대형화와 함께 큰 면적의 편광필름을 수득하기에는 넓은 폭의 PVA 필름을 확보할 필요가 있다. 그러나, 종래의 넓은 폭의 PVA 필름은 연신시에 컬 (curl) 하여 양 말단부에 주름이 생기기 쉽고, 폭 방향의 수율이 나쁘기 때문에, 큰 면적의 편광필름이 수득되기 어렵다. 특히, 필름 폭이 2 m 이상의 필름에서는 주름이 생기기 쉽다.

여기서, 본 발명의 목적은 얼룩이 적고 연신시에 주름이 생기기 어렵고, 액정표시화면의 대형화에 대응 가능한 큰 폭의 편광필름의 제조원료로서 유용한 PVA 필름을 수득할 수 있게 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 이러한 PVA 필름은 필름의 TD 방향으로 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 (retardation) 차가 5 nm 이하로 하고 있다.

여기서, 리타데이션이란, PVA 필름의 복굴절 X 막두께로 나타낸다. 이 복굴절율은 막제조 공정등에서 부여된 상기 필름의 분자배향의 정도에 따라 결정된다. 또, PVA 필름의 연신방향 (MD 방향) 이 필름의 긴방향으로 되고, 이 연신방향과 직교하는 방향 (TD 방향) 이 필름 폭 방향이 된다.

또, 이 발명에 의하면 PVA 필름의 TD 방향으로 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 차를 5 nm 이하로 함으로써, 얼룩은 적고 이유는 불명확하지만 연신시에 주름이 생기기 어렵고, 큰 폭의 양질의 제품 (편광필름) 이 큰 수율로 수득되고, 액정표시화면의 대형화에 대응 가능하게 된다.

본 발명에 이러한 제조법은 PVA 필름을 건조시키는 면의 길이가 3 ~ 200 m 이고, 이 건조면을 통과하여 박리할 때의 PVA 필름의 수분율이 50 중량% 이하이다.

이 발명에 의하면, 목적으로 하는 편광필름의 제조원료로서 유용한 PVA 필름이 확실하게 수득된다.

본 발명은 첨부의 도면을 참고로 한 이하의 적절한 실시형태의 설명으로부터, 보다 명료하게 이해될 것이다. 그러나 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이고, 이 발명의 범위를 결정하기 위해 이용되어야 하는 것은 아니다. 이 발명의 범위는 첨부의 청구항 (특허청구범위) 에 따라서 결정된다. 첨부도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일의 부품부호는 동일부분을 나타낸다.

본 발명은 얼룩이 적고 연신시에 주름이 생기기 어렵고, 액정표시화면의 대형화에 대응 가능한 큰 폭의 편광필름의 제조원료로서 유용한 PVA 필름을 수득할 수 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 편광필름용 폴리비닐알코올계 중합체 필름을 제조할 때의 하나의 실시형태를 나타내는 드럼형 막제조기의 개략 정면도이다.

이하, 본 발명의 하나의 실시형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 PVA 필름의 제조예로서 함수(含水) PVA (유기용제 등을 함유하여도 됨) 을 용융시켜 압출하는 용융압출방식을 채택한 드럼형 막제조기를 나타내고 있다. 이 막제조기는, 예컨대 플래트 다이 (1) 에서 정량의 용융 PVA (2) 를, 회전하는 캐스팅용의 제 1 롤 (3) 상에서 압출하고, 이 원주면에서 PVA 필름 (6) 의 일면을 건조한다. 그 후, 제 2 롤 (4) 의 원주면에서 PVA 필름 (6) 의 다른 면을 건조하고, 최종적으로 박리시키는 롤 (5) 에 의해 박리시켜 PVA 필름 (6) 으로 한다. 이 PVA 필름 (6) 은 도시하지 않은 조습기 및 검사기 등을 통과시켜 와인더로 권취한다.

이상과 같은 막제조기에 있어서, 본 발명에서는 PVA 필름 (6) 을 건조시키는 면 중에, 상기 제 1 롤 (3) 의 원주면을 제 1 건조면 (7) 이라 하고, 또 제 2 롤 (4) 의 원주면을 제 2 건조면 (8) 이라 한다. 이 때, 동일도면에 나타나 있는 것같이, 제 1 롤 (3), 제 2 롤 (4), 제 n 롤 (9), 제 n + 1 롤 (10) 의 복수개의 롤을 배치하고, 2 단 이상의 다단계에 걸쳐 건조를 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이하면, 제 1 건조면 및 제 2 건조면 (7 및 8) 등에 의해 PVA 필름 (6) 의 표리(表裏)양면이 함께 균일하게 건조되고 얼룩이 발생하지 않고, 또 연신시에 주름이 생기지 않고, 양호한 PVA 필름 (6) 이 수득된다. 또, 1 cm 정도의 미소영역에서의 리타데이션의 불규칙이 커지기 어렵다.

상기 제 2 건조면 (8) 의 길이 (d ~ e ~ f) 는 제 1 건조면 (7) 의 길이 (a ~ b ~ c) 의 1.2 배 또는 이것보다 짧게 설정하는 것이 바람직하다. 특히, 1 배 이하가 바람직하고, 0.95 배 이하가 보다 바람직하고, 0.9 배 이하가 매우 바람직하다. 제 2 건조면 (8) 의 길이 (d ~ e ~ f) 가 제 1 건조면 (7) 의 길이 (a ~ b ~ c) 의 1.2 배 보다 긴 경우는 연신시에 PVA 필름 (6) 의 양단면에 주름이 발생하기 쉽고, 수득되는 편광필름의 폭의 수율이 악화되기 쉬울 뿐 아니라, 얼룩도 발생하기 쉽다. 또, 1 cm 정도의 미소영역에서의 리타데이션의 불규칙이 크게되기 쉽다. 또한, 제 2 건조면 (8) 의 길이 (d ~ e ~ f) 는 제 1 건조면 (7) 의 길이 (a ~ b ~ c) 의 0.02 배 이상이 바람직하다.

상기 각 건조면 (7, 8, 11, 12) 은 스팀, 열매체, 온수, 전기히터 등에 의해 가열한다. 또, 온풍이나 냉풍 등을 PVA 필름에 불거나, PVA 필름 주위의 공기나 증기 등을 흡인하는 등의 수단을 보조적으로 사용하여도 된다. 이상의 실시형태에서는 복수의 롤 (3, 4, 9, 10) 을 사용하였지만, 이것을 바꾸어서 벨트 등을 사용할 수도 있다. 또, 건조면 (7, 8, 11, 12) 의 복수단계를 사용하여 PVA 필름 (6) 의 건조를 행하는 경우, 그 후단측에는 롤이나 벨트를 사용하는 건조방법뿐 아니라, 텐터 방식이나 프리 방식 등의 플로팅 드라이어를 사용하는 건조방법을 채택하는 것도 가능하다.

또, 이상의 막제조기에 있어서, 본 발명에서의 PVA 필름의 제 1 건조면의 길이 (a ~ b ~ c) 란, 상기 용융 PVA (2) 가 제 1 롤 (3) 의 원주면에 최초로 접촉한 위치 a 로부터 위치 b 를 통과하여 제 1 롤 (3) 에서 박리되는 위치 c 까지의 건조면의 길이이고, 이 제 1 건조면의 길이는 3 ~ 200 m 인 것이 중요하다. 제 1 건조면의 길이가 3 m 미만이거나 200 m 를 초과하여도, 수득되는 편광필름에 얼룩이 발생하기 쉽다. 이 제 1 건조면의 길이는 바람직하게는 3.5 ~ 150 m, 보다 바람직하게는 4 ~ 100 m, 더욱 바람직하게는 5 ~ 80 m 이다.

또, 상기 제 1 건조면의 길이 (a ~ b ~ c) 를 통과하여 제 1 롤 (3) 로부터 박리할 때의 PVA 필름 (6) 의 수분율은 50 중량% 이하이고, 바람직하게는 45 중량% 이하, 보다 바람직하게는 40 중량% 이하이고, 10 중량% 이상인 것이 바람직하다. 수분율이 50 중량% 를 초과하는 경우는, 편광필름으로 했을 때에 얼룩이 발생하고, 양호한 편광필름은 수득되지 않는다. 또, 1 cm 정도의 미소영역에서의 리타데이션의 불규칙이 커지기 쉽다.

또한, 상기 PVA 필름 (6) 의 수분율 (중량%) 은 파이바식 적외수분계를 사용하여 측정을 행하였다.

본 발명에서는 수득되는 PVA 필름 (6) 은 필름의 TD 방향에 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 차가 5 nm 이하인 것이 중요하다. 리타데이션 차는 4 nm 이하가 바람직하고, 3 nm 이하가 보다 바람직하다. 리타데이션 차가 5 nm 를 초과하는 경우에는, 수득되는 편광막의 얼룩이 눈에 띄기 쉽고, 양호한 편광필름은 수득되지 않는다. 1 cm 를 초과하여 떨어진 2 점간의 리타데이션이 5 nm 를 초과하여도, 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 차가 5 nm 이하라면, 육안으로는 얼룩으로 인식되기 어렵기 때문에 문제가 되기 어렵다.

PVA 필름 (6) 의 두께는 바람직하게는 5 ~ 150 ㎛ 이고, 매우 바람직하게는 35 ~ 80 ㎛ 이다. PVA 필름 (6) 의 폭은 특히 한정되지 않지만, 종래의 필름에서는 폭 2 m 이상의 필름을 연신할 때에는 연신시에 주름이 생기기 쉬운 문제이었지만, 본 발명의 필름은 폭 2 m 이상에서도 주름이 생기기 어렵기 때문에, 특히 폭 2 m 이상의 필름에 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 PVA 는, 예컨대 비닐에스테르를 중합하여 수득된 폴리비닐에스테르를 비누화하여 제조된다. 또, 이 PVA 를 불포화카르복실산 또는 그의 유도체, 불포화 술폰산 또는 그의 유도체, 탄소수 2 ~ 30 의 α- 올레핀 등을 15 몰% 미만의 비율로 그래프트 공중합한 변성 PVA 나 비닐에스테르와 불포화 카르복실산 또는 그의 유도체, 불포화 술폰산 또는 그의 유도체, 탄소수 2 ~ 30 의 α- 올레핀 등을 15 몰% 미만의 비율로 공중합한 변성 폴리비닐에스테르를 비누화 함으로써 제조되는 변성 PVA 나, 미변성 또는 변성 PVA 를 포르말린, 부틸알데히드, 벤즈알데히드 등의 알데히드류로 수산기의 일부를 가교한 소위 폴리비닐아세탈 수지 등을 들 수 있다.

상기 비닐에스테르로서는 아세트산비닐, 포름산비닐, 프로피온산비닐, 브티르산비닐, 피발산비닐, 베르사트산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐, 벤조산비닐 등이 예시되어 있다.

한편, 변성 PVA 에 사용되는 코모노머는 주성분으로서 PVA 의 변성을 목적으로 공중합시키는 것으로, 본 발명의 취지를 손상시키지 않는 범위에서 사용된다. 이와 같은 코모노머로서, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐 등의 올레핀류; 아크릴산 및 그의 염; 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 n-프로필, 아크릴산 i-프로필, 아크릴산 n-부틸, 아크릴산 i-부틸, 아크릴산 t-부틸, 아크릴산 2-에틸헥실, 아크릴산 도데실, 아크릴산 옥타데실 등의 아크릴산 에스테르류; 메타크릴산 및 그의 염; 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산 i-프로필, 메타크릴산 n-부틸, 메타크릴산 i-부틸, 메타크릴산 t-부틸, 메타크릴산 2-에틸헥실, 메타크릴산 도데실, 메타크릴산 옥타데실 등의 메타크릴산 에스테르류; 아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N, N-디메틸아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 아크릴아미드 프로판술폰산 및 그의 염, 아크릴아미드 프로필디메틸아민 및 그의 염, N-메틸롤아크릴아미드 및 그의 유도체 등의 아크릴아미드 유도체; 메타크릴아미드, N-메틸메타크릴아미드, N-에틸메타크릴아미드, 메타크릴아미드 프로판술폰산 및 그의 염, 메타크릴아미드 프로필디메틸아민 및 그의 염, N-메틸롤메타크릴아미드 및 그의 유도체 등의 메타크릴아미드 유도체; N-비닐포름아미드, N-비닐아세토아미드, N-비닐피롤리돈 등의 N-비닐아미드류; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, i-프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르, i-부틸비닐에테르, t-부틸비닐에테르, 도데실비닐에테르, 스테아릴비닐에테르 등의 비닐에테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 니트릴류; 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐, 불화비닐리덴 등의 할로겐화 비닐류; 아세트산알릴, 염화알릴 등의 알릴 화합물; 말레산 및 그의 염 또는 그의 에스테르; 이타콘산 및 그의 염 또는 그의 에스테르; 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실릴 화합물; 아세트산이소프로페닐 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 α- 올레핀이 바람직하고, 특히 에틸렌이 바람직하다. 변성 PVA 의 변성량은 15 몰% 미만인 것이 바람직하다.

PVA 의 비누화도는 편광성능과 내구성의 면에서 90 몰% 이상이 바람직하고, 95 몰% 이상이 보다 바람직하고, 98 몰% 이상이 더욱 바람직하고, 특히 99 몰% 이상이 매우 바람직하다.

상기 비누화도란, 비누화에 의해 비닐알코올 단위로 변환시킬 수 있는 단위 중에, 실제로 비닐알코올 단위에 비누화되어 있는 단위의 비율을 나타내는 것이다. 또, PVA 의 비누화도는 JIS 기재의 방법에 의해 측정하였다.

PVA 의 중합도는 편광성능과 내구성의 면에서 500 이상이 바람직하고, 1000 이상이 보다 바람직하고, 1500 이상이 더욱 바람직하고, 특히 2500 이상이 매우 바람직하다. PVA 의 중합도의 상한은 8000 이하가 바람직하고, 6000 이하가 보다 바람직하다.

상기 PVA 의 중합도는 JIS K 6726 에 준하여 측정된다. 즉 PVA 를 재비누화하고, 정제한 후, 30 ℃ 의 수중에서 측정한 극한점도로부터 구하였다.

이상의 PVA 를 사용하여 PVA 필름을 제조하는 방법으로서, 함수 PVA 를 사용한 용융압출방식에 의한 막제조법 이외에, 예컨대 PVA 를 용제에 용해한 PVA 용액을 사용하고, 유연 (流涎) 막제조법, 습식 막제조법 (빈 (貧) 용매중으로 토출), 겔 막제조법 (PVA 수용액을 일단 냉각 겔화한 후, 용매를 추출제거하여 PVA 필름을 수득하는 방법), 및 이들의 조합에 의한 방법 등을 채택할 수 있다. 이들 중에서도 유연 막제조법과 용융압출 막제조법이 양호한 편광필름을 얻을 수 있으므로 바람직하다.

PVA 필름을 제조하는 경우에 사용되는 PVA 를 용해하는 용제로서는, 예컨대 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세토아미드, N-메틸피롤리돈, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸롤프로판, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 물 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 디메틸술폭사이드, 물 또는 글리세린과 물의 혼합용매가 적합하게 사용된다.

PVA 필름을 제조하는 경우에 사용되는 PVA 용액 또는 함수 PVA 의 PVA 비율은 10 ~ 70 중량% 가 바람직하고, 10 ~ 60 중량% 가 보다 바람직하고, 13 ~ 55 중량% 가 더욱 바람직하고, 특히 15 ~ 50 중량% 가 매우 바람직하다. 이 PVA 용액 또는 함수 PVA 에는, 필요에 따라서 가소제, 계면활성제, 2 색성 염료 등을 함유시켜도 된다.

PVA 필름을 제조할 때에 가소제로서, 다가 알코올을 첨가하는 것이 바람직하다. 다가 알코올로서는 예컨대, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디글리세린, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸롤프로판 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 연신성 향상효과로 디글리세린이나 에틸렌글리콜이나 글리세린이 적절하게 사용되고 있다.

다가 알코올의 첨가량으로는 PVA 100 중량부에 대하여 1 ~ 30 중량부가 바람직하고, 3 ~ 25 중량부가 보다 바람직하고, 5 ~ 20 중량부가 매우 바람직하다. 1 중량부보다 적으면, 염색성이나 연신성이 저하되는 경우가 있고, 30 중량부보다 많으면, PVA 필름이 너무 유연하여 취급성이 저하되는 경우가 있다.

PVA 필름을 제조할 때에는 계면활성제를 첨가하는 것이 바람직하다. 계면활성제의 종류로서는 특히 한정하지는 않지만, 음이온성(anionic) 또는 비이온성(nonionic)의 계면활성제가 바람직하다. 음이온성 계면활성제로서는, 예컨대 라우르산 칼륨등의 카르복실산형, 옥틸술페이트 등의 황산에스테르형, 도데실벤젠술포네이트 등의 술폰산형의 음이온성 계면활성제가 적합하다. 비이온성 계면활성제로서는, 예컨대 폴리옥시에틸렌올레일에테르등의 알킬에테르형, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 등의 알킬페닐에테르형, 폴리옥시에틸렌라우레이트 등의 알킬에스테르형, 폴리옥시에틸렌라우릴아미노에테르 등의 알킬아민형, 폴리옥시에틸렌라우르산 아미드 등의 알킬아미드형, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에테르 등의 폴리프로필렌글리콜에테르형, 올레산 디에탄올아미드 등의 알칸올아미드형, 폴리옥시알킬렌알릴페닐에테르 등의 알릴페닐에테르형 등의 비이온성 계면활성제가 적합하다. 이들의 계면활성제의 1 종 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

계면활성제의 첨가제로서는 PVA 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 1 중량부가 바람직하고, 0.02 ~ 0.5 중량부가 보다 바람직하고, 0.05 ~ 0.3 중량부가 매우 바람직하다. 0.01 중량부보다 적으면 연신성 향상이나 염색성 향상의 효과가 나타나기 어렵고, 1 중량부보다 많으면 PVA 필름의 표면에 용출하여 블로킹의 원인이 되고, 취급성이 저하하는 경우가 있다.

또, 본 발명의 PVA 필름으로부터 편광필름을 제조하기 위해서는, 예컨대 이 PVA 필름을 염색, 일축연신, 고정처리, 건조처리, 또한 필요에 따라서 열처리를 행하여도 되고, 염색, 일축연신, 고정처리의 조작 순으로 특별히 제한하지는 않는다. 또, 일축연신을 2 회 또는 그 이상 행하여도 된다.

염색은 일축연신전, 일축연신중, 일축연신후의 어느 경우라도 가능하다. 염색에 사용되는 염료로는 요오드-요오드화 칼륨 ; 다이렉트 블랙 17, 19, 154 ; 다이렉트 브라운 44, 106, 195, 210, 223 ; 다이렉트 레드 2, 23, 28, 31, 37, 39, 79, 81, 240, 242, 247 ; 다이렉트 블루 1, 15, 22, 78, 90, 98, 151, 168, 202, 236, 249, 270 ; 다이렉트 바이올렛 9, 12, 51, 98 ; 다이렉트 그린 1, 85 ; 다이렉트 옐로우 8, 12, 44, 86, 87 ; 다이렉트 오렌지 26, 39, 106, 107 등의 2 색성 염료 등이, 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물로 사용할 수 있다. 통상적으로 염색은 PVA 필름을 상기 염료를 함유하는 용액중에 침지시켜 행하는 것이 일반적이지만, PVA 필름에 혼합하여 막제조하는 등, 그 처리조건이나 처리방법은 특히 제한되는 것은 아니다.

일축연신은 습식연신법 또는 건열연신법을 사용할 수 있고, 붕산 수용액등의 온수중 (상기 염료를 함유하는 용액중이나 하기 고정처리 욕조중에서도 됨) 또는 흡수후의 PVA 필름을 사용하여 공기중에서 행할 수 있다. 연신온도는, 특히 한정하지 않지만, PVA 필름을 온수중에서 연신 (습식연신) 하는 경우는 30 ~ 90 ℃ 가, 또는 건열연신하는 경우는 50 ~ 180 ℃ 가 적절하다. 또 일축연신의 연신배율 (다단계의 일축연신의 경우에는 총 연신배율) 은 편광성능면에서 4 배 이상이 바람직하고, 특히 5 배 이상이 매우 바람직하다. 연신배율의 상한은, 특히 제한하지는 않지만, 8 배 이하이면 균일한 연신이 수득되기 쉽기 때문에 바람직하다. 연신후의 필름의 두께는 3 ~ 75 ㎛ 가 바람직하고, 5 ~ 50 ㎛ 가 보다 바람직하다.

PVA 필름에의 상기 염료의 흡착을 강고 (强固) 하게 하는 것을 목적으로, 고정처리를 행하는 것이 많다. 고정처리에 사용하는 처리욕조에는, 통상 붕산 및/또는 붕소화합물이 첨가된다. 또, 필요에 따라서 처리욕조중에 요오드화합물을 첨가하여도 된다.

상기 PVA 필름의 건조처리는 30 ~ 150 ℃ 에서 행하는 것이 바람직하고, 50 ~ 150 ℃에서 행하는 것이 보다 바람직하다.

이상과 같이 하여 수득된 편광필름은, 통상 그 양면 또는 편면에 광학적으로 투명하고, 또한 기계적 강도를 갖은 보호막을 접합시켜서 편광판으로 사용된다. 보호막으로서는 트리아세트산 셀룰로오스 (TAC) 필름, 아세트산ㆍ브티르산 셀룰로오스 (CAB) 필름, 아크릴계 필름, 폴리에테르계 필름 등이 사용된다. 또, 접합하기 위한 접착제로서는 PVA 계의 접착제나 우레탄계의 접착제 등을 들 수 있지만, 이중에서도 PVA 계의 접착제가 바람직하다.

[실시예]

이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 중의 수분율, 리타데이션의 차, 2 색성 비는 이하의 방법에 의해 평가하였다.

수분율 :

파이바식 적외수분계 (IM-3 SCV MODEL-1900 (L), (주) 후지워크 제조) 를 사용하고, PVA 필름의 수분율을 측정하였다.

리타데이션의 차 :

자동 복굴절계 (KOBRA 21 SDH, 오지게이소꾸기기 (주) 제조) 를 사용하고, PVA 필름의 임의의 점의 리타데이션을 측정하였다. 또한, 필름의 폭 방향으로 1 cm 떨어진 위치의 리타데이션을 측정하고, 양 측정값의 차를 구하였다.

2 색성 비:

수득된 편광필름의 편광성능을 평가하는 지표로서 2 색성 비를 사용하였다. 이 2 색성 비는 일본 전자기계공업회 규격 (EIAJ) LD-201-1983 에 의거하고, 분광광도계를 사용하고, C 광원, 2 도 시야에서 측정ㆍ계산하여 수득된 투과율 Ts (%) 과 편광도 P (%) 를 사용하여 하기의 식에서 구하였다.

2 색성 비 = log(Ts/100 - Ts/100 ×P/100)/ log(Ts/100 + Ts/100 ×P/100)

실시예 1

비누화도 99.9 몰%, 중합도 1750 의 PVA 100 중량부에 글리세린 10 중량부 및 물 140 중량부를 함침시킨 것을 용융 반죽혼합하고, 제 1 건조면의 길이가 8 m 의 금속 롤 (제 1 롤에 상당함) 에 용융압출하여 막을 제조하고, 수분율 38 중량% 에서 박리하고, 이어서 PVA 필름의 프리면 (제 1 롤에 접촉한 면의 이면) 을 제 2 건조면의 길이가 4 m 의 금속 롤 (제 2 롤에 상당함) 에 접촉시켜 건조하고, 폭 2.5 m 로 두께 75 ㎛ 의 PVA 필름을 수득하였다. 이 필름의 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 차의 최대값은 3 nm 이었다.

상기 PVA 필름을 예비 팽윤, 염색, 일축연신, 고정처리, 건조, 열처리의 순으로 처리하여 편광필름을 제조하였다. 즉, 이 PVA 필름을 30 ℃ 의 수중에서 5 분간 침지시켜서 예비 팽윤하고, 요오드 농도 0.4 g/L, 요오드화 칼륨 농도 40 g/L 의 35 ℃ 의 수용액 중에 3 분간 침지시켰다. 이어서, 붕산 농도 4 % 의 40 ℃ 의 수용액 중에서 5.5 배로 일축연신을 행하고, 요오드화 칼륨 농도 40 g/L, 붕산 농도 40 g/L, 염화아연 농도 10 g/L 의 30 ℃ 의 수용액 중에 5 분간 침지시켜서 고정처리를 행하였다. 그 후, PVA 필름을 꺼내어, 원래 길이를 유지하여 40 ℃ 에서 열풍건조하고, 이어서 100 ℃ 에서 5 분간 열처리를 행하였다.

수득된 편광필름의 두께는 22 ㎛ 이고, 얼룩이 없는 양질의 제품이었다. 또한, 투과도는 43.2 %, 편광도는 98.8 % 이고, 2 색성 비는 34.6 이었다.

실시예 2

비누화도 99.9 몰%, 중합도 4000 의 PVA 100 중량부와 글리세린 10 중량부를 함유하는 PVA 농도가 15 중량% 의 수용액을, 제 1 건조면의 길이가 50 m 의 금속 벨트에 유연하여 막을 제조하고, 수분율 30 중량% 에서 박리하고, 이어서 PVA 필름의 프리면 (벨트에 접촉한 면의 이면) 을 제 2 건조면의 길이가 4 m 의 금속 롤에 접촉시켜 건조하고, 폭 3 m 로 두께 75 ㎛ 의 PVA 필름을 수득하였다. 이 필름의 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 차의 최대값은 2 nm 이었다.

상기 PVA 필름을 예비 팽윤, 염색, 일축연신, 고정처리, 건조, 열처리의 순으로 처리하여 편광필름을 제조하였다. 즉, 이 PVA 필름을 30 ℃ 의 수중에서 5 분간 침지시켜서 예비 팽윤하고, 요오드 농도 0.4 g/L, 요오드화 칼륨 농도 40 g/L 의 35 ℃ 의 수용액 중에 3 분간 침지시켰다. 이어서 붕산 농도 4 % 의 40 ℃ 의 수용액 중에서 5.6 배로 일축연신을 행하고, 요오드화 칼륨 농도 40 g/L, 붕산 농도 40 g/L, 염화아연 농도 10 g/L 의 30 ℃ 의 수용액 중에 5 분간 침지시켜서 고정처리를 행하였다. 그 후, PVA 필름을 꺼내어, 원래 길이를 유지하여 40 ℃ 에서 열풍건조하고, 이어서 100 ℃ 에서 5 분간 열처리를 행하였다.

수득된 편광필름의 두께는 22 ㎛ 이고, 얼룩이 없는 양질의 제품이었다. 또한, 투과도는 42.9 %, 편광도는 99.7 % 이고, 2 색성 비는 43.0 이었다.

비교예 1

실시예 1 에 있어서, 제 1 건조면을 통과하여 박리할 때의 PVA 필름의 수분율이 53 중량% 인 것 이외에는 실시예 1 과 동일방법으로 처리하여 PVA 필름을 수득하였다. 이 필름의 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 차의 최대값은 10 nm 이었다.

상기 PVA 필름을 실시예 1 과 동일방법으로 처리를 행하였다. 연신시에 양 말단부가 컬 (curl) 하여 주름이 발생하기 쉬웠다. 수득된 편광필름에는 얼룩이 많아서 실용 (최종제품) 수준의 것은 없었다. 비교적 얼룩이 작은 부분을 사용하여 물성을 평가한 결과, 투과도는 43.2 %, 편광도 98.3 % 이고, 2 색성 비는 31.76 이었다.

비교예 2

실시예 2 에 있어서, 제 1 건조면을 통과하여 박리할 때의 PVA 필름의 수분율이 55 중량% 인 것 이외에는, 실시예 2 와 동일방법으로 처리하여 PVA 필름을 수득하였다. 이 필름의 1 cm 떨어진 2 점간의 리타데이션 차의 최대값은 7 nm 이었다.

상기 PVA 필름을 실시예 2 와 동일방법으로 처리하였다. 연신시에 양 말단부가 컬하여 주름이 생기기 쉬웠다. 얼룩이 심하여 양호한 편광필름을 수득할 수 없었다.

이와 같이 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태를 설명하였지만, 당업자라면, 본원 명세서를 보고 자명한 범위내에서 여러가지 변경 및 수정을 용이하게 상정할 수 있을 것이다. 따라서 이와 같은 변경 및 수정은 첨부한 특허청구범위로부터 정해지는 본 발명의 범위내의 것으로 해석된다.

1 : 플래트 다이 6 : PVA 필름
2 : 용융 PVA 7, 8, 11, 12 : 건조면
3, 4, 9, 10 : 롤 a~b~c : 제 1 건조면의 길이
5 : 박리 롤 d~e~f : 제 2 건조면의 길이

Claims (1)

1. 필름의 TD 방향으로 1 ㎝ 떨어진 2 점간의 리타데이션차가, 필름의 어느 2 점간에 있어서도 4 ㎚ 이하인, 폭이 2 m 이상인 폴리비닐알코올계 중합체 필름을 사용하여, 염색, 1 축 연신, 고정 처리 및 건조 처리를 실시하는 편광 필름의 제조 방법.
   

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