KR20130111415A

KR20130111415A - 편광자의 제조 시스템 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130111415A
Application number: KR1020130034046A
Authority: KR
Inventors: 기요카즈 구와키
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-10-10
Also published as: TW201339664A; JP2013210520A; CN103358573A

Abstract

본 발명은 편광자의 광학 특성을 저하시키지 않고 생산성을 향상시키며, 또한 처리액의 액 제거성을 유지할 수 있는 편광자의 제조 시스템을 제공한다.
본 발명은 긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 적어도 1개의 처리 수단에서 처리하는 편광자의 제조 시스템으로서, 상기 처리 수단은 처리액을 수납한 처리조를 갖고, 상기 처리 수단에서 처리된 상기 폴리비닐알코올계 필름을 상기 처리조로부터 협지하면서 반송하는 닙 롤이, 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는 탄성층을 갖는 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성된다.

Description

편광자의 제조 시스템 및 그 제조 방법{SYSTEM FOR PRODUCING POLARIZING ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 적어도 하나의 처리 수단(처리 공정)으로 처리하는 편광자의 제조 시스템 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 처리 공정으로서는, 예를 들어 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 세정 공정을 들 수 있고, 그들 중 어느 것인가 적어도 하나의 처리 공정에서 본 발명을 적용할 수 있다.

화상 표시 장치(특히, 액정 표시 장치)에는, 편광자 등의 광학 필름이 사용되고 있다. 통상, 상기 편광자는 폴리비닐알코올(PVA) 필름을 염색·1축 연신함으로써 제작되고 있다. PVA계 필름을 1축 연신하면, PVA 분자에 흡착(염색)된 2색성 물질이 배향되기 때문에, 편광자가 된다.

편광자의 제조 방법으로서, 미배향의 PVA 필름을 팽윤욕 중에서 팽윤시킨 후, 요오드 또는 2색성 염료를 흡착시키고, 또한 붕산을 함유하는 수용액 중에서, 가교, 연신 등의 처리를 실시하는 것이 제안되고 있다(특허문헌 1, 2). 이들 팽윤욕(조), 가교욕, 연신욕, 세정욕 사이에는, 후단의 욕으로 필름을 반송하기 위해서, 닙 롤(1 쌍 롤) 또는 단 롤이 배치되어 있다. 이 닙 롤은 금속제의 롤 코어의 외주에 고무층을 형성한 롤로 구성되고, 이 닙 롤로 처리 필름을 협지하면서 반송시킴으로써, 처리 필름에 부착된 처리액을 제거하고(액 제거 처리), 후단의 욕 중에 전단의 처리액이 반입되는 것을 억제하고 있다.

일본 특허 공개 평10-153709호 공보 일본 특허 공개 제2004-341515호 공보

최근 들어, 화상 표시 장치의 대형화 및 편광자의 생산성 향상을 위해 편광자의 광폭화가 요구되고 있다. 광폭의 편광자를 제조하기 위해서, 상기 닙 롤의 롤 면 길이를 확대해야 하고, 그것에 의하여 롤 자중이 증대된다. 롤 자중이 증대되면, 롤 형상의 직선성이 손상되는 것이 우려된다. 편광자의 제법에 있어서는, 약간의 직선성의 저하라도 치명적이다. 특히 직선성이 저하되는 것에 비례하여, 액 제거 성능이 저하된다. 이 액 제거 성능의 저하에 의해, 약간의 물방울이 필름에 남는 것만으로도, 물방울이 남은 부분이 국소적으로 팽윤되어 필름에 주름이나 불균일이 발생하는 원인이 된다. 또한, 물방울의 자국마저 필름의 오염의 원인이 된다.

또한, 연신 공정에서는, 연신의 스트레스에 의해 롤 형상의 직선성이 손상되기 쉬우며, 연신 안정성이 저하되는 것이 우려된다. 편광자는, 고도의 (광학)축 정밀도가 요구되고 있으며, 약간의 연신 안정성의 저하에 의해 발생한 흡수축의 변동마저, 광학 특성을 크게 저하시키는 원인이 된다.

또한, 닙 롤로서, 크라운 롤(중앙부가 양단부보다도 롤 지름이 큰 롤)을 사용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 상기 액 제거 성능과 연신 안정 성능의 양쪽을 고도로 유지하는 것은 어렵다고 생각된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 액 제거 성능과 연신 안정 성능의 양쪽을 고도로 유지하고, 정밀도 높은 광학 특성을 갖는 편광자를 제조할 수 있는, 편광자의 제조 시스템, 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 편광자 제조용 고무 롤을 제공한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하고자 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 편광자 제조용 고무 롤에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명의 편광자의 제조 시스템, 제조 방법을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 고무 롤은, 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는 탄성층을 갖는다.

이 고무 롤은 고강도, 고강성 및 경량이며, 이를 1 쌍으로서 구성한 닙 롤로 할 수 있다. 예를 들어, 전단의 처리조로부터 처리 필름을 협지하면서 후단의 처리조(또는 별도의 공정)로 반송시키기 위하여 사용할 수 있고, 롤의 직선성이 저하되는 일이 없이, 액 제거성을 고도로 유지할 수 있다. 또한, 연신 처리에 사용한 경우에도 연신 스트레스로 직선성이 저하되는 일이 없으며, 연신 안정성을 고도로 유지할 수 있다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 섬유 강화 플라스틱이 탄소 섬유 강화 플라스틱이다.

이 구성에서는, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 축심으로 사용하고 있기 때문에, 보다 고강도, 고강성 및 경량이며, 상기 효과를 보다 발휘할 수 있다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 축심 및 고무 롤은 크라운 롤 형상인 것이 바람직하다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 탄성층은 카본을 함유한다. 카본을 함유시킴으로써, 내구성이 향상되기 때문에 바람직하다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 섬유 강화 플라스틱이, 탄소 섬유 강화 플라스틱, 섬유 강화 플라스틱으로서, 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP), 아라미드 섬유 강화 플라스틱(AFRP), 케플러 섬유 강화 플라스틱(KFRP), 다이니마 섬유 강화 플라스틱(DFRP) 및 붕소 섬유 강화 플라스틱(BFRP) 중에서, 어느 하나 또는 복수의 조합의 구성이다.

또한, 다른 본 발명은 긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 적어도 1개의 처리 수단으로 처리하는 편광자의 제조 시스템으로서,

상기 처리 수단은 처리액을 수납한 처리조를 갖고,

상기 처리 수단에서 처리된 상기 폴리비닐알코올계 필름을 상기 처리조로부터 협지하면서 반송하는 닙 롤이, 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는, 카본을 함유하는 탄성층을 갖는 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성된다.

이 구성에 의해, 폴리비닐알코올계 필름의 광폭화에 대응하고, 처리 수단의 후단에 배치되는 닙 롤의 축심에 섬유 강화 플라스틱을 사용함으로써, 닙 롤의 직선성이 저하되지 않으며, 처리액의 액 제거 성능도 고도로 유지하고, 정밀도 높은 광학 특성을 갖는 편광자를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 「긴 폴리비닐알코올계 필름」은 단층 구조의 폴리비닐알코올계 필름이나 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층이 도포 형성된 필름을 포함한다. 이 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층이 도포 형성된 필름을 연신함으로써 박형의 편광자를 얻을 수 있다.

이 구성에서는, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 축심으로 사용하고 있기 때문에, 보다 고강도, 고강성 및 경량이기 때문에, 상기 효과를 보다 발휘할 수 있다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 처리 수단은 처리액에 접촉시키면서 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 연신 처리 수단, 및/또는 세정 처리를 행하는 세정 처리 수단이다.

이 구성에 의하면, 폴리비닐알코올계 필름을 연신 처리하는 연신 처리 수단으로 상기 닙 롤을 사용하고 있기 때문에, 연신 스트레스로 닙 롤의 직선성이 저하되는 일이 없으며, 연신 안정성이 저하되는 일이 없다. 그로 인해, 건조 처리 후의 필름 투과율의 변동을 억제하여, 광학 특성의 면내 균일성이 우수한 편광자를 얻을 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올계 필름을 세정 처리하는 세정 수단으로 상기 닙 롤을 사용하고 있기 때문에, 닙 롤의 직선성이 저하되는 일이 없이 액 제거 성능을 고도로 유지할 수 있으며, 액 자국에 의한 오염이나 주름이 없는 편광자를 얻을 수 있다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 처리 수단은 팽윤 처리조, 염색 처리조, 가교 처리조를 더 갖고, 팽윤 처리조와 염색 처리조 사이의 처리 필름의 반송을 상기 닙 롤로 행하며, 염색 처리조와 가교 처리조 사이의 처리 필름의 반송을 상기 닙 롤로 행하고, 가교 처리조에서 처리된 처리 필름의 반송을 상기 닙 롤로 행한다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 섬유 강화 플라스틱이 탄소 섬유 강화 플라스틱, 섬유 강화 플라스틱으로서, 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP), 아라미드 섬유 강화 플라스틱(AFRP), 케플러 섬유 강화 플라스틱(KFRP), 다이니마 섬유 강화 플라스틱(DFRP) 및 붕소 섬유 강화 플라스틱(BFRP) 중에서, 어느 하나 또는 복수의 조합의 구성이다.

또한, 다른 본 발명은 긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 적어도 하나의 처리 공정에서 처리하는 편광자의 제조 방법으로서,

처리조 내의 상기 처리액에 상기 긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 접촉시켜서 처리 필름을 얻는 습식 처리 공정과,

상기 습식 처리 공정에서 처리된 상기 폴리비닐알코올계 필름을 닙 롤로 상기 처리조로부터 협지하면서 반송하는 반송 공정을 갖고,

상기 닙 롤은, 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는, 카본을 함유하는 탄성층을 갖는 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성된다.

이 구성에 의해, 폴리비닐알코올계 필름의 광폭화에 대응하고, 처리 공정의 후단에 배치되는 닙 롤의 축심에 섬유 강화 플라스틱을 사용함으로써, 닙 롤의 직선성이 저하되지 않고, 처리액의 액 제거 성능도 고도로 유지하며, 정밀도 높은 광학 특성을 갖는 편광자를 제조할 수 있다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 습식 처리 공정은 연신 처리를 행하는 연신 처리 공정 및/또는 세정 처리를 행하는 세정 처리 공정이다.

상기 발명의 일 실시 형태로서, 상기 처리 공정은 팽윤 처리 공정, 염색 처리 공정, 가교 처리 공정을 더 포함하고, 팽윤 처리 공정과 염색 처리 공정 사이의 처리 필름의 반송을 상기 닙 롤로 행하며, 염색 처리 공정과 가교 처리 공정 사이의 처리 필름의 반송을 상기 닙 롤로 행하고, 가교 처리조에서 처리된 처리 필름의 반송을 상기 닙 롤로 행한다.

도 1은 실시 형태 1의 편광자의 제조 시스템(방법)을 나타내는 개념도이다.
도 2는 다른 실시 형태의 닙 롤의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1의 고무 롤의 일례를 나타내는 개념도이다.

(실시 형태 1)

실시 형태 1의 편광자의 제조 시스템(방법)을 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1에 있어서, 도면 좌측에, PVA계 필름의 피처리 필름(F)이 롤 형상으로 배치되어 있고, 피드 롤(8)에 의해 도면 우측 방향으로 반송된다. 각종 처리액이 각 처리조에 수납되어 있고, 도면 좌측으로부터 팽윤 처리조(1), 염색 처리조(2), 가교 처리조(3), 연신 처리조(4), 세정 처리조(5)가 순서대로 배치된다.

전후의 처리조 간에는, 제1 내지 제5 닙 롤(10, 20, 30, 40, 50)이 각각 배치되어 있어, 처리액에서 처리된 처리 필름의 반송 및 처리액의 액 제거 처리를 행하고 있다. 제1 내지 제5 닙 롤(10, 20, 30, 40, 50)은 도시하지 않은 모터와 연동하여 회전 구동하는 구동 롤(12, 22, 32, 42, 52)과, 이 구동 롤에 연동하여 회전하는 종동 롤(11, 21, 31, 41, 51)을 갖고서 구성되어 있다. 또한, 다른 실시 형태로서, 양쪽의 롤이 구동 롤로서 구성되어 있어도 된다. 실시 형태 1의 1 쌍의 닙 롤은, 2개의 롤(예를 들어, 구동 롤(52), 종동 롤(51))이 수평 방향으로 배치되어 있지만, 본 발명의 닙 롤은, 이것에 제한되지 않으며, 소정 각도로 경사져 있어도 된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 2개의 롤(예를 들어, 구동 롤(52), 종동 롤(51))이 수직 방향으로 배치되어 있어도 된다.

상기 제4, 제5 닙 롤(40, 50)을 구성하는 한 쌍의 고무 롤은, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는 탄성층을 갖는다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 제5 닙 롤(50)의 구동 롤(52)은 탄소 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심(52a)과, 축심(52a)의 외주에 피복되는 탄성층(52b)을 갖는 구성이다. 종동 롤(51), 제4 닙 롤(40)의 구동 롤(42), 종동 롤(41)도 마찬가지의 축심, 탄성층을 갖는다.

본 발명의 닙 롤을 구성하는 고무 롤의 길이 방향 길이(폭)는 예를 들어 1300 ㎜ 이상의 경우에 적합하고, 1550 ㎜ 이상의 경우에 보다 적합하게 사용된다.

탄소 섬유 강화 플라스틱은, 탄소 섬유에 플라스틱 재료(예를 들어, 에폭시 수지)를 함침시킨 후, 경화시켜서 성형한 복합 재료이다. 탄소 섬유는, 폴리아크릴 니트릴 섬유(PAN계)와 콜타르 피치를 원료로 고온에서 탄화하여 만든 섬유(피치계)가 예시된다. 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조는, 오토클레이브법, 핸드레이업법, 필라멘트 와인딩법, 시트 와인딩법, 풀 트루전 성형법이 예시된다.

탄소 섬유의 탄성률은, 예를 들어 200 내지 950 ㎬이고, 바람직하게는 250 내지 800 ㎬, 보다 바람직하게는 300 내지 750 ㎬이다. 탄소 섬유의 비중은, 예를 들어 1.3 내지 1.9이며, 바람직하게는 1.5 내지 1.7이다.

탄성층(52b)의 재료는, 내처리액성의 각종 수지, 합성 고무가 예시된다. 탄성층에 카본이 배합될 경우에는, 그 배합량은, 예를 들어 탄성층의 재료에 대하여 20 내지 40 중량％의 배합량의 범위를 들 수 있다. 탄성층(52b)의 두께는, 예를 들어 3 내지 20 ㎜이며, 바람직하게는 6 내지 15 ㎜, 보다 바람직하게는 8 내지 12 ㎜이다. 상기 두께로 설정함으로써, 처리액의 액 제거성이 보다 향상된다.

제1 내지 제3 닙 롤(10, 20, 30)을 구성하는 1 쌍의 고무 롤은, 스테인리스제의 축심을 갖는 축심과, 축심의 외주에 설치되는 탄성층을 갖는다.

세정 처리조(5)의 후단에는, 건조 처리부(6)가 배치되고, 건조 처리부(6)에 의해 처리 필름이 건조되며, 그 후 적절히 처리 필름의 적어도 한쪽 면에 투명 보호 필름을 설치하고, 다시 롤(F1)로서 권취된다.

본 실시 형태 1의 PVA계 필름에는, 폴리비닐알코올 또는 그 유도체가 사용된다. 폴리비닐알코올의 유도체로서는, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화카르복실산, 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 중합도는, 100 내지 10000 정도가 바람직하고, 1000 내지 10000이 보다 바람직하다. 비누화도는 80 내지 100 몰％ 정도의 것이 일반적으로 사용된다. PVA계 필름은 단층 구조의 필름이다.

상기 외에, PVA계 필름으로서는, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다.

상기 PVA계 필름 중에는, 가소제, 계면 활성제 등의 첨가제를 함유할 수도 있다. 가소제로서는, 폴리올 및 그 축합물 등을 들 수 있고, 예를 들어 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 가소제 등의 사용량은 특별히 제한되지 않지만 폴리비닐알코올계 필름 중 20 중량％이하로 하는 것이 적합하다.

또한, 긴 폴리비닐알코올계 필름으로서, 단층 구조의 폴리비닐알코올계 필름이외에, 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층이 도포 형성된 필름이 예시된다. 이 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층이 도포 형성된 필름을 연신함으로써 박형의 편광자를 얻을 수 있다.

상기 단층 구조의 PVA계 필름의 두께는, 예를 들어 15 내지 110 ㎛의 범위 내가 바람직하고, 20 내지 110 ㎛의 범위 내가 보다 바람직하며, 25 내지 100 ㎛의 범위 내가 더욱 바람직하고, 30 내지 80 ㎛의 범위 내가 특히 바람직하다. 단층 구조의 PVA계 필름의 두께가 15 ㎛ 미만이면 PVA계 필름의 기계적 강도가 너무 낮아서, 균일한 연신이 곤란해지고, 편광자를 제조할 경우에는, 얼룩이 발생하기 쉽다. 반면, 단층 구조의 PVA계 필름의 두께가 110 ㎛를 초과하면, 충분한 팽윤이 얻어지지 않기 때문에 편광자의 얼룩이 강조되기 쉬워지므로, 바람직하지 않다.

상기 열가소성 수지 기재 상에 폴리비닐알코올계 수지층이 도포 형성된 필름의 두께는 30 내지 200 ㎛의 범위 내가 바람직하고, 40 내지 180 ㎛의 범위 내가 보다 바람직하며, 50 내지 160 ㎛의 범위 내가 더욱 바람직하다.

본 실시 형태 1의 편광자의 제조 방법은 도 1에 도시하는 처리조의 순서대로, 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정 및 세정 공정을 포함한다. 롤로부터 풀어내어지는 피처리 필름(PVA계 필름)(F)에 순차적으로 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 세정 공정이 실시되고, 최종적으로 건조 공정이 실시되어 편광자가 제조된다. 본 실시 형태에서는, 팽윤 공정은 팽윤 처리조(1)에서 행해지고, 염색 공정은 염색 처리조(2)에서 행해지며, 가교 공정은 가교 처리조(3)에서 행해지고, 연신 공정은 연신 처리조(4)에서 행해지며, 세정 공정은 세정 처리조(5)에서 행해진다. 각 공정의 조 사이에는 상기 닙 롤이 배치되고, 이 닙 롤에 의해 후단의 조(처리 수단)로 PVA계 필름(처리 후의 필름)을 반송한다. 닙 롤은 처리액의 액 제거를 행하며, 또한 연신 처리도 행한다.

상기 팽윤 공정은 원재료 필름으로서의 PVA계 필름을 팽윤액(처리액)에 접촉시키는 공정이다. 해당 공정을 행함으로써, PVA계 필름이 수세되어, PVA계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있음과 함께, PVA계 필름을 팽윤시킴으로써 염색 불균일 등의 불균일성을 방지하는 것이 가능해진다.

상기 팽윤액으로서는, 예를 들어 물을 사용할 수 있다. 또한, 팽윤액 중에는, 글리세린이나 요오드화칼륨 등을 적절히 첨가해도 된다. 첨가하는 농도는 글리세린의 경우 5 중량% 이하, 요오드화칼륨의 경우 10 중량％이하인 것이 바람직하다. 팽윤액의 온도는 20 내지 45 ℃의 범위가 바람직하고, 25 내지 40 ℃의 범위 내가 보다 바람직하며, 30 내지 35 ℃의 범위 내가 더욱 바람직하다. 또한, 팽윤액과의 접촉 시간은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 20 내지 300 초간인 것이 바람직하고, 30 내지 200 초간인 것이 보다 바람직하며, 30 내지 120 초간인 것이 특히 바람직하다.

팽윤 공정에서는, 적절하게 연신할 수 있다. 상기 연신 배율은 PVA계 필름의 본래 길이에 대하여 통상 6.5배 이하로 된다. 바람직하게는, 광학 특성의 관점에서, 상기 연신 배율은 1.2 내지 6.5배, 또한 2 내지 6.3배, 또한 3 내지 6.2배로 하는 것이 바람직하다. 팽윤 공정에 있어서, 연신을 실시함으로써, 팽윤 공정 후에 실시되는 연신 공정에서의 연신을 작게 제어할 수 있고, 필름의 연신 파단이 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 한편, 팽윤 공정에서의, 연신 배율이 커지면, 연신 공정에서의 연신 배율이 너무 작아지고, 특히, 가교 공정 후에 연신 공정을 실시하는 경우에는 광학 특성의 점에서 바람직하지 않다.

상기 염색 공정은 상기 PVA계 필름을 요오드 또는 2색성 염료를 포함하는 염색액(처리액)에 접촉시킴으로써 상기 요오드 또는 2색성 염료를 PVA계 필름에 흡착시키는 공정이다. 염색 공정은 연신 공정과 함께 행할 수 있다.

상기 염색액으로서는, 요오드를 용매에 용해시킨 용액을 사용할 수 있다. 상기 용매로서는, 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 또한 첨가되어도 된다. 요오드의 농도로서는, 0.01 내지 10 중량％의 범위에 있는 것이 바람직하고, 0.02 내지 7 중량％의 범위에 있는 것이 보다 바람직하며, 0.025 내지 5 중량％인 것이 특히 바람직하다. 또한, 염색 효율을 보다 한층 향상시키기 위해서, 추가로 요오드화물을 첨가하는 것이 바람직하다. 이 요오드화물로서는, 예를 들어 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 들 수 있다. 이들 요오드화물의 첨가 비율은, 상기 염색 욕에 있어서, 0.010 내지 10 중량％인 것이 바람직하고, 0.10 내지 5 중량％인 것이 보다 바람직하다. 이들 중에서도 요오드화칼륨을 첨가하는 것이 바람직하고, 요오드와 요오드화칼륨의 비율(중량비)은 1:5 내지 1:100의 범위에 있는 것이 바람직하며, 1:6 내지 1:80의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 1:7 내지 1:70의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.

상기 염색액과의 접촉 시간은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 10 내지 200 초의 범위 내가 바람직하고, 15 내지 150 초의 범위 내가 보다 바람직하며, 20 내지 130 초의 범위 내가 더욱 바람직하다. 또한, 염색액의 온도는 5 내지 42 ℃의 범위가 바람직하고, 10 내지 35 ℃의 범위 내가 보다 바람직하며, 12 내지 30 ℃의 범위 내가 더욱 바람직하다.

상기 가교 공정은, 예를 들어 가교제를 포함하는 가교액(처리액)에 PVA계 필름을 접촉시켜서 가교하는 공정이다. 가교 공정의 순서는 특별히 제한되지 않는다. 가교 공정은 연신 공정과 함께 행할 수 있다. 가교 공정은 복수 회 행할 수 있다. 상기 가교제로서는, 종래 공지된 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 붕산, 붕사 등의 붕소 화합물이나, 글리옥살, 글루타르알데히드 등을 들 수 있다. 이것들은 1종 단독으로, 또는 2종류 이상을 병용해도 된다.

상기 가교액으로서는, 상기 가교제를 용매에 용해시킨 용액을 사용할 수 있다. 상기 용매로서는, 예를 들어 물을 사용할 수 있지만, 또한 물과 상용성이 있는 유기 용매를 포함해도 된다. 상기 용액에 있어서의 가교제의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 10 중량％의 범위인 것이 바람직하고, 2 내지 6 중량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

상기 가교액 중에는, 편광자의 면 내에 있어서 균일한 광학 특성이 얻어지는 점에서, 요오드화물을 첨가해도 된다. 이 요오드화물로서는 특별히 한정되지 않으며 예를 들어, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 들 수 있다. 또한, 요오드화물의 함유량은 0.05 내지 15 중량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.5 내지 8 중량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 상기에 예시한 요오드화물은 1종 단독으로, 또는 2종류 이상을 병용해도 된다. 2종류 이상을 병용할 경우에는, 붕산과 요오드화칼륨의 조합이 바람직하다. 붕산과 요오드화칼륨의 비율(중량비)로서는, 1:0.1 내지 1:3.5의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1:0.5 내지 1:2.5의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

상기 가교액의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 20 내지 70 ℃의 범위 내가 바람직하고, 20 내지 40 ℃의 범위 내가 보다 바람직하다. 또한, PVA계 필름과의 접촉 시간은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 5 내지 400 초의 범위 내가 바람직하고, 50 내지 300 초의 범위 내가 보다 바람직하며, 150 내지 250 초의 범위 내가 더욱 바람직하다.

상기 연신 공정은 통상 1축 연신을 실시함으로써 행한다. 1축 연신은 상기와 같이 처리조의 전후방에 배치한 닙 롤의 주위 속도 차를 이용하여 행할 수 있다. 또한, 다른 실시형으로서, 이 연신 방법은 염색 공정, 가교 공정과 함께 실시할 수 있다. 또한, 연신은 예를 들어 염색 공정을 실시한 후, 연신을 행하는 것이 일반적이다.

연신 공정에서는, 총 연신 배율이 PVA계 필름의 본래 길이에 대하여 총 연신 배율에서 2 내지 6.5배의 범위가 되도록 행한다. 바람직하게는 2.5 내지 6.3 배, 더욱 바람직하게는 3 내지 6.2배이다. 즉, 상기 총 연신 배율은 연신 공정 이외의 후술하는 팽윤 공정 등에 있어서 연신을 수반할 경우에는, 그들 공정에서의 연신을 포함한 누적 연신 배율을 말한다. 총 연신 배율은 팽윤 공정 등에 있어서의 연신 배율을 고려하여 적절하게 결정된다. 총 연신 배율이 낮으면, 배향이 부족하고, 높은 광학 특성(편광도)의 편광자가 얻어지기 어렵다. 한편, 총 연신 배율이 너무 높으면 연신 처리 중에 필름이 파단 또는 끊어짐이 쉬워지고, 또한 편광자가 너무 얇아져, 계속되는 공정에서의 가공성이 저하될 우려가 있다.

연신 공정에 사용하는 처리액에 요오드화 화합물을 함유시킬 수 있다. 해당 처리액에 요오드화 화합물을 함유시킬 경우, 요오드화 화합물 농도는 0.1 내지 10 중량％ 정도, 또한 0.2 내지 5 중량％로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 처리욕의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 20 내지 90 ℃의 범위 내가 바람직하고, 20 내지 78 ℃의 범위 내가 보다 바람직하다. 또한, PVA계 필름과의 접촉 시간은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 5 내지 100 초의 범위 내가 바람직하고, 10 내지 80 초의 범위 내가 보다 바람직하며, 20 내지 70 초의 범위 내가 더욱 바람직하다.

편광자의 제조 방법에서는, 상기 공정을 실시한 후에, 세정 공정이 실시된다. 세정 공정은 요오드화물 함유 수용액(처리액)에 의해 행할 수 있다. 상기 요오드화물 함유 수용액에 있어서의 요오드화물로서는, 전술한 것을 사용할 수 있고, 그 중에서도, 예를 들어 요오드화칼륨이나 요오드화나트륨 등이 바람직하다. 이 요오드화물함유 수용액에 의해, 상기 가교 공정에 있어서 사용한 잔존하는 붕산을, PVA계 필름으로부터 씻어 낼 수 있다. 상기 수용액이 요오드화칼륨 수용액일 경우, 그 농도는 예를 들어 0.5 내지 20 중량％의 범위 내가 바람직하고, 1 내지 15 중량％의 범위 내가 보다 바람직하며, 1.5 내지 7 중량％의 범위 내가 더욱 바람직하다.

상기 요오드화물 함유 수용액의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 15 내지 40 ℃의 범위 내가 바람직하고, 20 내지 35 ℃의 범위 내가 보다 바람직하다. 또한, PVA계 필름과의 접촉 시간은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 2 내지 30 초의 범위 내가 바람직하며, 3 내지 20 초의 범위 내가 보다 바람직하다.

상기 각 공정을 실시한 후에는, 최종적으로, 건조 공정을 실시하여, 편광자를 제조한다. 상기 건조 공정으로서는, 자연 건조, 풍건, 가열 건조 등, 적당한 방법을 사용할 수 있지만, 통상 가열 건조가 바람직하게 사용된다. 가열 건조를 행할 경우, 가열 온도는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 25 내지 80 ℃의 범위 내가 바람직하고, 30 내지 70 ℃의 범위 내가 보다 바람직하며, 30 내지 60 ℃의 범위 내가 더욱 바람직하다. 또한, 건조 시간은 1 내지 10 분간 정도인 것이 바람직하다.

얻어진 편광자는, 통상법에 따라, 그 적어도 한쪽 면에 투명 보호 필름을 설치한 편광판으로 할 수 있다. 투명 보호 필름을 구성하는 재료로서는, 예를 들어 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 열가소성 수지가 사용된다. 이러한 열가소성 수지의 구체예로서는, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, (메트)아크릴 수지, 환상 폴리올레핀 수지(노르보르넨계 수지), 폴리아릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올 수지 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.

<다른 실시 형태>

상기 실시 형태 1에서는, 제4, 제5 닙 롤(40, 50)은, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는 탄성층을 갖는 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성하였지만, 제1 내지 제3 닙 롤(10, 20, 30)도 마찬가지로 구성해도 된다.

상기 실시 형태 1에서는, 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심을 사용하였지만, 이것에 제한되지 않으며, 예를 들어 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP), 아라미드 섬유 강화 플라스틱(AFRP), 케블라 섬유 강화 플라스틱(KFRP), 다이니마 섬유 강화 플라스틱(DFRP) 및 붕소 섬유 강화 플라스틱(BFRP) 중에서, 어느 하나 또는 복수의 조합의 구성이어도 된다.

<실험예>

상기 닙 롤의 직선성의 평가로서, 압력 측정 필름(후지 필름 제조 프리스케일 저압용 2.5 내지 10 ㎫)을 사용하여 발색 폭을 측정하고 평가하였다. 고무 롤끼리를 밀어붙이기 위한 에어 실린더 보어 지름이 100 ㎜이고, 에어 실린더에 공급되는 압축 에어가 4 ㎏f/㎠로 하였다.

축심은, 탄소 섬유(도요 테낙스 가부시키가이샤 제조, 상품명 「테낙스」) 및 에폭시 수지를 사용하여, 시트 윈딩법으로 제조한 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)이다. 실시예 1은 동일한 굵기(동일 지름)의 축심이고, 그 핀치 롤 유효 폭이 3000 ㎜ 이며, 축심의 외주에 디핑법으로, 실리콘 고무제의 탄성층을 형성하여 고무 롤로 하였다. 고무 롤의 지름은 200 ㎜이다.

실시예 2는 크라운양 0.7 ㎜의 크라운 롤 형상의 축심으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 같다. 크라운양은 롤의 길이 방향 중심 위치의 지름에서 롤 단부의 지름을 뺀 값이다.

비교예 1은 스테인리스제(SUS)의 축심의 고무 롤을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같다.

비교예 2는 크라운양 3.0 ㎜의 크라운 롤 형상의 스테인리스제의 축심의 고무 롤을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같다.

상기 실시예 1, 2, 비교예 1, 2는 연신 처리조(4)와 세정 처리조(5) 사이에 설치하고, 상기 압력 측정 필름을 사용하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

이어서, 실시예 3은 탄소 섬유(도요 테낙스 가부시키사이샤 제조, 상품명 「테낙스」) 및 에폭시 수지를 사용하여, 시트 윈딩법으로 제조한 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심(동일 지름, 핀치 롤 유효폭 2500 ㎜)의 외주에 디핑법으로, 실리콘 고무제의 탄성층을 형성하여 고무 롤로 하였다. 고무 롤의 지름은 200 ㎜이다.

실시예 4는 크라운양 0.5 ㎜의 크라운 롤 형상의 축심으로 한 것 이외에는, 실시예 3과 같다.

비교예 3은 스테인리스제의 축심의 고무 롤을 사용한 것 이외에는, 실시예 3과 같다.

비교예 4는 크라운양 2.5 ㎜의 크라운 롤 형상의 스테인리스제의 축심의 고무 롤을 사용한 것 이외에는, 실시예 3과 같다.

상기 실시예 3, 4, 비교예 3, 4는 세정 처리조(5)의 후단에 설치하고, 상기 압력 측정 필름을 사용하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

실시예 1 내지 4는 비교예 1 내지 4에 비하여 모두 좌우의 양단부 및 중앙부의 발색성이 동일한 정도이고, 가압의 균일성이 좋은(롤 직선성이 유지되고 있음) 것이 나타나 있으며, 특히 비교예 2, 4의 크라운양이 큰 롤을 사용하는 것보다 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심(동일한 지름)의 고무 롤 쪽이 좋은 결과였다.

<실시예>

다음으로 실시 형태 1의 제조 시스템(도 1)을 사용하여 편광자를 제조하여, 액 제거 성능으로서 액 잔류를 평가하고, 광학 특성으로서 투과율의 변동을 평가 하였다. 단, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

원재료 PVA계 필름(가부시키가이샤 구라레 제조, 상품명: VF-PS750)으로서, 폭 2000 ㎜, 두께는 75 ㎛를 준비하였다. 팽윤 공정, 염색 공정, 가교·연신 공정 및 세정 공정의 각 공정에서 사용하는 각각의 처리조는 수평하게 설치하였다. PVA계 필름의 반송 속도는 12 m/min으로 하였다.

팽윤 처리조에는 팽윤액(물, 액온 30 ℃)을 채웠다. 또한, 팽윤액과 PVA계 필름의 접촉 시간은 30 초로 하고, 세로 방향으로 연신을 하면서 팽윤을 행하였다. 세로 방향 연신 배율은 미연신 상태의 PVA계 필름에 대하여 2.4 배로 하였다.

염색 처리조에는 염색액(0.035 중량％의 요오드 수용액(0.07 중량％의 요오드화칼륨 함유), 액온 25 ℃)을 채웠다. 또한, 염색액과 PVA계 필름의 접촉 시간은 30 초로 하고, 세로 방향으로 연신을 시키면서 염색을 행하였다. 세로 방향의 연신 배율은 미연신 상태의 PVA계 필름에 대하여 3.3 배로 하였다.

가교 처리조에는 가교액(2.5 중량％의 붕산과 2 중량%의 요오드화칼륨을 포함하는 수용액, 액온 35 ℃)을 채웠다. 또한, 가교액과 PVA계 필름의 접촉 시간은 60 초로 하고 세로 방향으로 연신을 시키면서 염색을 행하였다. 세로 방향의 연신 배율은 미연신 상태의 PVA계 필름에 대하여 3.5 배로 하였다.

연신 처리조에는 가교액(2.5 중량％의 붕산과 2 중량％의 요오드화칼륨을 포함하는 수용액, 액온 60 ℃)을 채웠다. 또한, 가교액과 PVA계 필름의 접촉 시간은 60 초로 하고 세로 방향으로 연신을 시키면서 염색을 행하였다. 세로 방향의 연신 배율은 미연신 상태의 PVA계 필름에 대하여 6.55 배로 하였다.

세정 처리조에는 조정액(2.5 중량％의 요오드화수소수 용액, 액온 30 ℃)을 채웠다. 또한, 조정액과 PVA계 필름의 접촉 시간은 15 초로 하였다.

건조 공정으로서, 세정 공정 후의 PVA계 필름에 대하여 건조 온도 40 ℃, 건조 시간 200 초로 행하였다. 그 후, PVA계 필름의 양단부를 절단하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합지로 하여 권취하였다. 이것에 의해, 롤 형상의 편광자를 제작하였다. 얻어진 편광자의 두께는 30 ㎛이었다.

<액 제거 성능의 평가>

실시예 5, 6, 비교예 5, 6은, 세정 처리조의 후단에, 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심과, 축심의 외주에 피복된 탄성층(카본 함유)으로 구성된 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성한 제5 닙 롤(50)을 배치하였다. 다른 닙 롤은, 스테인리스제의 축심의 고무 롤을 사용하였다.

실시예 5의 제5 닙 롤(50)은 이하와 같다. 탄소 섬유(도요 테낙스 가부시키가이샤 제조, 상품명 「테낙스」) 및 에폭시 수지를 사용하여, 시트 윈딩법으로 제조한 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심(동일 지름, 핀치 롤 유효 폭 2500 ㎜)의 외주에 디핑법으로, 실리콘 고무제의 탄성층을 형성하고, 제5 닙 롤(50)의 고무 롤로 하였다. 고무 롤(1)의 지름은 200 ㎜이다.

실시예 6은 크라운양 0.5 ㎜의 크라운 롤 형상의 축심으로 한 것 이외에는, 실시예 5와 같다.

비교예 5는 스테인리스제의 축심의 고무 롤을 사용한 것 이외에는, 실시예 5와 같다.

비교예 6은 크라운양 2.5 ㎜의 크라운 롤 형상의 스테인리스제의 축심의 고무롤을 사용한 것 이외에는, 실시예 5와 같다.

세정 처리조 후의 닙 롤을 통과한 후, 상기 건조 공정 후의 PVA계 필름의 액 잔류를 평가하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 「○」은 세정 처리조 통과 후에 액 잔류가 약간밖에 없는 상태(건조 공정에서 제거 가능한 정도), 「△」는 세정 처리조 통과 후에 액 잔류가 있는 상태(건조 공정 후에 약간 남는 정도), 「×」은 세정 처리조 통과 후에 액 잔류가 있는 상태(건조 공정에서는 제거 불가의 액 잔류가 있는 정도)이다.

실시예 5, 6은, 비교예 5, 6에 비하여 액 잔류가 적고, 액 제거 성능이 좋은 것이 나타나 있고, 특히 비교예 6의 크라운양이 큰 롤을 사용했을 때와, 실시예 5의 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심(동일 지름)의 고무 롤을 사용했을 때가, 동일한 결과였다.

<투과율의 평가>

실시 형태 7, 비교예 7은 연신 처리조와 세정 처리조 사이에, 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심과, 축심의 외주에 피복된 탄성층(카본 함유)으로 구성된 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성한 제4 닙 롤(40)을 배치하였다. 다른 닙 롤은 스테인리스제의 축심의 고무 롤을 사용하였다.

실시예 7의 제4 닙 롤(40)은 이하와 같다. 제4 닙 롤(40)의 고무 롤의 축심은 탄소 섬유(도요 테낙스 가부시키가이샤 제조, 상품명 「테낙스」) 및 에폭시 수지를 사용하여, 시트 윈딩법으로 제조한 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)이다. 이 축심은 크라운양 0.7 ㎜의 크라운 롤 형상이고, 그 핀치 롤 유효 폭이 3000 ㎜, 축심의 외주에 디핑법으로, 실리콘 고무제의 탄성층을 형성하여 고무 롤로 하였다. 고무 롤의 지름은 200 ㎜로 하였다.

비교예 7은 크라운양 3.0 ㎜의 크라운 롤 형상의 스테인리스제의 축심의 고무 롤을 사용한 것 이외에는, 실시예 7과 같다. 상기 건조 공정 후의 PVA계 필름의 투과율을 측정한 평가 결과를 표 4에 나타낸다. 변동 값은 측정한 투과율의 필름 폭 방향 중앙부를 (값=0)으로 했을 때의 필름 폭 방향의 좌우 단부의 변동이다. 투과율은 오츠카 덴시 가부시키가이샤 제조 인라인 투과율계를 사용하여 측정하였다.

표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 7은 비교예 7에 비하여, 투과율의 변동이 낮으며, 탄소 섬유 강화 플라스틱제의 축심을 사용한 고무 롤의 유효성이 확인되었다. 또한, 스테인리스제의 축심보다도 크라운양을 작게 할 수 있다.

F: 피처리 필름(PVA계 필름)
4: 연신 처리조
5: 세정 처리조
40: 제4 닙 롤
50: 제5 닙 롤
51a, 52a: 축심
51b, 52b: 탄성층

Claims

섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과,
상기 축심의 외주에 설치되는 탄성층을 갖는 편광자 제조용 고무 롤.
제1항에 있어서,
상기 섬유 강화 플라스틱이 탄소 섬유 강화 플라스틱인 편광자 제조용 고무 롤.
긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 적어도 1개의 처리 수단으로 처리하는 편광자의 제조 시스템으로서,
상기 처리 수단은 처리액을 수납한 처리조를 갖고,
상기 처리 수단에서 처리된 상기 폴리비닐알코올계 필름을 상기 처리조로부터 협지하면서 반송하는 닙 롤이, 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는, 카본을 함유하는 탄성층을 갖는 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성되는, 편광자의 제조 시스템.
제3항에 있어서,
상기 섬유 강화 플라스틱이 탄소 섬유 강화 플라스틱인 편광자의 제조 시스템.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 처리 수단은 처리액에 접촉시키면서 폴리비닐알코올계 필름을 연신하는 연신 처리 수단, 및/또는 세정 처리를 행하는 세정 처리 수단인 편광자의 제조 시스템.
긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 적어도 1개의 처리 공정에서 처리하는 편광자의 제조 방법으로서,
처리조 내의 상기 처리액에 상기 긴 형상의 폴리비닐알코올계 필름을 접촉시켜서 처리 필름을 얻는 습식 처리 공정과,
상기 습식 처리 공정에서 처리된 상기 폴리비닐알코올계 필름을 닙 롤에서 상기 처리조로부터 협지하면서 반송하는 반송 공정을 갖고,
상기 닙 롤은, 섬유 강화 플라스틱을 갖는 축심과, 상기 축심의 외주에 설치되는, 카본을 함유하는 탄성층을 갖는 고무 롤을 1 쌍 갖고서 구성되는, 편광자의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 섬유 강화 플라스틱이 탄소 섬유 강화 플라스틱인 편광자의 제조 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 습식 처리 공정은 연신 처리를 행하는 연신 처리 공정 및/또는 세정 처리를 행하는 세정 처리 공정인 편광자의 제조 방법.